JPH11352434A - ビーム走査装置 - Google Patents
ビーム走査装置Info
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- JPH11352434A JPH11352434A JP10158269A JP15826998A JPH11352434A JP H11352434 A JPH11352434 A JP H11352434A JP 10158269 A JP10158269 A JP 10158269A JP 15826998 A JP15826998 A JP 15826998A JP H11352434 A JPH11352434 A JP H11352434A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車間測定装置等に用いる光ビーム走査装置を
小型でコンパクトに構成すること。 【解決手段】 光ビーム走査装置1は、固定位置に配置
したレーザーユニット4と、この前方に配置したコリメ
ートレンズ5と、このコリメートレンズ5を左右に揺動
させる磁気駆動式の揺動機構6とを有している。揺動機
構6によるレンズの回転角度位置は、揺動機構6のロー
タ92の回転位置の原点を検出するホール素子97の出
力に基づき検出され、これに基づきレーザーユニット4
の発光タイミングがフィードバック制御される。レンズ
5を直接に揺動させてレーザービームを左右に振るよう
にしているので、従来のような反射板、ポリゴンミラー
を用いた装置に比べて、小型でコンパクトに構成でき
る。
小型でコンパクトに構成すること。 【解決手段】 光ビーム走査装置1は、固定位置に配置
したレーザーユニット4と、この前方に配置したコリメ
ートレンズ5と、このコリメートレンズ5を左右に揺動
させる磁気駆動式の揺動機構6とを有している。揺動機
構6によるレンズの回転角度位置は、揺動機構6のロー
タ92の回転位置の原点を検出するホール素子97の出
力に基づき検出され、これに基づきレーザーユニット4
の発光タイミングがフィードバック制御される。レンズ
5を直接に揺動させてレーザービームを左右に振るよう
にしているので、従来のような反射板、ポリゴンミラー
を用いた装置に比べて、小型でコンパクトに構成でき
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車間測定装置等に
おいて測定対象領域をレーザービーム等で一次元的ある
いは二次元的に走査するためのビーム走査装置に関する
ものである。
おいて測定対象領域をレーザービーム等で一次元的ある
いは二次元的に走査するためのビーム走査装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、車間測定装置は、レーザービー
ムを前方の測定対象領域に対して一次元的あるいは二次
元的に走査する光ビーム走査装置と、ここから照射され
たレーザービームの反射光を受光する受光装置と、この
受光装置での受光状態に基づき、車間距離を算出する演
算装置から基本的に構成されている。例えば、特開平9
−274076号公報にはこのような車間測定装置が開
示されている。
ムを前方の測定対象領域に対して一次元的あるいは二次
元的に走査する光ビーム走査装置と、ここから照射され
たレーザービームの反射光を受光する受光装置と、この
受光装置での受光状態に基づき、車間距離を算出する演
算装置から基本的に構成されている。例えば、特開平9
−274076号公報にはこのような車間測定装置が開
示されている。
【0003】ここで、車間測定装置に用いられている従
来の光ビーム走査装置は、レーザーダイオード等の発光
源からのパルス光をコリメートレンズを通して光ビーム
として出射し、この光ビームを一定の角度範囲内で揺動
する反射板、あるいは回転しているポリゴンミラーに照
射し、ここからの反射ビームを用いて前方の測定対象領
域を一次元的あるいは二次元的に走査するようになって
いる。例えば、上記の公開特許公報に記載されている車
間測定装置ではポリゴンミラーを用いて二次元的に光ビ
ームを走査するようにしている。
来の光ビーム走査装置は、レーザーダイオード等の発光
源からのパルス光をコリメートレンズを通して光ビーム
として出射し、この光ビームを一定の角度範囲内で揺動
する反射板、あるいは回転しているポリゴンミラーに照
射し、ここからの反射ビームを用いて前方の測定対象領
域を一次元的あるいは二次元的に走査するようになって
いる。例えば、上記の公開特許公報に記載されている車
間測定装置ではポリゴンミラーを用いて二次元的に光ビ
ームを走査するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ビーム走査装
置は、上記のように反射板を揺動運動させ、あるいは、
ポリゴンミラーを回転させることにより、光ビームを一
定の角度範囲で走査するようにしている。このような反
射板等の偏向手段は他の構成部品に比べて設置スペース
を多く必要とするので、光ビーム走査装置の小型化を図
る上での大きな障害となっている。
置は、上記のように反射板を揺動運動させ、あるいは、
ポリゴンミラーを回転させることにより、光ビームを一
定の角度範囲で走査するようにしている。このような反
射板等の偏向手段は他の構成部品に比べて設置スペース
を多く必要とするので、光ビーム走査装置の小型化を図
る上での大きな障害となっている。
【0005】また、従来の光ビーム走査装置では、光ビ
ームを走査角度に同期してパルス状に照射している。光
ビームの照射(発光)タイミングと反射板あるいはポリ
ゴンミラーの回転角度位置(走査角度)との間にずれが
生ずると、測定対象領域の全体を漏れなく走査できない
といった弊害が発生する。このような弊害を回避するた
めに、従来においては、光ビームの照射タイミングに対
して高精度のリニアリティーを保持して反射板やポリゴ
ンミラーを駆動させている。このため、これらの駆動機
構は分解能の高い位置精度が必要である。
