JP2004245672A - Inspection apparatus and inspection system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a space-saving inspection apparatus and an inspection system capable of easily inspecting the location of light projection of a projector to an actual space. <P>SOLUTION: For inspecting whether the projector 10 capable of two-dimensional light projection can project light to a prescribed location of light projection, the inspection system comprises the inspection apparatus having both a mounting part 14 for detachably mounting the projector 10 and a rotating part 16 for rotating a shaft matched with the reference direction of light projection of the projector 10 as a rotating shaft. The rotating part 16 rotates the mounting part 14 in such a way that the prescribed location of light projection intersects with the rotating shaft of the mounting part 14 and is moved over a one-dimensionally arranged target 32. Emergent light of the light projector 10 is reflected by the target 32, and the reflected light is received by a light receiving element 36. On the basis of data on the light reception, deviations in the location of light projection are inspected. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

となり、巨大な空間が必要となる。
【０００６】
もっとも、空間に投光する場合、相似の関係から、図１３（ｂ）に示されるように、投光器１０から近距離に調整用投光ターゲット１０４を置き、投光位置１００のずれを計測してもよい。例えば、１ｍ先に調整用投光ターゲット１０４を置くと、スクリーンは弧の長さが約１．０５ｍの球面となり、この球面に投光される光スポットの投光位置１００の誤差を計測してもよい。
【０００７】
ここで、実空間での投光位置１００のずれの検査には、以下の方法がある。まず第１に、目印を付けたスクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４に投光器１０から光スポットを投光し、所定の投光位置１００に光スポットが当たるか否かを目視またはカメラで撮影してチェックする方法がある。また第２に、スクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４の光スポットがあたる位置にフォトダイオードなどの受光素子を配置し、所定の投光位置１００に光スポットが投光されているか否かを受光素子の受光量によって確認する方法がある。この場合、受光素子は、以下の特許文献１に記載されているように、自動で位置を動かせる光学Ｘ−Ｙ−Ｚ３軸ステージなどで移動させる。なお、いずれの方法においても、投光器１０の視軸１２とスクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４の軸とをあわせて設置しておく。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１１８９９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の第１の方法においては、調整用投光ターゲット１０４を使用する場合に投光器１０の走査角度が大きくなるほど、またスクリーン１０２を使用する場合に投光器１０とスクリーン１０２との距離が大きくなるほど球面状のスクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４が大きくなり、投光器１０の視軸１２とスクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４の軸とをあわせることが困難になる。また、調整用投光ターゲット１０４を使用する場合には投光器１０と調整用投光ターゲット１０４との距離を小さくできるが、投光位置１００のずれ量も小さくなり、ずれの検出が困難になる。更に、目視では投光位置１００のずれ量を定量的に把握できず、投光器１０の投光レーザパワーが小さいときまたは発光時間が短いときには目視またはカメラによる投光位置１００のずれの確認が困難である。
【００１０】
また、上記従来の第２の方法においては、投光位置１００を一点ごとに測定するには時間がかかり、一度に多数の投光位置１００を測定するにはスクリーン１０２または調整用投光ターゲット１０４に多数の受光素子を並べる必要があり、受光素子の位置決めが困難な上、コストも増大する。特に、スクリーン１０２を使用する場合、投光器１０とスクリーン１０２との距離が大きくなるので、同一箇所で投光器１０の制御と投光位置１００の測定結果の参照とを行う場合には、２点間を結ぶための大量の配線が必要になる。更に、受光素子としてＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：位置検出素子）が知られているが、受光した光の信号の持続時間がパルス光のように極めて短いと、素子の周波数特性が追随できず、投光位置１００の検出ができないので有効な位置検出手段として使用することができない。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、投光器の実空間への投光位置を簡単に検査でき、かつ省スペースな検査装置および検査システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、二次元的に投光する投光器が所定の投光位置に投光できるか否かを検査する検査システムであって、前記投光器を着脱可能に載置する載置部及び前記投光器の基準投光方向に一致する軸を回転軸として前記載置部を回転させる回転部を有する検査装置と、前記載置部の回転軸と交わり、一次元状に配置されたターゲットと、を備え、前記回転部は、前記所定の投光位置が前記ターゲット上に移動するように前記載置部を回転させることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、検査対象である投光器を載置部に載置し、回転させることにより、二次元的に設定された各所定の投光位置について順次ターゲットに投光できるので、所定の投光位置の全てに対してターゲットを用意する必要がなく、かつ簡単に実際の投光位置の検査を行うことができる。
【００１４】
また、上記検査システムにおいて、前記ターゲットからの反射光を受光する手段を有する投光器から、前記所定の投光位置に対して投光器から投光されて形成された光スポットが前記ターゲットによって反射された反射光の受光データを取得し、前記投光器から取得した受光データは、対応する前記所定の投光位置とともに受光データ記憶部に記憶されることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、受光データが、対応する所定の投光位置とともに記憶されているので、各所定の投光位置について投光器から投光された光スポットの位置のずれを簡単に検査できる。
【００１６】
また、上記検査システムにおいて、更に、前記所定の投光位置に正確に投光された光スポットが前記ターゲットによって反射された反射光の受光データを基準受光データとして記憶する基準受光データ記憶部と、前記所定の投光位置に対して投光器から実際に投光された光スポットが前記ターゲットによって反射されたときの受光データと前記基準受光データとを比較する比較部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、所定の投光位置に対して投光器から実際に投光された光スポットがターゲットによって反射されたときの受光データを基準受光データと比較することにより、所定の投光位置と実際の投光位置とのずれを簡単に検査できる。
【００１８】
また、上記検査システムにおいて、更に、前記所定の投光位置とその投光位置が前記ターゲット上に移動するときの前記回転部の回転角度とを記憶する投光位置テーブルと、前記投光位置テーブルに基づいて前記回転部を回転させる回転制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、投光位置テーブルに基づいて回転部の回転を制御することにより、各所定の投光位置についての検査を簡単に行うことができる。
【００２０】
また、二次元的に投光する投光器が所定の投光位置に投光できるか否かを検査する検査装置であって、前記投光器を着脱可能に載置する載置部と、前記載置部を回転させる回転部と、を備え、前記回転部は、前記投光器の基準投光方向に一致する回転軸を有することを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、検査対象である投光器を載置部に載置し、回転させることにより、二次元的に設定された各所定の投光位置について簡単に検査を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２３】
実施形態１．
図１には、本発明にかかる検査システムの実施形態１の構成のブロック図が示される。図１において、二次元的に投光することができる投光器１０が、載置部１４に着脱可能に載置されている。この載置部１４は、回転部１６により、投光器１０の基準投光方向に一致する軸を回転軸として回転される。ここで、基準投光方向とは、投光器１０が載置部１４に載置された状態で投光可能な方向であり、好ましくは、投光器１０が投光可能な方向の中心である視軸方向と一致する。また、載置部１４は投光器１０を着脱自在としているので、量産した投光器１０を順次検査することができるものである。
【００２４】
