JP2002287075A - Optical deflector - Google Patents

Optical deflector

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JP2002287075A
JP2002287075A JP2001092094A JP2001092094A JP2002287075A JP 2002287075 A JP2002287075 A JP 2002287075A JP 2001092094 A JP2001092094 A JP 2001092094A JP 2001092094 A JP2001092094 A JP 2001092094A JP 2002287075 A JP2002287075 A JP 2002287075A
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JP
Japan
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light reflecting
diaphragms
light
optical deflector
reflecting portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001092094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Izeki
隆之 井関
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical deflector which is in simple structure, can be driven with a low voltage and increased in light deflection angle, and also can hold a light deflection angle constant. SOLUTION: The optical deflector 10 having a fixed base frame 3 having a cavity part 3', a light reflection part 1 arranged in the cavity part 3', and a couple of support parts 2a and 2b each having one end supported by the light reflection part 1 and the other end held by the fixed base frame 3 is provided with diaphragms 4a and 4b each having one end arranged nearby the lower part of the light reflection part 1 and the other end held by the fixed base frame 3; and one-end sides of the diaphragms 4a and 4b are vibrated at the resonance frequency of the diaphragms 4a and 4b higher than the torsional vibration frequency of the support parts 2a and 2b to hit against the lower part of the light reflection part 1, which can be held obliquely at a specific angle around the support parts 2a and 2b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光偏向器に関する
ものであり、特にレーザ光を連続走査して用いる光スキ
ャナーや、レーザー光を所定の角度に偏向させて方向を
変える、光スイッチや光クロスコネクトなどに好適な光
偏向器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector, and more particularly, to an optical scanner that uses a laser beam continuously scanned, an optical switch and an optical switch that deflect the laser beam to a predetermined angle to change the direction. The present invention relates to an optical deflector suitable for cross connect and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真式複写機、レーザビームプリン
タ、バーコードリーダ等の光学機器の走査装置や、光デ
ィスクのトラッキング制御装置の光偏向装置や、レーザ
光をスキャニングして映像を投影する表示装置などに
は、光偏向器が使用されている。
2. Description of the Related Art Scanning devices for optical equipment such as electrophotographic copying machines, laser beam printers, bar code readers, etc., optical deflecting devices for optical disk tracking control devices, and display devices for scanning laser beams and projecting images. For example, an optical deflector is used.

【0003】一般に、機械的に光偏向を行う光偏向器と
しては、回転多面鏡(ポリゴンミラー)、振動型反射鏡
(ガルバノミラー)等があるが、ガルバノミラー型のも
のはポリゴンミラー型のものに比べて機構を小型化で
き、又、最近の半導体プロセス技術を応用してシリコン
基板を用いたマイクロミラーの試作例なども報告されて
おり、さらに小型化、軽量化、低コスト化が期待でき
る。
[0003] In general, optical deflectors for mechanically deflecting light include a rotary polygon mirror (polygon mirror) and a vibrating reflecting mirror (galvano mirror). The galvanomirror type is a polygon mirror type. The mechanism can be made smaller than that of, and a prototype of a micromirror using a silicon substrate by applying recent semiconductor process technology has been reported. Further reductions in size, weight, and cost can be expected. .

【0004】このようなガルバノミラー型の光偏向器の
従来例が図8及び図9にそれぞれ示されている。
Conventional examples of such a galvanomirror type optical deflector are shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

【0005】図8は、第1従来例の光偏向器を示す分解
斜視図である。図8において、ベース59には左右一対
の支持部51、52が設けられ、この一対の支持部5
1、52上には振動体53が配置されている。この振動
体53は、外枠部54と、この外枠部54の開口部54
aに配置された反射ミラー部55と、この反射ミラー部
55の重心を通る軸上の位置で反射ミラー部55と外枠
部54とを連結する一対の梁部56,56とから一体的
に形成されている。外枠部54の左右両端部分が一対の
支持部51,52上に固定されている。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a first conventional optical deflector. 8, a base 59 is provided with a pair of left and right support portions 51 and 52, and the pair of support portions 5 is provided.
A vibrating body 53 is arranged on 1 and 52. The vibrating body 53 includes an outer frame 54 and an opening 54 of the outer frame 54.
a, and a pair of beams 56, 56 connecting the reflection mirror 55 and the outer frame 54 at an axial position passing through the center of gravity of the reflection mirror 55. Is formed. The left and right ends of the outer frame 54 are fixed on a pair of support parts 51 and 52.

【0006】又、駆動手段Dは、ベース59上に配置さ
れた左右一対の固定電極57,58を有し、この一対の
固定電極57,58は反射ミラー部55の左右両端部に
対向する位置に配置されている。この一対の固定電極5
7,58の相手側の電極として反射ミラー部55が設け
られ、この一対の固定電極57,58のいずれか一方と
反射ミラー部55との間には切替スイッチSWを介して
選択的に電圧を印加できるようになっている。なお、反
射ミラー部55は外枠部54と一対の梁部56,56を
介して接続されているため、反射ミラー部55への電圧
印加は外枠部54に印加すれば良い。
The driving means D has a pair of left and right fixed electrodes 57 and 58 disposed on a base 59, and the pair of fixed electrodes 57 and 58 are located at positions opposed to both left and right ends of the reflection mirror 55. Are located in This pair of fixed electrodes 5
A reflection mirror section 55 is provided as an electrode on the other side of the pair of fixed electrodes 57 and 58. A voltage is selectively applied between one of the pair of fixed electrodes 57 and 58 and the reflection mirror section 55 via a switch SW. It can be applied. Since the reflection mirror 55 is connected to the outer frame 54 via the pair of beams 56, 56, the voltage applied to the reflection mirror 55 may be applied to the outer frame 54.

【0007】上記の構成の第1従来例の光偏向器50A
において、一方の固定電極57と反射ミラー部55との
間に電圧が印加されたときには,反射ミラー部55の図
示向って左側が静電力により吸引されて、反射ミラー部
55が一対の梁部56,56を軸として反時計方向に回
転し、又、他方の固定電極58と反射ミラー部55との
間に電圧が印加されたときには、反射ミラー部55の右
側が静電力により吸引されて反射ミラー部55が一対の
梁部56,56を軸として時計方向に回転する。従っ
て、駆動手段Dによって一対の固定電極57,58に交
互に電圧が印加されることによって反射ミラー部55が
左右に振動するものである。この反射ミラー部55に入
射された光は、反射ミラー部55の振動によって反射角
が変更され、これによって光偏向される。
[0007] The first conventional optical deflector 50A having the above-described configuration.
In the above, when a voltage is applied between one fixed electrode 57 and the reflection mirror portion 55, the left side of the reflection mirror portion 55 with respect to the drawing is attracted by electrostatic force, and the reflection mirror portion 55 is moved to the pair of beam portions 56. , 56, and when a voltage is applied between the other fixed electrode 58 and the reflection mirror portion 55, the right side of the reflection mirror portion 55 is attracted by electrostatic force and the reflection mirror portion is attracted. The portion 55 rotates clockwise about the pair of beam portions 56, 56. Therefore, the reflection mirror 55 vibrates right and left by alternately applying a voltage to the pair of fixed electrodes 57 and 58 by the driving means D. The reflection angle of the light incident on the reflection mirror section 55 is changed by the vibration of the reflection mirror section 55, and the light is deflected by this.

【0008】図9は、第2従来例の光偏向器を示す分解
斜視図である。図9において、この第2従来例にあって
前記第1従来例と同一構成箇所は図面に同一符号を付し
てその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。
FIG. 9 is an exploded perspective view showing a second conventional optical deflector. In FIG. 9, the same components as those of the first conventional example in the second conventional example are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. Only different components will be described.

