JP2011064928A - 2次元光スキャナ - Google Patents

2次元光スキャナ Download PDF

Info

Publication number
JP2011064928A
JP2011064928A JP2009215297A JP2009215297A JP2011064928A JP 2011064928 A JP2011064928 A JP 2011064928A JP 2009215297 A JP2009215297 A JP 2009215297A JP 2009215297 A JP2009215297 A JP 2009215297A JP 2011064928 A JP2011064928 A JP 2011064928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
drive
pair
optical scanner
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009215297A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5272989B2 (ja
Inventor
Hitoshi Takeda
仁志 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2009215297A priority Critical patent/JP5272989B2/ja
Priority to US12/882,590 priority patent/US8587853B2/en
Publication of JP2011064928A publication Critical patent/JP2011064928A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5272989B2 publication Critical patent/JP5272989B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0858Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/085Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/101Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/105Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

【課題】ミラーの一方向への揺動と他方向への揺動とが異なる種類の駆動方式により行われる異種駆動方式の構成を有する、高精度な駆動制御が可能な2次元光スキャナを提供する。
【解決手段】光スキャナ1は、ミラー部2と一対の第1駆動部3A、3Bとを有する可動部4と、第2駆動部5と、基台6と、設置部7と、を備える。第1駆動部3A、3Bが圧電駆動方式により駆動され、可動枠42に軸線AX1を節とする定在的な波形の変形が生じる。第2駆動部5が電磁駆動方式により駆動され、外枠43がZ軸方向に運動し、可動部4は、軸線AX2回りに揺動する。この結果、ミラー部2が軸線AX1回りに揺動されつつ、可動部4が軸線AX2回りに揺動されることで、光スキャナ1は、ミラー部2の反射面21に入射した光束を反射して、2次元走査する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、レーザプリンタや投影型表示装置などに用いられる2次元光スキャナに関する。
従来より、レーザプリンタや投影型画像表示装置などに光スキャナが使用されている。光スキャナのなかでもMEMS(Micro−Electro−Mechanical Systems)ミラーを用いた光スキャナは、ミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部に駆動力を伝達する梁と、梁に連結し、ミラー部と梁とを囲う固定枠との一体成形により製造されることなどから、軽量・小型の光スキャナとして近年注目されている。
MEMSミラーの駆動方式として、圧電素子が用いられる圧電駆動方式、マイクロコイル等が用いられる電磁駆動方式、及び電極間の電位差が利用される静電駆動方式などが挙げられる。2次元光スキャナのミラーを駆動する構成として、ミラーの一方向への揺動と他方向への揺動とが同種の駆動方式により行われる同種駆動方式の構成と、ミラーの一方向への揺動と他方向への揺動とが異なる種類の駆動方式により行われる異種駆動方式の構成との2通りの構成が挙げられる。このうち、前者の同種駆動方式の構成では、ミラーを一方向へ揺動させる際の光スキャナの動きとミラーを他方向へ揺動させる際の光スキャナの動きとが互いに干渉し合うことなどがあり、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が困難であるという問題がある。
図15は、特許文献1に開示されている後者の異種駆動方式の構成により駆動される2次元光スキャナ900の斜視図である。2次元光スキャナ900は、固定部910と可動部920とばね部930とを備える。固定部910と可動部920とばね部930とは、エッチング技術により水晶基板が加工されることで形成される。可動部920はミラー921とコイル922とを備える。ばね部930は固定部910と可動部920とに連結し、可動部920を支持している。ばね部930が、可動部920のコイル922に流れる電流と可動部920にかけられる磁界MFとの相互作用によって生じる電磁力により捻れ振動されることで、可動部920のミラー921は矢印AA方向に揺動される。また、ばね部930が水晶の圧電性により屈曲振動されることにより、可動部920のミラー921は矢印BB方向に揺動される。このように、特許文献1に開示されている2次元光スキャナ900のミラー921は、電磁駆動方式と圧電駆動方式という相異なる2つの駆動方式により駆動される。
実開平5−8525号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている2次元光スキャナ900は、ミラー921を2つの方向へ揺動させるために、1本のばね部930に捻れ振動と屈曲振動という相異なる2つの振動を生じさせることが必要とされる。従って、ばね部930の2つの振動が互いに干渉し合うため、2次元光スキャナ900の高精度な駆動制御が困難であるという問題が残る。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高精度な駆動制御が可能な2次元光スキャナを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明は、第1軸線回りに揺動可能なミラー部と、前記ミラー部を前記第1軸線回りに揺動させるための第1駆動部と、を有する可動部と、前記可動部を前記第1軸線に直交する第2軸線回りに揺動させるための第2駆動部と、前記第1駆動部を第1駆動方式により駆動し、前記第2駆動部を第1駆動方式と異なる第2駆動方式により駆動する駆動制御部と、を備え、前記ミラー部が前記第1駆動部により前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記可動部が前記第2駆動部により前記第2軸線回りに揺動されることで、前記ミラー部に入射した光束を反射して、2次元走査することを特徴とするものである。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1駆動部は、圧電体により構成され、前記駆動制御部は、前記圧電体に駆動信号を供給する前記第1駆動方式により前記第1駆動部を駆動することを特徴とするものである。
請求項3記載の本発明は、請求項2に記載の発明において、前記第2駆動部は、コイルと磁界を発生する磁界発生部とにより構成され、前記駆動制御部は、前記コイルに駆動電流を供給し、前記コイルに供給される前記駆動電流と前記磁界発生部が発生する磁界とを相互作用させる前記第2駆動方式により前記第2駆動部を駆動することを特徴とするものである。
請求項4記載の本発明は、請求項2または3に記載の発明において、前記駆動制御部は、前記圧電体に共振周波数を有する前記駆動信号を供給することで前記第1駆動部を駆動することを特徴とするものである。
請求項5記載の本発明は、請求項3または4に記載の発明において、前記駆動制御部は、非共振状態で前記第2駆動部を駆動することを特徴とするものである。
