JPH03134610A - 回転多面体鏡およびそれを用いた２次元光走査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１つの回転多面体鏡で２次元的な光走査を可
能とする回転多面体鏡およびそれを用いた投影ひずみの
低い２次元光走査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

計測や情報伝送を目的とする光学システムにおいて、光
で高速に走査する必要がある場合に回転多面体鏡が用い
られている。

しかし、上述の回転多面体鏡は主に０次元光情報（スポ
ット光）の走査を１次元的（直線的）に行うことを目的
に作られており、スポット光をラスクー走査のように２
次元的に走査することが要求される場合には、別の反射
鏡を系に組み込み。

上述の回転多面体鏡による走査と垂直方向の走査とを実
行させる必要がある。このことは、１次元光情報および
２次元光情報を２次元的に走査させる場合にも同様であ
る。

また１回転多面体鏡による走査では、走査光を平面に投
影すると、一般に走査開始から終了までの走査方向の線
速度が変化するため１等線速度走査を実行させる場合に
は光学系に【−θレンズを組み入れるなどの方法で対処
しており、更に加えて、多くの場合ｆ−θレンズの他に
２回転多面体鏡への入射光（被走査光）の入射位置およ
び反射光（走査光）の投影位置に応じた屈折作用をもつ
何らかの非球面レンズを組み合わせている。

特に画像情報のような２次元光情報を走査させる場合に
は、線速度を一定に保持することや、投影面における２
次元光情報のひずみを補正すること、および、結像距離
を補正することなどを考慮する必要があり、上記レンズ
類への入射角度の設定を含め、光学系の設計が複雑にな
り製造も困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、０次元、１次元および２次元の光情報を
２次元的に走査させるためには、従来の回転多面体鏡に
加えて別の反射鏡が必要となり。

装置の大型化および構成要素のアライメント調整が問題
になるとともに、制御が複雑になる。

また、投影面における走査光の線速度、２次元光情報の
ひずみなどを補正するために１回転多面体鏡への入射光
（被走査光）の入射角度と反射光（走査光）の結像位置
との設定を考慮すると、ｒ−θレンズ（あるいはその組
み合わせ）の設計が複雑になり、製造も困難である。

本発明の目的は、０次元、１次元および２次元の光情報
を、単体で２次元的に走査しかつ制御が簡単で動作安定
な回転多面体鏡、およびそれを組み込み、光学系の設計
が簡単で走査光のひずみを極力抑えた２次元光走査装置
を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の回転多面体鏡においては、各反射面が回転基準
面に対して特定の面倒れ角度をもつことにより、Ｏ次元
、１次元および２次元の反射光（走査光）が２次元的な
走査を実行可能とする。

また、該回転多面体鏡を組み込んだ本発明の２次元光走
査装置では、該回転多面体鏡が回転するにつれてひとつ
の反射面の一端から他端にわたる反射光の走査を入射光
軸を中心として対称形とすることにより、ｆ−θレンズ
等の設計を簡略化することができ、２次元光情報に関し
てもひずみの少ない状態で投影、走査を実行することが
できる。

〔作　用〕

回転多面体鏡は、その各反射面が回転基準面に対して特
定の面倒れ角度をもち１反射光が２次元的な走査を実行
する。また５光入出力系は２回転多面体鏡のひとつの反
射面の一端から他端にわたる反射光の走査を入射光軸を
中心として対称形とすることにより、走査開始から終了
までの走査方向の線速度を一定にするためのｒ−θレン
ズ等の設計を簡単なものにすることを可能とする。

本発明の回転多面体鏡は、１回転する間に１周期の２次
元光走査が完了するためにきわめて高速であるとともに
走査速度を簡単に調節でき、かつ汎用の光学部品で構成
される。したがって、該回転多面体鏡を組み込んだ２次
元光走査装置は１節易であるとともに応用範囲の広い光
走査を実行することができる。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）は本発明の回転多面体鏡が８つの反射面を
もつ場合の一実施例であり、第１図Ｔｏ）は側面から見
た図を示している。回転多面体鏡１０ば。

回転軸４０に垂直な面３値以下回転基準面と呼ぶ）と９
回転基準面に関してそれぞれ特定の角度（αｇ＋など）
をなす反射面２１〜２８で構成されている。この特定の
角度は１回転多面体鏡１０が回転する際に入射光（光ビ
ーム）１００に対する反射光２００が第２図に示す走査
線２０１〜２０８を順次走査するように設定されている
。すなわち、走査線２０１と２０８との間隔をｄ２２回
転多体鏡１０とスクリーン７０との距離をｌとするとき
に（１）式が成り立つように各反射面２１〜２８の面倒
れ角度αを設定する。ただし、φ−π／２＋αである。

