JP6969459B2 - センサヘッド - Google Patents

Description

本発明は、センサヘッドに関する。

計測対象物に接触することなく、その位置を計測する装置として、共焦点光学系を用いた共焦点計測装置が普及している。

例えば、特許文献１記載の共焦点計測装置は、光源と計測対象物の間に回折レンズが配置された共焦点光学系を用いている。計測対象物に向かって出射した光は、その波長に応じた距離で合焦する。計測装置は、計測対象物で反射した光の波長のピークに基づき、計測対象物の位置を計測することができる。

このような計測装置では、「センサヘッド」等と称される機器が計測対象物に向けて配置され、センサヘッドから計測対象物に向けて光を出射させる。センサヘッドは、光路となる空間が内部に形成されたケースを有しており、当該空間には共焦点光学系を構成する部品が収容されている。

近年、センサヘッドの省スペース化、コンパクト化の要請から、ケースは一層小型化が進む傾向にある。小型化を図るために、例えば、センサヘッドの光軸に沿う方向の長さを短くした構成が特許文献２に記載されている。

特許文献２では、センサヘッドが屈曲した形状を有し、センサヘッド内において光軸を屈曲させている。このように光軸を屈曲させることで、センサヘッドの長手方向の長さを短くしても、センサヘッド内の光が通る光路空間の長さを確保することができる。

特開２０１２−２０８１０２号公報 特開２０１５−１４３６５２号公報

ところで、特許文献２記載のセンサヘッドでは、光軸に沿う方向に見た場合に（以下、この方向に見た場合を「光軸方向視」という。）、レンズが略円形状を呈しているのに対し、各ケース部は略四角形状を呈している。ケース部の四隅は、ねじ穴を形成するスペースとして用いられている。

上記略四角形状を呈したセンサヘッドでは、光軸方向視において、ケース部の四隅がレンズよりも外方に大きく張り出しているため、センサヘッドが大型化するおそれがある。センサヘッドの大型化を抑制する方法として、小型のレンズを用いるものが考えられる。しかしながら、レンズの小型化に伴ってその有効径が小さくなると、計測精度の低下を招くおそれがある。

そこで、本発明は、計測精度を担保しつつ、小型化が可能なセンサヘッドを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るセンサヘッドは、計測対象物の位置を計測するセンサのセンサヘッドであって、光源側から入射する光を光軸に沿うように出射させ、該光に対して色収差を生じさせる回折レンズと、回折レンズよりも計測対象物側に配置され、回折レンズ側から入射する光を集めて計測対象物側に出射させるとともに、計測対象物側から入射した光を回折レンズ側に出射させる対物レンズと、内部に空間が形成され、該空間に少なくとも回折レンズ及び対物レンズを収容しているケースと、を備え、ケースは、光軸を中心軸とする略円筒形状を呈し端部が開放された第１ケース部と、略円筒形状を呈し端部が開放された第２ケース部と、第１ケース部と第２ケース部との間を接続する第３ケース部とを有し、第１ケース部は、その内部に回折レンズが配置され、第２ケース部は、その内部に対物レンズが配置され、第３ケース部は、その内部に回折レンズ側から入射する光を対物レンズ側に向けて屈曲させるミラー部材が配置されている。

この態様によれば、ケースは、第１ケース部と第２ケース部と第３ケース部とを有している。第１ケース部の内部には回折レンズが配置され、第２ケース部の内部には対物レンズが配置されている。第１ケース部及び第２ケース部は略円筒形状を呈しており、第３ケース部は、第１ケース部と第２ケース部とを接続している。第３ケース部は、その内部に回折レンズ側から入射する光を対物レンズ側に向けて屈曲させるミラー部材が配置されている。このようなミラー部材が配置された第３ケース部を備えることにより、センサヘッド内の光が通る光路空間の長さを確保しながら、センサヘッドの長手方向の長さ（センサヘッドにおける第１ケース部の光軸に沿う方向の長さ）を抑えることができる。また第１ケース部及び第２ケース部は略円筒形状を呈しているので、例えばケース部を略直方体形状とした構成と比較して、ケース部の四隅がレンズよりも外方に張り出すことがないので、ケース部の大型化を抑制することができる。その結果、計測精度を担保しつつ、ケースの小型化を図ることができる。

上記態様において、ミラー部材は、回折レンズ側から入射する光を対物レンズ側に向けて略直角に屈曲させると共に、計測対象物側から入射した光を回折レンズ側に向けて略直角に屈曲させてもよい。

