JPH11125783A - 走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機 - Google Patents
走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機Info
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- JPH11125783A JPH11125783A JP9306508A JP30650897A JPH11125783A JP H11125783 A JPH11125783 A JP H11125783A JP 9306508 A JP9306508 A JP 9306508A JP 30650897 A JP30650897 A JP 30650897A JP H11125783 A JPH11125783 A JP H11125783A
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- laser light
- rotating
- laser
- scanning
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータでの発熱量を増やすことなしに、該モ
ータの回転角に対してレーザ光の反射光線（光軸）を大
きく振ることができる走査光学系及びそれを用いた光造
形装置、レーザマーカ、レーザ加工機を得ること。 【解決手段】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像さ
せ、被走査面上を二次元的に走査する際、偏向手段はレ
ーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部と、第１の
回動部で偏向された第１の方向に対して直角な第２の方
向に偏向する第２の回動部を有し、第１の回動部及び第
２の回動部は各々任意の位置を中心に振動する第１の反
射部材と、固定の第２の反射部材とを有し、各々の回動
部は入射レーザ光を第１の反射部材で反射させ、反射さ
れたレーザ光を第２の反射部材で反射させ、さらに反射
されたレーザ光を再度該第１の反射部材で反射させるこ
と。
ータの回転角に対してレーザ光の反射光線（光軸）を大
きく振ることができる走査光学系及びそれを用いた光造
形装置、レーザマーカ、レーザ加工機を得ること。 【解決手段】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像さ
せ、被走査面上を二次元的に走査する際、偏向手段はレ
ーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部と、第１の
回動部で偏向された第１の方向に対して直角な第２の方
向に偏向する第２の回動部を有し、第１の回動部及び第
２の回動部は各々任意の位置を中心に振動する第１の反
射部材と、固定の第２の反射部材とを有し、各々の回動
部は入射レーザ光を第１の反射部材で反射させ、反射さ
れたレーザ光を第２の反射部材で反射させ、さらに反射
されたレーザ光を再度該第１の反射部材で反射させるこ
と。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査光学系及びそれ
を用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機に関
し、特に偏向手段の各要素を適切に構成することによ
り、該偏向手段用のモータでの発熱量を増やすことなし
に、該モータの回転角に対してレーザ光の反射光線を大
きく振ることができるものである。
を用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機に関
し、特に偏向手段の各要素を適切に構成することによ
り、該偏向手段用のモータでの発熱量を増やすことなし
に、該モータの回転角に対してレーザ光の反射光線を大
きく振ることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より光硬化樹脂で形成された被走査
面（ターゲット面）上を光スポットで二次元的に走査し
て立体モデルを造形した光造形装置が種々と提案されて
いる。
面（ターゲット面）上を光スポットで二次元的に走査し
て立体モデルを造形した光造形装置が種々と提案されて
いる。
【０００３】図５はこの種の従来の光造形装置の要部斜
視図である。
視図である。
【０００４】同図において５１はレーザ光源であり、例
えば半導体レーザ、ＣＯ2 レーザ、第２高調波型レーザ
等より成っている。５２は折り返しミラーであり、光路
を折り曲げている。５３は結像レンズ（焦点レンズ）で
あり、画像情報（例えばＣＡＤデータ）に基づくレーザ
光（光束）を後述する被走査面（ターゲット面）上に結
像させている。
えば半導体レーザ、ＣＯ2 レーザ、第２高調波型レーザ
等より成っている。５２は折り返しミラーであり、光路
を折り曲げている。５３は結像レンズ（焦点レンズ）で
あり、画像情報（例えばＣＡＤデータ）に基づくレーザ
光（光束）を後述する被走査面（ターゲット面）上に結
像させている。
【０００５】５０は直交する二方向に関して二次元的に
偏向可能な偏向手段であり、レーザ光を第１の方向に偏
向するＸ軸スキャン部５４、該Ｘ軸スキャン部５４で偏
向された第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向す
るＹ軸スキャン部５６を有し、該Ｘ軸スキャン部５４及
びＹ軸スキャン部５６は各々任意の位置を中心に振動
（回動）するスキャンミラーを有している。
偏向可能な偏向手段であり、レーザ光を第１の方向に偏
向するＸ軸スキャン部５４、該Ｘ軸スキャン部５４で偏
向された第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向す
