(57)【要約】【課題】光の走査位置の精度が高い光スキャナー、三次元の形状の計測精度が高い三次元計測装置、および、かかる三次元計測装置を備えるロボットシステムを提供すること。【解決手段】光を反射する反射面と、前記反射面とは反対側に位置する第１裏面と、を有するミラーと、前記ミラーの前記第１裏面に配置されている永久磁石と、前記ミラーを支持し、前記第１裏面と同じ側に位置する第２裏面を有する支持部と、前記ミラーと前記支持部とを接続し、揺動軸まわりに前記ミラーを揺動可能にする軸部と、前記支持部の前記第２裏面に配置されている第１部材と、前記揺動軸と直交し、前記第２裏面に沿った方向において、前記第１部材を片持ち支持する第２部材と、前記第２部材を介して前記第１部材と対向して配置され、前記第２部材と接続されている第３部材と、前記第１部材と前記第３部材との間に配置されている電磁コイルと、を有することを特徴とする光スキャナー。【選択図】図８
2020160312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射する反射面と、前記反射面とは反対側に位置する第１裏面と、を有するミラーと、
前記ミラーの前記第１裏面に配置されている永久磁石と、
前記ミラーを支持し、前記第１裏面と同じ側に位置する第２裏面を有する支持部と、
前記ミラーと前記支持部とを接続し、揺動軸まわりに前記ミラーを揺動可能にする軸部と、
前記支持部の前記第２裏面に配置されている第１部材と、
前記揺動軸と直交し、前記第２裏面に沿った方向において、前記第１部材を片持ち支持する第２部材と、
前記第２部材を介して前記第１部材と対向して配置され、前記第２部材と接続されている第３部材と、
前記第１部材と前記第３部材との間に配置されている電磁コイルと、
を有することを特徴とする光スキャナー。
【請求項２】
前記反射面の垂直方向から平面視したとき、前記第２部材により前記第１部材を支持する支持面は、前記軸部とずれている請求項１に記載の光スキャナー。
【請求項３】
前記電磁コイルは、磁気コアを含む請求項１または２に記載の光スキャナー。
【請求項４】
前記磁気コアは、前記第３部材と接続されている請求項３に記載の光スキャナー。
【請求項５】
前記第３部材の熱伝導率は、前記第２部材の熱伝導率より大きい請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項６】
前記第１部材の熱膨張係数は、前記第２部材の熱膨張係数と同じである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項７】
前記第１部材および前記第２部材は、一体になっている請求項６に記載の光スキャナー。
【請求項８】
前記第１部材の構成材料および前記第２部材の構成材料は、ガラス材料である請求項６または７に記載の光スキャナー。
【請求項９】
前記第１部材の熱膨張係数は、前記支持部の熱膨張係数と同じである請求項６に記載の光スキャナー。
【請求項１０】
前記第１部材の熱膨張係数は、前記軸部の熱膨張係数と同じである請求項６に記載の光スキャナー。
【請求項１１】
前記第１部材の熱膨張係数は、前記ミラーの熱膨張係数と同じである請求項６に記載の光スキャナー。
【請求項１２】
レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
前記対象物を含む領域に前記レーザー光によるパターン光を投影する光スキャナーを備える投影部と、
前記レーザー光が照射された前記対象物を含む領域を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元計測を行う計測部と、
を有し、
前記光スキャナーは、
光を反射する反射面と、前記反射面とは反対側に位置する第１裏面と、を有するミラーと、
前記ミラーの前記第１裏面に配置されている永久磁石と、
前記ミラーを支持し、前記第１裏面と同じ側に位置する第２裏面を有する支持部と、
前記ミラーと前記支持部とを接続し、揺動軸まわりに前記ミラーを揺動可能にする軸部と、
前記支持部の前記第２裏面に配置されている第１部材と、
前記揺動軸と直交し、前記第２裏面に沿った方向において、前記第１部材を片持ち支持する第２部材と、
前記第２部材を介して前記第１部材と対向して配置され、前記第２部材と接続されている第３部材と、
前記第１部材と前記第３部材との間に配置されている電磁コイルと、
を有することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項１３】
前記投影部を収容する筐体を有し、
前記光スキャナーの前記第３部材は、前記筐体に接続されている請求項１２に記載の三次元計測装置。
【請求項１４】
ロボットアームを備えるロボットと、前記ロボットアームに設置され、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、前記三次元計測装置の計測結果に基づいて前記ロボットの駆動を制御するロボット制御装置と、を備えるロボットシステムであって、
前記三次元計測装置は、
前記対象物を含む領域に前記レーザー光によるパターン光を投影する光スキャナーを備える投影部と、
前記レーザー光が照射された前記対象物を含む領域を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元計測を行う計測部と、
を有し、
前記光スキャナーは、
光を反射する反射面と、前記反射面とは反対側に位置する第１裏面と、を有するミラーと、
前記ミラーの前記第１裏面に配置されている永久磁石と、
前記ミラーを支持し、前記第１裏面と同じ側に位置する第２裏面を有する支持部と、
前記ミラーと前記支持部とを接続し、揺動軸まわりに前記ミラーを揺動可能にする軸部と、
前記支持部の前記第２裏面に配置されている第１部材と、
前記揺動軸と直交し、前記第２裏面に沿った方向において、前記第１部材を片持ち支持する第２部材と、
前記第２部材を介して前記第１部材と対向して配置され、前記第２部材と接続されている第３部材と、
前記第１部材と前記第３部材との間に配置されている電磁コイルと、
を有することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナー、三次元計測装置およびロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入射光を偏向して光走査する光走査装置が開示されている。特許文献１に記載の光走査装置は、ミラー面が形成された矩形板状のミラー部材と、一対のトーションバーを介してミラー部材を支持するフレーム部材と、ミラー部材のミラー面とは反対側の面に接着されている永久磁石と、を有する。また、フレーム部材は、上カバーおよび下カバーで挟まれた状態になっており、ミラー部材および永久磁石は収容空間に密閉されていることが開示されている。さらに、この光走査装置は、永久磁石に近い位置に設けられたヨークと、ヨークに巻き付けられたコイルと、を備える電磁石を有している。そして、ヨークのギャップ近傍に発生させた磁界と永久磁石との相互作用により、トーションバーを捻り回転軸としてミラー部材を往復運動させることが開示されている。なお、電磁石と永久磁石との間には下カバーが存在し、電磁石と永久磁石との間のギャップを小さくすることは困難であるため、永久磁石に作用するローレンツ力を大きくするには、電磁石に流す電流を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６９６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光走査装置では、電磁石に流す電流を大きくすると、電磁石の発熱量が大きくなり、フレーム部材に熱応力を発生させ、フレーム部材の変形を招く。その結果、ミラー面による光の偏向方向の精度が低下するという課題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光スキャナーは、光を反射する反射面と、前記反射面とは反対側に位置する第１裏面と、を有するミラーと、
