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JP2001272634A - Image projection device and image projecting method - Google Patents

Image projection device and image projecting method

Info

Publication number
JP2001272634A
JP2001272634A JP2000319584A JP2000319584A JP2001272634A JP 2001272634 A JP2001272634 A JP 2001272634A JP 2000319584 A JP2000319584 A JP 2000319584A JP 2000319584 A JP2000319584 A JP 2000319584A JP 2001272634 A JP2001272634 A JP 2001272634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram pattern
image
target
light
writing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000319584A
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Japanese (ja)
Other versions
JP3980822B2 (en
Inventor
Norio Fukuchi
昇央 福智
Yasunori Igasaki
泰則 伊ケ崎
Tsutomu Hara
勉 原
Teruo Hiruma
輝夫 晝馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2000319584A priority Critical patent/JP3980822B2/en
Priority to AU2001222241A priority patent/AU2001222241A1/en
Priority to PCT/JP2000/009192 priority patent/WO2001053876A1/en
Priority to DE10085411.7T priority patent/DE10085411B3/en
Priority to US10/181,376 priority patent/US6710292B2/en
Publication of JP2001272634A publication Critical patent/JP2001272634A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image projection device and an image projecting method capable of projecting an optical image accurately to a target. SOLUTION: The image projection device 10 is provided with a reflection type space optical modulator 20, a hologram pattern writing means 40 for writing a hologram pattern in the reflection type space optical modulator 20, a projection means 50 for being made incident readout light on the reflection type space optical modulator 20 with the prescribed incidence angle θ and a Fourier lens 60 for performing the Fourier transform of the readout light, in which phase modulation is performed by the reflection type space optical modulator 20, and the hologram pattern writing means 40 has a structure where the hologram pattern corresponding to a correction image being made the desired optical image 1/cosθ times in the prescribed direction can be written in the reflection type space optical modulator 20, when the desired optical image is projected on the target T.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調器によ
って位相変調された光をフーリエ変換し、得られる光学
画像をターゲットに照射するフーリエ変換を用いた画像
投射装置および画像投射方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image projection apparatus and an image projection method using Fourier transform for performing Fourier transform on light phase-modulated by a spatial light modulator and irradiating an obtained optical image to a target.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像投射装置などに広く用いられる空間
光変調器には、強度変調型と位相変調型の2つのタイプ
があり、特に光情報処理やホログラム処理などの分野で
は後者の位相変調型が有望である。これは、位相変調型
の空間光変調器は強度変調型と異なり、光の利用効率を
高くすることができるからである。
2. Description of the Related Art There are two types of spatial light modulators widely used in image projection devices, such as an intensity modulation type and a phase modulation type. Particularly, in the field of optical information processing and hologram processing, the latter phase modulation type is used. Is promising. This is because, unlike the intensity modulation type, the phase modulation type spatial light modulator can increase the light use efficiency.

【0003】そして、位相変調型の空間光変調器におい
ても反射型と透過型の2つのタイプがあり、光の利用効
率を高くするためには反射型のタイプのものが好適に利
用される。
[0003] There are also two types of phase modulation type spatial light modulators, a reflection type and a transmission type. The reflection type is preferably used in order to increase the efficiency of light utilization.

【0004】しかしながら、反射型の空間光変調器で
は、読み出し光の入射面と変調光の出射面とが同一面に
あり、通常はハーフミラーを用いて変調光を読み出し光
から分離しているため、光の利用効率が下がって位相変
調型のメリットが失われてしまう。
However, in the reflection type spatial light modulator, the plane of incidence of the readout light and the plane of emission of the modulated light are on the same plane, and the modulated light is usually separated from the readout light by using a half mirror. However, the light use efficiency is reduced and the merit of the phase modulation type is lost.

【0005】そこで、読み出し光を入射面に対して斜め
入射させ、読み出し光と変調光の光軸をずらして変調光
を取り出すことで、ハーフミラーの使用を省略して光の
利用効率の低下を抑制する技術が開発されている。
Therefore, the read light is obliquely incident on the incident surface, and the modulated light is extracted by shifting the optical axes of the read light and the modulated light, so that the use of the half mirror is omitted to reduce the light use efficiency. Suppression techniques have been developed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、読み出
し光を空間光変調器の入射面に対して斜め入射させると
いう上記した従来の技術を単に用いた画像投射装置で
は、ターゲットに照射される光学画像のサイズが設計時
のサイズと比較して大きくなり、投射すべきスペースを
はみ出してしまうという問題があった。特に、レーザマ
ーキング装置などでは、所定の場所に所定の大きさの光
学画像を正確に照射してマーキングする必要があるた
め、かかる分野では光学画像のはみ出しは重大な問題で
あった。
However, in an image projection apparatus that simply uses the above-described conventional technique in which readout light is obliquely incident on an incident surface of a spatial light modulator, an optical image of a target illuminated on a target is read out. There is a problem that the size is larger than the size at the time of design, and the space to be projected is protruded. In particular, in a laser marking device or the like, it is necessary to accurately irradiate a predetermined location with an optical image of a predetermined size to perform marking, and therefore, the protrusion of the optical image has been a serious problem in such a field.

【0007】そこで本発明は、ターゲットに対して精度
良く光学画像を照射することが可能な画像投射装置およ
び画像投射方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image projection apparatus and an image projection method capable of accurately irradiating an optical image to a target.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
達成するため、空間光変調器へ読み出し光を斜入射させ
た場合に生じる光学画像のはみ出しの問題について鋭意
検討を行った。そして、ターゲットに照射される光学画
像には読み出し光の入射角度θに応じた歪が生じること
を見出した。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made intensive studies on the problem of protrusion of an optical image caused when reading light is obliquely incident on a spatial light modulator. Then, it was found that a distortion corresponding to the incident angle θ of the readout light occurs in the optical image irradiated on the target.

【0009】すなわち、図6に示すように読み出し光が
空間光変調器に所定の入射角度θにて入射し、ホログラ
ムパターンによって位相変調されて反射される際に、こ
の変調光は幅方向にcosθ倍されるため、このcos
θ倍された変調光をフーリエ変換して得られる光学画像
は、図7(a)に示す所望の光学画像と比較して、図7
(b)に示すように入射角度θに応じて幅方向に伸びた
画像となることが分かった。
That is, as shown in FIG. 6, when the readout light enters the spatial light modulator at a predetermined incident angle θ and is phase-modulated and reflected by the hologram pattern, the modulated light is cos θ in the width direction. This cos
The optical image obtained by Fourier-transforming the modulated light multiplied by θ is compared with the desired optical image shown in FIG.
As shown in (b), it was found that the image extended in the width direction according to the incident angle θ.

【0010】本発明は、上記した知見に基づいてなされ
たものである。すなわち、本発明の画像投射装置は、反
射型空間光変調器と、反射型空間光変調器にホログラム
パターンを書き込むためのホログラムパターン書き込み
手段と、反射型空間光変調器に所定の入射角度θをもっ
て読み出し光を入射するための投光手段と、反射型空間
光変調器において位相変調された読み出し光をフーリエ
変換するためのフーリエレンズと、を備え、ホログラム
パターン書き込み手段は、ターゲットに所望の光学画像
を照射するに際し、当該所望の光学画像を所定方向に1
/cosθ倍した修正画像に対応するホログラムパター
ンを反射型空間光変調器に書き込み可能な構造を有す
る、ことを特徴とする。
[0010] The present invention has been made based on the above findings. That is, the image projection apparatus of the present invention includes a reflection type spatial light modulator, hologram pattern writing means for writing a hologram pattern on the reflection type spatial light modulator, and a predetermined incident angle θ to the reflection type spatial light modulator. A hologram pattern writing means for projecting a read light into the target; and a Fourier lens for performing a Fourier transform on the read light that has been phase-modulated in the reflection type spatial light modulator. Irradiates the desired optical image in one direction in a predetermined direction.
It has a structure in which a hologram pattern corresponding to a corrected image multiplied by / cos θ can be written in a reflective spatial light modulator.

