JPH08146320A - 二次元走査装置 - Google Patents
二次元走査装置Info
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- JPH08146320A JPH08146320A JP30701394A JP30701394A JPH08146320A JP H08146320 A JPH08146320 A JP H08146320A JP 30701394 A JP30701394 A JP 30701394A JP 30701394 A JP30701394 A JP 30701394A JP H08146320 A JPH08146320 A JP H08146320A
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- scanning
- scanned
- light
- light beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被走査面上を光スポットで二次元的に走査す
る際、小型で、かつ簡易な構成で歪みのない二次元画像
を得ることができる二次元走査装置を得ること。 【構成】 光源手段１から光変調を受けて出射した光ビ
ームを直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏
向手段３を介して偏向させた後、走査レンズ４により被
走査面５上に導光して、該被走査面上を二次元的に走査
する際、該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を
成していること。
る際、小型で、かつ簡易な構成で歪みのない二次元画像
を得ることができる二次元走査装置を得ること。 【構成】 光源手段１から光変調を受けて出射した光ビ
ームを直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏
向手段３を介して偏向させた後、走査レンズ４により被
走査面５上に導光して、該被走査面上を二次元的に走査
する際、該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を
成していること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次元走査装置に関し、
特にｆ・ｓｉｎθ特性を備えた走査レンズを利用して被
走査面上を光スポットで二次元的に走査することによ
り、歪みのない二次元画像を形成することができる二次
元走査装置に関するものである。
特にｆ・ｓｉｎθ特性を備えた走査レンズを利用して被
走査面上を光スポットで二次元的に走査することによ
り、歪みのない二次元画像を形成することができる二次
元走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より被走査面上を光スポットで二次
元的に走査して二次元画像を形成する二次元走査装置
が、例えば特公昭４４−９３２１号公報や特開昭５１−
２６０５０号公報等で種々と提案されている。
元的に走査して二次元画像を形成する二次元走査装置
が、例えば特公昭４４−９３２１号公報や特開昭５１−
２６０５０号公報等で種々と提案されている。
【０００３】しかしながらこれらの公報で提案されてい
る二次元走査装置は光偏向器で偏向された光ビームを１
方向のみに偏向させて直線を描こうとした場合、被走査
面上での走査線は該被走査面の中心部を通過するもの以
外は全て曲線になってしまうという問題点があった。
る二次元走査装置は光偏向器で偏向された光ビームを１
方向のみに偏向させて直線を描こうとした場合、被走査
面上での走査線は該被走査面の中心部を通過するもの以
外は全て曲線になってしまうという問題点があった。
【０００４】又、本出願人は例えば特公昭６２−２０５
２５号公報で二次元走査装置を提案している。同公報で
は上記の走査歪を光学的及び機械的に補正することによ
り、この問題点を解決している。しかしながら被走査面
を二次元走査するには、結像手段としての走査レンズ自
体を光偏向器と同期させて回動しなければならず、その
為その回動機構が複雑化になる傾向があった。
２５号公報で二次元走査装置を提案している。同公報で
は上記の走査歪を光学的及び機械的に補正することによ
り、この問題点を解決している。しかしながら被走査面
を二次元走査するには、結像手段としての走査レンズ自
体を光偏向器と同期させて回動しなければならず、その
為その回動機構が複雑化になる傾向があった。
【０００５】又、特開平１−１６７７１８号公報で提案
されている二次元走査装置では上記の走査歪をテレセン
トリックレンズとシリンダー走査レンズとを用いて補正
している。しかしながら同公報では被走査面の長さと同
じ長さのミラー面を有する大型のポリゴンミラーを用い
なければならず、例えば被走査面が大きい場合には装置
全体が大型化するという問題点があった。
されている二次元走査装置では上記の走査歪をテレセン
トリックレンズとシリンダー走査レンズとを用いて補正
している。しかしながら同公報では被走査面の長さと同
じ長さのミラー面を有する大型のポリゴンミラーを用い
なければならず、例えば被走査面が大きい場合には装置
全体が大型化するという問題点があった。
【０００６】一方、特開平１−１６３７１７号公報や論
文Minoura,et.al,"A study on Laser scanning systems
