JPH0634557A

JPH0634557A - レーザ光学系、及びレーザビームを用いた被検面の表面状態の読取方法

Info

Publication number: JPH0634557A
Application number: JP20844492A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hama; 善博浜; Mitsunori Iima; 光規飯間; Toshio Kasai; 敏夫笠井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1992-07-13
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザビームを用いた走査光学系を新規に構
成する事により、被検面の表面状態の高速・高精度の読
み取り性能を達成する事の出来るレーザ光学系、及び、
レーザビームを用いた被検面の表面状態の読取方法を提
供する事である。【構成】この発明に係わるレーザ光学系は、レーザビ
ームを出力する半導体レーザと、この半導体レーザから
出力されたレーザビームを偏向させる為のポリゴンミラ
ー、このポリゴンミラーで偏向されたレーザビームの主
光線を、光軸に平行にすると共に、被検面上で等速で走
査させる為の走査レンズ系と、半導体レーザとポリゴン
ミラーとの間の光路中に介設され、走査レンズ系の光軸
に対して垂直に置かれた被検面で反射されて半導体レー
ザに向けて、被検面への入射光路と同一の光路を戻って
来たレーザビームを、光路から分離する為のビームスプ
リッタと、このビームスプリッタで分離されたレーザビ
ームを受光して、表面状態を読み取る為の第１の受光素
子とを具備する事を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを用い
て被検面の表面状態、例えば、表面欠陥や画像を読み取
るのに好適するレーザ光学系、及び、レーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、塗装面の検査の為
に、この塗装面に光を斜めに照射し、その反射光を受光
し、その受光状態に応じて、塗装面に欠陥があるか否か
を判断する方式が採用されている。この場合、この受光
素子としては、ラインセンサが用いられており、このラ
インセンサの延出方向とは直交する方向に沿って、この
ラインセンサを移動させる事により、塗装面を所定の面
積範囲で検査することが出来る事になる。

【０００３】同様に、例えば、原稿の画像を読み取る為
に、この原稿面に光を斜めに照射し、その反射光を受光
し、その受光状態に応じて、画像を読み取る方式が広く
採用されている。この場合も、上述した塗装面の欠陥検
出と同様に、受光素子としてラインセンサが用いられて
おり、このラインセンサの延出方向とは直交する方向に
沿って、原稿を移動させる事により、原稿の画像を所定
の面積範囲で読み込むことが出来る事になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、被検面に対して所定の面積範囲で斜めに光を
照射し、その反射光を受光する様にしていたので、光の
発光位置と受光位置とが必然的に異なる事となり、構成
上の制約が発生すると共に、読み取り速度の高速化を図
る事が困難である問題点が指摘されており、解決が要望
されていた。

【０００５】また、従来においては、受光素子としてラ
インセンサが用いられいた為、読み取り精度（即ち、解
像度）が、ラインセンサを構成する例えばフォトダイオ
ードの配設ピッチ及び配設個数に依存する事となり、高
い読み取り精度を達成する事が困難である問題点が指摘
されており、改善が要望されていた。

【０００６】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、この発明の目的は、レーザビームを用いた走
査光学系を新規に構成する事により、被検面の表面状態
の高速・高精度の読み取り性能を達成する事の出来るレ
ーザ光学系、及び、レーザビームを用いた被検面の表面
状態の読取方法を提供する事である。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】上述した課題を解決し、目
的を達成する為、この発明に係わるレーザ光学系は、レ
ーザビームを出力するレーザ出力手段と、このレーザ出
力手段から出力されたレーザビームを偏向させる為の偏
向手段と、この偏向手段で偏向されたレーザビームの主
光線を、光軸に平行にすると共に、被検面上で等速で走
査させる為の走査レンズ系と、前記レーザ出力手段と偏
向手段との間の光路中に介設され、前記走査レンズ系の
光軸に対して垂直に置かれた被検面で反射されて前記レ
ーザ出力手段に向けて、前記被検面への入射光路と同一
の光路を戻って来たレーザビームを、前記光路から分離
する為の第１の分離手段と、この第１の分離手段で分離
されたレーザビームを受光する第１の受光手段とを具備
する事を特徴としている。

【０００８】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第１の受光手段は、１つの受光素子を備える
事を特徴としている。また、この発明に係わるレーザ光
学系において、前記偏向手段は、一方向に沿って回転す
るポリゴンミラーを備える事を特徴としている。また、
この発明に係わるレーザ光学系において、前記走査レン
ズ系は、ｆθ性及びテレセントリック性を有するレンズ
群から構成される事を特徴としている。

【０００９】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記レンズ群は、前記偏向手段で偏向されたレー
ザビームを、像面上で等速に走査される様に変換する為
のｆθレンズ系と、このｆθレンズ系から出力されたレ
ーザビームの主光線を、前記光軸に平行となる様に変換
する為のテレセントリックレンズ系とを備える事を特徴
としている。また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記テレセントリックレンズ系は、少なくとも一
つの面を、非球面から構成される事を特徴としている。

【００１０】また、この発明に係わるレーザ光学系は、
前記偏向手段により偏向されたレーザビームの偏向範囲
内に配設され、レーザビームを受光する第２の受光手段
を更に具備する事を特徴としている。また、この発明に
係わるレーザ光学系は、前記偏向手段により偏向された
レーザビームの偏向範囲内であって、前記被検面の走査
範囲外に位置して配設され、前記レーザビームを反射す
る前記反射ミラーと、この反射ミラーで反射されたレー
ザビームを受光する第２の受光手段とを更に具備する事
を特徴としている。

【００１１】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第２の受光手段は、これへのレーザビームの
入射に伴い前記被検面へのレーザビームの走査開始位置
を規定する検出信号を出力する事を特徴としている。ま
た、この発明に係わるレーザ光学系は、前記レーザ出力
手段と偏向手段との間の光路中に介設され、このレーザ
出力手段から出力されたレーザビームを、前記光路から
分離する為の第２の分離手段と、この第２の分離手段で
分離されたレーザビームを受光する第３の受光手段と、
この第３の受光手段での受光状態に基づいて、前記レー
ザ出力手段の出力状態を一定に保持する為の出力保持手
段とを更に具備する事を特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第１及び第２の分離手段は、共通のビームス
プリッタを備え、前記第１の受光手段は、このビームス
プリッタの一側に、また、前記第３の受光手段は、この
一側とは反対側の他側に、夫々配設される事を特徴とし
ている。また、この発明に係わるレーザ光学系は、前記
レーザ出力手段、偏向手段、走査レンズ系、第１の分離
手段、第１の受光手段が共通に取り付けられるハウジン
グを更に具備する事を特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法は、レーザビームを出
力する第１の工程と、出力されたレーザビームを偏向す
る第２の工程と、偏向されたレーザビームを被検面上で
等速に走査される様に変換すると共に、前記レーザビー
ムの主光線を光軸と平行になる様に変換する第３の工程
と、前記第３の工程で得られるレーザビームが被検面で
反射された反射レーザビームを、前記第２の工程及び第
３の工程におけるレーザビームの入射光路と同一の光路
を戻す第４の工程と、前記反射レーザビームを戻り光路
から分離する第５の工程と、分離されたレーザビームを
受光して、この受光状態に基づき、前記被検面の表面状
態を読み取る第６の工程とを具備する事を特徴としてい
る。

