CN1896793A - 光束射出装置及图像成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种结构简单、能向二维坐标上的各个位置射出光束的光束射出装置、以及图像成像装置。单元在光束射出装置(1)上，光偏转机构(40)具有：能将入射的光束根据其入射位置向二维坐标上的不同位置射出的光偏转区域(32)的透过型光偏转盘(30)；以及驱动该透过型光偏转盘(30)，使其转动切换从光源装置(10)射出的光束的射向透过型光偏转盘(30)的入射位置的驱动机构。

Description

光束射出装置及图像成像装置

技术领域

本发明涉及使光源装置射出的光束沿规定方向射出的光束射出装置、以及利用该光束成像的图像成像装置。

背景技术

以往，光束射出装置被广泛地应用于激光打印机、数码复印机、传真机等图像成像装置或条形码读取装置、车辆间距测量装置等。这里，作为一种用于图像成像装置的光束射出装置为用多面反射镜周期地使从激光二极管等激光发光元件射出的光束偏转，使其在感光体等被扫描面上反复扫描。与此相反，在测量装置上通过用光检测器感受从光束射出装置射出的扫描光束在被照射物体上反射后，反射光束的光，从而检测信息。这时，反射光束以与多面反射镜的扫描角度对应的入射角度射向光检测器。还有，作为光偏转元件，除了使多面反射镜旋转外，还有通过使反射板摆动使光束在一定的角度范围内扫描的方法。(参照专利文献1、2)。

专利文献1：特開平11-14922号公报

专利文献2：特開平11-326806号公报

但是，在现有的光束射出装置上，由于光束只在主扫描方向上作一维扫描，所以对于利用射出的光束形成二维图像，要另行设置向副扫描方向驱动的驱动机构。因此，现有的图像成像装置存在的问题是：结构复杂、无法做到体积小、重量轻。

本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种结构简单、能朝二维坐标上的各个位置射出光束的光束射出装置，以及图像成像装置。

发明内容

为了达到上述目的，在本发明中，光束射出装置，包括：

具有发光源的光源装置；以及向各方向射出从该光源装置射出的光束的光偏转机构，其中，

所述光偏转机构包括：

具有能将射入的光束根据其入射位置向二维坐标上的不同位置偏转的偏转面的光偏转构件；以及

驱动该光偏转构件，切换所述光源装置射出的光束射向所述光偏转构件的入射位置的驱动机构。

本发明中，当利用驱动机构驱动光偏转构件时，因改变射向光偏转构件的光束的入射位置，故光束从光偏转构件射向二维坐标上的不同位置。因此，即使不设副扫描方向的驱动机构，也能使光束射向二维坐标上的规定位置。

在本发明中，所述光偏转构件例如为具有偏转盘面作为所述偏转面的光偏转盘，

在这种情况下，所述驱动机构驱动所述光偏转盘，使其旋转切换所述光源装置射出的光束的射向所述光偏转构件的入射位置的旋转驱动机构。根据上述构成，光偏转盘由于在其所在的空间内旋转，所以光偏转构件周围的空间可以比较窄小。另外，在反复射出光束时，因为光偏转盘可不断地旋转，所以能力求使装置简化。

在本发明中，所述光偏转盘最好是射入的光束透过后射出去的方向因其入射位置而异的透过型光偏转盘。

在上述构成时，就变成利用折射作用，折射角几乎不受入射光束波长温度变化的影响。另外，透过型光偏转盘即使发生旋转振动或面振动折射角也几乎不变。再有，透过型光偏转盘即使温度有变化，因温度变化致使透过率变化但相比衍射效率的变化则小得多。因而，不太受温度变化等影响，能向各个方向射出强度稳定的光。

在本发明中，最好至少在所述光偏转盘一侧的盘面上形成防反射膜。

根据上述构成，能将光量损耗抑制得很低。

在本发明中，最好在所述偏转盘面上至少形成朝半径方向及圆周方向中的至少一个方向倾斜，并使入射的光束沿规定方向折射的倾斜面。

根据上述构成，则不必形成结构复杂的折射面。

在本发明中，最好作为所述偏转盘面，只在所述光偏转盘中一侧的盘片面上形成。

根据上述构成，由于能高效地生产光偏转盘，所以光偏转盘能廉价地生产。

在本发明中，设所述倾斜面与所述偏转盘面间形成的倾斜角度为θw、所述透过型光偏转盘射出的光束与所述偏转盘面间的法线形成的出射角度为θs、所述透过型光偏转盘的折射率为n时，满足以下关系，

sin(θw+θs)＝n·sinθw

形成所述倾斜面。

在本发明中，例如在沿圆周方向分割的多个光偏转区域的每一个区域上，以不同的倾斜角度形成所述倾斜面。

在本发明中，最好在沿圆周方向排列的所述多个光偏转区域上，所述倾斜面的倾斜角度渐渐增加或渐渐减少。

在本发明中，采用作为在圆周方向上倾斜角度连续变化的连续面，形成所述倾斜面的构成。

根据上述构成，能提高分辨能力。

在本发明中，所述光偏转盘采用形成1条光道，该光道能使射入的光束根据其入射位置向不同的方向射出。

在本发明中，所述光源装置是一个，该光源装置能采用对所述光道圆周方向的一个部位照射光束的构成。

另外，所述光源装置也可以采用多个，使其能对所述光道的圆周方向的多个部位的每一个部位照射光束。

另外，所述光源装置是一个，该光源装置也可以采用具有光程分离元件的构成，所述光程分离元件将所述发光源射出的光朝所述光道圆周方向的多个部位的每一个部位分离开来，使得光束照射所述光道圆周方向的多个部位的每一个部位。

