JPH01161108A

JPH01161108A - 投射装置

Info

Publication number: JPH01161108A
Application number: JP63210388A
Authority: JP
Inventors: John S Cruickshank; ジョン・スミス・クライックシャンク
Original assignee: LBP PARTNERSHIP
Current assignee: LBP PARTNERSHIP
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1989-06-23
Also published as: US4917487A; EP0313193A3; GB8724527D0; EP0313193A2

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】「産業上の利用分野」本発明は、対象物の複数の輪郭を照射するための投射装
置に関する。

「発明の背景」この種の投射装置としては、例えば、本出願人かした同
時係属中の英国特許出願８７１９９５１号に開示された
三次元走査装置に用いられるものである。

すなわち、前記同時係属中の出願においては、シャッタ
を通過する投射レーザビームが分割され、ライン光学素
子に向けられるよう構成したビーム走査装置が記載され
ている。そして、形成された二つの幅が狭い光ラインが
、スッテブモータにより階段的に駆動され回転可能な線
状にエツチングされたプリズム（ｌｉｎｅ−ｅｔｃｈｅ
ｄｐｒｉｓｍ）の両端に入射されるようになっている。

前記プリズムか一対の光ビームを、線状にエツチングさ
れ１８０度光スプリツタ（ｄｏｕｂｌｅ−ａｎｇｌｅｄ
　　、　　ｌｉｎｅ−ｅｔｃｈｅｄｌｉｇｈｔ　　５ｐ
ｌｉｔｔｅｒ）の両端に入射し、それにより、光か二つ
の対抗する進路に射出し、続いて反射して対象物に当た
るようになっている。

前記出願に開示された装置において、対象物は、ライン
光学素子により形成された単一の幅の狭い光ラインが、
その内向した輪郭を照明するような二つの対向する輪郭
を有している。前記出願に開示されたスキャナは−っの
連続したラインを投射するための装置を備えている。

「発明か解決しようとする課題」本発明は、対象物の複数の輪郭に照射するための投射装
置を提供することを目的としている。そして、幾つかの
実施例は、多様な輪郭を同時に表示することに適してい
る。

「課題を解決するための手段および作用」本発明により
、ここに、対象物の複数の輪郭を照射するための投射装
置か提供される。

スリット状の開口を通して放射状のビームを投射するの
に適した放射エネルギ手段と、前記放射エネルギ手段の
進路を横切る前記スリット状の開口を駆動するだめの駆
動手段と有し、それによって、対象物の異なる部位が連
続的に照射される。

スリット状の開口は、透明体」二に形成されることか望
ましい。放射エネルギ手段は、光学膜であることか好ま
しい。透明体は複数のスリット状の開口を有し、前記駆
動手段は光学膜に対して前記透明体を駆動する。

駆動手段は、前記透明体を支持するホルダと、それぞれ
異なる半径の複数の休止部位を有する回転カムとを備え
ている。休止部位が、光ビームの進路を横切るスリット
状の開口または隙間部位を駆動すべく、配設されている
。

本発明に係る実施例において、ホルダか回転軸により支
持され、前記回転カムに連動するカムホロアにより、前
記回転軸を中心にして揺動可能に配設されている。

本発明に係る他の実施例において、ホルダが、投射する
光ビームを横切るよう滑動可能に支持されるとともに、
ホルダか前記ロータリカムに連動するカムホロアにより
往復動可能に配設されている。

前記二つの実施例においては、光学膜がストロボ光源で
あることが好ましく、タイミング手段か前記ロータリー
カムの各休止位置でストロボ光源か発光するよう構成さ
れていることか好ましい。

通常は、前記ロータリカムの各休止位置て前記光ビーム
か対象物を照射した際対象物の輪郭を記録すべく、カメ
ラが配されている。

本発明は、実施例において対象物の複数の輪郭か照射さ
れるという利点を有しており、また、前記配置により、
最小時間で、移動対象物の多くの輪郭に照射することか
てきるという利点を有する。本来そのような場合てあれ
ば、被験物の動きを止めすることか極めて要望される。

そのような状況は、医療においては、被験者か外傷ある
いは疾病により思うように動けずに苦しんている際に、
被験者の真の記録か要求される場合に生ずる。さらに、
生産的な状況においては、最小時間で、被験物の非常に
多くの輪郭か要求される１〜ランスフアラインの場合に
生ずる。

