JP2002090683A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2002090683A
JP2002090683A JP2000284549A JP2000284549A JP2002090683A JP 2002090683 A JP2002090683 A JP 2002090683A JP 2000284549 A JP2000284549 A JP 2000284549A JP 2000284549 A JP2000284549 A JP 2000284549A JP 2002090683 A JP2002090683 A JP 2002090683A
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JP
Japan
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optical system
angle
movable
optical
scanning device
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Application number
JP2000284549A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Osawa
康宏 大澤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner which is small-sized and large in the angle of deflection of its optical system, which has been difficult to actualize using the conventional optical scanning optical system. SOLUTION: This optical scanner comprises a deflection optical system 1, which deflects the radiation direction of an incident light 7 by reflecting it by a movable mirror 4 and an angle increase optical system 5, which increases the projection angles of deflected outgoing lights 8a and 8b.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム状光源の偏
向光学系に係わり、特に、3次元形状計測装置、バーコ
ードスキャナなどの読取装置、光プリンタや複写機等の
電子写真プロセスを用いた光書込み光学系に設けられる
光走査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a deflecting optical system for a beam-shaped light source, and more particularly to a three-dimensional shape measuring device, a reading device such as a bar code scanner, and an electrophotographic process such as an optical printer and a copying machine. The present invention relates to an optical scanning device provided in an optical writing optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ビームを1次元あるいは2次元に走査
する光走査光学系は、これまで、レーザープリンタや、
視差情報を利用した3次元形状計測機などに利用されて
きた。市販されているレーザープリンタや、3次元形状
計測機には、ポリゴンミラーやガルバノミラーを併用し
た光走査装置が用いられてきた。
2. Description of the Related Art An optical scanning optical system for scanning a light beam one-dimensionally or two-dimensionally has hitherto been known as a laser printer,
It has been used for a three-dimensional shape measuring device using parallax information. An optical scanning device using a polygon mirror and a galvanometer mirror together has been used for a commercially available laser printer and a three-dimensional shape measuring machine.

【0003】特に立体の形状を取り込める3次元形状計
測機は、これまでクレイモデルから3次元CADのモデ
ルを生成する用途、個人の体のサイズに合わせた服飾品
や靴、帽子等のサイズをとる用途などに使われてきた
が、CCDカメラでテキスチャを貼り付けることで、よ
り立体感・現実感のある3次元モデルを作り込める。こ
の特徴を利用して、インターネットの上に設けられた仮
想店舗で立体カタログを用意し、サイトを訪れたユーザ
ーに、拡大・縮小・回転自由な3次元のカタログを提供
するという用途も今後見込まれている。
[0003] In particular, a three-dimensional shape measuring machine capable of capturing a three-dimensional shape has been used for generating a three-dimensional CAD model from a clay model, and measures the size of accessories, shoes, hats, etc. according to the size of an individual's body. It has been used for various purposes, but by attaching texture using a CCD camera, it is possible to create a three-dimensional model with more three-dimensionality and realism. By utilizing this feature, it is anticipated that a three-dimensional catalog will be prepared at a virtual store located on the Internet, and users who visit the site will be offered a three-dimensional catalog that can be freely enlarged, reduced, or rotated. ing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】3次元形状計測機のよ
うに、偏向角度が比較的大きな場合は、周期的に偏向す
るミラーに入射光を反射させることで偏向角度を確保す
る手法が現実的である。従来の3次元形状計測機はサイ
ズが大きく、手で持ち運びできるカメラほどの大きさに
まとめるのは簡単ではなかった。その理由の1つは、偏
向ミラーを用いた光走査光学系を小型化するのが難しか
ったことである。
When the deflection angle is relatively large, as in a three-dimensional shape measuring instrument, it is practical to secure the deflection angle by reflecting the incident light on a mirror that deflects periodically. It is. Conventional three-dimensional shape measuring machines are large in size, and it has not been easy to reduce the size to a size that can be carried by hand. One of the reasons is that it was difficult to reduce the size of an optical scanning optical system using a deflecting mirror.

【0005】従来型の光走査光学系の例をあげると、例
えば特開平7-270137号公報では、モーターで駆動するガ
ルバノミラーで光ビームを偏向している。図12を用い
て説明すると、レーザー光源101から放射されたスポ
ット光ビームは、Xスキャナ102とYスキャナ103で
偏向走査され、スポット光ビームGmnとして被計測対象
物104に照射される。対象物104で反射された光Km
nはレンズ系105で、位置検知用素子であるPSD(Posit
ion-Sensitive Device)106に結像され、投射光Gmnと
反射光Kmnとの視差により、対象物104の段差に応じ
たパターンが形成される。段差とパターンとの関係は3
角測量の原理に基づいて決定される。
As an example of a conventional optical scanning optical system, for example, in JP-A-7-270137, a light beam is deflected by a galvanometer mirror driven by a motor. Referring to FIG. 12, the spot light beam emitted from the laser light source 101 is deflected and scanned by the X scanner 102 and the Y scanner 103, and is irradiated on the measurement object 104 as the spot light beam Gmn. Light Km reflected by object 104
n is a lens system 105, which is a PSD (Posit
An image is formed on an ion-sensitive device (106), and a pattern corresponding to the step of the object 104 is formed by the parallax between the projection light Gmn and the reflected light Kmn. The relationship between the step and the pattern is 3
It is determined based on the principle of angle measurement.

【0006】この形状計測装置では、光走査光学系にガ
ルバノミラーを用いているが、光ビームのサイズに対し
てモータを小さくするのが簡単ではない。そのため、光
走査光学系を小型化する際に問題となりやすい。
In this shape measuring apparatus, a galvanomirror is used for the optical scanning optical system, but it is not easy to reduce the size of the motor with respect to the size of the light beam. Therefore, it tends to be a problem when the optical scanning optical system is downsized.

【0007】光走査光学系の小型化を行なった例とし
て、例えば特許2722314号がある。この特許では、マイ
クロマシン技術を用いて、シリコン基板に薄膜の可動ミ
ラーを設け、トーションバーのねじれに対するばねの力
と、ミラー面に設けたコイルと、ミラー外部に設けた磁
石による磁場を利用し、磁場中のコイルが受けるローレ
ンツ力とトーションバーのねじりばねとによって可動ミ
ラーを振動させる機構を提案している。
[0007] For example, Japanese Patent No. 2722314 discloses an example in which the optical scanning optical system is downsized. In this patent, using a micromachine technology, a thin film movable mirror is provided on a silicon substrate, a spring force against torsion bar torsion, a coil provided on the mirror surface, and a magnetic field generated by a magnet provided outside the mirror are used, We have proposed a mechanism that vibrates a movable mirror by Lorentz force applied to a coil in a magnetic field and a torsion spring of a torsion bar.

【0008】図13を用いて説明すると、ガルバノミラ
ー121は、シリコン基板122の上下にガラス基板1
23,124を設け、永久磁石130A,130B,1
31A,131Bが配置した構成である。可動板125
は、トーションバー126によってシリコン基板122
と一体形成されており、可動板125の上には平面コイ
ル127と全反射ミラー128が形成され、平面コイル
127は電極端子129によって外部回路と接続され
る。電極端子129に電流を流すと、永久磁石130
A,130B,131A,131Bによる磁場によりロ
ーレンツ力が生じて、トーションバー126を軸に可動
板125が回転する。
[0008] Referring to FIG. 13, the galvanomirror 121 has a glass substrate 1 above and below a silicon substrate 122.
And permanent magnets 130A, 130B, 1
31A and 131B are arranged. Movable plate 125
Is a silicon substrate 122 by a torsion bar 126.
A planar coil 127 and a total reflection mirror 128 are formed on the movable plate 125, and the planar coil 127 is connected to an external circuit by an electrode terminal 129. When a current is applied to the electrode terminal 129, the permanent magnet 130
The Lorentz force is generated by the magnetic fields of A, 130B, 131A, and 131B, and the movable plate 125 rotates around the torsion bar 126.

【0009】可動板125の回転に合わせて、可動板1
25に設けられた全反射ミラー128に照射された光
は、可動板125の回転角をθとすると、2θだけ偏向
することになる。光走査光学系をシリコン基板の異方性
エッチングで形成しているので、図12に示されたモー
タ駆動のガルバノミラーに比べて、非常に小さな光走査
光学系を実現できることがわかる。
In accordance with the rotation of the movable plate 125, the movable plate 1
The light applied to the total reflection mirror 128 provided in the mirror 25 is deflected by 2θ, where θ is the rotation angle of the movable plate 125. Since the optical scanning optical system is formed by anisotropic etching of the silicon substrate, it can be understood that an extremely small optical scanning optical system can be realized as compared with the motor driven galvanomirror shown in FIG.

【0010】もし十分に光を偏向できればこの構造で十
分であるが、実際にはミラーの振動角度と振動速度には
トレードオフの関係があること、振動角度を大きくし過
ぎるとトーションバーが破壊されるので、なるべく小さ
な角度でミラーを振動させることになる。つまり高速で
光ビームを偏向させながら、なおかつ偏向角度も大きく
したい場合、この可動型のマイクロミラーだけを用いて
も対応し難い問題がある。
This structure is sufficient if the light can be sufficiently deflected, but there is actually a trade-off relationship between the oscillation angle and the oscillation speed of the mirror. If the oscillation angle is too large, the torsion bar is destroyed. Therefore, the mirror is vibrated at an angle as small as possible. That is, when it is desired to deflect the light beam at a high speed and increase the deflection angle, there is a problem that it is difficult to cope with the problem by using only the movable micro mirror.

【0011】本発明は前記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、従来の光走査光学系
では実現が難しかった、小型でかつ光学系の偏向角の大
きさが大きい、光走査装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a small-sized optical system having a large deflection angle which is difficult to realize with a conventional optical scanning optical system. , An optical scanning device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1に記載の光走査装置は、可動ミラーで反射
させることで入射光の放射方向を偏向させる偏向光学系
と、その偏向された射出光の射出角度を拡大する角度拡
大光学系とによって構成されていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device, comprising: a deflecting optical system for deflecting a radiation direction of incident light by reflecting the light on a movable mirror; And an angle magnifying optical system that enlarges the emission angle of the emitted light.

【0013】この請求項1に記載の光走査装置によれ
ば、偏向光学系と偏向角を拡大する角度拡大光学を併用
することで、単一の偏向光学系を用いる場合より、大き
な偏向角が得られるので、小さな偏向角しか実現できな
い偏向光学系を用いても、全体として偏向角が大きな光
走査光学系を構成できる。
According to the optical scanning device of the first aspect, by using the deflecting optical system and the angle expanding optics for expanding the deflection angle together, a larger deflection angle can be obtained than when a single deflecting optical system is used. Therefore, even if a deflection optical system that can realize only a small deflection angle is used, an optical scanning optical system having a large deflection angle can be configured as a whole.

【0014】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明において、偏向光学系と角度拡大光学系と
が一体に集積化されたことを特徴とする。
[0014] The invention described in claim 2 is the first invention.
The deflection optical system and the angle magnifying optical system are integrally integrated.

【0015】この請求項2に記載の発明によれば、請求
項1と同様の作用効果が得られるとともに、請求項1の
光走査装置において、偏向光学系と角度拡大光学系とを
一体に集積化しているので、光走査光学系を小型化でき
る。
According to the second aspect of the present invention, the same operation and effect as those of the first aspect are obtained, and in the optical scanning device of the first aspect, the deflection optical system and the angle magnifying optical system are integrally integrated. As a result, the optical scanning optical system can be downsized.

【0016】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の発明において、偏向光学系が半
導体プロセスにより製造された可動型マイクロミラーで
あることを特徴とする。
[0016] The invention according to claim 3 provides the invention according to claim 1.
Alternatively, in the invention according to claim 2, the deflecting optical system is a movable micromirror manufactured by a semiconductor process.

【0017】この請求項3に記載の発明によれば、請求
項1または請求項2と同様の作用効果が得られるととも
に、偏向光学系に半導体プロセスにより製造された可動
型マイクロミラーを用いているので、偏向光学系を小型
化できる。
According to the third aspect of the invention, the same function and effect as those of the first or second aspect are obtained, and the movable micromirror manufactured by a semiconductor process is used for the deflection optical system. Therefore, the size of the deflection optical system can be reduced.

【0018】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の発明において、角度拡大光学系
が凹レンズあるいは凸面ミラーであることを特徴とす
る。
The invention described in claim 4 is the first invention.
Alternatively, in the invention according to claim 2, the angle magnifying optical system is a concave lens or a convex mirror.

【0019】この請求項4に記載の発明によれば、請求
項1または請求項2と同様の作用効果が得られるととも
に、角度拡大光学系として、入手しやすい一般的な凹レ
ンズあるいは凸面ミラーを用いているので、簡便に光走
査光学系を形成することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the same function and effect as those of the first or second aspect can be obtained, and a commonly available concave or convex mirror is used as the angle expanding optical system. Therefore, an optical scanning optical system can be easily formed.

【0020】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の発明において、角度拡大光学系
が可動型マイクロミラーであることを特徴とする。
The invention described in claim 5 is the first invention.
Alternatively, in the invention according to claim 2, the angle-magnifying optical system is a movable micromirror.

【0021】この請求項5に記載の発明によれば、請求
項1または請求項2と同様の作用効果が得られるととも
に、角度拡大光学系として可動型マイクロミラーを用い
ているので、偏向光学系と同じ製造工程で同時に拡大光
学系を構成することも可能になり、製造工程の簡単化を
図れる。
According to the fifth aspect of the invention, the same function and effect as those of the first or second aspect can be obtained, and the movable micro mirror is used as the angle expanding optical system. It is also possible to configure the magnifying optical system at the same time in the same manufacturing process as described above, thereby simplifying the manufacturing process.

【0022】また、請求項6に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の発明において、偏向光学系およ
び角度拡大光学系がいずれも可動型マイクロミラーであ
り、これら2つの可動型マイクロミラーで各々1度だけ
入射光を反射することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the first invention.
Alternatively, the deflecting optical system and the angle magnifying optical system are both movable micromirrors, and each of the two movable micromirrors reflects incident light only once. .

【0023】この請求項6に記載の発明によれば、請求
項1または請求項2と同様の作用効果が得られるととも
に、2つの可動型マイクロミラーに1度だけ入射光を反
射させるので、複数回反射させる場合に比べて、ミラー
の面積を小さくすることができるため、ミラーの偏向角
や偏向速度を上げつつコストを下げることができる。
According to the sixth aspect of the invention, the same operation and effect as those of the first or second aspect can be obtained, and the incident light is reflected only once by the two movable micro mirrors. Since the area of the mirror can be reduced as compared with the case where the light is reflected twice, the cost can be reduced while increasing the deflection angle and the deflection speed of the mirror.

【0024】また、請求項7に記載の発明は、請求項6
に記載の発明において、偏向光学系である可動型マイク
ロミラーと角度拡大光学系である可動型マイクロミラー
とが概ね対向していることを特徴とする。
The invention described in claim 7 is the same as the claim 6.
In the invention described in (1), a movable micromirror serving as a deflection optical system and a movable micromirror serving as an angle magnifying optical system are generally opposed to each other.

【0025】この請求項7に記載の発明によれば、請求
項6と同様の作用効果が得られるとともに、偏向光学系
である可動型マイクロミラーと角度拡大光学系である可
動型マイクロミラーを、概ね対向させているので、全体
として光走査光学系を平板状に構成できて、機器への組
み込みを容易化できる。
According to the seventh aspect of the invention, the same function and effect as those of the sixth aspect are obtained, and the movable micromirror serving as the deflection optical system and the movable micromirror serving as the angle magnifying optical system are provided with: Since the optical scanning optical system is generally opposed to each other, the optical scanning optical system can be configured as a flat plate as a whole, and can be easily incorporated into a device.

【0026】また、請求項8に記載の発明は、請求項7
に記載の発明において、偏向光学系である可動型マイク
ロミラーと角度拡大光学系である可動型マイクロミラー
の光路に平面ミラーを配置して光路を折り畳み、その平
面ミラーと2つの可動型マイクロミラーが概ね対向して
いることを特徴とする。
The invention described in claim 8 is the same as that in claim 7.
In the invention described in the above, a plane mirror is arranged on the optical path of the movable micromirror which is a deflection optical system and the movable micromirror which is an angle expansion optical system to fold the optical path, and the plane mirror and the two movable micromirrors are It is characterized by being generally opposed.

【0027】この請求項8に記載の発明によれば、請求
項7と同様の作用効果が得られるとともに、平面ミラー
を用いて光路を折り畳み、平面ミラーと2つの可動型マ
イクロミラーが概ね対向しているので、平面ミラーを基
板にして可動型マイクロミラーを集積化しやすい構造に
なっているため、光走査光学系の小型化が容易になる。
According to the eighth aspect of the invention, the same operation and effect as those of the seventh aspect are obtained, and the optical path is folded by using the plane mirror so that the plane mirror and the two movable micro mirrors are substantially opposed to each other. Therefore, the structure is such that the movable micromirror can be easily integrated using the plane mirror as a substrate, so that the size of the optical scanning optical system can be easily reduced.

【0028】また、請求項9に記載の3次元形状計測装
置は、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の
光走査装置を用いて、スポット光あるいはスリット光を
偏向することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional shape measuring apparatus for deflecting spot light or slit light using the optical scanning device according to any one of the first to eighth aspects. Features.

【0029】この請求項9に記載の発明によれば、請求
項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の発明と同様
の作用効果が得られるとともに、3次元形状計測装置の
光走査光学系に、請求項1ないし請求項8の小型で偏向
角の大きな光走査装置を用いているので、3次元形状計
測装置の大きさを小型化できる。
According to the ninth aspect of the invention, the same operation and effect as those of the first aspect of the invention can be obtained, and the optical scanning optical system of the three-dimensional shape measuring apparatus can be obtained. Since the compact optical scanning device having a large deflection angle is used in the system, the size of the three-dimensional shape measuring device can be reduced.

【0030】また、請求項10に記載のレーザープリン
タは、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の
光走査装置を用いて、レーザー光を偏向することを特徴
とする。
A laser printer according to a tenth aspect is characterized in that the laser beam is deflected by using the optical scanning device according to any one of the first to eighth aspects.

【0031】この請求項10に記載の発明によれば、請
求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の発明と同
様の作用効果が得られるとともに、レーザープリンタの
光走査光学系に、請求項1ないし請求項8の小型で偏向
角の大きな光走査装置を用いているので、レーザープリ
ンタの大きさを小型化できる。
According to the tenth aspect, the same function and effect as those of the first aspect can be obtained, and the optical scanning optical system of the laser printer has the following advantages. Since the optical scanning device of the first to eighth aspects having a large deflection angle is used, the size of the laser printer can be reduced.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】図1および図2は本発明の第1の実施形態
を示している。図1に示されるように、本実施形態に係
る光走査装置は、入射光7(図2参照)を偏向する偏向
光学系1と、角度拡大光学系であるシリンドリカルレン
ズ5と、偏向光学系1とシリンドリカルレンズ5の間隔
を保持するための筐体である、表面を黒アルマイト処理
して反射を抑えたアルミニウム製のスペーサ6とからな
る。スペーサ6を介して偏向光学系1とシリンドリカル
レンズ5とを組み合わせた状態が図2に示されている。
FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical scanning device according to the present embodiment includes a deflection optical system 1 that deflects incident light 7 (see FIG. 2), a cylindrical lens 5 that is an angle magnifying optical system, and a deflection optical system 1. And an aluminum spacer 6 whose surface is subjected to black alumite treatment to suppress reflection, which is a housing for maintaining the interval between the cylindrical lens 5 and the cylindrical lens 5. FIG. 2 shows a state in which the deflection optical system 1 and the cylindrical lens 5 are combined via the spacer 6.

【0034】偏向光学系1は、ヒンジ2で振動板3を両
側から支えており、ヒンジ2を中心にねじれ回転する構
造である。振動板3の上には、入射光を反射するための
ミラー面4を設けている。この偏向光学系1において、
図面左右方向に磁束の方向を配置し、ミラー面の下に設
けられた図示しない平面コイルに、ヒンジ2の上を通し
た配線で電流を印加すると、ローレンツ力により、ヒン
ジ2がねじれように力が働く。他の方式として、対向電
極間の静電引力や、ピエゾアクチュエータ等の振動によ
り、可動ミラーを駆動しても良い。また、可動マイクロ
ミラーの共振周波数と駆動周波数を適合させることで、
ミラーの偏向角度を大きくすることもできる。
The deflecting optical system 1 has a structure in which a diaphragm 3 is supported from both sides by a hinge 2, and the torsional rotation about the hinge 2 is performed. A mirror surface 4 for reflecting incident light is provided on the diaphragm 3. In this deflection optical system 1,
When the direction of the magnetic flux is arranged in the horizontal direction of the drawing and a current is applied to a flat coil (not shown) provided below the mirror surface by wiring passing over the hinge 2, the hinge 2 is twisted by Lorentz force. Works. As another method, the movable mirror may be driven by electrostatic attraction between the opposing electrodes or vibration of a piezo actuator or the like. Also, by matching the resonance frequency and drive frequency of the movable micro mirror,
The deflection angle of the mirror can be increased.

【0035】偏向光学系1はシリコン基板からなり、通
常のマイクロマシニングで用いられる、ヒドラジンなど
を用いた異方性エッチングと、半導体プロセスによる薄
膜成膜プロセスを用いて製造する。ミラー面4はアルミ
ニウムの蒸着で形成する。
The deflection optical system 1 is made of a silicon substrate, and is manufactured using anisotropic etching using hydrazine or the like, which is used in ordinary micromachining, and a thin film forming process using a semiconductor process. The mirror surface 4 is formed by vapor deposition of aluminum.

【0036】このような構成では、図2に示されるよう
に、入射光7をシリンドリカルレンズ5が設けられてい
ない部分から振動板に向けて照射すると、反射光8は、
ヒンジ2を中心とする振動板3の回転に伴って、反射方
向が8a,8bまで変化する。反射光8は、角度拡大光
学系であるシリンドリカルレンズ5を透過する際に屈折
されて、放射角度が拡大され、射出光9a,9bとな
る。
In such a configuration, as shown in FIG. 2, when the incident light 7 is irradiated toward the diaphragm from the portion where the cylindrical lens 5 is not provided, the reflected light 8
With the rotation of the diaphragm 3 about the hinge 2, the reflection direction changes to 8a and 8b. The reflected light 8 is refracted when transmitting through the cylindrical lens 5 which is an angle expanding optical system, the emission angle is expanded, and the reflected light 8 becomes the emission lights 9a and 9b.

【0037】このように、シリンドリカルレンズ5を設
けると、偏向光学系1だけで光を走査する場合に比べ
て、偏向角度を大きく取れる。例えば、振動板3の振動
角度が10°なら、反射光8の偏向角はその2倍の20
°である。シリンドリカルレンズとして、角倍率が2で
あるものを選択すると、最終的な射出光9の偏向角は4
0°となる。また、偏向光学系、角度拡大光学系とも、
そのサイズを小さくできることから、全体としてのサイ
ズは数cm角以下に製造できる。以上のように、本実施形
態では、可動ミラー4で反射させることで入射光の放射
方向を偏向させる偏向光学系1と、その偏向された射出
光の射出角度を拡大する角度拡大光学系5とによって光
走査装置が構成されている。このように、偏向光学系1
として可動ミラー4を用いた場合、可動ミラー4の偏向
角をθとすると、入射光に対する反射光の偏向角度は2
θとなる。可動ミラー4の制限等の何らかの理由でθが
小さくなると、偏向角度2θも小さくなり望ましくな
い。そこで、偏向光学系1から射出された光を、さらに
放射角度を拡大する角度拡大光学系5を通せば、角度拡
大光学系5を透過した後の偏向角が大きくなり、光走査
光学系全体として、入射角度に対する射出角度の偏向角
度を大きくすることができる。例えば角度拡大光学系の
角倍率をβ(ただしβ>1)とすると、光走査光学系全体の
偏向角は2βθとなり、偏向角を大きくできる。
As described above, when the cylindrical lens 5 is provided, the deflection angle can be made larger than when the light is scanned only by the deflection optical system 1. For example, if the vibration angle of the diaphragm 3 is 10 °, the deflection angle of the reflected light 8 is twice as large as 20 degrees.
°. When a cylindrical lens having an angular magnification of 2 is selected, the final deflection angle of the emitted light 9 is 4
0 °. In addition, both the deflection optical system and the angle magnifying optical system
Since the size can be reduced, the entire size can be manufactured to be several cm square or less. As described above, in the present embodiment, the deflecting optical system 1 that deflects the radiation direction of the incident light by reflecting the light on the movable mirror 4 and the angle expanding optical system 5 that expands the exit angle of the deflected exit light Constitutes an optical scanning device. Thus, the deflection optical system 1
If the deflection angle of the movable mirror 4 is θ, the deflection angle of the reflected light with respect to the incident light is 2
θ. If θ decreases for some reason such as limitation of the movable mirror 4, the deflection angle 2θ also decreases, which is not desirable. Therefore, if the light emitted from the deflecting optical system 1 passes through the angle-enlarging optical system 5 for further expanding the radiation angle, the deflection angle after passing through the angle-enlarging optical system 5 becomes large, and the entire light scanning optical system becomes In addition, the deflection angle of the exit angle with respect to the incident angle can be increased. For example, if the angle magnification of the angle magnifying optical system is β (where β> 1), the deflection angle of the entire optical scanning optical system is 2βθ, and the deflection angle can be increased.

【0038】また、本実施形態の好ましい形態では、偏
向光学系と角度拡大光学系とが一体に集積化される。光
走査光学系を製造する場合、偏向光学系と角度拡大光学
系の位置合わせが重要なので、偏向光学系と角度拡大光
学系を一体に集積化すれば、位置合わせという検査工程
を集積化の製造工程に組み込むことができて、その結
果、位置合わせ精度が向上する。また、集積化すること
で不要な部材を除去し、コストを下げ小型化する場合に
も有効である。
In a preferred embodiment of the present embodiment, the deflection optical system and the angle magnifying optical system are integrated integrally. When manufacturing an optical scanning optical system, it is important to align the deflecting optical system and the angle-enlarging optical system, so if the deflecting optical system and the angle-enlarging optical system are integrated, the inspection process called alignment can be integrated. It can be incorporated into the process, resulting in improved alignment accuracy. In addition, it is also effective in the case where unnecessary members are removed by integration to reduce costs and reduce the size.

【0039】また、本実施形態では、偏向光学系1が半
導体プロセスにより製造された可動型マイクロミラーで
ある構成をとっている。半導体プロセスを用いたマイク
ロマシニング技術により製造されたマイクロミラーは、
小型でかつ量産性に優れており、偏向光学系としては望
ましい。もし、偏向光学系1を角度拡大光学系5と一緒
に集積化する場合でも、シリコン基板等に角度拡大光学
系を同時に製造し集積化するプロセスは、半導体プロセ
スとの親和性が良く、製造しやすくなるというメリット
がある。
In this embodiment, the deflecting optical system 1 is a movable micro mirror manufactured by a semiconductor process. Micromirrors manufactured by micromachining technology using semiconductor processes,
It is compact and excellent in mass productivity, and is desirable as a deflection optical system. Even if the deflecting optical system 1 is integrated together with the angle-magnifying optical system 5, the process of simultaneously manufacturing and integrating the angle-magnifying optical system on a silicon substrate or the like has a good affinity for the semiconductor process, so There is a merit that it becomes easier.

【0040】図3および図4は本発明の第2の実施形態
を示している。図3に示されるように、本実施形態に係
る光走査装置は、入射光20(図4参照)を偏向する可
変マイクロミラー19からなる偏向光学系16と、可変
マイクロミラー14からなる角度拡大光学系11と、偏
向光学系16と角度拡大光学系11の間隔を保持するた
めの筐体でもある、アルミニウム製のスペーサ15とか
らなる。偏向光学系16と角度拡大光学系11は、どち
らも可動マイクロミラー19,14を用いており、ヒン
ジ11,12を中心に振動板13,18が回転振動す
る。これは第1の実施形態と同じ構造であって、同様の
プロセスで製造できる。また、本実施形態では、偏向光
学系16と角度拡大光学系11とがスペーサ15を介し
て概ね対向している。
FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the optical scanning device according to the present embodiment includes a deflecting optical system 16 including a variable micromirror 19 for deflecting incident light 20 (see FIG. 4) and an angle magnifying optical system including a variable micromirror 14. It comprises a system 11 and an aluminum spacer 15 which also serves as a housing for maintaining an interval between the deflection optical system 16 and the angle magnifying optical system 11. The deflecting optical system 16 and the angle magnifying optical system 11 both use movable micromirrors 19 and 14, and the diaphragms 13 and 18 rotate and vibrate around the hinges 11 and 12. This has the same structure as the first embodiment, and can be manufactured by a similar process. Further, in the present embodiment, the deflection optical system 16 and the angle magnifying optical system 11 are generally opposed via the spacer 15.

【0041】次に、図4を参照しながら、上記構成の光
走査装置の作用について説明する。
Next, the operation of the optical scanning device having the above configuration will be described with reference to FIG.

【0042】図4に示されるように、入射光20は、偏
向光学系16の振動板で1回反射される(反射光21
は、ヒンジ17を中心とする振動板18の回転に伴っ
て、反射方向が21a,21bまで変化する)ととも
に、角度拡大光学系11の振動板13で1回だけ反射さ
れ(反射光22は、ヒンジ12を中心とする振動板13
の回転に伴って、反射方向が22a,22bまで変化す
る)、射出光22として射出される。振動板18の周期
振動と逆位相で同期させて振動板13を振動させること
で、振動板13を含む角度拡大光学系11が、単なる偏
向素子ではなく角度拡大光学系として機能する。振動板
18と振動板13の振動角度が10°とすると、入射光
の最終的な偏向角度は、各々の振動板の振動角度の2倍
の和である40°となり、偏向光学系16の振動板18
だけで入射光20を偏向させる場合に比べて、2倍の偏
向角となる。注意すべき点として、もし振動板をその共
振周波数で振動させる場合は、振動板18,13の共振
周波数が一致するようにしておく必要がある。
As shown in FIG. 4, the incident light 20 is reflected once by the diaphragm of the deflection optical system 16 (reflected light 21).
Is reflected by the diaphragm 18 around the hinge 17 and the reflection direction changes to 21a and 21b), and is reflected only once by the diaphragm 13 of the angle-magnifying optical system 11 (the reflected light 22 is Diaphragm 13 centering on hinge 12
The reflection direction changes to 22a and 22b along with the rotation of), and the light is emitted as emission light 22. By vibrating the vibration plate 13 in synchronization with the periodic vibration of the vibration plate 18 in the opposite phase, the angle magnifying optical system 11 including the vibration plate 13 functions as an angle magnifying optical system instead of a simple deflecting element. Assuming that the vibration angle between the vibration plate 18 and the vibration plate 13 is 10 °, the final deflection angle of the incident light is 40 ° which is the sum of twice the vibration angle of each vibration plate, and the vibration of the deflection optical system 16 is Board 18
Alone, the deflection angle is twice as large as when the incident light 20 is deflected. It should be noted that if the diaphragm is vibrated at its resonance frequency, it is necessary that the resonance frequencies of the diaphragms 18 and 13 match.

【0043】以上のように、本実施形態においても、第
1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、本実施形態では、第1の実施形態に加えて、角度拡
大光学系11が可動型マイクロミラーである構成をとっ
ている。偏向角度αで偏向光学系16から射出された光
を、可動型マイクロミラー14に反射させると、偏向光
学系16の偏向角度αに加えて、可動型マイクロミラー
14の偏向角度をφとすると、光走査光学系全体の偏向
角度はα+2φとなり、偏向光学系16だけを用いる場合
に比べ、光走査光学系全体としての偏向角度は増加す
る。角倍率を一定にしたい場合は、αに比例させてφを
変化させれば良い。即ち、φ = K α (Kは定数)と変化
させれば、角倍率βは(1 + 2K)となる。
As described above, also in the present embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, in addition to the first embodiment, a configuration is adopted in which the angle expanding optical system 11 is a movable micro mirror. When the light emitted from the deflection optical system 16 at the deflection angle α is reflected by the movable micromirror 14, when the deflection angle of the movable micromirror 14 is φ in addition to the deflection angle α of the deflection optical system 16, The deflection angle of the entire optical scanning optical system is α + 2φ, and the deflection angle of the entire optical scanning optical system increases as compared with the case where only the optical deflection system 16 is used. When it is desired to keep the angular magnification constant, φ may be changed in proportion to α. That is, if φ = Kα (K is a constant), the angular magnification β becomes (1 + 2K).

【0044】また、本実施形態では、偏向光学系16で
ある可動型マイクロミラー19と角度拡大光学系11で
ある可動型マイクロミラー14で、各々1度だけ入射光
を反射させる構成をとっている。もし、可動マイクロミ
ラー面で入射光を多数回反射させると、反射する毎にミ
ラー面での反射位置がずれるので、ミラー面の大きさを
大きくする必要がある。入射光のビーム径をd1、入射光
の偏向によるビーム位置ずれをd2、多数回反射させるこ
とによるビームの位置ずれをd3とすると、ミラー面の大
きさは、d1 + d2 + d3より大きくなくてはいけない。ミ
ラー面の大きさを大きくするのは、可動型ミラーの偏向
速度と一般にトレードオフの関係があるので、高速に偏
向させたい用途では、反射回数を1回にしてミラー面積
を必要最小限にするのが望ましい。
In the present embodiment, the movable micromirror 19 serving as the deflection optical system 16 and the movable micromirror 14 serving as the angle magnifying optical system 11 each reflect incident light only once. . If the incident light is reflected many times by the movable micromirror surface, the reflection position on the mirror surface shifts every time the light is reflected, so that it is necessary to increase the size of the mirror surface. Assuming that the beam diameter of the incident light is d1, the beam displacement due to the deflection of the incident light is d2, and the beam displacement due to multiple reflections is d3, the size of the mirror surface is not larger than d1 + d2 + d3. Do not. Increasing the size of the mirror surface generally has a trade-off relationship with the deflection speed of the movable mirror. Therefore, in applications where high-speed deflection is required, the number of reflections is made one to minimize the mirror area. It is desirable.

【0045】また、本実施形態では、偏向光学系16で
ある可動型マイクロミラー19と角度拡大光学系11で
ある可動型マイクロミラー12とが概ね対向する構成を
とっている。2つの可動マイクロミラー19,12を概
ね対向させることで、光走査光学系全体が2つのミラー
がある一定の間隔を置いて設けられた平板状の形状とな
る。そのため、光走査装置の取り扱いが容易になるた
め、光走査光学系を実装する工程が楽になる。この構成
および作用の概念を、図5および図6を参照しながら、
再度明確に説明する。図5に示されるように、偏向光学
系である可動マイクロミラー51と角度拡大光学系であ
る可動マイクロミラー52とを概ね対向させて、斜めか
ら入射光53を入射させる。入射光53は各々の可動マ
イクロミラー51,52で一度だけ反射された後(反射
光54)、射出光55として射出される。図6に示され
るように、各々の可動マイクロミラー51,52を同期
させて逆方向に回転させると、可動マイクロミラー5
1,52の回転角に合わせて、反射光54と射出光55
の放射方向が偏向される。実際には、可動マイクロミラ
ー51の偏向角をθ、可動マイクロミラー52の偏向角
をφとすると、射出角度の偏向角は-2(θ-φ)となるの
で、可動マイクロミラー51だけの場合に比べて偏向角
度を拡大できる。
In this embodiment, the movable micromirror 19 serving as the deflection optical system 16 and the movable micromirror 12 serving as the angle magnifying optical system 11 are substantially opposed to each other. When the two movable micromirrors 19 and 12 are substantially opposed to each other, the entire optical scanning optical system has a flat plate shape in which the two mirrors are provided at a certain interval. Therefore, the handling of the optical scanning device is facilitated, and the process of mounting the optical scanning optical system is facilitated. The concept of this configuration and operation will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
Let me explain again clearly. As shown in FIG. 5, a movable micromirror 51, which is a deflection optical system, and a movable micromirror 52, which is an angle-magnifying optical system, are generally opposed to each other, and incident light 53 is incident obliquely. The incident light 53 is reflected only once by each of the movable micromirrors 51 and 52 (reflected light 54), and then is emitted as emission light 55. As shown in FIG. 6, when the movable micro mirrors 51 and 52 are rotated in the opposite directions in synchronization with each other, the movable micro mirror 5
The reflected light 54 and the emitted light 55 correspond to the rotation angles of
Is deflected. Actually, assuming that the deflection angle of the movable micromirror 51 is θ and the deflection angle of the movable micromirror 52 is φ, the deflection angle of the emission angle is −2 (θ−φ). The deflection angle can be expanded as compared with.

【0046】図7および図8は本発明の第3の実施形態
を示している。図7に示されるように、本実施形態に係
る光走査装置は、2つの可変マイクロミラー34a,3
4bからなる偏向・角度拡大兼用光学系31と、光路を
折りたたむための反射ミラー36と、偏向・角度拡大兼
用光学系31と反射ミラー36の間隔を保つスペーサ3
5とからなる。本実施形態では、第2の実施形態の振動
板18,13間に光路を折りたたむための反射ミラー3
6を挿入した構成であり、反射ミラー36と2つの可動
マイクロミラー34a,34bの振動板33a,33b
とが概ね対向しているので、第2の実施形態に比べて、
さらに薄い光学系となっている。
FIGS. 7 and 8 show a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the optical scanning device according to the present embodiment includes two variable micro mirrors 34a and 34a.
4b, a deflection / angle expansion optical system 31; a reflection mirror 36 for folding the optical path; and a spacer 3 for maintaining the distance between the deflection / angle expansion optical system 31 and the reflection mirror 36.
5 In the present embodiment, the reflection mirror 3 for folding the optical path between the diaphragms 18 and 13 of the second embodiment is used.
6, the diaphragm 33a, 33b of the reflecting mirror 36 and the two movable micromirrors 34a, 34b.
Are generally opposed to each other, so that compared to the second embodiment,
It is a thinner optical system.

【0047】図8に示されるように、本実施形態でも、
第2の実施形態と同様に、偏向光学系および角度拡大光
学系である振動板33a,33bでは入射光37が1回
だけ反射される(反射光38は、ヒンジ32a,32b
を中心とする振動板33a,33bの回転に伴って、反
射方向が38a,38bまで変化する)だけである。入
射光37は振動板33a,33bと反射ミラー36で反
射しながら、射出光39a,39bとして射出される。
第2の実施形態と異なり、反射ミラー36で光路が反射
されるため、振動板33aと振動板33bは同位相で同
期させて振動させる必要がある。
As shown in FIG. 8, also in this embodiment,
As in the second embodiment, the incident light 37 is reflected only once by the diaphragms 33a and 33b, which are a deflection optical system and an angle magnifying optical system (the reflected light 38 is reflected by the hinges 32a and 32b).
With the rotation of the diaphragms 33a and 33b around the center, the reflection direction changes to 38a and 38b). The incident light 37 is emitted as emission lights 39a and 39b while being reflected by the diaphragms 33a and 33b and the reflection mirror 36.
Unlike the second embodiment, since the optical path is reflected by the reflection mirror 36, the diaphragm 33a and the diaphragm 33b need to be synchronized and vibrated in phase.

【0048】振動板33aと振動板33bの振動角度が
10°とすると、入射光37の最終的な偏向角度は40
°となり、振動板33aだけで入射光37を偏向させる
場合に比べて、2倍の偏向角となる。第1および第2の
実施形態では、可動マイクロミラーからなる2つの光学
系が必要だったが、本実施形態では1つの光学系で良い
ので、反射ミラーで光路が折りたたまれて大きさを薄く
できることの他に、製造工程が簡便化されるメリットが
生じる。
Assuming that the vibration angle of the diaphragm 33a and the diaphragm 33b is 10 °, the final deflection angle of the incident light 37 is 40 °.
°, which is twice the deflection angle as compared to the case where the incident light 37 is deflected only by the diaphragm 33a. In the first and second embodiments, two optical systems each including a movable micromirror were necessary. However, in this embodiment, only one optical system is required. Therefore, the size of the optical path can be reduced by folding the optical path by the reflection mirror. Besides, there is an advantage that the manufacturing process is simplified.

【0049】以上のように、本実施形態では、第2の実
施形態に加えて、偏向光学系である可動型マイクロミラ
ー34aと角度拡大光学系である可動型マイクロミラー
34bの光路に平面ミラー36を配置して光路を折り畳
み、その平面ミラーの36と2つの可動型マイクロミラ
ー34a,34bとが概ね対向する構成にしている。す
なわち、第2の実施形態の、概ね対向する可動マイクロ
ミラー面の途中に、光路を折りたたむミラーを設けた構
成である。この折り畳みミラーに対して、2つの可動マ
イクロミラーが概ね平行に配置されるので、光走査光学
系全体としては、2つのミラーと折り畳みミラーが、あ
る一定の間隔を置いて設けられた平板状の形状となり、
取り扱いが容易になるため、光走査光学系を実装する工
程が楽になる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the second embodiment, the plane mirror 36 is provided on the optical path of the movable micromirror 34a as the deflection optical system and the movable micromirror 34b as the angle magnifying optical system. Are arranged to fold the optical path, so that the plane mirror 36 and the two movable micro mirrors 34a and 34b are generally opposed to each other. That is, in the second embodiment, a mirror that folds the optical path is provided in the middle of the generally opposed movable micromirror surface. Since the two movable micromirrors are arranged substantially parallel to the folding mirror, as a whole the optical scanning optical system, the two mirrors and the folding mirror have a flat plate shape provided at a certain interval. Shape
Since the handling is easy, the process of mounting the optical scanning optical system becomes easy.

【0050】この構成および作用の概念を、図9および
図10を参照しながら、再度明確に説明する。図9のよ
うに、偏向光学系である可動マイクロミラー51と角度
拡大光学系である可動マイクロミラー52に入射する光
路を、反射ミラー56で光路を折りたたむと、入射光5
3は途中で反射を繰り返しながら、射出光55として射
出される。図10のように、各々の可動マイクロミラー
を同期させて同じ方向に回転させると、可動マイクロミ
ラーの回転角に合わせて、反射光54と射出光55の放
射方向が偏向される。この配置では、可動マイクロミラ
ー51の偏向角をθ、可動マイクロミラー52の偏向角
をφとすると、射出角度の偏向角は-2(θ+φ)となる。
The concept of this configuration and operation will be clearly described again with reference to FIGS. 9 and 10. As shown in FIG. 9, when the optical path incident on the movable micromirror 51 serving as a deflection optical system and the movable micromirror 52 serving as an angle magnifying optical system is folded by a reflecting mirror 56, the incident light 5
3 is emitted as emission light 55 while repeating reflection halfway. As shown in FIG. 10, when each movable micromirror is rotated in the same direction in synchronization, the radiation directions of the reflected light 54 and the emission light 55 are deflected according to the rotation angle of the movable micromirror. In this arrangement, assuming that the deflection angle of the movable micromirror 51 is θ and the deflection angle of the movable micromirror 52 is φ, the deflection angle of the emission angle is −2 (θ + φ).

【0051】図11は本発明の第4の実施形態を示して
いる。本実施形態は、第3の実施形態の光走査装置を光
走査部に用いた3次元形状測定装置である。
FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a three-dimensional shape measuring apparatus using the optical scanning device of the third embodiment for an optical scanning unit.

【0052】図示のように、半導体レーザユニット40
から発生された光は、光走査装置41で走査され、シリ
ンドリカルレンズ42でスリット光に変換され、被測定
物体43に照射される。被測定物体43で散乱された光
は、一部が結像レンズ44で受光素子であるCCD45
で受光される。
As shown, the semiconductor laser unit 40
The light generated from is scanned by an optical scanning device 41, converted into slit light by a cylindrical lens 42, and emitted to an object 43 to be measured. Part of the light scattered by the measured object 43 is a CCD 45 which is a light receiving element by the imaging lens 44.
Is received at.

【0053】スリット光47を投影する方向と、CCD
45で観察する方向とが異なるため、CCD45の上で
は被測定物体の凹凸に応じてスリット光47が変形され
る。3角測量の原理を用いれば、CCDの像から被測定
物体の形状を逆算できる。光走査装置41でスリット光
47を走査し、被測定物体43全域に対して同じことを
行なえば、被測定物体43の立体形状を測定することが
できる。
The direction in which the slit light 47 is projected and the CCD
Since the observation direction is different at 45, the slit light 47 is deformed on the CCD 45 according to the unevenness of the measured object. If the principle of triangulation is used, the shape of the measured object can be calculated back from the CCD image. By scanning the slit light 47 with the optical scanning device 41 and performing the same operation over the entire area of the measured object 43, the three-dimensional shape of the measured object 43 can be measured.

【0054】従来、モーターで駆動されたポリゴンミラ
ーやガルバノミラーによる光走査光学系に対して、本発
明の光走査装置41を用いることで走査光学系を小型に
作り込めるので、半導体レーザユニット40、光走査装
置41、シリンドリカルレンズ42、結像レンズ44、
CCD45からなる3次元形状測定装置全体の大きさを
小さくすることができる。
Conventionally, by using the optical scanning device 41 of the present invention, the optical scanning system can be miniaturized with respect to the optical scanning optical system using a polygon mirror or a galvanometer mirror driven by a motor. An optical scanning device 41, a cylindrical lens 42, an imaging lens 44,
The overall size of the three-dimensional shape measuring device including the CCD 45 can be reduced.

【0055】以上のように、本実施形態では、3次元形
状計測装置のスポット光あるいはスリット光を偏向させ
る光走査光学系として第3の実施形態の光走査装置を用
いた構成にしている。3次元形状計測装置の光走査光学
系として第3の実施形態の光走査装置を用いているた
め、高速で偏向角が大きな光走査が実現できる。また、
集積化したマイクロミラーを使用すると、光学系を数セ
ンチメートル角程度に小型化できるため、計測装置全体
の大きさを小型化できる。
As described above, in this embodiment, the optical scanning system of the third embodiment is used as the optical scanning optical system for deflecting the spot light or the slit light of the three-dimensional shape measuring apparatus. Since the optical scanning device of the third embodiment is used as the optical scanning optical system of the three-dimensional shape measuring device, optical scanning with a large deflection angle at high speed can be realized. Also,
When an integrated micromirror is used, the size of the optical system can be reduced to about several centimeters, so that the size of the entire measurement device can be reduced.

【0056】なお、前述した各実施形態において、角度
拡大光学系が凹レンズあるいは凸面ミラーであっても良
い。角度拡大光学系として、一般的な光学素子である凹
レンズや凸面ミラーを用いることで、光学系の角倍率の
設計が容易になり、設計コストを削減することができ
る。
In each of the embodiments described above, the angle magnifying optical system may be a concave lens or a convex mirror. By using a concave lens or a convex mirror, which is a general optical element, as the angle magnifying optical system, the design of the angular magnification of the optical system becomes easy, and the design cost can be reduced.

【0057】また、レーザープリンタの光走査光学系と
して、第1〜第3の実施形態の光走査装置を用いても良
い。レーザープリンタの光走査光学系として第1〜第3
の実施形態の光走査装置を用いると、通常のポリゴンミ
ラーで走査する光走査と同程度の走査速度であり、加え
て、集積化したマイクロミラーを使用しているので、光
走査光学系の大きさを数センチメートル角程度におさめ
ることができ、レーザープリンタのサイズを小型化でき
る。
The optical scanning device of the first to third embodiments may be used as an optical scanning optical system of a laser printer. First to third optical scanning optical systems for laser printers
When the optical scanning device of the embodiment is used, the scanning speed is almost the same as the optical scanning performed by the ordinary polygon mirror, and in addition, since the integrated micro mirror is used, the size of the optical scanning optical system is large. The size can be reduced to several centimeters square, and the size of the laser printer can be reduced.

【0058】[0058]

【発明の効果】請求項1に記載の光走査装置によれば、
偏向光学系と偏向角を拡大する角度拡大光学を併用する
ことで、単一の偏向光学系を用いる場合より、大きな偏
向角が得られるので、小さな偏向角しか実現できない偏
向光学系を用いても、全体として偏向角が大きな光走査
光学系を構成できる。
According to the optical scanning device of the first aspect,
By using a deflecting optical system and an angle magnifying optics that expands the deflecting angle together, a larger deflecting angle can be obtained than using a single deflecting optical system. As a whole, an optical scanning optical system having a large deflection angle can be configured.

【0059】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
と同様の効果が得られるとともに、請求項1の光走査装
置において、偏向光学系と角度拡大光学系とを一体に集
積化しているので、光走査光学系を小型化できる。
According to the invention described in claim 2, according to claim 1
The same effect as described above can be obtained, and in the optical scanning device of the first aspect, since the deflection optical system and the angle expansion optical system are integrally integrated, the optical scanning optical system can be downsized.

【0060】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
または請求項2と同様の効果が得られるとともに、偏向
光学系に半導体プロセスにより製造された可動型マイク
ロミラーを用いているので、偏向光学系を小型化でき
る。
According to the third aspect of the present invention, the first aspect
Alternatively, the same effect as that of the second aspect can be obtained, and since the movable micromirror manufactured by the semiconductor process is used for the deflection optical system, the size of the deflection optical system can be reduced.

【0061】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
または請求項2と同様の効果が得られるとともに、角度
拡大光学系として、入手しやすい一般的な凹レンズある
いは凸面ミラーを用いているので、簡便に光走査光学系
を形成することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
Alternatively, the same effect as that of the second aspect can be obtained, and since an easily available general concave lens or convex mirror is used as the angle expanding optical system, an optical scanning optical system can be easily formed.

【0062】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
または請求項2と同様の効果が得られるとともに、角度
拡大光学系として可動型マイクロミラーを用いているの
で、偏向光学系と同じ製造工程で同時に拡大光学系を構
成することも可能になり、製造工程の簡単化を図れる。
According to the invention described in claim 5, claim 1 is
Alternatively, the same effect as in claim 2 can be obtained, and since the movable micromirror is used as the angle-enlarging optical system, the enlarging optical system can be simultaneously formed in the same manufacturing process as the deflecting optical system. The process can be simplified.

【0063】請求項6に記載の発明によれば、請求項1
または請求項2と同様の効果が得られるとともに、2つ
の可動型マイクロミラーに1度だけ入射光を反射させる
ので、複数回反射させる場合に比べて、ミラーの面積を
小さくすることができるため、ミラーの偏向角や偏向速
度を上げつつコストを下げることができる。
According to the invention set forth in claim 6, according to claim 1,
Alternatively, the same effect as in claim 2 can be obtained, and since the incident light is reflected only once on the two movable micromirrors, the area of the mirror can be reduced as compared with the case of reflecting a plurality of times. The cost can be reduced while increasing the deflection angle and the deflection speed of the mirror.

【0064】請求項7に記載の発明によれば、請求項6
と同様の効果が得られるとともに、偏向光学系である可
動型マイクロミラーと角度拡大光学系である可動型マイ
クロミラーを、概ね対向させているので、全体として光
走査光学系を平板状に構成できて、機器への組み込みを
容易化できる。
According to the invention described in claim 7, according to claim 6,
The same effect can be obtained, and the movable micromirror, which is the deflection optical system, and the movable micromirror, which is the angle magnifying optical system, are generally opposed to each other, so that the optical scanning optical system can be configured as a flat plate as a whole. Therefore, it can be easily incorporated into the device.

【0065】請求項8に記載の発明によれば、請求項7
と同様の効果が得られるとともに、平面ミラーを用いて
光路を折り畳み、平面ミラーと2つの可動型マイクロミ
ラーが概ね対向しているので、平面ミラーを基板にして
可動型マイクロミラーを集積化しやすい構造になってい
るため、光走査光学系の小型化が容易になる。
According to the invention of claim 8, according to claim 7,
The same effect can be obtained, and the optical path is folded using a plane mirror. Since the plane mirror and the two movable micromirrors are generally opposed to each other, it is easy to integrate the movable micromirrors using the plane mirror as a substrate. , The size of the optical scanning optical system can be easily reduced.

【0066】請求項9に記載の発明によれば、請求項1
ないし請求項8のいずれか1項に記載の発明と同様の効
果が得られるとともに、3次元形状計測装置の光走査光
学系に、請求項1ないし請求項8の小型で偏向角の大き
な光走査装置を用いているので、3次元形状計測装置の
大きさを小型化できる。
According to the invention of claim 9, according to claim 1,
The same effect as the invention according to any one of claims 1 to 8 is obtained, and the optical scanning optical system of the three-dimensional shape measuring apparatus is provided with a small-sized optical scanning apparatus having a large deflection angle according to claims 1 to 8. Since the apparatus is used, the size of the three-dimensional shape measuring apparatus can be reduced.

【0067】請求項10に記載の発明によれば、請求項
1ないし請求項8のいずれか1項に記載の発明と同様の
効果が得られるとともに、レーザープリンタの光走査光
学系に、請求項1ないし請求項8の小型で偏向角の大き
な光走査装置を用いているので、レーザープリンタの大
きさを小型化できる。
According to the tenth aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained, and the light scanning optical system of the laser printer has the same effect. Since the compact optical scanning device having a large deflection angle according to any one of the first to eighth aspects is used, the size of the laser printer can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の光走査装置による偏光状態を示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a polarization state by the optical scanning device of FIG.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の斜
視図である。
FIG. 3 is a perspective view of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の光走査装置による偏光状態を示す断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a polarization state by the optical scanning device of FIG.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の偏
光状態を概念的に示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view conceptually showing a polarization state of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の偏
光状態を概念的に示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view conceptually showing a polarization state of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の斜
視図である。
FIG. 7 is a perspective view of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】図7の光走査装置による偏光状態を示す断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a polarization state of the optical scanning device of FIG. 7;

【図9】本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の偏
光状態を概念的に示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view conceptually showing a polarization state of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の
偏光状態を概念的に示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view conceptually showing a polarization state of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態に係る光走査装置の
斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of an optical scanning device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】従来の光走査装置の斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a conventional optical scanning device.

【図13】従来の他の光走査装置の平面図である。FIG. 13 is a plan view of another conventional optical scanning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 偏向光学系 2 ヒンジ 3 振動板 4 ミラー面(可動ミラー) 5 シリンドリカルレンズ 6 スペーサ 7 入射光 8 反射光 9 射出光 11 角度拡大光学系 12 ヒンジ 13 振動板 14 ミラー面(可動ミラー) 15 スペーサ 16 偏向光学系 17 ヒンジ 18 振動板 19 ミラー面(可動ミラー) 20 入射光 21 反射光 22 射出光 31 偏向・角度拡大兼用光学系 32 ヒンジ 33 振動板 34 ミラー面(可動ミラー) 35 スペーサ 36 反射ミラー 37 入射光 38 反射光 39 射出光 40 半導体レーザユニット 41 光走査装置 42 シリンドリカルレンズ 43 被測定物体 44 結像レンズ 45 CCD 46 走査光 47 スリット光 51 可動マイクロミラー 52 可動マイクロミラー 53 入射光 54 反射光 55 射出光 56 反射ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deflection optical system 2 Hinge 3 Diaphragm 4 Mirror surface (movable mirror) 5 Cylindrical lens 6 Spacer 7 Incident light 8 Reflected light 9 Emitted light 11 Angle magnifying optical system 12 Hinge 13 Vibrating plate 14 Mirror surface (movable mirror) 15 Spacer 16 Deflection optical system 17 Hinge 18 Diaphragm 19 Mirror surface (movable mirror) 20 Incident light 21 Reflected light 22 Emitting light 31 Deflection / angle enlargement optical system 32 Hinge 33 Vibration plate 34 Mirror surface (movable mirror) 35 Spacer 36 Reflection mirror 37 Incident light 38 Reflected light 39 Emitted light 40 Semiconductor laser unit 41 Optical scanning device 42 Cylindrical lens 43 Object to be measured 44 Imaging lens 45 CCD 46 Scanning light 47 Slit light 51 Movable micromirror 52 Movable micromirror 53 Incident light 54 Reflected light 55 Emission light 56 Anti Mirror

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可動ミラーで反射させることで入射光の
放射方向を偏向させる偏向光学系と、その偏向された射
出光の射出角度を拡大する角度拡大光学系とによって構
成されていることを特徴とする光走査装置。
1. A deflecting optical system for deflecting a radiation direction of incident light by reflecting the light on a movable mirror, and an angle-enlarging optical system for expanding an emission angle of the deflected emitted light. Optical scanning device.
【請求項2】 偏向光学系と角度拡大光学系とが一体に
集積化されたことを特徴とする請求項1に記載の光走査
装置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflection optical system and the angle magnifying optical system are integrally integrated.
【請求項3】 偏向光学系が半導体プロセスにより製造
された可動型マイクロミラーであることを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の光走査装置。
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflection optical system is a movable micro mirror manufactured by a semiconductor process.
【請求項4】 角度拡大光学系が凹レンズあるいは凸面
ミラーであることを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の光走査装置。
4. The angle magnifying optical system is a concave lens or a convex mirror.
3. The optical scanning device according to claim 1.
【請求項5】 角度拡大光学系が可動型マイクロミラー
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の光走査装置。
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the angle expanding optical system is a movable micro mirror.
【請求項6】 偏向光学系および角度拡大光学系がいず
れも可動型マイクロミラーであり、これら2つの可動型
マイクロミラーで各々1度だけ入射光を反射することを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の光走査装
置。
6. The deflecting optical system and the angle magnifying optical system are both movable micromirrors, and each of the two movable micromirrors reflects incident light only once. Item 3. The optical scanning device according to item 2.
【請求項7】 偏向光学系である可動型マイクロミラー
と角度拡大光学系である可動型マイクロミラーとが概ね
対向していることを特徴とする請求項6に記載の光走査
装置。
7. The optical scanning device according to claim 6, wherein a movable micromirror serving as a deflection optical system and a movable micromirror serving as an angle magnifying optical system substantially face each other.
【請求項8】 偏向光学系である可動型マイクロミラー
と角度拡大光学系である可動型マイクロミラーの光路に
平面ミラーを配置して光路を折り畳み、その平面ミラー
と2つの可動型マイクロミラーが概ね対向していること
を特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
8. An optical path is folded by arranging a plane mirror in an optical path of a movable micromirror serving as a deflection optical system and a movable micromirror serving as an angle magnifying optical system, and the plane mirror and the two movable micromirrors are generally arranged. The optical scanning device according to claim 7, wherein the optical scanning device faces each other.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれか1項
に記載の光走査装置を用いて、スポット光あるいはスリ
ット光を偏向することを特徴とする3次元形状計測装
置。
9. A three-dimensional shape measuring apparatus using the optical scanning device according to claim 1 to deflect spot light or slit light.
【請求項10】 請求項1ないし請求項8のいずれか1
項に記載の光走査装置を用いて、レーザー光を偏向する
ことを特徴とするレーザープリンタ。
10. The method according to claim 1, wherein:
A laser printer, wherein the laser beam is deflected by using the optical scanning device described in the above section.
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