【0011】この画像投射装置では、反射型空間光変調
器に所定の入射角度θをもって入射した読み出し光は、
ホログラムパターンによって位相変調され、ホログラム
パターンの画像情報を含んだ状態でターゲットに向けて
反射される。このホログラムパターンの画像情報を含む
読み出し光は歪を受けて所定方向にcosθ倍される
が、読み出し光に含まれる画像情報の元となるホログラ
ムパターン自体が所望の光学画像に対して所定方向に1
/cosθ倍された修正画像に対応するホログラムパタ
ーンであるため、ここで歪の影響が打ち消される。そし
て、この歪の影響が打ち消された読み出し光をフーリエ
レンズでフーリエ変換して結像することにより、ターゲ
ットの所定の位置に所望の光学画像が照射される。
In this image projection device, the readout light incident on the reflective spatial light modulator at a predetermined incident angle θ is
The light is phase-modulated by the hologram pattern, and is reflected toward the target while containing image information of the hologram pattern. The readout light including the image information of the hologram pattern is distorted and multiplied by cos θ in a predetermined direction.
Since the hologram pattern corresponds to the corrected image multiplied by / cos θ, the effect of the distortion is canceled here. Then, a desired optical image is emitted to a predetermined position of the target by performing Fourier transform on the readout light from which the influence of the distortion has been canceled and forming an image by Fourier transformation.

【0012】また、本発明の画像投射装置では、ホログ
ラムパターン書き込み手段は、所望の光学画像に対して
予め求めている修正画像に対応するホログラムパターン
のデータを記憶する記憶手段を備える、ことを特徴とし
てもよい。このようにすれば、ホログラムパターン書き
込み手段は、記憶手段に記憶されているホログラムパタ
ーンのデータを読み出すだけで、反射型空間光変調器に
ホログラムパターンを書き込むことが可能となる。すな
わち、所望の光学画像から修正画像を作成し、さらにホ
ログラムパターンを作成するという手間が省けるため、
反射型空間光変調器にホログラムパターンをビデオレー
トで書き換えることが可能となる。
Further, in the image projection apparatus according to the present invention, the hologram pattern writing means includes a storage means for storing hologram pattern data corresponding to a corrected image previously obtained for a desired optical image. It may be. According to this configuration, the hologram pattern writing unit can write the hologram pattern in the reflection type spatial light modulator only by reading the data of the hologram pattern stored in the storage unit. That is, since it is possible to eliminate the trouble of creating a corrected image from a desired optical image and further creating a hologram pattern,
The hologram pattern can be rewritten at the video rate in the reflective spatial light modulator.

【0013】また、本発明の画像投射装置は、ターゲッ
トの3次元情報を取得するための物体形状認識手段を更
に備え、ホログラムパターン書き込み手段は、該物体形
状認識手段により取得した該ターゲットの3次元情報に
基づいて該ターゲットの形状に合致したホログラムパタ
ーンを生成可能な構造を有する、ことを特徴としてもよ
い。このようにすれば、ホログラムパターン書き込み手
段は、物体形状認識手段により取得したターゲットの3
次元情報に基づいて、ターゲットの形状に合致するよう
に3次元的にパターンを形成させるホログラムパターン
を生成可能であるため、ターゲットに対して歪んだパタ
ーンが照射されるおそれが少なくなり、より正確な画像
の投射を行うことが可能となる。
Further, the image projection apparatus of the present invention further comprises an object shape recognizing means for acquiring three-dimensional information of the target, and the hologram pattern writing means comprises a three-dimensional object of the target acquired by the object shape recognizing means. It may have a structure capable of generating a hologram pattern matching the shape of the target based on the information. According to this configuration, the hologram pattern writing unit outputs the target 3 obtained by the object shape recognition unit.
Since it is possible to generate a hologram pattern for forming a pattern three-dimensionally so as to match the shape of the target based on the dimensional information, the possibility that the target is irradiated with a distorted pattern is reduced, and more accurate Image projection can be performed.

【0014】また、本発明の画像投射装置は、ターゲッ
トの位置情報を取得するための物体位置認識手段を更に
備え、ホログラムパターン書き込み手段は、該物体位置
認識手段により取得した該ターゲットの位置情報に基づ
いて該ターゲットの位置に合致したホログラムパターン
を生成可能な構造を有する、ことを特徴としてもよい。
このようにすれば、画像投射対象であるターゲットの位
置が所望位置からずれた場合であっても、ホログラムパ
ターン書き込み手段は、物体位置認識手段により取得し
たターゲットの位置情報に基づいてターゲットの位置に
合致したホログラムパターンを生成可能であるため、タ
ーゲットの位置の変動に依存することなく正確な画像投
射を行うことが可能となる。
Further, the image projection apparatus of the present invention further comprises an object position recognizing means for acquiring position information of the target, and the hologram pattern writing means stores the target position information acquired by the object position recognizing means. A hologram pattern that matches the position of the target based on the hologram pattern.
With this configuration, even when the position of the target on which the image is to be projected is displaced from the desired position, the hologram pattern writing unit sets the target position based on the position information of the target acquired by the object position recognition unit. Since a matched hologram pattern can be generated, accurate image projection can be performed without depending on a change in the position of the target.

【0015】また本発明の画像投射方法は、反射型空間
光変調器に所定の入射角度θをもって読み出し光を入射
する読み出し光入射ステップと、ターゲットに所望の光
学画像を照射するに際し、当該所望の光学画像を所定方
向に1/cosθ倍した修正画像に対応するホログラム
パターンを作成して反射型空間光変調器に書き込むホロ
グラムパターン書き込みステップと、反射型空間光変調
器に書き込まれたホログラムパターンによって位相変調
された読み出し光をフーリエ変換して所望の光学画像を
得るフーリエ変換ステップと、を含むことを特徴とす
る。
The image projection method according to the present invention further comprises a reading light incidence step of causing the reading light to enter the reflection type spatial light modulator at a predetermined incident angle θ, and irradiating a target with a desired optical image. A hologram pattern writing step of creating a hologram pattern corresponding to the corrected image obtained by multiplying the optical image by 1 / cos θ in a predetermined direction and writing the hologram pattern to the reflection type spatial light modulator; And Fourier transforming the modulated readout light to obtain a desired optical image.

【0016】この画像投射方法では、反射型空間光変調
器に所定の入射角度θをもって入射した読み出し光は、
ホログラムパターンによって位相変調され、ホログラム
パターンの画像情報を含んだ状態でターゲットに向けて
反射される。このホログラムパターンの画像情報を含む
読み出し光は歪を受けて所定方向にcosθ倍される
が、読み出し光に含まれる画像情報の元となるホログラ
ムパターン自体が所望の光学画像に対して所定方向に1
/cosθ倍された修正画像に対応するホログラムパタ
ーンであるため、ここで歪の影響が打ち消される。そし
て、この歪の影響が打ち消された読み出し光をフーリエ
変換して結像することにより、ターゲットの所定の位置
に所望の光学画像が照射される。
In this image projection method, the reading light incident on the reflective spatial light modulator at a predetermined incident angle θ is
The light is phase-modulated by the hologram pattern, and is reflected toward the target while containing image information of the hologram pattern. The readout light including the image information of the hologram pattern is distorted and multiplied by cos θ in a predetermined direction.
Since the hologram pattern corresponds to the corrected image multiplied by / cos θ, the effect of the distortion is canceled here. Then, a desired optical image is emitted to a predetermined position of the target by forming an image by Fourier transforming the readout light in which the influence of the distortion has been canceled.

