JP2981576B2 - 光スキャナ - Google Patents
光スキャナInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光スキャナに関する。
具体的に言えば、本発明は、例えばレ−ザプリンタやバ
ーコードスキャナ等において光ビームを走査させる光ス
キャナに関する。
具体的に言えば、本発明は、例えばレ−ザプリンタやバ
ーコードスキャナ等において光ビームを走査させる光ス
キャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタに用いられている従来の
光スキャナ３１の概略図を図８に示す。これは、ポリゴ
ンミラー３２を用いた光スキャナ３１であり、正多角形
状をしたポリゴンミラー３２の外周各面にはミラー面３
３，３３，…が形成されており、ポリゴンミラー３２は
サーボモータによって一定角速度で回転させられてい
る。そして、半導体レーザ装置３４から出射されたレー
ザビームαはポリゴンミラー３２のミラー面３３に照射
される。ミラー面３３で反射されたレーザビームαは、
中間光学系３５を透過し、例えば感光ドラム３６の表面
に照射される。ここでポリゴンミラー３２が一定角速度
で回転していると、レーザビームαを反射させているミ
ラー面３３の角度が変化するので、ポリゴンミラー３２
で反射されたレーザビームαの出射方向が変化し、レー
ザビームαが例えば感光ドラム３６の表面を走査され
る。
光スキャナ３１の概略図を図８に示す。これは、ポリゴ
ンミラー３２を用いた光スキャナ３１であり、正多角形
状をしたポリゴンミラー３２の外周各面にはミラー面３
３，３３，…が形成されており、ポリゴンミラー３２は
サーボモータによって一定角速度で回転させられてい
る。そして、半導体レーザ装置３４から出射されたレー
ザビームαはポリゴンミラー３２のミラー面３３に照射
される。ミラー面３３で反射されたレーザビームαは、
中間光学系３５を透過し、例えば感光ドラム３６の表面
に照射される。ここでポリゴンミラー３２が一定角速度
で回転していると、レーザビームαを反射させているミ
ラー面３３の角度が変化するので、ポリゴンミラー３２
で反射されたレーザビームαの出射方向が変化し、レー
ザビームαが例えば感光ドラム３６の表面を走査され
る。
【０００３】また、光スキャナ３１においては、レーザ
ビームαの走査開始及び終了のタイミングを検出する必
要があるが、その方法としては、レーザビームαのスキ
ャン角β（走査範囲）の両端にそれぞれ受光素子３７，
３８を配置し、一方の受光素子３７にレーザビームαが
入射した時に１走査の開始時点を検出し、他方の受光素
子３８にレーザビームαが入射した時に１走査の終了時
点を検出するようになっていた。
ビームαの走査開始及び終了のタイミングを検出する必
要があるが、その方法としては、レーザビームαのスキ
ャン角β（走査範囲）の両端にそれぞれ受光素子３７，
３８を配置し、一方の受光素子３７にレーザビームαが
入射した時に１走査の開始時点を検出し、他方の受光素
子３８にレーザビームαが入射した時に１走査の終了時
点を検出するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなタイプの光スキャナにあっては、ポリゴンミラーや
モータ等を用いているため、コンパクト化を図り、小型
にするのが困難であった。また、レーザビームのスキャ
ン方向が１方向のみに限られるうえ、レーザビームのス
キャン角が一定であり、走査幅を可変にすることは不可
能であった。
うなタイプの光スキャナにあっては、ポリゴンミラーや
モータ等を用いているため、コンパクト化を図り、小型
にするのが困難であった。また、レーザビームのスキャ
ン方向が１方向のみに限られるうえ、レーザビームのス
キャン角が一定であり、走査幅を可変にすることは不可
能であった。
【０００５】さらに、上記のような光スキャナでは、レ
ーザビームの走査開始及び終了のタイミングを検出させ
るためにレーザビームの走査範囲の両端に受光素子を置
くので、実際に使用できる走査範囲（有効走査幅）が小
さくなるという問題があった。また、走査の開始及び終
了のタイミングを検出できるだけであって、操作開始と
終了の中間の領域では光ビームの走査位置を知ることが
できなかった。従って、光スキャナの走査精度を向上さ
せ、走査範囲内での走査再現性を高める必要があり、ポ
リゴンミラーや駆動モータ等のコストが高くついてい
た。
ーザビームの走査開始及び終了のタイミングを検出させ
るためにレーザビームの走査範囲の両端に受光素子を置
くので、実際に使用できる走査範囲（有効走査幅）が小
さくなるという問題があった。また、走査の開始及び終
了のタイミングを検出できるだけであって、操作開始と
終了の中間の領域では光ビームの走査位置を知ることが
できなかった。従って、光スキャナの走査精度を向上さ
せ、走査範囲内での走査再現性を高める必要があり、ポ
リゴンミラーや駆動モータ等のコストが高くついてい
た。
【０００６】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、小型で走
査領域の可変な光スキャナと、さらに走査領域における
中間の走査位置を検出可能で有効走査幅の大きな光スキ
ャナを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、小型で走
査領域の可変な光スキャナと、さらに走査領域における
中間の走査位置を検出可能で有効走査幅の大きな光スキ
ャナを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の光スキャ
ナは、ねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾
性変形モードを有する弾性変形部と、弾性変形部の一端
に設けられた加振部と、前記弾性変形部の２種の弾性変
形モードに対する２種の共振周波数の振動を加振部に付
与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設けられ、