ームを走査角度に同期してパルス状に照射している。光
ビームの照射(発光)タイミングと反射板あるいはポリ
ゴンミラーの回転角度位置(走査角度)との間にずれが
生ずると、測定対象領域の全体を漏れなく走査できない
といった弊害が発生する。このような弊害を回避するた
めに、従来においては、光ビームの照射タイミングに対
して高精度のリニアリティーを保持して反射板やポリゴ
ンミラーを駆動させている。このため、これらの駆動機
構は分解能の高い位置精度が必要である。
【0006】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
反射板やポリゴンミラーといった光偏向手段を必要とせ
ずにレーザービーム等のビームを一定の角度範囲で走査
することができる、小型でコンパクトなビーム走査装置
を提案することにある。
反射板やポリゴンミラーといった光偏向手段を必要とせ
ずにレーザービーム等のビームを一定の角度範囲で走査
することができる、小型でコンパクトなビーム走査装置
を提案することにある。
【0007】また、本発明の課題は、分解能の高い位置
精度が備わった駆動機構を用いることなく、ビームの走
査を適切に行うことの可能なビーム走査装置を提案する
ことにある。
精度が備わった駆動機構を用いることなく、ビームの走
査を適切に行うことの可能なビーム走査装置を提案する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、レーザービーム等の光ビームを用いて
対象領域を所定の方向に走査するためのビーム走査装置
において、レーザー光等を発生する発光源と、この発光
源からの出射光を光ビームとして出射するコリメートレ
ンズと、このコリメートレンズを一定の角度範囲で揺動
運動させる揺動機構とを有している。ここで、前記発光
源からの出射光の主光軸と前記コリメートレンズの光軸
とは同一の平面上に位置している。また、前記揺動機構
による前記コリメートレンズの揺動中心点は、前記コリ
メートレンズの前記発光源の側における当該コリメート
レンズの光軸延長上に位置している。さらに、前記揺動
機構によって、前記コリメートレンズは前記平面上を揺
動するようになっている。
めに、本発明は、レーザービーム等の光ビームを用いて
対象領域を所定の方向に走査するためのビーム走査装置
において、レーザー光等を発生する発光源と、この発光
源からの出射光を光ビームとして出射するコリメートレ
ンズと、このコリメートレンズを一定の角度範囲で揺動
運動させる揺動機構とを有している。ここで、前記発光
源からの出射光の主光軸と前記コリメートレンズの光軸
とは同一の平面上に位置している。また、前記揺動機構
による前記コリメートレンズの揺動中心点は、前記コリ
メートレンズの前記発光源の側における当該コリメート
レンズの光軸延長上に位置している。さらに、前記揺動
機構によって、前記コリメートレンズは前記平面上を揺
動するようになっている。
【0009】このように、本発明のビーム走査装置で
は、コリメートレンズを直接に揺動運動させ、これによ
り、光ビームで測定対象領域を走査するようにしてい
る。従って、反射板やポリゴンミラー等の光偏向手段が
不要となるので、光走査装置が従来に比べて格段に小型
でコンパクトに構成される。
は、コリメートレンズを直接に揺動運動させ、これによ
り、光ビームで測定対象領域を走査するようにしてい
る。従って、反射板やポリゴンミラー等の光偏向手段が
不要となるので、光走査装置が従来に比べて格段に小型
でコンパクトに構成される。
【0010】また、本発明のビーム走査装置では、上記
の構成に加えて、前記揺動機構による前記コリメートレ
ンズの揺動位置を検出するための位置検出手段を有して
おり、当該位置検出手段の検出結果に基づき、前記揺動
手段による前記コリメートレンズの揺動運動を制御する
ようにしている。また、前記位置検出手段の検出結果に
基づき前記発光源の発光を制御するようにしている。
の構成に加えて、前記揺動機構による前記コリメートレ
ンズの揺動位置を検出するための位置検出手段を有して
おり、当該位置検出手段の検出結果に基づき、前記揺動
手段による前記コリメートレンズの揺動運動を制御する
ようにしている。また、前記位置検出手段の検出結果に
基づき前記発光源の発光を制御するようにしている。
【0011】このように本発明のビーム走査装置では、
レンズの回転角度位置に基づき当該レンズの揺動運動、
発光源の発光タイミングをフィードバック制御してい
る。従って、従来のように高分解能の位置精度を備えた
駆動機構を用いなくとも、発光源の発光タイミングとレ
ンズの回転角度位置との同期を正確に取ることができ、
適切なビーム走査を行うことができる。
レンズの回転角度位置に基づき当該レンズの揺動運動、
発光源の発光タイミングをフィードバック制御してい
る。従って、従来のように高分解能の位置精度を備えた
駆動機構を用いなくとも、発光源の発光タイミングとレ
ンズの回転角度位置との同期を正確に取ることができ、
適切なビーム走査を行うことができる。
【0012】ここで、前記揺動機構としては、前記コリ
メートレンズを支持しているレンズ支持部と、このレン
ズ支持部を前記揺動中心点の周りに揺動運動させるため
の磁気駆動機構とを備えた構成のものを採用することが
できる。
メートレンズを支持しているレンズ支持部と、このレン
ズ支持部を前記揺動中心点の周りに揺動運動させるため
の磁気駆動機構とを備えた構成のものを採用することが
できる。
【0013】この場合、前記磁気駆動機構は、ステータ
と、前記レンズ支持部の側に構成されたロータとを備
え、前記ステータには磁石および駆動コイルの一方が取
り付けられ、前記ロータには磁石および駆動コイルの他
方が取り付けられ、これら磁石と駆動コイルが、前記コ
リメートレンズの揺動中心線の方向に対向配置されてい
る、所謂、面対向型のものを用いることができる。
と、前記レンズ支持部の側に構成されたロータとを備
え、前記ステータには磁石および駆動コイルの一方が取
り付けられ、前記ロータには磁石および駆動コイルの他