using a monolithic arrayed Laser diode" , SPIE Pr
oceedings,vol.1079,PP462-474(1989)等では本発明で用
いるｆ・ｓｉｎθレンズを利用した技術が種々と開示さ
れている。
文Minoura,et.al,"A study on Laser scanning systems
using a monolithic arrayed Laser diode" , SPIE Pr
oceedings,vol.1079,PP462-474(1989)等では本発明で用
いるｆ・ｓｉｎθレンズを利用した技術が種々と開示さ
れている。
【０００７】しかしながらこれらで開示されている公報
や論文は何れも複数の光ビームで複数の走査線を同時に
形成する場合に、該複数の走査線を直線にすることを目
的としたものであり、二次元走査装置への応用には何ら
開示されていなかった。
や論文は何れも複数の光ビームで複数の走査線を同時に
形成する場合に、該複数の走査線を直線にすることを目
的としたものであり、二次元走査装置への応用には何ら
開示されていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的は
偏向手段として２次元偏向が可能な偏向手段を用いると
共に結像手段としてｆ・ｓｉｎθ特性を有する走査レン
ズ（ｆ・ｓｉｎθレンズ）を利用することにより、簡易
な構成で小型化を図りつつ歪みのない走査が可能な二次
元走査装置の提供を目的とする。
偏向手段として２次元偏向が可能な偏向手段を用いると
共に結像手段としてｆ・ｓｉｎθ特性を有する走査レン
ズ（ｆ・ｓｉｎθレンズ）を利用することにより、簡易
な構成で小型化を図りつつ歪みのない走査が可能な二次
元走査装置の提供を目的とする。
【０００９】本発明の第２の目的は偏向手段として偏向
方向が互いに異なる複数の光偏向器を用いると共に結像
手段としてｆ・ｓｉｎθ特性を有する走査レンズ（ｆ・
ｓｉｎθレンズ）を利用することにより、簡易な構成で
小型化を図りつつ歪みのない走査が可能な二次元走査装
置の提供を目的とする。
方向が互いに異なる複数の光偏向器を用いると共に結像
手段としてｆ・ｓｉｎθ特性を有する走査レンズ（ｆ・
ｓｉｎθレンズ）を利用することにより、簡易な構成で
小型化を図りつつ歪みのない走査が可能な二次元走査装
置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の二次元走査装置
は （１−イ）光源手段から光変調を受けて出射した光ビー
ムを直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向
手段を介して偏向させた後、走査レンズにより被走査面
上に導光して、該被走査面上を二次元的に走査する際、
該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成してい
ることを特徴としている。
は （１−イ）光源手段から光変調を受けて出射した光ビー
ムを直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向
手段を介して偏向させた後、走査レンズにより被走査面
上に導光して、該被走査面上を二次元的に走査する際、
該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成してい
ることを特徴としている。
【００１１】特に前記偏向手段は光ビームを第１の方向
に偏向する第１の回動部と、該第１の回動部で偏向され
た第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向する第２
の回動部とを有し、該第１の回動部と該第２の回動部と
を制御手段により制御することにより、前記被走査面上
を該光ビームで二次元的に走査したことを特徴としてい
る。
に偏向する第１の回動部と、該第１の回動部で偏向され
た第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向する第２
の回動部とを有し、該第１の回動部と該第２の回動部と
を制御手段により制御することにより、前記被走査面上
を該光ビームで二次元的に走査したことを特徴としてい
る。
【００１２】（１−ロ）光源手段から光変調を受けて出
射した光ビームを第１の方向に偏向する第１の光偏向器
を介して偏向させた後、アフォーカルレンズ系を通して
該第１の光偏向器で偏向された第１の方向に対して直角
な第２の方向に偏向する第２の光偏向器を介して偏向さ
せた後、走査レンズにより被走査面上に導光して、該被
走査面上を二次元的に走査する際、該走査レンズの歪曲
特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成していることを特徴として
いる。
射した光ビームを第１の方向に偏向する第１の光偏向器
を介して偏向させた後、アフォーカルレンズ系を通して
該第１の光偏向器で偏向された第１の方向に対して直角
な第２の方向に偏向する第２の光偏向器を介して偏向さ
せた後、走査レンズにより被走査面上に導光して、該被
走査面上を二次元的に走査する際、該走査レンズの歪曲
特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成していることを特徴として
いる。
【００１３】特に前記第１の光偏向器と前記第２の光偏
向器とを制御手段により制御することにより、前記被走
査面上を前記光ビームで二次元的に走査したことや、前
記第１の光偏向器のミラー部と前記第２の光偏向器のミ
ラー部とを前記アフォーカルレンズ系に関して光学的に
略共役関係となるように構成したこと等を特徴としてい
る。
向器とを制御手段により制御することにより、前記被走
査面上を前記光ビームで二次元的に走査したことや、前
記第１の光偏向器のミラー部と前記第２の光偏向器のミ
ラー部とを前記アフォーカルレンズ系に関して光学的に
略共役関係となるように構成したこと等を特徴としてい
る。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。
る。
【００１５】同図において１は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。２はコリメーターレンズ
であり、光源手段１から光変調を受けて出射した光ビー
ムを平行光束にしている。３は偏向手段としての光偏向
器（ガルバノ式スキャナー、以下「スキャナー」ともい
う。）であり、入射光束を第１の方向（主走査方向）に
偏向する第１の回動部としての水平回動部３ａと、該第
１の方向に対して直角な第２の方向（副走査方向）に偏
向する第２の回動部としての垂直回動部３ｂと、ミラー
部３ｃとを有し、後述するように半導体レーザ１から出
射した光ビームを直交する二方向（主走査方向及び副走
査方向）に関して二次元的に偏向させている。
半導体レーザより成っている。２はコリメーターレンズ
であり、光源手段１から光変調を受けて出射した光ビー
ムを平行光束にしている。３は偏向手段としての光偏向
器（ガルバノ式スキャナー、以下「スキャナー」ともい
う。）であり、入射光束を第１の方向（主走査方向）に
偏向する第１の回動部としての水平回動部３ａと、該第
１の方向に対して直角な第２の方向（副走査方向）に偏
向する第２の回動部としての垂直回動部３ｂと、ミラー
部３ｃとを有し、後述するように半導体レーザ１から出
射した光ビームを直交する二方向（主走査方向及び副走
査方向）に関して二次元的に偏向させている。
【００１６】４は走査レンズ（結像手段）としてのｆ・
ｓｉｎθレンズであり、スキャナー３で偏向された画像
情報に基づく光ビームを被走査面５上に結像させてい
る。このｆ・ｓｉｎθレンズ４は光ビームの投射点の移
動量が光ビームの偏向角θの正弦（ｓｉｎ）に比例する
特性（ｆ・ｓｉｎθ特性）を有しており、これにより本
実施例では走査線の歪みが生じることなく走査ができる
ようにしている。６は被走査面５に形成された走査スポ
ット（光スポット）である。
ｓｉｎθレンズであり、スキャナー３で偏向された画像
情報に基づく光ビームを被走査面５上に結像させてい
る。このｆ・ｓｉｎθレンズ４は光ビームの投射点の移
動量が光ビームの偏向角θの正弦（ｓｉｎ）に比例する
特性（ｆ・ｓｉｎθ特性）を有しており、これにより本
実施例では走査線の歪みが生じることなく走査ができる
ようにしている。６は被走査面５に形成された走査スポ
ット（光スポット）である。
【００１７】７は画像信号、８は信号補正回路であり、
後述する制御装置１０からの制御信号に基づいて画像信
号７の補正を行なっている。９は信号補正回路８から出
力され半導体レーザ１に入力する補正された画像信号で
ある。１０は制御手段としての制御装置であり、後述す
るようにスキャナー３の水平回動部３ａと垂直回動部３
ｂそして信号補正回路８等の各要素を制御している。
後述する制御装置１０からの制御信号に基づいて画像信
号７の補正を行なっている。９は信号補正回路８から出
力され半導体レーザ１に入力する補正された画像信号で
ある。１０は制御手段としての制御装置であり、後述す
るようにスキャナー３の水平回動部３ａと垂直回動部３
ｂそして信号補正回路８等の各要素を制御している。
【００１８】本実施例では後述するようにこの制御装置
１０によりスキャナー３の水平回動部３ａ及び垂直回動
部３ｂとを制御することによって被走査面５上を走査ス
ポットで二次元的に走査できるように構成している。
１０によりスキャナー３の水平回動部３ａ及び垂直回動
部３ｂとを制御することによって被走査面５上を走査ス
ポットで二次元的に走査できるように構成している。
【００１９】次に走査レンズとしてｆ・ｓｉｎθレンズ
を用いたときの主走査方向の走査線が直線になる原理に
ついて図３、図４、図５を用いて説明する。
を用いたときの主走査方向の走査線が直線になる原理に
ついて図３、図４、図５を用いて説明する。
【００２０】先ずその為にはｆ・ｓｉｎθレンズの入射
瞳中心に入射する主光線が像面上（被走査面上）の、ど
の位置に到達するかを導出する。入射瞳中心に原点Ｏを
もつ直角座標系を設定し、ｘ軸をレンズの光軸、ｙ軸を
主走査方向、ｚ軸を副走査方向とし、ｙ−ｚ平面を入射
瞳面と一致させる。
瞳中心に入射する主光線が像面上（被走査面上）の、ど
の位置に到達するかを導出する。入射瞳中心に原点Ｏを
もつ直角座標系を設定し、ｘ軸をレンズの光軸、ｙ軸を
主走査方向、ｚ軸を副走査方向とし、ｙ−ｚ平面を入射
瞳面と一致させる。
【００２１】主光線の角度はｘ−ｙ面から垂直に測った
角度をθz 、該主光線のｘ−ｙ面への射影がｘ軸となす
角度をθy とする。即ち、方位角がθy であり、高度
（角度）がθz である。
角度をθz 、該主光線のｘ−ｙ面への射影がｘ軸となす
角度をθy とする。即ち、方位角がθy であり、高度
（角度）がθz である。
【００２２】このときの光線（光ビーム）の様子を図３
に示す。同図では簡単の為、光線を単位ベクトルで示し
ている。
に示す。同図では簡単の為、光線を単位ベクトルで示し
ている。
【００２３】図４（Ａ）はこの主光線のｙ−ｚ平面、即
ち入射瞳平面への射影である。εはこの主光線の射影が
ｙ軸となす角度である。又この主光線の射影の方向にｈ
軸をとる。
ち入射瞳平面への射影である。εはこの主光線の射影が
ｙ軸となす角度である。又この主光線の射影の方向にｈ
軸をとる。
【００２４】又、図４（Ｂ）はこの主光線と光軸とを含
む面内、即ちｘ−ｈ平面内で、この主光線を表わした説
明図である。ここでθ´は主光線が光軸（ｘ軸）となす
角度である。これらの図に示した関係から図４（Ａ）に
示した角度εは次式で与えられる。
む面内、即ちｘ−ｈ平面内で、この主光線を表わした説
明図である。ここでθ´は主光線が光軸（ｘ軸）となす
角度である。これらの図に示した関係から図４（Ａ）に
示した角度εは次式で与えられる。
【００２５】
【数１】 又、図４（Ｂ）において角度θ´は次式で与えられる。
【００２６】 ｃｏｓθ´＝ｃｏｓθy ・ｃｏｓθz ‥‥‥（２） 式（２）の関係を式（１）に代入することにより、角度
εを表わす式は次のように簡単になる。
εを表わす式は次のように簡単になる。
【００２７】
【数２】 図５は像平面内の様子を示す説明図であり、Ｐ´は主光
線の到達点（結像点）である。像面中心の光軸と交わる
点Ｏ´を原点とする直角座標Ｏ´−ｘ´ｙ´ｚ´を設定
する。各座標軸ｘ´，ｙ´，ｚ´は入射瞳中心に設けた
座標軸ｘ，ｙ，ｚと各々同一の方向を向いている。
線の到達点（結像点）である。像面中心の光軸と交わる
点Ｏ´を原点とする直角座標Ｏ´−ｘ´ｙ´ｚ´を設定
する。各座標軸ｘ´，ｙ´，ｚ´は入射瞳中心に設けた
座標軸ｘ，ｙ，ｚと各々同一の方向を向いている。
【００２８】ｆ・ｓｉｎθレンズの歪曲特性により、図
中の像高ｈ´は該レンズの焦点距離をｆとしたとき ｈ´＝ｆ・ｓｉｎθ´ ‥‥‥（４） で与えられる。
中の像高ｈ´は該レンズの焦点距離をｆとしたとき ｈ´＝ｆ・ｓｉｎθ´ ‥‥‥（４） で与えられる。
【００２９】又、主光線の方向を表わす角度εは入射瞳
平面においても像平面においても変わらない。従って主
光線の像面での座標は
平面においても像平面においても変わらない。従って主
光線の像面での座標は
【００３０】
【数３】 となり、これに式（４）と式（３）の関係を代入するこ
とにより最終的には
とにより最終的には
【００３１】
【数４】 となる。
【００３２】式（６）より座標ｚ´は角度θz だけの関
数であることが分かり、角度θz を一定とすれば座標ｚ
´は一定値となる。従って角度θz を一定とし、角度θ
y のみを変化させることにより走査軌跡は直線となる。
数であることが分かり、角度θz を一定とすれば座標ｚ
´は一定値となる。従って角度θz を一定とし、角度θ
y のみを変化させることにより走査軌跡は直線となる。
【００３３】これはｆ・ｓｉｎθレンズを用いた場合、
ミラー（ミラー部）を、ｚ方向の角度を一定にしたまま
ｘ−ｙ面内で回動させることにより歪みのない直線走査
ができることを示している。
ミラー（ミラー部）を、ｚ方向の角度を一定にしたまま
ｘ−ｙ面内で回動させることにより歪みのない直線走査
ができることを示している。
【００３４】本発明では、この原理を利用したものであ
り、（イ）まず光線のｚ方向の角度をθz1に固定したま
まｘ−ｙ面内での角度θyを変えることにより光ビーム
を直線走査し、（ロ）次に副走査方向のピッチに相当す
る分だけミラーのｚ方向の角度を変えて角度θz2にした
後、ｘ−ｙ面内での角度θy のみを変化させて光ビーム
を直線走査する、という動作を繰り返す。
り、（イ）まず光線のｚ方向の角度をθz1に固定したま
まｘ−ｙ面内での角度θyを変えることにより光ビーム
を直線走査し、（ロ）次に副走査方向のピッチに相当す
る分だけミラーのｚ方向の角度を変えて角度θz2にした
後、ｘ−ｙ面内での角度θy のみを変化させて光ビーム
を直線走査する、という動作を繰り返す。
【００３５】この（イ），（ロ）の動作を繰り返して続
けることにより走査線が直線の２次元の画像を得ること
ができる。又この原理に加え副走査方向のピッチを該副
走査方向の位置によって任意に変化させ、更には主走査
方向の画像信号に電気的な補正を行なうことにより、歪
曲のない２次元走査を行なうことができる。
けることにより走査線が直線の２次元の画像を得ること
ができる。又この原理に加え副走査方向のピッチを該副
走査方向の位置によって任意に変化させ、更には主走査
方向の画像信号に電気的な補正を行なうことにより、歪
曲のない２次元走査を行なうことができる。
【００３６】次に本実施例の動作について説明する。
【００３７】本実施例において半導体レーザ１から光変
調を受けて出射した発散光束はコリメーターレンズ２に
より略平行光束とされスキャナー３のミラー部３ｃに入
射する。そしてミラー部３ｃで偏向された光ビームはｆ
・ｓｉｎθレンズ４に入射し、収束作用を受け被走査面
５上に走査スポット６を形成する。そして走査スポット
６はスキャナー３の水平回動部３ａと垂直回動部３ｂの
回動によって被走査面５上をそれぞれ水平方向（主走査
方向）と垂直方向（副走査方向）に移動する。
調を受けて出射した発散光束はコリメーターレンズ２に
より略平行光束とされスキャナー３のミラー部３ｃに入
射する。そしてミラー部３ｃで偏向された光ビームはｆ
・ｓｉｎθレンズ４に入射し、収束作用を受け被走査面
５上に走査スポット６を形成する。そして走査スポット
６はスキャナー３の水平回動部３ａと垂直回動部３ｂの
回動によって被走査面５上をそれぞれ水平方向（主走査
方向）と垂直方向（副走査方向）に移動する。
【００３８】ここでミラー部３ｃの垂直方向の角度を一
定としたまま水平方向に回動を行なうと前述した原理に
より走査スポット６は水平方向（主走査方向）に直線状
に走査される。
定としたまま水平方向に回動を行なうと前述した原理に
より走査スポット６は水平方向（主走査方向）に直線状
に走査される。
【００３９】この走査の方式は、まず垂直回動部３ｂを
固定にしたまま水平回動部３ａによって水平方向の回動
を行なうことにより第１の直線状の走査線を形成し、次
に副走査方向のピッチに相当する分だけ垂直回動部３ｂ
によってミラー部３ｃの垂直方向の角度を変えて固定
し、水平回動部３ａによって水平方向の回動を行なうこ
とにより第２の直線状の走査線を形成する。
固定にしたまま水平回動部３ａによって水平方向の回動
を行なうことにより第１の直線状の走査線を形成し、次
に副走査方向のピッチに相当する分だけ垂直回動部３ｂ
によってミラー部３ｃの垂直方向の角度を変えて固定
し、水平回動部３ａによって水平方向の回動を行なうこ
とにより第２の直線状の走査線を形成する。
【００４０】この動作を繰り返すことにより本実施例で
は被走査面５全域を２次元的に走査することができる。
は被走査面５全域を２次元的に走査することができる。
【００４１】又、本実施例では副走査方向のピッチを一
定にする為に垂直回動部３ｂによるミラー部３ｃの垂直
方向への角度変化のピッチを副走査座標ｚ´（あるいは
主光線の垂直方向の角度θZ ）によって変化させてい
る。
定にする為に垂直回動部３ｂによるミラー部３ｃの垂直
方向への角度変化のピッチを副走査座標ｚ´（あるいは
主光線の垂直方向の角度θZ ）によって変化させてい
る。
【００４２】座標ｚ´はｆ・ｓｉｎθレンズ４の焦点距
離をｆとしたとき、前述の式 ｚ´＝ｆ・ｓｉｎθz ‥‥‥（６ａ） を用いて表わされるので、この式（６ａ）を角度θz に
ついて解いた式 θz ＝ａｒｃｓｉｎ（ｚ´／ｆ） ‥‥‥（７） を用いて必要な角度θz の値を算出し、その角度θz の
値になるように垂直回動部３ｂを動作させる。
離をｆとしたとき、前述の式 ｚ´＝ｆ・ｓｉｎθz ‥‥‥（６ａ） を用いて表わされるので、この式（６ａ）を角度θz に
ついて解いた式 θz ＝ａｒｃｓｉｎ（ｚ´／ｆ） ‥‥‥（７） を用いて必要な角度θz の値を算出し、その角度θz の
値になるように垂直回動部３ｂを動作させる。
【００４３】あるいは式（６ａ）を微分することにより
得られる関係式 Δｚ´＝ｆ・ｃｏｓθz ・Δθz ‥‥‥（８） を用いて、副走査方向のピッチを一定値Ｐにするための
光線の角度θz の変化量Δθz は Δθz ＝Ｐ／（ｆ・ｃｏｓθz ） ‥‥‥（９） と表わされるので、式（９）の変化量Δθz に相当する
分だけ光線の角度を変化させるように垂直回動部３ｂを
動作させても良い。
得られる関係式 Δｚ´＝ｆ・ｃｏｓθz ・Δθz ‥‥‥（８） を用いて、副走査方向のピッチを一定値Ｐにするための
光線の角度θz の変化量Δθz は Δθz ＝Ｐ／（ｆ・ｃｏｓθz ） ‥‥‥（９） と表わされるので、式（９）の変化量Δθz に相当する
分だけ光線の角度を変化させるように垂直回動部３ｂを
動作させても良い。
【００４４】このときミラー部３ｃの回転角度は光線の
偏向角度の半分になるのでΔθz ／２だけ垂直方向に回
転することになる。
偏向角度の半分になるのでΔθz ／２だけ垂直方向に回
転することになる。
【００４５】制御装置１０はこれら式（７）で求められ
た角度θz あるいは式（９）で求められた変化量Δθz
の値に応じて垂直回動部３ｂを動作させる。それによっ
て走査スポット６は副走査方向ヘ所望のピッチ分だけ移
動する。
た角度θz あるいは式（９）で求められた変化量Δθz
の値に応じて垂直回動部３ｂを動作させる。それによっ
て走査スポット６は副走査方向ヘ所望のピッチ分だけ移
動する。
【００４６】次に主走査方向の走査についてであるが、
これは２通りの方法を適用することができる。
これは２通りの方法を適用することができる。
【００４７】まず第１の方法としては走査スポット６が
被走査面５上で等速走査するように制御装置１０がその
信号を作り出し、水平回動部３ａを動作させるという方
法である。このときには信号補正回路８は動作せず、半
導体レーザ１に入力される補正された信号９が画像信号
７そのものになる。
被走査面５上で等速走査するように制御装置１０がその
信号を作り出し、水平回動部３ａを動作させるという方
法である。このときには信号補正回路８は動作せず、半
導体レーザ１に入力される補正された信号９が画像信号
７そのものになる。
【００４８】次に第２の方法としては制御装置１０が水
平回動部３ａを、例えば等速回転や正弦波振動等のよう
なスキャナー３に適した方法で動作させ、その結果生じ
る走査スポット６の非等速走査による画像の歪を、例え
ば画像信号７を不等時間間隔に補正することにより正す
という方法である。
平回動部３ａを、例えば等速回転や正弦波振動等のよう
なスキャナー３に適した方法で動作させ、その結果生じ
る走査スポット６の非等速走査による画像の歪を、例え
ば画像信号７を不等時間間隔に補正することにより正す
という方法である。
【００４９】この等時間間隔の画像信号７を不等時間間
隔の画像信号９に変換する回路が信号補正回路８であ
る。
隔の画像信号９に変換する回路が信号補正回路８であ
る。
【００５０】本実施例においては第１の方法又は第２の
方法、何れを用いても適用することができるが、どちら
の方法を用いるにしても副走査方向の位置によって補正
のための信号は異なってくる。
方法、何れを用いても適用することができるが、どちら
