JPH0358014A - ビームスキャニング装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、レーザプリンタ、バーコードリーダなどに用
いられるビームスキャニング装置に関する． 《従来の技術〉 従来のビームスキャニング装置を第５図に示す．この装
置は、光源から出射された光ビームをポリゴン處ラー（
多面鏡）１１に入射し、ポリゴンミラ−１１で反射され
る光ビームの方向を、モータ１２でポリゴンミラ−１１
を回転させることによって変化させ、光ビームのスキャ
ンを行うものである。１３，１４はシリンドリカルレン
ズ、１５は集光走査レンズである． く発明が解決しようとする課題〉 上記構或の従来例のビームスキャニング装置には、次の
ような問題点がある． ＋８３　　個々の部品が比較的大きく、ことに、ポリゴ
ンξラー１１とモータ１２の存在のために全体が大型化
していて、小型化するにも一定の濯界がある．（ｂｌ　
　ポリゴンミラ−１１は、複数の反射面１１ａが順次切
り換えられるものであるが、どの反射面１ｌａでも全く
同じように光ビームを反射させなければならない関係上
、すべての反射面１１ａｆＪ＜厳密に等価的に加工され
ていなければならず、そのようなポリゴンａラー１１の
製作または入手に要する費用が高くつ《． （ｃ）　　ポリゴンミラ−１１の１つの反射面１１ａに
ついての中心角によって光ビームのスキャン角度がある
角度に固定的に決まってしまい、スキャン角度を制御す
ることができない． ｆｄｌ　　ボリゴン藁ラー１１が常時同一方向に回転す
るから、光ビームのスキャン方向が右一左あるいは左一
右のいずれか一方向に限定されている．本発明は、この
ような事情に鑑みてなされたものであって、充分に小型
でロウコストであり、スキャン角度の制御が可能である
とともに、スキャン方向を往復二方向とできるビームス
キャニング装置を提供することを目的とする。

く諜題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達戒するために、次のよう
な構戒をとる． すなわち、本発明のビームスキャニング装置は、発光素
子と、この発光素子の光軸と平行な光軸をもつ状態で発
光素子の前面に配置されたレンズと、これら発光素子と
レンズとのいずれか一方を光軸に対してほぼ直交する方
向に往復変位させる変位機構とを備えたものである． く作用〉 本発明の上記構戒による作用は、次のとおりである． すなわち、変位機構によって変位されるのが発光素子、
レンズの何れである場合も、レンズを中心に考えた場合
、レンズが発光素子に対して相対的に変位されると考え
てよい。レンズの配置がその光軸を発光素子の光軸と平
行にしたものであり、レンズの相対的変位の方向は発光
素子の光軸に対してほぼ直交する方向である．したがっ
て、レンズの相対的変位によって、ｋンズの光軸が発光
素子の光軸に対する平行性を保ちながら、発光素子の出
射点とレンズの中心とを結ぶ直線が発光素子の光軸に対
して傾斜する．この傾斜した直線の方向が光ビームの出
射方向である．レンズの相対変位量が増加／減少するに
従って、光ビームの傾斜角度も増加／ｆｉＩｉ少するか
ら、光ビームがスキャンされる． 変位機構としては、回転ではなく単に往復移動させるも
のでよいから、例えば静電誘導によるクーロン力を利用
する一対の静電電極や、電磁力を利用したソレノイドコ
イルや、圧電素子などを採用することが可能となる．こ
のような変位機構は、回転のためのモータとは違っては
るかに小さく構或できる． レンズとしては、集光レンズでもグレーティングレンズ
（フレネルレンズ）でもよく、いずれもポリゴンもラー
に比べて要求される加工精度が低い．すなわち、発光素
子に対して相対変位するレンズは、ポリゴンミラーのよ
うに複数の反射面を順次切り換えるものではなく、常に
同じ部分で光ビームを透過させるものであるから、ポリ
ゴンξラーのようにすべての反射面を厳密に等価的に加
工するといった必要性がなく、その製作あるいは入手に
要する費用が安くてすむ． また、レンズは、ポリゴンξラーのように複数の反射面
を必要とするものではないから、ポリゴンミラーに比べ
て充分に小さいものでよい．変位機構を前述のように静
電電極、ソレノイドコイル、圧電素子のいずれで構或す
るにしても、それに与える電気量（電圧または電流）の
制御によって変位量を調整することが可能であり、した
がって、光ビームのスキャン角度も制御可能とな変位機
構によるレンズの相対的変位が往復変位であるため、ス
キャン方向が往復二方向となる．く実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
． 玉上大崖班 第１図に示すように、ほｌｉ字状の絶縁性のステム１の
横板部分にレーザダイオードや発光ダイオードを利用し
た発光素子２が実装されている。

