JPH0915526A - 光偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台の光偏向装置で光ビームによる広範囲の
走査を簡単な構成で安価に行えるようにする。 【構成】 円錐ミラー６を、その頂角の頂点が電動機１
の回転軸１ａの延長上に位置し、かつ円錐ミラー６の中
心軸が電動機１の回転軸１ａとの間に傾き角θを持つよ
うに配置する。電動機１の回転状態で、鉛直上方から円
錐ミラー６の頂角の頂点に向けてレーザビームを入射さ
せると、レーザビームは頂点近傍の反射面で一斉に３６
０°の全方向に平面状に照射される。この照射平面は傾
いており、円錐ミラー６の回転に伴って傾きながら回転
する。これにより、レーザビームによって広範囲にわた
って走査が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光偏向装置に関し、さら
に詳しくは、主に建物への侵入物の監視，危険作業を伴
う危険領域の監視，障害物の検知等に使用するレーザエ
リア検知器用の光偏向装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光偏向装置では、光偏向
部として、例えば円柱体を回転軸（中心軸）に対して斜
めに切断した端面を反射面として利用するピラミダルミ
ラー（回転鏡）が用いられてきた。このピラミダルミラ
ーを回転軸で回転させながら回転軸方向から光ビームを
入射させると、入射された光ビームは反射面で反射され
てスポット状に照射され、ピラミダルミラーの回転に伴
ってライン状に走査される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光偏向
装置では、ピラミダルミラーを用いて光ビームをスポッ
ト状に反射してライン状に走査するようになっていたの
で、光ビームの走査範囲が、例えば一平面等の狭い範囲
に限られてくるという問題点があった。

【０００４】そこで、光ビームの走査範囲を拡大するた
めに、例えばガルバノスキャナのような別の光偏向装置
を併用してより広い範囲の走査を行う方法も考えられる
が、この場合でも、瞬間的には光ビームをスポット状に
照射していることには変わりなく、またピラミダルミラ
ーの光偏向部への光ビームの入射角度およびガルバノス
キャナの光偏向部の偏向角度により光ビームの走査範囲
が限られるうえ、装置が高価かつ大型になるといった不
具合がある。

【０００５】また、ピラミダルミラーやガルバノスキャ
ナはミラーの形状が回転軸対称でないので、回転による
振動が発生しやすいという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、上述の点に鑑み、円錐状
の反射ミラー（以下、円錐ミラーという）を用い、この
円錐ミラーの頂角の頂点近傍に光ビームを入射して光ビ
ームを一斉に３６０°全方向に反射するとともに、円錐
ミラーの中心軸を回転軸に対して傾けて配置して光ビー
ムの照射平面が傾きながら回転移動して、光ビームによ
る広範囲の走査を簡単な構成で安価に行うことができる
ようにした光偏向装置を提供することにある。

【０００７】さらに、回転バランス調整手段を設け、回
転部分の不つり合いによる振動を抑制できるようにした
光偏向装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光偏向装置は、
光ビームを偏向する光偏向装置において、光偏向部に円
錐ミラーを用い、前記円錐ミラーを、その頂角の頂点が
電動機の回転軸上に位置し、かつ前記円錐ミラーの中心
軸が前記電動機の回転軸との間に傾き角を持つように配
設したことを特徴とする。さらに、円錐ミラーを保持す
る部材に、回転部分の不つり合いを調整するための回転
バランス調整手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の光偏向装置では、光偏向部に円錐ミラ
ーをその頂角の項点が電動機の回転軸上に位置し、円錐
ミラーの中心軸が電動機の回転軸との間に角度をもつよ
うに配設したことにより、光ビームが円錐ミラーの頂角
の頂点を通り電動機の回転軸に対して傾いた平面の全方
向に照射され、かつ照射平面が円錐ミラーの頂角の頂点
を中心として回転移動するので、光ビームによりきわめ
て広範囲を走査することができる。また、回転バランス
調整手段を設けたことにより、回転部分の不つり合いに
よる振動を抑制することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例に係る光偏向装
置の構成を示す要部断面図である。本実施例の光偏向装
置は、電動機１と、フランジ２と、ビス３と、カラー４
と、ミラーマウント５と、円錐ミラー６と、ミラー固定
ネジ７と、回転軸固定ネジ８（図３参照）と、回転バラ
ンス調整ネジ９（図３参照）とから、その主要部が構成
されている。

【００１２】図２は、本実施例の光偏向装置の平面図で
ある。フランジ２は、四角板状に形成されており、中央
に穿設された透孔に電動機１の上面凸部が嵌合されてい
るとともに、電動機１に３つのビス３によって３箇所で
固定されている。フランジ２、すなわち光偏向装置は、
フランジ２の四隅部に穿設された４つの透孔２ａにおい
てビス等により他の部材に固定可能になっている。

【００１３】ミラーマウント５は、例えばアルミニュー
ム等の金属で、円柱体を中心軸に対して約７５（＝９０
−１５）°傾いた２つの平面で短軸状となるように切断
し、さらに下面部が中心軸に直交する平面となるように
切断したような形状に形成されている。さらに、ミラー
マウント５の上面部には、円錐ミラー６の下部円柱部を
嵌合する円形凹部が穿設されているとともに、下面側か
ら円形凹部に抜ける透孔がミラー固定ネジ７を貫通させ
るために穿設されている。

【００１４】また、ミラーマウント５の下面部には、電
動機１の回転軸１ａに圧入された真鍮等でなるカラー４
が嵌合される穴が穿設されている。さらに、ミラーマウ
ント５の側面部には、円錐ミラー６の取付時の回転止め
用に、円形凹部に連通する透孔５ａが穿設されていると
ともに、回転軸固定ネジ８用のネジ孔（図示せず）が２
つ、回転バランス調整用のネジ穴（図示せず）が８つ螺
設されている。

【００１５】円錐ミラー６は、例えばアルミニューム等
の金属で、先端（上端）がほぼ９０°に円錐状に鏡面加
工された円錐台形体でなり、下面中央から中心軸に沿っ
てミラー固定ネジ７が螺入されるネジ穴が螺刻されてい
る。また、円錐ミラー６の一側面部には、ミラーマウン
ト５への取付時に、円錐ミラー６がミラーマウント５に
対して回転しないように棒状の治具（図示せず）を挿入
するための回転止め用の穴６ａが穿設されている。ミラ
ー固定ネジ７の中心軸、すなわち円錐ミラー６の中心軸
は、電動機１の回転軸１ａに対して、例えば傾き角θ＝
１５°程度傾けられている。また、円錐ミラー６は、そ
の頂角の頂点がミラーマウント５の中心軸、すなわち取
り付け時の状態で回転軸１ａの延長上に位置するように
なっている。

【００１６】図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の光偏向
装置の左側面図，正面図および右側面図である。回転軸
固定ネジ８は、ミラーマウント５の左側面側の２箇所か
ら中心に向けて螺刻された２つのネジ孔に螺入されてお
り、先端が電動機１の回転軸１ａに圧入されたカラー４
に衝接して２箇所で回転軸１ａにミラーマウント５を固
定している。

【００１７】回転バランス調整ネジ９は、ミラーマウン
ト５の外周を８等分する８箇所から中心に向けて螺刻さ
れたネジ穴に螺入されており、回転バランス調整ネジ９
のネジ穴への螺入程度に応じてミラーマウント５および
円錐ミラー６を含む回転部分の慣性モーメントが変化し
て、回転部分の不つり合いが調整できるようになってい
る。

【００１８】本実施例の光偏向装置を組み立てるには、
まず、ミラーマウント５の上面部の円形凹部内に円錐ミ
ラー６の下部円柱部を嵌合し、回転止め用の透孔５ａと
穴６ａとの位置を合わせ、棒状の治具を透孔５ａおよび
穴６ａに挿入して円錐ミラー６がミラーマウント５に対
して回転しないようにする。

【００１９】次に、ミラーマウント５の下面側から透孔
にミラー固定ネジ７を挿入し、先端雄ネジ部を円錐ミラ
ー６のネジ穴に螺入し、ミラーマウント５と円錐ミラー
６とが一体化するまで締め付けて両者をしっかりと固定
する。この後、棒状の治具を透孔５ａおよび穴６ａから
抜き取る。

【００２０】続いて、円錐ミラー６を一体化したミラー
マウント５の下面部に穿設された穴をフランジ２が取り
付けられた電動機１の回転軸１ａに圧入されたカラー４
に嵌合して、ミラーマウント５の左側面側から２本の回
転軸固定ネジ８を螺入して先端をカラー４に衝接させる
ことにより、円錐ミラー６およびミラーマウント５を電
動機１の回転軸１ａに固定する。

【００２１】図４は、本実施例の光偏向装置によるレー
ザビームの走査範囲を示す図である。

【００２２】次に、このように構成された本実施例の光
偏向装置の動作について説明する。

【００２３】電動機１に通電して回転軸１ａを回転（例
えば、数１００回転／分程度）させると、回転軸１ａに
固定されたミラーマウント５および円錐ミラー６も一緒
に回転する。この回転により、円錐ミラー６は、頂角の
頂点を支点とする独楽が回転軸１ａを中心として歳差運
動をするようにローリング回転をする。

【００２４】この円錐ミラー６の回転状態で、図４に示
すように、電動機１の回転軸１ａの方向に沿って鉛直上
方から下方に円錐ミラー６の頂角の頂点に向けてレーザ
ビーム（例えば、半径６ｍｍ程度）を入射させると、レ
ーザビームは円錐ミラー６の頂角の頂点近傍の反射面で
一斉に３６０°の全方向に平面状に反射される。

