JP2000081588A - ガルバノミラーアクチュエータ - Google Patents
ガルバノミラーアクチュエータInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- 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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- 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】 高精度で高速な動作をメンテナンスフリーで
行なうことができかつ小型化も可能なガルバノミラーア
クチュエータを提供する。 【解決手段】 下面を半円筒面３ａに形成した永久磁石
３（３ｐ、３ｑ）を反射ミラー１を保持する保持部材２
に取り付け、永久磁石３の半円筒面３ａを空気膜により
回転可能に支持する空気軸受け４をベース部材５に固定
するとともに空気軸受け４とベース部材５との間にコイ
ル６を配置し、永久磁石３の磁力により保持部材２を空
気軸受け４に付勢するように構成し、永久磁石３による
与圧力と空気軸受けによる空気膜を用いて回転部の保持
および案内を非接触で行なうことができるようにして、
軸受け剛性を高め回転精度を向上させる。これにより、
反射光線の角度誤差やオフセットが改善でき、また、微
少送り動作から高速揺動動作まで制御性が良好である
上、メンテナンスをなんら必要としない。
行なうことができかつ小型化も可能なガルバノミラーア
クチュエータを提供する。 【解決手段】 下面を半円筒面３ａに形成した永久磁石
３（３ｐ、３ｑ）を反射ミラー１を保持する保持部材２
に取り付け、永久磁石３の半円筒面３ａを空気膜により
回転可能に支持する空気軸受け４をベース部材５に固定
するとともに空気軸受け４とベース部材５との間にコイ
ル６を配置し、永久磁石３の磁力により保持部材２を空
気軸受け４に付勢するように構成し、永久磁石３による
与圧力と空気軸受けによる空気膜を用いて回転部の保持
および案内を非接触で行なうことができるようにして、
軸受け剛性を高め回転精度を向上させる。これにより、
反射光線の角度誤差やオフセットが改善でき、また、微
少送り動作から高速揺動動作まで制御性が良好である
上、メンテナンスをなんら必要としない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学部材を回転駆
動して光線を反射あるいは回折偏光するガルバノミラー
アクチュエータに関するものである。
動して光線を反射あるいは回折偏光するガルバノミラー
アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザマーカあるいは光造形装置
など、レーザ等の光線を走査したり高精度に位置決めし
てそのレーザエネルギーを利用する加工技術が拡大しつ
つあり、また、レーザディスプレイなどのレーザ光線を
高速に偏向して画像を描画する装置がある。
など、レーザ等の光線を走査したり高精度に位置決めし
てそのレーザエネルギーを利用する加工技術が拡大しつ
つあり、また、レーザディスプレイなどのレーザ光線を
高速に偏向して画像を描画する装置がある。
【０００３】これらの装置は、反射ミラーや回折格子な
どの光学部材を回転駆動して光線の光軸を所望の位置に
偏向あるいは走査するものであり、光学部材回転駆動装
置として、ガルバノミラーアクチュエータが数多く用い
られている。これらのガルバノミラーアクチュエータの
中には、用途に応じてある角度範囲のみ光学部材を回転
揺動させて使うものがあり、その描画あるいは位置決め
精度および高速作動性の要求は高まる傾向にある。
どの光学部材を回転駆動して光線の光軸を所望の位置に
偏向あるいは走査するものであり、光学部材回転駆動装
置として、ガルバノミラーアクチュエータが数多く用い
られている。これらのガルバノミラーアクチュエータの
中には、用途に応じてある角度範囲のみ光学部材を回転
揺動させて使うものがあり、その描画あるいは位置決め
精度および高速作動性の要求は高まる傾向にある。
【０００４】従来のガルバノミラーアクチュエータは、
図５ないし図７に例示するような構成を備えている。図
５ないし図７において、反射ミラー１０１は、ベース部
材１０５に保持された板ばね１０２にそのくびれ部１０
２ａを介して回転可能に支持され、反射ミラー１０１の
下面には一対の磁石１０３、１０３とヨーク１０４が取
り付けられ、磁石１０３はヨーク１０３およびベース部
材１０５とともに磁気回路を構成する。そして、ベース
部材１０５には、磁石１９３と協働して反射ミラー１０
１を回転駆動するコイル１０６が取り付けられている。
図５ないし図７に例示するような構成を備えている。図
５ないし図７において、反射ミラー１０１は、ベース部
材１０５に保持された板ばね１０２にそのくびれ部１０
２ａを介して回転可能に支持され、反射ミラー１０１の
下面には一対の磁石１０３、１０３とヨーク１０４が取
り付けられ、磁石１０３はヨーク１０３およびベース部
材１０５とともに磁気回路を構成する。そして、ベース
部材１０５には、磁石１９３と協働して反射ミラー１０
１を回転駆動するコイル１０６が取り付けられている。