【0009】即ち、この第2従来例の光偏向器50Bに
おいては、駆動手段Dはベース59上に配置された左右
一対の永久磁石60,61と、反射ミラー部55の外周
部に配置された駆動用コイル62とを有し、この駆動用
コイル62に正逆交互の駆動電流を通電するように構成
されている。
That is, in the optical deflector 50B of the second conventional example, the driving means D is disposed on a pair of left and right permanent magnets 60 and 61 disposed on the base 59 and on the outer peripheral portion of the reflection mirror section 55. And a driving coil 62, and a driving current is supplied to the driving coil 62 alternately in the forward and reverse directions.

【0010】上記の構成の光偏向器50Bにおいて、駆
動手段Dにより駆動用コイル62に正逆交互の駆動電流
が通電されると、一対の永久磁石60,61の外部磁界
と駆動用コイル62の電流とによるローレンツ力で反射
ミラー部55が一対の梁部56,56を軸として振動す
るものである。
In the optical deflector 50B having the above-described configuration, when a driving current is applied to the driving coil 62 by the driving means D in the alternate direction, the external magnetic field of the pair of permanent magnets 60 and 61 and the driving coil 62 The reflection mirror 55 oscillates around the pair of beams 56, 56 by Lorentz force caused by the current.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の第1
及び第2従来例の光偏向器においては、いずれもミラー
反射部及び梁部の構造により定まる機械的共振周波数に
共振する振動をミラー反射部に起すことによって大きな
光偏向角を得ている。そのため、これらの光偏向器を、
たとえば光の方向を所定の位置に切り替えて使う光スイ
ッチなどの用途に用いるためには、光の偏向角度を一定
の位置で固定保持する必要があるが、その場合には、構
造体の共振周波数を用いることができず、大きな光偏向
角を得ることは困難であるという課題があった。
By the way, the above-mentioned first type is used.
In each of the optical deflectors of the second conventional example, a large optical deflection angle is obtained by causing a vibration which resonates at a mechanical resonance frequency determined by the structures of the mirror reflecting portion and the beam portion in the mirror reflecting portion. Therefore, these optical deflectors
For example, in order to use the optical switch for switching the direction of light to a predetermined position, it is necessary to fix and maintain the light deflection angle at a fixed position. Cannot be used, and it is difficult to obtain a large light deflection angle.

【0012】そこで本発明は、上記課題を解決し、光偏
向器において、構造が簡単で低電圧駆動が可能で、しか
も光偏向角を大きくできると共に光偏向角を一定に保持
できる光偏向器を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides an optical deflector having a simple structure, capable of driving at a low voltage, and capable of increasing the optical deflection angle and keeping the optical deflection angle constant. It is intended to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明の光偏向器は、空洞部を有する固
定台枠と、前記空洞部内に配置された光反射部と、一端
が前記光反射部に支持され、他端が前記固定台枠に保持
された一対の支持部と、を有する光偏向器であって、一
端が前記光反射部の下部に近接配置され、他端が前記固
定台枠に保持された振動板を設け、前記振動板の一端を
前記一対の支持部のねじり振動周波数より高い前記振動
板の共振周波数で振動させて前記光反射部の前記下部に
衝突させ、前記光反射部が前記一対の支持部を中心とし
て所定角度だけ傾斜させた状態に保持できるようにした
ことを特徴とする光偏向器である。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical deflector comprising: a fixed underframe having a hollow portion; a light reflecting portion disposed in the hollow portion; A light deflector supported by the light reflecting portion, the other end of which has a pair of supporting portions held by the fixed underframe, one end of which is disposed close to the lower portion of the light reflecting portion, and the other end of which is disposed. Providing a vibration plate held on the fixed underframe, causing one end of the vibration plate to vibrate at a resonance frequency of the vibration plate higher than the torsional vibration frequency of the pair of support portions to collide with the lower portion of the light reflection portion. An optical deflector characterized in that the light reflecting portion can be held in a state of being inclined by a predetermined angle about the pair of supporting portions.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0015】<第1実施例>図1は、本発明の光偏向器
の第1実施例を示す斜視図である。図1に示すように、
光偏向器10において、所定厚さの矩形状を有しており
入射した光を反射する光反射部1は、一対の支持部2
a,2bで保持されており、これらの支持部2a,2b
を回転軸として傾くことができる。すなわち、支持部2
a,2bの回転軸は一致しており、支持部2a,2bは
光反射部1の重心の位置に配置されている。支持部2
a,2bから光反射部1の一方の端1tまでの距離1R
は、支持部2a,2bから光反射部1の他方の端1t’
までの距離1Lと同じにしてある。なお、これらの距離
1R、1Lを異ならせても良い。支持部2a,2bの幅
は2Wであり、後に説明する振動板4a,4bの共振振
動周波数に対して、十分小さなねじり振動周波数になる
ように設定される。
<First Embodiment> FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the optical deflector of the present invention. As shown in FIG.
In the light deflector 10, a light reflecting portion 1 having a rectangular shape with a predetermined thickness and reflecting incident light includes a pair of support portions 2.
a, 2b, and these support portions 2a, 2b
Can be used as a rotation axis. That is, the support 2
The rotation axes of a and 2b coincide with each other, and the support portions 2a and 2b are arranged at the position of the center of gravity of the light reflection portion 1. Support part 2
distance 1R from a, 2b to one end 1t of light reflecting portion 1
Is the other end 1t ′ of the light reflecting portion 1 from the supporting portions 2a and 2b.
The distance is the same as 1L. Note that these distances 1R and 1L may be different. The width of the support portions 2a and 2b is 2 W, and is set to be a sufficiently small torsional vibration frequency with respect to the resonance vibration frequency of the diaphragms 4a and 4b described later.

【0016】支持部2a、2bはそれぞれ片方の端を固
定台枠3で保持されている。固定台枠3の中央部は、凹
部である空洞部3’となっており、光反射板1が支持部
2a,2bの周りで必要な回転をするのに、支障の無い
ようになっている。一対の振動板4a、4bが一方の端
を固定台枠3で保持されて、他方の端をそれぞれ自由端
になるように形成されており、自由端側にはそれぞれ先
端駆動部5a,5bが形成されており、この先端駆動部
5a,5bの上面は所定の位置で光反射部1の下面に接
している。光反射部1が水平な位置の時、振動板4a,
4bも水平になっている。
One end of each of the support portions 2a, 2b is held by a fixed underframe 3. The central portion of the fixed underframe 3 is a hollow portion 3 ', which is a concave portion, so that the light reflection plate 1 does not need to rotate around the support portions 2a and 2b without any trouble. . A pair of diaphragms 4a, 4b are formed so that one end is held by the fixed underframe 3 and the other end is a free end, respectively, and tip drive units 5a, 5b are provided on the free end side, respectively. The upper surfaces of the tip drive units 5a and 5b are in contact with the lower surface of the light reflection unit 1 at predetermined positions. When the light reflecting portion 1 is at a horizontal position, the diaphragms 4a,
4b is also horizontal.

【0017】振動板4a,4b上には、電極6a,6b
と、例えば圧電膜7a,7bと、電極8a,8bとがそ
れぞれ積層されて形成される駆動部9a,9bがそれぞ
れ形成されている。電極6a,6bと電極8a,8b間
に所定の電圧を印加することにより、固定台枠3と接続
する端を支点として、駆動部9a,9bにより、振動板
4a,4bはそれぞれユニモルフ(またはバイモルフ)
振動が可能である、すなわち先端駆動部5a,5bが、
矢印aの方向に振動する。振動板4a,4bの形状は、
ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振周波
数になるように設定されている。
Electrodes 6a, 6b are provided on diaphragms 4a, 4b.
For example, drive units 9a and 9b formed by laminating piezoelectric films 7a and 7b and electrodes 8a and 8b respectively are formed. By applying a predetermined voltage between the electrodes 6a, 6b and the electrodes 8a, 8b, the diaphragms 4a, 4b are unimorph (or bimorph) by the driving units 9a, 9b with the end connected to the fixed underframe 3 as a fulcrum. )
Vibration is possible, that is, the tip drive units 5a, 5b
Vibrates in the direction of arrow a. The shapes of the diaphragms 4a and 4b are as follows.
When a unimorph vibration occurs, the vibration frequency is set to be a predetermined resonance frequency.