この態様によれば、回折レンズ側から入射する光及び計測対象物側から入射した光を略直角に屈曲させるので、センサヘッド内を通る光を屈曲させない構成と比較して、センサヘッドの第２ケース部の軸方向長さを抑えることができる。

上記態様において、第３ケース部は、その外形が角形状を呈していてもよい。

この態様によれば、第３ケース部はその外形が角形状を呈しているため、第３ケース部の内部に配置したミラー部材の位置調整を容易にすることができる。

上記態様において、第３ケース部は、その内部に屈曲した形状を有する連通路を有し、連通路は、第１ケース部の内部及び第２ケース部の内部を連通していてもよい。

この態様によれば、第１ケース部の内部と第２ケース部の内部とを連通する連通路を介して、第１ケース部の内部と第２ケース部の内部とを接続することができる。

上記態様において、第３ケース部は、その第１ケース部側の内部に第１ケース部の光軸を中心軸とする略円筒状の第１通路を有し、第１通路の一端部と第１ケース部の一端部との間を接続する接続部材が設けられていてもよい。

この態様によれば、第１通路の一端部と第１ケース部の一端部との間を接続する接続部材により、第３ケース部と第１ケース部とを接続することができる。

上記態様において、接続部材は略円環形状を呈し、接続部材の一端側が第１通路の内周面に沿って配置されると共に、接続部材の他端側が第１ケース部の内周面に沿って配置されていてもよい。

この態様によれば、第３ケース部及び第１ケース部それぞれの内部に配置された接続部材により、第３ケース部と第１ケース部とを接続するので、例えばケース外部に設けた部材を用いて接続する構成と比較して、センサヘッドの小型化を図ることができる。

上記態様において、第１通路の内周面と外部とを連通する貫通孔が第３ケース部に設けられ、接続部材の一端側は、その外周面に貫通孔に挿通された締結部材が当接して固定されていてもよい。

この態様によれば、接続部材の外周面に締結部材が当接して固定される構成であるため、例えば、締結部材の締付けを調整することにより、第３ケース部を接続部材に対して移動させることができ、第３ケース部の角度を容易に調整することができる。

本発明によれば、計測精度を担保しつつ、小型化が可能なセンサヘッドを提供することができる。

実施形態に係るセンサヘッドを示す斜視図である。 図１のセンサヘッドの一部を分解して示す分解斜視図である。 図１のセンサヘッドを示す上面図である。 図１のセンサヘッドを示す側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。 図４のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、実施形態に係るセンサヘッド１００を示す斜視図である。センサヘッド１００は、計測対象物２００の位置を計測するセンサの一部を構成しており、ケース１を備えている。ケース１は、第１ケース部２と、第２ケース部３と、第３ケース部１３とを有している。

第１ケース部２は略円筒形状を呈しており、その内部には、後述する回折レンズ５（図２等参照）が配置されている。ケース１の端部にはファイバケース８が接続されている。ファイバケース８の内部には、光源（不図示）から出射した白色光を第１ケース部２に導く光ファイバが配置されている。回折レンズ５は、光ファイバから出射した光に対し、光軸に沿う方向に色収差を生じさせる。

第２ケース部３は略円筒形状を呈しており、その内部には、後述する対物レンズ群７が配置されている。第２ケース部３は、対物レンズ群７の一部を露出させるように、対物レンズ群７を固定している。

第３ケース部１３はその外形が角形状を呈しており、第１ケース部２と第２ケース部３とを接続している。第３ケース部１３の内部には、光軸を屈曲させる後述のミラー部材１３５（図２等）が配置されている。

センサヘッド１００は、対物レンズ群７を計測対象物２００に向けるようにして用いられる。回折レンズ５を透過して色収差が生じた光は、ミラー部材１３５でその方向が対物レンズ群７に向かう方向に変わり、対物レンズ群７で屈折して集められ、計測対象物２００側に出射する。図１は、焦点距離が比較的長い第１波長の光２１０と、焦点距離が比較的短い第２波長の光２２０とを図示している。第１波長の光２１０は、計測対象物２００の表面で合焦するが、第２波長の光２２０は、計測対象物２００の手前で合焦する。

計測対象物２００の表面で反射した光は、対物レンズ群７に入射する。当該光は対物レンズ群７により集められ、ミラー部材１３５でその方向が回折レンズ５に向かう方向に変わり、回折レンズ５を透過して光ファイバ側に進行する。第１波長の光２１０は、光ファイバにおいて合焦し、そのほとんどが光ファイバに入射する。一方、その他の波長の光は、光ファイバでは合焦せず、ほとんど光ファイバに入射しない。