るＹ軸スキャン部５６を有し、該Ｘ軸スキャン部５４及
びＹ軸スキャン部５６は各々任意の位置を中心に振動
（回動）するスキャンミラーを有している。
【０００６】Ｘ軸用及びＹ軸用のスキャンミラーは各々
対応するモータに取り付けられており、対応するＸ軸用
及びＹ軸用のサーボアンプ５５，５７で振動される。
対応するモータに取り付けられており、対応するＸ軸用
及びＹ軸用のサーボアンプ５５，５７で振動される。
【０００７】５８は被走査面としてのターゲット面であ
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。５９はレーザ電源、６０はロジックインター
フェースである。
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。５９はレーザ電源、６０はロジックインター
フェースである。
【０００８】同図においてレーザ光源５１から出射され
たＣＡＤデータに基づくレーザ光は折り返しミラー５２
で反射され、結像レンズ５３によりＸ軸スキャン部５４
及びＹ軸スキャン部５６を介してターゲット面５８をＸ
軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査し、該ターゲット
面５８に軌跡を描いて立体モデルを造形している。
たＣＡＤデータに基づくレーザ光は折り返しミラー５２
で反射され、結像レンズ５３によりＸ軸スキャン部５４
及びＹ軸スキャン部５６を介してターゲット面５８をＸ
軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査し、該ターゲット
面５８に軌跡を描いて立体モデルを造形している。
【０００９】このように光造形装置においてはターゲッ
ト面に光硬化樹脂を設けておき、該光硬化樹脂にレーザ
光を照射することにより樹脂を硬化させ、該樹脂の層を
積み重ねることによって、立体モデルを造形することが
できる。
ト面に光硬化樹脂を設けておき、該光硬化樹脂にレーザ
光を照射することにより樹脂を硬化させ、該樹脂の層を
積み重ねることによって、立体モデルを造形することが
できる。
【００１０】またこの種の光造形装置において立体モデ
ルの造形にかかる時間は、レーザ光の出力、光硬化樹脂
の特性、結像レンズの位置合わせ、Ｘ軸スキャン部及び
Ｙ軸スキャン部の走査時間等により決定される。
ルの造形にかかる時間は、レーザ光の出力、光硬化樹脂
の特性、結像レンズの位置合わせ、Ｘ軸スキャン部及び
Ｙ軸スキャン部の走査時間等により決定される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】光造形装置は別名「ラ
ピッドプロトタイピング」と呼ばれており、短時間でＣ
ＡＤデータから立体モデルを製作する装置である。光造
形装置の性能としては、加工精度、造形時間、樹脂材料
等でほぼ決定される。特に造形時間はＸ軸スキャン部、
Ｙ軸スキャン部の走査時間により決定される為、立体モ
デルの造形のスループットを高める上でボトルネック
（進行の妨げ）となっている。
ピッドプロトタイピング」と呼ばれており、短時間でＣ
ＡＤデータから立体モデルを製作する装置である。光造
形装置の性能としては、加工精度、造形時間、樹脂材料
等でほぼ決定される。特に造形時間はＸ軸スキャン部、
Ｙ軸スキャン部の走査時間により決定される為、立体モ
デルの造形のスループットを高める上でボトルネック
（進行の妨げ）となっている。
【００１２】図６は図５に示したＹ軸スキャン部５６周
辺の光学系の要部概略図である。同図に示すようにＹ軸
用のスキャンミラー６１で反射される反射光線Ａを例え
ば２θだけ向きを変化させる為には、該スキャンミラー
６１をモータにより任意の位置Ｏを中心に回転角θだけ
回動（振動）させる必要がある。
辺の光学系の要部概略図である。同図に示すようにＹ軸
用のスキャンミラー６１で反射される反射光線Ａを例え
ば２θだけ向きを変化させる為には、該スキャンミラー
６１をモータにより任意の位置Ｏを中心に回転角θだけ
回動（振動）させる必要がある。
【００１３】またＸ軸スキャン部５４及びＹ軸スキャン
部５６の走査時間を短縮するためには、モータの回転速
度を高める必要がある。
部５６の走査時間を短縮するためには、モータの回転速
度を高める必要がある。
【００１４】しかしながら、同一時間でモータの回転速
度を高める（回転角を増やす）ことは、該モータでの発
熱量を大きくすることになり、放熱等の問題点が生じて
くるので良くない。
度を高める（回転角を増やす）ことは、該モータでの発
熱量を大きくすることになり、放熱等の問題点が生じて
くるので良くない。
【００１５】本発明は上記の問題点を解決する為に偏向
手段を構成する第１の回動部及び第２の回動部を各々回
動（振動）可能な第１の反射部材と、少なくとも１つの
固定の第２の反射部材とで構成することにより、モータ
の回転角に対してレーザ光の反射光線（光軸）を大きく
振ることができ、これにより同一モータを用いても、該
モータでの発熱量を増やすことなしに単位時間あたりの
反射光線の走査角を大きくとることができ、また第１の
回動部及び第２の回動部の走査時間の短縮化を図ること
ができる走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レー
ザマーカ、レーザ加工機の提供を目的とする。
手段を構成する第１の回動部及び第２の回動部を各々回
動（振動）可能な第１の反射部材と、少なくとも１つの
固定の第２の反射部材とで構成することにより、モータ
の回転角に対してレーザ光の反射光線（光軸）を大きく
振ることができ、これにより同一モータを用いても、該
モータでの発熱量を増やすことなしに単位時間あたりの
反射光線の走査角を大きくとることができ、また第１の
回動部及び第２の回動部の走査時間の短縮化を図ること
ができる走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レー