【００２５】図４中に実線で示す状態では、円錐ミラー
６の反射面は、回転軸１ａに対して最も傾いた稜線の近
傍が回転軸１ａに対して右上がりに約６０（＝４５＋１
５）°傾いているので、鉛直上方から来たレーザビーム
を水平方向に対して右斜め上に約３０°傾いた方向に反
射し、回転軸１ａに対して最も傾いていない稜線の近傍
が回転軸１ａに対して左上がりに約３０（＝４５−１
５）°傾いているので、鉛直上方から来たレーザビーム
を水平方向に対して左斜め下に約３０度傾いた方向に反
射する。すなわち、レーザビームは、図４中に実線で示
す右斜め上向きに約３０°傾いた平面上の３６０°の全
方向に照射される。

【００２６】また、図４中の実線で示す状態から１８０
°回転した図４中に二点鎖線で示す状態では、円錐ミラ
ー６の反射面は、回転軸１ａに対して最も傾いた稜線の
近傍が回転軸１ａに対して左上がりに約６０（＝４５＋
１５）度傾いているので、鉛直上方から来たレーザビー
ムを水平方向に対して左斜め上に約３０°傾いた方向に
反射し、回転軸１ａに対して最も傾いていない稜線の近
傍が回転軸１ａに対して右上がりに約３０（＝４５−１
５）°傾いているので、鉛直上方から来たレーザビーム
を水平方向に対して右斜め下に約３０°傾いた方向に反
射する。すなわち、レーザビームは、図４中に二点鎖線
で示す左斜め上向きに約３０°傾いた平面上の３６０°
の全方向に照射される。

【００２７】したがって、円錐ミラー６の回転に伴っ
て、レーザビームの照射平面は円錐ミラー６の頂角の頂
点を中心として約３０°の傾きを保ちながら回転し、結
果として図４中に破線で示す広い範囲をレーザビームで
走査することができる。

【００２８】なお、回転部分の不つり合いがあって円錐
ミラー６の頂角の頂点が回転軸１ａ上からぶれて振動が
発生する場合には、回転バランス調整ネジ９の螺入程度
を調整して回転部分の不つり合いを調整すればよい。

【００２９】ところで、上記実施例では、円錐ミラー５
の回転軸１ａに対する傾き角θを約１５°としたが、傾
き角θがこの値に限られるものでないことはいうまでも
ない。傾き角θとレーザビームで走査される角度範囲α
（図４参照）との間には、α＝４θの関係があるので、
傾き角θを４５°を越えない範囲で大きくするほどを角
度範囲αを広くすることができる。

【００３０】また、上記実施例では、光偏向装置に入射
させる光ビームをレーザビームとしたが、他の光ビーム
であってもよいことはもちろんである。また、光ビーム
は連続的であってもよく、パルス状であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光偏向装
置によれば、光偏向部に円錐ミラーを用い、円錐ミラー
を、その頂角の頂点が電動機の回転軸上に位置し、かつ
円錐ミラーの中心軸が電動機の回転軸に対して傾き角を
もつように配設したことにより、光ビームを平面状に照
射し、かつ照射平面を傾けながら回転させることができ
ので、１台の光偏向装置で光ビームによる広範囲の走査
を簡単な構成で安価に行うことができるという効果があ
る。これにより、レーザエリア検出器では、物体の検出
や監視をより確実に行うことができ、検出や監視漏れに
よる不具合を未然に防止することができる。

【００３２】さらに、反射ミラーを保持する部材に、回
転部分の不つり合いを調整するための回転バランス調整
手段を設けたことにより、回転部分の不つり合いによる
振動を抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光偏向装置の構成を示
す要部断面図である。

【図２】本実施例の光偏向装置の平面図である。

【図３】（ａ）は本実施例の光偏向装置の左平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

【図４】本実施例の光偏向装置によるレーザビームの走
査範囲を表す図である。

【符号の説明】

１ 電動機 １ａ 回転軸 ２ フランジ ２ａ 透孔 ３ ビス ４ カラー ５ ミラーマウント ５ａ 透孔 ６ 円錐ミラー ６ａ 穴 ７ ミラー固定ネジ ８ 回転軸固定ネジ ９ 回転バランス調整ネジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを偏向する光偏向装置におい
   て、 光偏向部に円錐ミラーを用い、前記円錐ミラーを、その
   頂角の頂点が電動機の回転軸上に位置し、かつ前記円錐
   ミラーの中心軸が前記電動機の回転軸との間に傾き角を
   持つように配設したことを特徴とする光偏向装置。
2. 【請求項２】 前記円錐ミラーを保持する部材に、回転
   部分の不つり合いを調整するための回転バランス調整手
   段を設けた請求項１記載の光偏向装置。