前記投射装置の複数を対象物を中心とする円周上の位置
に配設することか好ましく、シーケンス丁段が、各投射
装置に前記放射エネルギを供給するよう構成されること
か好ましい。

「実施例」以下、添付図面を参照として本発明の一実施例を説明す
る。

各図において、同一の表示数字は同一の部品な示してい
る。

第１図に示す投射装置は、ストロボレーザ光源１０１、
反射体１０２、および透明で歪のない熱拡散性のガラス
体１０３を備えている。ガラス体１０３は、光源１０１
からの熱を防ぐために必要とされる。また逆Ｔ字形状の
ホルダ１０５に支持される歪のある透明体１０４を備え
ている。

光源１０１から生じる熱を除去するための他の構成とし
ては、透明体１０４に空気を吹付ける冷却ファン（図示
省略）か考えられる。

投射用のレンズ組成体１０６は、透明体１０４」二に形
成された線状のパターンを対象物（図示省略）に投射す
る。本発明において、対象物へ投射される線状のパター
ンは、垂直線または水平線などの直線状であり、垂直線
および水平線から形成される格子状のパターンであり、
他には放射状のパターンである。投射に関してどのよう
なパターンか要求されたとしても、始めに大きめに描か
れ、櫟準的な３５　ｍ　ｍのスライド用透明体に適合す
るよう所定の大きさに縮めて撮影される。

逆Ｔ字形状のホルダ１０５が、横断血道丁字形状部位を
有するＵ字形状のベース部材１０７に揺動可能に配設さ
れている。ベース部材１０７の一対の脚部には摩擦抵抗
フッシュかそれぞれ配され、摩擦抵抗フッシュに固設し
た枢軸１０８によリホルダ１０５か支持されている。ピ
ン１０９が、逆Ｔ字形状のホルダ１０５の−・方の腕部
に向かい延設され、該腕部を回転すべくばねにより付勢
されている。他方の腕部には、シャツｌ−１１２に支持
したカム１１１の軸線の直］−に位置するカムホロア１
１０か配設されている。

カムホロア１１０は、真直方向に位置した際、シャツｌ
−１１２の中心線の直上に位置するように配設されてい
る。カム１１１は、最小半径の部位へ戻るべく落ち込む
前に、カムの半径か段階的に増大するよう、旧姓用の部
位と休止用の部位とか交互に連続した状ｙルて形成され
ている。シャフト１１、２はカム１１１にギーて固結さ
れ、シャツ１へ１１２は定速の電動モータ１１３により
駆動するものである。

カム１１１の輪郭は説明のため誇張して示されている。

実際には、各休止用の部位の半径方向の差は例えば０．
１３ｍｍで、それは投射される所望のパターンの運動に
関係している。またシャフト１１２は円板１１４を駆動
すべく配設され、円板１１４には、所定半径の孔（図示
省略）か穿設されている。

発光タイオート（ＬＥＤ）および光検出器から成る光検
知装置１１５ば、ＬＥＤからの光か前記孔を通過し、光
検出器で受けるように配設されている。円板１１４と光
検知装置１１５とはタイミング回路として作用する。す
なわち、カム１１１の各休止用の部位て、写出した対象
物の輪郭にカメラか向けられた時、ストロボレザー光源
１０１か発光ずべく、円板１１４の孔かＬＥＤと光検出
器との間の光路を整列するようにした際、制御器１１６
を作動する信号か発生するよう構成されている。

操作としては、電動モータ１１３を設定速度て回転し、
ストロボレザー光源の制御器１１６における正しい位相
制御を確保すべく光検知装置１１５のＬＥＤかオンされ
る。カム１１１の各休止用の部位でパターン化した透明
体１０４が、矢印１１７て示すように、各位置に揺動す
る。そして当該各位置てストロボレザー光源１０１が発
光し、対象物が照射され、対象物の輪郭がカメラに記録
される。

具体的に説明すると、電動モータか６ｏｒ。

ｐ、ｍて回転し、カムか２０個の休止用の部位を有し、
透明体には５０本のラインが表われ、−秒間に２０回カ
メラかショットされ、１０００個のスリット状の開口に
より表われる１０００個の輪郭が記録される。

