(57)【要約】【課題】レーザー光基準の測定の正確さが低減してしまい得る。【解決手段】低スペックルラインとして撮像可能である均一化された照明ラインを形成するためのシステムが開示される。システムは、コリメートされたレーザービームを放射するように構成されたレーザー；及び一つ又は複数の線形拡散器を含むファン照明生成器を含む。ファン照明生成器は、（ｉ）コリメートされたレーザービームを受け取り、（ｉｉ）一つ又は複数の線形拡散器の最遠位のものに形成された光ラインから２次元ファンが発出するように拡散光の２次元ファンを出射し、及び（ｉｉｉ）２次元ファンと対象物の交差箇所に照明ラインを形成させるように配置及び構成される。【選択図】図１Ａ
2019128355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメートされたレーザービームを放射するように構成されたレーザー；及び
一つ又は複数の線形拡散器を含むファン照明生成器を備え、
ファン照明生成器は、
コリメートされたレーザービームを受け取り、
一つ又は複数の線形拡散器の最遠位のものに形成された光ラインから２次元ファンが発出するように拡散光の２次元ファンを出射し、及び
２次元ファンと対象物の交差箇所に照明ラインを形成させるように配置及び構成される、システム。
【請求項２】
ファン照明生成器は、ファンビーム生成器と、拡散の方向を有する線形拡散器を備え、
ファンビーム生成器は、コリメートされたレーザービームを受け取り、拡散方向に平行に光ラインに沿って線形拡散器に交差するファンビームを形成するように配置及び構成され、
線形拡散器は、光ラインに対応する光を透過して２次元ファンを形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ファン照明生成器は、
コリメートされたレーザービームの伝播方向に対して軸が垂直に配置されたシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器を備えると共に、
シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の入射部でコリメートされたレーザービームを受け取り、
拡散方向に平行に光ラインに沿ってシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の出射部に交差するファンビームを形成し、及び
出射部を介して光ラインに対応する光を透過して２次元ファンを形成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ファンビーム生成器は、線形拡散器を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
線形拡散器は、疑似ランダム円柱アレイ又はホログラフィー光学要素の１つを含む、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
ファンビーム生成器は、シリンドリカルレンズ又はパウエルレンズの１つを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
ファンビーム生成器により形成されるファンビームの発散角がターゲット発散角よりも大きく、
ファンビーム生成器と線形拡散器の間の間隔（ｄ）が所定間隔よりも大きく、線形拡散器上にファンビームにより形成された光ラインの長さ（Ｌｘ）がターゲット長さよりも大きいことを保証し、所定間隔は、ターゲット発散角とターゲット長さに比例する、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の入射部により形成されるファンビームの発散角がターゲット発散角よりも大きく、
シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の直径が所定の直径よりも大きく、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の出射部上にファンビームにより形成される拡散光の輪郭の長さ（Ｌｘ）が、ターゲット長さよりも大きいことを保証し、
所定の直径は、ターゲット発散角とターゲット長さに比例する、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
ファンビーム生成器に対する線形拡散器の周期的動きを生じさせるように構成されたドライバーを更に備え、周期的動きが線形拡散器の拡散方向に沿うものである、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
拡散光の２次元ファンと鋭角を成すように光軸が配置され、また非スペックル画像として照明ラインの画像を形成するように構成された画像取得装置を備え、非スペックル画像は、露光期間の間に形成される照明ラインのインスタンスの画像のシーケンスの平均を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
ドライバーは、周期的動きの速度が所定速度未満である時、レーザーを非活性化するように構成され、
所定速度が、露光インターバルに反比例する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器をその軸回りに回転させるように構成されたドライバーを備え、前記回転は、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の拡散方向に沿うものである、請求項３に記載のシステム。
【請求項１３】
拡散光の２次元ファンと鋭角を成すように光軸が配置され、また非スペックル画像として照明ラインの画像を形成するように構成された画像取得装置を備え、非スペックル画像は、露光期間の間に形成される照明ラインのインスタンスの画像のシーケンスの平均を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
拡散光の２次元ファンと鋭角を成すように光軸が配置され、また均一化ラインとして照明ラインの画像を形成するように構成された画像取得装置を備える、請求項２又は３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
対象物を照明するための２次元シート状のレーザー光を生成するための技術が記述され、その２次元シートと対象物の交差箇所で形成される照明ラインが均一化され、また、非スペックルラインとして撮像可能である。
【背景技術】
【０００２】
