JPH03107116A

JPH03107116A - 光ビーム走査装置

Info

Publication number: JPH03107116A
Application number: JP24379189A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Naito; 宏之内藤; Minoru Kimura; 実木村; Hidemi Takahashi; 秀実高橋; Osamu Yamada; 修山田; Kunio Yoshida; 邦夫吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1991-05-07

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】産業上の利用分野本発明は、ミラーを高速に偏向して元ビームを走査する
光ビーム走査装置に関するものである。

従来の技術文書や写真・図面等の内容を読み取る方法として、一般
に対象物の表面に光ビームを二次元照射し、対象物から
の反射光を電気信号に変換する方法がとられている。

光を二次元走査する方法としては、光ビームを水平に走
査する手段と垂直に走査する手段を組合わせて使用する
方法が一般的である。−次元（水平または垂直）方向に
走査する手段としては、第５図（ａ）〜（ｃ）に示すガ
ルバノメータ走査器、回転多面鏡走査器、ホログラムデ
ィスク走査器がある。

同図（ａ）のガルバノメータ走査器は電磁石のコイルに
通電することにより、電流の大きさに比例してミラー４
０の取付回転軸が回転する。ミラー４１に、矢印４１ａ
の方向から光ビーム４２ａを入射し、軸が矢印４１ｂの
如く回転するとミラー４０で反射された光ビーム４２ｂ
は、矢印４１ｃの方向に走査偏向される。このガルバノ
メータ走査器は、小型で構造が簡単であるためよく使わ
れる。しかし、連続走査を行う場合運動がミラー４０の
往復回転運動であり、必ず加減速時間を必要とすること
から走査速度に上限がある。また、ミラー４０の重さが
負荷となり走査特性に影響する欠点を有している。

第５図（ト））の回転多面鏡走査器は光ビームの反射ミ
ラーを複数個円周上に有する多面鏡４３を回転軸４４を
中心に高速回転させて使用する。光ビーム４５は、矢印
４６の方向から入射し、Ｎ個の面を持つ多面鏡４３を１
／Ｎ回転させると光ビーム４５は、矢印４６ｂの方向に
走査される。多面鏡４３が１回転すると光ビーム４５は
、Ｎ回走査されることになる。この方式は、高速走査に
適しているが、高精度な多面鏡４３が必要なことからコ
ストが高くなる欠点がある。

第５図（Ｃ）は、最近研究が進んでいるホログラムディ
スク走査器である。ホログラムディスク４７には、ホロ
グラム偏向パターン４７ａ、　４７ｂ、・・・がＭ細円
周上に設けられ、矢印４８の方向から光ビーム４９を入
射し、ホログラムディスク４７が矢印５０の方向に回転
するとホログラム偏向パターンの形に対応し光ビーム４
９は矢印５１の方向に走査される。この方式は、構造が
簡単で高速走査が期待されるが、ホログラムディスク４
７を出た光ビーム４９の形状や走査速度の一様性が、ミ
ラーを用いた走査器より劣る。また、ホログラムディス
ク４７の光利用率が十分にとれない欠点があり、用途が
限定されている。

このように、第５図（ａ）〜（Ｃ）の各走査器はそれぞ
れ一長一短である。

更に、第５図（ａ）〜（ｃ）の各走査器は、それぞれ単
独では二次元走査をすることができない。そこで、一般
には、これらの走査器を例えば水平方向の高速−次元走
査に用い、垂直方向の走査はガルバノメータ走査器を用
いる組合わせ型走査器が用いられている。

発明が解決しようとする課題前述したように、従来の走査器は光ビームを一次元走査
させることは可能であるが、二次元走査させるには、水
平方向と垂直方向を別々に偏向する２つの走査器を組合
わせる必要があった。この場合、各−次元の走査器を二
個互に直交して配置することになり、入射光路と出力光
路が規定されるので装置利用上制約を受ける問題がある
。また走査器自体も大きくなり、コストも高い欠点があ
る０本発明は、従来技術の以上のような問題点を解決し、二
次元の小型高速かつ安価な一体型走査器を実現すること
ができる新しい原理の走査装置を提供することを目的と
するものである。