前記ミラーの前記第１裏面に配置されている永久磁石と、
前記ミラーを支持し、前記第１裏面と同じ側に位置する第２裏面を有する支持部と、
前記ミラーと前記支持部とを接続し、揺動軸まわりに前記ミラーを揺動可能にする軸部と、
前記支持部の前記第２裏面に配置されている第１部材と、
前記揺動軸と直交し、前記第２裏面に沿った方向において、前記第１部材を片持ち支持する第２部材と、
前記第２部材を介して前記第１部材と対向して配置され、前記第２部材と接続されている第３部材と、
前記第１部材と前記第３部材との間に配置されている電磁コイルと、
を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示すロボットシステムが備える三次元計測装置の全体構成を示す図である。
【図３】図２に示す三次元計測装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示す三次元計測装置の内部を示す斜視図である。
【図５】図４に示す投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。
【図６】図４に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。
【図７】図６に示す光走査部の断面図である。
【図８】図７に示す光走査部の斜視図である。
【図９】図７に示す光走査部の温度が上昇し、熱応力が発生して第１部材に反りが発生した状態を示す図である。
【図１０】図７に示す光走査部の温度が上昇し、熱応力が発生して第１部材に反りが発生した状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る光スキャナーである光走査部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の光スキャナー、三次元計測装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、図１に示すロボットシステムが備える三次元計測装置の全体構成を示す図である。図３は、図２に示す三次元計測装置を示す斜視図である。図４は、図３に示す三次元計測装置の内部を示す斜視図である。図５は、図４に示す投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。図６は、図４に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。
【０００９】
図１に示すロボットシステム１は、ロボット２と、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、ロボット制御装置５と通信可能なホストコンピューター６と、を有している。なお、これら各部は、有線または無線により通信可能とされ、その通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。
【００１０】
１．ロボット
ロボット２は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット２の用途としては、特に限定されない。本実施形態に係るロボット２は、６軸ロボットであり、図１に示すように、床や天井に固定されるベース２１と、ベース２１に連結されたロボットアーム２２と、を有する。
【００１１】
ロボットアーム２２は、ベース２１に第１軸Ｏ１まわりに回動自在に連結された第１アーム２２１と、第１アーム２２１に第２軸Ｏ２まわりに回動自在に連結された第２アーム２２２と、第２アーム２２２に第３軸Ｏ３まわりに回動自在に連結された第３アーム２２３と、第３アーム２２３に第４軸Ｏ４まわりに回動自在に連結された第４アーム２２４と、第４アーム２２４に第５軸Ｏ５まわりに回動自在に連結された第５アーム２２５と、第５アーム２２５に第６軸Ｏ６まわりに回動自在に連結された第６アーム２２６と、を有している。また、第６アーム２２６には、ロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２４が装着される。なお、以下では、第１アーム２２１から第６アーム２２６のエンドエフェクター２４側を「先端」または「先端側」とも言い、ベース２１側を「基端」または「基端側」とも言う。
【００１２】
また、ロボット２は、ベース２１に対して第１アーム２２１を回動させる第１駆動装置２５１と、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を回動させる第２駆動装置２５２と、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を回動させる第３駆動装置２５３と、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４を回動させる第４駆動装置２５４と、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を回動させる第５駆動装置２５５と、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回動させる第６駆動装置２５６と、を有している。第１駆動装置２５１から第６駆動装置２５６は、それぞれ、例えば、駆動源としてのモーターと、モーターの駆動を制御するコントローラーと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、を有している。そして、第１駆動装置２５１から第６駆動装置２５６は、それぞれ、ロボット制御装置５によって独立して制御される。
【００１３】
なお、ロボット２としては、本実施形態の構成に限定されず、例えば、ロボットアーム２２が有するアームの数が１本〜５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット２の種類は、スカラロボットや、２つのロボットアーム２２を有する双腕ロボットであってもよい。
【００１４】
２．ロボット制御装置
ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６からロボット２の位置指令を受け、第１アーム２２１から第６アーム２２６が受けた位置指令に応じた位置となるように、第１駆動装置２５１から第６駆動装置２５６の駆動をそれぞれ独立して制御する。ロボット制御装置５は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有している。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
【００１５】
３．三次元計測装置
次に、第１実施形態に係る三次元計測装置４について説明する。
【００１６】
三次元計測装置４は、位相シフト法を用いて対象物Ｗの三次元計測を行う。図２に示すように、三次元計測装置４は、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌによる三次元計測用のパターン光ＰＬを投影する投影部４１と、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｗを含む領域を撮像した画像データを取得する撮像部４７と、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する制御部４８と、画像データに基づいて対象物Ｗの三次元形状を計測する計測部４９と、これら各部を収納する筐体４０と、を備えている。
【００１７】
本実施形態では、図３に示すように、筐体４０が、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。また、筐体４０は、箱状をなし、第５アーム２２５に固定された底面４０１と、底面４０１と対向する頂面４０２と、第５アーム２２５の先端側に位置する前面４０３と、第５アーム２２５の基端側に位置する背面４０４と、一対の側面４０５、４０６と、を有している。そして、図４に示すように、このような筐体４０内に、投影部４１、撮像部４７、制御部４８および計測部４９が収納されている。ただし、筐体４０の形状としては、特に限定されない。
【００１８】
また、筐体４０の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂、各種金属、各種セラミックスを用いることができる。ただし、放熱性の観点から、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱伝導率の優れた材料を用いることが好ましい。また、筐体４０の底面４０１は、ロボット２の第５アーム２２５に図示されない接合部を介して固定される構成であってもよい。
【００１９】
投影部４１は、第５アーム２２５の先端側に向けてレーザー光Ｌを照射するように筐体４０内に配置され、撮像部４７は、第５アーム２２５の先端側を向き、レーザー光Ｌの照射範囲を含む領域を撮像するように筐体４０内に配置されている。なお、図３に示すように、筐体４０の前面４０３には、レーザー光Ｌが出射する窓部４０３ａが設けられている。
【００２０】
なお、三次元計測装置４の配置は、特に限定されず、第１アーム２２１から第４アーム２２４のいずれか、または第６アーム２２６であってもよい。また、投影部４１および撮像部４７が互いに異なるアームに固定されていてもよい。また、制御部４８や計測部４９は、筐体４０外に配置されていてもよく、例えば、ロボット制御装置５やホストコンピューター６に含まれていてもよい。
【００２１】
投影部４１は、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することにより、対象物Ｗに対して図５に示すようなパターン光ＰＬを投影する機能を有する。このような投影部４１は、図２および図４に示すように、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、レーザー光Ｌが通過する複数のレンズを含む光学系４４と、光学系４４を通過したレーザー光Ｌを対象物Ｗに向けて走査する光走査部４５（光スキャナー）と、を有する。レーザー光源４２としては、特に限定されず、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、外部共振器型垂直面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）等の半導体レーザーを用いることができる。
【００２２】
光学系４４は、レーザー光源４２から出射されるレーザー光Ｌを対象物Ｗ付近に集光させる集光レンズ４４１と、集光レンズ４４１によって集光されたレーザー光Ｌを後述する揺動軸Ｊと平行な方向、すなわち図２の紙面奥行き方向に延びるライン状とするロッドレンズ４４２と、を有する。
【００２３】
光走査部４５は、ロッドレンズ４４２によってライン状となったレーザー光Ｌを走査する機能を有する。光走査部４５としては、特に限定されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。
【００２４】
本実施形態に係る光走査部４５は、ＭＥＭＳで構成されている。図６に示すように、光走査部４５は、反射面４５０を有するミラー４５１と、ミラー４５１に配置されている永久磁石４５５と、ミラー４５１を支持する支持部４５２と、ミラー４５１と支持部４５２とを接続する軸部４５３と、支持部４５２に配置されている第１部材４５７と、第１部材４５７と接続されている第２部材４５８と、第２部材４５８と接続されている第３部材４５９と、永久磁石４５５と配向配置されている電磁コイル４５６と、を有する。
【００２５】
なお、図６では、静止した状態にある反射面４５０の法線が延在する方向のうち、紙面手前側を＋Ｚ軸方向とし、紙面奥側を−Ｚ軸方向とする。また、軸部４５３が延在する方向は、Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向とする。さらに、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の双方と直交する方向をＹ軸方向とする。
【００２６】
このような光走査部４５では、揺動軸Ｊが、ライン状のレーザー光Ｌの延在方向、すなわち、ロッドレンズ４４２によって拡張されたレーザー光Ｌの拡幅方向と一致している。そして、電磁コイル４５６に駆動信号が印加されると、ミラー４５１が揺動軸Ｊまわりに所定の周期で正・逆交互に揺動し、これにより、ライン状のレーザー光Ｌが面状に走査される。なお、光走査部４５については、後に詳述する。
【００２７】
以上、投影部４１について説明したが、その構成としては、対象物Ｗに所定のパターン光ＰＬを投影することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、光学系４４によってレーザー光Ｌをライン状に拡散しているが、これに限定されず、例えば、ＭＥＭＳやガルバノミラーを用いてライン状に拡散させてもよい。つまり、２つの光走査部４５を用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。また、例えば、２軸自由度を有するジンバル型のＭＥＭＳを用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。