光ファイバに入射した光は、光ファイバに接続された分光器（不図示）に導かれる。分光器は、光の波長のピークを検出し、当該ピークに基づいて計測対象物２００の位置を計測する。

このようなセンサヘッド１００において、略円筒形状の第１ケース部２及び第２ケース部３が第３ケース部１３を介して接続されることにより、第１ケース部２や第２ケース部３が光軸方向視においてレンズ等から外方に大きく張り出すことを抑制できる。また、センサヘッドの大型化を抑制する方法として、小型のレンズを用いるものが考えられるが、レンズの小型化に伴ってその有効径が小さくなると、計測精度の低下を招くおそれがある。本実施形態では、略円筒形状の第１ケース部２及び第２ケース部３を有しているため、計測精度を担保しつつ、ケース１全体が略直方体形状の構成と比較してケース１を小型化することができる。なお、第１ケース部２と第３ケース部１３との間、及び、第３ケース部１３と第２ケース部３との間の接続方法の詳細は後述する。

［構成例］
次に、図２から図６を参照しつつ、センサヘッド１００の構成の一例について説明する。図２は、センサヘッド１００を示す斜視図である。図２は、センサヘッド１００の一部を分解して示している。図３は、センサヘッド１００を示す上面図（平面図）である。図４は、センサヘッド１００を示す側面図である。図５は、図３のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。

＜第１ケース部＞
第１ケース部２は、一端が開放された略円筒形状を呈しており、その中心軸が第１軸線ＡＸ１と略一致するように配置されている。第１軸線ＡＸ１は仮想の直線である。

第１ケース部２の他端には、図２及び図３に示すように、センサヘッド１００の固定に用いられる固定部２１，２２が形成されている。図２及び図４に示すように、固定部２１，２２の間には、第１ケース部２の内外を連通させる連通孔２ｂが形成されている。図４に示すように、第１ケース部２は、その内部にレンズホルダ４及び回折レンズ５を収容している。

レンズホルダ４は、略円筒形状を呈する部材である。レンズホルダ４の内径は、部位により異なっている。レンズホルダ４の内部には、第１コリメートレンズ４２ａと、第２コリメートレンズ４２ｂと、が配置されている。

第１コリメートレンズ４２ａは、レンズホルダ４の内部に固定されている。第２コリメートレンズ４２ｂは、第１コリメートレンズ４２ａと間隔を空けて配置されている。

レンズホルダ４は、その全体が第１ケース部２の内部に収容され、第１ケース部２を貫通するねじ（不図示）により、第１ケース部２に対して固定されている。これにより、第１コリメートレンズ４２ａ及び第２コリメートレンズ４２ｂは、いずれも光軸が第１軸線ＡＸ１と略一致するように配置される。レンズホルダ４は、ねじ（不図示）が緩むことにより、第１軸線ＡＸ１に沿う方向（以下「第１軸線ＡＸ１方向」という。）に移動可能となる。レンズホルダ４を移動させることにより、第１コリメートレンズ４２ａ及び第２コリメートレンズ４２ｂの位置を調整することができる。

回折レンズ５は、レンズホルダ４よりも計測対象物２００側で、その光軸が第１軸線ＡＸ１と略一致するように配置されている。回折レンズ５は、入射した光に対し、第１軸線ＡＸ１方向に色収差を生じさせる。回折レンズ５として、焦点距離が光の波長に反比例するレンズを採用することができる。

＜第２ケース部＞
第２ケース部３は、第３ケース部１３を介して第１ケース部２に接続されている。第２ケース部３は、略円筒形状を呈している。第２ケース部３の一端は開放され、他端には開口３ｂが形成されている。図２に示すように、第２ケース部３の一端側の内周面には、雌ねじ部３ｄが形成されている。開口３ｂは、第２ケース部３の中心軸に沿って見た場合に、略真円形状を呈している。図２に示すように、第２ケース部３の外周面には、複数の凹部３ａが形成されている。凹部３ａの底面は平面である。図５に示すように、第２ケース部３は、その内部に対物レンズ群７と、スペーサ３１〜３３と、押さえ部材３４と、を収容している。

