JPH11281875A - レーザ光軸補正装置と補正方法 - Google Patents
レーザ光軸補正装置と補正方法Info
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- JPH11281875A JPH11281875A JP9830698A JP9830698A JPH11281875A JP H11281875 A JPH11281875 A JP H11281875A JP 9830698 A JP9830698 A JP 9830698A JP 9830698 A JP9830698 A JP 9830698A JP H11281875 A JPH11281875 A JP H11281875A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光の光軸補正を自動化することができ
るようにし、煩雑なレーザ光の光軸補正を簡単に行うこ
とができるようにする。 【解決手段】 第一のミラー2の角度をX方向に変化さ
せて、マスク6の窓7により制限されたレーザ光の投影
面の照射点を移動させる。この投影面でのレーザ光の照
射点の軌跡をイメージセンサ9により撮像し、これを画
像処理し、第一のミラー2の中心とマスク6の窓7の中
心とを結ぶ正しい光軸が投影面と交差する点から前記軌
跡の両端までの距離S1、S2をそれぞれ求める。これ
らの距離S1、S2が不等であるとき、前記S1、S2
の値を用い、第二のミラー3のX方向のずれ角を求め、
そのずれ角を補正する。次に、前記第一のミラー2の角
度をX方向と直交するY方向に変化させて、同様にして
Y方向のミラー2、3のY方向の角度を補正する。
るようにし、煩雑なレーザ光の光軸補正を簡単に行うこ
とができるようにする。 【解決手段】 第一のミラー2の角度をX方向に変化さ
せて、マスク6の窓7により制限されたレーザ光の投影
面の照射点を移動させる。この投影面でのレーザ光の照
射点の軌跡をイメージセンサ9により撮像し、これを画
像処理し、第一のミラー2の中心とマスク6の窓7の中
心とを結ぶ正しい光軸が投影面と交差する点から前記軌
跡の両端までの距離S1、S2をそれぞれ求める。これ
らの距離S1、S2が不等であるとき、前記S1、S2
の値を用い、第二のミラー3のX方向のずれ角を求め、
そのずれ角を補正する。次に、前記第一のミラー2の角
度をX方向と直交するY方向に変化させて、同様にして
Y方向のミラー2、3のY方向の角度を補正する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からミラーに
より、レーザ光を導いて照射対象物に照射するレーザ光
学系において、光源から照射対象物に至るレーザ光の光
軸を正しい光軸に修正するため、ミラーの角度を調整し
て、光軸の補正を行うレーザ光軸補正装置とこれを使用
したレーザ光軸補正方法に関する。
より、レーザ光を導いて照射対象物に照射するレーザ光
学系において、光源から照射対象物に至るレーザ光の光
軸を正しい光軸に修正するため、ミラーの角度を調整し
て、光軸の補正を行うレーザ光軸補正装置とこれを使用
したレーザ光軸補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザー光はエネルギー密度が高く、微
少な部分に高熱を与える事ができると共に、指向性、単
色性に優れている。この利点を利用して、局部的に高い
エネルギーを与え得る装置が広く利用され、例えばレー
ザー光を照射して照射対象物に物理的な変化を起こすレ
ーザ加工装置の他、測定、計測、さらに光通信等の分野
のにおいて広く利用されている。
少な部分に高熱を与える事ができると共に、指向性、単
色性に優れている。この利点を利用して、局部的に高い
エネルギーを与え得る装置が広く利用され、例えばレー
ザー光を照射して照射対象物に物理的な変化を起こすレ
ーザ加工装置の他、測定、計測、さらに光通信等の分野
のにおいて広く利用されている。
【0003】例えば、レーザー加工機は、レーザー光を
励起するするレーザー発振器と、励起されたレーザー光
を目的の部位に誘導する光学系と、レーザー光を照射す
る照射対象物を位置決めする部分とを含んでいる。この
ようなレーザ加工機では、光学系により誘導されるレー
ザー光の光路が定められた正しい位置に合致していなけ
れば、正常な動作は維持できない。
励起するするレーザー発振器と、励起されたレーザー光
を目的の部位に誘導する光学系と、レーザー光を照射す
る照射対象物を位置決めする部分とを含んでいる。この
ようなレーザ加工機では、光学系により誘導されるレー
ザー光の光路が定められた正しい位置に合致していなけ
れば、正常な動作は維持できない。
【0004】レーザ発振器を光源とする光学系の多く
は、ハーフミラーやプリズム等の様々な光学素子が用い
られている。こらの光学素子を交換する場合、その屈折
率や厚さの違いにより、レーザ光の光軸がずれることが
ある。また、単一のレーザ光源を2つの光学系で使用す
る場合、ミラーの切り替え等に伴い、光源から照射対象
物に至るレーザ光の光軸がずれてしまうことが多い。
は、ハーフミラーやプリズム等の様々な光学素子が用い
られている。こらの光学素子を交換する場合、その屈折
率や厚さの違いにより、レーザ光の光軸がずれることが
ある。また、単一のレーザ光源を2つの光学系で使用す
る場合、ミラーの切り替え等に伴い、光源から照射対象
物に至るレーザ光の光軸がずれてしまうことが多い。
【0005】レーザー光の光軸がずれていると、加工用
マスクやレンズ等の決められた位置に決められた方向か
らレーザ光を入射させることができず、装置の使用に支
障を来す。このため、所定の光軸を保っているか確認す
る必要があり、もし、光軸がずれていたら、光学系を構
成しているミラーの角度を調整して正しい光軸に修正す