方が取り付けられ、これら磁石と駆動コイルが、前記コ
リメートレンズの揺動中心線の方向に対向配置されてい
る、所謂、面対向型のものを用いることができる。
【0014】この面対向型の磁気駆動機構の代わりに、
前記磁石と駆動コイルが、前記コリメートレンズの揺動
中心線の方向とは直交する方向に対向配置されている、
所謂、周対向型のものを用いることもできる。
前記磁石と駆動コイルが、前記コリメートレンズの揺動
中心線の方向とは直交する方向に対向配置されている、
所謂、周対向型のものを用いることもできる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
適用したビーム走査装置を説明する。
適用したビーム走査装置を説明する。
【0016】(第1の実施例)図1(A)〜(C)は、
車間測定装置等に用いるのに適した光ビーム走査装置の
主要部分の平面図、正面図および側面図である。これら
の図に示すように、本例の光ビーム走査装置1は、矩形
の支持板2と、この上に配置した回路基板3とを有して
おり、この回路基板3の上には、キャンタイプのレーザ
ーユニット4と、このレーザーユニット4からの出射さ
れるレーザー光を平行光束化してレーザービームとして
射出するコリメートレンズ5と、このコリメートレンズ
5を揺動させるための揺動機構6とが配置されている。
車間測定装置等に用いるのに適した光ビーム走査装置の
主要部分の平面図、正面図および側面図である。これら
の図に示すように、本例の光ビーム走査装置1は、矩形
の支持板2と、この上に配置した回路基板3とを有して
おり、この回路基板3の上には、キャンタイプのレーザ
ーユニット4と、このレーザーユニット4からの出射さ
れるレーザー光を平行光束化してレーザービームとして
射出するコリメートレンズ5と、このコリメートレンズ
5を揺動させるための揺動機構6とが配置されている。
【0017】図2は、回路基板3を省略した状態での光
ビーム走査装置の主要部分を示す分解斜視図であり、図
3は、図1(B)のIII−III線で切断した部分の
断面図である。これらの図も参照して、本例の光ビーム
走査装置1の各部分の構成を説明する。
ビーム走査装置の主要部分を示す分解斜視図であり、図
3は、図1(B)のIII−III線で切断した部分の
断面図である。これらの図も参照して、本例の光ビーム
走査装置1の各部分の構成を説明する。
【0018】まず、レーザーユニット4は門型の支持枠
7の水平部分7aの中央位置に、前方に向く状態で取り
付けられており、その主光軸4aは水平となるように設
定されている。支持枠7の両脚7b、7cの下端は後方
に直角に折れ曲がっており、この折れ曲がり部分がビス
等の締結金具によって、回路基板3を介して、その下側
の支持板2の側に固定されている。レーザーユニット4
の前方にはコリメートレンズ5が位置しており、このレ
ンズ5の光軸5aはレーザーユニット4の主光軸4aと
同一の水平面上に位置するように設定されている。
7の水平部分7aの中央位置に、前方に向く状態で取り
付けられており、その主光軸4aは水平となるように設
定されている。支持枠7の両脚7b、7cの下端は後方
に直角に折れ曲がっており、この折れ曲がり部分がビス
等の締結金具によって、回路基板3を介して、その下側
の支持板2の側に固定されている。レーザーユニット4
の前方にはコリメートレンズ5が位置しており、このレ
ンズ5の光軸5aはレーザーユニット4の主光軸4aと
同一の水平面上に位置するように設定されている。
【0019】次に、このコリメートレンズ5を左右に揺
動させる揺動機構6について説明する。この揺動機構6
は、コリメートレンズ5を支持しているレンズ支持枠8
と、このレンズ支持枠8を左右に揺動運動させるための
磁気駆動機構9とを有している。
動させる揺動機構6について説明する。この揺動機構6
は、コリメートレンズ5を支持しているレンズ支持枠8
と、このレンズ支持枠8を左右に揺動運動させるための
磁気駆動機構9とを有している。
【0020】磁気駆動機構9はステータ91とロータ9
2とを有している。ステータ91は、回路基板3の上面
に取り付けたヨーク板93と、このヨーク板93の上面
において、当該ヨーク板93に形成した貫通穴93aの
前後に配置した一対の駆動コイル94、95とを備えて
いる。ロータ92は、円盤状のロータ本体92aと、こ
のロータ本体92aの裏面中心から垂直に突出している
回転軸92bとを有しており、ロータ本体92aの裏面
には、N、Sの磁極が90度間隔で2組形成されてい
る。なお、磁極は180度間隔で1組形成するようにし
てもよい。
2とを有している。ステータ91は、回路基板3の上面
に取り付けたヨーク板93と、このヨーク板93の上面
において、当該ヨーク板93に形成した貫通穴93aの
前後に配置した一対の駆動コイル94、95とを備えて
いる。ロータ92は、円盤状のロータ本体92aと、こ
のロータ本体92aの裏面中心から垂直に突出している
回転軸92bとを有しており、ロータ本体92aの裏面
には、N、Sの磁極が90度間隔で2組形成されてい
る。なお、磁極は180度間隔で1組形成するようにし
てもよい。
【0021】支持板2には、ヨーク板の貫通穴93aに
対峙する位置に、軸穴2aが形成されている。この軸穴
2aの上半部分は大径とされ、下半部分は小径とされて
おり、大径部分にはスラストベアリング96が嵌め込ま
れ、このスラストベアリング96により、ロータ92は
回転自在の状態で支持板2の側に支持されている。
対峙する位置に、軸穴2aが形成されている。この軸穴
2aの上半部分は大径とされ、下半部分は小径とされて
おり、大径部分にはスラストベアリング96が嵌め込ま
れ、このスラストベアリング96により、ロータ92は
回転自在の状態で支持板2の側に支持されている。
【0022】ここで、ロータ回転軸92bの中心軸線9
2cが、当該ロータに取り付けられたレンズ支持枠8に
よって支持されているコリメートレンズ5の揺動中心線
である。本例では、この揺動中心線92cは、レーザー
ユニット4の発光点4bを通るように設定されている。
