JP2995836B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばレー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線状に走査させる光走査装置に
関する。より具体的にいえば、本発明は、光走査装置の
走査開始及び終了のタイミングを検出するものである。
ナ等において光ビームを線状に走査させる光走査装置に
関する。より具体的にいえば、本発明は、光走査装置の
走査開始及び終了のタイミングを検出するものである。
［背景技術］ レーザプリンタに用いられている従来の光走査装置31
の概略図を第６図に示す。これは、ポリゴンミラー32を
用いた光走査装置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33,33,…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。そして、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37の表面を
走査される。
の概略図を第６図に示す。これは、ポリゴンミラー32を
用いた光走査装置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33,33,…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。そして、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37の表面を
走査される。
また、光走査装置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。
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。
［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走査装置にあっ
ては、ポリゴンミラーやモータ等を用いているため、小
型化を図るのが困難であった。また、ポリゴンミラーの
各ミラー面の寸法や各ミラー面間の角度等の精度が厳し
く要求されるので、加工コストや組立て調整コストが掛
かり、低コスト化が困難であった。また、レーザビーム
のスキャン角は、ポリゴンミラーの面数で決定されるた
め、各光走査装置のスキャン角βは一定であり、そのス
キャン角βを変更することは不可能であった。
ては、ポリゴンミラーやモータ等を用いているため、小
型化を図るのが困難であった。また、ポリゴンミラーの
各ミラー面の寸法や各ミラー面間の角度等の精度が厳し
く要求されるので、加工コストや組立て調整コストが掛
かり、低コスト化が困難であった。また、レーザビーム
のスキャン角は、ポリゴンミラーの面数で決定されるた
め、各光走査装置のスキャン角βは一定であり、そのス
キャン角βを変更することは不可能であった。
しかも、上記のような光走査装置では、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、感
光ドラムの両側にそれぞれ受光素子を配置する必要があ
るので、光走査装置が大型化し、構造が複雑となる欠点
があった。また、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が狭くなる
という問題があった。さらに、受光素子の位置が固定さ
れているので、走査範囲もしくは走査領域が変更された
場合には走査の開始及び終了を検出することができなか
った。
の走査開始及び終了のタイミングを検出させるため、感
光ドラムの両側にそれぞれ受光素子を配置する必要があ
るので、光走査装置が大型化し、構造が複雑となる欠点
があった。また、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が狭くなる
という問題があった。さらに、受光素子の位置が固定さ
れているので、走査範囲もしくは走査領域が変更された
場合には走査の開始及び終了を検出することができなか
った。
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、新規な原理に基づく
小型で安価な光走査装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、新規な原理に基づく
小型で安価な光走査装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の光走査装置は、曲げ変形モードとねじれ変形
モードとの２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
も一方の弾性変形モードで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からな
り、前記駆動源への印加電圧波形によって光走査の開始
及び終了を検出する手段を備えたものである。
モードとの２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
も一方の弾性変形モードで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からな
り、前記駆動源への印加電圧波形によって光走査の開始
及び終了を検出する手段を備えたものである。
［作用］ 弾性変形部における曲げ変形モードとねじれ変形モー
ドのうち少なくともいずれか一方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。
ドのうち少なくともいずれか一方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。
また、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る
ので、光スキャナを超小型化できる。しかも、構造も簡
略であるので、製作コストや組立て調整コスト等も安価
となり、低コストの光走査装置を提供できる。
