本發(fā)明涉及能夠使用諸如白光等多波長(zhǎng)光測(cè)量測(cè)量對(duì)象的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量的諸如共焦位移計(jì)、干涉位移計(jì)和顏色光學(xué)傳感器等多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

光電測(cè)量裝置從發(fā)光單元發(fā)射可見(jiàn)光或紅外光，并且由光接收單元檢測(cè)已經(jīng)被測(cè)量對(duì)象的表面反射的反射光或者已經(jīng)透過(guò)測(cè)量對(duì)象的透射光。測(cè)量單元根據(jù)光接收單元中的每個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度分布來(lái)測(cè)量測(cè)量對(duì)象的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量(參見(jiàn)例如專利文獻(xiàn)1至4)。

在現(xiàn)有多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置中，諸如鹵素?zé)艋螂療舻劝咨庠?、白色LED或超輻射發(fā)光二極管(SLD)被用作發(fā)光源。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：US 4,585,349

專利文獻(xiàn)2：JP 2012-021856 A

專利文獻(xiàn)3：JP 2010-121977 A

專利文獻(xiàn)4：JP 02-095222 A

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

然而，當(dāng)使用超輻射發(fā)光二極管(SLD)作為發(fā)光源時(shí)，不利的是，由于取決于測(cè)量規(guī)格的發(fā)射光的波長(zhǎng)寬度不足，因此不能執(zhí)行期望的測(cè)量。另一方面，當(dāng)使用諸如鹵素?zé)艋螂療舻劝咨庠椿虬咨獿ED作為發(fā)光源時(shí)，由于發(fā)光單元的面積較大，因此難以形成具有小光斑直徑的圖像。當(dāng)施加到測(cè)量對(duì)象的光具有大的光斑直徑時(shí)，光也被施加到除了期望的測(cè)量對(duì)象區(qū)域之外的區(qū)域，這可能不利地導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)臏y(cè)量。

特別是，在共焦位移計(jì)或干涉位移計(jì)中，當(dāng)施加到測(cè)量對(duì)象的光具有大光斑直徑時(shí)，不僅相對(duì)于光軸方向的豎直方向的精度，而且沿著光軸方向測(cè)得的厚度和位移的測(cè)量精度劣化。

為了解決這樣的問(wèn)題，發(fā)光源可以設(shè)置有光圈，以減小施加到測(cè)量對(duì)象上的光的光斑直徑。然而，不利的是，諸如鹵素?zé)艉碗療舻劝咨庠淳哂卸痰膲勖?。此外，同樣在使用白色LED時(shí)，由于白色LED的每單位面積的發(fā)光量較小，因此施加到測(cè)量對(duì)象上的光的量較小。因此，不利的是，可測(cè)量對(duì)象受到限制，并且不能以高精度檢測(cè)測(cè)量對(duì)象的厚度和距離。

鑒于上述情況而提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使用諸如白光等多波長(zhǎng)光以高精度測(cè)量測(cè)量對(duì)象的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量的多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置、共焦測(cè)量裝置、干涉測(cè)量裝置和顏色測(cè)量裝置。

解決技術(shù)問(wèn)題的手段以及本發(fā)明的有益效果

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置包括：激光光源；光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚來(lái)自所述激光光源的光；熒光體，其由所述光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光激發(fā)；光纖單元，其包括一個(gè)或多個(gè)光纖，所述熒光體設(shè)置在第一端部，所述光纖單元從所述第一端部接收所述熒光體所發(fā)射的光，并且朝向第二端部傳輸所接收到的光；頭部光學(xué)部件，其朝向測(cè)量對(duì)象會(huì)聚從所述光纖單元的所述第二端部發(fā)射的光；光接收元件，其根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地接收來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象的光，并且將所接收到的光光電轉(zhuǎn)換為與光接收量對(duì)應(yīng)的信號(hào)；以及測(cè)量控制單元，其基于表示與來(lái)自所述光接收元件的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的所述光接收量的信號(hào)測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的特征量。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置中，其特征在于，在第一方面中，所述熒光體固定在透光介質(zhì)的內(nèi)部，所述透光介質(zhì)被來(lái)自所述激光光源的光和所述熒光體所發(fā)射的光透射，并且所述透光介質(zhì)固定到所述光纖單元的所述第一端部上。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面或第二方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括濾光器，所述濾光器設(shè)置在所述熒光體與所述光源光學(xué)部件之間，使來(lái)自所述激光光源的光透射，并使所述熒光體所發(fā)射的光反射。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面至第三方面中的任一方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括框體，所述框體包括開(kāi)口，所述開(kāi)口具有與入射到所述光纖單元的所述第一端部上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀，并且所述框體將所述熒光體容納在所述開(kāi)口中。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括：框體，其包括開(kāi)口，所述開(kāi)口具有與入射到所述光纖單元的所述第一端部上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀，并且所述框體將所述熒光體容納在所述開(kāi)口中；以及濾光器，其覆蓋所述框體的面向所述光源光學(xué)部件的一側(cè)，使來(lái)自所述激光光源的光透射，并且使所述熒光體所發(fā)射的光反射。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括：框體，其包括開(kāi)口，所述開(kāi)口具有與入射到所述光纖單元的所述第一端部上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀，并且所述框體將所述熒光體容納在所述開(kāi)口中，其中所述熒光體固定在透光介質(zhì)的內(nèi)部，所述透光介質(zhì)被來(lái)自所述激光光源的光和所述熒光體所發(fā)射的光透射，并且所述熒光體和所述透光介質(zhì)容納在所述框體的所述開(kāi)口中。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括：框體，其包括開(kāi)口，所述開(kāi)口具有與入射到所述光纖單元的所述第一端部上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀，并且所述框體將所述熒光體容納在所述開(kāi)口中；以及濾光器，其覆蓋所述框體的面向所述光源光學(xué)部件的一側(cè)，使來(lái)自所述激光光源的光透射，并且使所述熒光體所發(fā)射的光反射，其中，所述熒光體固定在透光介質(zhì)的內(nèi)部，所述透光介質(zhì)被來(lái)自所述激光光源的光和所述熒光體所發(fā)射的光透射，并且所述熒光體和所述透光介質(zhì)容納在所述框體的所述開(kāi)口中。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第四方面至第七方面中的任一方面中，所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置還包括反射面，所述反射面形成在所述框體的內(nèi)徑側(cè)的壁部上。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面至第八方面中的任一方面中，在所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置中，所述光源光學(xué)部件包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其特征在于，在第一方面至第八方面中的任一方面中，在所述多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置中，所述光源光學(xué)部件包括結(jié)合有透鏡的筒狀反射鏡。

