(57)【要約】【課題】  発光素子からのビームを回転するポリゴンミラーにて偏向させて走査を行い、このビームが照射された物体の情報を読み取る、ビーム走査装置であって、３次元カラー画像を取得可能なマルチビーム走査カラー検査装置を提供することである。【解決手段】  マルチビーム光源ユニットと、マルチビーム光源ユニットから出射された光束を偏向させる第１のポリゴンミラーと、ｆθレンズ光学系を通過した光束を、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体の表面で反射した前記光束を受光し、光束の強度を検出する受光手段と、物体の表面の位置を検出する位置検出手段と、を有する。【選択図】  図７
2004245832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ波長の異なる複数の光束を出射するマルチビーム光源ユニットと、
前記マルチビーム光源ユニットから出射された光束を偏向させる第１のポリゴンミラーと、
前記第１のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるｆθレンズ光学系と、
前記ｆθレンズ光学系を通過した光束を、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーであって、前記第１のポリゴンミラーによる１主走査ラインごとに前記ビームを１ライン分偏向させるよう駆動される第２のポリゴンミラーと、
前記第１のポリゴンミラーと前記第２のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体の表面で反射した前記光束を受光し、前記光束の強度を検出する受光手段と、
前記物体の表面の位置を検出する位置検出手段と、
前記受光手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果を用いて、前記物体のカラー３次元像情報を演算する演算手段と、
を有するマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項２】
前記マルチビーム光源ユニットは、少なくとも互いに波長の異なる第１、第２、及び第３の光レーザを出射するレーザ光源を有することを特徴とする、請求項１に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記第１および第２のポリゴンミラーによって偏向された光束の進行方向を検出する方向検出手段と、走査所定位置から前記物体の光束反射位置までの距離を計測する距離計測手段と、を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項４】
前記距離計測手段は、前記光束が前記光源から出射される時間と、前記光束が前記受光手段に到達した時間との時間差から、前記距離を計測することを特徴とする、請求項３に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項５】
前記受光手段がエリアセンサであり、前記マルチビーム走査カラー検査装置は、前記物体の表面で反射した反射光束を前記エリアセンサ上に集光させる集光レンズを有することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項６】
前記マルチビーム走査カラー検査装置は、前記マルチビーム光源ユニットと前記第１のポリゴンミラーとの間の光路中に配置されたビームスプリッタを有し、
前記物体の表面で反射した走査所定位置からの反射光束は、前記第２のポリゴンミラー、前記ｆθレンズ光学系、および前記第１のポリゴンミラーを再度通過して前記ビームスプリッタに入射し、前記ビームスプリッタによって分光されて前記受光手段に入射することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項７】
前記受光手段は、複数の光束のそれぞれに対応する複数のフォトディテクタを有することを特徴とする、請求項６に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項８】
前記ｆθレンズ光学系は、偏芯光学レンズであるｆθレンズを有することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項９】
前記マルチビーム走査カラー検査装置は、前記物体の表面で反射した反射光束を、前記ｆθレンズ光学系を通過した光束が入射した前記反射面とは異なる面である、前記第２のポリゴンミラーの第２反射面に折返すミラー手段と、
前記第２反射面上で反射した前記反射光束を受光手段上に集光させる為の集光レンズと、
を有することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【請求項１０】
前記受光手段がラインセンサであることを特徴とする、請求項９に記載のマルチビーム走査カラー検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からのビームを回転する２つのポリゴンミラーにて２元的に偏向させて２元走査を行い、このビームが照射された物体で反射したビームの情報を読み取って物体の３次元カラー画像情報を計測する、マルチビーム走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているもののように、発光素子とポリゴンミラーと受光素子を有する、ビーム走査装置が利用されている。このようなビーム走査装置は、発光素子からのビームを回転するポリゴンミラーにて偏向させて原稿等を走査し、その反射光を受光素子にて検出することにより、原稿等に形成された画像を読み取るものである。
