JP2014085646A - Optical scanner and measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物に計測用の光を走査しながら照射する光走査装置、並びに、この光走査装置を備える計測システムに関する。 The present invention relates to an optical scanning device that irradiates an object while scanning light for measurement, and a measurement system including the optical scanning device.
レーザーを対象物に2次元的に照射する光走査装置として、例えばポリゴンミラーとガルバノミラーとを組み合わせて、眼底においてレーザー光を水平方向及び垂直方向にそれぞれ走査するものが存在する(特許文献1)。 As an optical scanning device that two-dimensionally irradiates an object with a laser, there is an optical scanning device that, for example, combines a polygon mirror and a galvanometer mirror to scan laser light in the horizontal direction and the vertical direction on the fundus (Patent Document 1). .
投影装置用のマルチビーム走査装置として、マルチビーム光源ユニットからの光ビームを第1ポリゴンミラーによって偏向させ、第1ポリゴンミラーからの光ビームを第2ポリゴンミラーによって直交する方向に偏向させるものが存在する(特許文献2)。 As a multi-beam scanning device for a projection device, there is one that deflects a light beam from a multi-beam light source unit by a first polygon mirror and deflects a light beam from a first polygon mirror in an orthogonal direction by a second polygon mirror. (Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1の走査装置において、ガルバノミラーは一定速度で回転せず加速及び減速を繰り返すことで偏向を行うので、原理的に安定した高速の走査が容易でない。このため、ガルバノミラーとポリゴンミラーとの同期をとることは容易でなく、高速化や高精度化の要求に十分に応えることができない。 However, in the scanning device of Patent Document 1, since the galvanometer mirror does not rotate at a constant speed and deflects by repeatedly accelerating and decelerating, in principle, stable high-speed scanning is not easy. For this reason, it is not easy to synchronize the galvanometer mirror and the polygon mirror, and it is not possible to sufficiently meet the demands for higher speed and higher accuracy.
また、特許文献2の走査装置の場合、ガルバノミラーに起因する上記のような問題は生じないが、第2ポリゴンミラーのミラー面に入射する光線の角度が第1ポリゴンミラーのミラー面と光線との成す角度に依存して変化する効果が大角度になるほど無視できなり、広範囲の走査では射出方向に歪みが生じ無視できなくなる幾何光学的な問題がある。 Further, in the case of the scanning device of Patent Document 2, the above-described problem caused by the galvanometer mirror does not occur, but the angle of the light beam incident on the mirror surface of the second polygon mirror is different from the mirror surface of the first polygon mirror and the light beam. There is a geometrical optical problem that the effect of changing depending on the angle formed by the angle becomes negligible as the angle becomes larger.
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、広範囲の走査であっても歪みの少ない正確な走査を可能にする光走査装置及びこれを用いた計測システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device that enables accurate scanning with little distortion even in a wide range of scanning, and a measurement system using the same. .
上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、第1回転軸のまわりに回転する第1ポリゴンミラーと、第1回転軸に対して垂直な線に略平行な第2回転軸のまわりに回転する第2ポリゴンミラーと、第1ポリゴンミラーの光射出側に配置されて、光線の状態を調整するための第1光学素子と、第2ポリゴンミラーの光射出側に配置されて、光線の状態を調整するための第2光学素子と、第1ポリゴンミラーを回転させる第1駆動部と、第2ポリゴンミラーを回転させる第2駆動部とを備え、第1光学素子は、第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の角度範囲を減少させ、第2光学素子は、第1光学素子に入射する前の光線の角度を比例的に復元する。 To achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention includes a first polygon mirror that rotates around a first rotation axis, and a second rotation axis that is substantially parallel to a line perpendicular to the first rotation axis. A second polygon mirror that rotates around, a first optical element that is disposed on the light exit side of the first polygon mirror, and is disposed on the light exit side of the second polygon mirror; A second optical element for adjusting the state of the light beam; a first drive unit that rotates the first polygon mirror; and a second drive unit that rotates the second polygon mirror. The angle range of the light beam incident on the reflection surface of the polygon mirror is reduced, and the second optical element proportionally restores the angle of the light beam before entering the first optical element.
