JP3214686B2 - Light deflection device - Google Patents

Light deflection device

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JP3214686B2
JP3214686B2 JP16241195A JP16241195A JP3214686B2 JP 3214686 B2 JP3214686 B2 JP 3214686B2 JP 16241195 A JP16241195 A JP 16241195A JP 16241195 A JP16241195 A JP 16241195A JP 3214686 B2 JP3214686 B2 JP 3214686B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを使用した距
離計測センサ等に用いられる光偏向装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light deflecting device used for a distance measuring sensor or the like using a light beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は光ビームを使用した距離計測セン
サにおける測定原理を示すもので、距離計測センサを構
成する光偏向装置及び受光装置(共に図示せず)を距離
lだけ離れた2つの点イ及びロにそれぞれ配置し、光偏
向装置、即ち点イから光ビームを対象物Aに向けて発射
しその反射光を受光装置、即ち点ロで受光する場合、点
イにおける光ビームと点イ−ロ間を結ぶ直線との角度
(偏向角度)をα、点ロにおける光ビームと点イ−ロ間
を結ぶ直線との角度(受光角度)をβとすると、対象物
Aとの間の距離Lは L=l・tanα・tanβ/(tanα+tanβ) で求められる。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a measuring principle in a distance measuring sensor using a light beam. An optical deflector and a light receiving device (both not shown) constituting the distance measuring sensor are separated by two distances l. In the case where the light beam is emitted from the point A to the object A and the reflected light is received by the light receiving device, that is, the point B, the light beam at the point A and the point Assuming that the angle (deflection angle) with the straight line connecting the points I and B is β, and the angle (light receiving angle) between the light beam at the point B and the straight line connecting the points I and B is β, The distance L is obtained by the following equation: L = ltantantantan / tantantantan.

【0003】ここで、光偏向装置により光ビームの偏向
角度αを連続的に変化させた時の受光角度βを測定すれ
ば、対象物Aとの間の連続的な距離L、即ち対象物Aの
輪郭形状を計測することができる。そして、この場合の
測定精度は前記式から分かるように、光偏向装置におけ
る偏向角度の精度と受光装置における受光角度の精度と
によって決定される。
Here, if the light receiving angle β when the deflection angle α of the light beam is continuously changed by the light deflector is measured, a continuous distance L from the object A, that is, the object A Can be measured. As can be seen from the above equation, the measurement accuracy in this case is determined by the accuracy of the deflection angle in the light deflecting device and the accuracy of the light receiving angle in the light receiving device.

【0004】従来、光偏向装置としては、ガルバノミラ
ーやポリゴンミラーが使用されていた。
Conventionally, a galvanometer mirror or a polygon mirror has been used as an optical deflection device.

【0005】ガルバノミラーは図2に示すように、電気
計器として使用されるガルバノメータの駆動装置、即ち
電磁コイル1、磁石2、ヨーク3、軸4等からなる駆動
装置5において、軸4に指針の代わりにミラー6を装着
し、これを一定の角度、往復回転させることにより、光
源7からの光ビームを偏向するようになしたものであ
る。ガルバノミラーでは、電磁コイル1、磁石2、ヨー
ク3等からなる磁気回路と釣り合いバネ(図示せず)と
を注意深く設計することにより、ミラー6の回転角度を
回路電流にほぼ比例させることができ、簡単な構造で高
い精度が得られる(但し、実際には駆動トルクが不足す
るため、DCサーボモータの一種を駆動装置として用い
る場合が多い。)。
As shown in FIG. 2, a galvanometer mirror is a driving device for a galvanometer used as an electric instrument, that is, a driving device 5 including an electromagnetic coil 1, a magnet 2, a yoke 3, a shaft 4, and the like. Instead, a mirror 6 is mounted, and the mirror 6 is reciprocated at a predetermined angle to deflect the light beam from the light source 7. In the galvano mirror, the rotation angle of the mirror 6 can be made almost proportional to the circuit current by carefully designing a magnetic circuit including the electromagnetic coil 1, the magnet 2, the yoke 3, and the like and a balancing spring (not shown). High accuracy can be obtained with a simple structure (however, in practice, since a driving torque is insufficient, a kind of DC servo motor is often used as a driving device).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たガルバノミラーでは駆動装置5とミラー6とが離れて
いるため、高速動作をさせると軸4やミラー6に捩れが
生じ、回転角度と回路電流との比例関係が保たれなくな
る。このため、図1で説明した距離計測センサに用いる
と光ビームの偏向角度が不正確となり、求めようとして
いる距離に誤差を生じるという欠点があった。また、軸
4の回転が往復運動となるため、軸4と軸受け(図示せ
ず)との間の潤滑を十分に行うことが困難で摩擦が生じ
易く、高速動作をさせると軸受けの寿命が短くなってし
まうという欠点があった。
However, in the galvanomirror described above, since the driving device 5 and the mirror 6 are separated from each other, when the mirror is operated at high speed, the shaft 4 and the mirror 6 are twisted, and the rotation angle and the circuit current are reduced. Is not maintained. Therefore, when used in the distance measurement sensor described with reference to FIG. 1, the deflection angle of the light beam becomes inaccurate, and there is a disadvantage that an error occurs in the distance to be obtained. In addition, since the rotation of the shaft 4 is a reciprocating motion, it is difficult to sufficiently lubricate the shaft 4 and a bearing (not shown), and friction is likely to occur. There was a drawback that it would be.