る光軸補正が必要となる。レーザ光の光路を決める光学
系の光軸を補正するためには、最低2枚のミラーの角度
を変える必要がある。従来において、このような光軸補
正は、人がミラーの角度を変えながら行っていた。
マスクやレンズ等の決められた位置に決められた方向か
らレーザ光を入射させることができず、装置の使用に支
障を来す。このため、所定の光軸を保っているか確認す
る必要があり、もし、光軸がずれていたら、光学系を構
成しているミラーの角度を調整して正しい光軸に修正す
る光軸補正が必要となる。レーザ光の光路を決める光学
系の光軸を補正するためには、最低2枚のミラーの角度
を変える必要がある。従来において、このような光軸補
正は、人がミラーの角度を変えながら行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のような光軸補正作業は熟練を要し、光軸補正を正確に
行える者は多くはない。また、光軸補正の経験を積んだ
熟練者でも、光軸補正を正確に行うためには、多くの時
間と手数がかかる。そのため、複数の光源や光学系を何
度か交換して使用するような場合、煩雑な光軸調整作業
を何度も繰り返し行わなければならず、きわめて面倒で
あった。本発明は、このような従来の課題に鑑み、レー
ザ光の光軸補正を自動化することができるようにし、煩
雑なレーザ光の光軸補正を簡単に行うことができるよう
にすることを目的とする。
のような光軸補正作業は熟練を要し、光軸補正を正確に
行える者は多くはない。また、光軸補正の経験を積んだ
熟練者でも、光軸補正を正確に行うためには、多くの時
間と手数がかかる。そのため、複数の光源や光学系を何
度か交換して使用するような場合、煩雑な光軸調整作業
を何度も繰り返し行わなければならず、きわめて面倒で
あった。本発明は、このような従来の課題に鑑み、レー
ザ光の光軸補正を自動化することができるようにし、煩
雑なレーザ光の光軸補正を簡単に行うことができるよう
にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、光源1から発射されたレーザ光を導く
2つのミラー2、3の角度を調整する角度調整機構4,
5を備える。また、レーザ光の照射対照物側にレーザ光
が照射される投影面を配置し、この投影面と照射対照物
側に近い第一のミラー2との間に、ミラー2から投影面
に投影されるレーザ光の照射範囲を制限する窓7を有す
るマスク6を設け、この窓7の中心と第一のミラー2の
中心とを結ぶ直線を、正しいレーザ光の光軸とする。そ
して、第一のミラー2の傾きを変化させて、投影面上の
レーザ光の照射点を移動させ、その軌跡をイメージセン
サ9で撮像する。そして、前記の正しい光軸が投影面と
交差する点に対して、前記照射点の軌跡のずれを測定
し、これにより光軸のずれを求める。これによって2つ
のミラー2、3の角度を調整し、正しい光軸に補正す
る。
を達成するため、光源1から発射されたレーザ光を導く
2つのミラー2、3の角度を調整する角度調整機構4,
5を備える。また、レーザ光の照射対照物側にレーザ光
が照射される投影面を配置し、この投影面と照射対照物
側に近い第一のミラー2との間に、ミラー2から投影面
に投影されるレーザ光の照射範囲を制限する窓7を有す
るマスク6を設け、この窓7の中心と第一のミラー2の
中心とを結ぶ直線を、正しいレーザ光の光軸とする。そ
して、第一のミラー2の傾きを変化させて、投影面上の
レーザ光の照射点を移動させ、その軌跡をイメージセン
サ9で撮像する。そして、前記の正しい光軸が投影面と
交差する点に対して、前記照射点の軌跡のずれを測定
し、これにより光軸のずれを求める。これによって2つ
のミラー2、3の角度を調整し、正しい光軸に補正す
る。
【0008】すなわち、本発明によるレーザ光軸補正装
置は、光源1から発射したレーザ光を反射する第二のミ
ラー3と、第二のミラー3から反射されたレーザ光を反
射する第一のミラー2と、第一のミラー2から反射され
たレーザ光が照射される投影面と、この投影面に照射さ
れるレーザ光の照射角を制限する窓7を有するマスク6
と、前記第一と第二のミラー2、3の角度をそれぞれ変
える第一と第二の角度調整機構4、5と、前記第一のミ
ラー1の角度を変えたとき、マスク6で制限されたレー
ザ光の投影面上の照射点の軌跡を撮像するイメージセン
サ9とを有する。さらに、このイメージセンサ9により
得られた投影面上のレーザ光の照射点の軌跡のずれから
レーザ光軸のずれを計算すると共に、計算されたレーザ
光軸のずれを補正する信号を前記第一と第二の角度調整
機構4、5に入力し、第一と第二のミラー2、3の角度
を調整するデータ処理部12を有する。
置は、光源1から発射したレーザ光を反射する第二のミ
ラー3と、第二のミラー3から反射されたレーザ光を反
射する第一のミラー2と、第一のミラー2から反射され
たレーザ光が照射される投影面と、この投影面に照射さ
れるレーザ光の照射角を制限する窓7を有するマスク6
と、前記第一と第二のミラー2、3の角度をそれぞれ変
える第一と第二の角度調整機構4、5と、前記第一のミ
ラー1の角度を変えたとき、マスク6で制限されたレー
ザ光の投影面上の照射点の軌跡を撮像するイメージセン
サ9とを有する。さらに、このイメージセンサ9により
得られた投影面上のレーザ光の照射点の軌跡のずれから
レーザ光軸のずれを計算すると共に、計算されたレーザ
光軸のずれを補正する信号を前記第一と第二の角度調整
機構4、5に入力し、第一と第二のミラー2、3の角度
を調整するデータ処理部12を有する。
【0009】ここで、マスク6の窓7は、正しい光軸が
中心を通るように配置された正方形または矩形の開口部
であり、その窓7の直交する辺は、それぞれX、Y方向
に向いている。第一の角度調整機構4は、レーザ光の光
軸が直交する2方向にそれぞれ変わるように、第一のミ