このように、レーザーユニット4の出射光の主光軸4a
とレンズ光軸5aは同一の水平面上に位置しており、コ
リメートレンズの揺動中心点はレーザーユニットの発光
点4bに一致しているので、コリメートレンズ5は、レ
ーザーユニット4の発光点4bを中心として、水平面上
を左右に揺動可能となっている。
2cが、当該ロータに取り付けられたレンズ支持枠8に
よって支持されているコリメートレンズ5の揺動中心線
である。本例では、この揺動中心線92cは、レーザー
ユニット4の発光点4bを通るように設定されている。
このように、レーザーユニット4の出射光の主光軸4a
とレンズ光軸5aは同一の水平面上に位置しており、コ
リメートレンズの揺動中心点はレーザーユニットの発光
点4bに一致しているので、コリメートレンズ5は、レ
ーザーユニット4の発光点4bを中心として、水平面上
を左右に揺動可能となっている。
【0023】磁気駆動機構6には、更に、ロータ92の
回転位置(揺動位置)を検出するための位置検出手段が
備わっている。図2を参照して説明すると、本例の位置
検出手段は、ヨーク板93の表面においてロータ本体9
2aの裏面(着磁面)に対向配置したホール素子97に
より構成されている。このホール素子97を用いて、ロ
ータ92が予め設定した原点位置に到ると、それを表す
パルス出力を得るようにしている。本例では、これに加
えて、ロータ92の速度制御手段が備わっている。この
手段には、ロータ本体92aの外周面に形成したFG着
磁面(周波数発生用着磁面)92dと、ヨーク板93の
上面において当該FG着磁面92dに対向配置したMR
素子98が含まれている。
回転位置(揺動位置)を検出するための位置検出手段が
備わっている。図2を参照して説明すると、本例の位置
検出手段は、ヨーク板93の表面においてロータ本体9
2aの裏面(着磁面)に対向配置したホール素子97に
より構成されている。このホール素子97を用いて、ロ
ータ92が予め設定した原点位置に到ると、それを表す
パルス出力を得るようにしている。本例では、これに加
えて、ロータ92の速度制御手段が備わっている。この
手段には、ロータ本体92aの外周面に形成したFG着
磁面(周波数発生用着磁面)92dと、ヨーク板93の
上面において当該FG着磁面92dに対向配置したMR
素子98が含まれている。
【0024】次に、図4(A)は本例の光ビーム走査装
置1の駆動制御系の概略ブロック図であり、図4(B)
はその概略動作のタイミングチャートである。これらの
図を参照して説明すると、ホール素子97の検出信号に
基づき位置検出部11では磁気駆動機構6のロータ92
が原点位置に至ったか否かが検出される。検出結果は比
較・制御部12に供給され、ここにおいては、ロータ9
2が原点位置に戻ったことが検出されると、モータ駆動
部13を介して、一対の駆動コイル94、95に対する
通電方向を逆向きに切り換えて、ロータ92を逆転から
正転に切り換える。
置1の駆動制御系の概略ブロック図であり、図4(B)
はその概略動作のタイミングチャートである。これらの
図を参照して説明すると、ホール素子97の検出信号に
基づき位置検出部11では磁気駆動機構6のロータ92
が原点位置に至ったか否かが検出される。検出結果は比
較・制御部12に供給され、ここにおいては、ロータ9
2が原点位置に戻ったことが検出されると、モータ駆動
部13を介して、一対の駆動コイル94、95に対する
通電方向を逆向きに切り換えて、ロータ92を逆転から
正転に切り換える。
【0025】比較・制御部12では、基準信号発生部1
4から供給される基準クロック信号に基づき、原点復帰
時点からの時間を計数しており、予め定められている時
間Tが経過した時点で、モータ駆動部13を介して、一
対の駆動コイル94、95に対する通電方向を反転させ
る。これにより、ロータ92は正転から逆転に切り換わ
る。以後、同様にして、ロータ92の正逆転が周期的に
切り代わる。この結果、当該ロータ92によって支持さ
れているレンズ5は、例えば、レーザーユニット4の主
光軸4aを中心として左右に一定の角度範囲で揺動運動
を行う。
4から供給される基準クロック信号に基づき、原点復帰
時点からの時間を計数しており、予め定められている時
間Tが経過した時点で、モータ駆動部13を介して、一
対の駆動コイル94、95に対する通電方向を反転させ
る。これにより、ロータ92は正転から逆転に切り換わ
る。以後、同様にして、ロータ92の正逆転が周期的に
切り代わる。この結果、当該ロータ92によって支持さ
れているレンズ5は、例えば、レーザーユニット4の主
光軸4aを中心として左右に一定の角度範囲で揺動運動
を行う。
【0026】なお、比較・制御部12では、更に、MR
素子98の検出信号に基づき、ロータ92の速度制御も
同時に行っている。
素子98の検出信号に基づき、ロータ92の速度制御も
同時に行っている。
【0027】一方、レーザユニット4に内蔵されている
レーザーダイオード4Aの駆動はLD駆動部15によっ
て行われ、このLD駆動部15は、照射同期制御部16
の制御の下に、レーザーダイオード4Aを一定のタイミ
ングに間欠的に発光させる。この発光タイミング、換言
すると、測定対象物に対するレーザービームの照射タイ
ミングは、コリメートレンズ5の走査角度と同期が取ら
れる。すなわち、照射同期制御部16には、基準信号発
生部14からの基準クロック信号と、位置検出部11か
らのレンズの原点位置(絶対位置)を示す信号と、比較
・制御部13からの制御信号が供給されている。照射同
期制御部16では、これらの信号に基づき、照射タイミ
ングを決定している。
レーザーダイオード4Aの駆動はLD駆動部15によっ
て行われ、このLD駆動部15は、照射同期制御部16
の制御の下に、レーザーダイオード4Aを一定のタイミ
ングに間欠的に発光させる。この発光タイミング、換言
すると、測定対象物に対するレーザービームの照射タイ
ミングは、コリメートレンズ5の走査角度と同期が取ら
れる。すなわち、照射同期制御部16には、基準信号発
生部14からの基準クロック信号と、位置検出部11か
