JPH11125783A - Optical scan system, optical molding device using the system laser marker and laser beam machine - Google Patents

Optical scan system, optical molding device using the system laser marker and laser beam machine

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JPH11125783A
JPH11125783A JP9306508A JP30650897A JPH11125783A JP H11125783 A JPH11125783 A JP H11125783A JP 9306508 A JP9306508 A JP 9306508A JP 30650897 A JP30650897 A JP 30650897A JP H11125783 A JPH11125783 A JP H11125783A
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JP
Japan
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reflected
laser light
rotating
laser
scanning
Prior art date
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Application number
JP9306508A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Ueda
伸治 上田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enlarge the scan angle of reflected light beams per a unit time without increasing heat generation in a motor by constituting first and second turning part constituting a polarizing means with respectively turnable first reflection member and at least a fixed second reflection member. SOLUTION: Laser beams are emitted from a laser light source 1 in the Y axial direction of a coordinate system, and made incident on a scan mirror 11 at an incident angle 45 deg.. At this time, the laser beams A are reflected in the X axial direction by the scan mirror 11, and the laser beams A reflected in the X axial direction are reflected in the Y axial direction by a reflection mirror 12. The laser beams A reflected in the Y axial direction are reflected again in the X axial direction by the scan mirror 11 to scan a target surface 8. In such a case, the reflected light beams are turned by 4θ by turning the scan mirror 11 by a (θ) degree. Thus, the scan angle of the reflected light beams per a unit time is enlarged without increasing the heat generation in the motor even when the same motor is used.

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】本発明は走査光学系及びそれ
を用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機に関
し、特に偏向手段の各要素を適切に構成することによ
り、該偏向手段用のモータでの発熱量を増やすことなし
に、該モータの回転角に対してレーザ光の反射光線を大
きく振ることができるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical system and an optical shaping apparatus, a laser marker, and a laser processing machine using the same, and more particularly, to a motor for the deflecting means by appropriately configuring each element of the deflecting means. Thus, the reflected light of the laser beam can be largely changed with respect to the rotation angle of the motor without increasing the heat generation of the motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より光硬化樹脂で形成された被走査
面(ターゲット面)上を光スポットで二次元的に走査し
て立体モデルを造形した光造形装置が種々と提案されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various optical shaping apparatuses have been proposed in which a three-dimensional model is formed by two-dimensionally scanning a scanned surface (target surface) formed of a photocurable resin with a light spot.

【0003】図5はこの種の従来の光造形装置の要部斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a main part of a conventional optical forming apparatus of this kind.

【0004】同図において51はレーザ光源であり、例
えば半導体レーザ、CO2 レーザ、第2高調波型レーザ
等より成っている。52は折り返しミラーであり、光路
を折り曲げている。53は結像レンズ(焦点レンズ)で
あり、画像情報(例えばCADデータ)に基づくレーザ
光(光束)を後述する被走査面(ターゲット面)上に結
像させている。
In FIG. 1, reference numeral 51 denotes a laser light source, which comprises, for example, a semiconductor laser, a CO 2 laser, a second harmonic type laser or the like. 52 is a folding mirror which bends the optical path. Reference numeral 53 denotes an imaging lens (focus lens) which forms a laser beam (light flux) based on image information (eg, CAD data) on a surface to be scanned (target surface) described later.

【0005】50は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であり、レーザ光を第1の方向に偏
向するX軸スキャン部54、該X軸スキャン部54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Y軸スキャン部56を有し、該X軸スキャン部54及
びY軸スキャン部56は各々任意の位置を中心に振動
(回動)するスキャンミラーを有している。
Reference numeral 50 denotes a deflecting means which can deflect two-dimensionally in two orthogonal directions. The deflecting means 50 deflects the laser light in a first direction. And a Y-axis scanning unit 56 that deflects in a second direction perpendicular to the direction of X, and the X-axis scanning unit 54 and the Y-axis scanning unit 56 each oscillate (rotate) about an arbitrary position. Has a mirror.

【0006】X軸用及びY軸用のスキャンミラーは各々
対応するモータに取り付けられており、対応するX軸用
及びY軸用のサーボアンプ55,57で振動される。
The scan mirrors for the X axis and the Y axis are attached to the corresponding motors, respectively, and are oscillated by the corresponding servo amplifiers 55 and 57 for the X axis and the Y axis.

【0007】58は被走査面としてのターゲット面であ
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。59はレーザ電源、60はロジックインター
フェースである。
Reference numeral 58 denotes a target surface as a surface to be scanned, which is formed of a photocurable resin, and the photocurable resin is cured by irradiating the photocurable resin with a laser beam.
By stacking layers of resin, a three-dimensional model is formed. Reference numeral 59 denotes a laser power supply, and reference numeral 60 denotes a logic interface.