上記光走査装置によれば、第1ポリゴンミラーの光射出側に配置される第1光学素子が第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の角度範囲を減少させ、第2ポリゴンミラーの光射出側に配置される第2光学素子が第1光学素子に入射する前の光線の角度を比例的に復元するので、第1及び第2ポリゴンミラーによる走査の角度範囲が比較的大きくなっても、射出方向の歪みを低減して正確な角度で走査を行なうことができる。 According to the optical scanning device, the first optical element disposed on the light exit side of the first polygon mirror reduces the angle range of the light beam incident on the reflecting surface of the second polygon mirror, and the light exit of the second polygon mirror is achieved. Since the second optical element disposed on the side proportionally restores the angle of the light beam before entering the first optical element, even if the angle range of scanning by the first and second polygon mirrors is relatively large, Scanning can be performed at an accurate angle by reducing distortion in the injection direction.
本発明の具体的な側面によれば、上記光走査装置において、第1光学素子は、第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の角度を略一致させる。この場合、射出方向の歪みを確実に低減することができる。 According to a specific aspect of the present invention, in the optical scanning device, the first optical element substantially matches the angle of light incident on the reflecting surface of the second polygon mirror. In this case, distortion in the injection direction can be reliably reduced.
本発明の別の側面によれば、第1光学素子は、第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の第2回転軸に平行な所定面に沿った入射角度を、互いに略一致させ、第2光学素子は、第2ポリゴンミラーの反射面で反射された光線の第2回転軸に平行な別の所定面に沿った射出角度を、第1ポリゴンミラーの反射面で反射された光線の第2回転軸に平行な上記所定面に沿った射出角度に略一致させる。これにより、第1ポリゴンミラーによる反射の偏角が維持されて、第1ポリゴンミラーと第2ポリゴンミラーとを同一の手法で制御する簡易な2次元走査が可能になる。 According to another aspect of the present invention, the first optical element substantially matches the incident angles along a predetermined plane parallel to the second rotation axis of the light incident on the reflecting surface of the second polygon mirror, The two optical elements have an emission angle along another predetermined plane parallel to the second rotation axis of the light beam reflected by the reflection surface of the second polygon mirror, and the first light beam reflected by the reflection surface of the first polygon mirror. It is made to substantially coincide with the injection angle along the predetermined plane parallel to the two rotation axes. Thereby, the deflection angle of the reflection by the first polygon mirror is maintained, and simple two-dimensional scanning in which the first polygon mirror and the second polygon mirror are controlled by the same method becomes possible.
本発明のさらに別の側面によれば、第1光学素子は、シリンドリカルレンズである。この場合、第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の角度を簡易に一致させることができる。 According to still another aspect of the present invention, the first optical element is a cylindrical lens. In this case, the angles of the light rays incident on the reflecting surface of the second polygon mirror can be easily matched.
本発明のさらに別の側面によれば、第2光学素子は、トーリックレンズである。この場合、第2光学素子を通過させることによって、第1光学素子に入射する前の光線の角度を簡易に比例的に復元することができる。 According to still another aspect of the present invention, the second optical element is a toric lens. In this case, the angle of the light beam before entering the first optical element can be easily and proportionally restored by passing the second optical element.
本発明のさらに別の側面によれば、第1ポリゴンミラーに付随して設けられ、第1ポリゴンミラーの回転姿勢に関する情報を検出可能にする第1センサーと、第2ポリゴンミラーに付随して設けられ、第2ポリゴンミラーの回転姿勢に関する情報を検出可能にする第2センサーとをさらに備える。この場合、第1及び第2ポリゴンミラーの回転姿勢を直接的に監視しでき光線の射出方向を精密に制御することができる。 According to still another aspect of the present invention, a first sensor provided along with the first polygon mirror and capable of detecting information related to the rotation posture of the first polygon mirror, and provided along with the second polygon mirror. And a second sensor that enables detection of information related to the rotational posture of the second polygon mirror. In this case, the rotation postures of the first and second polygon mirrors can be directly monitored, and the light emission direction can be precisely controlled.
本発明のさらに別の側面によれば、第1ポリゴンミラーに光線を入射させるレーザー発生装置と、第1及び第2ポリゴンミラーの回転姿勢に同期してレーザー発生装置を動作させる走査制御部とをさらに備える。この場合、パルス状のレーザー光を離散的な所望の位置に入射させることができる。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a laser generator that causes a light beam to enter the first polygon mirror, and a scan controller that operates the laser generator in synchronization with the rotation postures of the first and second polygon mirrors. Further prepare. In this case, pulsed laser light can be incident on discrete desired positions.