【0017】また本発明に係る画像投射方法では、ホロ
グラムパターン書き込みステップは、ターゲットの3次
元情報を取得するための物体形状認識ステップを備え、
該物体形状認識ステップにおいて取得した該ターゲット
の3次元情報に基づいて該ターゲットの形状に合致する
ようにホログラムパターンを作成する、ことを特徴とし
てもよい。このようにすれば、物体形状認識ステップに
おいて取得したターゲットの3次元情報に基づいて、タ
ーゲットの形状に合致するように3次元的にパターンを
形成させるホログラムパターンを生成可能であるため、
ターゲットに対して歪んだパターンが照射されるおそれ
が少なくなり、より正確な画像の投射を行うことが可能
となる。
In the image projection method according to the present invention, the hologram pattern writing step includes an object shape recognition step for acquiring three-dimensional information of the target.
A hologram pattern may be created to match the shape of the target based on the three-dimensional information of the target acquired in the object shape recognition step. With this configuration, it is possible to generate a hologram pattern for forming a three-dimensional pattern so as to match the shape of the target based on the three-dimensional information of the target acquired in the object shape recognition step.
The possibility that the target is irradiated with the distorted pattern is reduced, and more accurate image projection can be performed.

【0018】また本発明に係る画像投射方法では、ホロ
グラムパターン書き込みステップは、ターゲットの位置
情報を取得するための物体位置認識ステップを備え、該
物体位置認識ステップにおいて取得した該ターゲットの
位置情報に基づいて該ターゲットの位置に合致するよう
にホログラムパターンを生成する、ことを特徴としても
よい。このようにすれば、画像投射対象であるターゲッ
トの位置が所望位置からずれた場合であっても、物体位
置認識ステップにおいて取得したターゲットの位置情報
に基づいてターゲットの位置に合致したホログラムパタ
ーンを生成可能であるため、ターゲットの位置の変動に
依存することなく正確な画像投射を行うことが可能とな
る。
In the image projection method according to the present invention, the hologram pattern writing step includes an object position recognizing step for obtaining target position information, and based on the target position information obtained in the object position recognizing step. And generating a hologram pattern so as to match the position of the target. In this way, even if the position of the target to be projected is shifted from the desired position, a hologram pattern matching the target position is generated based on the target position information acquired in the object position recognition step. Since it is possible, it is possible to perform accurate image projection without depending on a change in the position of the target.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態について説明する。なお、同一の要素に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0020】(第1実施形態)図1は、本発明の第1の
実施形態にかかる画像投射装置としてのレーザマーキン
グ装置10の構成を模式的に示す平面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a laser marking device 10 as an image projection device according to a first embodiment of the present invention.

【0021】図示のとおり、レーザマーキング装置10
は反射型の空間光変調器(SLM)20と、ホログラム
パターン書き込み手段40と、投光手段50と、フーリ
エレンズ60とを備えている。
As shown, the laser marking device 10
Comprises a reflective spatial light modulator (SLM) 20, hologram pattern writing means 40, light projecting means 50, and Fourier lens 60.

【0022】SLM20は、平行配向ネマチック液晶を
光変調材料として用いた位相変調型の空間光変調器であ
る。図2に示すように、SLM20は書き込み光の入射
面に書き込み光の不要な反射を防止するARコート21
を施したガラス基板22を備えている。そして、このガ
ラス基板22の入射面と反対側の面には、ITO23を
介して入射光の強度に応じて抵抗が変化するアモルファ
スシリコン(a−Si)からなる光導電層24と、誘電
体多層膜製のミラー層25とが積層されている。またS
LM20は、読み出し光の入射面に同じくARコート2
6を施したガラス基板27を更に備えている。そして、
このガラス基板27の入射面と反対側の面にはITO2
8が積層されており、前記したミラー層25とITO2
8の上に配向層29,30がそれぞれ設けられている。
そして、これらの配向層29,30同士を対向させて枠
状のスペーサ31を介して接続し、スペーサ31の枠内
にネマチック液晶を充填して液晶層を設けて光変調層3
2を形成している。この配向層29,30により、光変
調層32内のネマチック液晶は配向層29,30の表面
に対して平行あるいは垂直に配向されている。そして両
ITO23,28間には、所定の電圧を印加するための
駆動装置33が接続されている。
The SLM 20 is a spatial light modulator of a phase modulation type using a parallel alignment nematic liquid crystal as a light modulation material. As shown in FIG. 2, the SLM 20 has an AR coating 21 on the incident surface of the writing light for preventing unnecessary reflection of the writing light.
Is provided with a glass substrate 22 which has been subjected to. A photoconductive layer 24 made of amorphous silicon (a-Si) whose resistance changes according to the intensity of the incident light via the ITO 23 is provided on a surface opposite to the incident surface of the glass substrate 22, and a dielectric multilayer. A mirror layer 25 made of a film is laminated. Also S
The LM 20 also has an AR coating 2 on the incident surface of the readout light.
6 is further provided. And
On the surface of the glass substrate 27 opposite to the incident surface, ITO2
8 are stacked, and the mirror layer 25 and the ITO 2
The alignment layers 29 and 30 are provided on the substrate 8, respectively.
These alignment layers 29 and 30 are connected to each other via a frame-shaped spacer 31 so as to face each other, and a nematic liquid crystal is filled in the frame of the spacer 31 to provide a liquid crystal layer.
2 are formed. The nematic liquid crystal in the light modulation layer 32 is aligned parallel or perpendicular to the surfaces of the alignment layers 29 and 30 by the alignment layers 29 and 30. A drive device 33 for applying a predetermined voltage is connected between the two ITOs 23 and 28.

【0023】図1に示すように、上記した構成を有する
SLM20の書き込み光が入射する側に、ホログラムパ
ターン書き込み手段40が配置されている。
As shown in FIG. 1, a hologram pattern writing means 40 is arranged on the side of the SLM 20 having the above-described structure on which writing light is incident.

【0024】ホログラムパターン書き込み手段40は、
書き込み光を出射するための光源41と、書き込み光の
画像を表示するための透過型液晶テレビ42と、透過型
液晶テレビ42への画像表示を制御するための書き込み
用電気信号発生器43と、書き込み光に含まれる画像信
号をSLM20の光導電層24に結像させるための結像
レンズ44とを備えている。
The hologram pattern writing means 40
A light source 41 for emitting writing light, a transmission type liquid crystal television 42 for displaying an image of the writing light, a writing electric signal generator 43 for controlling image display on the transmission type liquid crystal television 42, An imaging lens 44 for imaging an image signal included in the writing light on the photoconductive layer 24 of the SLM 20 is provided.

【0025】一方、SLM20の読み出し光の入射する
側には、この入射面の法面内で法線と角度θだけ傾けら
れた光軸上に投光手段50が配置されている。なお、法
面とは直線偏光の光がミラーに入射して反射される際に
入射光軸、反射光軸、ミラーの法線のいずれをも含む面
を指す。
On the other hand, on the side of the SLM 20 on which the readout light is incident, a light projecting means 50 is arranged on an optical axis inclined by an angle θ with respect to the normal in the normal to the incident surface. Note that the normal surface refers to a surface that includes any of the incident optical axis, the reflected optical axis, and the normal line of the mirror when the linearly polarized light enters the mirror and is reflected.

【0026】投光手段50は、読み出し光を出射するた
めのレーザ光源51と、レーザ光源51から出射された
読み出し光を拡大するためのレンズ52と、拡大された
読み出し光を平行光に調整するためのコリメートレンズ
53とを備えている。
The light projecting means 50 includes a laser light source 51 for emitting readout light, a lens 52 for expanding readout light emitted from the laser light source 51, and adjusting the expanded readout light to parallel light. And a collimating lens 53.

