JPH0368913A - 光カーテン発生装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は像を結ぶ短冊状凹面鏡と、該凹面鏡の焦点近傍
に配され、発光源からの光束を、走査方向に広がる凹面
鏡上に周期的に投光し、及び／又は該凹面鏡が受けた光
を受けそれを光電変換器へ方向づける反射手段とを備え
、発光源又は光電変換器及び光反射手段並びに凹面鏡及
び光の出口と人口とが異なった平面に存在する光カーテ
ン発生装置に関する。

［従来の技術と課題］ この種の装置において反射装置によって惹起されるシャ
ドー効果により走査光線の妨害が、一方において光源又
は光電変換器及び光反射手段、他方において凹面鏡と光
線出口及び光線入口が異なった平面に在る事実によって
回避されている。この種のものの１つの形態では口径の
半分のみならず装置の全口径を利用できる。２つの異な
った平面における形態では走査光線が結像する短冊状凹
面鏡上の直線に沿って移動せずむしろ円弧経路に沿うと
いう結果をもたらす。この種の円弧経路は光のＺ角形成
路の結果として、及び光反射装置の原点が凹面鏡の曲率
中心に配されておらずむしろ焦点近傍に配されていると
いう事実の結果として発生する。円弧径路に沿う光線経
路の結果として光線は一般的な走査方向に直角な面に異
なった角度で反射される。角度誤差がこのように存在す
るので変化量は凹面鏡からの距離が大きくなるにつれて
増大する。

当初挙げた種類の装置においてＤＥ　　ＡＳ　　２６　
２２　１１３から知られるようにこの直進誤差は平らな
平行板によって明らかに部分的に補償されていた。しか
しながらこの訂正用板は比較的大きく、精密で高価なも
のであった。

光学的走査装置がＤＥ　　３５　１４　３０２ＡＩで公
知であり、結像手段の１つは球面短冊状凹面鏡で形成さ
れている。

更に、直線的光反射を伴う走査装置はすでにＤＥ　　Ｏ
５２１３１４６７により公知であり走査部として鏡面を
有しその鏡面が螺旋状に巻かれその螺旋軸回りに回転す
るようになっている。

従って本発明の目的は前記種類の光カーテン発生装置を
提供することであり、結像用短冊凹面鏡とその焦点近傍
に配した光反射手段とを有し直線誤差が実際に完全に省
かれるものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は以下の発明によって達成される、即ち原形を
球面とする短冊状凹面鏡が、実質的に短冊の方向に、光
線又は１度の投光の間に受けた光で照明される凹面鏡の
各表面部が少くとも走査方向に直角をなす平面内の光軸
に対して実質的に同じ角度をなすように短冊方向に伸び
る軸に関して定義づけられる関数に基づいてねじられて
いる。

本発明は従って特にその球面が上記直進誤差を補償する
ために意図的に変形させた凹面鏡の一部を用いる考えを
基礎としている。

上記は最も単純な方法で、特に際立った複雑な製造工程
を増やすことなく本発明を使用することにより凹面鏡片
をねじることで可能となる。

長手方向に伸びる凹面鏡の半分のそれぞれは好ましくは
螺旋状の線に沿ってねじられる。

直進誤差を生じる円弧経路部が例えば凹面鏡片の中央部
で最大反射を、両端で最小反射を有するならば２つの鏡
の半分のねじりを決める螺旋状線は対向感覚で決められ
る。

光反射手段を有する装置においては、好ましい実施例に
よると原形球面で短冊状の凹面鏡の回動が回転鏡の寸法
と位置に関して発生する直進誤差が大幅に補償されるよ
うに方向づけられるべく回転鏡が設けられている。この
ようにして回転鏡の位置（傾き）、寸法及び形状が光源
と凹面鏡に関して回転鏡への光入射点の距離の差を決め
斯くして直進誤差に反応する円弧軌跡に影響するという
小実が考慮されている。

［実施例］ 第１及び第２図において電源１４は図示しない光学手段
の補助のちとに光束Ｉ８を発生するがそれは光反射手段
である回転鏡１２の表面に向けられ、回転鏡は一定速度
で矢印ｆの方向に回転する。

