JPH09203688A - レーザスキャナユニットのビーム形状評価方法及び装置 - Google Patents

レーザスキャナユニットのビーム形状評価方法及び装置

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JPH09203688A
JPH09203688A JP1226196A JP1226196A JPH09203688A JP H09203688 A JPH09203688 A JP H09203688A JP 1226196 A JP1226196 A JP 1226196A JP 1226196 A JP1226196 A JP 1226196A JP H09203688 A JPH09203688 A JP H09203688A
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JP
Japan
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beam shape
laser
scanner unit
shape measuring
laser scanner
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JP1226196A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Kida
勝啓 木田
Kohei Sumi
浩平 角
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速かつ正確にビーム形状を評価する方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 レーザビームの走査線上のビーム位置を
位置検出器7で検出し、制御装置5にてビーム形状測定
器3の移動に対して位置検出器7の位置情報をもとにポ
リゴンミラー6の回転量をフィードバックループ制御す
ることにより、ビーム形状測定器3の所定位置に正確に
レーザビームを入射させてビーム形状を評価し、高速か
つ正確にビーム形状を評価するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザスキャナユ
ニットにおけるビーム形状を評価するビーム形状評価方
法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザスキャナユニットの製造過程など
において、レーザスキャナユニットから照射されるレー
ザビームのビーム形状を管理するために、ビーム形状測
定器を用いてビーム形状を評価している。
【0003】以下、図5を参照しながら、従来のビーム
形状評価装置の一例について説明する。図5において、
21はレーザスキャナユニット、22はポリゴンミラー
26を回転させる駆動装置、23はビーム形状測定器、
24はビーム形状測定器23を直線状に移動させる位置
決めステージ、25は駆動装置22及び位置決めステー
ジ24の移動量を演算し、制御する機能を有する制御装
置である。
【0004】次に、このように構成されたビーム形状評
価装置の動作を説明する。評価対象物であるレーザスキ
ャナユニット21から照射されるレーザビームは、ポリ
ゴンミラー26の回転角を変化させることにより位置決
めステージ24の移動方向と平行かつ重なる軌跡を描く
ように配置されている。よって、ポリゴンミラー26の
任意の回転角におけるビームの照射位置に対して位置決
めステージ24を移動させ、ビーム形状測定器23にレ
ーザビームを入光させることによってビーム形状を測定
し、その測定結果によってビーム形状の評価を行なって
いる。実際には、位置決めステージ24における任意の
離散的な数箇所の位置においてビーム形状を評価するこ
とが多く、位置決めステージ24及び制御装置25を用
いて評価すべき位置にビーム形状測定器23を移動さ
せ、一方でビーム形状測定器23の移動量に対応したポ
リゴンミラー26の回転角を制御装置25によって演算
し、駆動装置22を用いてポリゴンミラー26を回転さ
せることにより、レーザビームをビーム形状測定器23
に入光させ、測定・評価を行なっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の評価方法では以下のような問題があった。評価を行
なうべき位置に移動させたビーム形状測定器23に対し
てレーザビームを入光させるためには、始めの第1点目