【0027】また、読み出し光の反射光路上には、ホロ
グラムパターンにより位相変調された読み出し光をフー
リエ変換するためのフーリエレンズ60が配置されてい
る。
A Fourier lens 60 for Fourier transforming the read light phase-modulated by the hologram pattern is arranged on the reflected light path of the read light.

【0028】このようにして本実施形態に係るレーザマ
ーキング装置10が構成されている。
Thus, the laser marking device 10 according to the present embodiment is configured.

【0029】ここで、本実施形態に係るレーザマーキン
グ装置10では、ホログラムパターン書き込み手段4
0、特に書き込み用電気信号発生器43の構造に特徴が
ある。
Here, in the laser marking device 10 according to the present embodiment, the hologram pattern writing means 4
0, in particular, the structure of the electric signal generator 43 for writing.

【0030】すなわち、本実施形態にかかるレーザマー
キング装置10では、空間光変調器20へ読み出し光を
入射角度θで斜入射しているため、試料Tに対して照射
される光学画像には入射角度θに応じた歪が生じる。つ
まり、液晶テレビ42に表示されたホログラムパターン
幅をAとすると、反射光路上のホログラムパターンの画
像情報を含む読み出し光は幅方向に歪を受けて幅がAc
osθとなる。このように、反射光路上の読み出し光は
歪を受けて幅方向にcosθ倍されているため、これを
フーリエ変換して得られる光学画像は、入射角度θに応
じて幅方向に伸ばされる。
That is, in the laser marking device 10 according to the present embodiment, since the reading light is obliquely incident on the spatial light modulator 20 at the incident angle θ, the incident angle is not included in the optical image irradiated on the sample T. Distortion occurs according to θ. That is, assuming that the hologram pattern width displayed on the liquid crystal television 42 is A, the readout light including the image information of the hologram pattern on the reflection optical path is distorted in the width direction and has a width of Ac.
osθ. As described above, since the readout light on the reflection optical path is distorted and multiplied by cos θ in the width direction, an optical image obtained by Fourier transforming the light is expanded in the width direction according to the incident angle θ.

【0031】この歪の影響を受けることなく、試料Tに
対して正確な光学画像をマーキングするために、書き込
み用電気信号発生器43は、試料Tに対して実際にマー
キングしたい光学画像を幅方向に1/cosθ倍したも
のを修正画像とし、この修正画像に対するホログラムパ
ターンを求めて液晶テレビ42に表示する。つまり、試
料Tに対して実際にマーキングしたい光学画像の幅をB
とすると、書き込み用電気信号発生器43は幅がB/c
osθである修正画像を作成し、この修正画像に対する
ホログラムパターンを求めて液晶テレビ42に表示す
る。
In order to mark an accurate optical image on the sample T without being affected by the distortion, the electrical signal generator 43 for writing writes the optical image to be actually marked on the sample T in the width direction. A hologram pattern for the corrected image is obtained by multiplying the corrected image by 1 / cos θ, and displayed on the liquid crystal television 42. That is, the width of the optical image to be actually marked on the sample T is B
Then, the electrical signal generator 43 for writing has a width of B / c
A corrected image of osθ is created, and a hologram pattern for the corrected image is obtained and displayed on the liquid crystal television 42.

【0032】かかるホログラムパターンを作成するため
の書き込み用電気信号発生器43の構成の一例を、図3
の回路ブロック図に示す。
An example of the configuration of the electric signal generator 43 for writing such a hologram pattern is shown in FIG.
Is shown in the circuit block diagram of FIG.

【0033】図示の通り、試料Tに対して実際にマーキ
ングしたい光学画像の情報を書き込み用電気信号発生器
43に入力すると、第1の演算器43aにて当該光学画
像が作成される。次に、乗算器43bにて当該光学画像
を幅方向に1/cosθ倍した修正画像が作成される。
そして、第2の演算器43cにて修正画像に対応するホ
ログラムパターンが求められ、その結果が液晶テレビ4
2に向けて出力される。
As shown in the figure, when information of an optical image to be actually marked on the sample T is input to the electric signal generator 43 for writing, the optical image is created by the first computing unit 43a. Next, a corrected image obtained by multiplying the optical image by 1 / cos θ in the width direction is created by the multiplier 43b.
Then, the hologram pattern corresponding to the corrected image is obtained by the second computing unit 43c, and the result is displayed on the liquid crystal television 4.
2 is output.

【0034】このように、書き込み用電気信号発生器4
3は所望の光学画像に対するホログラムパターンをその
都度演算により求めてもよいが、歪を考慮して予め作成
されメモリなどの記憶手段に記憶されている修正画像に
対するホログラムパターンのデータを呼び出して液晶テ
レビ42に表示するようにしてもよい。このようにすれ
ば、書き込み用電気信号発生器43は、記憶手段に記憶
されているホログラムパターンのデータを読み出すだけ
で、液晶テレビ42にホログラムパターンを表示するこ
とが可能となる。すなわち、所望の光学画像から修正画
像を作成し、さらにホログラムパターンを作成するとい
う手間が省けるため、反射型空間光変調器20にホログ
ラムパターンをビデオレートで書き換えることが可能と
なる。
As described above, the write electric signal generator 4
The liquid crystal television 3 may retrieve the hologram pattern for the desired optical image by calculation each time, but may call the hologram pattern data for the corrected image created in advance in consideration of the distortion and stored in storage means such as a memory. 42 may be displayed. In this way, the writing electrical signal generator 43 can display the hologram pattern on the liquid crystal television 42 only by reading the data of the hologram pattern stored in the storage means. That is, since it is not necessary to create a corrected image from a desired optical image and further create a hologram pattern, it is possible to rewrite the hologram pattern in the reflective spatial light modulator 20 at a video rate.

【0035】次に、上記したレーザマーキング装置10
を用いた本発明の実施形態にかかる画像投射方法として
のレーザマーキング方法について説明する。
Next, the above laser marking device 10
A laser marking method as an image projection method according to an embodiment of the present invention using the method will be described.

【0036】まず、書き込み用電気信号発生器43によ
り、試料Tに対して実際にマーキングしたい光学画像の
幅を1/cosθ倍したものを修正画像とし、この修正
画像に対するホログラムパターンを液晶テレビ42に表
示する。
First, the writing electric signal generator 43 sets a corrected image to a width obtained by multiplying the width of an optical image to be actually marked on the sample T by 1 / cos θ, and transmits a hologram pattern corresponding to the corrected image to the liquid crystal television 42. indicate.

【0037】次に、書き込み光側の光源41から液晶テ
レビ42に向けて書き込み光を出射する。すると、書き
込み光には液晶テレビ42を通過する際にホログラムパ
ターンの画像情報が書き込まれる。このホログラムパタ
ーンの画像情報を含む書き込み光は、結像レンズ44に
よりSLM20の光導電層24に結像される。SLM2
0の両ITO23,28間には、駆動装置33により数
ボルトの交流電圧が印加されているが、光導電層24に
書き込まれた画像によって、光導電層24は画素位置に
よって電気的インピーダンスが変化する。この結果、光
変調層32は画素位置によって印加される電圧の分圧が
異なってくる(ホログラムパターン書き込みステッ
プ)。
Next, the writing light is emitted from the light source 41 on the writing light side toward the liquid crystal television 42. Then, the image information of the hologram pattern is written into the writing light when passing through the liquid crystal television 42. The writing light including the image information of the hologram pattern is imaged on the photoconductive layer 24 of the SLM 20 by the imaging lens 44. SLM2
Although an AC voltage of several volts is applied between the two ITOs 23 and 28 by the driving device 33, the electrical impedance of the photoconductive layer 24 varies depending on the pixel position depending on the image written on the photoconductive layer 24. I do. As a result, in the light modulation layer 32, the partial pressure of the applied voltage differs depending on the pixel position (hologram pattern writing step).