上記目的を達成するため、本発明に係る計測システムは、対象に照明を走査させつつ入射させる上述の光走査装置と、対象からの事象を画像として検出する撮像装置と、光走査装置と撮像装置とを同期して動作させる撮像制御部とを備える。 In order to achieve the above object, a measurement system according to the present invention includes the above-described optical scanning device that makes an object incident while scanning illumination, an imaging device that detects an event from the target as an image, an optical scanning device, and an imaging device. And an imaging control unit that operates in synchronization with each other.
上記計測システムによれば、走査の角度範囲が大きくなっても、射出方向の歪みを低減して正確な走査を行なうことができる光走査装置を用いているので、広角度範囲で光線の走査を行なって高精度の計測を行なうことができる。 According to the above measurement system, even when the scanning angle range becomes large, the optical scanning device capable of reducing the distortion in the emission direction and performing accurate scanning is used. It is possible to measure with high accuracy.
以下、図1等を参照して、本発明の一実施形態に係る光走査装置を組み込んだ計測システムについて説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 1 etc., the measurement system incorporating the optical scanning device which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated.
この計測システム100は、レーザー光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザー光を走査するための走査装置本体20と、計測対象からの光その他の電磁波を映像として検出する撮像装置30と、計測システム100を構成する各部の動作を統括的に制御する走査制御部であり撮像制御部である主制御部40とを備える。これらのうち、光源装置10と走査装置本体20と主制御部40とは、パルス状のレーザー光を離散的な所望の位置に入射させるための光走査装置60として機能する。
The
光源装置10は、主制御部40の制御下で動作しており、レーザー発生装置11と発振駆動装置12とを備える。レーザー発生装置11は、パルス型のレーザー発振器であり、例えば電気光学型Qスイッチを組み込んだダイオード励起固体レーザー等を用いることができる。発振駆動装置12は、Qスイッチトリガー回路であり、レーザー発生装置11を所望のタイミングで発振動作させる。つまり、発振駆動装置12は、主制御部40からのトリガーパルスを受けてレーザー発生装置11のQスイッチを動作させ、レーザー発生装置11から光線として例えば周期的なレーザー光RAを射出させる。
The
走査装置本体20は、第1ポリゴンミラー71と第2ポリゴンミラー72とを備える光学部21と、第1ポリゴンミラー71用の第1モーター駆動ユニット23と、第2ポリゴンミラー72用の第2モーター駆動ユニット24と、第1及び第2モーター駆動ユニット23,24の動作を制御するためのミラー回転制御部25と、ミラー回転制御部25、光源装置10等を同期させて動作させるためのパルス発生装置27とを備える。
The scanning device
図2に示すように、光学部21は、第1回転軸AX1のまわりに回転する第1ポリゴンミラー71と、第2回転軸AX2のまわりに回転する第2ポリゴンミラー72と、第1ポリゴンミラー71の光射出側に配置されて、第1ポリゴンミラー71から射出される光線であるレーザー光RA1の状態を調整するための第1光学素子73と、第2ポリゴンミラー72の光射出側に配置されて、第2ポリゴンミラー72から射出される光線であるレーザー光RA2の状態を調整するための第2光学素子74と、第1ポリゴンミラー71を回転させる第1駆動部75と、第2ポリゴンミラー72を回転させる第2駆動部76とを備える。なお、光学部21には、図1に示すように、第1ポリゴンミラー71に付随してミラー面検出器である1つ以上の第1センサー77が設けられており、第2ポリゴンミラー72に付随してミラー面検出器である1つ以上の第2センサー78が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図2に示す第1ポリゴンミラー71の第1回転軸AX1は、Z軸に平行に延びており、第2ポリゴンミラー72の第2回転軸AX2は、第1回転軸AX1すなわちZ軸に対して垂直なX軸に平行に延びている。第1ポリゴンミラー71の反射面71aは、図1の光源装置10からのレーザー光RA0を反射して、第1段階の走査光であるレーザー光RA1を射出する。第2ポリゴンミラー72の反射面72aは、第1ポリゴンミラー71の反射面71aで反射され第1光学素子73を通過したレーザー光RA1を反射して、第2段階の走査光であるレーザー光RA2を射出する。第2ポリゴンミラー72の反射面72aからのレーザー光RA2は、第2光学素子74を通過する。具体的に説明すると、元のレーザー光RA0は、XY面に平行であってX軸に平行に近い方向から第1ポリゴンミラー71の反射面71aに入射する。また、反射面71aでの反射によって偏向されて第1段階の走査光となったレーザー光RA1は、第1光学素子73を通過してY軸に平行な方向から第2ポリゴンミラー72の反射面72aに入射する。この反射面72aでの反射によって偏向されて第2段階の走査光となったレーザー光RA2は、第2光学素子74を通過することで第1段階の走査状態が再現され、2次元的に走査される光線となる。