【0018】なお、この第1実施例においては、光反射
部1の両方の支持部2a,2b側にそれぞれ振動板4
a,4bを配置しているが、もちろん、例えば1枚の大
きな振動板を設ける構成であってもよい。
In the first embodiment, the vibration plate 4 is provided on both sides of the light reflecting portion 1 on the support portions 2a and 2b.
Although a and 4b are arranged, it is needless to say that, for example, one large diaphragm may be provided.

【0019】次に、光偏向器10の動作について説明す
る。図2は、図1におけるA−A’断面図であり、光偏
向器10の動作を説明するためのものである。なお、以
下の説明には、図1も参照のこと。
Next, the operation of the optical deflector 10 will be described. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1 and is for explaining the operation of the optical deflector 10. In addition, also refer to FIG. 1 for the following description.

【0020】はじめに、振動板4a、4bを、駆動部9
a,9bにより、共振周波数近傍の周波数において同位
相で振動させる。振動板4a,4bの一端は固定台枠3
に固定されているので、先端駆動部5a,5bが矢印a
に示すように上下に振動する。振動が共振周波数で共振
する状態では、電極6a,6bと電極8a,8bに印加
する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜7a,7bの
少ない駆動力でも振動板4a,4bを大きく振動させる
ことができ、先端駆動部5a,5bを大きく変位させる
ことができる。
First, the vibration plates 4a and 4b are
By virtue of a and 9b, they are vibrated in phase at frequencies near the resonance frequency. One end of each of the vibration plates 4a and 4b is
, The leading end driving units 5a and 5b are indicated by arrows a.
Vibrates up and down as shown in the figure. In a state where the vibration resonates at the resonance frequency, even if the voltage applied to the electrodes 6a and 6b and the electrodes 8a and 8b is small, that is, the vibrating plates 4a and 4b vibrate greatly even with a small driving force of the piezoelectric films 7a and 7b. Thus, the distal end driving units 5a and 5b can be largely displaced.

【0021】振動板4a,4bが振動して、先端駆動部
5a,5bが上の方向に動いたとき、光反射部1は先端
駆動部5a、5bに押し上げられ、支持部2a、2bを
軸として、先端駆動部5a,5bが最大変位する位置ま
で、端1tを上方に最大角度で傾く。その後、先端駆動
部5a,5bは単振動の動きで上下方向の振動を繰り返
す。先端駆動部5a,5bが下方向に変位し、光反射部
1と離れると、光反射部1は、支持部2a,2bが回転
したことによる捻りの復元力により、水平になろうとす
る。
When the vibrating plates 4a and 4b vibrate and the tip driving units 5a and 5b move upward, the light reflecting unit 1 is pushed up by the tip driving units 5a and 5b, and the support units 2a and 2b are pivoted. Then, the end 1t is tilted upward at a maximum angle to a position where the tip end drive units 5a and 5b are maximally displaced. Thereafter, the tip drive units 5a and 5b repeat vertical vibrations in a single vibration motion. When the tip drive units 5a and 5b are displaced downward and separate from the light reflection unit 1, the light reflection unit 1 tends to be horizontal due to the restoring force of the torsion caused by the rotation of the support units 2a and 2b.

【0022】振動板4a,4bの共振周波数が低い場合
には、光反射部1は先端駆動部5a,5bが下方に移動
し更に上方に移動する期間に、ある角度まで戻って、再
び上に変位してきた先端駆動部5a,5bにより上方に
持ち上げられることを繰り返すことになるので、ある角
度の範囲で、光反射部は振動して、光を反射することが
できる。
When the resonance frequencies of the diaphragms 4a and 4b are low, the light reflecting portion 1 returns to a certain angle and moves upward again while the tip driving portions 5a and 5b move downward and further upward. Since it is repeatedly lifted upward by the displaced tip drive units 5a and 5b, the light reflection unit vibrates and can reflect light within a certain angle range.

【0023】一方、振動板4a,4bの共振周波数が十
分大きく、一方、支持部2a,2bの回転後のねじりに
よる復元の速度が小さくなるように設定した場合には、
光反射部1が元に戻ろうと動き出す前に、再び先端駆動
部5a,5bが光反射板と衝突し、これを繰り返すの
で、光反射部1はほぼ同じ角度に傾いたまま静止する。
On the other hand, when the resonance frequencies of the vibration plates 4a and 4b are set to be sufficiently high, while the speed of restoration by the torsion after rotation of the support portions 2a and 2b is set to be low,
Before the light reflecting portion 1 starts moving to return to its original position, the distal end driving portions 5a and 5b again collide with the light reflecting plate, and this is repeated, so that the light reflecting portion 1 stands still while being inclined at substantially the same angle.

【0024】光反射部1の傾き角、すなわち、光偏向の
角度については、振動板4a,4bの共振振動した場合
の最大変位量が、例えば圧電膜7a,7bの場合には、
圧電膜7a,7bの両側に設けた電極6a,6bと電極
8a,8bとの間の印加電圧の大きさに比例するので、
電圧制御で角度制御が可能である。
With respect to the tilt angle of the light reflecting portion 1, that is, the angle of light deflection, the maximum displacement amount when the vibration plates 4a and 4b undergo resonance vibration is, for example, in the case of the piezoelectric films 7a and 7b,
Since it is proportional to the magnitude of the applied voltage between the electrodes 6a, 6b and the electrodes 8a, 8b provided on both sides of the piezoelectric films 7a, 7b,
Angle control is possible by voltage control.

【0025】ここで、光反射部1を完全に静止させる場
合、傾いた光反射部1の戻りの速度に対して必要とされ
る振動板の最低の共振周波数を適切に選ばなければなら
ない。光反射部1の戻りはより遅い方がよいが、例えば
支持部2a,2bが固定台枠3に接続されていると、光
反射部1が傾いたときに支持部2a,2bにはねじりの
力が働き、ねじりバネ成分で光反射部1の戻り速度が速
くなってしまい、光反射部1を完全に静止できない場合
がある。このような場合、支持部2a,2bをできるだ
け細くするなどしてバネ成分を減らす方法もある。
Here, when the light reflecting portion 1 is completely stopped, the lowest resonance frequency of the diaphragm required for the return speed of the inclined light reflecting portion 1 must be appropriately selected. The return of the light reflecting portion 1 is preferably slower. For example, when the supporting portions 2a and 2b are connected to the fixed frame 3, the supporting portions 2a and 2b are twisted when the light reflecting portion 1 is inclined. When the force acts, the return speed of the light reflecting portion 1 increases due to the torsion spring component, and the light reflecting portion 1 may not be able to be completely stopped. In such a case, there is a method of reducing the spring component by making the support portions 2a and 2b as thin as possible.