電動モータの速度、カムの休止用の部位、および透明体
のスリット状の開口かそれぞれ減少すると、照射した輪
郭の数か減少する。

必要であれば、透明体に当てるパターンに応じて直線状
のパターン（垂直線、水平線または格子）または放射状
のパターンて対象物の表面を０．００２５４ｍｍ毎に処
理するためのスリット状の開口を備えることも可能であ
る。

第２図においては、カムの輪郭を誇張して示している。

Ｄを記した位置は、カムホロアか動かない休止位置を示
している。Ｒは、カムホロアが−の休止位置から他の休
止位置に移動する上昇位置を示している。ＴＲは、１２
個の休止位置を通して、カムホロアの最大移動量を意味
しており、本実施例においては１５　ｍ　ｍである。拡
大係数が投射する光の距離に関係するため、カム上の休
止位置の微差が、投射した際に倍増する。

第３図においてこれを示す。すなわち、起立状態の透明
体１０４が実線て示され、揺動状態の透明体１０４が破
線て示されている。ここでは、単に三つのスリット状の
開口が仮定されており、図中において、平な対象物１５
０に当てられた状態が示されている。その光線は線１１
８によって示されている。

さらに、第４図においては、投射装置を主に生産向けに
具体化したものを示している。

すなわち、ストロボレザー光源１０１が光フアイバケー
ブル１２０てレンズ体１２１に連結され、透明体１０４
か矩形状のホルダ１３０に支持されている。ホルダ１３
０は、ガイド部材１３２に支持した四つの低摩擦ローラ
１３１間に相対移動可能に配設されている。ローラ１３
１により、ホルダ１３０か垂直方向へ移動可能かつ他の
方向へ遊びなく移動不能に支持されている。

圧縮ばね１３３は、圧力調整部材１３４を備え、カムホ
ロア１３５のベアリンク面１３６をカム１１１の輪郭に
接触した状態に保持すべく、ホルダ１３０を一方向に寄
せるべく配設されている。第４図においては、簡明にす
るため光検知装置１１５と制御器１１６とか図示されて
いない。

カムホロア１３５のベアリンク面１３６は、第４図にお
いてカム１１１の軸線の真上位置に配設されている。

操作において、カム１１１の回転によりホルダ１３０か
移動し、それにより、透明体１０４が矢印１４０の垂直
方向へ移動する。各休止位置で、透明体１０４に設けた
多くのスリット状の開口を通し、対象物（図示省略）に
投射すべく、ストロボレザー光源が発光する。その結果
法のことか判明する。すなわち、各上昇位置においてス
リット状のパターンが、光ラインか対象物を次第に横切
るように、徐々に移動する。

第４図においては、当該装置が垂直方向に移動するもの
を示したが、９０度傾動可能な構造により、透明体か水
平方向へ移動するようにすることができ、さらには、単
一の透明体を傾動することにより、格子状の光線が対象
物に照射する場合と同等の記録を得ることかできる。

第５図に基づいて説明する。

第１図において、本出願人かした同時係属中の英国特許
出願８７１９９５１号に関する走査装置における配置を
示していおり、ここに参考のため編入する。

本発明に係る投射装置においては、前記同時係属中の出
願の第５Ｂ図に示すプリズム４６およびステップモータ
４７を取り替えたものである。すなわち、本発明に係る
投射装置では、光スプリッタ５２に放射状の光線を投射
するよう構成され。

光スプリッタ５２により、第５図において上方向の線お
よび下方向の線で示すように、対照的にそれぞれ射出さ
れ、上位反射体５３および下位反射体５４にそれぞれ入
射される。

このようにして、上部および下部の対象物が、対象物の
凹曲した部位に照射するようにした複数のスリット状の
光により、同時にそれぞれ照射される。

第６図における配置ては、パターン状の光か左右それぞ
れの対象物に投射するよう、水平方向の運動に適合した
装置である。

上記した投射装置は、一つのパターン状の透明体により
複数の輪郭を照射することか可能である。投射をはっき
りさせ、対象物」二にパターンを所望の場所に位置させ
るようカムに休止部位を設け、透明体を瞬間的に停止す
るものである。