対物レンズ群７は、本発明に係る「対物レンズ」の一例である。対物レンズ群７は、第１対物レンズ７１と、第２対物レンズ７２と、第３対物レンズ７３と、第４対物レンズ７４と、を有している。この対物レンズ群７の各レンズはいずれも略円形状を呈しており、その直径は、第２ケース部３の内径と略同一である。

尚、本発明に係る「対物レンズ」は、対物レンズ群７のように複数のレンズから構成されるものでもよいし、単一のレンズでもよい。

スペーサ３１〜３３は、略円環形状を呈している。スペーサ３１〜３３の外径は、対物レンズ群７の各レンズの外径と略同一である。

押さえ部材３４は、略円環形状を呈しており、その外周面が第２ケース部３の内周面に係合して固定される。押さえ部材３４と第２ケース部３との係合方法は特に限定されないが、例えば、押さえ部材３４の外周面に形成された雄ねじ部（不図示）と、第２ケース部３の内周面の雌ねじ部３ｄとが螺合することにより互いに固定される。このように押さえ部材３４の一端側は第２ケース部３の内周面に係合して固定され、押さえ部材３４の他端側は、後述する第３ケース部１３の第２通路部１３１ｂの内周面に係合して固定される。

対物レンズ群７の各レンズは、互いに間隔を空け、いずれも光軸が第２軸線ＡＸ２と略一致するように直線状に配列されている。詳細には、第１対物レンズ７１は、第２ケース部３の開口３ｂの周縁３ｃと当接し、開口３ｂから露出するように配置されている。第２対物レンズ７２は、スペーサ３１を挟んで第１対物レンズ７１と対向するように配置されている。第３対物レンズ７３は、スペーサ３２を挟んで第２対物レンズ７２と対向するように配置されている。第４対物レンズ７４は、スペーサ３３を挟んで第３対物レンズ７３と対向するとともに、スペーサ３３と押さえ部材３４との間に挟まれ、第２ケース部３の内部に固定されている。押さえ部材３４の外周面の雄ねじ部（不図示）は、第２ケース部３の内周面の雌ねじ部３ｄと螺合している。対物レンズ群７の各レンズは、透過する光に波面収差を生じさせないように配列されている。

＜ファイバケース＞
図２及び図５に示すように、ファイバケース８は、板ばね８１を介して第１ケース部２に対して固定されている。板ばね８１は、ねじ２７により第１ケース部２の上部に固定されるとともに、ねじ２８により第１ケース部２の端部に固定されている。ファイバケース８は、光ファイバ（不図示）を内部に収容している。光ファイバの先端には、フェルール８２が接続されている。図４に示すように、フェルール８２は、第１ケース部２の連通孔２ｂに挿通されている。

図２に示すように、第１ケース部２の上部には、ねじ２７を覆うように上部ラベル９１が貼付される。また、第１ケース部２の下部には、ねじ（不図示）を覆うように下部ラベル９２が貼付される。上部ラベル９１及び下部ラベル９２には、製品名等のロゴが印字されていてもよい。

＜押さえ部材、接続部材＞
図２及び図５に示すように、接続部材６及び押さえ部材２３は、略円環形状を呈している。押さえ部材２３の端部には、複数の切欠き２３ｂが形成されている。押さえ部材２３の外径は接続部材６の外径と略同一であり、押さえ部材２３の内径は接続部材６の内径と略同一である。また、中心軸に沿う方向における押さえ部材２３の寸法は、同方向における接続部材６の寸法よりも小さい。

押さえ部材２３の外周面と第１ケース部２の内周面との係合方法は特に限定されないが、例えば、押さえ部材２３の外周面に形成した雄ねじ部（不図示）が、第１ケース部２の雌ねじ部と螺合するようにしてもよい。作業者は、工具（不図示）を切欠き２３ｂに係合させることにより、工具から押さえ部材２３にトルクを伝達し、押さえ部材２３の外周面に形成した雄ねじ部を螺合させることができる。これにより、押さえ部材２３は、回折レンズ５よりも計測対象物２００側で、その中心軸が第１軸線ＡＸ１と略一致するように、第１ケース部２の内部に配置される。

押さえ部材２３が第１ケース部２の内部に配置されると、回折レンズ５は押さえ部材２３により光源側に押圧される。回折レンズ５は、押さえ部材２３と、第１ケース部２の段部２５との間に挟まれ、第１ケース部２の内部で固定される。

