JPH06273683A - 光学走査装置 - Google Patents

光学走査装置

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JPH06273683A
JPH06273683A JP5089375A JP8937593A JPH06273683A JP H06273683 A JPH06273683 A JP H06273683A JP 5089375 A JP5089375 A JP 5089375A JP 8937593 A JP8937593 A JP 8937593A JP H06273683 A JPH06273683 A JP H06273683A
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JP
Japan
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angle
scanning
mirror
optical
reflecting
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JP5089375A
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English (en)
Inventor
Kozo Tsuchimoto
耕三 土本
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Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/105Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/129Systems in which the scanning light beam is repeatedly reflected from the polygonal mirror

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学走査鏡の機械的変化角度を増加させずに
走査角度を増加させ得る手段を備えた光学走査装置を提
供する。 【構成】 光学走査鏡として正8面体鏡1を用いたもの
で、光源4からのレーザ光線の平行光束が反射面Aで反
射されるが、反射面Aで反射された光束を、反射鏡2と
倒立望遠鏡(3a、3b)との組み合わせからなる光学
系により反射面Bに戻すと、1回目の走査(反射面A)
で走査角を得た光束が反射面Bに全て集まる。反射面B
への入射角の変化方向が走査鏡1の回転方向と同一であ
るので、倒立望遠鏡の倍率を1とすると、結局反射面B
で反射射出される光束の角度(走査角度)は反射面Aで
得られた走査角の2倍となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学走査鏡を用いた光
学走査装置に係り、特に走査角度を増大させ得る光学走
査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、光学走査鏡を用いた光学
走査装置は、反射面の角度が入射光線に対してある角度
δだけ変化すると、反射光線の角度は2δだけ変わると
いう原理を利用して走査鏡の角度を機械的に変化させる
ことで所定の走査を行う装置であるが、走査鏡の角度を
機械的に変化させる形式により光学走査鏡には、各種の
ものが知られている。
【0003】即ち光学走査鏡には、回転により複数の走
査鏡の角度を同一方向に変化させる回転多面体鏡(反射
面の角度が全て同一のものと互いに異なるものとがあ
る)、振動によりU字型フォークの各先端面に設定した
走査鏡の角度を変化させるチューニングフォーク、回転
軸に当該軸を含む平面内に走査鏡を取り付け回転軸を所
定角度範囲内往復回動させることで走査鏡を揺動させる
レゾナントスキャナ等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光学走査装
置は、例えば赤外線熱画像を取得する装置の撮像部とし
て使用されるものであるから走査角度の大きいことが望
まれるが、光学走査鏡は走査鏡の角度を機械的に変化さ
せる方式であるので、その走査角度は一般に小さくそれ
を増加させることが困難であるという問題がある。
【0005】即ち、例えば回転正多面体鏡では走査角度
は機械的回転角度に依存する。例えば正6面体鏡の場合
には、60°回転すると元の形に戻るので、機械走査角
度は60°が限度である。従って、それ以上の走査角を
得るには、面数を減らすしかないがそうすると空気抵抗
の増加や走査効率の低下等の問題が生ずる。例えば、正
3面体鏡では、走査角度は最大120°となるが、空気
抵抗は正6面体鏡の場合よりもはるかに大きくなり、ま
た1回転で走査できる回数は正6面体鏡の場合の半分と
なり、走査効率が半減する。
【0006】一方、1枚の走査鏡を用いる方式(チュー
ニングフォーク、レゾナントスキャナ等)では、走査鏡
の変化角度を増加させる、あるいは、多重反射を利用す
ることで走査角度を増大させることが可能である。
【0007】しかし、走査鏡の変化角度を増加させる方
法では、例えばレゾナントスキャナにおいては回転軸の
回動角度範囲を大きくすることになるが、大きな走査鏡
が必要な場合や高速走査が必要な場合に走査機構に加わ
る力学的負荷が増大し、機構上の問題を生ずる。
【0008】また、多重反射を利用する場合には、例え
ば図3に示すように、固定の平面鏡31に対し走査鏡3