【０００３】
このようなビーム走査装置においては、ポリゴンミラーにて主走査を行うとともに、原稿等を副走査方向に移動させて副走査を行い、原稿等に形成された画像を２次元像として取得するものである。
【０００４】
近年、原稿上に形成された画像のような２次元画像情報のみならず、３次元画像を取得可能な検査装置が望まれている。しかしながら、上記のように、従来のビーム走査装置は、原稿等に形成された画像を２次元像として取得するのみの機能を提供するものだった。
【特許文献１】特開平１−１０５２７１号公報
【特許文献２】特開平６−９８１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題に鑑み、本発明は、３次元カラー画像情報を取得可能なマルチビーム走査カラー検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置は、それぞれ波長の異なる複数の光束を出射するマルチビーム光源ユニットと、マルチビーム光源ユニットから出射された光束を偏向させる第１のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるｆθレンズ光学系と、ｆθレンズ光学系を通過した光束を、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーであって、第１のポリゴンミラーによる１主走査ラインごとに前記ビームを１ライン分偏向させるよう駆動される第２のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体の表面で反射した前記光束を受光し、光束の強度を検出する受光手段と、物体の表面の位置を検出する位置検出手段と、受光手段の検出結果と、位置検出手段の検出結果を用いて、物体のカラー３次元像情報を演算する演算手段と、を有する。
【０００７】
本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によれば、第１および第２のポリゴンミラーによって波長の異なる複数の光束を偏向して主走査および副走査が行われるのでカラー画像情報を生成可能である。さらに、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によれば、位置検出手段によって、走査が行われる物体の表面の位置が検出される。従って、本発明のマルチビーム走査カラー検査装置によって、第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーとによって走査される空間内に配置された物体のカラー３次元像情報を得ることが可能である。
【０００８】
また、第１および第２のポリゴンミラーによって偏向された光束の進行方向を検出する方向検出手段と、走査所定位置から物体の光束入射位置までの距離を計測する距離計測手段と、によって、走査が行われる物体の表面の位置が検出される構成としてもよい。好適には、前記距離計測手段は、光束が光源から出射される時間と、物体上で反射した反射光束が受光手段に到達した時間との時間差から換算して、物体までの距離を計測する。
【０００９】
また、受光手段がエリアセンサであり、マルチビーム走査カラー検査装置が、走査所定位置の物体の表面で反射した光束を前記エリアセンサ上に集光させる集光レンズを有する構成としてもよい。
【００１０】
また、マルチビーム走査カラー検査装置が、マルチビーム光源ユニットと第１のポリゴンミラーとの間の光路中に配置されたビームスプリッタを有し、走査所定位置の物体の表面で反射した反射光束は、第２のポリゴンミラー、ｆθレンズ光学系、および第１のポリゴンミラーを再度通過してビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタによって偏向されて受光手段に入射する構成としてもよい。好適には、ｆθレンズ光学系は、偏芯光学レンズであるｆθレンズを有し、ｆθレンズ光学系上で反射した光束が受光手段に入射されるのを防止する。
【００１１】
また、マルチビーム走査カラー検査装置が、物体の表面で反射した走査所定位置からの反射光束を、前記ｆθレンズ光学系を通過した光束が入射した前記反射面とは異なる面である、第２のポリゴンミラーの第２反射面に入射させるミラー手段と、第２反射面上で反射した反射光束を受光手段上に集光させる為の集光レンズと、を有する構成としてもよい。
【００１２】
このような構成とすると、第２反射面で反射した光束は、第２のポリゴンミラーの位相に関わらず、主走査方向のみに変位する光束となる。この光束を集光レンズに通すことにより、この光束は、ある１直線上を走査するような光束となる。従って、受光手段は所定位置に固定されたラインセンサでよく、低コストなマルチビーム走査カラー検査装置が実現される。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、３次元カラー画像情報を取得可能なマルチビーム走査カラー検査装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置の構成を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１の上面図である。また、図２は、図１を矢印Ａ方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１の側面図である。本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１は、光源ユニット１１０と、水平走査ユニット１３０と、ｆθレンズ１５０と、垂直走査ユニット１６０と、受光ユニット１８０と、凹面反射鏡１９０と、水平同期センサ１９１と、を有する。