請求項6記載の本発明は、請求項3〜5のいずれかに記載の発明において、前記ミラー部は、前記ミラー部に入射した光束を反射する反射面を有し、前記可動部は、前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、前記一対の支持梁に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁とを囲う可動枠と、前記可動枠に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁と前記可動枠とを囲う外枠と、前記一対の支持梁に垂直な方向における前記外枠の両側に連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向に延出する延出梁と、を有し、前記圧電体は、前記可動枠の前記一対の支持梁に垂直な方向の両側に設けられ、前記コイルは、前記外枠上に設けられ、前記第1駆動部により前記一対の支持梁が捻れ振動され、前記ミラー部が前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記第2駆動部により前記延出梁が揺動され、前記可動部が前記第2軸線回りに揺動されることを特徴とするものである。
請求項7記載の本発明は、請求項6に記載の発明において、前記圧電体は、前記ミラー部の反射面に垂直な一方向側において前記可動枠の面上に設けられ、前記コイルは、前記ミラー部の反射面に垂直な他方向側において前記外枠の面上に前記外枠に沿って設けられることを特徴とするものである。
請求項8記載の本発明は、請求項3〜5のいずれかに記載の発明において、 前記ミラー部は、前記ミラー部に入射した光束を反射する反射面を有し、前記可動部は、前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、前記一対の支持梁に各々連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向の両側に各々延出する一対の可動板と、前記一対の可動板の、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向の片側に連結する連結板と、前記連結板に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁と前記一対の可動板と前記連結板とを囲う外枠と、前記一対の支持梁に垂直な方向における前記外枠の両側に連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向に延出する延出梁と、を有し、前記圧電体は、前記連結板上に設けられ、前記コイルは、前記外枠上に設けられ、前記第1駆動部により前記一対の支持梁が捻れ振動され、前記ミラー部が前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記第2駆動部により前記延出梁が揺動され、前記可動部が前記第2軸線回りに揺動されることを特徴とするものである。
請求項9記載の本発明は、請求項8に記載の発明において、前記圧電体は、前記ミラー部の反射面に垂直な一方向側において前記連結板の面上に設けられ、前記コイルは、前記ミラー部の反射面に垂直な他方向側において前記外枠の面上に前記外枠に沿って設けられることを特徴とするものである。
請求項10記載の本発明は、請求項6〜9のいずれかに記載の発明において、前記磁界発生部が配置される凹部を有する基台と、前記延出梁に連結し、前記基台上に設けられる設置部と、を備え、前記可動部は、前記凹部の上に位置するように設けられ、前記磁界発生部は、前記一対の支持梁に平行な方向の磁界を発生し、前記コイルのうち前記一対の支持梁に垂直な垂直辺に供給される駆動電流と前記磁界発生部が発生する前記一対の支持梁に平行な方向の磁界とによるローレンツ力により前記第2駆動部を駆動することを特徴とするものである。
請求項1記載の2次元光スキャナによれば、ミラー部を第1軸線回りに揺動させるための第1駆動部を有する可動部は、第1駆動方式と異なる第2駆動方式で駆動される第2駆動部により第2軸線回りに揺動される。従って、第1軸線回りの揺動に用いられる第1駆動方式による2次元光スキャナの動きと第2軸線回りの揺動に用いられる第2駆動方式による2次元光スキャナの動きとが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。
請求項2記載の2次元光スキャナによれば、第1駆動部は、圧電体により構成される。また、第1駆動部は、圧電体に駆動信号が供給される第1駆動方式により駆動される。従って、第1駆動部が電磁力や静電力などによって駆動される駆動方式の場合と比較して、ミラー部が大きく、且つ高速で揺動することが可能となる。
請求項3記載の2次元光スキャナによれば、第2駆動部は、コイルと磁界を発生する磁界発生部とにより構成される。また、第2駆動部は、コイルに駆動電流が供給され、コイルに供給される駆動電流と磁界発生部が発生する磁界とを相互作用させる第2駆動方式により駆動される。従って、圧電体に駆動信号を供給することで第1駆動部を駆動する第1駆動方式による2次元光スキャナの動きと第2駆動部の動きとが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。
請求項4記載の2次元光スキャナによれば、前記第1駆動部は、駆動制御部により圧電体に共振周波数を有する駆動信号を供給されることで駆動される。従って、ミラー部が可及的に大きく、且つ高速で揺動することが可能となる。
請求項5記載の2次元光スキャナによれば、第2駆動部は、駆動制御部により非共振状態で駆動される。従って、第2駆動部が共振状態に達せずとも、第2駆動部が可動部を揺動させることができ、ミラー部が効率良く第2軸線回りに揺動することが可能となる。なお、第1駆動部及び第2駆動部がともに共振状態で駆動される場合、該2次元光スキャナが画像表示装置に適用されると、ミラー部の第1軸線回りの揺動波形と第2軸線回りの揺動波形とがともに正弦波形となるため、画像表示の制御が困難になる。従って、請求項5記載の2次元光スキャナによれば、第1駆動部及び第2駆動部がともに共振状態で駆動される場合と比較して、2次元光スキャナが画像表示装置に適用される際の画像表示の制御がより容易になる。
請求項6記載の2次元光スキャナによれば、第1駆動部の圧電体は、可動枠の前記一対の支持梁に垂直な方向の両側に設けられ、第2駆動部のコイルは、外枠上に設けられる。そして、2次元光スキャナは、第1駆動部により一対の支持梁が捻れ振動され、ミラー部が第1軸線回りに揺動されつつ、第2駆動部により延出梁が揺動され、可動部が第2軸線回りに揺動されることでミラー部に入射した光束が2次元走査される。従って、ミラー部の第1軸線回りの揺動に寄与する支持梁の捻れ振動とミラー部の第2軸線回りの揺動に寄与する延出梁の揺動とが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。
請求項7記載の2次元光スキャナによれば、圧電体は、反射面に垂直な一方向側において可動枠の面上に設けられ、コイルは、反射面に垂直な他方向側において外枠の面上に外枠に沿って設けられる。従って、圧電体とコイルとが反射面に垂直な方向に対して同方向側に2次元光スキャナに設けられる場合と比較して、第1駆動方式による2次元光スキャナの動きと第2駆動方式による2次元光スキャナの動きとが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。また、請求項7記載の2次元光スキャナによれば、コイルを反射面に垂直な他方向側において外枠の面上だけでなく、外枠の内部に外枠に沿って設けることも可能である。従って、圧電体とコイルとが反射面に垂直な方向に対して同方向側に2次元光スキャナに設けられる場合と比較して、コイルの巻き数を多くすることができ、第2駆動部を大きく駆動させることが可能となる。
請求項8記載の2次元光スキャナによれば、第1駆動部の圧電体は、連結板上に設けられ、第2駆動部のコイルは、外枠上に設けられる。そして、2次元光スキャナは、第1駆動部により一対の支持梁が捻れ振動され、ミラー部が第1軸線回りに揺動されつつ、第2駆動部により延出梁が揺動され、可動部が第2軸線回りに揺動されることでミラー部に入射した光束が2次元走査される。従って、ミラー部の第1軸線回りの揺動に寄与する支持梁の捻れ振動とミラー部の第2軸線回りの揺動に寄与する延出梁の揺動とが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。