【0038】一方、レーザ光源51から直線偏光の読み
出し光を出射する。すると、読み出し光はレンズ52、
コリメートレンズ53により平行光に調整される。その
とき、SLM20の光変調層32へは所定の入射角度θ
をもってP偏光として入射させる(読み出し光入射ステ
ップ)。
On the other hand, readout light of linear polarization is emitted from the laser light source 51. Then, the reading light is transmitted through the lens 52,
The light is adjusted to a parallel light by the collimating lens 53. At this time, a predetermined incident angle θ is applied to the light modulation layer 32 of the SLM 20.
Is incident as P-polarized light (reading light incidence step).

【0039】前述したとおり、光変調層32は画素位置
によって印加される電圧の分圧が異なるので、この電圧
に応じて液晶分子の傾きが変化する。このとき、液晶分
子は法面内でその配向方向が変化する。その結果、画素
位置によって光変調層32の屈折率が変化する。光変調
層32に入射した読み出し光はこの屈折率変化により位
相変調され、ミラー層25により反射されて入射面から
再び出力される。
As described above, since the voltage applied to the light modulating layer 32 varies depending on the pixel position, the inclination of the liquid crystal molecules changes according to the voltage. At this time, the orientation direction of the liquid crystal molecules changes within the normal plane. As a result, the refractive index of the light modulation layer 32 changes depending on the pixel position. The read light incident on the light modulation layer 32 is phase-modulated by the change in the refractive index, reflected by the mirror layer 25, and output again from the incident surface.

【0040】このとき、読み出し光に含まれる画像情報
は幅方向に歪を受けてcosθ倍されるが、読み出し光
に含まれる画像情報の元となるホログラムパターン自体
が、所望の光学画像を幅方向に1/cosθ倍した修正
画像に対するホログラムパターンであるため、結果的に
歪の影響が打ち消される。そして、この歪の影響が打ち
消された画像情報が含まれる読み出し光をフーリエレン
ズ60でフーリエ変換して結像することにより、試料T
の所定の位置に所望の光学画像がマーキングされる(フ
ーリエ変換ステップ)。
At this time, the image information included in the readout light is distorted in the width direction and multiplied by cos θ, and the hologram pattern itself, which is the source of the image information included in the readout light, converts the desired optical image into the widthwise direction. Since the hologram pattern is a hologram pattern for the corrected image multiplied by 1 / cos θ, the effect of the distortion is consequently canceled. Then, the readout light including the image information in which the influence of the distortion has been canceled is subjected to Fourier transform by the Fourier lens 60 to form an image.
A desired optical image is marked at a predetermined position (Fourier transform step).

【0041】このように、本実施形態にかかるレーザマ
ーキング装置10では、ホログラムパターン書き込み手
段40は、試料Tに所望の光学画像をマーキングするに
際し、当該所望の光学画像を幅方向に1/cosθ倍し
た修正画像に対応するホログラムパターンを反射型空間
光変調器20に書き込み可能な構造を有する。従って、
反射型空間光変調器20にて反射されたホログラムパタ
ーンの画像情報を含む読み出し光が歪を受けて幅方向に
cosθ倍されても、ホログラムパターン自体が所望の
光学画像を幅方向に1/cosθ倍した修正画像に対応
するものであるため、結果的に歪の影響が相殺される。
その結果、このホログラムパターンの画像情報を含む読
み出し光をフーリエレンズ60でフーリエ変換して結像
することにより、試料Tの所定の位置に所望の光学画像
を精度良くマーキングすることが可能となる。
As described above, in the laser marking device 10 according to the present embodiment, when marking a desired optical image on the sample T, the hologram pattern writing means 40 multiplies the desired optical image by 1 / cos θ in the width direction. The hologram pattern corresponding to the corrected image is written in the reflective spatial light modulator 20. Therefore,
Even if the readout light including the image information of the hologram pattern reflected by the reflection type spatial light modulator 20 is distorted and multiplied by cos θ in the width direction, the hologram pattern itself converts the desired optical image into 1 / cos θ in the width direction. Since this corresponds to the multiplied corrected image, the effect of distortion is eventually canceled.
As a result, the read light including the image information of the hologram pattern is Fourier-transformed by the Fourier lens 60 to form an image, so that a desired optical image can be accurately marked at a predetermined position of the sample T.

【0042】また、本実施形態にかかるレーザマーキン
グ方法では、反射型空間光変調器20に所定の入射角度
θをもって読み出し光を入射させ、ホログラムパターン
によって位相変調させてホログラムパターンの画像情報
を含んだ状態で試料Tに向けて反射させたとき、このホ
ログラムパターンの画像情報を含む読み出し光は歪を受
けて所定方向にcosθ倍されるが、ホログラムパター
ン書き込みステップで反射型空間光変調器20に書き込
まれたホログラムパターン自体が所望の光学画像に対し
て所定方向に1/cosθ倍された修正画像に対応する
ホログラムパターンであるため、ここで歪の影響が打ち
消される。その結果、この歪の影響が打ち消された読み
出し光をフーリエ変換して結像することにより、試料T
の所定の位置に所望の光学画像を精度よくマーキングす
ることが可能となる。
Further, in the laser marking method according to the present embodiment, readout light is made incident on the reflective spatial light modulator 20 at a predetermined incident angle θ and phase-modulated by the hologram pattern to include image information of the hologram pattern. When the light is reflected toward the sample T in this state, the read light including the image information of the hologram pattern is distorted and multiplied by cos θ in a predetermined direction, but is written to the reflective spatial light modulator 20 in a hologram pattern writing step. Since the hologram pattern itself is a hologram pattern corresponding to a corrected image multiplied by 1 / cos θ in a predetermined direction with respect to a desired optical image, the effect of distortion is canceled here. As a result, the reading light from which the influence of the distortion has been canceled out is subjected to Fourier transform to form an image.
It is possible to accurately mark a desired optical image at a predetermined position.

【0043】(第2実施形態)次に、本発明の第2の実
施形態に係るレーザマーキング装置について図4を参照
して説明する。
(Second Embodiment) Next, a laser marking device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0044】上記した第1の実施形態では、所望位置に
設置されている試料Tの表面に所望のパターンをマーキ
ングする場合について説明してきたが、試料Tの設置位
置は常に固定されているとは限らない。もし、試料Tの
設置位置が所望位置からずれている場合に、所望位置に
設置されていることを前提としたパターンを試料Tに照
射した場合、パターンは試料Tの加工面において拡大・
縮小・変形等してしまい、マーキングの精度の低下をき
たしてしまうおそれがある。
In the first embodiment described above, a case has been described in which a desired pattern is marked on the surface of the sample T set at a desired position. However, the setting position of the sample T is not always fixed. Not exclusively. If the position of the sample T is shifted from the desired position, and the sample T is irradiated with a pattern on the premise that the sample T is installed at the desired position, the pattern is enlarged and enlarged on the processed surface of the sample T.
It may be reduced or deformed, resulting in a decrease in marking accuracy.

【0045】本実施形態に係るレーザマーキング装置1
0は、かかる問題点に鑑み、図4に示すように試料Tの
位置情報を取得するための物体位置認識手段を更に備え
ている。この物体位置認識手段は、内部に半導体レーザ
等の発光素子72とフォトダイオード等の受光素子74
とを有するレーザ測距装置70を備えている。このレー
ザ測距装置70は、発光素子72からターゲットTに向
けてレーザ光を出射し、反射光を受光素子74にて受光
してターゲットの位置(距離)を測定する。このレーザ
測距装置70は、書き込み用電気信号発生器43に接続
されている。
Laser marking device 1 according to this embodiment
0 further includes an object position recognizing means for acquiring the position information of the sample T as shown in FIG. The object position recognizing means includes a light emitting element 72 such as a semiconductor laser and a light receiving element 74 such as a photodiode inside.
And a laser distance measuring device 70 having the following. The laser range finder 70 emits laser light from the light emitting element 72 toward the target T, receives the reflected light with the light receiving element 74, and measures the position (distance) of the target. The laser distance measuring device 70 is connected to the electric signal generator 43 for writing.

