JPH02304414A - 光偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、人力された光を偏向して走査させる光偏向
装置に関する。

［従来の技術］ 従来の光偏向装置としては、「光通信回路とシステム」
昭和６２年２月２５日初版、オーム社第８６頁以下に示
されている合せミラー（プリズム）を光路切換え素子と
して用いている光スィッチがある。この光ス吊ツチは第
４図に示すような菱形プリズムを用いたもので、光通信
などで２系統の入射光束を２系統の出射光束に切り替え
るのに使用されている。図において、（３）は菱形プリ
ズムで、大気の屈折率より大きい屈折率ｎの光学材料で
相対向する平面がそれぞれ平行面に形成されており、図
示していない電磁石等を用いた回転駆動機構によって、
第４図（ａ）のように、菱形プリズム（３）の互いに平
行な面が入射光束の光軸に対して直角であるような第１
の位置と、第４図（ｂｌのように菱形プリズム（３）の
頂角（３ａ）が二つの入ａｔ光束の中間位置となる第２
の位置に交互に切り替えられる。

この光スィッチにおいて、は菱形プリズム（３）が第１
の位置にあるときには、入射光束は何らの屈折を受けず
に直進し、入射光束（１）は出射光束（４）として、ま
た入射光束（２）は出射光束（５）としてそれぞれ取り
出される。他方、菱形プリズム（３）が第２の位置にあ
るときには、入射光束は屈折を受け、菱形プリズム（３
）の頂角（３ａ）と屈折率とが適切な値に選ばれていれ
ば、入射光束（１）は出射光束（５）として、また入射
光束（２）は出射光東（４）として入れ秤って取り出さ
れることになる。すなわち、２×２の光スィッチとして
利用することができる。

この菱形プリズムを用いた光スィッチは、菱形プリズム
（３）を一定の角速度で回転させても、出射光束は一定
の周期で変位せず、またその変位範囲も入射面が変るた
びに変るので、一定の範囲を同じ走査速度で反復走査を
行わせる目的には不向きである。

このような反復走査を行う光偏向装置としては、′屯ｆ
−通信学会誌１９８５年４月第３７２頁以下に「４．ル
−ザ走査技術による情報機器応用」に示されているよう
に、レーザープリンタ、ＰＯＳスキャナおよび映画の画
像をテレビジョン信号に変換するテレシネ装置等に用い
られている回転多面鏡、ガルバノメータおよびホログラ
ム板を用いた。光偏向装置がある。

［発明が解決しようとする課題］ このうち回転多面鏡を用いた光偏向装置は、多面鏡の回
転角の変化に伴なう反射角の変化をそのまま光の走査に
利用するもので、多面鏡の頂角の２倍が偏向角として得
られる。したがって、３０度前後の偏向角が必要な場合
には、２５面鏡が必要で、これを高精度で加工する必要
から多面鏡の径は４〜６ｃｍに選ぶのが一般的であり、
装置の小形化の障害となり、さらに回転系の駆動電力が
犬ぎいという問題点があった。

また、ガルバノメータを用いた光偏向装置は、小形化の
点では有望であるが、反面、電磁的に鏡を駆動するため
Ｉ　ＫＨ２程度の走行が限度で、高速の走査が行えない
という問題点があった。

さらに、回転ホログラム板を用いた光偏向装置は、光学
系の簡素化やホログラム板の量産の容易さの点では有利
であるが、走査軌跡が円弧状であり、直線的でなく、さ
らに色収差が大きいという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、構成が簡単で、小形化が可能であって、高速
度で走査を行なうことのできる光偏向装置を得ることを
目的とする。

［０！題を解決するための手段］ この発明に係る光偏向装置は、偶数対の相対向する平行
な面を有する正多角形の柱状のプリズムと、この柱状の
プリズムの中心軸を回転軸として回転させる回転駆動装
置とを備え、上記柱状プリズムの一方の平面から光束を
入射し、相対向する他方の平面から出射させるように構
成したものである。

［作用］ 柱状プリズムの一方の平面から入射した入射光束は、相
対向する他方の平面から変位ｆｆ１ｙだけ変位し、かつ
大射光束に平行な出射光束となって出射する。このとき
の変位′！！ｋｙは、ｙ　＝ｄ　ｓｉｎ　ｉ　（１−１
／ｎ）（ただし、ｄは柱状のプリズムの一対の平行な面
間の距離、ｉは人力光束の入射角、ｎはプリズムの屈折
率）となる、入射角ｉは、プリズムが回転するのにした
がって変化するので、変位ｇｋｙも変化し、柱状のプリ
ズムが偶数対の相対向する平面を有する正多角形である
ので、出射光束は一定の範囲を反復して同じ速度で走査
する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの実施例の概略構成を示す斜視図で、（６）
は正四角の断層を有する正四角柱プリズム（以下、「プ
リズム」という）　、（７）　、　　（８）はプリズム
（６）の両端を保持する保持部材で、それぞれプリズム
（６）の中心軸と同軸となる回転軸（７ａ）　、　（８
ａ）を備えている。（９）は継手で、モータ（１０）の
駆動ＩＴｏ（１０ａ）と回転軸（８ａ’）とを連結する
。（ｌｌ）はモータ（ｌＯ）を所定の速度で駆動するモ
ータ駆動装置、（１２）は回転軸（７ａ）を支承する軸
受である。

