JP2004245832A - Multiple beam scanning color inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子からのビームを回転する2つのポリゴンミラーにて2元的に偏向させて2元走査を行い、このビームが照射された物体で反射したビームの情報を読み取って物体の3次元カラー画像情報を計測する、マルチビーム走査装置に関する。 According to the present invention, binary scanning is performed by dually deflecting a beam from a light emitting element by two rotating polygon mirrors, and information of a beam reflected by the irradiated object is read by reading the information of the beam reflected by the irradiated object. The present invention relates to a multi-beam scanning device that measures two-dimensional color image information.
従来より、例えば特許文献1や特許文献2に開示されているもののように、発光素子とポリゴンミラーと受光素子を有する、ビーム走査装置が利用されている。このようなビーム走査装置は、発光素子からのビームを回転するポリゴンミラーにて偏向させて原稿等を走査し、その反射光を受光素子にて検出することにより、原稿等に形成された画像を読み取るものである。 Conventionally, a beam scanning device having a light-emitting element, a polygon mirror, and a light-receiving element, such as those disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, has been used. Such a beam scanning device scans an original or the like by deflecting a beam from a light-emitting element with a rotating polygon mirror, and detects reflected light from the light-receiving element, thereby forming an image formed on the original or the like. What you read.
このようなビーム走査装置においては、ポリゴンミラーにて主走査を行うとともに、原稿等を副走査方向に移動させて副走査を行い、原稿等に形成された画像を2次元像として取得するものである。 In such a beam scanning device, a main scan is performed by a polygon mirror, and a document or the like is moved in a sub-scanning direction to perform a sub-scan, and an image formed on the document or the like is acquired as a two-dimensional image. is there.
近年、原稿上に形成された画像のような2次元画像情報のみならず、3次元画像を取得可能な検査装置が望まれている。しかしながら、上記のように、従来のビーム走査装置は、原稿等に形成された画像を2次元像として取得するのみの機能を提供するものだった。
上記の問題に鑑み、本発明は、3次元カラー画像情報を取得可能なマルチビーム走査カラー検査装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a multi-beam scanning color inspection apparatus capable of acquiring three-dimensional color image information.
上記の目的を達成するために、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置は、それぞれ波長の異なる複数の光束を出射するマルチビーム光源ユニットと、マルチビーム光源ユニットから出射された光束を偏向させる第1のポリゴンミラーと、第1のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるfθレンズ光学系と、fθレンズ光学系を通過した光束を、直交する方向に偏向する第2のポリゴンミラーであって、第1のポリゴンミラーによる1主走査ラインごとに前記ビームを1ライン分偏向させるよう駆動される第2のポリゴンミラーと、第1のポリゴンミラーと第2のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体の表面で反射した前記光束を受光し、光束の強度を検出する受光手段と、物体の表面の位置を検出する位置検出手段と、受光手段の検出結果と、位置検出手段の検出結果を用いて、物体のカラー3次元像情報を演算する演算手段と、を有する。 In order to achieve the above object, a multi-beam scanning color inspection apparatus according to the present invention includes a multi-beam light source unit that emits a plurality of light beams having different wavelengths, and a first light beam unit that deflects a light beam emitted from the multi-beam light source unit. Polygon mirror, an fθ lens optical system that scans the light beam deflected by the first polygon mirror at substantially constant speed, and a second polygon mirror that deflects the light beam that has passed through the fθ lens optical system in the orthogonal direction. And scanning by a second polygon mirror driven to deflect the beam by one line for each main scanning line by the first polygon mirror, and by the first polygon mirror and the second polygon mirror. Light receiving means for receiving the light beam reflected on the surface of the object disposed in the space, and detecting the intensity of the light beam; and a position on the surface of the object. And a calculating means for calculating color three-dimensional image information of the object using the detection result of the light receiving means and the detection result of the position detecting means.