投光器１０は、光ビームを二次元的に走査投光するための装置であり、レーザダイオード等の発光素子２０から出射された光ビームが走査ミラー２２により偏向され、レンズ等で構成された投光光学系２４を介して出射される。走査ミラー２２は、反射面が水平、垂直の２軸で回転でき、水平方向及び垂直方向の両方向に光ビームを偏向できる。この結果、出射光は二次元的に走査される。この走査ミラー２２には、電磁共振ミラー等を使用することができる。投光光学系２４は、ターゲットに照射する光ビームの形状や集光・拡散の程度を調整するために使用されるが、発光素子２０と走査ミラー２２との間に配置してもよいし、発光素子２０と走査ミラー２２との間及び走査ミラー２２の出射側の両方に配置してもよい。
【００２５】
上記走査ミラー２２の走査駆動は、ミラー駆動部２６によって制御される。ミラー駆動部２６には、別途構成される制御手段から、走査ミラー２２を駆動制御するための制御信号が入力される。また、走査ミラー２２が向いている方向は、水平回転角度θ及び垂直回転角度φの値として走査角度検出部２８によって検出される。これらの角度は、走査ミラー２２が投光器１０の視軸方向に投光する向きの状態であるときを通常０°とする。走査角度検出部２８としては、例えば走査ミラー２２の一部に光線をあて、ミラーの移動量を計測する方式、ミラー駆動部２６の駆動コイルに発生する逆起電力をモニタする方式等がある。走査角度検出部２８の検出出力は、別途構成される制御手段に入力される。
【００２６】
上記発光素子２０は、発光ドライバ３０によって駆動制御される。発光ドライバ３０には、別途構成される制御手段から、発光ドライバ３０を駆動制御するための制御信号が入力される。走査ミラー２２により二次元的に高速に走査しながら目的の位置に光ビームを出射する場合、発光素子２０の発光時間は数ナノ秒と極めて短い時間に制御される。
【００２７】
投光器１０の投光面１８から出射された出射光は、所定のターゲット３２で反射され、その反射光はレンズ等で構成された受光光学系３４を介してフォトダイオード等の受光素子３６に受光される。受光素子３６の受光出力は、別途構成される制御手段に入力される。また、受光光学系３４は、反射光を極力広い範囲から集光し、受光素子３６が必要とする光量を確保するために使用される。
【００２８】
上記投光器１０は、前述したように、載置部１４に載置され、載置部１４は回転部１６によって回転される。回転部１６は、載置部１４を投光器１０の基準投光方向に一致する軸を回転軸として回転させる回転手段３８と載置部１４の回転角度を検出する回転角度検出部４０とを備えている。回転手段３８は、別途構成される制御手段から入力される制御信号に基づき、所定の角度載置部１４を回転させる。また、回転角度検出部４０はロータリーエンコーダ等で構成され、その検出出力は、別途構成される制御手段に入力される。
【００２９】
以上に述べた載置部１４と回転部１６とは、本発明にかかる検査装置に含まれる。図２（ａ）、（ｂ）には、本発明にかかる検査装置の斜視図が示される。図２（ａ）において、二次元的に投光することができる投光器１０は、載置部１４に着脱可能に載置されている。この載置部１４は、図２（ｂ）に示されるように、回転部１６により、投光器１０の基準投光方向に一致する軸を回転軸として回転される。回転部１６は、支持部材４２により基台４４に取り付けられ、支持されている。また、上記載置部１４の回転軸は、投光器１０の視軸１２と一致している方が好ましい。
【００３０】
図１に示されたターゲット３２は、載置部１４の回転軸と交わり、一次元状に配置されている。図３には、ターゲット３２の配置の例が示される。図３において、投光器１０の走査原点４６すなわち走査ミラー２２の水平、垂直回転の２軸が交わる点を中心とする円弧を描き、その周上にターゲット３２が一次元状に配列される。これにより、走査ミラー２２から各ターゲット３２までの距離は同一となる。また、ターゲット３２の中心が走査原点４６と同じ高さになるようにターゲット３２を配置する。これにより、走査ミラー２２を垂直回転させずに水平回転させた場合に、検査用光ビームが通過する軌跡上にターゲット３２が位置することになる。
【００３１】
ターゲット３２の大きさは、図４に示されるように、投光ビームの光スポット４８の大きさに加えて、投光された光スポット４８の位置ずれの許容範囲を含む大きさとするのが好適である。このような大きさのターゲット３２を、図３に示されるように、投光予定の位置にそれぞれ分離して配置する。このとき、ターゲット３２は白色とし、背景を黒色として、ターゲット３２に検査用の投光ビームが当たった場合と外れた場合とで受光素子３６の受光量の差が顕著になるようにしておくのが好適である。また、各ターゲット３２を分離させず、円弧上の全てに連続して帯状に配置してもよい。ターゲット３２を帯状に配置する場合には、検査用の投光ビームが当たった位置を区別できるように、ターゲット３２の全体にわたってグラデーション状に反射率を連続して変化させるようにする。又は、光を反射できる部分の周囲を光の反射率の小さい部分で囲んでもよい。
【００３２】
図１に示された制御部５０では、前述した検査対象である投光器１０及び回転部１６に所定の制御信号を送り、またこれらから所定の情報を取得する。制御部５０に含まれる制御手段５２はマイコン等で構成され、走査角度検出部２８、受光素子３６、回転角度検出部４０からそれぞれの検出出力を取得し、ミラー駆動部２６、発光ドライバ３０，回転手段３８に各制御信号を送る。また、制御手段５２は、投光位置テーブル５４、受光データ記憶部５６及び基準受光データ記憶部５８との間で情報の授受を行う。
【００３３】
上記制御手段５２は、投光器１０の検査中、ミラー駆動部２６に制御信号を送り、走査ミラー２２の水平回転角度θと垂直回転角度φとを制御する。また、そのとき回転手段３８にも制御信号を送り、載置部１４の回転角度ρも制御する。水平回転角度がθで垂直回転角度がφのときには、投光器１０からの出射光は、投光器１０の走査原点４６を中心とする球面の所定の位置に投光され、光スポットを形成する。この光スポットの位置は、上述したように、走査ミラー２２の水平回転角度θと垂直回転角度φとによって決定され、１対１に対応しているので、以後光スポット（θ，φ）で表す。
【００３４】
次に、回転手段３８により載置部１４を適宜な角度回転させると、投光位置に形成される光スポット（θ，φ）も回転移動する。この様子が図５（ａ）に示される。図５（ａ）において、実線で囲まれた範囲にある各丸印は、上記球面上に形成される光スポット（θ，φ）である。回転手段３８により載置部１４を角度ρだけ回転させると、図５（ａ）の１点鎖線の状態まで各光スポット（θ，φ）が回転移動する。このとき、各光スポット（θ，φ）の位置が本来投光されるべき所定の投光位置にあるとすれば、その光スポット（θ，φ）が移動して行く位置にターゲット３２を配置しておく。これにより、適宜な角度ρだけ載置部１４を回転させれば、所定の投光位置にある全ての光スポット（θ，φ）をターゲット３２に重ねることができる。これは、各光スポット（θ，φ）の位置に対応する本来投光されるべき所定の投光位置を載置部１４の回転によりターゲット３２上に移動していることを意味する。これにより、投光器１０が所定の投光位置に投光できるか否かを、適宜な角度ρだけ載置部１４を回転させ、図５（ｂ）に示されるように、光スポット（θ，φ）がターゲット３２に重なるか否かにより検査することができる。なお、光スポット（θ，φ）がターゲット３２からずれている場合には、適宜な方法によりミラー駆動部２６を調整し、光スポット（θ，φ）がターゲット３２に正確に重なるようにする。これによって、投光器１０が、本来投光されるべき所定の投光位置に正確に投光できるようになる。
【００３５】
本実施形態にかかる検査システムにより投光器１０からの出射光が所定の投光位置に投光できるか否かを検査する際の原理は以上に述べた通りである。しかし、実際に投光器１０から検査用の光ビームを投光する場合は、ミラー駆動部２６で走査ミラー２２を連続的に駆動しておき、走査角度検出部２８で走査ミラー２２の水平、垂直回転角度θ、φを監視しつつ投光すべき方向に走査ミラー２２が向いたときに発光ドライバ３０により発光素子２０を発光させる。
【００３６】
図６には、上記載置部１４の回転角度ρと、走査ミラー２２の水平回転角度θ、垂直回転角度φとの関係が示される。図６において、
【数２】
ρ＝ａｒｃｔａｎ（φ／θ） （１）
ただし、載置部１４を左回りに回転させる場合
という関係になっている。
【００３７】
図３に示される例において、ターゲット３２を視野内に水平方向（水平回転角度方向）に一定角度Δθごとに並べた場合、上記式（１）とともに
【数３】

を満たすθ、φをとれば、上記角度ρだけ載置部１４を回転させると、そのときの投光位置が上記ターゲット３２に重なる。これは、三平方の定理により、図６の角度ρの直線上に一定角度Δθごとに投光位置が並ぶためである。これにより、ターゲット３２をいちいち並べ替えることなく視野全体の投光特性を検査できる。
【００３８】
図７には、投光器１０の視軸１２をターゲット３２の配列の中心に合わせた状態で回転部１６により載置部１４を回転させた場合の例が示される。図７において、載置部１４の回転に伴い、所定の投光位置にある光スポット（θ，φ）がターゲット３２上に移動する。このようにして、載置部１４を回転角度ρが０°から１８０°になるまで回転させると、全視野における所定の投光位置を検査することができる。なお、載置部１４の回転角度ρは、−９０°から９０°までとしてもよい。
【００３９】
上記実施形態においては、載置部１４に載置された投光器１０の全体が回転される構成となっているが、発光素子２０，走査ミラー２２及び投光光学系２４等で構成される投光器１０の光ビームを投光する機能部分のみ回転させる構成としてもよい。
【００４０】
図１において、投光位置テーブル５４は、上述した本来投光されるべき所定の投光位置に光スポットを投光するための走査ミラー２２の回転角度の組（θ，φ）の値として記憶している。また、この所定の投光位置（θ，φ）をターゲット３２上に移動するための載置部１４の回転角度ρもあわせて記憶している。制御手段５２は、投光位置テーブル５４に記憶された上記データに基づき、回転部１６の回転を制御する、本発明にかかる回転制御部として機能する。このような制御手段５２は、前述したように、投光位置テーブル５４が記憶する所定の投光位置（θ，φ）の値を取得し、これに対応する回転角度ρの値を含む制御信号を回転手段３８に送る。回転手段３８により載置部１４の回転角度が正しく設定されたか否かは、回転角度検出部４０からの検出出力により制御手段５２が判断する。
【００４１】
