JP2020056997A - 光走査装置および、光学拡張または光学圧縮の装置 - Google Patents
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Abstract
Description
入力光源に結合されて入力光ビームを受け取り、第1の走査パターンを有する走査光ビームを生成するように動作可能であるビームスキャナと、
前記ビームスキャナから走査光ビームを受光し、少なくとも走査光ビームの寸法を変化させるように配置される第1の光学素子と、
前記第1の光学素子から出力された光を受光し、走査光ビームの方向および寸法の少なくともいずれかに別の変化を生じさせ、拡大または圧縮された視野で第2の走査パターンを生成するように設置される第2の光学素子と、
を備える。
第1の走査パターンを有する光ビームを受け取り、第1の方向転換ビームを生成するための第1の光学素子と、前記第1の方向転換ビームを受け取り、第2の走査パターンを有する第2の方向転換ビームを生成する第2の光学素子とを含む少なくとも2つの光学素子を備え、
前記第1の光学素子および前記第2の光学素子の各々は、前記第1の光学素子が前記第2の光学素子に対して第1の角度範囲内で位置決めされるときに前記第2の走査パターンが拡張された視野で生成され、前記第1の光学素子が前記第2の光学素子に対して第2の角度範囲内で位置決めされるときに前記第2の走査パターンが圧縮された視野で生成されるような角度範囲で互いに対して位置決めされるように構成される。
入力光ビームを受け取り、円形または楕円形の走査ビーム部を含む第1の走査パターンを生成するように構成される第1のビーム走査部と、
前記第1のビーム走査部からの光を受光して第2の走査パターンを有する出力ビームを生成するように配置される第2のビーム走査部と、
を備え、
前記第2の走査パターンは少なくとも1つの平坦または直線境界を含む。
前記第1のビーム走査部からの光を受光して第2の走査パターンを有する出力ビームを生成するように配置される第2のビーム走査部と、
を備え、
前記第2の走査パターンは少なくとも1つの平坦または直線境界を含む。
さらに、本発明の第5の態様によれば、光走査装置が提供され、該光走査装置は、
第1および第2の回転速度をそれぞれ有し、互いに反対方向に回転するように構成された第1のプリズムと第2のプリズムとを含む第1のビーム走査部と、
前記第1のビーム走査部からの光を受けるように配置され、第3および前記第4のプリズムを含む第2のビーム走査部と、
を備え、
前記第3および前記第4のプリズムは、互いに反対方向に回転するように構成され、
前記第3のプリズムは第3の回転速度を有し、
前記第4のプリズムは第4の回転速度を有し、
前記第1から前記第4の回転速度は、特定の走査パターンを有する出力ビームを生成するように選択可能である。
図3B2は、325Bにおいて、プリズム307Bおよび309Bの三次元図、および互いに対するそれらの向き、ならびにシステムを横切る光線の束を示す。
図6Dは、プリズム650Dの3D図の他の例を示す。断面図が符号652Dに示されており、これは図6Cに示される断面図654Cに垂直である。
水平方向と垂直方向のFOV範囲は次のように表すことができる:
図13の符号1300Aおよび1300Bは、異なる相対速度での上記走査装置の走査パターンを示す。
1.FOVの視野角と仰角は別々に制御することができる。
2.拡張および圧縮は、ある範囲にわたって調整され得る(例えば、0.4〜2.2倍)。
3.同じFOVで同軸送信/受信をサポートする。
5.正しく配置されたプリズムを追加することによって、FOVの特定の走査範囲を達成することができる。
6.2つの逆回転するウェッジプリズムを用いて直線的に走査することができる。
7.シャフトを中心に回転する片面ミラーを使用することで、最大360°のスキャン範囲を達成できます。
8.2組の逆回転するミラーは長方形の走査パターンを達成することができる。
10.二重逆回転プリズムは、平面または直線で走査することができる。
11.ガルバノメータ平面鏡と組み合わせた単一プリズムは、平坦な走査パターンを生成することができる。
12.振動ミラーおよび回転ミラーを使用して、方位角および所定範囲の仰角で360°にわたって走査することができる。
14.多面鏡と組み合わせたガルバノメータ平面鏡は、所定の角度範囲内の走査範囲を生じさせることができる。
15.ポリゴンミラーと組み合わせて一定速度で回転する二重プリズムは、所定の角度範囲内の走査範囲を生じさせることができる。