添え字は反射面と対応している。

回転多面体鏡ＩＯの回転と、ひとつの反射面による走査
の関係は従来の技術と同様であり、固定された光ビーム
１００は初めに反射面２１の反射面２８に近い部分で反
射され９反射光２００は回転多面体鏡が矢印の方向に回
転するにつれて、第２図の走査線２０１を左側から右側
に向かって描く。本発明では１次に光ビーム１００が反
射面２２に当たると５反射光は２０１の右端から２０２
の左端に移動し、以下同様にして回転多面体鏡１０が１
回転する間に走査線２０８の右端まで走査し、２次元的
走査が終了する。

本実施例では２回転多面体鏡の反射面が８つの場合につ
いて説明したが８反射面の数を増加させるとより精細な
かつ広範囲の２次元光走査を高速に実行することができ
る。

第３図（ａ）は本発明の２次元光走査装置の一実施例の
構成図、第３図（ト））は第３図（ａ）を上方から見た
図、第３図（Ｃ）は第３図（ａ）を側方がら見た図であ
り。

上記回転多面体鏡１０　、ハーフミラ−５０，ｆ−θレ
ンズ６０．スクリーン７０．開口絞り８ｏがら成る。ス
クリーン７０は受光素子アレイに置き換えてもよい。

以下第３図〜）を参照して動作を説明する。回転多面体
鏡１０は頂点がＰｌ−＋ＰＬ’→Ｐビと移動する方向に
回転する。入射光１００がハーフミラ−５０に関して４
５°の角度で入射し、その反射光１０１が回転多面体１
１１１０に照射されると２回転に応じてその反射光はＲ
１からＲビの間を走査する。このとき、ハーフミラ−５
０５回転回転体鏡ｌＯの位置および角度を１反射面（た
とえばＰｌ−Ｐ２°面）が入射光１００と平行になった
ときに。

反射光１０３が１０１と逆向きの光路５　もしくは１０
１の鉛直位置をたどるように設定しておくと、ｆθレン
ズ６０は左右対称な形で作製できる。このｆ−θレンズ
６０により、スクリーン７０上での走査線速度が一定と
なる。また５不必要な走査光は開口絞り８０にて除去す
るので、実際にスクリーン上で観察される走査光は左右
では１０２から１０３を経て１０４までである。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、１回転する間に
１周期の２次元光走査が完了するためにきわめて高速で
あるとともに走査速度を簡単に調節でき、かつ、安価な
光学部品で構成される。また、光入出力系は、該回転多
面体鏡のひとつの反射面の一端から他端にわたる反射光
の走査を入射光軸を中心として対称形とすることにより
、走査開始から終了までの走査方向の線速度を一定にす
るとともに、特に２次元光情報の走査にともなうひずみ
を補正するｆ−θνレンズの設計を簡単なものにするこ
とができる。したがって、該回転多面体鏡を組み込んだ
２次元光走査装置は、安価であるとともに系の調整が容
品であり、応用範囲の広い光走査を実行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転多面体鏡の一実施例の構成図、第
２図は光走査の説明図、第３図（ａ）（ｂｌ　（Ｃ）は
第１図の回転多面体鏡を組み込んだ２次元光走査装置の
一実施例の構成図を示す。 １０・・・回転多面体鏡、２１〜２８・・・反射面３０
・・・回転基準面、４０・・・回転軸、　　５０・・・
ハーフミラ−１６０・・・［−θレンズ、　　７０・・
・スクリーンまたは受光素子アレイ、　　８０・・・開
口絞り、　　１００・・・入射光。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸に垂直な回転基準面に関して、各反射面が
   それぞれ特定の面倒れ角度をなし、０次元（スポット）
   入射光情報、１次元（直線）入射光情報および２次元（
   平面）入射光情報を各反射面の面倒れ角度に対応した位
   置に反射し、１回転する間に１要素で２次元的な走査を
   実行することを特徴とする回転多面体鏡。
2. （２）前記請求項（１）の回転多面体鏡と光入出力系と
   を備え、 光入出力系は、前記回転多面体鏡の回転に応じた反射光
   が入射光軸を中心として対称に走査することを各反射面
   が実行して２次元光走査を実行することを特徴とする２
   次元光走査装置。