【００２８】
撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｗにパターン光ＰＬが投影されている状態を撮像する。図２に示すように、撮像部４７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー等の撮像素子４７２と集光レンズ４７３とを備えたカメラ４７１で構成されている。カメラ４７１は、計測部４９に接続され、画像データを計測部４９に送信する。
【００２９】
制御部４８は、電磁コイル４５６に駆動信号を印加することにより、光走査部４５の駆動を制御するとともに、レーザー光源４２に駆動信号を印加することにより、レーザー光源４２の駆動を制御する。制御部４８は、ミラー４５１の揺動と同期させてレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射し、例えば、図５に示すような、輝度値の明暗で表現した縞模様のパターン光ＰＬを対象物Ｗ上に投影する。ただし、パターン光ＰＬとしては、後述するような位相シフト法に用いることができるものであれば、特に限定されない。また、制御部４８は、カメラ４７１の駆動を制御し、所定のタイミングで対象物Ｗを含む領域を撮像する。
【００３０】
例えば、制御部４８は、パターン光ＰＬを対象物Ｗに位相をπ／２ずつずらして４回投影し、その都度、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｗを撮像部４７で撮像する。ただし、パターン光ＰＬの投影回数は、特に限定されず、撮影結果から位相が計算できる回数であればよい。また、ピッチの大きなパターンや逆に小さなパターンを用いて同様の投影と撮影を行い、位相接続を行ってもよい。ピッチの種類を増やすほど、計測範囲と分解能を向上させることができるが、撮影回数が増す分、画像データを取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度および計測範囲とロボット２の稼働効率との兼ね合いからパターン光ＰＬの投影回数を適宜設定すればよい。
【００３１】
計測部４９は、撮像部４７が取得した複数の画像データに基づいて、対象物Ｗの三次元計測を行う。具体的には、対象物Ｗの姿勢、空間座標等を含む三次元情報を算出する。そして、計測部４９は、算出した対象物Ｗの三次元情報をホストコンピューター６に送信する。
【００３２】
このような制御部４８および計測部４９は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが記憶されており、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
【００３３】
４．ホストコンピューター
ホストコンピューター６は、計測部４９が算出した対象物Ｗの三次元情報からロボット２の位置指令を生成し、生成した位置指令をロボット制御装置５に送信する。ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６から受信した位置指令に基づいて第１駆動装置２５１から第６駆動装置２５６をそれぞれ独立して駆動し、第１アーム２２１から第６アーム２２６を指示された位置に移動させる。なお、本実施形態では、ホストコンピューター６と計測部４９とが別体となっているが、これに限定されず、ホストコンピューター６に計測部４９としての機能が搭載されていてもよい。
【００３４】
５．光走査部（光スキャナー）
次に、第１実施形態に係る光スキャナーである光走査部４５について説明する。
【００３５】
図７は、図６に示す光走査部の断面図である。図８は、図７に示す光走査部の斜視図である。
【００３６】
図７および図８に示す光走査部４５は、前述したように、ミラー４５１と、支持部４５２と、軸部４５３と、永久磁石４５５と、電磁コイル４５６と、第１部材４５７と、第２部材４５８と、第３部材４５９と、を有している。以下、各部について説明する。
【００３７】
ミラー４５１は、光を反射する反射面４５０と、反射面４５０とは反対側に位置する裏面４５１ａ（第１裏面）と、を有する。反射面４５０は、レーザー光Ｌを反射する。なお、反射面４５０には、図示しない反射膜が成膜されている。反射膜としては、例えば、アルミニウム等の金属膜が用いられる。
【００３８】
裏面４５１ａには、永久磁石４５５が接着、配置され、ミラー４５１とともに揺動する。永久磁石４５５は、揺動軸Ｊと直交するＹ軸方向に磁化している。永久磁石４５５としては、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等が挙げられる。
【００３９】
軸部４５３は、ミラー４５１と支持部４５２とを接続しており、ミラー４５１を揺動軸Ｊまわりに揺動可能に支持している。光走査部４５は、Ｘ軸方向に延在する２つの軸部４５３、４５３を有しており、Ｘ軸方向においてミラー４５１を両側から支持するように、ミラー４５１を挟んで互いに反対側に配置されている。軸部４５３、４５３は、ミラー４５１の揺動軸Ｊまわりの揺動に伴って捩れ変形する。なお、軸部４５３、４５３の形状は、ミラー４５１を揺動軸Ｊまわりに揺動可能に支持することができれば、図示した形状に限定されない。例えば、軸部４５３、４５３は、それぞれ複数の梁で構成されていてもよいし、延在方向の途中の少なくとも１か所に、屈曲または湾曲した部分、分岐した部分、幅の異なる部分等を有していてもよい。
【００４０】
支持部４５２は、図６に示すように、Ｚ軸方向からの平面視において枠状をなし、ミラー４５１を取り囲むように配置されている。そして、支持部４５２は、２つの軸部４５３、４５３を介してミラー４５１を揺動可能に支持している。なお、支持部４５２の形状は、ミラー４５１を支持可能な形状であれば、特に限定されず、例えば、一方の軸部４５３を支持する部分と他方の軸部４５３を支持する部分とに分割されていてよい。
【００４１】
支持部４５２の裏面４５２ａ（第２裏面）には、第１部材４５７が接着、配置されている。第１部材４５７は、支持部４５２の機械的強度を補強する補強部としての機能を有している。このような第１部材４５７は、ＸＹ面に沿って広がる板状をなしている。また、第１部材４５７も、Ｚ軸方向からの平面視において枠状をなしており、図７に示すように、ミラー４５１に対応する領域が貫通してなる開口部４５７１を有している。この開口部４５７１により、永久磁石４５５を配置するためのスペース、および、ミラー４５１が揺動するためのスペースが確保されている。
【００４２】
さらに、第１部材４５７は、支持部４５２よりも−Ｙ軸方向に長く延びている。そして、−Ｙ軸方向の端部が第２部材４５８と接続されている。具体的には、第１部材４５７の−Ｚ軸方向の面のうち、−Ｙ軸方向の端部は、第２部材４５８によって支持されている支持面４５７２になっている。
【００４３】