【００１４】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記第６の
工程における被検面の表面状態の読取動作は、前記戻り
光路において、偏向前の状態に復帰された後に実行され
る事を特徴としている。また、この発明に係わるレーザ
ビームを用いた被検面の表面状態の読取方法において、
前記第６の工程での表面状態の読み取り動作に応じて、
前記被検面の表面欠陥を検出する事を特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記第６の
工程での表面状態の読み取り動作に応じて、前記被検面
に描かれた画像を読み取る事を特徴としている。また、
この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の表面状
態の読取方法において、前記被検面は原稿表面から構成
され、前記画像は原稿像である事を特徴としている。ま
た、この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の表
面状態の読取方法において、前記被検面は、バーコード
が描かれた表面から構成され、前記画像は、前記バーコ
ード像である事を特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記被検面
と、前記第１の工程乃至第６の工程を実行するレーザ光
学系とは、前記第３の工程におけるレーザビームの走査
方向とは直交する方向に沿って相対的に移動される事を
特徴としている。また、この発明に係わるレーザビーム
を用いた被検面の表面状態の読取方法において、前記レ
ーザ光学系は固定され、前記被検面が前記走査方向とは
直交する方向に沿って移動される事を特徴としている。
また、この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の
表面状態の読取方法において、前記被検面は固定され、
前記レーザ光学系が前記走査方向とは直交する方向に沿
って移動される事を特徴としている。

【００１７】

【実施例】以下に、この発明に係わるレーザ光学系の一
実施例の構成を、レーザ式読取装置に適用した場合につ
き、添付図面を参照して詳細に説明する。この一実施例
のレーザ式読取装置は、その使用態様を後に詳細に説明
するが、被検面Ｘ上に描かれた画像を読み取ったり、被
検面Ｘの表面欠陥を検査する等、被検面Ｘの表面状態を
読み取る様に構成されている。

【００１８】即ち、図１及び図２に示す様に、このレー
ザ式読取装置１０は、内部が中空状になされたハウジン
グ１２を備えている。このハウジング１２の下面には、
一方向に沿って（即ち、図中左右方向に沿って）延出す
る開口１４が厚さ方向に貫通した状態で形成されてお
り、この開口１４の両端の夫々外方に位置するハウジン
グ１２の下面部分には、図中下方に向けて延出するステ
イ１６が夫々一体的に取り付けられている。両ステイ１
６の下端には、支持台１７が取り付けられている。この
支持台１７の上面は、後述する走査レンズ系１８の主光
線の光軸に直交する様に正確に設定されている。即ち、
この支持台１７上に、被検面Ｘを上にした検査体が直接
に載置される様に設定されている。従って、この支持台
１７上の被検面Ｘは、走査レンズ系１８の主光線の光軸
に直交する事となる。

【００１９】また、このハウジング１２内には、ハウジ
ング１２の内側面上に取り付けられた状態で、この発明
の特徴をなすレーザ光学系Ｌが配設されている。このレ
ーザ光学系Ｌは、図３に取り出して示す様に、レーザ光
を出力する半導体レーザ２０と、この半導体レーザ２０
から出力されたレーザ光を平行ビームに変換する為のコ
リメータレンズ２２と、このコリメータレンズ２２から
出力されたレーザビームを所定のビーム径に整形する為
のスリット板２４と、このスリット板２４のスリット２
４ａを透過したレーザビームの楕円形状の光束を走査面
上で円形状の光束に直すと共に、非点収差を補正する為
のアナモフィカルレンズ（シリンダレンズ）２６と、こ
のアナモフィカルレンズ２６から出力されたレーザビー
ムを等角速度で偏向させる為の偏向手段としてのポリゴ
ンミラー（回転多面鏡）２８と、このポリゴンミラー２
８で偏向されたレーザビームを、像面としての被検面Ｘ
において等速の線速度で走査させると共に、レーザ光学
系Ｌの光軸にレーザビームの主光線が平行となる様に変
換する為の為の結像レンズとしての走査レンズ系１８と
を基本的に備えている。尚、レーザビームの主光線がレ
ーザ光学系Ｌの光軸に平行となされる事により、このレ
ーザビームは、被検面Ｘに対して、このレーザビームが
入射される被検面Ｘ上の反射点を通る走査方向に沿う延
出軸線に対して垂直になるように、入射される事にな
る。ここで、以下の説明においては、この様なレーザビ
ームの入射状態を、表現の簡略化の為、単に、「レーザ
ビームが被検面Ｘに対して垂直に入射される」と表現す
るものとする。

【００２０】ここで、上述した半導体レーザ２０は、こ
の一実施例においては、５mWの光出力（定格）で、例え
ば、７８０nmのレーザ波長のレーザ光を放射する様に構
成されている。また、上述したポリゴンミラー２８は図
示しない駆動モータにより、約６，５００rpm の回転数
で一定回転される様に設定されている。

【００２１】また、上述した走査レンズ系１８は、この
一実施例においては、第１乃至第３のレンズ１８ａ〜１
８ｃから構成されており、第１及び第２のレンズ１８
ａ，１８ｂは、ポリゴンミラー２８で偏向されたレーザ
ビームを、走査面Ｘ′（図１に一点鎖線で示す。）にお
いて等速の線速度で走査させる様にｆθレンズ群から形
成され、第３のレンズ１８ｃは、第２のｆθレンズ１８
ｂから出力されたレーザビームを、テレセントリック
に、即ち、走査レンズ系１８の光軸がレーザビームの主
光線と平行になった状態で、被検面Ｘ上で結像する様に
テレセントリックレンズから形成されている。

【００２２】ここで、レーザ走査光学系において、この
ように被検面Ｘに入射されるレーザビームをテレセント
リックに、即ち、被検面Ｘに対してレーザビームが垂直
に入射される様に設定する為の第３のレンズ１８ｃを備
える事により、本願発明の一特徴が構成されている。
尚、この一実施例においては、この走査レンズ系１８を
構成する第１及び第２のｆθレンズ群１８ａ，１８ｂ
は、ガラスから形成され、第３のテレセントリックレン
ズはプラスチックから形成されている。