についてはポリゴンミラー26の駆動装置22を作業者
が操作してビーム形状測定器23の位置に対応したポリ
ゴンミラー26の回転角度を見つけ出すことが必要にな
る。
【0006】このような操作を自動的に行なうには、ポ
リゴンミラー26の駆動装置22を回転させながらビー
ム形状測定器23の入光判定出力などを用いて入光する
位置を探し出すアルゴリズムを追加することで実現でき
るが、一般に用いられているビーム形状測定器(スリッ
ト走査型のビーム形状測定器:フォトン社のビームスキ
ャンなど)は、その入光判定の応答速度が遅く、探し出
すアルゴリズムに時間を多く必要とする。
【0007】さらに、ビーム形状測定器23を別の評価
位置に移動させた場合に、ビーム形状測定器23の移動
距離に応じたポリゴンミラー26の回転角を制御装置2
5により演算し、ポリゴンミラー26を回転させるが、
ポリゴンミラー26の面精度や駆動装置22とポリゴン
ミラー26との間の滑りなどによって、レーザービーム
の照射位置とビーム形状測定器23の位置が必ずしも一
致しないため、ビーム形状測定器23の測定用入光口の
中からレーザービームが外れ、誤差の発生や測定不能
(作業者による補正作業が必要)が問題となっていた。
【0008】また、多面体の各面について、複数の任意
の走査位置におけるビーム形状を評価するために、作業
者における位置合わせ補正作業は極めて多くの時間を必
要とする。
【0009】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高速
かつ正確にビーム形状を評価する方法及び装置を提供す
ることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザスキャナ
ユニットのビーム形状評価方法は、レーザビームの走査
線上のビーム位置を位置検出器で検出し、ビーム形状測
定器の移動に対して位置検出器の位置情報をもとにポリ
ゴンミラーの回転量をフィードバックループ制御するこ
とにより、ビーム形状測定器の所定位置に正確にレーザ
ビームを入光させてビーム形状を評価し、高速かつ正確
にビーム形状を評価するものである。
【0011】また、本発明のレーザスキャナユニットの
ビーム形状評価装置は、レーザスキャナユニットのポリ
ゴンミラーを任意の角度に回転させる駆動装置と、レー
ザビーム形状を測定するビーム形状測定器と、ビーム形
状測定器をレーザビームを走査する走査線上の任意の位
置に移動させる位置決め手段と、レーザビームの走査線
上のビームの位置を検出する位置検出器と、レーザスキ
ャナユニットから照射されるレーザビームを位置検出器
とビーム形状測定器に分割するビーム分割手段と、位置
検出器の位置情報をもとにポリゴンミラーの回転量を演
算して駆動装置を制御する制御装置とを備え、ビーム分
割手段で分割したレーザービームの一方を位置検出器に
入光させ、レーザビームのビーム形状測定器の中心から
の位置ずれ情報を用いてフィードバックループ制御して
レーザビームを常時ビーム形状測定器の中心に入光され
るように追従させることにより、上記方法を実施するよ
うにしている。
【0012】また、ビーム分割手段に代えて、ビーム切
り換え手段を設けてビーム形状評価時にレーザビームを
直接ビーム形状測定器に入光させるようにし、または位
置決め手段にその移動方向と直交する方向の移動手段を
設けてこの移動手段にビーム形状測定器と位置検出器を
配設することにより、ハーフミラーなどのビーム分割手
段による歪みを防ぐことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図1〜図4を参照して説明する。
【0014】図1において、1はレーザスキャナユニッ
ト、2はポリゴンミラー6を回転させる駆動装置、3は
ビーム形状測定器、4はビーム形状測定器3を直線状に
移動させて任意位置に位置決めする位置決めステージ、
5は駆動装置2及び位置決めステージ4の移動量を演算
し、制御する機能を有する制御装置である。
【0015】7は位置検出器で、1次元PSD(ポジシ
ョンセンシングデバイス)または2次元PSD、又はラ
インセンサまたは2次元カメラなどにより構成される。
この中でも、特にPSDは位置フィードバック制御を行
なう際に処理回路が簡単に構成でき、かつ高い応答性が
得られるため利用に適する。特に、1次元PSDは直線
精度が優れ、小型化でき、かつ処理回路も簡単に構成で
きる点で便利である。
【0016】この位置検出器7は、ビーム形状測定器3