【０００５】このような構成により、コイル１０６に電
流を通電することにより回転方向のモーメントが発生
し、反射ミラー１０１を支持する板ばね１０２のくびれ
部１０２ａがねじれて、反射ミラー１０１を回転させ、
反射ミラー１０１に入射した光線を偏向する。この時の
回転中心は図７に示すように板ばね１０２のくびれ部１
０２ａ内の点Ｐである。
流を通電することにより回転方向のモーメントが発生
し、反射ミラー１０１を支持する板ばね１０２のくびれ
部１０２ａがねじれて、反射ミラー１０１を回転させ、
反射ミラー１０１に入射した光線を偏向する。この時の
回転中心は図７に示すように板ばね１０２のくびれ部１
０２ａ内の点Ｐである。
【０００６】また、上記のような構成の他にも、反射ミ
ラーの保持および回転案内手段としてボールベアリング
等の転がり軸受けを用いるガルバノミラーアクチュエー
タも知られている。
ラーの保持および回転案内手段としてボールベアリング
等の転がり軸受けを用いるガルバノミラーアクチュエー
タも知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のガルバノミラーアクチュエータには次の
ような改善すべき課題があった。
たような従来のガルバノミラーアクチュエータには次の
ような改善すべき課題があった。
【０００８】(1) 被駆動部を板ばねで支持するガルバノ
ミラーアクチュエータにおいては、板ばねのくびれ部は
ある幅を持つため、その幅や板厚のばらつきのために、
被駆動部の回転中心を所定の位置に定めることが困難で
あり、また、板ばねは、ねじれ変形をさせるためにその
ねじれの回転方向以外の剛性も低下してしまい、このた
め回転中に被駆動部の重心が移動するとその影響で回転
中心が移動してしまい、反射した光線の角度誤差やオフ
セットずれ等の誤差が発生して位置決め性能が低下す
る。
ミラーアクチュエータにおいては、板ばねのくびれ部は
ある幅を持つため、その幅や板厚のばらつきのために、
被駆動部の回転中心を所定の位置に定めることが困難で
あり、また、板ばねは、ねじれ変形をさせるためにその
ねじれの回転方向以外の剛性も低下してしまい、このた
め回転中に被駆動部の重心が移動するとその影響で回転
中心が移動してしまい、反射した光線の角度誤差やオフ
セットずれ等の誤差が発生して位置決め性能が低下す
る。
【０００９】(2) 被駆動部を転がり軸受けで支持したガ
ルバノミラーアクチュエータにおいては、ラジアル剛性
を高くできるが、微小送り動作を連続的に行なうと、軸
受けのボールとその保持器の位置関係がずれて回転摩擦
トルクが急増して制御性が悪化してしまう。また、決ま
った角度範囲で連続して回転揺動動作を行なうと、軸受
け内で局所的な油膜切れが発生して軸受けが損傷しやす
いため、給油機構や定期的な給油などが必要となり、装
置が大型化したりメンテナンスが必要となってしまう。
ルバノミラーアクチュエータにおいては、ラジアル剛性
を高くできるが、微小送り動作を連続的に行なうと、軸
受けのボールとその保持器の位置関係がずれて回転摩擦
トルクが急増して制御性が悪化してしまう。また、決ま
った角度範囲で連続して回転揺動動作を行なうと、軸受
け内で局所的な油膜切れが発生して軸受けが損傷しやす
いため、給油機構や定期的な給油などが必要となり、装
置が大型化したりメンテナンスが必要となってしまう。
【００１０】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、高精度
で高速な動作をメンテナンスフリーで行なうことができ
かつ小型化も可能なガルバノミラーアクチュエータを提
供することを目的とするものである。
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、高精度
で高速な動作をメンテナンスフリーで行なうことができ
かつ小型化も可能なガルバノミラーアクチュエータを提
供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガルバノミラーアクチュエータは、光学部
材を回転揺動駆動して光線を反射あるいは回折偏光する
ガルバノミラーアクチュエータにおいて、光学部材と、
該光学部材を保持する保持部材と、該保持部材に一体に
設けられた永久磁石と、前記保持部材に一体に設けられ
た半円筒面と、回転軸の方向と直交する方向に開放され
ており前記半円筒面を空気膜により回転可能に支持する
空気軸受けと、該空気軸受けを保持するベース部材と、
該ベース部材に固定されて電磁的に協働して前記光学部
材を回転駆動するコイルとから構成され、前記永久磁石
により前記保持部材が前記空気軸受けに対して付勢され
ていることを特徴とする。
め、本発明のガルバノミラーアクチュエータは、光学部
材を回転揺動駆動して光線を反射あるいは回折偏光する
ガルバノミラーアクチュエータにおいて、光学部材と、
該光学部材を保持する保持部材と、該保持部材に一体に
設けられた永久磁石と、前記保持部材に一体に設けられ
た半円筒面と、回転軸の方向と直交する方向に開放され
ており前記半円筒面を空気膜により回転可能に支持する
空気軸受けと、該空気軸受けを保持するベース部材と、
該ベース部材に固定されて電磁的に協働して前記光学部
材を回転駆動するコイルとから構成され、前記永久磁石