の方法を用いるにしても副走査方向の位置によって補正
のための信号は異なってくる。
【００５１】このように本実施例においては前述の如く
走査レンズ（結像手段）としてｆ・ｓｉｎθレンズ４を
用いることにより直線走査を可能とし、又ミラー部３ｃ
の副走査方向の角度ピッチを不等間隔にすることにより
被走査面６上での副走査方向のピッチを等間隔として副
走査方向の走査線の歪曲を除去し、更に主走査方向の走
査を等速にするか、又は画像信号７を不等時間間隔にす
るかによって主走査方向の走査線の歪曲を除去してい
る。これにより画像信号７に応じた半導体レーザ１の点
滅（ＯＮ／ＯＦＦ）により歪のない良好なる２次元画像
を得ている。
走査レンズ（結像手段）としてｆ・ｓｉｎθレンズ４を
用いることにより直線走査を可能とし、又ミラー部３ｃ
の副走査方向の角度ピッチを不等間隔にすることにより
被走査面６上での副走査方向のピッチを等間隔として副
走査方向の走査線の歪曲を除去し、更に主走査方向の走
査を等速にするか、又は画像信号７を不等時間間隔にす
るかによって主走査方向の走査線の歪曲を除去してい
る。これにより画像信号７に応じた半導体レーザ１の点
滅（ＯＮ／ＯＦＦ）により歪のない良好なる２次元画像
を得ている。
【００５２】又、本実施例では偏向手段（スキャナー
３）として水平回動部３ａと垂直回動部３ｂとを含む二
次元走査が可能なものを用いている為、装置全体の小型
化を図ることができるという効果もある。
３）として水平回動部３ａと垂直回動部３ｂとを含む二
次元走査が可能なものを用いている為、装置全体の小型
化を図ることができるという効果もある。
【００５３】図２は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。同図において図１に示した要素と同一要素には同符
番を付している。
る。同図において図１に示した要素と同一要素には同符
番を付している。
【００５４】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は、実施例１では偏向手段（光偏向器）として１個の
スキャナーを用いて主走査方向（水平方向）と副走査方
向（垂直方向）に対して二次元的に偏向を行なったが、
本実施例では副走査方向に偏向可能な第１の光偏向器と
しての第１のスキャナー１１と主走査方向に偏向可能な
第２の光偏向器としての第２のスキャナー１３との２個
を用いて偏向を行なうと共に該第１のスキャナー１１の
ミラー部１１ａと該第２のスキャナー１３のミラー部１
３ａとが該２つのスキャナー１１，１３間の光路中に設
けたアフォーカルレンズ系１２に関して光学的に略共役
関係となるように構成したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより１
個のスキャナーを用いて２次元的に偏向するときと同様
な効果を得ている。
点は、実施例１では偏向手段（光偏向器）として１個の
スキャナーを用いて主走査方向（水平方向）と副走査方
向（垂直方向）に対して二次元的に偏向を行なったが、
本実施例では副走査方向に偏向可能な第１の光偏向器と
しての第１のスキャナー１１と主走査方向に偏向可能な
第２の光偏向器としての第２のスキャナー１３との２個
を用いて偏向を行なうと共に該第１のスキャナー１１の
ミラー部１１ａと該第２のスキャナー１３のミラー部１
３ａとが該２つのスキャナー１１，１３間の光路中に設
けたアフォーカルレンズ系１２に関して光学的に略共役
関係となるように構成したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより１
個のスキャナーを用いて２次元的に偏向するときと同様
な効果を得ている。
【００５５】即ち、同図において１１は第１のスキャナ
ーであり、副走査方向に光ビームを偏向させている。１
１ａは第１のスキャナー１１のミラー部、１１ｂは第１
のスキャナー１１の垂直回動部である。１２はアフォー
カルレンズ系であり、第１のスキャナー１１と第２のス
キャナー１３との間の光路中に設けている。１３は第２
のスキャナーであり、主走査方向に光ビームを偏向させ
ている。１３ａは第２のスキャナー１３のミラー部、１
３ｂは第２のスキャナー１３の水平回動部である。
ーであり、副走査方向に光ビームを偏向させている。１
１ａは第１のスキャナー１１のミラー部、１１ｂは第１
のスキャナー１１の垂直回動部である。１２はアフォー
カルレンズ系であり、第１のスキャナー１１と第２のス
キャナー１３との間の光路中に設けている。１３は第２
のスキャナーであり、主走査方向に光ビームを偏向させ
ている。１３ａは第２のスキャナー１３のミラー部、１
３ｂは第２のスキャナー１３の水平回動部である。
【００５６】２０は制御装置であり、第１のスキャナー
１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキャナー１３の水平
回動部１３ｂそして信号補正回路８とをそれぞれ制御し
ている。本実施例ではこの制御装置２０により第１のス
キャナー１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキャナー１
３の水平回動部１３ｂとを制御することによって被走査
面５上を走査スポット６で二次元的に走査できるように
している。
１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキャナー１３の水平
回動部１３ｂそして信号補正回路８とをそれぞれ制御し
ている。本実施例ではこの制御装置２０により第１のス
キャナー１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキャナー１
３の水平回動部１３ｂとを制御することによって被走査
面５上を走査スポット６で二次元的に走査できるように
している。
【００５７】本実施例において半導体レーザ１から光変
調を受けて出射した発散光束はコリメーターレンズ２に
より略平行光束とされ第１のスキャナー１１のミラー部
１１ａに入射する。そしてミラー部１１ａで偏向された
光ビームはアフォーカルレンズ系１２を通過し第２のス
キャナー１３のミラー部１３ａで偏向された後、ｆ・ｓ
ｉｎθレンズ４に入射し収束作用を受け、被走査面５上
に走査スポット６を形成する。そして走査スポット６は
第１のスキャナー１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキ
ャナー１３の水平回動部１３ｂとの回動によって被走査
面５上を、それぞれ副走査方向（垂直方向）と主走査方
向（水平方向）とに移動する。これによって被走査面５
上を走査スポット６で２次元的に走査している。
調を受けて出射した発散光束はコリメーターレンズ２に
より略平行光束とされ第１のスキャナー１１のミラー部
１１ａに入射する。そしてミラー部１１ａで偏向された
光ビームはアフォーカルレンズ系１２を通過し第２のス
キャナー１３のミラー部１３ａで偏向された後、ｆ・ｓ
ｉｎθレンズ４に入射し収束作用を受け、被走査面５上
に走査スポット６を形成する。そして走査スポット６は
第１のスキャナー１１の垂直回動部１１ｂと第２のスキ
ャナー１３の水平回動部１３ｂとの回動によって被走査
面５上を、それぞれ副走査方向（垂直方向）と主走査方
向（水平方向）とに移動する。これによって被走査面５
上を走査スポット６で２次元的に走査している。
【００５８】尚、本実施例において走査の方式や副走査
方向のピッチそして主走査方向の走査線の補正等に関し
ては前述した実施例１と同一であり、これにより実施例
１と同様に歪のない良好なる２次元画像を得ている。
方向のピッチそして主走査方向の走査線の補正等に関し
ては前述した実施例１と同一であり、これにより実施例
１と同様に歪のない良好なる２次元画像を得ている。
【００５９】又、本実施例では垂直偏向用と水平偏向用
とで、それぞれ専用のスキャナー（光偏向器）を使用し
ているので、該スキャナーの回転軸に対して直角方向の
軸ブレが少なく、前述の実施例１に比べてより精密な二
次元走査を行なうことができるという効果を得ている。
とで、それぞれ専用のスキャナー（光偏向器）を使用し
ているので、該スキャナーの回転軸に対して直角方向の
軸ブレが少なく、前述の実施例１に比べてより精密な二
次元走査を行なうことができるという効果を得ている。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く２次元偏向が
可能な偏向手段を用いると共に結像手段として歪曲特性
がｆ・ｓｉｎθ特性である走査レンズ（ｆ・ｓｉｎθレ
ンズ）を利用することにより、簡易な構成で小型化を図
りつつ歪みのない走査が可能な二次元走査装置を達成す
ることができる。
可能な偏向手段を用いると共に結像手段として歪曲特性
がｆ・ｓｉｎθ特性である走査レンズ（ｆ・ｓｉｎθレ
ンズ）を利用することにより、簡易な構成で小型化を図
りつつ歪みのない走査が可能な二次元走査装置を達成す
ることができる。
【００６１】又、本発明によれば前述の如く偏向手段と
して偏向方向が互いに異なる複数の光偏向器を用いると
共に結像手段として歪曲特性がｆ・ｓｉｎθ特性である
走査レンズ（ｆ・ｓｉｎθレンズ）を利用することによ
り、簡易な構成で小型化を図りつつ歪みのない走査が可
能な二次元走査装置を達成することができる。
して偏向方向が互いに異なる複数の光偏向器を用いると
共に結像手段として歪曲特性がｆ・ｓｉｎθ特性である
走査レンズ（ｆ・ｓｉｎθレンズ）を利用することによ
り、簡易な構成で小型化を図りつつ歪みのない走査が可
能な二次元走査装置を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 本発明の実施例２の要部概略図
【図３】 本発明の実施例１で直線走査が可能な原理を
説明する説明図
説明する説明図
【図４】 本発明の実施例１で直線走査が可能な原理を
説明する説明図
説明する説明図
【図５】 本発明の実施例１で直線走査が可能な原理を
説明する説明図
説明する説明図
１ 光源手段 ２ コリメーターレンズ ３ 偏向手段 ３ａ 第１の回動部 ３ｂ 第２の回動部 ３ｃ ミラー部 ４ 走査レンズ ５ 被走査面 ６ 走査スポット ７ 画像信号 ８ 信号補正回路 ９ 補正後の画像信号 １０，２０ 制御装置 １１ 第１の光偏向器 １３ 第２の光偏向器 １２ アフォーカルレンズ系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 恭一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 光源手段から光変調を受けて出射した光
ビームを直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、走査レンズにより被走
査面上に導光して、該被走査面上を二次元的に走査する
際、 該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成してい
ることを特徴とする二次元走査装置。 - 【請求項２】 前記偏向手段は光ビームを第１の方向に
偏向する第１の回動部と、該第１の回動部で偏向された
第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向する第２の
回動部とを有し、該第１の回動部と該第２の回動部とを
制御手段により制御することにより、前記被走査面上を
該光ビームで二次元的に走査したことを特徴とする請求
項１の二次元走査装置。 - 【請求項３】 光源手段から光変調を受けて出射した光
ビームを第１の方向に偏向する第１の光偏向器を介して
偏向させた後、アフォーカルレンズ系を通して該第１の
光偏向器で偏向された第１の方向に対して直角な第２の
方向に偏向する第２の光偏向器を介して偏向させた後、
走査レンズにより被走査面上に導光して、該被走査面上
を二次元的に走査する際、 該走査レンズの歪曲特性はｆ・ｓｉｎθ特性を成してい
ることを特徴とする二次元走査装置。 - 【請求項４】 前記第１の光偏向器と前記第２の光偏向
器とを制御手段により制御することにより、前記被走査
面上を前記光ビームで二次元的に走査したことを特徴と
する請求項３の二次元走査装置。 - 【請求項５】 前記第１の光偏向器のミラー部と前記第
２の光偏向器のミラー部とを前記アフォーカルレンズ系
に関して光学的に略共役関係となるように構成したこと
を特徴とする請求項３の二次元走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30701394A JPH08146320A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 二次元走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30701394A JPH08146320A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 二次元走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146320A true JPH08146320A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17963976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30701394A Pending JPH08146320A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 二次元走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08146320A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6795223B2 (en) | 2002-09-30 | 2004-09-21 | Olympus Corporation | Scanning optical system |
| US6980367B2 (en) | 2002-10-17 | 2005-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning type display optical system |
| US7256917B2 (en) | 2003-11-27 | 2007-08-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning apparatus and scanning type image displaying apparatus using the same |
| CN111273315A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-06-12 | 百度（美国）有限责任公司 | 用于自动驾驶车辆的、具有多面镜和棱镜的lidar装置 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP30701394A patent/JPH08146320A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6795223B2 (en) | 2002-09-30 | 2004-09-21 | Olympus Corporation | Scanning optical system |
| US6980367B2 (en) | 2002-10-17 | 2005-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning type display optical system |
| US7256917B2 (en) | 2003-11-27 | 2007-08-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning apparatus and scanning type image displaying apparatus using the same |
| CN111273315A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-06-12 | 百度（美国）有限责任公司 | 用于自动驾驶车辆的、具有多面镜和棱镜的lidar装置 |
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