另外，所述光源装置是一个，也可以采用具有驱动所述光源装置使其旋转或驱动使其直行的光源驱动装置，使得由该光源装置对所述光道圆周方向的多个部位的每一个部位照射光束。

在本发明中，最好所述光偏转盘上形成多条使入射的光束射向根据其入射位置而不同的位置的同心圆形光道，所述光源装置由多个构成，使其能对所述多条光道的各条光道照射光束。

根据上述构成，能在1片光偏转盘上对多个方向射出光束。

另外，所述光偏转盘上形成多条能使入射的光束根据其入射位置而向不同的位置射出的同心圆形的光道，所述光源装置为一个，而且该光源装置采用具有光程分离元件的构成，所述光程分离元件将所述发光源射出的光向着所述多条光道的每一条光道分离开来，使得光束照射所述多条光道的每一条。

另外，所述光偏转盘上形成多条能使入射的光束根据其入射位置而向不同的位置射出的同心圆形的光道，所述光源装置为一个，而且采用具有光源驱动机构，所述光源驱动机构驱动所述光源装置使其转动或使其直行，使得该光源装置向所述多条光道的每一条照射光束。

在本发明中，采用所述偏转盘面根据所述光束的射出图形相应的构成。也就是，只要预先决定须形成的图像，便可形成与其对应的偏转盘面。

在本发明中，所述偏转盘面的构成为能将入射的光束向配置成矩阵状的各个位置射出，所述光源装置可采用通过按照与所述光束的射出图形对应的定时射出光束，所述光束有选择地射入所述偏转盘面规定位置。

根据上述构成，具有光束射出装置只要改变射出光束的定时便能显示不同样态的图像等优点

在本发明中，最好所述光源装置具有：所述发光源；以及将该发光源射出的光束作为准直光引导到所述偏转盘面的准直透镜。

根据上述构成，能不管光源装置和光偏转盘间的距离、或光偏转盘和光束的被照射面间的距离如何，均能向各方向射出稳定的光束。

在本发明中，所述光源装置可以采用具有：所述发光源；以及在该发光源射出的光束的垂直方向、水平方向、或者垂直方向及水平方向的两个方向上作为会聚光引导到所述偏转盘面的聚光透镜。

在这种情况下，最好所述会聚光在所述发光源射出的光束的垂直方向、水平方向、或者垂直方向及水平方向的两个方向上，在所述偏转盘面或该偏转盘面附近有焦点。

在本发明中，最好所述光束在所述偏转盘面圆周方向上的光束尺寸为小于等于3mm。

根据上述构成，能提高分辨能力。另外，在得到同一分辨能力的情况下，能力求使所述偏转盘片小型化。

在本发明中，最好所述光束在所述偏转盘面圆周方向及半径方向上的光束尺寸都小于等于3mm。

根据上述构成，能提高分辨能力。另外，在得到同一分辨能力的情况下，能力求使所述偏转盘片小型化。

在本发明中，最好所述光偏转盘是树脂制的。

根据上述构成，能廉价地生产，而且重量轻。

在本发明中，最好具有检测所述光偏转盘旋转位置用的位置检测单元，根据该位置检测单元的检测结果，控制所述光偏转盘的旋转。

适用本发明的光束射出装置，例如能用于图像成像装置。在这种情况下，即使不用副扫描机构，也能靠所述光偏转机构射出的光束，形成二维图像。

本发明中，当利用驱动机构驱动光偏转构件时，因改变射向光偏转构件的光束的入射位置，所以光束能从光偏转构件射向二维坐标上不同位置。由此，尽管不设向副扫描方向的驱动机构，仍能向二维坐标上的规定位置射出光束。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的光束射出装置概要构成的立体图。