により前記保持部材が前記空気軸受けに対して付勢され
ていることを特徴とする。
【００１２】本発明のガルバノミラーアクチュエータに
おいては、保持部材に一体に設けられる半円筒面を永久
磁石の表面に形成することが好ましい。
おいては、保持部材に一体に設けられる半円筒面を永久
磁石の表面に形成することが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、永久磁石による与圧と空気軸
受けを用いることによって、回転部を非接触で保持しか
つ案内することができ、軸受け剛性を高めて、反射ミラ
ー等の光学部材の回転軸中心の振れを小さくして反射し
た光線の角度誤差やオフセットを改善でき、反射光線の
反射角度の精度を向上させることができる。また、軸受
けおよび駆動部ならびに与圧が完全非接触であるのでス
ムーズな回転摩擦トルク特性を保つことができるため、
微少送り動作から高速揺動動作まで制御性が良好である
上、メンテナンスをなんら必要としない。
受けを用いることによって、回転部を非接触で保持しか
つ案内することができ、軸受け剛性を高めて、反射ミラ
ー等の光学部材の回転軸中心の振れを小さくして反射し
た光線の角度誤差やオフセットを改善でき、反射光線の
反射角度の精度を向上させることができる。また、軸受
けおよび駆動部ならびに与圧が完全非接触であるのでス
ムーズな回転摩擦トルク特性を保つことができるため、
微少送り動作から高速揺動動作まで制御性が良好である
上、メンテナンスをなんら必要としない。
【００１４】さらに、駆動用の永久磁石を軸受けの一部
として用いるとともに、与圧手段としても用いるため、
部品点数の削減とアクチュエータの小型化が行なえる。
そして、固定側の軸受け構造を半径方向に開放型として
いるため、一方向からの組み立てが行なえるので、組み
立て作業性が非常に良好である。
として用いるとともに、与圧手段としても用いるため、
部品点数の削減とアクチュエータの小型化が行なえる。
そして、固定側の軸受け構造を半径方向に開放型として
いるため、一方向からの組み立てが行なえるので、組み
立て作業性が非常に良好である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１６】図１の（ａ）は、本発明のガルバノミラー
アクチュエータの一実施例の斜視図であり、（ｂ）はそ
の分解斜視図であり、図２は、図１に図示するガルバノ
ミラーアクチュエータの要部の断面図であり、図３は、
同じく図１に図示するガルバノミラーアクチュエータの
動作を説明するための要部の断面図である。
アクチュエータの一実施例の斜視図であり、（ｂ）はそ
の分解斜視図であり、図２は、図１に図示するガルバノ
ミラーアクチュエータの要部の断面図であり、図３は、
同じく図１に図示するガルバノミラーアクチュエータの
動作を説明するための要部の断面図である。
【００１７】図１ないし図３において、１は光学部材と
しての反射ミラーであり、保持部材２の上面に固定され
ており、保持部材２は後述するように磁気回路としても
利用するために磁性材料で構成する。保持部材２の下面
には反射ミラー１を駆動するための永久磁石３ｐと３ｑ
が並列して固定され、これらの永久磁石３ｐと３ｑから
なる永久磁石３の外側（下側）の表面３ａは半円筒状に
形成され、その曲率中心Ｏが反射ミラー１の表面に位置
するように形成されており（図２および図３参照）、こ
の反射ミラー１の表面に位置する曲率中心Ｏが、図３に
図示するように、可動部側の中心軸芯として作用する。
そして、永久磁石３の半円筒状の表面３ａは鏡面に仕上
げられ、また、永久磁石３の軸方向両端面３ｂ、３ｂも
軸方向の位置規制のために鏡面に仕上げられている。な
お、本実施例においては、永久磁石３の外側表面を半円
筒状に形成しているけれども、外側表面を半円筒状とし
た部材を永久磁石とは別部材として作製し、これを永久
磁石の下面に固定して用いることも可能である。
しての反射ミラーであり、保持部材２の上面に固定され
ており、保持部材２は後述するように磁気回路としても
利用するために磁性材料で構成する。保持部材２の下面
には反射ミラー１を駆動するための永久磁石３ｐと３ｑ
が並列して固定され、これらの永久磁石３ｐと３ｑから
なる永久磁石３の外側（下側）の表面３ａは半円筒状に
形成され、その曲率中心Ｏが反射ミラー１の表面に位置
するように形成されており（図２および図３参照）、こ
の反射ミラー１の表面に位置する曲率中心Ｏが、図３に
図示するように、可動部側の中心軸芯として作用する。
そして、永久磁石３の半円筒状の表面３ａは鏡面に仕上
げられ、また、永久磁石３の軸方向両端面３ｂ、３ｂも
軸方向の位置規制のために鏡面に仕上げられている。な
お、本実施例においては、永久磁石３の外側表面を半円
筒状に形成しているけれども、外側表面を半円筒状とし
た部材を永久磁石とは別部材として作製し、これを永久
磁石の下面に固定して用いることも可能である。
【００１８】４は半円筒状に凹んだ軸受け表面４ａを有
する多孔質材料製の空気軸受けであり、この空気軸受け
４は、裏面４ｂ側から供給される圧縮空気を軸受け面４
ａからにじみ出すことができるように多孔質材料で作製
されており、供給される圧縮空気によって軸受け面４ａ
上に空気膜を形成し、永久磁石３を回転案内するととも