ラー2の角度を直交するX及びY方向の2方向にそれぞ
れ変えるものである。また、第二の角度調整機構5は、
レーザ光の光軸が直交する2方向にそれぞれ変わるよう
に、第二のミラー3の角度を直交するX及びY方向の2
方向にそれぞれ変えるものである。
中心を通るように配置された正方形または矩形の開口部
であり、その窓7の直交する辺は、それぞれX、Y方向
に向いている。第一の角度調整機構4は、レーザ光の光
軸が直交する2方向にそれぞれ変わるように、第一のミ
ラー2の角度を直交するX及びY方向の2方向にそれぞ
れ変えるものである。また、第二の角度調整機構5は、
レーザ光の光軸が直交する2方向にそれぞれ変わるよう
に、第二のミラー3の角度を直交するX及びY方向の2
方向にそれぞれ変えるものである。
【0010】このようなレーザ光軸補正装置を使用し、
レーザ光軸は次のようにして調整する。まず、第一のミ
ラー2の角度をX方向に変化させて、マスク6の窓7に
より制限されたレーザ光の投影面上の照射点を移動させ
る。この投影面上のレーザ光の照射点の軌跡をイメージ
センサ9により撮像し、これを画像処理し、第一のミラ
ー2の中心とマスク6の窓7の中心とを結ぶ正しい光軸
が投影面と交差する点から前記照射点の軌跡の両端まで
の距離S1、S2をそれぞれ求める。そして、これらの
距離S1、S2が不等であるとき、前記S1、S2の値
を用いて第二のミラー3のX方向のずれ角を求め、その
ずれ角を補正する。次に、前記第一のミラー2の角度を
X方向と直交するY方向に変化させて、マスク6の窓7
により制限されたレーザ光の投影面上の照射点を移動さ
せる。この投影面上のレーザ光の照射点の軌跡をイメー
ジセンサ9により撮像し、これを画像処理し、第一のミ
ラー2の中心とマスク6の窓7の中心とを結ぶ正しい光
軸が投影面と交差する点から前記照射点の軌跡の両端ま
での距離S1’、S2’をそれぞれ求める。そして、こ
れらの距離S1’、S2’が不等であるとき、前記S
1’、S2’の値を用いて第二のミラー3のY方向のず
れ角を求め、このずれ角を補正する。
レーザ光軸は次のようにして調整する。まず、第一のミ
ラー2の角度をX方向に変化させて、マスク6の窓7に
より制限されたレーザ光の投影面上の照射点を移動させ
る。この投影面上のレーザ光の照射点の軌跡をイメージ
センサ9により撮像し、これを画像処理し、第一のミラ
ー2の中心とマスク6の窓7の中心とを結ぶ正しい光軸
が投影面と交差する点から前記照射点の軌跡の両端まで
の距離S1、S2をそれぞれ求める。そして、これらの
距離S1、S2が不等であるとき、前記S1、S2の値
を用いて第二のミラー3のX方向のずれ角を求め、その
ずれ角を補正する。次に、前記第一のミラー2の角度を
X方向と直交するY方向に変化させて、マスク6の窓7
により制限されたレーザ光の投影面上の照射点を移動さ
せる。この投影面上のレーザ光の照射点の軌跡をイメー
ジセンサ9により撮像し、これを画像処理し、第一のミ
ラー2の中心とマスク6の窓7の中心とを結ぶ正しい光
軸が投影面と交差する点から前記照射点の軌跡の両端ま
での距離S1’、S2’をそれぞれ求める。そして、こ
れらの距離S1’、S2’が不等であるとき、前記S
1’、S2’の値を用いて第二のミラー3のY方向のず
れ角を求め、このずれ角を補正する。
【0011】このようにして、第一のミラー2の中心と
マスク6の窓7の中心とを結ぶ線が正しい光軸と一致す
るようにセットしておけば、第一のミラー2のマスク6
の窓7により制限された投影面上へのレーザ光の照射点
の軌跡のずれをイメージセンサ9で撮像して計測するこ
とにより、レーザ光の光軸のずれの有無と、そのずれの
量が数値的に把握できる。それによって、ミラー2、3
の傾きを調整し、レーザ光の光軸の或る方向のずれを補
正することができる。第一のミラー2の角度の変化を、
直交するX方向とY方向との2方向について行い、それ
ぞれ前記のような補正を行うことにより、レーザ光の光
軸が正しく補正される。
マスク6の窓7の中心とを結ぶ線が正しい光軸と一致す
るようにセットしておけば、第一のミラー2のマスク6
の窓7により制限された投影面上へのレーザ光の照射点
の軌跡のずれをイメージセンサ9で撮像して計測するこ
とにより、レーザ光の光軸のずれの有無と、そのずれの
量が数値的に把握できる。それによって、ミラー2、3
の傾きを調整し、レーザ光の光軸の或る方向のずれを補
正することができる。第一のミラー2の角度の変化を、
直交するX方向とY方向との2方向について行い、それ
ぞれ前記のような補正を行うことにより、レーザ光の光
軸が正しく補正される。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1に、本発明によるレーザ光軸補正装置の例の概略を
示す。レーザ光は、レーザ発振器や収束レンズ等を含む
光源1から発射される。この光源1から発射されたレー
ザ光は、第二のミラー3で反射され、さらに第一のミラ
ー2で反射され、照射対象物に照射される。ここでは、
照射対照物に代えて、レーザ光が照射される投影面を有
するものとして、スクリーン8が設置される。
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1に、本発明によるレーザ光軸補正装置の例の概略を
示す。レーザ光は、レーザ発振器や収束レンズ等を含む
光源1から発射される。この光源1から発射されたレー
ザ光は、第二のミラー3で反射され、さらに第一のミラ
ー2で反射され、照射対象物に照射される。ここでは、
照射対照物に代えて、レーザ光が照射される投影面を有
するものとして、スクリーン8が設置される。
【0013】第一のミラー2と第二のミラー3には、例
えばステップモータと歯車減速機等からなる第一の角度
調整機構4と第二角度調整機構5が備えられている。こ
れら角度調整機構4、5により、図1に矢印で示すよう
