JPH0628509A - Multipattern optical scanning device - Google Patents
Multipattern optical scanning deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は入射光線を多方位にスキ
ャニングしマルチパタンを発生させるマルチパタン光ス
キャニング装置に関する。より詳しくはポリゴンミラー
等により形成された平面スキャン光のラスタパタンをさ
らに多方位に回転してマルチパタンを発生する技術に関
する。この様なマルチパタン光スキャニング装置は例え
ばバーコードリーダ等に組み込まれ物品に添付されたバ
ーコードの光学的な読み取りに利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-pattern optical scanning device for scanning an incident light beam in multiple directions to generate a multi-pattern. More specifically, it relates to a technique for rotating a raster pattern of plane scanning light formed by a polygon mirror or the like in multiple directions to generate a multi pattern. Such a multi-pattern optical scanning device is incorporated in, for example, a bar code reader or the like and used for optically reading a bar code attached to an article.
【0002】[0002]
【従来の技術】ポリゴンミラーを利用してマルチパタン
を発生する方式は、例えば米国特許第3889102号
に開示されており、その概要を図13に示す。ポリゴン
ミラーPMは回転軸Rに対して異なった傾斜角を有する
反射多面を有しており、レーザダイオードLDからの入
射光を反射していわゆるラスタパタンを発生する。1枚
の反射面から反射した光は平面に沿って角的に偏向さ
れ、所謂平面スキャン光PSとなる。ポリゴンミラーの
出射方向にはダブプリズムと呼ばれる像反転素子あるい
は像回転素子DPが配置されている。なお、像回転素子
としてはダブプリズムの他に、ペチャンプリズム、ポロ
プリズム、あるいは上述のダブプリズムをミラーで構成
した素子等を用いる事ができる。矢印で示す様に、像回
転素子DPは回転しており、入射した平面スキャン光P
Sを屈折及び内部反射して回転させる機能を有する。例
えば像回転素子DPがθだけ回転すると、平面スキャン
光PSによって形成された固定のスキャンラインSLは
2θだけ回転してスクリーンSC上に拡大投影される。
像回転素子DPの回転に伴なって投影されたスキャンラ
インPSLが回転する。即ち、複数本のスキャンライン
SLからなる静止ラスタパタンは多方位に回転され無数
の投影スキャンラインPSLからなるマルチパタンが得
られる。2. Description of the Related Art A method of generating a multi-pattern using a polygon mirror is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,889,102, and its outline is shown in FIG. The polygon mirror PM has a reflective multifacet having different inclination angles with respect to the rotation axis R, and reflects incident light from the laser diode LD to generate a so-called raster pattern. The light reflected from one reflecting surface is angularly deflected along a plane and becomes so-called plane scan light PS. An image inverting element or image rotating element DP called a Dove prism is arranged in the emitting direction of the polygon mirror. In addition to the Dove prism, a Pechan prism, a Porro prism, or an element in which the above Dove prism is configured by a mirror can be used as the image rotating element. As indicated by the arrow, the image rotator DP is rotating, and the incident plane scan light P
It has the function of rotating S by refracting and internally reflecting S. For example, when the image rotation element DP rotates by θ, the fixed scan line SL formed by the plane scan light PS rotates by 2θ and is enlarged and projected on the screen SC.
The projected scan line PSL rotates with the rotation of the image rotation element DP. That is, the static raster pattern composed of a plurality of scan lines SL is rotated in multiple directions to obtain a multi pattern composed of innumerable projection scan lines PSL.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】像回転素子は、平面ス
キャン光が内部を通過する際互いに相対回転する為、像
回転素子の光軸断面積は平面スキャン光の最大スキャン
角を立体角とした円錐を包含するに十分な大きさが求め
られる。従って、入射平面スキャン光のスキャン角と標
的からの戻り光束の断面積を実用レベルに設定すると、
像回転素子の寸法が異常に大きくなり装置の小型化及び
軽量化が困難であるという課題があった。Since the image rotator rotates relative to each other when the plane scan light passes through the inside, the optical axis sectional area of the image rotator has the maximum scan angle of the plane scan light as the solid angle. It should be large enough to contain the cone. Therefore, if you set the scan angle of the incident plane scan light and the cross-sectional area of the return light beam from the target to a practical level,
There is a problem in that the size of the image rotation element becomes abnormally large and it is difficult to reduce the size and weight of the apparatus.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はマルチパタン光スキャニング装置の
小型化及び軽量化を図る事を目的とする。かかる目的を
達成する為に以下の手段を講じた。即ち、光線を多方位
にスキャニングしマルチパタンを発生させるマルチパタ
ン光スキャニング装置は基本的な構成要素として、1つ
又は複数の平面内で偏向される平面スキャン光を発生さ
せるラインスキャニング手段を備えている。本発明の特
徴事項として、標的の方向へ沿った回転軸を有するとと
もに該回転軸に略平行な反射面を備え該回転軸の周りを
回動する第一のミラー部材と、該第一のミラー部材の角
速度の2倍の角速度で同方向に第一のミラー部材の外周
を回動し、第一のミラー部材で反射された前記平面スキ
ャン光が標的の方向へ偏向される様な角度で配置された
反射面を有する第二のミラー部材とを備えている。さら
に、前記第一のミラー部材を前記回転軸の周りに回動す
る第一駆動手段と、前記第二のミラー部材を前記第一ミ
ラー部材の周りに回動する第二駆動手段とを備えてい
る。かかる構成により、前記平面スキャン光を回転軸の
周りに回転させてマルチパタンを得る。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to reduce the size and weight of a multi-pattern optical scanning device. The following measures have been taken in order to achieve this object. That is, a multi-pattern optical scanning device that scans light rays in multiple directions to generate a multi-pattern includes, as a basic component, a line scanning unit that generates a plane scan light deflected in one or a plurality of planes. There is. As a feature of the present invention, a first mirror member having a rotation axis along a target direction and having a reflecting surface substantially parallel to the rotation axis and rotating around the rotation axis; and the first mirror member. Arranged at an angle such that the outer periphery of the first mirror member is rotated in the same direction at an angular velocity that is twice the angular velocity of the member, and the plane scan light reflected by the first mirror member is deflected toward the target. And a second mirror member having a reflected surface. Further, a first driving means for rotating the first mirror member around the rotation axis and a second driving means for rotating the second mirror member around the first mirror member are provided. There is. With this configuration, the plane scan light is rotated around the rotation axis to obtain a multi-pattern.