加振部に振動が印加された時に少なくともいずれかの弾
性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるように配置
され、弾性変形部の弾性振動によって少なくとも１方向
に回動できるようになったスキャン部と、スキャン部に
設けられたミラー面と、スキャン部のミラー面と相対す
る位置に設けられた反射鏡とからなることを特徴として
いる。
ナは、ねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾
性変形モードを有する弾性変形部と、弾性変形部の一端
に設けられた加振部と、前記弾性変形部の２種の弾性変
形モードに対する２種の共振周波数の振動を加振部に付
与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設けられ、
加振部に振動が印加された時に少なくともいずれかの弾
性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるように配置
され、弾性変形部の弾性振動によって少なくとも１方向
に回動できるようになったスキャン部と、スキャン部に
設けられたミラー面と、スキャン部のミラー面と相対す
る位置に設けられた反射鏡とからなることを特徴として
いる。
【０００８】また、本発明の第二の光スキャナは、少な
くとも１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、弾
性変形部の一端に設けられた加振部と、前記弾性変形部
の弾性変形モードに対する共振周波数の振動を加振部に
付与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設けら
れ、加振部に振動が印加された時に少なくともいずれか
の弾性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるように
配置され、弾性変形部の弾性振動によって少なくとも１
方向に回動できるようになったスキャン部と、スキャン
部に設けられたミラー面と、スキャン部のミラー面と相
対する位置に設けられた、光ビームの一部を反射させ一
部を透過させる半透過板と、半透過板で反射した後の光
ビームと透過した光ビームのうちいずれかの光ビームを
検出する光ビーム検出手段とからなることを特徴として
いる。
くとも１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、弾
性変形部の一端に設けられた加振部と、前記弾性変形部
の弾性変形モードに対する共振周波数の振動を加振部に
付与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設けら
れ、加振部に振動が印加された時に少なくともいずれか
の弾性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるように
配置され、弾性変形部の弾性振動によって少なくとも１
方向に回動できるようになったスキャン部と、スキャン
部に設けられたミラー面と、スキャン部のミラー面と相
対する位置に設けられた、光ビームの一部を反射させ一
部を透過させる半透過板と、半透過板で反射した後の光
ビームと透過した光ビームのうちいずれかの光ビームを
検出する光ビーム検出手段とからなることを特徴として
いる。
【０００９】
【作用】弾性変形部の特定の弾性変形モードに対する共
振周波数の振動を加振部に加えると、弾性変形部が当該
弾性変形モードで弾性振動し、スキャン部が特定の方向
で回動する。このため、スキャン部のミラー面に光ビー
ムを照射させていると、ミラー面で反射された光ビーム
がスキャン部の回転によってスキャンされる。
振周波数の振動を加振部に加えると、弾性変形部が当該
弾性変形モードで弾性振動し、スキャン部が特定の方向
で回動する。このため、スキャン部のミラー面に光ビー
ムを照射させていると、ミラー面で反射された光ビーム
がスキャン部の回転によってスキャンされる。
【００１０】スキャン部、弾性変形部及び加振部は、プ
レート状に形成することができ、駆動源としては圧電振
動子のような小型のアクチュエータを使用することがで
き、これに反射鏡を付加するだけであるから、光スキャ
ナを超小型化できる。また、異なる弾性変形モードの共
振周波数の振動を加振部に加えることにより走査方向を
変化させることができ、さらに、駆動源によって加振部
の振幅を変化させれば、弾性変形部における弾性振動の
振幅（スキャン角）を変化させることができ、光ビーム
の走査幅の調整も可能である。
レート状に形成することができ、駆動源としては圧電振
動子のような小型のアクチュエータを使用することがで
き、これに反射鏡を付加するだけであるから、光スキャ
ナを超小型化できる。また、異なる弾性変形モードの共
振周波数の振動を加振部に加えることにより走査方向を
変化させることができ、さらに、駆動源によって加振部
の振幅を変化させれば、弾性変形部における弾性振動の
振幅（スキャン角）を変化させることができ、光ビーム
の走査幅の調整も可能である。
【００１１】さらに、第一の光スキャナでは、スキャン
部のミラー面に反射鏡を対向させているので、ミラー面
で反射した光ビームを反射鏡で反射させることにより、
ミラー面で光ビームを２度以上反射させることができ、
この結果、弾性変形部の回動角の４倍以上の広いスキャ
ン角を得ることができ、大きな走査幅を持たせることが
できる。しかも、第一の光スキャナでは、弾性変形部が
ねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾性変形
モードを有しているので、弾性変形部のねじれ変形でス
キャン部が回動する方向と曲げ変形でスキャン部が回動
する方向のいずれの方向においても広いスキャン角を得
ることができ、大きな走査幅を持たせることができる。
部のミラー面に反射鏡を対向させているので、ミラー面
で反射した光ビームを反射鏡で反射させることにより、
ミラー面で光ビームを２度以上反射させることができ、