に、第一のミラー2と第二のミラー3とが互いに直交す
る2つの方向に角度を変えることができる。ここでは、
説明の便宜上、縦方向をX方向、横方向をY方向として
説明する。
えばステップモータと歯車減速機等からなる第一の角度
調整機構4と第二角度調整機構5が備えられている。こ
れら角度調整機構4、5により、図1に矢印で示すよう
に、第一のミラー2と第二のミラー3とが互いに直交す
る2つの方向に角度を変えることができる。ここでは、
説明の便宜上、縦方向をX方向、横方向をY方向として
説明する。
【0014】さらに、第一のミラー2とスクリーン8と
の間に、窓7を有するマスク6が配置されている。この
マスク6の窓7は、正方形であって、その中心と前記第
一のミラー2の中心とを結ぶ線がレーザ光の正しい光軸
と一致するように配置されている。窓7の形状は矩形で
あってもよい。窓7の直交する辺は、それぞれX方向及
びY方向に向いている。
の間に、窓7を有するマスク6が配置されている。この
マスク6の窓7は、正方形であって、その中心と前記第
一のミラー2の中心とを結ぶ線がレーザ光の正しい光軸
と一致するように配置されている。窓7の形状は矩形で
あってもよい。窓7の直交する辺は、それぞれX方向及
びY方向に向いている。
【0015】この光学系の配置の側面図を図2と図3に
示す。これらの図は、レーザ光の光軸が正しい状態を示
している。レーザ光の正しい光軸に対する第一のミラー
2の角度をθ、第二のミラー3の角度をφで表す。例え
ば図示の例では、光源1から発射されたレーザ光が第二
のミラー3の中心に水平に入射し、これが90゜の角度
で垂直に反射され、さらにこのレーザ光が第一のミラー
2の中心で90゜の角度で水平に反射され、スクリーン
8に入射する。従ってこの場合、θ=φ=45゜であ
る。第一のミラー2と第二のミラー3の中心間の距離を
B、第一のミラー2の中心からマスク6までの距離を
A、マスク6からスクリーン8の表面までの距離をC
A、マスク6の窓7の中心からその上下の縁までの距離
をLとする。但し、Cは常数である。
示す。これらの図は、レーザ光の光軸が正しい状態を示
している。レーザ光の正しい光軸に対する第一のミラー
2の角度をθ、第二のミラー3の角度をφで表す。例え
ば図示の例では、光源1から発射されたレーザ光が第二
のミラー3の中心に水平に入射し、これが90゜の角度
で垂直に反射され、さらにこのレーザ光が第一のミラー
2の中心で90゜の角度で水平に反射され、スクリーン
8に入射する。従ってこの場合、θ=φ=45゜であ
る。第一のミラー2と第二のミラー3の中心間の距離を
B、第一のミラー2の中心からマスク6までの距離を
A、マスク6からスクリーン8の表面までの距離をC
A、マスク6の窓7の中心からその上下の縁までの距離
をLとする。但し、Cは常数である。
【0016】ここで、図3に示すように、第一のミラー
2の角度を上下方向、すなわちX方向に変えてスクリー
ン8にレーザ光を照射する。このとき、マスク6の窓7
によってスクリーン8に照射されるレーザ光の角度が制
限される。第一のミラー2の中心とマスク6の窓7の上
下の縁を結ぶ直線の角度を、第一のミラー2と窓7の中
心を結ぶ線に対して±Δθで表すと、マスク6の窓7を
通してスクリーン8の表面に照射されるレーザ光の光軸
は、第一のミラー2と窓7の中心を結ぶ線に対して±Δ
θの範囲、合計2Δθの角度の範囲にある。第一のミラ
ー2を反射したレーザ光の光軸が2Δθの角度だけ変化
するときの第一のミラー2の回転角は、θ=45゜を中
心として±1/2Δθ、合計Δθである。
2の角度を上下方向、すなわちX方向に変えてスクリー
ン8にレーザ光を照射する。このとき、マスク6の窓7
によってスクリーン8に照射されるレーザ光の角度が制
限される。第一のミラー2の中心とマスク6の窓7の上
下の縁を結ぶ直線の角度を、第一のミラー2と窓7の中
心を結ぶ線に対して±Δθで表すと、マスク6の窓7を
通してスクリーン8の表面に照射されるレーザ光の光軸
は、第一のミラー2と窓7の中心を結ぶ線に対して±Δ
θの範囲、合計2Δθの角度の範囲にある。第一のミラ
ー2を反射したレーザ光の光軸が2Δθの角度だけ変化
するときの第一のミラー2の回転角は、θ=45゜を中
心として±1/2Δθ、合計Δθである。
【0017】第一のミラー2の中心とマスク6の窓7の
中心とを結ぶ直線の延長線のスクリーン8の交点を、仮
に「スクリーン8の中心」とする。前記レーザ光のスク
リーン8上での照射点の軌跡が、スクリーン8の中心に
対してX方向にそれぞれS1、S2の範囲にあるとす
る。この場合、レーザ光の光軸が正しいと、S1=S2
となる。従って、イメージセンサ9で撮像したレーザ光
の照射点の軌跡により、このX方向の距離をS1、S2
を測定し、S1=S2となれば、レーザ光の光軸が正し
く設定されていることになり、レーザ光の光軸を補正す
る必要はない。すなわち、第一のミラー2の角度を変え
る前の当初の角度でレーザ光の光軸が正しく設定されて
いることになる。第一のミラー2の角度を戻し、スクリ
ーン8の中心にレーザ光の照射点が移動するようにすれ
ば、レーザ光軸の設定は完了である。なお、スクリーン
8の中心には、その位置にポイント等のマークを付けて
おき、イメージセンサ9で認識しやすいようにする。こ
の図3においては、各寸法の関係を、次の数1のように
表すことができる。
中心とを結ぶ直線の延長線のスクリーン8の交点を、仮
に「スクリーン8の中心」とする。前記レーザ光のスク
リーン8上での照射点の軌跡が、スクリーン8の中心に
対してX方向にそれぞれS1、S2の範囲にあるとす
る。この場合、レーザ光の光軸が正しいと、S1=S2
となる。従って、イメージセンサ9で撮像したレーザ光
の照射点の軌跡により、このX方向の距離をS1、S2
を測定し、S1=S2となれば、レーザ光の光軸が正し