ザマーカ、レーザ加工機の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の走査光学系は、
(1-1)光源手段から出射したレーザ光を結像手段により
直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向手段
を介して偏向させた後、被走査面上に結像させ、該被走
査面上を二次元的に走査する走査光学系において、該偏
向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部
と、該第１の回動部で偏向された第１の方向に対して直
角な第２の方向に偏向する第２の回動部を有し、該第１
の回動部及び第２の回動部は各々任意の位置を中心に振
動する第１の反射部材と、固定の第２の反射部材とを有
し、該各々の回動部は入射レーザ光を該第１の反射部材
で反射させ、該反射されたレーザ光を該第２の反射部材
で反射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度該第１
の反射部材で反射させることを特徴としている。
(1-1)光源手段から出射したレーザ光を結像手段により
直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向手段
を介して偏向させた後、被走査面上に結像させ、該被走
査面上を二次元的に走査する走査光学系において、該偏
向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部
と、該第１の回動部で偏向された第１の方向に対して直
角な第２の方向に偏向する第２の回動部を有し、該第１
の回動部及び第２の回動部は各々任意の位置を中心に振
動する第１の反射部材と、固定の第２の反射部材とを有
し、該各々の回動部は入射レーザ光を該第１の反射部材
で反射させ、該反射されたレーザ光を該第２の反射部材
で反射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度該第１
の反射部材で反射させることを特徴としている。
【００１７】(1-2)光源手段から出射したレーザ光を結
像手段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可
能な偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する
第１の回動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方
向に対して直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を
有し、該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第
２の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第１の反射部材で反射させ、該反射されたレーザ光
を該複数の第２の反射部材で順次反射させ、さらに該反
射されたレーザ光を再度該第１の反射部材で反射させる
ことを特徴とする走査光学系。
像手段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可
能な偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する
第１の回動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方
向に対して直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を
有し、該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第
２の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第１の反射部材で反射させ、該反射されたレーザ光
を該複数の第２の反射部材で順次反射させ、さらに該反
射されたレーザ光を再度該第１の反射部材で反射させる
ことを特徴とする走査光学系。
【００１８】(1-3)光源手段から出射したレーザ光を結
像手段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可
能な偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する
第１の回動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方
向に対して直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を
有し、該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第
２の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第１の反射部材の表面で反射させ、該反射されたレ
ーザ光を該複数の第２の反射部材で順次反射させ、さら
に該反射されたレーザ光を該第１の反射部材の裏面で反
射させることを特徴としている。
像手段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可
能な偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像
させ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系に
おいて、該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する
第１の回動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方
