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JP7010589B2 - 多波長共焦点測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、白色等の多波長の光を用いて測定対象物の厚み、距離、変位、色等の特徴量を測定することが可能な共焦点変位計、干渉変位計及びカラー光学センサ等の多波長共焦点測定装置に関する。
光電測定装置は、可視光、赤外光等を投光部から投光し、測定対象物の表面で反射した反射光、あるいは測定対象物を透過した透過光を受光部で検出する。測定部は、受光部における波長ごとの光強度分布に応じて測定対象物の厚み、距離、変位、色等の特徴量をする（特許文献１乃至４参照）。
従来の多波長光電測定装置では、発光源としてハロゲンランプ、キセノンランプ等の白色光源、白色ＬＥＤ、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等を用いている。
米国特許公報４，５８５，３４９号 特開２０１２－０２１８５６号公報 特開２０１０－１２１９７７号公報 特開平０２－０９５２２２号公報
しかし、発光源としてＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を用いた場合、測定仕様によっては発光する光の波長幅が足りず、所望の測定ができないという問題点があった。また、発光源としてハロゲンランプ、キセノンランプ等の白色光源、白色ＬＥＤ等を用いた場合、発光部の面積が大きいために小さなスポット径となるように結像させることが困難となる。測定対象物へ照射される光のスポット径が大きくなった場合、所望の測定対象領域以外にも光が照射されることになり、適切に測定することができないおそれがあるという問題点があった。
特に、共焦点変位計や干渉変位計においては、測定対象物へ照射される光のスポット径が大きくなった場合、光軸方向に対して垂直方向の精度だけでなく、光軸方向に沿って測定される厚み、変位等の測定精度も悪化する。
斯かる問題点を解消するために、測定対象物へ照射される光のスポット径を小さくするべく発光源に絞りを設けることも考えられる。しかし、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の白色光源は寿命が短いという問題点があり、また、白色ＬＥＤを用いた場合であっても、白色ＬＥＤは単位面積当たりの発光量が小さいため、測定対象物へ照射される光の光量が小さく、測定可能な測定対象物が制限されたり、高い精度で測定対象物の厚み、距離等を検出することができないという問題点があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、白色等の多波長の光を用いて測定対象物の厚み、距離、変位、色等の特徴量を高い精度で測定することが可能な多波長共焦点測定装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段及び発明の効果
上記目的を達成するために第１発明に係る多波長共焦点測定装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源と対向して配置され、前記レーザ光源からの光を集光するための光源光学部材と、前記光源光学部材により集光された前記レーザ光源からの光により励起される蛍光体と、一部の光路が共通し、分岐部を介して分岐した第１の光路及び第２の光路を形成する複数の光ファイバと前記分岐部とを有し、分岐した前記第１の光路に対応する光ファイバの第１の端部分に、前記第１の光路に対応した形状の開口を有する枠体の該開口に収容した前記蛍光体を固定することで、前記レーザ光源からの光が集中する領域を前記第１の端部分となるよう配置し、前記第１の端部分側から前記レーザ光源からの光が集中する領域において前記レーザ光源からの光により励起された前記蛍光体が発光する光を受け付け、共通した前記一部の光路に対応するコア径が５０μｍ以下である光ファイバの第２の端側で受け付けた光を伝搬し、前記第２の端部分側から入射された光の少なくとも一部を、分岐した前記第２の光路に対応する光ファイバの第３の端部分側に伝搬する光ファイバ部と、光軸方向に沿って色収差を生じる第１のレンズを有し、共焦点位置に配置されたコア径が５０μｍ以下である前記光ファイバの前記第２の端部分から出射される光を、測定光として、前記第１のレンズを介して測定対象物に向けて光の波長に応じて前記光軸方向に沿って異なる位置に集光するとともに、前記測定対象物より反射された前記測定光を前記第１のレンズを介して前記共焦点位置に配置された前記第２の端部分に集光するヘッド光学部材と、測定対象物からの、前記第２の端部分、前記第２の光路及び前記第３の端部分を介した前記測定光を波長に応じて選択的に受光し、波長に応じて選択的に受光した前記測定光の受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、前記受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の厚み又は変位を測定する測定制御部とを備えることを特徴とする。
また、第２発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１発明において、前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、かつ、前記光透過性媒体が前記光ファイバの前記第１の端に固定されることを特徴とする。
また、第３発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１又は第２発明において、前記蛍光体と前記光源光学部材との間に、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタをさらに備えることを特徴とする。
また、第４発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタとをさらに備えることを特徴とする。
また、第５発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする。
また、第６発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタとをさらに備え、前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする。
また、第７発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記枠体の内径側の壁部に反射面を備えることを特徴とする。
また、第８発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記光源光学部材は、一又は複数のレンズで構成されていることを特徴とする。