回転鏡１２はモータＩ６で駆動される。

回転鏡１２の光反射面は短冊状の凹面鏡１０の焦点近傍
に位置しており、その凹面鏡は本発明により球面とは異
なる曲面を描いている。短冊状凹面鏡ＩＯの長子方向は
回転鏡１２の回転軸Ａに直角に、−殻内走査方向に対し
ては平行をなしている。回転鏡１２の回転軸は走査面に
直角をなす直線に対して傾斜している。

回転鏡は光源Ｉ４から来る光束１８を略走査方向に展開
する凹面鏡ｌＯの上に周期的に投光する。

この間に凹面鏡ＩＯは回転鏡１２から来る光！！１９を
反射しｅｍｅｒｇｅｎｔ光即ち走査光線２０を発生させ
、それが例えば三重鏡を形成するｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌ
ｅｃｔｏｒに向けられる。この場合光は逆に反射され凹
面鏡１０、回転鏡１２及び光分割器（図示しない）を経
て光電受信機（図示しない）へと向けられる。

発生する光カーテン内でそこに在る物品の走査が走査光
原理で行われるが、好ましくはレーザー光で生起される
走査光は理想的にはレーザー光線に平行に光カーテンに
向けられる。この種の光カーテンは第１図の平面に対し
て直角をなす方向に展開する。

第１図において光源１４と回転鏡Ｉ２並びに結像用、短
期状凹面鏡ＩＯと放射光又は走査光線２０はそれぞれ異
なった平面に在る。これは回転鏡によって起る影効果が
走査光線を妨げるのを防止するためである。この種の装
置では従って装置全体の半分だけではなくむしろ全体を
利用することができる。この装置によって走査平面と直
角をなす平面内に光線１ｇ、１９．２０用にＺ角光線路
が得られる。

Ｚ角をなすこの光線路の結果及び回転鏡Ｉ２の原点が凹
面鏡の曲率の中心にはなくむしろ焦点近傍にあることの
結果、走査光線は球面状、短冊状凹面鏡ＩＯに沿う直線
上を動く、これが理想ではあるが、むしろ円弧経路２２
（第２図）に沿って動く。

円弧経路を走査光線が辿る結果として、凹面鏡１０から
反射される走査光線２０は一般的な走査平面に直交する
軸Ｚ（第１図参照）ζこ関して異なる角度で反射される
。これは角度誤差なのでその変化ｍは凹面鏡ＩＯとの距
離が増加するだけ大きくなる。このことは例えば第４図
で読みとることができる。

第４図では球面状、短冊状凹面鏡を示す第１図の側面を
拡大して示す。光線路の二通り即ち１８゜１９．２０．
及び１８’　、１９′、２０’が回転鏡の２種の異なっ
た位置に対応して示されている。

２つの回転鏡の位置に対し光源からくる光線１８又は１
８’が回転鏡に当り、短冊状凹面鏡に光線１９．１９’
　として反射する位置がそれぞれＭ。

Ｍ′　として表わされる。

回転鏡は反射光１９を凹面鏡に対して入射点Ｍ′よりも
より近い位置の入射点Ｍで反射しその光を短冊状凹面鏡
の左又は右端領域に当るように向ける。短冊状凹面鏡の
これらの端部領域において円弧軌跡２２によってもたら
される光線又は走査光線の上向き変化は最大量となる（
第２図参照）。

第４図において光の入射点Ｍと光線１９が凹面鏡ＩＯに
当る位置との垂直距離がｈｏで表わされる。凹面鏡上の
入射点及び凹面鏡１０の曲率Ｃの中心を通る直線Ｇが凹
面鏡ｌＯへ入射する光線１９と凹面鏡で反射される走査
光線２０との角度２等分線を形成する。これが光源から
の光線と凹面鏡ＩＯに向けられる光線１９とでなす角度
が実質的に光線１９と凹面鏡ｌＯから反射される走査光
線とでなす角度と同じになる所謂Ｚ角光線路をもたらす
。

光線入射点Ｍ′が回転鏡の対応回転で決まると光線路＋
８’　、１９’　、２０′が決まり、凹面鏡へ向く光線
１９′の凹面鏡１０上への入射点へつながる。この入射
点は凹面鏡上の最初の入射点との垂直距離がΔｈである
（第２図参照）。この値Δｈはこの実施例においては走
査光線移動の、直線からの最大変化値である。