【００１５】
光源ユニット１１０は、マルチビームレーザアレイ１１１を有する。マルチビームレーザアレイ１１１は青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲを有する。青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲはこの順番で水平平面上に配列されており、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光をパルス状に照射するようになっている。青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲから照射されたレーザ光は、それぞれコリメータレンズＣＬＢ、ＣＬＧ、ＣＬＲに入射して平行光に変換される。
【００１６】
次いで、これらのレーザ光は、プリズムユニット１１２に入射する。プリズムユニット１１２はレーザ光のそれぞれを、各レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように偏向する。
【００１７】
プリズムユニット１１２の詳細な機構を以下に説明する。図３は、本実施形態の光源ユニット１１０の拡大図である。プリズムユニット１１２は、それぞれ青色、緑色および赤色のレーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲが入射する第１、第２および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから構成されている。第２のプリズム１１２ｂは、第１および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｃの間に配置されており、その対向する２つの側面の一方において第１のプリズム１１２ａの側面と、他方において第３のプリズム１１２ｃの側面とそれぞれ貼り合わせられている。
【００１８】
第１および第２のプリズム１１２ａ、１１２ｂが貼り合わせられている面Ｆ１には、入射してくる光ビームを鏡面反射するための第１の反射膜１１２ｄが設けられている。また、第２および第３のプリズム１１２ｂ、１１２ｃが貼り合わせられている面Ｆ２にも第１の反射膜１１２ｄと同様の第２の反射膜１１２ｅが設けられている。
【００１９】
さらに、第１および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｃがそれぞれ有する面のうち、第２のプリズム１１２ｂと貼り合わせられている面と対向している側面には、それぞれレーザ光ＢＢおよびＢＲを反射させるための第３及び第４の反射膜１１２ｆ、１１２ｇが設けられている。なお、上記の４つの反射膜としては、例えば金属の薄膜を用いることができる。
【００２０】
第２のプリズム１１２ｂは、台形の断面形状を有しており、互いに平行な底面１１２ｈと、底面より幅の狭い上面１１２ｉとを有している。この第２のプリズム１１２ｂは、底面１１２ｆが緑色レーザ光源ＬＤＧ側に、上面１１２ｉが水平走査ユニット１３０側に位置するように緑色レーザ光ＢＧの光路上に配置されている。このために、緑色レーザ光ＢＧは、第２のプリズム１１２ｂにその底面１１２ｈから入射し、その上面１１２ｉから水平走査ユニット１３０に向けて出射する。
【００２１】
第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅは、上記のような形状をした第２のプリズム１１２ｂの側面に配置されているので、それら反射膜の間は、第２のプリズム１１２ｂの上面の幅とほぼ等しい隙間Ｓ１が存在する。第２のプリズム１１２ｂの上面１１２ｉは、緑色レーザ光ＢＧのビーム幅よりも幅が狭い。したがって、第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅの間の隙間Ｓ１も緑色レーザ光ＢＧのビーム幅より狭い。
【００２２】
本実施形態では、緑色レーザ光ＢＧの主光線が第２のプリズム１１２ｂの上面１１２ｉのほぼ中央を通過するように、プリズムユニット１１２が配置されている。このために、緑色レーザ光ＢＧの光束の外縁は、第１の反射膜１１２ｄおよび第２の反射膜１１２ｅに照射される。第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅに照射された光束は、水平走査ユニット１３０があるのと異なる方向へ反射される。このため、緑色レーザ光ＢＧは、プリズムユニット１１２を通過することで、そのビーム幅を第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅの隙間Ｓ１に制限される。
【００２３】
青色レーザ光ＢＢは、第１のプリズム１１２ａ内へその前面１１２ｊから入射し、第３の反射膜１１２ｆにおいて第１の反射膜１１２ｄへ向けて反射される。さらに、青色レーザ光ＢＢは、第１の反射膜１１２ｄで反射され、第１のプリズム１１２ａの後面１１２ｋから水平走査ユニット１３０へ向けてへ出射される。