らのレンズの原点位置(絶対位置)を示す信号と、比較
・制御部13からの制御信号が供給されている。照射同
期制御部16では、これらの信号に基づき、照射タイミ
ングを決定している。
【0028】以上説明したように、本例の光ビーム走査
装置1では、レーザーユニット4の前方に配置されたコ
リメートレンズ5を直接に左右に揺動運動させることに
より、当該コリメートレンズ5から射出されるレーザー
ビームを左右に一定の角度範囲にわたって振り、これに
より測定対象領域を走査するようにしている。
装置1では、レーザーユニット4の前方に配置されたコ
リメートレンズ5を直接に左右に揺動運動させることに
より、当該コリメートレンズ5から射出されるレーザー
ビームを左右に一定の角度範囲にわたって振り、これに
より測定対象領域を走査するようにしている。
【0029】従って、従来のような反射板、ポリゴンミ
ラーを用いてレーザービームを走査する機構に比べて、
このような反射板やポリゴンミラーが不要となるので、
格段に、装置を小型でコンパクトに構成することができ
る。また、ロータ92、レンズ支持枠8、コリメートレ
ンズ5等の揺動部材の中心にレーザーユニット4が配置
されているので、レーザーユニットが揺動部材の揺動軌
跡の外側に配置されている従来の機構に比べて、各部品
を小スペース内に配置することができ、これによっても
装置の小型・コンパクト化を達成できる。
ラーを用いてレーザービームを走査する機構に比べて、
このような反射板やポリゴンミラーが不要となるので、
格段に、装置を小型でコンパクトに構成することができ
る。また、ロータ92、レンズ支持枠8、コリメートレ
ンズ5等の揺動部材の中心にレーザーユニット4が配置
されているので、レーザーユニットが揺動部材の揺動軌
跡の外側に配置されている従来の機構に比べて、各部品
を小スペース内に配置することができ、これによっても
装置の小型・コンパクト化を達成できる。
【0030】さらに、レーザーユニット4の発光タイミ
ング(照射タイミング)と、コリメートレンズ5の走査
角度(回転角度位置)との間の同期は、コリメートレン
ズ5の回転角度の絶対位置に基づき発光タイミングをフ
ィードバック制御することにより実現している。従っ
て、従来のように、発光タイミングに正確に同期させる
ために、高い分解能の位置精度を備えたリニアリティー
の高い駆動機構を用いる必要はなくなり、また、従来の
ように発光タイミングと走査角度の間に同期ずれが発生
するおそれもない。
ング(照射タイミング)と、コリメートレンズ5の走査
角度(回転角度位置)との間の同期は、コリメートレン
ズ5の回転角度の絶対位置に基づき発光タイミングをフ
ィードバック制御することにより実現している。従っ
て、従来のように、発光タイミングに正確に同期させる
ために、高い分解能の位置精度を備えたリニアリティー
の高い駆動機構を用いる必要はなくなり、また、従来の
ように発光タイミングと走査角度の間に同期ずれが発生
するおそれもない。
【0031】(第1の実施例の変形例)上記の実施例で
は、レーザーユニット4を1個備えた構成となっている
が、2個以上のレーザーユニットを備えた構成とするこ
ともできる。この場合には、例えば、上下方向に多段に
レーザーユニットを配列し、各レーザーユニットの前方
位置にそれぞれ対応させて多数のコリメートレンズを配
置すればよい。
は、レーザーユニット4を1個備えた構成となっている
が、2個以上のレーザーユニットを備えた構成とするこ
ともできる。この場合には、例えば、上下方向に多段に
レーザーユニットを配列し、各レーザーユニットの前方
位置にそれぞれ対応させて多数のコリメートレンズを配
置すればよい。
【0032】(第2の実施例)図5は、本発明による光
ビーム走査装置の別の例の主要部分を示す斜視図であ
る。この図に示す光ビーム走査装置100も、固定した
位置に配置された発光源としての半導体レーザーチップ
104と、この半導体レーザーチップ104の前方に位
置しているコリメートレンズ105と、このコリメート
レンズ105を左右に揺動させる揺動機構106とを有
している。
ビーム走査装置の別の例の主要部分を示す斜視図であ
る。この図に示す光ビーム走査装置100も、固定した
位置に配置された発光源としての半導体レーザーチップ
104と、この半導体レーザーチップ104の前方に位
置しているコリメートレンズ105と、このコリメート
レンズ105を左右に揺動させる揺動機構106とを有
している。
【0033】図6(A)および(B)は光ビーム走査装
置100の平面図および正面図であり、図7はその半導
体レーザーチップの取り付け部分を取り出して示す平面
図、正面図および側面図である。
置100の平面図および正面図であり、図7はその半導
体レーザーチップの取り付け部分を取り出して示す平面
図、正面図および側面図である。
【0034】これら図6および図7も参照して説明する
と、光ビーム走査装置100の揺動機構106は、ステ
ータ111とロータ112とを備え、ロータ112の外
周面と、これに対峙しているステータ111の内周面と
の間に磁気駆動回路が構成される所謂、周対向型の磁気
駆動機構である。詳しく説明すると、ステータ111
は、ヨーク板113と一対の駆動マグネット114、1
15とを備えており、ヨーク板113は、矩形の底板部
分116と、その左右の縁から垂直に立ち上がった側壁
部分117、118とを備え、前後方向に開放した形状
をしている。側壁部分117、118の内側面は円弧状
の内周面とされており、ここに、駆動用のマグネット1
14、115が左右対称な状態で取り付けられている。
また、これら一対の円弧状の内周面の中心が位置する底
板部分116の部分からは、揺動中心軸119が垂直に
突出している。
と、光ビーム走査装置100の揺動機構106は、ステ
ータ111とロータ112とを備え、ロータ112の外
周面と、これに対峙しているステータ111の内周面と
の間に磁気駆動回路が構成される所謂、周対向型の磁気
駆動機構である。詳しく説明すると、ステータ111
は、ヨーク板113と一対の駆動マグネット114、1