く設定されていることになり、レーザ光の光軸を補正す
る必要はない。すなわち、第一のミラー2の角度を変え
る前の当初の角度でレーザ光の光軸が正しく設定されて
いることになる。第一のミラー2の角度を戻し、スクリ
ーン8の中心にレーザ光の照射点が移動するようにすれ
ば、レーザ光軸の設定は完了である。なお、スクリーン
8の中心には、その位置にポイント等のマークを付けて
おき、イメージセンサ9で認識しやすいようにする。こ
の図3においては、各寸法の関係を、次の数1のように
表すことができる。
【0018】
【数1】
【0019】次に、図示していないが、Y方向について
も同様にして第一のミラー2の角度を変えて、Y方向の
S1’、S2’を測定し、S1’=S2’となれば、Y
方向もレーザ光の光軸が正しく設定されていることにな
り、レーザ光の光軸を補正する必要はない。すなわち、
第一のミラー2の角度を変える前の当初の角度でレーザ
光の光軸が正しく設定されていることになる。
も同様にして第一のミラー2の角度を変えて、Y方向の
S1’、S2’を測定し、S1’=S2’となれば、Y
方向もレーザ光の光軸が正しく設定されていることにな
り、レーザ光の光軸を補正する必要はない。すなわち、
第一のミラー2の角度を変える前の当初の角度でレーザ
光の光軸が正しく設定されていることになる。
【0020】図4は、第二のミラー3から反射されたレ
ーザ光が、図4に二点鎖線で示すように、第一のミラー
2の中心からずれた位置で反射され、その結果、レーザ
光の光軸が正しい光軸からずれている状態である。この
状態では、レーザ光の第一のミラー2での反射位置が同
ミラー2の中心からずれているので、第一のミラー2を
上下に傾けたとき、イメージセンサ9でスクリーン8の
レーザ光の照射点の軌跡を撮像することで求められるS
1、S2は不等となる。換言すると、マスク6で制限さ
れたレーザ光のスクリーン8上の照射点の軌跡は、スク
リーン8の中心の上下で異なった長さになる。
ーザ光が、図4に二点鎖線で示すように、第一のミラー
2の中心からずれた位置で反射され、その結果、レーザ
光の光軸が正しい光軸からずれている状態である。この
状態では、レーザ光の第一のミラー2での反射位置が同
ミラー2の中心からずれているので、第一のミラー2を
上下に傾けたとき、イメージセンサ9でスクリーン8の
レーザ光の照射点の軌跡を撮像することで求められるS
1、S2は不等となる。換言すると、マスク6で制限さ
れたレーザ光のスクリーン8上の照射点の軌跡は、スク
リーン8の中心の上下で異なった長さになる。
【0021】ここで、図4に示す通り、レーザ光の実際
の光軸とマスク6の中心とのずれをa、第二のミラー3
で反射したレーザ光の光軸と第一と第二のミラー2,3
の中心を結ぶ直線とがなす角、すなわち光軸のずれ角を
Δφ、第一のミラー2の中心とレーザ光の反射点との図
4における上下方向のずれをX1、左右方向のずれをX
2とする。このようにしたとき、図4に示す各三角形
は、それぞれ図5〜図7に示すような図形として抽出す
ることができる。ここでS1、S2とaとの関係は、図
5に示す三角形の相似関係から、次の数2のようにして
与えられる。
の光軸とマスク6の中心とのずれをa、第二のミラー3
で反射したレーザ光の光軸と第一と第二のミラー2,3
の中心を結ぶ直線とがなす角、すなわち光軸のずれ角を
Δφ、第一のミラー2の中心とレーザ光の反射点との図
4における上下方向のずれをX1、左右方向のずれをX
2とする。このようにしたとき、図4に示す各三角形
は、それぞれ図5〜図7に示すような図形として抽出す
ることができる。ここでS1、S2とaとの関係は、図
5に示す三角形の相似関係から、次の数2のようにして
与えられる。
【0022】
【数2】
【0023】従って、イメージセンサ9により、スクリ
ーン8へのレーザ光の照射点の軌跡を撮像し、そのS
1、S2の値を測定することにより、aを求めることが
できる。なお、第一のミラー2でのレーザ光の反射点が
同ミラー2の中心からずれている場合、第一のミラー2
の角度をその中心の回りに変えると、図8に示すよう
に、実際には2つの角度における反射点は一致せずにず
れる。すなわち、図5に示す三角形の右側の頂点は1点
でなくなる。しかしここでは、Lの値に比べてAの値を
大きくとることにより、この反射点のずれを無視して、
図5に示すような単一の頂点を有する三角形として取り
扱うことができる。さらに、第一のミラー2でのレーザ
光の反射点と同ミラー2の中心までの図4において上下
及び左右方向の距離をそれぞれX1、X2としたとき、
それらの関係は、図6及び図7に示す図形から、次の数
3及び数4の式の通りとなる。
ーン8へのレーザ光の照射点の軌跡を撮像し、そのS
1、S2の値を測定することにより、aを求めることが
できる。なお、第一のミラー2でのレーザ光の反射点が
同ミラー2の中心からずれている場合、第一のミラー2
の角度をその中心の回りに変えると、図8に示すよう
に、実際には2つの角度における反射点は一致せずにず
れる。すなわち、図5に示す三角形の右側の頂点は1点
でなくなる。しかしここでは、Lの値に比べてAの値を
大きくとることにより、この反射点のずれを無視して、
図5に示すような単一の頂点を有する三角形として取り
扱うことができる。さらに、第一のミラー2でのレーザ
光の反射点と同ミラー2の中心までの図4において上下
及び左右方向の距離をそれぞれX1、X2としたとき、
それらの関係は、図6及び図7に示す図形から、次の数
3及び数4の式の通りとなる。
【0024】
【数3】
【数4】
【0025】前記の(3)の式と(4)の式から、次の
数5により、aをX2で表すことができる。
数5により、aをX2で表すことができる。
【0026】
【数5】
【0027】さらに、前記の(2’)の式と(5)の式
から、次の数6により、X2を前記測定値S1、S2で