图2为模式地表示图1示出的光束射出装置概要构成的立体图。

图3为表示由图1示出的光束射出装置使用的透过型光偏转盘使光偏转的样态的说明图。

图4(a)～(e)分别为表示图1示出的透过型光偏转盘的俯视图、D1-D1剖视图、D2-D2剖视图、D3-D3剖视图、及W-W剖视图。

图5(a)、(b)分别为表示由图1示出的光束射出装置使用的透过型光偏转盘使光沿Y方向及X方向偏转的样态的说明图、及表示沿Y方向偏转的样态的说明图。

图6(a)、(b)为分别由利用具有本发明实施方式2的光束射出装置的图像成像装置画的图像的说明图、及画所述图像用的透过型光偏转盘的说明图。

图7(a)、(b)为分别由利用具有本发明实施方式3的光束射出装置的图像成像装置画的图像的说明图、及画所述图像用的透过型光偏转盘的说明图。

图8为本发明实施方式4的光束射出装置的说明图。

图9(a)、(b)为本发明实施方式5的光束射出装置的说明图。

图10为本发明实施方式6的光束射出装置的说明图。

图11为本发明实施方式7的光束射出装置、及用于该光束射出装置的别的透过型光偏转盘的说明图。

图12(a)、(b)为本发明实施方式8的光束射出装置的说明图。

图13为本发明实施方式9的光束射出装置的说明图。

图14为本发明实施方式10的光束射出装置使用的其它的透过型光偏转盘的说明图。

标号说明

1光束射出装置

6光学编码器

10光源装置

20发光源

25准直透镜

30透过型光偏转盘(光偏转盘/光偏转构件)

32光偏转区域

33倾斜面

35光道

50电动机(旋转驱动机构/驱动机构)

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

(总体构成)

图1为表示本发明实施方式1的光束射出装置概要构成的立体图。图2为模式地表示图1示出的光束射出装置概要构成的立体图。

在图1中，本实施方式的光束射出装置具有：光源装置10；以及利用作为光偏转构件的透过型光偏转盘30使该光源装置10射出的光束偏向规定方向的光偏转机构40。

光偏转机构40具有透过型光偏转盘30(光偏转构件)；以及使该透过型光偏转盘30绕轴线旋转的电动机50的旋转驱动机构(驱动机构)。电动机50为能高速旋转的无刷电动机，例如其结构做成能以10000(rpm)左右的转速旋转。透过型光偏转盘30的结构为其中心孔31固定于驱动电动机50的转子上，能以驱动电动机50的轴(透过型光偏转盘30的中心)为中心旋转驱动。驱动电动机50不限于无刷电动机，步进电动机等各种电动机均可适用。

光束射出装置1具有：使光源装置10射出的光束向着透过型光偏转盘30上升的反射镜5；以及作为检测透过型光偏转盘30的旋转位置的位置检测单元用的光学编码器6。从光源装置10开始对透过型光偏转盘30的盘面朝着平行方向射出光束。反射镜5是全反射镜，配置成使光源装置10射出的光束沿驱动电动机50的轴向上升对透过型光偏转盘30的盘面从近似正交的方向射入。驱动电动机50、反射镜5、及光学编码器6直接配置于机架8上，光源装置10通过保持架9设置在机架8上。

光学编码器6配置成在驱动电动机50的轴向上和透过型光偏转盘30对向。透过型光偏转盘30上，在与光学编码器6对向的面上形成光栅(图中未示出)，通过光学编码器6检测该光栅，从而能检测出透过型光偏转盘30的旋转位置。本实施方式的光束射出装置根据光学编码器6的检测结果控制驱动电动机50的旋转动作及光源装置10的发光源发光动作。还有，对于透过型光偏转盘30的角度位置的检测可以用光耦合器或磁传感器代替光学编码器6。另外也可以省去反射镜5直接将光源装置10射出的光引导到透过型光偏转盘30。

上述构成的光束射出装置1实质上能如图2所示地进行表示。如图2氏所示，光源装置10包括：具有激光二极管等的发光源20；以及将该发光源20射出的光作为准直光引导到透过型光偏转盘30的准直透镜25。还有，光源装置10也具有光圈构件(图中未示出)。

(透过型光偏转盘的构成)

图3为表示由图1示出的光束射出装置使用的透过型光偏转盘使光偏转的样态的说明图。图4(a)～(e)分别为表示图1示出的透过型光偏转盘的俯视图、D1-D1剖视图、D2-D2剖视图、D3-D3剖视图、及W-W剖视图。图5(a)、(b)分别为表示由图1示出的光束射出装置使用的透过型光偏转盘使光沿Y方向及X方向偏转的样态的说明图、及表示沿Y方向偏转的样态的说明图。

如图2所示，透过型光偏转盘30具有盘面被分割成放射状的光偏转区域32的光道35，在该光道35上的多个光偏转区域32的各个区域上形成以一定角度倾斜的倾斜面33。

具体内容将在以后叙述，如图3所示，多个光偏转区域32分别能向二维坐标(XY坐标)上的不同位置射出光束L。倾斜面33只形成于透过型光偏转盘30射出一侧的盘面，所述盘面作为偏转盘面起作用。

在构成这种透过型光偏转盘30时，如图4(a)所示，在透过型光偏转盘30的偏转盘面(上面)上，多个光偏转区域包括：倾斜面33只向半径方向倾斜的区域；倾斜面33只向圆周方向倾斜的区域；以及倾斜面33向半径方向及向圆周方向等两个方向倾斜的区域。再有，多个倾斜面33中也包括倾斜角度为0度的区域。

也就是，透过型光偏转盘30的D1-D1断面、D2-D2断面、D3-D3断面分别如图4(b)、(c)、(d)所示，倾斜面33在多个光偏转区域32的每个区域上向半径方向倾斜，各光偏转区域32的断面呈楔形。因此各光偏转区域32半径方向的断面呈其内圆周边缘和外圆周边缘实质上平行的近似梯形的形状。这里沿圆周方向排列的光偏转区域32上其倾斜面的倾斜角度渐渐增大或渐渐减小。