また、受光データ記憶部５６には、各所定の投光位置（θ，φ）と、その投光位置に対して投光器１０から投光されて形成された光スポットが、所定の投光位置（θ，φ）に対応するターゲット３２によって反射された反射光を受光素子３６で受光したときの受光出力である受光データとが記憶される。ここで、所定の投光位置（θ，φ）に対応するターゲット３２とは、載置部１４の回転により所定の投光位置が移動してきてこれに完全に重なるターゲット３２を言う。また、所定の投光位置（θ，φ）に対応するターゲット３２によって反射された反射光の受光データを、所定の投光位置（θ，φ）に対応する受光データと言い、逆にその所定の投光位置（θ，φ）を、当該受光データに対応する所定の投光位置（θ，φ）と言う。所定の投光位置（θ，φ）に対応する受光データは、制御手段５２が受光素子３６から取得し、所定の投光位置（θ，φ）とともに受光データ記憶部５６に記憶させる。このように、受光データが、対応する所定の投光位置（θ，φ）とともに記憶されているので、各所定の投光位置（θ，φ）ごとに受光データを見てゆけば、各所定の投光位置（θ，φ）について投光器１０から投光されて形成された光スポットの位置のずれを簡単に検査できる。
【００４２】
また、基準受光データ記憶部５８には、基準受光データが格納されている。基準受光データとは、投光器１０から所定の投光位置（θ，φ）に正確に投光された光スポットが、対応するターゲット３２によって反射された反射光の受光データを言う。この基準受光データは予め測定しておき、所定の投光位置（θ，φ）とともに基準受光データ記憶部５８に記憶させておく。制御手段５２は、所定の投光位置（θ，φ）に対して投光器１０から実際に投光された光スポットが、対応するターゲット３２によって反射されたときの受光データと上記基準受光データとを比較する。実際の投光位置が本来投光されるべき所定の投光位置（θ，φ）とのずれの許容範囲であるターゲット３２と重なっていれば、実際の受光データが基準受光データから算出される所定の閾値以上になる。一方、実際の投光位置がターゲット３２から外れまたは光スポットの一部がはみ出した場合は、実際の受光データが基準受光データから算出される所定の閾値以下になる。これにより、所定の投光位置（θ，φ）と実際の投光位置とのずれを簡単に検出できる。ここで、上記制御手段５２は、本発明にかかる比較部として機能する。
【００４３】
以上に述べた走査ミラー２２の回転角度、載置部１４の回転角度、所定の投光位置、受光データ等の検査結果は、制御手段５２がパーソナルコンピュータ等で構成された表示、記録部６０の記憶手段に記憶させ、ディスプレイ、プリンタ等で表示させる。このとき、例えば横軸をθ、縦軸をφとしたグラフに受光データをグレースケールですなわち画面の輝度値でプロットすれば、この輝度値の相違により当該所定の投光位置（θ，φ）に投光された光ビームが当たったか否かを表示できる。また、光ビームが正しく当たったか否かを容易に判断できるようにするために、制御手段５２により
【数４】
（受光量差分）＝（投光位置（θ，φ）の受光データ）−（基準受光データ）
を計算し、受光量差分が許容閾値を下回るか否かで二値化して、上記横軸をθ、縦軸をφとしたグラフに、閾値を下回る位置は輝度０で、閾値以上の場合は輝度２５５（ただし、グレースケールが８ビットの場合）として表示する。これにより、規定値以上光ビームがずれた位置は黒く表示されるので、位置ずれを判断しやすくなる。光ビームが所定の投光位置（θ，φ）からどの程度ずれたかを定量的に知るには、上記受光量差分の値を数値で表示すればよい。この場合、予め光ビームの位置ずれ量と受光量差分の値との関係を測定しておき、これと比較すればわかりやすい。
【００４４】
なお、表示、記録部６０がパーソナルコンピュータのような入力機能を備えている場合には、操作者が所定の命令、データ等を入力できる構成とするのが好適である。更に、上記パーソナルコンピュータにより、制御部５０を構成してもよい。
【００４５】
図８には、図１に示された本実施形態にかかる検査システムの動作のフロー図が示される。図８において、制御手段５２が投光位置テーブル５４から所定の投光位置（θ，φ）と、これをターゲット３２上に移動させるための載置部１４の回転角度ρとを読み出す（Ｓ１）。
【００４６】
次に、制御手段５２が上記回転角度ρを回転手段３８に指示し、回転手段３８が載置部１４を角度ρだけ回転させる。これにより、所定の投光位置（θ，φ）がターゲット３２上に移動する（Ｓ２）。
【００４７】
次に、所定の投光位置（θ，φ）に投光させるために、走査角度検出部２８が走査ミラー２２の上記角度θ、φを検出し（Ｓ３）、所定の投光位置（θ，φ）に走査ミラー２２の角度が一致するまで制御手段５２が監視する（Ｓ４）。
【００４８】
所定の投光位置（θ，φ）に走査ミラー２２の角度が一致したところで、制御手段５２が発光ドライバ３０に指示して、発光素子２０に発光させる（Ｓ５）。このとき、ターゲット３２から反射してきた反射光を受光素子３６が受光し、その受光出力を受光データとして制御手段５２が受け取る（Ｓ６）。この受光データは、投光器１０が投光したつもりの所定の投光位置（θ，φ）及び載置部１４の回転角度ρとともに受光データ記憶部５６に格納される（Ｓ７）。
【００４９】
次に、制御手段５２が、現在の回転角度ρにおける検査予定の全ての所定の投光位置（θ，φ）について受光データの取得が完了したか否かを確認し（Ｓ８）、完了していない場合にはＳ３に戻り、残りの投光位置について同様の処理を行う。完了している場合には、Ｓ１にて読み出した全ての所定の投光位置について受光データの取得が完了したか否かを確認し（Ｓ９）、完了していない場合にはＳ２に戻り、他の回転角度ρに対応する所定の投光位置について同様の処理を行う。完了している場合には検査システムの動作を終了する。なお、検査予定の所定の投光位置（θ，φ）は、予め投光位置テーブル５４に記憶させておく。
【００５０】
以上に述べた実施形態では、投光器１０の投光位置のずれの検査を１回だけ行っているが、この検査を複数回繰り返せば、投光器１０の時間安定性を検査することができる。
【００５１】
実施形態２．
上述した実施形態１では、予めターゲット３２の位置に光ビームが投光されるように所定の投光位置（θ，φ）を決めて投光位置テーブル５４を作成していたが、投光器１０の投光位置特性が不明で所定の投光位置（θ，φ）を計算できない場合もある。このような場合には、図９（ａ）に示されるように、ターゲット３２の大きさより大きな間隔で投光器１０から光ビームを投光し、受光素子３６により投光位置ごとの受光量データを取得する。この受光量データと基準受光データとを制御手段５２により比較する等の方法により、どの位置に投光した光ビームがターゲット３２に当たったかを調べる。例えば、図９（ｂ）に示されるように、基準受光データに基づいて閾値を２段階に設定し、受光量データが上段の閾値以上の投光位置は、横軸をθ、縦軸をφとしたグラフで最高輝度（例えば、８ビットのグレースケールで輝度２５５）とし、受光量データが下段の閾値以下の投光位置は、最低輝度（例えば、輝度０）とし、受光量データがこれらの間の投光位置は、中間の輝度とすれば、どの投光位置のときに正しく光ビームが投光されているかを視覚的に容易に理解することができる。これにより、実際に投光された位置を検査することができ、未知の投光位置特性を有する投光器１０の解析を行うことができる。なお、この場合、投光器１０から投光される光ビームの間隔をできるだけ密になるようにすれば、より詳細な投光位置特性を取得できる。
【００５２】
実施形態３．
図１０（ａ）、（ｂ）には、本発明にかかる検査システムの実施形態３の構成が示される。図１０（ａ）において、ターゲット３２は、投光器１０の基準投光方向に一致する軸と直交して直線状に、かつ投光器１０の投光面１８と同じ高さに配列されている。この状態で、図１０（ｂ）に示されるように、回転部１６により投光器１０が載置された載置部１４を回転すると、上記平面上にある所定の投光位置がターゲット３２まで移動する。このような構成により、投光器１０から平面上に投光する場合の投光位置のずれを検査することができる。例えば、プロジェクタなどでスクリーンに投影される文字等のにじみや図形のゆがみはスクリーン端部で大きくなるが、スクリーン上の位置と投光位置のずれとの関係を解析して、上記にじみ、ゆがみを補正することが可能となる。このような場合に、本実施形態にかかる検査システムが有効となる。
【００５３】
本実施形態にかかる検査システムにおいて、投光器１０が投光している投光位置（θ，φ）と平面上に設定した直交座標上の位置との関係は、以下の通りとなる。
【００５４】
まず、投光器１０から投光された光スポットがターゲット３２の上に形成される場合は、図１１（ａ）に示されるように、投光器１０の水平走査角度（走査ミラー２２の水平回転角度）がθのときにターゲット３２上の位置Ｘに光スポットが形成される。位置Ｘは、ターゲット３２の中心すなわち投光器１０の視軸１２とターゲット３２とが交わる点０からの距離がｘであることを表している。このとき、投光器１０の垂直走査角度（走査ミラー２２の垂直回転角度）φ及び載置部１４の回転角度ρは０°としている。この場合、投光器１０から点０までの距離をｄとするとθとｘとの間には、
【数５】

が成立する。
【００５５】
次に、投光器１０の走査領域内の任意の点に光スポットが形成される場合は、図１１（ｂ）に示されるように、投光器１０の水平走査角度がθ、垂直走査角度がφであるときに投光器１０が投光しているつもりの所定の投光位置（θ，φ）とその位置の直交座標上の位置（ｘ，ｙ）との関係は、
【数６】

となる。ここでＸ軸はターゲット３２が配置される直線上にあり、Ｙ軸はターゲット３２の中心を通り、Ｘ軸及び視軸とに直交している。
【００５６】
この状態から載置部１４を角度ρ回転させると、図１１（ｂ）に示されるように、光スポット（θ，φ）はターゲット３２（Ｘ軸）上の点ｘ’に移動する。このｘ’をθ、φを用いて表すと、
【数７】

となる。
【００５７】
このように、投光器１０が投光しているつもりの所定の投光位置（θ，φ）とその位置の直交座標上の位置（ｘ，ｙ）とが関係付けられるので、Ｘ−Ｙ座標系での投光スポットの位置ずれを評価する場合には、Ｘ−Ｙ座標系での位置を基準にターゲット３２を設置し、またターゲット３２の大きさなどを決定して位置ずれの検査を行える。この場合、投光器１０の投光位置の制御は、走査ミラー２２の水平、垂直回転角度θ、φによって行われるので、上記各式により投光位置を（ｘ，ｙ）から（θ，φ）に変換する。
【００５８】
実施形態４．
図１２には、本発明にかかる検査システムの実施形態４の構成のブロック図が示され、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略する。図１２において、載置部１４は、手動式の回転つまみ６２により回転され、投光器１０の所定の投光位置をターゲット３２上に移動する構成となっている。また、表示、記録部６０はパーソナルコンピュータで構成され、そのキーボード等から所定の命令、データ等を入力できる。
【００５９】