【0008】同図においてレーザ光源51から出射され
たCADデータに基づくレーザ光は折り返しミラー52
で反射され、結像レンズ53によりX軸スキャン部54
及びY軸スキャン部56を介してターゲット面58をX
軸方向及びY軸方向に二次元的に走査し、該ターゲット
面58に軌跡を描いて立体モデルを造形している。
In FIG. 1, a laser beam based on CAD data emitted from a laser light source 51 is reflected by a return mirror 52.
And the X-axis scanning unit 54
The target surface 58 through the Y-axis scanning unit 56
A two-dimensional scan is performed in the axial direction and the Y-axis direction, and a trajectory is drawn on the target surface 58 to form a three-dimensional model.

【0009】このように光造形装置においてはターゲッ
ト面に光硬化樹脂を設けておき、該光硬化樹脂にレーザ
光を照射することにより樹脂を硬化させ、該樹脂の層を
積み重ねることによって、立体モデルを造形することが
できる。
As described above, in the optical molding apparatus, a photocurable resin is provided on the target surface, the resin is cured by irradiating the photocurable resin with a laser beam, and the resin layers are stacked to form a three-dimensional model. Can be shaped.

【0010】またこの種の光造形装置において立体モデ
ルの造形にかかる時間は、レーザ光の出力、光硬化樹脂
の特性、結像レンズの位置合わせ、X軸スキャン部及び
Y軸スキャン部の走査時間等により決定される。
The time required for forming a three-dimensional model in this type of optical forming apparatus is determined by the output of the laser beam, the characteristics of the photocurable resin, the alignment of the imaging lens, the scanning time of the X-axis scanning unit and the Y-axis scanning unit. Etc. are determined.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】光造形装置は別名「ラ
ピッドプロトタイピング」と呼ばれており、短時間でC
ADデータから立体モデルを製作する装置である。光造
形装置の性能としては、加工精度、造形時間、樹脂材料
等でほぼ決定される。特に造形時間はX軸スキャン部、
Y軸スキャン部の走査時間により決定される為、立体モ
デルの造形のスループットを高める上でボトルネック
(進行の妨げ)となっている。
The stereolithography apparatus is also called "rapid prototyping", and can be used in a short time.
This is a device for producing a three-dimensional model from AD data. The performance of the optical molding apparatus is substantially determined by processing accuracy, molding time, resin material, and the like. In particular, the molding time is X-axis scanning,
Since it is determined by the scanning time of the Y-axis scanning unit, it is a bottleneck (prohibition of progress) in increasing the modeling throughput of the three-dimensional model.

【0012】図6は図5に示したY軸スキャン部56周
辺の光学系の要部概略図である。同図に示すようにY軸
用のスキャンミラー61で反射される反射光線Aを例え
ば2θだけ向きを変化させる為には、該スキャンミラー
61をモータにより任意の位置Oを中心に回転角θだけ
回動(振動)させる必要がある。
FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of an optical system around the Y-axis scanning unit 56 shown in FIG. As shown in the figure, in order to change the direction of the reflected light beam A reflected by the Y-axis scan mirror 61 by, for example, 2θ, the scan mirror 61 is rotated by a motor by an angle θ around an arbitrary position O. It is necessary to rotate (vibrate).

【0013】またX軸スキャン部54及びY軸スキャン
部56の走査時間を短縮するためには、モータの回転速
度を高める必要がある。
In order to reduce the scanning time of the X-axis scanning unit 54 and the Y-axis scanning unit 56, it is necessary to increase the rotation speed of the motor.

【0014】しかしながら、同一時間でモータの回転速
度を高める(回転角を増やす)ことは、該モータでの発
熱量を大きくすることになり、放熱等の問題点が生じて
くるので良くない。
However, increasing the rotation speed of the motor (increase of the rotation angle) in the same time increases the amount of heat generated by the motor, which causes a problem such as heat dissipation, which is not preferable.

【0015】本発明は上記の問題点を解決する為に偏向
手段を構成する第1の回動部及び第2の回動部を各々回
動(振動)可能な第1の反射部材と、少なくとも1つの
固定の第2の反射部材とで構成することにより、モータ
の回転角に対してレーザ光の反射光線(光軸)を大きく
振ることができ、これにより同一モータを用いても、該
モータでの発熱量を増やすことなしに単位時間あたりの
反射光線の走査角を大きくとることができ、また第1の
回動部及び第2の回動部の走査時間の短縮化を図ること
ができる走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レー
ザマーカ、レーザ加工機の提供を目的とする。
According to the present invention, a first reflecting member capable of rotating (vibrating) each of a first rotating portion and a second rotating portion constituting a deflecting means in order to solve the above problems, By using one fixed second reflecting member, the reflected light beam (optical axis) of the laser light can be largely changed with respect to the rotation angle of the motor. It is possible to increase the scanning angle of the reflected light beam per unit time without increasing the amount of heat generated in the above, and to shorten the scanning time of the first rotating unit and the second rotating unit. An object of the present invention is to provide a scanning optical system, an optical shaping apparatus using the same, a laser marker, and a laser processing machine.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学系は、
(1-1)光源手段から出射したレーザ光を結像手段により
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、被走査面上に結像させ、該被走
査面上を二次元的に走査する走査光学系において、該偏
向手段はレーザ光を第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の回動部を有し、該第1
の回動部及び第2の回動部は各々任意の位置を中心に振
動する第1の反射部材と、固定の第2の反射部材とを有
し、該各々の回動部は入射レーザ光を該第1の反射部材
で反射させ、該反射されたレーザ光を該第2の反射部材
で反射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度該第1
の反射部材で反射させることを特徴としている。
A scanning optical system according to the present invention comprises:
(1-1) After deflecting the laser light emitted from the light source means through the deflecting means capable of two-dimensionally deflecting in two directions orthogonal to each other by the imaging means, the laser light is imaged on the surface to be scanned, and In a scanning optical system that scans a scanning surface two-dimensionally, the deflecting unit includes a first rotating unit that deflects a laser beam in a first direction, and a first rotating unit that is deflected by the first rotating unit. A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the direction of
The first and second rotating parts each have a first reflecting member that vibrates about an arbitrary position and a fixed second reflecting member, and each of the rotating parts has an incident laser beam. Is reflected by the first reflecting member, the reflected laser light is reflected by the second reflecting member, and the reflected laser light is again reflected by the first reflecting member.
The light is reflected by the reflecting member.