シート又はファン（扇形（fan））状のレーザー光が光源から対象物に投射され、その交差により照明ラインが形成される。多くの用途においてカメラを用いて照明ラインが撮像され、参照面に対する対象物の表面の高さ、又は対象物の輪郭が決定される。照明ラインの画像の迫真性が、スパークル（sparkle）又はスペックル（speckle）から負の影響を受ける。スパークルは、対象物のファセット面から離れるレーザー光の疑似反射（spurious reflections）により生じる。スペックルは、対象物の光学的粗面から離れるコヒーレント光の反射により生じる変化した位相とのコヒーレントなレーザー光の干渉により生じる。これらの影響により、（ｉ）照明ラインの画像を取得するカメラで、又は（ｉｉ）照明ラインを見るビューアー（viewer）で、不均一で局所的に歪んだ照明ラインの画像が生成されてしまう。このようにして、これらの影響によってレーザー光基準の測定の正確さが低減してしまい得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書に記述の技術は、光源と対象物の間に設けられたファンビーム生成器と線形拡散器を用い、ファンビーム生成器と線形拡散器それぞれが、所定方向に沿って、そこを伝播する光を拡げる。ファンビーム生成器は、それ自体が、線形拡散器であり得、若しくは、パウエルレンズ又はシリンドリカルレンズの一つであり得る。加えて、ファンビーム生成器と線形拡散器は、所定方向に沿って互いに対して動かされ得る。これらのいずれの場合においても、ファンビーム生成器と線形拡散器を伝播するレーザー光は、シート又はファン状で対象物に照射され、照明ラインの全長に亘る対象物の高さの変化に関わらず、シート又はファンとの交差により、（ｉ）所定方向に沿って均一化され、（ｉｉ）所定方向に直交するガウス分布（又は光源から放射されたレーザー光に関連する別のプロファイル）を有する照明ラインが生成される。ファンビーム生成器と線形拡散器が互いに対して動く場合、対象物とのシート又はファンの交差箇所に形成される均一化された照明ラインは、非スペックルラインとして撮像（及び／又は観察）可能である。
【０００４】
本開示の技術の一側面によれば、システムは、コリメートされたレーザービームを放射するように構成されたレーザー；一つ又は複数の線形拡散器を含むファン照明生成器を含む。ファン照明生成器は、（ｉ）コリメートされたレーザービームを受け取り、（ｉｉ）一つ又は複数の線形拡散器の最遠位のものに形成された光ラインから２次元ファンが発出（emanate）するように拡散光の２次元ファンを出射し、及び（ｉｉｉ）２次元ファンと対象物の交差箇所に照明ラインを形成させるように配置及び構成される。
【０００５】
前述及び他の実施形態それぞれは、オプションとして、単独又は組み合わせにおいて、次の特徴の一つ又は複数を含むことができる。幾つかの実施では、線形拡散器は、疑似ランダム・シリンダーアレイ又はホログラフィー光学要素の一つを備える。
【０００６】
幾つかの実施では、ファン照明生成器は、ファンビーム生成器と、拡散の方向を有する線形拡散器を含むことができる。ここで、ファンビーム生成器は、コリメートされたレーザービームを受け取り、拡散方向に対して平行に光ラインに沿って線形拡散器に交差するファンビームを形成するように配置及び構成される。加えて、線形拡散器は、光ラインに対応する光を透過して２次元ファンを形成する。幾つかの場合、ファンビーム生成器は、線形拡散器を含むことができる。幾つかの場合、ファンビーム生成器は、シリンドリカルレンズ又はパウエルレンズの一つを含むことができる。幾つかの実施では、ファンビーム生成器により形成されたファンビームの発散角は、ターゲット発散角よりも大きい。加えて、ファンビーム生成器と線形拡散器の間の間隔「ｄ」は、所定間隔よりも大きく、線形拡散器上にファンビームにより形成された光ラインの長さがターゲット長さ「Ｌｘ」よりも大きいことを保証する。ここで、所定間隔は、ターゲット発散角とターゲット長さに比例する。
【０００７】
幾つかの実施では、システムは、ファンビーム生成器に対する線形拡散器の周期的動きを生じさせるように構成されたドライバーを含むことができる。ここで、周期的動きは、線形拡散器の拡散方向に沿うものである。更に、システムは、画像取得装置を含むことができ、その光軸が、拡散光の２次元ファンと鋭角を成すように配置され、また非スペックル画像として照明ラインの画像を形成するように構成される。ここで、非スペックル画像は、露光期間の間に形成される照明ラインのインスタンス（instances of the illumination line）の画像のシーケンスの平均を含む。更には、ドライバーは、周期的動きの速度が所定速度未満である時、レーザーを非活性化するように構成され、所定速度が、露光インターバルに反比例する。
【０００８】
幾つかの実施では、ファン照明生成器は、コリメートされたレーザービームの伝播方向に直交するように軸が配置されると共に、（ｉ）シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の入射部でコリメートされたレーザービームを受け取り、（ｉｉ）拡散方向に平行な光ラインに沿ってシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の出射部に交差するファンビームを形成し、及び（ｉｉｉ）光ラインに対応して出射部を介して光を透過して２次元ファンを形成するように構成されたシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器（cylindrical-shell shaped linear diffuser）を含むことができる。幾つかの実施では、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の入射部により形成されるファンビームの発散角がターゲット発散角よりも大きい。加えて、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の直径が所定の直径よりも大きく、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の出射部上にファンビームにより形成される拡散光の輪郭の長さが、ターゲット長さ「Ｌｘ」よりも大きいことを保証する。ここで、所定の直径は、ターゲット発散角とターゲット長さに比例する。
【０００９】
幾つかの実施では、システムは、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器をその軸回りに回転させるように構成されたドライバーを含むことができ、この回転は、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の拡散方向に沿うものである。更に、システムは、画像取得装置を含むことができ、画像取得装置は、拡散光の２次元ファンと鋭角を成すようにその光軸が配置され、また非スペックル画像として照明ラインの画像を形成するように構成される。ここで、非スペックル画像は、露光期間に形成された照明ラインのインスタンスの画像のシーケンスの平均を含む。
【００１０】
幾つかの実施では、システムは、画像取得装置を含むことができ、画像取得装置は、その光軸が、拡散光の２次元ファンと鋭角を成すように配置され、また均一化ラインとして照明ラインの画像を形成するように構成される。
【００１１】
本開示の技術の特定の側面は、一つ又は複数の次の潜在的な利益を実現するべく実施可能である。例えば、本開示の技術によれば、ライン沿い及びラインに垂直な照明ラインの品質は、開示の付属の線形拡散器を用いずにパウエルレンズだけを使用して達成されるものよりも良好である。パウエルレンズにより生じる不要な回折及び屈折効果が照明ラインの画像に伝達されるためである。別例として、本開示の技術に即して生成されたファン光は、ファン面に垂直な方向において実効的にガウシアン分布であり、ファン面において、照明プロファイルは、様々な照明プロファイルを満足するように設計可能である。また別例としては、本開示の技術は、ライン方向に垂直な方向における照明ラインの品質に影響を与えることなく、レーザー光のコヒーレンスを効果的に低減する。また別の例としては、線形拡散器により続かれるファンビーム生成器の使用によって光源に含まれるレーザーのパワーが高められ、延ばされた（潜在的に高強度の）光源を現に目視する目に起因したレーザー安全性の懸念がない。
【００１２】
