TWI736200B - 光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置 - Google Patents

光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI736200B
TWI736200B TW109111099A TW109111099A TWI736200B TW I736200 B TWI736200 B TW I736200B TW 109111099 A TW109111099 A TW 109111099A TW 109111099 A TW109111099 A TW 109111099A TW I736200 B TWI736200 B TW I736200B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
reflecting
reflection
rotation axis
plane
Prior art date
Application number
TW109111099A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202103829A (zh
Inventor
中澤睦裕
Original Assignee
日商川崎重工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商川崎重工業股份有限公司 filed Critical 日商川崎重工業股份有限公司
Publication of TW202103829A publication Critical patent/TW202103829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI736200B publication Critical patent/TWI736200B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/108—Scanning systems having one or more prisms as scanning elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/121—Mechanical drive devices for polygonal mirrors
    • G02B26/122—Control of the scanning speed of the polygonal mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/129—Systems in which the scanning light beam is repeatedly reflected from the polygonal mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Abstract

光反射裝置具備反射構件，前述反射構件具有平面狀之反射面。反射面用以反射入射光。反射構件同時進行公轉以及自轉。反射構件之公轉方向與自轉方向相同。反射構件之公轉角速度等於自轉角速度的兩倍。

Description

光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置
本發明係關於一種使已入射之光偏轉且反射的光反射裝置。
以往，沿直線狀之掃描線掃描來自光源之光的技術已廣泛應用於雷射加工裝置以及圖像形成裝置等。專利文獻1以及2係揭示此種之裝置所具備之裝置。
專利文獻1之反射鏡旋轉裝置係具備：投光手段以及光反射手段。投光手段具備反射鏡旋轉裝置，前述反射鏡旋轉裝置具有複數個配置為正多邊形之平面反射鏡，且旋轉之反射鏡旋轉裝置中之一個平面反射鏡反射自預定之方向入射的光，藉此前述平面反射鏡旋轉裝置一邊以等速進行角移動一邊放射光。光反射手段係藉由複數個反射部反射自投光手段放射的光，而將光導引至預定之掃描線上的任意之被照射點上。
專利文獻2之多面鏡旋轉裝置係具備投光手段以及光反射手段。投光手段具有多面鏡，且以旋轉之多面鏡之正多邊形的各邊之反射面反射自預定之方向入射的光，藉此前述多面鏡一邊以等速進行角移動一邊放射光。光反射手段係藉由複數個反射部反射自投光手段放射的光，將光導引至預定之掃描線上的任意之被照射點上。
關於專利文獻1之反射鏡旋轉裝置，於僅具有反射鏡旋轉裝置之投光手段中，前述反射鏡旋轉裝置之各平面反射鏡上之光的反射位置會伴隨反射鏡旋轉裝置之旋轉而變動，進而產生掃描之畸變失真等。此外，關於專利文獻2之多面鏡旋轉裝置，於僅具有多面鏡旋轉裝置之投光手段中，前述多面鏡之正多邊形之各邊之反射面上之光的反射位置會伴隨多面鏡之旋轉而變動，進而產生掃描之畸變失真等。
因此，專利文獻1之反射鏡旋轉裝置具備依序使平面反射鏡往返運動之往返運動機構，且藉由使平面反射鏡往返運動而抑制光之反射位置的變動。此外，專利文獻2之多面鏡旋轉裝置係具備可旋轉地支撐多面鏡之支撐構件、以及使前述支撐構件往返運動之往返運動機構，且藉由使多面鏡與前述支撐構件一起往返運動，而抑制光之反射位置的變動。
此外，作為如前述之裝置，還知一種具備振鏡反射鏡(galvano mirror )之裝置，前述振鏡反射鏡具備使可動部往返擺動運動之構成，前述可動部具備反射鏡。於前述裝置中，一邊調整擺動速度一邊使振鏡反射鏡之可動部擺動，解此能防止光之反射位置的變動。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2018-105903號公報。 [專利文獻2]日本特開2018-97055號公報。
[發明所欲解決之課題]
於上述專利文獻1之反射鏡旋轉裝置以及專利文獻2之多面鏡旋轉裝置中，雖然可抑制光之反射位置的變動，但並不能完全防止反射位置的變動。此外，於具備振鏡反射鏡之裝置中，為了防止光之反射位置的變動，需要於振鏡反射鏡之可動部之擺動時使前述可動部加速或減速，因此，前述裝置所掃描之掃描區域變窄，且使被光照射之被照射物的可加工範圍縮小。
爰此，本發明之目的在於，在使自預定之方向所入射之光偏轉的裝置中，防止光之反射位置變動，且不用減少被光照射之被照射物的可加工範圍。 [用以解決課題之手段]
本發明所欲解決的問題誠如上述，以下對用以解決前述問題的手段以及功效進行說明。
根據本發明之第一觀點，提供以下構成之光反射裝置。亦即，光反射裝置具備反射構件，前述反射構件具有使入射光反射之平面狀之反射面，且同時進行自轉以及公轉。前述反射構件之自轉方向係與公轉方向相同。前述反射構件之公轉角速度等於自轉角速度的兩倍。