この結果、弾性変形部の回動角の４倍以上の広いスキャ
ン角を得ることができ、大きな走査幅を持たせることが
できる。しかも、第一の光スキャナでは、弾性変形部が
ねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾性変形
モードを有しているので、弾性変形部のねじれ変形でス
キャン部が回動する方向と曲げ変形でスキャン部が回動
する方向のいずれの方向においても広いスキャン角を得
ることができ、大きな走査幅を持たせることができる。
【００１２】また、第二の光スキャナでは、ミラー面で
反射した光ビームを半透過板で一部透過させ一部反射さ
せているので、透過光と反射光のうち一方の光ビームを
スキャン用に用い、他方の光ビームを走査位置検出用に
用いることができる。したがって、走査位置検出用の光
ビームの方向をモニターすることにより、光ビームの走
査開始と終了の中間領域でも正確に走査位置を知ること
ができる。また、受光素子で直接光ビームを検出する従
来例のように有効走査幅を小さくすることがなく、広い
有効走査幅を持たせることができる。
反射した光ビームを半透過板で一部透過させ一部反射さ
せているので、透過光と反射光のうち一方の光ビームを
スキャン用に用い、他方の光ビームを走査位置検出用に
用いることができる。したがって、走査位置検出用の光
ビームの方向をモニターすることにより、光ビームの走
査開始と終了の中間領域でも正確に走査位置を知ること
ができる。また、受光素子で直接光ビームを検出する従
来例のように有効走査幅を小さくすることがなく、広い
有効走査幅を持たせることができる。
【００１３】さらに、第二の光スキャナでは、半透過板
で反射された光ビームを再びミラー面で反射させるよう
にし、ミラー面で２度以上反射された光ビームをスキャ
ン用に用い、半透過板からの透過光の受光位置を光ビー
ム検出手段で検出させるようにすれば、光ビーム検出手
段によって走査位置をモニターしながらスキャン用の光
ビームに広い走査幅を持たせることができる。逆に、半
透過板及びミラー面で反射した光ビームを光ビーム検出
手段で検出させ、半透過板の透過光をスキャン用に用い
れば、走査位置の検出精度ないし分解能を向上させるこ
とができる。
で反射された光ビームを再びミラー面で反射させるよう
にし、ミラー面で２度以上反射された光ビームをスキャ
ン用に用い、半透過板からの透過光の受光位置を光ビー
ム検出手段で検出させるようにすれば、光ビーム検出手
段によって走査位置をモニターしながらスキャン用の光
ビームに広い走査幅を持たせることができる。逆に、半
透過板及びミラー面で反射した光ビームを光ビーム検出
手段で検出させ、半透過板の透過光をスキャン用に用い
れば、走査位置の検出精度ないし分解能を向上させるこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳
述する。図１に本発明の一実施例の光スキャナ１を示
す。この光スキャナ１は、薄板状のプレート７と圧電振
動子や磁歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆動源
６とから構成されている。プレート７は、図３（ａ）
（ｂ）に示すような形状をしており、長い細幅の弾性変
形部２の下端に、駆動源６から振動を印加させるための
加振部５が一体に設けられ、弾性変形部２の上端に、レ
ーザビームをスキャンさせるためのスキャン部３が一体
に設けられている。ここで、弾性変形部２は、図３
（ａ）に示すように、軸心Ｐの回りにねじれ変形するね
じれ変形モードと、図３（ｂ）に示すように軸心Ｐに沿
って曲げ変形する曲げ変形モードが可能になっており、
ねじれ変形モードの弾性振動についてはｆTの共振周波
数を有し、曲げ変形モードの弾性振動についてはｆBの
共振周波数を有している。スキャン部３は、弾性変形部
２の軸心Ｐに関してアンバランスな形状に形成されてお
り、弾性変形部２の軸心Ｐから離れた部分にウエイト部
８が形成されている。したがって、スキャン部３の重心
は、弾性変形部２の軸心Ｐから外れた位置にあり、さら
に、弾性変形部２の上端よりも上方に位置している。ま
た、スキャン部３には、レーザビームを反射させるため
のミラー面４が形成されている。このミラー面４に相対
する位置には、反射鏡１５が向かい合うように配置さ
れ、固定されている。加振部５は、圧電振動子等の駆動
源６に接着もしくは接合されて駆動源６に固定されてお
り、スキャン部３は弾性変形部２によってフリーに支持
されている。
述する。図１に本発明の一実施例の光スキャナ１を示
す。この光スキャナ１は、薄板状のプレート７と圧電振
動子や磁歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆動源
６とから構成されている。プレート７は、図３（ａ）
（ｂ）に示すような形状をしており、長い細幅の弾性変
形部２の下端に、駆動源６から振動を印加させるための
加振部５が一体に設けられ、弾性変形部２の上端に、レ
ーザビームをスキャンさせるためのスキャン部３が一体
に設けられている。ここで、弾性変形部２は、図３
（ａ）に示すように、軸心Ｐの回りにねじれ変形するね
じれ変形モードと、図３（ｂ）に示すように軸心Ｐに沿
って曲げ変形する曲げ変形モードが可能になっており、
ねじれ変形モードの弾性振動についてはｆTの共振周波
数を有し、曲げ変形モードの弾性振動についてはｆBの
共振周波数を有している。スキャン部３は、弾性変形部
２の軸心Ｐに関してアンバランスな形状に形成されてお
り、弾性変形部２の軸心Ｐから離れた部分にウエイト部
８が形成されている。したがって、スキャン部３の重心
は、弾性変形部２の軸心Ｐから外れた位置にあり、さら
に、弾性変形部２の上端よりも上方に位置している。ま
た、スキャン部３には、レーザビームを反射させるため
のミラー面４が形成されている。このミラー面４に相対
する位置には、反射鏡１５が向かい合うように配置さ
れ、固定されている。加振部５は、圧電振動子等の駆動
源６に接着もしくは接合されて駆動源６に固定されてお
り、スキャン部３は弾性変形部２によってフリーに支持