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る
ので、光スキャナを超小型化できる。しかも、構造も簡
略であるので、製作コストや組立て調整コスト等も安価
となり、低コストの光走査装置を提供できる。
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（スキャン部の
回動角）を変化させることができ、光ビームのスキャン
角の調整も可能である。
ば、弾性変形部における弾性振動の振幅（スキャン部の
回動角）を変化させることができ、光ビームのスキャン
角の調整も可能である。
しかも、本発明の光走査装置にあっては、駆動源への
印加電圧波形によって光ビームの走査開始及び終了のタ
イミングを検出することができるので、従来例の受光素
子のような外付け部品が不要となり、装置の小型化及び
簡略化を図れ、コストを低廉にできる。
印加電圧波形によって光ビームの走査開始及び終了のタ
イミングを検出することができるので、従来例の受光素
子のような外付け部品が不要となり、装置の小型化及び
簡略化を図れ、コストを低廉にできる。
また、駆動源への印加電圧波形から電気的に走査開始
及び終了のタイミングを検出しているので、光ビームの
実質的な走査範囲が狭められることがなく、光ビームの
走査範囲の全体を有効に活用できる。
及び終了のタイミングを検出しているので、光ビームの
実質的な走査範囲が狭められることがなく、光ビームの
走査範囲の全体を有効に活用できる。
さらに、光ビームの走査範囲や走査方向、走査領域等
が変化した場合でも、走査開始及び終了のタイミングを
検出することができる。
が変化した場合でも、走査開始及び終了のタイミングを
検出することができる。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて詳述す
る。
る。
第４図に本発明の一実施例における機械的構成を示
す。この光走査装置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、第５図及び第
６図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、第５図に示
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、第６図に示すように軸心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は、スキャン部３の全体
に形成してもよく、部分的に形成してもよいが、第２図
の実施例では、軸心Ｐの近傍の部分に設けてある。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。
す。この光走査装置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、第５図及び第
６図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、第５図に示
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、第６図に示すように軸心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は、スキャン部３の全体
に形成してもよく、部分的に形成してもよいが、第２図
の実施例では、軸心Ｐの近傍の部分に設けてある。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。
加振部５へ高周波振動（例えば、数100Hz）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fT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１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11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
11,13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。
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fT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１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11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
11,13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。
また、レーザビームの走査開始及び終了のタイミング
は、各発振器10,12の出力を走査開始・終了判定回路15,
16でモニターすることにより検出されている。すなわ
ち、発振器10及び12の出力は、各発振器10,12の出力に
接続された各々の走査開始・終了判定回路15,16に入力
されており、走査開始・終了判定回路15,16では各スキ
ャン方向におけるレーザビームの走査開始時点及び終了
時点を監視している。そして、走査開始・終了判定回路
15,16が走査開始または走査終了を検出すると、走査開
始もしくは走査終了のタイミングを示すトリガ信号を出
力する。
は、各発振器10,12の出力を走査開始・終了判定回路15,
16でモニターすることにより検出されている。すなわ
ち、発振器10及び12の出力は、各発振器10,12の出力に
接続された各々の走査開始・終了判定回路15,16に入力
されており、走査開始・終了判定回路15,16では各スキ
ャン方向におけるレーザビームの走査開始時点及び終了
時点を監視している。そして、走査開始・終了判定回路
15,16が走査開始または走査終了を検出すると、走査開
始もしくは走査終了のタイミングを示すトリガ信号を出