複数の投射装置か一つの記録装置に用いられるが、その
ような状況においては、工具上の投射装置からのパター
ン状の投射の重なりがあるかもしれない。そのようなパ
ターン状の投射の重なりは好まれない、なぜなら、ＣＣ
Ｄ　（ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄ　　ｄｅｖｉｃｅ）
などの検知手段が、明確に一定の線端を検知することが
できないからである。

ストロボライトは適切に時間を合せて使用されるけれど
も、そのようなストロボライトは充電時間を必要とする
コンデンサを有し、高エネルギ放電によりＣＣＤ信号の
干渉となる場合かある。

第７図において示すシーケンス装置は、円形断面形状の
ハウシング１５１を備え、ハウシング１５１はベース部
材１５２を有している。ベース部材１５２には、Ｄ、Ｃ
ランプ１５４用のランプホルダ１５３か支持されている
。Ｄ、Ｃランプ１５４としてはハロゲンや、直流により
約５００万ルツクスの照度と同等の一定の出力光レベル
を出す他の適当なものか用いられる。

ランプホルダ１５３はハウジンク１５１の直径方向の中
心に位置し、ハウジンク１５１の円周状の壁には、Ｄ、
Ｃランプ１５４の高さ位置で、通常は円周を１２等分し
た位置にチューブ部材１５５か固設されている。各チュ
ーブ部材１５５に光りファイバーケーブル１５６か保持
されている。ファイバーケーブル１５６か投射装置の投
射レンズ１２１などにそれぞれ延設されている。

ハウジング１５１の円周状の壁には、Ｄ、Ｃランツブ１
５４からの熱を除去すべく、冷却装置（図示省略）か設
けられている。必要によっては冷却ファン（図示省略）
でもよい。

蓋組体１５７をハウシンク１５１より高く持ち上げた状
態か示されているが、使用時には蓋組体１５７は、リッ
ト本体１５８かハウシング１５１の上部に位置するうに
設置される。リット本体１５８の直径方向の中心位置に
はシャフト１５９か下方向へ延設され、シャフト１５９
かローラ軸受１６０およびスラスト軸受１６１とにより
支持されている。

シＶフ１〜１５９には、各軸受との遊びをなくすベくね
し調節部材１６２と、ねし調節部材１６２の」二に位置
するロッキング部材１６３とか設けられている。シャフ
ト１５９の上端にはカップリンク１６４を介して駆動モ
ータ１６５が連結され、駆動モータ１６５かブラケット
１６６に支持され、電源ケーブル１６７が接続されてい
る。

シャツ１〜１５９の下端には切株状の部材１６８が連結
され、切株状の部材１６８には、球面状の四部１７０と
、球面状の四部１７，０と対向して位置する集光レンズ
１７１とを有する反射器１６９か支持されている。集光
レンズ１７１と球面状の四部１７０とは、Ｄ、Ｃランプ
１５４と光りファイバーケーブル１５６との間にそれぞ
れ配設されている。

反射器１６９の壁には開口１８０か設けられ、開口１８
０と一直線上の位置に配され、リフ１〜本体１５８に移
動不能に光検出器１８１か保持されている。光検出器１
８１か集光レンズ１７１の回転とＣＣＤセンサとを同期
ずべく出カケーフル１８２を備えている。また、光検出
器１８１を、１只投射装置の光検知装置１１５から得られる同しような信
号と関連づけて用いることかてきる。このように、光検
出器１８１は同期装置として作用する。

駆動モータ１６５を操作すると、シャフト１５９および
切株状の部材１６８が回転し、それにより集光レンズ１
７１かり、Ｃランプ１５４の回りに回転する。これによ
り光か各光ファイハーケーフル１５６に入射され、流れ
る。その結果、各光フアイバーケーブル１５６に連結し
た１２台の投射装置か対象物を照射する。

例えば、実施例として、１２台の投射装置を用い、対象
物の回りに円周を等分割した位置に設置する。−の基準
位置から始めて、投射装置か１から１２番まで番号付け
される。ハウシング１５１の回りを円周状に取巻く光フ
アイバーケーブル１５６が基準位置から１２．６，１１
，５，１０゜４．９，３，８，２，７．１の順て、また
は、相互に対向して配した各投射装置か順番に投射する
よう、その他所望の順番で番号付けられている。