また、第２部材４５８は、Ｚ軸方向に長軸を持つ形状を有している。第２部材４５８の＋Ｚ軸方向の端面が第１部材４５７に接続され、−Ｚ軸方向の端面が第３部材４５９に接続されている。したがって、第２部材４５８は、第１部材４５７と第３部材４５９との間に介挿されている。そして、これにより、第１部材４５７と第３部材４５９との間には、第２部材４５８の長軸の長さに等しい空間が形成されることになる。
【００４４】
第３部材４５９は、ＸＹ面に沿って広がる板状をなしている。そして、−Ｙ軸方向の端部が第２部材４５８と接続されている。具体的には、第３部材４５９の＋Ｚ軸方向の面のうち、−Ｙ軸方向の端部は、第２部材４５８を支持する支持面４５９２になっている。
【００４５】
第１部材４５７と第３部材４５９との間には、電磁コイル４５６が配置されている。電磁コイル４５６は、永久磁石４５５による静磁界中において、交流電流の通電によりローレンツ力を発生させ、永久磁石４５５が配置されているミラー４５１を揺動させる。このような電磁駆動方式によれば、大きな駆動力を発生させることができるので、低駆動電圧化を図りつつ、ミラー４５１の揺動角を大きくすることができる。
【００４６】
以上のような光走査部４５では、第２部材４５８が第１部材４５７を片持ち支持している。片持ち支持とは、例えば図７に示すように、第１部材４５７のうち、＋Ｙ軸方向の端部が支持されず、いわゆる自由端になっている一方、−Ｙ軸方向の端部が第２部材４５８によって支持されている構造を指す。このような片持ち支持構造によれば、例えば第１部材４５７や第２部材４５８の温度が上昇して熱応力が発生し、第１部材４５７に反りが発生したとしても、その反りに伴う影響を補正することが可能になる。
【００４７】
具体的には、図９および図１０は、それぞれ、図７に示す光走査部４５の温度が上昇し、熱応力が発生して第１部材４５７に反りが発生した状態を示す図である。なお、図９および図１０では、説明の便宜のため、図示を簡略化している。
【００４８】
光走査部４５の温度が上昇すると、第１部材４５７、第２部材４５８および第３部材４５９の各部の境界付近に熱応力が発生する。この熱応力は、第１部材４５７の反りとして顕在化しやすい。そして、図９に示すように、第１部材４５７のうち、ミラー４５１が配置されている端部が、＋Ｚ軸方向に変位する反りが発生する。そうすると、反射面４５０の中心Ｏは、反りの発生に伴って−Ｙ軸方向に移動する。
【００４９】
また、この反りにより、反りが発生していない場合に比べて、反射面４５０が意図せず傾いてしまうという問題も生じる。具体的には、反りが発生していない状態であって、かつ、ミラー４５１が揺動していないときの反射面４５０が含まれる平面を基準面Ｐ０とする。反りが発生すると、軸部４５３、４５３に捩れ変形が発生し、基準面Ｐ０に対して反射面４５０が意図せず傾いてしまう。これにより、図１０に示すように、反りが発生した状態における反射面４５０を含む平面Ｐ１は、基準面Ｐ０に対して角度θの傾きを持つことになる。
【００５０】
以上のような反射面４５０の中心Ｏの移動や反射面４５０の傾きの発生は、前述した対象物Ｗ上に投影される縞模様のパターン光ＰＬの中心が意図した位置からずれる原因となる。その結果、三次元計測の精度が低下するという問題が生じる。
【００５１】
そこで、本実施形態では、前述したように、第２部材４５８が第１部材４５７を片持ち支持している。そして、片持ち支持する支持方向、つまり、第１部材４５７のうち、支持されない端部と、第２部材４５８によって支持される端部と、を結ぶ方向が、揺動軸Ｊと交差する方向に設定されている。この交差角度は、９０°未満であってもよいが、本実施形態では、特に、支持方向がＹ軸方向と平行であり、かつ、揺動軸ＪがＸ軸方向と平行である。したがって、支持方向と揺動軸Ｊとが９０°で交差している。
【００５２】
このような片持ち支持構造によれば、仮に、第１部材４５７に図９および図１０に示すような反りが発生し、それに伴ってパターン光ＰＬの中心がずれたとしても、そのずれの方向を、ミラー４５１の揺動に伴うパターン光ＰＬの走査方向と一致させることができる。これにより、仮にパターン光ＰＬの中心がずれたとしても、ミラー４５１の揺動角を調整することによって、そのずれを補正することが可能になる。その結果、パターン光ＰＬの中心を意図した位置に戻すことができ、三次元計測の精度が低下するのを抑制することができる。
【００５３】
具体的には、パターン光ＰＬを走査しつつ投影する場合、通常、電磁コイル４５６に交流電流を印加し、一定の周期でミラー４５１を揺動させる。これにより、パターン光ＰＬは、一定の振幅で往復走査され、縞模様が描画される。そして、パターン光ＰＬの中心の位置を補正する場合には、交流電流に直流電流を重畳させる。この直流電流の重畳により、ミラー４５１の揺動角の幅の中央値を、直流電流の電圧値に応じてずらす操作、いわゆるＤＣオフセットの操作を実行することができる。その結果、パターン光ＰＬによる描画の中心位置を補正することができ、三次元計測の精度の低下を抑制することができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る光スキャナーである光走査部４５は、光を反射する反射面４５０と、反射面４５０とは反対側に位置する裏面４５１ａ（第１裏面）と、を有するミラー４５１と、ミラー４５１の裏面４５１ａに配置されている永久磁石４５５と、ミラー４５１を支持し、裏面４５１ａ（第１裏面）と同じ側に位置する裏面４５２ａ（第２裏面）を有する支持部４５２と、ミラー４５１と支持部４５２とを接続し、揺動軸Ｊまわりにミラー４５１を揺動可能にする軸部４５３、４５３と、支持部４５２の裏面４５２ａ（第２裏面）に配置されている第１部材４５７と、揺動軸Ｊと直交し、裏面４５２ａ（第２裏面）に沿った方向において、第１部材４５７を片持ち支持する第２部材４５８と、第２部材４５８を介して第１部材４５７と対向して配置され、第２部材４５８と接続されている第３部材４５９と、第１部材４５７と第３部材４５９との間に配置されている電磁コイル４５６と、を有する。
【００５５】
このような光走査部４５では、第２部材４５８が第１部材４５７を片持ち支持するとともに、その支持方向が揺動軸Ｊと交差している。このため、熱応力の発生に伴って第１部材４５７に反りが生じたとしても、ミラー４５１の揺動角を調整することによって、その反りによるパターン光ＰＬの描画の位置ずれを補正することができる。したがって、本実施形態に係る光走査部４５によれば、光走査部４５に温度変化が生じた場合でも、反射面４５０による光の走査位置の精度が高い光走査部４５を実現することができる。
【００５６】
なお、光走査部４５の温度と、パターン光ＰＬの位置のずれ量と、の間には、一定の相関関係がある。したがって、前述したＤＣオフセットの操作にあたっては、あらかじめ取得した相関関係に基づき、光走査部４５の温度から推定されるずれ量を相殺するように、ＤＣオフセットにおける直流電圧の電圧値を設定するようにすればよい。
【００５７】