101:入射ビーム(入力光ビーム)
102,202,302:ビームスキャナ
252:光学スキャナ
103,203,253,303:プリズム(第1の光学素子)
105,205,255,305,305B,309B,305C,305D:プリズム(第2の光学素子)
321,521,:第3のプリズム(第3の光学素子)
322,522:第4のプリズム(第4の光学素子)
104,106:中間面
110:光軸
710,832,932:回転可能なミラー
825:単一プリズム
a:ミラーの回転速度
a+w,a−w:プリズムの回転速度
Claims (25)
- 入力光源に結合されて入力光ビームを受け取り、第1の走査パターンを有する走査光ビームを生成するように動作可能であるビームスキャナと、
前記ビームスキャナから走査光ビームを受光し、少なくとも走査光ビームの寸法を変化させるように配置される第1の光学素子と、
前記第1の光学素子から出力された光を受光し、走査光ビームの方向および寸法の少なくともいずれかに別の変化を生じさせ、拡大または圧縮された視野で第2の走査パターンを生成するように設置される第2の光学素子と、
を備える光走査装置。 - 前記第1の光学素子は、所定の角度範囲内の角度で前記第2の光学素子に対して位置決めされて前記第1の走査パターンに関連する視野と比較して拡張または圧縮された視野を有する第2の走査パターンが生成され、
前記第1の光学素子および前記第2の光学素子はそれぞれ、当該光走査装置の光軸に対してある角度範囲内の角度で位置決めされるように構成され、
第1および第2の光学素子の一方または両方に対する角度の選択に基づいて、前記第2の走査パターンに関連する視野の拡大量または縮小量が増減される、
請求項1に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子は第1のプリズムであり、
前記第2の光学素子は第2のプリズムであり、
前記第1のプリズムは、当該光走査装置の光軸と走査光ビームを受ける前記第1のプリズムの第1の面との間に形成される角度が90度より大きくなるように位置決めされ、
前記第2のプリズムは、当該光走査装置の光軸と走査光ビームを出力する前記第2のプリズムの第2の面との間に形成される角度が90度未満となるように位置決めされる、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子は第1のプリズムであり、
前記第2の光学素子は第2のプリズムであり、
前記第1のプリズムは、当該光走査装置の光軸と前記走査光ビームを受ける前記第1のプリズムの第1の面との間に形成される角度が90度未満であるように位置決めされ、
前記第2のプリズムは、当該光走査装置の光軸と前記走査光ビームを出力する前記第2のプリズムの第2の面との間に形成される角度が90度より大きくなるように位置決めされる、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子および前記第2の光学素子は、方位角と比較して仰角において前記第2の走査パターンに非対称性を生じさせるように配置される、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記第2の光学素子は、走査光を出射するその第2面に反射防止膜を有し、該反射防止膜により、光が前記第2面を通過して前記第2の光学素子に入射することを防止しながら、前記走査光ビームが実質的な損失なく前記第2面から出射することを可能にする、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子は第1ウェッジプリズムであり、
前記第2の光学素子は第2ウェッジプリズムであり、
前記第1ウェッジプリズムまたは前記第2ウェッジプリズムの一方または両方は、2つの異なる方向に先細りの断面を有する、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子は第1ウェッジプリズムであり、
前記第2の光学素子は第2ウェッジプリズムであり、
前記第1ウェッジプリズムおよび前記第2ウェッジプリズムは、前記第1ウェッジプリズムの頂点を通る平面が前記第1ウェッジプリズムの頂点を通る平面に対してほぼ90度であるように配向される、
請求項2に記載の光走査装置。 - 前記生成された第2の走査パターンの中心は、前記第1の走査パターンの中心に対してずれている、
請求項1に記載の光走査装置。 - 前記ビームスキャナが、互いに反対方向に回転して前記第1の走査パターンを有する前記走査光ビームを生成するように構成された一対のプリズムを含む、
請求項1に記載の光走査装置。 - 前記第1の光学素子は前記第1の走査パターンを横方向にシフトさせるように配置され、
前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子によってもたらされる横方向シフトの少なくとも一部を補償するように配置されている、
請求項1に記載の光走査装置。 - 前記横方向のシフトは、前記第1の走査パターンの拡張により行われ、
前記第2の光学素子は、
(a)走査光学パターンの横方向シフトの少なくとも一部を補償し、
(b)前記第1の走査パターンの更なる拡張または圧縮を行う
ように配置される、
請求項11に記載の光走査装置。 - 前記横方向のシフトは、前記第1の走査パターンの圧縮により行われ、
前記第2の光学素子は、
(a)前記第1の走査パターンの横方向シフトの少なくとも一部を補償し、
(b)前記第1の走査パターンの更なる圧縮または拡張を行う
ように配置される、
請求項11に記載の光走査装置。 - 第1の走査パターンを有する光ビームを受け取り、第1の方向転換ビームを生成するための第1の光学素子と、前記第1の方向転換ビームを受け取り、第2の走査パターンを有する第2の方向転換ビームを生成する第2の光学素子とを含む少なくとも2つの光学素子を備える光学拡張または光学圧縮の装置であって、
前記第1の光学素子および前記第2の光学素子の各々は、前記第1の光学素子が前記第2の光学素子に対して第1の角度範囲内で位置決めされるときに前記第2の走査パターンが拡張された視野で生成され、前記第1の光学素子が前記第2の光学素子に対して第2の角度範囲内で位置決めされるときに前記第2の走査パターンが圧縮された視野で生成されるような角度範囲で互いに対して位置決めされるように構成される、
装置。 - 入力光ビームを受け取り、円形または楕円形の走査ビーム部を含む第1の走査パターンを生成するように構成される第1のビーム走査部と、
前記第1のビーム走査部からの光を受光して第2の走査パターンを有する出力ビームを生成するように配置される第2のビーム走査部と、
を備え、
前記第2の走査パターンは少なくとも1つの平坦または直線境界を含む、
光走査装置。 - 前記第1のビーム走査部は、逆回転方向に回転可能な一対のプリズムを含む、請求項15に記載の光走査装置。
- 前記第2のビーム走査部は、逆回転方向に回転可能な一対のプリズムを含む、
請求項15に記載の光走査装置。 - 前記第2の走査パターンは、方位角で走査される高さ方向の線である、
請求項15に記載の光走査装置。 - 前記第2の走査パターンは、高さ方向に走査される方位角の線である、
請求項15に記載の光走査装置。 - 前記第2の走査パターンは、方位角で走査される円である、
請求項15に記載の光走査装置。 - 第1および第2の回転速度をそれぞれ有し、互いに反対方向に回転するように構成された第1のプリズムと第2のプリズムとを含む第1のビーム走査部と、
前記第1のビーム走査部からの光を受けるように配置され、第3および前記第4のプリズムを含む第2のビーム走査部と、
を備え、
前記第3のプリズムおよび前記第4のプリズムは、互いに反対方向に回転するように構成され、
前記第3のプリズムは第3の回転速度を有し、
前記第4のプリズムは第4の回転速度を有し、
前記第1から前記第4の回転速度は、特定の走査パターンを有する出力ビームを生成するように選択可能である、
光走査装置。 - 前記第1から第4のプリズムのそれぞれは、対応する第1、第2、第3、および第4の頂角またはウェッジ角と、対応する第1から第4の屈折率とを有し、
出力ビームの特定の走査パターンの1つまたは複数の回帰、形状または境界は、前記第1から前記第4の回転速度および前記第1から第4の屈折率に従って決定される、
請求項21に記載の光走査装置。 - 前記第1および第2のビーム走査部は、前記出力ビームに対する垂直方向および水平方向における視野の制御を可能にする、
請求項21に記載の光走査装置。 - 前記出力ビームの前記特定の走査パターンが少なくとも1つの平坦な境界部分を含む、請求項21から23のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記出力ビームの前記特定の走査パターンは矩形走査パターンである、
請求項21から23のいずれか一項に記載の光走査装置。
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