The first rotation axis AX1 of the
ここで、第1段階の走査光であるレーザー光RA1は、第1ポリゴンミラー71によってXY面に平行な所定面内で放射状に発散するように走査されるが、第1光学素子73によってY軸に平行にされる。このため、第1光学素子73は、精度向上も考慮して非球面のシリンドリカルレンズとなっている。第1光学素子73の光軸AXIは、Y軸に平行であるものとし、第1光学素子73は、XY断面において曲率を有し、YZ断面において曲率を有しないものとなっている。
Here, the laser beam RA1 that is the first-stage scanning light is scanned by the
第2段階の走査光であるレーザー光RA2は、第2ポリゴンミラー72によって第2回転軸AX2を含む面すなわちYZ面に平行な面内で放射状に発散するように走査されるとともに、第2光学素子74によって非走査方向に関して第1光学素子73に入射する前のレーザー光RA1の角度に復元される。このため、第2光学素子74は、精度向上も考慮して非球面のトーリックレンズとなっている。第2光学素子74の光軸AXOは、YZ面に平行であるものとし、第2光学素子74は、X軸に平行な断面において曲率を有し、YZ断面において曲率を有するものとなっている。
Laser light RA2, which is the second-stage scanning light, is scanned by the
以上のように、第1ポリゴンミラー71によって、レーザー光RA2の元になるレーザー光RA1が偏向され、第1及び第2光学素子73,74によってX軸方向すなわち縦方向に関する走査が行なわれる。また、第2ポリゴンミラー72によって、レーザー光RA2が偏向され、YZ面内方向すなわち横方向に関する走査が行なわれる。つまり、第1及び第2ポリゴンミラー71,72と第1及び第2光学素子73,74とによってレーザー光RAが縦横に関して2次元的に走査される。
As described above, the
図3は、X軸方向に関する走査を概念的に説明する図であり、XY面に平行な所定面を基準として光路が展開されている。図3において、第1ポリゴンミラー71の反射面71aからのレーザー光RA1は、±2θの角度範囲で走査される。このレーザー光RA1は、第1光学素子73を経て一旦光軸AX又はY軸に平行となり、第2ポリゴンミラー72の反射面72aに入射する。つまり、第2ポリゴンミラー72の反射面72aに入射するレーザー光RA1の入射角度は、第2回転軸AX2に平行な所定面に沿ったどの位置でも同じになっている。結果的に、第2ポリゴンミラー72の反射面72aで反射されたレーザー光RA2は、第1ポリゴンミラー71の回転角に関わらず光軸AXに平行なままに維持され、第2光学素子74に入射する。第2光学素子74は、例えばX軸方向に関する焦点距離f2が第1光学素子73のX軸方向に関する焦点距離f1と等しくなっており、第2光学素子74を経たレーザー光RA2は、第2回転軸AX2に平行な別の所定面に沿って進行し、一旦収束するとともに発散し、レーザー光RA1が走査される角度範囲±2θと同じ角度範囲で走査される。つまり、第2光学素子74は、第1光学素子73に入射する前のレーザー光RA1の角度を復元する。より具体的には、第2光学素子74は、第2ポリゴンミラー72の反射面72aで反射されたレーザー光RA2の第2回転軸AX2(図2参照)に平行な別の所定面に沿った最終的な射出角度を、第1ポリゴンミラー71の反射面71aで反射された光線の第2回転軸AX2に平行な所定面(XY面)に沿った元の射出角度に略一致させる。
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating scanning in the X-axis direction, and the optical path is developed with reference to a predetermined plane parallel to the XY plane. In FIG. 3, the laser beam RA1 from the reflecting
以下、第1光学素子73の具体的な実施例について説明する。第1光学素子73の第1面及び第2面のX軸方向を含む断面は、以下の式で表すことができる。
ここで、SAGは光軸から半径rの位置における面の光軸方向の高さであり、cは曲率であり、kは円錐定数であり、A、B、C、及びDは、4次、6次、8次、及び10次の補正係数である。具体的な数値は以下のようなものとした。
第1面(入射側)
1/c=46.130921, k=-0.921269, A=-0.182691e-5, B=-0.561534e-9, C=0.741786e-12,
D=-0.216216e-15
第2面(射出側)
1/c=-46.130921, k=-0.921269, A=0.182691e-5, B=0.561534e-9, C=-0.741786e-12,
D=0.216216e-15
第1光学素子73は、シリンドリカルレンズであり、図3に示す断面(xy断面)を光軸AXに垂直なz方向に移動させた軌跡として3次元の外形を有する。
Hereinafter, specific examples of the first
Here, SAG is the height in the optical axis direction of the surface at the position of radius r from the optical axis, c is the curvature, k is the conic constant, A, B, C, and D are the fourth order, 6th, 8th and 10th order correction coefficients. Specific numerical values are as follows.