つぎに、上記構成の動作を第２図を参照して説明する。

モータ（１０）が一定速度で回転すると、プリズム（６
）も中心軸０を回転軸として時計回り方向に回転する。

このため、入射光束の入射角ｉはプリズム（６）の頂角
（６ａ）に入射する回転位置を境にして＋４５度から一
４５度の間で変化し、この間に出射光束は入射光束より
最も下方に変位した位置から上方に向って、はぼ直線的
に移動し、入射光束がプリズム（６）の次の平面に移っ
たときは、最下方の変位位置から上方に向う走査を繰り
返す。この実施例の四角柱プリズムの場合は、１回転す
る間に４回走査を繰返す光偏向装置となる。

この発明に係る光偏向装置は、投射型テレビジョン受像
機の垂直偏向および水平偏向装音に適用することができ
る。すなわち、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン受像機の垂
直走査に、正Ｎ角形（Ｎは２以上の偶数）の断面を有す
るプリズムを備えた光偏向装置を用いた場合のプリズム
の必要回転数は約３６００７２Ｎ　［ｒｐｉ＋］であり
、また、水平走査に用いた場合の必要回転数は、約９４
５００／２Ｎ　［ｒｐａ＋］　となる。入射光束をテレ
ビジョン信号で輝度変調し、垂直走査および水平走査に
上記の光偏向装置を用い、水平方向および垂直方向に変
位された出射光束を、凹レンズなどの手段により変位を
拡大してスクリーン面に投射すれば、スクリーン面にテ
レビジョン画像を映出することができる。

また、この発明に係る光偏向装置は、公知例として前述
したレーザテレシネ装置中の多面鏡や、ガルバノメータ
の代わりに用いることも可能である。

以上は、入射光束を偏向する場合について説明したが、
第３図に示すような点状あるいは線状（紙面に垂直）の
光源から放射された光を、この光偏向装置を介して直視
する装置にも適用できる。すなわち、光源（１３）から
拡がりをもった光が放射され、図示の目の位置（！４）
でこれを直視する場合に、プリズム（６）の回転位置が
実線の位置のときには、光源（１３）よりやや下向に放
射された光がプリズム（６）の屈折作用により上方の（
１３ａ）の位置から到来した光として視覚される。

同様に、プリズム（６）の回転位置が破線の位置のとき
には、光源（１３）よりやや上向に放射された光が下方
の（１３ｂ）の位置から来た光として視覚される。つま
り、プリズム（６）を回転させれば、人間の目には光源
（１３）が上下に移動したように視感され、光源（１３
）がテレビジョン信号の１本の水平走査線に対応した輝
度変調および水平偏向を受けた線光源である場合は、テ
レビジョン画像として視覚されることになる。

さらに、この発明に係る光偏向装置は、テレビジョンカ
メラの光学系の中間あるいは出力端に挿入して、カメラ
を三脚を用いないで手持ちして撮映した場合の画像の手
揺れを、光学的に補正する装置として使用することがで
きる。

この場合、プリズム（６）は平板状の形状でよく、モー
タ（ｌＯ）は電磁石でもよく、駆動回路（１１）は手振
れを検知する加速度センサの出力により手振れを補正す
る方向にモータ（ｌＯ）あるいは電磁石を駆動するよう
に構成すればよい。

なお、上記説明は、正四角柱プリズムを用いた例を示し
たが、正六角形、正八角形など、偶数対の相対向する平
行な平面を有する正多角形の柱状プリズムであればよい
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、偶数対の相対向する
平行な平面を有する正多角形の柱状プリズムを、その中
心軸を保持して回転させ、上記プリズムの一方の平面か
ら光を入射して相対向する他方の平面に通過させるよう
に構成したので、小形化が可能で、同一範囲を同じ速度
で反復して走査を行なわせることのできる光偏向装置が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図はこの実
施例における通過光の変位（走査）を説明するためのプ
リズムの側面図、第３図はこの発明の一応用例を説明す
るための側面図、第４図は従来の蔓形プリズムを用いた
光スィッチの動作を説明するための側面図である。 （６）・・・正四角柱プリズム、（７）、（８）・・・
保持部材、　（７ａ）　、　（８ａ）　・・・回転軸、
（１０）・・・モータ、（１１）・・・モータ駆動装置
、（１２）・・・軸受。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対向する平行な面を複数対有する多角形プリズ
   ムと、このプリズムの中心軸を回転軸として回転させる
   回転駆動装置とを備え、上記プリズムの相対向する一対
   の平行な面の一方から光を入射し、他方の面から出射す
   るように構成してなる光偏向装置