請求項9記載の2次元光スキャナによれば、圧電体は、反射面に垂直な一方向側において連結板の面上に設けられ、コイルは、反射面に垂直な他方向側において外枠の面上に外枠に沿って設けられる。従って、圧電体とコイルとが反射面に垂直な方向に対して同方向側に2次元光スキャナに設けられる場合と比較して、第1駆動方式による2次元光スキャナの動きと第2駆動方式による2次元光スキャナの動きとが互いに干渉し合うことがなく、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。また、請求項9記載の2次元光スキャナによれば、コイルを反射面に垂直な他方向側において外枠の面上だけでなく、外枠の内部に外枠に沿って設けることも可能である。従って、圧電体とコイルとが反射面に垂直な方向に対して同方向側に2次元光スキャナに設けられる場合と比較して、コイルの巻き数を多くすることができ、第2駆動部を大きく駆動させることが可能となる。
請求項10記載の2次元光スキャナによれば、可動部が凹部の上に位置するように設置部が基台上に配置される。また、磁界発生部は、基台の凹部に配置され、垂直辺に供給される駆動電流と磁界発生部が発生する一対の支持梁に平行な方向の磁界とによるローレンツ力により第2駆動部が駆動される。従って、可動部のミラー部が基台上で安定して配置され、2次元光スキャナの高精度な駆動制御が可能となる。
本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の外観を示す斜視図である。 上記光スキャナ1の上面図である。 図2に示す上記光スキャナ1のA−A線に従う断面図である。 上記光スキャナ1の可動部4の底面図である。 上記光スキャナ1の磁界発生部5Mの外観を示す斜視図である。 上記光スキャナ1の電気的構成を示す図である。 上記磁界発生部5Mが発生する磁界MFとコイル5Cに流れる駆動電流との相互作用を説明するための説明図である。 本発明の第2の実施形態に係る光スキャナ201の外観を示す斜視図である。 上記光スキャナ201の上面図である。 図9に示す上記光スキャナ201のB−B線に従う断面図である。 上記光スキャナ201の可動部204の底面図である。 上記光スキャナ201の磁界発生部205Mの外観を示す斜視図である。 上記光スキャナ201の電気的構成を示す図である。 上記磁界発生部205Mが発生する磁界MFとコイル205Cに流れる駆動電流との相互作用を説明するための説明図である。 従来の光スキャナ900を示す斜視図である。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
[光スキャナ外観]
以下、図1〜図5を用いて本実施形態の光スキャナ1の外観について説明する。図1は、本実施形態の光スキャナ1の外観を示す図である。図2は、光スキャナ1の上面図である。図3は、図2に示した光スキャナ1のA−A線に従う断面図である。図1、図2、及び図3に示すように、光スキャナ1は、ミラー部2と一対の第1駆動部3A、3Bとを有する可動部4と、第2駆動部5と、基台6と、設置部7と、を備える。なお、図2に示したA−A線は、図1に示した軸線AX1と略一致している。図4は、可動部4の底面を示す図である。図5は、第2駆動部5の磁界発生部5Mを示す斜視図である。
ミラー部2は、図1〜図3に示すように、反射面21を備える。反射面21は、入射した光束を反射する。本実施形態におけるミラー部2が、本発明のミラー部の一例である。本実施形態における反射面21が、本発明の反射面の一例である。
可動部4は、一対の支持梁41と、可動枠42と、外枠43と、一対の延出梁44と、を有する。可動部4は弾性を有する材料により形成される。一対の支持梁41と可動枠42と外枠43と一対の延出梁44とは一体形成されている。一対の支持梁41は、反射面21に平行な面上においてミラー部2の両側から延出する。以後、図1に示す一対の支持梁41に平行な方向をX軸方向、反射面21に平行な面上で、且つ一対の支持梁41に垂直な方向をY軸方向、反射面21に垂直な方向をZ軸方向として定義する。従って、例えば、反射面21に平行な面は、XY平面である。なお、以後、「上」と記した場合、図1に示すZ軸の正方向を意味し、「下」と記した場合、図1に示すZ軸の負方向を意味するものとする。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。可動枠42は、一対の支持梁41に連結し、XY平面においてミラー部2と一対の支持梁41とを囲う。外枠43は、可動枠42に連結し、XY平面においてミラー部2と一対の支持梁41と可動枠42とを囲う。一対の延出梁44は、Y軸方向における外枠43の両側に連結し、Y軸方向に延出する。本実施形態における可動部4が、本発明の可動部の一例である。本実施形態における支持梁41が、本発明の支持梁の一例である。本実施形態における可動枠42が、本発明の可動枠の一例である。本実施形態における外枠43が、本発明の外枠の一例である。本実施形態における延出梁44が、本発明の延出梁の一例である。
第1駆動部3A、3Bは、Y軸方向に対向して位置する可動枠42の両側部に設けられる。第1駆動部3A、3Bは、各々、可動枠42上に設けられる圧電体、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極、及び下部電極により構成される。第1駆動部3A、3Bの圧電体は、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」と記す)により形成される。第1駆動部3A、3Bの上部電極、及び下部電極は、金属により形成される。本実施形態における第1駆動部3A、3Bが、本発明の第1駆動部の一例である。本実施形態における第1駆動部3A、3Bが、本発明の圧電体の一例である。
第2駆動部5は、図3及び図4に示すようなコイル5Cと図5に示すような磁界発生部5Mとにより構成される。図4に示すように、コイル5Cは、外枠43の下側の面に外枠43に沿って設けられる。磁界発生部5Mは、図5に示すように、永久磁石5MAと一対のヨーク5MBとにより構成される。磁界発生部5Mは、X軸方向の磁界を発生する。本実施形態における第2駆動部5が、本発明の第2駆動部の一例である。本実施形態におけるコイル5Cが、本発明のコイルの一例である。本実施形態における磁界発生部5Mが、本発明の磁界発生部の一例である。
基台6は、図1に示す凹部6Aを有する。凹部6Aは、Z軸の正方向側からZ軸の負方向側に向けて凹む形状をしている。磁界発生部5Mは、図1に示すように、凹部6A内に配置される。可動部4は、図1に示すように、凹部6Aの上方に位置するように設けられる。本実施形態における基台6が、本発明の基台の一例である。本実施形態における凹部6Aが、本発明の凹部の一例である。
設置部7は、図1に示すように、延出梁44に連結する。設置部7は、可動部4と一体形成されている。設置部7は、図1に示すように、基台6上に接着されて設けられる。本実施形態における設置部7が、本発明の設置部の一例である。
[電気的構成]
以下、図6を用いて光スキャナ1の電気的構成について説明する。光スキャナ1は、図6に示す駆動制御部8を備える。駆動制御部8は、駆動電圧生成部81と、駆動電流生成部82と、第1駆動制御部83と、第2駆動制御部84と、を備える。駆動電圧生成部81は、調整可能な駆動電圧を生成するもので、第1駆動部3A、3Bの上部電極、及び下部電極に接続される。駆動電流生成部82は、調整可能な駆動電流を生成するもので、第2駆動部5のコイル5Cに接続される。第1駆動制御部83は、駆動電圧生成部81に接続される。第1駆動制御部83は、駆動電圧生成部81を制御し、駆動電圧生成部81に駆動電圧を生成させる。第2駆動制御部84は、駆動電流生成部82に接続される。第2駆動制御部84は、駆動電流生成部82を制御し、駆動電流生成部82に駆動電流を生成させる。駆動電圧生成部81、及び第1駆動制御部83は、第1駆動部3A、3Bを圧電駆動方式により駆動する。駆動電流生成部82、及び第2駆動制御部84は、第2駆動部5を電磁駆動方式により駆動する。なお、駆動電圧生成部81により生成され、第1駆動部3A、3Bに供給される駆動電圧は、時間とともに周期的に変化する駆動信号である。駆動電圧生成部81は、光スキャナ1全系の共振周波数を有する駆動信号を生成し、第1駆動部3A、3Bに供給する。共振周波数を有する駆動信号が第1駆動部3A、3Bに供給されることで、第1駆動部3A、3Bが共振状態で駆動され、ミラー部2が可及的に大きく、且つ高速で揺動される。なお、駆動電流生成部81は、第2駆動部5を非共振状態で駆動するための駆動電流を生成する。これにより第2駆動部5は非共振状態で駆動される。第1駆動部3A、3Bが共振状態で駆動され、第2駆動部5が非共振状態で駆動されることにより、第1駆動部3A、3Bと第2駆動部5とがともに共振状態にて駆動される場合と比較して、光スキャナ1が画像表示装置に適用される場合において、画像表示の制御が容易となる。また、第2駆動部5が共振状態に達せずとも、光スキャナ1を駆動することができる。本実施形態における駆動制御部8が、本発明の駆動制御部の一例である。
