焦点可変マイクロミラーを用いた共焦点変位センサの開発

使用可变焦微镜的共焦位移传感器的开发

基本信息

批准号：
17J01997
负责人：
中澤謙太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01997/
关键词：
MEMS 焦点可変ミラー共焦点変位センサ

项目摘要

焦点可変マイクロミラーを焦点距離変調器に用いた共焦点レーザー変位計の研究を行なった．共焦点レーザー変位計では，焦点位置を移動させることが求められる．そのため焦点位置を移動させる焦点距離変調器がキー要素であり，測定速度も主にこの変調器によって決定される．従来のものでは，ボイスコイル等を用いてレンズの位置を移動させることで焦点位置を移動させていた．しかし，レンズなどは比較的重い物なので高速化するには問題があった．そこで，より高速な焦点走査が可能な焦点可変マイクロミラーを用いることを提案している．共焦点レーザー変位計の光学系は光源の半導体レーザー，偏光ビームスプリッタ，ファラデーローテータ，1/4波長板，レンズ，ピンホール，フォトダイオード，焦点可変マイクロミラーから構成される．焦点可変マイクロミラーは共振周波数で駆動するとき，焦点距離が最大と最小ではない時は1周期に同じ焦点距離が2回現れる．したがって，1周期に2回フォトダイオードからの信号のピークが現れる．そのピークとピークの時間と変位を対応させることができる．実際に変位を計測する際はあらかじめ実験的に用意した関係にピーク間時間を代入することで変位を導出することができる．100x80 mmの光学ベンチ上に光学素子を配置した．焦点可変マイクロミラーは7 kHzで駆動した．測定試料の変位を変化させた時，理論計算の通りの信号を得ることができた．走査幅が310 μm，分解能は4 μmであった．最後に段差のある試料の計測を行ない，誤差が4 μm以内で測定することができた．本研究で最も重要なパラメータである測定周波数は7 kHzであり，従来の3.5倍となった．以上より焦点可変マイクロミラーを用いた共焦点レーザー変位計の実証を行うことができた．本研究はアメリカ光学会の論文誌とMEMSの国際会議で発表した．

我们使用焦点可变微镜作为焦距转换仪器对CO-焦点激光位移进行了研究。在CO-焦点激光位移仪中，有必要移动焦点位置。因此，移动焦点位置的焦距变换仪器是关键要素，测量速度主要由该调节器确定。过去，通过使用语音线圈移动镜头的位置来移动焦点位置。但是，镜头相对较重，因此有一个问题要加快。因此，我们建议使用焦点变量的微镜，该镜像可以专注于焦点。 CO-焦点激光位移仪的光学系统由光源的半导体激光器组成可变的微镜。焦点变量的微镜由共振频率驱动，当焦距不是最大值，最小值时，相同的焦距在一个周期中出现了两次。因此，每个周期出现了两次来自照片二极管的信号峰。可以捕获高峰，峰值时间和位移。当实际测量位移时，可以通过预先在实验关系中取代峰值时间来得出位移。将光学元件放在100x80毫米的光学台上。焦点变量微镜以7 kHz驱动。当更改测量样本的位移时，根据理论计算得出信号。扫描宽度为310μm，分辨率为4μm。最后，测量了阶梯样本，并且可以在4μm内测量误差。这项研究中最重要的参数是7 kHz，是常规的3.5倍。从上面，我们能够使用焦点变量微镜来演示CO-焦点激光位移。这项研究发表在美国科加库学会的论文杂志和MEMS国际会议上。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Micro-machined Varifocal Mirror for Confocal Sensor

用于共焦传感器的微机械变焦镜

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenta Nakazawa;Takashi Sasaki;and Kazuhiro Hane
通讯作者：
and Kazuhiro Hane

CONFOCAL LASER DISPLACEMENT SENSOR USING MEMS VARIFOCAL MIRROR

使用 MEMS 变焦镜的共焦激光位移传感器

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Nakazawa;T. Sasaki;H. Furuta;J. Kamiya;H. Sasaki;T. Kamiya;and K. Hane
通讯作者：
and K. Hane

Fabrication of varifocal scanner integrated with piezoresistive focal length and angle sensors

集成压阻式焦距和角度传感器的变焦扫描仪的制造

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
波多野睦子;岩崎孝之;水元惟暁，土畑重人;Kenta Nakazawa
通讯作者：
Kenta Nakazawa

Confocal laser displacement sensor using a micro-machined varifocal mirror

使用微加工变焦镜的共焦激光位移传感器

DOI：
10.1364/ao.56.006911
发表时间：
2017
期刊：
Applied Optics
影响因子：
1.9
作者：
Kenta Nakazawa;Takashi Sasaki;Hiromasa Furuta;Jiro Kamiya;Hideki Sasaki;Toshikazu Kamiya;and Kazuhiro Hane
通讯作者：
and Kazuhiro Hane