JP2007010804A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリゴンミラーなどの光偏向素子の小型化を図ることのでき、かつ、走査ビームの発散角を好適に設定することができる光ビーム走査装置を提供すること。
【解決手段】 光ビーム走査装置１ａは、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透過型光偏向ディスク３１０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３００とを有し、光源装置１０は、レーザダイオードからなる発光源２０と、この発光源２０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透過型光偏向ディスク３１０あるいはその近傍で合焦する収束光として導く集光レンズ３０とを有している。また、発散角変更レンズ６０によって、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向に対して直交する方向において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、光源装置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。

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、車間距離測定装置などに幅広く利用されている。ここで、画像形成装置に用いられる光ビーム走査装置としては、レーザダイオードなどのレーザ発光素子から出射された光ビームをポリゴンミラーで周期的に偏向させ、感光体などの被走査面上を反復走査させる。これに対して、測定装置では、光ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器で受光することにより情報を検出している。このとき、反射ビームは、ポリゴンミラーによる走査角度に対応する入射角度で光検出器に向かう。なお、光偏向素子としては、ポリゴンミラーを回転させる以外に、反射板を揺動させることにより、光ビームを一定の角度範囲で走査する方法もある。

ここで、ポリゴンミラーや反射板に照射する光ビームは、光源から出射された光ビームをコリメートレンズで発散度合いをある程度、小さくした光であり、ポリゴンミラーや反射板への入射面積は、光ビーム反射面での有効径であり、それによりポリゴンミラーや反射板のサイズが決定される（特許文献１、２参照）。
特開平１１−１４９２２号公報 特開平１１−３２６８０６号公報

しかしながら、従来の光ビーム走査装置においては、ポリゴンミラーに入射する光ビームの径が大きいため、ポリゴンミラーには、これ以上のサイズが求められる。このため、従来の光ビーム走査装置においては、ポリゴンミラーを小型化できないので、光ビーム走査装置を小型化できないとともに、ポリゴンミラーの生産性が低いという問題点がある。また、樹脂成形を利用してポリゴンミラーを製造しようとすると、ヒケが起こりやすく、生産性や歩留まりを向上させるのが困難である。しかも、ポリゴンミラーをモータで駆動する際、バランスがとりにくく、ジッタ特性を悪化させる原因となっている。

一方、反射板を揺動運動させる方式の中にはシリコンマイクロマシニング技術を利用してシリコン基板とねじりバネを用いて電磁力や静電力で駆動するものが提案されている。しかしながら、この技術は、微小領域を形成するのには有効であるが、従来のように、ビーム径が大きな光ビームを扱う場合には極めて高コストとなり、超小型反射板のメリットが生かせないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポリゴンミラーなどの光偏向素子の小型化を図ることのでき、かつ、走査ビームの発散角を好適に設定することができる光ビーム走査装置を提供することにある。

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とを有する光ビーム走査装置において、前記光源装置は、発光源と、該発光源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素子あるいはその近傍で合焦する収束光として導く集光レンズとを備え、前記光偏向素子からの出射光に対しては、当該出射光の少なくとも前記光偏向素子による走査方向に対して直交する方向の発散角を変更する発散角変更レンズが配置されていることを特徴とする。

本発明において、光源装置は、集光レンズが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光偏向素子あるいはその近傍で合焦する収束光を出射するため、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素子に形成されるスポットが小さいので、光偏向素子の小型化を図ることができる。従って、光偏向素子については、そ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素子を提供することができる。また、光偏向素子を小型化すると、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るとともに、光偏向素子を駆動するモータなどの駆動機構についてもその小型化を図ることができる。ここで、集光レンズが、発光源から出射された光ビームを光偏向素子あるいはその近傍で合焦する収束光を出射するという条件を前提とすると、光偏向素子から出射される光の走査方向と直交する方向の発散角を所定の条件に設定できない場合があるが、本発明では、発散角変更レンズによって、走査方向と直交する方向の発散角を所定の条件に設定することができる。それ故、発光源から出射された光ビームを光偏向素子あるいはその近傍で合焦させるという光学設計を行う際、光学部品の間隔が短くなるような小型化設計などを行っても、走査方向と直交する方向の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

本発明において、前記発光源は、レーザ発光素子であることが好ましい。発光源としてレーザ発光素子を用いれば、光偏向素子への入射光ビームを小さくすることができるため、光学系を小型化することができる。

本発明において、前記発散角変更レンズは、前記走査方向に対して直交する方向のみにおいて前記光偏向素子からの出射光の発散角を変更することが好ましい。発散角変更レンズが走査方向に対して作用しなければ、光偏向素子の設計が容易である。また、環境温度が変化して発散角変更レンズの光学特性が変化した場合でも、発散角変更レンズが走査方向に対して作用しなければ、安定した走査を行うことができる。なお、本願発明において、「前記走査方向に対して直交する方向のみにおいて」の「のみ」とは、設計上は１００％であるが、影響を与えない程度のパワーであれば完全な１００％でない場合も含む意味である。

本発明において、前記発散角変更レンズは、シリンドリカルレンズであることが好ましい。シリンドリカルレンズを発散角変更レンズとして用いれば、走査方向およびそれに直交する方向のうちの一方の方向のみにおいて発散角を調整し、他方の方向に発散角に影響を及ぼすことを防止できる。

本発明において、前記発散角変更レンズは、光入射面が前記走査方向における曲率半径を前記光偏向素子と当該光入射面との距離に等しくしたシリンドリカル面であり、光出射面が、前記走査方向の曲率半径を前記光偏向素子と当該出射面との距離に等しくしたトーリックレンズあるいはトロイダルレンズであることが好ましい。このように構成すると、発散角変更レンズとしてシリンドリカルレンズを用いた場合と比較して、走査方向およびそれと直交する方向のうちの一方の方向のみにおいて発散角を調整し、他方の方向に発散角に影響を及ぼすことを防止できる。

本発明において、前記発散角変更レンズを駆動して光ビームの走査位置を前記走査方向と交差する方向に移動させる発散角変更レンズ駆動機構を備えていることが好ましい。こ
のように構成すると、複数本の走査線を構成することが可能できる。

本発明において、前記発散角変更レンズ駆動機構は、例えば、前記走査方向と平行な軸線周りの前記発散角変更レンズの傾き姿勢を切り換える。

本発明において、前記集光レンズは、例えば、少なくとも一方の面が正のパワーを有する非球面レンズ、トーリックレンズ、トロイダルレンズ、あるいはシリンドリカルレンズのいずれかである。

本発明において、前記集光レンズは、一方の面が前記第１の方向に対する集光作用を備え、他方の面が前記第２の方向に対する集光作用を備えていることが好ましい。このように様々なレンズ形状を組み合わせることにより、所望の集光性能(たとえば焦点距離、集光・発散角度、ビーム強度分布)、発散性能(例えば集光・発散角度、ビーム強度分布)を実現することができる。

本発明において、前記集光レンズおよび前記発散角変更レンズは、樹脂製であることが好ましい。このように構成すると、レンズを軽量化できる分、光ビーム走査装置の軽量化を図ることができる。また、レンズの生産性を向上することができるので、光ビーム走査装置の低コストを図ることができる。

本発明において、前記光偏向機構は、例えば、前記光偏向素子としての多角柱状のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーをその軸線回りに回転させる駆動機構とを有している。このような構成の光ビーム走査装置では、ポリゴンミラーの小型化を図ることができる。

本発明において、前記集光レンズは、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記ポリゴンミラーの回転軸に対して直交する方向で前記ポリゴンミラーあるいはその近傍で前記発光源から出射された光ビームを合焦させることが好ましい。このように構成すると、ポリゴンミラーの小型化を図ることができる。

本発明において、前記集光レンズは、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記ポリゴンミラーの回転軸に対して直交する方向および平行な方向の双方で前記ポリゴンミラーあるいはその近傍で前記発光源から出射された光ビームを合焦させることが好ましい。このように構成すると、ポリゴンミラーのさらなる小型化が可能である。

本発明において、前記光偏向機構は、前記光偏向素子としての光偏向ディスクと、該光偏向ディスクを回転駆動する回転駆動機構とを有し、前記光偏向ディスクは、ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが出射していく方向が変化していることを特徴とする。このような構成の光偏向ディスクによれば、回転による面振れがジッター特性に及ぼす影響が低い。また、このような構成の光偏向ディスクは、構成が簡素であるため、生産性が高く、品質の安定性が高い。

本発明において、前記光偏向ディスクは、例えば、前記ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが透過して出射していく方向が変化している透過型光偏向ディスクである。

本発明において、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが反射して出射していく方向が変化している反射型光偏向ディスクである。

本発明において、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面に周方向において分割された複数の光偏向領域を備え、当該複数の光偏向領域には、入射された光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に出射する傾斜面が形成されている。

この場合、前記複数の光偏向領域は、周方向において放射状に分割されていることが好ましい。このような構成によれば、光偏向ディスクを回転させるだけで、安定したビーム走査を行うことができる。

本発明において、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面に、入射した光ビームの出射方向を周方向で連続的に変化させる傾斜面を備えた１ないし複数の光偏向領域が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、光偏向ディスクを回転させるだけで、ビームを所定範囲にわたってスムーズに走査させることができる。

本発明において、前記傾斜面は、例えば、前記半径方向に向かって傾斜し、前記傾斜面の半径方向に向かう傾斜角度が周方向で変化していることにより、光の出射方向が周方向で変化している。このように構成する、各傾斜面の形状は単純な錐面で構成されるので、製造が容易である。

本発明において、前記傾斜面は、前記周方向に向かって傾斜しており、前記傾斜面の周方向に向かう傾斜角度が周方向で変化していることにより、光の出射方向が周方向で変化している構成を採用してもよい。

本発明において、前記集光レンズは、前記発光源から出射された光ビームを、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記光偏向ディスクの周方向で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させることが好ましい。このように構成すると、光偏向ディスクの小型化が可能である。

本発明において、前記集光レンズは、前記発光源から出射された光ビームを、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記光偏向ディスクの半径方向および周方向の双方で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させることが好ましい。このように構成すると、光偏向ディスクの小型化が可能である。

本発明に係る光ビーム走査装置において、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素子に形成されるスポットが小さいので、光偏向素子の小型化を図ることができる。従って、光偏向素子については、そ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素子を提供することができる。また、光偏向素子を小型化すると、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るとともに、光偏向素子を駆動するモータなどの駆動機構についてもその小型化を図ることができる。さらに、発散角変更レンズによって走査方向と直交する方向の発散角を所定の条件に設定することができるため、発光源から出射された光ビームを光偏向素子あるいはその近傍で合焦させるという光学設計を行う際、光学部品の間隔が短くなるような小型化設計などを行っても、走査方向と直交する方向の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

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。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置の光学的構成を示す説明図であり、図１（ａ）は光ビームの走査方向の説明図であり、図１（ｂ）は、走査方向と直交する方向の説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置において光源装置から出射された光がポリゴンミラーに照射された状態を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、光偏向素子が偏向作用を及ぼす方向では実線で示し、光偏向素子が偏向作用を及ぼさない方向では一点鎖線で示してあり、発散角度変更レンズがパワーを有する方向では実線で示し、発散角度変更レンズがパワーを有しない方向では一点鎖線で示してある。

図１、図２および図３に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ａは、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２００とを有している。光源装置１０は、例えば、波長が８８０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイード（レーザ発光素子）などからなる発光源２０と、この発光源２０から出射された光ビームを収束させる集光レンズ３０とを備えている。なお、光源装置１０は、絞り部材（図示せず）も備えている。

本形態において、集光レンズ３０としては、正のパワーを有する非球面レンズなどを用いることができ、集光レンズ３０は、光軸方向に直交する第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１で、後述する光偏向素子あるいはその近傍で合焦する収束光として導く一方、第２の方向Ｌ１２では発散光の状態で光偏向素子に導いている。

ここで、集光レンズ３０は、発光源２０から出射された光ビームにおいて発散角が大きい方向で合焦させているが、集光レンズ３０が、発光源２０から出射された光ビームにおいて発散角が小さい方向で合焦させる構成を採用することもある。

本形態において、光偏向機構２００は、光偏向素子としてのポリゴンミラー２１０と、このポリゴンミラー２１０を軸線Ｌ２１０周りに回転させるモータ（図示せず）からなる駆動機構とを有しており、第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１については光源装置１０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する一方、第２の方向Ｌ１２においては走査する機能を備えていない。

また、本形態の光ビーム走査装置１ａにおいて、光偏向機構２００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構２００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

（本形態の作用、効果）
このように構成した光ビーム走査装置１ａにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に照射され、このポリゴンミラー２１０によって、所定の発散角をもつ光ビームとして、走査方向Ｌ１において所定の角度範囲で走査される。

ここで、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ１１（ポリゴンミラー２１０の軸線Ｌ２１０（回転中心軸線）と直交する方向）では、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第２の方向Ｌ１２（ポリゴンミラー２１０の軸線Ｌ２１０（回転中心軸線）と平行な方向）では、発散光の状態でポリゴンミラー２１０の反射面２１１に到達している。このため、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に縦長のスポットを形成する。このため、反射面２１１に形成されるスポットの横幅が従来技術に比べて狭いので、ポリゴンミラー２１０として外形寸法の小さなものを用いることができる。

しかも、発光源２０としてレーザ発光素子を用いているため、ポリゴンミラー２１０への入射光ビームを小さくすることができる。従って、光学系を小型化することが出来る。

また、本形態の光ビーム走査装置１ａにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０とポリゴンミラー２１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ１１においてポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２（走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２）では、ポリゴンミラー２１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、発散角変更レンズ６０が、ポリゴンミラー２１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向）において、ポリゴンミラー２１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ａによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。よって、光ビーム走査装置１ａを車間距離測定装置や監視装置として用いた場合、発散角変更レンズ６０によって規定された発散角をもった光ビームを、ポリゴンミラー２１０によって規定される角度範囲で走査させることができる。

さらに、発散角変更レンズ６０は、走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみにおいてパワーを有しているため、光偏向機構２００の設計が容易である。また、環境温度が変化して発散角変更レンズ６０の光学特性が変化した場合でも、発散角変更レンズ６０が走査方向に対して作用しなければ、安定した走査を行うことができる。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る光ビーム走査装置の光学的構成を示す説明図であり、図４（ａ）は光ビームの走査方向の説明図であり、図４（ｂ）は、走査方向と直交する方向の説明図である。図５は、本発明の実施の形態２に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。また、図４（ａ）、（ｂ）では、図１（ａ）、（ｂ）と同様、光偏向素子が偏向作用を及ぼす方向では実線で示し、光偏向素子が偏向作用を及ぼさない方向では一点鎖線で示してあり、発散角度変更レンズがパワーを有する方向では実線で示し、発散角度変更レンズがパワーを有しない方向では一点鎖線で示してある。

図４および図５に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｂ（図５に図示）は、実施の形態１と同様、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２００とを有している。光源装置１０は、レーザ発光素子などからなる発光源２０と、この発光源２０から出射された光ビームを収束させる集光レンズ３０とを備えている。

本形態において、集光レンズ３０としては、正のパワーを有する非球面レンズなどを用いることができ、集光レンズ３０は、発光源２０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Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２の双方において光偏向素子あるいはその近傍で合焦する収束光として導いている。

本形態においても、光偏向機構２００は、実施の形態１と同様、光偏向素子としてのポリゴンミラー２１０と、このポリゴンミラー２１０を軸線Ｌ２１０周りに回転させるモータ（図示せず）からなる駆動機構とを有しており、第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１については光源装置１０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する一方、第２の方向Ｌ１２においては走査する機能を備えていない。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｂにおいても、実施の形態１と同様、光偏向機構２００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構２００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｂにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に照射され、所定の放射角をもつ発散光の光ビームとして、矢印Ｌ１で示す方向に走査されることになる。

ここで、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ１および第２の方向Ｌ２の双方でポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦しているため、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に小さなスポットを形成する。このため、反射面２１１に形成されるスポットのサイズが縦方向および横方向の双方において従来技術に比べて狭いので、ポリゴンミラー２１０として外形寸法の小さくて薄型のものを用いることができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｂにおいては、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０とポリゴンミラー２１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２の双方においてポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２では、ポリゴンミラー２１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、発散角変更レンズ６０が、ポリゴンミラー２１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向Ｌ１２）において、ポリゴンミラー２１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｂによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る光ビーム走査装置の光学的構成を示す説明図であり、図６（ａ）は光ビームの走査方向の説明図であり、図６（ｂ）は、走査方向と直交する方向の説明図である。図７は、本発明の実施の形態３に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。また、図６（ａ）、（ｂ）では、図１（ａ）、（ｂ）と同様、光偏向素子が偏向作用を及ぼす方向では実線で示し、光偏向素子が偏向作用を及ぼさない方向では一点鎖線で示してあり、発散角度変更レンズがパワーを有する方向では実線で示し、発散角度変更レンズがパワーを有しない方向では一点鎖線で示してある。

図６および図７に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｃ（図７に図示）は、実施の形態１と同様、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２００とを有している。光源装置１０は、レーザ発光素子などからなる発光源２０と、この発光源２０から出射された光ビームを収束させる集光レンズ３０とを備えている。

本形態において、集光レンズ３０としては、正のパワーを有する非球面レンズなどを用いることができ、集光レンズ３０は、光軸方向に直交する第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第２の方向Ｌ１２で光偏向素子あるいはその近傍で合焦する収束光として導く一方、第１の方向Ｌ１１では発散光の状態で光偏向素子に導いている。

本形態において、光偏向機構２００は、実施の形態１と同様、光偏向素子としてのポリゴンミラー２１０と、このポリゴンミラー２１０を軸線Ｌ２１０周りに回転させるモータ（図示せず）からなる駆動機構とを有しており、第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１については光源装置１０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する一方、第２の方向Ｌ１２においては走査する機能を備えていない。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｃにおいても、実施の形態１と同様、光偏向機構２００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構２００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｃにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に照射され、所定の放射角をもつ発散光の光ビームとして、矢印Ｌ１で示す方向に走査されることになる。

ここで、光源装置１０から出射された光ビームは、第２の方向Ｌ１２（ポリゴンミラー２１０の軸線Ｌ２１０（回転中心軸線）と平行な方向）では、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第１の方向Ｌ１１では発散光の状態でポリゴンミラー２１０の反射面２１１に到達している。このため、光源装置１０から出射された光ビームは、ポリゴンミラー２１０の反射面２１１に横長のスポットを形成する。このため、反射面２１１に形成されるスポットの縦幅が従来技術に比べて狭いので、ポリゴンミラー２１０として薄型のものを用いることができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｃでは、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０とポリゴンミラー２１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第２の方向Ｌ１２においてポリゴンミラー２１０の反射面２１１あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２（走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２）では、ポリゴンミラー２１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、発散角変更レンズ６０が、ポリゴンミラー２１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向Ｌ１２）において、ポリゴンミラー２１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｂによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

［実施の形態４］
（全体構成）
図８は、本発明の実施の形態４に係る光ビーム走査装置の概略構成を示す斜視図である。図９は、図８に示す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。図１０は、図８に示す光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態４に係る光ビーム走査装置に用いた透過型光偏向ディスクを示す上面図である。図１２は、図１１に示す透過型光偏向ディスクのＷ−Ｗ断面を示す断面図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、光源装置などの構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図８、図９および図１０に示す光ビーム走査装置１ｄは、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３００とを有している。光源装置１０は、レーザダイード（レーザ発光素子）などからなる発光源２０と、この発光源２０から出射された光ビームを収束させる集光レンズ３０とを備えている。なお、光源装置１０は、絞り部材（図示せず）も備えている。

本形態において、光偏向機構３００は、光偏向素子としての透過型光偏向ディスク３１０と、この透過型光偏向ディスク３１０を軸線周りに回転させるモータ３５０からなる駆動機構とを有している。モータ３５０は、高速回転可能なブラシレスモータであり、例えば１００００（ｒｐｍ）程度の回転が可能に構成されている。透過型光偏向ディスク３１０は、中心孔３１９が駆動モータ３５０の回転子に固定され、駆動モータ３５０の軸（透過型光偏向ディスク３１０の中心）を中心に回転駆動可能に構成されている。透過型光偏向ディスク３１０の詳細な構成については後述する。なお、駆動モータ３５０はブラシレスモータには限定されず、ステッピングモータなど、種々のモータを適用することができる。

また、光ビーム走査装置１ｄは、光源装置１０から出射された光ビームを透過型光偏向ディスク３１０へ向けて立ち上げるミラー３０５と、透過型光偏向ディスク３１０の回転位置を検出する位置検出手段としての光学式エンコーダ３０６とを備えている。光源装置１０からは、駆動モータ３５０の軸に直交する平面、言い換えると、透過型光偏向ディスク３１０のディスク面に対して平行方向に向かって光ビームが出射されるようになっている。ミラー３０５は、全反射ミラーであり、光源装置１０から出射された光ビームを駆動モータ３５０の軸方向に立ち上げて透過型光偏向ディスク３１０のディスク面に対して略直交する方向から入射させるように配置されている。駆動モータ３５０、ミラー３０５、および光学式エンコーダ３０６はフレーム３０８に直接配設され、光源装置１０はホルダ３０９を介してフレーム３０８に配設されている。光学式エンコーダ３０６は、駆動モータ３５０の軸方向で透過型光偏向ディスク３１０と対向するように配設されている。光学式エンコーダ３０６と対向する透過型光偏向ディスク３１０の対向面には図示を省略する格子が形成されており、この格子を光学式エンコーダ３０６が検出することで、透過型光偏向ディスク３１０の回転位置の検出が行われている。本形態の光ビーム走査装置１ｂでは、光学式エンコーダ３０６の検出結果に基づいて、駆動モータ３５０の回転動作、および光源装置１０の発光源であるレーザダイオードの発光動作が制御されるようになっている。なお、透過型光偏向ディスク３１０の角度位置の検出には、光学式エンコーダ３０６に代えて、フォトカプラや磁気センサを用いてもよい。また、ミラー３０５を省略して光源装置１０から出射された光を直接、透過型光偏向ディスク３１０に導いてもよい。

本形態において、光源装置１０の集光レンズ３０は、実施の形態１と同様、正のパワーを有する非球面レンズなどであり、発光源２０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Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１（周方向）では透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導き、第２の方向Ｌ１２（半径方向）では透過型光偏向ディスク３１０に発散光として導く。

ここで、透過型光偏向ディスク３１０は、詳しくは後述するように、第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２のうち、第１の方向Ｌ１１については光源装置１０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する一方、第２の方向Ｌ１２においては走査する機能を備えていない。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｄにおいても、実施の形態１と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

透過型光偏向ディスク３１０には、図１１および図１２に示すように、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で円周方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。ここで、傾斜面３３３は、透過型光偏向ディスク３１０の出射側の面にのみ形成されている。

傾斜面３３３は、複数の光偏向領域３３２の各々で周方向に向かって傾斜しており、各光偏向領域３３２の断面は楔形状になっている。このため、各光偏向領域３３２の断面は、隣接する光偏向領域３３２との隣接面を平行とする台形状に形成されている。また、傾斜面３３３の傾斜角度は、周方向に並ぶ複数の光偏向領域３３２の各々で連続的に変化している。なお、複数の傾斜面３３３には、傾斜角度が０°のものが含まれていてもよい。

このように構成した透過型光偏向ディスク３１０において、下面側のディスク面から入射した光は、透過型光偏向ディスク３１０を透過して、上面側のディスク面から出射される。その際、透過型光偏向ディスク３１０は駆動モータ３５０により回転しているため、透過型光偏向ディスク３１０への入射位置が移動する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に入射した光は、いずれの光偏向領域３３２から出射されるかによって出射方向が変化する。すなわち、傾斜面３３３の傾斜角度をθｗ、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの走査角度をθｓ、透過型光偏向ディスク３１０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３３３が形成されているため、透過型光偏向ディスク３１０に入射した光は、所定の角度範囲において走査されることになる。ここで、ｎは透過型光偏向ディスク３１０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。また、光偏向領域３３２の数は、光ビーム走査の走査点数によって決まるが、本形態では、２０１個の光偏向領域３３２が形成されている。従って、例えば、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３１０の径を４０ｍｍとすると、１つの光偏向領域３３２の光ビームの透過位置での円周方向幅は、０．６３ｍｍになる。なお、図１０および図１１では、説明の便宜上、光偏向領域３３２の数を減らして図示している。また、傾斜面３３３の傾斜角度θｗは、円周方向で、正の傾斜角から次第に減少して負の傾斜角となり、その後、さらに傾斜角が次第に減少して１周すると、正の傾斜角に戻るようになっていることが好ましい。なお、正の傾斜角から次第に減少して負の傾斜角となり、その後、逆に負の傾斜角から次第に増加して正の傾斜角となるように、正の傾斜角と負の傾斜角が円周方向で繰り返すように傾斜面３３３を形成しても良い。なお、透過型光偏向ディスク３１０には、薄膜あるいは微細構造などによって反射防止処理が施されていてもよい。

このような構成の透過型光偏向ディスク３１０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。切削加工で、透過型光偏向ディスク３１０あるいは、金型を製造する場合には、切削加工に用いる刃先の進む方向を透過型光偏向ディスク３１０の径方向に設定して、１つの傾斜面３３３を形成するとともに、刃先の傾き方向を変えつつ、透過型光偏向ディスク３１０を円周方向に所定の角度回転させて隣接する光偏向領域３３２の傾斜面３３３を形成してやれば良い。

（本形態の作用、効果）
このように構成した光ビーム走査装置１ｄにおいては、透過型光偏向ディスク３１０を回転させた状態で、光源装置１０から出射された光ビームを透過型光偏向ディスク３１０に入射させる。その結果、光ビームは、透過型光偏向ディスク３１０の周方向の所定位置に入射した後、透過して上面側のディスク面から出射される際、光偏向領域３３２の傾斜面３３３の傾斜角度に対応する方向に出射され、所定の発散角をもつ光ビームとして、走査方向Ｌ１において所定の角度範囲で走査される。その際、光ビームは、１つの光偏向領域３３２の周方向における中心位置に入射する。透過型光偏向ディスク３１０に入射する光ビームの有効径は、１つの光偏向領域３３２の周方向における幅寸法以下であることが望ましい。このような走査が行われる際、光学式エンコーダ３０６での検出結果に基づいて、光源装置１０から発光されたレーザ光が１つの光偏向領域３３２の周方向の中心位置に向かって入射するように、駆動モータ３５０の回転及び発光源の発光タイミングが制御されている。

ここで、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ１１では、透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第２の方向Ｌ１２では、発散光の状態で透過型光偏向ディスク３１０の上面に到達している。このため、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３１０の上面に、半径方向に延びたスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に形成される光偏向領域３３２の幅が狭くてよいので、小型の透過型光偏向ディスク３１０であっても多数の光偏向領域３３２を形成することができ、高い解像度を得ることができる。

しかも、発光源２０としてレーザ発光素子を用いているため、透過型光偏向ディスク３１０への入射光ビームを小さくすることができる。従って、光学系を小型化することが出来る。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｄにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ１１において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、透過型光偏向ディスク３１０の後段には、発散角変更レンズ６０が配置されており、発散角変更レンズ６０は、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向Ｌ１２）において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｄによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。よって、光ビーム走査装置１ｄを車間距離測定装置や監視装置として用いた場合、発散角変更レンズ６０によって規定された発散角をもった光ビームを、透過型光偏向ディスク３１０によって規定される角度範囲で走査させることができる。

しかも、発散角変更レンズ６０は、走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみにおいてパワーを有している。このため、光偏向機構２００の設計が容易である。また、環境温度が変化して発散角変更レンズ６０の光学特性が変化した場合でも、発散角変更レンズ６０が走査方向に対して作用しなければ、安定した走査を行うことができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｄでは、透過型光偏向ディスク３１０が扁平な円盤状であるため、装置の薄型化を図ることができる。さらに、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３１０を透過するように構成されているため、駆動モータ３５０で回転させた透過型光偏向ディスク３１０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である。さらにまた、透過型光偏向ディスク３１０は樹脂で形成されているため、透過型光偏向ディスク３１０の生産性が高いとともに、光ビーム走査装置１ｄの軽量化、低コスト化が可能である。しかも、例えば±５０℃程度の温度変動があっても、走査角度の変動率は１％以下であり、走査性能への影響はほとんどない。

［実施の形態５］
図１３は、本発明の実施の形態５に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態４と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｅにおいては、光源装置１０では、集光レンズ３０が、発光源２０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Ｌ１１および第２方向Ｌ１２のいずれにおいても、透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導いている。

また、透過型光偏向ディスク３１０では、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で円周方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。

さらに、本形態の光ビーム走査装置１ｅにおいても、実施の形態４と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｅにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２の双方において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦している。このため、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３１０の上面に小さなスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に形成される光偏向領域３３２の幅が狭くてよい。また、透過型光偏向ディスク３１０の径が短くてよい。それ故、本形態によれば、小型の透過型光偏向ディスク３１０であっても多数の光偏向領域３３２を形成することができ、高い解像度を得ることができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｅにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ１１および第２の方向Ｌ１２の双方において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、発散角変更レンズ６０が、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向Ｌ２）において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｅによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

［実施の形態６］
図１４は、本発明の実施の形態６に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態４と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図１４に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｆにおいては、光源装置１０では、集光レンズ３０が、発光源２０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Ｌ１１および第２方向Ｌ１２のうち、第２の方向Ｌ１２で透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導き、第１の方向Ｌ１１では、透過型光偏向ディスク３１０の上面に発散光として導いている。

また、透過型光偏向ディスク３１０では、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で円周方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。

さらに、本形態の光ビーム走査装置１ｆにおいても、実施の形態４と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｆにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、第２の方向Ｌ１２で透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第１の方向Ｌ１１では、発散光の状態で透過型光偏向ディスク３１０の上面に到達している。このため、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３１０の上面に、周方向に延びたスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０の径が短くてよい。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｆにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第２の方向Ｌ１２において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ１２では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、発散角変更レンズ６０が、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第２の方向）において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｆによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。よって、光ビーム走査装置１ｄを車間距離測定装置や監視装置として用いた場合、発散角変更レンズ６０によって規定された発散角をもった光ビームを、透過型光偏向ディスク３１０によって規定される角度範囲で走査させることができる。

［実施の形態７］
図１５は、本発明の実施の形態７に係る光ビーム走査装置に用いた屈折光学素子の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、本形態の光ビーム走査装置および屈折光学素子の基本的な構成は、実施の形態４、５、６と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

実施の形態４、５、６に係る透過型光偏向ディスク３１０では、周方向に複数の光偏向領域３２が形成され、これらの光偏向領域３２の各々には、光偏向領域毎に傾斜角度θｗが一定の傾斜面３３が形成されていたが、本形態では、図１５に示すように、周方向に複数の光偏向領域３２が形成され、これらの光偏向領域３２の各々には、周方向への傾斜角度θｗが周方向で連続的に変化している傾斜面３３が形成されている。この面の形状は接線方向の２次関数となっており、１次微分で表される傾きが接線方向に対して連続して変化するようになっている構成でもよい。このように構成した透過型光偏向ディスク３１０を用いた光ビーム走査装置でも、透過型光偏向ディスク３１０に入射した光ビームは、透過型光偏向ディスク３１０を透過する際に、傾斜面３３で屈折されて、透過型光偏向ディスク３１０の接線方向に走査されることになる。図１５では傾斜面３３が片側のみに傾斜している例であったが、放物線のＵ形状としてもよいし、ｓｉｎカーブにしてもよい。

［実施の形態８］
（全体構成）
図１６は、本発明の実施の形態８に係る光ビーム走査装置の概略構成を示す斜視図である。図１７は、図１６に示す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。図１８は、図１６に示す光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。図１９は、本発明の実施の形態８に係る光ビーム走査装置に用いた透過型光偏向ディスクを示す上面図である。図２０は、図１９に示す透過型光偏向ディスクの断面を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、Ｘ−Ｘ断面の断面図、Ｙ−Ｙ断面の断面図、Ｚ−Ｚ断面の断面図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態４と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図１６、図１７および図１８に示す光ビーム走査装置１ｇは、実施の形態４と同様、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３００とを有している。光源装置１０は、レーザダイード（レーザ発光素子）などからなる発光源２０と、この発光源２０から出射された光ビームを収束させる集光レンズ３０とを備えている。光偏向機構３００は、実施の形態４と同様、光偏向素子としての透過型光偏向ディスク３１０と、この透過型光偏向ディスク３１０を軸線周りに回転させるモータ３５０からなる駆動機構とを有している。また、光ビーム走査装置１ｇは、光源装置１０から出射された光ビームを透過型光偏向ディスク３１０へ向けて立ち上げるミラー３０５と、透過型光偏向ディスク３１０の回転位置を検出する位置検出手段としての光学式エンコーダ３０６とを備えている。駆動モータ３５０、ミラー３０５、および光学式エンコーダ３０６はフレーム３０８に直接配設され、光源装置１０はホルダ３０９を介してフレーム３０８に配設されている。

本形態において、光源装置１０の集光レンズ３０は、実施の形態１、４と同様、正のパワーを有する非球面レンズなどであり、発光源２０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Ｌ２１および第２の方向Ｌ２２のうち、第１の方向Ｌ２１（周方向）では透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導き、第２の方向Ｌ２２（半径方向）では透過型光偏向ディスク３１０に発散光として導く。

本形態において、透過型光偏向ディスク３１０は、詳しくは後述するように、第１の方向Ｌ２１および第２の方向Ｌ２２のうち、第２の方向Ｌ２２については光源装置１０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する一方、第１の方向Ｌ２１においては走査する機能を備えていない。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｇにおいても、実施の形態１、４と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

透過型光偏向ディスク３１０には、図１９および図２０に示すように、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で半径方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。ここで、傾斜面３３３は、透過型光偏向ディスク３１０の出射側の面にのみ形成されている。

傾斜面３３３は、複数の光偏向領域３３２の各々で半径方向に向かって傾斜しており、各光偏向領域３３２の断面は楔形状になっている。このため、各光偏向領域３３２の半径方向における断面は、内周縁と外周縁が略平行な略台形状に形成されている。また、傾斜面３３３の傾斜角度は、周方向に並ぶ複数の光偏向領域３３２の各々で連続的に変化している。なお、複数の傾斜面３３３には、傾斜角度が０°のものが含まれていてもよい。

このように構成した透過型光偏向ディスク３１０において、下面側のディスク面から入射した光は、透過型光偏向ディスク３１０を透過して、上面側のディスク面から出射される。その際、透過型光偏向ディスク３１０は駆動モータ３５０により回転しているため、透過型光偏向ディスク３１０への入射位置が移動する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に入射した光は、いずれの光偏向領域３３２から出射されるかによって出射方向が変化する。すなわち、傾斜面３３３の傾斜角度をθｗ、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの走査角度をθｓ、透過型光偏向ディスク３１０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３３３が形成されているため、透過型光偏向ディスク３１０に入射した光は、所定の角度範囲において走査されることになる。ここで、ｎは透過型光偏向ディスク３１０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。

また、光偏向領域３３２の数は、光ビーム走査の走査点数によって決まるが、本形態では、２０１個の光偏向領域３３２が形成されている。従って、例えば、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３１０の径を４０ｍｍとすると、１つの光偏向領域３３２の光ビームの透過位置での円周方向幅は、０．６３ｍｍになる。なお、図１８および図１９では、説明の便宜上、光偏向領域３３２の数を減らして図示している。また、隣接する光偏向領域３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃは、それぞれの傾斜面３３３ａ、３３３ｂ、３３３ｃの傾斜角度θｗａ、θｗｂ、θｗｃが次第に増加するように構成されているが、傾斜面３３３は、図２０に示す傾斜方向と反対側に向かって傾斜する傾斜面３３３であっても良い。また、傾斜面３３３の傾斜角度θｗは、円周方向で、正の傾斜角から次第に減少して負の傾斜角となり、その後、さらに傾斜角が次第に減少して１周すると、正の傾斜角に戻るようになっていることが好ましい。なお、正の傾斜角から次第に減少して負の傾斜角となり、その後、逆に負の傾斜角から次第に増加して正の傾斜角となるように、正の傾斜角と負の傾斜角が円周方向で繰り返すように傾斜面３３３を形成しても良い。なお、透過型光偏向ディスク３１０には、薄膜あるいは微細構造などによって反射防止処理が施されていてもよい。

このような構成の透過型光偏向ディスク３１０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。切削加工で、透過型光偏向ディスク３１０あるいは、金型を製造する場合には、切削加工に用いる刃先の進む方向を透過型光偏向ディスク３１０の径方向に設定して、１つの傾斜面３３３を形成するとともに、刃先の傾き方向を変えつつ、透過型光偏向ディスク３１０を円周方向に所定の角度回転させて隣接する光偏向領域３３２の傾斜面３３３を形成してやれば良い。

（本形態の作用、効果）
このように構成した光ビーム走査装置１ｇにおいては、透過型光偏向ディスク３１０を回転させた状態で、光源装置１０から出射された光ビームを透過型光偏向ディスク３１０に入射させる。その結果、光ビームは、透過型光偏向ディスク３１０の周方向の所定位置に入射した後、透過して上面側のディスク面から出射される際、光偏向領域３３２の傾斜面３３３の傾斜角度に対応する方向に出射される結果、所定の発散角をもつ光ビームとして、走査方向Ｌ１において所定の角度範囲で走査される。

ここで、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ２１では、透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第２の方向Ｌ２２では、発散光の状態で透過型光偏向ディスク３１０の上面に到達している。このため、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３１０の上面に、半径方向に延びたスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に形成される光偏向領域３３２の幅が狭くてよいので、小型の透過型光偏向ディスク３１０であっても多数の光偏向領域３３２を形成することができ、高い解像度を得ることができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｇにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ２１において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ２２では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、透過型光偏向ディスク３１０の後段には、発散角変更レンズ６０が配置されており、発散角変更レンズ６０は、ポリゴンミラー２１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２に正のパワーを有するシリンドリカルレンズである。従って、発散角変更レンズ６０は、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第１の方向Ｌ２１）において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｇによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。よって、光ビーム走査装置１ｇを車間距離測定装置や監視装置として用いた場合、発散角変更レンズ６０によって規定された発散角をもった光ビームを、透過型光偏向ディスク３１０によって規定される角度範囲で走査させることができる。

［実施の形態９］
図２１は、本発明の実施の形態９に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態８と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図２１に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｈにおいては、光源装置１０では、集光レンズ３０が、発光源２０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Ｌ２１および第２方向Ｌ２２のいずれにおいても、透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導いている。

また、透過型光偏向ディスク３１０では、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で半径方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。

さらに、本形態の光ビーム走査装置１ｈにおいても、実施の形態８と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｈにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、第１の方向Ｌ２１および第２の方向Ｌ２２の双方において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦している。このため、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３１０の上面に小さなスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０に形成される光偏向領域３３２の幅が狭くてよい。また、透過型光偏向ディスク３１０の径が短くてよい。それ故、本形態によれば、小型の透過型光偏向ディスク３１０であっても多数の光偏向領域３３２を形成することができ、高い解像度を得ることができる。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｈにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第１の方向Ｌ２１および第２の方向Ｌ２２の双方において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第２の方向Ｌ２２では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、発散角変更レンズ６０が、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｈによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

［実施の形態１０］
図２２は、本発明の実施の形態１０に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。なお、本形態の光ビーム走査装置は、基本的な構成が実施の形態８と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図２２に示すように、本形態の光ビーム走査装置１ｉにおいては、光源装置１０では、集光レンズ３０が、発光源２０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Ｌ２１および第２方向Ｌ２２のうち、第２の方向Ｌ２２で透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導き、第１の方向Ｌ２１では、透過型光偏向ディスク３１０の上面に発散光として導いている。

また、透過型光偏向ディスク３１０では、ディスク面が放射状の複数の光偏向領域３３２に分割され、複数の光偏向領域３３２のそれぞれには、一定角度で半径方向に傾斜する傾斜面３３３が形成されている。

さらに、本形態の光ビーム走査装置１ｉにおいても、実施の形態８と同様、光偏向機構３００からの出射光に対しては発散角変更レンズ６０が配置されている。この発散角変更レンズ６０は、光偏向機構３００による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２のみに正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、走査方向Ｌ１にはパワーを有していない。

このように構成した光ビーム走査装置１ｉにおいて、光源装置１０から出射された光ビームは、第２の方向Ｌ２２で透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦しているのに対して、第１の方向Ｌ２１では、発散光の状態で透過型光偏向ディスク３１０の上面に到達している。このため、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３１０の上面に、周方向に延びたスポットを形成する。このため、透過型光偏向ディスク３１０の径が短くてよい。

また、本形態の光ビーム走査装置１ｉにおいて、発光源２０と集光レンズ３０の距離、および集光レンズ３０と透過型光偏向ディスク３１０との距離は、あくまで、光源装置１０から出射された光ビームが第２の方向Ｌ２２において透過型光偏向ディスク３１０の上面あるいはその近傍で合焦するように設定されている。このため、第１の方向Ｌ２１では、透過型光偏向ディスク３１０から出射される光ビームの発散角を所望の角度に設定できないという制約があるが、本形態では、発散角変更レンズ６０が、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２（第１の方向Ｌ２１）において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定する。それ故、本形態の光ビーム走査装置１ｄによれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。よって、光ビーム走査装置１ｄを車間距離測定装置や監視装置として用いた場合、発散角変更レンズ６０によって規定された発散角をもった光ビームを、透過型光偏向ディスク３１０によって規定される角度範囲で走査させることができる。

［実施の形態１１］
図２３は、本発明の実施の形態１１に係る光ビーム走査装置に用いた屈折光学素子の概略構成を模式的に示す斜視図である。尚、本形態の光ビーム走査装置および屈折光学素子の基本的な構成は、実施の形態８と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

実施の形態８、９、１０に係る透過型光偏向ディスク３１０では、周方向に複数の光偏向領域３２が形成され、これらの光偏向領域３２の各々に傾斜面３３が形成されていたが、図２３に示すように透過型光偏向ディスク３１０を構成してもよい。この透過型光偏向ディスク３１０には、周方向に連続した傾斜面３３が形成され、この傾斜面３３は、半径方向に対する傾斜角度が周方向で連続的に変化している。

このように構成した透過型光偏向ディスク３１０は、実施の形態８、９、１０と同様、図１９に示すＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線、Ｚ−Ｚ線で切断したときの断面は、図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように表され、半径方向における傾斜角度θｗは、周方向で次第に増加または減少するようになっている。このため、透過型光偏向ディスク３１０を回転させながら、透過型光偏向ディスク３１０に光ビームを入射させると、光ビームは、透過型光偏向ディスク３１０を透過する際に、傾斜面３３で屈折されて走査される。この場合は、レーザは連続発振させて分解能を最大限まで上げることが可能である。

尚、透過型光偏向ディスク３１０の傾斜面３３は、周方向にも連続的に傾斜角度が変化しているが、入射するビーム径が小さいためこの方向の傾き変化は無視できるため、透過型光偏向ディスク３１０の接線方向への走査は無視できる。

［実施の形態１２］
図２４は、本発明の実施の形態１２に係る光ビーム走査装置に用いた屈折光学素子の概略構成を模式的に示す斜視図である。尚、本形態の光ビーム走査装置および屈折光学素子の基本的な構成は、実施の形態４〜１１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

上述した実施の形態４〜１１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３１０を透過するように構成されていたが、図２４に光の進行方向を実線で示すよう示す光ビーム走査装置１ｊのように、光源装置１０から出射された光ビームが、光偏向機構４００の反射型光偏向ディスク４１０で反射されるように構成しても良い。この場合には、例えば、実施の形態４〜１１で説明した光偏向ディスク３１０の上面を反射面にしたものを反射型光偏向ディスク４１０として用いればよい。また、図２４に光の進行方向を一点鎖線で示すように、光源装置１０から出射された光ビームが、光偏向機構４００の反射型光偏向ディスク４１０の下面で反射されるように構成しても良い。この場合には、例えば、実施の形態４〜１１で説明した光偏向ディスク３１０の下面を反射面にしたものを反射型光偏向ディスク４１０として用いればよい。

このように構成した場合も、実施の形態４〜１１と同様、光源装置１０では、集光レンズ３０が、発光源２０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の方向のうちの一方では反射型光偏向ディスク４１０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、例えば、反射型光偏向ディスク４１０の光偏向領域に対して半径方向に延びるスポットとして照射され、所定の放射角をもつ発散光の光ビームとして走査されることになる。従って、小型の反射型光偏向ディスク４１０であっても多数の光偏向領域を形成することができる。

また、光源装置１０において、集光レンズ３０が光軸方向に直交する第１の方向および第２方向のいずれにおいても、反射型光偏向ディスク４１０の上面あるいはその近傍で合焦する収束光として導いた場合には、従来に比べて小さなスポットとして照射される。それ故、反射型光偏向ディスク４１０の小型化を図ることができる。

また、発散角変更レンズ６０によって、透過型光偏向ディスク３１０による走査方向Ｌ１に対して直交する方向Ｌ２において、透過型光偏向ディスク３１０から出射された光ビームの発散角を所望の角度に設定すれば、走査方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２の発散角が所定条件の光ビームを走査することができる。

［他の実施の形態］
実施の形態１〜１２のいずれにおいても、発散角変更レンズ６０としてシリンドリカルレンズを用いたため、走査方向と直交する方向のみにおいて発散角を調整でき、他方の方向に発散角に影響を及ぼすことを防止できたが、発散角変更レンズ６０として、光入射面が走査方向における曲率半径を光偏向素子と光入射面との距離に等しくしたシリンドリカル面であり、光出射面が、走査方向の曲率半径を光偏向素子と出射面との距離に等しくしたトーリックレンズあるいはトロイダルレンズを用いれば、発散角変更レンズとしてシリンドリカルレンズを用いた場合と比較して、走査方向と直交する方向のみにおいて発散角を調整し、他方の方向に発散角に影響を及ぼすことを確実に防止することができる。

実施の形態１〜１２のいずれにおいても、集光レンズ３０として非球面レンズを用いたが、少なくとも一方の面が正のパワーを有するトーリックレンズ、トロイダルレンズ、あるいはシリンドリカルレンズを用いてもよい。また、集光レンズは、一方の面が第１の方向に対する集光作用を備え、他方の面が第２の方向に対する集光作用を備えている構成であってもよい。このように様々なレンズ形状を組み合わせることにより、所望の集光性能(たとえば焦点距離、集光・発散角度、ビーム強度分布)、発散性能(例えば集光・発散角度、ビーム強度分布)を実現することができる。

実施の形態１〜１２のいずれにおいても、集光レンズ３０および発散角変更レンズ６０としてはガラス製および樹脂製のいずれを用いてもよいが、樹脂製のレンズを用いれば、レンズを軽量化できる分、光ビーム走査装置の軽量化を図ることができる。また、レンズの生産性を向上することができるので、光ビーム走査装置の低コストを図ることができる。

実施の形態４〜１１では、傾斜面３３３は、透過型光偏向ディスク３１０の出射側の面にのみ形成されていたが、入射側の面にのみ形成するようにしても良い。また、出射側の面と入射側の面の両面に傾斜面が形成されても良い。両面に傾斜面を形成する場合には、例えば、入射側の面の傾斜角度は、全ての光偏向領域３３２で同じ角度としてやれば良い。

また、実施の形態４〜１１では、透過型光偏向ディスク３１０を樹脂で形成したが、透過型光偏向ディスク３１０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。

さらに、傾斜面３３３は、必ずしも透過型光偏向ディスク３１０の出射側の面の全周にわたって形成される必要はなく、出射側の面の一部に平坦な平面部を形成しても良い。

さらに、実施の形態４〜１１では、位置検出手段を備えていなくとも良い。上述した形態のように、透過型光偏向ディスク３１０が、円周方向に略等角度間隔で分割された複数の光偏向領域３３２から構成されている場合には、モータ３５０が一定速度で回転するように制御され、光源装置１０から一定間隔でパルス状の光ビームが出射されれば、適切な光ビームの走査を行うことは可能である。

さらにまた、ミラー３０５を設けずに、光源装置１０から透過型光偏向ディスク３１０のディスク面に向かって光ビームを出射し、直接、透過型光偏向ディスク３１０に入射するように構成しても良い。また、ミラー３０５を設けた場合に、光源装置１０を透過型光偏向ディスク３１０の斜め下方に配置して、透過型光偏向ディスク３１０の斜め下方から光ビームが、透過型光偏向ディスク３１０に入射するように構成してやっても良い。

また、発散角変更レンズ６０を駆動して光ビームの走査位置を走査方向Ｌ１と交差する方向に移動させる発散角変更レンズ駆動機構を設けてもよい。このように構成すると、複数本の走査線を構成することが可能できる。ここで、発散角変更レンズ駆動機構は、走査方向Ｌ１と平行な軸線周りの発散角変更レンズ６０の傾き姿勢のうちの少なくとも一方を切り換える構成を有するものを採用することができる。

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。

（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置の光ビームの走査方向における光学的構成を示す説明図、および走査方向と直交する方向における光学的構成を示す説明図の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置において光源装置から出射された光がポリゴンミラーに照射された状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光ビーム走査装置の光ビームの走査方向における光学的構成を示す説明図、および走査方向と直交する方向における光学的構成を示す説明図の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る光ビーム走査装置の光ビームの走査方向における光学的構成を示す説明図、および走査方向と直交する方向における光学的構成を示す説明図の説明図である。 本発明の実施の形態３に係る光ビーム走査装置において光ビームの収束方向とポリゴンミラーとの方向関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態４に係る光ビーム走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図８に示す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。 図８に示す光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 図８に示す光ビーム走査装置に用いた透過型光偏向ディスクを示す上面図である。 図１１に示す透過型光偏向ディスクのＷ−Ｗ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態６に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る光ビーム走査装置に用いた屈折光学素子の概略構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態８に係る光ビーム走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図１６に示す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。 図１６に示す光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態８に係る光ビーム走査装置に用いた透過型光偏向ディスクを示す上面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図１９に示す透過型光偏向ディスクの断面を示し、Ｘ−Ｘ断面の断面図、Ｙ−Ｙ断面の断面図、Ｚ−Ｚ断面の断面図である。 本発明の実施の形態９に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態１０に係る光ビーム走査装置において光ビームが走査される様子を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態１１に係る光ビーム走査装置に用いた屈折光学素子の概略構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１２に係る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。

符号の説明

１ａ〜１ｊ光ビーム走査装置
１０ 光源装置
２０ 発光源
３０ 集光レンズ
６０ 発散角度変更レンズ
２００、３００、４００ 光偏向機構
２１０ ポリゴンミラー（光偏向素子）
３１０ 透過型光偏向ディスク（光偏向素子）
４１０ 反射型光偏向ディスク（光偏向素子）
Ｌ１ 走査方向
Ｌ２ 走査方向と直交する方向

Claims (23)

1. 光源装置と、該光源装置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とを有する光ビーム走査装置において、
   前記光源装置は、発光源と、該発光源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素子あるいはその近傍で合焦する収束光として導く集光レンズとを備え、
   前記光偏向素子からの出射光に対しては、当該出射光の少なくとも前記光偏向素子による走査方向に対して直交する方向の発散角を変更する発散角変更レンズが配置されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 請求項１において、前記発光源は、レーザ発光素子であることを特徴とする光ビーム走査装置。
3. 請求項１または２において、前記発散角変更レンズは、前記走査方向に対して直交する方向のみにおいて前記光偏向素子からの出射光の発散角を変更することを特徴とする光ビーム走査装置。
4. 請求項３において、前記発散角変更レンズは、シリンドリカルレンズであることを特徴とする光ビーム走査装置。
5. 請求項３において、前記発散角変更レンズは、光入射面が前記走査方向における曲率半径を前記光偏向素子と当該光入射面との距離に等しくしたシリンドリカル面であり、光出射面が前記走査方向の曲率半径を前記光偏向素子と当該出射面との距離に等しくしたトーリックレンズあるいはトロイダルレンズであることを特徴とする光ビーム走査装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記発散角変更レンズを駆動して光ビームの走査位置を前記走査方向と交差する方向に移動させる発散角変更レンズ駆動機構を備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。
7. 請求項６において、前記発散角変更レンズ駆動機構は、前記走査方向と平行な軸線周りの前記発散角変更レンズの傾き姿勢を切り換えることを特徴とする光ビーム走査装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記集光レンズは、少なくとも一方の面が正のパワーを有する非球面レンズ、トーリックレンズ、トロイダルレンズ、あるいはシリンドリカルレンズのいずれかであることを特徴とする光ビーム走査装置。
9. 請求項８において、前記集光レンズは、一方の面が前記第１の方向に対する集光作用を備え、他方の面が前記第２の方向に対する集光作用を備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記集光レンズおよび前記発散角変更レンズは、樹脂製であることを特徴とする光ビーム走査装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記光偏向機構は、前記光偏向素子としての多角柱状のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーをその軸線回りに回転させる駆動機構とを有していることを特徴とする光ビーム走査装置。
12. 請求項１１において、前記集光レンズは、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記ポリゴンミラーの回転軸に対して直交する方向で前記ポリゴンミラーあるいはその近傍で前記発光源から出射された光ビームを合焦させることを特徴とする光ビーム走査装置。
13. 請求項１１において、前記集光レンズは、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記ポリゴンミラーの回転軸に対して直交する方向および平行な方向の双方で前記ポリゴンミラーあるいはその近傍で前記発光源から出射された光ビームを合焦させることを特徴とする光ビーム走査装置。
14. 請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記光偏向機構は、前記光偏向素子としての光偏向ディスクと、該光偏向ディスクを回転駆動する回転駆動機構とを有し、
    前記光偏向ディスクは、ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが出射していく方向が変化していることを特徴とする光ビーム走査装置。
15. 請求項１４において、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが透過して出射していく方向が変化してい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。
16. 請求項１４において、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面の周方向における位置によって、入射した光ビームが反射して出射していく方向が変化している反射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。
17. 請求項１４ないし１６のいずれかにおいて、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面に周方向において分割された複数の光偏向領域を備え、
    当該複数の光偏向領域には、入射された光ビームを隣接する前記光偏向領域と異なる方向に出射する傾斜面が形成されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
18. 請求項１７において、前記複数の光偏向領域は、周方向において放射状に分割されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
19. 請求項１４ないし１６のいずれかにおいて、前記光偏向ディスクは、前記ディスク面に、入射した光ビームの出射方向を周方向で連続的に変化させる傾斜面を備えた１ないし複数の光偏向領域が形成されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
20. 請求項１７ないし１９のいずれかにおいて、前記傾斜面は、前記半径方向に向かって傾斜し、前記傾斜面の半径方向に向かう傾斜角度が周方向で変化していることにより、光の出射方向が周方向で変化していることを特徴とする光ビーム走査装置。
21. 請求項１７ないし１９のいずれかにおいて、前記傾斜面は、前記周方向に向かって傾斜しており、前記傾斜面の周方向に向かう傾斜角度が周方向で変化していることにより、光の出射方向が周方向で変化していることを特徴とする光ビーム走査装置。
22. 請求項１４ないし２１のいずれかにおいて、前記集光レンズは、前記発光源から出射された光ビームを、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記光偏向ディスクの周方向で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させることを特徴とする光ビーム走査装置。
23. 請求項１４ないし２１のいずれかにおいて、前記集光レンズは、前記発光源から出射された光ビームを、前記第１の方向および前記第２の方向のうち、前記光偏向ディスクの半径方向および周方向の双方で前記光偏向ディスクあるいはその近傍で合焦させることを特徴とする光ビーム走査装置。

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