また、第９発明に係る多波長共焦点測定装置は、第１乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記光源光学部材は、レンズが組み込まれた筒状の反射鏡で構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、レーザ光源から出射された光を、光ファイバ部の光源光学部材側の一端に備えた蛍光体を介して光ファイバ部へ入光させることができるので、光が蛍光体により波長変換されて拡散された場合であっても確実に絞り込むことができ、光ファイバ部へ効率的に入光させることが可能となる。したがって、高い精度で測定対象物の厚み、距離、変位、色等の特徴量を測定することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る多波長光電測定装置を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る多波長光電測定装置である共焦点測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るヘッドユニットの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの主要構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの枠体を設けた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの枠体を設けた構成を示す部分拡大模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの反射型フィルタを設けた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの構成を示す正面図及び断面図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットに筒状の反射鏡を用いた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットにレンズ及び筒状の反射鏡の両方を用いた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットのレーザ光源の配置を変えた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの複数の光ファイバを連結した構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る投光ユニットの複数の光ファイバを連結した部分の構成を示す拡大模式図である。 本発明の実施の形態２に係る多波長光電測定装置である干渉測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るヘッドユニットの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットの構成を示す正面図及び断面図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットに筒状の反射鏡を用いた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットにレンズ及び筒状の反射鏡の両方を用いた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットのレーザ光源の配置を変えた構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットの複数の光ファイバを連結した構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る投光ユニットの複数の光ファイバを連結した部分の構成を示す拡大模式図である。
以下、本発明の実施の形態に係る多波長光電測定装置について、図面に基づいて具体的に説明する。
（多波長光電測定装置） 図１は、本発明の実施の形態に係る多波長光電測定装置を模式的に示すブロック図である。多波長光電測定装置１００は、レーザ光源１０１、光源光学部材２００、蛍光体７０、光ファイバ部３００、ヘッド光学部材４００、受光素子５００、及び測定制御部６００から構成される。
レーザ光源１０１は、単一波長の光を発し、好ましくは、波長が４５０ｎｍ以下の青色あるいは紫外光を発するもので構成される。さらに好ましくは、青色の光を発するものであると、蛍光体７０の励起に利用され波長変換された光と蛍光体７０の励起に利用されず青色のままの光が混じりあった光を測定対象物に投光することができる。
蛍光体７０は、レーザ光源１０１からの光で励起され異なる波長に変換して光を発する。蛍光体７０は、一又は複数種の蛍光体７０で構成され、例えば、青色の光で励起され、黄色光に変換して光を発するようにしても良く、また、２種の蛍光体７０により青色の光で励起され緑色に変換して光を発するとともに青色の光で励起され赤色に変換して光を発するようにしても良い。
蛍光体７０は、レーザ光源１０１からの光及び蛍光体７０が発光する光を透過する樹脂、ガラス等の光透過性媒体（図４の７１）内に固定されても良い。
光ファイバ部３００は、一又は複数の光ファイバ３０で構成される。取り扱いを容易にするために、光ファイバ３０の端にフェルール２０を用いても良い。ヘッド光学部材４００側の光ファイバ３０の端である出射端のコア径は、測定対象物に結像されるスポット径に影響があるため直径２００μｍ以下が好ましく、直径５０μｍ以下がより好ましい。
光ファイバ部３００は、光ファイバ３０の光源光学部材２００側の一端である入射端側に蛍光体７０が固定されている。蛍光体７０は、レーザ光源１０１からの光及び蛍光体７０が発光する光を透過する樹脂、ガラス等の光透過性媒体７１内に固定されるとともに光透過性媒体７１が光ファイバ３０の入射端に固定されるようにしても良い。このときレーザ光源１０１からの光及び蛍光体７０からの光を効率よく光ファイバ３０に入射するために、光透過性媒体７１の屈折率は、光ファイバ３０の入射端側のコアの屈折率以下としている。
蛍光体７０の励起に利用され波長変換された光と蛍光体７０の励起に利用されず青色のままの光が混じりあった光とを所望の状態にするために、光透過性媒体７１を含む蛍光体７０の光路方向の厚みは１０μｍ～２００μｍ程度に設定され、光透過性媒体７１中の蛍光体７０の濃度は３０％～６０％程度に設定される。
蛍光体７０、又は光透過性媒体７１を含む蛍光体７０の光路方向の厚みは１０μｍ～２００μｍ程度に設定される場合、光ファイバ部３０の入射端に入射される光の光路に対応した形状の開口が形成された枠体（図５の８０）を設け、枠体８０の開口に蛍光体７０、又は、光透過性媒体７１を含む蛍光体７０を収容することが好ましい。
効率的に蛍光体７０を励起し、蛍光体７０の励起に利用され波長変換された光と蛍光体７０の励起に利用されず青色のままの光が混じりあった光を効率よく光ファイバ部３００に入射するために、枠体８０の内周壁面を反射面（図６の８１）とする、及び／又は、レーザ光源１０１からの光を透過し、蛍光体７０が発光する光を反射する光学フィルタ（反射型フィルタ：図７の９０）により枠体８０の光源光学部材２００側を覆うようにしても良い。
光透過性媒体７１は、レーザ光源１０１からの光が集中する領域に配置されるため、光透過性媒体７１としては、耐熱性の高い材料及び／又は放熱性の高い材料が選択される。
光透過性媒体７１として接着性樹脂が選択され、蛍光体７０が接着性樹脂により光ファイバ３０の入射端に接着固定されても良い。
ヘッド光学部材４００は、光ファイバ部３００の出射端から出射される光を測定対象物（ワーク）Ｗに向けて集光する。
受光素子５００は、多分割ＰＤ（フォトダイオード）あるいはＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子で構成され、回折格子、プリズム等により構成される分光器５０１あるいは色選択光学フィルタを介して測定対象物Ｗからの光を波長に応じて選択的に受光する。
受光素子５００は、測定対象物Ｗからの光を、光ファイバ部３００を介して受光するものであっても良く、他の光学経路を介して受光するものであっても良い。
