[发明专利]共焦位移传感器

说明书

提供一种能够改善设置头单元时的可作业性的共焦位移传感器。共焦位移传感器包括：包括共焦光学系统的头单元；包括投光用光源的控制装置；包括用于使从投光用光源出射的光传送到头单元的光纤的光纤线缆。头单元包括光学构件，该光学构件被构造为在经由光纤的端面出射的检测光中引起轴向色像差并且使检测光朝向测量对象会聚。控制装置包括：分光器，其被构造为在经由光学构件照射到测量对象的检测光中使聚焦于测量对象时被反射而穿过光纤的端面的检测光光谱分散并产生受光信号；以及测量控制部，其被构造为基于受光信号计算测量对象的位移。头单元包括显示部。测量控制部使用控制装置的操作状态、受光波形或位移的测量值控制显示部的显示。

技术领域

本发明涉及共焦位移传感器(confocal displacement sensor)，更详细地，涉及对使用共焦光学系统测量测量对象的位移的共焦位移传感器的改善。

背景技术

共焦位移传感器是利用共焦原理(confocal principle)和轴向色像差现象(phenomenon of an axial chromatic aberration)对测量对象的位移进行测量的光学测量装置，其中，共焦原理是指将从形成光源的像的成像面上接收到的光以缩小光圈(stopdown)的方式形成为反射光，轴向色像差现象是在光源的像中发生光轴方向上的颜色漂移(color drift)的现象。

共焦位移传感器由作为点光源的使从光源出射的光出射的销孔、在经由销孔出射的检测光中引起轴向色像差并朝向测量对象会聚该检测光的光学构件、以及使来自测量对象的反射光光谱分散(spectrally disperse)并产生受光信号的分光器构成。作为检测光，使用具有多个波长的光(例如，白光)。在经由光学构件照射到测量对象的检测光中，销孔允许具有在聚焦于测量对象的同时被反射的波长的检测光穿过。

根据轴向色像差，各波长的成像面的位置不同。因此，通过使穿过销孔的检测光的波长特定来计算测量对象的位移。位移是在光轴方向上从预定的基准位置到测量对象的距离。通过计算位移能够测量表面上的凹凸的深度或高度、透明体的厚度等。

在一些共焦位移传感器中，包括共焦光学系统的头单元以及包括投光用光源和分光器的控制装置由独立的装置构成。投光用光源的光经由包括光纤的线缆传送到头单元。在该类型的位移计中，头单元通常设置在测量对象附近并且远离控制装置。

在以上说明的传统共焦位移传感器中，难以在设置头单元期间辨识头单元是否被适当地设置。即使在控制装置侧设置了显示部，操作者也难以进行设置作业以从头单元的设置位置附近的位置确认控制装置的显示。因此，为了确认显示，操作者必须移动到控制装置的设置位置。如果头单元的设置状态不合适，则操作者必须反复作业，以移动到头单元的设置位置并调整头单元的位置和姿势，之后再次移动到控制装置的设置位置并确认显示。

在传统的共焦位移传感器中，还难以在头单元的设置位置附近辨识控制装置是否正常操作。

发明内容

鉴于该情况作出了本发明，本发明的目的是提供能够改善设置头单元时的可作业性的共焦位移传感器。特别地，本发明的目的是提供能够在头单元的设置期间容易地辨识头单元是否被适当地设置的共焦位移传感器。本发明的目的是提供在防止头单元的构造复杂化的同时能够改善头单元的设置期间的可作业性的共焦位移传感器。此外，本发明的目的是提供能够在头单元的设置位置附近容易地识别控制装置是否正常操作的共焦位移传感器。