JP2006243538A - Optical beam scanner - Google Patents

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滋 小澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical beam scanner capable of applying an optical beam for a constant term in the prescribed direction even when a motor is stopped. <P>SOLUTION: The optical beam scanner 1 is provided with a light source device 10 and a transmission type light deflection disc 30 which is rotatively driven by a synchronous motor such as a stepping motor. A disc surface of the transmission type light deflection disc 30 is provided with inclined surfaces 33 which refract and emit optical beams made incident to each of a plurality of light deflection regions 32 divided in the peripheral direction to the direction different from the adjacent light deflection regions 32. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光源から出射された光ビームを所定の方向に走査する光ビーム走査装置に関するものである。   The present invention relates to a light beam scanning apparatus that scans a light beam emitted from a light emitting source in a predetermined direction.

従来から、光ビーム走査装置は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置や、バーコード読取装置、車間距離測定装置、監視装置などに幅広く利用されている。これらの機器のうち、車間距離測定装置や監視装置などに用いられる光ビーム走査装置では、光源から出射された光をポリゴンミラーによって偏向して走査ビームとして出射し、この走査ビームが前走車両などで反射した戻り光を光検出器で受光することにより、前走車両の存在や前走車両との距離を検出している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３２６４９９号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a light beam scanning apparatus has been widely used in image forming apparatuses such as laser printers, digital copying machines, and facsimiles, barcode reading apparatuses, inter-vehicle distance measuring apparatuses, and monitoring apparatuses. Among these devices, in a light beam scanning device used for an inter-vehicle distance measuring device or a monitoring device, light emitted from a light source is deflected by a polygon mirror and emitted as a scanning beam. The presence of the preceding vehicle and the distance from the preceding vehicle are detected by receiving the return light reflected by the light with a photodetector (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-326499

このような車間距離測定装置や監視装置などにおいて、所定の方向に前走車両や障害物があるか否かを確度よく検出するには、同一方向に光ビームを短時間のうちの数多く出射する必要があり、このような駆動を行うには、ＤＣブラシレスモータによってポリゴンミラーを高速回転させればよい。   In such an inter-vehicle distance measuring device or monitoring device, in order to accurately detect whether there is a preceding vehicle or an obstacle in a predetermined direction, a large number of light beams are emitted in the same direction in a short time. In order to perform such driving, the polygon mirror may be rotated at a high speed by a DC brushless motor.

しかしながら、ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータが高価であるとともに、ポリゴンミラーが連続回転している以上、極めて短時間のパルスレーザを用いた場合でも、走査方向が刻々と変化することを避けることができないため、確度の高い検出が困難である。   However, when a DC brushless motor is used, the motor is expensive and the polygon mirror is continuously rotating. Therefore, even when an extremely short pulse laser is used, the scanning direction is prevented from changing every moment. Therefore, it is difficult to detect with high accuracy.

また、上記の駆動は、所定のタイミングでポリゴンミラーの回転を停止させ、その停止期間中に光ビームを出射すれば可能であるが、モータを一旦、停止させると、慣性力の影響があって、起動に相当な時間を要する。また、モータは、停止させる際も、慣性力の影響があって、相当な時間を要する。このため、ポリゴンミラーを停止させる方法は、観測周期が長くなってしまうため、好ましくない。   In addition, the above drive can be performed by stopping the rotation of the polygon mirror at a predetermined timing and emitting a light beam during the stop period. However, once the motor is stopped, there is an influence of inertial force. It takes a considerable amount of time to start up. Also, when the motor is stopped, it takes a considerable time due to the influence of inertial force. For this reason, the method of stopping the polygon mirror is not preferable because the observation cycle becomes long.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、モータを停止しなくても、所定の方向に一定期間、光ビームを照射することのできる光ビーム走査装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light beam scanning apparatus that can irradiate a light beam in a predetermined direction for a certain period without stopping a motor.

上記の課題を解決するために、本発明では、光源装置と、該光源装置から出射された光ビームを所定の角度範囲にわたって走査させる光偏向機構とを有する光ビーム走査装置において、前記光偏向機構は、光偏向ディスクと、該光偏向ディスクを回転駆動する同期モータとを備え、前記光偏向ディスクのディスク面には、周方向において分割された複数の光偏向領域の各々に、当該光偏向ディスクに入射した光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に屈折させて出射する傾斜面を備え、前記傾斜面は、前記複数の光偏向領域の各々で半径方向に向かって傾斜していることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, in the light beam scanning device having a light source device and a light deflection mechanism that scans a light beam emitted from the light source device over a predetermined angle range, the light deflection mechanism. Comprises a light deflection disk and a synchronous motor for rotationally driving the light deflection disk, and the disk surface of the light deflection disk is provided with a plurality of light deflection areas divided in the circumferential direction. An inclined surface that refracts and emits a light beam incident on the light beam in a direction different from that of the adjacent light deflection region, and the inclined surface is inclined in the radial direction in each of the plurality of light deflection regions. It is characterized by.

本発明では、光偏向素子として、周方向に複数の光偏向領域を備えた光偏向ディスクを用い、かつ、この光偏向ディスクにおいて、光偏向領域に形成されている傾斜面は、半径方向に向かって傾斜している。このため、光偏向ディスクが等速回転している場合でも、光源装置から出射された光ビームが同一の光偏向領域に位置している間、光偏向ディスクから出射される光ビームは同一方向に出射される。従って、光偏向ディスクの回転を停止しなくても、同一の方向に所定の期間、光ビームを出射できる。しかも、光源装置から出射された光ビームが隣接する光偏向領域に移ると、光偏向ディスクから出射される方向が即座に切り換わり、過度期間がほとんどないので、無駄な時間が発生しない。さらに、光偏向ディスクを高速回転させて、短時間のうちに、同一の方向に光ビームを数多く出射する方式と違って、所定の時間は光の出射方向が変らないので、対象物の検出を確実に行うことができる。さらに、光偏向ディスクを高速回転させる必要がないので、ステッピングモータなど、安価な同期モータを用いることができる。   In the present invention, an optical deflection disk having a plurality of optical deflection areas in the circumferential direction is used as the optical deflection element, and the inclined surface formed in the optical deflection area of this optical deflection disk faces in the radial direction. Is inclined. For this reason, even when the optical deflection disk rotates at a constant speed, the optical beam emitted from the optical deflection disk is in the same direction while the optical beam emitted from the light source device is located in the same optical deflection area. Emitted. Therefore, a light beam can be emitted in the same direction for a predetermined period without stopping the rotation of the optical deflection disk. In addition, when the light beam emitted from the light source device moves to the adjacent light deflection area, the direction emitted from the light deflection disk is switched immediately, and there is almost no excessive period, so no wasted time is generated. Furthermore, unlike the method in which the light deflection disk is rotated at a high speed and a large number of light beams are emitted in the same direction within a short time, the light emission direction does not change for a predetermined time, so that the object can be detected. It can be done reliably. Further, since it is not necessary to rotate the optical deflection disk at a high speed, an inexpensive synchronous motor such as a stepping motor can be used.

本発明において、前記同期モータは、例えば、ステッピングモータである。   In the present invention, the synchronous motor is, for example, a stepping motor.

本発明において、さらに、前記光偏向ディスクの回転位置を検出するセンサを有することが好ましい。このように構成すると、センサによる検出結果に基づいて、光偏向ディスクの原点位置、すなわち、光ビーム走査の原点位置を正確に検出できる。   In the present invention, it is preferable to further include a sensor for detecting a rotational position of the optical deflection disk. If comprised in this way, based on the detection result by a sensor, the origin position of an optical deflection disk, ie, the origin position of light beam scanning, can be detected correctly.

本発明において、前記傾斜面の傾斜角度は、周方向に並ぶ前記複数の光偏向領域の各々で連続的に変化していることが好ましい。このように構成すると、光ビームの走査方向を連続的に切り換えることができる。   In the present invention, it is preferable that the inclination angle of the inclined surface continuously changes in each of the plurality of light deflection regions arranged in the circumferential direction. If comprised in this way, the scanning direction of a light beam can be switched continuously.