【００２４】
第３の反射膜１１２ｆは、第１の反射膜１１２ｄのポリゴンミラー１３１側の端部にも青色レーザ光ＢＢが照射されるような角度で青色レーザ光ＢＢを反射させる。これにより、第１の反射膜１１２ｄで反射された青色レーザ光ＢＢは、緑色レーザ光ＢＧがプリズムユニット１１２から出射する位置の極めて近傍の位置において、あるいは緑色レーザ光ＢＧと隙間なく隣接する位置においてプリズムユニット１１２から出射される。したがって、マルチビーム検査装置１０１において、青色レーザ光ＢＢと緑色レーザ光ＢＧとの間の水平走査ユニット１３０のポリゴンミラー１３１（図１）が回転する方向における開き角θは、極めて小さい。
【００２５】
赤色レーザ光ＢＲは、第３のプリズム１１２ｃ内へその前面１１２ｌから入射し、第４の反射膜１１２ｇにおいて第２の反射膜１１２ｅへ向けて反射される。さらに、赤色レーザ光ＢＲは、第２の反射膜１１２ｅで反射され、第３のプリズム１１２ｃの後面１１２ｍから水平走査ユニット１３０へ向けて出射する。赤色レーザ光ＢＲの場合も、第４の反射膜１１２ｇは、第２の反射膜１１２ｅのポリゴンミラー１３１側の端部にも赤色レーザ光ＢＲが照射されるような角度で赤色レーザ光ＢＲを反射させる。したがって、赤色レーザ光ＢＲと緑色レーザ光Ｂとの間の水平走査ユニット１３０のポリゴンミラー１３１が回転する方向における開き角θも極めて小さい。
【００２６】
以上のように、本実施形態のプリズムユニット１１２によれば、青色、緑色、赤色レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように出射される。
【００２７】
プリズムユニット１１２から出射されたレーザ光は水平方向に進行し、シリンドリカルレンズ１１３およびスリット１１４を通過して水平走査ユニットに向かう。シリンドリカルレンズ１１３は、各レーザ光がポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａの近傍に於いて、鉛直方向においてのみに収束するようなパワーを有する。また、スリット１１４は、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光を通過させることにより、各レーザ光の有効光束の断面形状を定めるスリットである。本実施形態においては、スリット１１４は、青色レーザ光と赤色レーザ光のビーム幅を緑色レーザ光とほぼ同一にする。
【００２８】
水平走査ユニット１３０は、水平偏向ポリゴンミラー１３１と、水平偏向ポリゴンミラー１３１を回転駆動する水平偏向ポリゴンモータ１３２と、を有する。レーザ光は、この水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａに入射するようになっている。水平偏向ポリゴンミラー１３１はその回転軸１３１ｂが鉛直方向となるよう配置されており、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａはそれぞれ一次走査を水平とした場合の水平面に対して垂直である。従って、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面に入射したレーザ光は、それぞれ反射面１３１ａで偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったまま水平に進む。水平偏向ポリゴンモータ１３２は水平偏向ポリゴンミラー１３１を回転軸１３１ｂ周りに等速回転駆動するよう構成されており、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａに入射したレーザ光は、一定周期で水平方向走査が行われるように反射面１３１ａから出射される。
【００２９】
水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａから出射されたレーザ光は、ｆθレンズ１５０を通過した後、垂直走査ユニット１６０に入射する。
【００３０】
垂直走査ユニット１６０は、垂直偏向ポリゴンミラー１６１と、垂直偏向ポリゴンミラー１６１を回転駆動する垂直偏向ポリゴンモータ１６２と、ミラー１６３と、を有する。レーザ光は、この垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａに入射するようになっている。垂直偏向ポリゴンミラー１６１はその回転軸１６１ｂが水平方向となるよう配置されている。従って、垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａに入射したレーザ光は、それぞれ反射面１６１ａで上向き方向に偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったままミラー１６３に入射する（図２）。ミラー１６３に入射したレーザ光は、ミラー１６３で更に偏向される。垂直偏向ポリゴンモータ１６２は垂直偏向ポリゴンミラー１６１を回転軸１６１ｂ周りに等速回転駆動するよう構成されており、垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａおよびミラー１６３に入射したレーザ光は、一定周期で垂直方向走査が行われるように反射面１６１ａから出射される。
【００３１】
