JPH10213766A - ２次元光偏向装置 - Google Patents

２次元光偏向装置

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JPH10213766A
JPH10213766A JP9028355A JP2835597A JPH10213766A JP H10213766 A JPH10213766 A JP H10213766A JP 9028355 A JP9028355 A JP 9028355A JP 2835597 A JP2835597 A JP 2835597A JP H10213766 A JPH10213766 A JP H10213766A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光偏向走査を２次元的に行う。 【解決手段】 光偏向装置１は受部１０と偏向部２０と
駆動機構３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを有する。駆
動機構は球体Ｓの中心Ｃを交点として直交するＸ軸とＹ
軸上に中心Ｃからそれぞれ等距離の位置に設けられてい
る。駆動機構３０ａおよび３０ｂにより偏向部２０をＸ
軸回りにｘ１方向もしくはｘ２方向に回動させるととも
に、同時に駆動機構３０ｃおよび３０ｄにより偏向部２
０をＹ軸回りにｙ１方向もしくはｙ２方向に回動させつ
つ光ビームを中心Ｃに照射する。Ｘ軸回りおよびＹ軸回
りの回動の方向、角度を制御して偏向部２０を逐次所定
の角度に位置決めすることにより、２次元的な光偏向走
査が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スキャナー等の光
走査に用いられる２次元光偏向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スキャナー等の光走査において光
源から照射される光ビームを偏向する機構としてポリゴ
ンミラー、ガルバノミラー、ホログラムスキャン等を用
いた光偏向器が知られている。これらの光偏向器はいず
れも１軸の周りに回転する回転体の一部の面にミラーも
しくはホログラムを設け、その回転体を回転させること
により光ビームを偏向させている。そのため、光ビーム
は常に１次元的に走査され、２次元的な走査は行えなか
った。
【０００３】このような光偏向器を用いて光ビームを２
次元的に偏向させるためには、例えばポリゴンミラーで
あれば回転軸に対する各ミラーの角度を変えたり、ホロ
グラムスキャンであれば回転する円板を複数の領域に分
割し、各領域に異なるホログラムを設けなければならな
い。また、これらの光偏向器を組み合わせるといったこ
とが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走査線
の数はミラーやホログラムの数により制限されてしま
う。また、高度な２次元走査を行おうとすると光偏向器
が大型化したり、複雑化するという問題があった。
【０００５】本発明は、以上の問題を解決するものであ
り、簡易な構成で２次元的に光を偏向することが可能な
光偏向器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る２次元光偏
向装置は、互いに交わる２軸の交点を中心とする球体の
外周面の一部から成る壁部とミラー部とを有する光偏向
部と、光偏向部の壁部の外周面を摺動可能に支持する開
口部が設けられた受部と、２軸のそれぞれの軸の延長上
に設けられた駆動機構とを有し、駆動機構が光偏向部の
位置を制御することを特徴とする。
【０００７】例えば駆動機構は、光偏向部に埋設された
永久磁石と受部内に埋設されたヨークとコイルとから成
り、コイルは永久磁石とヨークにより形成される磁束内
に位置するよう配設される。
【０００８】例えば駆動機構が光偏向部を２軸の回りに
回動させることにより光偏向部の位置制御が行われる。
【０００９】好ましくは２軸は直交している。
【００１０】好ましくはミラーは２軸の交点を通る平面
上に設けられる平面ミラーである。
【００１１】好ましくは光ビームが交点に照射される。
【００１２】例えば駆動機構が２軸の交点から等距離に