本発明において、前記光偏向ディスクとしては、前記複数の光偏向領域の各々に、当該光偏向ディスクに入射した光ビームを、隣接する光偏向領域と異なる方向に反射する反射型光偏向ディスクを用いることができるが、前記複数の光偏向領域の各々に、当該光偏向ディスクを透過してきた光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に屈折させて出射する傾斜面を備えた透過型光偏向ディスクを用いることが好ましい。このような透過型光偏向ディスクであれば、光偏向ディスクに対して光ビームの出射側とは反対側に光源装置を配置でき、レイアウトの自由度が高い。   In the present invention, as the optical deflection disk, a reflection type optical deflection disk that reflects the light beam incident on the optical deflection disk in a direction different from that of the adjacent optical deflection area is used for each of the plurality of optical deflection areas. However, each of the plurality of light deflection areas includes a transmissive optical deflection having an inclined surface that refracts and emits the light beam transmitted through the light deflection disk in a direction different from that of the adjacent light deflection area. It is preferable to use a disk. With such a transmissive optical deflection disk, the light source device can be arranged on the side opposite to the light beam emission side with respect to the optical deflection disk, and the degree of freedom in layout is high.

本発明において、前記光源装置は、前記光ビームを前記光偏向ディスクの半径方向に長く、周方向では当該光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦する収束光として出射することが好ましい。このように構成すると、光源装置から出射された光ビームが隣接する光偏向領域に跨ることがないので、光偏向ディスクからの出射方向を精度よく制御できる。   In the present invention, it is preferable that the light source device emits the light beam as convergent light that is long in the radial direction of the optical deflection disk and is focused in or near the optical deflection disk in the circumferential direction. If comprised in this way, since the light beam radiate | emitted from the light source device does not straddle the adjacent optical deflection | deviation area | region, the emitted direction from an optical deflection disk can be controlled accurately.

本発明において、前記光源装置は、レーザ発光素子と、該レーザ発光素子から出射された光ビームを、光軸方向に直交する第１の方向および第２の方向のうちの少なくとも一方で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦する収束光として導くコリメートレンズとを備えていることが好ましい。このように構成すると、第１の方向および第２の方向のうちの少なくとも一方では、光偏向領域の幅を狭くでき、光偏向ディスクの小型化を図ることができる。従って、光偏向ディスクの生産性を高めることができるとともに、最新の微細化技術を利用して、例えば、走査点数を増大させることのできる光偏向ディスクを提供することができる。また、光偏向ディスクを小型化すると、それを駆動する際のバランスも向上するので、精度の高い光走査を行うことができ、かつ、光偏向ディスクを駆動する同期モータについてもその小型化を図ることができる。   In the present invention, the light source device includes a laser light-emitting element and a light beam emitted from the laser light-emitting element, the light deflecting at least one of a first direction and a second direction orthogonal to an optical axis direction. It is preferable to include a collimating lens that is guided as convergent light focused in the vicinity of the disk or the vicinity thereof. If comprised in this way, the width | variety of an optical deflection area | region can be narrowed in at least one of a 1st direction and a 2nd direction, and size reduction of an optical deflection disk can be achieved. Therefore, the productivity of the optical deflection disk can be increased, and an optical deflection disk capable of increasing the number of scanning points, for example, can be provided using the latest miniaturization technology. Further, when the optical deflection disk is reduced in size, the balance when driving the optical deflection disk is improved, so that optical scanning with high accuracy can be performed, and the synchronous motor for driving the optical deflection disk is also reduced in size. be able to.

本発明において、前記レーザ発光素子と前記コリメートレンズとの光軸方向における相対位置を調整する位置調整機構を備えていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a position adjusting mechanism for adjusting a relative position of the laser light emitting element and the collimating lens in the optical axis direction is provided.

本発明に係る光ビーム走査装置では、光偏向素子として、周方向に複数の光偏向領域を備えた光偏向ディスクを用い、かつ、この光偏向ディスクにおいて、光偏向領域に形成されている傾斜面は、半径方向に向かって傾斜している。このため、光偏向ディスクが等速回転している場合でも、光源装置から出射された光ビームが同一の光偏向領域に位置している間、光偏向ディスクから出射される光ビームは同一方向に出射される。従って、光偏向ディスクの回転を停止しなくても、同一の方向に所定の期間、光ビームを出射できる。しかも、光源装置から出射された光ビームが隣接する光偏向領域に移ると、光偏向ディスクから出射される方向が即座に切り換わり、過度期間がほとんどないので、無駄な時間が発生しない。さらに、光偏向ディスクを高速回転させて、短時間のうちに、同一の方向に光ビームを数多く出射する方式と違って、所定の時間は光の出射方向が変らないので、対象物の検出を確実に行うことができる。さらに、光偏向ディスクを高速回転させる必要がないので、ステッピングモータなど、安価な同期モータを用いることができる。   In the light beam scanning device according to the present invention, an optical deflection disk having a plurality of optical deflection areas in the circumferential direction is used as the optical deflection element, and an inclined surface formed in the optical deflection area in the optical deflection disk. Is inclined in the radial direction. For this reason, even when the optical deflection disk rotates at a constant speed, the optical beam emitted from the optical deflection disk is in the same direction while the optical beam emitted from the light source device is located in the same optical deflection area. Emitted. Therefore, a light beam can be emitted in the same direction for a predetermined period without stopping the rotation of the optical deflection disk. In addition, when the light beam emitted from the light source device moves to the adjacent light deflection area, the direction emitted from the light deflection disk is switched immediately, and there is almost no excessive period, so no wasted time is generated. Furthermore, unlike the method in which the light deflection disk is rotated at a high speed and a large number of light beams are emitted in the same direction within a short time, the light emission direction does not change for a predetermined time, so that the object can be detected. It can be done reliably. Further, since it is not necessary to rotate the optical deflection disk at a high speed, an inexpensive synchronous motor such as a stepping motor can be used.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

（全体構成）
図１および図２は、本発明を適用した光ビーム走査装置の概略構成を模式的に示す概略側面図およびその原理を示す説明図である。なお、以下の説明で用いた図面においては、説明の便宜上、光偏向領域の数などを減らして図示している。 (overall structure)
FIG. 1 and FIG. 2 are a schematic side view schematically showing a schematic configuration of a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied and an explanatory diagram showing its principle. In the drawings used in the following description, for the convenience of description, the number of light deflection regions and the like are reduced.

図１および図２に示す光ビーム走査装置１は、レーザダイオード１３（レーザ発光素子）およびコリメートレンズ１６を備えた光源装置１０と、この光源装置１０から出射された光ビームを光偏向素子によって所定の角度範囲にわたって走査させる光偏向機構３とを有しており、この光偏向機構３は、光偏向素子としての透過型光偏向ディスク３０と、この透過型光偏向ディスク３０を軸線周りに回転させる同期モータ４０とを備えている。透過型光偏向ディスク３０は、中心に中心孔３１が形成されており、この中心孔３１が同期モータ４０の回転出力部に保持されている。従って、透過型光偏向ディスク３０は、同期モータ４０の軸（透過型光偏向ディスク３０の中心）を中心に回転駆動可能に構成されている。   A light beam scanning apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a light source device 10 including a laser diode 13 (laser light emitting element) and a collimator lens 16, and a light beam emitted from the light source device 10 is predetermined by a light deflection element. The optical deflection mechanism 3 is configured to scan over the angular range of the optical axis. The optical deflection mechanism 3 rotates the transmissive optical deflection disk 30 as an optical deflection element and the transmissive optical deflection disk 30 about an axis. And a synchronous motor 40. A center hole 31 is formed at the center of the transmissive optical deflection disk 30, and the center hole 31 is held by the rotation output portion of the synchronous motor 40. Therefore, the transmissive optical deflection disk 30 is configured to be rotatable around the axis of the synchronous motor 40 (the center of the transmissive optical deflection disk 30).

