JP2007171286A - Linear light radiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被照射物に対して線状(一次元状)の光を照射する線状光照射装置に関する。 The present invention relates to a linear light irradiation apparatus that irradiates an irradiation object with linear (one-dimensional) light.
従来より、計測分野、切削加工分野などにおいて、被照射面に直線状の光束を照射する線状光照射装置が利用されている(例えば特許文献1等を参照)。図5は、このような線状光照射装置の基本要素のみを抽出して描いた斜視図である。 Conventionally, in the measurement field, the cutting field, etc., a linear light irradiation apparatus that irradiates a surface with a linear light beam is used (see, for example, Patent Document 1). FIG. 5 is a perspective view in which only basic elements of such a linear light irradiation apparatus are extracted and drawn.
レーザ光源11から出射した光束径dのレーザ光束Lは円柱体状レンズ21の周面に入射し、円柱体状レンズ21を通過する際に屈折され、そのレンズ21の中心軸Cに直交する面内で扇状に広がりつつ進行する。このとき中心軸Cの延伸方向に光は広がらない。その結果、円柱体状レンズ21から所定距離離れた位置では、線幅dで長さがUであるような線状の光束L’が得られる。また、こうした線状光を得るために、レンズは円柱面を有しておればよく、特許文献2に記載のように円柱凹レンズを利用した構成とすることもできる。
A laser beam L having a beam diameter d emitted from the
上記のような線状光照射装置においては、円柱体状レンズ21を通過して扇状に広がった線状光束L’が被照射物に照射されるため、被照射物が遠くにある場合には、単位長(厳密には単位面積)当たりの光量はレーザ光源11からの光束Lの単位面積当たりの光量よりも遙かに低くなり、目的によっては充分な光強度(又は輝度)を確保することが難しくなる。また、逆に被照射物が近くにある場合には、単位長当たりの光強度が高すぎてハレーション等の不都合を生じる場合がある。従って、被照射物との距離に応じて被照射面における線状光の長さUが適切になるよう線状光の広がり角を調節することが望ましい。しかし、上記従来の線状光照射装置においては、線状光の広がり角は円柱体状レンズの径によって決定されるため、使用時に線状光の広がり角を自由に変更することはできなかった。
In the linear light irradiation apparatus as described above, the irradiated light beam is irradiated with the linear light flux L ′ that has passed through the
本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、線状光の広がり角を自由に変更することのできる線状光照射装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a linear light irradiation apparatus capable of freely changing the spread angle of linear light.
上記課題を解決するために成された本発明に係る線状光照射装置は、被照射物に対して直線状の光束を照射する線状光照射装置において、
a)光源と、
b)前記光源から出射した光束を線状光束に変換する第1レンズと、
c)前記第1レンズから出射した線状光束を前記第1レンズからの距離に応じて収束又は拡散する第2レンズと、
d)前記第1レンズ及び/又は第2レンズを光軸方向に移動させることにより、両レンズ間の距離を変化させるレンズ移動手段と、
を有することを特徴としている。
The linear light irradiation apparatus according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is a linear light irradiation apparatus that irradiates a linear light beam to an irradiation object.
a) a light source;
b) a first lens for converting a light beam emitted from the light source into a linear light beam;
c) a second lens that converges or diffuses the linear luminous flux emitted from the first lens according to the distance from the first lens;
d) lens moving means for changing the distance between the two lenses by moving the first lens and / or the second lens in the optical axis direction;
It is characterized by having.
ここで言う「光源」とは必ずしもそれ自身が能動的に発光するものであるとは限らず、例えば他の場所に設けられた光源による出射光を案内する光導波路(光ファイバなど)の出射端面など、光を放出するもの全てを含む。なお、光源としては各種のものを利用することができるが、レーザ光源を用いれば、光束径をできる限り絞った状態でレンズに入射することができるため、より望ましい。 The “light source” mentioned here is not necessarily a light source that actively emits light. For example, an emission end face of an optical waveguide (such as an optical fiber) that guides emitted light from a light source provided at another location. Including all that emit light. Various light sources can be used, but a laser light source is more preferable because it can enter the lens with the light beam diameter as narrow as possible.