在上述构成的透过型光偏转盘30上，从下面一侧的盘面射入的光，透过透过型光偏转盘30，从上面一侧的盘面开始作为光束L射出时，如图3及图5(a)所示，在光偏转区域32的倾斜面33上沿X方向折射。这里，因透过型光偏转盘30靠驱动电动机50旋转，所以射向透过型光偏转盘30的入射位置沿圆周方向移动。另外，在各光偏转区域32上，倾斜面33半径方向的倾斜角度因光偏转区域32而异。因此，射入透过型光偏转盘30的光根据从某个光偏转区域32射出否X方向的射出方向改变。也就是，设倾斜面33的规定位置及射出光投影于XZ平面时倾斜面33的倾斜角度为θxw、从透过型光偏转盘30射出的光束的扫描角度为θxs、透过型光偏转盘30的折射率为n时，满足下式，

n(θxw+θxs)＝n·sinθxw形成倾斜面。因此，射入透过型光偏转盘30的光在投影于XZ平面时，便在X方向上沿规定方向射出。

透过型光偏转盘30的W-W断面可以如图4(e)所示进行表示。即倾斜面33在多个光偏转区域32的各个区域向着圆周方向倾斜，各光偏转区域32的断面为楔形。因此各光偏转区域32圆周方向的断面和相邻的光偏转区域间边界形成近似台阶形状。这里，光偏转区域32上，倾斜面32的倾斜角度沿圆周方向渐渐增加或渐渐减小。

在如此构成的透过型光偏转盘30上，从下面一侧的盘面射入的光，在透过透过型光偏转盘30从上面一侧的盘面射出时，如图3及图5(b)所示，在光偏转区域32的倾斜面33处沿Y方向折射，这里，透过型光偏转盘30因靠驱动电动机50旋转，射向透过型光偏转盘30的入射位置移动。另外，在各光偏转区域32上，倾斜面33圆周方向上的倾斜角度因光偏转区域32而异。因此，射入透过型光偏转盘30的光，根据从某个光偏转区域32射出否而Y方向的射出方向改变。也就是，设倾斜面33的规定位置及射出光投影于YZ平面时倾斜面33的倾斜角度为θyw、从透过型光偏转盘30射出的光束的扫描角度为θys、透过型光偏转盘30的折射率为n时，满足下式，

n(θyw+θys)＝n·sinθyw形成倾斜面。所以，射入透过型光偏转盘30的光在投影于YZ平面时，便在Y方向上沿规定方向射出。

因而，光偏转区域32就分别向二维坐标(XY坐标)上的不同位置射出光。

这里，最好光束射入1个光偏转区域32的半径方向的中心位置。另外，最好光束在光偏转区域32圆周方向上的光束尺寸为3mm，并最好在圆周方向及半径方向的光束尺寸都为3mm。另外，最好能对透过型光偏转盘30的盘面施加薄膜或细微结构等的防反射处理，如此地进行构成，能使造成激光器输出波动的原因即返回激光器的返回光减少到非常小，光量的损耗小。

这样构成的透过型光偏转盘30，可以直接对透明的树脂用切削等超精密加工来制造，考虑到制造成本，最好用金属模制造。此时，在用切削加工制造透过型光偏转盘30或金属模时，可以将切削加工所用的刀尖的进给方向设定为透过型光偏转盘30的径向，形成一个倾斜面33的同时，还不断改变刀尖的倾斜方向使透过型光偏转盘30沿圆周方向旋转规定角度形成相邻的光偏转区域32的倾斜面33。也就是，采用反复进行使盘片转动→使刀头向半径方向移动进行切削→盘片转动→向半径方向切削的方法。这时盘片的旋转角度相对入射光的光束直径，相当于其小于等于1/3的角度。通过采用这种加工方法，能近似地(在相对光束可以勿略不计的范围内)简单地实现在几何学上不能实现的面的形状。和现有的多面反射镜等相比由于是平面形状的加工所以金属模的制造容易，不易发生变形或收缩等、成形容易。

另外，在本实施方式中，由于透过型光偏转盘30只有一面为偏转盘面，因此只要对一面稍作部分加工，金属模的制作也容易。另外，由于在对元件的原材料不作预处理地进行加工时只要加工一面便可，所以固定也容易加工更方便。

无论何种情况，若都用树脂制造透过型光偏转盘30，则能廉价地制造、而且重量亦轻。在用树脂制造透过型光偏转盘30的情况下，对于室温在±50℃左右的温度变化没有问题，当考虑到波长变化和折射率变化时，出射角的变化能抑制在小于等于1％。另外，和多面反射镜等比较由于是加工平面形状，金属模的制作也容易，不易产生变形和收缩、成形也方便。而且，在金属模或原材料的切削加工中，由于用飞刀切削(フライカツト)或成形切削(シエイパ-カツト)中刀尖进给方向为斜面，所以在NC数据上出现角度和面粗糙度的精度。另一方面，在圆周方向的断面为楔形时，楔角由刀尖的倾斜角度而定，面粗糙度取决于刀尖精度，所以只有使用刀尖高精度地精加工过的刀具，才能高精度地进行加工。