第４図から判るように球面状、短冊上凹面鏡１０に向く
光線１９．１９’　は互いに略平行な２つの回転鏡位１
なに展開している。起きている直進誤差の結果として走
査光線２０．２０’　には平行性はない。２つの光線２
０．２０’　のなす角度は比較すべき光線１９と２０と
のなす角度より小さい。

この後者の角度は対応する短冊状凹面鏡ＩＯの球面曲率
である。

光線１９′と２０′との角度２等分線は順次凹面鏡ｌＯ
の曲率中心と凹面１１０上の入射点とを通る直線■１に
よって定められる。第４図に明瞭にみられる角度差は凹
面鏡１０からの距離が増えるにつれて大きくなる欠陥変
化となる。

走査光線２０を直線的に投するのを凹面鏡からの距離が
長くなっても確保するために、元々の球面状、短冊状凹
面鏡が本発明に依り短冊の長手方向に伸びる軸Ｓ（第３
図）に関して光線１９又は１９′の全走査時間中に照射
される凹面鏡の各部分が、総体な走査方向又は走査面に
直角をなす−平面（第４図の平面）内で光線１９又は１
９’　に対して同一角度β、β′　（第５図参照）をな
すようにねじられている。

第５図により、例示（第２図参照）光線１９゜１９’が
当る短冊状凹面鏡の２ケ所の表面部分は光線１９．１９
’の軸に対して同−角をなすように互いに角度Δαだけ
傾斜をつけられている。直線Ｇ＊とＨ＊とは光線の対、
１９と２０、及び１９′と２０′に対し順次角度２等分
線をなしている。２本の直線のそれぞれは互いに変化し
ている凹面鏡１０の２つの表面部の曲率中心をそれぞれ
通る。これらの直線は同時に表面部に直交し角度βとβ
′を決め、この角度で凹面鏡ＩＯの各表面部がそれぞれ
光線１９と１９’の軸と相関する。

本実施例ではこれらの２つの角度は少なくとも実質的に
は同一寸法である。第５図に示す短冊状凹面鏡の２つの
表面部が互いにねじられている角度Δαは、凹面鏡が未
だねじられていない（第４図参照）ときの曲率中心点と
２つの入射点を通る２本の直線ＧとＨ間の角度Δαと同
じである。第５図は本発明によりねじられた短冊状凹面
鏡１０による走査光線２０．２０’が少なくとも実質的
に平行に伸びて、実際上の直線路が走査光線用に凹面鏡
の距離に拘わらず得られるということを明瞭に示してい
る。凹面鏡のねじれはしかしながら２本の走査光線２０
．２０’が走査光線上例えば織地といったものの上で交
叉するという具合に基本的には発想し得るものである。

このように本発明によると表面形状を意図的に球面から
変化させたこの種の短冊状凹面鏡は上記の直進誤差を補
償するために用いられる。

第２図の例において短冊状凹面鏡１０上の円弧軌跡２２
による投光誤差は両端側に対称的に小さくなるので２つ
の凹面鏡の半分は互いに対向しながら実際に螺旋状線に
従ってねじられている。

この目的のためにねじれ角Δαは短冊の長尺方向又は短
同状、球面凹面鏡１０の走査方向で測った各Ｈｌの高さ
に対して決められ、その結果相当表面部は常に光軸に対
して同じ角度にあり反射された走査光線２０又は２０′
は高さＨＩについて独立して同じ角度で反射される。

ねじれ角Δαと凹面鏡高さＨｉとの関係を導くため第３
図で第１図及び第２図で示される短冊状凹面鏡１０の２
分のｌを示す。ここで回転鏡が入射点Ｍからの光線が走
査光Ｉ２０を発生させるために第３図の短冊状凹面鏡１
０の上端に向く位置をとっているのが示されている。こ
れらの２つの光線１９と２０間の角度２等分線は順次凹
面鏡ＩＯの曲率中心点Ｃと凹面鏡上の入射点とを通る直
線Ｇによって形成される。曲率中心点Ｃと凹面鏡ＩＯの
入射点との距離凹面鏡ＩＯの曲率半径Ｒと同じである。

第３図から直接判るように鏡の半片は角度γ又は高さＨ
で決められる。球面状、短冊状凹面鏡の頂点と回転鏡上
の入射点Ｍとの距離は巨利Ｓ。と同じである。鏡片のａ
ｒｒｏｗ高さは記号ｄｚｉで示され頂点と鏡片の長子方
向に伸びる直線Ｓと曲率中心Ｃ１頂点及び入射点Ｍを通
る直線との交点との距離に等しい。