に、軸方向端部の内面４ｃ、４ｃにおいても空気膜を形
成して半円筒形永久磁石３の両端面３ｂ、３ｂの軸方向
の変位を規制する。空気軸受け４の多孔質材料として、
本実施例においてはグラファイトなどの多孔質材料を用
いた。
する多孔質材料製の空気軸受けであり、この空気軸受け
４は、裏面４ｂ側から供給される圧縮空気を軸受け面４
ａからにじみ出すことができるように多孔質材料で作製
されており、供給される圧縮空気によって軸受け面４ａ
上に空気膜を形成し、永久磁石３を回転案内するととも
に、軸方向端部の内面４ｃ、４ｃにおいても空気膜を形
成して半円筒形永久磁石３の両端面３ｂ、３ｂの軸方向
の変位を規制する。空気軸受け４の多孔質材料として、
本実施例においてはグラファイトなどの多孔質材料を用
いた。
【００１９】５は空気軸受け４を保持するベース部材で
あり、６は永久磁石３と協働して反射ミラー１を駆動す
るコイルであって、ベース部材５と空気軸受け４との間
隙に固定される。ベース部材５は、保持部材２および永
久磁石３とともに磁気回路を構成するために磁性材料で
作製され、そして、ベース部材５には、コイル６を受け
入れるための凹部５ａが形成され、さらに、空気軸受け
４の裏面４ｂの両側部を保持する側部保持面５ｂ、５ｂ
およびコイル６の中央穴が位置する部位に空気軸受け４
の裏面４ｂの中央部を保持する中央保持面５ｃ、５ｃが
形成されている。また、外部から圧縮空気を空気軸受け
４の裏面４ｂに供給するための空気供給孔５ｄが中央保
持面５ｃ、５ｃの間に開口するように形成されている。
したがって、ベース部材５の凹部５ａにコイル６を挿入
固定し、そして、側部保持面５ｂおよび中央保持面５ｃ
上に空気軸受け４を配置することにより、外部から空気
供給孔５ｄを介して圧縮空気を供給すると、圧縮空気
は、ベース部材５とコイル６および空気軸受け４の隙間
を通り、空気軸受け４の裏面４ｂから多孔質の空気軸受
け４を通り抜け、軸受け面４ａおよび軸方向端部の内面
４ｃからにじみ出し、これらの表面に空気膜を形成す
る。なお、図１において、７は供給された圧縮空気を空
気軸受け４以外から外部へ漏洩しないようにベース部材
５を封止する封止部材である。
あり、６は永久磁石３と協働して反射ミラー１を駆動す
るコイルであって、ベース部材５と空気軸受け４との間
隙に固定される。ベース部材５は、保持部材２および永
久磁石３とともに磁気回路を構成するために磁性材料で
作製され、そして、ベース部材５には、コイル６を受け
入れるための凹部５ａが形成され、さらに、空気軸受け
４の裏面４ｂの両側部を保持する側部保持面５ｂ、５ｂ
およびコイル６の中央穴が位置する部位に空気軸受け４
の裏面４ｂの中央部を保持する中央保持面５ｃ、５ｃが
形成されている。また、外部から圧縮空気を空気軸受け
４の裏面４ｂに供給するための空気供給孔５ｄが中央保
持面５ｃ、５ｃの間に開口するように形成されている。
したがって、ベース部材５の凹部５ａにコイル６を挿入
固定し、そして、側部保持面５ｂおよび中央保持面５ｃ
上に空気軸受け４を配置することにより、外部から空気
供給孔５ｄを介して圧縮空気を供給すると、圧縮空気
は、ベース部材５とコイル６および空気軸受け４の隙間
を通り、空気軸受け４の裏面４ｂから多孔質の空気軸受
け４を通り抜け、軸受け面４ａおよび軸方向端部の内面
４ｃからにじみ出し、これらの表面に空気膜を形成す
る。なお、図１において、７は供給された圧縮空気を空
気軸受け４以外から外部へ漏洩しないようにベース部材
５を封止する封止部材である。
【００２０】以上のように構成されたガルバノミラーア
クチュエータにおいて、２個の永久磁石３ｐ、３ｑを並
列して構成する永久磁石３を、例えば、図２に図示する
ように、一方の永久磁石３ｐは保持部材２に対向する面
をＮ極、空気軸受け４に対向する面をＳ極となるよう
に、そして、他方の永久磁石３ｑは逆に保持部材２に対
向する面をＳ極、空気軸受け４に対向する面をＮ極とな
るように配置することにより、永久磁石３は磁性材料で
作製されている保持部材２およびベース部材５とともに
図２に矢印で図示するような磁気回路ｍを構成する。
クチュエータにおいて、２個の永久磁石３ｐ、３ｑを並
列して構成する永久磁石３を、例えば、図２に図示する
ように、一方の永久磁石３ｐは保持部材２に対向する面
をＮ極、空気軸受け４に対向する面をＳ極となるよう
に、そして、他方の永久磁石３ｑは逆に保持部材２に対
向する面をＳ極、空気軸受け４に対向する面をＮ極とな
るように配置することにより、永久磁石３は磁性材料で
作製されている保持部材２およびベース部材５とともに
図２に矢印で図示するような磁気回路ｍを構成する。
【００２１】ところで、永久磁石３と空気軸受け４は、
永久磁石３とベース部材５の磁気的な吸引力の作用によ
り、互いに引き合い密着しようとする。しかし、圧縮空
気の供給により、空気軸受け４の軸受け面４ａの全面か
らしみだす圧縮空気によって永久磁石３と空気軸受け４
の間に空気膜が形成されており、この空気膜の厚さは、
図４に示すように、厚さを０に近付けると厚さ方向の剛
性が急激に上昇するという空気膜剛性−空気膜厚さの特
性を持っている。逆に空気膜の厚さを厚くして両者を離
そうとすると、磁力により引き合う力に抗しなければな
らない。この磁力による吸引力は、図４に図示するよう
に、空気膜の厚さの範囲では比較的緩やかな磁気吸引力