なお、上記第1レンズは、入射光束を線状光束に変換できるものであればいかなるものであってもよく、上記第2レンズは、該第1レンズから出射した線状光束を該第1レンズからの距離に応じて収束又は拡散させられるものであればいかなるものであってもよいが、本発明に係る線状光照射装置においては、図4(a)に示すように、上記第1レンズとして円柱レンズ101を使用し、上記第2レンズとしてシリンドリカルレンズ102を使用することが望ましい。また、図4(b)及び図4(c)に示すように、上記第1レンズ、第2レンズの両方をシリンドリカルレンズ102又は円柱レンズ101のいずれかとしてもよい。
The first lens may be anything as long as it can convert an incident light beam into a linear light beam, and the second lens transmits a linear light beam emitted from the first lens to the first lens. As long as it can be converged or diffused according to the distance from the linear light irradiation apparatus according to the present invention, as shown in FIG. It is desirable to use the
本発明における「円柱レンズ」とは、入射面及び出射面が円柱面となっているレンズであり、レンズ自体が円柱体形状であるレンズのみならず円柱凹レンズ等も含む。また、「シリンドリカルレンズ」とは、入射面が平面且つ出射面が凸状又は凹状の円柱面となっているレンズをいう。これらのレンズは、上記第1レンズとして使用される場合には光源からの出射光束を線状光束に変換する役割を果し、上記第2レンズとして使用される場合には、前記第1レンズから扇状に広がって出射される線状光を更に拡散させたり、該線状光を収束させて平行光化、又は収束光化したりする役割を果たす。 The “cylindrical lens” in the present invention is a lens having an incident surface and an output surface that are cylindrical surfaces, and includes not only a lens having a cylindrical body shape but also a cylindrical concave lens. The “cylindrical lens” refers to a lens whose incident surface is a flat cylindrical surface and whose output surface is a convex or concave cylindrical surface. When these lenses are used as the first lens, they play a role of converting a light beam emitted from a light source into a linear light beam, and when used as the second lens, It plays a role of further diffusing the linear light that spreads in a fan shape and converges the linear light to make it parallel light or converge light.
上記のような構成を有する本発明の線状光照射装置では、第1レンズから出射した線状光束は第2レンズを透過する際に屈折されるが、このとき、第1レンズと第2レンズとの間の距離に応じて該線状光が収束又は拡散されて広がり角が変化する。従って、上記レンズ移動手段によって第1レンズ及び/又は第2レンズの光軸上の位置を変化させることにより、被照射物との距離や照射目的に応じた適切な広がり角の線状光を得ることができる。 In the linear light irradiation device of the present invention having the above-described configuration, the linear light beam emitted from the first lens is refracted when passing through the second lens. At this time, the first lens and the second lens are refracted. The linear light is converged or diffused according to the distance between and the spread angle changes. Therefore, by changing the position of the first lens and / or the second lens on the optical axis by the lens moving means, linear light having an appropriate spread angle according to the distance to the irradiated object and the irradiation purpose is obtained. be able to.
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。本実施例の線状光照射装置は、レーザ光源10、円柱体状レンズ20、シリンドリカルレンズ30、及びシリンドリカルレンズ30を移動させるためのレンズ移動機構を備えている(図1)。円柱体状レンズ20は入射面及び出射面が凸状の円柱面となった断面略円形のレンズであり、シリンドリカルレンズ30は平面から成る入射面と、凸状の円柱面から成る出射面とを備えた蒲鉾型のレンズである。シリンドリカルレンズ30と円柱体状レンズ20は互いに平行且つ、シリンドリカルレンズ30の平面側が円柱体状レンズ20と対向するように配置されている。また、レーザ光源10は、その出射光束の光軸が各レンズの軸方向に直交するように配置されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples. The linear light irradiation apparatus of the present embodiment includes a
レンズ移動機構は、長尺状のガイドレール41と該ガイドレール41上を摺動するスライダ42から成るリニアガイド装置40と、該スライダ42を駆動するためのボールねじ装置50で構成されている。リニアガイド装置40のガイドレール41は上記レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸に沿って配置されており、スライダ42の上面にはシリンドリカルレンズ30が固定されている。また、ボールねじ装置50は周面に螺旋状のネジ溝が設けられた回転軸51、該回転軸51に螺合された移動子52、及び該回転軸51を回転駆動するモータ53を備えており、移動子52は連結部材60によってリニアガイド装置40のスライダ42と連結されている。従って、このようなレンズ移動機構によれば、モータ53によって回転軸51を回転させることで、移動子52を回転軸51に沿って移動させ、これに伴ってスライダ42上のシリンドリカルレンズ30を光軸方向に移動させることができる。
The lens moving mechanism includes a
以上のような構成を有する本実施例の線状光照射装置においては、レーザ光源10から出射したレーザ光束が円柱体状レンズ20に入射し、円柱体状レンズ20を通過する際に屈折され、その中心軸と直交する面内で扇状に拡散されて線状光となる。円柱体状レンズ20から出射した線状光束はシリンドリカルレンズ30の平面側から入射し、円柱面側から出射する。
In the linear light irradiation apparatus of the present embodiment having the above-described configuration, the laser light beam emitted from the