接下來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置包括：激光光源；光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚來(lái)自所述激光光源的光；熒光體，其由所述光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光激發(fā)；反射部件，其包括設(shè)置在反射面上的熒光體，并且通過(guò)所述反射面反射所述熒光體所發(fā)射的光；第二光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚所述熒光體所發(fā)射的光；光纖單元，其包括一個(gè)或多個(gè)光纖，從第一端部接收所述第二光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光，并且朝向第二端部傳輸所接收到的光；頭部光學(xué)部件，其朝向測(cè)量對(duì)象會(huì)聚從所述光纖單元的所述第二端部發(fā)射的光；光接收元件，其根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地接收來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象的光，并且將所接收到的光光電轉(zhuǎn)換為與光接收量對(duì)應(yīng)的信號(hào)；以及測(cè)量控制單元，其基于表示與來(lái)自所述光接收元件的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的所述光接收量的信號(hào)測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的特征量。

接下來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種共焦測(cè)量裝置包括：激光光源；光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚來(lái)自所述激光光源的光；熒光體，其由所述光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光激發(fā)；光纖單元，其包括一個(gè)或多個(gè)光纖，所述熒光體設(shè)置在第一端部，所述光纖單元從所述第一端部接收所述熒光體所發(fā)射的光，并且朝向第二端部傳輸所接收到的光；頭部光學(xué)部件，其朝向測(cè)量對(duì)象會(huì)聚從所述光纖單元的所述第二端部發(fā)射的光，并且允許來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象的反射光進(jìn)入所述光纖單元的所述第二端部；分光器單元，其設(shè)置在所述光纖單元上，用于將從所述第二端部入射在所述光纖上的光的至少一部分引導(dǎo)至與通往所述第一端部的第一光路不同的第二光路；光接收元件，其使用分光鏡根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地接收來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象且經(jīng)過(guò)所述第二光路的光，并且將所接收到的光光電轉(zhuǎn)換為與光接收量對(duì)應(yīng)的信號(hào)；以及測(cè)量控制單元，其基于表示與來(lái)自所述光接收元件的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的所述光接收量的信號(hào)測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的厚度或位移。

接下來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種干涉測(cè)量裝置包括：激光光源；光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚來(lái)自所述激光光源的光；熒光體，其由所述光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光激發(fā)；光纖單元，其包括一個(gè)或多個(gè)光纖，所述熒光體設(shè)置在第一端部，所述光纖單元從所述第一端部接收所述熒光體所發(fā)射的光，并且朝向第二端部傳輸所接收到的光；頭部光學(xué)部件，其包括基準(zhǔn)體，朝向測(cè)量對(duì)象和所述基準(zhǔn)體會(huì)聚從所述光纖單元的所述第二端部發(fā)射的光，并且允許來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象和所述基準(zhǔn)體的反射光進(jìn)入所述光纖單元的所述第二端部；分光器單元，其設(shè)置在所述光纖單元上，用于將從所述第二端部入射在所述光纖單元上的光的至少一部分引導(dǎo)至與通往所述第一端部的第一光路不同的第二光路；光接收元件，其使用分光鏡根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地接收來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象且經(jīng)過(guò)所述第二光路的光，并且將所接收到的光光電轉(zhuǎn)換為與光接收量對(duì)應(yīng)的信號(hào)；以及測(cè)量控制單元，其基于表示與來(lái)自所述光接收元件的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的所述光接收量的信號(hào)測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的厚度或位移。