また、光走査部４５は、図示しない温度センサーを備えているのが好ましい。これにより、光走査部４５の温度をより正確に検出することができるので、ＤＣオフセットによる補正をより正確に行うことができる。なお、温度センサーは、光走査部４５に接する位置に設けられていてもよく、筐体４０内の任意の位置に設けられていてもよい。また、環境温度の影響も考慮する場合には、筐体４０の外部に設けられていてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、反射面４５０をＺ軸方向（垂直方向）から平面視したとき、第２部材４５８により第１部材４５７を支持する支持面４５７２が、ミラー４５１および軸部４５３とずれている。さらに、本実施形態では、この支持面４５７２は、支持部４５２ともずれている。
【００５９】
このような構成によれば、前述した片持ち支持構造による効果が、より顕著になる。すなわち、上記のようにずれていることで、熱応力が発生しやすい支持面４５７２とミラー４５１との間に距離を確保することができる。これにより、支持面４５７２に熱応力が発生したとしても、ミラー４５１近傍の第１部材４５７に発生する反り等の変形を少なく抑えることができる。なお、上記の「ずれている」とは、互いに重なっている部分が存在していないことをいう。
【００６０】
また、本実施形態では、第２部材４５８によって支持される第１部材４５７の支持面４５７２が、図６に示すように、揺動軸Ｊと平行な長軸を有する長方形をなしている。このため、支持面４５７２と揺動軸Ｊとの距離が均一になる。その結果、例えば第１部材４５７に反りが発生したとしても、ミラー４５１の揺動角を調整することによって、パターン光ＰＬの描画の位置ずれをより高精度に補正することができる。
【００６１】
なお、本明細書において「平行」とは、製造誤差に伴うずれを許容する概念である。製造誤差に伴うずれ量は、例えば±５°程度である。同様に、本明細書において「直交」とは、製造誤差に伴うずれを許容する概念である。製造誤差に伴うずれ量は、例えば±５°程度である。
【００６２】
なお、支持面４５７２のＸ軸方向の長さＸ１、すなわち長軸の長さは、特に限定されないが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるのが好ましく、７ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００６３】
また、支持面４５７２のＹ軸方向の長さＹ１は、特に限定されないが、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００６４】
さらに、第１部材４５７のうち、支持面４５７２で支持されていない部分のＹ軸方向の長さをＹ２［ｍｍ］としたとき、Ｙ２／Ｙ１の比は、１．２以上３．０以下であるのが好ましく、１．５以上２．５以下であるのがより好ましい。Ｙ２／Ｙ１の比を前記範囲内に設定することにより、支持面４５７２で支持されていない部分に設けられるミラー４５１の面積を十分に確保するとともに、支持面４５７２における支持強度を確保することができる。
【００６５】
なお、支持部４５２のＹ軸方向の長さＹ３は、長さＹ２より短いのが好ましく、一例として、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００６６】
一方、第１部材４５７のＺ軸方向の長さＺ１、すなわち第１部材４５７の厚さは、特に限定されないが、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、第１部材４５７の変形を抑制しつつ、第１部材４５７が支障になって永久磁石４５５と電磁コイル４５６とを十分に近づけられなくなるのを避けることができる。
【００６７】
また、第２部材４５８のＺ軸方向の長さＺ２、すなわち第２部材４５８の高さは、特に限定されないが、２．５ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であるのが好ましく、３．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、第１部材４５７と第３部材４５９との間に十分な間隔を確保することができるので、十分な大きさの電磁コイル４５６を配置することが可能になる。また、第２部材４５８のＺ軸方向における熱伝導経路を十分に長く確保することができるので、第３部材４５９に伝達された熱が、第１部材４５７に伝わりにくくなる。その結果、第１部材４５７がより変形しにくくなる。
【００６８】
第３部材４５９の熱伝導率は、好ましくは第２部材４５８の熱伝導率より大きい。これにより、第３部材４５９とその上面に配置されている電磁コイル４５６との間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、電磁コイル４５６で発生した熱が第３部材４５９に伝達されやすくなる。これにより、電磁コイル４５６の温度上昇を抑制し、熱放射による第１部材４５７やミラー４５１の温度上昇に伴う歪みの発生を抑制することができる。一方、第３部材４５９と第２部材４５８との間の熱抵抗が大きくなるため、第３部材４５９に伝達された熱が、第２部材４５８に伝達されにくくなる。これにより、第２部材４５８の温度上昇を抑制し、例えば、第２部材４５８と第３部材４５９との界面や、第２部材４５８と第１部材４５７との界面に、熱応力が発生するのを抑制することができる。その結果、第１部材４５７に反り等の変形が発生するのを抑制することができる。
【００６９】
なお、第３部材４５９の熱伝導率と第２部材４５８の熱伝導率との差は、好ましくは１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされ、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされる。また、第３部材４５９の熱伝導率は、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましく、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのがより好ましい。
【００７０】
一方、第１部材４５７の熱膨張係数は、第２部材４５８の熱膨張係数と同じであるのが好ましい。これにより、第１部材４５７と第２部材４５８との間では、温度変化に伴う熱膨張差がほとんど生じない。このため、支持面４５７２に熱応力が発生しにくくなり、第１部材４５７の変形を特に小さく抑えることができる。また、第１部材４５７の熱膨張係数は、支持部４５２の熱膨張係数と同じであるのが好ましい。これにより、第１部材４５７と支持部４５２との間では、温度変化に伴う熱膨張差がほとんど生じない。このため、支持部４５２の裏面４５２ａに熱応力が発生しにくくなり、支持部４５２の変形を特に小さく抑えることができる。また、第１部材４５７の熱膨張係数は、軸部４５３の熱膨張係数と同じであるのが好ましい。これにより、第１部材４５７と、軸部４５３との間では、温度変化に伴う熱膨張差がほとんど生じない。このため、第１部材４５７と、軸部４５３の周囲の雰囲気の温度が変化しても軸部４５３の変形を特に小さく抑えることが出来る。また、第１部材４５７の熱膨張係数は、ミラー４５１の熱膨張係数と同じであるのが好ましい。これにより、第１部材４５７と、ミラー４５１との間では、温度変化に伴う熱膨張差がほとんど生じない。このため、第１部材４５７と、ミラー４５１の周囲の雰囲気の温度が変化してもミラー４５１の変形を特に小さく抑えることが出来る。なお、熱膨張係数が同じであるとは、線膨張係数の差が１．０×１０−６／Ｋ以下であることをいう。