以上のような構成のマルチビーム走査カラー検査装置１０１において、垂直方向走査が行われる周期を、水平方向走査が行なわれる周期の整数倍とすることにより、一回の垂直方向走査（副走査）が行なわれる間に水平方向走査（主走査）が複数回行なわれる。すなわち、マルチビーム走査カラー検査装置１０１は、水平偏向ポリゴンミラー１３１による偏向可能角度と、垂直偏向ポリゴンミラー１６１およびミラー１６３による偏向可能角度とによって定義される領域（走査領域）内を走査する。
【００３２】
この走査領域内に物体があると、レーザ光は物体表面上で反射し、その反射光は受光ユニット１８０にて受光される。受光ユニット１８０は、ホトセンサ１８１と、集光レンズ１８２とを有する。物体表面上で反射したレーザ光は集光レンズ１８２に入射し、次いで、集光レンズ１８２によって集光されてホトセンサ１８１上に入射する。
【００３３】
ホトセンサ１８１は、赤、青、黄の３色の光を検知可能なものであり、ホトセンサ１８１に入射した赤色、緑色、青色レーザ光それぞれの強度を検知する。従って、ホトセンサ１８１の検知結果から、どのような色の物体表面があるのかを演算することができる。
【００３４】
また、図１及び図２に示されるように、凹面反射鏡１９０は走査領域の端部に配置されている。凹面反射鏡１９０は鉛直方向に渡って配設されており、凹面反射鏡１９０に入射したレーザ光を反射して水平同期センサ１９１に入射させる。水平同期センサ１９１は、水平同期センサ１９１に凹面反射鏡１９０からの反射光が入射したかどうかを検知可能である。本実施形態においてはレーザ光が最も図１中下に偏向した時に、レーザ光が凹面反射鏡１９０上で反射して水平同期センサ１９１に入射するようになっている。水平同期センサ１９１の検知結果は水平同期信号として使用される。すなわち、水平同期センサ１９１にレーザ光が入射した時間からの経過時間から、レーザ光の出射方向の水平成分を検出可能である。また、例えば凹面反射鏡１９０の上端に他のフォトディテクタを配置し、このフォトディテクタの検出結果を垂直同期信号として使用することができる。この垂直同期信号を用いて、レーザ光の出射方向の鉛直成分を検出可能である。従って、水平同期信号と垂直同期信号を用いてレーザ光の出射角度及位置を検出可能である。
【００３５】
また、レーザ光のあるパルスがレーザ光源から出力されたパルス波形の時間と、ホトセンサ１８１にこのパルスの戻り光が検出されたパルス波形遅延時間との差から、レーザ光源から物体表面を経てホトセンサ１８１に至るまでの距離が算出される。本実施形態においては、レーザ光源からホトセンサ１８１までの距離は、レーザ光源から物体までの距離より十分に短いので、算出された距離の半分は、レーザ光源から物体表面までの距離と等価とみなせる。或いはレーザ光源からホトセンサ１８１までの使用光路長の算出が可能であり、この使用光路長を補正値としてレーザ光源から物体表面を経てホトセンサ１８１に至るまでの距離から差し引き、レーザ光源から物体表面までの距離を正確に求める構成としてもよい。
【００３６】
以上のように、物体表面の色と、レーザ光の出射走査角度方向と、レーザ光源から物体表面までの距離とが算出される。従って、本実施形態によれば、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であり、この物体の３次元像情報を得ることができる。
【００３７】
本実施形態は、例えばカラーＣＣＤのような、レーザ光の入射位置を検知可能なエリアセンサであるホトセンサ１８１を用いて物体表面で反射したレーザ光の強度および（レーザ光源等の）所定位置から物体表面までの距離を算出している。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、物体表面で反射したレーザ光の強度および物体表面の位置を検出可能な他の構成も可能である。以下に述べる本発明の第２の実施の形態及び第３の実施の形態は、このような他の構成のマルチビーム走査カラー検査装置の構成を示したものである。
【００３８】
以下、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１の制御方法に付き説明する。図８は、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１の制御部１０２のブロック図である。
【００３９】
検査装置１０１の制御部１０２は、ＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２、ＥＥＰＲＯＭ１３と接続されたＣＰＵ１０を有する。検査装置１０１の制御は、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１０が実行することによって行われる。ＲＡＭ１１は、ＣＰＵ１０のワークエリアおよびＣＰＵ１０の処理結果の一時保存先として使用される。ＥＥＰＲＯＭ１３には、検査装置１０１の使用者によって設定される各種パラメータが保存される。
【００４０】
ＣＰＵ１０は、水平偏向ポリゴンモータ１３２および垂直偏向ポリゴンモータ１６２の駆動パルスを生成するモータドライバ１５、１６を制御して、水平偏向ポリゴンミラー１３１および垂直偏向ポリゴンミラー１６１を回転駆動する。
【００４１】
また、ＣＰＵ１０には、水平同期センサ１９１、垂直同期センサ４９１、およびタイマ１４の出力が入力される。ＣＰＵ１０はタイマ１４を用いて、水平同期センサ１９１による水平同期パルス出力間隔、垂直同期センサ４９１による垂直同期パルス出力間隔、最後に水平同期パルスを検知した時からの経過時間、最後に垂直同期パルスを検知した時からの経過時間を計測する。
【００４２】