【００２３】また、この第３のテレセントリックレンズ
１８ｃは、この一実施例においては、入射側及び射出側
の面が共に非球面となる様に形成されている。このよう
に非球面となる射出面を備える事により、テレセントリ
ック性を達成する為に必要となるレンズ枚数が少なくて
済み、この一実施例の様に、１枚のレンズのみでテレセ
ントリック性を達成する事が可能となる。ここで、この
第３のテレセントリックレンズ１８ｃは、その機能上、
被検面Ｘの走査範囲の全幅に渡り延出する状態で形成さ
れなければならない為、テレセントリック性を達成する
為に多数枚のレンズ構成が必要となると、その費用が高
いものにつくが、上述した様にこの一実施例では非球面
を採用する事により少ない枚数でテレセントリック性を
達成する事が出来るので、コストの低廉化を達成するこ
とが出来ると共に、配設スペースが少なくて済み、装置
全体の小型化を達成することが出来る事になる。

【００２４】ここで、このように走査レンズ系１８を備
える事により、被検面Ｘに垂直に入射したレーザビーム
は、この被検面Ｘで反射され、ここに至る入射光路と同
じ光路を全く逆に戻る事になる。即ち、被検面Ｘからの
反射レーザビームは、第３、第２、そして第１のｆθレ
ンズ系１８ｃ，１８ｂ，１８ａを順次透過し、ポリゴン
ミラー２８で再び反射され（逆偏向され）、アナモフィ
カルレンズ２６を透過して、上述したスリット板２４に
向けて戻る事になる。

【００２５】一方、上述したスリット板２４とアナモフ
ィカルレンズ２６との間の光路中には、この発明の他の
特徴を構成する点であるが、ビームスプリッタ３０が介
設されている。このビームスプリッタ３０は、底面が直
角二等辺三角形を呈する三角柱形状の２つのプリズムガ
ラス３０ａ，３０ｂを、斜辺に対応する面を間にハーフ
ミラー３０ｃを介設した状態で互いに合わせ、立方体形
状となる様にして形成されている。このビームスプリッ
タ３０は、ハーフミラー３０ｃが光路に対して４５度で
傾斜する状態で光路中に配設されている。このようにビ
ームスプリッタ３０を備える事により、アナモフィカル
レンズ２６を透過し、スリット板２４に向けて戻って来
た所の被検面Ｘからの反射レーザビームは、このビーム
スプリッタ３０のハーフミラー３０ｃにより部分的に反
射され、半導体レーザ２０とポリゴンミラー２８とを結
ぶ光路から分離されることになる。換言すれば、その反
射分離光路は元の光路から９０度だけ、図中斜め上方に
向けて折れ曲がった状態で設定される事になる。

【００２６】この反射分離光路中には、ハーフミラー３
０ｃで分離された反射レーザビームを集光される為の集
光レンズ３２が介設されている。そして、この集光レン
ズ３２により集光される位置に、第１の受光素子３４が
配設されている。尚、この第１の受光素子３４の配設位
置は、上述した被検面Ｘと共役な位置となる様に設定さ
れている。この第１の受光素子３４は、被検面Ｘで反射
されたレーザビームを受けて、その受光強度に応じた電
気信号を出力する様に構成されている。換言すれば、こ
の第１の受光素子３４からの出力信号は、被検面Ｘの表
面情報、例えば、表面欠陥情報や画像情報を含んでいる
ものである。この第１の受光素子３４は、後に図４を参
照して説明する第１の電気回路Ａに組み込まれ、この第
１の電気回路Ａを介して、出力信号が外部に取り出され
る様に設定されている。

【００２７】ここで、以上の説明から明らかな様に、こ
の第１の受光素子３４には、１本の反射レーザビームが
入射される事になるので、この発明の別の特徴を構成す
る点であるが、唯１つの受光素子が用いられ得る事にな
る。換言すれば、この発明においては、多数の受光素子
が直線状に配列されたラインセンサを用いることなく、
被検面Ｘを所定の幅（即ち、走査幅）で読み取る事が出
来る事になる。

【００２８】また、走査レンズ系１８の第２及び第３の
ｆθレンズ群１８ｂ，１８ｃの間には、第１及び第２の
ｆθレンズ群１８ａ，１８ｂで走査の線速度を等速とな
る様になされたレーザビームの中で、ポリゴンミラー２
８における偏向範囲内であって、被検面Ｘでの走査範囲
外の一方側に外れたレーザビームを反射する為の反射ミ
ラー３６が、ハウジング１２の内側面上に固定されてい
る。一方、この走査範囲外の他方側に位置した状態で、
反射ミラー３６で反射されたレーザビームを受ける為の
第２の受光素子３８が、ハウジング１２の内側面上に固
定されている。この第２の受光素子３８は、この一実施
例においては、これへのレーザビームの入射に対応し
て、レーザビームの被検面Ｘ上における一走査での水平
同期信号を出力する為のビームデテクターとして機能す
る様に設定されている。換言すれば、この第２の受光素
子３８へのレーザビームの入射に伴い、被検面Ｘの一走
査毎における夫々の走査開始位置が規定され、従って、
この第２の受光素子３８からの水平同期信号（ＨＳＹＮ
Ｃ）の出力を基準として、各々の走査におけるレーザビ
ームの照射位置が正確に検出される事になる。尚、この
第２の受光素子３８は、後に図５を参照して説明する第
２の電気回路Ｂに組み込まれ、この第２の電気回路Ｂを
介して、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）が外部に取り出さ
れる様に設定されている。

【００２９】一方、この一実施例において上述したビー
ムスプリッタ３０を備える事により、半導体レーザ２０
から出力され、スリット板２４のスリット２４ａを透過
したレーザビームは、このビームスプリッタ３０のハー
フミラー３０ｃにより部分的に反射され、半導体レーザ
２０とポリゴンミラー２８とを結ぶ光路から分離されさ
れることになる。換言すれば、その出力分離光路は元の
光路から９０度だけ、図中斜め下方に向けて折れ曲がっ
た状態で設定される事になる。

【００３０】この出力分離光路中には、ハーフミラー３
０ｃで分離された出力レーザビームを受光する為の第３
の受光素子４０が配設されている。尚、この第３の受光
素子４０の配設位置は、上述した被検面Ｘと共役な位置
となる様に設定されている。この第３の受光素子４０
は、半導体レーザ２０から出力されたレーザビームを受
けて、その受光強度に応じた電気信号を出力する様に構
成されている。換言すれば、この第３の受光素子４０か
らの出力信号は、半導体レーザ２０の出力状態の変化情
報を含んでいるものである。この第３の受光素子４０
は、後に図６を参照して説明する第３の電気回路Ｃに組
み込まれており、この第３の電気回路Ｃは、半導体レー
ザ２０の光出力を一定となる様に制御する自動出力制御
回路として機能する様に構成されている。この第３の電
気回路Ｃの出力は、半導体レーザ２０に接続されてい
る。

【００３１】このように、この一実施例においては、第
３の受光素子４０を備え、これからの出力信号に基づき
自動出力制御回路Ｃを駆動して、半導体レーザ２０のレ
ーザ光の出力を制御する事により、半導体レーザ２０の
光出力を所定の値に正確に一定に保持することが出来る
事になる。このように半導体レーザ２０の光出力を一定
に保持する事により、例えば、このレーザ光学系を用い
て、被検面Ｘ上に描かれた画像を読み取る際において、
詳細は後述するが、第１の受光素子３４で受光した反射
レーザビームを画像情報として読み込む事が可能とな
る。

