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METHOD AND MECHANISM OF DETECTING SCANNING SPEED OF OPTICAL BEAM

Patent code P130010134
File No. N13016
Posted date Dec 10, 2013
Application number P2013-148195
Publication number P2015-022041A
Patent number P6270017
Date of filing Jul 17, 2013
Date of publication of application Feb 2, 2015
Date of registration Jan 12, 2018
Inventor
  • (In Japanese)卜 穎剛
  • (In Japanese)段 志輝
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title METHOD AND MECHANISM OF DETECTING SCANNING SPEED OF OPTICAL BEAM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanism of detecting the scanning speed of an optical beam, capable of surely and accurately detecting the scanning speed of an optical beam scanning at a wide angle and a high speed, or scanning angle of 60 degrees and 10 kHz.
SOLUTION: A detection mechanism detecting the scanning speed of an optical beam includes: a modulation filter 19 optically modulating an optical beam; a light collection optical system 14 collecting optical beams; an optical sensor 14 arranged at the light collection position of the optical beams; and a detection unit 20 detecting speed distribution in the scanning range of an optical beam, on the basis of a scanning signal modulated by the modulation filter 19 detected by the optical sensor 14.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

レーザ光等の光ビームを回転ミラーあるいは振動ミラーを用いて走査する光走査技術は、レーザプリンタやレーザテレビ、PLD投影機等の家電製品や、バーコードリーダー、レーザ加工機、マーカー機などの産業装置等に広く利用されている。通常、これらの製品における走査ミラーの駆動周波数は、50Hzから10kHz程度、走査角度は数度から数十度程度である。

光走査技術を利用した製品の制御及びこれらの製品の開発には、光ビームの走査角度と走査速度を正確に計測することができるシステムが欠かせない。光ビームの走査速度を計測する方法には、光ビームの走査範囲にCCDラインセンサあるいはPSD(Position Sensitive

Detector)素子といった光検出器を配置して、光ビームのスポットの動きを検知することによって計測する方法がある。

なお、レーザプリンタには、レーザビームの走査域に数個の光センサを配置し、レーザ光が通過するタイミングを検知してレーザ光の速度を検出して印刷制御する機構を備えたものがある(特許文献1、2)。また、光を利用して対象物の動き(軸の振動)を検知する方法として、軸の外周囲にグリッドラインを設け、反射光から検知する方法(特許文献3)、三角スリットを利用する方法(特許文献4)等がある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、光ビームが往復走査される際の光ビームの走査速度を検知する検知方法及び検知機構に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
走査機構を有した光学系における光ビームの走査速度を検知する方法であって、
変調フィルタを使用して光学的な変調が加えられた光ビームを、前記走査機構の反射面および光センサの受光面に共役点を有する集光光学系で集光し、
前記光センサにより検知される前記変調フィルタにより変調された走査信号に基づき、光ビームの走査速度を検出することを特徴とする光ビームの走査速度の検知方法。

【請求項2】
 
走査機構を有した光学系における光ビームの走査速度を検知する検知機構であって、
光ビームを光学的に変調させる変調フィルタと、
光センサと、
前記走査機構の反射面および前記光センサの受光面に共役点を有し前記光ビームを集光する集光光学系と、
前記光センサにより検知される前記変調フィルタにより変調された走査信号に基づき、光ビームの走査範囲における速度分布を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする光ビームの走査速度検知機構。

【請求項3】
 
前記変調フィルタとして、光ビームの走査方向に濃度が連続的に変化する可変濃度フィ
ルタを使用し、
前記検出においては、前記光センサの受光強度の変化に基づいて光ビームの走査速度を
検知することを特徴とする請求項2記載の光ビームの走査速度検知機構。

【請求項4】
 
前記変調フィルタとして、光ビームの走査方向に等間隔に濃淡パターンが設けられた等
間隔パターンフィルタを使用し、
前記検出部においては、前記光センサにより受光される明暗パターンの極値間の時間間
隔に基づいて、光ビームの走査速度を検知することを特徴とする請求項2記載の光ビーム
の走査速度検知機構。

【請求項5】
 
前記変調フィルタとして、光ビームの走査方向に等間隔に濃淡パターンが設けられた等
間隔パターンフィルタを使用し、
前記検出においては、前記等間隔パターンフィルタにより変調された走査信号をフーリ
エ変換して得られた走査信号の周波数分布から位相分布を求め、位相分布を微分して速度
分布を検出することを特徴とする請求項2記載の光ビームの走査速度検知機構。

【請求項6】
 
光ビームを往復走査する光ビームの走査機構を備える装置であって、
前記光ビームの走査速度検知機構として、光ビームを光学的に変調させる変調フィルタ
と、
光センサと、
前記走査機構の反射面および前記光センサの受光面に共役点を有し光ビームを集光する集光光学系と、
前記光センサにより検知される前記変調フィルタにより変調された走査信号に基づき、光ビームの走査範囲における速度分布を検出する検出部とを備えることを特徴とする装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013148195thum.jpg
State of application right Registered
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