JPH10232363A - Optical scanning device - Google Patents

Optical scanning device

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Publication number
JPH10232363A
JPH10232363A JP3504297A JP3504297A JPH10232363A JP H10232363 A JPH10232363 A JP H10232363A JP 3504297 A JP3504297 A JP 3504297A JP 3504297 A JP3504297 A JP 3504297A JP H10232363 A JPH10232363 A JP H10232363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens member
scanning device
optical scanning
irradiation
irradiation light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3504297A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Kaneko
金子  卓
Tsukasa Komura
司 甲村
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning device having a low parts count, a stable beam form, and a large deflection angle obtainable, and permitting to reduce a physical size and weight. SOLUTION: A refracting interface 6b is a hemispheric surface, and forms a rotation symmetry about two rotation axes A1 and A2 as symmetrical axes. Even if reflected light Lo is directed in any direction by rotating a lens member 6, laser light Li is made incident on the lens member 6 always in a fixed state. Further, since an angle of refracting interface 6b to the reflected light Lo is also constant, the laser light exits from the lens member 6 to outside always in a fixed state. Therefore, a shape of the laser light becomes stable even if it is scanned in any direction, and detection accuracy is stabilized and high precision can be maintained. Further, since incident and exit directions of the laser light allow this device to disregard location of other optical, elements, a large deflection angle is obtained, and a low parts count is required for this device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーレーダ
ー、バーコードリーダ、レーザー複写機、レーザープリ
ンター等に用いられる光走査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device used for a laser radar, a bar code reader, a laser copying machine, a laser printer and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザーレーダー、例えば、自動車に搭
載されるレーザーレーダーは、自車両と前方の車両や障
害物との間隔を検出する目的に用いられている。従来の
レーザーレーダーは、例えば、図17に示すごとくの構
成をなしている。ここで、レーザーダイオード202か
ら出射されたレーザー光は、コリメータレンズ204、
シリンドリカルレンズ206等を通過して楕円形状など
の適切な光束208となり、出射用の光走査装置210
の出射用反射鏡210aによって偏向されて、前方の車
両等の物体212へ出射される。更に、物体212から
反射した反射光214は、受光用反射鏡216や集光レ
ンズ218等を介して受光部220にて検出される。
2. Description of the Related Art Laser radars, for example, laser radars mounted on automobiles, are used for detecting the distance between a host vehicle and a preceding vehicle or obstacle. A conventional laser radar has, for example, a configuration as shown in FIG. Here, the laser light emitted from the laser diode 202 is
After passing through the cylindrical lens 206 and the like, an appropriate light beam 208 having an elliptical shape or the like is formed.
Is deflected by the output reflecting mirror 210a and is output to an object 212 such as a vehicle ahead. Further, the reflected light 214 reflected from the object 212 is detected by the light receiving unit 220 via the light receiving reflector 216, the condenser lens 218, and the like.

【0003】このレーザー光の出射から受光までの時間
により物体212までの距離が検出でき、また光走査装
置210の回転位置により物体212の方向が検出でき
る。この光走査装置210としては、回転多面鏡、ピラ
ミダルミラー、ガルバノミラーと言ったミラー面をモー
タ等で回転運動させる構成が知られている。
The distance to the object 212 can be detected from the time from the emission of the laser beam to the reception of the laser beam, and the direction of the object 212 can be detected from the rotational position of the optical scanning device 210. As the optical scanning device 210, a configuration in which a mirror surface such as a rotary polygon mirror, a pyramidal mirror, or a galvano mirror is rotated by a motor or the like is known.

【0004】また、特開平7−128602号公報や特
開平7−92409号公報に記載されているように、ミ
ラーを弾性部材で支持し、この弾性部材に曲げや捻じれ
を発生させることによってミラーを振動させる光走査装
置も提案されている。
Further, as described in JP-A-7-128602 and JP-A-7-92409, a mirror is supported by an elastic member, and the elastic member is bent or twisted to generate a mirror. An optical scanning device that vibrates the light has also been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの光走
査装置は、多くの場合、平面ミラーの旋回動作による偏
向機能しか具備していないため、レーザーレーダーの光
源として小型軽量のレーザーダイオードを用いる場合に
は、回折による出射光の広がりを集光するためのコリメ
ータレンズや、楕円形のビーム形状を補正するためのシ
リンドリカルレンズ等の光学素子が必要となる。従来は
レーザーダイオードと光走査装置との間にこれらのレン
ズを個々に配置し、レーザー光を集光、補正した後に光
走査装置によって偏向を行っているため、部品点数が多
く省コスト化や省スペース化がしにくいといった問題
や、それぞれの部品の光軸合わせが必要となるといった
問題が生じている。
However, in many cases, these optical scanning devices have only a deflection function by the turning operation of a plane mirror, so that a small and lightweight laser diode is used as a light source of a laser radar. Requires an optical element such as a collimator lens for condensing the spread of emitted light due to diffraction and a cylindrical lens for correcting an elliptical beam shape. Conventionally, these lenses are individually arranged between a laser diode and an optical scanning device, and after condensing and correcting laser light, deflection is performed by the optical scanning device. There are problems that it is difficult to make space, and that it is necessary to align the optical axis of each component.

【0006】一方、これらの問題に対して、光走査装置
にレーザー光の集光、補正機能を持たせた技術が提案さ
れている。例えば、特開平5−11203号公報等に記
載されているように、光走査装置の反射面を曲面形状に
して補正機能を持たせたものや、特開平7−32526
2号公報に記載されているように、光走査用レンズを移
動させてレンズの軸外にレーザー光を通すことにより、
集光と偏向とを行うものなどがある。
On the other hand, with respect to these problems, a technique has been proposed in which an optical scanning device has a function of condensing and correcting a laser beam. For example, as described in JP-A-5-11203, an optical scanning device having a reflecting surface having a curved surface shape and having a correction function,
As described in Japanese Patent Publication No. 2 (1994), by moving an optical scanning lens and passing laser light off the axis of the lens,
There are those that collect and deflect light.

【0007】しかしながら、曲面形状のミラーを旋回さ
せて偏向する場合、偏向角を大きくとろうとすると、反
射面の軸外を用いることになるため、多くの収差が発生
して、集光されるビームの形状が偏向角に対して一定で
なくなるといった問題が生じる。これは、光走査用レン
ズを移動させてレンズの軸外にレーザー光を通す光走査
装置でも同様である。
However, when a curved mirror is turned and deflected, if the deflection angle is to be increased, the off-axis of the reflecting surface is used, so that a large amount of aberration is generated and the focused beam is generated. Is not constant with respect to the deflection angle. This also applies to an optical scanning device that moves a light scanning lens and passes laser light off the axis of the lens.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、部品点数が少なく、ビーム形状が安定してい
て、大きな偏向角が得られ、更に偏向方向の検出機構も
含めて小型軽量化を図ることのできる光走査装置を提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a small number of parts, a stable beam shape, a large deflection angle, and a small size and light weight including a deflection direction detection mechanism. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of achieving the following.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
光走査装置は、レンズ部材自身が、照射光の集光のため
の屈折面と、照射光を反射する平面状の反射面とを備え
ている。そして、この屈折面は、1つまたは2つの対称
軸に対して回転対称であるとともに、レンズ部材全体
は、支持手段にて、反射面が含んでいる前記対称軸の回
りに回転可能に支持されている。
According to the optical scanning device of the present invention, the lens member itself includes a refracting surface for condensing the irradiation light and a flat reflecting surface for reflecting the irradiation light. Have. The refracting surface is rotationally symmetric with respect to one or two symmetry axes, and the entire lens member is rotatably supported by the support means about the symmetry axis included in the reflection surface. ing.