15とを備えており、ヨーク板113は、矩形の底板部
分116と、その左右の縁から垂直に立ち上がった側壁
部分117、118とを備え、前後方向に開放した形状
をしている。側壁部分117、118の内側面は円弧状
の内周面とされており、ここに、駆動用のマグネット1
14、115が左右対称な状態で取り付けられている。
また、これら一対の円弧状の内周面の中心が位置する底
板部分116の部分からは、揺動中心軸119が垂直に
突出している。
【0035】ロータ112は、レンズ保持部材122
と、一対の駆動コイル123、124とを備えている。
レンズ保持部材122は、その中心に、揺動中心軸11
9をしゅう動自在に受け入れている中心軸穴126を備
えている。また、その左右の側面は上記のステータ側の
円弧状の内周面に対応する円弧状外周面とされており、
これらの円弧状外周面にはそれぞれ駆動コイル123、
124が取り付けられている。この結果、各駆動コイル
123、124は対応するステータ側の駆動マグネット
114、115に僅かの間隔で対峙した状態となってい
る。
と、一対の駆動コイル123、124とを備えている。
レンズ保持部材122は、その中心に、揺動中心軸11
9をしゅう動自在に受け入れている中心軸穴126を備
えている。また、その左右の側面は上記のステータ側の
円弧状の内周面に対応する円弧状外周面とされており、
これらの円弧状外周面にはそれぞれ駆動コイル123、
124が取り付けられている。この結果、各駆動コイル
123、124は対応するステータ側の駆動マグネット
114、115に僅かの間隔で対峙した状態となってい
る。
【0036】このレンズ保持部材122の前面は垂直な
面とされており、ここに、コリメートレンズ105が前
方を向いた状態で取り付けられている。本例では、この
レンズ光軸105aが揺動中心軸125の中心を通って
水平に延びるように設定されている。
面とされており、ここに、コリメートレンズ105が前
方を向いた状態で取り付けられている。本例では、この
レンズ光軸105aが揺動中心軸125の中心を通って
水平に延びるように設定されている。
【0037】次に、このレンズ保持部材122における
中心軸穴126とコリメートレンズ105の取り付け部
分との間には、上下に貫通した矩形の開口部128が形
成されており、この開口部128の前側部分にはコリメ
ートレンズ105の後端面が露出している。この開口部
128の内部には半導体レーザーチップ104が配置さ
れている。
中心軸穴126とコリメートレンズ105の取り付け部
分との間には、上下に貫通した矩形の開口部128が形
成されており、この開口部128の前側部分にはコリメ
ートレンズ105の後端面が露出している。この開口部
128の内部には半導体レーザーチップ104が配置さ
れている。
【0038】半導体レーザーチップ104は、ヨーク板
の底板部分116に対して垂直に取り付けられた支持基
板131に取り付けられており、この支持基板131の
左右両側の面からは端子ピン132、133が延びてい
る。
の底板部分116に対して垂直に取り付けられた支持基
板131に取り付けられており、この支持基板131の
左右両側の面からは端子ピン132、133が延びてい
る。
【0039】ここで、本例では、半導体レーザーチップ
104の発光点104bは、レンズ光軸105aと同一
の水平面上に位置している。また、当該発光点104b
からの出射光の主光軸104aの延長線およびレンズ光
軸105の延長線の交点が揺動中心軸119の中心とさ
れている。さらに、揺動中心軸119とレンズ105の
間に発光点104aが位置している。
104の発光点104bは、レンズ光軸105aと同一
の水平面上に位置している。また、当該発光点104b
からの出射光の主光軸104aの延長線およびレンズ光
軸105の延長線の交点が揺動中心軸119の中心とさ
れている。さらに、揺動中心軸119とレンズ105の
間に発光点104aが位置している。
【0040】なお、図6(B)に示すようにヨーク板1
13の上端には矩形のカバー151が取り付けられ、そ
の上側開口が封鎖されている。図5および図6(A)に
おいてはこのカバー151を省略してある。
13の上端には矩形のカバー151が取り付けられ、そ
の上側開口が封鎖されている。図5および図6(A)に
おいてはこのカバー151を省略してある。
【0041】この構成の光ビーム走査装置100におい
ては、一対の駆動コイル123、124に対する通電方
向を制御することにより、ロータ112を左右に所定の
角度範囲にわたって揺動させることができる。この磁気
駆動原理は、光ピックアップ装置における軸しゅう動型
と称される対物レンズ駆動機構のトラッキング補正動作
の場合と同様である。
ては、一対の駆動コイル123、124に対する通電方
向を制御することにより、ロータ112を左右に所定の
角度範囲にわたって揺動させることができる。この磁気
駆動原理は、光ピックアップ装置における軸しゅう動型
と称される対物レンズ駆動機構のトラッキング補正動作
の場合と同様である。
【0042】このようにロータ112を揺動させると、
その前面に取り付けられているコリメートレンズ105
も同時に左右に揺動する。半導体レーザーチップ104
を発光させると、そこからのレーザー光が揺動している
コリメートレンズ105に入射し、ここを経由してレー
ザービームとして出射する。すなわち、レーザービーム
は、レンズ105の揺動に応じて左右に振れるので、前
方の測定対象領域を左右に走査することになる。前述の
実施例と同様に、半導体レーザーチップ104を間欠的
に発光させ、当該発光のタイミング(照射タイミング)
と、コリメートレンズ105の回転角度位置(走査角
度)との同期を取るようにしている。
その前面に取り付けられているコリメートレンズ105
も同時に左右に揺動する。半導体レーザーチップ104
を発光させると、そこからのレーザー光が揺動している
コリメートレンズ105に入射し、ここを経由してレー
ザービームとして出射する。すなわち、レーザービーム