【００３２】ここで、この一実施例においては、第１の
受光素子３４として唯１つのフォトダイオードを備え、
上述した第１の電気回路Ａは、図４に示す様に、このフ
ォトダイオード３４へのレーザビームの入射に伴いオン
動作する第１のトランジスタＴＲ１と、この第１のトラ
ンジスタＴＲ１のエミッタ端子に接続され、ここからの
電流を増幅する為の第１のオペアンプＯＰ１とを主とし
て備え、このほかに、種々の抵抗とコンデンサを備えて
構成されている。そして、この第１の電気回路Ａにおい
ては、上述した第１のオペアンプＯＰ１の出力端が、被
検面Ｘの表面状態の読取情報を有する信号が出力される
出力端として機能する様に設定されており、この第１の
電気回路Ａの出力端と上述した第２の電気回路Ｂの出力
端とを図示しない画像処理装置に接続する事により、こ
の画像処理装置において、後述する被検面Ｘの表面状態
の一態様である画像を読み取る事が出来る事になる。ま
た、これら第１及び第２の電気回路Ａ，Ｂの出力端を図
示しない表面検査装置に接続する事により、この表面検
査装置において、被検面Ｘの表面状態の一態様である表
面欠陥を検査することが出来る事になる。

【００３３】また、図５に示す様に、水平同期信号を出
力する為のビームデテクターとして機能する第２の受光
素子３８は、１つのフォトダイオードから構成され、上
述した第２の電気回路Ｂは、このフォトダイオード３８
へのレーザビームの入射に伴いオン動作する第２のトラ
ンジスタＴＲ２と、この第２のトランジスタＴＲ２のエ
ミッタ端子に接続され、ここからの電流を増幅する為の
第２のオペアンプＯＰ２とを主として備え、このほか
に、種々の抵抗とコンデンサを備えて構成されている。
そして、この第２の電気回路Ｂにおいては、上述した第
２のオペアンプＯＰ２の出力端が、水平同期信号（ＨＳ
ＹＮＣ）が出力される出力端として機能する様に設定さ
れており、上述した様にして、画像処理装置または表面
検査装置に、第１の電気回路Ａの出力端と共に接続され
ている。

【００３４】更に、図６に示す様に、半導体レーザ２０
から射出されたレーザビームを受ける為の第３の受光素
子４０は、１つのフォトダイオードから構成され、半導
体レーザ２０の光出力を一定となる様に制御する為の自
動出力制御回路として機能する第３の電気回路Ｃは、半
導体レーザ２０に動作電流を出力する為の集積回路ＩＣ
と、フォトダイオード４０から出力された電流のピーク
値をホールドする為のＡＰＣ用ピークホールドブロック
４２と、フォトダイオード４０を保護する為の保護ブロ
ック４４と、半導体レーザ２０を所定の周波数で変調す
る為の変調ブロック４６とを主として備えている。尚、
この第３の電気回路Ｃは周知の構成である為、図６にそ
の具体構成を示すのみで、詳細な説明を省略する。

【００３５】次に、以上の様に構成されたレーザ式読取
装置１０を用いて被検面Ｘ上の表面状態を読み取る為の
読取方法について、以下に説明する。先ず、半導体レー
ザ２０から所定の光出力でレーザ光が射出されると、こ
の射出されたレーザ光は、コリメータレンズ２２で平行
光束に変換され、スリット板２４のスリット２４ａを透
過する事により所定径のレーザビームに整形される事に
なる。そして、このスリット板２４を通り抜けたレーザ
ビームは、ビームスプリッタ３０に入射し、このビーム
スプリッタ３０のハーフミラー３０ｃで部分的に反射さ
れ、ここに入射したレーザビームの一部を出力分離光路
に向けて分離されることになる。ここで、この出力分離
光路に分離されたレーザビームの一部は、第３の受光素
子４０に入射し、この入射に応じて第３の受光素子４０
から出力される電気信号は、第３の電気回路Ｃを介し
て、半導体レーザ２０の光出力を所定の一定値に保持す
る為に利用される事になる。

【００３６】一方、ビームスプリッタ３０のハーフミラ
ー３０ｃをそのまま透過したレーザビームの残りの部分
は、アナモフィカルレンズ２６を透過する事により、レ
ーザビームの楕円形状の光束を走査面上で円形状の光束
に直されると共に、非点収差を補正される事になる。そ
して、このアナモフィカルレンズ２６を射出したレーザ
ビームは、回転中のポリゴンミラー２８の一つの反射面
で反射され、この反射面が回転する事に応じて、所定の
偏向角度で等角速度で偏向される事になる。この様にポ
リゴンミラー２８で偏向されたレーザビームは、走査レ
ンズ系１８に入射し、走査レンズ系１８の中の第１及び
第２のｆθレンズ群１８ａ，１８ｂを透過する事によ
り、被検面Ｘにおいて等速の線速度で走査する様に変換
され、また、第３のテレセントリックレンズ１８ｃを透
過する事により、テレセントリックに、即ち、レーザビ
ームの主光線が、光軸に平行となる様に変換される事に
なる。

【００３７】この様にして、走査レンズ系１８を射出し
たレーザビームは、光軸に対して垂直に置かれた被検面
Ｘに向けて垂直に入射する事になる。従って、この被検
面Ｘで反射されたレーザビームは、入射角度が９０度で
あるので、入射光路と同一の光路を逆に戻る事になる。
ここで、この反射レーザビームは、被検面Ｘにおける表
面情報を含んでいる。

【００３８】即ち、被検面Ｘからの反射レーザビーム
は、走査レンズ系１８の第３のテレセントリックレンズ
１８ｃを透過し、第２及び第１のｆθレンズ群１８ｂ，
１８ａを順次透過し、ポリゴンミラー２８の出力時（入
射時）に反射された反射面で再び反射され、偏向前の元
の状態に、復帰される事になる。換言すれば、ポリゴン
ミラー２８と半導体レーザ２０とを結ぶ光路を出力時
（入射時）とは逆に戻る事になる。そして、アナモフィ
カルレンズ２６を透過した反射レーザビームは、上述し
たビームスプリッタ３０に先程とは逆方向から入射する
事になる。ここで、このビームスプリッタ３０に入射し
た反射レーザビームは、これのハーフミラー３０ｃで部
分的に反射され、ここに入射した反射レーザビームの一
部を反射分離光路に向けて分離されることになる。ここ
で、この反射分離光路に分離された反射レーザビームの
一部は、第１の受光素子３４に入射し、この入射に応じ
て第１の受光素子３４から出力される電気信号は、第１
の電気回路Ａを介して、被検面Ｘの表面状態の読取動作
に利用される事になる。

【００３９】ここで、半導体レーザ２０から射出された
レーザ光が被検面Ｘに照射されるタイミングと、この被
検面Ｘで反射後第１の受光素子３４で検出されるタイミ
ングとの実質的な同時性について、以下に検証する。