−磁気ギャップの特性を持っている。このため、磁気ギ
ャップを適切に設定して磁力による吸引力を所望の空気
膜剛性と釣り合わせることにより、空気膜の厚さは一定
の厚みに保たれ、かつラジアル方向の軸受け剛性の高い
空気軸受けを得ることができる。さらに、永久磁石３の
両端面３ｂ、３ｂと空気軸受け４の端部内面４ｃ、４ｃ
とのクリアランスを適切に保つことにより、空気膜によ
ってスラスト方向の変位が高い剛性をもって規制され
る。この空気膜の厚さは、供給される空気圧や使用目的
に応じて適宜設定でき、通常２〜５μｍ程度に設定して
用いられる。
永久磁石３とベース部材５の磁気的な吸引力の作用によ
り、互いに引き合い密着しようとする。しかし、圧縮空
気の供給により、空気軸受け４の軸受け面４ａの全面か
らしみだす圧縮空気によって永久磁石３と空気軸受け４
の間に空気膜が形成されており、この空気膜の厚さは、
図４に示すように、厚さを０に近付けると厚さ方向の剛
性が急激に上昇するという空気膜剛性−空気膜厚さの特
性を持っている。逆に空気膜の厚さを厚くして両者を離
そうとすると、磁力により引き合う力に抗しなければな
らない。この磁力による吸引力は、図４に図示するよう
に、空気膜の厚さの範囲では比較的緩やかな磁気吸引力
−磁気ギャップの特性を持っている。このため、磁気ギ
ャップを適切に設定して磁力による吸引力を所望の空気
膜剛性と釣り合わせることにより、空気膜の厚さは一定
の厚みに保たれ、かつラジアル方向の軸受け剛性の高い
空気軸受けを得ることができる。さらに、永久磁石３の
両端面３ｂ、３ｂと空気軸受け４の端部内面４ｃ、４ｃ
とのクリアランスを適切に保つことにより、空気膜によ
ってスラスト方向の変位が高い剛性をもって規制され
る。この空気膜の厚さは、供給される空気圧や使用目的
に応じて適宜設定でき、通常２〜５μｍ程度に設定して
用いられる。
【００２２】次に、本発明のガルバノミラーアクチュエ
ータの動作について説明する。永久磁石３は、前述した
ように図２に示すような磁極に配置され、保持部材２お
よびベース部材６とともに図２に矢印で図示するような
磁気回路ｍを構成している。ここで、永久磁石３（３ｐ
と３ｑ）とベース部材６との間に配置されているコイル
６に電流を流すことにより、永久磁石３は磁路と直交す
る方向に力を受ける。そして、ラジアル方向には磁力と
空気膜によって変位が規制されているため、永久磁石３
は、その半円筒面３ａが空気軸受け４の軸受け面４ａに
沿って図３に示すように回転する。このとき、空気軸受
け４は機械的な接触部が全くないため、非常に滑らかな
回転動作が得られる。また、高い剛性をもつ空気膜によ
って保持されているため、回転軸の振れが小さい。この
ため、反射ミラ−１の反射面の回転位置再現性がよく、
また、可動部の回転軸中心は、回転中常に図２および図
３に図示する点Ｏの一点になるように保たれる。なお、
磁石表面と軸受け面表面は、円筒研磨や内筒研磨という
ワークまたは砥石等を回転させる研磨加工機を用いて作
製すれば、サブミクロンからミクロンオーダの良好な加
工精度を得ることができる。
ータの動作について説明する。永久磁石３は、前述した
ように図２に示すような磁極に配置され、保持部材２お
よびベース部材６とともに図２に矢印で図示するような
磁気回路ｍを構成している。ここで、永久磁石３（３ｐ
と３ｑ）とベース部材６との間に配置されているコイル
６に電流を流すことにより、永久磁石３は磁路と直交す
る方向に力を受ける。そして、ラジアル方向には磁力と
空気膜によって変位が規制されているため、永久磁石３
は、その半円筒面３ａが空気軸受け４の軸受け面４ａに
沿って図３に示すように回転する。このとき、空気軸受
け４は機械的な接触部が全くないため、非常に滑らかな
回転動作が得られる。また、高い剛性をもつ空気膜によ
って保持されているため、回転軸の振れが小さい。この
ため、反射ミラ−１の反射面の回転位置再現性がよく、
また、可動部の回転軸中心は、回転中常に図２および図
３に図示する点Ｏの一点になるように保たれる。なお、
磁石表面と軸受け面表面は、円筒研磨や内筒研磨という
ワークまたは砥石等を回転させる研磨加工機を用いて作
製すれば、サブミクロンからミクロンオーダの良好な加
工精度を得ることができる。
【００２３】以上にように、本実施例のガルバノミラー
アクチュエータによれば、永久磁石による与圧と空気軸
受けを用いることによって軸受け剛性を高めることがで
き、これにより、反射ミラーの回転軸中心の振れを小さ
くして反射した光線の角度誤差やオフセットの発生を小
さくでき、反射光線の反射角度の精度を向上させること
ができる。また、軸受けおよび駆動部ならびに与圧が完
全非接触であるのでスムーズな回転摩擦トルク特性を保
つことができるため、微少送り動作から高速揺動動作ま
で制御性が良好である上、メンテナンスをなんら必要と
しない。
アクチュエータによれば、永久磁石による与圧と空気軸
受けを用いることによって軸受け剛性を高めることがで
き、これにより、反射ミラーの回転軸中心の振れを小さ
くして反射した光線の角度誤差やオフセットの発生を小
さくでき、反射光線の反射角度の精度を向上させること
ができる。また、軸受けおよび駆動部ならびに与圧が完
全非接触であるのでスムーズな回転摩擦トルク特性を保