本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によれば、第1および第2のポリゴンミラーによって波長の異なる複数の光束を偏向して主走査および副走査が行われるのでカラー画像情報を生成可能である。さらに、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によれば、位置検出手段によって、走査が行われる物体の表面の位置が検出される。従って、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によって、第1のポリゴンミラーと第2のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体のカラー3次元像情報を得ることが可能である。 According to the multi-beam scanning color inspection apparatus of the present invention, a plurality of light beams having different wavelengths are deflected by the first and second polygon mirrors to perform main scanning and sub-scanning, so that color image information can be generated. Further, according to the multi-beam scanning color inspection apparatus of the present invention, the position of the surface of the object to be scanned is detected by the position detecting means. Therefore, with the multi-beam scanning color inspection apparatus of the present invention, it is possible to obtain color three-dimensional image information of an object arranged in a space scanned by the first polygon mirror and the second polygon mirror.
また、第1および第2のポリゴンミラーによって偏向された光束の進行方向を検出する方向検出手段と、走査所定位置から物体の光束入射位置までの距離を計測する距離計測手段と、によって、走査が行われる物体の表面の位置が検出される構成としてもよい。好適には、前記距離計測手段は、光束が光源から出射される時間と、物体上で反射した反射光束が受光手段に到達した時間との時間差から換算して、物体までの距離を計測する。 Scanning is performed by direction detecting means for detecting the traveling direction of the light beam deflected by the first and second polygon mirrors, and distance measuring means for measuring the distance from the predetermined scanning position to the light beam incident position on the object. A configuration in which the position of the surface of the object to be performed may be detected. Preferably, the distance measuring means measures the distance to the object by converting the time difference between the time when the light flux is emitted from the light source and the time when the reflected light flux reflected on the object reaches the light receiving means.
また、受光手段がエリアセンサであり、マルチビーム走査カラー検査装置が、走査所定位置の物体の表面で反射した光束を前記エリアセンサ上に集光させる集光レンズを有する構成としてもよい。 Further, the light receiving means may be an area sensor, and the multi-beam scanning color inspection apparatus may have a condensing lens for condensing a light beam reflected on the surface of the object at a predetermined scanning position on the area sensor.
また、マルチビーム走査カラー検査装置が、マルチビーム光源ユニットと第1のポリゴンミラーとの間の光路中に配置されたビームスプリッタを有し、走査所定位置の物体の表面で反射した反射光束は、第2のポリゴンミラー、fθレンズ光学系、および第1のポリゴンミラーを再度通過してビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタによって偏向されて受光手段に入射する構成としてもよい。好適には、fθレンズ光学系は、偏芯光学レンズであるfθレンズを有し、fθレンズ光学系上で反射した光束が受光手段に入射されるのを防止する。 Further, the multi-beam scanning color inspection apparatus has a beam splitter disposed in an optical path between the multi-beam light source unit and the first polygon mirror, and a reflected light beam reflected on the surface of the object at a predetermined scanning position is A configuration may be adopted in which the light passes through the second polygon mirror, the fθ lens optical system, and the first polygon mirror again, enters the beam splitter, is deflected by the beam splitter, and enters the light receiving unit. Preferably, the fθ lens optical system has an fθ lens that is an eccentric optical lens, and prevents a light beam reflected on the fθ lens optical system from being incident on the light receiving unit.
また、マルチビーム走査カラー検査装置が、物体の表面で反射した走査所定位置からの反射光束を、前記fθレンズ光学系を通過した光束が入射した前記反射面とは異なる面である、第2のポリゴンミラーの第2反射面に入射させるミラー手段と、第2反射面上で反射した反射光束を受光手段上に集光させる為の集光レンズと、を有する構成としてもよい。 The multi-beam scanning color inspection apparatus may be configured to convert a reflected light beam from a predetermined scanning position reflected on the surface of the object from a predetermined position to a reflection surface on which a light beam passing through the fθ lens optical system is incident. It may be configured to have a mirror means for making the light reflected on the second reflection surface of the polygon mirror and a condenser lens for condensing the light beam reflected on the second reflection surface on the light receiving means.
このような構成とすると、第2反射面で反射した光束は、第2のポリゴンミラーの位相に関わらず、主走査方向のみに変位する光束となる。この光束を集光レンズに通すことにより、この光束は、ある1直線上を走査するような光束となる。従って、受光手段は所定位置に固定されたラインセンサでよく、低コストなマルチビーム走査カラー検査装置が実現される。 With such a configuration, the light beam reflected by the second reflection surface becomes a light beam that is displaced only in the main scanning direction regardless of the phase of the second polygon mirror. By passing this light beam through a condenser lens, the light beam becomes a light beam that scans on a certain straight line. Therefore, the light receiving means may be a line sensor fixed at a predetermined position, and a low-cost multi-beam scanning color inspection apparatus is realized.
