JPS6029928B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、情報を有する光ビームが走査時に可動鏡によ
って反射される光学装置に関する。

背景技術この原理を用いる装置には２つの型がある。

１つの型においては光ビームが変調され、像が形成され
る。

可動鏡は２次元領域の走査の１つの軸を与える。鏡から
の反射光は第２の面に当り、この面は鏡の移動方向に垂
直な方向に移動し、２次元領域走査の第２の軸を与える
。そして第２の面の領域上に形成された像は表示又は印
刷する事ができる。第２の型の装置では、光が走査され
た時に物体から反射された光が可動鏡に戻され、可動鏡
は物体の被走査面の情報を含むビームを、光電管もしく
は光電変換集積回路チップ等の一般に小面積の領域に指
向させる。

これらの型の装置の各々において、鏡の運動は光ビーム
を光応答領域に向ける。

この時移動方向に垂直な可動鏡の傾きの変動は望ましく
ない。この技術を用いた多くの装置は、可動鏡が円板の
周辺部の多数の小さな小鏡面であるような構造物を用い
る。各４・鏡面は円板が回転する時に光応答性の第２の
表面上で光ビームを掃引させる。そのような装置におい
て例えば各々の鏡面を通過する光ビームが第２の面上に
印刷の線を形成する場合、円板の周辺上の鏡面の傾きが
互いに僅か変動すれば第２の表面上の印刷の線は平行で
はなくなり、重なりが生じるであろう。この可動鏡の傾
きの変動は、可動鏡で反射した光ビームを、交差する一
対の鏡面で一旦反射させてから、元の可動鏡で再度反射
させる事によって補償される。

この一対の鏡面は直線に沿って互いに所定の角度で結合
された２つの平面鏡である。この構造は２面銭アセンブ
リと呼ばれる。発明の開示 従来この２面鏡アセンブリを可動鏡の傾きの変動の補償
に用いる事は知られていたが、本発明では２面鏡アセン
ブリの各反射面の交線の方向を可動鏡の回転藤に対して
自由に選択できるようにする事によって、光応答領域へ
反射される光ビームの動程を制御する事を可能にした。

従って面上をビームが動く距離が調整可能になり、拡大
及び縮４・が可能となった。第１図を参照すると、従来
技術の１つの型の装置が示されている。

これは光ビーム印刷装置又は表示装置であって、本発明
を適用して改善する事ができる。この図において、典型
的な場合はしーザである光源１は変調器２に光ビームを
供給する。

変調器には変調のための信号が導入される。変調された
ビーム３は鏡４に当る。鏡４が、その織部が矢印で示す
方向に回転又は振動等によって動く時、光ビーム３は反
射されてビーム５になり、第２の光応答面６上に直線を
描く。光応答面６は鏡４の動きに垂直な、矢印で示され
る方向に移動し得る。鏡４の運動及び光応答面６の移動
は走査のｘ−ｙ軸を定める。そのような構造において、
可動鏡４の傾き角Ｑは移動中に一定でなければならない
。

さもなければ光ビーム５は面６上を直線的に移動しない
であろう。角度Ｑの変化の影響は点線７で示されている
。種々の構造において、角度Ｑの傾きの制御は重要で且
つ高価な構造上の特徴である。

可動鏡の運動が振動的である場合、運動は、１つの軸の
回りに起きなければならない。さもなければ反射ビーム
の当る光応答面上の場所が不正確になるであるつｏこの
型の装置に関する最もありふれた構造は、円板の周辺部
に取り付けられた複数個の小鏡面から成る鏡を有する。

この型の構造は、全ての可動鏡４・面が互いに同一のＱ
を有する事を保証するために大きな注意を払わなければ
ならない。さもなければ光ビームが面６上の予測可能な
位置に当らないであろう。第２図を参照すると、角度Ｑ
の変動を補償する構造の説明図が与えられている。

但し第１図の構成要素１及び２は省略した。情報を有す
るビーム３は第１の点８で可動鏡４によって反射され、
背１０を有する２面鏡アセンブリーの第１の小面９に至
る。そしてこのビームは２面鏡アセンブリーの第２の小
面１１から可動鏡４上の第２の点１２に戻される。その
結果、例え角度Ｑに変動があっても面６を横切るビーム
５の軌跡は（可動鏡４の運動の各周期毎、又は可動鏡が
円板の周上の複数の小面から成る場合に各小面の通過す
る毎に面６が矢印の向きに進行すると共に）一連の平行
な直線になる。本発明によれば、２面銭アセンブリーの
背艮０ち交線１０を角度３回転する事はビーム５の振れ
を変化させ、面６上の動程を変化させるという利点が得
られる。

面６上のビーム５の動程は、交線１０が水平、即ち可動
鏡の運動の方向に平行な時に最大になる。ビーム５の走
査は、交線１０が垂直な時には事実上停止し、中間にお
いては８の値によって調整可能である。装置が走査型の
場合、物体から反射された光ビーム３が鏡に入射し、反
射されたビーム５が光電管又は受光集積回路等の小さな
受光部材に至るが、小さな受光部材に全ての光を集める
ようにＱにおける変動を制限し、そして８の調整を受光
部材上のビームの勤程を制御する本発明の可能性は大き
な改善を与える。発明を実施するための最良の形態 光学的補償は、単に光ビームを可動鏡から２面銭の第１
の小面そして次に第２の小面へ反射させ、さらに可動鏡
に戻し、その後ビームが利用される領域に至らせる逆反
射によって行なわれる。

第３図〜第５図は光学的補償装置の各々の斜視図、上面
図及び側面図であって、可動鏡装置は多角形状に小面を
形成した円板の一連の各小面である。第３図で可動鏡は
、軸２１の回りに回転するように取り付けられた円板２
０の周上の複数の小面の１つである。

光ビーム３が点８で小面に当る時、光ビームは２面鏡ア
センブリーの小面９の方向に反射され、さらに小面１１
で反射されて可動鏡４の点１２に戻る。光ビームはそこ
から光ビーム５として出て行く。第４図の上面図を参照
すると、鏡４の運動に関する２面鏡アセンブリーの位置
が示されている。

ビーム３は点８で可動鏡４に当り、そこでビームは回転
の方向に平行な背１０を有する２面鏡アセンブリーの方
向へ反射される。反射光は２面鏡９の２つの部材のうち
下側に当り、次に上側の部材１１に反射され、そして可
動鏡４に戻され、点１２で反射されビーム５になる。第
５図の側面図を参照すると、可動鏡４の傾きの変動Ｑの
影響が示されている。

第３図及び第４図と同様に光ビーム３は可動鏡の点８に
当り、２面鏡の小面９及び小面１１で反射されて、可動
鏡４に戻り、点１２においてビーム５として出て行く。
２面銭アセンブリーの背１川ま運動の方向に平行である
。

この図面において４・面の傾きを表わす角度Ｑはより明
確に示されており、また角度Ｑの変動に適応する光学的
補償能力も説明されている。Ｑが変化する時、２面鏡の
２つの小面から反射される角度は反対向きに変化するの
で、ビーム５はビーム３に平行なままである。より詳細
に説明すると、第３図〜第５図において、回転軸２１は
垂直で、円板２０の面及びビーム３の面は水平である。

２面鏡アセンブリーは背１０が円板２０の面に平行に配
置されている。

ビーム３は可動鏡４で反射して、２面鏡アセンブリーの
下側の小面９に至り、その後上側の小面１１で反射され
て、再び可動鏡４に戻る。垂直面において、２面銭アセ
ンブリーは水平に対して上向きにＡｖの角度で入射する
ビームを受け取り、入射ビームに平行なビームを戻す。

この事は第５図に最も明確に示されている。ビーム５は
可動鏡４の点１２で２回目の反射をした後、小面の傾き
のこ独立に正確に水平面内に出て行く。もし２面鏡の小
面９及び１１の面の交わる角度が背１川こおいて９００
でないならば、可動鏡に戻って来る逆反射ビームは、２
面鏡アセンブリの小面９と１１との間の囲われた角度と
９０ｏとの差の角度の２倍だけ偏位する。それにもかか
わらず、２面鏡アセンブリーの背１０が、可動鏡の４・
面の運動方向に略平行な水平面内にある限り、２面鏡が
どの位置にあっても小面の傾きの角度Ｑは正確に補正さ
れる。

多分解能表示装置及び小領域センサー等の応用において
、出力ビームが異なった長さを動く場合がある事がいま
いま望まれる。

ある表示装置及び印刷装置において、この事は円板２０
上に多数の小面を付加する事によって行なわれる。一方
本発明によれば、第２，図においてビーム５が領域６上
を動く距離の制御は角度６の変化によって達成される。
この事は第６図に関連して、より詳細に示す。次に第６
図を参照すると、２面鏡アセンブリーの背１０を第２図
に示す可動鏡４の運動の方向に平行な位置から運動の方
向に垂直な位置に回転する事によって、出力ビーム５は
入力ビーム３によって接近して動く。

角度８の回転を通じでシャツタ作用を与える事ができる
。

シャツタ作用はビーム５の走査を事実上停止するもので
ある。背１０が水平面からなす角度８の大きさはビーム
５の勤程及び領域７上の走査の長さを定める。

これは第７図に示されている。第７図を参照すると、２
面鏡の背は角度８だけねじれている。

この位置は９００よりも少し小さく従って背１０１ま斜
めである。第３図に示されるような水平位置の場合は最
大の走査が行なわれ、第６図の垂直位置の場合は最小の
走査が行なわれ、事実上ビーム５の走査が停止するので
、第７図において角度Ｂを水平と垂直との間で変化させ
る事によって所望の走査幅を選択する事ができる。走査
範囲は背１０の垂直からの角度Ｂのサインの２乗の２倍
である。従って本発明によれば表示装置又は印刷装置に
応用した場合、角度８が選択可能な事によって表示領域
又は印刷領域の幅の選択が可能になる。

同機に物体の走査に応用し、走査された情報を含むビー
ムが小さな受光器に伝達される場合、選択可能な角度８
によって受光領域内でのビームの移動の幅の指定が可能
になる。２面鏡による走査幅減少は角度Ｑの小面の傾き
の補償を不可能にする。

角度Ｑの変動を補償し且つ角度８の変化によって走査幅
を選択する両方の特徴の利点は、２つの走査幅減少２面
鏡アセンフリーと小面傾き補償２面鏡アセンブリーとを
共に用いる事によって実現される。この構成は第８図に
示されている。但し可動鏡の４・面はＦ、走査幅減少鏡
アセンブリーはＡ及びＣそして小面傾き補償鏡アセンブ
リーはＢとラベルされている。この時、光路は３−Ｆ−
Ａ−Ｆ−Ｂ−Ｆ−Ｃ−５となる。もし鏡アセンブリーＡ
及びＣの背が、各々１つだけで５０の走査を与えるよう
に、正確に同じ角８だけ傾いているとすると、２つの組
み合せは１００の走査角を与え、一方鏡Ｂは小面Ｆの任
意の傾きを正確に補償する。

鏡アセンブリーＡによって導入された上向き角を鏡アセ
ンブリーＢが正確に等しい下向き角に変換する場合、こ
れは同様に配置された鏡アセンブリーＣによってほぼ水
平面に戻される。鏡アセンブリーＣの背の角度８が鏡ア
センブリーＡの背の角度に正確に等しい時、補償は殆ん
ど正確である。第９図を参照すると、同じ鏡アセンブリ
ーの同じ小面の異なった部分を利用して２つの走査幅減
小鏡アセンブリーＡ及びＣを組み合せる事によって単純
化が行なわれている。

そのために小両Ｆの傾きを補償する鏡アセンブリーＢは
、４・面Ｆから反射された光線を再び鏡アセンブリーＡ
の異なった点に送るように構成され、このようにして第
８図の鏡アセンブリーを除去している。この場合光線の
径路は３−Ｆ−ＡＩ−Ａ２−Ｆ−ＢＩ−Ｂ２−Ｆ−Ａ２
−ＡＩ−Ｆ−５である。以上、ビームを２面銭の２つの
小面で反射させ可動鏡に戻す事による可動鏡からの反射
の光学的補償を説明して釆た。

本発明の技術は色消し性を有し変更ないこ紫外線及び赤
外線に用いる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、可動鏡の傾きの影響を説明するための従来技
術装置の図、第２図は、可動鏡の傾きの補償方法を説明
する図、第３図は、そのための具体的な装置の図、第４
図は、第３図の装置の上面図、第５図は、第３図の装置
の側面図、第６図は、本発明の、走査領域を狭める能力
を説明する図、第７図、第８図及び第９図は光学的補償
を与え且つ走査領域を狭める場合の光路を示す図である
。 １・・・・・・光源、４・・・・・・可動鏡、９，１１
・・・・・・２面鏡の各面。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．フ ＦＩＧ．８ ＦＩＧ．９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可動鏡並びに互いに交差する第１及び第２の反射面
   を有する２面鏡アセンブリを有し、上記可動鏡で反射さ
   れた光ビームを上記第１の反射面及び上記第２の反射面
   によつて順次に反射させた後上記可動鏡に戻し、さらに
   最終的には所定領域へ指向させるように構成された光学
   装置であつて、上記第１の反射面と上記第２の反射面と
   の交線が上記可動鏡の回転軸となす方向を選択する事に
   よつて上記所定領域における光ビームの移動範囲を制御
   できるようにした光学装置。