測定制御部６００は、受光素子５００からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物Ｗの厚み、距離、変位、色等の特徴量を測定する。
ヘッド光学部材４００が、光ファイバ部３００の出射端が共焦点位置となるように構成されている場合、測定対象物Ｗからの光は、回折格子やプリズム等により構成される分光器５０１により光を波長に応じて分離され、受光素子５００における受光位置によって測定対象物Ｗからの光の波長－輝度分布が検出される。例えば、ヘッド光学部材４００として色収差レンズを用いた場合、測定制御部６００は、より短い波長の光が検出されると測定対象物Ｗがより近い距離に存在し、より長い波長の光が検出されると測定対象物Ｗがより遠い距離に存在すると評価し、ヘッド光学部材４００として回折レンズを用いた場合、測定制御部６００は、より短い波長の光が検出されると測定対象物Ｗがより遠い距離に存在し、より長い波長の光が検出されると測定対象物Ｗがより近い距離に存在すると評価することにより、測定対象物Ｗの厚み、距離を測定する。
（実施の形態１） 図２は、本発明の実施の形態１に係る多波長光電測定装置である共焦点測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、本実施の形態１に係る共焦点測定装置１００は、ヘッド光学部材において投光と受光とが同軸となる同軸光学系を構成しており、投光ユニット１０から投光された複数の波長を含む光Ｌｂを用いて、測定対象物（以下、ワーク）Ｗの厚み、距離等を測定する。
フェルール２０は、投光ユニット１０から投光された光を伝送する光ファイバ３０の端部を保持している。投光される光の光軸とフェルール２０（光ファイバ３０）の中心軸とは一直線上になるよう配置されている。
スプリッタ４０は、光ファイバ３０を介してフェルール２０、受光ユニット５０及びヘッドユニット６０に接続されている。フェルール２０に入光された光は、そのままヘッドユニット６０に伝送され、ヘッドユニット６０からの反射光等を受光ユニット５０へ伝送する。
光ファイバ３０は、投光ユニット１０から投光された光をヘッドユニット６０まで伝送する伝送媒体である。光ファイバ３０は、導光体である芯線と、芯線を被覆する樹脂膜とで構成される。
ヘッドユニット６０は、ワークＷに対して複数の波長の光Ｌｂを出射し、ワークＷ表面で反射された反射光の一部が入射される。ワークＷからの反射光は、光ファイバ３０及びスプリッタ４０を介して受光ユニット５０へ伝送される。受光ユニット５０は、伝送された反射光を分光して、ワークＷの厚み、距離等を算出する。
図３は、本発明の実施の形態１に係るヘッドユニット６０の構成を示す模式図である。図３に示すように、本実施の形態１に係るヘッドユニット６０は、コリメートレンズ６１よりワークＷ側にレンズ６２が配置されている。
光ファイバ３０の端部から出射された光は、コリメートレンズ６１で平行光に変換され、平行光をレンズ６２でワークＷに集光されるとともに、光軸方向に沿って色収差が生じている。レンズ６２により集光するので、光の波長に依存して焦点距離が異なる。したがって、測定精度は、光の波長に大きく依存する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の主要構成を示す模式図である。図４に示すように、レーザ光源１０１から出射された光をレンズ（光学部材）１０２により光ファイバ３０へ入光させる。レーザ光源１０１からの距離に応じて焦点位置を光ファイバ３０の先端部分に容易に合わせることができるので、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることができる。フェルール２０のレンズ（光学部材）１０２側の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には、蛍光体７０を薄く塗布している。なお、レーザ光源１０１からの光及び蛍光体７０が発光する光を透過する樹脂、ガラス等の光透過性媒体７１内に固定されていても良い。
蛍光体７０を、光ファイバ３０のレンズ１０２側の先端部分に備えることにより、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光を、光ファイバ３０のレンズ１０２側の先端部分に備えた蛍光体７０を介して光ファイバ３０内へ入光させることができる。したがって、光が蛍光体７０により波長変換されて拡散された場合であっても、光ファイバ３０へと確実に絞り込むことができ、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることが可能となる。
より確実に光ファイバ３０内に入光させるために、蛍光体７０の周囲を囲む枠体を設けることが好ましい。図５は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の枠体を設けた構成を示す模式図である。
図５に示すように、レーザ光源１０１から出射された光をレンズ１０２により光ファイバ３０へ入光させる。フェルール２０のレンズ（光学部材）１０２側の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には、蛍光体７０を薄く塗布している。
そして、蛍光体７０の周囲を囲むように、円環状の枠体を備えている。図６は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の枠体を設けた構成を示す部分拡大模式図である。図６（ａ）は、フェルール２０の先端部分の正面図を、図６（ｂ）及び（ｃ）は、フェルール２０の先端部分を示す図６（ａ）のＡ－Ａ断面図を、それぞれ示している。
図６に示すように、フェルール２０の先端部分には蛍光体７０を塗布しており、周囲を囲むように枠体８０を設けている。枠体８０は円環状であり、光ファイバ３０の入射端に入射される光の光路に対応した形状の開口が形成されている。枠体８０の開口には、蛍光体７０、又は光透過性媒体７１を含む蛍光体７０を収容することが好ましい。
なお、図６（ｂ）に示すように、枠体８０の内径側の壁部に反射面８１を備えることが好ましい。光ファイバ３０内へより効率的に入
光させることができるからである。もちろん、反射面８１は、光軸に平行であっても良いし、傾斜していても良い。例えば図６（ｃ）に示すように、枠体８０の開口径を光ファイバ３０側とレーザ光源１０１側とで異ならせる（レーザ光源１０１側の開口径の方が小さいことが好ましい）ことにより、反射面で反射光を今一度光ファイバ３０へと入光させることができ、伝送効率を高く維持することができる。
もちろん、枠体８０を覆うように反射型フィルタを備えても良い。図７は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の反射型フィルタを設けた構成を示す模式図である。図７（ａ）は、投光ユニット１０全体の構成を示す模式図を、図７（ｂ）は、フェルール２０の先端部分の模式断面図を、それぞれ示している。
図７に示すように、蛍光体７０の周囲を囲むように設けられた枠体８０を覆うように、反射型フィルタ９０が設けられている。反射型フィルタ９０を、レーザ光源１０１からの光を透過させ、蛍光体７０により波長変換された光を反射するよう設定しておくことにより、波長変換された光を光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
図８は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の構成を示す正面図及び断面図である。図８（ａ）は、投光ユニット１０の構成を示す正面図を、図８（ｂ）は、投光ユニット１０の構成を示す図８（ａ）のＢ－Ｂ断面図を、それぞれ示している。