設けられ、また２軸上にそれぞれ２つ設けられている。
【００１３】例えば永久磁石、ヨークは球体の外周面に
沿って湾曲している。
【００１４】例えば平面ミラーは円形であり、壁部はリ
ング状である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光偏向
装置の斜視図である。光偏向装置１は、受部１０と偏向
部２０を有する。受部１０は直方体であり、開口部１１
が設けられている。偏向部２０は開口部１１内に摺動可
能に支持されている。
【００１６】図２は光偏向装置１の受部１０のみを示す
斜視図、図３は偏向部２０のみを示す斜視図である。受
部１０の開口部１１の内壁１１ａは球状空間を区画する
壁面の一部であって、球の中心を通る平面と交差する部
分の近傍部分を構成するリング状壁面である。すなわ
ち、開口部１１は受部１０の底面に平行な面で切断した
断面形状が円であり、その直径は受部１０の中心を通り
かつ底面に平行な面で切断した場合に最も大きく、両底
面に近づくにつれ次第に小さくなるよう形成されてい
る。
【００１７】偏向部２０はリング状の壁部２１と円板２
２を有している。壁部２１は円板２２の側端部周囲に設
けられ、円板２２と一体的である。また、壁部２１の外
側面は開口部１１の内壁１１ａに合致した形状を有し、
内壁１１ａに摺動可能に支持される。
【００１８】図４は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図であ
る。上述のように受部１０の開口部１１の内壁１１ａお
よび偏向部２０の壁部２１の外側面は球体Ｓの外周面の
一部に相当する形状を有している。また、偏向部２０の
断面形状はほぼＨ字型であり、壁部２１の環状内側面２
１ａおよび２１ｂは円板２２に向かってテーパー状に傾
斜している。さらに、円板２２の一方の表面には球体Ｓ
の中心を通る平面上に位置するよう平面ミラー２３が設
けられている。
【００１９】図４において偏向部２０の右端部には駆動
機構３０ａが設けられている。駆動機構３０ａは、壁部
２１に埋設された永久磁石３１ａ、受部１０に埋設され
たコイル３２ａおよび金属板であるヨーク３３ａを有す
る。コイル３２ａは永久磁石３１ａとヨーク３３ａの間
に位置決めされ、平面ミラー２３を駆動するのに十分な
長さを有している。さらに永久磁石３１ａおよびヨーク
３３ａは球体Ｓの外周囲に沿って湾曲した形状を有して
いる。同様に偏向部２０の左端部には駆動機構３０ｂが
設けられている。駆動機構３０ｂは駆動機構３０ａと同
様、壁部２１に埋設された永久磁石３１ｂ、受部１０に
埋設されたコイル３２ｂおよび金属板であるヨーク３３
ｂを有する。また、コイル３２ｂは永久磁石３１ｂとヨ
ーク３３ｂの間に位置決めされかつ平面ミラー２３を駆
動するのに十分な長さを有しており、永久磁石３１ｂお
よびヨーク３３ｂは球体Ｓの外周囲に沿って湾曲した形
状を有している。
【００２０】図５は、駆動機構３０ａにおける磁束密度
とコイル３２ａに流れる電流と電磁力の関係を模式的に
表した図である。コイル３２ａは、永久磁石３１ａとヨ
ーク３３ａの間の磁束密度Ｂの影響を受ける位置に位置
決めされている。電流がｉ１方向に流れるとコイル３２
ａにはフレミングの法則によりＦ１方向の電磁力が作用
する。駆動機構３０ａにおいてコイル３２ａは固定され
ているため、永久磁石３１ａにＦ２方向の推力が働く。
一方、電流がｉ２方向に流れるとコイル３２ａにはフレ
ミングの法則によりＦ２方向の電磁力が作用し、永久磁
石３１ａにはＦ１方向の推力が働く。
【００２１】上述のように、永久磁石３１ａおよび３１
ｂは偏向部２０の壁部２１に埋設され、かつ偏向部２０
は受部１０の開口部１１に摺動可能に支持されているた
め、コイル３２ａおよび３２ｂに所定の向きの電流を流
すと、それぞれの駆動機構内で発生する力により偏向部
２０は図４において中心Ｃを中心として時計回りあるい
は反時計回りに回動する。例えば駆動機構３０ａにおい
てｉ１方向（図５参照）に電流を流すと、偏向部２０は
図４において時計回りに回動する。
【００２２】したがって、コイル３２ａおよび３２ｂに
流す電流の方向および強さを制御することにより光走査
が行われる。すなわち、このような光偏向装置１に光源
（図示せず）から光ビームＬを発射してミラー２３に照