軸Ｓまわりで行われる凹面鏡ＩＯのねじりを決めるねじ
り角Δαは第４図により、直線ＧとＩ４との間でまだね
じられていない凹面鏡片で囲まれている角度と同じであ
る。

球面状、短冊状凹面鏡ＩＯの特定の高さＨｉに対する直
進誤差を補償するねじり角Δαは次の関係から得る。

Δａ＝ａｒｃ　５ｉｎ（（（Ｈｌ”　＋　（Ｓｏ−ｄ　
ｚｉ）　’Ｘｃｏｓ　　ｚ／２）　Ｘ５ｉｎ　ｚ／２）
　−ｈｏｅ　Ｒ（第３図、第４図参照） 条件：　Ｏ＜　ＨＩ＜　Ｈ、ここでＨ／Ｒ（半分の鏡片
）（第３図参照） ７　＝ａｒｃ　ｓｉｎ　Ｈ／Ｒ（片の最大角度）（第３
図参照） Ｓｏ＝Ｒ−Ｈ／ｌａｎ　７＋Ｈ／ｌａｎ　２７（第３図
参照） ｄｚｉ−Ｒ６フー　１−１フー（深さでの変化）（第３
図参照） ｈ　ｏ　−＝　Ｓ　ａ　Ｘ　ｔａｎ　　Ｚ　／　２Ｚ−
第４図により、光線Ｉ８と１９．１９と２０．１ｇ’　
と１９’　との間の角度 このようにして涼味面状、短冊状凹面鏡ＩＯの長手方向
で測った各高さＨｌに対して、対応する表面部が光軸に
対して常に同じ角度になるようにねじられ、斯くして反
射された光がＨ□と関係なく同じ角度で反射される回転
角Δα１が得られる。

従って本発明によってねじれ値は短冊状凹面鏡１０の球
面形状に重ねられて、殆んど完全に走査距離全長に渉っ
て第２図、第４図に示す直進誤差を完全に補償する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光カーテン発生装置の一部断面を含む
模式図で、断面は走査平面に直角をなす方向でとった。 第２図は第１図のＩ−１方向からの装置の模式第３図は
凹面鏡の２半分のうちの一方の半分のみを示す第２図で
示した短冊状凹面鏡の模式図、第４図は第２図で示した
短冊状凹面鏡の拡大側面図で、光線の経路が２つの回転
鏡位置について示している。 第５図は凹面鏡の２つの表面部が互いに傾いて直進誤差
を補償することを示す第４図への比較図である。 ＩＯ・・凹面鏡、１２・・・回転鏡、１４・・・光源、
１８．１８’　、１９．１９’　、２０．２０’　・・
・光線、２２・・・弧状軌道、Ｃ・・・曲率中心点。 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、像を結ぶ短冊状凹面鏡（１０）と、前記凹面鏡の焦
   点近傍に配され、発光源（１４）からの光束を、走査方
   向に広がる凹面鏡上に周期的に投光し、及び／または該
   凹面鏡が受けた光を受けそれを光電変換器へ方向づける
   反射手段（１２）とを備え、発光源又は光電変換器及び
   光反射手段並びに凹面鏡及び光の出口又は入口とが異な
   った平面に存在する光カーテン発生装置であって、原形
   が球面状である短冊状凹面鏡（１０）が、実質的に短冊
   の方向に、光線又は１度の投光の間に受けた光で照明さ
   れる凹面鏡（１０）の各表面部が少なくとも走査方向に
   直交する平面内の光軸に対して実質的に同じ角度をなす
   ように短冊方向に伸びる軸（Ｓ）に関して定義づけられ
   る関数に基づいてねじられていることを特徴とする装置
   。 ２、長手方向に伸びる凹面鏡の各半分がそれぞれにおい
   て螺旋状の線に沿ってねじられていることを特徴とする
   請求項１の装置。 ３、光反射手段として回転鏡（１２）を有する請求項１
   又は２の装置であって、原形球面状で、短冊状の凹面鏡
   （１０）が前記回転鏡（１２）の寸法及び位置に整合し
   て発生する直進誤差が大幅に補償されることを特徴とす
   る装置。