JPH11202236A - 光学走査装置およびその方法 - Google Patents

光学走査装置およびその方法

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JPH11202236A
JPH11202236A JP10002631A JP263198A JPH11202236A JP H11202236 A JPH11202236 A JP H11202236A JP 10002631 A JP10002631 A JP 10002631A JP 263198 A JP263198 A JP 263198A JP H11202236 A JPH11202236 A JP H11202236A
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JP
Japan
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optical element
reflecting
optical
scanning device
incident light
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JP10002631A
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Yukio Ogura
行夫 小椋
Yoshinori Ota
義徳 太田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストの低廉化を図るとともに、走査速度を
高め、かつ走査範囲を広げる。 【解決手段】 入射光aを反射偏向させて走査する光学
素子1を、軸線g回りに回転可能な円柱体によって形成
し、この光学素子1の周面に螺旋方向に延在する反射部
材2を設けた構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機等の
画像読取装置,レーザプリンタ(書込装置)あるいは検
査装置における光学系に使用して好適な光学走査装置お
よびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光学走査装置(第一光学
走査装置)には、例えば図8に示すように回転多面鏡9
1を備えたものがあり、例えばレーザプリンタおよびレ
ーザ加工装置等に広く採用されている。
【0003】このような光学走査装置においては、回転
多面鏡91を矢印m方向に回転させることにより、入射
光を回転多面鏡91の反射面91aで反射偏向させて走
査される。また、従来の光学走査装置には、ガルバノミ
ラー(第二光学走査装置)および音響光学素子(第三光
学走査装置)を備えたものも採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光学走
査装置(第一光学走査装置)においては、反射光を等角
速度で走査するものであるため、等速で直線走査に変換
するために特殊なレンズ(fθレンズ)を必要としてい
た。この結果、部品点数が嵩み、コスト高になるという
問題があった。
【0005】第二光学走査装置においては、第一光学走
査装置と同様に反射光を等角速度で走査するものである
ため、部品点数が嵩み、コスト高になるという問題があ
った。また、ガルバノミラーの単一面で反射が繰り返さ
れ、回転多面鏡と比較して走査速度が遅くなるという問
題もあった。
【0006】第三光学走査装置においては、走査速度が
高速であるものの、走査角度(走査幅)が最大数mラジ
アン程度であり、走査範囲が小さくなるという不都合が
あった。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、コストの低簾化を図ることができるとともに、
走査速度を高めることができ、かつ走査範囲を広げるこ
とができる光学走査装置およびその方法の提供を目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の光学走査装置は、入射光を
反射偏向させて走査する光学素子を、軸線回りに回転可
能な円柱体によって形成し、この光学素子の周面に螺旋
方向に延在する反射部材を設けた構成としてある。した
がって、軸線回りに回転する光学素子の反射部材におい
て入射光を連続的に偏向させて等速で走査が行われる。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の光
学走査装置において、反射部材に軸線方向と平行な方向
からの入射光を径方向に反射させる反射面が形成されて
いる構成としてある。したがって、光学素子の軸線方向
と平行な方向からの入射光が反射面で光学素子の径方向
に反射する。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の光学走査装置において、反射部材が光学素子のほ