【0046】このレーザマーキング装置10では、レー
ザ測距装置70により測定されたターゲットTの位置情
報は、書き込み用電気信号発生器43に送られる(物体
位置認識ステップ)。そして、試料Tに対して実際に照
射し加工したい光学画像を書き込み用電気信号発生器4
3に入力すると、書き込み用電気信号発生器43では、
試料Tの位置に基づいて当該所望の光学画像に対応する
ホログラムパターンが求められ、そのホログラムパター
ンが液晶テレビ42に表示される。
In the laser marking device 10, the position information of the target T measured by the laser distance measuring device 70 is sent to the writing electric signal generator 43 (object position recognition step). Then, an optical image to be actually irradiated and processed on the sample T is written into the electrical signal generator 4 for writing.
3, the electric signal generator 43 for writing
A hologram pattern corresponding to the desired optical image is obtained based on the position of the sample T, and the hologram pattern is displayed on the liquid crystal television 42.

【0047】次に、書き込み光側の光源41から液晶テ
レビ42に向けて書き込み光を出射すると、書き込み光
には液晶テレビ42を通過する際にホログラムパターン
の画像情報が書き込まれる。この画像情報を有する書き
込み光は、結像レンズ44によりSLM20の光導電層
24に結像される(ホログラムパターン書き込みステッ
プ)。
Next, when the writing light is emitted from the light source 41 on the writing light side toward the liquid crystal television 42, the image information of the hologram pattern is written into the writing light when passing through the liquid crystal television 42. The writing light having this image information is imaged on the photoconductive layer 24 of the SLM 20 by the imaging lens 44 (hologram pattern writing step).

【0048】一方、レーザ光源51から直線偏光の読み
出し光を出射する。すると、読み出し光はレンズ52、
コリメートレンズ53により平行光に調整される。その
とき、SLM20の光変調層32へは所定の入射角度θ
をもってP偏光として入射させる(読み出し光入射ステ
ップ)。光変調層32に入射した読み出し光はホログラ
ムパターンにより位相変調され、ミラー層25により反
射されて入射面から再び出力される。
On the other hand, readout light of linearly polarized light is emitted from the laser light source 51. Then, the reading light is transmitted through the lens 52,
The light is adjusted to a parallel light by the collimating lens 53. At this time, a predetermined incident angle θ is applied to the light modulation layer 32 of the SLM 20.
Is incident as P-polarized light (reading light incidence step). The read light that has entered the light modulation layer 32 is phase-modulated by the hologram pattern, reflected by the mirror layer 25, and output again from the incident surface.

【0049】そして、この位相変調された読み出し光を
フーリエレンズ60でフーリエ変換して結像することに
より(フーリエ変換ステップ)、試料Tに対して試料T
の位置に合致した所望の光学画像が照射される。
Then, the phase-modulated readout light is subjected to Fourier transformation by the Fourier lens 60 to form an image (Fourier transformation step).
The desired optical image corresponding to the position is illuminated.

【0050】このように本実施形態に係るレーザマーキ
ング装置10では、試料Tの位置情報を取得するための
物体位置認識手段を備えているため、試料Tの位置に合
致したパターンを生成することが可能となり、試料Tの
位置の変動に依存することなく正確なマーキングを行う
ことが可能となる。
As described above, since the laser marking device 10 according to the present embodiment is provided with the object position recognizing means for acquiring the position information of the sample T, a pattern matching the position of the sample T can be generated. This makes it possible to perform accurate marking without depending on a change in the position of the sample T.

【0051】(第3実施形態)次に、本発明の第3の実
施形態に係るレーザマーキング装置について図5を参照
して説明する。
(Third Embodiment) Next, a laser marking device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0052】上記した第1及び第2の実施形態では、平
面をなす試料Tの加工面に所望のパターンをマーキング
する場合について説明してきたが、試料Tの加工面は常
に平面であるとは限らない。もし、3次元形状をなす試
料Tの加工面に平面を前提としたパターンを照射した場
合、パターンは試料Tの加工面の凹凸に合わせて歪んで
しまい、マーキングの精度の低下をきたしてしまうおそ
れがある。
In the above-described first and second embodiments, the case where a desired pattern is marked on the processed surface of the sample T which is a plane has been described. However, the processed surface of the sample T is not always flat. Absent. If the processing surface of the sample T having a three-dimensional shape is irradiated with a pattern assuming a flat surface, the pattern is distorted in accordance with the unevenness of the processing surface of the sample T, which may cause a reduction in marking accuracy. There is.

【0053】本実施形態に係るレーザマーキング装置1
0は、かかる問題点に鑑み、図5に示すように試料Tの
3次元情報を取得するための物体形状認識手段を更に備
えている。この物体形状認識手段は、それぞれ試料Tの
像を撮像可能な2つの撮像装置80,82を備えてい
る。これら撮像装置80,82は、フーリエレンズ60
から試料Tに至る光軸に対してほぼ対称な位置関係で配
置されており、それぞれ書き込み用電気信号発生器43
に接続されている。
Laser marking device 1 according to this embodiment
0 further includes an object shape recognition unit for acquiring three-dimensional information of the sample T as shown in FIG. The object shape recognizing means includes two image pickup devices 80 and 82 each capable of picking up an image of the sample T. These imaging devices 80 and 82 include a Fourier lens 60
Are arranged in a substantially symmetrical positional relationship with respect to the optical axis from the sample to the sample T.
It is connected to the.

【0054】このレーザマーキング装置10では、撮像
装置80,82により撮像された試料Tのステレオ画像
は、それぞれ書き込み用電気信号発生器43に送られ
る。そして、一対の撮像装置80,82で撮像した画像
間で、画素間の対応を求め、対応点の画素ずれ量、つま
り視差を算出し、三角測量を用いてターゲットまでの距
離を算出する。このようにして、試料Tの凹凸等の3次
元情報が算出され、試料Tの3次元形状の認識が行われ
る(物体形状認識ステップ)。なお、本実施形態に係る
レーザマーキング装置10では、物体形状認識手段とし
ての撮像装置80,82は、ターゲットTの位置情報の
取得も可能であるため、撮像装置80,82は物体位置
認識手段としても機能している。
In the laser marking device 10, the stereo images of the sample T imaged by the imaging devices 80 and 82 are sent to the writing electric signal generator 43, respectively. Then, a correspondence between pixels is obtained between images captured by the pair of imaging devices 80 and 82, a pixel shift amount of a corresponding point, that is, parallax is calculated, and a distance to the target is calculated using triangulation. In this way, three-dimensional information such as the unevenness of the sample T is calculated, and the three-dimensional shape of the sample T is recognized (object shape recognition step). In the laser marking device 10 according to the present embodiment, since the imaging devices 80 and 82 as the object shape recognizing unit can also acquire the position information of the target T, the imaging devices 80 and 82 can be used as the object position recognizing unit. Is also working.

【0055】そして、試料Tに対して実際に照射し加工
したい光学画像を書き込み用電気信号発生器43に入力
すると、試料Tの3次元形状に基づいて当該所望の光学
画像に対応するホログラムパターンが求められ、そのホ
ログラムパターンが液晶テレビ42に表示される。
When an optical image to be actually illuminated and processed on the sample T is input to the electric signal generator 43 for writing, a hologram pattern corresponding to the desired optical image is formed based on the three-dimensional shape of the sample T. The obtained hologram pattern is displayed on the liquid crystal television 42.