それにより、非常に多数のパターンが、互いに重ならず
に、対象物に投射されることかわかる。

「発明の効果」本発明に係る投射装置による利点を以下に述べる。

１、一つの透明体のパターン原板のみを用いて、記録シ
ステムにおける多数のパターン投射ユニットと同様の働
きをすることかできる。

２、一つのパターンを用いるのみであるから、また、記
録するため次位置への動きか同じパターンであるから、
異なるパターンに関し発生ずる誤りをなくすことかでき
る。

３、カム上の休止部位により、ストロボか発光し、カメ
ラが記録する１００万分の１秒の何分の−の間、パター
ンか動かないようなる。このことは、電動モータの速度
と無関係に生ずる。厳密には、速度か速くなれば、休止
時間か少なくなり、パターンの静止時間も少なくなる。

４、発明品は簡単かつ小型となり、カムか無限定に変え
られ、透明体を変えることかできる。

５、生産もまた比較的簡単になり、位置関係、カム生産
、揺動力向またはスライド方向の遊びをなくすことにお
いては、所定の精度か要求されるが、これらの主要な点
については、機械工場で通常の精度をもって既に生産可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づ〈実施例の装置の一部を破断し
て見せた側面図を示している。第２図は本発明において用いられるカムの輪郭を拡大し
て示している。第３図は、第１図における装置によって投射された光路
の側面図を示している。第４図は、本発明に基づく他の実施例の装置の一部を破
断して見せた側面図を示している。第５図は、第１図における装置の側面図を示しており、
前記同時係属中の英国特許出願８７１９９５１号に開示
された走査装置の構成部品として用いられている。第６図は、前述走査装置の構成部品としての第１図にお
ける装置を示しており、第５図と類似しているが他の投
射構造である。′ 第７図は、本発明に基づく複数の投射装置を備えたシー
ケンス装置を一部破断して見せた分解図を示している。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対象物の複数の輪郭を照射するための投射装置で
あって、スリット状の開口を通して放射光を投射可能な投射エネ
ルギ手段（１０１）と、該投射エネルギの進路と交差する前記スリット状の開口
を駆動可能な駆動手段（１０５〜１１２）とを有し、前記投射エネルギ手段と前記駆動手段とにより、対象物
の差異部分を連続的に照射したことを特徴とする投射装
置。
（２）前記スリット状の開口が透明体（１０４）上に形
成されたことを特徴とする請求項１記載の投射装置。
（３）前記放射エネルギ手段が光手段（１０１）であり
、前記透明体（１０４）が複数のスリット状の開口を有
し、前記駆動手段（１０５〜１１２）が光手段に関連する前記透明体を駆動すること
を特徴とする請求項２記載の投射装置。
（４）駆動部が前記透明体（１０４）を支持するホルダ
（１０５）を有し、回転カム（１１１）が半径の異なる
複数の休止部位を有し、前記ホルダと前記回転カムとが
、光ビームの進路と交差するスリット状の開口または隙
間部位を駆動するよう配設されたことを特徴とする請求
項２または３記載の投射装置。
（５）ホルダ（１０５）が回転軸で支持され、かつ、前
記ホルダが前記回転カム（１１１）と連動するカムホロ
アにより、前記ホルダが前記回転軸を中心にして揺動可
能に配設されたことを特徴とする請求項４記載の投射装
置。
（６）ホルダ（１３０）が投射光と交差するように滑動
可能に支持され、かつ、前記回転カム（１１１）に連動
するカムホロア（１３５）により、前記ホルダが往復動
可能に配設されたことを特徴とする請求項４記載の投射
装置。
（７）光手段がストロボ光源（１０１）であり、タイミ
ング手段（１１４〜１１６）が、前記回転カムの各休止
部位でストロボ光源が発光すべく構成されたことを特徴
とする請求項５または６記載の投射装置。
（８）前記投射装置の複数が対象物を中心とする円周上
に設置され、シーケンス手段（第７図に示す）が各投射
装置に前記放射エネルギを供給すべく構成されたことを
特徴とする請求項１記載の投射装置。