つことができるため、微少送り動作から高速揺動動作ま
で制御性が良好である上、メンテナンスをなんら必要と
しない。
【００２４】さらに、本実施例においては、駆動用の磁
石を軸受けの一部として用いるとともに、与圧手段とし
ても用いるため、部品点数の削減とアクチュエータの小
型化が行なえる。そして、固定側の軸受け構造を半径方
向に開放型としているため、一方向からの組み立てが行
なえるので、組み立て作業性が非常に良好である。
石を軸受けの一部として用いるとともに、与圧手段とし
ても用いるため、部品点数の削減とアクチュエータの小
型化が行なえる。そして、固定側の軸受け構造を半径方
向に開放型としているため、一方向からの組み立てが行
なえるので、組み立て作業性が非常に良好である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガルバノ
ミラーアクチュエータによれば、永久磁石により光学部
材を保持する保持部材を空気軸受けに付勢することによ
り、磁気的な与圧力と釣り合う一定の厚さの空気膜によ
って非接触に回転部の保持と案内を行なうものであるか
ら、従来の板ばね支持方式に比較して、軸受け剛性が高
められるので、回転精度が向上し、反射光線の角度誤差
やオフセットが改善でき、また、転がり軸受け方式に比
較しても、完全非接触の軸受けを用いるため、メンテナ
ンスをなんら必要とすることなく半永久的に使用するこ
とができ、さらに、組み立てが一方向から行なえるので
組み立て作業性が非常に良好である。
ミラーアクチュエータによれば、永久磁石により光学部
材を保持する保持部材を空気軸受けに付勢することによ
り、磁気的な与圧力と釣り合う一定の厚さの空気膜によ
って非接触に回転部の保持と案内を行なうものであるか
ら、従来の板ばね支持方式に比較して、軸受け剛性が高
められるので、回転精度が向上し、反射光線の角度誤差
やオフセットが改善でき、また、転がり軸受け方式に比
較しても、完全非接触の軸受けを用いるため、メンテナ
ンスをなんら必要とすることなく半永久的に使用するこ
とができ、さらに、組み立てが一方向から行なえるので
組み立て作業性が非常に良好である。
【００２６】また、永久磁石の表面を半円筒面に形成す
ることにより、半円筒面を構成する部材を別途必要とせ
ず、部品点数の削減と小型化を図ることができる。
ることにより、半円筒面を構成する部材を別途必要とせ
ず、部品点数の削減と小型化を図ることができる。
【図１】（ａ）は本発明に係るガルバノミラーアクチュ
エータの一実施例の斜視図であり、（ｂ）はその分解斜
視図である。
エータの一実施例の斜視図であり、（ｂ）はその分解斜
視図である。
【図２】図１に図示するガルバノミラーアクチュエータ
の要部の模式断面図である。
の要部の模式断面図である。
【図３】図１に図示するガルバノミラーアクチュエータ
の動作を説明するための要部の模式断面図である。
の動作を説明するための要部の模式断面図である。
【図４】本発明に係るガルバノミラーアクチュエータの
一実施例における空気軸受けの空気膜剛性と磁力の関係
を説明するための図表である。
一実施例における空気軸受けの空気膜剛性と磁力の関係
を説明するための図表である。
【図５】（ａ）は従来のガルバノミラーアクチュエータ
の斜視図であり、（ｂ）はその分解斜視図である。
の斜視図であり、（ｂ）はその分解斜視図である。
【図６】図５に図示する従来のガルバノミラーアクチュ
エータの要部の模式断面図である。
エータの要部の模式断面図である。
【図７】図５に図示する従来のガルバノミラーアクチュ
エータの動作を説明するための要部の模式断面図であ
る。
エータの動作を説明するための要部の模式断面図であ
る。
１ 反射ミラー（光学部材） ２ 保持部材 ３（３ｐ、３ｑ） 永久磁石 ３ａ 半円筒面 ４ 空気軸受け ４ａ 軸受け面 ５ ベース部材 ５ｄ 空気供給孔 ６ コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 光学部材を回転揺動駆動して光線を反射
あるいは回折偏光するガルバノミラーアクチュエータに
おいて、光学部材と、該光学部材を保持する保持部材
と、該保持部材に一体に設けられた永久磁石と、前記保
持部材に一体に設けられた半円筒面と、回転軸の方向と
直交する方向に開放されており前記半円筒面を空気膜に
より回転可能に支持する空気軸受けと、該空気軸受けを
保持するベース部材と、該ベース部材に固定されて電磁
的に協働して前記光学部材を回転駆動するコイルとから
構成され、前記永久磁石により前記保持部材が前記空気
軸受けに対して付勢されていることを特徴とするガルバ
ノミラーアクチュエータ。 - 【請求項２】 保持部材に一体に設けられる半円筒面は
永久磁石の表面に形成されていることを特徴とする請求
項１記載のガルバノミラーアクチュエータ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26732698A JP4428741B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | ガルバノミラーアクチュエータ |