発光素子２の光軸に平行な板バネ３の下端がステム１の
段部に固定され、その上端に発光素子２の光軸に対して
直交する方向に変位可能な可動片４が取り付けられ、光
軸を発光素子２の光軸と一致させたグレーティングレン
ズ（フレネルレンズ）５が発光素子２の前面に位置する
状態で可動片４に取り付けられている．グレーティング
レンズ５は、その焦点が発光素子２の出射点に位置する
ように取り付けられる．ステムｌの縦坂部分の上端と可
動片４との間には隙間が存在し、その隙間に臨む状態で
縦仮部分と可動片４のそれぞれに互いに対向する静電ｔ
極６．７が取り付けられ、この静電電極６．７に電圧制
御回路８が接続されている。この実施例の場合、対向す
る静電電極６．７が変位機構ａ１を構或する． 発光素子２に電流を供給して発光素子２から光ビームを
出射させると、発光素子２の出射点にグレーティングレ
ンズ５の焦点が位置しているので、グレーティングレン
ズ５を透過した光ビームは平行光となる． そして、電圧制御回路８から静電ｔ極６，７に矩形波を
印加すると、その矩形波の“Ｈ０レベルの状態で、静電
電極６，７間に静電誘導によるクーロン力が働き、板バ
ネ３の弾性に抗して静電電極７が静電電極６に引き寄せ
られる．その結果、可動片４とともにグレーティングレ
ンズ５が第２図の（ａ）に示すように、発光素子２の光
軸に対して直交する方向で右側に変位する．グレーティ
ングレンズ５の焦点が発光素子２の出射点に位置してい
るので、グレーティングレンズ５の変位置のいかんにか
かわらず、グレーティングレンズ５を透過した光ビーム
の方向は、発光素子２の出射点とグレーティングレンズ
５の中心とを結ぶ直線に平行な方向となる。発光素子２
の光軸を基準とするグレーティングレンズ５の最大変位
量をΔＸとし、グレーティングレンズ５の焦点距離をｆ
とすると、右側への最大スキャン角度θ，は、θＢ　−
　ｔａｎ刊（Δｘ　／　ｆ　）となる． 矩形波が＠Ｌ″レベルになるとクーロン力が無《なり、
仮バネ３０弾性復帰力によって可動片４とともにグレー
ティングレンズ５が第２図の（ｂ）に示す発光素子２の
光軸の位置を通過し、さらに第２図の（ｃ）に示すよう
に左側に変位する．この左側への変位量は右側への変位
量と実質的に同一である．左側への最大スキャン角度θ
，は、θＬ　−　−　ｔａｎ引（一Δｘ　／　ｆ　）と
なる． したがって、左右両側にわたるスキャン角度θは、 θ一θ，＋θＬ　　−２　　ｔａｎ−’　（Δｘ／ｆ）
となる． 静電電極６．７に矩形波の１Ｈ″レベル、１Ｌ１レベル
が繰り返し与えられるので、グレーティングレンズ５は
発光素子２の光軸を中心としてその左右に往復変位し、
光ビームのスキャンが行われる。このスキャンは、ポリ
ゴンミラーの一方向スキャンとは違って左右二方向の往
復スキャンとなる．！圧制御回路８から出力する矩形波
の電圧または周期の調整によって、スキャン角度θを制
御することができる． 玉１夾施班 この実施例は、グレーティングレンズを固定とし、発光
素子を変位させるようにしたものである．すなわち、第
３図に示すように、ステム１の縦板部分にグレーティン
グレンズ５を固定するとともに、ステム１の段部から延
出した板バネ３の遊端に可動片４を介して発光素子２を
取り付け、ステム１の横板部分と可動片４とに互いに対
向する状態で変位機構ａ，である静電電極６．７を取り
付けたものである．静電電極６．７に電圧を印加しない
状態において、発光素子２の光軸とグレーティングレン
ズ５の光軸とは一致する。

動作については、静電電＠６，７への矩形波印加に伴っ
て発光素子２が変位するという点を除いて、基本的に第
１実施例と同様である。

星主叉鳳班 この実施例は第４図に示すように、基本的には第Ｉ実施
例と同様の構造を有しており、変位機横ａ，として圧電
素子９を採用したものである。その他の構或は第１実施
例と同様であるので、対応する部分に同一符号を付すに
とどめ、説明を省略する． なお、図示を省略するが、変位機構としては、上記の静
電電極６．７や圧電素子９以外に、ソレノイドコイルを
用いてもよい． また、光ビームを平行化するグレーティングレンズ５に
代えて、光ビームを集束する集束レンズを用いてもよい
。

なお、板バネ３と可動片４とをもう一組設けることによ
り、従来例では不可能であった前後左右の二次元方向で
光ビームをスーキャンさせることも可能である． く発明の効果〉 以上のことから、本発明によれば、次のような効果が発
揮される． ■　光ビームスキャンのために発光素子に対して相対的
にレンズを変位させる変位機構として、静電誘導による
クーロン力を利用する静電電極や、電磁力を利用するソ
レノイドコイルや、圧電素子などを採用することができ
、また、レンズは、ポリゴンａラーのように複数の反射
面を必要とするものではないから、ポリゴンミラーに比
べて充分に小さいものでよく、ポリゴンミラーおよびモ
ータを使用する従来例に比べて全体構造の大幅な小型化
を達威することができる． ■　相対変位されるレンズとして、要求される加工精度
がポリゴンミラーに比べてはるかに低くてよい集光レン
ズやグレーティングレンズを採用でき、ロウコスト化を
図ることができる．■　変位機構に対する出力制御によ
って相対的変位量の調整が可能であり、光ビームのスキ
ャン角度を制御することができる． ■　変位機構によるレンズの相対的変位が往復変位であ
るため、スキャン方向を往復二方向とすることができる
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第．１実施例に係るビームスキャニン
グ装置を示す正面図、第２図はその動作説明図、第３図
は第２実施例の正面図、第４図は第３実施例の正面図、
第５図は従来例の構或図である． ６， １・・・ステム、 ３・・・板バネ、 ５・・・グレーティ ７・・・静電電極、 ９・・・圧電素子、 ２・・・発光素子、 ４・・・可動片、 ングレンズ、 ８・・・電圧制御回路、 ａｌｇａ！・・・変位機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と、この発光素子の光軸と平行な光軸を
   もつ状態で発光素子の前面に配置されたレンズと、これ
   ら発光素子とレンズとのいずれか一方を光軸に対してほ
   ぼ直交する方向に往復変位させる変位機構とを備えたビ
   ームスキャニング装置。