本開示の技術の一つ又は複数の実施の詳細が、添付図面及び以下の記述に提示される。他の特徴、側面、説明及び潜在的な利益が、詳細な記述、図面及び請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの例の側面を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの例の側面を示す。
【００１４】
【図２Ａ】図２Ａは、低スペックルラインとして撮像可能である均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの例の側面を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、低スペックルラインとして撮像可能である均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの例の側面を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、低スペックルラインとして撮像可能である均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの例の側面を示す。
【００１５】
【図３】図３は、低スペックルラインとして撮像可能である均一化された照明ラインを形成するレーザー基準のイメージャーの別例を示す。
【００１６】
【図４Ａ】図４Ａは、図１Ａ,２Ａ及び３のレーザー基準のイメージャーの一部であり得る線形拡散器の側面を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１Ａ,２Ａ及び３のレーザー基準のイメージャーの一部であり得る線形拡散器の側面を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１Ａ,２Ａ及び３のレーザー基準のイメージャーの一部であり得る線形拡散器の側面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の技術の特定の説明の観点が、本明細書において、後述の説明及び添付図面との関係において記述される。しかしながら、これらの側面は、本開示の技術が採用される原理の様々な態様の幾つかだけを示すものであり、本開示の技術は、そのような全ての側面及びその均等物を含むことが意図される。本開示の技術の他の利益及び新規な特徴が、図面を一緒に検討して次の詳細な説明から明らかになる。
【００１８】
図１Ａは、均一化された照明ライン１３７を用いるレーザー基準のイメージャー１００の例を示す。イメージャー１００は、レーザー基準のファン照明光源１０２及び画像取得装置１４０を含む。光源１０２は、光軸１０１を有し、ここでは、（例えば）ｚ軸に沿って配向され、また、光軸に沿って及び（ｘ，ｚ）面に平行に拡散光の２次元ファン１３５を出射するように構成される。２次元ファン１３５が対象物１９０に投射され、対象物と２次元ファンの交差箇所に照明ライン１３７を形成する。対象物が湾曲した又は平坦な面を有するか否かにかかわらず、照明ライン１３７は、対象物１９０の輪郭に従うことに留意されたい。
【００１９】
光源１０２は、レーザー１１０とファン照明生成器１２０を含む。レーザー１１０は、光軸１０１に沿ってコリメートされたレーザービーム１１１としてレーザー光を放射するように配置及び構成される。レーザー１１０により放射されたレーザー光の波長は、４００〜２０００ｎｍの範囲であり得る。ファン照明生成器１２０は、コリメートされたレーザービーム１１１を受け取り、拡散光の２次元ファン１３５を生成するように配置及び構成される。
【００２０】
ファン照明生成器１２０は、光軸１０１と共通の光軸を有するファンビーム生成器１２２と、光軸１０１に垂直、ここでは（例えば）ｘ軸に沿う拡散方向を有する一つ又は複数の線形拡散器を含む。ファンビーム生成器１２２と一つ又は複数の線形拡散器が、光軸１０１に沿って分配される。ファンビーム生成器１２２は、ファンビーム１２３としてｘ軸に沿ってコリメートされたレーザービーム１１１を広げるように配置及び構成される。図１Ａに図示された例では、ファン照明生成器１２０は、光軸１０１に垂直、ここでは（例えば）ｘ軸に沿う拡散方向を有する単一の線形拡散器１３２を含む。ファンビーム生成器１２２それ自体が、ｘ軸に沿う拡散方向を有する線形拡散器であり、パウエルレンズまたはシリンドリカルレンズの一つであり得ることに留意されたい。後者の場合、パウエルレンズまたはシリンドリカルレンズそれぞれが（ｙ−ｚ）面にパワーを有し、（ｘ，ｚ）にパワーを有しない。ファンビーム生成器１２２が第１マウント１２４により支持され、線形拡散器１３２が第１マウントから離れた第２マウント１３４により支持され、ファンビーム生成器１２２がレーザー１１０と線形拡散器１３２の間に配置される。
【００２１】
レーザー１１０は、ビームスポット１１３として、ファンビーム生成器１２２上にレーザービーム１１１を投射する。ファンビーム生成器１２２は、ビームスポット１１３に対応して光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行なファンビーム１２３を形成する。ファンビーム生成器１２２が線形拡散器として実施される時、ファンビーム１２３は、ｘ軸に沿って拡散される（ｙ軸に沿って拡散されない）透過光から形成されることに留意されたい。ファンビーム生成器１２２がパウエルレンズまたはシリンドリカルレンズとして実施される時、ファンビーム１２３は、ｘ軸に沿って方向変換された（ｙ軸に沿って方向変換されていない）透過光から形成される。そのように、ファンビーム生成器１２２は、ｘ軸に沿う光ライン１２７として線形拡散器１３２上にファンビーム１２３を投射する。ファンビーム生成器１２２が線形拡散器として実施される時、拡散光のファンビーム１２３が、拡散光ライン１２７として線形拡散器１３２上に投射されることに留意されたい。線形拡散器１３２は、光ライン１２７に対応して光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行な拡散光の２次元ファン１３５を形成する。２次元ファン１３５は、（（ｘ，ｚ）面に平行である）ファンビーム１３３の重複（重ね合わせ）であり、各ファンビームが、光ライン１２７の対応の点から放出される光が拡散されることで線形拡散器１３２により形成されることに留意されたい。そのように、線形拡散器１３２は、均一化された照明ライン１３７として、拡散光の２次元ファン１３５を対象物１９０に投射する。
【００２２】
幾つかの実施では、線形拡散器１３２は、線形拡散ランダム円柱アレイ（例えば、半径、開口数(ＮＡ)、及び深さにおいてランダム）、疑似ランダム特別設計（engineered）円柱アレイ、またはホログラフィー光学要素の一つであり、これらそれぞれは、光ライン１２７の点に対応する光が透過する時に拡散光のファンビーム１３３を提供するように構成される。各ファンビーム１３３は、例えば、ここでは（ｘ，ｚ）面において、円柱アレイの特性、例えば、半径、ＮＡ、及び深さの値によって決定される拡散角を有する。ファンビーム生成器１２２は、線形拡散器として実施される時、線形拡散器１３２と同一又は同様の態様で構成可能である。線形拡散器１３２の、またファンビーム生成器１２２の微細構造及び疑似ランダム性質は、線形拡散器として実施される時、照明ライン１３７のｘ軸に沿う高められた均一性を提供することに留意されたい。同時に、照明ライン１３７（同様に拡散光ライン１２７）のｙ軸に沿うプロファイルが、ビームスポット１１３のｙ軸に沿うプロファイルと本質的に同一のままである。
【００２３】