根據本發明之第二觀點，提供以下構成之光掃描裝置。亦即，光掃描裝置具備旋轉反射鏡、驅動裝置以及照射裝置。前述驅動裝置係使前述旋轉反射鏡旋轉。前述照射裝置係將光照射於前述旋轉反射鏡。前述旋轉反射鏡具備：第一正多邊形錐以及第二正多邊形錐。前述第二正多邊形錐係使軸與前述第一正多邊形錐之軸對齊，而與前述第一正多邊形錐對向配置。前述第一正多邊形錐以及前述第二正多邊形錐之各側面係成為平面狀之光反射面。藉由前述第一正多邊形錐之第一底面以及前述第二正多邊形錐之第二底面而使正多邊形之邊的邊數相等。前述第一底面以及前述第二底面皆與前述軸垂直配置。前述第一正多邊形錐與前述第二正多邊形錐係一邊使前述第一底面之正多邊形之相位與前述第二底面之正多邊形的相位相互一致，一邊以前述軸作為旋轉軸且藉由前述驅動裝置而相互一體地旋轉。以包含前述軸並且通過前述第一底面之正多邊形之一邊的中點之平面而將前述第一正多邊形錐予以切斷時的底角為α°。以包含前述軸並且通過前述第二底面之正多邊形之一邊的中點之平面而將前述第二正多邊形錐予以切斷時的底角為(90-α)°。前述第一底面與前述第二底面間的距離係等於前述第一底面之正多邊形之一邊的中點與前述旋轉軸間的距離乘以tanα之值、與前述第二底面之正多邊形之一邊的中點與前述旋轉軸間的距離乘以tan(90-α) 之值的和。前述照射裝置係將光照射至與前述旋轉反射鏡之前述旋轉軸交叉的位置。
藉此，由於在反射構件上相對於入射光之光的反射位置變得固定，因此可防止光之反射位置變動。因此，可防止進行掃描時之畸變失真。 [發明功效]
根據本發明，可於使自預定之方向入射的光進行偏轉之光反射裝置中，防止光之反射位置變動。
其次，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。首先，參照圖1，對具備本發明之第一實施形態之導光裝置13之雷射加工裝置(光掃描裝置)1之構成進行說明。 圖1係雷射加工裝置1之立體圖。
圖1所顯示之雷射加工裝置1能藉由對工件(被照射物)200一邊照射雷射光一邊進行光掃描而加工前述工件200。
於本實施形態中，雷射加工裝置1可進行非熱加工。非熱加工具備例如燒蝕加工。燒蝕加工係藉由將雷射光照射於工件200之一部分而使前述工件200之一部分蒸發的加工。再者，雷射加工裝置1也可以是進行熱加工之構成、即利用雷射光之熱量使工件200熔化而進行加工。
工件200係板狀之構件。工件200例如可由CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics；碳纖維強化塑膠)構成。再者，工件200不限於板狀之構件，例如也可為塊狀之構件。此外，工件200也可由其他之材料構成。
雷射加工裝置1中所使用之雷射光既可為可視光、或者也可為除了可視光以外之波長帶的電磁波。此外，於本實施形態中，不僅將可視光，而且將包含較其寬之波長帶之各種電磁波在內也稱作為「光」。
如圖1所示，雷射加工裝置1具備：搬送部11、雷射產生器12以及導光裝置13。
搬送部11能沿與雷射加工裝置1之主掃描方向大致正交的方向(副掃描方向)搬送工件200。並且，藉由搬送部11一邊搬送工件200一邊進行雷射加工。
於本實施形態中，搬送部11係一帶式輸送機。再者，搬送部11並無特別限制，也可為輥式輸送機、或把持工件200進行搬送的構成。此外，也可省略搬送部11，而對固定不動之工件200照射雷射光以實施加工。
雷射產生器12係雷射光之光源，能藉由脈波振盪產生短時寬的脈波雷射。脈波雷射之時間寬度並無特別限制，例如為納秒級、皮秒級或飛秒級等之短時間間隔。再者，雷射產生器12亦可為藉由連續波振盪產生CW雷射之構成。
導光裝置13係以將雷射產生器12產生之雷射光照射於工件200之方式進行導引。藉由導光裝置13導引之雷射光係照射於被界定在工件200之表面的掃描線201上之被照射點202上。詳細容待稍後說明，工件200上之藉由雷射光照射之被照射點202，藉由導光裝置13之動作以大致固定的速度沿直線狀之掃描線201移動。藉此，可實現光掃描。
接著，參照圖2，對導光裝置13詳細地進行說明。圖2係顯示導光裝置13之構成的示意圖。
如圖2所示，導光裝置13具備至少一個之反射單元(光反射裝置)20。於本實施形態中，導光裝置13具備一個反射單元20。反射單元20係配置於導光裝置13所具備之框體17之內部。
當入射有自雷射產生器12出射之雷射光時，反射單元20反射前述雷射光而朝工件200導引。以下之說明中，亦將自雷射產生器12入射於反射單元20之雷射光稱作為入射光。反射單元20係以與工件200間隔既定距離之方式配置。
反射單元20能藉由反射入射光並使其偏轉而進行光掃描。圖1以及圖2係顯示有掃描區域31，前述掃描區域31係藉由反射單元20對工件200進行光掃描的區域。掃描線201係由掃描區域31所構成。掃描區域31係藉由反射單元20而進行掃描。
接著，參照圖2至圖4，對反射單元20詳細地進行說明。圖3係反射單元20之立體圖。圖4為反射單元20之剖視圖。
如圖2所示，反射單元20具備：支撐板(支撐構件)41、反射構件42、馬達44、稜鏡51以及掃描用透鏡53。
支撐板41係圓板狀之構件，且能相對於後述之殼體63而旋轉。第一旋轉軸61可旋轉地被支撐於殼體63。支撐板41係固定於第一旋轉軸61之軸向一端。馬達44之輸出軸係連接於第一旋轉軸61之軸向另一端。
如圖4所示，反射單元20具備收容反射單元20之驅動傳遞機構的殼體63。殼體63係固定於圖2所顯示之框體17的適宜的部位。
殼體63係形成為使軸向一側開放之中空圓筒形狀。支撐板41係以封閉殼體63之開放側之方式配置。第一旋轉軸61係以貫穿殼體63之方式配置。
反射構件42係形成為塊狀之構件。反射構件42係可相對於支撐板41旋轉。第二旋轉軸62係可旋轉地被支撐於支撐板41。第二旋轉軸62係朝向與第一旋轉軸61平行之方向，且以貫穿支撐板41之方式配置。
反射構件42係隔著基部71以及第二旋轉軸62而被支撐於支撐板41。
如圖3所示，基部71係形成為小圓板狀。如圖4所示，基部71係固定於第二旋轉軸62之軸向一端。第二旋轉軸62之軸向另一端係位於殼體63內部。
前述反射構件42係固定於基部71。因此，反射構件42能與基部71以及第二旋轉軸62一起旋轉。
反射構件42可與支撐板41一起以第一旋轉軸61為中心而旋轉(公轉)，同時以第二旋轉軸62為中心而旋轉(自轉)。以下之說明中，亦將第一旋轉軸61之軸心稱為公轉軸，且將第二旋轉軸62之軸心稱為自轉軸。再者，關於反射構件42之驅動機構，容待後述。
於本實施形態中，具備三個反射構件42。三個反射構件42係配置於支撐板41之遠離殼體63之側的面。
如圖2所示，三個反射構件42係於支撐板41上以均等地分割圓之方式配置，前述圓係以第一旋轉軸61作為中心。具體而言，三個反射構件42係於支撐板41之圓周方向上以等間隔(120°之間隔)配置。
反射構件42反射光且將光導引至掃描區域31。如圖4所示，反射構件42具有第一反射部81以及第二反射部82。第一反射部81與第二反射部82係隔著第二旋轉軸62(自轉軸)成對地配置。
具體地說明時，反射構件42係形成為長方體之塊狀。於前述反射構件42中，第一反射部81係配置於隔著自轉軸而對向之兩個面中的一面，且於另一面配置第二反射部82。第一反射部81與第二反射部82係相互對稱地形成。
詳細容待稍後說明，但支撐板41之旋轉角速度能以等於反射構件42之旋轉角速度的兩倍之方式被驅動。因此，於支撐板41旋轉360°之期間，反射構件42旋轉180°。
當於沿自轉軸之方向觀察反射構件42時，第一反射部81與第二反射部82係以相互朝向相反側之方式配置。
圖5中係描繪了關注三個反射構件42中之一個反射構件42之情況下的前述反射構件42之公轉以及自轉的狀況。為了便於理解反射構件42之方向，於圖5中，對靠近第一反射部81之側的反射構件42之邊緣部添加有陰影線。於圖5中，反射構件42之公轉方向以及自轉方向皆為逆時針方向。