向に対して直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を
有し、該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位
置を中心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第
２の反射部材とを有し、該各々の回動部は入射レーザ光
を該第１の反射部材の表面で反射させ、該反射されたレ
ーザ光を該複数の第２の反射部材で順次反射させ、さら
に該反射されたレーザ光を該第１の反射部材の裏面で反
射させることを特徴としている。
【００１９】本発明の光造形装置は、(2)上記(1-1),(1-
2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系を光造形装
置に用いたことを特徴としている。
2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系を光造形装
置に用いたことを特徴としている。
【００２０】本発明のレーザマーカは、(3)上記(1-1),
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
マーカに用いたことを特徴としている。
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
マーカに用いたことを特徴としている。
【００２１】本発明のレーザ加工機は、(4)上記(1-1),
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
加工機に用いたことを特徴としている。
(1-2),(1-3) のいずれか一項記載の走査光学系をレーザ
加工機に用いたことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明を光造形装置に用い
たときの実施形態１の要部斜視図である。
たときの実施形態１の要部斜視図である。
【００２３】同図において１は光源手段（レーザ光源）
であり、例えば半導体レーザ、ＣＯ2 レーザ、第２高調
波型レーザ等より成っている。２は折り返しミラーであ
り、光路を折り曲げている。３は結像レンズ（焦点レン
ズ）であり、画像情報（例えばＣＡＤデータ）に基づく
レーザ光（光束）を後述する被走査面上に結像させてい
る。
であり、例えば半導体レーザ、ＣＯ2 レーザ、第２高調
波型レーザ等より成っている。２は折り返しミラーであ
り、光路を折り曲げている。３は結像レンズ（焦点レン
ズ）であり、画像情報（例えばＣＡＤデータ）に基づく
レーザ光（光束）を後述する被走査面上に結像させてい
る。
【００２４】２０は光源手段１から出射したレーザ光を
直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向手段
であり、レーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部
としてのＸ軸スキャン部４、該Ｘ軸スキャン部４で偏向
された第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向する
第２の回動部としてのＹ軸スキャン部６を有し、該Ｘ軸
スキャン部４及びＹ軸スキャン部６は各々任意の位置を
中心に振動（回動）する第１の反射部材としてのスキャ
ンミラーと、第２の反射部材としての固定の反射ミラー
とを有している。
直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な偏向手段
であり、レーザ光を第１の方向に偏向する第１の回動部
としてのＸ軸スキャン部４、該Ｘ軸スキャン部４で偏向
された第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向する
第２の回動部としてのＹ軸スキャン部６を有し、該Ｘ軸
スキャン部４及びＹ軸スキャン部６は各々任意の位置を
中心に振動（回動）する第１の反射部材としてのスキャ
ンミラーと、第２の反射部材としての固定の反射ミラー
とを有している。
【００２５】Ｘ軸用及びＹ軸用のスキャンミラーは各々
対応するモータに取り付けられており、対応するＸ軸用
及びＹ軸用のサーボアンプ５，７で振動される。
対応するモータに取り付けられており、対応するＸ軸用
及びＹ軸用のサーボアンプ５，７で振動される。
【００２６】８は被走査面としてのターゲット面であ
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。９はレーザ電源、１０はロジックインターフ
ェースである。
り、光硬化樹脂より形成されており、該光硬化樹脂にレ
ーザ光を照射することにより該光硬化樹脂を硬化させ、
樹脂の層を積み重ねることによって、立体モデルを造形
している。９はレーザ電源、１０はロジックインターフ
ェースである。
【００２７】本実施形態においてレーザ光源１から出射
されたＣＡＤデータに基づくレーザ光は折り返しミラー
２で反射され、結像レンズ３によりＸ軸スキャン部４及
びＹ軸スキャン部６を介してターゲット面８上に結像
し、該ターゲット面８をＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元
的に走査し、該ターゲット面８に軌跡を描いて立体モデ
ルを造形している。
されたＣＡＤデータに基づくレーザ光は折り返しミラー
２で反射され、結像レンズ３によりＸ軸スキャン部４及
びＹ軸スキャン部６を介してターゲット面８上に結像
し、該ターゲット面８をＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元
的に走査し、該ターゲット面８に軌跡を描いて立体モデ
ルを造形している。
【００２８】次に本実施形態に関わるＸ軸スキャン部
（第１の回動部）４とＹ軸スキャン部（第２の回動部）
６の光学的作用について説明する。尚、Ｘ軸スキャン部