表すことができる。
から、次の数6により、X2を前記測定値S1、S2で
表すことができる。
【0028】
【数6】
【0029】そして図7により、最終的に求めるミラー
2の角度のずれΔφは、次の数7により求めることがで
きる。すなわち、イメージセンサ9により、マスク6で
制限されるスクリーン8上のレーザスポットの照射点の
軌跡を撮像し、そのS1、S2測定することにより、
(7)式のようにして第二のミラー3のずれ角Δφを求
めることができる。
2の角度のずれΔφは、次の数7により求めることがで
きる。すなわち、イメージセンサ9により、マスク6で
制限されるスクリーン8上のレーザスポットの照射点の
軌跡を撮像し、そのS1、S2測定することにより、
(7)式のようにして第二のミラー3のずれ角Δφを求
めることができる。
【0030】
【数7】
【0031】これにより、角度調整機構5(図1参照)
を用いて、第二のミラー3の角度を変えて、そのずれ角
Δφを修正すると、第二のミラー3から反射されたレー
ザ光は、第一のミラー2の中心に照射され、反射される
ことになる。そこで、第一のミラー2の角度を再度上下
方向、すなわちX方向に変えてスクリーン8にレーザ光
を照射し、イメージセンサ9で撮像したレーザ光の照射
点の軌跡により、このX方向の距離をS1、S2を測定
し、S1=S2となれば、レーザ光の光軸が正しく設定
されていることになる。第一のミラー2の角度を調整
し、スクリーン8の中心にレーザ光の照射点が移動する
ようにすれば、レーザ光軸の設定は完了である。
を用いて、第二のミラー3の角度を変えて、そのずれ角
Δφを修正すると、第二のミラー3から反射されたレー
ザ光は、第一のミラー2の中心に照射され、反射される
ことになる。そこで、第一のミラー2の角度を再度上下
方向、すなわちX方向に変えてスクリーン8にレーザ光
を照射し、イメージセンサ9で撮像したレーザ光の照射
点の軌跡により、このX方向の距離をS1、S2を測定
し、S1=S2となれば、レーザ光の光軸が正しく設定
されていることになる。第一のミラー2の角度を調整
し、スクリーン8の中心にレーザ光の照射点が移動する
ようにすれば、レーザ光軸の設定は完了である。
【0032】次に、図示していないが、Y方向について
も同様にして第一のミラー2の角度を変えて、Y方向の
S1’、S2’を測定し、この値から前述のX方向の補
正と同様にして第二のミラー3のY方向のずれ角を求
め、それを修正し、レーザ光の光軸を補正する。補正が
完了したら、図1に2点鎖線で示すように、スクリーン
8を取り外し、実際の照射対照物にレーザ光を照射し、
加工、測定等を行う。
も同様にして第一のミラー2の角度を変えて、Y方向の
S1’、S2’を測定し、この値から前述のX方向の補
正と同様にして第二のミラー3のY方向のずれ角を求
め、それを修正し、レーザ光の光軸を補正する。補正が
完了したら、図1に2点鎖線で示すように、スクリーン
8を取り外し、実際の照射対照物にレーザ光を照射し、
加工、測定等を行う。
【0033】図9は、このような計算式による処理を行
うデータ処理部12の例である。第一のミラー2と第二
のミラー3の回転角度は、それらの角度調整機構4、5
のサーボ信号やパルス信号から得られ、入出力制御部
(15)を介して演算部に入力される。また、イメージ
センサ9により得られた撮像データも、入出力制御部
(15)を介して演算部に入力され、S1、S2が求め
られる。記憶部17には、予め各光学系特有のA、L、
CA、B等の値が入力されており、これらのデータと前
記の角度調整機構4、5やイメージセンサ9等から得ら
れたデータを演算部で処理し、ミラー2、3の補正すべ
き角度を算出する。そして、第一の角度調整機構4や第
二の角度調整機構5にミラー2、3の補正すべき角度の
サーボ信号やパルス信号が与えられ、補正が行われる。
うデータ処理部12の例である。第一のミラー2と第二
のミラー3の回転角度は、それらの角度調整機構4、5
のサーボ信号やパルス信号から得られ、入出力制御部
(15)を介して演算部に入力される。また、イメージ
センサ9により得られた撮像データも、入出力制御部
(15)を介して演算部に入力され、S1、S2が求め
られる。記憶部17には、予め各光学系特有のA、L、
CA、B等の値が入力されており、これらのデータと前
記の角度調整機構4、5やイメージセンサ9等から得ら
れたデータを演算部で処理し、ミラー2、3の補正すべ
き角度を算出する。そして、第一の角度調整機構4や第
二の角度調整機構5にミラー2、3の補正すべき角度の
サーボ信号やパルス信号が与えられ、補正が行われる。
【0034】図10は、前述したレーザ光軸補正装置を
使用してレーザ光軸を補正する手順を示すフローシート
である。まず、第一のミラー1の角度をX方向に変え
て、スクリーン8上へのレーザ光の照射点の軌跡からS
1、S2を求め、S1=S2を照合する。もしそうでな
ければ、前述のようにしてS1、S2から第二のミラー
3のX方向のずれ角Δφを測定し、第二のミラー3の角
度を補正する。その後、再度S1、S2を求め、S1=
S2を照合し、そうであればその方向のミラー2、3の
角度補正を完了する。次に、第一のミラー1の角度をY
方向に変えて、スクリーン8上へのレーザ光の照射点の
軌跡からS1’、S2’を求め、以下同様にしてミラー
2、3の角度の補正を行う。
使用してレーザ光軸を補正する手順を示すフローシート
である。まず、第一のミラー1の角度をX方向に変え
て、スクリーン8上へのレーザ光の照射点の軌跡からS
1、S2を求め、S1=S2を照合する。もしそうでな
ければ、前述のようにしてS1、S2から第二のミラー
3のX方向のずれ角Δφを測定し、第二のミラー3の角
度を補正する。その後、再度S1、S2を求め、S1=
S2を照合し、そうであればその方向のミラー2、3の
角度補正を完了する。次に、第一のミラー1の角度をY