[動作説明]
図1〜図7を用いて光スキャナ1の動作について説明する。
駆動電圧生成部81は、第1駆動部3Aの上部電極と下部電極との間、及び第1駆動部3Bの上部電極と下部電極との間に逆位相の駆動電圧を供給する。駆動電圧は、時間とともに周期的に変化する。第1駆動部3Aの上部電極と下部電極との間、及び第1駆動部3Bの上部電極と下部電極との間に逆位相の駆動電圧が供給されることで、第1駆動部3A、3Bの各々の圧電体は、共に、Y軸の同じ方向に変位する。即ち、第1駆動部3Aの圧電体がY軸の正方向に縮む際には、第1駆動部3Bの圧電体はY軸の正方向に伸び、第1駆動部3Aの圧電体がY軸の負方向に伸びる際には、第1駆動部3Bの圧電体はY軸の負方向に縮む。第1駆動部3A、3Bは、以上のような圧電駆動方式により駆動される。
第1駆動部3A、3Bの各々の圧電体が、共に、Y軸の同じ方向に変位することで、Y軸の正方向側の可動枠42AとY軸の負方向側の可動枠42Bとは、Z軸の相反する方向側に屈曲する。即ち、可動枠42Aが、Z軸の正方向側に屈曲した際には、可動枠42Bは、Z軸の負方向側に屈曲し、可動枠42Aが、Z軸の負方向側に屈曲した際には、可動枠42Bは、Z軸の正方向側に屈曲する。このようにして、可動枠42A、42Bが周期的に屈曲し、軸線AX1を節とする定在的な波形の変形が可動枠42に発生する。可動枠42に発生した軸線AX1を節とする定在的な波形の変形は、支持梁41の軸線AX1を中心とした捻れ振動を誘起する。この結果、ミラー部2は軸線AX1回りに揺動する。ミラー部2が揺動することで、ミラー部2の反射面21が軸線AX1回りに揺動する。
駆動電流生成部82は、第2駆動部5のコイル5Cに駆動電流を供給する。コイル5Cに供給された駆動電流は、XY平面をZ軸の正方向から眺めた際の右回りにコイル5C内を流れる。磁界発生部5Mは、図7に示すように、X軸の負方向の側にN極を有し、X軸の正方向の側にS極を有する永久磁石5MAと、永久磁石5MAをX軸方向において挟むように設けられた一対のヨーク5MBとにより構成される。このように磁界発生部5Mが構成されることで、第2駆動部5の磁界発生部5Mは、図7に示す二点鎖線矢印のように、X軸の正方向に磁界MFを発生する。コイル5CのうちY軸に平行な一対の辺5C−A、5C−Bに駆動電流が流れると、一対の辺5C−A、5C−Bに流れる駆動電流と磁界発生部5Mによる磁界MFとが相互作用し、コイル5C内を流れる電荷にZ軸方向のローレンツ力が発生する。Z軸方向のローレンツ力が発生することで、外枠43はZ軸方向に運動する。即ち、辺5C−Aに、図7に示すY軸の負方向CNの駆動電流が流れる際に、外枠43のX軸負方向側の辺43AはZ軸の負方向に運動する。また、辺5C−Bに、図7に示すY軸の正方向CPの駆動電流が流れる際に、外枠43のX軸正方向側の辺43BはZ軸の正方向に運動する。第2駆動部5は、以上のような電磁駆動方式により駆動される。本実施形態における一対の辺5C−A、5C−Bが、本発明の垂直辺の一例である。
外枠43がZ軸方向に運動することで、可動部4は、図1に示す軸線AX2回りに揺動する。また、延出梁44は軸線AX2回りに捻れ振動する。以上のようにして、ミラー部2が軸線AX1回りに揺動されつつ、可動部4が軸線AX2回りに揺動されることで、光スキャナ1は、ミラー部2の反射面21に入射した光束を反射して、2次元走査する。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。
以下、図8〜図12を用いて本実施形態の光スキャナ201の外観について説明する。図8は、本実施形態の光スキャナ201の外観を示す図である。図9は、光スキャナ201の上面図である。図10は、図9に示した光スキャナ201のB−B線に従う断面図である。図8、図9、及び図10に示すように、光スキャナ201は、ミラー部202と第1駆動部203とを有する可動部204と、第2駆動部205と、基台206と、設置部207と、を備える。なお、図9に示したB−B線は、図8に示した軸線AX1と略一致している。図11は、可動部204の底面を示す図である。図12は、第2駆動部205の磁界発生部205Mを示す斜視図である。
ミラー部202は、図8〜図10に示すように、反射面221を備える。反射面221は、入射した光束を反射する。本実施形態におけるミラー部202が、本発明のミラー部の一例である。本実施形態における反射面221が、本発明の反射面の一例である。
可動部204は、一対の支持梁241と、延出板242と、外枠243と、一対の延出梁244と、を有する。可動部204は弾性を有する材料により形成される。一対の支持梁241と延出板242と外枠243と一対の延出梁244とは一体形成されている。一対の支持梁241は、反射面221に平行な面上においてミラー部202の両側から延出する。以後、図7に示す一対の支持梁241に平行な方向をX軸方向、反射面221に平行な面上で、且つ一対の支持梁241に垂直な方向をY軸方向、反射面221に垂直な方向をZ軸方向として定義する。従って、例えば、反射面221に平行な面は、XY平面である。なお、以後、「上」と記した場合、図7に示すZ軸の正方向を意味し、「下」と記した場合、図7に示すZ軸の負方向を意味するものとする。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。延出板242は、一対の可動板242Aと連結板242Bとを有する。一対の可動板242Aは、各々、一対の支持梁241に連結する。一対の可動板242Aは、一対の支持梁241と一対の可動板242Aとの連結部分からY軸の正方向に延出する部分PSとY軸の負方向に延出する部分NSとを有する。連結板242Bは、可動板242Aの部分PSに連結する。一対の可動板242AのY軸の負方向に延出する部分NSは、他の部材に連結されない自由端部として構成される。外枠243は、連結板242Bに連結し、XY平面においてミラー部202と一対の支持梁241と可動板242Aと連結板242Bとを囲う。一対の延出梁244は、Y軸方向における外枠243の両側に連結し、Y軸方向に延出する。本実施形態における可動部204が、本発明の可動部の一例である。本実施形態における支持梁241が、本発明の支持梁の一例である。本実施形態における可動板242Aが、本発明の可動板の一例である。本実施形態における連結板242Bが、本発明の連結板の一例である。本実施形態における外枠243が、本発明の外枠の一例である。本実施形態における延出梁244が、本発明の延出梁の一例である。
第1駆動部203は、連結板242B上に設けられる。第1駆動部203は、連結板242B上に設けられる圧電体、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極、及び下部電極により構成される。第1駆動部203の圧電体は、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」と記す)により形成される。第1駆動部203の上部電極は、金属により形成される。本実施形態における第1駆動部203が、本発明の第1駆動部の一例である。本実施形態における第1駆動部203が、本発明の圧電体の一例である。
第2駆動部205は、図10及び図11に示すようなコイル205Cと図12に示すような磁界発生部205Mとにより構成される。図11に示すように、コイル205Cは、外枠243の下側の面に外枠243に沿って設けられる。磁界発生部205Mは、図12に示すように、永久磁石205MAと一対のヨーク205MBとにより構成される。磁界発生部205Mは、X軸方向の磁界を発生する。本実施形態における第2駆動部205が、本発明の第2駆動部の一例である。本実施形態におけるコイル205Cが、本発明のコイルの一例である。本実施形態における磁界発生部205Mが、本発明の磁界発生部の一例である。
基台206は、図8に示す凹部206Aを有する。凹部206Aは、Z軸の正方向側からZ軸の負方向側に向けて凹む形状をしている。磁界発生部205Mは、図11に示すように、凹部206A内に配置される。可動部204は、図8に示すように、凹部206Aの上方に位置するように設けられる。本実施形態における基台206が、本発明の基台の一例である。本実施形態における凹部206Aが、本発明の凹部の一例である。
設置部207は、図8に示すように、延出梁244に連結する。設置部207は、可動部204と一体形成されている。設置部207は、図8に示すように、基台206上に接着されて設けられる。本実施形態における設置部207が、本発明の設置部の一例である。