開示の線形拡散器１３２、また、幾つかの実施では、ファンビーム生成器１２２として用いられる線形拡散器は、ニューヨーク州ロチェスターのＲＰＣホトニクス株式会社により製造されたＥＤＬ（特別設計の拡散器線（engineered diffuser line））シリーズ中の適切なパラメーターの特別設計の拡散器として実施可能である。例えば、図４Ａは、ＥＤＬシリーズからの線形拡散器４２２の（ｘ−ｚ）面における側面図である。ここで、線形拡散器の表面は、（ここでは左右方向に配向される）ｘ軸に沿って変化するが、（ここではページの内外に配向される）ｙ軸に沿って一定である。図４Ｂは、ＥＤＬ−４０により形成されたファンビームの測定された光強度が上ハット型（top-hat）の角度プロファイル４７２を有することを示す。ここで、ファンビームの光強度は、実質的に、（ｙ−ｚ）面に関連して［−２０°，＋２０°］の角度範囲に亘って一定であり、より大きい角度について（実質的にゼロまで）急降下する。より詳細には、５ｍｍの直径を有する入射ビームスポットについて、また、０．２５°の検出器の角度について、９０％（５０％）の全幅が、３９．９°（４２．９°）である。図４Ｂは、線形拡散器ＥＤＳ−４０による散乱がファンビーム内で相対的に均一であることも示す。他のモデルは、ファンビームのより小さい発散（例えば、ＥＤＬ−４について４°の全発散について、＋／−２°まで）またはファンビームのより大きい発散（例えば、ＥＤＬ−１２０について１２０°の全発散について、＋／−６０°まで）を許容する。図４Ｃは、ＥＤＬシリーズの線形拡散器について、排他的に一方向に沿って（ここではｘ軸に沿って）拡散が生じ、横方向に（ここではｙ軸に沿って）、事実上、拡散が生じないことを示すファンビームプロファイル４７４の画像である。これは、拡散光の２次元ファン１３５、また照明ライン１３７の厚さ／広がりの増加が起きないことを保証する。
【００２４】
図１Ａを再び参照すると、画像取得装置１４０（例えば、レーザー基準のファン照明光源１０２に結合し、またはそれと共通の装置ハウジング内に相互に関連付けられたカメラ）は、均一化された照明ライン１３７で照明される対象物１９０を撮像するように配置及び構成される。ここで、画像取得装置１４０の光軸１４２が、（ｙ，ｚ）面に配置され、レーザー基準のファン照明光源１０２の光軸１０１と鋭角ＳＡ（すなわち、０°よりも大きく９０°よりも小さい）を形成する。画像取得装置１４０は、イメージセンサーと、イメージセンサー上に照明ライン１３７の像を形成するサブ光学系を含む。幾つかの実施では、拡散光の２次元ファン１３５、画像取得装置１４０のイメージセンサーの面、及び鋭角ＳＡが、シャインプルーフの条件を満足する。画像取得装置１４０のイメージセンサーは、照明ライン１３７の像を、線照明された対象物１９０のデジタルイメージを生成するための情報に変換するように構成される。
【００２５】
ここで図１Ｂを参照すると、ファン照明生成器１２０は、レーザー基準のファン照明光源の動作中、拡散光の２次元ファン１３５を出射する。観察者が生成器１２０を直視する時、例えば、観察者の目１４２が光軸１０１上又はその近傍に配置される時、２次元ファン１３５は、輪郭１３９に沿って目に交差する。これらの場面においては、観察者は、線形拡散器１３２上の光ライン１２７を見て、観察者の目１４２が、網膜１４４上に光ラインの像１４５を形成する。網膜に与えられる光強度（∝光パワー／長さ）が安全閾値を超えないのに十分な長さｌxに亘って線像１４５が延びるならば、観察者は、不快又は損傷を受けることがない。ここで、安全閾値は、高レベルのレーザー安全性に対応する。加えて、網膜１４５上の光強度が上述の安全閾値未満になることを保証するため、線形拡散器１３２上の光ライン１２７の長さＬxは、ビームスポット１１３での所与の入射光強度に関する特定の目標値を超えなければならない。国際電気標準会議（ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission））により提示されたレーザー安全標準に即したＣ６安全補正係数を最大化するため、長さＬxは、少なくとも１０ｍｍであり、拡散角は、少なくとも６°である。そのように、長さＬxは、１０，３０，５０又は１００ｍｍであり得る。光ライン１２７の長さＬxは、（ｉ）ファンビーム生成器１２２と線形拡散器１３２の間のｚ軸に沿う間隔ｄ、及び（ｉｉ）ファンビーム１２３の発散角により制御可能である。例えば、ある発散角について、間隔ｄが増加／減少する時、長さＬxが増加／減少する。別例として、ある間隔ｄについて、発散角が増加／減少する時、長さＬxが増加／減少する。図１Ｂにおいて、Ｄ／ｄの比が１０程に大きいため、観察者の目１４２と線形拡散器１３２の間の距離Ｄ、ファンビーム生成器１２２と線形拡散器１３２の間の間隔ｄが正しい縮尺で描かれていないことに留意されたい。
【００２６】
ファンビーム生成器、例えば、ファンビーム生成器１２２のみを有するファン照明生成器について、観察者がファン照明生成器を直視するならば、観察者は、ファンビーム生成器１２２上のビームスポット１１３を見ることに留意されたい。そのように、観察者の目１４２は、網膜１４４上にビームスポット１１３の像を形成する。ファン照明生成器１２０に関して上述したビームスポット１１３での同一の所与の入射光強度について、ビームスポットの像により網膜に与えられた光強度は、おおよそ上述の安全閾値を超えることが見込まれる。そのように、ファン照明生成器１２０は、従来のファン照明生成器が満足する高いレベルのレーザー安全性も満足することができるが、開示のファン照明生成器は、従来のファン照明生成器よりも高いパワーのレーザーを用いる。ＩＥＣ６０８２５レーザー安全標準によりレーザークラス３Ｒに限定される市場における典型的なレーザープロファイリング装置又は他のマシーンビジョン装置は、機器源から１００ｍｍ離れて位置づけられた７ｍｍのアパチャーを通じて５ｍＷのレーザービームを提供し、目を安全に保護することに制限される。上述のレーザー安全標準に即して、機器源を目上の点で撮像することができないならば、Ｃ６補正係数を適用することができる。この係数は、源の包含の角度（the included angle of the source）により、また、どのように目がそれを撮像することができるかによって決定される。ビームがガウシアン分布であり、ファンを横切る軸において無視可能な厚みであり、延ばされた源（すなわち、光ライン１２７）が１０ｍｍの長さであるとすれば、Ｃ６は、レーザー基準のファン照明光源１０２について、〜３０からＡＥＬ（許容可能な露光限界）の補正係数を提供する。そのように、レーザー基準のファン照明光源１０２のレーザー１１０は、機器源から１００ｍｍ離れて位置づけられた７ｍｍのアパチャーを介して１５０ｍＷものレーザービーム（３０＊５）を提供するように構成可能であり、依然として目を安全に保護する。
【００２７】
均一であるが、レーザー基準のファン照明光源１０２により出射された２次元ファン１３５の対象物１９０との交差箇所に形成された照明輪郭１３７は、画像取得装置１４０により撮像される時、または、鋭角（例えば、ＳＡ）の下で観察者により観察される時、依然としてスペックルを提示することに留意されたい。以下に記述の改良によって上述のスペックルが低減可能である。
【００２８】
図２Ａは、低スペックルラインとして撮像（及び／又は観察）可能である均一化された照明ライン２３７を用いるレーザー基準のイメージャー２００の例を示す。イメージャー２００は、レーザー基準のファン照明光源２０２と画像取得装置２４０を含む。幾つかの実施においては、画像取得装置２４０は、図１Ａに関して記述した画像取得装置１４０であり得る。源２０２は、ここでは（例えば）ｚ軸に沿って配向された光軸２０１を有し、光軸に沿って及び（ｘ，ｚ）面に平行に拡散光の２次元ファン２３５を出射するように構成される。２次元ファン２３５が対象物２９０に投射され、対象物２９０との２次元ファン２３５の交差箇所に照明ライン２３７を形成する。