【００４０】先ず、このレーザ式読取装置１０での読取
精度（即ち、解像度）を３００dpiとすると、３００dpi
の解像度は、１インチ当りのドット数が３００である
事を意味しているので、１ドット当りの幅は、２．５４
／３００≒８５μm となる。一方、レーザビームの速度
は、光速であるので、３×１０¹⁰cm/secである。従っ
て、１ドット分を走査する為に必要となる時間は、ポリ
ゴンミラー２８が上述した様に６，５００rpm で回転し
ているとすると、約３００nsecとなる。ここで、半導体
レーザ２０から被検面Ｘまでの光路長と、この被検面Ｘ
から第１の受光素子３４までの光路長との合計値を、例
えば６０cmとすると、半導体レーザ２０から出力された
レーザ光が第１の受光素子３４に受光されるまでに２ns
ecの時間が必要となる。

【００４１】即ち、解像度３００dpi を達成するに際し
て１ドット分を走査する為に必要となる時間である約３
００nsecと比較して、半導体レーザ２０から出力された
レーザ光が第１の受光素子３４に受光されるまでに必要
となる時間である２nsecは、前者の１％以下であり、第
１の受光素子３４の受光範囲を充分に広く設定する事に
より確実に吸収する事の出来る所の、実質的に誤差範囲
内と見做す事の出来る時間である。この様にして、第１
の受光素子３４で検出しているレーザビームは、実質的
に同時に、被検面Ｘで反射されたレーザビームであると
見做すことが出来、換言すれば、被検面Ｘで反射された
レーザビームは、実質的に同時に、第１の受光素子３４
で検出される事になる。

【００４２】次に、このレーザ式読取装置１０を、被検
面Ｘの表面状態の一態様である表面欠陥を検査する為の
表面検査装置に接続した場合における表面欠陥読取方法
について説明する。

【００４３】この表面欠陥読取方法においては、このレ
ーザ式読取装置１０の支持台１７上に、検査しようとす
る例えば平面からなる塗装面等の被検面Ｘ上に載置し、
これを図示しないガイドに沿わせて、走査レンズ系１８
による走査方向（主走査方向）とは直交する走査方向
（副走査方向）に沿って移動させる。このようなレーザ
式読取装置１０の副走査動作に応じて、第１の受光素子
３４には、被検面Ｘとしての塗装面からの反射レーザビ
ームが入射する事になる。

【００４４】一方、第１の受光素子３４には、被検面Ｘ
に凹みや突起等の表面欠陥が生じている場合には、この
欠陥部分で、光軸に対する垂直度が損なわれる事にな
り、この欠陥部分で反射したレーザビームは、この欠陥
部分に入射した光路を戻らずに、他の方向に向けて反射
する事になる。この結果、この欠陥部分で反射したレー
ザビームは、第１の受光素子３４に受光されず、この時
点における第１の電気回路Ａからの出力レベルが実質的
に零となる。ここで、この第１の電気回路Ａからの出力
レベルが実質的に零となった被検面Ｘ上の位置は、主走
査方向に関しては、第２の受光素子３８から出力される
水平同期信号に基づき、正確に検出されるものであり、
副走査方向に関しては、レーザ式読取装置１０の移動距
離に基づき、正確に検出されるものである。換言すれ
ば、この被検面Ｘ上の欠陥位置は、主走査方向及び副走
査方向に関して正確に検出され、その２次元位置が特定
される事になる。

【００４５】また、被検面Ｘにおける表面欠陥としての
塗装面の曇状態を検出する場合には、曇り部分での反射
レーザビームの一部が乱反射を起こして、その反射レー
ザビームの光強度が減じられる事になる。この事は、第
１の受光素子３４において、出力信号の減少して検出さ
れる事になる。従って、第１の電気回路Ａからの出力端
からの出力信号が、所定の閾値よりも高い場合にはその
曇度が許容され、低くなった時点で許容されない様に、
その閾値を設定する事により、塗装面での曇り状態を確
実に検出する事が可能となる。

【００４６】尚、この様に被検面Ｘの表面欠陥はその位
置を正確に特定した状態で、確実に検出することが出来
る事になる。ここで、上述したレーザ式読取装置１０に
おける表面欠陥の検査動作に際して、レーザ式読取装置
１０を固定し、被検面Ｘである塗装面を副走査方向に沿
って移動させる様に説明したが、この発明は、この様な
検査動作に限定されることなく、例えば、被検面Ｘを固
定し、このレーザ式読取装置１０を副走査方向に沿って
移動させる様にして、表面欠陥の検査動作を実行する様
にしても良い。この場合、図１乃至図３に示す構成から
支持台１７を取り除き、両ステイ１６の下面を直接に被
検面Ｘ上に載置する事になる。

【００４７】この際、この様な副走査方向の位置を検出
する為に、ステイ１６の底面に、被検面Ｘに転接して、
レーザ式読取装置１０の副走査方向の移動に応じて滑る
ことなく転動する検出ローラを設け、この検出ローラに
これと一体回転するロータリーエンコーダを取り付ける
事により、このレーザ式読取装置１０の副走査方向の位
置を正確に検出することが出来る事になる。また、この
場合の検査範囲は、レーザ式読取装置１０における走査
幅を一方の長さとし、レーザ式読取装置１０の副走査方
向に沿う移動距離を他方の長さとする矩形状（帯状）を
呈するものであり、この検査範囲を順次隣接する検査領
域を移動させる事により、実質的にいかなる面積の被検
面Ｘをも検査する事が可能となる。

【００４８】この様にして、被検面Ｘである塗装面を備
えた被検出体を、塗装面をステイ１６の底面に摺接させ
つつ副走査方向に沿って移動させても良いし、また、こ
のステイ１６が立設された支持台１７上を、ステイ１６
の間を通る様にして、被検面Ｘである塗装面を備えた被
検出体を通過させる様に、副走査方向に沿って摺動させ
る様に移動させても良い。前者の場合、被検出体の厚さ
は、全く問題にならないが、後者の場合においても、テ
レセントリックレンズ１８ｃから射出されるレーザビー
ムは、光軸と平行になされているので、デフォーカスに
はなるが、所定の許容範囲であれば、検出動作に問題が
無く、実質的に検出動作が損なわれる事にはならないも
のである。

【００４９】一方、このレーザ式読取装置１０を、被検
面Ｘの表面状態の他の態様である画像を読み取る為の画
像処理装置に接続した場合における画像読取方法につい
て説明する。この画像読取方法においては、図１乃至図
３に示す構成から支持台１７を取り除いた状態で、この
レーザ式読取装置１０の両ステイ１６の下面を読み取ろ
うとする原稿等の被検面Ｘ上に載置し、レーザ式読取装
置１０を図示しないガイドに沿わせて、副走査方向に沿
って移動させる。このようなレーザ式読取装置１０の副
走査動作に応じて、第１の受光素子３４には、被検面Ｘ
としての原稿面からの反射レーザビームが入射する事に
なる。ここで、この読取範囲は、上述した検出範囲の場
合と同様であり、この読取範囲を順次隣接する読取領域
に移動させる事により、実質的にいかなる面積の被検面
Ｘをも読取する事が可能となる。