【0010】このため、レンズ部材を回転すると、屈折
面と反射面とが一体となって回転する。この回転は、屈
折面が回転対称の関係にある対称軸における回転である
ので、いかなる回転位置においても、入射してくる照射
光に対して、屈折面は、その位置、角度において常に一
定である。更に、前記対称軸は反射面内に存在するた
め、反射面のいかなる回転位置においても、回転角度の
み異なるだけで、入射してくる照射光に対して位置は常
に一定である。また、反射面にて反射された照射光は、
再度、屈折面を透過するが、反射面内に前記対称軸が存
在しているため、いかなる角度に照射光が反射されて
も、照射光に対して、屈折面の位置、角度は常に一定で
ある。
Therefore, when the lens member is rotated, the refracting surface and the reflecting surface rotate integrally. Since this rotation is a rotation about an axis of symmetry in which the refraction surface has a rotationally symmetric relationship, the refraction surface is always constant in its position and angle with respect to incident irradiation light at any rotational position. . Further, since the axis of symmetry exists in the reflecting surface, the position is always constant with respect to the incident irradiation light only at a different rotation angle at any rotating position of the reflecting surface. Also, the irradiation light reflected by the reflecting surface is
Again, although transmitted through the refraction surface, since the axis of symmetry is present in the reflection surface, even if the irradiation light is reflected at any angle, the position and angle of the refraction surface are always constant with respect to the irradiation light. is there.

【0011】このため、レンズ部材の回転により任意の
方向に照射光を出射させて走査させることができるとと
もに、ビームの形状も安定している。更に、レンズ部材
の回転において、他の光学素子の配置を考慮しなくても
レンズ部材自身で集光も反射も、また回転による走査も
可能であることから、大きな偏向角が得られ、部品点数
も少なくて小型軽量化が実現される。
Therefore, the irradiation light can be emitted and scanned in an arbitrary direction by the rotation of the lens member, and the beam shape is stable. Further, in the rotation of the lens member, a large deflection angle can be obtained because the lens member itself can collect and reflect light and scan by rotation without considering the arrangement of other optical elements. As a result, miniaturization and weight reduction are realized.

【0012】なお、屈折面は、球面の一部または全部か
らなるものでも良い。この場合、反射面は、屈折面の球
面中心点を含む位置に配置される。そして、レンズ部材
全体は、支持手段にて、この球面中心点回りに回転可能
に支持される。このため、レンズ部材を回転すると、屈
折面と反射面とが一体となって回転する。この回転は、
球面の一部または全部である屈折面の中心点における回
転であるので、いかなる回転位置においても、入射して
くる照射光に対して、屈折面は、その位置、角度におい
て常に一定である。したがって、前述の場合と同様に、
レンズ部材の回転により任意の方向に照射光を出射させ
て走査させることができるとともに、ビームの形状も安
定している。更に、レンズ部材の回転において、他の光
学素子の配置を考慮しなくてもレンズ部材自身で集光も
反射も、また回転による走査も可能であることから、大
きな偏向角が得られ、部品点数も少なくて小型軽量化が
実現される。
Incidentally, the refracting surface may be composed of a part or all of a spherical surface. In this case, the reflection surface is arranged at a position including the spherical center point of the refraction surface. Then, the entire lens member is rotatably supported by the support means around the spherical center point. Therefore, when the lens member is rotated, the refraction surface and the reflection surface rotate integrally. This rotation is
Since the rotation is at the center point of the refraction surface that is a part or all of the spherical surface, the refraction surface is always constant in its position and angle with respect to the incident irradiation light at any rotational position. Therefore, as in the previous case,
The irradiation light can be emitted and scanned in an arbitrary direction by rotating the lens member, and the beam shape is stable. Further, in the rotation of the lens member, a large deflection angle can be obtained because the lens member itself can collect and reflect light and scan by rotation without considering the arrangement of other optical elements. As a result, miniaturization and weight reduction are realized.

【0013】なお、支持手段は、軸と軸受けとの関係に
より、レンズ部材を、回転可能に支持できるように構成
されていても良いが、これ以外に、支持手段はその弾性
変形により、レンズ部材を回転可能に支持する構成であ
っても良い。すなわち、支持手段は全体が一体成形され
た構成とし、自身の弾性変形により、レンズ部材を、反
射面が含んでいる対称軸または中心点の回りに回転可能
に支持するようにしても良い。このようにすることによ
り、部品点数が更に少なくなり、製造コストを低下させ
ることができる。なお、この場合、更に、レンズ部材
(あるいはその一部)と支持手段とを、光学材料により
一体に成形しても良い。
The supporting means may be constructed so as to be capable of rotatably supporting the lens member depending on the relationship between the shaft and the bearing. May be rotatably supported. In other words, the supporting means may be configured integrally as a whole, and may support the lens member rotatably around the axis of symmetry or the center point included in the reflecting surface by its own elastic deformation. By doing so, the number of parts can be further reduced, and the manufacturing cost can be reduced. In this case, the lens member (or a part thereof) and the supporting means may be integrally formed of an optical material.

【0014】レンズ部材の反射面は、レンズ部材の平面
部分に、金属材料または誘電体を成膜することにより形
成したものであっても良い。また、レンズ部材の一部に
オプティカルマッチングを満足した状態で接合された平
面反射鏡で反射面を形成しても良い。この場合、平面反
射鏡は、予め支持手段と一体に成形することができ、こ
のように平面反射鏡と支持手段とが一体に成形されてい
れば、部品点数を少なくすることができる。
The reflecting surface of the lens member may be formed by depositing a metal material or a dielectric on a flat portion of the lens member. Further, a reflecting surface may be formed by a plane reflecting mirror which is joined to a part of the lens member while satisfying optical matching. In this case, the plane reflecting mirror can be formed integrally with the supporting means in advance, and if the plane reflecting mirror and the supporting means are formed integrally as described above, the number of parts can be reduced.

【0015】上述した構成に加えて、更に、反射面の一
部に設けられた照射光透過部を設け、この照射光透過部
を透過した照射光の照射方向を、照射方向検出手段にて
検出するように構成しても良い。あるいは、上述した構
成に加えて、更に、反射面の全部または一部をハーフミ
ラーとし、ハーフミラーを透過した照射光の照射方向を
照射方向検出手段にて検出するようにしても良い。
In addition to the above-described configuration, an irradiation light transmitting portion provided on a part of the reflection surface is further provided, and the irradiation direction of the irradiation light transmitted through the irradiation light transmitting portion is detected by the irradiation direction detecting means. May be configured. Alternatively, in addition to the above-described configuration, all or a part of the reflection surface may be a half mirror, and the irradiation direction of the irradiation light transmitted through the half mirror may be detected by the irradiation direction detection unit.

【0016】このようにして、照射光透過部やハーフミ
ラーを透過した照射光の照射方向は、レンズ部材の回転
位置に対応しているので、照射方向検出手段にて検出さ
れた照射方向に基づいて、レンズ部材の回転位置を検出
することができる。更に、レンズ部材の回転位置は、そ
の反射面による照射光の出射方向にも対応していること
から、検出された照射方向に基づいて、照射光による走
査方向を検出することができる。また、反射面を透過し
てレンズ部材の背後に出た所で、照射光の方向を検出し
ているので、構成が簡単かつコンパクトであり、レンズ
部材の背後の空間に照射方向検出手段を設けても、光走
査装置はほとんど大型化することなく、装置の小型軽量
化に貢献する。
As described above, since the irradiation direction of the irradiation light transmitted through the irradiation light transmitting portion and the half mirror corresponds to the rotational position of the lens member, the irradiation direction is determined based on the irradiation direction detected by the irradiation direction detecting means. Thus, the rotational position of the lens member can be detected. Further, since the rotational position of the lens member also corresponds to the emission direction of the irradiation light by the reflection surface, the scanning direction by the irradiation light can be detected based on the detected irradiation direction. In addition, since the direction of the illuminating light is detected at the point after passing through the reflecting surface and exiting behind the lens member, the configuration is simple and compact, and the irradiating direction detecting means is provided in the space behind the lens member. However, the optical scanning device hardly increases in size and contributes to the reduction in size and weight of the device.

【0017】前記照射光透過部に、プリズム等の補助屈
折手段を設けて、反射面を透過した照射光の方向を調整
して、照射方向検出手段を配置し易い位置に、照射光を
導いても良い。このようにすると、スペース的な調整の
自由度が高まり、装置の小型軽量化に貢献する。
An auxiliary refracting means such as a prism is provided in the irradiation light transmitting section to adjust the direction of the irradiation light transmitted through the reflecting surface, and to guide the irradiation light to a position where the irradiation direction detecting means can be easily arranged. Is also good. By doing so, the degree of freedom in space adjustment is increased, which contributes to a reduction in the size and weight of the device.