図８に示すように、投光ユニット１０は、光ファイバ３０が組み込まれたフェルール２０をフェルール押さえ２５で固定している。フェルール押さえ２５は、レンズ１０２を固定しているレンズホルダ１０３の一端部分にかぶせるように固着されている。また、レンズホルダ１０３の他端部分には、駆動基板１０５とともにレーザ光源１０１が装着された光源ホルダ１０４が挿入されている。
フェルール２０の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には蛍光体７０が塗布されており、蛍光体７０を囲むように枠体８０が設けてある。枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を設け、波長変換された光が光ファイバ３０内へより効率的に入光できるようにしてある。
もちろん、フェルール２０の先端部分の構成は、これに限定されるものではなく、図４に示すように、蛍光体７０を塗布しただけであっても良いし、図５に示すように、塗布された蛍光体７０の周囲を囲むように枠体８０を設けた構成であっても良い。
なお、上述した実施の形態１では、光学部材としてレンズ１０２を用いているが、レンズ１０２の代わりに反射鏡を用いても良い。図９は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０に筒状の反射鏡を用いた構成を示す模式図である。図９に示すように、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光をレンズ（光学部材）１１０を介して反射鏡１１１により光ファイバ３０内へ入光させる。レンズ単体を用いた場合に外部へ拡散していた光も、反射鏡１１１により光ファイバ３０内へ入光させることができるので、光強度の減衰を抑制することができる。
フェルール２０のレンズ（光学部材）１１０側の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には、蛍光体７０を薄く塗布している。蛍光体７０を、光ファイバ３０のレンズ１１０側の先端部分に備えることにより、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光を、光ファイバ３０のレンズ１１０側の先端部分に備えた蛍光体７０を介して光ファイバ３０内へ入光させることができる。したがって、光が蛍光体７０により波長変換されて拡散された場合であっても、光ファイバ３０へと確実に絞り込むことができ、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることが可能となる。
より確実に光ファイバ３０内に入光させるために、蛍光体の周囲を囲む枠体８０を設けても良いし、枠体８０を覆うように、反射型フィルタ９０を設けても良い。いずれも、波長変換された光を光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
また、フェルール２０に組み込まれた光ファイバ３０内に光を入光させる光学部材として、一又は複数のレンズ及びレンズが組み込まれた筒状の反射鏡の両方を用いても良い。図１０は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０にレンズ及び筒状の反射鏡の両方を用いた構成を示す模式図である。
図１０の例では、レーザ光源１０１と反射鏡１１１との間に一のレンズ１０２が配置されており、蛍光体７０は、反射鏡１１１の、レーザ光源１０１及び一のレンズ１０２が配置されている側の先端部分に塗布されている。これにより、光ファイバ３０の開口数の制限で光ファイバ３０内に入光することができなかった光も含めて光ファイバ３０内へ入光させることができ、光強度のロスを抑制することが可能となる。
上述した実施例と同様、蛍光体７０の周囲を囲む枠体８０を有し、枠体８０の内径側の壁部に反射面８１を備えていても良い。さらに、枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を備えていても良い。いずれも、蛍光体７０により波長変換された光を、光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
なお、レーザ光源１０１から出射される光の光軸と、光ファイバ３０（フェルール２０）の中心軸とが一直線上に配置されることに限定されるものではない。図１１は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０のレーザ光源１０１の配置を変えた構成を示す模式図である。
図１１の例では、レーザ光源１０１から出射される光を反射して、光ファイバ３０側へ反射させる反射鏡１５０を備えている。レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光は、レンズ１０２で集光され反射鏡１５０へ誘導される。反射鏡１５０は、表面に蛍光体７０が塗布されており、蛍光体７０により波長変換された光を反射する。
反射鏡１５０で反射された光はレンズ１０９で集光され、フェルール２０に組み込まれた光ファイバ３０の先端部分へ入光される。これにより、光学部材の配置の自由度が高まり、装置全体を小型化することが可能となる。
なお、光強度を高めるためには、光量を増大する必要があり、光量の増大により蛍光体７０が発熱するおそれもある。蛍光体７０の発熱により、反射効率は低下し、発光が飽和するおそれも生じる。反射鏡１５０を用いる場合には、反射鏡１５０を回転又は移動させることにより、蛍光体７０の発熱を抑制することができるので、上述した問題を解決することも可能となる。
また、投光ユニット１０内で複数の光ファイバ３０を連結しても良い。図１２は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の複数の光ファイバ３０を連結した構成を示す模式図である。
図１２の例では、フェルール２０ａ、２０ｂに組み込まれた光ファイバ３０ａをレーザ光源１０１側に配置し、フェルール２０ｃに組み込まれた光ファイバ３０がレーザ光源１０１側と反対側に配置されている。フェルール２０ｂとフェルール２０ｃとの間、フェルール２０ｃのレンズ１０２側のみに蛍光体７０が塗布されている。
図１３は、本発明の実施の形態１に係る投光ユニット１０の複数の光ファイバ３０を連結した部分の構成を示す拡大模式図である。図１３に示すように、フェルール２０ｃの光ファイバ３０のレンズ（光学部材）１０２側の先端部分に蛍光体７０を塗布している。蛍光体７０を塗布するだけでも構わないが、より効率良く光ファイバ３０内へ光を入光させるために、上述した実施例と同様、蛍光体７０の周囲を囲む枠体８０を有し、枠体８０の内径側の壁部に反射面８１を備えていても良い。さらに、枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を備えていても良い。いずれも、蛍光体７０により波長変換された光を、光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
なお、図１３では、レーザ光源１０１から発した光をフェルール２０ａに組み込まれた光ファイバ３０ａに集光させるのに一のレンズ１０２を用いているが、特にこれに限定されるものではなく、図９に示す反射鏡１１１を用いても良いし、図１０に示すように複数のレンズ１０２、１１０及び反射鏡１１１を用いても良いことは言うまでもない。