【0026】その他に、図3に示すような方法もある。
図3は第1実施例の変更例を示す斜視図である。図3に
示すように、第1実施例の変更例の光偏向器10Aは、
第1実施例の光偏向器10において、支持部2a,2b
に代えて、支持部2a’2b’とし、固定台枠3にヒン
ジ2a1,2b1を新たに設けたものである。すなわ
ち、支持部2a’,2b’を固定台枠3に固定せずに、
ヒンジ2a1,2b1をして、保持する構造にすれば、
バネ成分がなくなり、戻り速度を遅くすることができ
る。このような構造は、ミクロンレベルの小型であって
も、表面マイクロマシン技術、犠牲層エッチング技術等
のマイクロマシン技術で作製することが可能である。な
お、図3には,駆動部9a,9bは図示していない。
Another method is shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 3, an optical deflector 10A according to a modification of the first embodiment includes:
In the optical deflector 10 of the first embodiment, the support portions 2a, 2b
In place of the supporting members 2a 'and 2b', and hinges 2a1 and 2b1 are newly provided on the fixed underframe 3. That is, without fixing the support portions 2a 'and 2b' to the fixed underframe 3,
If the hinges 2a1 and 2b1 are used to hold the structure,
There is no spring component, and the return speed can be reduced. Such a structure can be manufactured by a micromachine technology such as a surface micromachine technology or a sacrificial layer etching technology, even if it is as small as a micron. Note that FIG. 3 does not show the driving units 9a and 9b.

【0027】以上、第1実施例の光偏向器10における
振動板4a,4bの駆動を同じにする場合について説明
したが、振動板4aと振動板4bと異なる位相で振動さ
せてもよい。この場合には、最初の光反射部1の偏向時
には、一方の振動板4aのみで光反射部1を持ち上げ
る。次に、振動板4aの先端駆動部5aが上方向に最大
変位して光反射部1から離れて戻るとき、光反射部1も
遅れて戻ろうとするが、そのときもう一方の振動板4b
の先端駆動部5bが上方向に変位してくるので、戻ろう
とする光反射部1を受け止めて静止させる。このような
動作の繰り返しによって、光反射部1の偏向角を一定の
位置で静止させることができる。
Although the case where the driving of the diaphragms 4a and 4b in the optical deflector 10 of the first embodiment is the same has been described above, the diaphragm 4a and the diaphragm 4b may be vibrated at different phases. In this case, when the light reflecting portion 1 is first deflected, the light reflecting portion 1 is lifted by only one of the vibration plates 4a. Next, when the distal end driving unit 5a of the diaphragm 4a is displaced by the maximum upward and returns away from the light reflecting unit 1, the light reflecting unit 1 also attempts to return with a delay.
Is moved upward, so that the light reflecting unit 1 to be returned is stopped and stopped. By repeating such an operation, the deflection angle of the light reflecting portion 1 can be stopped at a fixed position.

【0028】<第2実施例>図4は本発明の光偏向器の
第2実施例を示す斜視図である。図4に示すように、光
偏向器20において、所定厚さの矩形板形状を有する入
射した光を反射する光反射部11は、一対の支持部12
a,12bで保持されており、これらの支持部12a,
12bを回転軸として傾くことができる。すなわち、支
持部12a,12bの回転軸は一致しており、支持部1
2a,12bは光反射部11の重心の位置に配置されて
いる。支持部12a,12bから光反射部11の一方の
端11tまでの距離11Rは、支持部12a,12bか
ら光反射部11の他方の端11t’までの距離11Lと
同じにしてある。なお、これらの距離11R、11Lを
異ならせても良い。支持部12a,12bの幅は12W
であり、後に説明する振動板14a1,14b1,14
a2,14b2の振動周波数に対して、十分小さな共振
周波数になるように設定される。
<Second Embodiment> FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the optical deflector of the present invention. As shown in FIG. 4, in the light deflector 20, the light reflecting portion 11 having a rectangular plate shape having a predetermined thickness and reflecting the incident light includes a pair of support portions 12.
a, 12b, and these support portions 12a,
12b can be tilted with the rotation axis. That is, the rotation axes of the support portions 12a and 12b are coincident, and the support portion 1
Reference numerals 2a and 12b are arranged at the positions of the centers of gravity of the light reflecting portions 11. The distance 11R from the support parts 12a, 12b to one end 11t of the light reflection part 11 is the same as the distance 11L from the support parts 12a, 12b to the other end 11t 'of the light reflection part 11. Note that these distances 11R and 11L may be different. The width of the support parts 12a and 12b is 12W
And diaphragms 14a1, 14b1, 14 described later.
The resonance frequency is set to be sufficiently small with respect to the vibration frequencies a2 and 14b2.

【0029】支持部12a、12bはそれぞれ片方の端
を固定台枠13で保持されている。固定台枠13の中央
部は、凹部である空洞部13’となっており、光反射板
11が支持部12a,12bの周りで必要な回転をする
のに、支障の無いようになっている。一対の振動板14
a1、14b1が一方の端を固定台枠13の支持部13
Rで保持されて、他方の端をそれぞれ自由端になるよう
に形成されており、自由端側にはそれぞれ先端駆動部1
5a1,15b1が形成されており、この先端駆動部1
5a1,15b1の上面は所定の位置で光反射部11の
下面に接している。光反射部11が水平な位置の時、振
動板14a1,14b1も水平になっている。
One end of each of the support portions 12a and 12b is held by a fixed underframe 13. The central portion of the fixed underframe 13 is a hollow portion 13 ', which is a concave portion, so that the light reflection plate 11 does not need to rotate around the support portions 12a and 12b without any trouble. . A pair of diaphragms 14
a1 and 14b1 have one end fixed to the supporting portion 13 of the underframe 13.
R, and the other ends are formed as free ends, respectively.
5a1 and 15b1 are formed.
The upper surfaces of 5a1 and 15b1 are in contact with the lower surface of light reflecting portion 11 at predetermined positions. When the light reflecting portion 11 is at a horizontal position, the diaphragms 14a1 and 14b1 are also horizontal.

【0030】一方、一対の振動板14a2、14b2が
一方の端を固定台枠13の支持部13Lで保持されて、
他方の端をそれぞれ自由端になるように形成されてお
り、自由端側にはそれぞれ先端駆動部15a2,15b
2が形成されており、この先端駆動部15a2,15b
2の下面は所定の位置で光反射部11の上面に接してい
る。光反射部11が水平な位置の時、振動板14a2,
14b2も水平になっている。支持部13Lと支持部1
3Rは対向している。
On the other hand, a pair of diaphragms 14a2 and 14b2 are held at one end by a support portion 13L of the fixed frame 13,
The other ends are formed so as to be free ends, respectively.
2 are formed, and the tip drive units 15a2 and 15b
The lower surface of 2 is in contact with the upper surface of light reflecting portion 11 at a predetermined position. When the light reflecting portion 11 is in a horizontal position, the diaphragm 14a2
14b2 is also horizontal. Supporting part 13L and supporting part 1
3Rs are facing each other.

【0031】振動板15a1,15b1上には、電極1
6a1,16b1と、例えば圧電膜17a1,17b1
と、電極18a1,18b1とがそれぞれ積層されて形
成される駆動部19a1,19b1がそれぞれ形成され
ている。電極16a1,16b1と電極18a1,18
b1間に所定の電圧を印加することにより、固定台枠1
3の支持部13Rと接続する端を支点として、駆動部1
9a1,19b1により、振動板14a1,14b1は
それぞれユニモルフ(またはバイモルフ)振動が可能で
ある、すなわち先端駆動部15a1,15b1が、矢印
cの方向に振動する。振動板14a1,14b1の形状
は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振
周波数になるように設定されている。
The electrodes 1 are provided on the diaphragms 15a1 and 15b1.
6a1 and 16b1 and, for example, piezoelectric films 17a1 and 17b1
And drive units 19a1 and 19b1 formed by laminating electrodes 18a1 and 18b1, respectively. Electrodes 16a1, 16b1 and electrodes 18a1, 18
By applying a predetermined voltage between b1, the fixed underframe 1
3 with the end connected to the support portion 13R as a fulcrum.
By 9a1 and 19b1, the diaphragms 14a1 and 14b1 are capable of unimorph (or bimorph) vibration, that is, the tip drive units 15a1 and 15b1 vibrate in the direction of arrow c. The shapes of the vibration plates 14a1 and 14b1 are set such that the vibration frequency becomes a predetermined resonance frequency when unimorph vibration occurs.