また、ＣＰＵ１０は、レーザ光源ユニット１１０の駆動パルスを生成するパルスドライバ１９を制御する。また、ＣＰＵ１０には、受光ユニット１８０の出力が入力される。ＣＰＵ１０はタイマ１４を用いて、レーザ光源からのパルスの出力時間（すなわち、パルスドライバ１９がらパルスを出力した時間）と、受光ユニット１８０のホトセンサ１８１にこのパルスの戻り光が検出された時間との差、すなわち前述のパルス波形遅延時間を計測する。
【００４３】
また、ＣＰＵ１０は、受光ユニット１８０の出力から、パルスが反射した物体の色を検出する。
【００４４】
ＣＰＵ１０は、これらの計測値を用いて、上記物体表面の色と、レーザ光の出射走査角度方向と、レーザ光源から物体表面までの距離とを算出する。
【００４５】
以上の処理を各々のパルスに対して行うことにより、物体の３次元像情報が得られる。
【００４６】
ＣＰＵ１０は、得られた３次元像情報を、ディスプレイ２０に表示させる、或いはＩ／Ｏインターフェース１７を介して接続されたストレージデバイス等に転送することが可能である。また、制御部１０２は、通信ユニット１８を介して所定のネットワークに接続可能であり、ＣＰＵ１０は、所定のネットワークに接続されたホストに得られた３次元像情報を送信する、および／または検査装置１０１を制御するための制御コマンドをこのホストから受信する。
【００４７】
図４は、本発明の第２の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置２０１の上面図である。また、図５は、図４を矢印Ａ方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置２０１の側面図である。なお、本実施形態における、光源ユニット１１０、水平走査ユニット１３０、垂直走査ユニット１６０、凹面反射鏡１９０、および水平同期センサ１９１の構成は、本発明の第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４８】
本実施形態は、本発明の第１の実施の形態における受光ユニット１８０のかわりに、光源ユニット１１０と水平走査ユニット１３０の間の光路中に配置されるビームスプリッタ２８２と、ホトセンサ２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂを具備する受光ユニット２８０を使用するものである。
【００４９】
図４に示されるように、水平偏向ポリゴンミラー１３１による偏向可能角度と、垂直偏向ポリゴンミラー１６１およびミラー１６３による偏向可能角度とによって定義される走査領域内に配置された物体の表面で反射してビームスプリッタ２８２に戻るレーザ光は、このビームスプリッタ２８２によって屈曲する。
【００５０】
ビームスプリッタ２８２によって屈曲した赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光はそれぞれホトセンサ２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂに入射する。本実施形態においても、レーザ光のあるパルスが出射されたパルス波形の時間と、そのパルスがフォトディテクタに戻るパルス波形の遅延時間の差から、レーザ光源ＬＤＲ、ＬＤＧ、ＬＤＢから物体表面を経てホトセンサ２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂに至るまでの距離が算出される。また、本発明の第１の実施の形態と同様の方法により、レーザ光の出射方向を算出することができる。ホトセンサ２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂは、それぞれに入射するレーザ光の強度を検出可能であるので、このレーザ光の強度情報から物体表面の色を算出可能である。
【００５１】
以上のように、本実施形態においても、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であるため、この物体の３次元カラー画像情報を得ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、ｆθレンズ２５０は偏芯光学レンズとなっており、ｆθレンズ２５０の極表面近傍で反射したレーザ光がビームスプリッタ２８２に戻ってホトセンサ２８１Ｒ、２８１Ｇ、２８１Ｂに入射しないように構成されている。
【００５３】
図６は、本発明の第３の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置３０１の上面図である。また、図７は、図６を矢印Ａ方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置３０１の側面図である。なお、本実施形態における、光源ユニット１１０、水平走査ユニット１３０、ｆθレンズ１５０、垂直走査ユニット１６０、凹面反射鏡１９０、および水平同期センサ１９１の構成は、本発明の第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００５４】
本実施形態は、本発明の第１の実施の形態における受光ユニット１８０のかわりに、ホトセンサ３８１と、集光レンズ３８２と、ミラー３８３と、を具備する受光ユニット３８０を使用するものである。
【００５５】