射しながら、偏向部２０を回動させることにより光走査
が行われる。尚、本実施形態においては、光ビームＬが
偏向部２０のミラー２３の中心（球体Ｓの中心Ｃ）にあ
たるよう、光源および光偏向装置１は配設される。
【００２３】尚、光偏向装置１には、駆動機構のコイル
に必要以上に大きな電流が流れて偏向部２０が受部１０
の開口部１１から離脱することがないよう、不図示のス
トッパー部材が所定の位置に設けられている。
【００２４】図７は光偏向装置１をミラー２３が設けら
れた方向から示す平面図である。本実施形態の光偏向装
置１には駆動機構が４つ設けられている。すなわち、球
体Ｓの中心Ｃを交点として直交するＸ軸とＹ軸上に中心
Ｃからそれぞれ等距離の位置に設けられている。Ｘ軸上
には中心Ｃを挟んで駆動機構３０ｃと３０ｄが配設さ
れ、Ｙ軸上には中心Ｃを挟んで駆動機構３０ａと３０ｂ
が配設されている。駆動機構３０ｃおよび３０ｄは、駆
動機構３０ａ、３０ｂと同様の構成を有している。すな
わち、駆動機構３０ｃは、永久磁石３１ｃ、コイル３２
ｃ、ヨーク３３ｃを有し、駆動機構３０ｄは永久磁石３
１ｄ、コイル３２ｄ、ヨーク３３ｄを有している。
【００２５】上述のように、各駆動機構においてコイル
に流す電流の向きおよび強さを制御することにより、偏
向部２０はＸ軸、Ｙ軸回りに回動する。駆動機構３０ａ
および３０ｂによりＸ軸回りの回動が制御され、駆動機
構３０ｃおよび３０ｄによりＹ軸回りの回動が制御され
る。
【００２６】このような光偏向装置１を用いて２次元的
な光偏向走査は以下のように行う。駆動機構３０ａおよ
び３０ｂにより偏向部２０をＸ軸回りにｘ１方向もしく
はｘ２方向に回動させるとともに、同時に駆動機構３０
ｃおよび３０ｄにより偏向部２０をＹ軸回りにｙ１方向
もしくはｙ２方向に回動させつつ光ビームを中心Ｃに照
射する。Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの回動の方向、角度を
制御して偏向部２０を逐次所定の角度に位置決めするこ
とにより、２次元的な光偏向走査が行われる。
【００２７】また、以下のような走査を行うことも可能
である。駆動機構３０ａおよび３０ｂにより偏向部２０
をＸ軸回りにｘ１方向に所定の角度まで回動させて位置
決めしたまま光ビームを中心Ｃに照射し、同時に駆動機
構３０ｃおよび３０ｄにより偏向部２０をＹ軸回りにｙ
１およびｙ２方向に回動させて１ライン分の走査を行
う。次に駆動機構３０ａおよび３０ｂにより偏向部２０
をｘ１方向にさらに所定の角度まで回動させて位置決め
したまま、駆動機構３０ｃおよび３０ｄにより偏向部２
０をＹ軸回りにｙ１およびｙ２方向に回動させ、次の１
ライン分の走査を行う。このような動作を繰り返すこと
により従来のテレビやプリンター等で行われているよう
な２次元的光偏向走査が行われる。
【００２８】以上のように本実施形態によれば、光ビー
ムを反射させる平面ミラーを直交する２軸の周りに回動
させることにより２次元的な光偏向走査を行っているた
め、装置構成が簡易であり、また大型化することもな
い。
【００２９】さらに、本実施形態において光ビームは回
転軸の交点に照射されるのでミラー面が回動しても照射
位置は移動しないため精度の高い２次元走査を行うこと
ができる。
【００３０】また、駆動機構のコイルに流す電流の強さ
を制御することにより、走査線のピッチを自由に制御す
ることができる。
【００３１】尚、本実施形態では駆動機構を４つ設けて
いるがこれに限るものではなく、直交する２軸の回りに
回動することが可能なように、各軸の延長上にそれぞれ
少なくとも１つ設けられていればよい。
【００３２】また、本実施形態ではＸ軸、Ｙ軸が受部１
０の底面の辺と平行に延びているがこれに限るものでは
ない。
【００３３】また、本実施形態では平面ミラー２３が偏
向部２０の中心に配設されているがこれに限るものでは
なく、光ビームの２次元走査が可能な位置に配設されて
いればよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、２次元的
な光偏向走査を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光偏向装置の斜視図である。
【図２】本発明の光偏向装置の受部の斜視図である。
【図３】本発明の光偏向装置の偏向部の斜視図である。
【図４】本発明の光偏向装置の図１におけるＡ−Ａ矢視
断面図である。
【図５】本発明の光偏向装置に用いられる駆動機構の構
成を示す模式図である。
【図６】偏向部が回動された状態の光偏向装置の断面図
である。
【図７】本発明の光偏向装置の平面図である。
【符号の説明】
１ 光偏向装置 １０ 受部 ２０ 偏向部 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 駆動機構 ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 永久磁石 ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ コイル ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ ヨーク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】上述のように、永久磁石３１ａおよび３１
ｂは偏向部２０の壁部２１に埋設され、かつ偏向部２０
は受部１０の開口部１１に摺動可能に支持されているた
め、コイル３２ａおよび３２ｂに所定の向きの電流を流
すと、それぞれの駆動機構内で発生する力により偏向部
２０は図４において中心Ｃを中心として時計回りあるい
は反時計回りに回動する。例えば駆動機構３０ａにおい
てｉ１方向（図５参照）に電流を流すと、偏向部２０は
図４において時計回りに回動する（図６参照）。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに交わる２軸の交点を中心とする球
    体の外周面の一部から成る壁部とミラー部とを有する光
    偏向部と、前記光偏向部の壁部の外周面を摺動可能に支
    持する開口部が設けられた受部と、前記２軸のそれぞれ
    の軸の延長上に設けられた駆動機構とを有し、前記駆動
    機構が前記光偏向部の位置を制御することを特徴とする
    ２次元光偏向装置。
  2. 【請求項２】 前記駆動機構が前記光偏向部に埋設され
    た永久磁石と前記受部内に埋設されたヨークとコイルか
    ら成り、前記コイルは前記永久磁石と前記ヨークにより
    形成される磁束内に位置するよう配設されていることを
    特徴とする請求項１に記載の２次元光偏向装置。
  3. 【請求項３】 前記駆動機構が前記光偏向部を前記２軸
    の回りに回動させることにより前記光偏向部の位置制御
    が行われることを特徴とする請求項１に記載の２次元光
    偏向装置。
  4. 【請求項４】 前記２軸が直交していることを特徴とす
    る請求項１に記載の２次元光偏向装置。
  5. 【請求項５】 前記ミラーが前記２軸の交点を通る平面
    上に設けられる平面ミラーであることを特徴とする請求
    項１または請求項４に記載の２次元光偏向装置。
  6. 【請求項６】 光ビームが前記交点に照射されることを
    特徴とする請求項１または請求項４に記載の２次元光偏
    向装置。
  7. 【請求項７】 前記駆動機構が前記２軸の交点から等距
    離に設けられていることを特徴とする請求項１または請
    求項４に記載の２次元光偏向装置。
  8. 【請求項８】 前記駆動機構が前記２軸上にそれぞれ２
    つ設けられていることを特徴とする請求項１または請求
    項４に記載の２次元光偏向装置。
  9. 【請求項９】 前記永久磁石が前記球体の外周面に沿っ
    て湾曲していることを特徴とする請求項２に記載の２次
    元光偏向装置。
  10. 【請求項１０】 前記ヨークが前記球体の外周面に沿っ
    て湾曲していることを特徴とする請求項２に記載の２次
    元光偏向装置。
  11. 【請求項１１】 前記平面ミラーが円形であることを特
    徴とする請求項５に記載の２次元光偏向装置。
  12. 【請求項１２】 前記壁部がリング状であることを特徴
    とする請求項１に記載の２次元光偏向装置。
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