の中心と位置検出器7の中心点がレーザ走査方向に同一
位置となるようにビーム形状測定器3の側部に配設され
ている。なお、PSDの長さ及び幅については特に規定
しないが、必要な位置検出精度が得られる範囲内で幅が
広い方がポリゴンミラーの面精度及び組立精度によるば
らつきに対して影響を受けにくくなるので望ましい。
【0017】8はレーザビームをビーム形状測定器3と
位置検出器7に入光させるために2つに分割するハーフ
ミラー等から成るビーム分割手段であり、その他の光学
部品、例えば偏向ビームスプリッタ等を用いることでも
同様の効果が得られる。
【0018】なお、ビーム形状の評価位置が離散的で、
追従させる時間とビーム形状を測定する時間が同時で無
い場合には、所謂ハーフミラーなどのビーム分割手段8
に代えて、ミラーを用いてそのミラーをレーザビームを
ビーム形状測定器3位置を追従させるときのみ挿入する
ビーム切り換え手段9を設けることもでき、そうすると
ビーム形状測定時にハーフミラー等によるビーム形状の
歪みなどの影響を防止することができる。
【0019】また、ビーム分割手段8を挿入する代わり
に、図2に示すように、走査方向と直交する方向の移動
手段10にビーム形状測定器3と位置検出器7を配設
し、レーザビームがビーム形状測定器3に照射される状
態と位置検出器7に照射される状態とに切り換えること
でも同様の効果が得られる。
【0020】次に、ビーム形状測定器3の移動に追従さ
せるための制御装置5の構成について、図3を参照して
説明する。図3(a)において、位置検出器7として1
次元PSDを用いて説明する。11はPSDインターフ
ェースであり、IVアンプ(電流・電圧変換アンプ)1
3とA/D変換部14及び位置情報を算出する演算処理
部15から成り、演算処理部15ではPSDインターフ
ェース11から得られる2つの電流情報(電圧情報に変
換されている)を用いて位置情報を算出している。12
はNC制御部であり、PSDインターフェース11から
得られる位置情報をデュアルポートRAM16を介して
取得し、CPU17にて、図3(b)に示すように、ポ
リゴンミラー6を駆動しているサーボモータのフィード
バックループ制御における偏差カウンタ18に対して加
算することによりPSD中心からの位置ずれを0に収束
させるサーボアルゴリズムを実行する。
【0021】次に、具体実施例について、図4を参照し
て説明する。この装置はレーザスキャナユニットの搬入
から、ポリゴンミラーの任意の一面について走査方向の
任意の一におけるビーム形状の評価を行った後、搬出に
至るまでの一連の動作を全自動で行なうものである。
【0022】図4は、その装置における本発明に関わる
要部のみを簡略化して示している。
【0023】図4において、1はレーザスキャナユニッ
ト、2は駆動装置、3はビーム形状測定器、4は位置決
めステージ、6はポリゴンミラー、7は1次元PSDか
ら成る位置検出器、10は移動手段、11はPSDイン
ターフェース、12はNC制御部であり、図1、図2、
図3で説明したものと同一である。なお、PSDインタ
ーフェース11とNC制御部12は図1の制御装置5を
構成するものである。
【0024】
【発明の効果】本発明のレーザスキャナユニットのビー
ム形状評価方法によれば、以上の説明から明らかなよう
に、レーザビームの走査線上のビーム位置を検出器で検
出し、ビーム形状測定器の移動に対して位置検出器の位
置情報をもとにポリゴンミラーの回転量をフィードバッ
クループ制御するので、ビーム形状測定器の所定位置に
正確にレーザビームを入光させてビーム形状を評価し、
高速かつ正確にビーム形状を評価することができる。
【0025】また、本発明のレーザスキャナユニットの
ビーム形状評価装置によれば、レーザビームの走査線上
のビームの位置を検出する位置検出器と、レーザスキャ
ナユニットから照射されるレーザビームを位置検出器と
ビーム形状測定器に分割するビーム分割手段と、位置検
出器の位置情報をもとにポリゴンミラーの回転量を演算
して駆動装置を制御する制御装置とを備えているので、
ビーム分割手段で分割したレーザービームの一方を位置
検出器に入光させてレーザビームのビーム形状測定器の
中心からの位置ずれ情報を得ることができ、それを用い
てフィードバックループ制御してレーザビームが常時ビ
ーム形状測定器の中心に入光されるように追従させるこ
とができる。
【0026】また、ビーム分割手段に代えて、ビーム切
り換え手段を設けてビーム形状評価時にレーザビームを
