(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  光ビーム走査装置１は、光源装置１０と、ステッピングモータなどの同期モータにより回転駆動される透過型光偏向ディスク３０とを備えており、透過型光偏向ディスク３０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３２の各々に、入射した光ビームを隣接する光偏向領域３２と異なる方向に屈折させて出射する傾斜面３３を備えている。【選択図】    図２
2006243538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開平１１−３２６４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
［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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】（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。
【図４】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
【図５】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。
【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】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。
【符号の説明】
【００５９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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