以下、図13を用いて光スキャナ1の電気的構成について説明する。光スキャナ201は、図13に示す駆動制御部208を備える。駆動制御部208は、駆動電圧生成部281と、駆動電流生成部282と、第1駆動制御部283と、第2駆動制御部284と、を備える。駆動電圧生成部281は、調整可能な駆動電圧を生成するもので、第1駆動部203の上部電極、及び下部電極に接続される。駆動電流生成部282は、調整可能な駆動電流を生成するもので、第2駆動部205のコイル205Cに接続される。第1駆動制御部283は、駆動電圧生成部281に接続される。第1駆動制御部283は、駆動電圧生成部281を制御し、駆動電圧生成部281に駆動電圧を生成させる。第2駆動制御部284は、駆動電流生成部282に接続される。第2駆動制御部284は、駆動電流生成部282を制御し、駆動電流生成部282に駆動電流を生成させる。駆動電圧生成部281、及び第1駆動制御部283は、第1駆動部203を圧電駆動方式により駆動する。駆動電流生成部282、及び第2駆動制御部284は、第2駆動部205を電磁駆動方式により駆動する。なお、駆動電圧生成部281により生成され、第1駆動部203に供給される駆動電圧は、時間とともに周期的に変化する駆動信号である。駆動電圧生成部281は、光スキャナ201全系の共振周波数を有する駆動信号を生成し、第1駆動部203に供給する。共振周波数を有する駆動信号が第1駆動部203に供給されることで、第1駆動部203が共振状態で駆動され、ミラー部202が可及的に大きく、且つ高速で揺動される。なお、駆動電流生成部281は、第2駆動部205を非共振状態で駆動するための駆動電流を生成する。これにより第2駆動部205は非共振状態で駆動される。第1駆動部203が共振状態で駆動され、第2駆動部205が非共振状態で駆動されることにより、第1駆動部203と第2駆動部205とがともに共振状態にて駆動される場合と比較して、光スキャナ201が画像表示装置に適用される場合において、画像表示の制御が容易となる。また、第2駆動部205が共振状態に達せずとも、光スキャナ201を駆動することができる。本実施形態における駆動制御部208が、本発明の駆動制御部の一例である。
図8〜図14を用いて光スキャナ201の動作について説明する。駆動電圧生成部281は、第1駆動部203の上部電極と下部電極との間に駆動電圧を供給する。駆動電圧は、時間とともに周期的に変化する。第1駆動部203の上部電極と下部電極との間に駆動電圧が供給されることで、第1駆動部203の圧電体は、Y軸方向に変位する。第1駆動部203は、以上のような圧電駆動方式により駆動される。なお、第1駆動部203による光スキャナ201の圧電駆動に関しては、特開2006−293116号公報に開示されている技術が応用される。
第1駆動部203の圧電体が、Y軸方向に変位することで、連結板242Bは、Z軸方向側に屈曲する。即ち、第1駆動部203の圧電体が、Y軸負方向側に変位した場合、連結板242Bは、Z軸の負方向側に屈曲する。また、第1駆動部203の圧電体が、Y軸正方向側に変位した場合、連結板242Bは、Z軸の正方向側に屈曲する。このようにして、連結板242Bが周期的に屈曲することで、軸線AX1を節とする定在的な波形の変形が可動板242Aに発生する。可動板242Aに発生した軸線AX1を節とする定在的な波形の変形は、支持梁241の軸線AX1を中心とした捻れ振動を誘起する。また、ミラー部202は軸線AX1回りに揺動する。ミラー部202が揺動することで、ミラー部202の反射面221が軸線AX1回りに揺動する。
駆動電流生成部282は、第2駆動部205のコイル205Cに駆動電流を供給する。コイル205Cに供給された駆動電流は、XY平面をZ軸の正方向から眺めた際の右回りにコイル205C内を流れる。磁界発生部205Mは、図14に示すように、X軸の負方向の側にN極を有し、X軸の正方向の側にS極を有する永久磁石205MAと、永久磁石205MAをX軸方向において挟むように設けられた一対のヨーク205MBとにより構成される。このように磁界発生部205Mが構成されることで、第2駆動部205の磁界発生部205Mは、図14に示す二点鎖線矢印のように、X軸の正方向に磁界MFを発生する。コイル205CのうちY軸に平行な一対の辺205C−A、205C−Bに駆動電流が流れると、一対の辺205C−A、205C−Bに流れる駆動電流と磁界発生部205Mによる磁界MFとが相互作用し、コイル205C内を流れる荷電粒子にZ軸方向のローレンツ力が発生する。Z軸方向のローレンツ力が発生することで、外枠243はZ軸方向に運動する。即ち、辺205C−Aに、図14に示すY軸の負方向CNの駆動電流が流れる際に、外枠243のX軸負方向側の辺243AはZ軸の負方向に運動する。また、辺205C−Bに、図14に示すY軸の正方向CPの駆動電流が流れる際に、外枠243のX軸正方向側の辺243BはZ軸の正方向に運動する。第2駆動部205は、以上のような電磁駆動方式により駆動される。本実施形態における一対の辺205C−A、205C−Bが、本発明の垂直辺の一例である。
外枠243がZ軸方向に運動することで、可動部204は、図8に示す軸線AX2回りに揺動する。また、延出梁244は軸線AX2回りに捻れ振動する。以上のようにして、ミラー部202が軸線AX1回りに揺動されつつ、可動部204が軸線AX2回りに揺動されることで、光スキャナ201は、ミラー部202の反射面221に入射した光束を反射して、2次元走査する。
[製造方法]
第1、第2の実施形態に係る光スキャナ1、201の製造方法について説明する。以後、光スキャナ1、201を総称して「光スキャナ」と記す。他の部材もこれに則り、例えば、ミラー部2、202であれば、ミラー部と記す。なお、可動部と設置部とは以下に示す製造方法により一体形成されており、以下、可動部と設置部とをあわせて可動部と記す。先ず、弾性を有する基板が被エッチング材として準備される。次に、被エッチング材にエッチング処理が施され、可動部が形成される。可動部が形成されると、可動部の表面のうち下部電極が設けられる箇所を除いた領域にレジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、白金(Pt)や金(Au)等の金属が、表面にレジスト膜が形成された可動部に蒸着される。この処理により、可動部に金属の下部電極が積層される。下部電極が積層されると、レジスト膜が可動部の表面から除去される。次に圧電体が下部電極上に設けられる。この圧電体設置の処理では、先ず可動部と下部電極との表面のうち、下部電極上に圧電体が設けられる箇所を除いた領域に、レジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、圧電材料であるPZTのエアロゾルが、表面にレジスト膜が形成された可動部と下部電極とに吹き付けられる。この処理により、下部電極に、PZTの圧電膜が成膜され、圧電体が形成される。圧電体が形成されると、レジスト膜が可動部と下部電極との表面から除去される。圧電体設置の処理が行われると、上部電極が、圧電体上に設けられる。上部電極積層の処理では、上述の下部電極積層処理と同様の金属蒸着が用いられる。上部電極が圧電体上に積層されると、基板のうちのミラー部が形成される領域にアルミニウム(Al)や金(Au)等の金属膜の反射面が形成される。反射面の形成には、上述の金属蒸着が用いられる。反射面が形成されると、可動部の下側にコイルが接着剤または両面テープなどにより接着される。この際、巻き線状のパターンを有するフレキシブル印刷回路(Flexible Printed Circuit、以後、「FPC」と記す)が事前に別体で作製され、コイルとして可動部の下側に接着される。コイルが接着されると、可動部が、磁界発生部を備えた基台上に設置される。以上の製造方法により、光スキャナが製造される。
[使用例]
第1、第2の実施形態に係る光スキャナ1、201は、レーザプリンタや網膜走査ディスプレイ等の画像表示装置に適用可能である。光スキャナ1、201がこれらの装置に適用される場合、光スキャナ1、201は画像を形成するための画像光を2次元走査する偏向素子として用いられる。本実施形態に係る光スキャナ1、201が用いられることにより、高精度の走査が可能となり、高画質な画像が形成可能となる。
(変形例)
第1、第2の実施形態において、第1駆動部3A、3B、203は、圧電体と、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極及び下部電極とにより構成されていた。しかし、これに限らず、第1駆動部が圧電体と圧電体の上部に設けられる上部電極とから構成されていてもよい。この場合、第1の実施形態における可動部4、第2の実施形態における連結板242Bに相当する部材などがステンレス等の金属により形成され、下部電極を兼ねる必要がある。