【0018】また、反射面は、特別に反射膜を設けた
り、平面反射鏡を接合したりするのではなく、レンズ部
材の平面部分にて、レンズ部材の内側と外側との屈折率
差から生じる光の反射を利用しても良い。このようにす
れば、反射膜を設けたり平面反射鏡を接合したりする必
要がなく、製造コストが低下する。
The reflecting surface is not formed by providing a special reflecting film or joining a plane reflecting mirror, but is caused by a difference in the refractive index between the inside and the outside of the lens member in the plane portion of the lens member. Light reflection may be used. In this case, there is no need to provide a reflecting film or join a plane reflecting mirror, and the manufacturing cost is reduced.

【0019】なお、更に、この反射面を透過した一部の
照射光の照射方向を、照射方向検出手段にて検出するよ
うにしても良い。この構成においても、前述したごと
く、光走査装置はほとんど大型化することなく、装置の
小型軽量化に貢献する。なお、照射光の走査軌跡を制御
するには、更に、駆動手段と駆動制御手段とを設けて、
駆動手段にて、レンズ部材を、反射面が含んでいる対称
軸または中心点の回りに回転させ、駆動制御手段にて、
照射方向検出手段にて検出された照射光の照射方向に基
づいて、駆動手段によるレンズ部材の回転を調整して、
照射光の走査軌跡を制御する。
Further, the irradiation direction of a part of the irradiation light transmitted through the reflecting surface may be detected by the irradiation direction detecting means. Also in this configuration, as described above, the optical scanning device hardly increases in size and contributes to the reduction in size and weight of the device. In order to control the scanning trajectory of the irradiation light, a driving unit and a driving control unit are further provided.
In the driving means, the lens member is rotated around the axis of symmetry or the center point included in the reflection surface, and in the driving control means,
Based on the irradiation direction of the irradiation light detected by the irradiation direction detection means, adjust the rotation of the lens member by the driving means,
The scanning locus of the irradiation light is controlled.

【0020】なお、このような光走査装置の駆動制御手
段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例え
ば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとし
て備えられる。このようなプログラムの場合、例えば、
フロッピーディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、
ハードディスク等の機械読み取り可能な記憶媒体に記憶
し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起
動することにより用いることができる。この他、ROM
やバックアップRAMを機械読み取り可能な記憶媒体と
して前記プログラムを記憶しておき、このROMあるい
はバックアップRAMをコンピュータシステムに組み込
んで用いても良い。
The function of realizing such drive control means of the optical scanning device in a computer system is provided as, for example, a program activated on the computer system side. In the case of such a program, for example,
Floppy disk, magneto-optical disk, CD-ROM,
It can be used by storing it in a machine-readable storage medium such as a hard disk, loading it into a computer system as needed, and starting it. In addition, ROM
Alternatively, the program may be stored as a machine readable storage medium such as a ROM or a backup RAM, and the ROM or the backup RAM may be incorporated in a computer system and used.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[実施の形態1]図1は、上述した発明が適用された実
施の形態1としての光走査装置2の構成を表す斜視図で
ある。
[First Embodiment] FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device 2 as a first embodiment to which the above-described invention is applied.

【0022】光走査装置2は、支持手段としての支持部
材4と、レンズ部材6とから構成されている。支持部材
4は、円盤状のレンズ支持台8、矩形状の支持枠10、
支持枠10の相対向する辺部材4a,4bにてレンズ支
持台8を回転軸A1回りに回転可能に支持する支持軸1
2,14、支持枠10に取り付けられて支持軸14を介
してレンズ支持台8を回転軸A1回りに回転駆動するモ
ータ等の回転アクチュエータ16、支持枠10を前記支
持軸12,14とは直交する回転軸A2回りに回転可能
に支持する支持軸18,19、および支持軸18を介し
て支持部材4を回転軸A2回りに回転駆動するモータ等
の回転アクチュエータ20を備えている。なお、回転ア
クチュエータ20は図示していない固定台に固定され、
支持軸19は同じ固定台に取り付けられている。
The optical scanning device 2 comprises a support member 4 as a support means and a lens member 6. The support member 4 includes a disk-shaped lens support 8, a rectangular support frame 10,
The support shaft 1 for supporting the lens support 8 rotatably about the rotation axis A1 with the opposed side members 4a and 4b of the support frame 10.
2, a rotation actuator 16 such as a motor that is attached to the support frame 10 and drives the lens support 8 to rotate about the rotation axis A1 via the support shaft 14, and the support frame 10 is orthogonal to the support shafts 12, 14. And a rotary actuator 20 such as a motor for driving the support member 4 to rotate about the rotation axis A2 via the support shaft 18. The rotation actuator 20 is fixed to a fixed base (not shown),
The support shaft 19 is mounted on the same fixed base.

【0023】レンズ部材6は、半球状をなし、ガラス、
透明樹脂あるいはシリコン結晶などの、レーザーダイオ
ード26が出力する赤外から可視領域に至るレーザー光
を屈折する光学材料で形成されている。レンズ部材6の
円形の底面6aには、反射面24を形成するための金属
材料や誘電体材料等の材料22が、図2(a)に示すご
とく蒸着されて、図2(b)のごとく反射層6cが形成
されている。この反射層6cのレンズ部材6側表面が、
反射面24を形成している。
The lens member 6 has a hemispherical shape and is made of glass,
It is formed of an optical material, such as a transparent resin or a silicon crystal, that refracts laser light output from the laser diode 26 from the infrared to the visible region. On the circular bottom surface 6a of the lens member 6, a material 22 such as a metal material or a dielectric material for forming the reflection surface 24 is deposited as shown in FIG. 2A, and as shown in FIG. The reflection layer 6c is formed. The surface of the reflection layer 6c on the lens member 6 side is
The reflection surface 24 is formed.

【0024】そして、2つの回転軸A1,A2は、反射
面24内に存在し、反射面24の中央部分で直交してい
る。したがって、回転アクチュエータ16,20にて回
転位置を調整することで、反射面24を任意の方向に向
けることができる。ただし、光走査装置2外に固定した
レーザーダイオード26から反射面24の中心(回転軸
A1,A2の交点でもあり、半球面状の屈折面6bの中
心点でもある。)に向けて出射されるレーザー光を、レ
ンズ部材6を透過させることにより出射しなくてはなら
ないので、反射面24が向けられる方向も、最大限、レ
ーザー光がレンズ部材6を透過する範囲となるように回
転アクチュエータ16,20の回転範囲は制限される。
The two rotation axes A1 and A2 are present in the reflection surface 24, and are orthogonal to each other at the center of the reflection surface 24. Therefore, by adjusting the rotation position by the rotation actuators 16 and 20, the reflection surface 24 can be directed in any direction. However, the light is emitted from the laser diode 26 fixed outside the optical scanning device 2 toward the center of the reflection surface 24 (the intersection of the rotation axes A1 and A2 and the center of the hemispherical refraction surface 6b). Since the laser light has to be emitted by transmitting through the lens member 6, the direction in which the reflecting surface 24 is directed is also maximized so that the rotation actuator 16, The rotation range of 20 is limited.

【0025】レンズ部材6の表面である屈折面6bは半
球面であり、2つの回転軸A1,A2をそれぞれ対称軸
として回転対称をなしている。このため、レーザーダイ
オード26からレーザー光をその屈折面6bにて受ける
いかなる位置に回転させても、常に、レーザーダイオー
ド26と屈折面6bとの位置関係は同じであり、入射光
Liに対する屈折面6bの角度も同じである。
The refracting surface 6b, which is the surface of the lens member 6, is a hemispherical surface, and is rotationally symmetric with respect to the two rotation axes A1 and A2, respectively. Therefore, even if the laser diode 26 is rotated to any position where the laser light is received by the refraction surface 6b, the positional relationship between the laser diode 26 and the refraction surface 6b is always the same, and the refraction surface 6b with respect to the incident light Li. Is the same.

【0026】したがって、光走査装置2からの出射され
るレーザー光の走査方向を変更するために、レンズ部材
6を回転させて、反射光Loをいかなる方向に向けよう
とも、レーザー光は常に一定の状態でレンズ部材6に入
射する。また、反射面24にて反射されるレーザー光の
反射光Loも、反射面24の中心にて反射されて、レン
ズ部材6の内部から屈折面6bを透過するので、レンズ
部材6を回転させて、反射光Loをいかなる方向に向け
ようとも、反射面24との中心と屈折面6bとの位置関
係は同じであり、反射光Loに対する屈折面6bの角度
も同じであることから、レーザー光は常に一定の状態で
レンズ部材6から外部に出射する。ここでは、レンズ部
材6により、集光およびコリメートが常に一定の状態で
なされて平行となった光線がレンズ部材6から外部に出
射する。なお、図3ではレーザーダイオード26はレン
ズ部材6の焦点に配置されたいたが、焦点とレンズ部材
6との間にレーザーダイオード26を配置することによ
り、拡散するレーザー光をレンズ部材6から出射するよ
うにしても良く、焦点よりもレンズ部材6からレーザー
ダイオード26を離すように配置することにより、一点
に集光するレーザー光をレンズ部材6から出射するよう
にしても良い。
Therefore, in order to change the scanning direction of the laser beam emitted from the optical scanning device 2, the laser beam is always constant regardless of the direction in which the lens member 6 is rotated to direct the reflected light Lo in any direction. The light enters the lens member 6 in this state. Also, the reflected light Lo of the laser light reflected on the reflection surface 24 is reflected at the center of the reflection surface 24 and passes through the refraction surface 6b from inside the lens member 6, so that the lens member 6 is rotated. Regardless of the direction in which the reflected light Lo is directed, the positional relationship between the center of the reflection surface 24 and the refraction surface 6b is the same, and the angle of the refraction surface 6b with respect to the reflection light Lo is the same. Light is emitted from the lens member 6 to the outside in a constantly constant state. Here, the converging and collimating are always performed in a constant state by the lens member 6, and parallel light beams are emitted from the lens member 6 to the outside. In FIG. 3, the laser diode 26 is disposed at the focal point of the lens member 6. However, by disposing the laser diode 26 between the focal point and the lens member 6, diffused laser light is emitted from the lens member 6. The laser beam may be emitted from the lens member 6 by concentrating the laser diode 26 from the lens member 6 rather than the focal point.

【0027】図3(a),(b)は、回転軸A1にて回
転させた2つの角度のそれぞれで、入射光Liにても反
射光Loにても、屈折面6bとの関係は全く変わりが無
いことを示している。このことは、回転軸A2について
も同じであり、2つの回転軸A1,A2を同時に回転さ
せた場合も同じである。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the relationship between the incident light Li and the reflected light Lo with respect to the refraction surface 6b at each of the two angles rotated about the rotation axis A1. Indicates no change. This is the same for the rotation axis A2, and also when the two rotation axes A1 and A2 are simultaneously rotated.

【0028】したがって、レンズ部材6の回転により任
意の方向にレーザー光を出射させて走査させることがで
きるとともに、レーザー光の形状も、いかなる角度に走
査しても安定したものとなり、検出精度も安定した高精
度を維持することができる。このレーザー光の形状の安
定は、レーザーレーダー等に利用した場合に空間的な分
解能を常に一定に保つことができることを意味し、安定
して精密な検出が可能となるとの効果を生じる。
Therefore, the laser beam can be emitted and scanned in an arbitrary direction by the rotation of the lens member 6, and the shape of the laser beam becomes stable even when scanned at any angle, and the detection accuracy is stable. High accuracy can be maintained. The stability of the shape of the laser beam means that the spatial resolution can always be kept constant when used in a laser radar or the like, and has the effect that stable and precise detection becomes possible.

【0029】更に、光学的な処理としては、レンズ部材
6での屈折および反射のみであり、光走査装置2の部品
点数が少なくて済むことと、レーザー光の入射方向およ
び出射方向は、他の光学素子の配置を考慮しなくても良
いことから、レンズ部材6の回転による走査範囲の制限
が極めて少ないので、大きな偏向角が得られる。
Further, the optical processing is only refraction and reflection at the lens member 6, and the number of parts of the optical scanning device 2 can be reduced. Since the arrangement of the optical elements does not need to be considered, the scanning range is not limited much by the rotation of the lens member 6, so that a large deflection angle can be obtained.

【0030】なお、回転アクチュエータ16,20は駆
動手段に該当する。 [実施の形態2]図4は、上述した発明が適用された実
施の形態2としての光走査装置32の構成を表す斜視図
である。
The rotary actuators 16 and 20 correspond to driving means. [Embodiment 2] FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device 32 as Embodiment 2 to which the above-described invention is applied.

【0031】光走査装置32は、支持手段としての支持
部材34と、レンズ部材36とから構成されている。支
持部材34は、図5に示すごとく、円盤状のレンズ支持
台38、矩形状の支持枠40、支持枠40の相対向する
辺部材40a,40bにてレンズ支持台38を回転軸B
1にて回転可能に支持する支持軸42,44、支持枠4
0に設けられた支持軸42,44の回転用アクチュエー
タ46a,46b,46c,46d、支持枠40に対し
て外側に同心状に配置された矩形の固定枠47、固定枠
47の辺部材の内で回転軸B1とは直交する方向で相対
向する辺部材47a,47bにて支持枠40を回転軸B
2にて回転可能に支持する支持軸48,49、および固
定枠47に設けられた支持軸48,49の回転用アクチ
ュエータ50a,50b,50c,50dを備えてい
る。
The optical scanning device 32 includes a support member 34 as support means and a lens member 36. As shown in FIG. 5, the support member 34 is configured to rotate the lens support 38 by the rotation axis B using a disc-shaped lens support 38, a rectangular support frame 40, and opposed side members 40 a and 40 b of the support frame 40.
1, support shafts 42 and 44 rotatably supported, and support frame 4
0, the rotation actuators 46a, 46b, 46c, 46d of the support shafts 42, 44, the rectangular fixed frame 47 disposed concentrically outside the support frame 40, and the side members of the fixed frame 47. The supporting frame 40 is rotated by the side members 47a and 47b opposed to each other in a direction orthogonal to the rotation axis B1.
2, supporting shafts 48 and 49 rotatably supported by 2, and actuators 50 a, 50 b, 50 c and 50 d for rotating the supporting shafts 48 and 49 provided on the fixed frame 47.

【0032】支持部材34は、アクチュエータ46a〜
46d,50a〜50d以外が、金属、ガラス、シリコ
ン結晶等の弾性材料にて一体形成されている。この一体
成形物のレンズ支持台38の上面に実施の形態1と同様
にして反射面38aを形成し、反射面38a上に半球状
のレンズ部材36の円形の底面36aを、紫外線硬化性
樹脂等の接着剤でオプチカルマッチング状態で接合す
る。
The support member 34 includes actuators 46a to 46a.
Parts other than 46d and 50a to 50d are integrally formed of an elastic material such as metal, glass, or silicon crystal. A reflecting surface 38a is formed on the upper surface of the integrally formed lens support base 38 in the same manner as in the first embodiment, and the circular bottom surface 36a of the hemispherical lens member 36 is formed on the reflecting surface 38a by an ultraviolet curable resin or the like. Bonding in an optical matching state with an adhesive.

【0033】また、支持軸42,44が設けられている
支持枠40の辺部材40a,40bについて、その一面
側に、支持軸42,44を挟んで、薄型の圧電素子を貼
着しユニモルフ構造のアクチュエータ46a〜46dと
する。同様に、支持軸48,49が設けられている固定
枠47の辺部材47a,47bについて、その一面側
に、支持軸48,49を挟んで、薄型の圧電素子を貼着
しユニモルフ構造のアクチュエータ50a〜50dとす
る。
Further, with respect to the side members 40a, 40b of the support frame 40 on which the support shafts 42, 44 are provided, a thin piezoelectric element is adhered to one surface side of the side members 40a, 40b with the support shafts 42, 44 therebetween. Actuators 46a to 46d. Similarly, with respect to the side members 47a and 47b of the fixed frame 47 provided with the support shafts 48 and 49, a thin piezoelectric element is adhered to one surface side of the side members 47a and 47b with the support shafts 48 and 49 therebetween. 50a to 50d.

【0034】このように形成された光走査装置32は、
図4に示したごとく、レーザーダイオード56を反射面
38aの中心に向けて配置し、アクチュエータ46a〜
46d,50a〜50dに駆動電圧を印加すると、レン
ズ部材36を2つの回転軸B1,B2で所定範囲で回転
させることができる。
The optical scanning device 32 thus formed is
As shown in FIG. 4, the laser diode 56 is arranged toward the center of the reflecting surface 38a, and the actuators 46a to 46a are arranged.
When a driving voltage is applied to 46d and 50a to 50d, the lens member 36 can be rotated within a predetermined range around the two rotation axes B1 and B2.

【0035】したがって、実施の形態1と同様にレーザ
ーダイオード56からのレーザー光を2次元方向に走査
することができる。ここで、アクチュエータ46a〜4
6dは、支持軸42,44を挟んで、一方のアクチュエ
ータ46a,46bの圧電素子を駆動電圧印加により縮
め、他方のアクチュエータ46c,46dの圧電素子を
駆動電圧印加により伸ばすことで、図6に示すごとく、
支持軸42,44を回転軸B1回りに回転させることが
できる。また、一方のアクチュエータ46a,46bの
圧電素子を駆動電圧印加により伸ばし、他方のアクチュ
エータ46c,46dの圧電素子を駆動電圧印加により
縮めることで、支持軸42,44を逆方向に回転させる
ことができる。
Therefore, similarly to the first embodiment, the laser beam from the laser diode 56 can be scanned two-dimensionally. Here, the actuators 46a-4
In FIG. 6D, the piezoelectric elements of one of the actuators 46a and 46b are contracted by applying a driving voltage, and the piezoelectric elements of the other actuators 46c and 46d are expanded by applying a driving voltage, with the support shafts 42 and 44 interposed therebetween. like,
The support shafts 42 and 44 can be rotated around the rotation axis B1. In addition, by extending the piezoelectric elements of one of the actuators 46a and 46b by applying a drive voltage and contracting the piezoelectric elements of the other actuators 46c and 46d by applying a drive voltage, the support shafts 42 and 44 can be rotated in opposite directions. .

【0036】このことにより、支持軸42,44に支持
されたレンズ支持台38が回転し、レンズ部材36を回
転軸B1の回りに回転させることができる。この支持枠
40の場合と同様に、固定枠47においても、アクチュ
エータ50a〜50dの駆動により支持軸48,49を
回転させ、支持枠40を回転軸B2の回りに回転させる
ことができる。このため、アクチュエータ46a〜46
d,50a〜50dの駆動により、レンズ部材36は、
2つの回転軸B1,B2の回りに回転させることができ
る。ここで、回転軸B1,B2は反射面38a内にあ
る。
As a result, the lens support base 38 supported by the support shafts 42 and 44 rotates, and the lens member 36 can be rotated around the rotation axis B1. Similarly to the case of the support frame 40, also in the fixed frame 47, the support shafts 48 and 49 can be rotated by driving the actuators 50a to 50d, and the support frame 40 can be rotated around the rotation axis B2. For this reason, the actuators 46a to 46
d, the lens member 36 is driven by the driving of 50a to 50d.
It is possible to rotate around two rotation axes B1 and B2. Here, the rotation axes B1 and B2 are within the reflection surface 38a.

【0037】したがって、本実施の形態の光走査装置3
2は、実施の形態1と同様な効果を生じるとともに、支
持部材34が簡易な構造でかつ一体形成されているの
で、部品点数が更に少なくなり、製造コストを低下させ
ることができる。なお、アクチュエータ46a〜46
d,50a〜50dが駆動手段に該当する。
Therefore, the optical scanning device 3 of the present embodiment
In the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained, and since the support member 34 has a simple structure and is integrally formed, the number of parts is further reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Note that the actuators 46a to 46
d, 50a to 50d correspond to the driving means.

【0038】[実施の形態3]実施の形態3として、図
7に示すごとく、レンズ部材66による照射方向(走査
方向)を検出する構成について説明する。他の構成は実
施の形態1または実施の形態2と同じである。
[Embodiment 3] As Embodiment 3, as shown in FIG. 7, a configuration for detecting the irradiation direction (scanning direction) by the lens member 66 will be described. Other configurations are the same as those of the first or second embodiment.

【0039】ここで、レンズ部材66は、実施の形態
1,2とは異なり、図8に示すごとく、その底面に設け
られた反射層66cの中央の、回転軸C1,C2との交
点を中心とする領域には反射層が形成されておらず、円
形の照射光透過部66dとなっている。この照射光透過
部66dの形成方法としては、レンズ部材66の底面に
形成した反射層66cをエッチングによって除去して形
成しても良く、後述する図16に示す平面ミラー150
の中央に予め穿孔して孔部を形成したものをレンズ部材
66の底面に接合しても良い。
Here, unlike the first and second embodiments, the lens member 66 is, as shown in FIG. 8, centered on the intersection of the reflection layer 66c provided on the bottom surface thereof with the rotation axes C1 and C2. The reflection layer is not formed in the region indicated by, and a circular irradiation light transmitting portion 66d is formed. As a method for forming the irradiation light transmitting portion 66d, the reflection layer 66c formed on the bottom surface of the lens member 66 may be removed by etching, and a flat mirror 150 shown in FIG.
May be formed in advance in the center of the lens member to form a hole, and may be joined to the bottom surface of the lens member 66.

【0040】したがって、これを光走査装置に組み込む
と、図7(a),(b)のごとく、レーザーダイオード
86からのレーザー光の光束中心部分が、反射面84に
て反射されずに、レンズ部材66の背後へと透過する。
レンズ部材66の背後には、縦方向および横方向に配列
されているフォトダイオード88a,88b(図では縦
方向のみであるが、実際には図面に垂直な方向である横
方向にも配列されている。)に照射される。
Therefore, when this is incorporated in an optical scanning device, as shown in FIGS. 7A and 7B, the central portion of the light beam of the laser beam from the laser diode 86 is not reflected by the reflecting surface 84, It penetrates behind the member 66.
Behind the lens member 66, the photodiodes 88a and 88b arranged in the vertical and horizontal directions (only the vertical direction in the figure, but are also actually arranged in the horizontal direction perpendicular to the figure). ).

【0041】レーザー光は、照射光透過部66dからレ
ンズ部材66を背後へ抜ける際に、レンズ部材66と大
気との屈折率の差により屈折して進行方向を変える。こ
の進行方向は、図7(a),(b)に示すごとく、照射
光透過部66dがレーザー光となす角、すなわち反射面
84とレーザー光となす角により決定するので、照射光
透過部66dの角度、すなわちレンズ部材66の角度
は、レンズ部材66の背後へ透過したレーザー光の角度
により検出することができる。
When the laser beam passes through the lens member 66 from the irradiation light transmitting portion 66d to the rear, the laser beam is refracted by the difference in the refractive index between the lens member 66 and the atmosphere to change the traveling direction. As shown in FIGS. 7A and 7B, the traveling direction is determined by the angle between the irradiation light transmitting portion 66d and the laser light, that is, the angle between the reflection surface 84 and the laser light. , Ie, the angle of the lens member 66, can be detected by the angle of the laser beam transmitted behind the lens member 66.

【0042】このレンズ部材66の背後でのレーザー光
の角度は、フォトダイオード88a,88bに照射され
る割合で判断することができる。したがって、フォトダ
イオード88a,88bの出力の割合を光度検出回路9
0により検出して、その光度比を出力することにより、
あるいは、その光度比から角度を計算して出力すること
により、レンズ部材66の走査方向を検出することがで
きる。横方向についても同様である。
The angle of the laser beam behind the lens member 66 can be determined by the ratio of the laser beams irradiated to the photodiodes 88a and 88b. Therefore, the output ratio of the photodiodes 88a and 88b is
By detecting by 0 and outputting the light intensity ratio,
Alternatively, the scanning direction of the lens member 66 can be detected by calculating and outputting the angle from the light intensity ratio. The same applies to the horizontal direction.

【0043】そして、光度検出回路90の出力を受ける
ことにより、レーザーダイオード86からのレーザー光
の走査方向を確認しつつ、駆動制御回路92によりアク
チュエータ94(回転アクチュエータ16,20あるい
はアクチュエータ46a〜46d,50a〜50d)の
駆動量を、フィードバック制御等により調整すること
で、任意の範囲に正確にレーザー光を走査させることが
できる。
Then, by receiving the output of the light intensity detection circuit 90, the drive control circuit 92 checks the scanning direction of the laser beam from the laser diode 86, and the drive control circuit 92 controls the actuator 94 (rotary actuators 16, 20 or actuators 46a to 46d, 46a to 46d, By adjusting the driving amount of 50a to 50d) by feedback control or the like, laser light can be accurately scanned in an arbitrary range.

【0044】このように、本実施の形態の光走査装置
は、実施の形態1,2と同様な効果を生じるとともに、
反射面84の位置にある照射光透過部66dを透過した
レーザー光の方向にてレンズ部材66の回転位置を検出
しているので、構成が簡単かつコンパクトであり、レン
ズ部材66の背後の空間を利用して、フォトダイオード
88a,88bや光度検出回路90を、設けているの
で、光走査装置はほとんど大型化することなく、装置の
小型軽量化に貢献する。
As described above, the optical scanning device of the present embodiment produces the same effects as those of the first and second embodiments, and
Since the rotational position of the lens member 66 is detected in the direction of the laser light transmitted through the irradiation light transmitting portion 66d at the position of the reflection surface 84, the configuration is simple and compact, and the space behind the lens member 66 is reduced. Since the photodiodes 88a and 88b and the luminous intensity detection circuit 90 are provided, the optical scanning device is hardly increased in size, and contributes to the reduction in size and weight of the device.

【0045】なお、フォトダイオード88a,88bお
よび光度検出回路90が照射方向検出手段に該当し、ア
クチュエータ94が駆動手段に該当し、駆動制御回路9
2が駆動制御手段に該当する。 [実施の形態4]実施の形態4として、実施の形態3の
構成に、更に照射光透過部66dに重ねて、プリズム等
の光学素子を設けても良い。例えば、図9に示すごと
く、プリズム96を配置することにより、図10
(a),(b)に示すごとく、照射光透過部66dから
レンズ部材66の背後へ出てくるレーザー光の光路を、
実施の形態3に比較して下げることができる。
The photodiodes 88a and 88b and the luminous intensity detecting circuit 90 correspond to the irradiation direction detecting means, the actuator 94 corresponds to the driving means, and the driving control circuit 9
2 corresponds to the drive control means. [Fourth Embodiment] As a fourth embodiment, an optical element such as a prism may be further provided on the configuration of the third embodiment so as to overlap the irradiation light transmitting portion 66d. For example, by arranging the prism 96 as shown in FIG.
As shown in (a) and (b), the optical path of the laser light emerging from the irradiation light transmitting portion 66d to the back of the lens member 66 is
It can be reduced as compared with the third embodiment.

【0046】このように、本実施の形態4の光走査装置
は、実施の形態3の効果とともに、プリズム96の形状
やその他の光学素子により、レンズ部材66の回転位置
検出のために検出する照射光の光路を変更して、任意の
位置にレーザー光を導くことができるので、フォトダイ
オード88a,88bや光度検出回路90の配置の自由
度が高まり、一層、コンパクトにまとめることが可能と
なり、一層の装置の小型軽量化に貢献する。
As described above, the optical scanning device according to the fourth embodiment has the effect of the third embodiment, as well as the irradiation detected for detecting the rotational position of the lens member 66 by the shape of the prism 96 and other optical elements. Since the laser light can be guided to an arbitrary position by changing the optical path of the light, the degree of freedom in the arrangement of the photodiodes 88a and 88b and the luminous intensity detecting circuit 90 is increased, and it is possible to further compact the device. Contributes to the reduction in size and weight of the equipment.

【0047】[実施の形態5]本実施の形態5は、実施
の形態1〜4と異なり、図11に示すごとく、レンズ部
材106の底面106aには、金属材料や誘電体材料等
の反射面を形成する材料を用いていない。その代わり
に、レーザーダイオード116からのレーザー光の入射
最小角θを、常にほぼ臨界角以上とすることで、底面1
06aにてほぼ全反射させている。
Fifth Embodiment The fifth embodiment differs from the first to fourth embodiments in that, as shown in FIG. 11, the bottom surface 106a of the lens member 106 has a reflecting surface made of a metal material, a dielectric material, or the like. Is not used. Instead, the minimum incident angle θ of the laser beam from the laser diode 116 is always substantially equal to or larger than the critical angle, so that the bottom surface 1
Almost totally reflected at 06a.

【0048】したがって、実施の形態1,2の効果に加
えて、特に反射層を形成しなくても良いので、製造コス
トが低下する。また、このような構成において、図12
に示すごとく、入射最小角θとしてわずかに臨界角より
小さい角度を実現することにより、レンズ部材106が
基準回転位置にあることを検出し、その検出の周期か
ら、レンズ部材106の回転位置を推定して制御に用い
ることもできる。
Therefore, in addition to the effects of the first and second embodiments, since the reflective layer need not be particularly formed, the manufacturing cost is reduced. In such a configuration, FIG.
As shown in the figure, by realizing an angle slightly smaller than the critical angle as the minimum incident angle θ, it is detected that the lens member 106 is at the reference rotation position, and the rotation position of the lens member 106 is estimated from the detection cycle. It can also be used for control.

【0049】すなわち、図12(a)に示すごとく、全
反射状態では、底面106aからレンズ部材106の背
面側にはレーザー光は透過していないので、フォトダイ
オード108にはレーザー光は検出されないが、図12
(b)に示すごとく、レンズ部材106の回転により底
面106aに照射されるレーザー光の入射最小角θが臨
界角よりも小さくなると、底面106aを透過して屈折
したレーザー光がフォトダイオード108に照射され
る。このことにより、光度検出回路110はフォトダイ
オード108からの出力に応じた出力を、図示していな
い駆動制御回路へ行う。
That is, as shown in FIG. 12A, in the total reflection state, no laser light is transmitted from the bottom surface 106a to the back side of the lens member 106, so that no laser light is detected by the photodiode 108. FIG.
As shown in (b), when the minimum incident angle θ of the laser beam irradiated on the bottom surface 106a by the rotation of the lens member 106 becomes smaller than the critical angle, the laser beam transmitted through the bottom surface 106a and refracted irradiates the photodiode 108. Is done. As a result, the light intensity detection circuit 110 outputs an output corresponding to the output from the photodiode 108 to a drive control circuit (not shown).

【0050】フォトダイオード108によりレーザー光
が検出された基準回転位置を、2つ回転限界位置の内の
一方の回転限界位置としてレンズ部材106の回転を制
御すれば、レンズ部材106の回転角度、すなわち走査
方向は、レーザー光の検出周期に基づいて、レーザー光
が検出された時刻からの経過時間から推定することがで
きる。
If the rotation of the lens member 106 is controlled by setting the reference rotation position at which the laser beam is detected by the photodiode 108 as one of the two rotation limit positions, the rotation angle of the lens member 106, that is, The scanning direction can be estimated from the elapsed time from the time when the laser light is detected, based on the detection cycle of the laser light.

【0051】フォトダイオード108および光度検出回
路110が照射方向検出手段に該当する。 [その他]前記実施の形態1では、半球状のレンズ部材
6であったが、図13に示すごとく、中央に反射面12
4を配置した球状のレンズ部材126としても良い。反
射面124内に存在する回転軸D1,D2の内、回転ア
クチュエータ128による回転軸D1での回転について
は、往復運動させる必要がなく、一方向への回転のみで
良いので、高速な回転が可能となり、しかも、1回転で
2回の主走査が可能であるので、走査も短時間に迅速に
行うことができる。
The photodiode 108 and the luminous intensity detecting circuit 110 correspond to the irradiation direction detecting means. [Others] In the first embodiment, the hemispherical lens member 6 is used. However, as shown in FIG.
4 may be used as the spherical lens member 126. Of the rotation axes D1 and D2 existing in the reflection surface 124, the rotation about the rotation axis D1 by the rotation actuator 128 does not need to be reciprocated, and only the rotation in one direction is sufficient, so that high-speed rotation is possible. In addition, since the main scanning can be performed twice in one rotation, the scanning can be quickly performed in a short time.

【0052】また2つの回転軸に回転対称な屈折面(表
面)を有する半球状や球状のレンズ部材でなく、走査が
1次元で行われる場合には、図14に示すごとく、1つ
の回転軸Fに回転対称な屈折面136bおよびその回転
軸Fを含む反射面134を有する半円筒状のレンズ部材
136としても良い。この場合は、レーザーダイオード
からの円形または楕円形のレーザー光は、レンズ部材1
36の屈折面136bと反射面134とにより、線状の
レーザー光となってレンズ部材136より出射される。
なお、レーザーダイオードからのレーザ光は回転軸Fに
向けられ、レンズ部材136に対する入射も出射も屈折
面136bを通過するようにされる。また、1つの回転
軸での回転のみであることから回転アクチュエータ13
8は1つである。
When scanning is performed in one dimension instead of a hemispherical or spherical lens member having a rotationally symmetric refracting surface (surface) on two rotation axes, as shown in FIG. A semi-cylindrical lens member 136 having a refracting surface 136b rotationally symmetric with respect to F and a reflecting surface 134 including the rotation axis F thereof may be used. In this case, the circular or elliptical laser light from the laser diode is
The refraction surface 136b and the reflection surface 134 of the thirty-six form a linear laser beam to be emitted from the lens member 136.
Note that the laser light from the laser diode is directed to the rotation axis F so that both the light entering and exiting the lens member 136 pass through the refracting surface 136b. Further, since the rotation is performed only on one rotation axis, the rotation actuator 13
8 is one.

【0053】なお、図13で示した場合と同様に、図1
4のレンズ部材136を背中合わせにした、円筒状のレ
ンズ部材としても良く、高速な回転が可能となり、走査
も短時間に迅速に行うことができる。また、1つの回転
軸Gに回転対称な場合も、半円筒状あるいは円筒状であ
る必要はなく、図15に示すレンズ部材146ごとく、
レーザー光の形状を補正する曲面を回転軸Gに沿って形
成するようにしても良い。すなわち、図15の例では、
回転軸G回りの屈折面146bの半径R1の曲面に対し
て、これとは垂直方向で半径R2の曲面が形成されてい
る。ここでR1≠R2であり、図15ではR1>R2で
あるが、R1<R2でも良い。
As in the case shown in FIG.
The fourth lens member 136 may be a cylindrical lens member having a back-to-back configuration, which enables high-speed rotation and quick scanning in a short time. Also, in the case of rotational symmetry about one rotation axis G, it is not necessary to have a semi-cylindrical shape or a cylindrical shape, and like the lens member 146 shown in FIG.
A curved surface for correcting the shape of the laser beam may be formed along the rotation axis G. That is, in the example of FIG.
A curved surface having a radius R2 is formed in a direction perpendicular to the curved surface having a radius R1 of the refraction surface 146b around the rotation axis G. Here, R1 ≠ R2, and R1> R2 in FIG. 15, but R1 <R2 may also be satisfied.

【0054】このようにすることにより、レーザーダイ
オードからのレーザー光が楕円形であった場合に、レン
ズ部材146からの出射時に円形あるいは異なる楕円形
に補正したり、逆に円形のレーザー光を楕円形に補正す
ることが可能となる。この場合も、レーザーダイオード
からのレーザ光は回転軸Fに向けられ、レンズ部材14
6に対する入射も出射も屈折面146bを通過するよう
にされる。また、1つの回転軸での回転のみであること
から回転アクチュエータ148は1つである。
In this way, when the laser light from the laser diode is elliptical, the laser light is corrected to a circular shape or a different elliptical shape when emitted from the lens member 146. It is possible to correct the shape. Also in this case, the laser light from the laser diode is directed to the rotation axis F,
6 is made to pass through the refracting surface 146b. Further, since there is only rotation on one rotation axis, there is one rotation actuator 148.

【0055】また、実施の形態2,5を除いて、レンズ
支持台8上に配置する半球状のレンズ部材としては、図
16に示すごとく、平面ミラー150上に、紫外線硬化
性樹脂等の接着剤152を用いて、オプチカルマッチン
グ状態で接合して形成したレンズ部材156であっても
良い。回転軸は平面ミラー150の反射面150aに含
まれるように、レンズ支持台8上に配置される。
Except for the second and fifth embodiments, as a hemispherical lens member disposed on the lens support 8, as shown in FIG. The lens member 156 may be formed by using the agent 152 and joining in an optical matching state. The rotation axis is arranged on the lens support 8 so as to be included in the reflection surface 150a of the plane mirror 150.

【0056】なお、フォトダイオードにて、レーザー光
の方向を検出する場合に、レンズ部材の底面にハーフミ
ラーを設けることにより、ハーフミラーにて反射と透過
との両方の機能を果たさせても良い。このようなハーフ
ミラーは蒸着させる膜厚を薄くすることで容易に形成で
きるとともに、反射層に孔部を設ける必要がなくなり、
特に小型化した場合に微細な孔開け作業が不要となる効
果がある。
When the direction of the laser beam is detected by the photodiode, by providing a half mirror on the bottom surface of the lens member, the half mirror can perform both reflection and transmission functions. good. Such a half mirror can be easily formed by reducing the film thickness to be deposited, and it is not necessary to provide a hole in the reflective layer.
In particular, there is an effect that a fine drilling operation becomes unnecessary when the size is reduced.

【0057】前述した例または実施の形態の内で、球面
の一部または全部を屈折面として利用したレンズ部材
6,36,66,106,126,156では、2つの
回転軸は反射面に含まれていたが、少なくとも、その2
つの回転軸の交点である屈折面の球面中心点が反射面に
含まれていれば良い。すなわち、2つの回転軸が反射面
に含まれている必要はなく、1つの回転軸が含まれてい
るのみでも、あるいは回転軸が全く含まれていなくても
良く、前述した効果を生じさせることができる。
In the lens members 6, 36, 66, 106, 126, and 156 in which some or all of the spherical surface is used as a refracting surface in the above-described examples or embodiments, the two rotation axes are included in the reflecting surface. But at least part 2
It suffices that the center of the spherical surface of the refraction surface, which is the intersection of the two rotation axes, is included in the reflection surface. That is, it is not necessary that the two rotation axes are included in the reflection surface, and only one rotation axis may be included, or the rotation axis may not be included at all, and the above-described effect is produced. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施の形態1としての光走査装置の斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view of an optical scanning device according to a first embodiment.

【図2】 実施の形態1としてのレンズ部材の構成説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of a lens member according to the first embodiment.

【図3】 実施の形態1としての光走査装置の機能説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of functions of the optical scanning device according to the first embodiment;

【図4】 実施の形態2としての光走査装置の斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view of an optical scanning device according to a second embodiment.

【図5】 実施の形態2としての光走査装置の組み立て
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view for assembling the optical scanning device according to the second embodiment;

【図6】 実施の形態2としての光走査装置の作動説明
図である。
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the optical scanning device according to the second embodiment.

【図7】 実施の形態3としての光走査装置の構成およ
び機能説明図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration and functions of an optical scanning device according to a third embodiment;

【図8】 実施の形態3としてのレンズ部材の構成説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration of a lens member according to a third embodiment.

【図9】 実施の形態4としてのレンズ部材の構成説明
図である。
FIG. 9 is a configuration explanatory view of a lens member according to a fourth embodiment.

【図10】 実施の形態4としての光走査装置の構成お
よび機能説明図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration and functions of an optical scanning device according to a fourth embodiment.

【図11】 実施の形態5としてのレンズ部材の構成お
よび機能説明図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration and functions of a lens member according to a fifth embodiment.

【図12】 実施の形態5としての光走査装置の構成お
よび機能説明図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration and functions of an optical scanning device according to a fifth embodiment.

【図13】 他の実施の形態としてのレンズ部材の構成
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a configuration of a lens member according to another embodiment.

【図14】 他の実施の形態としてのレンズ部材の構成
説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a configuration of a lens member as another embodiment.

【図15】 他の実施の形態としてのレンズ部材の構成
説明図である。
FIG. 15 is a configuration explanatory view of a lens member as another embodiment.

【図16】 他の実施の形態としてのレンズ部材の構成
説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a configuration of a lens member as another embodiment.