されている。
【００１５】加振部５へ高周波振動（例えば、数１００
Hz）を加える圧電振動子等の駆動源６は、駆動回路によ
って制御されており、ねじれ変形モードの共振周波数ｆ
Tもしくは曲げ変形モードの共振周波数ｆBの振動を励起
される。第５図に示すものは、この駆動回路９の一例で
あり、ねじれ変形モードの共振周波数ｆTと一致する周
波数の電圧信号を出力し続けている発振器１０と、発振
器１０から出力されている電圧信号を増幅する増幅器１
１と、曲げ変形モードの共振周波数ｆBと一致する周波
数の電圧信号を出力し続けている発振器１２と、この発
振器１２から出力されている電圧信号を増幅する増幅器
１３と、両増幅器１１，１３からの周波数ｆTの出力電
圧と周波数ｆBの出力電圧を切り換えて駆動源６に印加
させるためのスイッチ１４とから構成されている。さら
に、スイッチ１４の切り換えにより、両増幅器１１，１
３から出力された周波数ｆTの電圧信号と周波数ｆBの電
圧信号を重畳させたミキシング信号を駆動源６に印加さ
せられるようにしても良い。また、スイッチ１４を両発
振器１０，１２と増幅器との間に配置すれば、増幅器を
１台で兼用させることができる。
Hz）を加える圧電振動子等の駆動源６は、駆動回路によ
って制御されており、ねじれ変形モードの共振周波数ｆ
Tもしくは曲げ変形モードの共振周波数ｆBの振動を励起
される。第５図に示すものは、この駆動回路９の一例で
あり、ねじれ変形モードの共振周波数ｆTと一致する周
波数の電圧信号を出力し続けている発振器１０と、発振
器１０から出力されている電圧信号を増幅する増幅器１
１と、曲げ変形モードの共振周波数ｆBと一致する周波
数の電圧信号を出力し続けている発振器１２と、この発
振器１２から出力されている電圧信号を増幅する増幅器
１３と、両増幅器１１，１３からの周波数ｆTの出力電
圧と周波数ｆBの出力電圧を切り換えて駆動源６に印加
させるためのスイッチ１４とから構成されている。さら
に、スイッチ１４の切り換えにより、両増幅器１１，１
３から出力された周波数ｆTの電圧信号と周波数ｆBの電
圧信号を重畳させたミキシング信号を駆動源６に印加さ
せられるようにしても良い。また、スイッチ１４を両発
振器１０，１２と増幅器との間に配置すれば、増幅器を
１台で兼用させることができる。
【００１６】本発明に係る光スキャナ１は、上述のよう
に構成されているので、駆動回路９によって駆動源６を
ある周波数で振動させ、この振動を加振部５に印加させ
て図１のＸ方向に往復振動させると、スキャン部３に慣
性力が作用し、この慣性力によって弾性変形部２は、慣
性力の加わった方向に弾性変形し振動する。しかも、加
振部５に印加される駆動周波数ｆが、弾性変形部２のば
ね剛性や慣性モーメント等から決まるねじれ変形モード
の共振周波数ｆTまたは曲げ変形モードの共振周波数ｆB
に一致すると、当該モードの弾性振動が弾性変形部２で
増幅され、スキャン部３が大きく回動される。すなわ
ち、駆動周波数ｆとスキャン部３のねじれ変形モードの
回動角（図３（ａ）の軸心Ｐの回りの回動角）θTまた
は曲げ変形モードの回動角（図３（ｂ）の軸心Ｑの回り
の回動角）θBとの関係は、例えば図４に示すようにな
る。図４は、２つの共振周波数がｆT＜ｆBの場合におけ
る、駆動源６の駆動周波数ｆとスキャン部３の２方向の
回動角ｆT，ｆBとの関係を示しており、横軸が駆動周波
数ｆ、縦軸がスキャン部３のねじれ変形モードの回動角
θTまたは曲げ変形モードの回動角θBを示している。こ
のようにねじれ変形モードにおける回動角θTは、駆動
周波数ｆがｆTに等しい時に最大となり、その両側では
急激に減衰する。一方、曲げ変形モードにおける回動角
θBは、駆動周波数ｆがｆBに等しい時に最大となり、そ
の両側で急激に減衰する。
に構成されているので、駆動回路９によって駆動源６を
ある周波数で振動させ、この振動を加振部５に印加させ
て図１のＸ方向に往復振動させると、スキャン部３に慣
性力が作用し、この慣性力によって弾性変形部２は、慣
性力の加わった方向に弾性変形し振動する。しかも、加
振部５に印加される駆動周波数ｆが、弾性変形部２のば
ね剛性や慣性モーメント等から決まるねじれ変形モード
の共振周波数ｆTまたは曲げ変形モードの共振周波数ｆB
に一致すると、当該モードの弾性振動が弾性変形部２で
増幅され、スキャン部３が大きく回動される。すなわ
ち、駆動周波数ｆとスキャン部３のねじれ変形モードの
回動角（図３（ａ）の軸心Ｐの回りの回動角）θTまた
は曲げ変形モードの回動角（図３（ｂ）の軸心Ｑの回り
の回動角）θBとの関係は、例えば図４に示すようにな
る。図４は、２つの共振周波数がｆT＜ｆBの場合におけ
る、駆動源６の駆動周波数ｆとスキャン部３の２方向の
回動角ｆT，ｆBとの関係を示しており、横軸が駆動周波
数ｆ、縦軸がスキャン部３のねじれ変形モードの回動角
θTまたは曲げ変形モードの回動角θBを示している。こ
のようにねじれ変形モードにおける回動角θTは、駆動
周波数ｆがｆTに等しい時に最大となり、その両側では
急激に減衰する。一方、曲げ変形モードにおける回動角
θBは、駆動周波数ｆがｆBに等しい時に最大となり、そ
の両側で急激に減衰する。
【００１７】したがって、圧電振動子のように微小振動
しか行なえないような駆動源６であっても、各弾性変形
モードの共振周波数ｆTまたはｆBと等しい周波数で駆動
させることにより、ミラー面４を図３（ａ）のように軸
心Ｐの回りに振動させ、あるいは図３（ｂ）のように軸
心Ｑの回りに振動させることができる。さらに、駆動源
６により、ねじれ変形モードの共振周波数ｆTをもつ振
動と曲げ変形モードの共振周波数ｆBをもつ振動とを重
ね合わせた振動モードで加振部５を振動させると、弾性
変形部２でねじれ変形モードと曲げ変形モードの両振動
が同時に増幅されるので、スキャン部３では軸心Ｐ回り
の回動角θTの振動とＱ方向の回りの回転角θBの振動と
が合成される。また、駆動源６から加振部５に印加する
駆動周波数ｆをいずれかの共振周波数に保ちながら、駆
動源６に印加する電圧を調整することにより加振部５の
振幅Ｘを変化させると、スキャン部３の回動角θTもし