第1、第2の実施形態において、光スキャナ1、201は、各々、可動部4、204の裏側に、コイル5C、205Cを備え、磁界発生部5M、205Mが生成する磁界MFとコイル5C、205Cに流れる駆動電流との相互作用により第2駆動部5、205が駆動される、いわゆるムービングコイルの構成を有していた。しかし、これに限らず、例えば、可動部の裏側に設けられたマグネットと、可動部の下方に設けられ、コイルにより構成された磁界発生部とを備え、磁界発生部のコイルに電流が流れることで発生する磁界と可動部の裏側に設けられたマグネットとの間に働く引力、または斥力により第2駆動部が駆動される、いわゆるムービングマグネットの構成であってもよい。しかし、一般的にマグネットはコイルよりも重いことから、第1、第2実施形態に示したような可動部4、204の裏側に、コイル5C、205Cを備えるムービングコイルの構成の方が、可動部の裏側にマグネットが設けられるムービングマグネットの構成よりも、可動部4、204を大きくかつ高速で揺動させることが可能となり、好適である。
第1、第2の実施形態において、一対の延出梁44、244は、各々、外枠43、243に一体的に形成されていた。しかし、これに限らず、一対の延出梁は、各々、外枠と別体であってもよい。この場合、例えば、外枠は、一対の延出梁が可動部の揺動軸線に平行なY軸方向から各々挿通するための二つの挿通口を有する。この場合、可動部は、一対の延出梁を揺動軸として、一対の延出梁の回りに揺動される。
第1、第2の実施形態において、一対の延出梁44、244は、各々、設置部7,207に一体的に形成されていた。しかし、これに限らず、一対の延出梁は、各々、設置部と別体であってもよい。この場合、例えば、設置部は、一対の延出梁が可動部の揺動軸線に平行なY軸方向から各々挿通するための二つの挿通口を有する。可動部は、一対の延出梁と共に、一対の延出梁に平行な軸線の回りに揺動される。このように、一対の延出梁が、各々、設置部と別体である場合、一体である場合と比較して、リンギングが生じないという利点がある。しかし、一対の延出梁が、各々、設置部と別体であるため、可動部の動きを制御しにくいという問題が生じやすい。従って、第1、第2の実施形態における光スキャナは、一対の延出梁が、各々、設置部と一体であるため、一対の延出梁が、各々、設置部と別体である場合と比較して、光スキャナの動きを制御しやすいという長所がある。
第1、第2の実施形態において、可動部を形成する処理には、エッチングが用いられていたが、これに限らず例えばプレス加工、及び放電加工が用いられても良い。また、圧電体の積層処理にエアロゾルデポジション法が用いられていたが、これに限らず、圧電体の設置処理として、真空蒸着法、物理気相成長法、または化学気相成長法などが用いられても良い。また、エアロゾルデポジション法等により積層される圧電体の代わりに、圧電体にバルク圧電素子が用いられてもよい。また、上部電極、下部電極積層処理に真空蒸着法が用いられていたが、これに限らず、例えば物理気相成長法や化学気相成長法などが用いられても良い。
第1、第2の実施形態において、巻き線状のパターンを有するFPCがコイルとして可動部の下側に接着されていた。しかし、これに限らず、コイルは、可動部の下側に周知のフォトリソグラフィ等が適用され、コイルが形成されてもよい。即ち、例えば、可動部の下側にレジストが設けられることによりコイルパターンが形成され、蒸着等により可動部の下側にコイルが形成されてもよい。
第1、第2の実施形態において、設置部7、207は、各々基台6、206上に設けられ、基台6、206は、各々凹部6A、206Aを有し、磁界発生部5A、205Aは、各々、凹部6A、206Aの内に配置されていた。しかし、これに限らず、例えば、基台は、一対の直方体状の台により構成され、設置部が一対の直方体状の基台上に設けられ、磁界発生部は、別体として、光スキャナが設けられる装置内部における一対の直方体状の基台の間に設けられてもよい。
1 光スキャナ
2 ミラー部
21 反射面
3A、3B 第1駆動部
4 可動部
41 支持梁
42 可動枠
43 外枠
44 延出梁
5 第2駆動部
5C コイル
5C−A、5C−B 辺
5M 磁界発生部
6 基台
6A 凹部
7 設置部
8 駆動制御部
201 光スキャナ
202 ミラー部
221 反射面
203 第1駆動部
204 可動部
241 支持梁
242A 可動板
242B 連結板
243 外枠
244 延出梁
205 第2駆動部
205C コイル
205C−A、205C−B 辺
205M 磁界発生部
206 基台
206A 凹部
207 設置部
208 駆動制御部

Claims (10)

  1. 第1軸線回りに揺動可能なミラー部と、前記ミラー部を前記第1軸線回りに揺動させるための第1駆動部と、を有する可動部と、
    前記可動部を前記第1軸線に直交する第2軸線回りに揺動させるための第2駆動部と、 前記第1駆動部を第1駆動方式により駆動し、前記第2駆動部を第1駆動方式と異なる第2駆動方式により駆動する駆動制御部と、を備え、
    前記ミラー部が前記第1駆動部により前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記可動部が前記第2駆動部により前記第2軸線回りに揺動されることで、前記ミラー部に入射した光束を反射して、2次元走査する2次元光スキャナ。
  2. 前記第1駆動部は、圧電体により構成され、
    前記駆動制御部は、前記圧電体に駆動信号を供給する前記第1駆動方式により前記第1駆動部を駆動することを特徴とする請求項1に記載の2次元光スキャナ。
  3. 前記第2駆動部は、コイルと磁界を発生する磁界発生部とにより構成され、
    前記駆動制御部は、前記コイルに駆動電流を供給し、前記コイルに供給される前記駆動電流と前記磁界発生部が発生する磁界とを相互作用させる前記第2駆動方式により前記第2駆動部を駆動することを特徴とする請求項2に記載の2次元光スキャナ。
  4. 前記駆動制御部は、前記圧電体に共振周波数を有する前記駆動信号を供給することで前記第1駆動部を駆動することを特徴とする請求項2または3に記載の2次元光スキャナ。
  5. 前記駆動制御部は、非共振状態で前記第2駆動部を駆動することを特徴とする請求項3または4に記載の2次元光スキャナ。
  6. 前記ミラー部は、前記ミラー部に入射した光束を反射する反射面を有し、
    前記可動部は、
    前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、
    前記一対の支持梁に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁とを囲う可動枠と、
    前記可動枠に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁と前記可動枠とを囲う外枠と、
    前記一対の支持梁に垂直な方向における前記外枠の両側に連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向に延出する延出梁と、を有し、
    前記圧電体は、前記可動枠の前記一対の支持梁に垂直な方向の両側に設けられ、
    前記コイルは、前記外枠上に設けられ、
    前記第1駆動部により前記一対の支持梁が捻れ振動され、前記ミラー部が前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記第2駆動部により前記延出梁が揺動され、前記可動部が前記第2軸線回りに揺動されることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の2次元光スキャナ。
  7. 前記圧電体は、前記ミラー部の反射面に垂直な一方向側において前記可動枠の面上に設けられ、
    前記コイルは、前記ミラー部の反射面に垂直な他方向側において前記外枠の面上に前記外枠に沿って設けられることを特徴とする請求項6に記載の2次元光スキャナ。
  8. 前記ミラー部は、前記ミラー部に入射した光束を反射する反射面を有し、
    前記可動部は、
    前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、
    前記一対の支持梁に各々連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向の両側に各々延出する一対の可動板と、
    前記一対の可動板の、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向の片側に連結する連結板と、
    前記連結板に連結し、前記反射面に平行な面上において前記ミラー部と前記一対の支持梁と前記一対の可動板と前記連結板とを囲う外枠と、