本実施形態では、操作者が回転つまみ６２により所定の回転角度ρになるよう載置部１４を手動で回転させ、表示、記録部６０であるパーソナルコンピュータにその回転角度ρを入力する。パーソナルコンピュータに、キーボードの所定のボタン等により投光のトリガ信号が入力されると、制御手段５２では、投光位置テーブル５４に基づいて投光器１０が所定の投光位置（θ，φ）に投光するよう制御する。そして、回転角度ρのときにターゲット３２上に移動する各所定の投光位置（θ，φ）についての受光データを受光素子３６から取得して、所定の投光位置（θ，φ）とともに受光データ記憶部５６に記憶させる。このように、回転角度ρの制御を手動で行っても投光器１０の投光位置を簡単に検査することができる。なお、設定すべき回転角度ρは、投光位置テーブル５４に格納されたデータを読みとり、表示、記録部６０であるパーソナルコンピュータのディスプレイに表示させ、操作者に表示する構成としてもよい。この場合、表示を見た操作者は、回転つまみ６２により載置部１４を指定された回転角度ρになるよう回転させた後、パーソナルコンピュータのキーボード等から投光のトリガ信号を入力する。
【００６０】
実施形態５．
上記各実施形態においては、投光位置テーブル５４に格納された所定の投光位置（θ，φ）ごとに、載置部１４の回転角度ρを計算し、又は投光位置テーブル５４から読みだし、この回転角度ρに応じて載置部１４を回転していた。
【００６１】
これに対し本実施形態では、載置部１４が所定の回転角度ρの場合にターゲット３２上に移動する所定の投光位置（θ，φ）を複数個、等間隔に並ぶように決定し、予め投光位置テーブル５４に記憶させ、この投光位置テーブル５４に基づいて投光タイミングを制御する。そして、上記のように決定した所定の投光位置（θ，φ）を、一定の角度間隔Δρごとに同様に決定すると、投光位置テーブル５４に記憶された所定の投光位置は、横軸をθ、縦軸をφとするグラフに表すと、放射状に分布することになる。従って、一定の角度間隔Δρごとにρ＝０°からρ＝１８０°まで実行すれば、視野全体の投光位置の検査を迅速に行うことができる。なお、投光位置テーブル５４に基づき、ターゲット３２上に移動している所定の投光位置（θ，φ）についてのみ投光するように制御することにより、さらに検査時間を短縮することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、検査対象である投光器を載置部に載置し、回転させることにより、二次元的に設定された各所定の投光位置について順次ターゲットに投光できるので、所定の投光位置の全てに対してターゲットを用意する必要がなくて省スペースを実現でき、かつ簡単に実際の投光位置の検査を行うことができる。
【００６３】
また、受光データが、受光データ記憶部に対応する所定の投光位置とともに記憶されているので、各所定の投光位置について投光器から投光された光スポットの位置のずれを簡単に検査できる。
【００６４】
また、所定の投光位置に対して投光器から実際に投光された光スポットがターゲットによって反射されたときの受光データを基準受光データと比較することにより、所定の投光位置と実際の投光位置とのずれを簡単に検出できる。
【００６５】
また、投光位置テーブルに基づいて回転部の回転を制御することにより、各所定の投光位置についての検査を簡単に行うことができる。
【００６６】
また、一定の角度間隔ごとに設定した検査用の所定の投光位置について投光制御を行うことができるので、これを一定の角度間隔Δρごとにρ＝０°からρ＝１８０°まで実行すれば、投光器が投光可能な範囲全体をむらなく検査することができ、かつ検査を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる検査システムの実施形態１の構成のブロック図である。
【図２】本発明にかかる検査装置の斜視図である。
【図３】ターゲットの配置の例を示す図である。
【図４】ターゲットの大きさの例を示す図である。
【図５】載置部を適宜な角度回転させた場合に、投光位置に形成される光スポット（θ，φ）が回転移動する様子、及び光スポット（θ，φ）がターゲットに投光される様子の説明図である。
【図６】載置部の回転角度ρと、走査ミラーの水平回転角度θ、垂直回転角度φとの関係を示す図である。
【図７】投光器の視軸をターゲットの配列の中心に合わせた状態で載置部を回転させた場合の説明図である。
【図８】図１に示された本実施形態にかかる検査システムの動作のフロー図である。
【図９】本発明にかかる検査システムの実施形態２の構成の説明図である。
【図１０】本発明にかかる検査システムの実施形態３の構成の説明図である。
【図１１】図１０に示された実施形態３において、投光位置（θ，φ）と平面上に設定した直交座標上の位置との関係の説明図である。
【図１２】本発明にかかる検査システムの実施形態４の構成のブロック図である。
【図１３】空間に光を投光する投光器において、所定の投光位置と実際に投光された空間中の位置とのずれを測定する場合の説明図である。
【符号の説明】
１０ 投光器、１２ 視軸、１４ 載置部、１６ 回転部、１８ 投光面、
２０ 発光素子、２２ 走査ミラー、２４ 投光光学系、２６ ミラー駆動部、
２８ 走査角度検出部、３０ 発光ドライバ、３２ ターゲット、
３４ 受光光学系、３６ 受光素子、３８ 回転手段、４０ 回転角度検出部、
４２ 支持部材、４４ 基台、４６ 走査原点、４８ 光スポット、
５０ 制御部、５２ 制御手段、５４ 投光位置テーブル、
５６ 受光データ記憶部、５８ 基準受光データ記憶部、６０ 表示、記録部、
６２ 回転つまみ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection device and an inspection system for a projection position of a projector that projects light two-dimensionally.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in various fields, light projectors and optical scanning devices that project light two-dimensionally have been used. For example, application to a radar device for measuring a distance to an object or a size of the object or an intruder detection device used for detecting an intruder has been proposed. When applied to these devices, a two-dimensional optical scanning device emits pulsed light at a predetermined position in the space to be monitored, and the time difference between the time of projection and the time of light reflected by the object is received. For measuring the distance to an object. Further, it is also possible to determine an intruder by monitoring a change in the distance thus measured.
[0003]
The projector described above deflects a laser pulse using a galvanometer mirror and a polygon mirror to two-dimensionally raster-scan the light, and supplies an alternating current near the resonance frequency of the galvanomirror to provide an orthogonal axis. And two-dimensional scanning (Lissajous scan) by resonating two galvanometer mirrors having the following.
[0004]
In some of these light projectors, the position where the pulse light is projected is stored in advance, and the light is projected to the position where the light is to be projected by detecting the scanning angle. This scanning angle can be known by detecting the angle of the mirror. If the relationship between the mirror scanning angle and time is known, such as when performing periodic scanning, storing the timing of emitting the pulsed light allows the light to be projected to the position to be projected. Can also be performed. With such a projector, it is possible to detect the position in the space where the projector is intended to emit light. However, the position in the space where the light projector intends to project light (hereinafter, referred to as a predetermined light projecting position) and the position in the space where the light is actually projected due to misalignment of the optical elements constituting the projector. In some cases. For this reason, in order to know whether or not the light projector is accurately projecting light at a predetermined light projecting position, it is necessary to check the actual light projecting position.