【0032】一方、振動板15a2,15b2上には、
電極16a2,16b2と、例えば圧電膜17a2,1
7b2と、電極18a2,18b2とがそれぞれ積層さ
れて形成される駆動部19a2,19b2がそれぞれ形
成されている。電極16a2,16b2と電極18a
2,18b2間に所定の電圧を印加することにより、固
定台枠3の支持部13Lと接続する端を支点として、駆
動部19a2,19b2により、振動板14a2,14
b2はそれぞれユニモルフ(またはバイモルフ)振動が
可能である、すなわち先端駆動部15a1,15b1
が、矢印dの方向に振動する。振動板14a2,14b
2の形状は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所
定の共振周波数になるように設定されている。
On the other hand, on the diaphragms 15a2 and 15b2,
The electrodes 16a2, 16b2 and, for example, the piezoelectric films 17a2, 1
7b2 and drive units 19a2 and 19b2 formed by laminating the electrodes 18a2 and 18b2, respectively. Electrodes 16a2, 16b2 and electrode 18a
When a predetermined voltage is applied between the driving plates 19a2 and 18b2, the vibration plates 14a2 and 14b are driven by the driving portions 19a2 and 19b2 with the end connected to the support portion 13L of the fixed frame 3 as a fulcrum.
b2 is capable of unimorph (or bimorph) vibration, that is, the tip drive units 15a1 and 15b1
Vibrates in the direction of arrow d. Diaphragms 14a2, 14b
The shape of No. 2 is set so that the vibration frequency becomes a predetermined resonance frequency when unimorph vibration occurs.

【0033】次に、光偏向器20の動作について説明す
る。図5は、図4におけるB−B’断面図であり、第2
実施例の光偏向器20の動作を説明するためのものであ
る。なお、以下の説明には、図4も参照のこと。
Next, the operation of the optical deflector 20 will be described. FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
This is for explaining the operation of the optical deflector 20 of the embodiment. In addition, also refer to FIG. 4 for the following description.

【0034】はじめに、振動板14a1、14b1を、
駆動部19a1,19b1により、共振周波数近傍にお
いて同位相で振動させる。振動板14a1,14b1の
一端は支持部13Rに固定されているので、先端駆動部
15a1,15b1が矢印cに示すように上下に振動す
る。振動が共振周波数で共振する状態では、電極16a
1,16b1と電極18a1,18b1に印加する電圧
が小さくても、すなわち、圧電膜17a1,17b1の
少ない駆動力でも振動板14a1,14b1を大きく振
動させることができ、先端駆動部15a1,15b1を
大きく変位させることができる。
First, the diaphragms 14a1 and 14b1 are
The driving units 19a1 and 19b1 vibrate in the same phase near the resonance frequency. Since one ends of the vibration plates 14a1 and 14b1 are fixed to the support portion 13R, the distal end driving portions 15a1 and 15b1 vibrate up and down as shown by the arrow c. When the vibration resonates at the resonance frequency, the electrode 16a
1 and 16b1 and the electrodes 18a1 and 18b1 are small, that is, the diaphragms 14a1 and 14b1 can be vibrated greatly even with a small driving force of the piezoelectric films 17a1 and 17b1, and the tip driving units 15a1 and 15b1 can be enlarged. Can be displaced.

【0035】一方、振動板14a2、14b2を、駆動
部19a2,19b2により、共振周波数近傍において
同位相で、しかし振動板14a1,14b1とは異なる
位相であるが同じ周波数で振動させる。振動板14a
2,14b2の一端は支持部13Lに固定されているの
で、先端駆動部15a2,15b2が矢印dに示すよう
に上下に振動する。振動が共振周波数で共振する状態で
は、電極16a2,16b2と電極18a2,18b2
に印加する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜17a
2,17b2の少ない駆動力でも振動板14a2,14
b2を大きく振動されることができ、先端駆動部15a
2,15b2を大きく変位させることができる。
On the other hand, the vibration plates 14a2 and 14b2 are vibrated by the driving units 19a2 and 19b2 at the same phase near the resonance frequency, but at the same frequency but different from the phases of the vibration plates 14a1 and 14b1. Diaphragm 14a
Since one end of each of the end portions 2 and 14b2 is fixed to the support portion 13L, the tip end drive portions 15a2 and 15b2 vibrate up and down as shown by the arrow d. When the vibration resonates at the resonance frequency, the electrodes 16a2 and 16b2 and the electrodes 18a2 and 18b2
Is small, that is, the piezoelectric film 17a
Diaphragms 14a2, 14 even with a small driving force of 2, 17b2
b2 can be vibrated greatly, and the tip drive unit 15a
2, 15b2 can be largely displaced.

【0036】振動板14a1,14b1が振動して、先
端駆動部15a1,15b1が上の方向に動いたとき、
光反射部11は先端駆動部15a1、15b1に押し上
げられ、支持部12a、12bを軸として、先端駆動部
15a1,15b1が最大変位する位置まで、矢印bの
方向に、端11tを上方に最大角度で傾く。その後、先
端駆動部15a1,15b1は単振動の動きで上下方向
の振動を繰り返す。先端駆動部15a1,15b1が下
方向に変位し、光反射部11と離れると、光反射部11
は、支持部12a,12bが回転したことによるねじり
(捻り)の復元力により、水平になろうとする。
When the vibrating plates 14a1 and 14b1 vibrate and the leading end driving units 15a1 and 15b1 move upward,
The light reflecting portion 11 is pushed up by the distal end driving portions 15a1 and 15b1, and the end 11t is moved upward at a maximum angle in the direction of arrow b until the distal end driving portions 15a1 and 15b1 are displaced to the maximum with the support portions 12a and 12b as axes. Lean on. Thereafter, the tip drive units 15a1 and 15b1 repeat vertical vibrations in a single vibration motion. When the tip drive units 15a1 and 15b1 are displaced downward and separate from the light reflection unit 11, the light reflection unit 11
Is about to be leveled by the restoring force of the torsion (twist) caused by the rotation of the support portions 12a and 12b.

【0037】このとき、振動板14a2,14b2は、
振動板14a1,14b1と異なる位相で振動している
ので、先端駆動部15a2,15b2が下の方向に動
き、光反射部11は先端駆動部15a2、15b2に押
し下げられ、その回転位置を保つ。これが交互に繰り返
される。すなわち、振動板14a2,14b2を振動板
14a1,14b1とは異なる位相で振動させることに
より、一方の振動板14a1,14b1が衝突して持ち
上げた光反射部11から離れたときに、他方の振動板1
4a2,14b2が光反射部11を押し下げる方向に衝
突して、光反射部11が元に戻ろうとするのを防ぎ、偏
向角度をより正確に、安定して一定に保つことができる
ようになっている。なお、振動板の動作については、第
1実施例で説明したのと同様であるので、説明を省略す
る。
At this time, the diaphragms 14a2 and 14b2 are
Since the vibrating plates 14a1 and 14b1 are vibrating in different phases, the tip driving units 15a2 and 15b2 move downward, and the light reflecting unit 11 is pushed down by the tip driving units 15a2 and 15b2 to maintain the rotational position. This is repeated alternately. That is, by vibrating the diaphragms 14a2 and 14b2 with a phase different from that of the diaphragms 14a1 and 14b1, when one of the diaphragms 14a1 and 14b1 collides and separates from the light reflecting portion 11 lifted up, the other diaphragm is moved. 1
4a2 and 14b2 collide in the direction of pushing down the light reflecting portion 11 to prevent the light reflecting portion 11 from returning to its original position, and the deflection angle can be kept more accurately, stably and constantly. I have. The operation of the diaphragm is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0038】<第3実施例>図6は本発明の光偏向器の
第3実施例を示す斜視図である。図6に示すように、光
偏向器30において、所定厚さの矩形板形状を有する入
射した光を反射する光反射部21は、一対の支持部22
a,22bで保持されており、これらの支持部22a,
22bを回転軸として傾くことができる。すなわち、支
持部22a,22bの回転軸は一致しており、支持部2
2a,22bは光反射部21の重心の位置に配置されて
いる。支持部22a,22bから光反射部21の一方の
端21tまでの距離21Rは、支持部22a,22bか
ら光反射部21の他方の端21t’までの距離21Lと
同じにしてある。なお、これらの距離21R、21Lを
異ならせても良い。支持部22a,22bの幅は22W
であり、後に説明する振動版24a1,24b1,24
a2,24b2の振動周波数に対して、十分小さな共振
周波数になるように設定される。
<Third Embodiment> FIG. 6 is a perspective view showing a third embodiment of the optical deflector of the present invention. As shown in FIG. 6, in the optical deflector 30, a light reflecting portion 21 having a rectangular plate shape having a predetermined thickness and reflecting incident light is provided with a pair of support portions 22.
a, 22b, and these support portions 22a,
22b can be tilted with the rotation axis. That is, the rotation axes of the support portions 22a and 22b are coincident, and
2a and 22b are arranged at the position of the center of gravity of the light reflecting portion 21. The distance 21R from the support portions 22a, 22b to one end 21t of the light reflection portion 21 is the same as the distance 21L from the support portions 22a, 22b to the other end 21t 'of the light reflection portion 21. Note that these distances 21R and 21L may be different. The width of the support portions 22a and 22b is 22W
And vibrating plates 24a1, 24b1, 24 described later.
The resonance frequency is set to a sufficiently small resonance frequency with respect to the vibration frequencies a2 and 24b2.

