JPS6199116A

JPS6199116A - ミラ−式光ビ−ム偏向装置

Info

Publication number: JPS6199116A
Application number: JP22273084A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Waratani; 藁谷　弘治; Nobuo Komatsu; 小松　信雄
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、光ビームを利用した移動体の追尾装置にお
けるミラー式光ビーム偏向装置に係り、特に、高速で移
動する移動体の追尾に好適なミラー式光ビーム偏向装置
に関する。

（ロ）従来技術従来、この種追尾装置において用いるミラー式光ビーム
偏向装置として、ここでは第４図に示す構造のものを１
タリとして説明すると共に、その問題点を指摘する。

第４図は、従来のミラー式光ビーム偏向装置を示した説
明図であり、（ａ）はその正面図、（ｂｌは側面図をそ
れぞれ示している。

ベース板ｌ上に複数本の支柱２ａが立設されており、こ
の支柱２ａによって天板２ｂを固定保持することにより
断面略コ字状の取付台が形成されている。

そして天板２ｂ上の所定位置に減速ギヤ４を介して縦置
きモータ３が立設されており、縦置きモータ３の出力軸
３ａは前記天板２ｂより下に突出している。

この出力軸３１には、略コ字状のミラー保持枠５の天板
が取り付けられている。前記ミラー保持枠５１　　　、
　　の基端側両側壁には、横置きモータ９が固設されて
おり、横置きモータ９の出力軸９ａが前記側壁より突出
されている。ミラー保持枠２の下端側両側壁には、ミラ
ー回転横軸６に固定されたミラー７が軸支されている。

横置きモータ９の出力軸９ａには、アーム８ａの一端が
軸支され、アーム８ａの他端にアーム８ｂの一端を、ア
ーム８ｂの他端にアーム８ｃの一端をそれぞれ連結して
リンク機構８が形成されている。なお、アーム８ｃの他
端は、前記ミラー回転横軸６に連結されている。

そして、横置きモータ４の動力をリンク機構８にてミラ
ー７に伝達することにより、ミラー７をｘ−ｘ’線中心
に所定方向に揺動させている。また、縦置きモータ３か
ら減速ギヤ４を介した動力をミラー保持枠５に伝達する
ことにより、Ｚ−Ｚ′線を中心としてミラー保持枠５と
共にミラー７を所定方向に揺動させている。このとき、
ミラー保持枠５の回転に伴い前記ミラー保持枠５に固定
された横置きモータ９全体が動く。

しかして、上述した従来の装置では、縦置きモータ３の
負荷の慣性モーメントに対して横置きモータ９の質量が
関係を及ぼすため、縦置きモータ３の回転速度に応じて
横置きモータ９を選定しなければならないという問題が
ある。また、一般にモータ回転角度において高分解能を
得ようとすれば、ギヤ、出力、その他の要因によってモ
ータ質量が大きくなる。そのため、従来のミラー式光ビ
ーム偏向装置において、縦置きモータの減速ギヤとして
出力軸側にバネ定数を持つギヤを用いると、縦置きモー
タの回転における共振周波数は、横置きモータによる慣
性モーメントによって定まるが、もし、横置きモータと
して質量の大きなものを用いると、縦置きモータの回転
における共振周波数が低くなるためミラーの揺動に支障
をきたすと共に、オーバシュートを引き起こすことがあ
るという問題をも生じる。

（ハ）目的この発明は、高分解能を得るためのモータおよびギヤの
選択を容易になすと共に、ミラーの揺動をスムーズに行
わしめ、かつ、オーバシュートしないミラー式光ビーム
偏向装置を提供することを目的としている。

（ニ）構成この発明に係るミラー式光ビーム偏向装置の特徴とする
処は、ミラー回転横軸を介してミラー保持枠に軸支され
、且つ、光ビームを反射するミラーと、前記ミラー保持
枠が固設され、第１の駆動手段にて所望方向に旋回され
る内輪および前記内輪の外周面にポールを介して外接さ
れ、第２の駆動手段にて所望方向に旋回される外筒体に
よって構成するベアリングと、前記外筒体の旋回運動を
前記ミラー回転横軸の回転運動に変える動力伝達手段と
を具備したことにある。