くはθBを制御させることができる。すなわち、第４図
の破線で示した曲線は、実線で示した曲線よりも大きな
振幅Ｘで加振部５を振動させた場合であり、加振部５の
振幅ｘが大きくなると、スキャン部３の回動角θT，θB
も増大する。
しか行なえないような駆動源６であっても、各弾性変形
モードの共振周波数ｆTまたはｆBと等しい周波数で駆動
させることにより、ミラー面４を図３（ａ）のように軸
心Ｐの回りに振動させ、あるいは図３（ｂ）のように軸
心Ｑの回りに振動させることができる。さらに、駆動源
６により、ねじれ変形モードの共振周波数ｆTをもつ振
動と曲げ変形モードの共振周波数ｆBをもつ振動とを重
ね合わせた振動モードで加振部５を振動させると、弾性
変形部２でねじれ変形モードと曲げ変形モードの両振動
が同時に増幅されるので、スキャン部３では軸心Ｐ回り
の回動角θTの振動とＱ方向の回りの回転角θBの振動と
が合成される。また、駆動源６から加振部５に印加する
駆動周波数ｆをいずれかの共振周波数に保ちながら、駆
動源６に印加する電圧を調整することにより加振部５の
振幅Ｘを変化させると、スキャン部３の回動角θTもし
くはθBを制御させることができる。すなわち、第４図
の破線で示した曲線は、実線で示した曲線よりも大きな
振幅Ｘで加振部５を振動させた場合であり、加振部５の
振幅ｘが大きくなると、スキャン部３の回動角θT，θB
も増大する。
【００１８】いま、図２に示すように、ミラー面４のＡ
点にレーザビームαを照射したとき、ミラー面４のＡ点
で反射したレーザビームαは対向する反射鏡１５のＢ点
に入射し、反射鏡１５で反射したレーザビームαが再び
ミラー面４へ導かれてＣ点で反射しているとしよう。こ
の時、図１に示すように、弾性変形部２を上記のいずれ
かの変形モードで振動させ、スキャン部３をΔθの回動
角で回動させると、ミラー面４のＡ点で反射したレーザ
ビームαはスキャン部３の回動角Δθの２倍のスキャン
角２Δθでスキャンされ、反射鏡１５のＢ点で反射した
レーザビームαは２Δθの角度でスキャンされ、再びミ
ラー面４のＣ点で反射されたレーザビームαは４Δθの
角度でスキャンされる。すなわち、反射鏡１５を用いな
い場合のスキャン角２Δθに較べて２倍のスキャン角４
Δθが得られ、反射鏡１５を付加するだけの簡単な構成
により容易にスキャン角を増幅させることができる。
点にレーザビームαを照射したとき、ミラー面４のＡ点
で反射したレーザビームαは対向する反射鏡１５のＢ点
に入射し、反射鏡１５で反射したレーザビームαが再び
ミラー面４へ導かれてＣ点で反射しているとしよう。こ
の時、図１に示すように、弾性変形部２を上記のいずれ
かの変形モードで振動させ、スキャン部３をΔθの回動
角で回動させると、ミラー面４のＡ点で反射したレーザ
ビームαはスキャン部３の回動角Δθの２倍のスキャン
角２Δθでスキャンされ、反射鏡１５のＢ点で反射した
レーザビームαは２Δθの角度でスキャンされ、再びミ
ラー面４のＣ点で反射されたレーザビームαは４Δθの
角度でスキャンされる。すなわち、反射鏡１５を用いな
い場合のスキャン角２Δθに較べて２倍のスキャン角４
Δθが得られ、反射鏡１５を付加するだけの簡単な構成
により容易にスキャン角を増幅させることができる。
【００１９】また、弾性変形部２は図１のように細い軸
形状をしているので、弾性変形部２の振幅をあまり大き
くしてスキャン角を増大させると、弾性変形部２の破壊
につながる恐れがあるが、本発明にあっては反射鏡を用
いて光学的にスキャン角を増加させることができるの
で、弾性変形部２の振幅を適当な大きさに抑えることが
でき、光スキャナの耐久性を向上させることができる。
形状をしているので、弾性変形部２の振幅をあまり大き
くしてスキャン角を増大させると、弾性変形部２の破壊
につながる恐れがあるが、本発明にあっては反射鏡を用
いて光学的にスキャン角を増加させることができるの
で、弾性変形部２の振幅を適当な大きさに抑えることが
でき、光スキャナの耐久性を向上させることができる。
【００２０】なお、図２ではミラー面４でレーザビーム
αを２度反射させているが、この反射回数は２回に限定
されるものではない。例えば、反射鏡１５を用いてミラ
ー面４でレーザビームαを３回反射させれば、４×２Δ
θのスキャン角が得られ、４回反射させれば、８×２Δ
θのスキャン角を得ることができ、この反射回数は任意
に設定できるものである。また、反射鏡の固定ないし支
持方法については図示していないが、本発明の目的を達
成できるものであれば特に限定されるものでなく、使用
状態等に応じて適当な構造を採用することができる。さ
らに、反射鏡の材質、形状、個数等についても同様であ
る。
αを２度反射させているが、この反射回数は２回に限定
されるものではない。例えば、反射鏡１５を用いてミラ
ー面４でレーザビームαを３回反射させれば、４×２Δ
θのスキャン角が得られ、４回反射させれば、８×２Δ
θのスキャン角を得ることができ、この反射回数は任意
に設定できるものである。また、反射鏡の固定ないし支
持方法については図示していないが、本発明の目的を達
成できるものであれば特に限定されるものでなく、使用
状態等に応じて適当な構造を採用することができる。さ
らに、反射鏡の材質、形状、個数等についても同様であ
る。
【００２１】また、図示しないが、本発明の異なる実施
例として、反射鏡を可動式にしてミラー面に対する相対
位置を調整できるようにしてもよい。反射鏡の相対位置
を調整すれば、スキャン中心軸（スキャンされていない
時のレーザビーム出射方向）の方向を変化させることが
できるので、光スキャナの向きを変えることなくスキャ
ン方向の調整が可能となり、例えば光軸調整などに効果
がある。
例として、反射鏡を可動式にしてミラー面に対する相対
位置を調整できるようにしてもよい。反射鏡の相対位置
を調整すれば、スキャン中心軸（スキャンされていない
時のレーザビーム出射方向）の方向を変化させることが
できるので、光スキャナの向きを変えることなくスキャ
ン方向の調整が可能となり、例えば光軸調整などに効果
がある。
【００２２】図６に本発明の別な実施例の光スキャナ１