以上のように、本発明によれば、3次元カラー画像情報を取得可能なマルチビーム走査カラー検査装置が実現される。 As described above, according to the present invention, a multi-beam scanning color inspection apparatus capable of acquiring three-dimensional color image information is realized.
本発明の第1の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置の構成を図面を用いて説明する。図1は、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置101の上面図である。また、図2は、図1を矢印A方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置101の側面図である。本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置101は、光源ユニット110と、水平走査ユニット130と、fθレンズ150と、垂直走査ユニット160と、受光ユニット180と、凹面反射鏡190と、水平同期センサ191と、を有する。
The configuration of the multi-beam scanning color inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view of a multi-beam scanning
光源ユニット110は、マルチビームレーザアレイ111を有する。マルチビームレーザアレイ111は青色レーザ光源LDB、緑色レーザ光源LDG、赤色レーザ光源LDRを有する。青色レーザ光源LDB、緑色レーザ光源LDG、赤色レーザ光源LDRはこの順番で水平平面上に配列されており、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光をパルス状に照射するようになっている。青色レーザ光源LDB、緑色レーザ光源LDG、赤色レーザ光源LDRから照射されたレーザ光は、それぞれコリメータレンズCLB、CLG、CLRに入射して平行光に変換される。
The
次いで、これらのレーザ光は、プリズムユニット112に入射する。プリズムユニット112はレーザ光のそれぞれを、各レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように偏向する。
Next, these laser beams enter the
プリズムユニット112の詳細な機構を以下に説明する。図3は、本実施形態の光源ユニット110の拡大図である。プリズムユニット112は、それぞれ青色、緑色および赤色のレーザ光BB、BG、BRが入射する第1、第2および第3のプリズム112a、112b、112cから構成されている。第2のプリズム112bは、第1および第3のプリズム112a、112cの間に配置されており、その対向する2つの側面の一方において第1のプリズム112aの側面と、他方において第3のプリズム112cの側面とそれぞれ貼り合わせられている。
The detailed mechanism of the
第1および第2のプリズム112a、112bが貼り合わせられている面F1には、入射してくる光ビームを鏡面反射するための第1の反射膜112dが設けられている。また、第2および第3のプリズム112b、112cが貼り合わせられている面F2にも第1の反射膜112dと同様の第2の反射膜112eが設けられている。
On the surface F1 to which the first and
さらに、第1および第3のプリズム112a、112cがそれぞれ有する面のうち、第2のプリズム112bと貼り合わせられている面と対向している側面には、それぞれレーザ光BBおよびBRを反射させるための第3及び第4の反射膜112f、112gが設けられている。なお、上記の4つの反射膜としては、例えば金属の薄膜を用いることができる。
Further, of the surfaces of the first and
第2のプリズム112bは、台形の断面形状を有しており、互いに平行な底面112hと、底面より幅の狭い上面112iとを有している。この第2のプリズム112bは、底面112fが緑色レーザ光源LDG側に、上面112iが水平走査ユニット130側に位置するように緑色レーザ光BGの光路上に配置されている。このために、緑色レーザ光BGは、第2のプリズム112bにその底面112hから入射し、その上面112iから水平走査ユニット130に向けて出射する。
The
第1および第2の反射膜112d、112eは、上記のような形状をした第2のプリズム112bの側面に配置されているので、それら反射膜の間は、第2のプリズム112bの上面の幅とほぼ等しい隙間S1が存在する。第2のプリズム112bの上面112iは、緑色レーザ光BGのビーム幅よりも幅が狭い。したがって、第1および第2の反射膜112d、112eの間の隙間S1も緑色レーザ光BGのビーム幅より狭い。
Since the first and
本実施形態では、緑色レーザ光BGの主光線が第2のプリズム112bの上面112iのほぼ中央を通過するように、プリズムユニット112が配置されている。このために、緑色レーザ光BGの光束の外縁は、第1の反射膜112dおよび第2の反射膜112eに照射される。第1および第2の反射膜112d、112eに照射された光束は、水平走査ユニット130があるのと異なる方向へ反射される。このため、緑色レーザ光BGは、プリズムユニット112を通過することで、そのビーム幅を第1および第2の反射膜112d、112eの隙間S1に制限される。