还有，若用玻璃制作透过型光偏转盘30，则即使在大于等于±50℃的温度变化或高温下依旧能获得稳定的性能。

无论哪种情况，透过型光偏转盘30上，由于温度变化产生的线膨胀主要为放射状的膨胀所以其倾斜角的变化很小。

(本实施方式的作用及效果)

如上所述，在本实施方式的光束射出装置1上，在使透过型光偏转盘30旋转的状态下，从光源装置10射出的光束射入透过型光偏转盘30。其结果，在光束射入透过型光偏转盘30圆周方向的规定位置后，透过并从上面一侧的盘面射出时，向与光偏转区域32的倾斜面33的倾斜角度对应的方向射出。这里，在多个光偏转区域32中具有：倾斜面33只向半径方向倾斜的区域；倾斜面33只向圆周方向倾斜的区域；倾斜面33向半径方向及圆周方向两个方向都倾斜的区域；以及倾斜角度为0度的区域，所以，多个光偏转区域32分别向二维坐标(XY坐标)上的不同位置射出光。因此，在本实施方式的光束射出装置1上，即使不设沿主扫描方向及副扫描方向射出光束用的专门的机构，也能向二维坐标上的指定位置射出光束。

另外，本实施方式的光束射出装置1上，由于透过型光偏转盘30为扁平的圆盘状，所以能力求将装置做得薄些。再因其构成为从光源装置10射出的光束，透过透过型光偏转盘30，所以即使在由驱动电动机50带动旋转的透过型光偏转盘30上产生旋转振动或面振动，折射角几乎不变。因此，光束的扫描跳动现象几乎没有。再又，因透过型光偏转盘30用树脂做成，所以能大批量地生产透过型光偏转盘30，同时光束射出装置1的重量能减轻、成本也降低。而且即使有±50℃左右的温度变化，扫描角度的变化率小于等于1％，对扫描性能几乎没有影响。

再因必须使透过型光偏转盘30作旋转运动，所以与反射镜驱动方式或透镜驱动方式的往复运动比较，经久耐用、功耗极低、因旋转机构产生的发热也极小。

实施方式2

图6(a)、(b)为由具有利用本发明实施方式2的光束射出装置的图像成像装置画的图像的说明图、及画所述图像用的透过型光偏转盘的说明图。还有本实施方式的图像成像装置所用的光束射出装置的基本构成由于和实施方式1中说明过的一样，所以对于公共的部分标注同一标号，其详细说明省略。

如图6(a)所示，本实施方式的图像成像装置例如沿文字‘光’的图像向能用XY坐标表示的平面上射出光束，如图6(b)所示，利用实施方式1说明过的透过型光偏转盘30。在该透过型光偏转盘30的偏转盘面上形成多个光偏转区域沿圆周方向排列的光道35。这里，在光偏转区域32之间形成无透光性的或具有光散射性的屏蔽区域34，在图6(b)中，对屏蔽区域34注上向右上方的斜线。另外，在透过型光偏转盘30，上从光源装置10射出的光束入射位置用在内侧用注上向右下方的斜线的圆L10表示。

在这样的图像成像装置上，图6(a)示出的‘光’的文字用XY坐标上多个点构成，例如点A1、C9、B1的坐标能分别用(-7、0)、(0、9)、(5.5、6.7)表示。这里，连接各点的连线表示被光束照射的顺序。

在这样的文字图像形成于屏幕等被照射面时，本实施方式中，在透过型光偏转盘30的各光偏转区域32上形成能向用圆L10表示的以光束的入射位置为原点的XY坐标上的规定位置射出光束的倾斜面。图6(b)中，用标注在光偏转区域32上的箭头表示在各光偏转区域32到达用圆L10表示的来自光源装置10的光束的入射位置时射出光束的方向。这里，虽然用点的排列(点列)形式画，但通过进一步作更细的分割从而能用光滑的曲线来画。

这样构成的图像成像装置中，在透过型光偏转盘30的偏转盘面上形成与光束的射出图形对应的光道35。因此，在使透过型光偏转盘30旋转的状态下当光源装置10射出的光束射入透过型光偏转盘30时，光束射入透过型光偏转盘30圆周方向的规定位置后，在透过并从上面一侧的盘面射出时，向与光偏转区域32的倾斜面33的倾斜角度对应的方向射出。这里，由于多个光偏转区域32包括倾斜面33只向半径方向倾斜的区域；倾斜面33只向圆周方向倾斜的区域；倾斜面33向半径方向及圆周方向等两个方向倾斜的区域；以及倾斜角度为0度的区域，所以，多个光偏转区域32分别向二维坐标(XY坐标)上不同位置射出光。由此，在本实施方式的光束射出装置1上，即便不设向主扫描方向及副扫描方向射出光束用的特别的机构，也能向二维坐标上的规定位置射出光束，形成文字‘光’的图像，故而能用于广告、宣传或产品演示、灯饰等。