接続部材６の外周面と第１ケース部２の内周面との係合方法は特に限定されないが、例えば、接続部材６の外周面に形成した雄ねじ部（不図示）において第１ケース部２の雌ねじ部と螺合するようにしてもよい。第１ケース部２の内周面と係合した接続部材６は、第１ケース部２の一端から外部に臨出する。第３ケース部１３は、接続部材６のうち、第１ケース部２の一端から外部に臨出している部分と接続して固定される。すなわち、第３ケース部１３は、接続部材６を介して第１ケース部２に接続される。第３ケース部１３のうち第１ケース部２側の部分は、その中心軸が第１軸線ＡＸ１と略一致するように接続される。

＜第３ケース部＞
第３ケース部１３は、第１ケース部２と第２ケース部３との間に配置され、第１ケース部２と第２ケース部３とを接続する。第３ケース部１３は、その外形が角形状を呈し、屈曲した形状を有する。本実施形態におけるセンサヘッド１００は、図４に示すように、第３ケース部１３において屈曲した側面視略Ｌ字状を呈している。

第３ケース部１３は、その第１ケース部２側の端部及び第２ケース部３側の端部が開口した形状を有する。また第３ケース部１３は、その屈曲部外側（図４において第３ケース部１３の左上端側）が開口した形状を有する。第３ケース部１３の屈曲部のうち開口した部分には、後述するミラー部材１３５及びカバー部材１３６等が配置される。

第３ケース部１３の内部には、図５に示すように、第１ケース部２の内部及び第２ケース部３の内部を連通した連通路１３１が形成されている。連通路１３１は、第３ケース部１３のうち第１ケース部２側に開口した開口部と、第３ケース部１３のうち第２ケース部３側に開口した開口部と、をつないでいる。連通路１３１は、屈曲した形状を有する。本実施形態において、連通路１３１は９０度に屈曲した形状を有しているが、９０度に限らず、９０度以外の角度であってもよい。連通路１３１は、第１軸線方向ＡＸ１に沿って延びる略円筒状の第１通路部１３１ａと、第２軸線方向ＡＸ２に沿って延びる略円筒状の第２通路部１３１ｂとを有する。

第１通路部１３１ａの第１ケース部２側には、図２及び図５に示すように、接続部材６が接続される。第１通路部１３１ａの内径は、接続部材６の外径よりも大きい。接続部材６の一端側は、第１通路部１３１ａの内部に収容され、接続部材６の他端側は、第１ケース部２の内部に収容された状態で固定される。つまり、第３ケース部１３の第１通路部１３１ａ側は、接続部材６を介して第１ケース部２に固定される。第３ケース部１３の第１通路部１３１ａ側と接続部材６との固定方法の詳細は後述する。

第２通路部１３１ｂの第２ケース部３側には、図２及び図５に示すように、押さえ部材３４が接続される。押さえ部材３４の端部には、複数の切欠き３４ｂ（図２）が形成されている。第２通路部１３１ｂの内径は、押さえ部材３４の外径よりも大きい。押さえ部材３４の一端側は、第２通路部１３１ｂの内部に配置され、押さえ部材３４の他端側は、第２ケース部３の内部に配置された状態で固定される。つまり、第３ケース部１３の第２通路部１３１ｂ側は、押さえ部材３４を介して第２ケース部３に固定される。

なお、第２通路部１３１ｂと押さえ部材３４との係合方法は特に限定されないが、例えば、押さえ部材３４の外周面に形成した雄ねじ部（不図示）と第３ケース部１３の第２通路部１３１ｂ（図５）の内周面に形成した雌ねじ部とを螺合するようにしてもよい。作業者は、工具（不図示）を切欠き３４ｂ（図２）に係合させることにより、工具から押さえ部材３４にトルクを伝達し、押さえ部材３４の外周面に形成した雄ねじ部を螺合させることができる。第２通路部１３１ｂの内周面と係合した押さえ部材３４は、第３ケース部１３の一端（第２通路部１３１ｂの一端）から外部に臨出する。第２ケース部３は、押さえ部材３４のうち、第３ケース部１３の一端から外部に臨出している部分と接続される。