方向に変えて、スクリーン8上へのレーザ光の照射点の
軌跡からS1’、S2’を求め、以下同様にしてミラー
2、3の角度の補正を行う。
【0035】図11は、本発明によるレーザ光軸補正装
置の他の例の概略を示す。図1と対応する部分は同じ符
号で示してある。図1の例では、イメージセンサ9でレ
ーザ光の照射点の軌跡を撮像するため、スクリーン8を
使用しているが、例えば、照射対象物11そのものが平
坦面を有しており、且つその平坦面がレーザ光の照射点
を撮像しやすい場合には、スクリーン8を用いず、照射
対象物11の平坦な面を投影面として使用することがで
きる。すなわち、第一のミラー2の角度を変化させなが
ら、マスク6の窓7を通して照射対照物11の平坦な面
でレーザ光の照射点を移動させ、イメージセンサ9でそ
の照射点の軌跡を撮像することができる。図11の例
は、そのような例を示しており、マスク6の窓7を通っ
たレーザ光は、折り返しミラー10で反射され、照射対
照物11の平坦な照射面に入射される。
置の他の例の概略を示す。図1と対応する部分は同じ符
号で示してある。図1の例では、イメージセンサ9でレ
ーザ光の照射点の軌跡を撮像するため、スクリーン8を
使用しているが、例えば、照射対象物11そのものが平
坦面を有しており、且つその平坦面がレーザ光の照射点
を撮像しやすい場合には、スクリーン8を用いず、照射
対象物11の平坦な面を投影面として使用することがで
きる。すなわち、第一のミラー2の角度を変化させなが
ら、マスク6の窓7を通して照射対照物11の平坦な面
でレーザ光の照射点を移動させ、イメージセンサ9でそ
の照射点の軌跡を撮像することができる。図11の例
は、そのような例を示しており、マスク6の窓7を通っ
たレーザ光は、折り返しミラー10で反射され、照射対
照物11の平坦な照射面に入射される。
【0036】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、イ
メージセンサ9で撮像したレーザ光の或る投影点での照
射点の軌跡により、ミラー2、3の角度のずれを数値的
に計算し、それを補正することができるので、熟練を要
することなく、簡単に自動的にミラー2、3の角度を調
整し、レーザ光軸の補正を行うことができるようにな
る。これにより、光源や光学系を替えたときの、レーザ
光軸の補正作業の省力化が図れることになる。
メージセンサ9で撮像したレーザ光の或る投影点での照
射点の軌跡により、ミラー2、3の角度のずれを数値的
に計算し、それを補正することができるので、熟練を要
することなく、簡単に自動的にミラー2、3の角度を調
整し、レーザ光軸の補正を行うことができるようにな
る。これにより、光源や光学系を替えたときの、レーザ
光軸の補正作業の省力化が図れることになる。
【図1】本発明によるレーザ光軸補正装置の例の光学系
統及び駆動系統の配置を示す概略斜視図である。
統及び駆動系統の配置を示す概略斜視図である。
【図2】同レーザ光軸補正装置の例において、レーザ光
軸が正しい場合の光学系統の配置を示す概略側面図であ
る。
軸が正しい場合の光学系統の配置を示す概略側面図であ
る。
【図3】同レーザ光軸補正装置の例において、レーザ光
軸が正しい場合に、第一のミラーの角度を上下に変えた
ときのレーザ光の光軸の変化を示す概略側面図である。
軸が正しい場合に、第一のミラーの角度を上下に変えた
ときのレーザ光の光軸の変化を示す概略側面図である。
【図4】同レーザ光軸補正装置の例において、レーザ光
軸が正しくない場合に、第一と第二のミラーの角度を上
下に変えたときのレーザ光の光軸の変化を示す概略側面
図である。
軸が正しくない場合に、第一と第二のミラーの角度を上
下に変えたときのレーザ光の光軸の変化を示す概略側面
図である。
【図5】図4において、一部の図形を抽出した幾何図形
である。
である。
【図6】図4において、他の一部の図形を抽出した幾何
図形である。
図形である。
【図7】図4において、他の一部の図形を抽出した幾何
図形である。
図形である。
【図8】図4において、第一のミラー反射点を示す要部
拡大側面図である。
拡大側面図である。
【図9】前記光軸補正装置のデータ処理部の例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図10】前記光軸補正装置により、レーザ光軸の補正
をする手順の例を示すフローシートである。
をする手順の例を示すフローシートである。
【図11】本発明によるレーザ光軸補正装置の他の例の
光学系統及び駆動系統の配置を示す概略斜視図である。
光学系統及び駆動系統の配置を示す概略斜視図である。
1 光源 2 第一のミラー 3 第二のミラー 4 第一の角度調整機構 5 第二の角度調整機構 6 マスク 7 マスクの窓 8 マスク 9 イメージセンサ 12 データ処理部
Claims (5)
- 【請求項1】 ミラー(2)、(3)を介して光源
(1)から照射対照物(11)にレーザ光を導く光学系
の光軸を補正する装置において、光源(1)から発射さ
れたレーザ光を反射する第二のミラー(3)と、第二の
ミラー(3)から反射されたレーザ光を反射する第一の
ミラー(2)と、第一のミラー(2)から反射されたレ
ーザ光が照射される投影面と、この投影面に照射される
レーザ光の照射角を制限する窓(7)を有するマスク
(6)と、前記第一と第二のミラー(2)、(3)の角
度をそれぞれ変える第一と第二の角度調整機構(4)、
(5)と、前記第一のミラー1の角度を変えたとき、マ
スク(6)で制限されたレーザ光の投影面上の照射点の
軌跡を撮像するイメージセンサ(9)と、このイメージ
センサ(9)により得られた投影面上のレーザ光の照射
点の軌跡のずれからレーザ光軸のずれを計算すると共
に、計算されたレーザ光軸のずれを補正する信号を前記
第一と第二の角度調整機構(4)、(5)に入力し、第