６を示す。この光スキャナ１６では、スキャン部３のミ
ラー面４と相対する位置に、レーザビームαの一部を透
過させ一部を反射させる半透過板１７を配置してあり、
半透過板１６からのレーザビームの透過方向に光位置検
出素子（ＰＳＤ）１８を配置してある。
６を示す。この光スキャナ１６では、スキャン部３のミ
ラー面４と相対する位置に、レーザビームαの一部を透
過させ一部を反射させる半透過板１７を配置してあり、
半透過板１６からのレーザビームの透過方向に光位置検
出素子（ＰＳＤ）１８を配置してある。
【００２３】いま、図２に示すように、ミラー面４のＡ
点にレーザビームαを照射させたとしよう。ミラー面４
のＡ点で反射したレーザビームαは対向する半透過板１
７のＢ点に入射し、その一部は半透過板１７を透過して
モニター光α2として光位置検出素子１８に入射し、光
位置検出素子１８で受光位置を検出される。また、半透
過板１７のＢ点に入射したレーザビームαの一部は半透
過板１７で反射され、再びミラー面４へ導かれてＣ点で
再度反射される。この時、図６に示すように、弾性変形
部２をいずれかの変形モードで振動させ、スキャン部３
をΔθの回動角で回動させたとすると、ミラー面４のＡ
点で反射したレーザビームαはスキャン部３の回動角Δ
θの２倍のスキャン角２Δθでスキャンされ、半透過板
１７のＢ点で反射したレーザビームαは２Δθの角度で
スキャンされ、再びミラー面４のＣ点で反射されたレー
ザビームα1は４Δθの角度でスキャンされる。このレ
ーザビームαをスキャン用に用いれば、広い走査幅を得
ることができる。また、半透過板１７を透過したモニタ
ー光α2は、２Δθの角度で出射方向を変え、しかも、
スキャン用のレーザビームα1の走査方向と同調してい
るので、このモニター光α2の受光位置を光位置検出素
子１８で検出し、受光位置の変化を光位置検出素子１８
から電圧出力として出力させれば、電気信号としてスキ
ャン用のレーザビームα1の任意の走査位置を知ること
ができる。
点にレーザビームαを照射させたとしよう。ミラー面４
のＡ点で反射したレーザビームαは対向する半透過板１
７のＢ点に入射し、その一部は半透過板１７を透過して
モニター光α2として光位置検出素子１８に入射し、光
位置検出素子１８で受光位置を検出される。また、半透
過板１７のＢ点に入射したレーザビームαの一部は半透
過板１７で反射され、再びミラー面４へ導かれてＣ点で
再度反射される。この時、図６に示すように、弾性変形
部２をいずれかの変形モードで振動させ、スキャン部３
をΔθの回動角で回動させたとすると、ミラー面４のＡ
点で反射したレーザビームαはスキャン部３の回動角Δ
θの２倍のスキャン角２Δθでスキャンされ、半透過板
１７のＢ点で反射したレーザビームαは２Δθの角度で
スキャンされ、再びミラー面４のＣ点で反射されたレー
ザビームα1は４Δθの角度でスキャンされる。このレ
ーザビームαをスキャン用に用いれば、広い走査幅を得
ることができる。また、半透過板１７を透過したモニタ
ー光α2は、２Δθの角度で出射方向を変え、しかも、
スキャン用のレーザビームα1の走査方向と同調してい
るので、このモニター光α2の受光位置を光位置検出素
子１８で検出し、受光位置の変化を光位置検出素子１８
から電圧出力として出力させれば、電気信号としてスキ
ャン用のレーザビームα1の任意の走査位置を知ること
ができる。
【００２４】また、上記実施例では、光位置検出素子で
半透過板を透過した光ビームを検出するようにしたが、
これとは逆に、半透過板を透過した光ビームをスキャン
用に用い、半透過板で反射した後再びミラー面で反射し
た光ビームをモニター用として光位置検出素子で検出す
るようにしてもよい。こうすれば、光位置検出素子上で
の受光位置の変化を大きくできるので、光位置検出素子
をミラー面に接近させても高い走査位置検出精度を得る
ことができ、光スキャナをコンパクトにできる。
半透過板を透過した光ビームを検出するようにしたが、
これとは逆に、半透過板を透過した光ビームをスキャン
用に用い、半透過板で反射した後再びミラー面で反射し
た光ビームをモニター用として光位置検出素子で検出す
るようにしてもよい。こうすれば、光位置検出素子上で
の受光位置の変化を大きくできるので、光位置検出素子
をミラー面に接近させても高い走査位置検出精度を得る
ことができ、光スキャナをコンパクトにできる。
【００２５】この図６及び図７の実施例でも、半透過板
での反射光を用いることによりミラー面で３回以上反射
させるようにしてもよい。この場合、半透過板からの透
過光は、複数箇所から得られるので、そのうちの１箇所
に光位置検出素子を設けておけばよい。また、半透過板
の形状、材質、透過率等は、本発明の目的を達すること
ができるものであれば、特に限定されない。また、光ビ
ーム検出手段としては、光の受光位置ないし入射位置を
検出できるものであればよく、上記光位置検出素子に限
らず、多分割フォトダイオードや電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）などを使用してもよい。さらに、光ビーム検出手段
の取り付け位置や方向等も特に限定されるものでなく、
使用状態に応じて適宜決めることができる。
での反射光を用いることによりミラー面で３回以上反射
させるようにしてもよい。この場合、半透過板からの透
過光は、複数箇所から得られるので、そのうちの１箇所
に光位置検出素子を設けておけばよい。また、半透過板
の形状、材質、透過率等は、本発明の目的を達すること
ができるものであれば、特に限定されない。また、光ビ
ーム検出手段としては、光の受光位置ないし入射位置を
検出できるものであればよく、上記光位置検出素子に限
らず、多分割フォトダイオードや電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）などを使用してもよい。さらに、光ビーム検出手段
の取り付け位置や方向等も特に限定されるものでなく、
使用状態に応じて適宜決めることができる。
【００２６】なお、本発明の光スキャナは、上記実施例
に限定されるものでなく、本発明の技術思想を逸脱しな