（ホ）実施例１豊皿上第１図はこの発明に係るミラー式光ビーム偏向装置の一
実施例を示す構成説明図であり、（ａ）は外観図、山）
は正面図をそれぞれ示している。

同図において、１０は第１の駆動手段としての縦置きモ
ータであり、ベース板１上の所定位置＆弓立設されてい
る。この縦置きモータ１０の上方に突出する出力軸１１
は、その上方に配備されるミラー２０の中心線上に相当
するミラー保持枠３０の底面３１に連結体（図示省略）
を介して固着されている。前記ミラー保持枠３０は略コ
字形状になされており、その垂壁の上部所定位置には、
図外の軸受にてミラー回転横軸３２が軸支され、このミ
ラー回転横軸３２にミラー２０が固設されている。

５０は第２の駆動手段としての横置きモータであり、ベ
ース板１と所定間隔をもって平行に配設されている。

４０はベアリングを示しており、外筒体４１とボール４
２と内輪４３とによって構成されている。具体的には、
前記外筒体４１の内周面にはボール４２とこのボール４
２を保持する保持器（図示省略）と、前記ボール４２に
接する円筒状の内輪４３が組み込まれている。そして前
記内輪４３の内周壁面所定位置に前記ミラー保持枠３０
が固設されている。一方前記外筒体４１の下端面には、
全周面に亘りギヤー４１１が放射状に刻設されている。

このギヤー４１１には、横置きモータ５０の出力軸５１
に楔着したピニオン５２が噛合されている。また、外筒
体４１の上端面には、全周面に亘りギヤー４１２が前記
ギヤー４１１と同様に刻設されている。このギヤー４１
２には、ミラー回転横軸３２を回転せしめる動力伝達手
段６０のピニオン６１に噛合されている。

前記動力伝達手段６０は、前記ギヤー４１２に噛合する
ピニオン６１とこれに噛合する第１のギヤー６２と前記
第１のギヤー６２と噛合する第２のギヤー６３とからな
り、これらは縦一列に保持枠６４に軸支されている。前
記第２のギヤー６３は、その一端をミラー２０に固着し
たミラー回転横軸３２の一端と楔着されている。この動
力伝達手段６０は、単に動力を伝達するためのものであ
って、本実施例では前記各ギヤーの減速比を１：１とし
ている。なお、これに限らずギヤー４１２と第２のギヤ
ー６３とをタイベルトにて連結するものであってもよい
。

なお、前記縦置きモータ１０および横置きモータ５０は
、ステンプモータ或いはサーボモータとロークリエンコ
ーダを連結したものが採用されており、図示しないマイ
クロコンピュータ（以下単にマイコンと言う）の指令に
よって作動されるものである。

次に上述した構成の装置の動作を第２図に基づいて説明
する。第２図はミラー２０の回転方向と各モータの作動
を示すブロック図である。

（１）　　ミラー２０をｘ−ｘ　’線を中心として揺動
させる場合、マイコンからミラー２０のＸ軸回動角が出
力されると、モータ回転設定回路により縦置きおよび横
置きモータ１０．５０の回転数を設定し、この出力に基
づいて前記各モータは駆動される。ここで、廉置きモー
タ１０を停止させて、内輪４３の回転を制御する。ここ
で、横置きモータ５０を所望の回転数で駆動し、ピニオ
ン５２、ギヤー４１１を介して外筒体１５を所定方向に
回動させる。これにより、外筒体４１の上面のギヤー４
１２に噛合するピニオン６１、第１のギヤー６２、第２
のギヤー６３が駆動される。これにより、第２のギヤー
６３に楔着されたミラー回転横軸３２を介してミラー２
０をｘ−ｘ　’線を中心として所定方向に所定角度揺動
させる。

（２）ミラー２０をｚ−ｚ　’線を中心として回動させ
る場合、ベアリング４０の外筒体４１と内輪４３との回
動角速度が同一となるように縦置きモータ１０と横置き
モータ５０の回転速度を設定する。即ち、ミラー２０は
縦置きモータ１０によりミラー保持枠３０を介してｚ−
ｚ　’線を中心として所定角度揺動させる。

このとき、外筒体４１も横置きモータ５０によって前記
内輪４３と同一方向に同一量回動されるので、動力伝達
手段６０と噛合する外筒体４１と前記内輪４３とｐ相体
位置は不変となる。従って、内輪４３が回動することに
伴うミラー回転横軸３２の揺動を防止するようになされ
ている。

（３）　　ミラー２０をｘ−ｘ　’線およびＺ−Ｚ′線
をそれぞれ中心として三次元方向に動かせる場合、外筒
体４１と内輪４３との回動角速度が異なるように縦置き
モータ１０および横置きモータ５０の回転速度を任意に
設定することにより、上記（１）および（２）の動作を
行わせる。

なお、上記においてミラー２０の揺動速度は各モータへ
の入力周波数を適宜に変えることによって可変すること
ができる。

ス蓋■工この実施例は、第１の実施例で述べた紺置きモータ１０
および十装置きモータ５０に変えてリニアステップモー
タを使用するものであり、第３図にその概略を示してい
る。第３図は第２の実施例に係るミラー式光ビーム偏向
装置の構成を略示した概略図である。

同図において、ベアリング４０の外筒体４１は、その外
周面、上端面、下端面のうちいずれかの全周に亘って所
定ピンチの歯４１２および４１３をそれぞれ刻設するこ
とによりリニアステップモータの二次側部分が構成され
る。そして前記二次側部分に所定空隙を介して対向する
ようにリニアステップモータの一次側部分７０．７２を
配置させる。さらに、内輪４３にも、その内周面および
上端面又は下端面に亘って前記に準じてリニアステップ
モータを構成させている。同図では、内周面に二次側部
分（［１４１４）を、これと所定空隙を介して対向する
位）　　　　　置に一次側部分７１をそれぞれ設けてい
る。なお、回動角が３６０度必要でない場合には、所望
の角度のみリニアステップモータを構成させればよい。

上記構成にすることによって、歯車のノ＼ツクラッシュ
による回動誤差を無（することができる他、可動部の重
量を更に軽減させることができる。

しかして、上記装置の使用−例として、移動体の三次元
追尾装置に適用した場合について以下述べる。入射した
光ビームを三次元の所望角度に走査させるとともに移動
体が受光した入射光ビームを同一方向に反射させること
により、この反射光ビームを分離受光し、この分離受光
の検知手段にて本装置の各モータを制御させる。このこ
とにより応答の速い追尾を行うことができる。

（へ）効果この発明によれば、ミラーの回動主要機構部をミラーの
回動軸中心に設けるようになしたので、慣性によるアン
バランスもなくミラー回転をスムーズに行わせることが
できると共に、オーバシュートすることがない。さらに
、ミラーの応答速度を速くすることができるので、微少
角度の追尾が容易となる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に（系るミラー式光ビーム偏向装置の
一実施例を示す構成説明図であり、（ａｌは外観図、（
ｂｌば正面図、第２図はミラー２０の回転方向と各モー
タの作動を示すブロック図、第３図は第２の実施例に係
るミラー式光ビーム偏向装置の構成を略示した概略図、
°第４図は、従来のミラー式光ビーム偏向装置を示した
説明図であり、（ａｌはその正面図、（ｂ）は側面図で
ある。１・・・ベース板、１０・・・縦置きモータ、１１・・
・出力軸、２０・・・ミラー、３０・・・ミラー保持枠
、３２・・・ミラー回転横軸、４０・・・ベアリング、
４１・・・外筒体、４２・・・ポール、４３・・・内輪
、４１１．４１２・・・ギヤー、５０・・・横置きモー
タ、６０・・・動力伝達手段、６１・・・ピニオン、６
２・・・第１のギヤー、６３・・・第２のギヤー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ミラー回転横軸を介してミラー保持枠に軸支され
、且つ、光ビームを反射するミラーと、前記ミラー保持
枠が固設されると共に第１の駆動手段にて所望方向に旋
回される内輪および前記内輪の外周面にボールを介して
外接されると共に第２の駆動手段にて所望方向に旋回さ
れる外筒体によって構成するベアリングと、前記外筒体の旋回運動を前記ミラー回転横軸の回転運動
に変える動力伝達手段とを具備したことを特徴とするミ
ラー式光ビーム偏向装置。
（２）前記動力伝達手段は、前記外筒体の上周面に刻設
されたギヤーに噛合するピニオンと、このピニオンに噛
合する第１のギヤーと、この第１のギヤーに噛合する第
２のギヤーとによって構成されており、前記第２のギヤ
ーは前記ミラー回転横軸の一端に楔着されたものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のミラー式
光ビーム偏向装置。
（３）前記第１の駆動手段は、前記内輪の内周面もしく
は上端面又は下端面の周囲に所定ピッチの歯を刻設して
なる二次側部分と、前記刻設された二次側部分に所定の
空隙を介して対向するように配設された一次側部分とに
よって第１のリニアステップモータを構成したものであ
り、前記第２の駆動手段は、前記外筒体の外周面もしく
は上端面又は下端面の周囲に所定ピッチの歯を刻設して
なる二次側部分と、前記刻設された二次側部分に所定の
空隙を介して対向するように配設された一次側部分とに
よって第２のリニアステップモータを構成したものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のミラー
式光ビーム偏向装置。