【0039】支持部22a、22bはそれぞれ片方の端
を固定台枠23で保持されている。固定台枠23の中央
部は、凹部である空洞部23’となっており、光反射板
21が支持部22a,22bの周りで必要な回転をする
のに、支障の無いようになっている。一対の振動板24
a1、24b1が一方の端を固定台枠23の支持部23
Rで保持されて、他方の端をそれぞれ自由端になるよう
に形成されており、自由端側にはそれぞれ先端駆動部2
5a1,25b1が形成されており、この先端駆動部2
5a1,25b1の上面は所定の位置で光反射部21の
下面に接している。光反射部21が水平な位置の時、振
動板24a1,24b1も水平になっている。
Each of the support portions 22a and 22b has one end held by a fixed underframe 23. The central portion of the fixed underframe 23 is a hollow portion 23 ', which is a concave portion, so that the light reflecting plate 21 does not need to rotate around the supporting portions 22a and 22b without any trouble. . A pair of diaphragms 24
a1 and 24b1 have one end fixed to the support portion 23 of the fixed frame 23.
R, and the other end is formed to be a free end.
5a1 and 25b1 are formed.
The upper surfaces of 5a1 and 25b1 are in contact with the lower surface of light reflecting portion 21 at predetermined positions. When the light reflecting portion 21 is at the horizontal position, the diaphragms 24a1 and 24b1 are also horizontal.

【0040】一方、一対の振動板24a2、24b2が
設けられており、支持部22a,22bに対して,一対
の振動板24a1、24b1と左右対称になっている。
すなわち、一対の振動板24a2、24b2が一方の端
を固定台枠23の支持部23Lで保持されて、他方の端
をそれぞれ自由端になるように形成されており、自由端
側にはそれぞれ先端駆動部25a2,25b2が形成さ
れており、この先端駆動部25a2,25b2の上面は
所定の位置で光反射部21の下面に接している。光反射
部21が水平な位置の時、振動板24a2,24b2も
水平になっている。
On the other hand, a pair of diaphragms 24a2, 24b2 are provided, and are symmetrical to the pair of diaphragms 24a1, 24b1 with respect to the support portions 22a, 22b.
That is, the pair of diaphragms 24a2 and 24b2 are formed such that one end is held by the support portion 23L of the fixed base frame 23 and the other ends are free ends, respectively. The drive units 25a2 and 25b2 are formed, and the upper surfaces of the tip drive units 25a2 and 25b2 are in contact with the lower surface of the light reflection unit 21 at predetermined positions. When the light reflecting portion 21 is at a horizontal position, the diaphragms 24a2 and 24b2 are also horizontal.

【0041】支持部23Lと支持部23Rは対向してい
る。振動板25a1,25b1上には、電極26a1,
26b1と、例えば圧電膜27a1,27b1と、電極
28a1,28b1とがそれぞれ積層されて形成される
駆動部29a1,29b1がそれぞれ形成されている。
電極26a1,26b1と電極28a1,28b1間に
所定の電圧を印加することにより、固定台枠23の支持
部23Rと接続する端を支点として、駆動部29a1,
29b1により、振動板24a1,24b1はそれぞれ
ユニモルフ(またはバイモルフ)振動が可能である、す
なわち先端駆動部25a1,25b1が、矢印eの方向
に振動する。振動板24a1,24b1の形状は、ユニ
モルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振周波数に
なるように設定されている。
The support 23L and the support 23R face each other. On the diaphragms 25a1, 25b1, electrodes 26a1,
Drive units 29a1 and 29b1 are formed by laminating 26b1, for example, piezoelectric films 27a1 and 27b1, and electrodes 28a1 and 28b1, respectively.
By applying a predetermined voltage between the electrodes 26a1, 26b1 and the electrodes 28a1, 28b1, the drive unit 29a1, with the end connected to the support 23R of the fixed underframe 23 as a fulcrum,
Due to 29b1, the diaphragms 24a1 and 24b1 are capable of unimorph (or bimorph) vibration, that is, the tip drive units 25a1 and 25b1 vibrate in the direction of arrow e. The shapes of the vibration plates 24a1 and 24b1 are set such that the vibration frequency becomes a predetermined resonance frequency when unimorph vibration occurs.

【0042】一方、振動板25a2,25b2上には、
電極26a2,26b2と、例えば圧電膜27a2,2
7b2と、電極28a2,28b2とがそれぞれ積層さ
れて形成される駆動部29a2,29b2がそれぞれ形
成されている。電極26a2,26b2と電極28a
2,28b2間に所定の電圧を印加することにより、固
定台枠23の支持部23Lと接続する端を支点として、
駆動部29a2,29b2により、振動板24a2,2
4b2はそれぞれユニモルフ(またはバイモルフ)振動
が可能である、すなわち先端駆動部25a2,25b2
が、矢印fの方向に振動する。振動板24a2,24b
2の形状は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所
定の共振周波数になるように設定されている。
On the other hand, on the diaphragms 25a2 and 25b2,
The electrodes 26a2, 26b2 and, for example, the piezoelectric films 27a2, 2
7b2 and drive units 29a2 and 29b2 formed by laminating the electrodes 28a2 and 28b2, respectively. Electrodes 26a2, 26b2 and electrode 28a
By applying a predetermined voltage between 2, 2b2, the end connected to the support portion 23L of the fixed underframe 23 as a fulcrum,
The diaphragms 24a2, 2 are driven by the driving units 29a2, 29b2.
4b2 is capable of unimorph (or bimorph) vibration, that is, the tip drive units 25a2 and 25b2
Vibrates in the direction of arrow f. Diaphragms 24a2, 24b
The shape of No. 2 is set so that the vibration frequency becomes a predetermined resonance frequency when unimorph vibration occurs.

【0043】次に、光偏向器30の動作について説明す
る。図7は図6におけるC−C’断面図であり、第3実
施例の光偏向器30の動作を説明するためのものであ
る。なお、以下の説明には、図6も参照のこと。
Next, the operation of the optical deflector 30 will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC 'in FIG. 6, and illustrates the operation of the optical deflector 30 of the third embodiment. In addition, also refer to FIG. 6 for the following description.