【0017】(1-2)光源手段から出射したレーザ光を結
像手段により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、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第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の回動部を
有し、該第1の回動部及び第2の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第1の反射部材と、固定の複数の第
2の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第1の反射部材で反射させ、該反射されたレーザ光
を該複数の第2の反射部材で順次反射させ、さらに該反
射されたレーザ光を再度該第1の反射部材で反射させる
ことを特徴とする走査光学系。
(1-2) The laser light emitted from the light source means is deflected by the image forming means through the deflecting means which can deflect two-dimensionally in two directions orthogonal to each other, and then is imaged on the surface to be scanned. A scanning optical system for two-dimensionally scanning the surface to be scanned, wherein the deflecting means deflects the laser beam in a first direction; A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the first direction, wherein the first rotating portion and the second rotating portion each oscillate about an arbitrary position. A first reflecting member, and a plurality of fixed second reflecting members, each of the rotating portions reflecting incident laser light on the first reflecting member, and transmitting the reflected laser light. The laser beam is sequentially reflected by the plurality of second reflecting members, and the reflected laser light is again reflected by the first reflecting member. Optical system.

【0018】(1-3)光源手段から出射したレーザ光を結
像手段により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、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第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の回動部を
有し、該第1の回動部及び第2の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第1の反射部材と、固定の複数の第
2の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第1の反射部材の表面で反射させ、該反射されたレ
ーザ光を該複数の第2の反射部材で順次反射させ、さら
に該反射されたレーザ光を該第1の反射部材の裏面で反
射させることを特徴としている。
(1-3) After the laser light emitted from the light source means is deflected by the image forming means through the deflecting means which can deflect two-dimensionally in two directions orthogonal to each other, the image is formed on the surface to be scanned. A scanning optical system for two-dimensionally scanning the surface to be scanned, wherein the deflecting means deflects the laser beam in a first direction; A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the first direction, wherein the first rotating portion and the second rotating portion each oscillate about an arbitrary position. A first reflecting member, and a plurality of fixed second reflecting members, each of the rotating portions reflecting incident laser light on the surface of the first reflecting member, and Light is sequentially reflected by the plurality of second reflecting members, and the reflected laser light is reflected by the back surface of the first reflecting member. It is.

【0019】本発明の光造形装置は、(2)上記(1-1),(1-
2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系を光造形装
置に用いたことを特徴としている。
The stereolithography apparatus of the present invention comprises: (2) the above (1-1), (1-
2) and (1-3), wherein the scanning optical system according to any one of (1) to (3) is used for an optical shaping apparatus.

【0020】本発明のレーザマーカは、(3)上記(1-1),
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
マーカに用いたことを特徴としている。
The laser marker according to the present invention comprises:
A scanning optical system according to any one of (1-2) and (1-3) is used as a laser marker.

【0021】本発明のレーザ加工機は、(4)上記(1-1),
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
加工機に用いたことを特徴としている。
The laser beam machine according to the present invention is characterized in that (4) the above (1-1),
A scanning optical system according to any one of (1-2) and (1-3) is used for a laser beam machine.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明を光造形装置に用い
たときの実施形態1の要部斜視図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment when the present invention is used in an optical molding apparatus.

【0023】同図において1は光源手段(レーザ光源)
であり、例えば半導体レーザ、CO2 レーザ、第2高調
波型レーザ等より成っている。2は折り返しミラーであ
り、光路を折り曲げている。3は結像レンズ(焦点レン
ズ)であり、画像情報(例えばCADデータ)に基づく
レーザ光(光束)を後述する被走査面上に結像させてい
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes light source means (laser light source).
And comprises, for example, a semiconductor laser, a CO 2 laser, a second harmonic type laser or the like. Reference numeral 2 denotes a folding mirror that bends the optical path. Reference numeral 3 denotes an imaging lens (focal lens) which forms a laser beam (light flux) based on image information (for example, CAD data) on a surface to be scanned, which will be described later.