力する。
第２図（ａ）（ｂ）は、上記走査開始・終了判定回路
15,16の動作を説明する図である。この第２図（ａ）
は、発振器10,12から出力される矩形波電圧17を示して
いる。第２図（ｂ）はこの矩形波電圧17によって駆動さ
れている光走査装置１によってスキャンされているレー
ザビームの走査位置を測定した走査位置信号18を示して
おり、走査位置信号18の極小位置イが走査開始点を、極
大位置ロが走査終了点を指示している。すなわち、光走
査装置１は共振振動しているので、入力信号に対して出
力（走査位置）は位相が180゜遅れている。この場合に
は、発振器10,12から出力される矩形波電圧17の立ち上
がりハが走査開始点に対応し、立ち下がりニが走査終了
点に対応している。したがって、走査開始・終了判定回
路15,16は、発振器10,12から出力されている矩形波電圧
17をモニターし、矩形波電圧17の立ち上がり、立ち下が
りを検出し、立ち上がり、立ち下がりを検出した時に走
査開始または走査終了のタイミングを示すトリガー信号
を出力する。
15,16の動作を説明する図である。この第２図（ａ）
は、発振器10,12から出力される矩形波電圧17を示して
いる。第２図（ｂ）はこの矩形波電圧17によって駆動さ
れている光走査装置１によってスキャンされているレー
ザビームの走査位置を測定した走査位置信号18を示して
おり、走査位置信号18の極小位置イが走査開始点を、極
大位置ロが走査終了点を指示している。すなわち、光走
査装置１は共振振動しているので、入力信号に対して出
力（走査位置）は位相が180゜遅れている。この場合に
は、発振器10,12から出力される矩形波電圧17の立ち上
がりハが走査開始点に対応し、立ち下がりニが走査終了
点に対応している。したがって、走査開始・終了判定回
路15,16は、発振器10,12から出力されている矩形波電圧
17をモニターし、矩形波電圧17の立ち上がり、立ち下が
りを検出し、立ち上がり、立ち下がりを検出した時に走
査開始または走査終了のタイミングを示すトリガー信号
を出力する。
また、発振器10,12から出力する周波数信号として
は、矩形波に限らず、正弦波や三角波なども可能であ
る。第３図（ａ）（ｂ）は、発振器10,12からの出力が
同図（ａ）に示すような正弦波電圧19である場合の走査
開始・終了判定回路15,16の動作を説明している。第３
図（ｂ）はこの正弦波電圧19によって駆動されている光
走査装置１によってスキャンされているレーザビームの
走査位置を測定した走査位置信号20を示しており、走査
位置信号20の極小位置ホが走査開始点を、極大位置へが
走査終了点を指している。この場合には、発振器10,12
から出力される正弦波電圧19の極大点トが走査開始点に
対応し、極小点チが走査終了点に対応している。したが
って、この場合には、走査開始・終了判定回路15,16
で、発振器10,12から出力されている正弦波電圧19をモ
ニターし、正弦波電圧19の極大点、極小点を検出し、極
大点、極小点を検出した時に走査開始または走査終了の
タイミングを示すトリガー信号を出力するようにすれば
よい。
は、矩形波に限らず、正弦波や三角波なども可能であ
る。第３図（ａ）（ｂ）は、発振器10,12からの出力が
同図（ａ）に示すような正弦波電圧19である場合の走査
開始・終了判定回路15,16の動作を説明している。第３
図（ｂ）はこの正弦波電圧19によって駆動されている光
走査装置１によってスキャンされているレーザビームの
走査位置を測定した走査位置信号20を示しており、走査
位置信号20の極小位置ホが走査開始点を、極大位置へが
走査終了点を指している。この場合には、発振器10,12
から出力される正弦波電圧19の極大点トが走査開始点に
対応し、極小点チが走査終了点に対応している。したが
って、この場合には、走査開始・終了判定回路15,16
で、発振器10,12から出力されている正弦波電圧19をモ
ニターし、正弦波電圧19の極大点、極小点を検出し、極
大点、極小点を検出した時に走査開始または走査終了の
タイミングを示すトリガー信号を出力するようにすれば
よい。
しかして、本発明に係る光走査装置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
て第４図の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、
弾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が大きな回動角で駆動される。
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θＴまたは曲げ変形モードの回動角θＢと
の関係は、例えば第７図に示すようになる。第７図は、
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の回動角との関係を示して
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。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
と等しい周波数で駆動させることにより、ミラー面４を
大きな角度で回動させることができる。
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
て第４図の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、
弾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が大きな回動角で駆動される。
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θＴまたは曲げ変形モードの回動角θＢと
の関係は、例えば第７図に示すようになる。第７図は、
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の回動角との関係を示して