【0056】次に、書き込み光側の光源41から液晶テ
レビ42に向けて書き込み光を出射すると、書き込み光
には液晶テレビ42を通過する際にホログラムパターン
の画像情報が書き込まれる。この画像情報を有する書き
込み光は、結像レンズ44によりSLM20の光導電層
24に結像される(ホログラムパターン書き込みステッ
プ)。
Next, when writing light is emitted from the light source 41 on the writing light side toward the liquid crystal television 42, image information of a hologram pattern is written into the writing light when passing through the liquid crystal television 42. The writing light having this image information is imaged on the photoconductive layer 24 of the SLM 20 by the imaging lens 44 (hologram pattern writing step).

【0057】一方、レーザ光源51から直線偏光の読み
出し光を出射する。すると、読み出し光はレンズ52、
コリメートレンズ53により平行光に調整される。その
とき、SLM20の光変調層32へは所定の入射角度θ
をもってP偏光として入射させる(読み出し光入射ステ
ップ)。光変調層32に入射した読み出し光はホログラ
ムパターンにより位相変調され、ミラー層25により反
射されて入射面から再び出力される。
On the other hand, a linearly polarized readout light is emitted from the laser light source 51. Then, the reading light is transmitted through the lens 52,
The light is adjusted to a parallel light by the collimating lens 53. At this time, a predetermined incident angle θ is applied to the light modulation layer 32 of the SLM 20.
Is incident as P-polarized light (reading light incidence step). The read light that has entered the light modulation layer 32 is phase-modulated by the hologram pattern, reflected by the mirror layer 25, and output again from the incident surface.

【0058】そして、この位相変調された読み出し光を
フーリエレンズ60でフーリエ変換して結像することに
より(フーリエ変換ステップ)、試料Tの立体表面に試
料Tの形状に合致した所望の光学画像が照射される。
Then, the phase-modulated readout light is Fourier transformed by the Fourier lens 60 to form an image (Fourier transform step), whereby a desired optical image conforming to the shape of the sample T is formed on the three-dimensional surface of the sample T. Irradiated.

【0059】このように本実施形態に係るレーザマーキ
ング装置10では、試料Tの3次元情報を取得するため
の物体形状認識手段を備えているため、試料Tの形状に
合致したパターンを生成することが可能となり、照射し
たパターンの試料Tの表面における歪みを抑制してマー
キング精度の低下を抑制することが可能となる。
As described above, since the laser marking device 10 according to the present embodiment is provided with the object shape recognizing means for acquiring the three-dimensional information of the sample T, it is possible to generate a pattern matching the shape of the sample T. This makes it possible to suppress the distortion of the irradiated pattern on the surface of the sample T, thereby suppressing a decrease in marking accuracy.

【0060】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

【0061】例えば、上記した実施形態では、読み出し
光を法面内で所定の入射角度θで入射させる場合につい
て考えたため、反射型空間光変調器20に書き込まれる
ホログラムパターンは、所望の光学画像を幅方向に1/
cosθ倍し、高さ方向に等倍した修正画像に対応する
ものであった。これに対し、読み出し光を入射面に対し
て任意の方向から入射させる場合は、読み出し光の入射
方向を幅方向と高さ方法の2方向に分解し、幅方向の入
射角度をα、高さ方向の入射角度をβとする。そして、
書き込み用電気信号発生器43は、所望の光学画像を幅
方向に1/cosα倍し、高さ方向に1/cosβ倍し
た修正画像に対するホログラムパターンを反射型空間光
変調器20に書き込み可能な構造とする。このようにす
れば、読み出し光が反射型空間光変調器20の入射面に
対して任意の方向から入射する場合であっても、試料T
の所定の位置に所望の光学画像を精度良くマーキングす
ることが可能となる。
For example, in the above-described embodiment, a case was considered in which the readout light is made incident at a predetermined incident angle θ in the normal plane. Therefore, the hologram pattern written in the reflection type spatial light modulator 20 has a desired optical image. 1 / in the width direction
This corresponds to a corrected image multiplied by cos θ and equalized in the height direction. On the other hand, when the readout light is made to enter the incident surface from an arbitrary direction, the readout light incident direction is divided into two directions of the width direction and the height method, and the incident angle in the width direction is α, the height is The incident angle in the direction is β. And
The writing electric signal generator 43 has a structure capable of writing a hologram pattern for a corrected image obtained by multiplying a desired optical image by 1 / cos α in the width direction and by 1 / cos β in the height direction to the reflective spatial light modulator 20. And In this way, even when the readout light is incident on the incident surface of the reflective spatial light modulator 20 from any direction, the sample T
It is possible to accurately mark a desired optical image at a predetermined position.

【0062】また、上記した実施形態では、画像投射装
置としてレーザマーキング装置10について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく露光装置などの
画像投射装置に広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the laser marking device 10 has been described as an image projection device. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to an image projection device such as an exposure device.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の画像投射装置では、ホログラム
パターン書き込み手段は、ターゲットに所望の光学画像
を照射するに際し、当該所望の光学画像を所定方向に1
/cosθ倍した修正画像に対応するホログラムパター
ンを反射型空間光変調器に書き込み可能な構造を有す
る。従って、反射型空間光変調器にて反射されたホログ
ラムパターンの画像情報を含む読み出し光が歪を受けて
所定方向にcosθ倍されても、ホログラムパターン自
体が所望の光学画像を所定方向に1/cosθ倍した修
正画像に対応するものであるため、結果的に歪の影響が
相殺される。その結果、このホログラムパターンの画像
情報を含む読み出し光をフーリエレンズでフーリエ変換
して結像することにより、ターゲットの所定の位置に所
望の光学画像を精度良く照射することが可能となる。
According to the image projection apparatus of the present invention, when the hologram pattern writing means irradiates a target with a desired optical image, the hologram pattern writing means shifts the desired optical image by one in a predetermined direction.
It has a structure in which a hologram pattern corresponding to the corrected image multiplied by / cos θ can be written in the reflective spatial light modulator. Therefore, even if the readout light including the image information of the hologram pattern reflected by the reflection type spatial light modulator is distorted and multiplied by cos θ in a predetermined direction, the hologram pattern itself shifts a desired optical image by 1 / in a predetermined direction. Since this corresponds to the corrected image multiplied by cos θ, the effect of distortion is eventually canceled. As a result, it is possible to accurately irradiate a desired optical image to a predetermined position of the target by performing Fourier transform on the readout light including the image information of the hologram pattern by the Fourier lens and forming an image.

【0064】また本発明の画像投射方法では、反射型空
間光変調器に所定の入射角度θをもって読み出し光を入
射させ、ホログラムパターンによって位相変調させてホ
ログラムパターンの画像情報を含んだ状態でターゲット
に向けて反射させたとき、このホログラムパターンの画
像情報を含む読み出し光は歪を受けて所定方向にcos
θ倍されるが、ホログラムパターン書き込みステップで
反射型空間光変調器に書き込まれたホログラムパターン
自体が所望の光学画像に対して所定方向に1/cosθ
倍された修正画像に対応するホログラムパターンである
ため、ここで歪の影響が打ち消される。その結果、この
歪の影響が打ち消された読み出し光をフーリエ変換して
結像することにより、ターゲットの所定の位置に所望の
光学画像を精度良く照射することが可能となる。
According to the image projection method of the present invention, the readout light is made incident on the reflection type spatial light modulator at a predetermined incident angle θ, phase-modulated by the hologram pattern, and projected onto the target in a state containing the image information of the hologram pattern. When reflected toward the hologram pattern, the readout light including the image information of the hologram pattern is distorted and cosed in a predetermined direction.
The hologram pattern itself written in the reflective spatial light modulator in the hologram pattern writing step is 1 / cos θ in a predetermined direction with respect to a desired optical image.
Since the hologram pattern corresponds to the multiplied corrected image, the influence of the distortion is canceled here. As a result, it is possible to accurately irradiate a desired optical image to a predetermined position of the target by forming an image by performing Fourier transform on the read light in which the influence of the distortion has been canceled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態にかかるレーザマーキン
グ装置の構成を模式的に示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a laser marking device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】空間光変調器の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a spatial light modulator.