实施方式3

图7(a)、(b)为由具有利用本发明的光束射出装置的图像成像装置画的图像的说明图、及画所述图像用的透过型光偏转盘的说明图。还有，因用于本实施方式的图像成像装置的光束射出装置的基本构成和实施方式1、2说明过的内容相同，故对公共的部分标注同一标号，不再作详细说明。

在图7(a)上，本实施方式的图像成像装置例如在用XY坐标表示的屏幕等被照射面(平面)上例如沿记号‘△’的图像射出光束，如图7(b)所示，采用实施方式1说明过的透过型光偏转盘30。该透过型光偏转盘30的偏转盘面上形成多个光偏转区域32沿圆周方向排列的光道35。这里，在光偏转区域32之间形成无透光性的、或具有光散射性的屏蔽区域34，图7(b)中，对屏蔽区域34注上向右上方的斜线。另外，在透过型光偏转盘30上光源装置10射出的光束的入射位置在内侧用注上向右下方的斜线的圆L10表示。

在这样的图像成像装置上，透过型光偏转盘30的各光偏转区域32上形成能向用圆L10表示的以光束的入射位置为原点的用XY坐标表示的各矩阵状的位置(坐标位置(x、y))的各个位置射出光束的倾斜面33。也就是，在透过型光偏转盘30的各光偏转区域32形成能向坐标(-10、-10)、(-10、9-)…(0、0)…(10、10)射出光束的倾斜面33。

上述构成的图像成像装置，用使透过型光偏转盘30旋转的状态，在控制装置(图中未示出)的控制下，光源装置10按规定的定时向透过型光偏转盘30射出光束。其结果，光束在有选择地射入透过型光偏转盘30圆周方向的规定位置后，透过并从上面一侧的盘面射出时，向与光偏转区域32的倾斜面33的倾斜角度对应的方向射出。这里，多个光偏转区域32包括倾斜面33只向半径方向倾斜的区域：倾斜面33只向圆周方向倾斜的区域；倾斜面33向半径方向及圆周方向等两个方向倾斜的区域；及倾斜角度为0度的区域，所以多个光偏转区域32分别向二维坐标(XY坐标)上不同位置射出光。由此，在本实施方式的光束射出装置1上，即便不设向主扫描方向及副扫描方向射出光束用的特别的机构，也能向二维坐标上的规定位置射出光束。

另外，若改变从光源装置10向透过型光偏转盘30射出光束的定时，可以表示其它图像，代替记号‘△’。

实施方式4

图8为本发明实施方式4的光束射出装置的说明图。上述实施方式中，透过型光偏转盘30上形成一条能将入射的光束根据其入射位置射向不同方向的光道35，虽然是光源装置10为用一个构成的例子，但如图8中用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示那样，在圆周方向不同位置上可以配置两个及两个以上的光源装置10。

若采用这种构成，则通过采用某个光源装置10能使图像的成像位置在XY坐标上错开一点。另外，使形成光偏转区域32的倾斜面33的倾斜角度或方向与光源装置10的位置对应，若使透过型光偏转盘30的旋转和从多个光源装置10的各装置射出的光的射出定时同步，则也能利用从透过型光偏转盘30射出的多个光束来成像。

实施方式5

图9(a)、(b)为本发明实施方式5的光束射出装置的说明图。当光束L射入透过型光偏转盘30圆周方向的不同位置时，如图9(a)、(b)中用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示那样，利用1个光源装置10例如可对光道35圆周方向的两个部位照射光束。在这种情况下，可在光源装置10上设置将发光源25射出的光分离成两束光束的光程分离元件26；以及将经光程分离元件26分离后的两束光束中的一束向光道35上规定位置反射的全反射镜27。在如此地构成的情况下，因从两个光偏转区域32同时射出光束，所以能将上述两束光束合成显示一个图像。

实施方式6

图10为本发明实施方式6的光束射出装置的说明图。当光束L射入透过型光偏转盘30圆周方向的不同位置时，如图10中用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示那样，可以设置驱动光源装置10使其旋转的光源驱动机构(用箭头S1或箭头S2表示)、或设置驱动光源装置10使其直线运动的光源驱动机构(用箭头T1表示)，从而使1个光源装置10对光道35圆周方向的两个部位照射光束。

实施方式7

图11为本发明实施方式7的光束射出装置、及用于该光束射出装置的别的透过型光偏转盘的说明图。上述实施方式中，透过型光偏转盘30上形成一条能将入射的光束根据其入射位置向不同方向射出的光道35，虽然是光源装置10为用1个构成的例子，但如图11所示，在透过型光偏转盘30上预先形成多条能将入射的光束根据其入射位置向不同方向射出的同心圆状的光道35，对于光源装置10也可以用多个构成，如用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示的那样，使光束照射多个光道35的各光道。在如此构成的情况下，能将多道光道35射出的光束合成形成一个图像，同时也能在XY坐标上不同位置形成多个图像。