接下來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種顏色測(cè)量裝置包括：激光光源；光源光學(xué)部件，其用于會(huì)聚來(lái)自所述激光光源的光；熒光體，其由所述光源光學(xué)部件所會(huì)聚的光激發(fā)；光纖單元，其包括一個(gè)或多個(gè)光纖，所述熒光體設(shè)置在第一端部，所述光纖單元從所述第一端部接收所述熒光體所發(fā)射的光，并且朝向第二端部傳輸所接收到的光；頭部光學(xué)部件，其朝向測(cè)量對(duì)象會(huì)聚從所述光纖單元的所述第二端部發(fā)射的光；光接收元件，其根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地接收來(lái)自所述測(cè)量對(duì)象的光，并且將所接收到的光光電轉(zhuǎn)換為與光接收量對(duì)應(yīng)的信號(hào)；以及測(cè)量控制單元，其基于表示與來(lái)自所述光接收元件的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的所述光接收量的信號(hào)測(cè)量所述測(cè)量對(duì)象的顏色，并且將測(cè)得的顏色與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)顏色范圍進(jìn)行比較。

本發(fā)明使得可以允許從激光光源發(fā)射的光穿過(guò)設(shè)置在光纖單元的面向光源光學(xué)部件側(cè)的第一端部上的熒光體進(jìn)入光纖單元。因此，即使當(dāng)光被熒光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地會(huì)聚光，以允許光有效地進(jìn)入光纖單元。因此，可以高精度地測(cè)量測(cè)量對(duì)象的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的框圖；

圖2是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的作為多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的共焦測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖；

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的頭部單元的構(gòu)造的示意圖；

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元的主要構(gòu)造的示意圖；

圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元的框體的構(gòu)造的示意圖；

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元的框體的構(gòu)造的一部分的放大示意圖；

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元的反射型濾光器的構(gòu)造的示意圖；

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的正視圖和剖視圖；

圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元中使用筒狀反射鏡的構(gòu)造的示意圖；

圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元中使用透鏡和筒狀反射鏡這兩者的構(gòu)造的示意圖；

圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的示意圖，其中改變了激光光源的布置；

圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的示意圖，其中聯(lián)接了多個(gè)光纖；

圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元中聯(lián)接有多個(gè)光纖的一部分的構(gòu)造的放大示意圖；

圖14是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的作為多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的干涉測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖。

圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的頭部單元的構(gòu)造的示意圖；

圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的正視圖和剖視圖；

圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在發(fā)光單元中使用筒狀反射鏡的構(gòu)造的示意圖；

圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在發(fā)光單元中使用透鏡和筒狀反射鏡這兩者的構(gòu)造的示意圖；

圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的示意圖，其中改變了激光光源的布置；

圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元的構(gòu)造的示意圖，其中聯(lián)接了多個(gè)光纖；以及

圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在發(fā)光單元中聯(lián)接有多個(gè)光纖的一部分的構(gòu)造的放大示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將基于附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置。

(多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置)

圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的框圖。多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置100包括激光光源101、光源光學(xué)部件200、熒光體70、光纖單元300、頭部光學(xué)部件400、光接收元件500和測(cè)量控制單元600。

激光光源101發(fā)射具有單一波長(zhǎng)的光，但優(yōu)選地發(fā)射波長(zhǎng)為450nm以下的藍(lán)光或紫外光。更優(yōu)選地，當(dāng)激光光源101發(fā)射藍(lán)光時(shí)，已經(jīng)用于熒光體70的激發(fā)并被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光和尚未用于熒光體70的激發(fā)并保持藍(lán)色的光的混合光可以應(yīng)用于測(cè)量對(duì)象。

熒光體70被來(lái)自激光光源101的光激發(fā)并發(fā)射被轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)的光。熒光體70包括一種或多種熒光體70。例如，熒光體70可以被藍(lán)光激發(fā)并發(fā)射轉(zhuǎn)換的黃光。作為選擇，兩種熒光體70可以被藍(lán)光激發(fā)并且發(fā)射轉(zhuǎn)換的綠光和轉(zhuǎn)換的紅光。

熒光體70可以固定在能夠被來(lái)自激光光源101的光和熒光體70所發(fā)射的光透射的諸如樹(shù)脂或玻璃等透光介質(zhì)(圖4的71)內(nèi)。

光纖單元300包括一個(gè)或多個(gè)光纖30。為了便于處理，可以在光纖30的端部上使用插芯20?？紤]到對(duì)形成在測(cè)量對(duì)象上的光斑直徑的影響，光纖30的出口端(其為面向頭部光學(xué)部件400的端部)的芯部直徑優(yōu)選地為200μm以下，并且更優(yōu)選地為50μm以下。

在光纖單元300中，熒光體70固定在光纖30的入口端(其為面向光源光學(xué)部件200的端部)上。熒光體70可以固定在能夠被來(lái)自激光光源101的光和熒光體70所發(fā)射的光透射的諸如樹(shù)脂或玻璃等透光介質(zhì)71內(nèi)，并且透光介質(zhì)71可以固定到光纖30的入口端。為了允許來(lái)自激光光源101的光和來(lái)自熒光體70的光有效地進(jìn)入光纖30，透光介質(zhì)71的折射率等于或小于光纖30的入口端芯部的折射率。

為了使已經(jīng)用于熒光體70的激發(fā)并被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光和尚未用于熒光體70的激發(fā)并保持藍(lán)色的光的混合光處于期望的狀態(tài)，包括透光介質(zhì)71的熒光體70的在光路方向上的厚度被設(shè)定為大約10μm至200μm，并且透光介質(zhì)71中的熒光體70的濃度被設(shè)定為大約30％至60％。