    前記一対の支持梁に垂直な方向における前記外枠の両側に連結し、前記反射面に平行な面上において前記一対の支持梁に垂直な方向に延出する延出梁と、を有し、
    前記圧電体は、前記連結板上に設けられ、
    前記コイルは、前記外枠上に設けられ、
    前記第1駆動部により前記一対の支持梁が捻れ振動され、前記ミラー部が前記第1軸線回りに揺動されつつ、前記第2駆動部により前記延出梁が揺動され、前記可動部が前記第2軸線回りに揺動されることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の2次元光スキャナ。
  9. 前記圧電体は、前記ミラー部の反射面に垂直な一方向側において前記連結板の面上に設けられ、
    前記コイルは、前記ミラー部の反射面に垂直な他方向側において前記外枠の面上に前記外枠に沿って設けられることを特徴とする請求項8に記載の2次元光スキャナ。
  10. 前記磁界発生部が配置される凹部を有する基台と、
    前記延出梁に連結し、前記基台上に設けられる設置部と、を備え、
    前記可動部は、前記凹部の上に位置するように設けられ、
    前記磁界発生部は、前記一対の支持梁に平行な方向の磁界を発生し、
    前記コイルのうち前記一対の支持梁に垂直な垂直辺に供給される駆動電流と前記磁界発生部が発生する前記一対の支持梁に平行な方向の磁界とによるローレンツ力により前記第2駆動部を駆動することを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の2次元光スキャナ。
JP2009215297A 2009-09-17 2009-09-17 2次元光スキャナ Expired - Fee Related JP5272989B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009215297A JP5272989B2 (ja) 2009-09-17 2009-09-17 2次元光スキャナ
US12/882,590 US8587853B2 (en) 2009-09-17 2010-09-15 Two-dimensional optical scanner and image display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009215297A JP5272989B2 (ja) 2009-09-17 2009-09-17 2次元光スキャナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011064928A true JP2011064928A (ja) 2011-03-31
JP5272989B2 JP5272989B2 (ja) 2013-08-28

Family

ID=43730291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009215297A Expired - Fee Related JP5272989B2 (ja) 2009-09-17 2009-09-17 2次元光スキャナ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8587853B2 (ja)
JP (1) JP5272989B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508785A (ja) * 2009-10-27 2013-03-07 セントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック 電磁駆動型マイクロシャッター
JP2013200453A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Brother Ind Ltd 光スキャナ
EP3012679A1 (en) 2014-10-23 2016-04-27 Stanley Electric Co., Ltd. Piezoelectric and electromagnetic type two-dimensional optical deflector and its manufacturing method
CN112327503A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光路指向精密调节装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6075062B2 (ja) * 2012-12-27 2017-02-08 セイコーエプソン株式会社 アクチュエーター、光スキャナーおよび画像形成装置
US11726488B1 (en) 2013-03-06 2023-08-15 Waymo Llc Light steering device with a plurality of beam-steering optics
US10401865B1 (en) 2013-03-06 2019-09-03 Waymo Llc Light steering device with an array of oscillating reflective slats
US9128190B1 (en) * 2013-03-06 2015-09-08 Google Inc. Light steering device with an array of oscillating reflective slats
WO2014192123A1 (ja) * 2013-05-30 2014-12-04 パイオニア株式会社 剛体構造体
JP6208772B2 (ja) * 2013-12-20 2017-10-04 パイオニア株式会社 駆動装置
DE102014217799B4 (de) * 2014-09-05 2019-11-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Piezoelektrischer Positionssensor für piezoelektrisch angetriebene resonante Mikrospiegel
DE102020204961A1 (de) 2020-04-20 2021-10-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer Mikroelektronikvorrichtung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH058525U (ja) * 1991-07-19 1993-02-05 横河電機株式会社 2次元の光偏向器
JP2007188073A (ja) * 2006-01-10 2007-07-26 Samsung Electronics Co Ltd 2軸マイクロスキャナー
JP2008083246A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Brother Ind Ltd 光走査装置及び画像表示装置
JP2008122622A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Seiko Epson Corp 光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置
JP2008170902A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Seiko Epson Corp 光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置
JP2009169290A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Stanley Electric Co Ltd 光偏向器
JP2009210946A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Canon Inc 揺動体装置、光偏向装置、及び光偏向装置を用いた光学機器
JP2009258645A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Victor Co Of Japan Ltd 2次元光偏向器及びこれを用いた画像表示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188504B1 (en) * 1996-06-28 2001-02-13 Olympus Optical Co., Ltd. Optical scanner