如圖5所示，伴隨支撐板41旋轉360°，反射構件42與支撐板41連動而旋轉180°。因此，反射構件42每公轉360°即自轉180°，從而更換第一反射部81以及第二反射部82之方向。如此，支撐板41每旋轉360°，則於第一反射部81與第二反射部82之間交互切換反射入射光之面。
第一反射部81以及第二反射部82分別具備第一反射面85以及第二反射面86。由於第一反射部81以及第二反射部82之構成基本互為相同，因此以下之說明中以第一反射部81之構成為代表進行說明。
以下進行具體地說明，於反射構件42上形成有V字形剖面之凹槽，前述凹槽係用以使遠離自轉軸之側開放。凹槽之長邊方向係朝向與自轉軸垂直之方向。於前述凹槽之內壁形成有第一反射面85以及第二反射面86。第一反射部81係由前述第一反射面85以及前述第二反射面86所構成。
第一反射面85以及第二反射面86皆形成為平面狀。第一反射面85係相對於與第二旋轉軸62垂直之虛擬平面傾斜而配置。第二反射面86係相對於與第二旋轉軸62垂直之虛擬平面傾斜而配置。
如圖6所示，第一反射面85以及第二反射面86係朝相反方向且以相等之角度θ(具體為45°)相對於與第二旋轉軸62垂直之虛擬平面而傾斜。因此，第一反射面85與第二反射面86係相對於與第二旋轉軸62垂直之對稱面87而對稱形成。第一反射面85與第二反射面86係以形成90°角度之V字之方式配置。
藉由上述構成，被導光裝置13所導引之入射光經由稜鏡51被彎曲，然後沿第一光路L1朝接近反射單元20之方向行進。第一光路L1係朝向與反射構件42之公轉軸之方向正交的方向。
三個反射構件42係藉由馬達44驅動而進行公轉以及自轉，藉此以依序切斷第一光路L1之方式移動。因此，三個反射構件42係依序接觸沿第一光路L1入射之入射光而使光進行反射。
於公轉之反射構件42來到最靠近第一光路L1之上游側之位置的時間點附近，第一反射部81或第二反射部82具有之第一反射面85係如圖3所示以與第一光路L1重疊之方式配置。 因此，入射光被第一反射面85反射後由第二反射面86反射。
如圖4所示，於入射光照射至反射構件42之狀態下，反射構件42進行公轉以及自轉時，則第一反射面85以及第二反射面86之方向連續變化。因此，自第二反射面86出射之光之方向，如圖3中之空白箭頭所示平滑地變化。如此，可實現出射光之偏轉。
由於第一反射面85與第二反射面86係配置為V字形，因此伴隨反射構件42之公轉以及自轉，自反射構件42出射之出射光，沿與自轉軸垂直的平面偏轉。 前述平面係相對於第一光路L1而朝第二旋轉軸62(換言之，第一旋轉軸61)之方向偏移。藉此，能通過相對於第一光路L1而偏移之第二光路L2，將由第二反射面86反射的光朝工件200導引。
入射光沿與自轉軸以及公轉軸垂直之方向入射於反射單元20。此外，當反射構件42之公轉相位與入射光之方向完全一致時，沿第二旋轉軸62觀察時，第一反射面85以及第二反射面86係與入射光正交。藉此，此時入射光如圖3所示以折返之方式藉由反射構件42反射兩次，且沿與第一光路L1之方向平行且相反方向之第二光路L2出射。
如此，入射光藉由第一反射面85以及第二反射面86的反射而偏轉。在此，如圖6所示，考慮對稱面87之相對於第一反射面85的鏡像、以及對稱面87之相對於第二反射面86的鏡像。兩個鏡像皆成為位於反射構件42之內部的平面88。若以光路長之觀點加以考慮，入射光藉由第一反射面85以及第二反射面86一邊進行偏移一邊進行反射的情況、係與入射光藉由平面88反射但不產生偏移的情況等效。從這層意義上來說，能說前述虛擬之平面88係形式上之反射面。
從另一觀點對平面88進行說明。以下之說明中，將自第一反射面85反射入射光至被第二反射面86反射為止之光路稱為中間光路L3。中間光路L3之二等分點係位於對稱面87上。
如圖6之虛線所示，以自第一反射面85突入反射構件42之內部的方式延長入射光之第一光路L1之情況進行考慮。將入射光之第一光路L1延長了中間光路L3之一半的長度D1之延長線76前端之點77係位於平面88上。
同樣地，以自第二反射面86突入反射構件42之內部的方式延長入射光之第二光路L2之情況進行考慮。將入射光之第二光路L2延長了中間光路L3之一半的長度D1之延長線78前端之點79係位於平面88上。
圖6係顯示第二光路L2之方向處於偏轉角範圍之中央的狀態。然而，無論於入射光藉由反射構件42朝哪一方向偏轉之情況，延長線76、78之前端始終位於平面88上。
前述平面88也作為對稱配置第一反射部81與第二反射部82之基準面。因此，雖然於圖6中以與第一反射部81之關係顯示平面88，但前述平面88在第一反射部81以及第二反射器82之雙方屬於共同。並且，於本實施形態中，反射構件42之自轉軸(換言之，第二旋轉軸62之軸線)係以包含於平面88內之方式配置。
因此，藉由反射構件42之第一反射部81以及第二反射部82使入射光偏轉之情況，與將反射面配置在與反射構件42一起自轉以及公轉之零厚度的平面88之表背面而使入射光偏轉之情況係實質上相同。圖2係顯示自轉以及公轉之反射構件42與平面88之關係。
稜鏡51係由適當之光學元件所構成。稜鏡51係配置於第一光路L1上之較反射構件42之上游側。藉由前述稜鏡51，能將來自雷射產生器12之雷射光導引至反射構件42。
掃描用透鏡53係自由曲面透鏡，例如可使用公知的fθ透鏡。掃描用透鏡53係配置於反射構件42與掃描區域31之間。藉由前述掃描用透鏡53，可使焦距於掃描範圍之中央部以及周邊部保持固定。
馬達44係產生用以使反射構件42公轉以及自轉的驅動力。馬達44之驅動力，經由前述馬達44之輸出軸被傳遞至行星齒輪組，藉此使支撐板41以及反射構件42旋轉。再者，於本實施形態中，馬達44雖係電動馬達，但馬達44不限於此。
接著，參照圖4以及圖7，對用以使支撐板41以及反射構件42旋轉之驅動機構進行說明。圖7係以垂直於公轉軸之平面切斷反射單元20之剖視圖。
如圖4所示，支撐板41之中心部係固定於第一旋轉軸61之軸向一端部。於第一旋轉軸61之軸向另一端部連接有馬達44之輸出軸。
此外，於支撐板41之較中心部靠徑向外側的位置配置有第二旋轉軸62。第二旋轉軸62係可旋轉地被支撐於支撐板41。第二旋轉軸62之軸向一端部係配置於殼體63​​之外部且被固定於基部71。第二旋轉軸62之軸向另一端部係配置於殼體63之內部。
如圖7所示，行星齒輪91係於殼體63之​​內部中被固定於第二旋轉軸62。行星齒輪91隔著中間齒輪93與設於第一旋轉軸61周圍之太陽齒輪92嚙合。太陽齒輪92係固定於殼體63​​。中間齒輪93係可旋轉地被支撐於支撐板41。
藉此，當馬達44被驅動時，馬達44之驅動力被傳遞至第一旋轉軸61，從而使支撐板41旋轉。藉由支撐板41之旋轉，中間齒輪93之軸以及行星齒輪91之軸(第二旋轉軸62)繞太陽齒輪92的周圍移動。此時，與太陽齒輪92嚙合之中間齒輪93進行旋轉，與中間齒輪93嚙合之行星齒輪91也旋轉。因此，隔著第二旋轉軸62而被固定於行星齒輪91之反射構件42，同時進行公轉以及自轉。
太陽齒輪92係固定於殼體63，由於行星齒輪91與太陽齒輪92之間係隔著中間齒輪93，因此，作為行星齒輪架的支撐板41之旋轉方向係與第二旋轉軸62(反射構件42)之旋轉方向為相同方向。此外，行星齒輪91之齒數係太陽齒輪92之齒數的兩倍。藉此，反射構件42之公轉角速度等於反射構件42之自轉角速度的兩倍。
接著，參照圖8，對反射構件42之公轉角速度以及自轉角速度之關係詳細地進行說明。