い範囲において種々の設計変更が可能である。例えば、
上記実施例ではスキャン部の表面そのものがミラー面と
なっていたが、ミラー面を形成された別なミラー板をス
キャン部の表面に接着させても差し支えない。また、駆
動源としては、圧電振動子や磁歪振動子等以外にも、高
速で微小振動可能なアクチュエータであればよく、例え
ば静電力を用いて微小振動を発生させるアクチュエータ
を用いてもよい。さらに、上記実施例では、２つの共振
周波数ｆT，ｆBは互いに異なる値であったが、これらの
共振周波数ｆT，ｆBは弾性変形部のばね剛性や慣性モー
メントの大きさ、プレートの形状等によって任意に設定
することができ、両共振周波数ｆTとｆBの値を一致させ
てもよい。
に限定されるものでなく、本発明の技術思想を逸脱しな
い範囲において種々の設計変更が可能である。例えば、
上記実施例ではスキャン部の表面そのものがミラー面と
なっていたが、ミラー面を形成された別なミラー板をス
キャン部の表面に接着させても差し支えない。また、駆
動源としては、圧電振動子や磁歪振動子等以外にも、高
速で微小振動可能なアクチュエータであればよく、例え
ば静電力を用いて微小振動を発生させるアクチュエータ
を用いてもよい。さらに、上記実施例では、２つの共振
周波数ｆT，ｆBは互いに異なる値であったが、これらの
共振周波数ｆT，ｆBは弾性変形部のばね剛性や慣性モー
メントの大きさ、プレートの形状等によって任意に設定
することができ、両共振周波数ｆTとｆBの値を一致させ
てもよい。
【００２７】また、上記実施例では、２方向にレーザビ
ームをスキャンさせるタイプの光スキャナについて説明
したが、本発明は例えば特願平２−２０９８０３号（出
願日：平成２年８月７日）として特許出願されているよ
うな１方向にのみ光ビームをスキャンさせるタイプの光
スキャナにも適用できる。
ームをスキャンさせるタイプの光スキャナについて説明
したが、本発明は例えば特願平２−２０９８０３号（出
願日：平成２年８月７日）として特許出願されているよ
うな１方向にのみ光ビームをスキャンさせるタイプの光
スキャナにも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、光ビームの走査方向及
び走査幅（もしくは、スキャン角）を変化させることが
できる超小型化の光スキャナを製作できる。
び走査幅（もしくは、スキャン角）を変化させることが
できる超小型化の光スキャナを製作できる。
【００２９】さらに、第一の光スキャナでは、反射鏡に
より光ビームのスキャン角を増幅させることができ、弾
性変形部の回動角の４倍以上の広いスキャン角を得るこ
とができ、大きな走査幅で光ビームをスキャンさせるこ
とができる。しかも、第一の光スキャナでは、弾性変形
部がねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾性
変形モードを有しているので、弾性変形部のねじれ変形
でスキャン部が回動する方向と曲げ変形でスキャン部が
回動する方向のいずれの方向においても広いスキャン角
を得ることができ、大きな走査幅を持たせることができ
る。
より光ビームのスキャン角を増幅させることができ、弾
性変形部の回動角の４倍以上の広いスキャン角を得るこ
とができ、大きな走査幅で光ビームをスキャンさせるこ
とができる。しかも、第一の光スキャナでは、弾性変形
部がねじれ変形モードと曲げ変形モードとの２種の弾性
変形モードを有しているので、弾性変形部のねじれ変形
でスキャン部が回動する方向と曲げ変形でスキャン部が
回動する方向のいずれの方向においても広いスキャン角
を得ることができ、大きな走査幅を持たせることができ
る。
【００３０】また、第二の光スキャナでは、光ビームの
一部を半透過板で反射させ一部を透過させ、スキャン用
と走査位置検出用に分けているので、光ビームの走査開
始と終了の中間の任意の領域でも正確に走査位置を検出
できる。このため高精度で再現性のよい光スキャナを必
要とせず、低コスト化を図れる。また、光ビームの有効
走査幅を狭めることがなく、光スキャナの有する走査範
囲を最大限に活用できる。
一部を半透過板で反射させ一部を透過させ、スキャン用
と走査位置検出用に分けているので、光ビームの走査開
始と終了の中間の任意の領域でも正確に走査位置を検出
できる。このため高精度で再現性のよい光スキャナを必
要とせず、低コスト化を図れる。また、光ビームの有効
走査幅を狭めることがなく、光スキャナの有する走査範
囲を最大限に活用できる。
【００３１】さらに、第二の光スキャナでは、ミラー面
で２度以上反射した光ビームをスキャン用に用い、半透
過板での透過光を受光位置検出用に用いれば、走査位置
を連続的にモニターできると共に光ビームの走査幅を広
くすることができる。逆に、ミラー面で２度以上反射し
た光ビームを受光位置検出用に用い、半透過板の透過光
をスキャン用に用いれば、走査位置の検出精度ないし分
解能を向上させることができる。
で２度以上反射した光ビームをスキャン用に用い、半透
過板での透過光を受光位置検出用に用いれば、走査位置
を連続的にモニターできると共に光ビームの走査幅を広
くすることができる。逆に、ミラー面で２度以上反射し
た光ビームを受光位置検出用に用い、半透過板の透過光
をスキャン用に用いれば、走査位置の検出精度ないし分
解能を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例の光スキャナを示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】同上の実施例の作用説明図である。
【図３】（ａ）は同上の実施例におけるプレートのねじ
れ変形モードを示す斜視図、（ｂ）はプレートの曲げ変
形モードを示す斜視図である。
れ変形モードを示す斜視図、（ｂ）はプレートの曲げ変
形モードを示す斜視図である。
【図４】駆動周波数とスキャン部の回動角との関係を示
す図である。
す図である。
【図５】同上の実施例における駆動源を駆動させるため
の駆動回路を示すブロック図である。