ぼ一周にわたって設けられている構成としてある。した
がって、光学素子が一回転すると、この回転動作に伴い
反射面上の任意点が一回転し、一回の走査が終了する。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の光学走査装置において、光学素子が、共通の
軸線上に配置され各回転方向を同一方向とする第一光学
素子および第二光学素子と、これら両光学素子のうち第
二光学素子の径方向に並列配置され回転方向を反対方向
とする第三光学素子とからなり、この第三光学素子およ
び第二光学素子における各反射部材の螺旋方向を互いに
反対方向とし、かつ回転速度を他の光学素子の回転速度
の1/2の速度に設定した構成としてある。したがっ
て、第三光学素子の軸線方向からの入射光が反射部材で
反射して第二光学素子の反射面に入射し、次にこの反射
面で反射して第一光学素子の反射面に入射した後、この
反射面で反射して等速で走査が行われる。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の光学走査装置において、反射部材が、光学素
子の周方向に所定の間隔をもって並列する多数の反射部
材からなる構成としてある。したがって、軸線回りに回
転する光学素子の各反射部材において入射光を連続的に
反射偏向させて等速で走査が行われる。
【0013】請求項6記載の発明は、入射光を反射偏向
させて走査する光学素子を、軸線回りに回転可能な角柱
体によって形成し、この光学素子の各側面に同一勾配の
傾斜面を有する反射部材を設けた構成としてある。した
がって、軸線回りに回転する光学素子の反射部材の傾斜
面において入射光を連続的に偏向させて等速で走査が行
われる。
【0014】請求項7記載の発明(光学走査方法)は、
軸線回りに回転する光学素子の反射面で入射光を反射偏
向させて走査する方法であって、反射面に対する入射光
をそれぞれが互いに異なる軸線方向位置で平行光として
反射させる方法としてある。したがって、軸線回りに回
転する光学素子の反射面において軸線方向位置で平行光
として入射光を連続的に偏向させて等速で走査が行われ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図1は本発明の第一実施形態
に係る光学走査装置の要部を示す斜視図である。同図に
おいて、符号1で示す光学走査装置の光学素子は、軸線
g回りに回転可能な円柱体によって形成されている。
【0016】光学素子1の周面には、螺旋一方向(右ね
じの進行方向)に延在する反射部材2が設けられてい
る。反射部材2には、光学素子1の軸線方向と平行な方
向からの入射光aを径方向に反射光bとして反射させる
反射面2aが形成されている。すなわち、反射部材2の
螺旋角度(光学素子1の周面の法線に対する反射面2a
の傾斜角度)θは、θ=45°に設定されている。これ
により、光学素子1の軸線方向からの入射光aを反射面
2a上の入射点(反射点)Aにおいて光学素子1の径方
向に反射偏向させ走査が行われる。
【0017】また、反射部材2は、光学素子1のほぼ全
周にわたって設けられている。これにより、光学素子1
が一回転すると、この回転動作に伴い反射面2a上の任
意点が一回転し、一回の走査が終了する。一回の走査終
了直前においては、図2に示すように入射光aが反射部
材2の最下方位置A1で反射しており、次の瞬間には入
射光aが反射部材2の最上方位置A2で反射することに
なる。
【0018】なお、反射面2aの傾斜角度θは、θ=4
5°に特定されず、図3に示すように任意の角度でよ
い。この場合、光学素子1の半径をrとすると、走査幅
LがL=4rsinθとなる。θ=45°である場合に
は、L=2(√2)rすなわち直径の約1.41倍とな
り、偏向角45°で最大の走査幅が得られる。
【0019】このように構成された光学走査装置におい
ては、光学素子1を軸線回りに回転させると、この回転
動作に伴い反射部材2の反射面2aにおいて入射光aを
連続的に偏向させて反射光bとし、等速で直線走査が行
われる。このとき、反射面2aの入射点(反射点)Aが
軸線下方に移動するため、この移動に伴い反射光bも軸
線下方に移動して平行光とし進行する。
【0020】すなわち、本実施形態における光学走査
は、軸線回りに回転する光学素子1の反射面2aで入射
光aを反射偏向させて走査する方法を用い、この際反射
面2aに対する入射光aをそれぞれが互いに異なる軸線
方向位置で平行光として反射させることにより行われ
る。
【0021】したがって、本実施形態においては、従来
必要とした特殊なレンズが不要になるから、部品点数を
削減することができる。また、本実施形態において、軸
線g回りに回転可能な光学素子1の周面に軸線回りの螺
旋方向に延在する反射部材2を設けたことは、広い走査
幅を得ることができる。