【0005】好ましくは、第一のミラー部材と第二のミ
ラー部材がともに夫々1枚の平面ミラーから構成されて
いる。あるいは、第一のミラー部材は1個のルーフミラ
ーからなり、第二のミラー部材は1枚の平面ミラーから
構成されている。又は、第一のミラー部材は1枚の平面
ミラーからなり、第二のミラー部材は前記回転軸の周り
に円周方向に沿って角度配置された複数個の平面ミラー
から構成しても良い。Preferably, each of the first mirror member and the second mirror member is composed of one plane mirror. Alternatively, the first mirror member is composed of one roof mirror and the second mirror member is composed of one plane mirror. Alternatively, the first mirror member may be composed of one plane mirror, and the second mirror member may be composed of a plurality of plane mirrors angularly arranged around the rotation axis along the circumferential direction.
【0006】さらに好ましくは、第一のミラー部材は回
転軸に夫々略平行なN個の反射面を備えた多面インナー
ミラー部材からなるとともに、第二のミラー部材は該多
面インナーミラー部材の各反射面で反射された前記平面
スキャン光が標的の方向へ偏向される様な角度で夫々円
周方向に等間隔配置されたM個の反射面を備えた多面ア
ウターミラー部材から構成されている。例えば、多面イ
ンナーミラー部材は90°間隔で配置されたN=4個の
反射面を有し、多面アウターミラー部材は180°間隔
で配置されたM=2個の反射面を有する。More preferably, the first mirror member is a multi-sided inner mirror member having N reflecting surfaces substantially parallel to the rotation axis, and the second mirror member is a reflection surface of the multi-sided inner mirror member. It is composed of a multi-faced outer mirror member having M reflecting surfaces arranged at equal intervals in the circumferential direction at an angle such that the plane scan light reflected by the surface is deflected toward the target. For example, the polyhedral inner mirror member has N = 4 reflecting surfaces arranged at 90 ° intervals, and the polyhedral outer mirror member has M = 2 reflecting surfaces arranged at 180 ° intervals.
【0007】[0007]
【作用】本発明によれば、ラインスキャニング手段によ
って生成された静止ラスタパタンが、第一のミラー部材
及び第二のミラー部材の組み合わせにより、回転されマ
ルチパタンが得られる。第一のミラー部材は例えば静止
ラスタパタンを反射するに十分な面積を有する1枚の回
転平面ミラーで構成でき小型化及び軽量化が可能であ
る。又、第二のミラー部材は第一のミラー部材の反射方
向に整合する様に回転駆動され、同じくラスタパタンを
反射するに十分な面積を備えていれば良く、小型化及び
軽量化が可能である。According to the present invention, the static raster pattern generated by the line scanning means is rotated by the combination of the first mirror member and the second mirror member to obtain a multi-pattern. The first mirror member can be composed of, for example, a single rotating plane mirror having an area sufficient to reflect a stationary raster pattern, and can be made compact and lightweight. Further, the second mirror member is rotationally driven so as to be aligned with the reflection direction of the first mirror member, and it is sufficient that the second mirror member also has an area sufficient to reflect the raster pattern, and it is possible to reduce the size and weight. .
【0008】なお、第一のミラー部材を1枚の回転平面
ミラーで構成した場合ラスタパタンの反射が不能な回転
領域即ちデッドゾーンが発生する。このデッドゾーンを
除去する為に、第一のミラー部材を回転多面体からなる
インナーミラー部材で構成する様にしても良い。この場
合には、第二のミラー部材も円周方向に沿って分割配置
する必要がある。If the first mirror member is composed of a single rotating flat mirror, a rotating area where the reflection of the raster pattern is impossible, that is, a dead zone occurs. In order to remove this dead zone, the first mirror member may be composed of an inner mirror member made of a rotating polyhedron. In this case, the second mirror member also needs to be divided and arranged along the circumferential direction.
【0009】[0009]
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかるマルチパタン光
スキャニング装置の第一実施例を示す模式的な断面図で
ある。図示する様に、本装置は回転駆動されるポリゴン
ミラー6を備えており、複数の平面内で偏向される平面
スキャン光63,64を発生するラインスキャニング手
段を構成している。ポリゴンミラー6は異なる傾斜角を
有する複数の反射面を備えている。従って複数の平面ス
キャン光63,64等は異なるスキャン角となる様に偏
向される。さらに、第一のミラー部材1と第二のミラー
部材2とを備えている。本例では、第一のミラー部材1
は1枚の平面ミラーからなる。第一のミラー部材1は、
標的即ちスクリーンの方向へ沿った回転軸5を有すると
ともに、該回転軸5に略平行な反射面を備え該回転軸5
の周りを回動する。他方、第二のミラー部材2はやはり
1枚の平面ミラーからなり、第一のミラー部材1の角速
度の2倍の角速度で同方向に第一のミラー部材1の外周
を回動する。この第二のミラー部材2は、第一のミラー
部材1で反射された前記平面スキャン光63,64がス
クリーンの方向へ偏向される様な角度で配置された反射
面を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a multi-pattern optical scanning device according to the present invention. As shown in the figure, this apparatus is provided with a polygon mirror 6 which is driven to rotate, and constitutes a line scanning means for generating plane scanning lights 63 and 64 which are deflected in a plurality of planes. The polygon mirror 6 has a plurality of reflecting surfaces having different inclination angles. Therefore, the plurality of plane scan lights 63, 64, etc. are deflected so as to have different scan angles. Further, the first mirror member 1 and the second mirror member 2 are provided. In this example, the first mirror member 1
Consists of one plane mirror. The first mirror member 1 is
The rotary shaft 5 has a rotary shaft 5 along the direction of the target or screen, and is provided with a reflecting surface substantially parallel to the rotary shaft 5.
Rotate around. On the other hand, the second mirror member 2 is also composed of a single plane mirror, and rotates the outer periphery of the first mirror member 1 in the same direction at an angular velocity twice that of the first mirror member 1. The second mirror member 2 has a reflecting surface arranged at an angle such that the plane scan lights 63 and 64 reflected by the first mirror member 1 are deflected toward the screen.
【0010】第一のミラー部材1はシャフト31を介し
て第一駆動手段3に連結されており、回転駆動あるいは
回転振動駆動される。又、第二のミラー部材2は、第二
駆動手段により前記第一のミラー部材1の周りを回動す
る。本例では、この第二駆動手段は、輪列歯車41,4
2及び43から構成されている。歯車41は、パルスモ
ータ等からなる駆動体3のシャフト31に取り付けら
れ、ピン46を軸としたアイドリング歯車42を経て第
三の歯車43に連結されている。この歯車43はベアリ
ング45を介しシャフト31の周りに配置されている。
歯車43の表面部に設けられた取り付け部材44を介し
て第二のミラー部材2が固定支持されている。モータシ
ャフト31が回転すると第三の歯車43は2倍の角速度
で同方向に回転する様に輪列のギヤ比が設定されてい
る。なお、本例では第一のミラー部材1と第二のミラー
部材2がモータシャフト31の周りを同軸的に回転して
いるが、必ずしもこれに限られるものではない。同軸で
なくとも、第一のミラー部材1と第二のミラー部材2と
の相対的な角度関係が保持されていれば良い。The first mirror member 1 is connected to the first driving means 3 via a shaft 31 and is rotationally driven or rotationally vibrated. The second mirror member 2 is rotated around the first mirror member 1 by the second driving means. In this example, the second drive means is the train wheel gears 41, 4
It is composed of 2 and 43. The gear 41 is attached to the shaft 31 of the driving body 3 including a pulse motor or the like, and is connected to the third gear 43 via the idling gear 42 having the pin 46 as an axis. The gear 43 is arranged around the shaft 31 via a bearing 45.
The second mirror member 2 is fixedly supported via a mounting member 44 provided on the surface of the gear 43. The gear ratio of the train wheel is set so that when the motor shaft 31 rotates, the third gear 43 rotates in the same direction at a double angular velocity. Although the first mirror member 1 and the second mirror member 2 are coaxially rotated around the motor shaft 31 in this example, the invention is not necessarily limited to this. Even if it is not coaxial, the relative angular relationship between the first mirror member 1 and the second mirror member 2 may be maintained.
【0011】図2は図1に示すマルチパタン光スキャニ
ング装置の平面構造を示す。レーザ光源61から出射し
た光束62はポリゴンミラー6により角的に偏向され平
面スキャン光63を形成する。なお、「平面スキャン
光」は便宜上定義された用語であって、必ずしも完全平
面である必要はなく湾曲面であっても良い。第一のミラ
ー部材1の反射面は回転軸5(紙面に垂直)に略平行な
姿勢で取り付けられている。平面スキャン光63は第一
のミラー部材1及び第二のミラー部材2で折り曲げ反射
され、回転軸5に垂直に置かれたスクリーン(図示せ
ず)にスキャンライン65を投影する。なお、再び図1
を参照するとポリゴンミラー6の他の反射面で偏向され
た平面スキャン光64も前述したスキャンライン65と
平行にスクリーン上に投影される。第一のミラー部材1
が角度θだけ回転すると、反射された平面スキャン光6
3は角度2θだけ回転するが、第二のミラー部材2も同
時に2θだけ回転するので、反射された平面スキャン光
63と第二のミラー部材2の相対的角度関係は常に一定
に保たれる。その結果、スクリーン上に投影されたスキ
ャンライン65は第二のミラー部材2の回転に伴なって
回転軸5の周りを回転する。この様に、第二のミラー部
材2を第一のミラー部材1の2倍の角速度で回転させる
事により、第二のミラー部材2へ入射する平面スキャン
光63との間には相対回転が発生しない。従って、第二
のミラー部材2は、スキャン角をカバーするに十分な一
次元方向の寸法と標的あるいはスクリーンからの戻り光
をカバーするに十分な面積を有した反射面を備えていれ
ば良い。なお図2に示した例では、平面スキャン光63
は紙面に平行に偏向されているが、これに代えて紙面に
垂直な平面スキャン光を用いても全く同様である。FIG. 2 shows a planar structure of the multi-pattern optical scanning device shown in FIG. The light beam 62 emitted from the laser light source 61 is angularly deflected by the polygon mirror 6 to form plane scan light 63. The "planar scanning light" is a term defined for convenience, and does not necessarily have to be a perfect plane and may be a curved surface. The reflection surface of the first mirror member 1 is attached in a posture substantially parallel to the rotation axis 5 (perpendicular to the paper surface). The plane scanning light 63 is bent and reflected by the first mirror member 1 and the second mirror member 2, and projects a scan line 65 on a screen (not shown) placed perpendicular to the rotation axis 5. In addition, again in FIG.
Referring to, the plane scanning light 64 deflected by the other reflecting surface of the polygon mirror 6 is also projected on the screen in parallel with the above-mentioned scan line 65. First mirror member 1
Is rotated by an angle θ, the reflected plane scan light 6
Although 3 rotates by the angle 2θ, the second mirror member 2 also rotates by 2θ at the same time, so that the relative angular relationship between the reflected plane scan light 63 and the second mirror member 2 is always kept constant. As a result, the scan line 65 projected on the screen rotates around the rotation axis 5 as the second mirror member 2 rotates. In this way, by rotating the second mirror member 2 at an angular velocity twice that of the first mirror member 1, relative rotation is generated between the plane scan light 63 incident on the second mirror member 2. do not do. Therefore, the second mirror member 2 may be provided with a reflecting surface having a dimension in one dimension sufficient to cover the scan angle and an area sufficient to cover the return light from the target or screen. In the example shown in FIG. 2, the plane scan light 63
Is deflected in parallel to the paper surface, but the same is true even if a plane scan light perpendicular to the paper surface is used instead.
【0012】図3にスクリーン上に投影されたマルチパ
タンの例を示す。前述した様に、ポリゴンミラー6によ
って形成された複数の平面スキャン光が描くラスタパタ
ンは、第一のミラー部材1及び第二のミラー部材2によ
って回転され、多方位のマルチパタンが得られる。FIG. 3 shows an example of the multi-pattern projected on the screen. As described above, the raster pattern formed by the plurality of plane scan lights formed by the polygon mirror 6 is rotated by the first mirror member 1 and the second mirror member 2 to obtain a multi-directional multi-pattern.
【0013】図4に第一のミラー部材の有効回転領域を
示す。図示する様に、第一のミラー部材1が大旨−45
°〜+45°の範囲において実用性を有し、これを超え
ると第一のミラー部材1が平面スキャン光63をカバー
できなくなり、又戻り光の有効受光面積も減少する。即
ち、第一のミラー部材の反射面が実線で示す位置11A
から点線で示す位置11Bまでの90°の範囲が実用領
域である。この回転角内で第二のミラー部材は実線で示
す2Aの位置から点線で示す2Bの位置まで±90°回
転するので、スキャンパタンは65Aから65Bまで1
80°回転し全方位をカバーする事が可能である。FIG. 4 shows the effective rotation area of the first mirror member. As shown in the figure, the first mirror member 1 has a purpose of -45.
It has practicality in the range of ° to + 45 °, and if it exceeds this range, the first mirror member 1 cannot cover the plane scan light 63, and the effective light receiving area of the return light also decreases. That is, at the position 11A where the reflection surface of the first mirror member is shown by the solid line.
From 90 to the position 11B indicated by the dotted line is a practical range. Within this rotation angle, the second mirror member rotates ± 90 ° from the position 2A shown by the solid line to the position 2B shown by the dotted line, so that the scan pattern is 65A to 65B.
It is possible to rotate by 80 ° and cover all directions.
【0014】但し、第一のミラー部材を一定方向に連続
回転すると、90°の有効角度領域を除いた残りの27
0°分はデッドゾーンになる。従って、第一のミラー部
材を一定方向に連続回転した場合には、1サイクル中に
4分の3サイクル分のデッドタイムが生ずる事になる。
このデッドタイムを除去する為に、第一のミラー部材を
±45°の範囲で往復回転し振動駆動を行なう事が好ま
しい。なお、第一のミラー部材の両面を反射面とする事
によりさらに90°分の実用領域を追加する事が可能に
なる。However, when the first mirror member is continuously rotated in a fixed direction, the remaining 27 excluding the effective angle region of 90 °.
0 ° minute is a dead zone. Therefore, when the first mirror member is continuously rotated in a fixed direction, a dead time of 3/4 cycle occurs in one cycle.
In order to remove this dead time, it is preferable that the first mirror member is reciprocally rotated within a range of ± 45 ° to perform vibration drive. By using both surfaces of the first mirror member as reflecting surfaces, it is possible to add a practical area for 90 °.
【0015】図5は図1に示した実施例の一変形例を表
わしている。図1に示す実施例と対応する部分には対応
する参照番号を付して理解を容易にしている。本例で
は、第一のミラー部材1、第二のミラー部材2及び平面
スキャン光63の三者間位置関係が図1に示す実施例と
異なっているが、基本的には同一の原理で駆動する。FIG. 5 shows a modification of the embodiment shown in FIG. Parts corresponding to those of the embodiment shown in FIG. 1 are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. In this example, the positional relationship among the first mirror member 1, the second mirror member 2, and the plane scan light 63 among the three is different from that of the embodiment shown in FIG. 1, but basically the same principle is used for driving. To do.
【0016】図6はさらに他の変形例を示し、図1の実
施例に対応する部分には対応する参照番号を付して理解
を容易にしている。本例では、第一のミラー部材1がル
ーフミラーにより構成されている。FIG. 6 shows still another modification, in which parts corresponding to those of the embodiment of FIG. 1 are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. In this example, the first mirror member 1 is composed of a roof mirror.
【0017】図7は本発明にかかるマルチパタン光スキ
ャニング装置の第二実施例を示す模式的な平面図であ
る。回転軸端から見た形状を表わしている。本実施例で
は、第二のミラー部材が、回転軸5の周りに互いに90
°隔てて配置された2枚の平面ミラー201,202か
ら構成されている。両者は一体となって第一のミラー部
材1の2倍の角速度で回動する。平面スキャン光63を
中心線で分割した場合得られる一方のスキャン光部分6
31は第一のミラー部材1で反射された後、一方の平面
ミラー201により折り曲げられ、回転軸5に垂直に置
かれたスクリーン上にスキャンライン651を投影す
る。同様に、他の半分に相当するスキャン光分632は
前述したスキャンライン651と直角な他のスキャンラ
イン652を形成する。第一のミラー部材1及び第二の
ミラー部材2が回転すると、スキャンライン651及び
652は回転軸5の周りを回転する。この実施例ではラ
スタパタンが90°の交差ラインで構成されている。こ
の為、ラスタパタン全体を90°回転させれば全方位を
カバーできる。従って、パルスモータは±22.5°の
往復回転駆動を与えれば良い。本例では2枚の平面ミラ
ー201,202で第二のミラー部材を構成している
が、さらに多分割化する事が可能である。又、第一のミ
ラー部材1も同時に分割する事により、より多彩なマル
チパタンの発生が可能である。FIG. 7 is a schematic plan view showing a second embodiment of the multi-pattern optical scanning device according to the present invention. The shape is viewed from the end of the rotation axis. In the present embodiment, the second mirror members are mutually rotated about the rotation axis 5 by 90 degrees.
It is composed of two plane mirrors 201 and 202 arranged apart from each other. Both of them rotate together at an angular velocity twice that of the first mirror member 1. One scan light portion 6 obtained when the plane scan light 63 is divided by the center line
After being reflected by the first mirror member 1, reference numeral 31 is bent by one of the plane mirrors 201 and projects a scan line 651 on a screen placed perpendicular to the rotation axis 5. Similarly, the scan light component 632 corresponding to the other half forms another scan line 652 which is orthogonal to the above-mentioned scan line 651. When the first mirror member 1 and the second mirror member 2 rotate, the scan lines 651 and 652 rotate around the rotation axis 5. In this embodiment, the raster pattern is composed of 90 ° intersection lines. Therefore, all directions can be covered by rotating the entire raster pattern by 90 °. Therefore, the pulse motor may be provided with a ± 22.5 ° reciprocating rotary drive. In this example, the two plane mirrors 201 and 202 compose the second mirror member, but it is possible to divide the second mirror member further. Further, by dividing the first mirror member 1 at the same time, it is possible to generate more diverse multi-patterns.
【0018】ところで、回転振動駆動は耐久性、駆動源
の発熱、振動等の点から実用的に見て好ましくない場合
も生じる。そこで、連続回転駆動でデッドタイムの生じ
ない第三の実施例を図8に示す。回転軸5を中心に回転
するインナーミラー部材1は四角柱形状を有し、回転軸
5に平行な4個の反射面101,102,103及び1
04を有し、モータ3のシャフト31に取り付けられて
いる。一方、アウターミラー部材2は回転軸5を中心に
して180°隔てて配置された2個の反射面201,2
02を有し、回転台44に取り付けられベアリング45
を介してシャフト31の周りを回転する。シャフト31
に固定された歯車41、軸46を有するアイドラー歯車
42及び回転台44に設けられた歯車43により、アウ
ターミラー部材2はインナーミラー部材1の2倍の角速
度で回転軸5の周りを同方向に回転する。レーザ光源
(図示せず)からの入射光は高速回転のポリゴンミラー
6で偏向され平面スキャン光63となり、例えばインナ
ーミラー部材1の第一反射面101及びアウターミラー
部材2の第一反射面201で反射され、スクリーンの方
向へ折り曲げ投射される。ポリゴンミラー6の他の反射
面で偏向された平面スキャン光64も同様にスクリーン
へ向かう。Incidentally, there are cases in which rotational vibration driving is not preferable from a practical point of view in terms of durability, heat generation of a driving source, vibration and the like. Therefore, FIG. 8 shows a third embodiment in which dead time does not occur in continuous rotation driving. The inner mirror member 1 rotating about the rotation axis 5 has a quadrangular prism shape, and has four reflection surfaces 101, 102, 103 and 1 parallel to the rotation axis 5.
04, and is attached to the shaft 31 of the motor 3. On the other hand, the outer mirror member 2 includes two reflecting surfaces 201, 201 which are arranged 180 ° apart from each other about the rotation axis 5.
02, which is attached to the turntable 44 and has a bearing 45.
To rotate around the shaft 31. Shaft 31
The outer mirror member 2 is rotated around the rotary shaft 5 in the same direction at twice the angular velocity of the inner mirror member 1 by the gear 41 fixed to the idler gear 42 having the shaft 46 and the gear 43 provided on the rotary base 44. Rotate. Incident light from a laser light source (not shown) is deflected by the polygon mirror 6 rotating at high speed to become plane scan light 63, for example, on the first reflecting surface 101 of the inner mirror member 1 and the first reflecting surface 201 of the outer mirror member 2. It is reflected and folded and projected in the direction of the screen. The plane scanning light 64 deflected by the other reflecting surface of the polygon mirror 6 similarly goes to the screen.
【0019】図9は図8に示す第三実施例を回転軸端か
ら見た平面形状を示している。レーザ光源61から出射
した光束62はポリゴンミラー6により偏向され平面ス
キャン光63を形成する。この平面スキャン光63は四
角柱のインナーミラー部材1の反射面により反射された
後、アウターミラー部材2の反射面201により軸方向
に折り曲げられ、回転軸5に対して垂直に置かれたスク
リーンにスキャンライン65が投影される。インナーミ
ラー部材1が角度θだけ回転すると、反射されたスキャ
ン光63は2θ回転するが、同時にアウターミラー部材
2も2θ回転するので、スキャン光63とアウターミラ
ー部材2との相対角度関係は常に変わらず、その結果ス
キャンライン65はアウターミラー部材2の回転に従っ
て回転軸5の周りを回転する。FIG. 9 shows a plan view of the third embodiment shown in FIG. 8 as seen from the end of the rotary shaft. The light beam 62 emitted from the laser light source 61 is deflected by the polygon mirror 6 to form plane scan light 63. The plane scanning light 63 is reflected by the reflecting surface of the inner mirror member 1 having a rectangular prism shape, then is bent in the axial direction by the reflecting surface 201 of the outer mirror member 2, and is reflected by a screen placed perpendicular to the rotation axis 5. The scan line 65 is projected. When the inner mirror member 1 rotates by an angle θ, the reflected scan light 63 rotates 2θ, but at the same time, the outer mirror member 2 also rotates 2θ, so that the relative angular relationship between the scan light 63 and the outer mirror member 2 always changes. As a result, the scan line 65 rotates around the rotation axis 5 as the outer mirror member 2 rotates.
【0020】最後に、図10〜図12を参照して第三実
施例の動作を詳細に説明する。図10に示す位置関係に
ある場合には、インナーミラー部材1の反射面101,
104が平面スキャン光63の中心線に対してともに4
5°だけ傾斜している。この時には夫々スクリーン上に
スキャンライン651,654を投影する。これらスキ
ャンラインの長さは、平面スキャン光63が2分割され
るので夫々半分になる。又、スキャンライン651,6
54はともに平面スキャン光63の中心線に対して平行
である。Finally, the operation of the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. In the case of the positional relationship shown in FIG. 10, the reflecting surface 101 of the inner mirror member 1,
104 is 4 with respect to the center line of the plane scan light 63.
It is inclined by 5 °. At this time, scan lines 651 and 654 are projected on the screen, respectively. The lengths of these scan lines are each halved because the plane scan light 63 is divided into two. Also, scan lines 651 and 6
Both 54 are parallel to the center line of the plane scan light 63.
【0021】図11はインナーミラー部材の反射面10
1が、図10に示す位置から22.5°だけ矢印の方向
へ角変位した状態を表わしている。この時、他方の反射
面104はもはや平面スキャン光をカバーできない。一
方、アウターミラー部材の反射面201は45°回転
し、フルスキャンライン651を形成する。FIG. 11 shows the reflecting surface 10 of the inner mirror member.
1 represents a state in which it is angularly displaced by 22.5 ° from the position shown in FIG. 10 in the direction of the arrow. At this time, the other reflecting surface 104 can no longer cover the plane scanning light. On the other hand, the reflecting surface 201 of the outer mirror member rotates by 45 ° to form a full scan line 651.
【0022】図12はさらに回転が進み図10の状態か
らインナーミラー部材が95°角変位した場合を表わし
ている。反射面101と反射面201が作るスキャンラ
イン651はフルスキャンラインの長さの半分以下にな
り、さらに角変位が進むと消滅する。一方、反射面10
2と反射面202が作るスキャンライン652の長さは
フルスキャンラインの長さの半分以上であり、さらに角
変位が進むとフルスキャンラインの長さまで達する。FIG. 12 shows the case where the inner mirror member is displaced by 95 ° from the state of FIG. 10 as the rotation further progresses. The scan line 651 formed by the reflection surface 101 and the reflection surface 201 becomes half or less of the length of the full scan line, and disappears when the angular displacement further progresses. On the other hand, the reflective surface 10
The length of the scan line 652 formed by 2 and the reflecting surface 202 is more than half the length of the full scan line, and reaches the length of the full scan line when the angular displacement further proceeds.
【0023】この様にインナーミラー部材1の回転サイ
クルの全範囲に渡ってスキャンラインが生成され、デッ
ドタイムが除去できる。図10に示す状態においてスキ
ャンライン長が半分まで減少するが実用的に見て問題は
ない。むしろ、スキャンラインの本数が倍になるメリッ
トの方が大きい。なお、マルチパタンの回転角速度を1
80°/50msに設定すると、アウターミラー部材の回
転数は600rpm 、インナーミラー部材の回転数は30
0rpm になる。又、ポリゴンミラーについては例えば八
角形の多面を有する場合には4000rpm で回転する。
スキャンラインは1回転当たり8本形成できる。特に、
図10に示した状態では16本にまで増える。As described above, the scan line is generated over the entire range of the rotation cycle of the inner mirror member 1, and the dead time can be eliminated. In the state shown in FIG. 10, the scan line length is reduced to half, but there is no problem in practical use. Rather, the advantage is that the number of scan lines is doubled. In addition, the rotation angular velocity of the multi-pattern is 1
When set to 80 ° / 50 ms, the rotation speed of the outer mirror member is 600 rpm, and the rotation speed of the inner mirror member is 30 rpm.
It will be 0 rpm. Further, the polygon mirror rotates at 4000 rpm when it has an octagonal facet, for example.
Eight scan lines can be formed per rotation. In particular,
In the state shown in FIG. 10, the number increases to 16.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、標
的の方向へ沿った回転軸を有するとともに該回転軸に略
平行な反射面を備え該回転軸の周りを回動する第一のミ
ラー部材と、該第一のミラー部材の角速度の2倍の角速
度で同方向に第一のミラー部材の外周を回動し、第一の
ミラー部材で反射された前記平面スキャン光が標的の方
向へ偏向される様な角度で配置された反射面を備えた第
二のミラー部材とを組み合わせた構成となっている。第
二のミラー部材を第一のミラー部材の2倍の角速度で回
転させる事により、第二のミラー部材へ入射する平面ス
キャン光との間には相対回転が発生しない。従って、ス
キャン角をカバーするに十分な一次元方向の寸法と標的
からの戻り光をカバーするに十分な面積を有したミラー
部材であれば十分であり、従来の像回転素子を利用した
構造に比べ、著しく装置の小型化及び軽量化が達成でき
るという効果がある。As described above, according to the present invention, there is provided a first rotary shaft having a rotary shaft extending in the direction of the target and having a reflecting surface substantially parallel to the rotary shaft. And the outer peripheral surface of the first mirror member is rotated in the same direction at an angular velocity that is twice the angular velocity of the first mirror member, and the plane scan light reflected by the first mirror member is the target. It has a configuration in which a second mirror member having a reflecting surface arranged at an angle so as to be deflected in a direction is combined. By rotating the second mirror member at an angular velocity twice as fast as that of the first mirror member, relative rotation does not occur between the plane scan light incident on the second mirror member. Therefore, a mirror member having a dimension in the one-dimensional direction sufficient to cover the scan angle and an area sufficient to cover the return light from the target is sufficient, and the structure using the conventional image rotation element is sufficient. In comparison, there is an effect that the size and weight of the device can be remarkably reduced.
【図1】本発明にかかるマルチパタン光スキャニング装
置の第一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a multi-pattern optical scanning device according to the present invention.
【図2】同じく第一実施例の平面図である。FIG. 2 is also a plan view of the first embodiment.
【図3】第一実施例によって描かれるマルチパタンを示
す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a multi-pattern drawn by the first embodiment.
【図4】第一実施例の動作を説明する為の模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the first embodiment.
【図5】第一実施例の変形例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a modified example of the first embodiment.
【図6】第一実施例の他の変形例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing another modification of the first embodiment.
【図7】本発明にかかるマルチパタン光スキャニング装
置の第二実施例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of a multi-pattern optical scanning device according to the present invention.
【図8】本発明にかかるマルチパタン光スキャニング装
置の第三実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of a multi-pattern optical scanning device according to the present invention.
【図9】同じく第三実施例の平面図である。FIG. 9 is likewise a plan view of the third embodiment.
【図10】第三実施例の動作説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the third embodiment.
【図11】同じく第三実施例の動作説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation of the third embodiment.
【図12】同じく第三実施例の動作説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of an operation of the third embodiment.
【図13】従来のマルチパタン光スキャニング装置を示
す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a conventional multi-pattern optical scanning device.
1 第一のミラー部材 2 第二のミラー部材 3 モータ 5 回転軸 6 ポリゴンミラー 31 シャフト 41 歯車 42 アイドリング歯車 43 歯車 45 ベアリング 61 レーザ光源 63 平面スキャン光 64 平面スキャン光 65 スキャンライン 1 First Mirror Member 2 Second Mirror Member 3 Motor 5 Rotating Shaft 6 Polygon Mirror 31 Shaft 41 Gear 42 Idling Gear 43 Gear 45 Bearing 61 Laser Light Source 63 Planar Scan Light 64 Planar Scan Light 65 Scan Line
Claims (6)
タンを発生させるマルチパタン光スキャニング装置にお
いて、 一つ又は複数の平面内で偏向される平面スキャン光を発
生させるラインスキャニング手段と、 標的の方向へ沿った回転軸を有するとともに該回転軸に
略平行な反射面を備え該回転軸の周りを回動する第一の
ミラー部材と、 該第一のミラー部材の角速度の2倍の角速度で同方向に
第一のミラー部材の外周を回動し、第一のミラー部材で
反射された前記平面スキャン光が標的の方向へ偏向され
る様な角度で配置された反射面を備えた第二のミラー部
材と、 前記第一のミラー部材を前記回転軸の周りに回動する第
一駆動手段と、 前記第二のミラー部材を前記第一のミラー部材の周りに
回動する第二駆動手段とからなり、 前記平面スキャン光を回転軸の周りに回転させてマルチ
パタンを得る事を特徴とするマルチパタン光スキャニン
グ装置。1. A multi-pattern optical scanning device for scanning a light beam in multiple directions to generate a multi-pattern, a line scanning means for generating a plane scanning light deflected in one or a plurality of planes, and a line scanning means in the direction of a target. A first mirror member having a reflecting axis parallel to the rotary axis and rotating about the rotary axis; and a same direction at an angular velocity twice the angular velocity of the first mirror member. A second mirror having a reflecting surface arranged at an angle such that the outer periphery of the first mirror member is rotated and the plane scan light reflected by the first mirror member is deflected toward the target. A member, first driving means for rotating the first mirror member around the rotation axis, and second driving means for rotating the second mirror member around the first mirror member. Becomes the plane A multi-pattern optical scanning device characterized by rotating scan light around a rotation axis to obtain a multi-pattern.
ともに夫々一枚の平面ミラーからなる事を特徴とする請
求項1記載のマルチパタン光スキャニング装置。2. The multi-pattern optical scanning device according to claim 1, wherein each of the first mirror member and the second mirror member comprises a single plane mirror.
からなり、第二のミラー部材は一枚の平面ミラーからな
る事を特徴とする請求項1記載のマルチパタン光スキャ
ニング装置。3. The multi-pattern optical scanning device according to claim 1, wherein the first mirror member comprises one roof mirror and the second mirror member comprises one plane mirror.
らなり、第二のミラー部材は前記回転軸の周りに円周方
向に沿って角度配置された複数個の平面ミラーからなる
事を特徴とする請求項1記載のマルチパタン光スキャニ
ング装置。4. The first mirror member is composed of one plane mirror, and the second mirror member is composed of a plurality of plane mirrors angularly arranged around the rotation axis along the circumferential direction. The multi-pattern optical scanning device according to claim 1, which is characterized in that.
なN個の反射面を備えた多面インナーミラー部材からな
り、第二のミラー部材は該多面インナーミラー部材の各
反射面で反射された前記平面スキャン光が標的の方向へ
偏向される様な角度で夫々円周方向に等間隔配置された
M個の反射面を備えた多面アウターミラー部材からなる
事を特徴とする請求項1記載のマルチパタン光スキャニ
ング装置。5. The first mirror member is a multi-faced inner mirror member having N reflecting surfaces substantially parallel to the rotation axis, and the second mirror member is reflected by each reflecting face of the multi-faced inner mirror member. 2. A multi-faced outer mirror member having M reflecting surfaces arranged at equal intervals in a circumferential direction at an angle such that the flattened scan light thus generated is deflected toward a target. The described multi-pattern optical scanning device.
配置されたN=4個の反射面を有し、多面アウターミラ
ー部材は180°間隔で配置されたM=2個の反射面を
有する事を特徴とする請求項5記載のマルチパタン光ス
キャニング装置。6. The polyhedral inner mirror member has N = 4 reflecting surfaces arranged at 90 ° intervals, and the polyhedral outer mirror member has M = 2 reflecting surfaces arranged at 180 ° intervals. The multi-pattern optical scanning device according to claim 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04202977A JP3118324B2 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Multi-pattern optical scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04202977A JP3118324B2 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Multi-pattern optical scanning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628509A true JPH0628509A (en) | 1994-02-04 |
| JP3118324B2 JP3118324B2 (en) | 2000-12-18 |
Family
ID=16466288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04202977A Expired - Fee Related JP3118324B2 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Multi-pattern optical scanning device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3118324B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000283886A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Ricoh Co Ltd | Optical spot measuring device for scanning optical system |
| JP2018130739A (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | 株式会社ディスコ | Laser processing device |
-
1992
- 1992-07-07 JP JP04202977A patent/JP3118324B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000283886A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Ricoh Co Ltd | Optical spot measuring device for scanning optical system |
| JP2018130739A (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | 株式会社ディスコ | Laser processing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3118324B2 (en) | 2000-12-18 |
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