【0044】はじめに、電極26a1,26b1と電極
28a1,28b1との間に、交流電源32a,32b
により所定の電圧を印加して、振動板24a1、24b
1を、駆動部219a1,19b1により、共振周波数
近傍において同位相で振動させる。振動板24a1,2
4b1の一端は支持部23Rに固定されているので、先
端駆動部25a1,15b1が矢印eに示すように上下
に振動する。振動が共振周波数で共振する状態では、電
極26a1,26b1と電極28a1,28b1に印加
する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜27a1,2
7b1の少ない駆動力でも振動板24a1,24b1を
大きく振動させることができ、先端駆動部25a1,2
5b1を大きく変位させることができる。
First, between the electrodes 26a1, 26b1 and the electrodes 28a1, 28b1, an AC power source 32a, 32b
To apply a predetermined voltage to the diaphragms 24a1, 24b
1 are oscillated in the same phase near the resonance frequency by the drive units 219a1 and 19b1. Diaphragms 24a1, 2
Since one end of 4b1 is fixed to the support portion 23R, the tip drive portions 25a1 and 15b1 vibrate up and down as shown by the arrow e. In a state where the vibration resonates at the resonance frequency, even if the voltage applied to the electrodes 26a1, 26b1 and the electrodes 28a1, 28b1 is small, that is, the piezoelectric films 27a1,
The diaphragms 24a1 and 24b1 can be vibrated greatly with a small driving force of 7b1.
5b1 can be largely displaced.

【0045】振動板24a1,24b1が振動して、先
端駆動部25a1,25b1が上の方向に動いたとき、
光反射部21は先端駆動部25a1、25b1に押し上
げられ、支持部22a、22bを軸として、先端駆動部
25a1,25b1が最大変位する位置まで、矢印gの
反時計方向に、端21tを上方に最大角度で傾く。その
後、先端駆動部25a1,25b1は単振動の動きで上
下方向の振動を繰り返す。
When the vibrating plates 24a1 and 24b1 vibrate and the tip driving units 25a1 and 25b1 move upward,
The light reflecting portion 21 is pushed up by the tip driving portions 25a1 and 25b1, and the ends 21t are directed upward in the counterclockwise direction of the arrow g until the tip driving portions 25a1 and 25b1 are maximally displaced around the support portions 22a and 22b. Tilt at maximum angle. After that, the tip drive units 25a1 and 25b1 repeat vertical vibrations in a single vibration motion.

【0046】先端駆動部25a1,25b1が下方向に
変位し、光反射部21から離れると、光反射部21は、
支持部22a,22bが回転したことによるねじり(捻
り)の復元力により、水平になろうとする。振動板24
a1,24b1の共振周波数が低い場合には、光反射部
21は先端駆動部25a1,25b1が下方に移動し更
に上方に移動する期間に、ある角度まで戻って、再び上
に変位してきた先端駆動部25a1,25b1により上
方に持ち上げられることを繰り返すことになるので、あ
る角度の範囲で、光反射部21は振動して、光を反射す
ることができる。
When the tip drive units 25a1 and 25b1 are displaced downward and away from the light reflecting unit 21, the light reflecting unit 21
The support portions 22a and 22b try to be level by the restoring force of the torsion (twist) due to the rotation. Diaphragm 24
When the resonance frequencies of a1 and 24b1 are low, the light reflecting unit 21 returns to a certain angle during the period in which the tip driving units 25a1 and 25b1 move downward and further upward, and the tip driving unit that has been displaced upward again. Since it is repeatedly lifted by the portions 25a1 and 25b1, the light reflecting portion 21 can vibrate and reflect light within a certain angle range.

【0047】一方、振動板24a1,24b1の共振周
波数が十分大きく、一方、支持部22a,22bの回転
後のねじりによる復元の速度が小さくなるように設定し
た場合には、光反射部21が元に戻ろうと動き出す前
に、再び先端駆動部25a1,25b1が光反射部21
と衝突し、これを繰り返すので、光反射部21はほぼ同
じ角度に傾いたまま静止する。
On the other hand, if the resonance frequencies of the vibration plates 24a1 and 24b1 are set to be sufficiently high, while the speed of the restoration by the torsion after rotation of the support portions 22a and 22b is set to be low, the light reflection portion 21 is restored. Before moving back to return to the front end, the tip driving units 25a1 and 25b1
, And this is repeated, so that the light reflecting portion 21 stands still while being inclined at substantially the same angle.

【0048】光反射部21の傾き角、すなわち、光偏向
の角度については、振動板24a1,24b1の共振振
動した場合の最大変位量が、例えば圧電膜27a1,2
7b1の場合には、圧電膜27a1,27b1の両側に
設けた電極26a1,26b1と電極28a1,28b
1との間の印加電圧の大きさに比例するので、電圧制御
で角度制御が可能である。例えば光偏向角の範囲は0度
からα度となる。なお、α度は振動板の振動により光反
射部を傾けることのできる最大角度を示す。
Regarding the inclination angle of the light reflecting portion 21, that is, the angle of the light deflection, the maximum displacement amount when the vibration plates 24a1 and 24b1 undergo resonance vibration is, for example, the piezoelectric films 27a1 and 27a2.
7b1, the electrodes 26a1, 26b1 and the electrodes 28a1, 28b provided on both sides of the piezoelectric films 27a1, 27b1
Since it is proportional to the magnitude of the applied voltage between 1 and 1, the angle can be controlled by voltage control. For example, the range of the light deflection angle is from 0 degree to α degree. Note that α degrees indicates the maximum angle at which the light reflecting portion can be inclined by the vibration of the diaphragm.

【0049】ここで、他の一対の振動板24a2,24
b2は、先端駆動部25a2,25b2を介して光反射
部21により、下方に押し下げられ、変形する。この変
形量に応じて、圧電膜27a2,27b2からのピエゾ
出力を電極26a2,26b2と電極28a2,28b
2との間に取り出すことができる。このピエゾ出力を電
圧計31a、31bでモニタして、光偏向角の制御に用
いることができる。
Here, another pair of diaphragms 24a2, 24
b2 is pushed down by the light reflection unit 21 via the tip drive units 25a2 and 25b2, and is deformed. The piezo outputs from the piezoelectric films 27a2 and 27b2 are applied to the electrodes 26a2 and 26b2 and the electrodes 28a2 and 28b in accordance with the amount of deformation.
2 can be taken out. The piezo output can be monitored by voltmeters 31a and 31b and used for controlling the light deflection angle.

【0050】一方、一対の振動板24a2,24b2を
振動させ、一対の振動板24a1,24b1をモニタに
用いることにより、光反射部21を支持部22a,22
bの周りで矢印gの時計方向に、上述の場合と同様にし
て、0度からα度の範囲で光偏向角を変えることができ
る。本第3実施例の光偏向器30においては、光偏向角
±α度の範囲で変更でき、その範囲の所定の角度を正確
にかつ安定に保持することができる。
On the other hand, by vibrating the pair of vibrating plates 24a2 and 24b2 and using the pair of vibrating plates 24a1 and 24b1 for monitoring, the light reflecting part 21 is supported by the supporting parts 22a and 22b.
In the clockwise direction of arrow g around b, the light deflection angle can be changed in the range of 0 degrees to α degrees in the same manner as described above. In the optical deflector 30 of the third embodiment, the angle can be changed within a range of the light deflection angle ± α degrees, and a predetermined angle in the range can be accurately and stably maintained.