| US09/386,163 US6249367B1 (en) | 1998-09-04 | 1999-08-31 | Optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26732698A JP4428741B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | ガルバノミラーアクチュエータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000081588A true JP2000081588A (ja) | 2000-03-21 |
| JP2000081588A5 JP2000081588A5 (ja) | 2007-12-13 |
| JP4428741B2 JP4428741B2 (ja) | 2010-03-10 |
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ID=17443275
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26732698A Expired - Fee Related JP4428741B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | ガルバノミラーアクチュエータ |
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| JP (1) | JP4428741B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6879747B2 (en) | 2000-11-16 | 2005-04-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | Galvanometer mirror and optical switching device using the same |
| US7129601B2 (en) | 2001-03-30 | 2006-10-31 | Gsi Group Corporation | Apparatus for controlled movement of an element |
| JP2007333873A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビームスキャナ |
| JP2007333872A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビームスキャナ |
| JP2008046460A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビームスキャナ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29919989U1 (de) * | 1999-11-15 | 2000-02-17 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Optoelektronische Vorrichtung |
| JP2002075855A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-03-15 | Canon Inc | 自重補償装置およびこれを用いたステージ装置並びに露光装置およびそれを用いたデバイス製造方法 |
| JP2002119075A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アクチュエータ装置 |
| US7136547B2 (en) * | 2001-03-30 | 2006-11-14 | Gsi Group Corporation | Method and apparatus for beam deflection |
| EP1543702A2 (en) * | 2002-09-26 | 2005-06-22 | Seiko Epson Corporation | Drive mechanism |
| US8294712B2 (en) * | 2003-09-19 | 2012-10-23 | The Boeing Company | Scalable method for rapidly detecting potential ground vehicle under cover using visualization of total occlusion footprint in point cloud population |
| WO2006079041A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Quasar Federal Systems, Inc. | Integrated sensor system monitoring and characterizing lightning events |
| US7342701B2 (en) * | 2005-04-19 | 2008-03-11 | Asml Holding N.V. | Multiple illumination source exposure apparatus |