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。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
と等しい周波数で駆動させることにより、ミラー面４を
大きな角度で回動させることができる。
よって、加振部５をねじれ変形モードの共振周波数fT
で振動させると、弾性変形部２でねじれ変形モードの振
動が増幅され、スキャン部３は第５図に示すようにθＴ
の回動角で軸心Ｐの回りに回動させられる。この時、第
４図に示すように、ミラー面４にレーザビームαを照射
していれば、反射したレーザビームαはスキャン部３の
回動角θＴの２倍のスキャン角２θＴでスキャンされ
る。この時、スキャン動作の開始及び終了のタイミング
は、走査開始・終了判定回路15で検出され、タイミング
を合わせてトリガー信号が出力される。
で振動させると、弾性変形部２でねじれ変形モードの振
動が増幅され、スキャン部３は第５図に示すようにθＴ
の回動角で軸心Ｐの回りに回動させられる。この時、第
４図に示すように、ミラー面４にレーザビームαを照射
していれば、反射したレーザビームαはスキャン部３の
回動角θＴの２倍のスキャン角２θＴでスキャンされ
る。この時、スキャン動作の開始及び終了のタイミング
は、走査開始・終了判定回路15で検出され、タイミング
を合わせてトリガー信号が出力される。
また、加振部５を曲げ変形モードの共振周波数fBで振
動させると、弾性変形部２で曲げ変形モードの振動が増
幅され、スキャン部３は第６図に示すようにθＢの回動
角で軸心Ｐと直交する方向Ｑの回りに回動させられる。
このときミラー面４にレーザビームαが照射されている
と、反射したレーザビームαはスキャン部３の回動角θ
Ｂの２倍のスキャン角２θＢでスキャンされる。この
時、スキャン動作の開始及び終了のタイミングは、走査
開始・終了判定回路16で検出され、タイミングを合わせ
てトリガー信号が出力される。
動させると、弾性変形部２で曲げ変形モードの振動が増
幅され、スキャン部３は第６図に示すようにθＢの回動
角で軸心Ｐと直交する方向Ｑの回りに回動させられる。
このときミラー面４にレーザビームαが照射されている
と、反射したレーザビームαはスキャン部３の回動角θ
Ｂの２倍のスキャン角２θＢでスキャンされる。この
時、スキャン動作の開始及び終了のタイミングは、走査
開始・終了判定回路16で検出され、タイミングを合わせ
てトリガー信号が出力される。
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。この場合も、両方向のスキャン
動作について、走査開始及び終了のタイミングを両走査
開始・終了判定回路15,16で検出できる。
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。この場合も、両方向のスキャン
動作について、走査開始及び終了のタイミングを両走査
開始・終了判定回路15,16で検出できる。
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７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
かも、このようにスキャン部３の回動角θT,θＢを変化
させても、走査開始・終了判定回路15,16による走査開
始及び終了のタイミングの検出には影響がない。
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７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
かも、このようにスキャン部３の回動角θT,θＢを変化
させても、走査開始・終了判定回路15,16による走査開
始及び終了のタイミングの検出には影響がない。
したがって、この光走査装置１は、駆動源６の駆動周
波数ｆとしていずれかの共振周波数を選択することによ
って直交２方向のうちのいずれかのスキャン方向を選択
し、駆動源６に印加する電圧を制御して加振部５の振幅
ｘを調整し（あるいは、駆動周波数ｆを微小変化させて
もよい。）、スキャン角２θＴもしくは２θＢを制御さ
せる使い方ができる。
波数ｆとしていずれかの共振周波数を選択することによ
って直交２方向のうちのいずれかのスキャン方向を選択
し、駆動源６に印加する電圧を制御して加振部５の振幅
ｘを調整し（あるいは、駆動周波数ｆを微小変化させて
もよい。）、スキャン角２θＴもしくは２θＢを制御さ
せる使い方ができる。
なお、本発明の光走査装置は、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,f
B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。
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,f
B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。
また、上記実施例では、２方向に光ビームをスキャン
させるタイプの光走査装置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）として特許出願したような１方向にのみ光ビームを
スキャンさせるタイプの光走査装置にも適用できる。
させるタイプの光走査装置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）として特許出願したような１方向にのみ光ビームを
スキャンさせるタイプの光走査装置にも適用できる。
［発明の効果］ 本発明によれば、新規な原理による光走査装置を提供
することができる。すなわち、圧電振動子のような駆動
源の振動を弾性変形部によってスキャン部の回動運動に
変換させることができ、スキャン部のミラー面に光ビー
ムを照射させていれば、ミラー面で反射された光ビーム
がスキャニングされる。また、超小形で安価な光走査装
置を製作でき、さらに、加振部の振幅を調整することに
より、スキャン部の回動する角度を変化させることがで