In the present embodiment, the
青色レーザ光BBは、第1のプリズム112a内へその前面112jから入射し、第3の反射膜112fにおいて第1の反射膜112dへ向けて反射される。さらに、青色レーザ光BBは、第1の反射膜112dで反射され、第1のプリズム112aの後面112kから水平走査ユニット130へ向けてへ出射される。
The blue laser light BB enters the
第3の反射膜112fは、第1の反射膜112dのポリゴンミラー131側の端部にも青色レーザ光BBが照射されるような角度で青色レーザ光BBを反射させる。これにより、第1の反射膜112dで反射された青色レーザ光BBは、緑色レーザ光BGがプリズムユニット112から出射する位置の極めて近傍の位置において、あるいは緑色レーザ光BGと隙間なく隣接する位置においてプリズムユニット112から出射される。したがって、マルチビーム検査装置101において、青色レーザ光BBと緑色レーザ光BGとの間の水平走査ユニット130のポリゴンミラー131(図1)が回転する方向における開き角θは、極めて小さい。
The third reflection film 112f reflects the blue laser light BB at such an angle that the blue laser light BB is also irradiated to the end of the
赤色レーザ光BRは、第3のプリズム112c内へその前面112lから入射し、第4の反射膜112gにおいて第2の反射膜112eへ向けて反射される。さらに、赤色レーザ光BRは、第2の反射膜112eで反射され、第3のプリズム112cの後面112mから水平走査ユニット130へ向けて出射する。赤色レーザ光BRの場合も、第4の反射膜112gは、第2の反射膜112eのポリゴンミラー131側の端部にも赤色レーザ光BRが照射されるような角度で赤色レーザ光BRを反射させる。したがって、赤色レーザ光BRと緑色レーザ光Bとの間の水平走査ユニット130のポリゴンミラー131が回転する方向における開き角θも極めて小さい。
The red laser beam BR enters the
以上のように、本実施形態のプリズムユニット112によれば、青色、緑色、赤色レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように出射される。
As described above, according to the
プリズムユニット112から出射されたレーザ光は水平方向に進行し、シリンドリカルレンズ113およびスリット114を通過して水平走査ユニットに向かう。シリンドリカルレンズ113は、各レーザ光がポリゴンミラー131の反射面131aの近傍に於いて、鉛直方向においてのみに収束するようなパワーを有する。また、スリット114は、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光を通過させることにより、各レーザ光の有効光束の断面形状を定めるスリットである。本実施形態においては、スリット114は、青色レーザ光と赤色レーザ光のビーム幅を緑色レーザ光とほぼ同一にする。
The laser light emitted from the
水平走査ユニット130は、水平偏向ポリゴンミラー131と、水平偏向ポリゴンミラー131を回転駆動する水平偏向ポリゴンモータ132と、を有する。レーザ光は、この水平偏向ポリゴンミラー131の反射面131aに入射するようになっている。水平偏向ポリゴンミラー131はその回転軸131bが鉛直方向となるよう配置されており、水平偏向ポリゴンミラー131の反射面131aはそれぞれ一次走査を水平とした場合の水平面に対して垂直である。従って、水平偏向ポリゴンミラー131の反射面に入射したレーザ光は、それぞれ反射面131aで偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったまま水平に進む。水平偏向ポリゴンモータ132は水平偏向ポリゴンミラー131を回転軸131b周りに等速回転駆動するよう構成されており、水平偏向ポリゴンミラー131の反射面131aに入射したレーザ光は、一定周期で水平方向走査が行われるように反射面131aから出射される。
The
水平偏向ポリゴンミラー131の反射面131aから出射されたレーザ光は、fθレンズ150を通過した後、垂直走査ユニット160に入射する。
The laser light emitted from the
垂直走査ユニット160は、垂直偏向ポリゴンミラー161と、垂直偏向ポリゴンミラー161を回転駆動する垂直偏向ポリゴンモータ162と、ミラー163と、を有する。レーザ光は、この垂直偏向ポリゴンミラー161の反射面161aに入射するようになっている。垂直偏向ポリゴンミラー161はその回転軸161bが水平方向となるよう配置されている。従って、垂直偏向ポリゴンミラー161の反射面161aに入射したレーザ光は、それぞれ反射面161aで上向き方向に偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったままミラー163に入射する(図2)。ミラー163に入射したレーザ光は、ミラー163で更に偏向される。垂直偏向ポリゴンモータ162は垂直偏向ポリゴンミラー161を回転軸161b周りに等速回転駆動するよう構成されており、垂直偏向ポリゴンミラー161の反射面161aおよびミラー163に入射したレーザ光は、一定周期で垂直方向走査が行われるように反射面161aから出射される。