以上のように本実施の形態１によれば、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光を、光ファイバ３０の光学部材側の先端部分に備えた蛍光体７０を介して光ファイバ３０内へ入光させることができるので、光が蛍光体７０により波長変換されて拡散された場合であっても確実に絞り込むことができ、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることが可能となる。したがって、高い精度で測定対象物の厚み、距離等を測定することが可能となる。
（実施の形態２） 図１４は、本発明の実施の形態２に係る多波長光電測定装置である干渉測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態２に係る干渉測定装置３１０は、投光ユニット１０から投光された複数の波長を含む光Ｌｂを用いて、測定対象物（以下、ワーク）Ｗの厚み、距離等を測定する。
フェルール２０は、投光ユニット１０から投光された光を伝送する光ファイバ３０の端部を保持している。投光される光の光軸とフェルール２０（光ファイバ３０）の中心軸とは一直線上になるよう配置されている。
スプリッタ４０は、光ファイバ３０を介してフェルール２０、受光ユニット５０及びヘッドユニット６０に接続されている。フェルール２０に入光された光は、そのままヘッドユニット６０に伝送され、ヘッドユニット６０からの反射光等を受光ユニット５０へ伝送する。
光ファイバ３０は、投光ユニット１０から投光された光をヘッドユニット６０まで伝送する伝送媒体である。光ファイバ３０は、導光体である芯線と、芯線を被覆する樹脂膜とで構成される。
ヘッドユニット６０は、ワークＷに対して複数の波長の光Ｌｂを出射し、ワークＷ表面で反射された反射光の一部が入射される。ワークＷからの反射光と、ヘッドユニット６０内で生じる反射光とは、光ファイバ３０及びスプリッタ４０を介して受光ユニット５０へ伝送される。受光ユニット５０は、伝送された反射光を分光して、ワークＷの厚みを算出する。
図１５は、本発明の実施の形態２に係るヘッドユニット６０の構成を示す模式図である。図１５に示すように、本実施の形態２に係るヘッドユニット６０は、ワークＷの膜厚を測定するための干渉反射光Ｌ３を生成する干渉光学系を備えている。
本実施の形態２に係る干渉光学系は、ミロー型又はミラウ型の干渉光学系であり、集光レンズ１３１、ガラス板１３２、ハーフミラー１３３、ピンミラー１３４で構成されている。光ファイバ３０の先端部分から出射された光Ｌ０の一部が、検出光Ｌ１として出射され、ワークＷの表面で反射された反射光が光ファイバ３０の先端部分へ入射される。そして、光Ｌ０の参照面で反射した反射光と、検出光Ｌ１のワークＷの表面での反射光とで干渉反射光Ｌ３が生成され、光ファイバ３０の先端部分に入射される。
集光レンズ１３１に集光された光Ｌ０は、ハーフミラー１３３により透過光と反射光とに分離される。ガラス板１３２の中心にピンミラー１３４が配置されており、光Ｌ０のハーフミラー１３３での反射光をハーフミラー１３３側へ反射させる。これにより、仮想的な基準面１３５を形成する。ピンミラー１３４は、ワークＷから仮想的な基準面１３５までの距離ｄが０（ゼロ）である場合に、光Ｌ０の参照面による反射光と、検出光Ｌ１のワークＷの表面での反射光とが同位相となる位置に形成される。
光Ｌ０がハーフミラー１３３により反射された検出光Ｌ２は、ピンミラー１３４に入射する。ピンミラー１３４により反射された検出光Ｌ２は、ハーフミラー１３３により一部が集光レンズ１３１に向けて反射される。
ワークＷの膜厚は、干渉反射光Ｌ３に基づいて、仮想的
な基準面１３５とワークＷとの間の距離ｄとして求められる。
図１６は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０の構成を示す正面図及び断面図である。図１６（ａ）は、投光ユニット１０の構成を示す正面図を、図１６（ｂ）は、投光ユニット１０の構成を示す図１６（ａ）のＢ－Ｂ断面図を、それぞれ示している。
図１６に示すように、投光ユニット１０は、光ファイバ３０が組み込まれたフェルール２０をフェルール押さえ２５で固定している。フェルール押さえ２５は、レンズ１０２を固定しているレンズホルダ１０３の一端部分にかぶせるように固着されている。また、レンズホルダ１０３の他端部分には、駆動基板１０５とともにレーザ光源１０１が装着された光源ホルダ１０４が挿入されている。
フェルール２０の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には蛍光体７０が塗布されており、蛍光体７０を囲むように枠体８０が設けてある。枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を設け、波長変換された光が光ファイバ３０内へより効率的に入光できるようにしてある。
もちろん、フェルール２０の先端部分の構成は、これに限定されるものではなく、実施の形態１と同様に、蛍光体７０を塗布しただけであっても良いし、塗布された蛍光体７０の周囲を囲むように枠体８０を設けた構成であっても良い。
なお、上述した実施の形態２では、光学部材としてレンズ１０２を用いているが、レンズ１０２の代わりに反射鏡を用いても良い。図１７は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０に筒状の反射鏡を用いた構成を示す模式図である。図１７に示すように、レーザ光源１０１から出射された複数の波長の光をレンズ（光学部材）１１０を介して反射鏡１１１により光ファイバ３０内へ入光させる。レンズ単体を用いた場合に外部へ拡散していた光も、反射鏡１１１により光ファイバ３０内へ入光させることができるので、光強度の減衰を抑制することができる。
フェルール２０のレンズ（光学部材）１１０側の先端部分（光ファイバ３０の先端部分）には、蛍光体７０を薄く塗布している。蛍光体７０を、光ファイバ３０のレンズ１１０側の先端部分に備えることにより、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光を、光ファイバ３０のレンズ１１０側の先端部分に備えた蛍光体７０を介して光ファイバ３０内へ入光させることができる。したがって、光が蛍光体７０により波長変換されて拡散された場合であっても、光ファイバ３０へと確実に絞り込むことができ、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることが可能となる。
より確実に光ファイバ３０内に入光させるために、蛍光体の周囲を囲む枠体８０を設けても良いし、枠体８０を覆うように、反射型フィルタ９０を設けても良い。いずれも、波長変換された光を光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
また、フェルール２０に組み込まれた光ファイバ３０内に光を入光させる光学部材として、一又は複数のレンズ及びレンズが組み込まれた筒状の反射鏡の両方を用いても良い。図１８は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０にレンズ及び筒状の反射鏡の両方を用いた構成を示す模式図である。
図１８の例では、レーザ光源１０１と反射鏡１１１との間に一のレンズ１０２が配置されており、蛍光体７０は、反射鏡１１１の、レーザ光源１０１及び一のレンズ１０２が配置されている側の先端部分に塗布されている。これにより、光ファイバ３０の開口数の制限で光ファイバ３０内に入光することができなかった光も含めて光ファイバ３０内へ入光させることができ、光強度のロスを抑制することが可能となる。