図７に示されるように、本実施形態においては、操作領域中におかれた物体表面で反射したレーザ光は、ミラー３８３に入射し、このミラー３８３によって垂直偏向ポリゴンミラー１６１に向かう方向に偏向される。垂直偏向ポリゴンミラー１６１に入射したレーザ光は、垂直偏向ポリゴンミラー１６１上で反射して集光レンズ３８２に向かう。集光レンズ３８２は入射したレーザ光をホトセンサ３８１上に集光する。本実施形態においては、操作領域中におかれた物体表面で反射したレーザ光は、垂直偏向ポリゴンミラー１６１によって再度偏向されておおよそ主走査方向のみに変位する光束となる。この光束を集光レンズ３８２に通すことにより、この光束は、ある１直線上を走査するような光束となる。本実施形態においてはホトセンサ３８１は上記直線上に受光部が形成されたラインセンサであり、ホトセンサ３８１に入射した赤色、緑色、青色レーザ光それぞれの強度と時間とを検知する。
【００５６】
本実施形態においても、レーザ光のあるパルスが出射されたパルス波形の時間と、そのパルスがホトセンサ３８１に戻るパルス波形の遅延時間の差から、レーザ光源ＬＤＲ、ＬＤＧ、ＬＤＢから物体表面を経てホトセンサ３８１に至るまでの距離が算出される。また、本発明の第１の実施の形態と同様の方法により、レーザ光の出射所定角度方向を算出することができる。また、本実施形態においては、常にラインセンサの受光部上の一点に光束が入射されるようにホトセンサ３８１、集光レンズ３８２、およびミラー３８３を配置すれば良く、高価なエリアセンサを必要としない。従って、本実施形態のマルチビーム走査カラー検査装置３０１によれば、本発明の第１の実施の形態のマルチビーム走査カラー検査装置１０１よりも低コストな検査装置が実現できる。
【００５７】
以上のように、本実施形態においても、走査領域内にある物体表面の位置及び色が判別可能であるため、この物体の３次元カラー画像情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態のマルチビーム検査装置の上面図である。
【図２】図１を矢印Ａ方向から投影した、本発明の第１の実施の形態のマルチビーム検査装置の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の光源ユニットの拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のマルチビーム検査装置の上面図である。
【図５】図４を矢印Ａ方向から投影した、本発明の第２の実施の形態のマルチビーム検査装置の側面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のマルチビーム検査装置の上面図である。
【図７】図６を矢印Ａ方向から投影した、本発明の第３の実施の形態のマルチビーム検査装置の側面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態のマルチビーム検査装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０            ＣＰＵ
１１            ＲＡＭ
１２            ＲＯＭ
１３            ＥＥＰＲＯＭ
１４            タイマ
１５、１６      モータドライバ
１７            Ｉ／Ｏインターフェース
１８            通信ユニット
１９            パルスドライバ
２０            ディスプレイ
１０１            マルチビーム検査装置
１０２            制御部
１１０            光源ユニット
１１０            マルチビームレーザアレイ
１３０            水平走査ユニット
１３１            水平偏向ポリゴンミラー
１３１ａ          反射面
１３１ｂ          回転軸
１３２            水平偏向ポリゴンモータ
１５０            ｆθレンズ
１６０            垂直走査ユニット
１６１            垂直偏向ポリゴンミラー
１６１ａ          反射面
１６１ｂ          回転軸
１６２            垂直偏向ポリゴンモータ
１６３            ミラー
１８０            受光ユニット
１８１            ホトセンサ
１８２            集光レンズ
１９０            凹面反射鏡
１９１            水平同期センサ
２０１            マルチビーム検査装置
２５０            偏芯光学レンズ
２８０            受光ユニット
２８１Ｒ，Ｇ，Ｂ  ホトセンサ
２８２            ビームスプリッタ
３０１            マルチビーム検査装置
３８０            受光ユニット
３８１            ホトセンサ
３８２            集光レンズ
３８３            ミラー
ＬＤＲ            赤色レーザ光源
ＬＤＧ            緑色レーザ光源
ＬＤＢ            青色レーザ光源
【図１】
2004245832.tif 000003
【図２】
2004245832.tif 000004
【図３】
2004245832.tif 000005
【図４】
2004245832.tif 000006
【図５】
2004245832.tif 000007
【図６】
2004245832.tif 000008
【図７】
2004245832.tif 000009
【図８】
2004245832.tif 000010