【００５０】一方、被検面Ｘにおける画像を読み取る場
合には、白色部分と黒色部分とで反射時におけるレーザ
ビームの吸収量が異なり、従って、反射レーザビームの
光強度が変化する事になる。この事は、第１の受光素子
３４において、出力信号の変化として現れる事になる。
従って、第１の電気回路Ａからの出力端からの出力信号
が、所定の閾値よりも高い場合には白色部分と判定し、
低くなった場合に黒色部分を判定される様に、その閾値
を設定する事により、原稿面における画像を確実に読み
取る事が可能となる。

【００５１】また、この様な副走査方向の位置を検出す
る為に、上述した様にして、ステイ１６の底面に、被検
面Ｘに転接して、レーザ式読取装置１０の副走査方向の
移動に応じて滑ることなく転動する検出ローラを設け、
この検出ローラにこれと一体回転するロータリーエンコ
ーダを取り付ける事により、このレーザ式読取装置１０
の副走査方向の位置を正確に検出することが出来る事に
なる。

【００５２】ここで、このレーザ式読取装置１０におけ
る画像の読取動作に際して、被検面Ｘである原稿面を固
定し、このレーザ式読取装置１０を副走査方向に沿って
移動させる様に説明したが、このレーザ式読取装置１０
を固定し、被検面Ｘである原稿面を副走査方向に沿って
移動させる様にして、原稿画像の読取動作を実行する様
にしても良い。

【００５３】この場合、勿論、原稿面を、ステイ１６の
底面に摺接させつつ副走査方向に沿って移動させても良
いし、このステイ１６が立設された支持面上を、ステイ
１６の間を通る様にして、原稿面を通過させる様に、副
走査方向に沿って摺動させる様に移動させても良い。前
者の場合、原稿の厚さは、全く問題にならないが、後者
の場合においても、テレセントリックレンズ１８ｃから
射出されるレーザビームは、光軸と平行になされている
ので、デフォーカスにはなるが、所定の許容範囲であれ
ば、読取動作に問題が無く、実質的に読取動作が損なわ
れる事にはならないものである。

【００５４】以上詳述した様に、この一実施例において
は、レーザ光学系として、ポリゴンミラー２８で偏向さ
れ、第１及び第２のｆθレンズ群１８ａ，１８ｂで走査
されたレーザビームをテレセントリックレンズ１８ｃを
介して被検面Ｘに垂直に入射させる事により、この入射
光路と同一の光路を反射レーザビームが戻る事になる。
従って、この反射レーザビームをビームスプリッタ３０
で分離し、この分離されたレーザビームを第１の受光素
子３４で受光する事により、被検面Ｘの表面状態を確実
に読み取る事が可能となる。特に、この読取動作に際し
て、被検面Ｘ上を走査されるレーザビームを利用してい
るので、被検面Ｘの表面状態を高速・高精度に読み取る
ことが出来る事になる。

【００５５】この発明は、上述した一実施例の構成に限
定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能である事は言うまでも無い。例えば、上述
した一実施例においては、偏向手段としてレーザビーム
を等角速度で偏向するポリゴンミラ２８を備え、走査レ
ンズ系１８としてｆθレンズ群１８ａ，１８ｂを備える
様に説明したが、この発明は、このような構成に限定さ
れることなく、要は、レーザビームを所定の偏向角で偏
向出来るものであれば何でも良く、例えば、偏向手段と
して等角速度運動をしない共振型のガルバノミラーを用
いる事も出来る。この場合、偏向光束を等速運動の走査
点像に変換する為の走査レンズとして、アークサインレ
ンズが用いられることになる。

【００５６】また、上述した一実施例においては、ビー
ムデテクタとしての第２の受光素子３８には、反射ミラ
ー３６で反射されたレーザビームが入射される様に説明
したが、この発明は、このような構成に限定されること
なく、この反射ミラー３６が配設された位置に第２の受
光素子３８を配設し、この第２の受光素子３８に第１及
び第２のｆθレンズ群１８ａ，１８ｂを射出して等速移
動する様に走査されたレーザビームが直接に入射される
様にしても良い。

【００５７】また、上述した一実施例においては、１台
のビームスプリッタ３０のハーフミラー３０ｃで、被検
面Ｘから反射されて来た反射レーザビームを分離して第
１の受光素子３４に向かわせると共に、半導体レーザ２
０から射出されたレーザビームを分離して第３の受光素
子４０に向かわせる機能を同時に果たす様に説明した
が、この発明は、この様な構成に限定されることなく、
被検面Ｘから反射された来た反射レーザビームを分離す
る為のビームスプリッタと、半導体レーザ２０から射出
されたレーザビームを分離する為のビームスプリッタと
を、別々に備える様に構成しても良い事は言うまでも無
い。

【００５８】また、上述した一実施例においては、第１
及び第２のｆθレンズ群１８ａ，１８ｂはガラスから、
また、第３のテレセントリックレンズ１８ｃはプラスチ
ックから夫々形成される様に説明したが、この発明は、
この様な構成に限定されることなく、第１及び第２のｆ
θレンズ群１８ａ，１８ｂをプラスチックから、また、
第３のトレセントリックレンズ１８ｃをガラスから形成
する様に構成しても良いし、また、全てをガラスから形
成しても良いし、更に、全てをプラスチックから形成す
る様にしても良い事は言うまでも無い。

【００５９】また、上述した一実施例においては、第１
の受光素子３４や第３の受光素子４０は、被検面Ｘと共
役な関係の位置に配設される様に説明したが、この発明
は、この様な構成に限定されることなく、要は、共役な
位置に配設すれば、受光位置におけるレーザビーム径
が、被検面Ｘでの反射位置におけるレーザビーム径と同
一になり最適であるというだけで、夫々の受光素子３
４，４０の受光位置を、別段、共役な関係に無い位置に
配設しても、受光位置におけるビーム径が反射位置と比
較して単に広がったり狭くなるだけで、反射レーザビー
ムを受光する事を何ら妨げるものではない。

【００６０】また、上述した一実施例においては、テレ
セントリックレンズ１８ｃは、１枚のレンズから構成さ
れる様に説明したが、この発明は、このような構成に限
定されることなく、例えば、複数枚のレンズ群から構成
される様にしても良い。また、このテレセントリックレ
ンズ１８ｃは、上述した一実施例においては、その入射
面及び射出面を共に非球面から形成される様に説明した
が、この発明は、このような構成に限定されることな
く、入射面及び射出面の少なくとも一方が非球面に形成
される様にしても良いものである。