【0007】また、ポリゴンミラーは図3に示すよう
に、多面体、ここでは6面体の各面に鏡を備えた回転ミ
ラー8をモータ9の軸10に取り付け、高速に回転させ
ることにより、光源7からの光ビームを偏向するように
なしたものである。光センサ11は回転ミラー8の各鏡
面によって偏向された光ビームが入射した時に信号を発
するもので、この信号は光偏向装置の同期信号として使
用される。ポリゴンミラーでは、回転ミラー8の回転速
度が一定で既知であれば、同期信号が発生した時(光ビ
ームが光センサ11に入射した時)からの時間の経過を
計ることにより、光ビームの偏向角度を間接的に知るこ
とができる。
As shown in FIG. 3, a polygon mirror, in which a polygon mirror, here a hexahedron, is provided with a mirror on each side of a hexahedron, is attached to a shaft 10 of a motor 9 and is rotated at a high speed to thereby provide a light source 7. This is to deflect the light beam from the light source. The optical sensor 11 emits a signal when a light beam deflected by each mirror surface of the rotating mirror 8 enters, and this signal is used as a synchronization signal of the optical deflector. In the polygon mirror, if the rotation speed of the rotating mirror 8 is constant and known, the deflection of the light beam is measured by measuring the lapse of time from when the synchronization signal is generated (when the light beam enters the optical sensor 11). The angle can be known indirectly.

【0008】ところで、ポリゴンミラーでは、回転ミラ
ー8の回転むらが直接、精度に影響するので、一般に大
型となる多極モータを採用してモータ自身の回転むらを
減らすとともに、回転ミラー8の重量を増し回転数を高
めて慣性モーメントによる回転モーメントを大きくする
ことにより、回転むらを抑えているため、小型化が難し
いという欠点があった。
In the polygon mirror, since the rotational unevenness of the rotary mirror 8 directly affects the accuracy, a large multi-pole motor is generally employed to reduce the rotational unevenness of the motor itself and reduce the weight of the rotary mirror 8. Since the rotational unevenness is suppressed by increasing the rotational speed and increasing the rotational moment due to the inertia moment, there is a disadvantage that downsizing is difficult.

【0009】また、これら2つの光偏向装置は、共に機
械的なメカニズムを利用しているため、例えば工業用ロ
ボットのアームに装着した場合、アームの動作による加
速度の影響を受けて、偏向角度が不正確になるという欠
点があった。
Further, since these two light deflecting devices both use a mechanical mechanism, when they are mounted on an arm of an industrial robot, for example, the deflection angle is affected by the acceleration due to the operation of the arm. There was the disadvantage of being inaccurate.