First surface (incident side)
1 / c = 46.130921, k = -0.921269, A = -0.182691e-5, B = -0.561534e-9, C = 0.741786e-12,
D = -0.216216e-15
Second side (exit side)
1 / c = -46.130921, k = -0.921269, A = 0.182691e-5, B = 0.561534e-9, C = -0.741786e-12,
D = 0.216216e-15
The first
第2光学素子74の第1面及び第2面のX軸方向又はx軸方向を含む光軸上の断面は、第1光学素子73の第1面及び第2面のX軸方向を含む断面と同じとした。ただし、第2光学素子74は、トーリックレンズであり、第1光学素子73と同様の断面を光軸AX上に設定された或る基準点を通るとともにx軸に平行な回転軸(不図示)のまわり回転させた軌跡として3次元の外形を有する。ここで、光軸AX上の回転の基準点から第2光学素子74の中心までの距離は、具体的な実施例では57mmとした。なお、第2光学素子74の回転対称点としての上記基準点は、第1光学素子73の光源に相当するものとなっており、第1ポリゴンミラー71の反射面71a上の光射出位置に配置されている。ただし、第2光学素子74から光軸AX上の回転の基準点までの距離は、第1光学素子73の光源に一致させる必要はなく、第2ポリゴンミラー72の反射面72aまでの距離等を考慮して適宜調整することができる。
The cross section on the optical axis including the X axis direction or the x axis direction of the first surface and the second surface of the second
以上の説明では、第2光学素子74のX軸方向に関する焦点距離f2が第1光学素子73のX軸方向に関する焦点距離f1に等しいとしたが、焦点距離f2が焦点距離f1と異なるものとすることもできる。この場合、レーザー光RA2が走査される角度範囲は、レーザー光RA1が走査される角度範囲±2θと異なるが、係数を掛けた比例的な関係を有するものとなる。つまり、この場合も第2光学素子74は、第1光学素子73に入射する前のレーザー光RA1の角度を比例的に復元する。
In the above description, the focal length f2 of the second
さらに、第2光学素子74のX軸方向に関する焦点距離f2は、正に限らず負とすることができ、この場合もレーザー光RA2をX方向に発散するように走査することができる。
Furthermore, the focal length f2 in the X-axis direction of the second
図4は、図2の光学部21によるレーザー光RAの走査パターンの一例を説明する図である。レーザー光RAは、対象領域AR内において第1ポリゴンミラー71によってX軸方向に対応する角度Θを周期的に所定量(単位走査角度)だけ変化させつつ、第2ポリゴンミラー72によってYZ面内の特定方向に対応する角度Φを周期的に所定量(単位走査角度)だけ変化させた角度方向に照射される。なお、図示の例では、第1ポリゴンミラー71による単位走査角度と第2ポリゴンミラー72による単位走査角度とが略等しいものとなっているが、第1ポリゴンミラー71による単位走査角度と第2ポリゴンミラー72による単位走査角度とのいずれか一方を相対的に小さくすることもできる。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a scanning pattern of the laser beam RA by the
図1に戻って、第1ポリゴンミラー71に付随して設けられた第1センサー77は、光源と光検出素子とを一体化したユニットであり、反射面71aに検査光を入射させて反射光を検出することによって、第1ポリゴンミラー71の回転姿勢に関する情報を検出することができ、第1ポリゴンミラー71の回転速度や回転の起点を検出するために利用される。第2ポリゴンミラー72に付随して設けられた第2センサー78も、第1センサー77と同様の構造を有し、反射面72aに検査光を入射させて反射光を検出することによって、第2ポリゴンミラー72の回転姿勢に関する情報を検出することができ、第2ポリゴンミラー72の回転速度や回転の起点を検出するために利用される。第1及び第2センサー77,78の検出出力は、後述する第1及び第2モーター駆動ユニット23,24を介してミラー回転制御部25や主制御部40に送信される。