The
以上のような構成のマルチビーム走査カラー検査装置101において、垂直方向走査が行われる周期を、水平方向走査が行なわれる周期の整数倍とすることにより、一回の垂直方向走査(副走査)が行なわれる間に水平方向走査(主走査)が複数回行なわれる。すなわち、マルチビーム走査カラー検査装置101は、水平偏向ポリゴンミラー131による偏向可能角度と、垂直偏向ポリゴンミラー161およびミラー163による偏向可能角度とによって定義される領域(走査領域)内を走査する。
In the multi-beam scanning
この走査領域内に物体があると、レーザ光は物体表面上で反射し、その反射光は受光ユニット180にて受光される。受光ユニット180は、ホトセンサ181と、集光レンズ182とを有する。物体表面上で反射したレーザ光は集光レンズ182に入射し、次いで、集光レンズ182によって集光されてホトセンサ181上に入射する。
If there is an object in this scanning area, the laser light is reflected on the surface of the object, and the reflected light is received by the
ホトセンサ181は、赤、青、黄の3色の光を検知可能なものであり、ホトセンサ181に入射した赤色、緑色、青色レーザ光それぞれの強度を検知する。従って、ホトセンサ181の検知結果から、どのような色の物体表面があるのかを演算することができる。
The
また、図1及び図2に示されるように、凹面反射鏡190は走査領域の端部に配置されている。凹面反射鏡190は鉛直方向に渡って配設されており、凹面反射鏡190に入射したレーザ光を反射して水平同期センサ191に入射させる。水平同期センサ191は、水平同期センサ191に凹面反射鏡190からの反射光が入射したかどうかを検知可能である。本実施形態においてはレーザ光が最も図1中下に偏向した時に、レーザ光が凹面反射鏡190上で反射して水平同期センサ191に入射するようになっている。水平同期センサ191の検知結果は水平同期信号として使用される。すなわち、水平同期センサ191にレーザ光が入射した時間からの経過時間から、レーザ光の出射方向の水平成分を検出可能である。また、例えば凹面反射鏡190の上端に他のフォトディテクタを配置し、このフォトディテクタの検出結果を垂直同期信号として使用することができる。この垂直同期信号を用いて、レーザ光の出射方向の鉛直成分を検出可能である。従って、水平同期信号と垂直同期信号を用いてレーザ光の出射角度及位置を検出可能である。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the concave reflecting
また、レーザ光のあるパルスがレーザ光源から出力されたパルス波形の時間と、ホトセンサ181にこのパルスの戻り光が検出されたパルス波形遅延時間との差から、レーザ光源から物体表面を経てホトセンサ181に至るまでの距離が算出される。本実施形態においては、レーザ光源からホトセンサ181までの距離は、レーザ光源から物体までの距離より十分に短いので、算出された距離の半分は、レーザ光源から物体表面までの距離と等価とみなせる。或いはレーザ光源からホトセンサ181までの使用光路長の算出が可能であり、この使用光路長を補正値としてレーザ光源から物体表面を経てホトセンサ181に至るまでの距離から差し引き、レーザ光源から物体表面までの距離を正確に求める構成としてもよい。
Also, the difference between the time of the pulse waveform in which a certain pulse of the laser light is output from the laser light source and the pulse waveform delay time in which the return light of this pulse is detected by the
以上のように、物体表面の色と、レーザ光の出射走査角度方向と、レーザ光源から物体表面までの距離とが算出される。従って、本実施形態によれば、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であり、この物体の3次元像情報を得ることができる。 As described above, the color of the object surface, the emission scanning angle direction of the laser light, and the distance from the laser light source to the object surface are calculated. Therefore, according to the present embodiment, the position and color of the surface of the object in the scanning area can be determined, and three-dimensional image information of the object can be obtained.