【0051】振動板24a1,24b1,24a2,2
4b2の振動には共振振動を利用するので、大きな変位
を得ることができ、それによって持ち上げられた光反射
部21も大きな偏向角を得ることができる。また、振動
板24a1,24b1,24a2,24b2と光反射部
21とは切り離され、振動板24a1,24b1,24
a2,24b2の押す力で光反射部21が傾くので、振
動板24a1,24b1,24a2,24b2の共振周
波数を早くすれば光反射部21は最大変位した位置から
下がろうとしても振動板24a1,24b1,24a
2,24b2が高速で連続して衝突するのでほぼ一定の
偏向角で光反射部21を静止させることが可能である。
Vibration plates 24a1, 24b1, 24a2, 2
Since resonance vibration is used for the vibration of 4b2, a large displacement can be obtained, and the lifted light reflecting portion 21 can also obtain a large deflection angle. Further, the diaphragms 24a1, 24b1, 24a2, and 24b2 are separated from the light reflecting portion 21, and the diaphragms 24a1, 24b1, 24
Since the light reflecting portion 21 is inclined by the pressing force of the a2 and 24b2, if the resonance frequency of the vibration plates 24a1, 24b1, 24a2 and 24b2 is increased, the light reflecting portion 21 will move down from the maximum displaced position even if the light reflecting portion 21 is lowered. 24b1, 24a
Since the light beams 2, 24b2 collide continuously at a high speed, the light reflecting portion 21 can be stopped at a substantially constant deflection angle.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光偏向器
は、一端が光反射部の下部に近接配置され、他端が固定
台枠に保持された振動板を設け、前記振動板の一端を一
対の支持部のねじり振動周波数より高い前記振動板の共
振周波数で振動させて前記光反射部の前記下部に衝突さ
せ、前記光反射部が前記一対の支持部を中心として所定
角度だけ傾斜させた状態に保持できるようにしたことに
より、構造が簡単で低電圧駆動が可能で、しかも光偏向
角を大きくできると共に光偏向角を一定に保持できる光
偏向器を提供することができるという効果がある。
As described above, the optical deflector according to the present invention is provided with a diaphragm having one end disposed close to the lower part of the light reflecting portion and the other end held by the fixed underframe. One end is vibrated at a resonance frequency of the vibration plate higher than the torsional vibration frequency of the pair of support portions to collide with the lower portion of the light reflection portion, and the light reflection portion is inclined by a predetermined angle about the pair of support portions. The effect of being able to provide an optical deflector that has a simple structure, can be driven at a low voltage, can increase the optical deflection angle, and can keep the optical deflection angle constant by being able to maintain the state in which the optical deflection angle is maintained. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光偏向器の第1実施例を示す斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図2】図1におけるA−A’断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'in FIG.

【図3】第1実施例の変更例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the first embodiment.

【図4】本発明の光偏向器の第2実施例を示す斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the optical deflector of the present invention.

【図5】図4におけるB−B’断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line B-B 'in FIG.

【図6】本発明の光偏向器の第3実施例を示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing a third embodiment of the optical deflector of the present invention.

【図7】図6におけるC−C’断面図である。7 is a sectional view taken along the line C-C 'in FIG.

【図8】第1従来例の光偏向器を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing an optical deflector of a first conventional example.

【図9】第2従来例の光偏向器を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 9 is an exploded perspective view showing an optical deflector of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光反射部、1t、1t’…端、2a,2b…支持
部、3…固定台枠、3’…空洞部、4a,4b…振動
版、5a,5b…先端駆動部(一端)、6a,6b…電
極、7a,7b…圧電膜、8a,8b…電極、9a,9
b…駆動部、10…光偏向器、11…光反射部、11
t、11t’…端、12a,12b…支持部、13…固
定台枠、13’…空洞部、13R,13L…支持部、1
4a1,14a2,14b1,14b2…振動版、15
a1,15a2,15b1,15b2…先端駆動部、1
6a1,16a2,16b1,16b2…電極、17a
1,17a2,17b1,17b2…圧電膜、18a
1,18a2,18b1,18b2…電極、19a1,
19a2,19b1,19b2…駆動部、20…光偏向
器,21…光反射部、21t、21t’…端、22a,
22b…支持部、23…固定台枠、23’…空洞部、2
3R,23L…支持部、24a1,24a2,24b
1,24b2…振動版、25a1,25a2,25b
1,25b2…先端駆動部、26a1,26a2,26
b1,26b2…電極、27a1,27a2,27b
1,27b2…圧電膜、28a1,28a2,28b
1,28b2…電極、29a1,29a2,29b1,
29b2…駆動部、30…光偏向器、31a,31b…
電圧計、32a,32b…電源、50A…光偏向器、5
0B…光偏向器、51…支持部、52…指示部、53…
振動体、54…外枠部、54a…開口部、55…ミラー
反射部、56…梁部、57…固定電極、58…固定電
極、59…ベース、60…永久磁石、61…永久磁石、
62…駆動用コイル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light reflection part, 1t, 1t '... End, 2a, 2b ... Support part, 3 ... Fixed underframe, 3' ... Cavity part, 4a, 4b ... Vibration plate, 5a, 5b ... Tip drive part (one end), 6a, 6b: electrode, 7a, 7b: piezoelectric film, 8a, 8b: electrode, 9a, 9
b: drive unit, 10: light deflector, 11: light reflection unit, 11
t, 11t ': end, 12a, 12b: support, 13: fixed frame, 13': hollow, 13R, 13L: support, 1
4a1, 14a2, 14b1, 14b2 ... vibrating plate, 15
a1, 15a2, 15b1, 15b2... tip drive unit, 1
6a1, 16a2, 16b1, 16b2... Electrodes, 17a
1, 17a2, 17b1, 17b2: piezoelectric film, 18a
1, 18a2, 18b1, 18b2 ... electrodes, 19a1,
19a2, 19b1, 19b2: drive unit, 20: light deflector, 21: light reflection unit, 21t, 21t '... end, 22a,
22b: support portion, 23: fixed underframe, 23 ': hollow portion, 2
3R, 23L ... support parts, 24a1, 24a2, 24b
1, 24b2: vibrating plate, 25a1, 25a2, 25b
1, 25b2... Tip drive unit, 26a1, 26a2, 26
b1, 26b2 ... electrodes, 27a1, 27a2, 27b
1, 27b2: piezoelectric film, 28a1, 28a2, 28b
1, 28b2 ... electrodes, 29a1, 29a2, 29b1,
29b2: drive unit, 30: optical deflector, 31a, 31b ...
Voltmeter, 32a, 32b: Power supply, 50A: Optical deflector, 5
0B: Optical deflector, 51: Supporting part, 52: Indicator, 53 ...
Vibrator, 54 outer frame part, 54a opening, 55 mirror reflection part, 56 beam part, 57 fixed electrode, 58 fixed electrode, 59 base, 60 permanent magnet, 61 permanent magnet,
62 ... Drive coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】空洞部を有する固定台枠と、 前記空洞部内に配置された光反射部と、 一端が前記光反射部に支持され、他端が前記固定台枠に
保持された一対の支持部と、を有する光偏向器であっ
て、 一端が前記光反射部の下部に近接配置され、他端が前記
固定台枠に保持された振動板を設け、 前記振動板の一端を前記一対の支持部のねじり振動周波
数より高い前記振動板の共振周波数で振動させて前記光
反射部の前記下部に衝突させ、前記光反射部が前記一対
の支持部を中心として所定角度だけ傾斜させた状態に保
持できるようにしたことを特徴とする光偏向器。
1. A fixed underframe having a hollow portion, a light reflecting portion disposed in the hollow portion, and a pair of supports having one end supported by the light reflecting portion and the other end held by the fixed underframe. An optical deflector having a diaphragm, one end of which is disposed close to the lower part of the light reflecting portion, and the other end of which is provided on the fixed frame. Vibrating at a resonance frequency of the vibration plate higher than the torsional vibration frequency of the supporting portion and colliding with the lower portion of the light reflecting portion, and in a state where the light reflecting portion is inclined by a predetermined angle around the pair of supporting portions. An optical deflector characterized in that it can be held.
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