第３ケース部１３は、図２に示すように、連通路１３１の屈曲部外側（図４において第３ケース部１３の左上端側）が開口しており、当該開口部にミラー部材１３５が配置される。ミラー部材１３５は光軸を屈曲させる。ミラー部材１３５は板状の形状を有している。ミラー部材１３５は、図５に示すように、第１軸線ＡＸ１方向及び第２軸線ＡＸ２方向に対して傾斜して配置されている。本実施形態では、ミラー部材１３５は、第１軸線ＡＸ１方向の光軸を、第２軸線ＡＸ２方向の光軸に屈曲させる。すなわち、ミラー部材１３５は、回折レンズ５側から入射する光を対物レンズ群７側に向けて略直角に屈曲させると共に、計測対象物２００側から入射した光を、回折レンズ５側に向けて略直角に屈曲される。本実施形態において、第１軸線方向ＡＸ１は、第２軸線方向ＡＸ２に対して垂直である。ただし、第１軸線方向ＡＸ１と第２軸線方向ＡＸ２との間の角度は、９０度に限らず、９０度以外の角度であってもよい。

図２及び図５に示すように、ミラー部材１３５を覆うようにカバー部材１３６が配置されている。カバー部材１３６は、側面視三角形状を呈する。ミラー部材１３５とカバー部材１３６との間には弾性部材１３７が配置され、カバー部材１３６は、例えばねじ１３９によって第３ケース部１３の屈曲部外周側に固定されるが、他の部材を用いて固定してもよい。弾性部材１３７はミラー部材１３５を押圧した状態で保持する。弾性部材１３７をミラー部材１３５とカバー部材１３６との間に配置することで、カバー部材１３６をねじ１３９で固定したときに、ミラー部材１３５が弾性部材１３７により押圧された状態で固定される。

第３ケース部１３の屈曲部に前述したように側面視三角形状を呈するカバー部材１３６が配置されることで、図３に示すように、センサヘッド１００の先端側（第３ケース部１３側）は略直方体形状を呈する。センサヘッド１００の先端側が略直方体形状を呈しているため、センサヘッド全体が略円筒形状の構成と比較して、位置合わせをし易くすることができる。また本実施形態では、図１〜図４に示すように、第３ケース部１３はその外形が角形状を呈しているため、第３ケース部１３の内部に配置したミラー部材１３５の位置調整を容易に行うことができる。

第３ケース部１３は接続部材６の一端側に次のように接続される。図６は、図４のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。

図６に示すように、第３ケース部１３における第１ケース部２側は、その外形が断面視略四角形状を呈しており、その四隅に締結部材６１（例えばねじ等）を挿通する貫通孔６１ａが形成されている。貫通孔６１ａは、第１通路部１３１ａの内周面と外部とを連通するように第３ケース部１３に貫通形成されている。貫通孔６１ａに挿通させた締結部材６１を締付けると、第１通路部１３１ａの内部にその一端側が配置された接続部材６の外周面に締結部材６１の先端が当接するように構成されている。つまり、締結部材６１の締付けの調整により、接続部材６への締結部材６１の押し付け力を調整することができ、締結部材６１を緩めれば、接続部材６に対して第３ケース部１３を移動させることが可能となっている。例えば締結部材６１の締付けを緩めて、接続部材６に対して第３ケース部１３を接続部材６の周方向に回動させれば、第３ケース部１３に接続された第２ケース部３も連動して回動し、計測対象物２００（図１）側に出射する光の方向を調整することができる。

なお、締結部材６１は、接続部材６への押圧力を調整する機能を有していれば様々な構成に変形することができる。例えば、締結部材６１の外周面に雄ねじ部（不図示）を形成し、当該雄ねじ部を貫通孔６１ａの内周面に形成した雌ねじ部（不図示）に螺合することにより締結部材６１の締付けを調整する構成とすることが可能である。

前述した実施形態において、第３ケース部１３と第２ケース部３とは、押さえ部材３４を介して接続される構成を説明したが、押さえ部材３４の他に別の部材を追加して第３ケース部１３と第２ケース部３とを接続するように構成してもよい。

［動作例］
光源が発した白色光は、光ファイバによりセンサヘッド１００側に導かれ、フェルール８２に至る。当該光は、拡散しながら、フェルール８２からケース１の内部に進入する。

ケース１の内部に進入した光の一部は、レンズホルダ４の内部に進入する。当該光は、第２コリメートレンズ４２ｂと第１コリメートレンズ４２ａとを順に透過する。第１コリメートレンズ４２ａ及び第２コリメートレンズ４２ｂは、光源側から入射する光の進行方向を変え、計測対象物２００側に出射させる。具体的には、図５に矢印Ｌ１１で示すように、第１コリメートレンズ４２ａから出射して回折レンズ５に向かう光は、第１軸線ＡＸ１に沿うように進行する。

回折レンズ５は、第１コリメートレンズ４２ａ側から入射する光に色収差を生じさせ、矢印Ｌ１２で示すように、第１軸線ＡＸ１に沿うように出射させる。第１軸線ＡＸ１に沿うように出射した光は、ミラー部材１３５によりその光軸が第２軸線ＡＸ２に沿う方向に屈曲され（図５に示す矢印Ｌ１３）、対物レンズ群７で屈折して集められ、第２ケース部３の開口３ｂを通過して計測対象物２００に向かって出射する。

計測対象物２００の表面で反射した光は、第２ケース部３の開口３ｂを通過して対物レンズ群７に入射する。対物レンズ群７は、入射した光を屈折させ、矢印Ｌ２１で示すように、第２軸線ＡＸ２に沿うようにミラー部材１３５側に出射させる。対物レンズ群７からミラー部材１３５側に向かう光は、ミラー部材１３５によりその光軸が第１軸線ＡＸ１に沿う方向に屈曲され（図５に示す矢印Ｌ２２）、回折レンズ５側に向かう（図５に示す矢印Ｌ２３）。回折レンズ５は、計測対象物２００側から入射する光を透過させ、矢印Ｌ２４で示すように、光源側に出射させる。第１コリメートレンズ４２ａ及び第２コリメートレンズ４２ｂは、計測対象物２００側から入射する光を集め、光源側に出射させる。

センサヘッド１００では、略円筒形状の第１ケース部２と第２ケース部３とを第３ケース部１３を介して接続することにより、それぞれ第１軸線ＡＸ１方向及び第２軸線ＡＸ２方向に見た場合に、第１ケース部２及び第２ケース部３の内部に配置したレンズ（回折レンズ５、対物レンズ群７）から外方に大きく張り出すことを抑制できる。この結果、計測精度を担保しつつ、ケース１を小型化することができる。

また、接続部材６は、回折レンズ５と第３ケース部１３との間に配置されている。この位置では、光は光軸でもある第１軸線ＡＸ１に沿うように進行する。したがって、この構成によれば、光が第１軸線ＡＸ１に対して傾斜するように進行する位置に接続部材６を配置した場合と比べて、ケース１の寸法に生じたばらつきの影響を軽減し、計測精度の低下を抑制することができる。

ところで、第３ケース部１３と第１ケース部２とを接続部材６を介して接続すると、接続部材６に、第１軸線ＡＸ１方向の外力が作用することがある。仮に、接続部材６が、回折レンズ５を押圧して固定する機能を併せて有していた場合、このような外力が作用することにより、回折レンズ５の固定が不安定になるおそれがある。

これに対し、センサヘッド１００では、回折レンズ５を光源側に押圧して固定する押さえ部材２３は、接続部材６と別体で接続部材６と回折レンズ５との間に配置されている。したがって、仮に、第１軸線ＡＸ１方向の外力が接続部材６に作用した場合でも、当該外力が押さえ部材２３に及ぶことはない。この結果、回折レンズ５を安定的に固定しつつ、接続部材６を介して第１ケース部２と第３ケース部１３とを接続することができる。

また、第１軸線ＡＸ１方向において、押さえ部材２３の寸法は、接続部材６の寸法よりも小さい。この態様によれば、押さえ部材２３の寸法を比較的小さくすることにより、接続部材６の寸法を比較的大きくし、第１ケース部２と第２ケース部３とを確実に接続することができる。

また、第２ケース部３は、その外周面に凹部３ａが形成されており、該凹部３ａの底面は平面である。この態様によれば、センサヘッド１００を組み立てる際に、工具を凹部３ａの底面に安定的に当接させ、当該凹部３ａが形成された第２ケース部３にトルクを伝達することができる。この結果、略円筒形状を呈する第１ケース部２及び第２ケース部３をケース１に用いながらも、トルクを付加してセンサヘッド１００の組み立てを容易に行うことができる。

尚、センサヘッド１００は、本発明に係る「凹部」が第２ケース部３のみに形成されている。しかしながら、本発明はこの態様に限定されない。つまり、本発明に係る「凹部」は、第１ケース部２及び第２ケース部３の少なくとも一方に形成されていればよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

