JPS60105903A - 平行光束走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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Ｎ測定する方法がある。

第１図はか又る測定方法の概要ケ示しに図で、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ｔｌり光
束は、Ｕ字形の音叉２の可動反射鏡２ａにおいて反射角
θ、〜θ２　の間で反射さｒ、コリメータレンズ３によ
って平行光束となるよ５に変換さｉる。そして、この平
行光束は被測定物体ＳＫ照射さｎ、再び集束レンズ４Ｖ
Ｃおいて集光され受光素子５に入射さｎる。

受光素子５で受光さｔ′Ｉた光を電気信号に変換すると
、受光素子５から出力さｊる信号は一回の走査で被測定
物体Ｓの外形寸法ＲＫ対応するパルス波形が得らｊる。

そこで図示しないが走査元来の動きは、偏向器が音叉２
の場合には正弦波状であるので、走査光束の一部ンハー
フミラにより取り出して走査光束の動きをシミュレート
する正弦波ン作っておき、被測定物体Ｓの外形寸ｉＲＫ
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てと正弦波
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ｊ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りを大きく
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５Ｋ、コリメータレンズ３で平
行光束とさｔ′した光束をハーフミラ６によって２つの
光束ＬＩ　Ｌ、に分離し、分離さｎだ光束ＬＨ、Ｌｘを
そｊぞ光度射鏡７，８．９によって方向変換し、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）Ｌ＋　９．Ｌ２を受光素
子５によって検出し被測定物体Ｓの外端を検出すること
によって外形寸法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５な光学装置は反射鏡Ｔ。

８．９．及びハーフミラ６の設置、及びその調整の定め
に光学系が複雑となり、小形化も困ＪｉｌＫ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
鏡を前述し瓦第１図の可動反射鏡２ａの位置におき、平
行光束の走査幅Ｌン広（することも考えらする。

しかし、この場合は回転多面鏡の分割数及び回転数によ
って単位時間当りの走査回数が制限さｉるので、多面鏡
の反射面の数を少なくして走査幅Ｌ４大きくする程、走
査回数が少なくなり、通常、数回の走査によって測定値
奢平均化するので、測定時間が長くなるという欠点が生
じる。

この発明は、か匁る実状にかんがみてなされたもので、
比較的大寸法の被測定物体の外形寸法も測定できるよう
な平行元来走査装置ケ提供することを目的としてなされ
たものである。

以下、この発明の平行光束走査装置の概要を図面に基づ
いて説明する。

第３図はこの発明の一実施例を示す光学系の概要を示し
たもので、１０はハーフミラ、１１は反射鏡、１２はＵ
字形の音叉、１２ａは前記音叉１２の振動端に固定され
ている可動反射鏡、１３はフリメータレンズである。

この平行光束走査装置は、Ｕ字形の音叉１２に取り付け
である可動反射鏡１２ａＫ入射させる光源としてＰ点か
らの光束をまず、ハーフミラ１０によってその一部を反
射した第１の光束Ａと、ハーフミラ１０を透過した光束
を反射鏡１１で反射した第２の光束ＢＫより形成する。

したがって、可動反射鏡１２ａでは第１．及び第２の光
束Ａ、　Ｂが音叉１２の振動によってそｉぞれ偏向さｔ
、２つの光束となってコリメータレンズ１３に入射され
る。そして、コリメータレンズ１３によって第１の平行
光束り、と第２の平行光束り、が形成される。

なお、第３の平行光束が必要になるときは、反射鏡１１
をハーフミラとし、さらに、第２の反射鏡１１′を設け
て一点鎖線に示すようＷ第３の光束Ｃを形成してもよい
。

上述したように、この発明の実施例では可動反射鏡１２
ａＶｃ入射する光束を、あらかじめ複数本に分割するこ
とによって複数の平行光束夕形成するようにしたので光
学系が簡易化さｒ、第１．第２の平行光束り、　、　Ｌ
、の位置、及び間隔も一〜−フミラ１０２反射鏡１１０
角度で簡単に調整できるよ５になる。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示すもので、第
３図のコリメータレンズ１３Ｙ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ｊる光
束が第１．第２の光束Ａ、Ｂで形成さｊ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ｔｌ、に対峙する位置におかれている。

したがって、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で反射された元は固定反射鏡１
４で再び第２の可動反射鏡？２ｂＫ入射さｊこ工で再び
偏向さｊ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
となっているので、一方（１２ａ）　カ＋Δθだげ反射
面が変化したときは他方（１２ｂ）は−Δθだけ反射面
が変化する。

したがって、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１２ａで反射さｊる
と、固定反射鏡１４で反射され第２の可動反射鏡１２ｂ
Ｖｃ入射さｔ１７１Ｉ光束には第１の光束Ａと異なった
位置に入射さｊる。しかし、前述したように第１．第２
の可動反射鏡１２ａ、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ｊる元を形成することになる。

同様に第２の光束ＢＫついても音叉１２の振動によって
偏向さｎ、ｆ、−元来は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ｔ”Ｌ　７．−とこ
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図は偏向器として回転多面鏡ン利用した場合の実施
例である。

この図で、１５は矢印方向に回転している回転多面鏡、
１６はマスク、１７はコリメータレンズを示す。

Ｐ点から入射さｊた光束は第３図、８４図に同１様にハ
ーフミラ１０２反射鏡１１によって第１゜第２の光束Ａ
、ＢＫ分離さｊ、回転多面鏡１５の反射面に入射さｎる
。反射面の回転によってその反射角欠変化させると、そ
のとき第１．第２の光束Ａ、Ｂはそれぞれ入射角に対応
して偏向し、マスク１６を通過してコリメータレンズ１
７に入射し、平行光束ＬＡ、及びＬＢ　Ｋなる。

この平行光束ＬＡ、及びＬＢは同一空間に発生するが、
発生時間は異なったものになる。

つまり、第５図の場合はまず第２の光束ＢＶｃよる平行
光束ＬＢが発生したのち、次に、第１の光束ＡＫよって
平行光束ＬＡがコリメータレンズ１７から発生する。

したがって、回転多面鏡１５の１反射面で二つの平行光
束ＬＡ　Ｉ　ＬＢが発生するので、被測定物体に照射す
る平行光束の走査回数を増加させることができる。

この実施例の場合も点線で示すよ５に反射鏡１１の位置
に・・−フミラ１０′をおき、反射鏡１１′を設げるこ
とによって第３の光束Ｃを形成し、走査回数を増加させ
ることができる。

第６図は第５図の実施例においてコリノータレ１ンズ１
７を省略して平行光束（ＬＡ　、ＬＢ　）を得るように
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に取
り付けた第１．第２の可動反射鏡１２ａ。

１２ｂＩ／ｃ代えて第１．第２の回転多面鏡１８．１９
を設けた場合に相当し、平行光束（ＬＡ　ｒ　Ｌｌｌ）
を得る方法も同一である。しかし、マスク１６Ｙｔ通過
した第１．第２の光束Ａ、ＢＫよる平行光束ＬＡ。

Ｌ、は同一空間に時分割で発生することＫ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の
ち、分離した光束を偏向する可動反射鏡に入射し、平行
走査光束を得るようにしたので、光学系が簡易化さｊ、
そのＩｇ整も容易になるという利点がある。また、コリ
メータレンズを使用しないときは収差の影響がなくなり
平行性のよい平行光束が容易に得られるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２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説明図、第３図はこの発明の一実施
例を示す装置の概要説明図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す装置の概要説明図、第５図はこの発明の偏向
器として回転多面鏡を用いた実施例を示す装置の概要説
明図、第６図は第５図における実施例のコリメータレン
ズを省略した実施例を示す装置の概要説明図である。 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、１３．１７はコリメータ
レンズ、ｉ４，２０は固定反射鏡、１５．１８．１９は
回転多面＠を示す。 第５図 Ｐ 第６図 、へ上Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の元来を発射する光源と；前記複数の光束な
   受ける位置に配置され、該複数の光束の反射角度を変化
   可能に支持さｒ＋だ可動反射鏡と；該−可動反射鏡の反
   射角度が偏向するよウニ前記可動反射鏡を駆動する駆動
   装置と；前記可動反射鏡からの反射光束を受けて前記光
   源から発射さｎた複数の光束を互いに平行な走査フＹｌ
   、束Ｋｊる装置とから構成さｒていることｔ特徴とする
   平行光束走査装置。
2. （２）光源は一つの光束を受けて二つの光束とするハー
   フミラと；該ハーフミラを透過した光束を受けて反射す
   る一放の反射鏡とを備え、前記−一一フミラによる反射
   光束と、前記反射鏡による反射光束とが集束するように
   前記ハーフミラと前記反射鏡とが配置さｎていることヶ
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の平行光束走
   査装置。
3. （３）平行な走査光束にする装置が、コリメータレンズ
   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）項または第（２）項記載の平行光束走査装置。
4. （４）平行な走査元束忙する装置が可動反射鏡の゛反射
   光束を受ける位置に配置さｔ″ｌた固定反射鏡と；該固
   定反射鏡からの反射光束をさらに反射する位置忙配置さ
   ｊ、前記反射光束の反射角度を変化可能に支持さｔｌ、
   　ｆ、−別の可動反射鏡と；前記二つの可動反射鏡の反
   射角度が互いに逆相に偏向するように前記二つの可動反
   射鏡を駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項まｋは第（２）項記載の平行光
   束走査装置。
5. （５）駆動装置がＵ字形音叉であって、二つの可動反射
   鏡が該Ｕ字形音叉のそｊぞｊの自由端に取り付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の
   平行光束走査装置。
6. （６）二つの可動反射鏡がそｉぞ４回転多面ａな互いに
   逆相に回転する同期回転機構を備えていることン特徴と
   する特許請求の範囲第（４）項記載の平行光束走査装置
   。