當(dāng)熒光體70或包括透光介質(zhì)71的熒光體70的在光路方向上的厚度被設(shè)定為大約10μm至200μm時(shí)，優(yōu)選地，設(shè)置有包括開(kāi)口的框體(圖5的80)，該開(kāi)口具有與入射到光纖單元30的入口端上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀，并且熒光體70或包括透光介質(zhì)71的熒光體70容納在框體80的開(kāi)口中。

為了有效地激發(fā)熒光體70并且允許已經(jīng)用于熒光體70的激發(fā)并被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光和尚未用于熒光體70的激發(fā)并保持藍(lán)色的光的混合光有效地進(jìn)入光纖單元300，框體80的內(nèi)周壁面可以是反射面(圖6的81)和/或框體80可以在面向光源光學(xué)部件200的一側(cè)被濾光器(反射型濾光器：圖7的90)覆蓋，濾光器被來(lái)自激光光源101的光并且反射熒光體70所發(fā)射的光透射。

透光介質(zhì)71設(shè)置在來(lái)自激光光源101的光被會(huì)聚的區(qū)域中。因此，選擇具有高耐熱性的材料和/或具有高散熱性的材料作為透光介質(zhì)71。

可以選擇粘合劑樹(shù)脂作為透光介質(zhì)71，并且熒光體70可以粘附并且可以被粘合劑樹(shù)脂固定到光纖30的入口端上。

頭部光學(xué)部件400朝向測(cè)量對(duì)象(工件)W會(huì)聚從光纖單元300的出口端發(fā)射的光。

光接收元件500包括多分區(qū)光電二極管(PD)或諸如CCD或CMOS等圖像傳感器，并且根據(jù)經(jīng)過(guò)包括衍射光柵或棱鏡的分光鏡501或者選色濾光器的波長(zhǎng)來(lái)選擇性地接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象W的光。

光接收元件500可以接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象W且經(jīng)過(guò)光纖單元300或經(jīng)過(guò)另一光路的光。

基于表示與來(lái)自光接收元件500的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光接收量的信號(hào)，測(cè)量控制單元600測(cè)量測(cè)量對(duì)象W的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量。

當(dāng)頭部光學(xué)部件400被構(gòu)造為在光纖單元300的出口端具有共焦位置時(shí)，來(lái)自測(cè)量對(duì)象W的光根據(jù)波長(zhǎng)被包括衍射光柵或棱鏡的分光鏡501分離，并且根據(jù)光接收元件500中的光接收位置檢測(cè)來(lái)自測(cè)量對(duì)象W的光的波長(zhǎng)-亮度分布。例如，當(dāng)使用色差透鏡作為頭部光學(xué)部件400時(shí)，測(cè)量控制單元600評(píng)估以下情況來(lái)測(cè)量測(cè)量對(duì)象W的厚度和距離：當(dāng)檢測(cè)到具有較短波長(zhǎng)的光時(shí)，測(cè)量對(duì)象W存在于較近距離中，并且當(dāng)檢測(cè)到具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光時(shí)，測(cè)量對(duì)象W存在于較遠(yuǎn)距離中。當(dāng)使用衍射透鏡作為頭部光學(xué)部件400時(shí)，測(cè)量控制單元600評(píng)估以下情況來(lái)測(cè)量測(cè)量對(duì)象W的厚度和距離：當(dāng)檢測(cè)到具有較短波長(zhǎng)的光時(shí)，測(cè)量對(duì)象W存在于較遠(yuǎn)距離中，并且當(dāng)檢測(cè)到具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光時(shí)，測(cè)量對(duì)象W存在于較近距離中。

(第一實(shí)施例)

圖2是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的作為多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的共焦測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖。如圖2所示，根據(jù)第一實(shí)施例的共焦測(cè)量裝置100構(gòu)成頭部光學(xué)部件中的光發(fā)射和光接收同軸的同軸光學(xué)系統(tǒng)，并且使用具有多種波長(zhǎng)且從發(fā)光單元10發(fā)射的光Lb測(cè)量例如測(cè)量對(duì)象(在下文中稱為工件)W的厚度和距離。

插芯20保持光纖30的端部，光纖30傳輸從發(fā)光單元10發(fā)射的光。所發(fā)射的光的光軸和插芯20(光纖30)的中心軸線存在于一條直線上。

分光器40經(jīng)由光纖30連接至插芯20、光接收單元50和頭部單元60。入射到插芯20上的光被直接傳輸?shù)筋^部單元60，并且來(lái)自頭部單元60的反射光被傳輸?shù)焦饨邮諉卧?0。

光纖30是將從發(fā)光單元10發(fā)射的光傳輸?shù)筋^部單元60的傳輸介質(zhì)。光纖30包括作為導(dǎo)光體的芯線和覆蓋芯線的樹(shù)脂膜。

頭部單元60將具有多種波長(zhǎng)的光Lb發(fā)射到工件W，并且被工件W的表面反射的反射光的一部分進(jìn)入頭部單元60。來(lái)自工件W的反射光經(jīng)由光纖30和分光器40被傳輸?shù)焦饨邮諉卧?0。光接收單元50將所傳輸?shù)姆瓷涔夥殖善涔庾V分量，以計(jì)算工件W的厚度和距離。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的頭部單元60的構(gòu)造的示意圖。如圖3所示，根據(jù)第一實(shí)施例的頭部單元60包括準(zhǔn)直透鏡61和透鏡62，透鏡62被設(shè)置成比準(zhǔn)直透鏡61更靠近工件W。