[0005]
FIGS. 13 (a) and 13 (b) show an example in which a light projector for projecting light into a space measures a deviation between a predetermined light projecting position and a position in the space actually projected. . In FIG. 13, when light is projected in a space 10 m away from the light projector 10 at an estimated angle of 60 ° and a projection angle error of ± 0.0025 rad (approximately 0.143 °), the allowable error of the projection position 10 m away is ± 2.5 cm. When measuring the deviation of the light projecting position 100 of the light projector 10 having such a specification that the light spot is projected on the spherical surface with such positional accuracy, in order to measure the actual light projecting position 100, one of the spherical surfaces having a radius of 10 m is measured. It is necessary to have a screen 102 shaped like a cutout, and the arc length of the screen 102 is
(Equation 1)

And a huge space is needed.
[0006]
However, in the case of projecting light into space, the adjustment projection target 104 is placed at a short distance from the projector 10 and the displacement of the projection position 100 is measured, as shown in FIG. Is also good. For example, if the adjustment projection target 104 is placed 1 m ahead, the screen becomes a spherical surface with an arc length of about 1.05 m, and the error of the projection position 100 of the light spot projected on this spherical surface is measured. Is also good.
[0007]
Here, there are the following methods for inspecting the shift of the light projection position 100 in the real space. First, a light spot is projected from the light projector 10 to the screen 102 or the adjustment light projecting target 104 on which the mark is attached, and whether or not the light spot hits a predetermined light projecting position 100 is visually or photographed by a camera. There is a way to check. Secondly, a light receiving element such as a photodiode is arranged at a position where the light spot of the screen 102 or the adjustment light projecting target 104 hits, and whether or not the light spot is projected at a predetermined light projecting position 100 is detected. There is a method of checking by the amount of light received by the element. In this case, as described in Patent Literature 1 below, the light receiving element is moved by an optical XYZ three-axis stage that can automatically move its position. In any of the methods, the visual axis 12 of the projector 10 and the axis of the screen 102 or the adjustment projection target 104 are set together.
[0008]
[Patent Document 1] JP-A-2001-31899
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional method described above, the larger the scanning angle of the projector 10 when the adjustment projection target 104 is used, and the larger the distance between the projector 10 and the screen 102 when the screen 102 is used. The spherical screen 102 or the adjustment light projecting target 104 becomes larger, and it becomes difficult to align the visual axis 12 of the projector 10 with the axis of the screen 102 or the adjustment light projecting target 104. When the adjustment light projecting target 104 is used, the distance between the projector 10 and the adjustment light projecting target 104 can be reduced. However, the shift amount of the light projecting position 100 becomes small, and it becomes difficult to detect the shift. Furthermore, the amount of shift of the light projecting position 100 cannot be quantitatively grasped visually, and when the light emitting laser power of the light projector 10 is small or the light emission time is short, it is difficult to visually check the position of the light emitting position 100 or to confirm the shift of the light projecting position 100 by a camera. is there.
[0010]
In the second conventional method, it takes time to measure the projection position 100 for each point, and to measure a large number of projection positions 100 at once, the screen 102 or the adjustment projection target 104 is required. It is necessary to arrange a large number of light receiving elements in each case, which makes it difficult to position the light receiving elements and increases the cost. In particular, when the screen 102 is used, the distance between the projector 10 and the screen 102 becomes large. Therefore, when controlling the projector 10 and referring to the measurement result of the projection position 100 at the same location, the distance between the two points is required. A large amount of wiring is needed to connect them. Furthermore, a PSD (Position Sensitive Device) is known as a light receiving element. However, if the duration of the signal of the received light is extremely short, such as pulsed light, the frequency characteristics of the element cannot follow and the light is projected. Since the light position 100 cannot be detected, it cannot be used as an effective position detecting means.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection system which can easily inspect a light projecting position of a projector in a real space and save space. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is an inspection system for inspecting whether or not a two-dimensionally projecting light projector can project light to a predetermined light projecting position, wherein the projector is removably mounted. An inspection apparatus having a mounting portion to be rotated and a rotating portion configured to rotate the mounting portion with an axis coinciding with a reference light emitting direction of the light emitter as a rotation axis; and a one-dimensional arrangement intersecting with the rotation axis of the mounting portion. Wherein the rotating unit rotates the mounting unit so that the predetermined light projecting position moves onto the target.
[0013]
According to the above configuration, by mounting the projector to be inspected on the mounting unit and rotating the projector, it is possible to sequentially emit light to the target at each predetermined two-dimensionally set light emitting position. It is not necessary to prepare targets for all of the light positions, and the actual projection position can be easily inspected.
[0014]
In the above inspection system, a light spot formed by projecting light from the light projector to the predetermined light projecting position from the light projector having means for receiving the reflected light from the target is reflected by the target. Light reception data of light is obtained, and the light reception data obtained from the light projector is stored in a light reception data storage unit together with the corresponding predetermined light projection position.
[0015]
According to the above configuration, since the received light data is stored together with the corresponding predetermined light projecting position, it is possible to easily inspect the position of the light spot projected from the light projector for each predetermined light projecting position.
[0016]
Further, in the inspection system, further, a reference light receiving data storage unit that stores light receiving data of light reflected by the target as a light spot accurately projected at the predetermined light emitting position as reference light receiving data, A comparison unit that compares light reception data when the light spot actually projected from the light projector to the predetermined light projection position is reflected by the target with the reference light reception data. .
[0017]
According to the above configuration, by comparing the light reception data when the light spot actually projected from the light projector to the predetermined light projection position is reflected by the target with the reference light reception data, A deviation from the actual light projection position can be easily inspected.
[0018]
Further, in the inspection system, further, a light projection position table storing the predetermined light projection position and a rotation angle of the rotating unit when the light projection position moves onto the target, and the light projection position table. And a rotation control unit configured to rotate the rotation unit based on the rotation control.
[0019]
According to the above configuration, by controlling the rotation of the rotating unit based on the light projection position table, it is possible to easily perform an inspection for each predetermined light projection position.
[0020]
Also, an inspection device for inspecting whether or not a light projector that emits light two-dimensionally can emit light to a predetermined light-emitting position, comprising: a mounting portion that removably mounts the light projector; And a rotating unit for rotating the light emitting device, wherein the rotating unit has a rotation axis that matches a reference light emitting direction of the light projector.
[0021]
According to the above configuration, by mounting the projector to be inspected on the mounting unit and rotating the projector, it is possible to easily perform an inspection for each predetermined two-dimensionally set projection position.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0023]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a block diagram of a configuration of a first embodiment of an inspection system according to the present invention. In FIG. 1, a projector 10 capable of two-dimensionally projecting light is detachably mounted on a mounting section 14. The mounting section 14 is rotated by the rotating section 16 about an axis corresponding to the reference light emitting direction of the light projector 10 as a rotation axis. Here, the reference light emitting direction is a direction in which light can be emitted while the light projector 10 is mounted on the mounting portion 14, and is preferably a visual axis direction which is a center of a direction in which the light projector 10 can emit light. Matches. Further, since the mounting section 14 makes the light projector 10 detachable, the mass-produced light projector 10 can be sequentially inspected.
[0024]
The light projector 10 is a device for two-dimensionally scanning and projecting a light beam. A light beam emitted from a light emitting element 20 such as a laser diode is deflected by a scanning mirror 22, and is formed by a lens or the like. The light is emitted through the optical system 24. The scanning mirror 22 can rotate its reflection surface in two axes, horizontal and vertical, and can deflect the light beam in both the horizontal and vertical directions. As a result, the emitted light is scanned two-dimensionally. As the scanning mirror 22, an electromagnetic resonance mirror or the like can be used. The light projecting optical system 24 is used to adjust the shape of the light beam irradiating the target and the degree of light collection / diffusion, but may be arranged between the light emitting element 20 and the scanning mirror 22; It may be arranged both between the light emitting element 20 and the scanning mirror 22 and on the emission side of the scanning mirror 22.
[0025]
The scanning drive of the scanning mirror 22 is controlled by a mirror driving unit 26. A control signal for driving and controlling the scanning mirror 22 is input to the mirror driving unit 26 from a separately configured control unit. Further, the direction in which the scanning mirror 22 faces is detected by the scanning angle detection unit 28 as values of the horizontal rotation angle θ and the vertical rotation angle φ. These angles are normally 0 ° when the scanning mirror 22 is in a state of projecting light in the visual axis direction of the light projector 10. Examples of the scanning angle detection unit 28 include a method of measuring the amount of movement of a mirror by applying a light beam to a part of the scanning mirror 22 and a method of monitoring a back electromotive force generated in a driving coil of the mirror driving unit 26. The detection output of the scanning angle detection unit 28 is input to a separately configured control unit.
[0026]
The light emitting element 20 is driven and controlled by a light emitting driver 30. A control signal for driving and controlling the light emitting driver 30 is input to the light emitting driver 30 from a separately configured control unit. When a light beam is emitted to a target position while scanning two-dimensionally at a high speed by the scanning mirror 22, the light emission time of the light emitting element 20 is controlled to an extremely short time of several nanoseconds.