本実施形態は、例えばカラーCCDのような、レーザ光の入射位置を検知可能なエリアセンサであるホトセンサ181を用いて物体表面で反射したレーザ光の強度および(レーザ光源等の)所定位置から物体表面までの距離を算出している。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、物体表面で反射したレーザ光の強度および物体表面の位置を検出可能な他の構成も可能である。以下に述べる本発明の第2の実施の形態及び第3の実施の形態は、このような他の構成のマルチビーム走査カラー検査装置の構成を示したものである。
In the present embodiment, the intensity of the laser light reflected on the surface of the object and the predetermined position (such as a laser light source) of the object are measured using a
以下、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置101の制御方法に付き説明する。図8は、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置101の制御部102のブロック図である。
Hereinafter, a control method of the multi-beam scanning
検査装置101の制御部102は、RAM11、ROM12、EEPROM13と接続されたCPU10を有する。検査装置101の制御は、ROM12に記憶されたプログラムをCPU10が実行することによって行われる。RAM11は、CPU10のワークエリアおよびCPU10の処理結果の一時保存先として使用される。EEPROM13には、検査装置101の使用者によって設定される各種パラメータが保存される。
The
CPU10は、水平偏向ポリゴンモータ132および垂直偏向ポリゴンモータ162の駆動パルスを生成するモータドライバ15、16を制御して、水平偏向ポリゴンミラー131および垂直偏向ポリゴンミラー161を回転駆動する。
The
また、CPU10には、水平同期センサ191、垂直同期センサ491、およびタイマ14の出力が入力される。CPU10はタイマ14を用いて、水平同期センサ191による水平同期パルス出力間隔、垂直同期センサ491による垂直同期パルス出力間隔、最後に水平同期パルスを検知した時からの経過時間、最後に垂直同期パルスを検知した時からの経過時間を計測する。
The outputs of the
また、CPU10は、レーザ光源ユニット110の駆動パルスを生成するパルスドライバ19を制御する。また、CPU10には、受光ユニット180の出力が入力される。CPU10はタイマ14を用いて、レーザ光源からのパルスの出力時間(すなわち、パルスドライバ19がらパルスを出力した時間)と、受光ユニット180のホトセンサ181にこのパルスの戻り光が検出された時間との差、すなわち前述のパルス波形遅延時間を計測する。
Further, the
また、CPU10は、受光ユニット180の出力から、パルスが反射した物体の色を検出する。
Further, the
CPU10は、これらの計測値を用いて、上記物体表面の色と、レーザ光の出射走査角度方向と、レーザ光源から物体表面までの距離とを算出する。
Using these measured values, the
以上の処理を各々のパルスに対して行うことにより、物体の3次元像情報が得られる。 By performing the above processing for each pulse, three-dimensional image information of the object can be obtained.
CPU10は、得られた3次元像情報を、ディスプレイ20に表示させる、或いはI/Oインターフェース17を介して接続されたストレージデバイス等に転送することが可能である。また、制御部102は、通信ユニット18を介して所定のネットワークに接続可能であり、CPU10は、所定のネットワークに接続されたホストに得られた3次元像情報を送信する、および/または検査装置101を制御するための制御コマンドをこのホストから受信する。
The
図4は、本発明の第2の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置201の上面図である。また、図5は、図4を矢印A方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置201の側面図である。なお、本実施形態における、光源ユニット110、水平走査ユニット130、垂直走査ユニット160、凹面反射鏡190、および水平同期センサ191の構成は、本発明の第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
FIG. 4 is a top view of a multi-beam scanning
本実施形態は、本発明の第1の実施の形態における受光ユニット180のかわりに、光源ユニット110と水平走査ユニット130の間の光路中に配置されるビームスプリッタ282と、ホトセンサ281R、281G、281Bを具備する受光ユニット280を使用するものである。
In this embodiment, a
図4に示されるように、水平偏向ポリゴンミラー131による偏向可能角度と、垂直偏向ポリゴンミラー161およびミラー163による偏向可能角度とによって定義される走査領域内に配置された物体の表面で反射してビームスプリッタ282に戻るレーザ光は、このビームスプリッタ282によって屈曲する。
As shown in FIG. 4, the light is reflected by the surface of an object arranged in a scanning area defined by the deflectable angle by the horizontal
ビームスプリッタ282によって屈曲した赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光はそれぞれホトセンサ281R、281G、281Bに入射する。本実施形態においても、レーザ光のあるパルスが出射されたパルス波形の時間と、そのパルスがフォトディテクタに戻るパルス波形の遅延時間の差から、レーザ光源LDR、LDG、LDBから物体表面を経てホトセンサ281R、281G、281Bに至るまでの距離が算出される。また、本発明の第1の実施の形態と同様の方法により、レーザ光の出射方向を算出することができる。ホトセンサ281R、281G、281Bは、それぞれに入射するレーザ光の強度を検出可能であるので、このレーザ光の強度情報から物体表面の色を算出可能である。
The red laser light, the green laser light, and the blue laser light bent by the
以上のように、本実施形態においても、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であるため、この物体の3次元カラー画像情報を得ることができる。 As described above, also in the present embodiment, since the position and color of the surface of the object in the scanning area can be determined, three-dimensional color image information of the object can be obtained.