課題を解決するための手段上記目的を達成するだめの本発明の技術的解決手段は、
１枚のミラーと、このミラーの側面に配された永久磁石
と、この永久磁石に対向して配された駆動コイルと、こ
の駆動コイルに電流を流す手段とを具備したものである
。

作用上記構成において、駆動コイルに流す電流を制御するこ
とにより永久磁石と駆動コイルとの間に磁気吸引力また
は磁気反発力が発生し、この磁気吸引力または磁気反発
力によりミラーがその面と垂直な方向に変位する。した
がって、ミラーに光ビームを入射させると、光ビームは
ミラーの変位にしたがって偏向、走査する。

永久磁石と駆動コイルの組をミラーの側面において互い
に直交する位置に設置すればミラーは互いに直交する２
方向に変位するので二次元走査が可能となる。

実施例以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の第１の実施例に於ける一次元偏向用
の走査器の基本構成図である。

以下第１図にもとづいて説明する。光ビーム反射用のミ
ラー１は、図で示される上面が反射面であり、支持台２
に線状の支点３によって固定されている。ミラー１の支
点３と反対の側面には、ミラー１の反射面に対して垂直
な方向に磁極性を有する永久磁石４が設けられミラー１
は、支点３を中心に矢印７で示される上下方向に移動で
きる。

永久磁石４と適当な間隙を有して対向する面に駆動コイ
ル５が支持台２に固定され（図示せず）、駆動信号６に
接続されている。今仮にミラー１に設けられた永久磁石
４の極性をミラー１の上面方向にＮ極、ミラー１の裏面
方向にＳ極とし、駆動信号６を印加しない状態では、ミ
ラー１は移動せず中点に静止している。次に駆動コイル
５の上面がＮ極、下面がＳ極となるように電流を印加す
ると永久磁石４と駆動コイル５の間には反作用が働き、
永久磁石４が矢印方向７の上方向に押し上げられる。そ
の結果としてミラー１は、支点３を支点として上方に傾
けられる。次に駆動コイル５に印加する電流を逆向きに
すると、駆動コイル５の上面には、Ｓ極が、下面にはＮ
極が発生し永久磁石４と駆動コイル５は互に吸引されミ
ラー１は矢印７の下向きに変位し今度は逆向きに傾斜す
る。

駆動信号６を第２図に示す如く電流の極性が交互に反転
するような三角波交番電流を連続的に印加したとすると
、ミラー１の永久磁石４が設けられた側は、駆動信号６
に比例して矢印７の方向に上下振動し、ミラー１の上面
にレーザ光等の光ビームを照射すると、ミラー１の変位
に比例して反射光が偏位し、光ビームの高速−次元走査
が行なわれる。

次に本発明を用いた一次元走査器の他の実施例を第３図
に示す。光ビーム偏向用ミラー１の１つの側面にミラー
１の反射面に対して垂直な方向に磁極性を有する永久磁
石１１が取付けられ、その反対の側面には同様の永久磁
石１２が取付けられている。そして、二つの永久磁石１
１．１２にそれぞれ適当な間隔を有して対向する駆動コ
イル１３．１４が設けられている。ミラー１は、駆動コ
イル１３．１４が非通電時に落下を防止する目的と連続
反復運動を行う際の緩衝支持材１５を介して支持台１８
に設けられている。令弟３図に示す永久磁石１１及び１
２の上面が例えば共にＮ極で下面がＳ極を示す磁石であ
り、駆動コイル１３に通電する駆動信号１６が、駆動コ
イル１３の上面がＳ極で下面がＮ極となるような電流を
印加すると、駆動コイル１３と磁石１１との間に吸引力
が働き、磁石１１は下方へ変位する。この時磁石１１に
固定されたミラー１も下方へ変位する。

一方、反対面に設けられた駆動コイル１４に駆動信号１
６と反対極性の駆動信号１７を印加すると、駆動コイル
１４の上面はＮ極性となり駆動コイル１４と磁石１２は
反発する作用が働き、磁石１２とこれに固定されたミラ
ー１は上方へ変位する。磁石１３．１４に作用する力が
互に逆向きで同じ大きさであれば、ミラー１の中心軸（
図示せず）を中心にミラー１は、一方向に傾斜する。次
に駆動信号１６．１７をそれぞれ、今印加している極性
と逆極性にすると、ミラー１の傾斜は、静止点とは逆の
方向に傾斜する。この動作を繰返し実行すると、ミラー
１は、静止点を中心に振動し、一定の角度で入射された
光ビームは連続的に高速で一次元に走査されることにな
る。

第４図は、第３図の実施例を四辺形のミラーに適用し、
四辺の各々の側面に永久磁石と駆動コイルの組を独立し
て設け、二次元のミラー偏向を実現した二次元光ビーム
走査装置の実施例である。

第３図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。２１．２２は永久磁石、２３．２４は駆動コイル、２
５．２６は駆動信号であり、各々第３図の永久磁石１１
．１２、駆動コイル１３．１４、駆動信号１６．１７と
同一の構成である。

駆動信号２５と２６は一対で互に逆極性となるよう電流
を印加し、例えばＹ軸の一次元走査系を構成し、駆動信
号１６と１７の対で例えばＹ軸の一次元走査系を構成す
る。今、二次元の順次走査を行う場合は、例えば、Ｘ軸
周の駆動コイル２３．２４に水平走査用の駆動信号２５
．２６を印加し、ミラーエをＸ軸方向に一周期偏向させ
、次にＹ軸用の駆動コイル１３．１４に垂直走査用の駆
動信号１６．１７を印加し、ミラー１をＹ軸方向にＭ画
素分の１だけ偏向させる。これをＭ回繰返して、二次元
走査を１回完了する。

なお、以上の各実施例において、永久磁石４．１１．１
２．２１．２２？′ｉミラーｌの側面に直接設けた場合
について説明したが、ミラー１の周囲に保持材（図示せ
ず）を設け、この保持材に設けるようにしてもよい。

発明の効果以上のようだ、本発明は１枚のミラーを永久磁石と駆動
コイルの組による磁気力により変位させるようにした走
査装置で、小型、高速かつ安価な一次元および二次元の
光走査装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ビーム走査装置の一実施例を示
す斜視図、第２図は第１図の実施例における駆動電流波
形図、第３図および第４図は各々本発明による光ビーム
走査装置の他の実施例を示す斜視図、第５図（ａ）＝、
　（ｃ）は各々従来の光ビーム走査装置の原理を示す概
略図である。１・・ミラー、４　、１１．１２．２１．２２・・・永
久磁石、５　、１３．１４．２３．２４・・・駆動コイ
ル、６　、１６．１７゜２５、２６・駆動信号。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ミラーと、前記ミラーまたはミラー保持材の側面
に設けられたミラーの反射面に対して垂直な方向に磁極
性を有する永久磁石と、前記永久磁石に対向して配され
た駆動コイルと、前記駆動コイルに電流を流す手段とを
具備したことを特徴とする光ビーム走査装置。
（２）駆動コイルに流す電流は極性が交互に反転する交
番電流である請求項１記載の光ビーム走査装置。
（３）永久磁石がミラーまたはミラー保持材の対向する
側面の各々に独立して設けられ、各永久磁石の各々に対
向配置された駆動コイルの各々に互いに逆向きの極性の
電流を印加する請求項１記載の光ビーム走査装置。
（４）四角形のミラーと、前記ミラーの各辺の側面に設
けられたミラーの反射面に対して垂直な方向に磁極性を
有する永久磁石と、前記永久磁石の各々に対向して配置
された駆動コイルと、前記駆動コイルの各々に電流を流
す手段とを具備し、互いに対向する一対の駆動コイルに
水平走査電流を流し、これと直交する方向に対向して配
された一対の駆動コイルに垂直走査電流を流すことを特
徴とする光ビーム走査装置。