【図3】書き込み用電気信号発生器の構成の一例を示す
回路ブロック図である。
FIG. 3 is a circuit block diagram illustrating an example of a configuration of a writing electric signal generator.

【図4】本発明の第2実施形態にかかるレーザマーキン
グ装置の構成を模式的に示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view schematically showing a configuration of a laser marking device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態にかかるレーザマーキン
グ装置の構成を模式的に示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a laser marking device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】ホログラムパターンの画像情報を含む読み出し
光が空間光変調器にて反射されて歪を受ける様子を示す
模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state in which read light including image information of a hologram pattern is reflected by a spatial light modulator and is distorted.

【図7】従来技術により照射される光学画像が歪を受け
る様子を示し、図7(a)はターゲットに照射されるべ
き所望の光学画像、図7(b)は幅方向に歪を受けた実
際の光学画像を示す。
7A and 7B show a state in which an optical image irradiated by a conventional technique is distorted. FIG. 7A is a desired optical image to be irradiated on a target, and FIG. 7B is distorted in a width direction. 4 shows an actual optical image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…レーザマーキング装置、20…反射型空間光変調
器、40…ホログラムパターン書き込み手段、50…投
光手段、60…フーリエレンズ、70…レーザ測距装
置、80,82…撮像装置、T…試料。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser marking apparatus, 20 ... Reflection type spatial light modulator, 40 ... Hologram pattern writing means, 50 ... Emission means, 60 ... Fourier lens, 70 ... Laser distance measuring apparatus, 80, 82 ... Imaging apparatus, T ... Sample .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/12 G02F 1/1335 530 (72)発明者 原 勉 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 晝馬 輝夫 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA16 EA17 EA44 EA48 HA24 MA20 2H091 FA19Z FA37Z FA50Z GA06 GA14 2H092 HA04 KA05 KA18 LA02 LA03 LA12 NA25 4E068 CD05 DA00 5F089 BA02 BB01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 31/12 G02F 1/1335 530 (72) Inventor Tsutomu Hara 1 1126 Nomachi, Ichinomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Hamamatsu Within Photonics Co., Ltd. (72) Inventor Teruo Hiruma 1126 No. 1, Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture F-term within Hamamatsu Photonics Co., Ltd. KA18 LA02 LA03 LA12 NA25 4E068 CD05 DA00 5F089 BA02 BB01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反射型空間光変調器と、前記反射型空間
光変調器にホログラムパターンを書き込むためのホログ
ラムパターン書き込み手段と、前記反射型空間光変調器
に所定の入射角度θをもって読み出し光を入射するため
の投光手段と、前記反射型空間光変調器において位相変
調された前記読み出し光をフーリエ変換するためのフー
リエレンズと、を備え、 前記ホログラムパターン書き込み手段は、ターゲットに
所望の光学画像を照射するに際し、当該所望の光学画像
を所定方向に1/cosθ倍した修正画像に対応するホ
ログラムパターンを前記反射型空間光変調器に書き込み
可能な構造を有する、ことを特徴とする画像投射装置。
1. A reflection type spatial light modulator, hologram pattern writing means for writing a hologram pattern in the reflection type spatial light modulator, and a readout light with a predetermined incident angle θ to the reflection type spatial light modulator. And a Fourier lens for performing Fourier transform of the readout light phase-modulated in the reflection-type spatial light modulator. The hologram pattern writing means includes a target optical image An image projection device, wherein a hologram pattern corresponding to a corrected image obtained by multiplying the desired optical image by 1 / cos θ in a predetermined direction can be written to the reflection-type spatial light modulator when irradiating light. .
【請求項2】 前記ホログラムパターン書き込み手段
は、前記所望の光学画像に対して予め求めている前記修
正画像に対応するホログラムパターンのデータを記憶す
る記憶手段を備える、ことを特徴とする請求項1に記載
の画像投射装置。
2. The hologram pattern writing unit according to claim 1, further comprising a storage unit configured to store hologram pattern data corresponding to the corrected image previously obtained for the desired optical image. An image projection device according to claim 1.
【請求項3】 前記ターゲットの3次元情報を取得する
ための物体形状認識手段を更に備え、前記ホログラムパ
ターン書き込み手段は、該物体形状認識手段により取得
した該ターゲットの3次元情報に基づいて該ターゲット
の形状に合致したホログラムパターンを生成可能な構造
を有する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の画像投射装置。
3. An object shape recognizing unit for acquiring three-dimensional information of the target, wherein the hologram pattern writing unit is configured to execute the target based on the three-dimensional information of the target acquired by the object shape recognizing unit. 3. The image projection device according to claim 1, wherein the image projection device has a structure capable of generating a hologram pattern matching the shape of the image projection device.
【請求項4】 前記ターゲットの位置情報を取得するた
めの物体位置認識手段を更に備え、前記ホログラムパタ
ーン書き込み手段は、該物体位置認識手段により取得し
た該ターゲットの位置情報に基づいて該ターゲットの位
置に合致したホログラムパターンを生成可能な構造を有
する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の画像投射装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising an object position recognizing unit for obtaining the position information of the target, wherein the hologram pattern writing unit is configured to detect the position of the target based on the position information of the target obtained by the object position recognizing unit. The image projection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the image projection device has a structure capable of generating a hologram pattern that conforms to (1).
【請求項5】 反射型空間光変調器に所定の入射角度θ
をもって読み出し光を入射する読み出し光入射ステップ
と、 ターゲットに所望の光学画像を照射するに際し、当該所
望の光学画像を所定方向に1/cosθ倍した修正画像
に対応するホログラムパターンを作成して前記反射型空
間光変調器に書き込むホログラムパターン書き込みステ
ップと、 前記反射型空間光変調器に書き込まれた前記ホログラム
パターンによって位相変調された前記読み出し光をフー
リエ変換して所望の光学画像を得るフーリエ変換ステッ
プと、を含むことを特徴とする画像投射方法。
5. A reflection type spatial light modulator having a predetermined incident angle θ
A step of irradiating a target with a desired optical image, and forming a hologram pattern corresponding to a corrected image obtained by multiplying the desired optical image by 1 / cos θ in a predetermined direction, and performing the reflection. A hologram pattern writing step of writing to a spatial light modulator, and a Fourier transform step of performing a Fourier transform on the read light phase-modulated by the hologram pattern written to the reflection type spatial light modulator to obtain a desired optical image. And an image projection method.
【請求項6】 前記ホログラムパターン書き込みステッ
プは、前記ターゲットの3次元情報を取得するための物
体形状認識ステップを備え、該物体形状認識ステップに
おいて取得した該ターゲットの3次元情報に基づいて該
ターゲットの形状に合致するように前記ホログラムパタ
ーンを作成する、ことを特徴とする請求項5に記載の画
像投射方法。
6. The hologram pattern writing step includes an object shape recognition step for acquiring three-dimensional information of the target, and the target hologram pattern is written based on the three-dimensional information of the target acquired in the object shape recognition step. The image projection method according to claim 5, wherein the hologram pattern is created so as to conform to a shape.
【請求項7】 前記ホログラムパターン書き込みステッ
プは、前記ターゲットの位置情報を取得するための物体
位置認識ステップを備え、該物体位置認識ステップにお
いて取得した該ターゲットの位置情報に基づいて該ター
ゲットの位置に合致するように前記ホログラムパターン
を生成する、ことを特徴とする請求項5または請求項6
に記載の画像投射方法。
7. The hologram pattern writing step includes an object position recognition step for acquiring position information of the target, and the position of the target is determined based on the position information of the target acquired in the object position recognition step. The hologram pattern is generated so as to match.
2. The image projection method according to 1.,
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