なお、本実施形態においては、fθレンズ250は偏芯光学レンズとなっており、fθレンズ250の極表面近傍で反射したレーザ光がビームスプリッタ282に戻ってホトセンサ281R、281G、281Bに入射しないように構成されている。
In the present embodiment, the
図6は、本発明の第3の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置301の上面図である。また、図7は、図6を矢印A方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置301の側面図である。なお、本実施形態における、光源ユニット110、水平走査ユニット130、fθレンズ150、垂直走査ユニット160、凹面反射鏡190、および水平同期センサ191の構成は、本発明の第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
FIG. 6 is a top view of a multi-beam scanning color inspection apparatus 301 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a side view of the multi-beam scanning color inspection apparatus 301 of the present embodiment, in which FIG. 6 is projected from the direction of arrow A. Note that the configurations of the
本実施形態は、本発明の第1の実施の形態における受光ユニット180のかわりに、ホトセンサ381と、集光レンズ382と、ミラー383と、を具備する受光ユニット380を使用するものである。
In this embodiment, a light receiving unit 380 including a
図7に示されるように、本実施形態においては、操作領域中におかれた物体表面で反射したレーザ光は、ミラー383に入射し、このミラー383によって垂直偏向ポリゴンミラー161に向かう方向に偏向される。垂直偏向ポリゴンミラー161に入射したレーザ光は、垂直偏向ポリゴンミラー161上で反射して集光レンズ382に向かう。集光レンズ382は入射したレーザ光をホトセンサ381上に集光する。本実施形態においては、操作領域中におかれた物体表面で反射したレーザ光は、垂直偏向ポリゴンミラー161によって再度偏向されておおよそ主走査方向のみに変位する光束となる。この光束を集光レンズ382に通すことにより、この光束は、ある1直線上を走査するような光束となる。本実施形態においてはホトセンサ381は上記直線上に受光部が形成されたラインセンサであり、ホトセンサ381に入射した赤色、緑色、青色レーザ光それぞれの強度と時間とを検知する。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the laser light reflected on the surface of the object placed in the operation area enters a
本実施形態においても、レーザ光のあるパルスが出射されたパルス波形の時間と、そのパルスがホトセンサ381に戻るパルス波形の遅延時間の差から、レーザ光源LDR、LDG、LDBから物体表面を経てホトセンサ381に至るまでの距離が算出される。また、本発明の第1の実施の形態と同様の方法により、レーザ光の出射所定角度方向を算出することができる。また、本実施形態においては、常にラインセンサの受光部上の一点に光束が入射されるようにホトセンサ381、集光レンズ382、およびミラー383を配置すれば良く、高価なエリアセンサを必要としない。従って、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置301によれば、本発明の第1の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置101よりも低コストな検査装置が実現できる。
Also in the present embodiment, the difference between the time of the pulse waveform from which a certain pulse of the laser light is emitted and the delay time of the pulse waveform when the pulse returns to the
以上のように、本実施形態においても、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であるため、この物体の3次元カラー画像情報を得ることができる。 As described above, also in the present embodiment, since the position and color of the surface of the object in the scanning area can be determined, three-dimensional color image information of the object can be obtained.