の駆動回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の別な実施例を示す斜視図である。
【図７】同上の実施例の作用説明図である。
【図８】従来例を示す概略平面図である。
２ 弾性変形部 ３ スキャン部 ４ ミラー面 ５ 加振部 ６ 駆動源 １５ 反射鏡 １７ 半透過板 １８ 光位置検出素子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 26/10 104 G06K 7/10 B41J 2/44 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ねじれ変形モードと曲げ変形モードとの
２種の弾性変形モードを有する弾性変形部と、 弾性変形部の一端に設けられた加振部と、 前記弾性変形部の２種の弾性変形モードに対する２種の
共振周波数の振動を加振部に付与するための駆動源と、 弾性変形部の他端に設けられ、加振部に振動が印加され
た時に少なくともいずれかの弾性変形モードで弾性変形
部を弾性振動させるように配置され、弾性変形部の弾性
振動によって少なくとも１方向に回動できるようになっ
たスキャン部と、 スキャン部に設けられたミラー面と、 スキャン部のミラー面と相対する位置に設けられた反射
鏡とからなることを特徴とする光スキャナ。 - 【請求項２】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、 弾性変形部の一端に設けられた加振部と、 前記弾性変形部の弾性変形モードに対する共振周波数の
振動を加振部に付与するための駆動源と、 弾性変形部の他端に設けられ、加振部に振動が印加され
た時に少なくともいずれかの弾性変形モードで弾性変形
部を弾性振動させるように配置され、弾性変形部の弾性
振動によって少なくとも１方向に回動できるようになっ
たスキャン部と、 スキャン部に設けられたミラー面と、 スキャン部のミラー面と相対する位置に設けられた、光
ビームの一部を反射させ一部を透過させる半透過板と、 半透過板で反射した後の光ビームと透過した光ビームの
うちいずれかの光ビームを検出する光ビーム検出手段と
からなることを特徴とする光スキャナ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4134191A JP2981576B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光スキャナ |
| US07/833,664 US5828051A (en) | 1991-02-12 | 1992-02-11 | Optical scanner and bar code reader employing same |
| DE69219920T DE69219920T2 (de) | 1991-02-12 | 1992-02-12 | Verbesserter optischer Abtaster und Strichkodeleser unter dessen Anwendung |
| EP92102340A EP0499236B1 (en) | 1991-02-12 | 1992-02-12 | Improved optical scanner and bar code reader employing same |
| AT92102340T ATE153789T1 (de) | 1991-02-12 | 1992-02-12 | Verbesserter optischer abtaster und strichkodeleser unter dessen anwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4134191A JP2981576B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光スキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04257821A JPH04257821A (ja) | 1992-09-14 |
| JP2981576B2 true JP2981576B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=12605819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4134191A Expired - Fee Related JP2981576B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光スキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2981576B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7446911B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-11-04 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus and image forming apparatus |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP4134191A patent/JP2981576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7446911B2 (en) | 2002-11-26 | 2008-11-04 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04257821A (ja) | 1992-09-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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