【００２９】
源２０２は、レーザー２１０とファン照明生成器２２０を含む。幾つかの実施においては、レーザー２１０は、図１Ａに関して上述したレーザー１１０であり得る。レーザー２１０は、光軸２０１に沿ってコリメートされたレーザービーム２１１としてレーザー光を放射するように配置される。ファン照明生成器２２０は、コリメートされたレーザービーム２１１を受け取り、拡散光の２次元ファン２３５を生成するように配置及び構成される。
【００３０】
ファン照明生成器２２０は、光軸２０１と共通の光軸を有するファンビーム生成器２２２と、光軸２０１に垂直、ここでは（例えば）ｘ軸に沿う拡散方向を有する一つ又は複数の線形拡散器を含む。ファンビーム生成器２２２と一つ又は複数の線形拡散器が、光軸２０１に沿って分配される。ファンビーム生成器２２２は、ファンビーム２２３としてｘ軸に沿ってコリメートされたレーザービーム２１１を広げるように配置及び構成される。図２Ａに図示された例では、ファン照明生成器２２０は、ｘ軸にも沿う拡散方向を有し、かつファンビーム生成器２２２からｚ軸に沿って離間した単一の線形拡散器２３２を含み、ファンビーム生成器２２２がレーザー２１０と線形拡散器２３２の間に配置される。幾つかの実施においては、ファンビーム生成器２２２と線形拡散器２３２は、各々、図１Ａに関して上述したファンビーム生成器１２２と線形拡散器１３２であり得る。
【００３１】
図２Ａに図示の例では、源２０２の動作中、ファンビーム生成器２２２及び線形拡散器２３２の少なくとも１つが、周期的に拡散方向、ここでは（例えば）ｘ軸に沿って動かされる。そのため、ファンビーム生成器２２２が第１リニアステージ２２４により支持され、線形拡散器２３２が第２リニアステージ２３４により支持される。幾つかの実施においては、第１及び第２リニアステージ２２４，２３４は、１つ又は複数のガイド、モーター、ボイスコイル、ピエゾ等を含むことができる。第１リニアステージ２２４は、ビーム拡大方向に沿って配置されると共に、第１リニアステージがビーム拡大方向に沿ってファンビーム生成器２２２を周期的に動かすべく構成された第１リニアアクチュエータ２５２を含む。第２リニアステージ２３４は、拡散方向に沿って配置されると共に、第２リニアステージが拡散方向に沿って線形拡散器２３２を周期的に動かすべく構成された第２リニアアクチュエータ２５４を含む。
【００３２】
図２Ａに示された例においては、源２０２は、レーザー２１０と、第１リニアアクチュエータ２５２又は第２リニアアクチュエータ２５４のいずれか又は両方に結合したドライバー２５０も含む。他の実施においては、ドライバー２５０が源２０２の外部にあり、レーザー２１０と第１及び第２リニアアクチュエータ２５２，２５４に結合される。この態様において、ドライバー２５０は、レーザー２１０と第１及び第２リニアアクチュエータ２５２，２５４に制御信号を送信することができる。
【００３３】
ここで源２０２の動作について述べると、レーザー２１０は、ビームスポット２１３として、ファンビーム生成器２２２上にレーザービーム２１１を投射する。ファンビーム生成器２２２は、ビームスポット２１３に対応して光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行なファンビーム２２３を形成する。そのように、ファンビーム生成器２２２は、ｘ軸に沿う光ライン２２７として線形拡散器２３２上にファンビーム２２３を投射する。線形拡散器２３２は、光ライン２２７に対応して光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行な拡散光の２次元ファン２３５を形成する。２次元ファン２３５は、（（ｘ，ｚ）面に平行である）ファンビーム２３３の重複（重ね合わせ）であり、各ファンビーム２３３が、光ライン２２７の対応の点から放出される光が拡散されることで線形拡散器２３２により形成されることに留意されたい。そのように、線形拡散器２３２は、照明ライン２３７として、拡散光の２次元ファン２３５を対象物２９０に投射する。
【００３４】
幾つかの実施においては、ファンビーム生成器２２２が、光軸２０１に対して動かされず（静止され）、線形拡散器２３２が、光軸２０１に関してｘ軸に沿って周期的に動く（例えば、ドライバー２５０が第１リニアアクチュエータ２５２を非活性化し、第２リニアアクチュエータ２５４を活性化する）。これらの場合、ファンビーム生成器２２２は、（ｉ）線形拡散器、又は（ｉｉ）パウエルレンズ又はシリンドリカルレンズの１つのいずれかとして実施可能である。ここで、静止の光ライン２２７が、動いている線形拡散器２３２の多数の場所に形成され、各場所は、それ独自の局所的な粗さプロファイルを有する。図２Ｂは、ｘ軸に沿って線形拡散器２３２が動かされる時、静止の光ライン２２７が、長さＰxの第１スキャンパス２３１上に形成されることを示し、これは、長さＬｘの静止の光ラインの２，３，５又は１０倍長いものであり、第１スキャンパスの「場所」で局所的な粗さが、第１スキャンパスの他の場所での局所的な粗さとはランダムに異なる。ここで、第１スキャンパス２３１の場所は、長さＬｘの光ライン２２７を有する。このように、線形拡散器２３２を動かすことより形成される２次元ファン２３５の多数がお互いにランダムに異なり、静止の対象物２９０上に形成される静止の照明ライン２３７の多数もお互いにランダムに異なる。静止の照明ライン２３７の多数に対応するランダムに異なるスペックルパターンが、画像取得装置２４０の露光時間において平均化され、静止の照明ライン２３７が、低スペックルラインとして画像取得装置により撮像される。この場合、静止の照明ライン２３７の多数に対応するスペックルパターンのランダムさは、少なくとも部分的に、第１スキャンパス２３１の異なる場所での線形拡散器２３２の表面粗さのランダムな差により生じることに留意されたい。
【００３５】
幾つかの実施においては、ファンビーム生成器２２２が光軸２０１に対してｘ軸に沿って周期的に動き、線形拡散器２３２が光軸２０１に対して静止する（例えば、ドライバー２５０が第１リニアアクチュエータ２５２を活性化し、第２リニアアクチュエータ２５４を非活性化する）。これらの場合、ファンビーム生成器２２２が線形拡散器として実施され、第１線形拡散器２２２と呼ばれる。同一の内容において、線形拡散器２３２が第２線形拡散器２３２と呼ばれる。ここで、静止のビームスポット２１３が動いている線形拡散器２２２の多数のポイントに形成され、各ポイントが、それ独自の局所的な粗さプロファイルを有する。図２Ｃは、第１線形拡散器２２２がｘ軸に沿って動かされる時、静止のビームスポット２１３が長さｐｘの第２スキャンパス２２１上に形成されることを示し、これは、ビームスポットの直径の１０，２０，３０，５０又は１００倍の長さであり、第２スキャンパスの「ポイント」での局所的な粗さが、第２スキャンパスの任意の他のポイントでの局所的な粗さとはランダムに異なる。ここで、第２スキャンパス２２１のポイントは、ビームスポット２１３のサイズを有する。このように、ファンビーム生成器２２２が動くことにより形成される拡散光のファンビーム２２３の多数がお互いにランダムに異なり、静止の第２線形拡散器２３２上に形成される静止の拡散光ライン２２７の多数もお互いにランダムに異なる。そのように、静止の第２線形拡散器２３２により形成される２次元ファン２３５の多数がお互いにランダムに異なり、対象物２９０上に形成された静止の照明ライン２３７の多数もお互いにランダムに異なる。静止の照明ライン２３７の多数に対応するランダムに異なるスペックルパターンが、画像取得装置２４０の露光時間において平均化され、静止の照明ライン２３７が、低スペックルラインとして画像取得装置により撮像される。この場合、静止の照明ライン２３７の多数に対応するスペックルパターンのランダムさは、少なくとも部分的に、第１スキャンパス２２１の異なるポイントでの第１線形拡散器２２２の表面粗さのランダムな差により生じることに留意されたい。