この光ビーム走査装置１では、透過型光偏向ディスク３０を回転させた状態で、光源装置１０から透過型光偏向ディスク３０のディスク面に対して直交する方向に向けて出射された光ビームを透過型光偏向ディスク３０に入射させ、透過型光偏向ディスク３０で光ビームを屈折させることで、光ビームを所定の方向に走査するように構成されている。ここで、同期モータ４０としてはステッピングモータが用いられている。なお、同期モータ４０としては、ステッピングモータなどの外部同期型のモータに限らず、ブラシレスモータ、直流整流子モータなどの内部同期型のモータを用いてもよい。さらに、同期モータ４０としては、ＡＣ電源を用いた同期モータや、ＡＣインダクタンス／コンデンサモータなどを用いてもよい。   In the light beam scanning device 1, the light beam emitted from the light source device 10 in the direction orthogonal to the disk surface of the transmission light deflection disk 30 is transmitted while the transmission light deflection disk 30 is rotated. The light beam is incident on the mold light deflection disk 30, and the light beam is refracted by the transmission light deflection disk 30, so that the light beam is scanned in a predetermined direction. Here, a stepping motor is used as the synchronous motor 40. The synchronous motor 40 is not limited to an external synchronous motor such as a stepping motor, but may be an internal synchronous motor such as a brushless motor or a DC commutator motor. Furthermore, as the synchronous motor 40, a synchronous motor using an AC power source, an AC inductance / capacitor motor, or the like may be used.

（屈折型光偏向素子の構成）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図１および図２に示す光ビーム走査装置で用いられた透過型光偏向ディスクの平面図、Ｘ−Ｘ断面の断面図、Ｙ−Ｙ断面の断面図、およびＺ−Ｚ断面の断面図である。 (Configuration of refractive optical deflection element)
3A, 3B, 3C and 3D are respectively a plan view and a cross-sectional view taken along the line XX of the transmissive optical deflection disk used in the light beam scanning apparatus shown in FIGS. It is sectional drawing of a figure, YY cross section, and sectional drawing of a ZZ cross section.

図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、透過型光偏向ディスク３０は、中心に中心孔３１を備える扁平な円盤状に形成されており、本形態では、透明な樹脂で形成されている。また、透過型光偏向ディスク３０は、中心孔３１を中心として円周方向に分割された複数の放射状の光偏向領域３２ａ、３２ｂ、・・・（以下、光偏向領域３２とする）を備えている。本形態において、光偏向領域３２は、中心孔３１を中心として、略等角度間隔で円周方向に分割された領域である。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3 (a), 3 (b), 3 (c), and 3 (d), the transmissive optical deflection disk 30 is formed in a flat disk shape having a central hole 31 at the center. In this embodiment, it is made of a transparent resin. The transmissive optical deflection disk 30 includes a plurality of radial light deflection regions 32 a, 32 b,... (Hereinafter referred to as a light deflection region 32) divided in the circumferential direction around the center hole 31. Yes. In this embodiment, the light deflection region 32 is a region divided in the circumferential direction at substantially equal angular intervals with the center hole 31 as the center.

光偏向領域３２の数は、光ビーム走査の走査点数によって決まるが、例えば、光偏向領域３２の数を２０１個とし、光ビームの走査範囲を±１０°とした場合には、光ビームの走査の分解能は０．１°となる。また、例えば、光ビームが透過する位置における透過型光偏向ディスク３０の径を４０ｍｍとすると、１つの光偏向領域３２の光ビームの透過位置での円周方向幅は、０．６３ｍｍになる。   The number of light deflection regions 32 is determined by the number of scanning points of light beam scanning. For example, when the number of light deflection regions 32 is 201 and the light beam scanning range is ± 10 °, light beam scanning is performed. The resolution is 0.1 °. For example, if the diameter of the transmissive light deflection disk 30 at the position where the light beam is transmitted is 40 mm, the circumferential width at the light beam transmission position of one light deflection region 32 is 0.63 mm.

光偏向領域３２のそれぞれには、入射された光ビームを屈折させる傾斜面３３ａ、３３ｂ、・・・（以下、傾斜面３３とする）が径方向に傾斜するように形成されている。本形態では、傾斜面３３は、透過型光偏向ディスク３０の出射側の面（上面）にのみ全周にわたって形成され、入射側の面は、同期モータ４０の軸に直交する平面状に形成されている。   In each of the light deflection regions 32, inclined surfaces 33a, 33b,... (Hereinafter referred to as inclined surfaces 33) that refract the incident light beam are formed so as to be inclined in the radial direction. In the present embodiment, the inclined surface 33 is formed over the entire circumference only on the emission side surface (upper surface) of the transmissive optical deflection disk 30, and the incident side surface is formed in a planar shape perpendicular to the axis of the synchronous motor 40. ing.

ここで、傾斜面３３は、光偏向領域３２のそれぞれに、一定角度を持って形成されている。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、各光偏向領域３２の径方向の断面は楔形状に形成されている。より具体的には、各光偏向領域３２の径方向の断面は、内周側と外周側を平行とする台形状に形成されている。   Here, the inclined surface 33 is formed at a certain angle in each of the light deflection regions 32. For example, as shown in FIGS. 3B, 3C, and 3D, the radial cross section of each light deflection region 32 is formed in a wedge shape. More specifically, the radial cross section of each light deflection region 32 is formed in a trapezoidal shape in which the inner peripheral side and the outer peripheral side are parallel.

また、本形態では、傾斜面３３の傾斜角度をθｗ、透過型光偏向ディスク３０から出射される光ビームの走査角度をθｓ（図１参照）、透過型光偏向ディスク３０の屈折率をｎとしたとき、
ｓｉｎ（θｗ＋θｓ）＝ｎ・ｓｉｎθｗ
の関係を満足するように、傾斜面３３が形成されている。ここで、ｎは透過型光偏向ディスク３０を構成する材料の屈折角であり、例えば、ｎ＝１．５１８６２とすると、走査角度θｓを１０°とする場合には、傾斜角度θｗを１８．０２°とすればよい。 In this embodiment, the inclination angle of the inclined surface 33 is θw, the scanning angle of the light beam emitted from the transmissive optical deflection disk 30 is θs (see FIG. 1), and the refractive index of the transmissive optical deflection disk 30 is n. When
sin (θw + θs) = n · sin θw
The inclined surface 33 is formed so as to satisfy the above relationship. Here, n is the refraction angle of the material constituting the transmissive optical deflection disk 30. For example, when n = 1.51862, when the scanning angle θs is 10 °, the inclination angle θw is 18.02. It should be °.

さらに、本形態では、隣接する光偏向領域３２の傾斜面３３の傾斜角度θｗは、次第に増加または減少するようになっている。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、隣接する光偏向領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれの傾斜面３３ａ、３３ｂ、３３ｃの傾斜角度θｗａ、θｗｂ、θｗｃが次第に増加するようになっている。また、光偏向領域３２の傾斜面３３は、内周側から外周側に向けて下がっている面と、外周側から内周側に向けて下がっている面とが含まれており、ディスク面と平行な面も含まれていている。すなわち、θｗの符号が＋の面とθｗの符号が−の面とが含まれており、θｗが０°の面も含まれている。   Furthermore, in this embodiment, the inclination angle θw of the inclined surface 33 of the adjacent light deflection region 32 is gradually increased or decreased. For example, as shown in FIGS. 3B, 3C, and 3D, the inclination angles θwa, θwb, and θwc of the inclined surfaces 33a, 33b, and 33c of the adjacent light deflection regions 32a, 32b, and 32c are gradually increased. It has come to increase. Further, the inclined surface 33 of the light deflection region 32 includes a surface that is lowered from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, and a surface that is lowered from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. Parallel planes are also included. That is, a plane with a sign of θw of + and a plane with a sign of θw of − are included, and a plane with θw of 0 ° is also included.