【００７１】
なお、第１部材４５７の構成材料および第２部材４５８の構成材料としては、それぞれ、例えば、パイレックスガラス（登録商標）、テンパックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス、石英ガラス等のガラス材料の他、シリコン、セラミックス、金属等が挙げられる。このうち、ガラス材料が好ましく用いられる。ガラス材料は、熱伝導率が比較的小さいことから、第１部材４５７や第２部材４５８の温度上昇を抑制する。このため、第１部材４５７の変形をより効果的に抑制することができる。また、硼珪酸ガラスは、シリコンと線膨張係数が近いことから、例えば支持部４５２の構成材料がシリコン系材料である場合に好ましく用いられる。
【００７２】
一方、第３部材４５９の構成材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金等の金属材料が挙げられる。このうち、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましく用いられる。これらは、熱伝導率が比較的大きいことから、電磁コイル４５６で発生した熱を効率よく伝達させることができる。
【００７３】
また、第１部材４５７と第２部材４５８との間は、接着または接合されている。さらに、第２部材４５８と第３部材４５９との間も、接着または接合されている。接着には、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等の各種接着剤が用いられる。接合には、例えば直接接合が用いられる。
【００７４】
なお、第２部材４５８と第３部材４５９との境界面は、図示した位置に限定されない。例えば、図７に示す境界面よりも、＋Ｚ軸方向にシフトした位置であってもよい。ただし、その場合には、第２部材４５８の高さが低くなる分、第２部材４５８における熱抵抗が減少するとともに、Ｘ軸方向からの平面視において第３部材４５９の形状がＬ字形状となり製造コストが増加するため、図７に示す位置であるのが好ましい。
【００７５】
支持部４５２の構成材料としては、例えばシリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素等のケイ素系材料が用いられる。具体的には、例えばＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板にパターニング加工を施すことにより、支持部４５２とそれに接続される軸部４５３、４５３およびミラー４５１を形成することができる。
【００７６】
一方、第１部材４５７と支持部４５２との間は、および、ミラー４５１と永久磁石４５５との間は、例えば、上記接着剤等を用いて接着されている。
【００７７】
また、図１に示す三次元計測装置４は、投影部４１を収容する筐体４０を有しているが、光走査部４５（光スキャナー）の第３部材４５９は、図１および図８に示すように、筐体４０に接続されている。例えば、第３部材４５９と筐体４０との間は、接着、金属接合、ねじどめ、またはその他の方法により密着している。第３部材４５９を筐体４０に接続することにより、第３部材４５９に伝達された熱を、さらに筐体４０側へと放熱することができる。これにより、第３部材４５９に熱が滞留することが抑制されるとともに、第２部材４５８への熱伝達が抑制される。その結果、第１部材４５７の変形をさらに抑制することができる。
【００７８】
図７に示す電磁コイル４５６は、巻線４５６２と、巻線４５６２の内側に挿通されている第１磁気コア４５６４と、第１磁気コア４５６４を支持する第２磁気コア４５６６と、を含んでいる。第２磁気コア４５６６は、板状をなしており、第３部材４５９の＋Ｚ軸方向の面に配置されている。また、第１磁気コア４５６４は、円柱状をなしており、第２磁気コア４５６６に接続されている。
【００７９】
巻線４５６２には、図示しない配線を介して、制御部４８から交流電流および直流電流が印加される。また、第１磁気コア４５６４および第２磁気コア４５６６は、それぞれ磁路調整用のコアである。このような第１磁気コア４５６４および第２磁気コア４５６６を設けることにより、磁路が調整され、ミラー４５１を揺動させるトルクを増加させることができる。このため、電磁コイル４５６の消費電力を低減することができる。
【００８０】
また、第２磁気コア４５６６が第３部材４５９と接続されていることにより、巻線４５６２で発生する熱が第３部材４５９側に伝達されやすくなる。その結果、電磁コイル４５６の温度上昇をより緩和することができる。
【００８１】
第１磁気コア４５６４の構成材料および第２磁気コア４５６６の構成材料としては、それぞれ、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等の各種ソフトフェライト材料が挙げられる。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係る三次元計測装置４は、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う装置であって、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌによるパターン光ＰＬを投影する光スキャナーである光走査部４５を備える投影部４１と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを含む領域を撮像して画像データを取得する撮像部４７と、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する制御部４８と、画像データに基づいて対象物Ｗを含む領域の三次元計測を行う計測部４９と、を有する。そして、光走査部４５は、光を反射する反射面４５０と、反射面４５０とは反対側に位置する裏面４５１ａ（第１裏面）と、を有するミラー４５１と、ミラー４５１の裏面４５１ａに配置されている永久磁石４５５と、ミラー４５１を支持し、裏面４５１ａ（第１裏面）と同じ側に位置する裏面４５２ａ（第２裏面）を有する支持部４５２と、ミラー４５１と支持部４５２とを接続し、揺動軸Ｊまわりにミラー４５１を揺動可能にする軸部４５３、４５３と、支持部４５２の裏面４５２ａ（第２裏面）に配置されている第１部材４５７と、揺動軸Ｊと直交し、裏面４５２ａ（第２裏面）に沿った方向において、第１部材４５７を片持ち支持する第２部材４５８と、第２部材４５８を介して第１部材４５７と対向して配置され、第２部材４５８と接続されている第３部材４５９と、第１部材４５７と第３部材４５９との間に配置されている電磁コイル４５６と、を有する。
【００８３】
このような三次元計測装置４の光走査部４５では、第２部材４５８が第１部材４５７を片持ち支持するとともに、その支持方向が揺動軸Ｊと交差している。このため、熱応力の発生に伴って第１部材４５７に反りが生じたとしても、ミラー４５１の揺動角を調整することによって、その反りによるパターン光ＰＬの描画の位置ずれを補正することができる。したがって、光走査部４５に温度変化が生じた場合でも、反射面４５０による光の走査位置の精度が高い光走査部４５を実現することができる。その結果、三次元計測の精度が高い三次元計測装置４を実現することができる。
【００８４】
また、本実施形態に係るロボットシステム１は、ロボットアーム２２を備えるロボット２と、ロボットアーム２２に設置され、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、を有している。
【００８５】
このようなロボットシステム１では、前述したように、三次元計測装置４における三次元計測の精度が高い。このため、対象物Ｗの三次元情報をより正確に把握することができるので、ロボット２が対象物Ｗに対して行う各種作業の正確性を高めることができる。
【００８６】
６．応力解析
以下の表１は、図７に示す光走査部４５の第２部材４５８の構成材料が異なる２つのモデルについて、光走査部４５の温度を変化させたとき、反射面４５０の中心の移動量、および、反射面４５０の傾きの角度を、応力解析によって求め、比較した結果を示す表である。
【００８７】
光走査部４５の第１モデルでは、ミラー４５１の構成材料および支持部４５２の構成材料がいずれもシリコンであり、第１部材４５７の構成材料がテンパックスガラス（登録商標）であり、第２部材４５８の構成材料および第３部材４５９の構成材料がいずれもアルミニウムである。第１モデルでは支持部４５２と第１部材４５７の界面、第１部材４５７と第２部材４５８の界面は接着剤で接合されており、第２部材４５８と第３部材４５９の界面は一体形成されている。
【００８８】
光走査部４５の第２モデルでは、第２部材４５８と第３部材４５９とが互いに別体であり、第２部材４５８の構成材料がテンパックスガラス（登録商標）であり、第３部材４５９の構成材料がアルミニウムである以外、第１モデルと同様である。また、第２モデルでは第２部材４５８と第３部材４５９の界面は接着剤で接合されている。
【００８９】
これら２つのモデルについて、温度が５℃から６０℃に上昇したときの挙動を、ＦＥＭ（Finite Element Method）解析により算出した。
【００９０】
【表１】
2020160312.tif 000003
【００９１】
その結果、表１に示すように、第２部材４５８の構成材料としてガラス材料を採用した第２モデルは、アルミニウムを採用した第１モデルに比べて、温度が変化した場合でも、反射面４５０の中心の移動量、および、反射面４５０の傾きの角度を、それぞれ少なく抑えられることが明らかとなった。これらの結果は、第３部材４５９の熱伝導率が第２部材４５８の熱伝導率より大きいこと、第１部材４５７の熱膨張係数が第２部材４５８の熱膨張係数と同じであること、および、第１部材４５７の構成材料および第２部材４５８の構成材料がそれぞれガラス材料であること、がそれぞれ好ましいことを裏付けている。
【００９２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る光スキャナーである光走査部４５Ａについて説明する。
【００９３】
図１１は、第２実施形態に係る光スキャナーである光走査部４５Ａを示す断面図である。
【００９４】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１１では、一部の構成の図示を省略している。
【００９５】
図１１に示す光走査部４５Ａは、第１部材４５７と第２部材４５８とが一体になっている以外、第１実施形態と同様である。
【００９６】
具体的には、第１実施形態に係る光走査部４５では、第１部材４５７と第２部材４５８とが別体であるのに対し、本実施形態では一体になっている。このような構成によれば、第１部材４５７と第２部材４５８との間に境界面が存在しない。このため、部材同士の境界面に発生しやすい接着応力を解消することができ、第１部材４５７の変形をより確実に抑制することができる。その結果、パターン光ＰＬを意図した位置に投影することができ、三次元計測の精度をより高めることができる。また、第１部材４５７と第２部材４５８との接着工程が不要になることから、光走査部４５Ａの組立工数を削減することができる。
以上のような第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９７】
以上、本発明の光スキャナー、三次元計測装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００９８】
なお、本発明の光スキャナーは、三次元計測装置以外の用途、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、プロジェクター等の画像表示装置にも用いられてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…ロボットシステム、２…ロボット、４…三次元計測装置、５…ロボット制御装置、６…ホストコンピューター、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２４…エンドエフェクター、４０…筐体、４１…投影部、４２…レーザー光源、４４…光学系、４５…光走査部、４５Ａ…光走査部、４７…撮像部、４８…制御部、４９…計測部、２２１…第１アーム、２２２…第２アーム、２２３…第３アーム、２２４…第４アーム、２２５…第５アーム、２２６…第６アーム、２５１…第１駆動装置、２５２…第２駆動装置、２５３…第３駆動装置、２５４…第４駆動装置、２５５…第５駆動装置、２５６…第６駆動装置、４０１…底面、４０２…頂面、４０３…前面、４０３ａ…窓部、４０４…背面、４０５…側面、４０６…側面、４４１…集光レンズ、４４２…ロッドレンズ、４５０…反射面、４５１…ミラー、４５１ａ…裏面、４５２…支持部、４５２ａ…裏面、４５３…軸部、４５５…永久磁石、４５６…電磁コイル、４５７…第１部材、４５８…第２部材、４５９…第３部材、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４５６２…巻線、４５６４…第１磁気コア、４５６６…第２磁気コア、４５７１…開口部、４５７２…支持面、４５９２…支持面、Ｊ…揺動軸、Ｌ…レーザー光、Ｏ…中心、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸、Ｏ５…第５軸、Ｏ６…第６軸、Ｐ０…基準面、Ｐ１…平面、ＰＬ…パターン光、Ｗ…対象物、θ…角度
【図１】
2020160312.tif 000004
【図２】
2020160312.tif 000005
【図３】
2020160312.tif 000006
【図４】
2020160312.tif 000007
【図５】
2020160312.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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