【００３６】
後者の実施の幾つかの場合、第１線形拡散器２２２と第２線形拡散器２３２の両方が光軸２０１に対してｘ軸に沿って周期的に動く（例えば、ドライバー２５０が、第１リニアアクチュエータ２５２と第２リニアアクチュエータ２５４の両方を活性化する）。ここで、第１及び第２線形拡散器２２２，２３２の間の相対的な動きの位相がドライバー２５０によってゼロ以外に制御され、２つの線形拡散器がお互いに対して動かされる。この場合、静止の照明ライン２３７の多数に対応するスペックルパターンのランダムさが、少なくとも部分的に、（ｉ）第２スキャンパス２２１の異なるポイントでの第１線形拡散器２２２の表面粗さのランダムな差、及び（ｉｉ）第１スキャンパス２３１の異なる場所での第２線形拡散器２３２の表面粗さのランダムな差の組み合わせにより生じる。
【００３７】
図２Ａを再び参照すると、低スペックルラインとして照明ライン２３７が撮像されることを保証するため、ドライバー２５０は、第１リニアステージ２２４に、光軸２０１に対してファンビーム生成器２２２を静止に保たせ、第２リニアステージ２３４に、所定周波数で光軸２０１に対して及びｘ軸に沿って線形拡散器２３２を周期的に動かせる。ファンビーム生成器２２２が第１線形拡散器２２２として実施される時、照明ライン２３７が低スペックルラインとして撮像されることを保証するため、ドライバー２５０は、第１リニアステージ２２４又は第２リニアステージ２３４又は両方に、所定周波数でお互いに対して及びｘ軸に沿って第１線形拡散器２２２及び第２線形拡散器２３２を周期的に動かせる。これらのいずれの場合においても、相対的な動きの所定周波数は、０．５〜５００Ｈｚの範囲内であり得る。相対的な動きの周波数ｆの特定値は、スペックル・コントラストＣを低減するために要求される移動範囲（range of travel）ΔＸ（例えば、第１スキャンパス２３１又は第２スキャンパス２２１）に関連される、要求される露光時間Δｔに基づいて選択可能である。例えば、ファン照明生成器２２０で用いられる設計された（structured）線形拡散器の種類は、１０〜５０μｍほどのサイズの特徴を持つ。Ｃ＝１０％スペックル・コントラストでのΔｔ＝５ｍｓ（２００Ｈｚ）の露光を達成するため、画像取得装置２４０は、５ｍｓにおいて、又は２００００毎秒において、ランダムなスペックルパターンとは独立して
2019128355.tif 000003
を平均化する。スペックルパターンが第１スキャンパス２３１及び／又は第２スキャンパス２２１に沿っておよそ毎ミクロン動かされるに応じて変化し、すなわち、δｘ＝１μｍである。上述のパラメーターが次の式を満足することに留意されたい。
2019128355.tif 000004
式（１）によれば、およそ１ｍｍの移動ΔＸは、例えば、相対的な動きの周波数ｆ＝２０Ｈｚで十分である。式（１）を用いて決定されるこれら及び他の例は、パターン毎の移動（travel-per-pattern）δｘ、相対的な動きの周波数、移動距離の様々な値について、表１に要約される。
【表１】
2019128355.tif 000005
【００３８】
幾つかの実施においては、第１リニアアクチュエータ２５２、又は第２リニアアクチュエータ２５４、又は両方を活性化することに加えて、ドライバー２５０は、次の態様でレーザーを活性化／非活性化することによりレーザー２１０をストロボ（発振）させることができる。簡潔さのため、ドライバー２５０が第１リニアアクチュエータ２５２を非活性化し、第２リニアアクチュエータ２５４を活性化する状況についてストロボが説明され、光軸２０１に関して、ファンビーム生成器２２２が静止し、線形拡散器２３２が動く。ここで、ドライバー２５０は、線形拡散器２３２が所定速度を超える時にレーザー２１０を活性化し、線形拡散器が所定速度未満の速度を有する時、レーザーを非活性化する。線形拡散器２３２が動きサイクルの一部として方向を変える時、そのような減速状態が発生する。この態様でレーザー２１０をストロボすることは、十分に大多数のランダムなスペックルパターンが非常に短い露光時間でも平均化されることを保証する。
【００３９】
照明ライン２３７の脱スペックル（de-speckling）品質を最適化するために用いられるパラメーターは、ファンビーム生成器２２２に関する拡散器２３２の動きの周波数であり、（ｉ）第１スキャンパス２３１の異なる場所での（第２）線形拡散器２３２の表面粗さ、及び／又は、（ｉｉ）第２スキャンパス２２１の異なるポイントでの第１線形拡散器２２２の表面粗さのランダムな差の測定値であることを上述した。照明ライン２３７の脱スペックル品質を最適化するために用いられる別のパラメーターは、ファンビーム生成器２２２に対応する発散角（例えば、第１線形拡散器２２２に対応する第１の拡散角）と、（第２）線形拡散器２３２に対応する第２拡散角の間の差である。例えば、発散（第１拡散）角が５°であり、（第２）拡散角が４０°である。一般的に、ファンビーム生成器（第１線形拡散器）２２２の発散（第１拡散）角と（第２）線形拡散器２３２の（第２）拡散角の間の差は、１％、５％、１０％、５０％、１００％、５００％又は１０００％であり得る。これは、（第２）線形拡散器２３２の主たる機能が、（第２）線形拡散器上にファンビーム生成器（第１線形拡散器）２２２により投射された光ライン１２７の均一性を顕著に高め、また、そこからスペックルを低減するものであるためである。高められた均一性及びより低いスペックル・コントラストを生じさせるのは、線形拡散器２２２，２３２の微細構造及び疑似ランダム特性であることに留意されたい。照明ライン２３７の脱スペックル品質を最適化するために用いられるまた別のパラメーターは、ファンビーム生成器２２２と線形拡散器２３２の間隔ｄである。例えば、ファンビーム生成器２２２と線形拡散器２３２の間隔ｄは、１、２、３、５、２０、５０又は１００ｍｍであり得る。ファンビーム生成器２２２と線形拡散器２３２の間隔ｄは、照明ライン２３７の脱スペックル品質のみではなく、例えば、生成器２２０を取り囲むための筐体の容積及び／又は外見上のサイズをも最適化するために規定されることに留意されたい。
【００４０】
画像取得装置２４０の構成及び機能は、図１Ａに関して上述した画像取得装置１４０の構成及び機能と同様である。ここで、画像取得装置２４０は、照明ライン２３７で照明される対象物２９０を撮像するように配置及び構成される。画像取得装置２４０の光軸２４２が、（ｙ，ｚ）面に配置され、レーザー基準のファン照明光源２０２の光軸２０１と鋭角ＳＡを形成する。画像取得装置２４０は、イメージセンサーと、イメージセンサー上に照明ライン２３７の像を形成するサブ光学系を含む。照明ライン２３７が源２０２により生成された態様のために、露光時間において、形成された照明ライン２３７の像が、均一化され、無スペックルであることに留意されたい。画像取得装置２４０のイメージセンサーは、照明ライン２３７の像を、ライン照明された対象物２９０のデジタルイメージを生成するための情報に変換するように構成される。