| WO2008131930A1 (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Carl Zeiss Smt Ag | Mirror matrix for a microlithographic projection exposure apparatus |
| WO2015068700A1 (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 日本精工株式会社 | 力覚センサ |
| CN104660003B (zh) * | 2015-02-02 | 2017-05-10 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 扁平线性振动电机 |
| CN105371763B (zh) * | 2015-12-01 | 2017-09-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置 |
| KR102046472B1 (ko) * | 2017-02-15 | 2019-11-19 | 삼성전기주식회사 | 손떨림 보정 반사모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 |
| JP6997370B2 (ja) * | 2017-05-25 | 2022-01-17 | ミツミ電機株式会社 | カメラ用アクチュエータ、カメラモジュール、およびカメラ搭載装置 |
| KR101892857B1 (ko) * | 2017-06-12 | 2018-08-28 | 삼성전기주식회사 | 손떨림 보정 반사모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 |
| US11487127B2 (en) * | 2019-10-23 | 2022-11-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Magnetic seesaw scanner |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4436260A (en) * | 1981-12-21 | 1984-03-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Optical scanner for use in confined areas |
| EP0598950B1 (en) * | 1992-11-26 | 1998-03-04 | Océ-Technologies B.V. | Rotary mirror system |
| JPH08229759A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-10 | Canon Inc | 位置決め装置並びにデバイス製造装置及び方法 |
| DE19611595B4 (de) * | 1996-03-23 | 2004-02-05 | BODENSEEWERK GERäTETECHNIK GMBH | Suchkopf für zielverfolgende Flugkörper oder Geschosse |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP26732698A patent/JP4428741B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-08-31 US US09/386,163 patent/US6249367B1/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2007333873A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビームスキャナ |
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| JP4680133B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2011-05-11 | 住友重機械工業株式会社 | ビームスキャナ |
| JP4727509B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2011-07-20 | 住友重機械工業株式会社 | ビームスキャナ |
| JP2008046460A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビームスキャナ |
| JP4531022B2 (ja) * | 2006-08-18 | 2010-08-25 | 住友重機械工業株式会社 | ビームスキャナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6249367B1 (en) | 2001-06-19 |
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