［附記］
計測対象物（２００）の位置を計測するセンサのセンサヘッド（１００）であって、
光源側から入射する光を光軸（ＡＸ１）に沿うように出射させ、該光に対して色収差を生じさせる回折レンズ（５）と、
回折レンズ（５）よりも計測対象物（２００）側に配置され、回折レンズ（５）側から入射する光を集めて計測対象物（２００）側に出射させるとともに、計測対象物（２００）側から入射した光を回折レンズ（５）側に出射させる対物レンズ（７）と、
内部に空間が形成され、該空間に少なくとも回折レンズ（５）及び対物レンズ（７）を収容しているケース（１）と、を備え、
ケース（１）は、光軸（ＡＸ１）を中心軸とする略円筒形状を呈し端部が開放された第１ケース部（２）と、略円筒形状を呈し端部が開放された第２ケース部（３）と、第１ケース部（２）と第２ケース部（３）との間を接続する第３ケース部（１３）とを有し、
第１ケース部（２）は、その内部に回折レンズ（５）が配置され、
第２ケース部（３）は、その内部に対物レンズ（７）が配置され
第３ケース部（１３）は、その内部に回折レンズ（５）側から入射する光を対物レンズ（７）側に向けて屈曲させるミラー部材（１３５）が配置されている、
センサヘッド。

１…ケース、２…第１ケース部、３…第２ケース部、５…回折レンズ、６…接続部材、７…対物レンズ群（対物レンズ）、１３…第３ケース部、３４…押さえ部材、１００…センサヘッド、１３５…ミラー部材、２００…計測対象物、ＡＸ１…第１軸線（光軸）、ＡＸ２…第２軸線（光軸）、

Claims (7)

1. 計測対象物の位置を計測するセンサのセンサヘッドであって、
   光源側から入射する光を光軸に沿うように出射させ、該光に対して色収差を生じさせる回折レンズと、
   前記回折レンズよりも計測対象物側に配置され、前記回折レンズ側から入射する光を集めて計測対象物側に出射させるとともに、前記計測対象物側から入射した光を前記回折レンズ側に出射させる対物レンズと、
   内部に空間が形成され、該空間に少なくとも前記回折レンズ及び前記対物レンズを収容しているケースと、を備え、
   前記ケースは、前記光軸を中心軸とする略円筒形状を呈し端部が開放された第１ケース部と、略円筒形状を呈し端部が開放された第２ケース部と、前記第１ケース部と前記第２ケース部との間を接続する第３ケース部とを有し、
   前記第１ケース部は、その内部に前記回折レンズが配置され、
   前記第２ケース部は、その内部に前記対物レンズが配置され、
   前記第３ケース部は、その内部に前記回折レンズ側から入射する光の第１軸線の光軸を前記対物レンズ側に向かう第２軸線の光軸に屈曲させるミラー部材が配置され、
   当該センサヘッドは、前記ミラー部材を覆うように配置されて該ミラー部材を押圧した状態で保持するカバー部材と、該カバー部材を固定する固定部材と、をさらに備え、
   前記第３ケース部は、その外形が角形状を呈し、
   前記固定部材は、前記第１光軸及び前記第２光軸の双方に直交する側面視の方向に面した前記第３ケース部の屈曲部外周側に固定されている、センサヘッド。
2. 前記ミラー部材と前記カバー部材との間に配置された弾性部材をさらに備え、
   前記カバー部材は、前記弾性部材により前記ミラー部材を押圧した状態で保持する、
   請求項１に記載のセンサヘッド。
3. 前記ミラー部材は、前記回折レンズ側から入射する光を前記対物レンズ側に向けて略直角に屈曲させると共に、前記計測対象物側から入射した光を前記回折レンズ側に向けて略直角に屈曲させる、
   請求項１又は２に記載のセンサヘッド。
4. 前記第３ケース部は、その内部に屈曲した形状を有する連通路を有し、
   前記連通路は、前記第１ケース部の内部及び前記第２ケース部の内部を連通している、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
5. 前記第３ケース部は、その前記第１ケース部側の内部に、前記第１ケース部の光軸を中心軸とする略円筒状の第１通路を有し、
   前記第１通路の一端部と前記第１ケース部の一端部との間を接続する接続部材が設けられている、
   請求項１乃至４のいずれか一項にセンサヘッド。
6. 前記接続部材は略円環形状を呈し、
   前記接続部材の一端側が前記第１通路の内周面に沿って配置されると共に、前記接続部材の他端側が前記第１ケース部の内周面に沿って配置される、
   請求項５に記載のセンサヘッド。
7. 前記第１通路の内周面と外部とを連通する貫通孔が前記第３ケース部に設けられ、
   前記接続部材の一端側は、その外周面に前記貫通孔に挿通された締結部材が当接して前記第１通路の内部に固定される、
   請求項５又は６に記載のセンサヘッド。

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