從光纖30的端部發(fā)射的光被準(zhǔn)直透鏡61轉(zhuǎn)換為平行光。平行光被透鏡62會(huì)聚在工件W上，并且沿光軸方向發(fā)生色差。由于通過(guò)透鏡62執(zhí)行光會(huì)聚，因此焦距根據(jù)光的波長(zhǎng)的不同而不同。因此，測(cè)量精度很大程度上取決于光的波長(zhǎng)。

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元10的主要構(gòu)造的示意圖。如圖4所示，從激光光源101發(fā)射的光通過(guò)透鏡(光學(xué)部件)102進(jìn)入光纖30。根據(jù)距離激光光源101的距離，焦點(diǎn)位置能夠容易地與光纖30的末端部分對(duì)準(zhǔn)。因此，可以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。插芯20的面向透鏡(光學(xué)部件)102側(cè)的末端部分(光纖30的末端部分)被熒光體70薄薄地涂覆。熒光體70可以固定在能夠被來(lái)自激光光源101的光和熒光體70所發(fā)射的光透射的諸如樹(shù)脂或玻璃等透光介質(zhì)71內(nèi)。

涂覆在光纖30的面向透鏡102側(cè)的末端部分上的熒光體70使得具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光能夠穿過(guò)熒光體70進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，即使當(dāng)光被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地將光會(huì)聚到光纖30上，以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

為了使光更可靠地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部，優(yōu)選地設(shè)置有圍繞熒光體70外周的框體。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元10的框體的構(gòu)造的示意圖。

如圖5所示，允許從激光光源101發(fā)射的光通過(guò)透鏡102進(jìn)入光纖30。插芯20的面向透鏡(光學(xué)部件)102側(cè)的末端部分(光纖30的末端部分)被熒光體70薄薄地涂覆。

此外，環(huán)形框體圍繞熒光體70的外周。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元10的框體的構(gòu)造的放大示意圖。圖6中的(a)是插芯20的末端部分的正視圖，圖6中的(b)和圖6中的(c)是沿圖6中的(a)的線A-A截取的剖視圖，示出了插芯20的末端部分。

如圖6所示，插芯20的末端部分涂覆有熒光體70，并且框體80圍繞熒光體70的外周。框體80具有環(huán)形形狀，并且包括具有與入射到光纖30的入口端上的光的光路對(duì)應(yīng)的形狀的開(kāi)口。熒光體70或包括透光介質(zhì)71的熒光體70優(yōu)選地容納在框體80的開(kāi)口中。

如圖6中的(b)所示，框體80的內(nèi)徑側(cè)的壁部?jī)?yōu)選地設(shè)置有反射面81，以使光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。當(dāng)然，反射面81可以平行于光軸或相對(duì)于光軸傾斜。例如，如圖6中的(c)所示，當(dāng)框體80在面向光纖30的一側(cè)和面向激光光源101的一側(cè)具有不同的開(kāi)口直徑時(shí)(優(yōu)選的是，面向激光光源101的一側(cè)的開(kāi)口直徑較小)，可以允許反射光通過(guò)反射面再次進(jìn)入光纖30，從而保持高傳輸效率。

當(dāng)然，可以設(shè)置覆蓋框體80的反射型濾光器。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置有發(fā)光單元10的反射型濾光器的構(gòu)造的示意圖。圖7中的(a)是示出整個(gè)發(fā)光單元10的構(gòu)造的示意圖，而圖7中的(b)是插芯20的末端部分的示意性剖視圖。

如圖7所示，反射型濾光器90覆蓋圍繞熒光體70的外周的框體80。設(shè)置使來(lái)自激光光源101的光透射并使被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光反射的反射型濾光器90，這樣能夠使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的正視圖和剖視圖。圖8中的(a)是示出發(fā)光單元10的構(gòu)造的正視圖，圖8中的(b)是沿圖8中的(a)的線B-B截取的剖視圖，示出了發(fā)光單元10的構(gòu)造。

如圖8所示，在發(fā)光單元10中，結(jié)合有光纖30的插芯20被插芯按壓件25固定。插芯按壓件25以某種方式附著到固定透鏡102的透鏡保持件103的一側(cè)端部上，以覆蓋該端部。將具有與驅(qū)動(dòng)板105附接在一起的激光光源101的光源保持件104插入到透鏡保持件103的另一側(cè)端部。

在插芯20的末端部分(光纖30的末端部分)涂覆有熒光體70，框體80圍繞熒光體70。反射型濾光器90覆蓋框體80，從而使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

當(dāng)然，插芯20的末端部分的構(gòu)造不限于此?？梢匀鐖D4所示那樣僅涂覆熒光體70，或者如圖5所示那樣框體80可以圍繞所涂覆的熒光體70的外周。

在上述第一實(shí)施例中，透鏡102用作光學(xué)部件。作為選擇，可以使用反射鏡代替透鏡102。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元10中使用筒狀反射鏡的構(gòu)造的示意圖。如圖9所示，允許具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光穿過(guò)透鏡(光學(xué)部件)110通過(guò)反射鏡111進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。也可以允許使用單個(gè)透鏡時(shí)擴(kuò)散到外部的光通過(guò)反射鏡111進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，可以降低光強(qiáng)度的衰減。