このような透過型光偏向ディスク３０は、透明な樹脂を直接、切削などの超精密加工で製造しても良いし、製造コストを考慮して、金型を用いて製造しても良い。ここで、傾斜面３３が、透過型光偏向ディスク３０の出射側の面にのみ形成されており、入射側の面は平面状に形成されている。そのため、金型を用いて透過型光偏向ディスク３０を製造する場合には、金型の駒加工が１面のみで良いため、金型の製作が容易になる。また、透明な樹脂を直接、切削加工して製造して透過型光偏向ディスク３０を製造する場合には、入射側の面が平面状であるため、素材を固定しやすく、加工が容易である。なお、透過型光偏向ディスク３０には、薄膜あるいは微細構造などによって反射防止処理を施しておけば、光源装置１０の出力のばらつきの原因となる戻り光を少なくすることができる。また、透過率が向上するため、光源装置１０からの光量のロスを低減させることができる。   Such a transmission type optical deflection disk 30 may be manufactured by using ultra-precision processing such as cutting directly with a transparent resin, or by using a mold in consideration of manufacturing cost. Here, the inclined surface 33 is formed only on the emission side surface of the transmissive optical deflection disk 30, and the incident side surface is formed in a flat shape. Therefore, when the transmissive optical deflection disk 30 is manufactured using a mold, the mold can be manufactured easily because only one surface of the mold is processed. Further, in the case where the transmissive light deflection disk 30 is manufactured by directly cutting and manufacturing a transparent resin, since the incident side surface is flat, it is easy to fix the material and processing is easy. . Note that if the transmissive light deflection disk 30 is subjected to an antireflection treatment by a thin film or a fine structure, return light that causes variations in the output of the light source device 10 can be reduced. Further, since the transmittance is improved, the loss of the light amount from the light source device 10 can be reduced.

（光源装置１０の構成）
図４は、本形態の光ビーム走査装置に用いた光源装置の説明図である。図２および図４に示すように、光源装置１０は、光源としてのレーザダイオード１３とコリメートレンズ１６とを備えており、光源装置１０は、ファーフィールドパターンが長軸方向および短軸方向をもつ光ビームを透過型光偏向ディスク３０に出射している。ここで、レーザダイオード１３は、直交する第１の方向Ｌ１（図４における垂直方向）と第２の方向Ｌ２（図４における水平方向／偏光方向）とで発散角が異なる光ビームを出射しており、図４では、第１の方向Ｌ１の発散角は、第２の方向Ｌ２の発散角よりも大きい。ここで、コリメートレンズ１６から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ１における焦点が第２の方向Ｌ２における焦点が長くなっている。従って、光源装置１０から出射される光ビームは、光軸方向の手前側では縦長のスポットであるが、出射方向における遠方では横長のスポットとなる。 (Configuration of light source device 10)
FIG. 4 is an explanatory diagram of a light source device used in the light beam scanning device of this embodiment. As shown in FIGS. 2 and 4, the light source device 10 includes a laser diode 13 as a light source and a collimator lens 16. The light source device 10 is a light whose far field pattern has a major axis direction and a minor axis direction. The beam is emitted to the transmissive optical deflection disk 30. Here, the laser diode 13 emits light beams having different divergence angles in the orthogonal first direction L1 (vertical direction in FIG. 4) and the second direction L2 (horizontal direction / polarization direction in FIG. 4). In FIG. 4, the divergence angle in the first direction L1 is larger than the divergence angle in the second direction L2. Here, the light beam emitted from the collimating lens 16 has a long focal point in the first direction L1 and a long focal point in the second direction L2. Therefore, the light beam emitted from the light source device 10 is a vertically long spot on the near side in the optical axis direction, but becomes a horizontally long spot far away in the emission direction.

ここで、コリメートレンズ１６と透過型光偏向ディスク３０の配置関係は、第１の方向Ｌ１および第２の方向Ｌ２のうち、第２の方向Ｌ２において透過型光偏向ディスク３０のディスク面あるいはその近傍で合焦する収束光となるように設定され、第１の方向Ｌ１では発散光の状態で透過型光偏向ディスク３０のディスク面に到達するように設定されている。従って、光源装置１０から出射された光ビームは、透過型光偏向ディスク３０のディスク面に縦長のスポットを形成し、幅の狭い第２の方向Ｌ２については、透過型光偏向ディスク３０の周方向に設定されている。このため、光源装置１０は、ファーフィールドパターンが長軸方向および短軸方向をもつ光ビームを透過型光偏向ディスク３０に出射するとともに、短軸方向を透過型光偏向ディスク３０の周方向に向けて出射する。従って、透過型光偏向ディスク３０からは、第２の方向Ｌ２で発散角が大きく、第１の方向Ｌ１で発散角が小さい横長のスポットを形成するように光ビームが出射され、かかる光ビームは、透過型光偏向ディスク３０の回転により、第１の方向Ｌ１に走査されることになる。   Here, the arrangement relationship between the collimating lens 16 and the transmissive light deflection disk 30 is such that the disk surface of the transmissive light deflection disk 30 or its vicinity in the second direction L2 of the first direction L1 and the second direction L2. In the first direction L1, it is set so as to reach the disk surface of the transmissive light deflection disk 30 in the divergent light state. Accordingly, the light beam emitted from the light source device 10 forms a vertically long spot on the disk surface of the transmissive light deflection disk 30, and the circumferential direction of the transmissive light deflection disk 30 in the narrow second direction L 2. Is set to Therefore, the light source device 10 emits a light beam having a far field pattern having a major axis direction and a minor axis direction to the transmissive optical deflection disk 30 and directs the minor axis direction to the circumferential direction of the transmissive optical deflection disk 30. And exit. Accordingly, the light beam is emitted from the transmissive light deflection disk 30 so as to form a horizontally long spot having a large divergence angle in the second direction L2 and a small divergence angle in the first direction L1. The transmissive light deflection disk 30 is scanned in the first direction L1.

（光ビームの走査方法）
以上のように構成された光ビーム走査装置１における光ビームの走査方法を以下に説明する。図５は、本形態の光ビーム走査装置における走査方向の時間的な変化を示す説明図である。 (Light beam scanning method)
A light beam scanning method in the light beam scanning apparatus 1 configured as described above will be described below. FIG. 5 is an explanatory diagram showing temporal changes in the scanning direction in the light beam scanning apparatus of the present embodiment.

まず、本形態の光ビーム走査装置１では、図２に示すように、同期モータ４０によって、透過型光偏向ディスク３０は、所定の回転数で等速回転する。この状態で、光源装置１０からレーザ光が出射され、このレーザ光ビームは、透過型光偏向ディスク３０の入射側の面に対して略直交するように入射する。より具体的には、１つの光偏向領域３２の周方向幅の中心位置に向かって入射する。   First, in the light beam scanning apparatus 1 of this embodiment, as shown in FIG. 2, the transmission type light deflection disk 30 is rotated at a constant speed by a synchronous motor 40 at a predetermined rotational speed. In this state, laser light is emitted from the light source device 10, and this laser light beam is incident so as to be substantially orthogonal to the incident-side surface of the transmissive light deflection disk 30. More specifically, the light is incident toward the center position of the circumferential width of one light deflection region 32.

透過型光偏向ディスク３０の光偏向領域３２に入射した光ビームは、透過型光偏向ディスク３０を透過する際に、傾斜面３３で屈折されて出射される。例えば、図１に示すように、ある光偏向領域３２で走査角度θｓ１の方向に屈折されて出射される。ここで、上述のように、隣接する光偏向領域３２の傾斜面３３の傾斜角度θｗは、次第に増加または減少するようになっているため、隣接する光偏向領域３２では、例えば、走査角度θｓ１と０．１°の角度差がある走査角度θｓ２の方向に屈折されて出射される。従って、透過型光偏向ディスク３０の回転にともなって、例えば、０．１°間隔で、光ビームが順次出射されて、所定の範囲が走査される。   The light beam incident on the light deflection region 32 of the transmissive light deflection disk 30 is refracted and emitted by the inclined surface 33 when passing through the transmissive light deflection disk 30. For example, as shown in FIG. 1, the light is refracted in the direction of the scanning angle θs1 in a certain light deflection region 32 and emitted. Here, as described above, since the inclination angle θw of the inclined surface 33 of the adjacent light deflection region 32 is gradually increased or decreased, in the adjacent light deflection region 32, for example, the scan angle θs1 and The light is refracted and emitted in the direction of the scanning angle θs2 having an angle difference of 0.1 °. Accordingly, with the rotation of the transmissive light deflection disk 30, for example, light beams are sequentially emitted at intervals of 0.1 ° to scan a predetermined range.

それ故、本形態の光ビーム走査装置１における走査方向の時間的な変化は、例えば、図５に示すように表される。ここで、透過型光偏向ディスク３０のディスク面に垂直な方向を±０°とし、それより半径方向外側を−方向、半径方向内側を＋方向として走査角度を表すと、本形態の光ビーム走査装置１では、まず、後述するフォトカプラにより、基準信号に基準パルスＰ１が発生した後、時間ｔ１を経過した時点では、透過型光偏向ディスク３０から−α°方向に光ビームが出射される。その後、走査方向がステップ状に切り換わっていき、＋α°方向に光ビームが出射された時点で１回の走査が終了する。ここで、αは、例えば８°〜２５°に設定される。   Therefore, the temporal change in the scanning direction in the light beam scanning apparatus 1 of the present embodiment is expressed as shown in FIG. 5, for example. Here, when the direction perpendicular to the disk surface of the transmissive light deflection disk 30 is ± 0 °, the scanning angle is expressed with the radially outer side as the negative direction and the radial inner side as the positive direction, the light beam scanning of this embodiment In the apparatus 1, first, after a reference pulse P <b> 1 is generated in a reference signal by a photocoupler described later, a light beam is emitted from the transmissive optical deflection disk 30 in the −α ° direction when time t <b> 1 has elapsed. Thereafter, the scanning direction is switched stepwise, and one scan is completed when the light beam is emitted in the + α ° direction. Here, α is set to 8 ° to 25 °, for example.

このような走査が期間ｔ５において行われた後、再び、フォトカプラにより基準パルスＰ１が発生し、上記の光ビーム走査が繰り返される。ここで、各ステップの間隔が分解能に相当する。また、各ステップの期間ｔ４のうち、走査方向の切り換えに要する時間ｔ３を除く期間ｔ２を利用して、対象物の検出が行われる。それ故、基準パルスＰ１からの経過時間によって、いずれの方向に光ビームを出射しているかを把握できるので、その戻り光に基づいて、いずれの方向に障害物があるかを検出することができる。なお、レーザダイオード１３については、連続駆動してもよいが、期間ｔ２に相当する時間だけ点灯するようなパルス駆動を行うことが好ましい。   After such scanning is performed in the period t5, the reference pulse P1 is generated again by the photocoupler, and the above light beam scanning is repeated. Here, the interval of each step corresponds to the resolution. In addition, among the period t4 of each step, the object is detected using the period t2 excluding the time t3 required for switching the scanning direction. Therefore, since it is possible to grasp in which direction the light beam is emitted from the elapsed time from the reference pulse P1, it is possible to detect in which direction there is an obstacle based on the return light. . The laser diode 13 may be continuously driven, but it is preferable to perform pulse driving so that the laser diode 13 is lit for a time corresponding to the period t2.

（光ビーム走査装置の具体的構成）
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した光ビーム走査装置の平面図および側面図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した光ビーム走査装置の斜視図および断面図である。図８は、本発明を適用した光ビーム走査装置の分解斜視図である。 (Specific configuration of light beam scanning device)
6A and 6B are a plan view and a side view of a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied. 7A and 7B are a perspective view and a sectional view of a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied. FIG. 8 is an exploded perspective view of a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied.

図１〜図５を参照して説明した光ビーム走査装置１を構成するにあたって、本形態では、図６〜図８に示すように、共通のベース５１の上に、光源装置１０および光偏向機構３が搭載されている。まず、光偏向機構３は、光偏向素子としての透過型光偏向ディスク３０と、この透過型光偏向ディスク３０を軸線周りに回転させる同期モータ４０とを備えている。同期モータ４０は、ステッピングモータであり、環状のステータ４１と、この環状のステータ４１の内側に配置されたロータマグネット４２と、Ｅ形止め輪５９によってロータマグネット４２が固定された回転軸４３とを備えている。ステータ４１は、上下２段のステータ組から構成され、いずれのステータ組においても、コイル４１１が巻回されたボビン４２２を上下２枚のコア４２３で挟んだ構造になっている。この状態で、上下２枚のコア４１３から延びた極歯がボビン４２２の内周面に沿って交互に並んだ状態となる。一方、ロータマグネット４２において、その外周面には周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。なお、コイル４１１には給電基板４９が接続されている。   In configuring the light beam scanning apparatus 1 described with reference to FIGS. 1 to 5, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 to 8, the light source device 10 and the light deflection mechanism are provided on a common base 51. 3 is installed. First, the optical deflection mechanism 3 includes a transmissive optical deflection disk 30 as an optical deflection element, and a synchronous motor 40 that rotates the transmissive optical deflection disk 30 about an axis. The synchronous motor 40 is a stepping motor, and includes an annular stator 41, a rotor magnet 42 disposed inside the annular stator 41, and a rotating shaft 43 to which the rotor magnet 42 is fixed by an E-shaped retaining ring 59. I have. The stator 41 is composed of an upper and lower two-stage stator set, and in each stator set, a bobbin 422 around which a coil 411 is wound is sandwiched between two upper and lower cores 423. In this state, the pole teeth extending from the upper and lower cores 413 are alternately arranged along the inner peripheral surface of the bobbin 422. On the other hand, in the rotor magnet 42, N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction on the outer peripheral surface thereof. Note that a power supply substrate 49 is connected to the coil 411.

回転軸４３は、基端側が、ボールベアリングからなる軸受５２を介してベース５１に支持され、その上端側はボールベアリングからなる軸受５３を介して上プレート５４に支持されている。ここで、上プレート５４は、ベース５１に対して所定の間隔をあけてネジ５５で固定され、かつ、ベース５１と上プレート５４との間には、ベース５１および上プレート５４に対して所定の間隔をあけて中プレート５６がネジ５７で固定されている。中プレート５４には、回転軸４３を通す穴が形成されている。なお、軸受５２とベース５１との間には、ボールベアリングからなる軸受５２に与圧を付与するためのコイルスプリング５８が配置されている。   The rotating shaft 43 is supported on the base 51 via a bearing 52 made of a ball bearing at the base end side, and supported on the upper plate 54 via a bearing 53 made of a ball bearing. Here, the upper plate 54 is fixed with screws 55 at a predetermined interval with respect to the base 51, and between the base 51 and the upper plate 54, with respect to the base 51 and the upper plate 54. The middle plate 56 is fixed with screws 57 at intervals. The middle plate 54 has a hole through which the rotary shaft 43 passes. A coil spring 58 is provided between the bearing 52 and the base 51 to apply pressure to the bearing 52 formed of a ball bearing.

同期モータ４０において、中プレート５６のやや上方位置には、回転軸４３にホルダ４４が固定されており、このホルダ４４上には、前記の透過型光偏向ディスク３０がブッシュナット４５によって固定されている。ここで、透過型光偏向ディスク３０には、遮光部３６が形成されている一方、この遮光部３６が通過する位置には、図４を参照して説明した基準信号に基準パルスＰ１を発生させるためのフォトカプラ６０が配置され、このフォトカプラ６０には回路基板６１が接続されている。   In the synchronous motor 40, a holder 44 is fixed to the rotary shaft 43 at a position slightly above the middle plate 56, and the transmission type optical deflection disk 30 is fixed to the holder 44 by a bush nut 45. Yes. Here, the transmissive light deflection disk 30 is provided with a light shielding portion 36, and a reference pulse P1 is generated in the reference signal described with reference to FIG. 4 at a position where the light shielding portion 36 passes. A photocoupler 60 is arranged, and a circuit board 61 is connected to the photocoupler 60.

このように構成した光ビーム走査装置１において、コイル４１１に通電すると、回転軸４３が軸線周りに回転し、透過型光偏向ディスク３０が回転することになる。   In the light beam scanning apparatus 1 configured as described above, when the coil 411 is energized, the rotating shaft 43 rotates around the axis, and the transmissive light deflection disk 30 rotates.

一方、ベース３１において、同期モータ４０が搭載されている領域の側方は、光源装置１０の搭載部になっており、そこには、光路を確保する開口部が上面部に形成されたカバー７１が取り付けられている。このカバー７１の下方には、配線基板１１、ホルダ１２、レーザダイオード１３、このレーザダイオード３４の周囲に配置された円盤状のギア１４、ブシュ１５、ブシュ１５に保持されたコリメートレンズ１６、ワッシャ１７、コイルバネ１８がこの順に搭載されている。ここで、円盤状のギア１４には、上面が螺旋状のカムになった突条部１４１が形成されている一方、コリメートレンズ１６を保持するブシュ１５の下面には、ギア１４の突条部１４１が当たる受け部１５１が形成されている。ここで、受け部１５１の下面もテーパになっているため、ギア１４を回転すれば、突条部１４１と受け部１５１との位置関係が切り換わるので、コリメートレンズ１６を光軸方向に移動させることができ、その位置を調整することができる。このように、本形態では、レーザダイオード１３とコリメートレンズ１６との相対位置を調整するための位置調整機構１９が構成されている。   On the other hand, the side of the region where the synchronous motor 40 is mounted in the base 31 is a mounting portion of the light source device 10, and there is a cover 71 in which an opening for securing an optical path is formed on the upper surface portion. Is attached. Below the cover 71, there are a wiring board 11, a holder 12, a laser diode 13, a disk-shaped gear 14 arranged around the laser diode 34, a bush 15, a collimating lens 16 held by the bush 15, and a washer 17. The coil spring 18 is mounted in this order. Here, the disc-shaped gear 14 is formed with a ridge 141 having a spiral cam on the upper surface, while the ridge of the gear 14 is formed on the lower surface of the bush 15 that holds the collimating lens 16. The receiving part 151 which 141 hits is formed. Here, since the lower surface of the receiving portion 151 is also tapered, if the gear 14 is rotated, the positional relationship between the ridge portion 141 and the receiving portion 151 is switched, so that the collimating lens 16 is moved in the optical axis direction. And its position can be adjusted. Thus, in this embodiment, the position adjusting mechanism 19 for adjusting the relative position between the laser diode 13 and the collimating lens 16 is configured.

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光ビーム走査装置１では、同期モータ４０を回転させた状態で、光源装置１０から出射したレーザ光を透過型光偏向ディスク３０に入射させ、透過型光偏向ディスク３０で光ビームを屈折させて、光ビームを所定の方向に走査している。すなわち、透過型光偏向ディスク３０は、円周方向に分割された複数の放射状の光偏向領域３２から構成され、光偏向領域３２のそれぞれに、入射された光ビームを屈折させる傾斜面３３が形成されている。そのため、簡易な構成で透過型光偏向ディスク３０を形成することができる。また、屈折角が互いに異なる傾斜面３３を円周方向に多数形成することで、透過型光偏向ディスク３０を１回転させれば、所定の走査範囲を走査することができる。すなわち、１つの走査角度へ光ビームを出射させるために１つの屈折角度θｗを有する傾斜面３３を透過型光偏向ディスク３０に形成すればよく、回折機能を備えた偏向ディスクのように１つの走査角度へ光ビームを出射させるために複数の格子溝を設ける必要がない。従って、光ビームの走査の分解能を上げていった場合であっても、透過型光偏向ディスク３０の径を小さくすることができ、その結果、装置の小型化を図ることができる。 (Main effects of this form)
As described above, in the light beam scanning device 1 of the present embodiment, the laser beam emitted from the light source device 10 is made incident on the transmissive light deflection disk 30 while the synchronous motor 40 is rotated, so that the transmissive light deflection disk 30 is rotated. The light beam is refracted at 30 to scan the light beam in a predetermined direction. That is, the transmissive light deflection disk 30 is composed of a plurality of radial light deflection regions 32 divided in the circumferential direction, and an inclined surface 33 that refracts an incident light beam is formed in each of the light deflection regions 32. Has been. Therefore, the transmissive light deflection disk 30 can be formed with a simple configuration. Further, by forming a large number of inclined surfaces 33 having different refraction angles in the circumferential direction, a predetermined scanning range can be scanned by rotating the transmissive light deflection disk 30 once. That is, an inclined surface 33 having one refraction angle θw may be formed on the transmission type optical deflection disk 30 in order to emit a light beam to one scanning angle, and one scanning is performed like a deflection disk having a diffraction function. There is no need to provide a plurality of grating grooves in order to emit the light beam to an angle. Therefore, even when the resolution of scanning of the light beam is increased, the diameter of the transmissive light deflection disk 30 can be reduced, and as a result, the apparatus can be miniaturized.

さらに、透過型光偏向ディスク３０は扁平な円盤状であるため、装置の薄型化を図ることも可能である。しかも、本形態では、透過型光偏向ディスク３０は樹脂で形成されている。そのため、透過型光偏向ディスク３０生産性に優れ、また、光ビーム走査装置１の軽量化、低コスト化が可能である。尚、例えば±５０℃程度の温度変動があっても、走査角度θｓの変動率は１％以下であり、走査性能への影響はほとんどない。   Furthermore, since the transmissive light deflection disk 30 has a flat disk shape, it is possible to reduce the thickness of the apparatus. In addition, in this embodiment, the transmissive light deflection disk 30 is made of resin. Therefore, the productivity of the transmissive optical deflection disk 30 is excellent, and the light beam scanning device 1 can be reduced in weight and cost. For example, even if there is a temperature fluctuation of about ± 50 ° C., the fluctuation rate of the scanning angle θs is 1% or less and there is almost no influence on the scanning performance.

また、透過型光偏向ディスク３０において、光偏向領域３３に形成されている傾斜面３２は、半径方向に向かって傾斜している。このため、透過型光偏向ディスク３０が等速回転している場合でも、光源装置１０から出射された光ビームが同一の光偏向領域３３に位置している間、透過型光偏向ディスク３０から出射される光ビームは同一方向に出射される。従って、透過型光偏向ディスク３０の回転を停止しなくても、同一の方向に所定の期間、光ビームを出射できる。   In the transmissive optical deflection disk 30, the inclined surface 32 formed in the light deflection region 33 is inclined in the radial direction. Therefore, even when the transmissive light deflection disk 30 is rotating at a constant speed, the light beam emitted from the light source device 10 is emitted from the transmissive light deflection disk 30 while it is located in the same light deflection region 33. The emitted light beams are emitted in the same direction. Therefore, the light beam can be emitted in the same direction for a predetermined period without stopping the rotation of the transmission type optical deflection disk 30.

しかも、光源装置１０から出射された光ビームが隣接する光偏向領域３３に移ると、透過型光偏向ディスク３０から出射される方向が即座に切り換わり、過度期間（図４に示す期間ｔ３）がほとんどないので、無駄な時間が発生しない。   In addition, when the light beam emitted from the light source device 10 moves to the adjacent light deflection region 33, the direction emitted from the transmissive light deflection disk 30 is immediately switched, and an excessive period (period t3 shown in FIG. 4) is generated. There is almost no wasteful time.

また、光偏向領域３２のそれぞれには一定角度の傾斜面３３が形成されるとともに、隣接する光偏向領域３２の傾斜面３３の傾斜角度θｗは、次第に増加または減少するようになっている。そのため、簡易な構成で、各走査角度θｓに順次、光ビームを出射することができる。さらに、光偏向領域３２は、中心孔３１を中心として、略等角度間隔で円周方向に分割された領域である。そのため、同期モータ４０の回転数が一定であれば、光源装置１０からは、一定間隔でパルス状の光ビームを出射すれば良いから、発光源の制御が容易になる。   In addition, an inclined surface 33 having a constant angle is formed in each of the light deflection regions 32, and the inclination angle θw of the inclined surface 33 of the adjacent light deflection region 32 is gradually increased or decreased. Therefore, a light beam can be emitted sequentially at each scanning angle θs with a simple configuration. Further, the light deflection region 32 is a region divided in the circumferential direction at substantially equal angular intervals with the center hole 31 as the center. Therefore, if the number of rotations of the synchronous motor 40 is constant, the light source device 10 may emit pulsed light beams at regular intervals, so that the light source can be controlled easily.

さらに、ポリゴンミラーを高速回転させて、短時間のうちに、同一の方向に光ビームを数多く出射する方式と違って、所定の時間、光の出射方向が変らないので、対象物の検出を確実に行うことができる。さらに、透過型光偏向ディスク３０を高速回転させる必要がないので、ステッピングモータなど、安価な同期モータ４０を用いることができる。   Furthermore, unlike the method in which a polygon mirror is rotated at a high speed to emit many light beams in the same direction within a short time, the light emission direction does not change for a predetermined time, so the detection of an object is ensured. Can be done. Furthermore, since it is not necessary to rotate the transmissive optical deflection disk 30 at high speed, an inexpensive synchronous motor 40 such as a stepping motor can be used.

また、光源装置１０では、コリメートレンズ１６が、レーザダイオード１３から出射された光ビームを、光軸方向に直交する第１の方向Ｌ１（垂直方向）および第２の方向Ｌ２（水平方向）のうち、第２の方向Ｌ２では透過型光偏向ディスク３０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導く。従って、光源装置１０から出射された光ビームは、透過型光偏向ディスク３０の光偏向領域３２に対して半径方向に延びるスポットとして照射され、透過型光偏向ディスク３０の光偏向領域３２の周方向においては光ビームの幅が狭い。従って、小型の透過型光偏向ディスク３０であっても多数の光偏向領域３２を形成することができるので、透過型光偏向ディスク３０の小型化を図ることができる。そのため、透過型光偏向ディスク３０を駆動する際のバランスも向上するので、精度の高い光走査を行うことができ、かつ、透過型光偏向ディスク３０を駆動する同期モータ４０などについてもその小型化を図ることができる。それ故、光ビーム装置１の大幅な小型化を図ることができる。   Moreover, in the light source device 10, the collimating lens 16 causes the light beam emitted from the laser diode 13 to be out of the first direction L1 (vertical direction) and the second direction L2 (horizontal direction) orthogonal to the optical axis direction. In the second direction L2, the light is guided as convergent light focused on or near the upper surface of the transmissive light deflection disk 30. Therefore, the light beam emitted from the light source device 10 is irradiated as a spot extending in the radial direction with respect to the light deflection region 32 of the transmissive light deflection disk 30, and the circumferential direction of the light deflection region 32 of the transmissive light deflection disk 30. In, the width of the light beam is narrow. Therefore, even with a small transmissive light deflection disk 30, a large number of light deflection regions 32 can be formed, and the transmissive light deflection disk 30 can be downsized. Therefore, the balance when driving the transmissive optical deflection disk 30 is improved, so that highly accurate optical scanning can be performed, and the synchronous motor 40 for driving the transmissive optical deflection disk 30 can be downsized. Can be achieved. Therefore, the light beam device 1 can be greatly reduced in size.

さらに、透過型光偏向ディスク３０からは、第２の方向Ｌ２で発散角が大きく、第１の方向Ｌ１で発散角が小さい横長のスポットを形成するように光ビームが出射され、かかる光ビームは、透過型光偏向ディスク３０の回転により、第１の方向Ｌ１に走査される。従って、走査方向と直交する方向における発散角が大きいので、走査方向と直交する方向における監視範囲も広い。   Further, a light beam is emitted from the transmissive light deflection disk 30 so as to form a horizontally long spot having a large divergence angle in the second direction L2 and a small divergence angle in the first direction L1, and the light beam is The transmissive light deflection disk 30 is rotated to scan in the first direction L1. Accordingly, since the divergence angle in the direction orthogonal to the scanning direction is large, the monitoring range in the direction orthogonal to the scanning direction is also wide.

また、本形態で用いた透過型光偏向ディスク３０では、その屈折作用を利用しており、屈折角は、入射する光ビームの波長の影響をほとんど受けない。そのため、透過型光偏向ディスク３０を用いた本形態の光ビーム走査装置１では、安定した強度の光ビームを走査することができる。さらに、透過型光偏向ディスク３０は温度変動があっても、温度変動による透過率の変動は、回折効率の変動に比してわずかである。従って、温度変動の影響をあまり受けることなく安定した強度の光ビームを走査することができる。   Further, the transmissive optical deflection disk 30 used in this embodiment uses the refraction action, and the refraction angle is hardly affected by the wavelength of the incident light beam. Therefore, the light beam scanning apparatus 1 of the present embodiment using the transmissive light deflection disk 30 can scan a light beam with a stable intensity. Further, even if the transmissive optical deflection disk 30 has a temperature variation, the transmittance variation due to the temperature variation is small compared to the diffraction efficiency variation. Therefore, it is possible to scan a light beam having a stable intensity without being greatly affected by temperature fluctuations.

本形態では、光源装置１０から出射された光ビームが透過型光偏向ディスク３０を透過するように構成されている。そのため、同期モータ４０で回転させた透過型光偏向ディスク３０に回転ぶれや面ぶれが生じても屈折角はほとんど変化しない。そのため、光ビームの走査ジッタが良好になる。   In this embodiment, the light beam emitted from the light source device 10 is configured to pass through the transmissive light deflection disk 30. For this reason, the refraction angle hardly changes even if the transmission optical deflection disk 30 rotated by the synchronous motor 40 undergoes rotational shake or surface shake. Therefore, the scanning jitter of the light beam becomes good.

［その他の実施の形態］
上記形態では、透過型光偏向ディスク３０を樹脂で形成したが、透過型光偏向ディスク３０をガラスで形成しても良い。この場合には、温度変動の影響をほとんど受けないため、温度特性が安定するとともに、高温環境下でも光ビーム走査装置の使用が可能となる。 [Other embodiments]
In the above embodiment, the transmissive light deflection disk 30 is made of resin, but the transmissive light deflection disk 30 may be made of glass. In this case, since it is hardly affected by temperature fluctuation, the temperature characteristics are stabilized and the light beam scanning apparatus can be used even in a high temperature environment.

また、上記形態では、傾斜面３３が透過型光偏向ディスク３０の出射面に形成されていたが、入射面、あるいは出射面および射面の両面に傾斜面が形成されても良い。   Moreover, in the said form, although the inclined surface 33 was formed in the output surface of the transmissive | pervious optical deflection | deviation disk 30, an inclined surface may be formed in an incident surface or both surfaces of an output surface and an incident surface.

さらに、上記形態では、透過型光偏向ディスク３０の回転位置を検出するためのセンサとしてフォトカプラ６０を用いたが、フォトダイオード、光学式エンコーダやホール素子あるいはＭＲ素子を用いてもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the photocoupler 60 is used as a sensor for detecting the rotational position of the transmissive optical deflection disk 30, but a photodiode, an optical encoder, a Hall element, or an MR element may be used.

さらにまた、上述した形態では、光源装置１０から出射された光ビームが透過型光偏向ディスク３０を透過するように構成されていたが、光源装置１０から出射された光ビームが、反射型光偏向ディスクで反射することにより、走査されるように構成しても良い。この場合には、図１および図２を参照して説明した光偏向ディスクの上面あるいは下面を反射面とし、かつ、光偏向ディスクの上面に向けて、光源装置から光ビームを照射すればよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the light beam emitted from the light source device 10 is configured to pass through the transmissive light deflection disk 30. However, the light beam emitted from the light source device 10 is reflected light deflection. You may comprise so that it may scan by reflecting with a disk. In this case, a light beam may be emitted from the light source device toward the upper surface or the lower surface of the optical deflection disk described with reference to FIGS. 1 and 2 as a reflection surface and toward the upper surface of the optical deflection disk.

また、上記形態では、レーザ発光素子から出射された光ビームを発散角が小さい方向で光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させ、かつ、発散角が小さい方を光偏向ディスクの周方向に向けて出射したが、レーザ発光素子から出射された光ビームを発散角が大きい方向で光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させ、かつ、発散角が大きい方を光偏向ディスクの周方向に向けて出射してもよい。いずれの場合も、光偏向ディスクから出射される光ビームにおいて、走査方向と直交する方向において発散角を大きくすれば、走査方向と直交する方向に対しても広い角度範囲に対して監視することができる。   Further, in the above embodiment, the light beam emitted from the laser light emitting element is focused at or near the light deflection disk in the direction where the divergence angle is small, and the smaller divergence angle is directed toward the circumferential direction of the light deflection disk. The light beam emitted from the laser light emitting element is focused at or near the optical deflection disk in the direction of a large divergence angle, and the one with the larger divergence angle is emitted toward the circumferential direction of the optical deflection disk. May be. In any case, if the divergence angle is increased in the direction orthogonal to the scanning direction in the light beam emitted from the optical deflection disk, it is possible to monitor over a wide angular range in the direction orthogonal to the scanning direction. it can.

上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明を適用した光ビーム走査装置の概略構成を模式的に示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows typically schematic structure of the light beam scanning apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光ビーム走査装置の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of the light beam scanning apparatus to which this invention is applied. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明を適用した光ビーム走査装置で用いられた透過型光偏向ディスクの平面図、Ｘ−Ｘ断面の断面図、Ｙ−Ｙ断面の断面図、およびＺ−Ｚ断面の断面図である。(A), (b), (c), and (d) are a plan view of a transmissive optical deflection disk used in a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied, a cross-sectional view of an XX section, and a Y- It is sectional drawing of a Y cross section, and sectional drawing of a ZZ cross section. 本発明を適用した光ビーム走査装置に用いた光源装置の説明図であるIt is explanatory drawing of the light source device used for the light beam scanning apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した光ビーム走査における走査方向の時間的な変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change of the scanning direction in the light beam scanning to which this invention is applied. （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した光ビーム走査装置の平面図および側面図である。(A), (b) is the top view and side view of a light beam scanning device to which the present invention is applied. （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した光ビーム走査装置の斜視図および断面図である。(A), (b) is the perspective view and sectional drawing of a light beam scanning device to which the present invention is applied. 本発明を適用した光ビーム走査装置の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a light beam scanning apparatus to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光ビーム走査装置
３ 光偏向機構
１０ 光源装置
１３ レーザダイオード（レーザ発光素子）
１６ コリメートレンズ
１９ 位置調整機構
３０ 透過型光偏向ディスク（光偏向素子）
４０ 同期モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light beam scanning device 3 Optical deflection mechanism 10 Light source device 13 Laser diode (laser light emitting element)
16 Collimating lens 19 Position adjustment mechanism 30 Transmission type optical deflection disk (optical deflection element)
40 Synchronous motor

Claims (8)

光源装置と、該光源装置から出射された光ビームを所定の角度範囲にわたって走査させる光偏向機構とを有する光ビーム走査装置において、
前記光偏向機構は、光偏向ディスクと、該光偏向ディスクを回転駆動する同期モータとを備え、
前記光偏向ディスクのディスク面には、周方向において分割された複数の光偏向領域の各々に、当該光偏向ディスクに入射した光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に屈折させて出射する傾斜面を備え、
前記傾斜面は、前記複数の光偏向領域の各々で半径方向に向かって傾斜していることを特徴とする光ビーム走査装置。 In a light beam scanning device having a light source device and a light deflection mechanism that scans a light beam emitted from the light source device over a predetermined angular range,
The optical deflection mechanism includes an optical deflection disk and a synchronous motor that rotationally drives the optical deflection disk,
On the disk surface of the optical deflection disk, the light beam incident on the optical deflection disk is refracted in a direction different from that of the adjacent optical deflection area and emitted to each of the plurality of optical deflection areas divided in the circumferential direction. With an inclined surface,
The inclined surface is inclined in the radial direction in each of the plurality of light deflection regions. 請求項１において、前記同期モータは、ステッピングモータであることを特徴とする光ビーム走査装置。   2. The light beam scanning apparatus according to claim 1, wherein the synchronous motor is a stepping motor. 請求項１または２において、さらに、前記光偏向ディスクの回転位置を検出するセンサを有することを特徴とする光ビーム走査装置。   3. The light beam scanning apparatus according to claim 1, further comprising a sensor that detects a rotational position of the optical deflection disk. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記傾斜面の傾斜角度は、周方向に並ぶ前記複数の光偏向領域の各々で連続的に変化していることを特徴とする光ビーム走査装置。   4. The light beam scanning apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle of the inclined surface continuously changes in each of the plurality of light deflection regions arranged in a circumferential direction. 5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記光偏向ディスクは、前記複数の光偏向領域の各々で、当該光偏向ディスクを透過してきた光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に屈折させて出射する透過型光偏向ディスクであることを特徴とする光ビーム走査装置。   5. The optical deflection disk according to claim 1, wherein the optical deflection disk refracts the light beam transmitted through the optical deflection disk in a direction different from that of the adjacent optical deflection area. A light beam scanning device, characterized in that the light beam scanning device emits a transmissive light deflection disk. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記光源装置は、前記光ビームを前記光偏向ディスクの半径方向に長く、周方向では当該光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦する収束光として出射することを特徴とする光ビーム走査装置。   6. The light source device according to claim 1, wherein the light source device emits the light beam as convergent light that is long in a radial direction of the optical deflection disk and is focused in or near the optical deflection disk in a circumferential direction. A light beam scanning device. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記光源装置は、レーザ発光素子と、該レーザ発光素子から出射された光ビームを、光軸方向に直交する第１の方向および第２の方向のうちの少なくとも一方で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦する収束光として導くコリメートレンズとを備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。   6. The light source device according to claim 1, wherein the light source device transmits a laser light emitting element and a light beam emitted from the laser light emitting element in a first direction and a second direction orthogonal to the optical axis direction. A light beam scanning apparatus comprising: a collimating lens that guides at least one of the light deflection disk and convergent light focused in the vicinity thereof. 請求項７において、前記レーザ発光素子と前記コリメートレンズとの光軸方向における相対位置を調整する位置調整機構を備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。   8. The light beam scanning apparatus according to claim 7, further comprising a position adjusting mechanism that adjusts a relative position between the laser light emitting element and the collimating lens in an optical axis direction.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155467A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Nidec Sankyo Corp Light beam scanner
JP2011503597A (en) * 2007-11-13 2011-01-27 シェクロン、クロード Device for detecting objects, especially dangerous materials
JP2018512623A (en) * 2015-04-13 2018-05-17 カール・ツアイス・インダストリーエレ・メステクニク・ゲーエムベーハー Incident light illumination for variable working distance
JP2022545454A (en) * 2019-08-22 2022-10-27 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド Optical system and drone system

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364307B (en) * 2015-12-18 2017-09-26 海特光电有限责任公司 A kind of refraction type laser scanning device
KR102441588B1 (en) * 2017-07-10 2022-09-07 삼성전자주식회사 Beam scanning apparatus and optical apparatus including the same
CN113946046A (en) * 2020-07-17 2022-01-18 深圳光峰科技股份有限公司 Beam shifting device and projection system
CN113050066A (en) * 2021-02-04 2021-06-29 宁波傲视智绘光电科技有限公司 Laser scanning device, method and storage medium

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4795224A (en) * 1986-10-06 1989-01-03 Katsuchika Goto Optical scanning pattern generator
JPH07227686A (en) * 1994-02-22 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Optical transmitter device and light irradiation method
DE4441341A1 (en) * 1994-11-08 1996-05-15 Mannesmann Ag Drum scanner with laser exposure unit
JPH1144750A (en) * 1997-05-30 1999-02-16 Aisin Seiki Co Ltd Optical radar
JP2002071808A (en) * 2000-08-28 2002-03-12 Omron Corp Ranging device and preceding vehicle detecting system and preceding vehicle tracking system using this
WO2004003626A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-08 Eads Deutschland Gmbh Device and method for the deflection of a laser beam for optical measuring systems
JP2004051283A (en) * 2002-07-18 2004-02-19 Hitachi Ltd Elevator control system
JP2005241938A (en) * 2004-02-26 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light beam scanner

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4795224A (en) * 1986-10-06 1989-01-03 Katsuchika Goto Optical scanning pattern generator
JPH07227686A (en) * 1994-02-22 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Optical transmitter device and light irradiation method
DE4441341A1 (en) * 1994-11-08 1996-05-15 Mannesmann Ag Drum scanner with laser exposure unit
JPH1144750A (en) * 1997-05-30 1999-02-16 Aisin Seiki Co Ltd Optical radar
JP2002071808A (en) * 2000-08-28 2002-03-12 Omron Corp Ranging device and preceding vehicle detecting system and preceding vehicle tracking system using this
WO2004003626A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-08 Eads Deutschland Gmbh Device and method for the deflection of a laser beam for optical measuring systems
JP2004051283A (en) * 2002-07-18 2004-02-19 Hitachi Ltd Elevator control system
JP2005241938A (en) * 2004-02-26 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light beam scanner

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155467A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Nidec Sankyo Corp Light beam scanner
JP2011503597A (en) * 2007-11-13 2011-01-27 シェクロン、クロード Device for detecting objects, especially dangerous materials
JP2018512623A (en) * 2015-04-13 2018-05-17 カール・ツアイス・インダストリーエレ・メステクニク・ゲーエムベーハー Incident light illumination for variable working distance
JP2022545454A (en) * 2019-08-22 2022-10-27 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド Optical system and drone system

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