は、レンズ105の揺動に応じて左右に振れるので、前
方の測定対象領域を左右に走査することになる。前述の
実施例と同様に、半導体レーザーチップ104を間欠的
に発光させ、当該発光のタイミング(照射タイミング)
と、コリメートレンズ105の回転角度位置(走査角
度)との同期を取るようにしている。
【0043】ここで、本例の光ビーム走査装置100に
おけるロータ102、すなわちコリメートレンズ105
の回転角度位置の検出手段は次のように構成することが
できる。すなわち、図6(A)を参照して説明すると、
レンズ保持部材122の後端の裏面には、一対の反射面
141、142が形成されている。ヨーク板の底板部分
116には、各反射面141、142に対峙させて反射
型の光センサ143、144が配置されている。光セン
サ143、144はLED等の発光素子と反射面14
1、142での反射光を受光する受光素子とを備えてい
る。
おけるロータ102、すなわちコリメートレンズ105
の回転角度位置の検出手段は次のように構成することが
できる。すなわち、図6(A)を参照して説明すると、
レンズ保持部材122の後端の裏面には、一対の反射面
141、142が形成されている。ヨーク板の底板部分
116には、各反射面141、142に対峙させて反射
型の光センサ143、144が配置されている。光セン
サ143、144はLED等の発光素子と反射面14
1、142での反射光を受光する受光素子とを備えてい
る。
【0044】各光センサ143、144は、レンズ10
5が前方を向いた図示の中立位置(原点位置)に対して
左右に回転すると正反対の出力特性を示すように、それ
らの受光面の位置、および反射面との配置関係が規定さ
れている。従って、これらの光センサの出力に基づきレ
ンズ105の回転角度位置を求めることができ、この回
転角度位置に基づき、半導体レーザーチップの発光タイ
ミングをフィードバック制御することができる。
5が前方を向いた図示の中立位置(原点位置)に対して
左右に回転すると正反対の出力特性を示すように、それ
らの受光面の位置、および反射面との配置関係が規定さ
れている。従って、これらの光センサの出力に基づきレ
ンズ105の回転角度位置を求めることができ、この回
転角度位置に基づき、半導体レーザーチップの発光タイ
ミングをフィードバック制御することができる。
【0045】なお、光センサは1個でもよいが、本例の
ように2個配置して双方の出力に差分を取ることによ
り、センサの温度特性等を補償できるので、精度の高い
制御を実現できる。
ように2個配置して双方の出力に差分を取ることによ
り、センサの温度特性等を補償できるので、精度の高い
制御を実現できる。
【0046】このように構成した本例の光ビーム走査装
置においても、第1の実施例の場合と同様に、従来のも
のに比べて、装置を小型でコンパクトに構成できるとい
う効果を奏する。
置においても、第1の実施例の場合と同様に、従来のも
のに比べて、装置を小型でコンパクトに構成できるとい
う効果を奏する。
【0047】また、レンズ105の回転角度位置を検出
する機構を備えているので、半導体レーザーチップの発
光タイミングをフードバック制御することができ、発光
タイミングとレンズ105の走査角度との同期ずれが発
生することを回避できるという効果も奏する。
する機構を備えているので、半導体レーザーチップの発
光タイミングをフードバック制御することができ、発光
タイミングとレンズ105の走査角度との同期ずれが発
生することを回避できるという効果も奏する。
【0048】さらには、本例では、レンズ105の揺動
中心119aに対して、半導体レーザーチップの発光点
104bがレンズ側に位置している。この結果、レンズ
の回転角度よりも、ここを介して出射されるレーザービ
ームの振れ角(走査角)が大きくなる。従って、目標と
する領域を走査するために必要とされるレンズの揺動角
度を小さくすることができるという利点がある。
中心119aに対して、半導体レーザーチップの発光点
104bがレンズ側に位置している。この結果、レンズ
の回転角度よりも、ここを介して出射されるレーザービ
ームの振れ角(走査角)が大きくなる。従って、目標と
する領域を走査するために必要とされるレンズの揺動角
度を小さくすることができるという利点がある。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のビーム走
査装置では、固定した位置に配置した発光源の前方にコ
リメートレンズを配置し、このコリメートレンズを直接
に一定の角度範囲で揺動させるようにしている。従っ
て、本発明によれば、従来のような反射板やポリゴンミ
ラーが不要となるので、装置全体を格段に小型でコンパ
クトに構成することができる。
査装置では、固定した位置に配置した発光源の前方にコ
リメートレンズを配置し、このコリメートレンズを直接
に一定の角度範囲で揺動させるようにしている。従っ
て、本発明によれば、従来のような反射板やポリゴンミ
ラーが不要となるので、装置全体を格段に小型でコンパ
クトに構成することができる。
【0050】また、発光源が揺動機構およびこれにより
駆動されるレンズの揺動中心あるいはその近傍に配置さ
れているので、従来のように反射板やポリゴンミラー等
の揺動機構の揺動軌跡の外側に発光源を配置する場合に
比べて、これらの部品を配置するための所要スペースが
少なくて済むので、装置全体を一層小型でコンパクトに
構成することができる。
駆動されるレンズの揺動中心あるいはその近傍に配置さ
れているので、従来のように反射板やポリゴンミラー等
の揺動機構の揺動軌跡の外側に発光源を配置する場合に
比べて、これらの部品を配置するための所要スペースが
少なくて済むので、装置全体を一層小型でコンパクトに
構成することができる。
【0051】さらに、本発明のビーム走査装置では、コ
リメートレンズの回転角度位置を検出する検出手段を備
えており、この検出結果に基づき、発光源の発光タイミ
ングをフィードバック制御するようにしている。従っ
て、従来のように発光タイミングに合わせて反射板やポ