JP3552601B2 (ja) * 1998-11-16 2004-08-11 日本ビクター株式会社 光偏向子及びこれを用いた表示装置
US6388789B1 (en) * 2000-09-19 2002-05-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Multi-axis magnetically actuated device
JP3733383B2 (ja) 2002-01-15 2006-01-11 日産自動車株式会社 2次元光スキャナ
JP4147947B2 (ja) 2003-01-21 2008-09-10 日産自動車株式会社 光走査装置及びこれを用いた物体検出装置、描画装置
WO2005006052A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Laser beam scanner
US7442918B2 (en) * 2004-05-14 2008-10-28 Microvision, Inc. MEMS device having simplified drive
JP2008191619A (ja) 2007-02-08 2008-08-21 Brother Ind Ltd 光走査装置及び網膜走査型画像表示装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH058525U (ja) * 1991-07-19 1993-02-05 横河電機株式会社 2次元の光偏向器
JP2007188073A (ja) * 2006-01-10 2007-07-26 Samsung Electronics Co Ltd 2軸マイクロスキャナー
JP2008083246A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Brother Ind Ltd 光走査装置及び画像表示装置
JP2008122622A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Seiko Epson Corp 光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置
JP2008170902A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Seiko Epson Corp 光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置
JP2009169290A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Stanley Electric Co Ltd 光偏向器
JP2009210946A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Canon Inc 揺動体装置、光偏向装置、及び光偏向装置を用いた光学機器
JP2009258645A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Victor Co Of Japan Ltd 2次元光偏向器及びこれを用いた画像表示装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508785A (ja) * 2009-10-27 2013-03-07 セントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック 電磁駆動型マイクロシャッター
JP2013200453A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Brother Ind Ltd 光スキャナ
WO2013146094A1 (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 ブラザー工業株式会社 光スキャナ
EP3012679A1 (en) 2014-10-23 2016-04-27 Stanley Electric Co., Ltd. Piezoelectric and electromagnetic type two-dimensional optical deflector and its manufacturing method
US9632309B2 (en) 2014-10-23 2017-04-25 Stanley Electric Co., Ltd. Piezoelectric and electromagnetic type two-dimensional optical deflector and its manufacturing method
CN112327503A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光路指向精密调节装置
CN112327503B (zh) * 2020-11-11 2022-07-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光路指向精密调节装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5272989B2 (ja) 2013-08-28
US20110063702A1 (en) 2011-03-17
US8587853B2 (en) 2013-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5272989B2 (ja) 2次元光スキャナ
JP5229704B2 (ja) 光走査装置
JP5402124B2 (ja) 光学デバイス、光スキャナー及び画像形成装置
JP5728823B2 (ja) 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置
JP5319939B2 (ja) 光偏向器および光学装置
JP2005128147A (ja) 光偏向器及び光学装置
JP5614167B2 (ja) 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置
JP2004037987A (ja) 光偏向器及びその製造方法
JP4982814B2 (ja) 光ビーム走査装置
JP2008020701A (ja) 2次元光スキャナ、それを用いた光学装置および2次元光スキャナの製造方法
JP3759598B2 (ja) アクチュエータ
JP2009104102A (ja) ミラーから分離されたアクチュエータを備えたmemsスキャナ
JP6614276B2 (ja) 圧電光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置
JP2008191537A (ja) 振動素子、及び振動素子を備える光偏向器
JP2011070096A (ja) 光ビーム走査装置
JP2008111882A (ja) アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置
JP2013246361A (ja) 2軸偏向電磁駆動型光偏向器
JP2002323669A (ja) 揺動体装置、光偏向器、及び光偏向器を用いた光学機器
JP2010107572A (ja) 光走査装置
JP2009031643A (ja) 揺動体装置、光偏向器およびそれを用いた画像形成装置
JP5713083B2 (ja) 光学デバイス、光スキャナー及び画像形成装置
JP2012194283A (ja) 光偏向装置、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置
JP5387222B2 (ja) 光偏向器
JP5381751B2 (ja) 光スキャナ、及び光スキャナを用いた画像表示装置
JP4446345B2 (ja) 光偏向素子と光偏向器と光走査装置及び画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130416

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130429

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5272989

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees