JPH0584922U - 光スキャニング装置 - Google Patents
光スキャニング装置Info
- Publication number
- JPH0584922U JPH0584922U JP3278192U JP3278192U JPH0584922U JP H0584922 U JPH0584922 U JP H0584922U JP 3278192 U JP3278192 U JP 3278192U JP 3278192 U JP3278192 U JP 3278192U JP H0584922 U JPH0584922 U JP H0584922U
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- JP
- Japan
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- mirror
- light guide
- guide element
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光スキャニング装置の小型化及び高速化を目
的とする。 【構成】 光スキャニング装置は球面の一部を切り取っ
た形状の反射面1を有する凹面鏡2を備えている。多面
体ミラー4は主軸3を中心として回転し複数個の反射面
5を備えている。又複数個の導光素子10が主軸3の周
りに放射状に配置され多面体ミラー4とともに回転す
る。個々の導光素子10は多面体ミラー4の1つの反射
面5と夫々対をなす。導光素子10の入光面12は光軸
7上において球中心14から球半径の略中点に配置され
ている。又導光素子10の出光面13近傍には受光素子
15が固定配置されており、その受光面は凹面鏡2に対
向している。主軸3に平行な入射光6は反射面5により
反射されスキャン光8となって標的物を照射する。スキ
ャン光8に平行な戻り光16は凹面鏡2により反射され
た後入光面12上に集光する。この集光は導光素子10
を介して出光面13から放出され受光素子15により受
光される。
的とする。 【構成】 光スキャニング装置は球面の一部を切り取っ
た形状の反射面1を有する凹面鏡2を備えている。多面
体ミラー4は主軸3を中心として回転し複数個の反射面
5を備えている。又複数個の導光素子10が主軸3の周
りに放射状に配置され多面体ミラー4とともに回転す
る。個々の導光素子10は多面体ミラー4の1つの反射
面5と夫々対をなす。導光素子10の入光面12は光軸
7上において球中心14から球半径の略中点に配置され
ている。又導光素子10の出光面13近傍には受光素子
15が固定配置されており、その受光面は凹面鏡2に対
向している。主軸3に平行な入射光6は反射面5により
反射されスキャン光8となって標的物を照射する。スキ
ャン光8に平行な戻り光16は凹面鏡2により反射され
た後入光面12上に集光する。この集光は導光素子10
を介して出光面13から放出され受光素子15により受
光される。
Description
【0001】
本考案は光線をスキャニング投光し標的からの反射光あるいは散乱光を受光検 出する光スキャニング装置に関する。光スキャニング装置は例えばレーザレーダ に組み込まれる。レーザレーダは自動車や列車等の移動体に取り付けられ前方あ るいは後方の遠隔物にレーザ光を照射し、その反射光を受光する事により障害物 等を検出したり、あるいは距離を測定する為に用いられる。又、光スキャニング 装置はバーコードリーダにも組み込まれ、物品に付されたバーコードの読み取り に用いられる。
【0002】
図7を参照して、従来の光スキャニング装置の典型的な構成例を簡潔に説明す る。図示する様に、レーザ光源101から出射されたレーザ光102はポリゴン ミラー103によって偏向され、スキャニング出力光104となって目標物をス キャニングする。ポリゴンミラー103はモータ105の回転軸に取り付けられ ておりその反射多面は高速回転する。目標物からの反射光あるいは散乱光のうち スキャニング出力光104に略平行な戻り光106はポリゴンミラー103によ り反射された後偏向ミラー107及び集光レンズ108を介して集光され受光素 子109で受光される。
【0003】
上述した従来の構成においては、ポリゴンミラー103がスキャニング用と受 光用を兼ねた構造となっている。微弱な戻り光106の検出感度を高め且つ誤検 出を防止する為に受光量は大きい程好ましい。ポリゴンミラー103の反射面積 寸法は主として所定の受光量を確保する観点から決定され、大きなミラー程受光 の面で有利になる。但し、レーザ光スキャニングの観点からは、反射面積との関 連はない。受光量を確保する為に反射面積を大きくとると必然的にポリゴンミラ ーの質量の増加をもたらす。例えば、反射面積あるいは受光面積を2倍にすると ポリゴンミラーの質量もしくは体積は2倍になってしまう。一方光スキャニング 装置の高性能化を図る為には高速スキャニングが必要になる。しかしながら相当 程度の重量を有するポリゴンミラーを高速駆動する為には当然高出力のモータ1 05が必要になり、光スキャニング装置の小型化を図る上で障害になっていると いう課題がある。従来の反射面と受光面を共用した構造においては、受光量の確 保が優先されておりポリゴンミラーを小型化あるいは軽量化できない。従って高 速化と小型化を同時に達成する事が不可能であった。高速化の為には高出力のモ ータを使用しなければならず小型化に相反する事となる。又、ポリゴンミラーの 軽量化を図ると受光面積が必然的に縮小され検出感度あるいは検出精度が犠牲に なる。この様に受光量確保と小型化は両立し得ず、高速化と小型化も又両立不可 能であった。
【0004】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本考案は受光量を犠牲にする事なく光スキ ャニング装置の小型化及び高速化を可能とする改良された構造を提供する事を目 的とする。この為に、反射スキャニング用ミラーと受光用ミラーを分離し、前者 を極力小型化する事で高速駆動を可能とし且つ後者を固定配置し十分な戻り光の 受光量を確保する様にしている。さらに受光素子を反射専用ミラーと連動する様 にし、戻り光の集光点を常時受光素子が追跡できる様にしている。
【0005】 図1を参照して本考案の目的を達成する為に講じられた手段を具体的に説明す る。図示する様に、本考案にかかる光スキャニング装置は球面の一部を切り取っ た形状の反射面1を有する凹面鏡2を備えている。この凹面鏡2は固定配置され ている。凹面鏡2と対面した球直径を主軸3としてその周りを回転する複数個の 反射面を有する角錐ミラーあるいは多面体ミラー4が設けられている。なお図示 を簡略化する為に1個の反射面5のみを示している。この反射面5は主軸3に対 して傾斜配置されている。主軸に沿った入射光6は反射面5により反射され光軸 7に沿って放射されるスキャン光8となる。多面体ミラー4はモータ9等からな る駆動手段により回転駆動される。従って、光軸7は主軸3の周りを回転する。
【0006】 導光素子10が主軸3の周りに放射状に配置されているとともに、腕部材11 を介して多面体ミラー4に取り付けられている。従って導光素子10は多面体ミ ラー4と一体となって回転する。導光素子10は多面体ミラー4の反射面5の個 数と同じだけ設けられる。但し、図示を簡略化する為に1個のみを示している。 各導光素子10は多面体ミラー4の各々の反射面5と夫々対をなす。図では一対 の導光素子10及び反射面5のみを示している。導光素子10は入光面12と出 光面13を有している。入光面12は光軸7上において球中心14から球半径の 略中点位置に配置されている。この入光面12はスキャン光8あるいは出射光と 逆向きに配置されている。一方出光面13は球中心14近傍に配置されている。 入光面12と出光面13を結ぶ導光素子10の軸は前述した光軸7に略一致して いる。さらに、球中心14の近傍には受光素子15が固定配置されている。受光 素子15の受光面は凹面鏡2に対して対向配置されているとともに、各導光素子 10の出光面13と整合する様になっている。
【0007】
上述した構成によれば、多面体ミラー4は入射光6をスキャニングする目的の みに専用化され小型軽量で良いので、比較的低出力のモータ9であっても高速回 転駆動可能である。一方固定配置された凹面鏡2は受光専用であり、スキャン光 8に平行な戻り光16を略所定の位置に集光する。この集光位置は球中心14か ら伸びる球半径の中点位置に一致する。図示する幾何光学的関係から明らかな様 に、スキャン光8の光軸7に平行な戻り光16の大部分がこの中点位置に集光さ れる。但し、光軸7から離れるに従って戻り光16の集光位置は若干凹面鏡2側 にずれる。しかしながらこの程度の誤差は実用上問題はない。この中点位置に導 光素子10の入光面12が配置される。従って凹面鏡2により集光された戻り光 16は入光面12を介して導光素子10により導かれ球中心14近傍に位置する 出光面13から放射される。入光面12の面積をある程度大きくとる事により戻 り光16の大部分を効果的に導光できる。球中心14近傍に固定配置された受光 素子15は導光素子10の出光面13から放射された戻り光16を全て受光でき る。
【0008】 図2に導光素子の具体例を示す。この導光素子10は屈折率が空気より大きい ガラス等の棒状材料からなり、例えば光ファイバを用いる事ができる。この棒部 材の一端が入光面12となり他端が出光面13となる。図示しない凹面鏡2によ り反射された戻り光16は入光面12により屈折され棒部材10の内壁で全反射 を繰り返した後出光面13から放出され、その近傍に固定配置された受光素子1 5で受光される。
【0009】 図3は導光素子の他の具体例を示す。本例では導光素子として集光レンズある いはコリメータレンズ17が用いられている。このコリメータレンズ17の焦平 面が入光面12を構成する。この焦平面に入射した戻り光16はレンズ17によ り平行ビームとなって受光素子15の受光面を直接に照射する。従ってこの導光 素子の出光面は受光素子15の受光面に一致する。
【0010】
以下図面を参照して本考案の好適な実施例を詳細に説明する。図4は本考案に かかる光スキャニング装置の一実施例を示す断面図である。この断面は光軸7及 び主軸3を含んでいる。ベース18の上には球反射面1を有する凹面鏡2が立て 掛けた状態で固定配置されている。一方多面体ミラー4は略角錐形状を有しモー タ9の回転軸19先端に固着されている。この回転軸19は主軸3と一致する。 この多面体ミラー19は複数の反射面5A,5B,…を備えている。各反射面は 主軸3に対して夫々若干異なった角度で傾斜している。レーザ光源20から放射 したレーザ光は反射鏡21により主軸3に平行に反射された後、多面体ミラー4 によりさらに反射されてスキャン光8として標的物を投光する。多面体ミラー4 の回転に伴なって各反射面の傾斜角が変化するのでスキャン光8の垂直方向偏角 が変化し所謂ラスタスキャンが行なわれる。従ってスキャン光8に平行な光軸7 も多面体ミラー4の回転に伴なって変化する。
【0011】 多面体ミラー4の上面には主軸3を囲む様に放射状に複数の導光部材10A, 10B,…が固着されており、多面体ミラー4と一体となって回転する。導光素 子の個数は多面体ミラー4の反射面の個数と同一であり且つ5Aと10A,5B と10Bの様に対をなす。例えば反射面5Aと対をなす導光素子10Aは共通の 光軸7に関し整合しており、スキャン光8の標的からの戻り光16を受光素子1 5へ導く役割を果たす。受光素子15は凹面鏡2の上端から張り出された支持部 材22を介して、多面体ミラー4の中央に設けられた凹部に配置されている。そ の受光面は凹面鏡2の球反射面1に対面している。
【0012】 図5は図4に示す光スキャニング装置の平面図である。この例では多面体ミラ ー4は8分割された反射面5A,5B,…を有し八角形の角錐形状である。各反 射面に入射した光6は多面体ミラー4の回転に伴なって水平方向にスキャニング される。同時に、傾斜角の異なる反射面に切り換わる毎に垂直方向にスキャニン グされる。8個の分割反射面5A,5B,…に対応して8本の導光素子が放射状 に配列されている。導光素子10Bは分割反射面5Bと対をなす。又他の分割反 射面5Aは丁度支持部材22の影になった導光素子10Aと対をなす。これらの 導光素子は多面体ミラー4と一体となって回転する。
【0013】 最後に図6を参照して図4及び図5に示す光スキャニング装置の動作を詳細に 説明する。図示では多面体ミラー4の分割面5Aにより入射光6が反射されスキ ャニング光8Aとなってスクリーン23上に水平な走査ライン24Aを投写する 。分割反射面5Aと対をなす導光素子10Aの入光面12Aは球反射面1によっ て反射集光された戻り光16Aの集光点に位置する。即ちスキャン光8Aと平行 な球半径の略中点位置に置かれる。スキャン光8Aは分割反射面5Aの傾斜角に 応じた走査ライン24Aを描く。標的即ちスクリーン23からの戻り光のうちス キャン光8Aに略平行でその近傍にある戻り光16Aは球反射面1で反射され対 応する導光素子10Aの入光面12Aに集光される。入光面12Aより入った光 は導光素子10Aの内壁で全反射を繰り返し出光面から放出され受光素子15に より受光される。
【0014】 多面体ミラー4が180度回転し他の分割反射面5Bにより入射光6がスキャ ニングされる状態を点線で示す。この分割反射面5Bは先の分割反射面5Aと傾 斜角が異なるのでスキャン光8Bの偏角も異なり垂直方向に変位した走査ライン 24Bをスクリーン23上に投写する。これに併せて、対応する導光素子10B の導光光軸も傾斜変化しており、入光面12Bは戻り光16Bの集光位置に整合 する。この導光素子10Bにより導かれた戻り光は共通の受光素子15により全 て受光される。
【0015】
以上説明した様に、本考案によれば、スキャニング専用の多面体ミラーと受光 専用の凹面鏡を分離して設ける事により、多面体ミラーの軽量化及び小型化を図 った。これにより光スキャニング装置の高速駆動化が可能になるという効果があ る。
【図1】本考案にかかる光スキャニング装置の基本的な
構成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
【図2】本考案にかかる光スキャニング装置に用いられ
る導光素子の具体例を示す模式図である。
る導光素子の具体例を示す模式図である。
【図3】同じく導光素子の他の具体例を示す模式図であ
る。
る。
【図4】本考案にかかる光スキャニング装置の一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図5】同じく本考案にかかる光スキャニング装置の一
実施例を示す平面図である。
実施例を示す平面図である。
【図6】図4及び図5に示す光スキャニング装置の動作
説明図である。
説明図である。
【図7】従来の光スキャニング装置を示す模式的な斜視
図である。
図である。
1 球反射面 2 凹面鏡 3 主軸 4 多面体ミラー 5 反射面 6 入射光 7 光軸 8 スキャン光 9 モータ 10 導光素子 11 腕部材 12 入光面 13 出光面 14 球中心 15 受光素子 16 戻り光
Claims (3)
- 【請求項1】 光線をスキャニング投光し標的からの反
射光を受光検出する光スキャニング装置において、 球面の一部を切り取った形状の反射面を有する凹面鏡
と、 該凹面鏡と対面した球直径を軸として回転する複数個の
反射面を有する角錐ミラーと、 前記回転軸の周りに放射状に配置され前記角錐ミラーと
ともに回転する、前記角錐ミラーの反射面と同数の導光
素子とを備え、 各導光素子は前記角錐ミラーの反射面の一つと夫々対を
なし、各対において導光素子は反射面からの出射光に平
行で逆方向の球半径の略中点にその入光面を置き、その
光軸が該球半径と概ね一致すべく配置されているととも
に、 球中心附近においてその受光面を凹面鏡に対向させて設
置された受光素子と、 前記角錐ミラーと前記導光素子を回転させる駆動手段と
を備えた事を特徴とする光スキャニング装置。 - 【請求項2】 前記導光素子は光ファイバからなる事を
特徴とする請求項1に記載の光スキャニング装置。 - 【請求項3】 前記導光素子は集光レンズからなる事を
特徴とする請求項1に記載の光スキャニング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3278192U JPH0584922U (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 光スキャニング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3278192U JPH0584922U (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 光スキャニング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0584922U true JPH0584922U (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=12368399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3278192U Pending JPH0584922U (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 光スキャニング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0584922U (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170112766A (ko) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 전자부품연구원 | 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다 |
KR20190086420A (ko) * | 2019-07-11 | 2019-07-22 | 전자부품연구원 | 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다 |
KR20200031741A (ko) * | 2018-09-14 | 2020-03-25 | 전자부품연구원 | 선택적 수광모듈 및 그것을 이용한 스캐닝 라이다 |
KR20200031742A (ko) * | 2018-09-14 | 2020-03-25 | 전자부품연구원 | 무회전 스캐닝라이다 및 그것을 이용한 하이브리드 라이다 |
KR20220129094A (ko) * | 2020-02-12 | 2022-09-22 | 크나프 아게 | 적어도 2개의 반사광 배리어 장치를 포함하는 광 배리어 시스템 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP3278192U patent/JPH0584922U/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170112766A (ko) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 전자부품연구원 | 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다 |
KR20200031741A (ko) * | 2018-09-14 | 2020-03-25 | 전자부품연구원 | 선택적 수광모듈 및 그것을 이용한 스캐닝 라이다 |
KR20200031742A (ko) * | 2018-09-14 | 2020-03-25 | 전자부품연구원 | 무회전 스캐닝라이다 및 그것을 이용한 하이브리드 라이다 |
KR20190086420A (ko) * | 2019-07-11 | 2019-07-22 | 전자부품연구원 | 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다 |
KR20220129094A (ko) * | 2020-02-12 | 2022-09-22 | 크나프 아게 | 적어도 2개의 반사광 배리어 장치를 포함하는 광 배리어 시스템 |
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