[0027]
The light emitted from the light emitting surface 18 of the light projector 10 is reflected by a predetermined target 32, and the reflected light is received by a light receiving element 36 such as a photodiode via a light receiving optical system 34 composed of a lens or the like. You. The light receiving output of the light receiving element 36 is input to a separately configured control means. Further, the light receiving optical system 34 is used to collect the reflected light from a wide range as much as possible and to secure a light amount required by the light receiving element 36.
[0028]
The projector 10 is mounted on the mounting section 14 as described above, and the mounting section 14 is rotated by the rotating section 16. The rotation unit 16 includes a rotation unit 38 configured to rotate the mounting unit 14 around an axis that coincides with the reference light emitting direction of the projector 10 as a rotation axis, and a rotation angle detection unit 40 that detects a rotation angle of the mounting unit 14. I have. The rotation unit 38 rotates the mounting unit 14 at a predetermined angle based on a control signal input from a separately configured control unit. The rotation angle detection unit 40 is configured by a rotary encoder or the like, and the detection output is input to separately configured control means.
[0029]
The mounting section 14 and the rotating section 16 described above are included in the inspection device according to the present invention. 2A and 2B are perspective views of the inspection device according to the present invention. In FIG. 2A, a light projector 10 capable of projecting light two-dimensionally is detachably mounted on a mounting portion 14. As shown in FIG. 2B, the mounting unit 14 is rotated by the rotation unit 16 about an axis that coincides with the reference light emission direction of the light projector 10 as a rotation axis. The rotating unit 16 is attached to and supported by a base 44 by a support member 42. Further, it is preferable that the rotation axis of the mounting portion 14 coincides with the visual axis 12 of the light projector 10.
[0030]
The target 32 shown in FIG. 1 intersects with the rotation axis of the mounting unit 14 and is arranged one-dimensionally. FIG. 3 shows an example of the arrangement of the targets 32. In FIG. 3, an arc centered on the scanning origin 46 of the projector 10, that is, the point where the two axes of the scanning mirror 22 intersect in the horizontal and vertical directions is drawn, and the targets 32 are arranged one-dimensionally around the arc. Thereby, the distance from the scanning mirror 22 to each target 32 becomes the same. The target 32 is arranged so that the center of the target 32 is at the same height as the scanning origin 46. Thus, when the scanning mirror 22 is rotated horizontally instead of vertically, the target 32 is located on the trajectory through which the inspection light beam passes.
[0031]
As shown in FIG. 4, the size of the target 32 is preferably a size including an allowable range of the positional deviation of the projected light spot 48 in addition to the size of the light spot 48 of the projected beam. It is. As shown in FIG. 3, the targets 32 having such a size are separately arranged at positions where light is to be projected. At this time, the target 32 is set to be white and the background is set to be black so that the difference in the amount of light received by the light receiving element 36 between the case where the inspection light beam shines on the target 32 and the case where the target 32 is off is set. Is preferred. Further, the respective targets 32 may be arranged in a belt shape continuously on the entire arc without being separated. When the targets 32 are arranged in a band shape, the reflectance is continuously changed in a gradation manner over the entire target 32 so that the position where the projection light beam for inspection has hit can be distinguished. Alternatively, a portion that can reflect light may be surrounded by a portion having low light reflectance.
[0032]
The control unit 50 shown in FIG. 1 sends a predetermined control signal to the projector 10 and the rotating unit 16 to be inspected, and obtains predetermined information therefrom. The control unit 52 included in the control unit 50 is configured by a microcomputer or the like, acquires detection outputs from the scanning angle detection unit 28, the light receiving element 36, and the rotation angle detection unit 40, and outputs the mirror drive unit 26, the light emission driver 30, Each control signal is sent to the means 38. The control means 52 transmits and receives information to and from the light projection position table 54, the received light data storage unit 56, and the reference received light data storage unit 58.
[0033]
The control unit 52 sends a control signal to the mirror driving unit 26 during the inspection of the light projector 10 to control the horizontal rotation angle θ and the vertical rotation angle φ of the scanning mirror 22. At this time, a control signal is also sent to the rotation unit 38 to control the rotation angle ρ of the mounting unit 14. When the horizontal rotation angle is θ and the vertical rotation angle is φ, the emitted light from the light projector 10 is projected to a predetermined position on a spherical surface centered on the scanning origin 46 of the light projector 10 to form a light spot. As described above, the position of this light spot is determined by the horizontal rotation angle θ and the vertical rotation angle φ of the scanning mirror 22, and corresponds to one-to-one, and is hereinafter represented by a light spot (θ, φ). .
[0034]
Next, when the mounting unit 14 is rotated by an appropriate angle by the rotating unit 38, the light spot (θ, φ) formed at the light projecting position also rotates. This is shown in FIG. In FIG. 5A, each circle in a range surrounded by a solid line is a light spot (θ, φ) formed on the spherical surface. When the mounting unit 14 is rotated by the angle ρ by the rotating means 38, each light spot (θ, φ) is rotated and moved to the state shown by the dashed line in FIG. At this time, assuming that the position of each light spot (θ, φ) is at a predetermined light projection position where the light spot (θ, φ) should be projected, the target 32 is arranged at a position where the light spot (θ, φ) moves. Keep it. Thus, if the mounting unit 14 is rotated by an appropriate angle ρ, all the light spots (θ, φ) at the predetermined light projecting position can be overlapped on the target 32. This means that a predetermined light emitting position corresponding to the position of each light spot (θ, φ) to be originally projected is moved onto the target 32 by the rotation of the mounting unit 14. Thus, the mounting unit 14 is rotated by an appropriate angle ρ to determine whether the light projector 10 can emit light to a predetermined light emitting position, and as shown in FIG. 5B, the light spot (θ, φ ) Can be checked by overlapping with the target 32. When the light spot (θ, φ) is shifted from the target 32, the mirror driving unit 26 is adjusted by an appropriate method so that the light spot (θ, φ) accurately overlaps the target 32. Thus, the light projector 10 can accurately project light to a predetermined light projecting position where the light should be projected.
[0035]
The principle of inspecting whether or not the light emitted from the light projector 10 can be projected to a predetermined light projecting position by the inspection system according to the present embodiment is as described above. However, when actually projecting a light beam for inspection from the light projector 10, the scanning mirror 22 is continuously driven by the mirror driving unit 26, and the scanning angle detection unit 28 rotates the scanning mirror 22 horizontally and vertically. While monitoring the angles θ and φ, the light emitting driver 30 causes the light emitting element 20 to emit light when the scanning mirror 22 is oriented in the direction in which light is to be projected.
[0036]
FIG. 6 shows the relationship between the rotation angle ρ of the mounting unit 14 and the horizontal rotation angle θ and the vertical rotation angle φ of the scanning mirror 22. In FIG.
(Equation 2)
ρ = arctan (φ / θ) (1)
However, when the receiver 14 is rotated counterclockwise.
It has a relationship.
[0037]
In the example shown in FIG. 3, when the targets 32 are arranged in the field of view in the horizontal direction (horizontal rotation angle direction) at every constant angle Δθ, the above expression (1) is used.
[Equation 3]

When θ and φ satisfying the above conditions are satisfied, when the mounting section 14 is rotated by the angle ρ, the light projection position at that time overlaps the target 32. This is because the light projection positions are arranged at a constant angle Δθ on the straight line of the angle ρ in FIG. 6 by the three-square theorem. Thus, the projection characteristics of the entire visual field can be inspected without rearranging the targets 32 one by one.
[0038]
FIG. 7 shows an example in which the mounting unit 14 is rotated by the rotating unit 16 in a state where the visual axis 12 of the light projector 10 is aligned with the center of the array of the targets 32. In FIG. 7, the light spot (θ, φ) at a predetermined light projecting position moves onto the target 32 with the rotation of the mounting section 14. In this manner, when the mounting section 14 is rotated until the rotation angle ρ is changed from 0 ° to 180 °, it is possible to inspect a predetermined light projection position in the entire field of view. Note that the rotation angle ρ of the mounting section 14 may be from -90 ° to 90 °.
[0039]
In the above embodiment, the whole of the light projector 10 mounted on the mounting portion 14 is configured to be rotated. However, the light projector 10 including the light emitting element 20, the scanning mirror 22, the light emitting optical system 24, and the like is used. The configuration may be such that only the functional part that emits the light beam is rotated.
[0040]
In FIG. 1, a light projecting position table 54 stores a value of a set of rotation angles (θ, φ) of the scanning mirror 22 for projecting a light spot at the predetermined light projecting position where the light should be projected. are doing. Further, the rotation angle ρ of the mounting portion 14 for moving the predetermined light projecting position (θ, φ) onto the target 32 is also stored. The control unit 52 functions as a rotation control unit according to the present invention that controls the rotation of the rotation unit 16 based on the data stored in the light projection position table 54. As described above, the control unit 52 acquires the value of the predetermined light projecting position (θ, φ) stored in the light projecting position table 54, and controls the control signal including the value of the rotation angle ρ corresponding thereto. To the rotating means 38. The control unit 52 determines whether or not the rotation angle of the mounting unit 14 is correctly set by the rotation unit 38 based on a detection output from the rotation angle detection unit 40.