き、１台の光スキャナによって光ビームを自由なスキャ
ン角で走査させることができる。
することができる。すなわち、圧電振動子のような駆動
源の振動を弾性変形部によってスキャン部の回動運動に
変換させることができ、スキャン部のミラー面に光ビー
ムを照射させていれば、ミラー面で反射された光ビーム
がスキャニングされる。また、超小形で安価な光走査装
置を製作でき、さらに、加振部の振幅を調整することに
より、スキャン部の回動する角度を変化させることがで
き、１台の光スキャナによって光ビームを自由なスキャ
ン角で走査させることができる。
また、駆動源への印加電圧波形によって電気的処理の
みで走査開始及び走査終了のタイミングを検出している
ので、従来例の受光素子のような外付け部材が不要とな
り、装置の小型化及び簡略化を図れ、コストも低廉にで
きる。
みで走査開始及び走査終了のタイミングを検出している
ので、従来例の受光素子のような外付け部材が不要とな
り、装置の小型化及び簡略化を図れ、コストも低廉にで
きる。
また、従来例のように走査開始及び終了のタイミング
を検出するために光ビームの走査範囲が狭くなることが
なく、光ビームの走査範囲の全体を有効に活用できる。
を検出するために光ビームの走査範囲が狭くなることが
なく、光ビームの走査範囲の全体を有効に活用できる。
さらに、光ビームの走査範囲や走査方向、走査領域等
が変化した場合でも、走査開始及び終了のタイミングを
検出できる。
が変化した場合でも、走査開始及び終了のタイミングを
検出できる。
第１図は本発明の一実施例の光走査装置を駆動させるた
めのの駆動回路を示すブロック図、第２図は発振回路か
ら出力される矩形波電圧と対応する走査位置信号を示す
波形図、第３図は発振回路から出力される正弦波電圧と
対応する走査位置信号を示す波形図、第４図は同上の実
施例の光走査装置の機械的構成を示す斜視図、第５図は
同上のプレートのねじれ変形モードを示す斜視図、第６
図は同上のプレートの曲げ変形モードを示す斜視図、第
７図は駆動周波数とスキャン部の回動角との関係を示す
図、第８図は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 15,16……走査開始・終了判定回路
めのの駆動回路を示すブロック図、第２図は発振回路か
ら出力される矩形波電圧と対応する走査位置信号を示す
波形図、第３図は発振回路から出力される正弦波電圧と
対応する走査位置信号を示す波形図、第４図は同上の実
施例の光走査装置の機械的構成を示す斜視図、第５図は
同上のプレートのねじれ変形モードを示す斜視図、第６
図は同上のプレートの曲げ変形モードを示す斜視図、第
７図は駆動周波数とスキャン部の回動角との関係を示す
図、第８図は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 15,16……走査開始・終了判定回路
Claims (1)
- 【請求項１】曲げ変形モードとねじれ変形モードとの２
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
たとき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一方の弾性変形モードで回動
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からなり、 前記駆動源への印加電圧波形によって光走査の開始及び
終了を検出する手段を備えた光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26468790A JP2995836B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26468790A JP2995836B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04140706A JPH04140706A (ja) | 1992-05-14 |
| JP2995836B2 true JP2995836B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17406804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26468790A Expired - Fee Related JP2995836B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995836B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100451728C (zh) * | 2007-07-06 | 2009-01-14 | 清华大学 | 带压阻传感器的微型二维扫描镜 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7182262B2 (en) * | 2003-03-13 | 2007-02-27 | Symbol Technologies, Inc. | Inertial drive scanning arrangement and method |
-
1990
- 1990-10-01 JP JP26468790A patent/JP2995836B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100451728C (zh) * | 2007-07-06 | 2009-01-14 | 清华大学 | 带压阻传感器的微型二维扫描镜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04140706A (ja) | 1992-05-14 |
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Legal Events
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