【0022】次に、本発明の第二実施形態につき、図4
を用いて説明する。図4は本発明の第二実施形態に係る
光学走査装置の要部を示す斜視図である。同図におい
て、符号21で示す光学走査装置の光学素子は、第一〜
第三光学素子22〜24からなり、各軸線の回りに回転
可能な円柱体によって形成されている。
【0023】第一光学素子22および第二光学素子23
は、各回転方向を同一方向とし、それぞれが共通の軸線
g1上に配置されている。第二光学素子23は、回転速
度が第一光学素子22における回転速度の1/2の速度
に設定されている。
【0024】第三光学素子24は、回転方向を第二光学
素子23の回転方向と反対方向とし、第2光学素子23
の径方向に並列配置されている。第三光学素子24は、
軸線g1と平行な軸線g2の回りに回転し、回転速度が
第一光学素子22における回転速度の1/2の速度に設
定されている。
【0025】第一光学素子22および第二光学素子23
の各周面には、螺旋一方向(右ねじの進行方向)に廷在
する反射部材25,26が設けられている。第三光学素
子24の周面には、各反射部材25,26の蝶旋方向と
反対の螺旋方向(左ねじの進行方向)に廷在する反射部
材27が設けられている。
【0026】このように構成された光学走査装置におい
て、入射光aが軸線g2と平行な方向に第三光学素子2
4の反射部材27に入射すると、この反射部材27で軸
線g2と直角な方向に反射し、次に第二光学素子23の
反射部材26で軸線g1と平行な方向に反射した後、策
一光学素子22の反射部材25で軸線g1と直角な方向
に反射する。
【0027】この場合、第二光学素子23および策三光
学素子24による走査距離が第一光学素子22による走
査距離の1/2となり、所定の光路長で等速走査が行わ
れる。この動作原理は、画像スキャナーや複写機,ファ
クシミリ等における画像読取部に用いられている光学走
査装置と同様の動作原理である。
【0028】この動作原理つき、図5を用いて説明す
る。図5は本発明の第二実施形態に係る光学走査装置の
動作原理について説明するために示す概略図である。す
なわち、本光学走査装置においては、所定位置10にあ
る画像を読み取るために、平面反射鏡11が始端位置1
1aから終端位置11bまで移動すると、90°反射鏡
12が始端位置12aから終端位置12bまで移動す
る。
【0029】このとき、平面反射鏡11が移動速度V1
で移動すると、90°反射鏡12が移動速度V2=(1
/2)×V1で同方向に移動するため、平面反射鏡11
の速度と90°反射鏡12の走査速度の比がV1:V2
=2:1となり、光路長を常時一定に保って等速で直線
走査が行われる。したがって、本実施形態において、部
品点数を削減できることおよび広い走査幅が得られるこ
とは、第一実施形態と同様である。
【0030】次に、本発明の第三実施形態につき、図6
を用いて説明する。図6は本発明の第三実施形態に係る
光学走査装置の要部を示す斜視図である。同図におい
て、符号31で示す光学走査装置の光学素子は、軸線g
回りに回転可能な円柱体によって形成されている。
【0031】光学素子31の周面には、螺旋一方向(右
ねじの進行方向)に延在し、かつ周方向に所定の間隔を
もって並列する多数の反射部材32が設けられている。
すなわち、各反射部材32は、光学素子31の軸線上方
から見て互いに重なり合わず、かつ連続した一連の反射
部材となるようにほぼ全周にわたって配置されている。
【0032】各反射部材32には、光学素子31の軸線
方向と平行な方向からの入射光aを径方向に反射光bと
して反射させる反射面32aが形成されている。これに
より、光学素子31の軸線方向からの入射光aを反射面
32a上の入射点Aにおいて光学素子31の径方向に反
射偏向させ走査が行われる。
【0033】このように構成された光学走査装置におい
ては、光学素子31を軸線回りに回転させると、この回
転動作に伴い反射部材32の反射面32aにおいて入射
光aを連続的に偏向させて反射光bとし、等速で直線走
査が行われる。
【0034】このとき、各反射面32aの入射点Aが軸
線下方に移動するため、この移動に伴い反射光bも軸線
下方に移動して平行光として進行する。したがって、本
実施形態においては、第一実施形態と同様に、部品点数
を削減することができるとともに、広い走査幅を得るこ
とができる。
【0035】次に、本発明の第四実施形態につき、図7
を用いて説明する。図7は本発明の第四実施形態に係る
光学走査装置の要部を示す斜視図である。同図におい
て、符号41で示す光学走査装置は、八つの側面41a
を有し、軸線g回りに回転可能な平面八角形状の角柱体
によって形成されている。
【0036】光学素子41の各側面41aには、同一勾
配の傾斜面(反射面)42aを有する反射部材41が設
けられている。これにより、軸線g回りに矢印方向に回
転する光学素子41における傾斜面42a上の入射点A
において入射光aを連続的に偏向させて反射光bとし、
等速で直線走査が行われる。
【0037】このように構成された光学走査装置におい
ては、光学素子41を軸線g回りに回転させると、この
回転動作に伴い反射部材42の傾斜面42aにおいて入
射光aを連続的に偏向させて反射光bとし、等速で直線
走査が行われる。
【0038】このとき、各傾斜面42a上の入射点Aが
軸線下方に移動するため、この移動に伴い反射光bも軸
線下方に移動して平行光として進行する。したがって、
本実施形態においては、部品点数を削減できることおよ
び広い走査幅が得られることは、第一実施形態と同様で
ある。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
射光を反射偏向させて走査する光学素子を、軸線回りに
回転可能な円柱体によって形成し、この光学素子の周面
に螺旋方向に延在する反射部材を設けたので、軸線回り
に回転する光学素子の反射部材において入射光を連続的
に偏向させて等速で走査が行われる。したがって、従来
必要とした特殊なレンズが不要になるから、部品占数を
削減することができ、コストの低廉化を図ることができ
る。
【0040】また、光学素子に螺旋方向に延在する反射
部材を設けたことは、広い走査幅を得ることができるか
ら、走査範囲を広げることができる。さらに、光学素子
の回転によって走査が行われることは、走査速度を高め
ることができるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係る光学走査装置の要
部を示す斜視図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係る光学走査装置の光
学走査について説明するために示す斜視図である。
【図3】本発明の第一実施形態に係る光学走査装置にお
ける反射部材の偏向角について説明するために示す模式
図である。
【図4】本発明の第二実施形態に係る光学走査装置の要
部を示す斜視図である。
【図5】本発明の第二実施形態に係る光学走査装置の動
作原理について説明するために示す平面図である。
【図6】本発明の第二実施形態に係る光学走査装置の要
部を示す斜視図である。
【図7】本発明の第四実施形態に係る光学走査装置の要
部を示す斜視図である。
【図8】従来の光学走査装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 光学素子 2 反射部材 2a 反射面 A 入射点 a 入射光 b 反射光 g 軸線

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射光を反射偏向させて走査する光学素
    子を、軸線回りに回転可能な円柱体によって形成し、 この光学素子の周面に螺旋方向に延在する反射部材を設
    けたことを特徴とする光学走査装置。
  2. 【請求項2】 前記反射部材に軸線方向と平行な方向か
    らの入射光を径方向に反射させる反射面が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の光学走査装置。
  3. 【請求項3】 前記反射部材が前記光学素子のほぼ全周
    にわたって設けられていることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の光学走査装置。
  4. 【請求項4】 前記光学素子が、共通の軸線上に配置さ
    れ各回転方向を同一方向とする第一光学素子および第二
    光学素子と、これら両光学素子のうち第二光学素子の径
    方向に並列配置され回転方向を反対方向とする第三光学
    素子とからなり、この第三光学素子および前記第2光学
    素子における各反射部材の螺旋方向を互いに反対方向と
    し、かつ回転速度を他の光学素子の回転速度の1/2の
    速度に設定したことを特徴とする請求項1,2または3
    記載の光学走査装置。
  5. 【請求項5】 前記反射部材が、前記光学素子の周方向
    に所定の間隔をもって並列する多数の反射部材からなる
    ことを特徴とする請求項1,2または3記載の光学走査
    装置。
  6. 【請求項6】 入射光を反射偏向させて走査する光学素
    子を、軸線回りに回転可能な角柱体によって形成し、 この光学素子の各側面に同一勾配の傾斜面を有する反射
    部材を設けたことを特徴とする光学走査装置。
  7. 【請求項7】 軸線回りに回転する光学素子の反射面で
    入射光を反射偏向させて走査する方法であって、 前記反射面に対する入射光をそれぞれが互いに異なる軸
    線方向位置で平行光として反射させることを特徴とする
    光学走査方法。
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