[0041]
The light receiving data storage unit 56 stores a predetermined light projecting position (θ, φ) and a light spot formed by projecting light from the light projecting device 10 to the predetermined light projecting position (θ, φ). (θ, φ) is stored as light reception data which is a light reception output when the light reflected by the target 32 corresponding to (θ, φ) is received by the light receiving element 36. Here, the target 32 corresponding to the predetermined light projecting position (θ, φ) refers to the target 32 whose predetermined light projecting position is moved by the rotation of the mounting unit 14 and completely overlaps with the target. The light reception data of the light reflected by the target 32 corresponding to the predetermined light projection position (θ, φ) is referred to as the light reception data corresponding to the predetermined light projection position (θ, φ). Is referred to as a predetermined light emitting position (θ, φ) corresponding to the received light data. The light receiving data corresponding to the predetermined light projecting position (θ, φ) is acquired from the light receiving element 36 by the control means 52 and stored in the light receiving data storage unit 56 together with the predetermined light projecting position (θ, φ). As described above, the received light data is stored together with the corresponding predetermined light projecting position (θ, φ). Therefore, if the received light data is viewed for each predetermined light projecting position (θ, φ), The deviation of the position of the light spot formed by projecting light from the light projector 10 can be easily inspected for the light projecting position (θ, φ).
[0042]
The reference light receiving data storage unit 58 stores reference light receiving data. The reference light-receiving data is light-receiving data of light reflected by a target 32 corresponding to a light spot accurately projected from the light projector 10 at a predetermined light-projecting position (θ, φ). The reference light receiving data is measured in advance and stored in the reference light receiving data storage unit 58 together with the predetermined light emitting position (θ, φ). The control means 52 compares the light reception data when the light spot actually projected from the light projector 10 at the predetermined light projection position (θ, φ) is reflected by the corresponding target 32 with the reference light reception data. Compare. If the actual light projection position overlaps with the target 32 which is an allowable range of the deviation from the predetermined light projection position (θ, φ) to be projected, the actual light receiving data is calculated from the reference light receiving data. It is equal to or greater than a predetermined threshold. On the other hand, when the actual light projection position deviates from the target 32 or a part of the light spot protrudes, the actual light reception data becomes equal to or less than a predetermined threshold calculated from the reference light reception data. This makes it possible to easily detect a deviation between the predetermined light projecting position (θ, φ) and the actual light projecting position. Here, the control unit 52 functions as a comparison unit according to the present invention.
[0043]
The inspection results such as the rotation angle of the scanning mirror 22, the rotation angle of the mounting section 14, the predetermined light emitting position, and the received light data described above are transmitted to the display and recording section 60 by the control means 52 constituted by a personal computer or the like. It is stored in a storage means and displayed on a display, a printer, or the like. At this time, for example, if the received light data is plotted in a gray scale, that is, a screen brightness value on a graph in which the horizontal axis is θ and the vertical axis is φ, the predetermined light emitting position (θ, φ) is obtained due to the difference in the brightness values. It can be displayed whether or not the light beam projected on the light source has hit. Further, in order to easily determine whether or not the light beam hits correctly, the control means 52
(Equation 4)
(Received light amount difference) = (Received light data at light emission position (θ, φ))-(Reference received light data)
Is calculated and binarized based on whether or not the received light amount difference is below the allowable threshold. In the graph in which the horizontal axis is θ and the vertical axis is φ, the position below the threshold is luminance 0, and The brightness is displayed as 255 (when the gray scale is 8 bits). Thereby, the position where the light beam is shifted more than the specified value is displayed in black, so that it is easy to determine the position shift. In order to quantitatively know how much the light beam deviates from the predetermined light projecting position (θ, φ), the value of the received light amount difference may be displayed numerically. In this case, it is easy to understand if the relationship between the amount of displacement of the light beam and the value of the difference in the amount of received light is measured in advance and compared with this.
[0044]
When the display / recording unit 60 has an input function such as a personal computer, it is preferable that the operator can input a predetermined command, data, and the like. Further, the control unit 50 may be configured by the personal computer.
[0045]
FIG. 8 shows a flowchart of the operation of the inspection system according to the present embodiment shown in FIG. In FIG. 8, the control means 52 reads a predetermined light projecting position (θ, φ) from the light projecting position table 54 and a rotation angle ρ of the mounting section 14 for moving the predetermined light projecting position (θ, φ) onto the target 32 (S1). .
[0046]
Next, the control means 52 instructs the rotation means 38 to the rotation angle ρ, and the rotation means 38 rotates the mounting portion 14 by the angle ρ. Thereby, the predetermined light projecting position (θ, φ) moves onto the target 32 (S2).
[0047]
Next, in order to project the light to the predetermined light projecting position (θ, φ), the scanning angle detecting unit 28 detects the angles θ, φ of the scanning mirror 22 (S3), and the predetermined light projecting position (θ, φ). The control means 52 monitors until the angle of the scanning mirror 22 matches (φ) (S4).
[0048]
When the angle of the scanning mirror 22 matches the predetermined light projecting position (θ, φ), the control means 52 instructs the light emitting driver 30 to cause the light emitting element 20 to emit light (S5). At this time, the light receiving element 36 receives the reflected light reflected from the target 32, and the control means 52 receives the received light output as received light data (S6). The received light data is stored in the received light data storage unit 56 together with a predetermined light emitting position (θ, φ) at which the light projector 10 intends to emit light and the rotation angle ρ of the mounting unit 14 (S7).
[0049]
Next, the control means 52 confirms whether or not the acquisition of the received light data has been completed for all the predetermined light projection positions (θ, φ) to be inspected at the current rotation angle ρ (S8), and has been completed. If not, the process returns to S3, and the same processing is performed for the remaining light projecting positions. If it has been completed, it is confirmed whether or not the acquisition of the received light data has been completed for all the predetermined light projection positions read out in S1 (S9). The same processing is performed for a predetermined light projection position corresponding to the rotation angle ρ. If it has been completed, the operation of the inspection system ends. The predetermined light projecting position (θ, φ) to be inspected is stored in the light projecting position table 54 in advance.
[0050]
In the embodiment described above, the inspection of the displacement of the light projecting position of the light projector 10 is performed only once, but the time stability of the light projector 10 can be tested by repeating this test a plurality of times.
[0051]
Embodiment 2. FIG.
In the above-described first embodiment, the predetermined light projecting position (θ, φ) is determined in advance so that the light beam is projected to the position of the target 32, and the light projecting position table 54 is created. In some cases, the predetermined light projecting position (θ, φ) cannot be calculated because the light projecting position characteristics are unknown. In such a case, as shown in FIG. 9A, a light beam is emitted from the light projector 10 at intervals larger than the size of the target 32, and the light receiving element 36 obtains received light amount data for each light emitting position. I do. By using a method such as comparing the received light amount data with the reference received light data by the control means 52, it is checked at which position the light beam projected onto the target 32. For example, as shown in FIG. 9B, the threshold is set in two steps based on the reference light receiving data, and the light emitting position where the amount of received light is equal to or higher than the upper threshold is represented by θ on the horizontal axis and φ on the vertical axis. In the graph, the highest luminance (for example, luminance 255 in an 8-bit gray scale) is set, and the light-receiving position where the received light amount data is equal to or lower than the lower threshold is set to the lowest luminance (for example, luminance 0). If the intermediate light projecting position has an intermediate luminance, it is possible to easily understand visually at which light projecting position the light beam is correctly projected. Thereby, the position where light is actually projected can be inspected, and the light projector 10 having unknown light-emitting position characteristics can be analyzed. In this case, if the intervals between the light beams projected from the projector 10 are made as close as possible, more detailed projection position characteristics can be obtained.
[0052]
Embodiment 3 FIG.
FIGS. 10A and 10B show a configuration of an inspection system according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 10A, the targets 32 are arranged in a straight line perpendicular to an axis coinciding with the reference light projecting direction of the light projector 10 and at the same height as the light projecting surface 18 of the light projector 10. In this state, as shown in FIG. 10B, when the mounting unit 14 on which the light projector 10 is mounted is rotated by the rotating unit 16, the predetermined light emitting position on the plane moves to the target 32. . With such a configuration, it is possible to inspect a deviation of a light projection position when light is projected from the light projector 10 onto a plane. For example, the blurring of characters and the like and the distortion of figures projected on the screen by a projector etc. become large at the edge of the screen, but the relationship between the position on the screen and the deviation of the light projection position is analyzed, and the above-mentioned blurring and distortion are corrected. It becomes possible to correct. In such a case, the inspection system according to the present embodiment is effective.
[0053]
In the inspection system according to the present embodiment, the relationship between the projection position (θ, φ) at which the projector 10 emits light and the position on the orthogonal coordinates set on the plane is as follows.