実施の形態１と同様、蛍光体７０の周囲を囲む枠体８０を有し、枠体８０の内径側の壁部に反射面８１を備えていても良い。さらに、枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を備えていても良い。いずれも、蛍光体７０により波長変換された光を、光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
なお、レーザ光源１０１から出射される光の光軸と、光ファイバ３０（フェルール２０）の中心軸とが一直線上に配置されることに限定されるものではない。図１９は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０のレーザ光源１０１の配置を変えた構成を示す模式図である。
図１９の例では、レーザ光源１０１から出射される光を反射して、光ファイバ３０側へ反射させる反射鏡１５０を備えている。レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光は、レンズ１０２で集光され反射鏡１５０へ誘導される。反射鏡１５０は、表面に蛍光体７０が塗布されており、蛍光体７０により波長変換された光を反射する。
反射鏡１５０で反射された光はレンズ１０９で集光され、フェルール２０に組み込まれた光ファイバ３０の先端部分へ入光される。これにより、光学部材の配置の自由度が高まり、装置全体を小型化することが可能となる。
なお、光強度を高めるためには、光量を増大する必要があり、光量の増大により蛍光体７０が発熱するおそれもある。蛍光体７０の発熱により、反射効率は低下し、発光が飽和するおそれも生じる。反射鏡１５０を用いる場合には、反射鏡１５０を回転又は移動させることにより、蛍光体７０の発熱を抑制することができるので、上述した問題を解決することも可能となる。
また、投光ユニット１０内で複数の光ファイバ３０を連結しても良い。図２０は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０の複数の光ファイバ３０を連結した構成を示す模式図である。
図２０の例では、フェルール２０ａ、２０ｂに組み込まれた光ファイバ３０ａをレーザ光源１０１側に配置し、フェルール２０ｃに組み込まれた光ファイバ３０がレーザ光源１０１側と反対側に配置されている。フェルール２０ｂとフェルール２０ｃとの間、フェルール２０ｃのレンズ１０２側のみに蛍光体７０が塗布されている。
図２１は、本発明の実施の形態２に係る投光ユニット１０の複数の光ファイバ３０を連結した部分の構成を示す拡大模式図である。図２１に示すように、フェルール２０ｃの光ファイバ３０のレンズ（光学部材）１０２側の先端部分に蛍光体７０を塗布している。蛍光体７０を塗布するだけでも構わないが、より効率良く光ファイバ３０内へ光を入光させるために、上述した実施例と同様、蛍光体７０の周囲を囲む枠体８０を有し、枠体８０の内径側の壁部に反射面８１を備えていても良い。さらに、枠体８０を覆うように反射型フィルタ９０を備えていても良い。いずれも、蛍光体７０により波長変換された光を、光ファイバ３０内へより効率的に入光させることが可能となる。
なお、図２０では、レーザ光源１０１から発した光をフェルール２０ａに組み込まれた光ファイバ３０ａに集光させるのに一のレンズ１０２を用いているが、特にこれに限定されるものではなく、図１７に示す反射鏡１１１を用いても良いし、図１８に示すように複数のレンズ１０２、１１０及び反射鏡１１１を用いても良いことは言うまでもない。
また、枠体８０を設けるのに代えて、蛍光体７０を光ファイバ３０ａ内に分散配置するようにしてもよい。この場合、反射型フィルタ９０は、光ファイバ３０と光ファイバ３０ａとの間に設けるのに代えて、光ファイバ３０ａの入射端を覆うように設けられる。
以上のように本実施の形態２によれば、レーザ光源１０１から出射された一又は複数の波長の光を、光ファイバ３０の光学部材側の先端部分に備えた蛍光体７０を介して光ファイバ３０内へ入光させることができるので、光が蛍光体７０により波長変換されて拡散された場合であっても確実に絞り込むことができ、光ファイバ３０内へ効率的に入光させることが可能となる。したがって、高い精度で測定対象物の厚み、距離等を測定することが可能となる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えば上述した実施の形態１及び２で開示されている光学部材は、これらに限定されるものではなく、凸レンズ以外にも凹レンズ、反射鏡（リフレクタ）等を組み合わせても良い。また、蛍光体として使用する蛍光材料の種類、比率、コーティング等については、光学特性に応じて適切な組み合わせ、比率を用いて実施することが可能である。
本発明の多波長光電測定装置は、白色等の多波長の光を用いて測定対象物の厚み、距離、変位、色等の特徴量を測定することが可能な共焦点変位計、干渉変位計及びカラー光学センサ等の多波長光電測定装置に好適に利用できる。
１０ 投光ユニット ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ フェルール ３０、３０ａ 光ファイバ ４０ スプリッタ ５０ 受光ユニット ６０ ヘッドユニット ７０ 蛍光体 ８０ 枠体 ８１ 反射面 ９０ 反射型フィルタ １００ 共焦点測定装置（多波長光電測定装置） １０１ レーザ光源 １０２、１０９、１１０ レンズ １１１、１５０ 反射鏡 ３１０ 干渉測定装置（多波長光電測定装置） Ｗ ワーク

Claims (9)

  1. レーザ光源と、
    前記レーザ光源と対向して配置され、前記レーザ光源からの光を集光するための光源光学部材と、
    前記光源光学部材により集光された前記レーザ光源からの光により励起される蛍光体と、
    一部の光路が共通し、分岐部を介して分岐した第１の光路及び第２の光路を形成する複数の光ファイバと前記分岐部とを有し、分岐した前記第１の光路に対応する光ファイバの第１の端部分に、前記第１の光路に対応した形状の開口を有する枠体の該開口に収容した前記蛍光体を固定することで、前記レーザ光源からの光が集中する領域を前記第１の端部分となるよう配置し、前記第１の端部分側から前記レーザ光源からの光が集中する領域において前記レーザ光源からの光により励起された前記蛍光体が発光する光を受け付け、共通した前記一部の光路に対応するコア径が５０μｍ以下である光ファイバの第２の端側で受け付けた光を伝搬し、前記第２の端部分側から入射された光の少なくとも一部を、分岐した前記第２の光路に対応する光ファイバの第３の端部分側に伝搬する光ファイバ部と、
    光軸方向に沿って色収差を生じる第１のレンズを有し、共焦点位置に配置されたコア径が５０μｍ以下である前記光ファイバの前記第２の端部分から出射される光を、測定光として、前記第１のレンズを介して測定対象物に向けて光の波長に応じて前記光軸方向に沿って異なる位置に集光するとともに、前記測定対象物より反射された前記測定光を前記第１のレンズを介して前記共焦点位置に配置された前記第２の端部分に集光するヘッド光学部材と、
    測定対象物からの、前記第２の端部分、前記第２の光路及び前記第３の端部分を介した前記測定光を波長に応じて選択的に受光し、波長に応じて選択的に受光した前記測定光の受光量に対応した信号に光電変換する受光素子と、
    前記受光素子からの波長に応じた受光量を示す信号に基づいて測定対象物の厚み又は変位を測定する測定制御部と
    を備えることを特徴とする多波長共焦点測定装置。
  2. 前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、かつ、前記光透過性媒体が前記光ファイバの前記第１の端に固定されることを特徴とする請求項１に記載の多波長共焦点測定装置。
