JPH025241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一つの光源から発射された光束か
ら複数の平行走査光束を形成する装置に関するも
のである。

被測定物体の外形寸法を測定する方法として、
被測定物体を平行光束で走査し、影の部分を検出
して外形寸法を無接触のまゝ測定する方法があ
る。

第１図はかゝる測定方法の概要を示した図で、
集束性の高いレーザ光線等を発生する光源１から
発射された光束は、Ｕ字形の音叉２の可動反射鏡
２ａにおいて反射角θ₁〜θ₂の間で反射され、コリ
メータレンズ３によつて平行光束となるように変
換される。そして、この平行光束は被測定物体Ｓ
に照射され、再び集束レンズ４において集光され
受光素子５に入射される。

受光素子５で受光された光を電気信号に変換す
ると、受光素子５から出力される信号は一回の走
査で被測定物体Ｓの外形寸法Ｒに対応するパルス
波形が得られる。そこで図示しないが走査光束の
動きは、偏向器が音叉２の場合には正弦波状であ
るので、走査光束の一部をハーフミラにより取り
出して走査光束の動きをシミユレートする正弦波
を作つておき、被測定物体Ｓの外形寸法Ｒに対応
する前記パルス波形の立下り、立上り時にその正
弦波の電圧を読み出してその電圧の差を取り出す
と正弦波の電圧と走査光束の位置とは同一関係に
あるので、被測定物体Ｓの外形寸法Ｒが非接触の
状態で測定することができる。

上述したような測定方法はすでに実用化されて
いるが、被測定物体Ｓの外形寸法Ｒが大きくなる
と、Ｕ字形の音叉２の振動による偏向では平行光
束の走査幅Ｌを大きくすることが困難であり、測
定不能になるという問題がある。

そこで、第２図に示すように、コリメータレン
ズ３で平行光束とされた光束をハーフミラ６によ
つて２つの光束L₁，L₂に分離し、分離された光
束L₁，L₂をそれぞれ反射鏡７，８，９によつて
方向変換し、大きな寸法をもつ被測定物体Ｓの外
形端部に照射し、第１図の場合と同様に光束（平
行光束）L₁，L₂を受光素子５によつて検出し被
測定物体Ｓの外端を検出することによつて外形寸
法Ｒを測定することが考えられている。

しかしながら、このような光学装置は反射鏡
７，８，９、及びハーフミラ６の設置、及びその
調整のために光学系が複雑となり、小形化も困難
になるという欠点がある。

そこで、偏向器としてＵ字形の音叉２に代えて
回転多面鏡を前述した第１図の可動反射鏡２ａの
位置におき、平行光束の走査幅Ｌを広くすること
も考えられる。

しかし、この場合は回転多面鏡の分割数及び回
転数によつて単位時間当りの走査回数が制限され
るので、多面鏡の反射面の数を少なくして走査幅
Ｌを大きくする程、走査回数が少なくなり、通
常、数回の走査によつて測定値を平均化するの
で、測定時間が長くなるという欠点が生じる。そ
こで更に、第３図に示すように光源Ｐに対してハ
ーフミラ１０、反射鏡１１を設け、Ｕ字形の音叉
１２に取付けてある第１の反射鏡１２ａに入射さ
せる光源Ｐからの光束を、先ずハーフミラー１０
によつてその一部を反射した第１の光束Ａと、ハ
ーフミラ１０を透過した第２の光束Ｂにより形成
し、第１の反射鏡１２ａでは第１、第２の光束
Ａ，Ｂが音叉１２の振動によつてそれぞれ偏向さ
れるようになし、２つの光束となつてコリメータ
レンズ１３に入射させる。そして、このコリメー
タレンズ１３によつて第１の平行光束L₁と第２
の平行光束L₂を形成して走査幅を広くすること
が考えられる。

しかしながらこのような走査装置の場合は平行
光束を得るためにコリメータレンズ１３が必要に
なり、このコリメータレンズ１３の収差によつて
精度の高い平行光束とすることが困難になるとい
う問題がある。また、収差のない大口径のレンズ
は高価であつて、光学装置のコストアツプを招く
という問題もある。

この発明はかかる問題点に鑑みてなされたもの
で、比較的大寸法の披測定物体の外形寸法も測定
できるような平行光束をコリメータレンズを使用
することなく発生できるような光学装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。

第４図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で、第３図のコリメータレンズ１３を省略して平
行光束を得るようにしたものである。

この実施例の場合は、Ｕ字形の音叉１２で偏向
される光束が第１、第２の光束Ａ，Ｂで形成され
る点は共通であるが、Ｕ字形の音叉１２の振動端
には第１及び第２の可動反射鏡１２ａ，１２ｂが
設けてあり、固定反射鏡１４がこれに対峙する位
置におかれている。

したがつて、第１の光束Ａについて説明する
と、まず、第１の可動反射鏡１２ａで反射された
光は固定反射鏡１４で再び第２の可動反射鏡１２
ｂに入射されこゝで再び偏向される。

ところで、音叉１２が振動しているときの第
１、第２の可動反射鏡１２ａ，１２ｂの偏向角は
同一で、かつ逆相となつているので、一方１２ａ
が＋Δθだけ反射面が変化したときは他方１２ｂ
は−Δθだけ反射面が変化する。

したがつて、前記第１の光束Ａが点線で示すよ
うに光束A′となるように第１の可動反射鏡１２
ａで反射されると、固定反射鏡１４で反射され第
２の可動反射鏡１２ｂに入射される光束A′は第
１の光束Ａと異なつた位置に入射される。しか
し、前述したように第１、第２の可動反射鏡１２
ａ，１２ｂが同一角度で逆方向の反射面を形成し
ているので、結局、第２の可動反射鏡１２ｂから
出射される光束A′は、第１の光束Ａと同一方向
になり、第１の光束Ａと偏向されたときの光束
A′は第１の平行光束L₁を形成することになる。

同様に第２の光束Ｂについても音叉１２の振動
によつて偏向された光束はB′となり反射経路が
異なるが、第２の可動反射鏡１２ｂで反射された
ときの方向は第２の光束Ｂと同一方向になり、光
束Ｂ，B′は第２の平行光束L₂を形成する。

この実施例の場合はコリメータレンズ１３が不
用となるため、レンズの収差の影響がなくなり、
光学装置も安価になるという利点がある。

第５図は第４図の実施例においてＵ字形の音叉
に変えて第１および第２の可動反射鏡として回転
多面鏡を採用したこの発明の第２の実施例を示し
たものである。

この図で、１８は第１の回転多面鏡、１９は前
記第１の回転多面鏡１８と同期して逆方向に回転
している第２の回転多面鏡、２０は固定反射鏡で
ある。

この実施例は、前述した第４図のＵ字形の音叉
１２の取り付けた第１、第２の可動反射鏡１２
ａ，１２ｂに代えて第１、第２の回転多面鏡１
８，１９を設けた場合に相当し、平行光束L_A，
L_Bを得る方法も同一である。しかし、マスク１
６を通過した第１、第２の光束Ａ，Ｂによる平行
光束L_A，L_Bは同一空間に時分割で発生すること
になる。

以上説明したように、この発明の平行光束走査
装置は、可動反射鏡に入射される光束を複数の光
束に分離した光束を偏向する第１の可動反射鏡に
入射し、この第１の可動反射鏡から反射された光
束を更に、固定反射鏡に入射し、この固定反射鏡
から反射された光束を第２の可動反射鏡に入射す
るように構成し、この第１、第２の可動反射鏡の
偏向角が互いに逆方向となるように駆動して複数
本の平行光束を得るようにし、得られる複数の平
行光束の間隔を任意に設定できるようにしたの
で、実質的に広い範囲を走査できる平行光束をき
わめて容易に得ることができるという利点があ
る。

また、高価な収差の少ない、大口径のコリメー
タレンズを使用しないのでレンズの収差の影響が
なくなり、平行性のよい平行光束が安化に精度よ
く得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は従来方法による
被測定物体の外形を測定する方法の概要図、第４
図はこの発明の一実施例を示す装置の概略図、第
５図はこの発明の他の実施例を示す装置の概要図
である。 図中、１０はハーフミラ、１１は反射鏡、１２
はＵ字形の音叉、１２ａは可動反射鏡、１３，１
７はコリメータレンズ、１４，２０は固定反射
鏡、１５，１８，１９は回転多面鏡を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる入射角を持つた２以上の入射光束を受
   ける位置に配置され、該入射光束の反射角を変化
   するように配置した第１の可動反射鏡と、概第１
   の可動反射鏡で反射された２以上の光束をそれぞ
   れ前記入射光束の入射角に比例して異なる角度で
   反射する固定反射鏡と、該固定反射鏡で反射され
   た２以上の反射光束を受け、概反射光束の反射角
   を変化するように配置した第２の可動反射鏡を設
   け、前記第１の可動反射鏡の偏向角と前記第２の
   可動反射鏡の偏向角が互いに逆方向となるように
   駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする
   平行光束走査装置。 ２ 駆動手段がＵ字形の音叉であつて、第１、第
   ２の可動反射鏡が前記Ｕ字形音叉のそれぞれの自
   由端に固定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の平行光束走査装置。 ３ 第１、第２の可動反射鏡がそれぞれ逆方向に
   回転している回転多面鏡で構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の平行光
   束走査装置。