[0054]
First, when a light spot projected from the light projector 10 is formed on the target 32, as shown in FIG. 11A, the horizontal scanning angle of the light projector 10 (the horizontal rotation angle of the scanning mirror 22) is changed. At θ, a light spot is formed at a position X on the target 32. The position X indicates that the distance from the center 0 of the target 32, that is, the point 0 where the visual axis 12 of the projector 10 and the target 32 intersect is x. At this time, the vertical scanning angle (vertical rotation angle of the scanning mirror 22) φ of the light projector 10 and the rotation angle ρ of the mounting unit 14 are 0 °. In this case, if the distance from the projector 10 to the point 0 is d, the distance between θ and x is
(Equation 5)

Holds.
[0055]
Next, when a light spot is formed at an arbitrary point in the scanning area of the projector 10, as shown in FIG. 11B, the horizontal scanning angle of the projector 10 is θ and the vertical scanning angle is φ. Sometimes, the relationship between the predetermined light projection position (θ, φ) at which the light projector 10 intends to emit light and the position (x, y) of the position on the orthogonal coordinates is:
(Equation 6)

It becomes. Here, the X axis is on a straight line on which the target 32 is arranged, and the Y axis passes through the center of the target 32 and is orthogonal to the X axis and the visual axis.
[0056]
When the mounting section 14 is rotated by an angle ρ from this state, the light spot (θ, φ) moves to a point x ′ on the target 32 (X-axis) as shown in FIG. When this x ′ is represented using θ and φ,
(Equation 7)

It becomes.
[0057]
As described above, the predetermined light projecting position (θ, φ) at which the light projector 10 intends to project light is related to the position (x, y) on the orthogonal coordinates of the position, so that the XY coordinate system is used. In the case of evaluating the displacement of the light projection spot in the above, the target 32 is set on the basis of the position in the XY coordinate system, and the size of the target 32 is determined, and the displacement can be inspected. In this case, since the light projection position of the light projector 10 is controlled by the horizontal and vertical rotation angles θ and φ of the scanning mirror 22, the light projection position is changed from (x, y) to (θ, φ) by the above equations. Convert.
[0058]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of an inspection system according to a fourth embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 12, the mounting section 14 is configured to be rotated by a manual rotary knob 62 and to move a predetermined light emitting position of the light projector 10 onto the target 32. The display / recording unit 60 is constituted by a personal computer, and can input predetermined commands, data, and the like from a keyboard or the like.
[0059]
In the present embodiment, the operator manually rotates the mounting section 14 with the rotary knob 62 so as to have a predetermined rotation angle ρ, and inputs the rotation angle ρ to the personal computer which is the display and recording section 60. When a trigger signal for light emission is input to the personal computer by a predetermined button or the like of a keyboard, the control means 52 causes the light projector 10 to project light to a predetermined light emission position (θ, φ) based on the light emission position table 54. Control to light. Then, light receiving data for each predetermined light projecting position (θ, φ) moving on the target 32 at the rotation angle ρ is acquired from the light receiving element 36, and the light receiving data is received together with the predetermined light projecting position (θ, φ). The data is stored in the data storage unit 56. As described above, the light projection position of the light projector 10 can be easily inspected even when the rotation angle ρ is manually controlled. The rotation angle ρ to be set may be a configuration in which data stored in the projection position table 54 is read, displayed on a display of a personal computer as the display and recording unit 60, and displayed to the operator. In this case, the operator who sees the display rotates the mounting portion 14 by the rotary knob 62 to the designated rotation angle ρ, and then inputs a light emission trigger signal from a keyboard or the like of a personal computer.
[0060]
Embodiment 5 FIG.
In each of the above embodiments, the rotation angle ρ of the mounting unit 14 is calculated for each of the predetermined light emitting positions (θ, φ) stored in the light emitting position table 54, or is read from the light emitting position table 54. The mounting section 14 is rotated according to the rotation angle ρ.
[0061]
On the other hand, in the present embodiment, a plurality of predetermined light projecting positions (θ, φ) that move on the target 32 when the mounting unit 14 has the predetermined rotation angle ρ are determined so as to be arranged at equal intervals. The light emission position table 54 is stored in advance, and the light emission timing is controlled based on the light emission position table 54. When the predetermined light projecting position (θ, φ) determined in the above manner is similarly determined for each fixed angle interval Δρ, the predetermined light projecting position stored in the light projecting position table 54 becomes the horizontal axis. Is represented by θ and the vertical axis is represented by φ, the distribution is radial. Therefore, if the process is performed from ρ = 0 ° to ρ = 180 ° at every constant angular interval Δρ, the inspection of the projection position of the entire visual field can be performed quickly. In addition, the inspection time can be further reduced by controlling based on the light emitting position table 54 such that only the predetermined light emitting position (θ, φ) moving on the target 32 is emitted.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light projector to be inspected is mounted on the mounting portion and rotated to sequentially emit light to the target at each predetermined two-dimensionally set light emitting position. Since it is possible, it is not necessary to prepare targets for all of the predetermined light projecting positions, so that space can be saved and the actual light projecting position can be easily inspected.
[0063]
In addition, since the received light data is stored together with the predetermined light emitting position corresponding to the light receiving data storage unit, it is possible to easily inspect the position of the light spot projected from the light projector at each predetermined light emitting position.
[0064]
Also, by comparing the received light data when the light spot actually projected from the light projector to the predetermined light emitting position is reflected by the target with the reference light receiving data, the predetermined light emitting position and the actual light emitting position are compared. The deviation from the position can be easily detected.
[0065]
In addition, by controlling the rotation of the rotating unit based on the light emitting position table, it is possible to easily perform an inspection for each predetermined light emitting position.
[0066]
In addition, since the light emission control can be performed at a predetermined light emission position for inspection set at a constant angle interval, this is executed from ρ = 0 ° to ρ = 180 ° at a constant angle interval Δρ. If this is the case, the entire range in which the light projector can project light can be inspected evenly, and the inspection can be performed in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a configuration of a first embodiment of an inspection system according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an inspection device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an arrangement of targets.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the size of a target.
FIG. 5 shows how a light spot (θ, φ) formed at a light projecting position rotates when the mounting portion is rotated by an appropriate angle, and a light spot (θ, φ) is projected onto a target. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a rotation angle ρ of a mounting unit, a horizontal rotation angle θ, and a vertical rotation angle φ of a scanning mirror.
FIG. 7 is an explanatory diagram in a case where the mounting unit is rotated in a state where the visual axis of the projector is aligned with the center of the array of targets.
FIG. 8 is a flowchart of an operation of the inspection system according to the present embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration of an inspection system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration of an inspection system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a relationship between a light projection position (θ, φ) and a position on orthogonal coordinates set on a plane in the third embodiment shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a block diagram of a configuration of an inspection system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram in a case where a deviation between a predetermined light projection position and a position in a space where light is actually projected is measured in a light projector that projects light into a space.
[Explanation of symbols]
10 floodlight, 12 visual axes, 14 mounting part, 16 rotating part, 18 light emitting surface,
Reference Signs List 20 light emitting element, 22 scanning mirror, 24 light projecting optical system, 26 mirror driving unit,
28 scanning angle detector, 30 light emitting driver, 32 target,
34 light receiving optical system, 36 light receiving element, 38 rotating means, 40 rotation angle detecting unit,
42 support member, 44 base, 46 scanning origin, 48 light spot,
50 control unit, 52 control means, 54 light emitting position table,
56 received light data storage unit, 58 reference received light data storage unit, 60 display, recording unit,
62 Rotary knob.

Claims (5)

An inspection system for inspecting whether a projector that emits light two-dimensionally can emit light to a predetermined light emitting position,
An inspection device having a mounting unit that detachably mounts the light projector and a rotating unit that rotates the mounting unit with an axis that matches a reference light emitting direction of the light projector as a rotation axis;
A target that intersects with the rotation axis of the mounting section and is one-dimensionally arranged
With
The inspection system according to claim 1, wherein the rotation unit rotates the placement unit such that the predetermined light projection position moves onto the target. From a light projector having a means for receiving light reflected from the target, a light spot formed by projecting light from the light projector to the predetermined light projection position acquires light reception data of reflected light reflected by the target. ,
The inspection system according to claim 1, wherein the received light data acquired from the light projector is stored in a received light data storage unit together with the corresponding predetermined light emitting position. Further, a reference light receiving data storage unit that stores light receiving data of the reflected light reflected by the target as the light spot accurately projected on the predetermined light emitting position as reference light receiving data,
A comparison unit that compares the received light data and the reference received light data when the light spot actually projected from the projector for the predetermined light emitting position is reflected by the target,
The inspection system according to claim 2, comprising: Further, a light emitting position table that stores the predetermined light emitting position and a rotation angle of the rotating unit whose light emitting position is on the target,
A rotation control unit that rotates the rotation unit based on the light projection position table,
The inspection system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: An inspection device that inspects whether a light projector that projects two-dimensionally can emit light to a predetermined light emission position,
A mounting section for mounting the light emitter detachably,
A rotating section for rotating the placing section,
With
The inspection device according to claim 1, wherein the rotation unit has a rotation axis coinciding with a reference projection direction of the light projector.

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