插芯20的面向透鏡(光學(xué)部件)110側(cè)的末端部分(光纖30的末端部分)被熒光體70薄薄地涂覆。涂覆在光纖30的面向透鏡110側(cè)的末端部分上的熒光體70使得具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光能夠穿過(guò)熒光體70進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，即使當(dāng)光被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地將光會(huì)聚到光纖30上，以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

為了使光更可靠地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部，可以設(shè)置圍繞熒光體外周的框體80，或者可以設(shè)置覆蓋框體80的反射型濾光器90。兩種構(gòu)造使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

此外，可以使用一個(gè)或多個(gè)透鏡和結(jié)合有透鏡的筒狀反射鏡這兩者作為允許光進(jìn)入結(jié)合在插芯20中的光纖30內(nèi)部的光學(xué)部件。圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元10中使用透鏡和筒狀反射鏡這兩者的構(gòu)造的示意圖。

在圖10的實(shí)例中，在激光光源101與反射鏡111之間設(shè)置有透鏡102，在反射鏡111的面向激光光源101和透鏡102側(cè)的末端部分涂覆有熒光體70。因此，可以允許包括由于對(duì)光纖30的開(kāi)口數(shù)量的限制而不能進(jìn)入光纖30內(nèi)部的光在內(nèi)的光進(jìn)入光纖30的內(nèi)部，并減少光強(qiáng)度的損失。

與上述實(shí)施例類似，也可以設(shè)置圍繞熒光體70外周的框體80，并且框體80的內(nèi)徑側(cè)的壁部可以設(shè)置有反射面81。另外，反射型濾光器90可以覆蓋框體80。這兩種構(gòu)造使得被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

本發(fā)明不限于從激光光源101發(fā)射的光的光軸和光纖30(插芯20)的中心軸存在于一條直線上的構(gòu)造。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的示意圖，其中改變了激光光源101的布置。

在圖11的實(shí)例中，設(shè)置有將從激光光源101發(fā)射的光朝向光纖30反射的反射鏡150。具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光被透鏡102會(huì)聚并被引導(dǎo)至反射鏡150。反射鏡150具有涂覆有熒光體70的表面，并且反射被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光。

由反射鏡150反射的光被透鏡109會(huì)聚，并進(jìn)入結(jié)合在插芯20中的光纖30的末端部分。因此，增加了光學(xué)部件的布置的靈活性，這使得整個(gè)裝置能夠小型化。

為了增加光強(qiáng)度，需要增加光量。光量的增加可能導(dǎo)致熒光體70發(fā)熱。熒光體70的發(fā)熱降低了反射效率，這可能導(dǎo)致光發(fā)射的飽和。當(dāng)使用反射鏡150時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)反射鏡150可以減少熒光體70的發(fā)熱。因此，可以解決上述問(wèn)題。

多個(gè)光纖30可以聯(lián)接在發(fā)光單元10內(nèi)部。圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的示意圖，其中聯(lián)接了多個(gè)光纖30。

在圖12的實(shí)例中，結(jié)合在插芯20a、20b中的光纖30a設(shè)置在面向激光光源101的一側(cè)，而結(jié)合在插芯20c中的光纖30設(shè)置在與激光光源101相反的一側(cè)。熒光體70僅在插芯20b與插芯20c之間涂覆在插芯20c的面向透鏡102的一側(cè)上。

圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的在發(fā)光單元10中聯(lián)接有多個(gè)光纖30的一部分的構(gòu)造的放大示意圖。如圖13所示，熒光體70涂覆在插芯20c中的光纖30的面向透鏡(光學(xué)部件)102側(cè)的末端部分上。盡管涂覆熒光體70是足夠的，但是可以設(shè)置圍繞熒光體70的外周的框體80，并且與上述實(shí)施例類似，框體80的內(nèi)徑側(cè)的壁部可以設(shè)置有反射面81，以允許光更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。另外，反射型濾光器90可以覆蓋框體80。所有構(gòu)造使得被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

雖然在圖13中使用透鏡102將從激光光源101發(fā)射的光會(huì)聚到結(jié)合在插芯20a中的光纖30a上，但是本發(fā)明不特別限于此。毫無(wú)疑問(wèn)，可以使用圖9所示的反射鏡111，或者可以如圖10所示那樣使用多個(gè)透鏡102、110和反射鏡111。

如上所述，第一實(shí)施例使得可以允許具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光穿過(guò)涂覆在光纖30的面向光學(xué)部件側(cè)的末端部分上的熒光體70進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，即使當(dāng)光被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地會(huì)聚光，以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，可以以高精度測(cè)量測(cè)量對(duì)象的厚度和距離。

(第二實(shí)施例)

圖14是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的作為多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置的干涉測(cè)量裝置的構(gòu)造的框圖。如圖14所示，根據(jù)第二實(shí)施例的干涉測(cè)量裝置310使用具有多種波長(zhǎng)且從發(fā)光單元10發(fā)射的光Lb測(cè)量例如測(cè)量對(duì)象(在下文中稱為工件)W的厚度和距離。

插芯20保持光纖30的端部，光纖30傳輸從發(fā)光單元10發(fā)射的光。所發(fā)射的光的光軸和插芯20(光纖30)的中心軸線存在于一條直線上。

分光器40經(jīng)由光纖30連接至插芯20、光接收單元50和頭部單元60。入射到插芯20上的光被直接傳輸?shù)筋^部單元60，并且來(lái)自頭部單元60的反射光被傳輸?shù)焦饨邮諉卧?0。