10 CPU
11 RAM
12 ROM
13 EEPROM
14 タイマ
15、16 モータドライバ
17 I/Oインターフェース
18 通信ユニット
19 パルスドライバ
20 ディスプレイ
101 マルチビーム検査装置
102 制御部
110 光源ユニット
110 マルチビームレーザアレイ
130 水平走査ユニット
131 水平偏向ポリゴンミラー
131a 反射面
131b 回転軸
132 水平偏向ポリゴンモータ
150 fθレンズ
160 垂直走査ユニット
161 垂直偏向ポリゴンミラー
161a 反射面
161b 回転軸
162 垂直偏向ポリゴンモータ
163 ミラー
180 受光ユニット
181 ホトセンサ
182 集光レンズ
190 凹面反射鏡
191 水平同期センサ
201 マルチビーム検査装置
250 偏芯光学レンズ
280 受光ユニット
281R,G,B ホトセンサ
282 ビームスプリッタ
301 マルチビーム検査装置
380 受光ユニット
381 ホトセンサ
382 集光レンズ
383 ミラー
LDR 赤色レーザ光源
LDG 緑色レーザ光源
LDB 青色レーザ光源
10 CPU
11 RAM
12 ROM
13 EEPROM
14
Claims (10)
前記マルチビーム光源ユニットから出射された光束を偏向させる第1のポリゴンミラーと、
前記第1のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるfθレンズ光学系と、
前記fθレンズ光学系を通過した光束を、直交する方向に偏向する第2のポリゴンミラーであって、前記第1のポリゴンミラーによる1主走査ラインごとに前記ビームを1ライン分偏向させるよう駆動される第2のポリゴンミラーと、
前記第1のポリゴンミラーと前記第2のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体の表面で反射した前記光束を受光し、前記光束の強度を検出する受光手段と、
前記物体の表面の位置を検出する位置検出手段と、
前記受光手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果を用いて、前記物体のカラー3次元像情報を演算する演算手段と、
を有するマルチビーム走査カラー検査装置。 A multi-beam light source unit that emits a plurality of light beams having different wavelengths,
A first polygon mirror for deflecting a light beam emitted from the multi-beam light source unit;
An fθ lens optical system that scans the light beam deflected by the first polygon mirror at a substantially constant speed;
A second polygon mirror for deflecting the light beam passing through the fθ lens optical system in a direction orthogonal to the first polygon mirror, the second polygon mirror being driven so as to deflect the beam by one line for each main scanning line by the first polygon mirror. A second polygon mirror,
Light receiving means for receiving the light beam reflected on the surface of an object arranged in a space scanned by the first polygon mirror and the second polygon mirror, and detecting the intensity of the light beam;
Position detection means for detecting the position of the surface of the object,
Calculating means for calculating color three-dimensional image information of the object using the detection result of the light receiving means and the detection result of the position detecting means;
Multi-beam scanning color inspection device having
前記物体の表面で反射した走査所定位置からの反射光束は、前記第2のポリゴンミラー、前記fθレンズ光学系、および前記第1のポリゴンミラーを再度通過して前記ビームスプリッタに入射し、前記ビームスプリッタによって分光されて前記受光手段に入射することを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれかに記載のマルチビーム走査カラー検査装置。 The multi-beam scanning color inspection device has a beam splitter disposed in an optical path between the multi-beam light source unit and the first polygon mirror,
A reflected light beam from a predetermined scanning position reflected on the surface of the object passes through the second polygon mirror, the fθ lens optical system, and the first polygon mirror again, enters the beam splitter, and The multi-beam scanning color inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the light is split by a splitter and incident on the light receiving unit.
前記第2反射面上で反射した前記反射光束を受光手段上に集光させる為の集光レンズと、
を有することを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれかに記載のマルチビーム走査カラー検査装置。 The multi-beam scanning color inspection apparatus may be configured to convert the reflected light beam reflected by the surface of the object into a surface different from the reflection surface on which the light beam that has passed through the fθ lens optical system is incident. Mirror means for folding back to two reflecting surfaces;
A condenser lens for condensing the reflected light beam reflected on the second reflection surface on a light receiving unit;
The multi-beam scanning color inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
10. The multi-beam scanning color inspection apparatus according to claim 9, wherein said light receiving means is a line sensor.
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