【００４１】
レーザー基準のファン照明光源（例えば、１０２又は２０２）の複雑さを最適化する方法、例えば、ファン照明生成器（例えば、１２０又は２２０）及びドライバー（例えば、２５０）といった、その構成要素を簡素化する方法が次に記述される。
【００４２】
図３は、低スペックルラインとして撮像（及び／又は観察）可能である均一化された照明ライン３３７を用いるレーザー基準のイメージャー３００の別例を示す。イメージャー３００は、レーザー基準のファン照明光源３０２と画像取得装置３４０を含む。幾つかの実施においては、画像取得装置３４０は、図１Ａ又は２Ａに関して上述した画像取得装置１４０又は２４０のいずれか１つであり得る。源３０２は、ここでは（例えば）ｚ軸に沿って配向された光軸３０１を有し、また、光軸に沿って及び（ｘ，ｚ）面に平行に、拡散光の２次元ファン２３５を出射するように構成される。２次元ファン３３５が対象物３９０に投射され、２次元ファンの対象物との交差箇所で照明ライン３３７を形成する。
【００４３】
源３０２は、レーザー３１０とファン照明生成器３２０を含む。幾つかの実施においては、レーザー３１０は、図１Ａ又は２Ａに関して上述したレーザー１１０又は２１０のいずれか１つであり得る。レーザー３１０は、光軸３０１に沿ってコリメートされたレーザービーム３１１として、レーザー光を放射するように配置される。生成器３２０は、コリメートされたレーザービーム３１１を受け取り、拡散光の２次元ファン３３５を生成するように配置及び構成される。
【００４４】
生成器３２０は、円柱形状の回転ステージ３２４により支持された線形拡散器３２２を含む。ここで、円柱形状の回転ステージ３２４は、光軸３０１、及び円形状に形状付けられる（ｙ，ｚ）面に平行な断面に垂直な回転軸３５１を有する。図３に図示の例では、回転ステージ３２４の回転軸３５１がｙ軸に平行である。線形拡散器３２２が回転ステージ３２４の側面の全周上に取り付けられ、従って、シリンドリカル・シェルに接線となる拡散方向を有するシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器を形成する。
【００４５】
図３に図示の例においては、源３０２の動作中、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２がｙ軸回りに回転し、すなわち、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器が拡散方向で回転される。そのように、回転ステージ３２４は、回転ステージに、拡散方向においてシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２を回転させるように構成された回転アクチュエータ３５２を含む。ここで、源３０２は、回転アクチュエータ３５２と通信するように構成されたドライバー３５０も含む。他の実施においては、ドライバー３５０は、源３０２の外部にあり、対応の通信チャンネルを介して回転アクチュエータ３５２と通信する。
【００４６】
幾つかの実施においては、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の拡散特性が、（ｉ）図１Ａに関して上述した線形拡散器１２２及び１３２、及び（ｉｉ）図２Ａに関して上述した線形拡散器２２２，２３２の一方の拡散特性と同一又は同様であり得る。また、円柱形状の回転ステージ３２４は、レーザー３１０により放射された光を透過するように構成される。例えば、円柱形状の回転ステージ３２４は、レーザー光に透明である材料、例えば、ガラス又はプラスチックを含むことができる。別例としては、円柱形状の回転ステージ３２４は、（ｘ−ｚ）面に平行であり、回転ステージを介してレーザー光を透過できる媒体（例えば、空気、ガラス、プラスチック等）で満たされたスロットを有することができる。
【００４７】
ここで源３０２の動作について述べると、レーザー３１０が、ビームスポット３１３としてシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の入射部３２２Ａ上にレーザービーム３１１を投射する。入射部３２２Ａについてシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の拡散方向がｘ軸に沿うものであることに留意されたい。この理由のため、入射部３２２Ａがビームスポット３１３に対応する光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行なファンビーム３２３Ａを形成する。そのように、入射部３２２Ａは、ｘ軸に沿う拡散光輪郭３２７として、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の出射（正反対の）部３２２Ｂ上にファンビーム３２３Ａを投射する。出射部３２２Ｂが入射部３２２Ａの正反対であるため、出射部３２２Ｂについてシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の拡散方向もｘ軸に沿うものであることに留意されたい。この理由のため、出射部３２２Ｂが、拡散光輪郭３２７に対応の光を透過して（ｘ，ｚ）面に平行な拡散光の２次元ファン２３５を形成する。２次元ファン３３５は（（ｘ，ｚ）面に平行である）ファンビーム３２３Ｂの重複であり、これらのファンビームそれぞれが、拡散光輪郭３２７の対応のポイントから放出される光を拡散することにより出射部３２２Ｂにより形成されることに留意されたい。そのように、出射部３２２Ｂは、照明ライン３３７として、拡散光の２次元ファン３３５を対象物３９０に投射する。
【００４８】
源３０２の動作中、ドライバー３５０が回転アクチュエータ３５２を活性化し、これが、続いて、回転ステージ３２４に、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２をｙ軸回りに回転させ、その入射部３２２Ａと出射部３２２Ｂが反対方向に連続的に動く。この態様において、（光軸３０１に対して）静止のビームスポット３１３が、（光軸３０１に対して）動いている入射部３２２Ａの多数のポイントで形成され、各ポイントが、それ独自の局所的な粗さプロファイルを有する。そのように、入射部３２２Ａを動かすことにより形成される２次元ファン３２３Ａの単位の多数がお互いにランダムに異なり、（光軸３０１に対して）動いている出射部３２２Ｂに形成される（光軸３０１に対して）静止の拡散光輪郭３２７の多数もお互いにランダムに異なる。加えて、静止の拡散光輪郭３２７の多数のそれぞれが、動いている出射部３２２Ｂの異なる場所に形成され、各場所が、それ独自の局所的な粗さプロファイルを有する。そのように、出射部３２２Ｂが動くことにより形成される２次元ファン３３５の多数がお互いにランダムに異なり、静止の対象物３９０上に形成される静止の照明ライン３３７の多数もお互いにランダムに異なる。静止の照明ライン３３７の多数に対応するランダムに異なるスペックルパターンは、画像取得装置３４０の露光時間で平均化され、静止の照明ライン３３７が、スペックル無しラインとして画像取得装置により撮像される。この場合、静止の照明ライン３３７の多数に対応するスペックルパターンのランダムさが、少なくとも部分的に、（ｉ）入射部３２２Ａの異なるポイントでの表面粗さのランダムな差、及び（ｉｉ）出射部３２２Ｂの異なる場所での表面粗さのランダムな差の組み合わせにより生じることに留意されたい。
【００４９】