【0024】20は光源手段1から出射したレーザ光を
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
であり、レーザ光を第1の方向に偏向する第1の回動部
としてのX軸スキャン部4、該X軸スキャン部4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の回動部としてのY軸スキャン部6を有し、該X軸
スキャン部4及びY軸スキャン部6は各々任意の位置を
中心に振動(回動)する第1の反射部材としてのスキャ
ンミラーと、第2の反射部材としての固定の反射ミラー
とを有している。
Reference numeral 20 denotes a deflecting means which can deflect the laser light emitted from the light source means 1 two-dimensionally in two directions orthogonal to each other, and X as a first rotating portion for deflecting the laser light in the first direction. An X-axis scanning unit 4; a Y-axis scanning unit 6 as a second rotating unit that deflects in a second direction perpendicular to the first direction deflected by the X-axis scanning unit 4; Each of the axis scanning unit 4 and the Y-axis scanning unit 6 has a scan mirror as a first reflection member that vibrates (rotates) about an arbitrary position, and a fixed reflection mirror as a second reflection member. ing.

【0025】X軸用及びY軸用のスキャンミラーは各々
対応するモータに取り付けられており、対応するX軸用
及びY軸用のサーボアンプ5,7で振動される。
The X-axis and Y-axis scan mirrors are respectively attached to the corresponding motors, and are oscillated by the corresponding X-axis and Y-axis servo amplifiers 5 and 7, respectively.

【0026】8は被走査面としてのターゲット面であ
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。9はレーザ電源、10はロジックインターフ
ェースである。
Reference numeral 8 denotes a target surface as a surface to be scanned, which is formed of a photocurable resin, and the photocurable resin is cured by irradiating the photocurable resin with a laser beam.
By stacking layers of resin, a three-dimensional model is formed. 9 is a laser power supply and 10 is a logic interface.

【0027】本実施形態においてレーザ光源1から出射
されたCADデータに基づくレーザ光は折り返しミラー
2で反射され、結像レンズ3によりX軸スキャン部4及
びY軸スキャン部6を介してターゲット面8上に結像
し、該ターゲット面8をX軸方向及びY軸方向に二次元
的に走査し、該ターゲット面8に軌跡を描いて立体モデ
ルを造形している。
In this embodiment, the laser beam based on the CAD data emitted from the laser light source 1 is reflected by the folding mirror 2 and is focused by the imaging lens 3 via the X-axis scanning unit 4 and the Y-axis scanning unit 6 on the target surface 8. The target surface 8 is two-dimensionally scanned in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a trajectory is drawn on the target surface 8 to form a three-dimensional model.

【0028】次に本実施形態に関わるX軸スキャン部
(第1の回動部)4とY軸スキャン部(第2の回動部)
6の光学的作用について説明する。尚、X軸スキャン部
とX軸スキャン部の基本的な光学的作用は同様なので、
ここではY軸スキャン部を例にとり説明する。
Next, an X-axis scanning section (first rotating section) 4 and a Y-axis scanning section (second rotating section) according to the present embodiment.
The optical function of No. 6 will be described. Since the basic optical functions of the X-axis scanning unit and the X-axis scanning unit are the same,
Here, the Y-axis scanning unit will be described as an example.

【0029】図2はこのY軸スキャン部周辺の光学系の
要部概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of a main part of an optical system around the Y-axis scanning section.

【0030】同図におけるY軸スキャン部はレーザ光源
1から出射したレーザ光をスキャンミラー11で反射さ
せ、その反射光を反射ミラー12で反射させ、その反射
光を再度スキャンミラー11で反射させてターゲット面
8に照射する構成となっている。
In the figure, the Y-axis scanning unit reflects the laser light emitted from the laser light source 1 on the scan mirror 11, reflects the reflected light on the reflective mirror 12, and reflects the reflected light on the scan mirror 11 again. The target surface 8 is irradiated.

【0031】このとき本実施形態ではスキャンミラー1
1をθ度、回動させることにより反射光線を4θだけ向
きを変えている。これは図5に示した従来の光造形装置
に比べて、2倍の走査角でターゲット面8を走査してい
ることになる。
At this time, in this embodiment, the scan mirror 1
By rotating 1 by θ degrees, the direction of the reflected light beam is changed by 4θ. This means that the target surface 8 is scanned at twice the scanning angle as compared with the conventional optical shaping apparatus shown in FIG.

【0032】ここでレーザ光源1から出射したレーザ光
がスキャンミラー11に入射角45度で入射した場合を
考える。
Here, it is assumed that the laser light emitted from the laser light source 1 is incident on the scan mirror 11 at an incident angle of 45 degrees.

【0033】レーザ光源1からは図2に示すように座標
系Y軸方向にレーザ光が出射され、入射角45度でスキ
ャンミラー11に入射する。ここでスキャンミラー11
によってレーザ光AはX軸方向に反射される。X軸方向
に反射されたレーザ光Aは反射ミラー12によってY軸
方向に反射される。Y軸方向に反射されたレーザ光Aは
再度スキャンミラー11によってX軸方向に反射され、
ターゲット面8を走査する。
As shown in FIG. 2, laser light is emitted from the laser light source 1 in the direction of the Y axis of the coordinate system, and is incident on the scan mirror 11 at an incident angle of 45 degrees. Here the scan mirror 11
As a result, the laser light A is reflected in the X-axis direction. The laser light A reflected in the X-axis direction is reflected by the reflection mirror 12 in the Y-axis direction. The laser beam A reflected in the Y-axis direction is again reflected in the X-axis direction by the scan mirror 11, and
The target surface 8 is scanned.

【0034】次にレーザ光源1から出射したレーザ光が
スキャンミラー11に入射角(45+θ)度で入射した
場合(スキャンミラー11が元の位置からθ°回動す
る)を考える。
Next, consider the case where the laser beam emitted from the laser light source 1 is incident on the scan mirror 11 at an incident angle (45 + θ) (the scan mirror 11 rotates θ ° from the original position).

【0035】レーザ光源1からは図2に示すように座標
系Y軸方向にレーザ光が出射され、入射角(45+θ)
度でスキャンミラー11に入射する。ここでスキャンミ
ラー11によってレーザ光Bは反射角(45+θ)度で
X軸方向から2θずれた方向に反射される。この反射光
Bは反射ミラー12に入射角(45+2θ)度で入射
し、反射角(45+2θ)度でY軸方向から2θずれた
方向に反射される。さらにこの反射光Bは再度スキャン
ミラー11に入射角(45+3θ)度で入射し、反射角
(45+3θ)度でX軸方向から4θずれた方向に反射
され、ターゲット面8を走査する。尚、図面上(45−
θ)、(45−2θ)、(45−3θ)は90°から入
射角を引いた値を示している。
As shown in FIG. 2, laser light is emitted from the laser light source 1 in the Y-axis direction of the coordinate system, and the incident angle (45 + θ)
Incident on the scan mirror 11 in degrees. Here, the laser beam B is reflected by the scan mirror 11 in a direction shifted by 2θ from the X-axis direction at a reflection angle (45 + θ) degrees. The reflected light B is incident on the reflection mirror 12 at an incident angle (45 + 2θ) degrees, and is reflected at a reflection angle (45 + 2θ) degrees in a direction shifted by 2θ from the Y-axis direction. Further, the reflected light B again enters the scan mirror 11 at an incident angle (45 + 3θ) degrees, is reflected at a reflection angle (45 + 3θ) degrees in a direction shifted by 4θ from the X-axis direction, and scans the target surface 8. Note that (45-
θ), (45−2θ), and (45−3θ) indicate values obtained by subtracting the incident angle from 90 °.

【0036】このように本実施形態では上述の如くスキ
ャンミラー11をθ度、回動させることにより反射光線
を4θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またX軸スキャン部4及びY軸スキャン部6
の走査時間の短縮化も図ることができる。
As described above, in this embodiment, the direction of the reflected light beam can be changed by 4θ by rotating the scan mirror 11 by θ degrees as described above. Thus, even if the same motor is used, the scanning angle of the reflected light beam per unit time can be increased without increasing the amount of heat generated by the motor, and the X-axis scanning unit 4 and the Y-axis scanning unit 6
Can be shortened.

【0037】尚、反射ミラー12をスキャンミラー11
と同期させて、該スキャンミラー11と反対方向に回動
させるようにしても良い。これによれば更に反射光線の
向きを大きく変えることができる。
The reflection mirror 12 is connected to the scan mirror 11
In synchronization with the scanning mirror 11. According to this, the direction of the reflected light beam can be further largely changed.

【0038】図3は本発明を光造形装置に用いたときの
実施形態2のY軸スキャン部周辺の光学系の要部概略図
である。同図において図2に示した要素と同一要素には
同符番を付している。
FIG. 3 is a schematic view of a main part of an optical system around a Y-axis scanning unit according to a second embodiment when the present invention is used in an optical shaping apparatus. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0039】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点は第1の回動部(X軸スキャン部)及び第2の回
動部(Y軸スキャン部)を各々任意の位置を中心に振動
(回動)する第1の反射部材(スキャンミラー)と、固
定の複数の第2の反射部材(反射ミラー)とで構成し、
かつ第1の反射部材の裏面にも反射ミラーを設けたこと
である。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態
1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the first rotating section (X-axis scanning section) and the second rotating section (Y-axis scanning section) are each oscillated about an arbitrary position. A (turning) first reflecting member (scanning mirror) and a plurality of fixed second reflecting members (reflecting mirrors);
In addition, a reflecting mirror is also provided on the back surface of the first reflecting member. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus the same effects are obtained.

【0040】尚、本実施形態においても前述の実施形態
1と同様にX軸スキャン部(第1の回動部)とY軸スキ
ャン部(第2の回動部)の基本的な光学的作用は同様な
ので、ここではY軸スキャン部の光学的作用について説
明する。
In this embodiment, the basic optical functions of the X-axis scanning section (first rotating section) and the Y-axis scanning section (second rotating section) are the same as in the first embodiment. Therefore, the optical operation of the Y-axis scanning unit will be described here.

【0041】即ち、同図において21は第1の反射部材
としてのスキャンミラーであり、該スキャンミラー21
の表面側及び裏面側に各々反射ミラーを取り付けてい
る。22a,22b,22cは各々第2の反射部材とし
ての第1、第2、第3の固定の反射ミラーであり、それ
らの反射ミラー22a,22b,22cは直交してい
る。
That is, in the figure, reference numeral 21 denotes a scan mirror as a first reflecting member.
Are provided with reflection mirrors on the front side and the back side, respectively. Reference numerals 22a, 22b, and 22c denote first, second, and third fixed reflecting mirrors as second reflecting members, respectively, and the reflecting mirrors 22a, 22b, and 22c are orthogonal to each other.

【0042】同図におけるY軸スキャン部はレーザ光源
1から出射したCADデータに基づくレーザ光(光束)
をスキャンミラー21の表面側の反射ミラーで反射さ
せ、その反射光を第1、第2、第3の反射ミラー22
a,22b,22cで順次反射させ、さらにその反射光
をスキャンミラー11の裏面側の反射ミラーで反射させ
てターゲット面8に照射する構成となっている。
The Y-axis scanning unit in FIG. 3 is a laser beam (light beam) based on CAD data emitted from the laser light source 1.
Is reflected by the reflection mirror on the front surface side of the scan mirror 21, and the reflected light is reflected by the first, second, and third reflection mirrors 22.
The light is sequentially reflected at a, 22b, and 22c, and the reflected light is reflected by the reflection mirror on the back surface side of the scan mirror 11, and is irradiated on the target surface 8.

【0043】このとき本実施形態ではスキャンミラー2
1をθ度、回動させることにより反射光線を4θだけ向
きを変えている。これは図5に示した従来の光造形装置
に比べて、2倍の走査角でターゲット面を走査している
ことになる。
At this time, in this embodiment, the scan mirror 2
By rotating 1 by θ degrees, the direction of the reflected light beam is changed by 4θ. This means that the target surface is scanned at twice the scanning angle as compared with the conventional optical shaping apparatus shown in FIG.

【0044】ここでレーザ光源1から出射したレーザ光
がスキャンミラー21に入射角45度で入射した場合を
考える。
Here, it is assumed that the laser light emitted from the laser light source 1 is incident on the scan mirror 21 at an incident angle of 45 degrees.

【0045】レーザ光源1からは同図に示すように座標
系Y軸方向にレーザ光が出射され、入射角45度でスキ
ャンミラー21に入射する。ここでスキャンミラー21
によってレーザ光AはX軸方向に反射される。X軸方向
に反射されたレーザ光Aは第1、第2、第3の反射ミラ
ー22a,22b,22cを介すことによって最終的に
−Y軸方向に反射される。−Y軸方向に反射されたレー
ザ光Aはスキャンミラー21の裏面側の反射ミラーによ
って−X軸方向に反射され、ターゲット面を走査する。
Laser light is emitted from the laser light source 1 in the direction of the Y-axis of the coordinate system as shown in FIG. Here the scan mirror 21
As a result, the laser light A is reflected in the X-axis direction. The laser beam A reflected in the X-axis direction is finally reflected in the -Y-axis direction by passing through the first, second, and third reflection mirrors 22a, 22b, and 22c. The laser light A reflected in the −Y-axis direction is reflected in the −X-axis direction by the reflection mirror on the back surface side of the scan mirror 21, and scans the target surface.

【0046】次にレーザ光源1から出射したレーザ光が
スキャンミラー21に入射角(45+θ)度で入射した
場合(スキャンミラー21が元の位置からθ°回動す
る)を考える。
Next, consider a case where the laser light emitted from the laser light source 1 is incident on the scan mirror 21 at an incident angle (45 + θ) degrees (the scan mirror 21 rotates θ ° from the original position).

【0047】レーザ光源1からは同図に示すように座標
系Y軸方向にレーザ光が出射され、入射角(45+θ)
度でスキャンミラー21の表面に入射する。ここでスキ
ャンミラー21によってレーザ光Bは反射角(45+
θ)度でX軸方向から2θずれた方向に反射される。こ
の反射光Bは第1、第2、第3の反射ミラー22a,2
2b,22cに各々入射角(45+2θ)度で入射し、
該第1、第2、第3の反射ミラー22a,22b,22
cにて3回反射して、最終的に反射角(45+2θ)度
で−Y軸方向から2θずれた方向に反射される。さらに
この反射光Bはスキャンミラー21の裏面に入射角(4
5+3θ)度で入射し、反射角(45+3θ)度で−X
軸方向から4θずれた方向に反射され、ターゲット面8
を走査する。尚、図面上(45−θ)、(45−2
θ)、(45−3θ)は90°から入射角を引いた値を
示している。
Laser light is emitted from the laser light source 1 in the direction of the Y axis of the coordinate system as shown in FIG.
Incident on the surface of the scan mirror 21 in degrees. Here, the laser beam B is reflected by the scan mirror 21 at a reflection angle (45+
θ) degrees and is reflected in a direction shifted by 2θ from the X-axis direction. This reflected light B is reflected by the first, second, and third reflection mirrors 22a, 22a.
2b and 22c are respectively incident at an incident angle (45 + 2θ) degrees,
The first, second, and third reflection mirrors 22a, 22b, 22
The light is reflected three times at c, and finally reflected in a direction shifted by 2θ from the −Y-axis direction at a reflection angle (45 + 2θ) degrees. Further, the reflected light B is incident on the back surface of the scan mirror 21 at an incident angle (4
(5 + 3θ) degrees and -X at a reflection angle (45 + 3θ) degrees
Reflected in a direction shifted by 4θ from the axial direction, the target surface 8
Is scanned. In the drawing, (45-θ), (45-2)
θ) and (45−3θ) indicate values obtained by subtracting the incident angle from 90 °.

【0048】このように本実施形態では上述の如くスキ
ャンミラー21をθ度、回動させることにより反射光線
を4θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またX軸スキャン部4及びY軸スキャン部6
の走査時間の短縮化も図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the direction of the reflected light beam can be changed by 4θ by rotating the scan mirror 21 by θ degrees as described above. Thus, even if the same motor is used, the scanning angle of the reflected light beam per unit time can be increased without increasing the amount of heat generated by the motor, and the X-axis scanning unit 4 and the Y-axis scanning unit 6
Can be shortened.

【0049】尚、上述した実施形態1及び実施形態2に
おいて第2の反射部材(反射ミラー)の構成枚数を増や
してレーザ光源からのレーザ光を第1の反射部材(スキ
ャンミラー)にて反射させる回数を増やすように構成す
れば、よりモータの回転角を少なくすることができ、こ
れにより同一モータを用いても、さらに該モータでの発
熱量を増やすことなしに単位時間あたりの反射光線の走
査角を大きくとることができる。
In the first and second embodiments, the number of the second reflecting members (reflecting mirrors) is increased so that the laser light from the laser light source is reflected by the first reflecting members (scan mirrors). If it is configured to increase the number of times, the rotation angle of the motor can be further reduced, so that even if the same motor is used, scanning of the reflected light beam per unit time without further increasing the amount of heat generated by the motor. The corner can be large.

【0050】また以上の各実施形態では光造形装置に本
発明を適用した場合を示したが、例えば図4に示すレー
ザマーカやレーザ加工機等においても本発明は前述の各
実施形態と同様に適用することができる。
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the optical shaping apparatus is shown. However, the present invention is applied to the laser marker and the laser processing machine shown in FIG. can do.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明は前述の如く偏向手段を構成する
第1の回動部(X軸スキャン部)及び第2の回動部(Y
軸スキャン部)を各々回動(振動)可能な第1の反射部
材と、少なくとも1つの固定の第2の反射部材とで構成
することにより、モータの回転角に対してレーザ光の反
射光線(光軸)を大きく振ることができ、これにより同
一モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすこと
なしに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとる
ことができ、またX軸スキャン部及びY軸スキャン部の
走査時間の短縮化を図ることができる走査光学系及びそ
れを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機を
達成することができる。
According to the present invention, the first rotating unit (X-axis scanning unit) and the second rotating unit (Y
The axis scanning unit) includes a first reflecting member that can rotate (vibrate), and at least one fixed second reflecting member, so that a reflected light beam of a laser beam ( (Optical axis) can be largely swung, so that even if the same motor is used, the scanning angle of the reflected light beam per unit time can be increased without increasing the amount of heat generated by the motor. Optical system capable of reducing the scanning time of the scanning unit and the Y-axis scanning unit, and an optical shaping apparatus, a laser marker, and a laser processing machine using the same.

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

【図1】 本発明を光造形装置に適用したときの実施形
態1の要部斜視図
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment when the present invention is applied to an optical shaping apparatus.

【図2】 本発明の実施形態1の主要部分の光学系の要
部概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of an optical system of a main part according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態2の主要部分の光学系の要
部概略図
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of an optical system of a main part according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明をレーザマーカに適用したときの要部
斜視図
FIG. 4 is a perspective view of a main part when the present invention is applied to a laser marker.

【図5】 従来の光造形装置の要部斜視図FIG. 5 is a perspective view of a main part of a conventional stereolithography apparatus.

【図6】 図5に示した主要部分の光学系の要部概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of an optical system of a main part shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 2 折り返しミラー 3 結像レンズ(焦点レンズ) 4 第1の回動部(X軸スキャン部) 5 X軸サーボアンプ 6 第2の回動部(Y軸スキャン部) 7 Y軸サーボアンプ 8 被走査面(ターゲット面) 9 レーザ電源 10 ロジックインターフェース 11,21 第1の反射部材(スキャンミラー) 12 第2の反射部材(反射ミラー) 22a,22b,22c 第2の反射部材(反射ミラ
ー)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Folding mirror 3 Imaging lens (focal lens) 4 First rotating part (X-axis scanning part) 5 X-axis servo amplifier 6 Second rotating part (Y-axis scanning part) 7 Y-axis servo amplifier 8 Scanned surface (target surface) 9 Laser power supply 10 Logic interface 11, 21 First reflection member (scan mirror) 12 Second reflection member (reflection mirror) 22a, 22b, 22c Second reflection member (reflection mirror)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により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、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第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の回動部を有し、 該第1の回動部及び第2の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第1の反射部材と、固定の第2の反射部材
とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第1の反射部材で反
射させ、該反射されたレーザ光を該第2の反射部材で反
射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度該第1の反
射部材で反射させることを特徴とする走査光学系。
1. A laser light emitted from a light source means is deflected by an image forming means through a deflecting means capable of two-dimensionally deflecting in two directions orthogonal to each other, and then imaged on a surface to be scanned. In a scanning optical system that scans a scanning surface two-dimensionally, the deflecting unit includes a first rotating unit that deflects a laser beam in a first direction, and a first rotating unit that is deflected by the first rotating unit. A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the direction of the first and second rotating portions. The first rotating portion and the second rotating portion each oscillate about an arbitrary position. And a fixed second reflecting member, wherein each of the rotating portions reflects incident laser light on the first reflecting member, and reflects the reflected laser light on the second reflecting member. A scanning optical system, wherein the laser light is reflected by a member, and the reflected laser light is reflected again by the first reflecting member.
【請求項2】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により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、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第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の回動部を有し、 該第1の回動部及び第2の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第1の反射部材と、固定の複数の第2の反
射部材とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第1の反射部材で反
射させ、該反射されたレーザ光を該複数の第2の反射部
材で順次反射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度
該第1の反射部材で反射させることを特徴とする走査光
学系。
2. A laser light emitted from a light source means is deflected by an image forming means through a deflecting means capable of two-dimensionally deflecting in two directions orthogonal to each other, and then imaged on a surface to be scanned. In a scanning optical system that scans a scanning surface two-dimensionally, the deflecting unit includes a first rotating unit that deflects a laser beam in a first direction, and a first rotating unit that is deflected by the first rotating unit. A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the direction of the first and second rotating portions. The first rotating portion and the second rotating portion each oscillate about an arbitrary position. And a plurality of fixed second reflecting members, wherein each of the rotating portions reflects incident laser light on the first reflecting member, and reflects the reflected laser light on the plurality of second reflecting members. The scanning is characterized in that the laser light is sequentially reflected by a second reflection member, and the reflected laser light is reflected again by the first reflection member. Optical system.
【請求項3】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により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、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第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の回動部を有し、 該第1の回動部及び第2の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第1の反射部材と、固定の複数の第2の反
射部材とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第1の反射部材の表
面で反射させ、該反射されたレーザ光を該複数の第2の
反射部材で順次反射させ、さらに該反射されたレーザ光
を該第1の反射部材の裏面で反射させることを特徴とす
る走査光学系。
3. The laser light emitted from the light source means is deflected by a deflecting means capable of two-dimensionally deflecting in two directions orthogonal to each other by an imaging means, and then imaged on a surface to be scanned. In a scanning optical system that scans a scanning surface two-dimensionally, the deflecting unit includes a first rotating unit that deflects a laser beam in a first direction, and a first rotating unit that is deflected by the first rotating unit. A second rotating portion that deflects in a second direction perpendicular to the direction of the first and second rotating portions. The first rotating portion and the second rotating portion each oscillate about an arbitrary position. A reflecting member and a plurality of fixed second reflecting members, each of the rotating portions reflecting incident laser light on the surface of the first reflecting member, and transmitting the reflected laser light to the first reflecting member. The laser beam is sequentially reflected by a plurality of second reflecting members, and the reflected laser light is reflected by the back surface of the first reflecting member. Scanning optics.
【請求項4】 前記請求項1乃至3のいずれか一項記載
の走査光学系を光造形装置に用いたことを特徴とする光
造形装置。
4. An optical shaping apparatus using the scanning optical system according to claim 1 in an optical shaping apparatus.
【請求項5】 前記請求項1乃至3のいずれか一項記載
の走査光学系をレーザマーカに用いたことを特徴とする
レーザマーカ。
5. A laser marker using the scanning optical system according to claim 1 as a laser marker.
【請求項6】 前記請求項1乃至3のいずれか一項記載
の走査光学系をレーザ加工機に用いたことを特徴とする
レーザ加工機。
6. A laser beam machine wherein the scanning optical system according to claim 1 is used for a laser beam machine.
JP9306508A 1997-10-21 1997-10-21 Optical scan system, optical molding device using the system laser marker and laser beam machine Pending JPH11125783A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943795B1 (en) 2002-05-31 2010-02-23 소니 주식회사 Light scanning apparatus and two-dimensional image forming apparatus
CN111007663A (en) * 2020-03-09 2020-04-14 瑞声通讯科技(常州)有限公司 Laser scanning display method and system
JP2020073966A (en) * 2014-11-13 2020-05-14 キヤノン株式会社 Optical device and processor

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