  3. 前記蛍光体と前記光源光学部材との間に、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の多波長共焦点測定装置。
  4. 前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の多波長共焦点測定装置。
  5. 前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、
    前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
  6. 前記枠体の前記光源光学部材側を覆い、前記レーザ光源からの光を透過し、かつ、前記蛍光体が発光する光を反射する光学フィルタをさらに備え、
    前記蛍光体は、前記レーザ光源からの光及び前記蛍光体が発光する光を透過する光透過性媒体内に固定され、
    前記蛍光体及び前記光透過性媒体が、前記枠体の開口に収容されることを特徴とする請求項１又は２に記載の多波長共焦点測定装置。
  7. 前記枠体の内径側の壁部に反射面を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
  8. 前記光源光学部材は、一又は複数のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
  9. 前記光源光学部材は、レンズが組み込まれた筒状の反射鏡で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の多波長共焦点測定装置。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7010589B2 (ja) 2014-06-27 2022-01-26 株式会社キーエンス 多波長共焦点測定装置
CN106093956B (zh) * 2016-07-01 2019-04-30 北方民族大学 一种激光测距系统
CN105974428B (zh) * 2016-07-29 2019-04-30 北方民族大学 一种激光测距系统
JP6959027B2 (ja) * 2017-04-25 2021-11-02 三菱重工業株式会社 クリアランス計測装置、クリアランス計測センサ及びクリアランス計測方法
JP7076954B2 (ja) * 2017-06-13 2022-05-30 株式会社キーエンス 共焦点変位計
JP2019066259A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 オムロン株式会社 光学センサおよび光学センサにおける異常検出方法
JP6939360B2 (ja) * 2017-10-02 2021-09-22 オムロン株式会社 共焦点計測装置
JP7062518B2 (ja) 2018-05-25 2022-05-06 株式会社キーエンス 共焦点変位計
TWI770182B (zh) * 2018-05-31 2022-07-11 揚明光學股份有限公司 測量系統及測量方法
CN109458939A (zh) * 2018-12-18 2019-03-12 南京理工大学 与快速定心结合的透镜中心厚度测量方法
WO2021038821A1 (ja) 2019-08-30 2021-03-04 株式会社ニコン 処理システム及びロボットシステム
US11307367B2 (en) * 2020-08-17 2022-04-19 X Development Llc Method of precision beam collimation using fiber-optic circulator and wavelength tunable source
JP7625342B2 (ja) 2020-11-20 2025-02-03 株式会社ディスコ 計測装置
JP7486902B2 (ja) 2020-11-20 2024-05-20 株式会社ディスコ 計測装置
JP2022112634A (ja) 2021-01-22 2022-08-03 株式会社ディスコ 計測装置
CN113030038A (zh) * 2021-02-23 2021-06-25 北京理工大学 多波长荧光检测装置及方法
DE102021106766A1 (de) 2021-03-19 2022-09-22 Precitec Optronik Gmbh Chromatisch-konfokales Messsystem für Hochgeschwindigkeits-Abstandsmessung
KR102633654B1 (ko) 2021-09-29 2024-02-06 한국과학기술연구원 광섬유 기반의 센서 모듈 및 이를 구비한 변형 센서 장치

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005152131A (ja) 2003-11-21 2005-06-16 Olympus Corp 内視鏡装置
JP2005291748A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Keyence Corp 色識別装置
JP2006255296A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Kyocera Corp ファイバ用の光源及びファイバ光源装置とそれを用いた内視鏡
WO2007105647A1 (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Nichia Corporation 発光装置
JP2008258177A (ja) 2004-10-01 2008-10-23 Nichia Corp 発光装置
US20100097779A1 (en) 2008-10-21 2010-04-22 Mitutoyo Corporation High intensity pulsed light source configurations
WO2010047270A1 (ja) 2008-10-20 2010-04-29 オムロン株式会社 投光装置およびセンサ
JP2010160948A (ja) 2009-01-07 2010-07-22 Olympus Corp 光源装置
JP2011114005A (ja) 2009-11-24 2011-06-09 Central Glass Co Ltd レーザ光源装置
US20110317171A1 (en) 2010-06-24 2011-12-29 Mitutoyo Corporation Phosphor wheel configuration for high intensity point source
JP2012208102A (ja) 2011-03-14 2012-10-25 Omron Corp 共焦点計測装置
JP2013174593A (ja) 2012-02-24 2013-09-05 Mitsutoyo Corp 測定の信頼性評価機能を有するクロマティック・レンジ・センサ

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH663466A5 (fr) * 1983-09-12 1987-12-15 Battelle Memorial Institute Procede et dispositif pour determiner la position d'un objet par rapport a une reference.