このとき、円柱体状レンズ20とシリンドリカルレンズ30との間の距離に応じて、シリンドリカルレンズ30から出射される線状光束の広がり角が変化する。例えば、円柱体状レンズ20とシリンドリカルレンズ30とが所定の距離Xだけ離間している場合には、円柱体状レンズ20から扇状に広がって出射された線状光はシリンドリカルレンズ30によって収束されて平行光となり(図2(a))、両レンズ間の距離X’が前記Xより長くなると、線状光は更に収束されて集中光として出射される(図2(b))。一方、両レンズ間の距離X”が前記Xより短い場合には、円柱体状レンズ20から扇状に広がって出射された線状光はシリンドリカルレンズ30によって更に拡散される(図2(c))。なお、平行光としたときの線状光の長さUは円柱体状レンズ20とシリンドリカルレンズ30の径の組み合わせによって決定することができる(図3)。
At this time, the spread angle of the linear luminous flux emitted from the
従って、本実施例の線状光照射装置によれば、上述のレンズ駆動機構によってシリンドリカルレンズ30を光軸方向に移動させることにより、被照射物に向けて出射される線状光の広がり角を容易に調節することができる。また、広がり角の制御によって線状光とスポット光の使い分けを行うことで、エネルギの集中や拡散を自在に行うこともできる。
Therefore, according to the linear light irradiation apparatus of the present embodiment, by moving the
本実施例のような線状光照射装置は各種の装置に利用することができるが、例えば、ポリゴンミラー等を用いて線状レーザ光をそれに直交する方向に走査することにより、面状の領域に光を照射して、その領域内の3次元計測を行う計測装置などに利用することができる。 The linear light irradiation apparatus as in the present embodiment can be used in various apparatuses. For example, by scanning a linear laser beam in a direction perpendicular to the linear laser beam using a polygon mirror or the like, a planar area is obtained. Can be used for a measuring device or the like that performs three-dimensional measurement in the region.
なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行うことができることは明らかである。例えば、上記実施例では、第2レンズであるシリンドリカルレンズを移動させることで線状光の広がり角を調節する例を示したが、それ以外に、第1レンズ又は第1レンズと第2レンズの両方を移動させる構成とすることもできる。また、レンズ移動手段は、上記実施例のようなモータ等の駆動源を利用してレンズを移動させるもののほか、ユーザが手動でレンズを移動できるようにしたものであってもよい。 Note that the above embodiment is merely an example of the present invention, and it is obvious that changes and modifications can be made as appropriate within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example is shown in which the spread angle of the linear light is adjusted by moving the cylindrical lens that is the second lens, but in addition to that, the first lens or the first lens and the second lens are adjusted. It can also be set as the structure which moves both. Further, the lens moving means may be one that allows the user to manually move the lens in addition to the one that moves the lens using a driving source such as a motor as in the above-described embodiment.
10、11…レーザ光源
20、21…円柱体状レンズ
30…シリンドリカルレンズ
40…リニアガイド装置
41…ガイドレール
42…スライダ
50…ボールねじ装置
51…回転軸
52…移動子
53…モータ
60…連結部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
a)光源と、
b)前記光源から出射した光束を線状光束に変換する第1レンズと、
c)前記第1レンズから出射した線状光束を前記第1レンズからの距離に応じて収束又は拡散する第2レンズと、
d)前記第1レンズ及び/又は第2レンズを光軸方向に移動させることにより、両レンズ間の距離を変化させるレンズ移動手段と、
を有することを特徴とする線状光照射装置。 In the linear light irradiation device that irradiates the irradiated object with a linear light beam,
a) a light source;
b) a first lens for converting a light beam emitted from the light source into a linear light beam;
c) a second lens that converges or diffuses the linear luminous flux emitted from the first lens according to the distance from the first lens;
d) lens moving means for changing the distance between the two lenses by moving the first lens and / or the second lens in the optical axis direction;
The linear light irradiation apparatus characterized by having.
The linear light irradiation apparatus according to claim 1, wherein each of the first lens and the second lens is a cylindrical lens.
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EP2009593A2 (en) | 2007-06-28 | 2008-12-31 | NEC System Technologies, Ltd. | Vector image drawing circuit and method for vector image drawing |
WO2019138476A1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 三菱電機株式会社 | Parallel light generation device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH02161411A (en) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam machining head |
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- 2005-12-19 JP JP2005365109A patent/JP2007171286A/en active Pending
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