光纖30是將從發(fā)光單元10發(fā)射的光傳輸?shù)筋^部單元60的傳輸介質(zhì)。光纖30包括作為導(dǎo)光體的芯線和覆蓋芯線的樹(shù)脂膜。

頭部單元60將具有多種波長(zhǎng)的光Lb發(fā)射到工件W，并且被工件W的表面反射的反射光的一部分進(jìn)入頭部單元60。來(lái)自工件W的反射光和在頭部單元60中產(chǎn)生的反射光經(jīng)由光纖30和分光器40被傳輸?shù)焦饨邮諉卧?0。光接收單元50將所傳輸?shù)姆瓷涔夥殖善涔庾V分量，以計(jì)算工件W的厚度。

圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的頭部單元60的構(gòu)造的示意圖。如圖15所示，根據(jù)第二實(shí)施例的頭部單元60設(shè)置有干涉光學(xué)系統(tǒng)，該干涉光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生用于測(cè)量工件W的膜厚的干涉反射光L3。

根據(jù)第二實(shí)施例的干涉光學(xué)系統(tǒng)是Mirau型干涉光學(xué)系統(tǒng)，并且包括聚光透鏡131、玻璃板132、半反射鏡133和小反射鏡134。從光纖30的末端部分發(fā)射的光L0的一部分被發(fā)射作為檢測(cè)光L1，并且被工件W的表面反射的反射光進(jìn)入光纖30的末端部分。然后，干涉反射光L3由光L0的被基準(zhǔn)平面反射的反射光和檢測(cè)光L1的被工件W的表面反射的反射光產(chǎn)生，并進(jìn)入光纖30的末端部分。

在聚光透鏡131上會(huì)聚的光L0被半反射鏡133分離成透射光和反射光。小反射鏡134設(shè)置在玻璃板132的中心，并且將光L0的被半反射鏡133反射的反射光朝向半反射鏡133反射。因此，形成虛擬基準(zhǔn)平面135。小反射鏡134形成在這樣的位置：當(dāng)工件W與虛擬基準(zhǔn)平面135之間的距離d為零時(shí)，允許光L0的被基準(zhǔn)平面反射的反射光和檢測(cè)光L1的被工件W的表面反射的反射光具有相同的相位。

由半反射鏡133反射光L0而形成的檢測(cè)光L2進(jìn)入小反射鏡134。被小反射鏡134反射的檢測(cè)光L2被半反射鏡133部分地朝向聚光透鏡131反射。

基于干涉反射光L3獲得工件W的膜厚，作為虛擬基準(zhǔn)平面135與工件W之間的距離d。

圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的正視圖和剖視圖。圖16中的(a)是示出發(fā)光單元10的構(gòu)造的正視圖，圖16中的(b)是沿圖16中的(a)的線B-B截取的剖視圖，示出了發(fā)光單元10的構(gòu)造。

如圖16所示，在發(fā)光單元10中，結(jié)合有光纖30的插芯20被插芯按壓件25固定。插芯按壓件25以某種方式附著到固定透鏡102的透鏡保持件103的一側(cè)端部上，以覆蓋該端部。將具有與驅(qū)動(dòng)板105附接在一起的激光光源101的光源保持件104插入到透鏡保持件103的另一側(cè)端部。

插芯20的末端部分(光纖30的末端部分)涂覆有熒光體70?？蝮w80圍繞熒光體70。反射型濾光器90覆蓋框體80，從而使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光能夠更有效地進(jìn)入光纖30。

當(dāng)然，插芯20的末端部分的構(gòu)造不限于此。與第一實(shí)施例類似，可以僅涂覆熒光體70，或者框體80可以圍繞所涂覆的熒光體70的外周。

在上述第二實(shí)施例中，透鏡102用作光學(xué)部件。作為選擇，可以使用反射鏡代替透鏡102。圖17是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的在發(fā)光單元10中使用筒狀反射鏡的構(gòu)造的示意圖。如圖17所示，允許具有多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光穿過(guò)透鏡(光學(xué)部件)110通過(guò)反射鏡111進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。也可以允許使用單個(gè)透鏡時(shí)擴(kuò)散到外部的光通過(guò)反射鏡111進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，可以降低光強(qiáng)度的衰減。

插芯20的面向透鏡(光學(xué)部件)110側(cè)的末端部分(光纖30的末端部分)被熒光體70薄薄地涂覆。涂覆在光纖30的面向透鏡110側(cè)的末端部分上的熒光體70使得具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光能夠穿過(guò)熒光體70進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，即使當(dāng)光被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地將光會(huì)聚到光纖30上，以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

為了使光更可靠地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部，可以設(shè)置圍繞熒光體外周的框體80，或者可以設(shè)置覆蓋框體80的反射型濾光器90。兩種構(gòu)造使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

此外，可以使用一個(gè)或多個(gè)透鏡和結(jié)合有透鏡的筒狀反射鏡這兩者作為允許光進(jìn)入結(jié)合在插芯20中的光纖30內(nèi)部的光學(xué)部件。圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在發(fā)光單元10中使用透鏡和筒狀反射鏡這兩者的構(gòu)造的示意圖。