於圖8中顯示第二旋轉軸62之隨支撐板41之旋轉的軌跡作為公轉圓101。公轉圓101之中心係位於朝相互垂直之方向延伸的X軸與Y軸之交點(原點O)。原點O相當於反射構件42之公轉軸。如上所述，能認為在反射構件42上之光的偏轉與藉由前述平面88使光反射而產生之偏轉實質上相同。因此，於圖8中，反射構件42係藉由顯示等效之虛擬反射面即平面88之直線來表示。
反射構件42之自轉軸係位於公轉圓101上的任意點。在此，考慮反射構件42之自轉軸位於點P之位置、且反射構件42之反射面之方向與X軸垂直的狀態。此時，沿X軸之方向入射於原點O之光於點P處藉由反射構件42而反射。當如圖8那樣進行二次元觀察時，反射光之光路係與入射光之光路一致。
假設伴隨支撐板41之旋轉，反射構件42之自轉軸的位置變化角度θ且自點P移動至點Q。考慮反射構件42之自轉角度在與公轉角度之關係上必須成為何種之關係，才能使入射光照射於反射構件42上之點即使經過前述公轉也不會自點P變化之情況。
為了使入射光在反射構件42之自轉軸位於點Q之情況下仍能於點P反射，反射構件42之朝向必須與自點Q朝點P所引出之直線的方向一致。
假設連結點P與點Q之直線之中點為M。此外，設想一通過點Q且與Y軸平行延伸之直線，且將前述直線與X軸之交點設為N。
由於點P以及Q皆位於公轉圓101之圓周上，因此三角形OPQ係等腰三角形。藉此，由直線OP與直線PM構成的角度OPM等於由直線OQ與直線QM構成的角度OQM。直線OM係與直線PQ正交。此外，直線OP係與直線QN正交。
若著眼於三角形OQM以及三角形NQP，如上所述，三角形之兩個角度互相相等。因此，三角形OQM係與三角形NQP相似。
因此，由直線QO與直線OM所構成的角度QOM與由直線PQ與直線QN所構成的角度PQN相等。直線QO與直線OP所構成的角度QOP為θ。因此，角度QOM為θ/2，角度PQN亦為θ/2。
由前述結果可知，若以反射構件42之公轉角速度為自轉角速度之兩倍的方式同時進行公轉以及自轉，則反射構件42以始終在點P接觸入射光之方式切斷光路，因此可使光路之長度固定。
如上所述，於本實施形態中，藉由使具有反射面85、86之反射構件42旋轉，而使入射光反射且偏轉。由於反射構件42被以固定角速度旋轉驅動，且不進行像振鏡反射鏡那樣之往返運動(加減速)，因此可避免能使被照射點202之移動速度保持固定之掃描區域31變窄，且可抑制因光之因素而造成之工件200之可加工範圍的減小。並且，藉由反射構件42之公轉與自轉之組合，可防止反射構件42接觸入射光之點的變動，因此與振鏡反射鏡同樣，可以理想之狀態將光導引至掃描用透鏡53。如此，可獲得兼具多面鏡之特徵即高照射率與振鏡反射鏡之特徵即反射點難變動性之功能之光反射裝置。
如同以上所說明的，本實施形態之反射單元20具備反射構件42，前述反射構件42具有平面狀之反射面85、86。反射面85、86係使入射光反射。反射構件42同時進行公轉以及自轉。反射構件42之公轉方向與自轉方向係相同。反射構件42之公轉角速度等於自轉角速度的兩倍。
藉此，於反射構件42中相對於入射光之光的反射位置變得固定，可防止光之反射位置變動。因此，可減少掃描的畸變失真。與振鏡反射鏡相比較，可藉由反射構件42之旋轉實現偏轉而非藉由往返移動，因此容易以固定的速度進行掃描。
此外，於本實施形態之反射單元20中，反射面85、86係以成對之方式隔著反射構件42之自轉軸而配置。
反射構件42每公轉360°則自轉180°以改變其方向。因此，藉由使方向彼此相差180°之反射面85、86形成一對而配置於反射構件42，當反射構件42切斷入射光之光路時，其中一個反射面能有效地反射光。因此，可將入射光高效率地導引至工件200。
此外，本實施形態之反射單元20係具備三個反射構件42。三個反射構件42之公轉軸係一致。三個反射構件42係以按等角度間隔分割圓之方式配置，前述圓係以公轉軸作為中心。
藉此，可將入射光更高效率地導引至工件200。
此外，本實施形態之反射單元20係具備行星齒輪組，前述行星齒輪組進行反射構件42之公轉以及自轉。
藉此，能以簡易之構成實現組合了反射構件42之公轉以及自轉的複合動作。
此外，於本實施形態之反射單元20中，如圖3所示，反射構件42係以沿與自轉軸垂直之平面而偏轉之方式來反射光。前述平面相對於入射於反射構件42之入射光而朝自轉軸之方向偏移。
藉此，能實現由反射構件42反射之反射光不會與光學構件等產生干擾的佈局，前述光學構件係用以將入射光導引至反射單元20。
此外，本實施形態中，於反射構件42形成有第一反射面85以及第二反射面86。第一反射面85係形成為相對於與反射構件42之自轉軸垂直的平面傾斜之平面狀。第二反射面86係形成為相對於與反射構件42之自轉軸垂直的平面傾斜之平面狀。第一反射面85相對於與自轉軸垂直之平面傾斜的方向與第二反射面86相對於與自轉軸垂直之平面傾斜的方向相反。入射光由第一反射面85反射後被第二反射面86反射。第一反射面85以及第二反射面86係以相對於對稱面87而相互對稱之方式形成。對稱面87之相對於第一反射面85的鏡像、以及對稱面87之相對於第二反射面86的鏡像係相互處於同一平面88。反射構件42之自轉軸係包含於鏡像的平面88內。
藉此，可實現以下之簡單的構成：以反射構件42一邊反射入射光一邊使入射光偏移，且於反射構件42中使相對於入射光之光的反射位置固定。
此外，於本實施形態之導光裝置13中，第一反射面85相對於與自轉軸垂直之平面而傾斜的角度θ為45°。第二反射面86相對於與自轉軸垂直之平面88而傾斜的角度θ為45°。
藉此，能實現反射構件42之簡易的構成。
此外，本實施形態之導光裝置13係具備前述構成之反射單元20。入射光藉由反射單元20偏轉而掃描工件200。
藉此，能實現畸變失真少的掃描。
此外，本實施形態之導光裝置13係具備掃描用透鏡53。掃描用透鏡53係配置於自反射構件42至掃描區域31為止之光路上。
藉此，可使焦距於整個掃描區域一致。此外，能以理想之狀態將光導引至掃描用透鏡53。
其次，對支撐板41以及反射構件42之驅動機構之第一變形例進行說明。於本變形例之說明中，對與前述實施形態相同或類似之構件，於圖中採用相同之元件編號，並省略其說明。
於圖9所示之變形例中，於支撐板41之外周附近固定有環形齒輪94。環形齒輪94係與固定在馬達44之輸出軸的驅動齒輪95嚙合。其他之構成係基本與圖4相同。
於本變形例中，亦能藉由馬達44之驅動而使支撐板41旋轉，從而進行反射構件42之公轉以及自轉。
接著，對支撐板41以及反射構件42之驅動機構之第二變形例進行說明。於本變形例之說明中，對與前述實施形態相同或類似之構件，於圖中採用相同之元件編號，並省略其說明。
於圖10所顯示之變形例中，也與圖9相同，於支撐板41之外周附近固定有環形齒輪94。
於殼體63​​之內部可旋轉地支撐有二級齒輪96。二級齒輪96具有大徑齒輪96a以及小徑齒輪96b。大徑齒輪96a與小徑齒輪96b係相互一體地旋轉。大徑齒輪96a係與固定在馬達44之輸出軸之驅動齒輪95嚙合。小徑齒輪96b係與環形齒輪94嚙合。
於殼體63​​之內部可旋轉地支撐有傳動齒輪97。傳動齒輪97係與二級齒輪96所具備之大徑齒輪96a嚙合。
與前述實施形態等不同，太陽齒輪92係可旋轉地被支撐於殼體63。傳動齒輪97經由傳動軸98與太陽齒輪92連結。太陽齒輪92係與傳動軸98一體地旋轉。
於本變形例中，省略了中間齒輪93。太陽齒輪92直接與行星齒輪91嚙合，而不經由中間齒輪93。
利用前述構成，當驅動馬達44時，二級齒輪96旋轉。結果，環形齒輪94藉由小徑齒輪96b而被驅動，從而使支撐板41旋轉。同時，傳動齒輪97藉由大徑齒輪96a而被驅動，從而使太陽齒輪92旋轉。
太陽齒輪92係以大於支撐板41之角速度朝與支撐板41相同的方向旋轉。結果，能使行星齒輪91以與公轉相同之方向自轉。此外，根據已知公式規定二級齒輪96等的齒數，藉此能作成以反射構件42之公轉角速度成為自轉角速度的兩倍之方式同時進行公轉以及自轉之構成。
接著，參照圖11以及圖12對導光裝置13之第二實施形態進行說明。 於本實施形態之說明中，對與前述實施形態相同或類似之構件，於圖中採用相同之元件編號，並省略其說明。
本實施形態與第一實施形態之不同點在於：導光裝置13具備複數個反射單元20。本實施形態例如係用以進行與第一實施形態相比而於主掃描方向上更長之工件200之加工。
如圖11以及圖12所示，導光裝置13具備複數個反射單元20。於本實施形態之導光裝置13中係配置有兩個反射單元20。各反射單元20係反射自雷射產生器12入射之雷射光且導引至工件200。
兩個反射單元20係沿主掃描方向呈直線狀排列配置。反射單元20之排列方向也與掃描線201之長邊方向一致。兩個反射單元20分別配置於與掃描線201之距離大致相等距離的位置。
以下，關於複數個反射單元20，亦可將在入射光之行進方向上位於上游側(靠近雷射產生器12之側)的反射單元20稱為第一反射單元21。亦可將在入射光之行進方向上位於下游側(遠離雷射產生器12之側)的反射單元20稱為第二反射單元22。
各反射單元20可藉由反射雷射光並使之偏轉而進行光掃描。藉由第一反射單元21對工件200進行光掃描之區域(掃描區域)181係與第二反射單元22之掃描區域182不同。兩個掃描區域181、182係呈直線狀排列配置。掃描線201係由兩個掃描區域181、182之集合構成。
各個反射單元20能於使入射光反射而進行掃描之反射狀態、與不反射入射光而使其通過下游側之通過狀態之間反復進行切換。當反射單元20處於反射狀態時，光掃描對應之掃描區域(例如，於第一反射單元21之情況下為掃描區域181)。當反射單元20處於通過狀態時，前述反射單元20不進行光掃描。
各個反射單元20成為反射狀態之時間點，於複數個反射單元20之間不同。因此，藉由切換成為反射狀態之反射單元20能分別掃描複數個掃描區域。
於本實施形態中，相對於一個反射單元20設置兩個反射構件42。兩個反射構件42分別於支撐板41上以等分360°之方式配置。具體而言，兩個反射構件42係配置於使一個反射構件42在支撐板41之圓周方向上相對於另一反射構件42錯開180°之位置。
於支撐板41上，兩個反射構件42配置在與正多邊形(具體而言，正四邊形)之相互對向之邊相對應的位置。藉此，於兩個反射構件42中，相當於一個之反射構件42之中心角為90°。在與前述對向之邊以外的邊相對應之位置未配置反射構件42。
當兩個反射構件42分別隨支撐板41之旋轉而移動時，交互地切換反射構件42接觸雷射光之狀態與不接觸之狀態，其中前述雷射光入射於反射單元20且沿第一光路L1行進。如圖11之第一反射單元21所示，兩個中之任一個反射構件42接觸入射光之狀態即為前述反射狀態。如圖12之第一反射單元21所示，兩個中之任一個反射構件42皆不接觸入射光之狀態即為前述通過狀態。
第一光路L1係與第一旋轉軸61以及第二旋轉軸62正交。此外，兩個反射構件42係被配置為相互錯開180°之相位。因此，隔著第一旋轉軸61而配置之兩個反射構件42之中僅位於靠近第一光路L1之上游側之側的反射構件42成為接觸入射光。
如以上述方式所構成之兩個反射單元20係相對於經由適宜之稜鏡51而自雷射產生器12進入的入射光而設置，藉此而構成本實施形態之導光裝置13。於兩個反射單元20中，反射構件42之公轉軸以及自轉軸係相互平行。並且，反射構件42係以相同之朝向進行公轉與自轉。反射構件42之公轉角速度等於自轉角速度的兩倍。
此外，反射構件42係分別以與另一反射單元20之反射構件42之公轉相等之角速度、且相同之朝向，一邊具有錯開既定角度之旋轉相位(本實施形態中為90°)一邊公轉。藉此，可於兩個反射單元20之間使反射構件42接觸入射光之時間點不同。
複數個反射單元中之反射構件42之如上述之公轉以及自轉，例如能藉由以同步旋轉之方式控制兩個反射單元20所具備之省略圖示之馬達而實現。惟，例如，也能藉由共同之馬達驅動兩個反射單元20。
圖11係顯示兩個反射單元20中的第一反射單元21處於反射狀態而第二反射單元22處於通過狀態之情況。圖12中係顯示各反射單元20之反射構件42自圖11之狀態進行公轉以及自轉之結果，第一反射單元21變成通過狀態而第二反射單元22變成反射狀態之情況。如此，能依序切換進行光掃描之反射單元20，從而整體能實現沿較第一實施形態長之掃描線201之光掃描。
如同以上所說明的，於本實施形態之雷射加工裝置1中，藉由反射單元20之反射構件42同時進行公轉以及自轉，而於入射光照射於反射面85而反射之反射狀態、與入射光不照射於反射面85而通過之通過狀態之間進行切換。成為反射狀態之時間點在複數個導光裝置13之間不同。一條直線狀之掃描線201係由與複數個導光裝置13對應之掃描區域181、182之集合而構成。
藉此，能實現沿長掃描線的掃描。
接著，參照圖13，對作為特殊形狀之反射構件的旋轉反射鏡250進行說明。於本實施形態之說明中，對與前述實施形態相同或類似之構件，於圖中採用相同之元件編號，並省略其說明。
前述旋轉反射鏡250係具備第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252。 於本實施形態中，兩個正多邊形錐251、252係形成為正八邊形錐，但不限於此。
兩個正多邊形錐251、252係相互對向地配置，且使正多邊形錐251、252的軸260彼此對齊。兩個正多邊形錐251、252藉由中間部255而相互結合。因此，兩個正多邊形錐251、252實質上被形成為多邊形錐台狀。
於旋轉反射鏡250上係安裝有傳動軸259。將省略圖示之驅動裝置(具體而言，馬達)的驅動力傳遞至傳動軸259，藉此使旋轉反射鏡250旋轉。使光反射且偏轉之反射裝置係由旋轉反射鏡250以及驅動裝置所構成。此時之旋轉軸係與兩個正多邊形錐251、252之軸260一致。
兩個正多邊形錐251、252之側面係成為平面狀之光反射面257。光反射面257係繞軸260之周圍排列配置。各個光反射面257係相對於軸260傾斜。
第一正多邊形錐251具有第一底面261。第二正多邊形錐252具有第二底面262。第一底面261以及第二底面262係正多邊形且垂直於軸260而配置。
於本實施形態中，第一正多邊形錐251與第二正多邊形錐252係相同之形狀。由於兩個正多邊形錐251、252為正八邊形錐，因此第一底面261以及第二底面262皆為正八邊形。因此，第一底面261以及第二底面262之正多邊形的邊數相同。
兩個正多邊形錐251、252係以使兩個底面261、262具有之正八邊形之相位相互一致之方式，且藉由中間部255而結合。
圖13係顯示有切斷旋轉反射鏡250之虛擬平面270。前述虛擬平面270包含軸260，並且以通過底面261、262之正八邊形之一邊的中點271、272之方式被界定。
假設將以虛擬平面270切斷第一正多邊形錐251時之底角設為α，且將以虛擬平面270切斷第二正多邊形錐252時之底角設為β，則於本實施形態之旋轉反射鏡250中，滿足α+β= 90°的關係。於本實施形態中，雖α＝β＝ 45°，但不限於此。例如，也可設定為α＝30°，β＝60°等。
此外，於本實施形態中，當將第一底面261與第二底面262之距離設為D2，將第一底面261之正多邊形之一邊的中點271與軸260之距離設為D3，且將第二底面262之正多邊形之一邊的中點272與軸260之距離設為D4時，滿足D2=D3×tanα+D4×tanβ之關係。
藉由以上之構成，當考慮以虛擬平面270切斷旋轉反射鏡250而獲得之輪廓時，與第一正多邊形錐251之光反射面257對應之直線281、以及與第二正多邊形錐252之光反射面257對應之直線係成為相互垂直的關係。
並且，由於在距離D2、D3、D4之間滿足前述數學式的關係，因此，若如圖13之點劃線所示將二條直線281、282延長時，則二條直線281、282之交點位於軸260。這一點只要考慮兩個直角三角形與tanα以及tanβ之關係則很明顯。
順便提及，於前述實施形態中之圖6的反射構件42中，其自轉軸係以被包含於虛擬之平面88即光之形式上之反射面內之方式配置。圖13之旋轉反射鏡250之構成係將上述設想擴大至正多邊形錐狀之反射鏡而獲得。
於圖13之旋轉反射鏡250中，考慮以與軸260交叉之方式自照射裝置朝光反射面257照射光的情況。已入射之光(例如，雷射光)由第一正多邊形錐251之光反射面257反射後，被第二正多邊形錐252之光反射面257反射而射出。
配置於旋轉反射鏡250之側面之光反射面257的各者分別能與底面261、262中之正多邊形的各邊建立對應。以下之說明中，亦可將與被光照射之光反射面257對應之上述正多邊形的邊稱為對應邊。
在此，假想一厚度為零之平面290之情況，前述平面290係以包含軸260之方式配置且與旋轉反射鏡250一起旋轉。前述平面290與前述之對應邊平行地配置。利用具有一對正多邊形錐狀之部分之旋轉反射鏡250反射兩次而使入射光偏轉之情況係與藉由前述平面290進行一次反射而使入射光偏轉之情況等效。
藉此，於旋轉反射鏡250上相對於入射光之光的反射位置變得固定。結果，能防止光之反射位置變動。
於本實施形態中，構成為單純使旋轉反射鏡250經由傳動軸259而旋轉之構成，而作為旋轉中心之軸260不移動。於本實施形態中，由於不需要使公轉與自轉組合之大型旋轉裝置，因此能容易實現構成之簡易化以及小型化。
例如，前述旋轉反射鏡250能與前述馬達44、框體17、掃描用透鏡53以及雷射產生器12等一起使用，從而構成圖1所示之導光裝置13以及雷射加工裝置1。 如上所述，於前述雷射加工裝置中，旋轉反射鏡250上之光的反射位置實質上恆定。因此，藉由使用fθ透鏡作為掃描用透鏡53，能使焦點以固定之速度在被照射點202上掃描。與振鏡反射鏡相比較，由於係藉由旋轉反射鏡250之旋轉實現偏轉而非藉由往返運動，因此容易以固定之速度進行掃描。
如同以上所說明的，本實施形態之雷射加工裝置係具備旋轉反射鏡250、馬達以及照射裝置。馬達係使旋轉反射鏡250旋轉。照射裝置朝旋轉反射鏡250照射光。旋轉反射鏡250具備第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252。第二正多邊形錐252係使軸260與第一正多邊形錐251之軸對齊，而與前述第一正多邊形錐251對向配置。第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252之各個側面係成為平面狀之光反射面257。於第一正多邊形錐251之第一底面261以及第二正多邊形錐252之第二底面262，正多邊形之邊的邊數相等。第一底面261以及第二底面262皆與軸260垂直地配置。第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252係一邊使第一底面261之正多邊形的相位與第二底面262之正多邊形的相位相互地一致，一邊以軸260作為旋轉軸藉由馬達相互一體地旋轉。以包含軸260並且通過第一底面261之正多邊形之一邊的中點271之虛擬平面270切斷第一正多邊形錐251時的底角為α°。以包含軸260並且通過第二底面262之正多邊形之一邊的中點272之虛擬平面270切斷第二正多邊形錐252時的底角為β＝(90-α)°。第一底面261與第二底面262之距離D2，等於將第一底面261之正多邊形之一邊的中點271與軸260之距離D3乘以Tanα之值與將第二底面262之多邊形之一邊的中點與軸260之距離D4乘以Tan(90-α)之值的和。照射裝置係朝與旋轉反射鏡250之軸260交叉的方向照射光。
藉此，旋轉反射鏡250上之相對於入射光之光的反射位置變得固定，從而能防止光反射位置伴隨旋轉而變動。因此，可減少掃描的畸變失真。
此外，於本實施形態的導光裝置中，底角α為45°。
藉此，能將旋轉反射鏡250作成單純之形狀。此外，可實現簡潔之光路佈局。
以上，對本發明之較佳實施形態以及變形例進行了說明，但上述構成例如能變更如下。
反射單元20上之相對於支撐板41之反射構件42之數量，不限於如第一實施形態中之三個，例如能為四個或五個。
反射單元20之數量能根據照射對象之形狀等而設定，例如，可設為三個、四個或五個，以取代第二實施形態之兩個。
也可藉由稜鏡實現反射構件42中之第一反射部81以及第二反射部82。
應用導光裝置13之光掃描裝置不限於雷射加工裝置1，例如，亦可為圖像形成裝置。
於第三實施形態中，作為第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252，例如可使用正六邊形錐、正九邊形錐等來取代正八邊形錐。第一底面261以及第二底面262之尺寸可設為互不相同之構成。
於第三實施形態之旋轉反射鏡250中，對於不反射光之部分能採用自由之形狀。圖13所示之第一正多邊形錐251以及第二正多邊形錐252實際上為正多邊形錐台，但只要反射光之部分為正多邊形錐狀，也包含於正多邊形錐內。「底面」以及「底角」之名稱，並非限制正多邊形錐的方向。旋轉反射鏡250可在任何方向上使用其軸260。
顯然，只要根據前述教示，本發明可取得大量之變更形態以及變形形態。因此，應理解為於添附之申請專利範圍內，能以本說明書所記載之方法以外之方法實施本發明。
1:雷射加工裝置(光掃描裝置) 11:搬送部 12:雷射產生器 13:導光裝置 17:框體 20:反射單元(光反射裝置) 21:第一反射單元 22:第二反射單元 31:掃描區域 41:支撐板 42:反射構件 44:馬達 51:稜鏡 53:掃描用透鏡 61:第一旋轉軸(支撐板之旋轉軸) 62:第二旋轉軸(反射構件之旋轉軸) 63:殼體 71:基部 76,78:延長線 77,79,M,N,P,Q:點 81:第一反射部(反射部) 82:第二反射部(反射部) 85:第一反射面 86:第二反射面 87:對稱面 88:平面 91:行星齒輪 92:太陽齒輪 93:中間齒輪 94:環形齒輪 95:驅動齒輪 96:二級齒輪 96a:大徑齒輪 96b:小徑齒輪 97:傳動齒輪 98:傳動軸 101:公轉圓 181,182:掃描區域 200:工件(被照射物) 201:掃描線 202:被照射點 250:旋轉反射鏡(反射構件) 251:第一正多邊形錐 252:第二正多邊形錐 255:中間部 257:光反射面 259:傳動軸 260:軸(旋轉軸) 261:第一底面 262:第二底面 270:虛擬平面 271,272:中點 281,282:直線 290:平面 D1:長度 D2,D3,D4:距離 L1:第一光路 L2:第二光路 L3:中間光路 O:原點 α,β:底角 θ:角度
[圖1]係顯示具備本發明之第一實施形態之導光裝置的雷射加工裝置之立體圖。 [圖2]係顯示導光裝置具備一個反射單元之例子的示意圖。 [圖3]係反射單元之立體圖。 [圖4]係反射單元之剖視圖。 [圖5]係說明反射構件在公轉360°之期間自轉180°的狀況之圖。 [圖6]係說明入射光被反射構件反射時的狀況之圖。 [圖7]係以垂直於反射構件之公轉軸之平面切斷反射單元的剖視圖。 [圖8]係說明入射光照射在反射構件上之位置與公轉之角度以及自轉之角度之關係的圖。 [圖9]係顯示反射單元之第一變形例的剖視圖。 [圖10]係顯示反射單元之第二變形例的剖視圖。 [圖11]係顯示在第二實施形態之導光裝置中第一反射單元成為反射狀態時之狀況之圖。 [圖12]係顯示第一反射單元自圖11之狀態變為通過狀態、且第二反射單元自圖11之狀態變為反射狀態的狀況之示意圖。 [圖13]係第三實施形態之旋轉反射鏡的立體圖。
13:導光裝置
17:框體
20:反射單元(光反射裝置)
31:掃描區域
41:支撐板
42:反射構件
44:馬達
51:稜鏡
53:掃描用透鏡
61:第一旋轉軸(支撐板之旋轉軸)
62:第二旋轉軸
63:殼體
71:基部
81:第一反射部(反射部)
82:第二反射部(反射部)
88:平面
200:工件(被照射物)
201:掃描線
L1:第一光路
L2:第二光路

Claims (10)

  1. 一種光反射裝置，具備：反射構件，係具有使入射光反射之平面狀之反射面，且同時進行公轉以及自轉；前述反射構件之公轉方向係與自轉方向相同；前述反射構件之公轉角速度等於自轉角速度的兩倍。
  2. 如請求項1所記載之光反射裝置，其中前述反射面係以成對之方式隔著前述反射構件之自轉軸而配置。
  3. 如請求項1所記載之光反射裝置，其中具備複數個前述反射構件；複數個前述反射構件之公轉軸係一致；複數個前述反射構件係以按等角度間隔分割圓之方式配置，前述圓係以公轉軸作為中心。
  4. 如請求項1所記載之光反射裝置，其中具備：行星齒輪組，係用以進行前述反射構件之公轉以及自轉。
  5. 如請求項1所記載之光反射裝置，其中前述反射構件係以沿與自轉軸垂直之平面而偏轉之方式反射光；前述平面係相對於入射於前述反射構件之入射光而朝前述自轉軸的方向偏移。
  6. 如請求項5所記載之光反射裝置，其中前述反射面包含：第一反射面，係形成為相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜之平面狀；以及 第二反射面，係形成為相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜之平面狀；前述第一反射面之相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜的方向係與前述第二反射面之相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜的方向相反；前述入射光由前述第一反射面反射之後，被前述第二反射面反射；前述第一反射面以及前述第二反射面係以相對於對稱面而相互對稱之方式形成；前述對稱面之相對於前述第一反射面之鏡像、以及前述對稱面之相對於前述第二反射面之鏡像係相互為同一平面；前述自轉軸係被包含於前述鏡像之平面內。
  7. 如請求項6所記載之光反射裝置，其中前述第一反射面之相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜的角度為45°；前述第二反射面之相對於與前述自轉軸垂直之平面傾斜的角度為45°。
  8. 一種導光裝置，係具備如請求項1所記載之光反射裝置；前述入射光係藉由前述光反射裝置偏轉而掃描被照射物。
  9. 如請求項8所記載之導光裝置，其中具備掃描用透鏡；前述掃描用透鏡係配置於自前述反射構件至前述被照射物為止的光路上。
  10. 一種光掃描裝置，係具備複數個如請求項8所記載之導光裝置；於各個前述導光裝置中，前述光反射裝置之前述反射構件同時進行公轉以及自轉，藉此於前述入射光照射於前述反射面而反射之反射狀態、與前述入射光未照射於前述反射面而予以通過之通過狀態之間進行切換；成為前述反射狀態之時間點在複數個前述導光裝置之間係不同； 藉由與複數個前述導光裝置對應的掃描區域之集合而構成一條直線狀之掃描線。
TW109111099A 2019-04-01 2020-04-01 光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置 TWI736200B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069626 2019-04-01
JP2019-069626 2019-04-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202103829A TW202103829A (zh) 2021-02-01
TWI736200B true TWI736200B (zh) 2021-08-11

Family

ID=72668960

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110109461A TWI747769B (zh) 2019-04-01 2020-04-01 光掃描裝置
TW109111099A TWI736200B (zh) 2019-04-01 2020-04-01 光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110109461A TWI747769B (zh) 2019-04-01 2020-04-01 光掃描裝置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11921235B2 (zh)
EP (2) EP4295987A3 (zh)
JP (1) JP7154391B2 (zh)
KR (1) KR102658463B1 (zh)
CN (2) CN117850023A (zh)
IL (1) IL286840A (zh)
TW (2) TWI747769B (zh)
WO (1) WO2020204020A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112596196B (zh) * 2020-12-16 2023-07-21 中国科学院上海光学精密机械研究所 大口径连续可调空心角锥反射镜装置和调整方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50109737A (zh) * 1974-02-04 1975-08-29
JPH0429214A (ja) * 1990-05-25 1992-01-31 Hitachi Ltd 光ビーム走査装置
TWI241060B (en) * 2004-03-31 2005-10-01 Eo Technics Co Ltd Laser processing apparatus with polygon mirror
TW201400864A (zh) * 2012-06-27 2014-01-01 Metal Ind Res & Dev Ct 光學掃描裝置
JP2018097055A (ja) * 2016-12-09 2018-06-21 川崎重工業株式会社 ポリゴンミラー回転装置
JP2018105903A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 川崎重工業株式会社 ミラー旋回装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2198858B (en) * 1984-03-02 1989-05-24 British Aerospace Surveillance apparatus
US4816661A (en) * 1986-12-22 1989-03-28 Symbol Technologies, Inc. Scan pattern generators for bar code symbol readers
US5200599A (en) * 1989-06-16 1993-04-06 Symbol Technologies, Inc Symbol readers with changeable scan direction
US5059779A (en) * 1989-06-16 1991-10-22 Symbol Technologies, Inc. Scan pattern generators for bar code symbol readers
US5124539A (en) * 1989-06-16 1992-06-23 Symbol Technologies, Inc. Scan pattern generators for bar code symbol readers
JP3577810B2 (ja) * 1995-10-31 2004-10-20 石川島播磨重工業株式会社 湿式成形方法及びその装置
JP2001117042A (ja) * 1999-10-20 2001-04-27 Canon Inc 光偏向走査装置
JP2001264671A (ja) * 2000-03-15 2001-09-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 光線束スキャニング装置
JP2005338730A (ja) 2004-05-31 2005-12-08 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 回転多面鏡及び光走査装置
KR100776745B1 (ko) 2006-06-16 2007-11-19 에스엘 주식회사 주광 조사 방향 및 추가광 측면 조사 방향을 자동 조절하는램프 어셈블리
WO2017065048A1 (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 コニカミノルタ株式会社 光走査型の対象物検出装置
JP2017138298A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 コニカミノルタ株式会社 光走査型の対象物検知装置
US20210231807A1 (en) * 2016-07-07 2021-07-29 Konica Minolta, Inc. Laser Radar Device
CN108121146B (zh) * 2016-11-30 2024-02-09 北京弘益鼎视科技发展有限公司 全景扫描装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50109737A (zh) * 1974-02-04 1975-08-29
JPH0429214A (ja) * 1990-05-25 1992-01-31 Hitachi Ltd 光ビーム走査装置
TWI241060B (en) * 2004-03-31 2005-10-01 Eo Technics Co Ltd Laser processing apparatus with polygon mirror
TW201400864A (zh) * 2012-06-27 2014-01-01 Metal Ind Res & Dev Ct 光學掃描裝置
JP2018097055A (ja) * 2016-12-09 2018-06-21 川崎重工業株式会社 ポリゴンミラー回転装置
JP2018105903A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 川崎重工業株式会社 ミラー旋回装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202124081A (zh) 2021-07-01
EP3951475A1 (en) 2022-02-09
CN117850023A (zh) 2024-04-09
KR102658463B1 (ko) 2024-04-18
CN113711102A (zh) 2021-11-26
IL286840A (en) 2021-12-01
US11921235B2 (en) 2024-03-05
EP4295987A3 (en) 2024-03-20
EP4295987A2 (en) 2023-12-27
TWI747769B (zh) 2021-11-21
JP7154391B2 (ja) 2022-10-17
TW202103829A (zh) 2021-02-01
KR20210143292A (ko) 2021-11-26
US20220155423A1 (en) 2022-05-19
WO2020204020A1 (ja) 2020-10-08
EP3951475A4 (en) 2023-05-03
JPWO2020204020A1 (zh) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI736200B (zh) 光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置
JP5144680B2 (ja) 光学スキャナ、並びに光学スキャナを用いた構成およびシステム
ES2705354T3 (es) Aparato óptico, aparato de procesamiento y procedimiento de fabricación de artículo
RU2777881C1 (ru) Светоотражающее устройство, светонаправляющее устройство и устройство оптического сканирования
TWI720833B (zh) 導光裝置以及光掃描裝置
WO2020050148A1 (ja) レーザ光走査装置及びレーザ加工装置
JP7193367B2 (ja) ポリゴンミラー、導光装置及び光走査装置
RU2778820C1 (ru) Светонаправляющее устройство
WO2023048109A1 (ja) レーザ加工方法
WO2023282223A1 (ja) レーザ走査装置及びレーザ走査方法
CN112352186B (zh) 导光装置及激光加工装置