とＸ軸スキャン部の基本的な光学的作用は同様なので、
ここではＹ軸スキャン部を例にとり説明する。
（第１の回動部）４とＹ軸スキャン部（第２の回動部）
６の光学的作用について説明する。尚、Ｘ軸スキャン部
とＸ軸スキャン部の基本的な光学的作用は同様なので、
ここではＹ軸スキャン部を例にとり説明する。
【００２９】図２はこのＹ軸スキャン部周辺の光学系の
要部概略図である。
要部概略図である。
【００３０】同図におけるＹ軸スキャン部はレーザ光源
１から出射したレーザ光をスキャンミラー１１で反射さ
せ、その反射光を反射ミラー１２で反射させ、その反射
光を再度スキャンミラー１１で反射させてターゲット面
８に照射する構成となっている。
１から出射したレーザ光をスキャンミラー１１で反射さ
せ、その反射光を反射ミラー１２で反射させ、その反射
光を再度スキャンミラー１１で反射させてターゲット面
８に照射する構成となっている。
【００３１】このとき本実施形態ではスキャンミラー１
１をθ度、回動させることにより反射光線を４θだけ向
きを変えている。これは図５に示した従来の光造形装置
に比べて、２倍の走査角でターゲット面８を走査してい
ることになる。
１をθ度、回動させることにより反射光線を４θだけ向
きを変えている。これは図５に示した従来の光造形装置
に比べて、２倍の走査角でターゲット面８を走査してい
ることになる。
【００３２】ここでレーザ光源１から出射したレーザ光
がスキャンミラー１１に入射角４５度で入射した場合を
考える。
がスキャンミラー１１に入射角４５度で入射した場合を
考える。
【００３３】レーザ光源１からは図２に示すように座標
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角４５度でスキ
ャンミラー１１に入射する。ここでスキャンミラー１１
によってレーザ光ＡはＸ軸方向に反射される。Ｘ軸方向
に反射されたレーザ光Ａは反射ミラー１２によってＹ軸
方向に反射される。Ｙ軸方向に反射されたレーザ光Ａは
再度スキャンミラー１１によってＸ軸方向に反射され、
ターゲット面８を走査する。
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角４５度でスキ
ャンミラー１１に入射する。ここでスキャンミラー１１
によってレーザ光ＡはＸ軸方向に反射される。Ｘ軸方向
に反射されたレーザ光Ａは反射ミラー１２によってＹ軸
方向に反射される。Ｙ軸方向に反射されたレーザ光Ａは
再度スキャンミラー１１によってＸ軸方向に反射され、
ターゲット面８を走査する。
【００３４】次にレーザ光源１から出射したレーザ光が
スキャンミラー１１に入射角（４５＋θ）度で入射した
場合（スキャンミラー１１が元の位置からθ°回動す
る）を考える。
スキャンミラー１１に入射角（４５＋θ）度で入射した
場合（スキャンミラー１１が元の位置からθ°回動す
る）を考える。
【００３５】レーザ光源１からは図２に示すように座標
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角（４５＋θ）
度でスキャンミラー１１に入射する。ここでスキャンミ
ラー１１によってレーザ光Ｂは反射角（４５＋θ）度で
Ｘ軸方向から２θずれた方向に反射される。この反射光
Ｂは反射ミラー１２に入射角（４５＋２θ）度で入射
し、反射角（４５＋２θ）度でＹ軸方向から２θずれた
方向に反射される。さらにこの反射光Ｂは再度スキャン
ミラー１１に入射角（４５＋３θ）度で入射し、反射角
（４５＋３θ）度でＸ軸方向から４θずれた方向に反射
され、ターゲット面８を走査する。尚、図面上（４５−
θ）、（４５−２θ）、（４５−３θ）は９０°から入
射角を引いた値を示している。
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角（４５＋θ）
度でスキャンミラー１１に入射する。ここでスキャンミ
ラー１１によってレーザ光Ｂは反射角（４５＋θ）度で
Ｘ軸方向から２θずれた方向に反射される。この反射光
Ｂは反射ミラー１２に入射角（４５＋２θ）度で入射
し、反射角（４５＋２θ）度でＹ軸方向から２θずれた
方向に反射される。さらにこの反射光Ｂは再度スキャン
ミラー１１に入射角（４５＋３θ）度で入射し、反射角
（４５＋３θ）度でＸ軸方向から４θずれた方向に反射
され、ターゲット面８を走査する。尚、図面上（４５−
θ）、（４５−２θ）、（４５−３θ）は９０°から入
射角を引いた値を示している。
【００３６】このように本実施形態では上述の如くスキ
ャンミラー１１をθ度、回動させることにより反射光線
を４θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またＸ軸スキャン部４及びＹ軸スキャン部６
の走査時間の短縮化も図ることができる。
ャンミラー１１をθ度、回動させることにより反射光線
を４θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またＸ軸スキャン部４及びＹ軸スキャン部６
の走査時間の短縮化も図ることができる。
【００３７】尚、反射ミラー１２をスキャンミラー１１
と同期させて、該スキャンミラー１１と反対方向に回動
させるようにしても良い。これによれば更に反射光線の
向きを大きく変えることができる。
と同期させて、該スキャンミラー１１と反対方向に回動
させるようにしても良い。これによれば更に反射光線の
向きを大きく変えることができる。
【００３８】図３は本発明を光造形装置に用いたときの
実施形態２のＹ軸スキャン部周辺の光学系の要部概略図
である。同図において図２に示した要素と同一要素には
同符番を付している。
実施形態２のＹ軸スキャン部周辺の光学系の要部概略図
である。同図において図２に示した要素と同一要素には
同符番を付している。
【００３９】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は第１の回動部（Ｘ軸スキャン部）及び第２の回
動部（Ｙ軸スキャン部）を各々任意の位置を中心に振動
（回動）する第１の反射部材（スキャンミラー）と、固
定の複数の第２の反射部材（反射ミラー）とで構成し、
かつ第１の反射部材の裏面にも反射ミラーを設けたこと
である。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態
１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
なる点は第１の回動部（Ｘ軸スキャン部）及び第２の回
動部（Ｙ軸スキャン部）を各々任意の位置を中心に振動
（回動）する第１の反射部材（スキャンミラー）と、固
定の複数の第２の反射部材（反射ミラー）とで構成し、
かつ第１の反射部材の裏面にも反射ミラーを設けたこと
である。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態
１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００４０】尚、本実施形態においても前述の実施形態
１と同様にＸ軸スキャン部（第１の回動部）とＹ軸スキ
ャン部（第２の回動部）の基本的な光学的作用は同様な
ので、ここではＹ軸スキャン部の光学的作用について説
明する。
１と同様にＸ軸スキャン部（第１の回動部）とＹ軸スキ
ャン部（第２の回動部）の基本的な光学的作用は同様な
ので、ここではＹ軸スキャン部の光学的作用について説
明する。
【００４１】即ち、同図において２１は第１の反射部材
としてのスキャンミラーであり、該スキャンミラー２１
の表面側及び裏面側に各々反射ミラーを取り付けてい
る。２２ａ，２２ｂ，２２ｃは各々第２の反射部材とし
ての第１、第２、第３の固定の反射ミラーであり、それ
らの反射ミラー２２ａ，２２ｂ，２２ｃは直交してい
る。
としてのスキャンミラーであり、該スキャンミラー２１
の表面側及び裏面側に各々反射ミラーを取り付けてい
る。２２ａ，２２ｂ，２２ｃは各々第２の反射部材とし
ての第１、第２、第３の固定の反射ミラーであり、それ
らの反射ミラー２２ａ，２２ｂ，２２ｃは直交してい
る。
【００４２】同図におけるＹ軸スキャン部はレーザ光源
１から出射したＣＡＤデータに基づくレーザ光（光束）
をスキャンミラー２１の表面側の反射ミラーで反射さ
せ、その反射光を第１、第２、第３の反射ミラー２２
ａ，２２ｂ，２２ｃで順次反射させ、さらにその反射光
をスキャンミラー１１の裏面側の反射ミラーで反射させ
てターゲット面８に照射する構成となっている。
１から出射したＣＡＤデータに基づくレーザ光（光束）
をスキャンミラー２１の表面側の反射ミラーで反射さ
せ、その反射光を第１、第２、第３の反射ミラー２２
ａ，２２ｂ，２２ｃで順次反射させ、さらにその反射光
をスキャンミラー１１の裏面側の反射ミラーで反射させ
てターゲット面８に照射する構成となっている。
【００４３】このとき本実施形態ではスキャンミラー２
１をθ度、回動させることにより反射光線を４θだけ向
きを変えている。これは図５に示した従来の光造形装置
に比べて、２倍の走査角でターゲット面を走査している
ことになる。
１をθ度、回動させることにより反射光線を４θだけ向
きを変えている。これは図５に示した従来の光造形装置
に比べて、２倍の走査角でターゲット面を走査している
ことになる。
【００４４】ここでレーザ光源１から出射したレーザ光
がスキャンミラー２１に入射角４５度で入射した場合を
考える。
がスキャンミラー２１に入射角４５度で入射した場合を
考える。
【００４５】レーザ光源１からは同図に示すように座標
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角４５度でスキ
ャンミラー２１に入射する。ここでスキャンミラー２１
によってレーザ光ＡはＸ軸方向に反射される。Ｘ軸方向
に反射されたレーザ光Ａは第１、第２、第３の反射ミラ
ー２２ａ，２２ｂ，２２ｃを介すことによって最終的に
−Ｙ軸方向に反射される。−Ｙ軸方向に反射されたレー
ザ光Ａはスキャンミラー２１の裏面側の反射ミラーによ
って−Ｘ軸方向に反射され、ターゲット面を走査する。
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角４５度でスキ
ャンミラー２１に入射する。ここでスキャンミラー２１
によってレーザ光ＡはＸ軸方向に反射される。Ｘ軸方向
に反射されたレーザ光Ａは第１、第２、第３の反射ミラ
ー２２ａ，２２ｂ，２２ｃを介すことによって最終的に
−Ｙ軸方向に反射される。−Ｙ軸方向に反射されたレー
ザ光Ａはスキャンミラー２１の裏面側の反射ミラーによ
って−Ｘ軸方向に反射され、ターゲット面を走査する。
【００４６】次にレーザ光源１から出射したレーザ光が
スキャンミラー２１に入射角（４５＋θ）度で入射した
場合（スキャンミラー２１が元の位置からθ°回動す
る）を考える。
スキャンミラー２１に入射角（４５＋θ）度で入射した
場合（スキャンミラー２１が元の位置からθ°回動す
る）を考える。
【００４７】レーザ光源１からは同図に示すように座標
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角（４５＋θ）
度でスキャンミラー２１の表面に入射する。ここでスキ
ャンミラー２１によってレーザ光Ｂは反射角（４５＋
θ）度でＸ軸方向から２θずれた方向に反射される。こ
の反射光Ｂは第１、第２、第３の反射ミラー２２ａ，２
２ｂ，２２ｃに各々入射角（４５＋２θ）度で入射し、
該第１、第２、第３の反射ミラー２２ａ，２２ｂ，２２
ｃにて３回反射して、最終的に反射角（４５＋２θ）度
で−Ｙ軸方向から２θずれた方向に反射される。さらに
この反射光Ｂはスキャンミラー２１の裏面に入射角（４
５＋３θ）度で入射し、反射角（４５＋３θ）度で−Ｘ
軸方向から４θずれた方向に反射され、ターゲット面８
を走査する。尚、図面上（４５−θ）、（４５−２
θ）、（４５−３θ）は９０°から入射角を引いた値を
示している。
系Ｙ軸方向にレーザ光が出射され、入射角（４５＋θ）
度でスキャンミラー２１の表面に入射する。ここでスキ
ャンミラー２１によってレーザ光Ｂは反射角（４５＋
θ）度でＸ軸方向から２θずれた方向に反射される。こ
の反射光Ｂは第１、第２、第３の反射ミラー２２ａ，２
２ｂ，２２ｃに各々入射角（４５＋２θ）度で入射し、
該第１、第２、第３の反射ミラー２２ａ，２２ｂ，２２
ｃにて３回反射して、最終的に反射角（４５＋２θ）度
で−Ｙ軸方向から２θずれた方向に反射される。さらに
この反射光Ｂはスキャンミラー２１の裏面に入射角（４
５＋３θ）度で入射し、反射角（４５＋３θ）度で−Ｘ
軸方向から４θずれた方向に反射され、ターゲット面８
を走査する。尚、図面上（４５−θ）、（４５−２
θ）、（４５−３θ）は９０°から入射角を引いた値を
示している。
【００４８】このように本実施形態では上述の如くスキ
ャンミラー２１をθ度、回動させることにより反射光線
を４θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またＸ軸スキャン部４及びＹ軸スキャン部６
の走査時間の短縮化も図ることができる。
ャンミラー２１をθ度、回動させることにより反射光線
を４θだけ向きを変えることができる。これにより同一
モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすことな
しに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとるこ
とができ、またＸ軸スキャン部４及びＹ軸スキャン部６
の走査時間の短縮化も図ることができる。
【００４９】尚、上述した実施形態１及び実施形態２に
おいて第２の反射部材（反射ミラー）の構成枚数を増や
してレーザ光源からのレーザ光を第１の反射部材（スキ
ャンミラー）にて反射させる回数を増やすように構成す
れば、よりモータの回転角を少なくすることができ、こ
れにより同一モータを用いても、さらに該モータでの発
熱量を増やすことなしに単位時間あたりの反射光線の走
査角を大きくとることができる。
おいて第２の反射部材（反射ミラー）の構成枚数を増や
してレーザ光源からのレーザ光を第１の反射部材（スキ
ャンミラー）にて反射させる回数を増やすように構成す
れば、よりモータの回転角を少なくすることができ、こ
れにより同一モータを用いても、さらに該モータでの発
熱量を増やすことなしに単位時間あたりの反射光線の走
査角を大きくとることができる。
【００５０】また以上の各実施形態では光造形装置に本
発明を適用した場合を示したが、例えば図４に示すレー
ザマーカやレーザ加工機等においても本発明は前述の各
実施形態と同様に適用することができる。
発明を適用した場合を示したが、例えば図４に示すレー
ザマーカやレーザ加工機等においても本発明は前述の各
実施形態と同様に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】本発明は前述の如く偏向手段を構成する
第１の回動部（Ｘ軸スキャン部）及び第２の回動部（Ｙ
軸スキャン部）を各々回動（振動）可能な第１の反射部
材と、少なくとも１つの固定の第２の反射部材とで構成
することにより、モータの回転角に対してレーザ光の反
射光線（光軸）を大きく振ることができ、これにより同
一モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすこと
なしに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとる
ことができ、またＸ軸スキャン部及びＹ軸スキャン部の
走査時間の短縮化を図ることができる走査光学系及びそ
れを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機を
達成することができる。
第１の回動部（Ｘ軸スキャン部）及び第２の回動部（Ｙ
軸スキャン部）を各々回動（振動）可能な第１の反射部
材と、少なくとも１つの固定の第２の反射部材とで構成
することにより、モータの回転角に対してレーザ光の反
射光線（光軸）を大きく振ることができ、これにより同
一モータを用いても、該モータでの発熱量を増やすこと
なしに単位時間あたりの反射光線の走査角を大きくとる
ことができ、またＸ軸スキャン部及びＹ軸スキャン部の
走査時間の短縮化を図ることができる走査光学系及びそ
れを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機を
達成することができる。
【図１】 本発明を光造形装置に適用したときの実施形
態１の要部斜視図
態１の要部斜視図
【図２】 本発明の実施形態１の主要部分の光学系の要
部概略図
部概略図
【図３】 本発明の実施形態２の主要部分の光学系の要
部概略図
部概略図
【図４】 本発明をレーザマーカに適用したときの要部
斜視図
斜視図
【図５】 従来の光造形装置の要部斜視図
【図６】 図５に示した主要部分の光学系の要部概略図
１ レーザ光源 ２ 折り返しミラー ３ 結像レンズ（焦点レンズ） ４ 第１の回動部（Ｘ軸スキャン部） ５ Ｘ軸サーボアンプ ６ 第２の回動部（Ｙ軸スキャン部） ７ Ｙ軸サーボアンプ ８ 被走査面（ターゲット面） ９ レーザ電源 １０ ロジックインターフェース １１，２１ 第１の反射部材（スキャンミラー） １２ 第２の反射部材（反射ミラー） ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 第２の反射部材（反射ミラ
ー）
ー）
Claims (6)
- 【請求項１】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する第１の回
動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方向に対し
て直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を有し、 該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第１の反射部材と、固定の第２の反射部材
とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第１の反射部材で反
射させ、該反射されたレーザ光を該第２の反射部材で反
射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度該第１の反
射部材で反射させることを特徴とする走査光学系。 - 【請求項２】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する第１の回
動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方向に対し
て直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を有し、 該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第２の反
射部材とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第１の反射部材で反
射させ、該反射されたレーザ光を該複数の第２の反射部
材で順次反射させ、さらに該反射されたレーザ光を再度
該第１の反射部材で反射させることを特徴とする走査光
学系。 - 【請求項３】 光源手段から出射したレーザ光を結像手
段により直交する二方向に関して二次元的に偏向可能な
偏向手段を介して偏向させた後、被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を二次元的に走査する走査光学系にお
いて、 該偏向手段はレーザ光を第１の方向に偏向する第１の回
動部と、該第１の回動部で偏向された第１の方向に対し
て直角な第２の方向に偏向する第２の回動部を有し、 該第１の回動部及び第２の回動部は各々任意の位置を中
心に振動する第１の反射部材と、固定の複数の第２の反
射部材とを有し、 該各々の回動部は入射レーザ光を該第１の反射部材の表
面で反射させ、該反射されたレーザ光を該複数の第２の
反射部材で順次反射させ、さらに該反射されたレーザ光
を該第１の反射部材の裏面で反射させることを特徴とす
る走査光学系。 - 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれか一項記載
の走査光学系を光造形装置に用いたことを特徴とする光
造形装置。 - 【請求項５】 前記請求項１乃至３のいずれか一項記載
の走査光学系をレーザマーカに用いたことを特徴とする
レーザマーカ。 - 【請求項６】 前記請求項１乃至３のいずれか一項記載
の走査光学系をレーザ加工機に用いたことを特徴とする
レーザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306508A JPH11125783A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306508A JPH11125783A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11125783A true JPH11125783A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17957879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9306508A Pending JPH11125783A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 走査光学系及びそれを用いた光造形装置、レーザマーカ、レーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11125783A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100943795B1 (ko) | 2002-05-31 | 2010-02-23 | 소니 주식회사 | 광 주사 장치 및 2차원 화상 형성 장치 |
| CN111007663A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-04-14 | 瑞声通讯科技(常州)有限公司 | 一种激光扫描显示方法及*** |
| JP2020073966A (ja) * | 2014-11-13 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 光学装置及び加工装置 |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP9306508A patent/JPH11125783A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100943795B1 (ko) | 2002-05-31 | 2010-02-23 | 소니 주식회사 | 광 주사 장치 및 2차원 화상 형성 장치 |
| JP2020073966A (ja) * | 2014-11-13 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 光学装置及び加工装置 |
| CN111007663A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-04-14 | 瑞声通讯科技(常州)有限公司 | 一种激光扫描显示方法及*** |
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