リゴンミラーを高精度で揺動させることにより当該発光
タイミングとレンズの回転角度位置の同期を取る場合と
は異なり、同期ずれの発生を回避でき、常に適正なビー
ムを走査を行うことができる。
リメートレンズの回転角度位置を検出する検出手段を備
えており、この検出結果に基づき、発光源の発光タイミ
ングをフィードバック制御するようにしている。従っ
て、従来のように発光タイミングに合わせて反射板やポ
リゴンミラーを高精度で揺動させることにより当該発光
タイミングとレンズの回転角度位置の同期を取る場合と
は異なり、同期ずれの発生を回避でき、常に適正なビー
ムを走査を行うことができる。
【図1】図1(A)〜(C)は、本発明を適用した光ビ
ーム走査装置の主要部分の平面図、正面図および側面図
である。
ーム走査装置の主要部分の平面図、正面図および側面図
である。
【図2】図1の光走査装置における回路基板省略した状
態での主要部分を示す分解斜視図である。
態での主要部分を示す分解斜視図である。
【図3】図1(B)のIII−III線で切断した部分
の断面図である。
の断面図である。
【図4】(A)は図1の光ビーム走査装置の駆動制御系
の概略ブロック図であり、(B)はその概略動作のタイ
ミングチャートである。
の概略ブロック図であり、(B)はその概略動作のタイ
ミングチャートである。
【図5】本発明による第2の実施例に係る光ビーム走査
装置の外観斜視図である。
装置の外観斜視図である。
【図6】(A)は図5の光ビーム走査装置の平面図、
(B)はその正面図である。
(B)はその正面図である。
【図7】図5の光ブーム走査装置の半導体レーザーチッ
プの取り付け部分を取り出して示す平面図、正面図およ
び側面図である。
プの取り付け部分を取り出して示す平面図、正面図およ
び側面図である。
1、100 光ビーム走査装置 2 支持板 3 回路基板 4、104 レーザーユニット 4a、104a レーザー光の光軸 4b、104b 発光点 5、105 コリメートレンズ 5a、105a レンズ光軸 6、106 揺動機構 8 レンズ支持枠 9 磁気駆動機構 91、111 ステータ 92、112 ロータ 92b 回転中心軸 92c 揺動中心線 97 ホール素子 98 MR素子 119 揺動中心軸 143、144 光センサ
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザービーム等の光ビームを用いて対
象領域を所定の方向に走査するためのビーム走査装置に
おいて、 レーザー等の光を発生する発光源と、 この発光源からの出射光を光ビームとして出射するコリ
メートレンズと、 このコリメートレンズを一定の角度範囲で揺動運動させ
る揺動機構とを有し、 前記発光源からの出射光の主光軸と前記コリメートレン
ズの光軸とは同一の平面上に位置しており、 前記揺動機構による前記コリメートレンズの揺動中心点
は、前記コリメートレンズよりも前記発光源の側におけ
る当該コリメートレンズの光軸延長上に位置しており、 前記揺動機構によって、前記コリメートレンズは前記平
面上を揺動することを特徴とするビーム走査装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記揺動機構による前記コリメートレンズの揺動位置を
検出するための位置検出手段を有しており、当該位置検
出手段の検出結果に基づき、前記揺動機構による前記コ
リメートレンズの揺動運動が制御されることを特徴とす
るビーム走査装置。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記位置検出手段の検出結果に基づき、前記発光源の発
光が制御されることを特徴とするビーム走査装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のうちのいずれかの項
において、 前記揺動機構は、前記コリメートレンズを支持している
レンズ支持部と、このレンズ支持部を前記揺動中心点の
周りに揺動運動させるための磁気駆動機構とを備えてい
ることを特徴とするビーム走査装置。 - 【請求項5】 請求項4において、 前記磁気駆動機構は、ステータと、前記レンズ支持部の
側に構成されたロータとを備え、前記ステータには磁石
および駆動コイルの一方が取り付けられ、前記ロータに
は磁石および駆動コイルの他方が取り付けられ、これら
磁石と駆動コイルは、前記コリメートレンズの揺動中心
線の方向に対向配置されていることを特徴とする光ビー
ム走査装置。 - 【請求項6】 請求項5において、 前記磁石と駆動コイルは、前記コリメートレンズの揺動
中心線の方向とは直交する方向に対向配置されているこ
とを特徴とする光ビーム走査装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10158269A JPH11352434A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | ビーム走査装置 |
DE19925889A DE19925889A1 (de) | 1998-06-08 | 1999-06-07 | Lichtstrahl-Abtastvorrichtung |
US09/327,540 US6246051B1 (en) | 1998-06-08 | 1999-06-08 | Light beam scanning device having a collimating lens with a rotating mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10158269A JPH11352434A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | ビーム走査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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