照明ライン３３７が低スペックルラインとして撮像されることを保証するため、ドライバー３５０は、回転ステージ３２４に、所定回転周波数でシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２を回転させる。この態様においては、シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器の入射部３２２Ａと出射部が、所定速度でｘ軸に沿ってお互いに対して連続的に動く。所定の回転周波数は、所定速度とシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の直径（すなわち、入射部３２２Ａと出射部３２２Ｂの間のｚ軸に沿う距離）の比に比例する。５〜２５ｍｍの範囲の直径については、所定の回転周波数が５０〜５００Ｈｚの範囲内であり得る。シリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２の直径の特定の値、及び回転周波数は、選択される拡散器の材料、要求される目の安全レベル、及び視野で望まれる（拡散光の２次元ファン２３５）ファン角度のバランスに基づいて選択可能である。例えば、３０°（＋／−１５°）の線形拡散材料は、ガラス（例えば、Ｎ−ＳＦ８材料）の２０ｍｍ直径のロッドレンズの外周に形成可能である。ロッドレンズ基準のファン照明生成器３２０への入射ビーム３１３は、ロッドの出射面３２２Ｂに到達する時まで、（１０ｍｍの拡散光輪郭３２７に対応する）約＋／−５ｍｍだけ広がる。ロッドの出射面３２２Ｂのパワーがファンビーム３２３Ａを直進させ(straightens out)、コリメート状態に向かわせる。次に、通過された最終面は、出射面３２２Ｂ上の３０°線形拡散材料であり、レーザー安全目的のため、出射面上に延ばされた源条件を提供し、拡散光の２次元ファン２３５を均一化する。所定レベルまでスペックル・コントラストを低減するためにシリンドリカル・シェル形状の線形拡散器３２２が回転させられる回転周波数は、図２Ａに関して上述したように決定可能である。
【００５０】
画像取得装置３４０の構成及び機能は、図１Ａ又は２Ａに関して上述した画像取得装置１４０又は２４０の構成及び機能と同様である。ここで、画像取得装置３４０は、照明ライン３３７により照明される対象物３９０を撮像するように配置及び構成される。画像取得装置３４０の光軸３４２が、（ｙ，ｚ）面に配置され、レーザー基準のファン照明光源３０２の光軸３０１と鋭角ＳＡを形成する。画像取得装置３４０は、イメージセンサーと、イメージセンサー上に照明ライン３３７の像を形成するサブ光学系を含む。照明ライン３３７が源３０２により生成される態様のため、露光時間にて形成された照明ライン３３７の像が、均一化され、無スペックルであることに留意されたい。画像取得装置３４０のイメージセンサーは、照明ライン３３７の像を、ライン照明された対象物３９０のデジタルイメージを生成するための情報に変換するように構成される。
【００５１】
結論として、本開示の技術は、レーザー光のラインで対象物を照明するため、レーザー光を放射するレーザー、ファンビーム生成器及び一つ又は複数の線形拡散器を、これらの間の相対的な動き無しで又は有りで用いる。ここで、ファンビーム生成器は、それ自体が線形拡散器であり、又は、パウエルレンズ又はシリンドリカルレンズのいずれかであり得る。本開示の技術に即して生成された照明ラインは、均一化され、次の理由から低スペックルラインとして撮像（及び／又は観察）可能である。一つ又は複数の線形拡散器により提供される角度の多様性が、それらに共通の拡散方向に沿ってレーザー光を均一化し、回折欠陥を回避し、また均一化された照明ラインで照明された対象物上のスペックルを低減する。線形拡散器の相対的な動きは、（拡散方向に垂直な）横断方向に沿う照明ラインの幅に影響することなく露光時間における照明ラインのスペックルパターンの変化を生じさせる。加えて、横断方向に沿う照明ラインの空間プロファイルは、放射されたレーザー光のガウシアン分布を維持する。この態様において、照明ラインは、拡散方向と横断方向に垂直である伝播方向に沿って取られる任意のスライスで、横断方向に沿う元々のガウシアン分布を有し、また、拡散方向において均一化され、２以上の線形拡散器の拡散角により制御される予測可能なライン長さを有する。
【００５２】
少数の実施形態について詳細に上述したが、様々な変更が可能である。本明細書に記述の機能的動作を含む、本開示の主題は、本明細書に開示の構造的な手段及びその構造的な均等物といった電気回路、コンピューターハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにより実施可能である。
【００５３】
例えば、ドライバー（例えば、１５０、２５０、３５０）は、少なくともデータ処理装置及び媒体を含むことができる。データ処理装置は、例えば、それぞれ多数のプロセッサー・コアを含むことができる、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、またはそれらの組み合わせといった一つ又は複数のハードウェアプロセッサーであり得る。媒体は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびフラッシュＲＡＭといった揮発性および不揮発性メモリの両方を含むことができるコンピュータ読取り可能媒体である。媒体は、データ処理装置によって実行されるとき、例えば、本明細書に開示された工程の側面をドライバに実施させる命令を符号化する。（図１Ａ，２Ａ及び３の破線で示された）コネクタ（群）は、１つ又は複数のＵＳＢコネクタ、イーサネット（登録商標）・コネクタ、又は他のネットワーク・コネクタであり得る。一般的に、コネクタ（群）は、物理ケーブル又は無線で実施される、任意のデータ通信リンク（群）及び配電リンク（群）又はこれらの組み合わせを表すことができる。
【００５４】
この明細書は、多数の詳細事項を含むが、これらは、請求されたものの範囲の限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態に固有の特徴の記述として解釈されるべきである。別々の実施形態の内容において本明細書で記述された特定の特徴が、単一の実施形態において組み合わされて実施可能でもある。反対に、単一の実施形態の内容において本明細書に記述された様々な特徴が、多数の実施形態において別々に又は任意の適切なサブコンビネーションにおいても実施可能である。加えて、特徴がある組み合わせにて動作するように上述され、また、そのように当初にクレイムされるが、クレイムされた組み合わせからの一つ又は複数の特徴は、幾つかの場合、組み合わせから削除することができ、また、クレイムされた組み合わせが、サブコンビネーション又はサブコンビネーションのバリエーションに向けられ得る。
【００５５】
同様、特定の順番で図面に動作が描かれたが、そのような動作が特定の図示の順番又は連続の順番で実行され、又は、所望の結果を達成するため、すべての図示の動作が実行されることを要求するものと理解されるべきではない。特定の条件においては、マルチタスク及び並列処理が有利である。加えて、上述の実施形態における様々なシステム・コンポーネントの分離が、すべての実施形態におけるそのような分離を要求するものと理解されるべきではない。
【００５６】
他の実施形態が、次の請求項の範囲内に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【外国語明細書】
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