JPH0690088B2 (ja) 1988-09-30 1994-11-14 ホーヤ株式会社 カラーセンサ回路
JP2596709B2 (ja) * 1994-04-06 1997-04-02 都築 省吾 半導体レーザ素子を用いた照明用光源装置
JP4242767B2 (ja) 2001-09-21 2009-03-25 ケイマック ２次元型検出器を用いた薄膜特性測定装置及びその測定方法
KR100691143B1 (ko) * 2003-04-30 2007-03-09 삼성전기주식회사 다층 형광층을 가진 발광 다이오드 소자
TWI329208B (en) * 2003-06-03 2010-08-21 Oerlikon Trading Ag Optical substrate for enhanced detectability of fluorescence
JP5302491B2 (ja) * 2003-12-22 2013-10-02 日亜化学工業株式会社 発光装置及び内視鏡装置
JP2005345328A (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 Sharp Corp 光学式物体識別装置
ATE383817T1 (de) * 2004-06-17 2008-02-15 Cadent Ltd Verfahren zum bereitstellen von daten im zusammenhang mit der mundhöhle
JP2007157764A (ja) 2005-11-30 2007-06-21 Sumita Optical Glass Inc 蛍光ファイバを用いた多波長レーザ光源
JP5019289B2 (ja) * 2007-08-10 2012-09-05 オリンパス株式会社 光ファイバ照明装置
JP2010017305A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Olympus Corp 光源装置およびこれを用いた内視鏡装置
JP5124424B2 (ja) 2008-11-17 2013-01-23 株式会社キーエンス 光学式変位計
US8142050B2 (en) * 2010-06-24 2012-03-27 Mitutoyo Corporation Phosphor wheel configuration for high intensity point source
JP5681402B2 (ja) * 2010-07-09 2015-03-11 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
JP2012021856A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Keyence Corp 干渉膜厚計
JP5357231B2 (ja) * 2010-12-15 2013-12-04 三菱鉛筆株式会社 光コネクタ
US20120280144A1 (en) * 2011-03-29 2012-11-08 Guilfoyle Richard A Optical system enabling low power excitation and high sensitivity detection of near infrared to visible upconversion phoshors
JP5516709B2 (ja) * 2012-12-07 2014-06-11 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ
US9068822B2 (en) * 2013-07-03 2015-06-30 Mitutoyo Corporation Chromatic range sensor probe detachment sensor
JP7010589B2 (ja) 2014-06-27 2022-01-26 株式会社キーエンス 多波長共焦点測定装置
JP6476970B2 (ja) * 2015-02-17 2019-03-06 セイコーエプソン株式会社 照明装置およびプロジェクター
DE112016005953T5 (de) * 2015-12-25 2018-10-04 Keyence Corporation Konfokaler verschiebungssensor
JP6971646B2 (ja) * 2017-06-13 2021-11-24 株式会社キーエンス 共焦点変位計

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005152131A (ja) 2003-11-21 2005-06-16 Olympus Corp 内視鏡装置
JP2005291748A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Keyence Corp 色識別装置
JP2008258177A (ja) 2004-10-01 2008-10-23 Nichia Corp 発光装置
JP2006255296A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Kyocera Corp ファイバ用の光源及びファイバ光源装置とそれを用いた内視鏡
WO2007105647A1 (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Nichia Corporation 発光装置
WO2010047270A1 (ja) 2008-10-20 2010-04-29 オムロン株式会社 投光装置およびセンサ
US20100097779A1 (en) 2008-10-21 2010-04-22 Mitutoyo Corporation High intensity pulsed light source configurations
JP2010160948A (ja) 2009-01-07 2010-07-22 Olympus Corp 光源装置
JP2011114005A (ja) 2009-11-24 2011-06-09 Central Glass Co Ltd レーザ光源装置
JP2011117960A (ja) 2009-11-30 2011-06-16 Mitsutoyo Corp 高輝度パルス光源構成
US20110317171A1 (en) 2010-06-24 2011-12-29 Mitutoyo Corporation Phosphor wheel configuration for high intensity point source
JP2012208102A (ja) 2011-03-14 2012-10-25 Omron Corp 共焦点計測装置
JP2013174593A (ja) 2012-02-24 2013-09-05 Mitsutoyo Corp 測定の信頼性評価機能を有するクロマティック・レンジ・センサ

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