Returning to FIG. 1, the first sensor 77 provided in association with the
第1モーター駆動ユニット23は、ミラー回転制御部25の制御下で動作し、第1駆動部75に組み込まれたモーターに駆動電圧を供給することによってモーターを一定速度で回転させる。第1駆動部75には、モーターに付随してエンコーダが組み込まれており、第1駆動部75に駆動された第1ポリゴンミラー71の回転角度を示すエンコーダ信号をミラー回転制御部25に出力する。
The first
第2モーター駆動ユニット24は、ミラー回転制御部25の制御下で動作し、第2駆動部76に組み込まれたモーターに駆動電圧を供給することによってモーターを一定速度で回転させる。第2駆動部76には、モーターに付随してエンコーダが組み込まれており、第2駆動部76に駆動された第2ポリゴンミラー72の回転角度を示すエンコーダ信号をミラー回転制御部25に出力する。
The second
ミラー回転制御部25は、DSP等の信号処理回路を組み込んだものであり、第1及び第2モーター駆動ユニット23,24からのエンコーダ信号に処理を施してフィードバックに利用している。つまり、ミラー回転制御部25は、第1及び第2ポリゴンミラー71,72の回転状態を直接的に監視して回転角度を一定に保っている。
The mirror
パルス発生装置27は、主制御部40の制御下で走査装置本体20を動作させるための基準パルスを発生する。パルス発生装置27からの基準パルスは、ミラー回転制御部25の動作に利用される。
The
撮像装置30は、走査装置本体20等によって照明された計測対象を撮影するものである。詳細な説明は省略するが、撮像装置30は、例えば結像又は集光用の光学系と、光学系によって形成された像を蛍光像に変換するイメージ増倍装置と、イメージ増倍装置からの蛍光像出力を電気的な画像信号に変換する信号変換装置と、これらの装置部分の動作を制御する制御部とを備える。なお、撮像装置30は、可視光以外の電磁波の計測を行うものであってもよい。この場合、第1光学素子73や第2光学素子74の透過率、反射率等の光学特性を利用される電磁波の特性に適合させるものとする。
The
主制御部40は、パルス発生装置27やミラー回転制御部25を適宜動作させるとともに、第1及び第2モーター駆動ユニット23,24を介して第1及び第2ポリゴンミラー71,72の回転角度を示すエンコーダ信号を受け取る。主制御部(走査制御部)40は、第1及び第2ポリゴンミラー71,72の回転角度に同期させて、光源装置10の発振駆動装置12にレーザーパルス発生用のトリガー信号を出力する。主制御部40(撮像制御部)は、第1及び第2ポリゴンミラー71,72の回転角度に同期させて、撮像装置30に撮影及び開始及び終了用のトリガー信号を出力する。つまり、走査装置本体20を動作させてレーザー光RAの2次元的な走査を行うことができるともに、レーザー光RAの照射タイミングに合わせて撮像装置30による対象の撮影が可能になる。
The
以上のように、実施形態の計測システム100によれば、走査の角度範囲が大きくなっても、射出方向の歪みを低減して正確な走査を行なうことができる光走査装置60を用いているので、広角度範囲で光線の走査を行なって高精度の計測を行なうことができる。
As described above, according to the
また、実施形態の光走査装置60によれば、第1ポリゴンミラー71の光射出側に配置される第1光学素子73が第2ポリゴンミラー72の反射面72aに入射する光線の角度範囲を減少させ、第2ポリゴンミラー72の光射出側に配置される第2光学素子74が第1光学素子73に入射する前の光線の角度を比例的に復元するので、第1及び第2ポリゴンミラー71,72による走査の角度範囲が比較的大きくなっても、射出方向の歪みを低減して正確な角度で走査を行なうことができる。
Further, according to the
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.