【００６１】また、上述した一実施例においては、被検
面Ｘとして平面状のものを読み取る様に説明したが、上
述したテレセントリック性の説明から明らかな様に、レ
ーザビームの被検面Ｘへの入射は、厳密な意味における
平面に対する垂直状態としなければなならい訳では無
く、このレーザビームは、被検面Ｘに対して、このレー
ザビームが入射される被検面Ｘ上の反射点を通る走査方
向に沿う延出軸線に対して垂直になるように、入射され
れば良いものであり、この条件が満たされれば、曲面状
のものを読み取ることが出来る事になる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述した様に、レーザビームを出力
するレーザ出力手段と、このレーザ出力手段から出力さ
れたレーザビームを偏向させる為の偏向手段と、この偏
向手段で偏向されたレーザビームの主光線を、光軸に平
行にすると共に、被検面上で等速で走査させる為の走査
レンズ系と、前記レーザ出力手段と偏向手段との間の光
路中に介設され、前記走査レンズ系の光軸に対して垂直
に置かれた被検面で反射されて前記レーザ出力手段に向
けて、前記被検面への入射光路と同一の光路を戻って来
たレーザビームを、前記光路から分離する為の第１の分
離手段と、この第１の分離手段で分離されたレーザビー
ムを受光する第１の受光手段とを具備する事を特徴とし
ている。

【００６３】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第１の受光手段は、１つの受光素子を備える
事を特徴としている。また、この発明に係わるレーザ光
学系において、前記偏向手段は、一方向に沿って回転す
るポリゴンミラーを備える事を特徴としている。また、
この発明に係わるレーザ光学系において、前記走査レン
ズ系は、ｆθ性及びテレセントリック性を有するレンズ
群から構成される事を特徴としている。また、この発明
に係わるレーザ光学系において、前記レンズ群は、前記
偏向手段で偏向されたレーザビームを、像面上で等速に
走査される様に変換する為のｆθレンズ系と、このｆθ
レンズ系から出力されたレーザビームの主光線を、前記
光軸に平行となる様に変換する為のテレセントリックレ
ンズ系とを備える事を特徴としている。

【００６４】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記テレセントリックレンズ系は、少なくとも一
つの面を、非球面から構成される事を特徴としている。
また、この発明に係わるレーザ光学系は、前記偏向手段
により偏向されたレーザビームの偏向範囲内に配設さ
れ、レーザビームを受光する第２の受光手段を更に具備
する事を特徴としている。また、この発明に係わるレー
ザ光学系は、前記偏向手段により偏向されたレーザビー
ムの偏向範囲内であって、前記被検面の走査範囲外に位
置して配設され、前記レーザビームを反射する前記反射
ミラーと、この反射ミラーで反射されたレーザビームを
受光する第２の受光手段とを更に具備する事を特徴とし
ている。

【００６５】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第２の受光手段は、これへのレーザビームの
入射に伴い前記被検面へのレーザビームの走査開始位置
を規定する検出信号を出力する事を特徴としている。ま
た、この発明に係わるレーザ光学系は、前記レーザ出力
手段と偏向手段との間の光路中に介設され、このレーザ
出力手段から出力されたレーザビームを、前記光路から
分離する為の第２の分離手段と、この第２の分離手段で
分離されたレーザビームを受光する第３の受光手段と、
この第３の受光手段での受光状態に基づいて、前記レー
ザ出力手段の出力状態を一定に保持する為の出力保持手
段とを更に具備する事を特徴としている。

【００６６】また、この発明に係わるレーザ光学系にお
いて、前記第１及び第２の分離手段は、共通のビームス
プリッタを備え、前記第１の受光手段は、このビームス
プリッタの一側に、また、前記第３の受光手段は、この
一側とは反対側の他側に、夫々配設される事を特徴とし
ている。また、この発明に係わるレーザ光学系は、前記
レーザ出力手段、偏向手段、走査レンズ系、第１の分離
手段、第１の受光手段が共通に取り付けられるハウジン
グを更に具備する事を特徴としている。従って、この発
明によれば、レーザビームを用いた走査光学系を新規に
構成する事により、被検面の表面状態の高速・高精度の
読み取り性能を達成する事の出来るレーザ光学系が提供
される事になる。

【００６７】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法は、レーザビームを出
力する第１の工程と、出力されたレーザビームを偏向す
る第２の工程と、偏向されたレーザビームを被検面上で
等速に走査される様に変換すると共に、前記レーザビー
ムの主光線を光軸と平行になる様に変換する第３の工程
と、前記第３の工程で得られるレーザビームが被検面で
反射された反射レーザビームを、前記第２の工程及び第
３の工程におけるレーザビームの入射光路と同一の光路
を戻す第４の工程と、前記反射レーザビームを戻り光路
から分離する第５の工程と、分離されたレーザビームを
受光して、この受光状態に基づき、前記被検面の表面状
態を読み取る第６の工程とを具備する事を特徴としてい
る。

【００６８】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記第６の
工程における被検面の表面状態の読取動作は、前記戻り
光路において、偏向前の状態に復帰された後に実行され
る事を特徴としている。また、この発明に係わるレーザ
ビームを用いた被検面の表面状態の読取方法において、
前記第６の工程での表面状態の読み取り動作に応じて、
前記被検面の表面欠陥を検出する事を特徴としている。

【００６９】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記第６の
工程での表面状態の読み取り動作に応じて、前記被検面
に描かれた画像を読み取る事を特徴としている。また、
この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の表面状
態の読取方法において、前記被検面は原稿表面から構成
され、前記画像は原稿像である事を特徴としている。

【００７０】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記被検面
は、バーコードが描かれた表面から構成され、前記画像
は、前記バーコード像である事を特徴としている。ま
た、この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の表
面状態の読取方法において、前記被検面と、前記第１の
工程乃至第６の工程を実行するレーザ光学系とは、前記
第３の工程におけるレーザビームの走査方向とは直交す
る方向に沿って相対的に移動される事を特徴としてい
る。

【００７１】また、この発明に係わるレーザビームを用
いた被検面の表面状態の読取方法において、前記レーザ
光学系は固定され、前記被検面が前記走査方向とは直交
する方向に沿って移動される事を特徴としている。ま
た、この発明に係わるレーザビームを用いた被検面の表
面状態の読取方法において、前記被検面は固定され、前
記レーザ光学系が前記走査方向とは直交する方向に沿っ
て移動される事を特徴としている。

【００７２】従って、この発明によれば、被検面の表面
状態の高速・高精度の読み取り性能を達成する事の出来
るレーザビームを用いた被検面の表面状態の読取方法が
提供される事になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるレーザ光学系の一実施例の構
成を示す正面断面図である。