【図17】 従来のレーザーレーダーの構成説明図であ
る。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional laser radar.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A1,A2…回転軸 B1,B2…回転軸 C
1,C2…回転軸 D1,D2…回転軸 F…回転軸 G…回転軸 2…光走査装置 4…支持部材 6…レンズ部材
6a…底面 6b…屈折面 6c…反射層 8…レンズ支持台
10…支持枠 12,14…支持軸 16,20…回転アクチュエー
タ 18,19…支持軸 24…反射面 26…レーザ
ーダイオード 32…光走査装置 34…支持部材 36…レンズ
部材 36a…底面 38…レンズ支持台 38a…反射
面 40…支持枠 42,44…支持軸 46a,46b,46c,46d…回転用アクチュエー
タ 47…固定枠 48,49…支持軸 50a,50b,50c,50d…回転用アクチュエー
タ 56…レーザーダイオード 66…レンズ部材 6
6c…反射層 66d…照射光透過部 84…反射面 86…レー
ザーダイオード 88a,88b…フォトダイオード 90…光度検出
回路 92…駆動制御回路 94…アクチュエータ 96
…プリズム 106…レンズ部材 106a…底面 108…フォト
ダイオード 110…光度検出回路 116…レーザーダイオード
124…反射面 126…レンズ部材 128…回転アクチュエータ 1
34…反射面 136…レンズ部材 136b…屈折面 138…回転
アクチュエータ 146…レンズ部材 146b…屈折面 150…平面
ミラー 150a…反射面 152…接着剤 156…レンズ部
A1, A2: rotating shaft B1, B2: rotating shaft C
1, C2: rotating shaft D1, D2: rotating shaft F: rotating shaft G: rotating shaft 2: optical scanning device 4: support member 6: lens member 6a: bottom surface 6b: refraction surface 6c: reflection layer 8: lens support base 10 ... Support frames 12, 14 ... Support shafts 16, 20 ... Rotary actuators 18, 19 ... Support shaft 24 ... Reflective surface 26 ... Laser diode 32 ... Optical scanning device 34 ... Support member 36 ... Lens member 36a ... Bottom surface 38 ... Lens support 38a: Reflecting surface 40: Support frame 42, 44 ... Support shaft 46a, 46b, 46c, 46d: Rotating actuator 47: Fixed frame 48, 49 ... Support shaft 50a, 50b, 50c, 50d: Rotating actuator 56: Laser diode 66 ... Lens member 6
6c: reflection layer 66d: irradiation light transmitting portion 84: reflection surface 86: laser diode 88a, 88b: photodiode 90: light intensity detection circuit 92: drive control circuit 94: actuator 96
... Prism 106 ... Lens member 106a ... Bottom surface 108 ... Photodiode 110 ... Light intensity detection circuit 116 ... Laser diode
124 reflective surface 126 lens member 128 rotary actuator 1
34 ... Reflection surface 136 ... Lens member 136b ... Refraction surface 138 ... Rotation actuator 146 ... Lens member 146b ... Refraction surface 150 ... Plane mirror 150a ... Reflection surface 152 ... Adhesive 156 ... Lens member

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光手段からの照射光を所定の方向に走査
する光走査装置であって、 1つまたは2つの対称軸に対して回転対称である屈折面
と、前記対称軸を少なくとも1つ含む位置に配置されて
前記屈折面を介して入射した照射光を反射して再度前記
屈折面から出射する平面状の反射面とを有するレンズ部
材と、 前記レンズ部材を、前記反射面が含んでいる前記対称軸
の回りに回転可能に支持する支持手段と、 を備えたことを特徴とする光走査装置。
1. An optical scanning device for scanning irradiation light from a light emitting means in a predetermined direction, comprising: a refracting surface rotationally symmetric with respect to one or two symmetry axes; and at least one symmetry axis. A lens member having a planar reflection surface that is disposed at a position including the irradiation light incident through the refraction surface and reflects again from the refraction surface; and the reflection surface includes the lens member. An optical scanning device, comprising: a supporting unit that rotatably supports around the axis of symmetry.
【請求項2】発光手段からの照射光を所定の方向に走査
する光走査装置であって、 球面の一部または全部からなる屈折面と、該屈折面の球
面中心点を含む位置に配置されて前記屈折面を介して入
射した照射光を反射して再度前記屈折面から出射する平
面状の反射面とを有するレンズ部材と、 前記レンズ部材を、前記反射面が含んでいる前記球面中
心点の回りに回転可能に支持する支持手段と、 を備えたことを特徴とする光走査装置。
2. An optical scanning device for scanning irradiation light from a light emitting means in a predetermined direction, wherein the optical scanning device is disposed at a position including a refracting surface composed of a part or all of a spherical surface and a spherical center point of the refracting surface. A lens member having a planar reflecting surface that reflects the irradiation light incident through the refracting surface and exits from the refracting surface again; and the lens member includes the spherical center point included in the reflecting surface. An optical scanning device, comprising: support means for rotatably supporting around.
【請求項3】前記支持手段は、一体成形されているとと
もに、自身の弾性変形により、前記レンズ部材を、前記
反射面が含んでいる前記対称軸または前記球面中心点の
回りに回転可能に支持することを特徴とする請求項1ま
たは2記載の光走査装置。
3. The support means is integrally formed and supports the lens member by its own elastic deformation so as to be rotatable around the symmetry axis or the spherical center point included in the reflection surface. The optical scanning device according to claim 1, wherein:
【請求項4】前記レンズ部材の反射面は、前記レンズ部
材の平面部分に、金属材料または誘電体を成膜すること
により形成したものであることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか記載の光走査装置。
4. The lens member according to claim 1, wherein the reflecting surface of the lens member is formed by depositing a metal material or a dielectric on a plane portion of the lens member.
4. The optical scanning device according to any one of 3.
【請求項5】前記レンズ部材の反射面は、前記レンズ部
材の一部にオプティカルマッチングを満足した状態で接
合された平面反射鏡にて形成されていることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか記載の光走査装置。
5. A lens according to claim 1, wherein said reflecting surface of said lens member is formed by a plane reflecting mirror joined to a part of said lens member so as to satisfy optical matching. The optical scanning device according to any one of the above.
【請求項6】前記平面反射鏡は、前記支持手段と一体に
成形されていることを特徴とする請求項5記載の光走査
装置。
6. The optical scanning device according to claim 5, wherein said plane reflecting mirror is formed integrally with said support means.
【請求項7】更に、 前記反射面の一部に設けられた照射光透過部と、 前記照射光透過部を透過した照射光の照射方向を検出す
る照射方向検出手段と、 とを備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか記
載の光走査装置。
7. An irradiation light transmitting portion provided on a part of the reflection surface, and irradiation direction detecting means for detecting an irradiation direction of irradiation light transmitted through the irradiation light transmitting portion. The optical scanning device according to claim 1, wherein:
【請求項8】更に、 前記反射面の全部または一部がハーフミラーを形成する
とともに、 前記ハーフミラーを透過した照射光の照射方向を検出す
る照射方向検出手段と、 とを備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか記
載の光走査装置。
8. An irradiation direction detecting means for detecting an irradiation direction of irradiation light transmitted through the half mirror, wherein all or a part of the reflection surface forms a half mirror. The optical scanning device according to claim 1.
【請求項9】前記照射光透過部に、補助屈折手段を設け
たことを特徴とする請求項7または8記載の光走査装
置。
9. An optical scanning device according to claim 7, wherein an auxiliary refraction means is provided in said irradiation light transmitting portion.
【請求項10】前記レンズ部材の反射面は、前記レンズ
部材の内側と外側との屈折率差から生じる光の反射を行
う前記レンズ部材の平面部分であることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか記載の光走査装置。
10. The lens member according to claim 1, wherein the reflection surface of the lens member is a plane portion of the lens member that reflects light generated from a difference in refractive index between the inside and the outside of the lens member. The optical scanning device according to any one of the above.
【請求項11】更に、 前記反射面を透過した照射光の照射方向を検出する照射
方向検出手段を備えたことを特徴とする請求項10記載
の光走査装置。
11. An optical scanning device according to claim 10, further comprising an irradiation direction detecting means for detecting an irradiation direction of the irradiation light transmitted through said reflection surface.
【請求項12】更に、 前記レンズ部材を、前記反射面が含んでいる前記対称軸
または前記球面中心点の回りに回転させる駆動手段と、 前記照射方向検出手段にて検出された照射光の照射方向
に基づいて、前記駆動手段による前記レンズ部材の回転
を調整して、照射光の走査軌跡を制御する駆動制御手段
と、 を備えたことを特徴とする請求項7,8,9または11
のいずれか記載の光走査装置。
12. A driving unit for rotating the lens member around the axis of symmetry or the center point of the spherical surface included in the reflection surface, and irradiation of irradiation light detected by the irradiation direction detection unit. 12. A drive control means for adjusting a rotation of the lens member by the drive means based on a direction to control a scanning trajectory of irradiation light.
The optical scanning device according to any one of the above.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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