2を平行状態から角度δ変化させて対向配置し、両者間
で複数回反射を繰り返させるのである。走査鏡32での
反射光線の方向は、平行配置の場合の反射光線の方向に
対し第1回目では2δ増加し、第2回目では4δ増加す
る。このように多重反射を利用する場合には、原理的に
はn回の反射で機械的変化角度δの2n倍の走査角が得
られる。
【0009】しかし、多重反射を利用する場合には、図
3から明らかなように、2回目以降の反射点が走査角度
に従って移動して行くので、走査鏡が大きなものとなる
という問題がある。
【0010】つまり、大きな走査角を得ようとすると、
それに伴い反射点の移動量も多くなるため走査鏡が大き
くなり、前述した走査鏡の変化角度を増加させる方法の
場合と同様に力学的負荷が増大するのである。
【0011】本発明は、このような従来の要請に応える
べくなされたもので、その目的は、従来一般的に用いら
れている光学走査鏡の機械的変化角度を増加させずに走
査角度を増加させ得る手段を備えた光学走査装置を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の光学走査装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明の光学走査装置は、入射光線に対する反射光
線の方向を変える光学走査鏡であって回転により複数の
反射面の角度を同一方向に変化させる、または、振動ま
たは揺動により互いに異なる位置に設定される2つの反
射面の角度を互いに逆向きにまたは互いに同一方向に変
化させる光学走査鏡と; 光線の2回反射光路を形成す
る反射鏡とこの2回反射光路に設定される望遠鏡との組
み合わせにより前記光学走査鏡の1の反射面で反射され
た光線を他の反射面に適宜角度で入射させる光学系と;
を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の光学走査
装置の作用を説明する。本発明では、反射鏡と望遠鏡と
の組み合わせからなる光学系により、従来一般的に用い
られている光学走査鏡(回転多面体鏡、チューニングフ
ォーク、レゾナントスキャナ等)の1の反射面で反射さ
れた光線を他の反射面に入射させる。つまり、光学系に
より2回反射を実現し、走査角度の増大を図っている。
その際に多重反射で問題となる反射点の移動は光学系に
より補正され、また望遠鏡の倍率による増幅により走査
角度のさらなる増加を可能にしている。
【0014】これにより、限られた走査角度しか持たな
い従来の走査系において走査角度を容易にかつ大幅に増
加させることができる。また逆にある特定の走査角度を
得るために必要な機械走査角度を半減させることがで
き、これにより走査鏡を中心とした装置の小型化や省電
力化が可能となる。
【0015】なお、1の反射面と他の反射面は、回転多
面体鏡では同一の走査鏡に属する異なる2つの反射面で
あるが、チューニングフォークでは各フォークの先端に
設定される2つの走査鏡を対として用い、レゾナントス
キャナでは2つ用意し両者の回転軸を同期して回動駆動
する。そして、チューニングフォークでは2つの走査鏡
の配置位置は物理的に決まっているので、光線の入力と
取り出しを容易にするため2つの走査鏡の角度変化方向
は互いに逆向きである必要があるが、2つのレゾナント
スキャナでは回転軸の回転方向は両者同一方向または互
いに逆向きの何れかとなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係る光学走査装置を
示す。この第1実施例装置は光学走査鏡として正8面体
鏡1を用いたもので、図示例では3回に渡って所定角度
回転した状態を重ねて示してある。8つの反射面の中の
反射面Aが入射面、反射面Bが射出面となっている。
【0017】反射鏡2は、2つの直角ミラー(2a、2
b)を接合したもので、直角ミラー2aは反射面Aに対
応し、直角ミラー2bは反射面Bに対応している。そし
て、直角ミラー2aの入射端には所定焦点距離のレンズ
3aが設定され、直角ミラー2bの射出端には所定焦点
距離のレンズ3bが設定される。
【0018】また、レーザ光源4は、レーザ光線を所定
径の平行光束として反射面Aに向けて射出する。
【0019】以上の構成において、反射面Aで反射した
レーザ光線は、直角ミラー2aに入射するが、レンズ3
aにより集束されて内部に導入され、内奥の斜面で反射
されほぼ入射端に平行して直角ミラー2bに入りそこの
内奥の斜面で反射され、直角ミラー2bの射出端にてレ
ンズ3bにより集束されて反射面Bに入射し、ここで反
射して走査レーザ光線として射出される。2つのレンズ
(3a、3b)は望遠鏡を構成しているが、反射面Aと
同Bの角度変化方向は同一方向であるので倒立望遠鏡と
なっている。
【0020】要するに、反射面Aで反射された光束を、
反射鏡2と倒立望遠鏡(3a、3b)との組み合わせか
らなる光学系により反射面Bに戻すと、1回目の走査
(反射面A)で走査角を得た光束が反射面Bに全て集ま
るが、倒立望遠鏡により反射面Bへの入射角の変化方向
が走査鏡の回転方向と同一となっているので、倒立望遠
鏡の倍率を1とすると、結局反射面Bで反射射出される
光束の角度(走査角度)は反射面Aで得られた走査角の
2倍となるのである。そして、光学系の作用により反射
点の前述した移動は補正されるのである。
【0021】なお、図1では、正8面体鏡1の反射面に
対しレーザ光線の光束が大きく示されているが、これは
光学系により走査角度を増幅できることから回転走査鏡
を小型化できることを示したものである。図示例では、
正8面体鏡1の外接円直径が40mm、平行光束の直径が
5mmの場合を示し、回転角度と光束の関係をも示してあ
る。一般に回転走査鏡を用いる場合は、回転角度は光束
の径と多面体鏡の大きさ及び形状とから限定される。
【0022】次に、図2は、本発明の他の実施例に係る
光学走査装置を示す。この第2実施例装置は、光学走査
鏡としてチューニングフォーク21を用いたものであ
る。
【0023】このチューニングフォーク21は、各フォ
ークの先端面に反射面(A、B)が互いに同一角度逆向
きに傾斜して設定され、フォークの基端部を電磁的に加
振すると各フォークが共振し同一平面内で互いに逆向き
に振動する。その結果、各反射面が互いに逆向きに同一
角度δ変化するものである。
【0024】このようなチューニングフォーク21に対
し、反射鏡を構成する2つの平面鏡(22a、22b)
と、望遠鏡を構成する4つのレンズ(23a〜23d)
とを設け、第1実施例と同様に、反射面Aで得られた走
査角度2δを反射面Bで4δとして得るようにしてあ
る。
【0025】なお、望遠鏡(23a〜23d)は、2つ
の反射面の角度変化方向が互いに逆向きであるので、第
1実施例とは異なり、正立望遠鏡となっている。
【0026】以上の説明から容易に推察できるように、
光学走査鏡としてレゾナントスキャナも用いることがで
きる。図示省略したが、2つのレゾナントスキャナを用
意し両者の回転軸を同期して回動駆動する。その際、回
転軸の回転方向は両者同一方向または互いに逆向きの何
れかとなる。
【0027】要するに、従来一般的に用いられている走
査鏡に本発明は適用できるのであり、用いる走査鏡で利
用する2つの反射面の角度変化方向が同一か否かに応じ
て望遠鏡の正立・倒立の形式を選択して反射鏡と組み合
わせることで、光学走査角度を増加させることができ
る。以上の説明では、2つの反射面の角度変化量は同一
としたが、同一である必要はない。
【0028】なお、望遠鏡の倍率を変えることで全体と
して得られる走査角度をコントロールできる。望遠鏡の
角倍率をαとすれば、変化角度δの走査鏡で2回反射系
を構成した場合、光学走査角度θは、θ=2αδ+2δ
=2δ(α+1)となる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学走査
装置では、反射鏡と望遠鏡との組み合わせからなる光学
系により、従来一般的に用いられている光学走査鏡(回
転多面体鏡、チューニングフォーク、レゾナントスキャ
ナ等)の1の反射面で反射された光線を他の反射面に入
射させ、つまり、光学系により2回反射を実現するよう
にしたので、限られた走査角度しか持たない従来の走査
系において走査角度を容易にかつ大幅に増加させること
ができる効果がある。また逆にある特定の走査角度を得
るために必要な機械走査角度を半減させることができ、
これにより走査鏡を中心とした装置の小型化や省電力化
が可能となる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る光学走査装置の構成概
念図である。
【図2】本発明の他の実施例に係る光学走査装置の構成
概念図である。
【図3】多重反射により走査角度を増大する説明図であ
る。
【符号の説明】
1 正8面体鏡 2 反射鏡 2a,2b 直角ミラー 3a,3b レンズ 4 レーザ光源 21 チューニングフォーク 22a,22b 平面鏡 23a〜23d レンズ A 反射面 B 反射面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射光線に対する反射光線の方向を変え
    る光学走査鏡であって回転により複数の反射面の角度を
    同一方向に変化させる、または、振動または揺動により
    互いに異なる位置に設定される2つの反射面の角度を互
    いに逆向きにまたは互いに同一方向に変化させる光学走
    査鏡と; 光線の2回反射光路を形成する反射鏡とこの
    2回反射光路に設定される望遠鏡との組み合わせにより
    前記光学走査鏡の1の反射面で反射された光線を他の反
    射面に適宜角度で入射させる光学系と; を備えたこと
    を特徴とする光学走査装置。
JP5089375A 1993-03-24 1993-03-24 光学走査装置 Pending JPH06273683A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5089375A JPH06273683A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 光学走査装置
EP94104437A EP0617307A3 (en) 1993-03-24 1994-03-21 Optical scanning apparatus.
KR1019940005965A KR940022119A (ko) 1993-03-24 1994-03-24 광학주사장치
CN94104146A CN1031671C (zh) 1993-03-24 1994-03-24 光学扫描装置

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JP (1) JPH06273683A (ja)
KR (1) KR940022119A (ja)
CN (1) CN1031671C (ja)

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