【図２】図１に示すレーザ光学系の構成を示す側断面図
である。

【図３】図１に示すレーザ光学系のレーザ走査光学系の
構成を取り出して示す正面図である。

【図４】第１の電気回路の構成を示す回路図である。

【図５】第２の電気回路の構成を示す回路図である。

【図６】第３の電気回路の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

Ａ第１の電気回路Ｂ第２の電気回路Ｃ第３の出来回路Ｌレーザ光学系Ｘ被検面１０レーザ式読取装置１２ハウジング１４開口１６ステイ１７支持台１８ｆθレンズ系１８ａ第１のｆθレンズ１８ｂ第２のｆθレンズ１８ｃ第３のｆθレンズ２０半導体レーザ２２コリメータレンズ２４スリット板２４ａスリット２６アナモフィカルレンズ２８ポリゴンミラー３０ビームスプリッタ３０ａ；３０ｂプリズムガラス３０ｃハーフミラー３２集光レンズ３４第１の受光素子３６反射ミラー３８第２の受光素子４０第３の受光素子４２ＡＰＣ用ピークホールドブロック４４保護ブロック４６変調ブロックである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを出力するレーザ出力手段
と、このレーザ出力手段から出力されたレーザビームを偏向
させる為の偏向手段と、この偏向手段で偏向されたレーザビームの主光線を、光
軸に平行にすると共に、被検面上で等速で走査させる為
の走査レンズ系と、前記レーザ出力手段と偏向手段との間の光路中に介設さ
れ、前記走査レンズ系の光軸に対して垂直に置かれた被
検面で反射されて前記レーザ出力手段に向けて、前記被
検面への入射光路と同一の光路を戻って来たレーザビー
ムを、前記光路から分離する為の第１の分離手段と、この第１の分離手段で分離されたレーザビームを受光す
る第１の受光手段とを具備する事を特徴とするレーザ光
学系。
【請求項２】前記第１の受光手段は、１つの受光素子を
備える事を特徴とする請求項１に記載のレーザ光学系。
【請求項３】前記偏向手段は、一方向に沿って回転する
ポリゴンミラーを備える事を特徴とする請求項１に記載
のレーザ光学系。
【請求項４】前記走査レンズ系は、ｆθ性及びテレセン
トリック性を有するレンズ群から構成される事を特徴と
する請求項１に記載のレーザ光学系。
【請求項５】前記レンズ群は、前記偏向手段で偏向され
たレーザビームを、像面上で等速に走査される様に変換
する為のｆθレンズ系と、このｆθレンズ系から出力さ
れたレーザビームの主光線を、前記光軸に平行となる様
に変換する為のテレセントリックレンズ系とを備える事
を特徴とする請求項４に記載のレーザ光学系。
【請求項６】前記テレセントリックレンズ系は、少なく
とも一つの面を、非球面から構成される事を特徴とする
請求項５に記載のレーザ光学系。
【請求項７】前記偏向手段により偏向されたレーザビー
ムの偏向範囲内に配設され、レーザビームを受光する第
２の受光手段を更に具備する事を特徴とする請求項１に
記載のレーザ光学系。
【請求項８】前記偏向手段により偏向されたレーザビー
ムの偏向範囲内であって、前記被検面の走査範囲外に位
置して配設され、前記レーザビームを反射する前記反射
ミラーと、この反射ミラーで反射されたレーザビームを受光する第
２の受光手段とを更に具備する事を特徴とする請求項１
に記載のレーザ光学系。
【請求項９】前記第２の受光手段は、これへのレーザビ
ームの入射に伴い前記被検面へのレーザビームの走査開
始位置を規定する検出信号を出力する事を特徴とする請
求項７または８に記載のレーザ光学系。
【請求項１０】前記レーザ出力手段と偏向手段との間の
光路中に介設され、このレーザ出力手段から出力された
レーザビームを、前記光路から分離する為の第２の分離
手段と、この第２の分離手段で分離されたレーザビームを受光す
る第３の受光手段と、この第３の受光手段での受光状態に基づいて、前記レー
ザ出力手段の出力状態を一定に保持する為の出力保持手
段とを更に具備する事を特徴とする請求項１に記載のレ
ーザ光学系。
【請求項１１】前記第１及び第２の分離手段は、共通の
ビームスプリッタを備え、前記第１の受光手段は、このビームスプリッタの一側
に、また、前記第３の受光手段は、この一側とは反対側
の他側に、夫々配設される事を特徴とする請求項１０に
記載のレーザ光学系。
【請求項１２】前記レーザ出力手段、偏向手段、走査レ
ンズ系、第１の分離手段、第１の受光手段が共通に取り
付けられるハウジングを更に具備する事を特徴とする請
求項１に記載のレーザ光学系。
【請求項１３】レーザビームを出力する第１の工程と、出力されたレーザビームを偏向する第２の工程と、偏向されたレーザビームを被検面上で等速に走査される
様に変換すると共に、前記レーザビームの主光線を光軸
と平行になる様に変換する第３の工程と、前記第３の工程で得られるレーザビームが被検面で反射
された反射レーザビームを、前記第２の工程及び第３の
工程におけるレーザビームの入射光路と同一の光路を戻
す第４の工程と、前記反射レーザビームを戻り光路から分離する第５の工
程と、分離されたレーザビームを受光して、この受光状態に基
づき、前記被検面の表面状態を読み取る第６の工程とを
具備する事を特徴とするレーザビームを用いた被検面の
表面状態の読取方法。
【請求項１４】前記第６の工程における被検面の表面状
態の読取動作は、前記戻り光路において、偏向前の状態
に復帰された後に実行される事を特徴とする請求項１３
に記載のレーザビームを用いた被検面の表面状態の読取
方法。
【請求項１５】前記第６の工程での表面状態の読み取り
動作に応じて、前記被検面の表面欠陥を検出する事を特
徴とする請求項１４に記載のレーザビームを用いた被検
面の表面状態の読取方法。
【請求項１６】前記第６の工程での表面状態の読み取り
動作に応じて、前記被検面に描かれた画像を読み取る事
を特徴とする請求項１４に記載のレーザビームを用いた
被検面の表面状態の読取方法。
【請求項１７】前記被検面は、原稿表面から構成され、前記画像は、原稿像である事を特徴とする請求項１６に
記載のレーザビームを用いた被検面の表面状態の読取方
法。
【請求項１８】前記被検面は、バーコードが描かれた表
面から構成され、前記画像は、前記バーコード像である事を特徴とする請
求項１６に記載のレーザビームを用いた被検面の表面状
態の読取方法。
【請求項１９】前記被検面と、前記第１の工程乃至第６
の工程を実行するレーザ光学系とは、前記第３の工程に
おけるレーザビームの走査方向とは直交する方向に沿っ
て相対的に移動される事を特徴とする請求項１３に記載
のレーザビームを用いた被検面の表面状態の読取方法。
【請求項２０】前記レーザ光学系は固定され、前記被検面が前記走査方向とは直交する方向に沿って移
動される事を特徴とする請求項１９に記載のレーザビー
ムを用いた被検面の表面状態の読取方法。
【請求項２１】前記被検面は固定され、前記レーザ光学系が前記走査方向とは直交する方向に沿
って移動される事を特徴とする請求項１９に記載のレー
ザビームを用いた被検面の表面状態の読取方法。