实施方式8

图12(a)、(b)为本发明实施方式8的光束射出装置的说明图。当光束L射入透过型光偏转盘30的多个光道35的各光道时，如图12(a)、(b)中用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示那样，利用1个光源装置10例如可对两个光道35的各光道照射光束。在这种情况下、可在光源装置10上设置将发光源25射出的光分离成两束光束的光程分离元件26；以及将经光程分离元件26分离后的两束光束中的一束向一方的光道35反射的全反射镜27。在如此构成的情况下，因从两个光偏转区域32同时射出光束，所以能将上述两束光束合成显示一个图像。

实施方式9

图13为本发明实施方式9的光束射出装置的说明图。当光束L射入透过型光偏转盘30的两条光道35的各光道时，如图13中用注上向右下方的斜线的圆L模式地表示那样，可以设置驱动光源装置10使其旋转的光源驱动机构(用箭头S3表示)、或设置驱动光源装置10使其直线运动的光源驱动机构(用箭头T2表示)，使1个光源装置10对两条光道35圆周方向的各个部位照射光束。

实施方式10

图14为采用本发明实施方式10的光束射出装置的又一种别的透过型光偏转盘的说明图。上述实施方式的透过型光偏转盘30在圆周方向上形成多个光偏转区域32，在所述光偏转区域32的各个区域形成倾斜面33，如图14所示，形成在圆周方向上连续的倾斜面33，该倾斜面33相对半径方向的倾斜角度、及相对圆周方向的倾斜角度在圆周方向上连续变化。这样构成的透过型光偏转盘30其图14中所表示的用D1-D1、D2-D2、D3-D3线切断的断面实质上上可以用图4(b)、(c)、(d)来表示。若采用这种透过型光偏转盘30则在原理上能无限制地提高分辨能力。还有，通过采用沿半径方向切削的加工方法，可以近似地，也就是能在对光束而言可以勿略不计的范围内形成几何学上不能实现的面的形状。

其它实施方式

上述实施方式是本发明适用的实施方式的一个例子，但并不限于此，在不改变本发明的主要精神的范围内可作各种变形。

例如光源装置10的构成，包括发光源20、以及将从发光源20射出的光束作为准直光引导到偏转盘面的准直透镜25，但也可以使用在发光源20射出的光束的垂直方向、水平方向、或垂直方向及水平方向等两个方向上作为会聚光引导到偏转盘面的会聚透镜。在这种情况下，最好会聚光在发光源20射出的光束的垂直方向、水平方向、或垂直方向及水平方向等两个方向上，在偏转盘面或偏转盘面附近有焦点。若如此地构成，则因光偏转区域32可以做得很小，1片透过型光偏转盘30上能形成众多的光偏转区域32。另外，若光偏转区域32的数量相等，则能力求使1片透过型光偏转盘30小型化。在这种情况下，也最好光束在光偏转区域32的圆周方向上的光束尺寸为小于等于3mm，最好圆周方向及半径方向的光束尺寸都小于等于3mm。

例如在上述实施方式中，虽然倾斜面33只形成于透过型光偏转盘30射出一侧的面，但也可以只形成于射入一侧的面。另外，可以在射出一侧的面和射入一侧的面的两个面上都形成倾斜面。在两面均形成倾斜面的情况下，例如入射一侧的面的倾斜角度在所有光偏转区域32上可以都为相同的角度。

另外，在上述实施方式中，虽然用树脂做成透过型光偏转盘30，但也可以用玻璃做成透过型光偏转盘30。在这种情况下，由于几乎不受温度变化的影响，所以温度特性稳定，同时，在高温环境之下也能使用光束射出装置。

还可以具有位置检测单元。如上述的实施方式那样，透过型光偏转盘具有在圆周方向上以近似等角度的间隔分割的多个光偏转区域32，在这种情况下，进行控制使电动机以一定转速旋转，只要从光源装置10以一定间隔射出脉冲状的光束，便能相应进行适当的光束扫描。

另外，可以将结构做成：不设反射镜5，从光源装置10向透过型光偏转盘30的盘面射出光束，直接射入透过型光偏转盘30。另外，在设反射镜5的情况下，其结构也可以做成；光源装置10配置于透过型光偏转盘30的斜下方，光束从透过型光偏转盘30的斜下方射入透过型光偏转盘30。

再有，在上述实施方式中，虽然其结构做成从光源装置10射出的光束透过透过型光偏转盘30，但其结构也可以做成光源装置10射出的光束被反射型光偏转盘反射。在这种情况下，例如参照图4说明的可以将光偏转盘30的上表面或下表面作为反射面的盘片当作反射型光偏转盘来使用。

再又，在上述实施方式中，虽然使圆片状的透过型光偏转盘30旋转，但其结构也可以做成：通过利用驱动机构使具有将射入的光束根据其入射位置能向二维坐标上的不同位置射出的偏转面的光偏转构件直线移动，通过这样切换从光源装置射出的光束的射向光偏转构件的入射位置。

Claims (28)

1.一种光束射出装置，包括

具有发光源的光源装置；以及

将该光源装置射出的光束向各方向射出的偏转机构，其特征在于，

所述光偏转机构包括

具有能将射入的光束根据其入射位置向二维坐标上的不同位置偏转的偏转面的光偏转构件；以及

驱动该光偏转构件，切换所述光源装置射出的光束的射向所述光偏转构件的入射位置的驱动机构。

2.如权利要求1所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转构件为具有偏转盘面作为所述偏转面的光偏转盘，

所述驱动机构驱动所述光偏转盘，使其旋转切换从所述光源装置射出的光束的射向所述光偏转构件的入射位置的旋转驱动机构。

3.如权利要求2所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘是射入的光束透过后射出去的方向因其入射位置而异的透过型光偏转盘。

4.如权利要求3所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘中至少一侧的盘面上形成防反射膜。

5.如权利要求3或4所述的光束射出装置，其特征在于，

在所述偏转盘面上形成至少朝半径方向及圆周方向中的至少一个方向倾斜，并使入射的光束沿规定方向折射的倾斜面。

6.如权利要求5所述的光束射出装置，其特征在于，

作为所述偏转盘面，只在所述光偏转盘一面的盘面上形成。

7.如权利要求5或6所述的光束射出装置，其特征在于，

设所述倾斜面和所述偏转盘面间形成的倾斜角度为θw、从所述透过型光偏转盘射出的光束与所述偏转盘面的法线间形成的出射角度为θs、所述透过型光偏转盘的折射率为n时，满足以下关系，

sin(θw+θs)＝n·sinθw

形成所述倾斜面。

8.如权利要求5至7中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

在沿圆周方向分割的多个光偏转区域的每一个区域上，以不同的倾斜角度形成所述倾斜面。

9.如权利要求8所述的光束射出装置，其特征在于，

在沿圆周方向排列的所述多个光偏转区域上，所述倾斜面的倾斜角度渐渐增加或渐渐减少。

10.如权利要求5至7中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

作为在圆周方向上倾斜角度连续变化的连续面，形成所述倾斜面。

11.如权利要求2至10中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘上形成1条光道，该光道能使入射的光束根据其入射位置向不同的方向射出。

12.如权利要求2至11中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置是一个，该光源装置对所述光道圆周方向的一个部位照射光束。

13.如权利要求2至11中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置由多个构成，使其能对所述光道圆周方向多个部位的每一个部位照射光束。

14.如权利要求2至11中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置是一个，该光源装置具有使所述发光源射出的光朝所述光道圆周方向多个部位的每一个部位分离开的光程分离元件，使得光束照射到所述光道圆周方向多个部位的每一个部位。

15.如权利要求2至11中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置是一个，具有驱动所述光源装置使其旋转或使其直行的光源驱动机构，使得由该光源装置对所述光道圆周方向多个部位的每一个部位照射光束。

16.如权利要求2至10中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘上形成多条同心圆形能使入射的光束根据其入射位置向不同的位置射出的光道，

所述光源装置由多个构成，使其能向所述多条光道的各条光道照射光束。

17.如权利要求2至10中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘上形成多条同心圆形能使入射的光束根据其入射位置向不同的位置射出的光道，

所述光源装置为一个，而且该光源装置具有光程分离元件，所述光程分离元件将所述发光源射出的光向着所述多条光道的每一条分离开来，使得光束照射所述多条光道的每一条。

18.如权利要求2至10中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘上形成多条同心圆形能使入射的光束根据其入射位置向不同的位置射出的光道，

所述光源装置为一个，该光源装置具有光源驱动机构，所述光源驱动机构驱动所述光源装置使其转动或使其直行，使得由该光源装置向所述多条光道的每一条光道照射光束。

19.如权利要求2至18中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述偏转盘面根据来自所述光偏转盘的所述光束的射出图形相应地构成。

20.如权利要求2至18中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述偏转盘面的构成为能将入射的光束向配置成矩阵状的各个位置射出，

所述光源装置通过按照与来自所述光偏转盘的所述光束的射出图形对应的定时射出光束，有选择地使所述光束射入所述偏转盘面的规定位置。

21.如权利要求2至20中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置具有

所述发光源；以及

将该发光源射出的光束作为准直光引导到所述偏转盘面的准直透镜。

22.如权利要求2至20中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光源装置具有

所述发光源；以及

在该发光源射出的光束的垂直方向、水平方向、或者垂直方向及水平方向的两个方向上作为会聚光引导到所述偏转盘面的聚光透镜。

23.如权利要求22所述的光束射出装置，其特征在于，

所述会聚光在所述发光源射出的光束的垂直方向、水平方向、或者垂直方向及水平方向的两个方向上，在所述偏转盘面或该偏转盘面附近有焦点。

24.如权利要求2至23中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光束在所述偏转盘面圆周方向上的光束尺寸为小于等于3mm。

25.如权利要求2至23中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光束在所述偏转盘面圆周方向及半径方向上的光束尺寸都小于等于3mm。

26.如权利要求2至25中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

所述光偏转盘是树脂制的。

27.如权利要求2至26中任一项所述的光束射出装置，其特征在于，

具有检测所述光偏转盘旋转位置用的位置检测单元，根据该位置检测单元的检测结果，控制所述光偏转盘的旋转。

28.一种图像成像装置，其特征在于，

是具有如权利要求1至27中任一项所述的光束射出装置的图像成像装置，

利用所述光偏转机构射出的光束，进行成像。

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