【0010】本発明の目的は、小形で高速動作時の精度
が高くかつ寿命が長く、しかも外部からの加速度に強い
光偏向装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a light deflecting device which is small, has high accuracy at the time of high-speed operation, has a long life, and is resistant to external acceleration.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1では、光源より出射された光ビー
ムを所定の角度偏向する光偏向装置において、前記光ビ
ームと一定の関係を有する第2の光ビームを用意し、電
磁コイルと、鉄片及び該鉄片を支持する弾性体からなる
可動部と、該可動部上に装着されたミラーとを備え、電
磁コイルに間欠的に電流を流すことにより可動部を振動
させる偏向装置により、前記2つの光ビームを偏向さ
せ、光の入射位置に応じた信号を出力する光センサを、
偏向後の第2の光ビームの照射位置に設けた光偏向装置
を提案する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical deflecting device for deflecting a light beam emitted from a light source at a predetermined angle. A second light beam having an electromagnetic coil, an iron piece and a movable part made of an elastic body supporting the iron piece, and a mirror mounted on the movable part are provided, and a current is intermittently applied to the electromagnetic coil. An optical sensor that deflects the two light beams by a deflecting device that vibrates the movable portion by flowing the light, and outputs a signal corresponding to the incident position of the light,
An optical deflector provided at the irradiation position of the deflected second light beam is proposed.

【0012】また、請求項2では、偏向前の光ビームを
分割する光ビーム分割手段を設けて、該光ビーム分割手
段により分割された光ビームの一方を第2の光ビームと
して使用する請求項1記載の光偏向装置を提案する。ま
た、請求項3では、偏向後の光ビームを分割する光ビー
ム分割手段を設けて、光源より出射された光ビームをそ
のまま偏向装置に入射するとともに、偏向後の光ビーム
を前記光ビーム分割手段で分割し、その一方を第2の光
ビームとして使用する請求項1記載の光偏向装置を提案
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a light beam splitting means for splitting a light beam before deflection, and one of the light beams split by the light beam splitting means is used as a second light beam. The light deflecting device according to item 1 is proposed. According to a third aspect of the present invention, a light beam splitting means for splitting the deflected light beam is provided, and the light beam emitted from the light source is directly incident on the deflector, and the deflected light beam is split into the light beam splitting means. The light deflecting device according to claim 1, wherein one of the light beams is divided as a second light beam.

【0013】また、請求項4では、偏向装置の可動部に
ダンパを装着した請求項1乃至3いずれか記載の光偏向
装置を提案する。また、請求項5では、ミラーの代わり
にプリズムを備えた偏向装置を用いた請求項1乃至4い
ずれか記載の光偏向装置を提案する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical deflecting device according to any one of the first to third aspects, wherein a damper is mounted on a movable portion of the deflecting device. In a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical deflecting device according to any one of the first to fourth aspects, wherein a deflecting device including a prism is used instead of the mirror.

【0014】[0014]

【作用】本発明の請求項1によれば、電磁コイルと、鉄
片及び弾性体からなる可動部と、ミラーとを備えた偏向
装置により光ビームを偏向しているため、可動部自体に
軸や軸受が存在せず、高速動作させても摩耗が生じ難
く、小形軽量化が容易であり、また、光の入射位置に応
じた信号を出力する光センサにより、常時、光ビームの
偏向角度を計測できるため、高精度の偏向を実現できる
とともに外部からの加速度が加わっても偏向精度が劣化
しない。
According to the first aspect of the present invention, since the light beam is deflected by the deflecting device including the electromagnetic coil, the movable portion made of an iron piece and an elastic body, and the mirror, the shaft or the like is attached to the movable portion itself. There is no bearing, wear is less likely to occur even at high speed operation, it is easy to reduce the size and weight, and the optical sensor that outputs a signal according to the light incident position always measures the deflection angle of the light beam Therefore, high-precision deflection can be realized, and the deflection accuracy does not deteriorate even when an external acceleration is applied.

【0015】また、請求項2によれば、偏向前の光ビー
ムを光ビーム分割手段で分割し、その一方を第2の光ビ
ームとして使用することにより、第2の光ビームの偏向
方向を任意に設定し得る。また、請求項3によれば、偏
向後の光ビームを光ビーム分割手段で分割し、その一方
を第2の光ビームとして使用することにより、偏向装置
をよりコンパクト化し得る。
According to the second aspect, the light beam before deflection is split by the light beam splitting means, and one of them is used as the second light beam, so that the deflection direction of the second light beam can be arbitrarily set. Can be set to According to the third aspect, the deflected light beam is split by the light beam splitting means, and one of them is used as the second light beam, so that the deflection device can be made more compact.

【0016】また、請求項4によれば、ダンパを装着し
たことにより、偏向装置の可動部における振動を抑える
ことができる。また、請求項5によれば、ミラーの代わ
りにプリズムを備えた偏向装置を用いることにより、ミ
ラーの場合のような反射損失のない偏向を実現できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the vibration in the movable portion of the deflection device can be suppressed by mounting the damper. According to the fifth aspect, by using a deflecting device having a prism instead of a mirror, deflection without reflection loss as in the case of a mirror can be realized.

【0017】[0017]

【実施例】図4は本発明の光偏向装置の第1の実施例を
示すもので、図中、20は光源、30は光ビーム分割手
段、40は偏向装置、50は光センサである。
FIG. 4 shows a first embodiment of the optical deflecting device of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 20 denotes a light source, 30 denotes a light beam dividing means, 40 denotes a deflecting device, and 50 denotes an optical sensor.

【0018】光源20は1本の光ビームを出射するもの
で、ここでは半導体レーザを用いている。光ビーム分割
手段30は光ビームを分割するもので、ここでは回折格
子31及びスリット32からなっている。該光ビーム分
割手段30は光源20と偏向装置40との間に配置さ
れ、光源20より出射された1本の光ビームを回折格子
31で複数の光ビームに分割し、該分割された光ビーム
のうち、0次光を距離計測用の第1の光ビーム61と
し、1次光の一方(1次光は両側に現れる。)を偏向角
度計測用の第2の光ビーム62として、残りの余分な回
折光ビームをスリット32により除去する如くなってい
る。
The light source 20 emits one light beam. Here, a semiconductor laser is used. The light beam splitting means 30 splits a light beam, and here comprises a diffraction grating 31 and a slit 32. The light beam splitting means 30 is disposed between the light source 20 and the deflecting device 40, splits one light beam emitted from the light source 20 into a plurality of light beams by the diffraction grating 31, and splits the split light beam. Of these, the 0-order light is the first light beam 61 for distance measurement, and one of the primary lights (the primary light appears on both sides) is the second light beam 62 for deflection angle measurement, An extra diffracted light beam is removed by the slit 32.

【0019】偏向装置40は電磁コイル41と、可動部
42と、該可動部42上に装着されたミラー43とを備
えている。可動部42は図5に示すように鉄片42a、
弾性体42b及びフレーム42cからなっており、該鉄
片42aは弾性体42bの一端に取り付けられ、フレー
ム42cを介して電磁コイル41の軸方向に直交する如
く振動自在に支持されている。この偏向装置40は前述
した第1及び第2の光ビーム61及び62がミラー43
に当たる如く配置される。また、42dは振動制御のた
めのダンパである。
The deflecting device 40 includes an electromagnetic coil 41, a movable part 42, and a mirror 43 mounted on the movable part 42. The movable part 42 has an iron piece 42a as shown in FIG.
The iron piece 42a includes an elastic body 42b and a frame 42c. The iron piece 42a is attached to one end of the elastic body 42b and is supported via the frame 42c so as to be able to vibrate so as to be orthogonal to the axial direction of the electromagnetic coil 41. The deflecting device 40 is configured such that the first and second light beams 61 and 62 are
It is arranged so that it may hit. 42d is a damper for vibration control.

【0020】ここで、電磁コイル41に電流を流すと鉄
片42aはその磁力を受け、弾性体42bがたわんで電
磁コイル41に引き寄せられる。このため、鉄片42a
は電磁コイル41に近接するように振れることになる
が、この時、ミラー43も同時に振れるため、光ビーム
は図5において下方に偏向させられる。次に、電磁コイ
ル41の電流を切断するとその磁力が消失するため、弾
性体42bの弾撥力により鉄片42aは元の位置からさ
らに慣性により反対側まで振れることになり、この時、
光ビームは図5において上方に偏向させられる。前記動
作はブザーと類似しており、電磁コイルに間欠的に電流
を流すことにより光ビームを上下に偏向することができ
る。この構造によれば、可動部を接続する軸や軸受のよ
うなものが存在せず、摩耗の恐れがないので性能が劣化
せず、長期に亘って安定した動作が期待できる。
Here, when a current is applied to the electromagnetic coil 41, the iron piece 42a receives the magnetic force, and the elastic body 42b is bent and drawn to the electromagnetic coil 41. Therefore, the iron piece 42a
Is swung so as to approach the electromagnetic coil 41. At this time, since the mirror 43 is also swung at the same time, the light beam is deflected downward in FIG. Next, when the current of the electromagnetic coil 41 is cut off, the magnetic force disappears, so that the resilient force of the elastic body 42b causes the iron piece 42a to further swing from the original position to the opposite side due to inertia.
The light beam is deflected upward in FIG. The operation is similar to that of a buzzer, and a light beam can be deflected up and down by intermittently supplying a current to an electromagnetic coil. According to this structure, there is no such thing as a shaft or a bearing for connecting the movable part, and there is no fear of abrasion. Therefore, performance is not degraded, and stable operation can be expected for a long time.

【0021】また、可動部42において、鉄片42aが
電磁コイル41に接触すると振動や騒音の問題を生じた
り、可動部42の動作が乱れるため、通常、接触しない
範囲で動作するように設定されている。しかしながら、
電源投入時の過渡電流あるいは外部から加わる振動等に
より、鉄片42aが電磁コイル41に接触する場合があ
る。電磁力はおおざっぱに言って距離の3乗に反比例す
るため、一度、接触してしまうと過励振のような状態に
なってしまい、そのままではなかなか元の状態に戻らな
い。そこで、前記ダンパ42dにより振動を制御してい
る。
Further, in the movable section 42, if the iron piece 42a contacts the electromagnetic coil 41, a problem of vibration or noise may occur, or the operation of the movable section 42 may be disturbed. I have. However,
The iron piece 42a may come into contact with the electromagnetic coil 41 due to a transient current at the time of turning on the power or vibration applied from the outside. Since the electromagnetic force is roughly inversely proportional to the cube of the distance, once it comes into contact, it will be in a state like over-excitation, and it will not return to its original state as it is. Therefore, the vibration is controlled by the damper 42d.

【0022】光センサ50は光ビームの入射位置に応じ
た信号を出力するもので、ここでは光の入射した位置に
応じた光電流を出力する半導体素子(PSD)からなっ
ている。該光センサ50はミラー43で反射された第2
の光ビームの照射位置に配置され、該第2の光ビームの
入射位置から偏向角度を読み取る如くなっている。
The optical sensor 50 outputs a signal according to the incident position of the light beam, and here comprises a semiconductor element (PSD) that outputs a photocurrent according to the incident position of the light. The optical sensor 50 reflects the second light reflected by the mirror 43.
And the deflection angle is read from the incident position of the second light beam.

【0023】次に、前記装置の動作を説明する。Next, the operation of the device will be described.

【0024】半導体レーザ20から放射された光ビーム
は回折格子31によって複数の光ビームに分割され、そ
のうちの0次光が距離計測用の第1の光ビーム61とし
て、また、1次光の片方が偏向角度計測用の第2の光ビ
ーム62として取り出され、残りの光ビームはスリット
32で除去される。この第1の光ビーム61及び第2の
光ビーム62は偏向装置40のミラー43に当たって反
射される。
The light beam emitted from the semiconductor laser 20 is split into a plurality of light beams by a diffraction grating 31, and the zero-order light is used as a first light beam 61 for distance measurement and one of the primary lights Is taken out as a second light beam 62 for measuring the deflection angle, and the remaining light beam is removed by the slit 32. The first light beam 61 and the second light beam 62 impinge on the mirror 43 of the deflecting device 40 and are reflected.

【0025】反射後の第1の光ビーム61は対象物(図
示せず)に投射され、また、第2の光ビーム62は光セ
ンサ50に入射するが、その位置は偏向装置40のミラ
ー43の角度によって変化する。前述したように、光セ
ンサ50は光の入射位置に応じた信号を出力するため、
該信号から第2の光ビーム62の偏向角度を求めること
ができ、第1の光ビームは第2の光ビームと同一のミラ
ー43で反射されており、その偏向角度も同一となるか
ら、第1の光ビームの偏向角度も求めることができる。
The reflected first light beam 61 is projected onto an object (not shown), and the second light beam 62 is incident on the optical sensor 50. It changes depending on the angle. As described above, since the optical sensor 50 outputs a signal corresponding to the incident position of light,
The deflection angle of the second light beam 62 can be obtained from the signal, and the first light beam is reflected by the same mirror 43 as the second light beam, and the deflection angle becomes the same. The deflection angle of one light beam can also be obtained.

【0026】なお、前述した第1及び第2の光ビームは
常に一定の関係にあれば良いから、偏向装置40におい
て第1の光ビームが当たる部分と第2の光ビームが当た
る部分とを角度の異なる2つのミラーとして、第1の光
ビームの偏向方向と第2の光ビームの偏向方向とを別々
に設定することもできる。
Since it is sufficient that the first and second light beams are always in a fixed relationship, the angle of the deflecting device 40 between the portion where the first light beam hits and the portion where the second light beam hits is adjusted. As the two different mirrors, the deflection direction of the first light beam and the deflection direction of the second light beam can be set separately.

【0027】また、本実施例では光ビーム分割手段とし
て回折格子及びスリットを使用したが、プリズムを組み
合わせて構成されるキューブビームスプリッタを用いる
こともできる。また、本実施例では分割された2本の光
ビームを共に偏向装置に入射して偏向するようになした
が、1本の光ビームを入射し、偏向された光ビームを2
本に分割するような構成も可能である。
In this embodiment, the diffraction grating and the slit are used as the light beam splitting means. However, a cube beam splitter constituted by combining prisms can be used. Further, in this embodiment, the two split light beams are both incident on the deflecting device and deflected. However, one light beam is incident and the deflected light beam is
A configuration in which the book is divided into books is also possible.

【0028】図6は本発明の第2の実施例を示すもの
で、ここでは1本の光ビームを偏向後に分割するように
なした例を示す。即ち、図中、70は回折格子71及び
スリット72からなる光ビーム分割手段であり、偏向装
置40及び光センサ50間に配置されている。前記回折
格子71及びスリット72は偏向装置40によって偏向
された後の1本の光ビームの偏向範囲に対応する如く構
成されており、これにより第1の実施例と同様な、距離
計測用の第1の光ビーム及び偏向角度計測用の第2の光
ビームを得ることができる。なお、その他の構成及び動
作は第1の実施例と同様である。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which one light beam is split after being deflected. That is, in the drawing, reference numeral 70 denotes a light beam splitting means including a diffraction grating 71 and a slit 72, which is disposed between the deflecting device 40 and the optical sensor 50. The diffraction grating 71 and the slit 72 are configured so as to correspond to the deflection range of one light beam after being deflected by the deflector 40, and thereby, similar to the first embodiment, for the distance measurement. One light beam and a second light beam for measuring the deflection angle can be obtained. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0029】本発明の光偏向装置では、従来のガルバノ
ミラーやポリゴンミラーと異なり、回路電流や他の情報
から光ビームの偏向角度を推定することは困難である。
そのため、光センサを用いて光ビームの偏向角度を常
時、計測している。また、原理上、任意の時点で希望す
る角度に光ビームの偏向角度を制御することはできない
が、図1で説明したような対象物の輪郭形状を測定する
場合には問題とはならない。
In the light deflecting device of the present invention, unlike the conventional galvanometer mirror or polygon mirror, it is difficult to estimate the deflection angle of the light beam from the circuit current or other information.
Therefore, the deflection angle of the light beam is constantly measured using an optical sensor. Further, in principle, it is not possible to control the deflection angle of the light beam to a desired angle at an arbitrary time, but this does not pose a problem when measuring the contour shape of the object as described with reference to FIG.

【0030】また、本発明の光偏向装置では、偏向角度
を常時、計測している結果、次のような利点がある。
The optical deflection apparatus of the present invention has the following advantages as a result of constantly measuring the deflection angle.

【0031】(1)本実施例で示すようなブザーと類似し
た構造の偏向装置は小型軽量化、低価格化の点で有利で
あるが、電磁コイルを流れる電流と偏向角度との関係が
弾性体の弾性で規定されるため、リニアな関係にはなら
ない。また、高速動作させた時には慣性による遅れが生
じ、電磁コイルの電流から偏向角度を求めることは困難
である。しかしながら、本発明の装置では常時、偏向角
度を計測しているため、このような欠点が発生せず、小
形軽量化、低価格化の利点を生かすことが可能となる。
(1) A deflection device having a structure similar to a buzzer as shown in this embodiment is advantageous in terms of miniaturization and weight reduction and cost reduction, but the relationship between the current flowing through the electromagnetic coil and the deflection angle is elastic. Because of the elasticity of the body, there is no linear relationship. In addition, when operated at high speed, a delay occurs due to inertia, and it is difficult to determine the deflection angle from the current of the electromagnetic coil. However, since the deflection angle is always measured in the apparatus of the present invention, such a defect does not occur, and the advantages of small size, light weight, and low cost can be utilized.

【0032】(2)本発明の装置では常時、偏向角度を計
測しているため、例えばロボットのアームに取り付けた
場合のように外部から加速度が加わってミラーの偏向角
度が乱れても、その乱れた時の角度を計測できるので、
問題とならない。
(2) Since the deflection angle is always measured in the device of the present invention, even if the deflection angle of the mirror is disturbed by an externally applied acceleration, for example, when the mirror is attached to a robot arm, the deviation is not affected. Angle can be measured when
No problem.

【0033】なお、本発明の装置の欠点としては、偏向
角度計測用の光センサやその出力信号から偏向角度を求
める演算回路等を付加する必要があることが挙げられる
が、半導体素子の価格は低下の一途をたどっており、ま
た、偏向装置のコストを下げられる効果の方が大きいこ
とから、特に問題とはならない。
The drawback of the apparatus of the present invention is that it is necessary to add an optical sensor for measuring the deflection angle and an arithmetic circuit for obtaining the deflection angle from the output signal thereof. This is not particularly problematic because the effect of reducing the cost of the deflecting device is greater than ever.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
よれば、電磁コイルと、鉄片及び弾性体からなる可動部
と、ミラーとを備えた偏向装置により光ビームを偏向し
ているため、可動部自体に軸や軸受が存在せず、高速動
作させても摩耗が生じ難く、小形軽量化が容易であり、
また、光の入射位置に応じた信号を出力する光センサに
より、常時、光ビームの偏向角度を計測できるため、高
精度の偏向を実現できるとともに外部からの加速度が加
わっても偏向精度が劣化しないという利点がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the light beam is deflected by the deflecting device including the electromagnetic coil, the movable portion including the iron piece and the elastic body, and the mirror. There is no shaft or bearing in the movable part itself, and it is hard to wear even when operated at high speed, and it is easy to reduce the size and weight.
In addition, the optical sensor that outputs a signal corresponding to the incident position of the light can always measure the deflection angle of the light beam, so that high-precision deflection can be realized, and the deflection accuracy does not deteriorate even when an external acceleration is applied. There is an advantage.

【0035】また、本発明の請求項2によれば、偏向前
の光ビームを光ビーム分割手段で分割し、その一方を第
2の光ビームとして使用することにより、第2の光ビー
ムの偏向方向を任意に設定し得る。また、本発明の請求
項3によれば、偏向後の光ビームを光ビーム分割手段で
分割し、その一方を第2の光ビームとして使用すること
により、偏向装置をよりコンパクト化し得る。
According to the second aspect of the present invention, the light beam before deflection is split by the light beam splitting means, and one of the split light beams is used as the second light beam to deflect the second light beam. The direction can be set arbitrarily. According to the third aspect of the present invention, the deflected light beam is split by the light beam splitting means, and one of them is used as the second light beam, so that the deflection device can be made more compact.

【0036】また、本発明の請求項4によれば、ダンパ
を装着したことにより、偏向装置の可動部における振動
を抑えることができる。また、本発明の請求項5によれ
ば、ミラーの代わりにプリズムを備えた偏向装置を用い
ることにより、ミラーの場合のような反射損失のない偏
向を実現できる。
Further, according to the fourth aspect of the present invention, the vibration in the movable portion of the deflecting device can be suppressed by mounting the damper. According to the fifth aspect of the present invention, by using a deflecting device having a prism instead of a mirror, deflection without reflection loss as in the case of a mirror can be realized.

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

【図1】光ビームを使用した距離計測センサにおける測
定原理を示す説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a measurement principle in a distance measurement sensor using a light beam.

【図2】従来の光偏向装置の一例を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional light deflection device.

【図3】従来の光偏向装置の他の例を示す構成図FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of a conventional light deflecting device.

【図4】本発明の光偏向装置の第1の実施例を示す構成
FIG. 4 is a configuration diagram showing a first embodiment of the light deflecting device of the present invention.

【図5】偏向装置の詳細な構成及び動作を示す説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing a detailed configuration and operation of the deflection device.

【図6】本発明の光偏向装置の第2の実施例を示す構成
FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the light deflecting device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…光源、30,70…光ビーム分割手段、31,7
1…回折格子、32,72…スリット、40…偏向装
置、41…電磁コイル、42…可動部、42a…鉄片、
42b…弾性体、43…ミラー、50…光センサ。
20 light source, 30, 70 light beam splitting means, 31, 7
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diffraction grating, 32,72 ... Slit, 40 ... Deflecting device, 41 ... Electromagnetic coil, 42 ... Movable part, 42a ... Iron piece,
42b: elastic body, 43: mirror, 50: optical sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−202713(JP,A) 特開 昭56−147116(JP,A) 特開 昭56−146115(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-202713 (JP, A) JP-A-56-147116 (JP, A) JP-A-56-146115 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源より出射された光ビームを所定の角
度偏向する光偏向装置において、 前記光ビームと一定の関係を有する第2の光ビームを用
意し、 電磁コイルと、鉄片及び該鉄片を支持する弾性体からな
る可動部と、該可動部上に装着されたミラーとを備え、
電磁コイルに間欠的に電流を流すことにより可動部を振
動させる偏向装置により、前記2つの光ビームを偏向さ
せ、 光の入射位置に応じた信号を出力する光センサを、偏向
後の第2の光ビームの照射位置に設けたことを特徴とす
る光偏向装置。
1. An optical deflector for deflecting a light beam emitted from a light source by a predetermined angle, comprising: preparing a second light beam having a predetermined relationship with the light beam; A movable portion made of an elastic body to be supported, and a mirror mounted on the movable portion,
An optical sensor that deflects the two light beams and outputs a signal corresponding to a light incident position by a deflecting device that oscillates a movable portion by intermittently flowing an electric current to an electromagnetic coil is used as a second optical sensor after the deflection. An optical deflecting device provided at a light beam irradiation position.
【請求項2】 偏向前の光ビームを分割する光ビーム分
割手段を設けて、該光ビーム分割手段により分割された
光ビームの一方を第2の光ビームとして使用することを
特徴とする請求項1記載の光偏向装置。
2. A light beam splitting means for splitting a light beam before deflection is provided, and one of the light beams split by the light beam splitting means is used as a second light beam. 2. The light deflecting device according to 1.
【請求項3】 偏向後の光ビームを分割する光ビーム分
割手段を設けて、光源より出射された光ビームをそのま
ま偏向装置に入射するとともに、偏向後の光ビームを前
記光ビーム分割手段で分割し、その一方を第2の光ビー
ムとして使用することを特徴とする請求項1記載の光偏
向装置。
3. A light beam splitting means for splitting the deflected light beam, wherein the light beam emitted from the light source is directly incident on the deflector, and the deflected light beam is split by the light beam splitting means. 2. The light deflecting device according to claim 1, wherein one of the light beams is used as a second light beam.
【請求項4】 偏向装置の可動部にダンパを装着したこ
とを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の光偏向装
置。
4. The optical deflecting device according to claim 1, wherein a damper is mounted on a movable portion of the deflecting device.
【請求項5】 ミラーの代わりにプリズムを備えた偏向
装置を用いたことを特徴とする請求項1乃至4いずれか
記載の光偏向装置。
5. The optical deflecting device according to claim 1, wherein a deflecting device having a prism is used instead of the mirror.
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