すなわち、上記実施形態では、第1ポリゴンミラー71で反射されたレーザー光RA1を第1光学素子73によってY軸に平行にしているが、第1ポリゴンミラー71で反射されたレーザー光RA1を第1光学素子73によってY軸に対して所定の傾きを有するものとできる。この場合も、レーザー光RA1の第2ポリゴンミラー72への入射角度が一様になるので、射出方向の歪みを低減して正確な角度で走査を行なうことができる。
That is, in the above embodiment, the laser light RA1 reflected by the
第1光学素子73は、断面非球面のシリンドリカルレンズとする必要はなく、例えば断面球面のシリンドリカルレンズとすることもできる。また、第2光学素子74は、断面非球面のトーリックレンズとする必要はなく、例えば断面球面のトーリックレンズとすることもできる。
The first
10…光源装置、 11…レーザー発生装置、 12…発振駆動装置、 20…走査装置本体、 21…光学部、 23,24…第1及び第2モーター駆動ユニット、 25…ミラー回転制御部、 27…パルス発生装置、 30…撮像装置、 40…主制御部、 60…光走査装置、 71…第1ポリゴンミラー、 72…第2ポリゴンミラー、 71a…第1反射面、 72a…第2反射面、 73…第1光学素子、 74…第2光学素子、 75…第1駆動部、 76…第2駆動部、 77,78…第1及び第2センサー、 100…計測システム、 AX,AXO…光軸、 AX1…第1回転軸、 AX2…第2回転軸、 RA…レーザー光、 RA0,RA1,RA2…レーザー光
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1回転軸に対して垂直な線に略平行な第2回転軸のまわりに回転する第2ポリゴンミラーと、
前記第1ポリゴンミラーの光射出側に配置されて、光線の状態を調整するための第1光学素子と、
前記第2ポリゴンミラーの光射出側に配置されて、光線の状態を調整するための第2光学素子と、
前記第1ポリゴンミラーを回転させる第1駆動部と、
前記第2ポリゴンミラーを回転させる第2駆動部とを備え、
前記第1光学素子は、前記第2ポリゴンミラーの反射面に入射する光線の角度範囲を減少させ、
前記第2光学素子は、前記第1光学素子に入射する前の光線の角度を比例的に復元する、光走査装置。 A first polygon mirror that rotates about a first axis of rotation;
A second polygon mirror that rotates about a second rotational axis substantially parallel to a line perpendicular to the first rotational axis;
A first optical element disposed on the light exit side of the first polygon mirror for adjusting the state of the light beam;
A second optical element disposed on the light exit side of the second polygon mirror for adjusting the state of the light beam;
A first driving unit for rotating the first polygon mirror;
A second drive unit for rotating the second polygon mirror,
The first optical element reduces an angular range of light rays incident on a reflection surface of the second polygon mirror;
The second optical element is an optical scanning device that proportionally restores an angle of a light beam before entering the first optical element.
前記第2光学素子は、前記第2ポリゴンミラーの反射面で反射された光線の前記第2回転軸に平行な別の所定面に沿った射出角度を、前記第1ポリゴンミラーの反射面で反射された光線の前記第2回転軸に平行な前記所定面に沿った射出角度に略一致させる、請求項1に記載の光走査装置。 The first optical element substantially matches the incident angles along a predetermined plane parallel to the second rotation axis of the light incident on the reflecting surface of the second polygon mirror;
The second optical element reflects, on the reflecting surface of the first polygon mirror, an emission angle of a light beam reflected by the reflecting surface of the second polygon mirror along another predetermined surface parallel to the second rotation axis. 2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the emitted light beam substantially coincides with an emission angle along the predetermined plane parallel to the second rotation axis.
対象からの事象を画像として検出する撮像装置と、
前記光走査装置と前記撮像装置とを同期して動作させる撮像制御部と
を備える計測システム。 The optical scanning device according to any one of claims 1 to 7, wherein the light is incident on the object while scanning the illumination;
An imaging device for detecting an event from a target as an image;
A measurement system comprising: an imaging control unit that operates the optical scanning device and the imaging device in synchronization.
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Cited By (3)
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2012
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