一と第二のミラー(2)、(3)の角度を調整するデー
タ処理部(12)とを有することを特徴とするレーザ光
軸補正装置。 - 【請求項2】 マスク(6)の窓(7)は、正しい光軸
が中心を通るように配置された正方形または矩形の開口
部であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光軸
補正装置。 - 【請求項3】 第一の角度調整機構(4)は、レーザ光
の光軸が直交する2方向にそれぞれ変わるように、第一
のミラー(2)の角度を直交するX及びY方向の2方向
にそれぞれ変えるものであることを特徴とする請求項1
に記載のレーザ光軸補正装置。 - 【請求項4】 第二の角度調整機構(5)は、レーザ光
の光軸が直交する2方向にそれぞれ変わるように、第二
のミラー(3)の角度を直交するX及びY方向の2方向
にそれぞれ変えるものであることを特徴とする請求項3
に記載のレーザ光軸補正装置。 - 【請求項5】 ミラー(2)、(3)を介して光源
(1)から照射対照物(11)にレーザ光を導く光学系
の光軸を補正する方法において、前記請求項1〜4に記
載の何れかのレーザ光軸補正装置を使用し、第一のミラ
ー(2)の角度をX方向に変化させて、マスク(6)の
窓(7)により制限されたレーザ光の投影面上の照射点
を移動させる工程と、投影面上のレーザ光の照射点の軌
跡をイメージセンサ9により撮像し、これを画像処理
し、第一のミラー(2)の中心とマスク(6)の窓
(7)の中心とを結ぶ正しい光軸が投影面と交差する点
から前記照射点の軌跡の両端までの距離(S1)、(S
2)をそれぞれ求める工程と、これらの距離(S1)、
(S2)が不等であるとき、前記S1、S2の値を用い
て第二のミラー(3)のX方向のずれ角を求め、そのず
れ角を補正する工程と、前記第一のミラー(2)の角度
をX方向と直交するY方向に変化させて、マスク(6)
の窓(7)により制限されたレーザ光の投影面上の照射
点を移動させる工程と、投影面上のレーザ光の照射点の
軌跡をイメージセンサ9により撮像し、これを画像処理
し、第一のミラー(2)の中心とマスク(6)の窓
(7)の中心とを結ぶ正しい光軸が投影面と交差する点
から前記照射点の軌跡の両端までの距離(S1’)、
(S2’)をそれぞれ求める工程と、これらの距離(S
1’)、(S2’)が不等であるとき、前記(S
1’)、(S2’)の値を用いて第二のミラー(3)の
Y方向のずれ角を求め、このずれ角を補正する工程とを
有することを特長とするレーザ光軸補正方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9830698A JPH11281875A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | レーザ光軸補正装置と補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9830698A JPH11281875A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | レーザ光軸補正装置と補正方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11281875A true JPH11281875A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=14216253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9830698A Withdrawn JPH11281875A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | レーザ光軸補正装置と補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11281875A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007333772A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Seiko Epson Corp | 投写光学系及びプロジェクタ |
CN103346460A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Co2激光器输出光轴实时直接监测方法 |
CN115389173A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-25 | 潍坊歌尔电子有限公司 | 激光分叉自检方法、装置、桌面投影机及存储介质 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP9830698A patent/JPH11281875A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007333772A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Seiko Epson Corp | 投写光学系及びプロジェクタ |
CN103346460A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Co2激光器输出光轴实时直接监测方法 |
CN115389173A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-25 | 潍坊歌尔电子有限公司 | 激光分叉自检方法、装置、桌面投影机及存储介质 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |