JPS58189609A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents
光ビ−ム走査装置Info
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- JPS58189609A JPS58189609A JP57071273A JP7127382A JPS58189609A JP S58189609 A JPS58189609 A JP S58189609A JP 57071273 A JP57071273 A JP 57071273A JP 7127382 A JP7127382 A JP 7127382A JP S58189609 A JPS58189609 A JP S58189609A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、２次元的に走査された光ビームを得るための
光ビーム走査装置に関するものである。
光ビーム走査装置に関するものである。
従来、光ビームｔ−２次元的に走査する装置は、光ビー
ムを１次元的に走査する手段２組を相互に直交するよう
に配置して構成されている。
ムを１次元的に走査する手段２組を相互に直交するよう
に配置して構成されている。
上記の１次元的な走査手段には、０）平面ミラーを用い
たガルバノミラ一式、（ロ）正多角柱ミラーを用いたポ
リゴンミラ一式、および（／→超音波偏向素子を用いた
ＡＯ偏向式等がある。
たガルバノミラ一式、（ロ）正多角柱ミラーを用いたポ
リゴンミラ一式、および（／→超音波偏向素子を用いた
ＡＯ偏向式等がある。
上記の（イ）ガルバノミラ一式および（ロ）ポリゴンミ
ラ一式の走査手段はミラー駆動装置を備えなぜればなら
ないので、これｔ−２組配置すると大形大重量の装置に
なる。従って、例えばロボットの手先などのように小形
軽量であることを要求される用途には適しない。またＡ
Ｏ偏光式の走査手段は超音波偏光素子の特性として偏光
角を大きくできず、その上高価であるという欠点がある
。
ラ一式の走査手段はミラー駆動装置を備えなぜればなら
ないので、これｔ−２組配置すると大形大重量の装置に
なる。従って、例えばロボットの手先などのように小形
軽量であることを要求される用途には適しない。またＡ
Ｏ偏光式の走査手段は超音波偏光素子の特性として偏光
角を大きくできず、その上高価であるという欠点がある
。
さらに、上記の各１次的走査手段ｔ−２組用いて構成し
た２次元的走査装置に共通する欠点として、２組の１次
的走査手段の光学的位置合わせと駆動系統の同期とを必
要とするので駆動系統が複雑高価になり、取扱い調整が
面倒である。
た２次元的走査装置に共通する欠点として、２組の１次
的走査手段の光学的位置合わせと駆動系統の同期とを必
要とするので駆動系統が複雑高価になり、取扱い調整が
面倒である。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、小形、＠量、かつ
安価で取扱い容易な、しかも偏光角を大きくできる光ビ
ーム走査装置を提供すること金目的とする。
安価で取扱い容易な、しかも偏光角を大きくできる光ビ
ーム走査装置を提供すること金目的とする。
上記の目的を達成する丸め、本発明は、多角柱ミラーと
回転駆動装置とによって構成され、上記多角柱ミラーの
側面に光ビームを投射して反射させる光ビーム走査装置
において、上記の多角柱ミラーの幾何学的対称軸と該多
角柱ミラーの回転軸とを斜交せしめることを特徴とする
。
回転駆動装置とによって構成され、上記多角柱ミラーの
側面に光ビームを投射して反射させる光ビーム走査装置
において、上記の多角柱ミラーの幾何学的対称軸と該多
角柱ミラーの回転軸とを斜交せしめることを特徴とする
。
第１図は従来形の正多角柱ミラーによる走査方法を説明
するための模式化した原理図である。説明の便宜上、回
転軸２ｔ−垂直方向に描き、水平面内の走査を横方向走
査と言い、垂直面内の走査を縦方向走査と言う（以下、
第６．第５．第６．第７図において同じ）。
するための模式化した原理図である。説明の便宜上、回
転軸２ｔ−垂直方向に描き、水平面内の走査を横方向走
査と言い、垂直面内の走査を縦方向走査と言う（以下、
第６．第５．第６．第７図において同じ）。
第１図において４は回転軸２の駆動装置、５け回転軸２
に固着された正多角柱ミラーでろる。
に固着された正多角柱ミラーでろる。
正多角柱ミラー５をその軸心の回りに回転さぜながら光
ビーム１を投射して側面で反射させると元ビーム反射光
の横方向偏光角θは第２図に示すように鋸歯状波形とな
る。
ビーム１を投射して側面で反射させると元ビーム反射光
の横方向偏光角θは第２図に示すように鋸歯状波形とな
る。
また、第３図に示すように円柱状のミラー６を形成し、
核内柱の幾何学的対称軸３を回転軸２に対して角αで斜
交ぜしめて取り付け、回転軸２の回りに回転させながら
光ビーム１を投射すると、光ビーム反射光は縦方向に走
査され、その縦方向偏光角ψは第４図に示すよう゛にコ
サインカーブとなる。
核内柱の幾何学的対称軸３を回転軸２に対して角αで斜
交ぜしめて取り付け、回転軸２の回りに回転させながら
光ビーム１を投射すると、光ビーム反射光は縦方向に走
査され、その縦方向偏光角ψは第４図に示すよう゛にコ
サインカーブとなる。
本発明の基本的原理は、第１図に示した多角柱ミラーの
同心軸回りの回転によって生じる横方向走査と、第３図
に示した円柱ミラーの斜交軸回シの回転によって生じる
縦方向走査とを、単一の反射体によって複合的に行なわ
せるものである。
同心軸回りの回転によって生じる横方向走査と、第３図
に示した円柱ミラーの斜交軸回シの回転によって生じる
縦方向走査とを、単一の反射体によって複合的に行なわ
せるものである。
次に、本発明の一実施例を第５図について説明する。
個々の構成部材である回転軸２、駆動装置４、及び正多
角柱ミラー５は第１図に示した従来形装置におけると同
様の構成部材である。第１図に示した従来形装置の構成
と異なるところは、正多角柱５の立体幾何学的な対称軸
５＆ヲ回転軸２の回転軸心２ａに対して交角αで斜交ぜ
しめたことである。
角柱ミラー５は第１図に示した従来形装置におけると同
様の構成部材である。第１図に示した従来形装置の構成
と異なるところは、正多角柱５の立体幾何学的な対称軸
５＆ヲ回転軸２の回転軸心２ａに対して交角αで斜交ぜ
しめたことである。
正多角柱ミラー５を正２ｎ角柱に形成して回転軸２を回
転させた場合、横方向の偏光角θの振れ角は第２図に示
したように２π／ｎラジアンとなる。
転させた場合、横方向の偏光角θの振れ角は第２図に示
したように２π／ｎラジアンとなる。
ま九、縦方向の偏向角ψの振れ角は第４図に示したよう
に４αラジアンとなる。本実施例は回転ミラーによって
走査を行なうのでＡＯ偏光式に比して偏光角を大きくす
ることができる。
に４αラジアンとなる。本実施例は回転ミラーによって
走査を行なうのでＡＯ偏光式に比して偏光角を大きくす
ることができる。
回転速度と走査速度との関係は、次の如くである。正２
ｎ角形ミラーが１回転すると縦方向には正、負方向に各
１回ずつ、横方向には正方向にのみ２ｎ回走査するから
、回転速度′＠：Ｒ回転／秒とすると１縦方向走査には
１／２Ｒ秒、１横方向走査には１／２ｎＲ秒を要するこ
とＫなる。また走査の縦方向分解能はｎ本となる。
ｎ角形ミラーが１回転すると縦方向には正、負方向に各
１回ずつ、横方向には正方向にのみ２ｎ回走査するから
、回転速度′＠：Ｒ回転／秒とすると１縦方向走査には
１／２Ｒ秒、１横方向走査には１／２ｎＲ秒を要するこ
とＫなる。また走査の縦方向分解能はｎ本となる。
本実施例によれば２次元的な光ビーム走査ヲ錦めて簡単
な構成で実現でき、装置の小形軽量化、低価格化に著効
があシ、その上、単一の駆動手段を用いているので駆動
系統の取扱いや調整が容易である。
な構成で実現でき、装置の小形軽量化、低価格化に著効
があシ、その上、単一の駆動手段を用いているので駆動
系統の取扱いや調整が容易である。
第６図は上記と異なる実施例を示す。
本実施例においても、正多角柱ミラー５の立゛体幾何学
的対称軸５ｍ１回転軸２の回転軸心２ａと交角αで斜交
させていることについては前例と同様であるが、本実施
例は次のようにして正多角柱きラー５をその対称軸５ｍ
の回りにも回転せしめるように構成しておる。
的対称軸５ｍ１回転軸２の回転軸心２ａと交角αで斜交
させていることについては前例と同様であるが、本実施
例は次のようにして正多角柱きラー５をその対称軸５ｍ
の回りにも回転せしめるように構成しておる。
正多角柱ミラー５に、その幾何学的対称軸５ａに一致さ
せて支承軸１１ヲ貫通固着し、その下端を円錐状に尖ら
せてその頂角よシも大きい底角管有する皿形円錐軸受９
ｃで支承軸１１回シの回転自在に、かつ支承軸１１の賃
振シ傾動自在に支承する。
せて支承軸１１ヲ貫通固着し、その下端を円錐状に尖ら
せてその頂角よシも大きい底角管有する皿形円錐軸受９
ｃで支承軸１１回シの回転自在に、かつ支承軸１１の賃
振シ傾動自在に支承する。
回転軸２の下端にクランク腕２ｂ￥ｒ固着し、その先端
部に軸受９ａｔ−設けて前記の支承軸１１の上端を回転
自在に支承する。
部に軸受９ａｔ−設けて前記の支承軸１１の上端を回転
自在に支承する。
上記の支承軸１１の上端付近に傘歯車８ａｉ固着し、回
転軸２と同心をなすように水平に設置した内歯傘歯車７
ａと噛合せしめる。
転軸２と同心をなすように水平に設置した内歯傘歯車７
ａと噛合せしめる。
本実施例によれば横方向の偏向角θの振れ角は前例と同
様に２π／ｎラジアンとなり、縦方向の偏向角ψの振れ
角は４αラジアンとなる。
様に２π／ｎラジアンとなり、縦方向の偏向角ψの振れ
角は４αラジアンとなる。
傘歯車８ａの歯数ｋｍｓ内歯傘歯車の歯数をｈとすると
、回転軸２が１回転したとき正２ｎ角柱ミラーでめる正
多角柱ミラー５かに一１回転する。従って、回転軸の１
回転あたり縦方向には正、負方向に各１回ずつ、横方向
には２ｎ（ｋ−１）回走前することになる。
、回転軸２が１回転したとき正２ｎ角柱ミラーでめる正
多角柱ミラー５かに一１回転する。従って、回転軸の１
回転あたり縦方向には正、負方向に各１回ずつ、横方向
には２ｎ（ｋ−１）回走前することになる。
従って、回転軸２の回転速度ｅＲ回／秒とすると１縦方
向走査には１／２Ｒ秒、１横方向走査には１／２ｎ（ｋ
−１）Ｒ秒を要することＫなる。また走査の縦方向の分
解能はｎ（ｋ−１）本となる。このように、正多角柱ミ
ラーを、その幾何学的対称軸の回りに回転せしめる手段
を併設すると縦方向の分解能を向上せしめ得るという効
果がある。
向走査には１／２Ｒ秒、１横方向走査には１／２ｎ（ｋ
−１）Ｒ秒を要することＫなる。また走査の縦方向の分
解能はｎ（ｋ−１）本となる。このように、正多角柱ミ
ラーを、その幾何学的対称軸の回りに回転せしめる手段
を併設すると縦方向の分解能を向上せしめ得るという効
果がある。
第７図は更に異なる実施例を示す。
第６図の実施例では支承軸１１の下端を皿形円錐軸受９
ｃで支承したが、本実施例ではこれに代えて支承軸１１
の上端側と同様に次のごとく構成する。
ｃで支承したが、本実施例ではこれに代えて支承軸１１
の上端側と同様に次のごとく構成する。
支承軸１１の下端部に傘歯車８ａと同一形状の傘歯車８
ｂヲ固着し、回転軸２と同心状に水平に設置した内歯傘
歯車７ｂに噛合せしめる。この内歯傘歯車７ｂは同７ａ
と同一形状の部材である。回転軸２の軸心２ａに揃えて
回転軸１２ｔ−設け、その上端にクランク腕２ｃｆ固着
し、軸受９ｂｆ介して支承軸１１の下端を回転自在に支
承する。
ｂヲ固着し、回転軸２と同心状に水平に設置した内歯傘
歯車７ｂに噛合せしめる。この内歯傘歯車７ｂは同７ａ
と同一形状の部材である。回転軸２の軸心２ａに揃えて
回転軸１２ｔ−設け、その上端にクランク腕２ｃｆ固着
し、軸受９ｂｆ介して支承軸１１の下端を回転自在に支
承する。
回転軸２の回転管歯車１０ａ１同１０ｂ１同１０Ｃ１及
び同１０ｄｔ−介して回転軸１２に伝動せしめ、クラン
ク腕２ｂと同２Ｃとの向きを反対方向に保ちつつ同一方
向に同一速度で回転させる。
び同１０ｄｔ−介して回転軸１２に伝動せしめ、クラン
ク腕２ｂと同２Ｃとの向きを反対方向に保ちつつ同一方
向に同一速度で回転させる。
第７図の実施例によれば、第６図の実施例に比して光ビ
ーム反射位置と回転軸心２ａとの間の距離の変動を低く
抑えることができ、光ビームのミラーへの入射角度を大
きくとることができ、かつ走査の誤差を低く抑えること
ができる。
ーム反射位置と回転軸心２ａとの間の距離の変動を低く
抑えることができ、光ビームのミラーへの入射角度を大
きくとることができ、かつ走査の誤差を低く抑えること
ができる。
以上説明したように、本発明は、多角柱ミラーの立体幾
何学的な対称軸と該多角柱ミラーの回転軸とｔ−斜交せ
しめることＫより、小形、軽量、かつ安価で、その上取
扱いが容易でおるという優れた実用的効果を生じる。
何学的な対称軸と該多角柱ミラーの回転軸とｔ−斜交せ
しめることＫより、小形、軽量、かつ安価で、その上取
扱いが容易でおるという優れた実用的効果を生じる。
第１図は多角柱ミラーによる横方向の走査の説明図、第
２図は同じく回転角と偏向角との関係を示す図表、第５
図は円柱ミラーによる縦方向の走査の説明図、第４図は
同じく回転角と偏向角との関係を示す図表でめる。第５
図は本発明に係る光ビーム走査装置の一実施例を模式的
に示した斜視図、第６図及び第７図はそれぞれ上記と異
なる実施例を模式的に示した斜視図である。 １・・・光ビーム、２・・・回転軸、２ａ・・・同回転
軸心、６・・・円柱ミラーの幾何学的対称軸、４・・・
駆動装置、５・・・正多角柱ミラー、５ａ・・・同幾何
学的対称軸、６・・・円柱ミラー、７ａ、７ｂ・・・内
歯傘歯車、８ａ、８ｂ・・・傘歯車、９ａ 、 ９ｂ−
軸受、１０ｍ 、 １０ｂ 、 １０ｃ 、 １０ｄ−
・−歯車、１１・・・支承軸。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
２図は同じく回転角と偏向角との関係を示す図表、第５
図は円柱ミラーによる縦方向の走査の説明図、第４図は
同じく回転角と偏向角との関係を示す図表でめる。第５
図は本発明に係る光ビーム走査装置の一実施例を模式的
に示した斜視図、第６図及び第７図はそれぞれ上記と異
なる実施例を模式的に示した斜視図である。 １・・・光ビーム、２・・・回転軸、２ａ・・・同回転
軸心、６・・・円柱ミラーの幾何学的対称軸、４・・・
駆動装置、５・・・正多角柱ミラー、５ａ・・・同幾何
学的対称軸、６・・・円柱ミラー、７ａ、７ｂ・・・内
歯傘歯車、８ａ、８ｂ・・・傘歯車、９ａ 、 ９ｂ−
軸受、１０ｍ 、 １０ｂ 、 １０ｃ 、 １０ｄ−
・−歯車、１１・・・支承軸。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 側面を鏡面とした多角柱よりなる多角柱ミラーと
、これを定速回転せしめる駆動装置とによって構成され
、上記多角柱ミラーの側面に光ビームを投射して反射さ
せる光ビーム走査装置において、上記の多角柱ミラーの
幾何学的対称軸と該多角柱ミラーの回転軸とを斜交ぜし
めたことを％緻とする光ビーム走査装置。 ２、 前記の多角柱ミラーは、該多角柱ミラーの幾何学
的対称軸の回シに回転する手段を併設したものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の元ビーム
走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57071273A JPS58189609A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57071273A JPS58189609A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58189609A true JPS58189609A (ja) | 1983-11-05 |
Family
ID=13455938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57071273A Pending JPS58189609A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58189609A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932733A (en) * | 1987-05-22 | 1990-06-12 | U.S. Philips Corp. | Opto-mechanical analysis system using a single rotating polygon |
| US5066083A (en) * | 1988-04-05 | 1991-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
| WO2008081081A1 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Picodeon Ltd Oy | Optical scanner and its applications |
| WO2021175440A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Light-based ranging device design and operation |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP57071273A patent/JPS58189609A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932733A (en) * | 1987-05-22 | 1990-06-12 | U.S. Philips Corp. | Opto-mechanical analysis system using a single rotating polygon |
| US5066083A (en) * | 1988-04-05 | 1991-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
| WO2008081081A1 (en) | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Picodeon Ltd Oy | Optical scanner and its applications |
| JP2010515093A (ja) * | 2006-12-29 | 2010-05-06 | ピコデオン エルティーディー オイ | 光学スキャナ、並びに光学スキャナを用いた構成およびシステム |
| US20100314364A1 (en) * | 2006-12-29 | 2010-12-16 | Picodeon Ltd Oy | Optical scanner and its applications |
| WO2021175440A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Light-based ranging device design and operation |
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