在圖18的實(shí)例中，在激光光源101與反射鏡111之間設(shè)置有透鏡102，在反射鏡111的面向激光光源101和透鏡102側(cè)的末端部分涂覆有熒光體70。因此，可以允許包括由于對(duì)光纖30的開(kāi)口數(shù)量的限制而不能進(jìn)入光纖30內(nèi)部的光在內(nèi)的光進(jìn)入光纖30的內(nèi)部，并減少光強(qiáng)度的損失。

與第一實(shí)施例類似，也可以設(shè)置圍繞熒光體70外周的框體80，并且框體80的內(nèi)徑側(cè)的壁部可以設(shè)置有反射面81。另外，反射型濾光器90可以覆蓋框體80。這兩種構(gòu)造使得被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

本發(fā)明不限于從激光光源101發(fā)射的光的光軸和光纖30(插芯20)的中心軸存在于一條直線上的構(gòu)造。圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的示意圖，其中改變了激光光源101的布置。

在圖19的實(shí)例中，設(shè)置有將從激光光源101發(fā)射的光朝向光纖30反射的反射鏡150。具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光被透鏡102會(huì)聚并被引導(dǎo)至反射鏡150。反射鏡150具有涂覆有熒光體70的表面，并且反射被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光。

由反射鏡150反射的光被透鏡109會(huì)聚，并進(jìn)入結(jié)合在插芯20中的光纖30的末端部分。因此，增加了光學(xué)部件的布置的靈活性，這使得整個(gè)裝置能夠小型化。

為了增加光強(qiáng)度，需要增加光量。光量的增加可能導(dǎo)致熒光體70發(fā)熱。熒光體70的發(fā)熱降低了反射效率，這可能導(dǎo)致光發(fā)射的飽和。當(dāng)使用反射鏡150時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)反射鏡150可以減少熒光體70的發(fā)熱。因此，可以解決上述問(wèn)題。

多個(gè)光纖30可以聯(lián)接在發(fā)光單元10內(nèi)部。圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光單元10的構(gòu)造的示意圖，其中聯(lián)接了多個(gè)光纖30。

在圖20的實(shí)例中，結(jié)合在插芯20a、20b中的光纖30a設(shè)置在面向激光光源101的一側(cè)，而結(jié)合在插芯20c中的光纖30設(shè)置在與激光光源101相反的一側(cè)。熒光體70僅在插芯20b與插芯20c之間涂覆在插芯20c的面向透鏡102的一側(cè)上。

圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在發(fā)光單元10中聯(lián)接有多個(gè)光纖30的一部分的構(gòu)造的放大示意圖。如圖21所示，熒光體70涂覆在插芯20c中的光纖30的面向透鏡(光學(xué)部件)102側(cè)的末端部分上。盡管涂覆熒光體70是足夠的，但是可以設(shè)置圍繞熒光體70的外周的框體80，并且與上述實(shí)施例類似，框體80的內(nèi)徑側(cè)的壁部可以設(shè)置有反射面81，以允許光更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。另外，反射型濾光器90可以覆蓋框體80。所有構(gòu)造使得被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光能夠更有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。

雖然在圖20中使用透鏡102將從激光光源101發(fā)射的光會(huì)聚到結(jié)合在插芯20a中的光纖30a上，但是本發(fā)明不特別限于此。毫無(wú)疑問(wèn)，可以使用圖17所示的反射鏡111，或者可以如圖18所示那樣使用多個(gè)透鏡102、110和反射鏡111。

此外，熒光體70可以以分散的方式設(shè)置在光纖30a內(nèi)部，而不是設(shè)置框體80。在這種情況下，反射型濾光器90覆蓋光纖30a的入口端，而不是設(shè)置在光纖30與光纖30a之間。

如上所述，第二實(shí)施例使得可以允許具有一種或多種波長(zhǎng)且從激光光源101發(fā)射的光穿過(guò)涂覆在光纖30的面向光學(xué)部件側(cè)的末端部分上的熒光體70進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，即使當(dāng)光被熒光體70波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和擴(kuò)散時(shí)，也可以可靠地會(huì)聚光，以允許光有效地進(jìn)入光纖30的內(nèi)部。因此，可以以高精度測(cè)量測(cè)量對(duì)象的厚度和距離。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改和改進(jìn)。例如，光學(xué)部件不限于上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中公開(kāi)的光學(xué)部件，并且除了凸透鏡之外，可以組合凹透鏡和反射鏡(反射器)。用作熒光體的熒光材料的種類、比例和涂覆可以根據(jù)光學(xué)特性使用適當(dāng)?shù)慕M合和比例來(lái)實(shí)施。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明的多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置可以被適當(dāng)?shù)赜米髂軌蚴褂弥T如白光等多波長(zhǎng)光測(cè)量測(cè)量對(duì)象的諸如厚度、距離、位移或顏色等特征量的諸如共焦位移計(jì)、干涉位移計(jì)和顏色光學(xué)傳感器等多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10 發(fā)光單元

20、20a、20b、20c 插芯

30、30a 光纖

40 分光器

50 光接收單元

60 頭部單元

70 熒光體

80 框體

81 反射面

90 反射型濾光器

100 共焦測(cè)量裝置(多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置)

101 激光光源

102、109、110 透鏡

111、150 反射鏡

310 干涉測(cè)量裝置(多波長(zhǎng)光電測(cè)量裝置)

W 工件