直接ビーム形状測定器に入光させるようにし、または位
置決め手段にその移動方向と直交する方向の移動手段を
設けてこの移動手段にビーム形状測定器と位置検出器を
配設することにより、ハーフミラーなどのビーム分割手
段による歪みを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のレーザスキャナユニット
のビーム形状評価装置の構成を示す斜視図である。
【図2】同実施形態の変形例において、ビーム形状測定
器と位置検出器の位置を切り換える移動手段を示す斜視
図である。
【図3】同実施形態の制御装置の構成を示すブロック図
である。
【図4】同実施形態の具体実施例の要部構成を示す斜視
図である。
【図5】従来例のレーザスキャナユニットのビーム形状
評価装置の構成図である。
【符号の説明】
1 レーザスキャンユニット 2 駆動装置 3 ビーム形状測定器 4 位置決めステージ(位置決め手段) 5 制御装置 6 ポリゴンミラー 7 位置検出器 8 ビーム分割手段 9 ビーム切り換え手段 10 移動手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリゴンミラーの回転によるレーザビー
    ム走査方向の任意位置でのビーム形状をビーム形状測定
    器で測定するレーザスキャナユニットにおけるビーム形
    状評価方法であって、レーザビームの走査線上のビーム
    位置を位置検出器で検出し、ビーム形状測定器の移動に
    対して位置検出器の位置情報をもとにポリゴンミラーの
    回転量を制御し、ビーム形状測定器の所定位置に正確に
    レーザビームを入光させてビーム形状を評価することを
    特徴とするレーザスキャナユニットのビーム形状評価方
    法。
  2. 【請求項2】 レーザスキャナユニットにおけるポリゴ
    ンミラーの回転によるレーザビーム走査方向の任意位置
    でのビーム形状を測定するビーム形状評価装置であっ
    て、レーザスキャナユニットのポリゴンミラーを任意の
    角度に回転させる駆動装置と、レーザビーム形状を測定
    するビーム形状測定器と、ビーム形状測定器をレーザビ
    ームを走査する走査線上の任意の位置に移動させる位置
    決め手段と、レーザビームの走査線上のビームの位置を
    検出する位置検出器と、レーザスキャナユニットから照
    射されるレーザビームを位置検出器とビーム形状測定器
    に入光させるビーム分割手段と、位置検出器の位置情報
    をもとにポリゴンミラーの回転量を演算して駆動装置を
    制御する制御装置とを備えたことを特徴とするレーザス
    キャナユニットのビーム形状評価装置。
  3. 【請求項3】 ビーム分割手段に代えて、レーザビーム
    を位置検出器とビーム形状測定器に選択的に入光させる
    ビーム切り換え手段を設けたことを特徴とする請求項2
    記載のレーザスキャナユニットのビーム形状評価装置。
  4. 【請求項4】 ビーム分割手段に代えて、位置決め手段
    にその移動方向と直交する方向の移動手段を設け、この
    移動手段にビーム形状測定器と位置検出器を配設したこ
    とを特徴とする請求項2記載のレーザスキャナユニット
    のビーム形状評価装置。
JP1226196A 1996-01-26 1996-01-26 レーザスキャナユニットのビーム形状評価方法及び装置 Pending JPH09203688A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000283886A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Ricoh Co Ltd 走査光学系の光スポット測定装置
JP2007163227A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Ricoh Co Ltd レーザ走査光学系の光学特性測定装置及びその光学特性測定方法
CN100350329C (zh) * 1998-06-23 2007-11-21 株式会社理光 光束特性评价装置
CN110877456B (zh) * 2019-12-10 2023-08-08 杭州德迪智能科技有限公司 一种高效率旋转扫描平面成像装置及方法

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