JP2012242595A - Optical scanner and image display apparatus - Google Patents

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Kenji Tagami
賢司 田上
Yuji Honda
雄士 本田
Nobuaki Takanashi
伸彰 高梨
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress temperature rise caused by light irradiation.SOLUTION: An optical scanner comprises: a support part; a mirror attachment part to which a mirror reflecting light is attached; a pair of spring parts formed at both ends of the mirror attachment part so as to face each other and rotatably supporting the mirror attachment part with respect to the support part; and a driving part for rotationally driving the mirror attachment part. The pair of spring parts each include: a plate-like magnet attachment part with a slit formed, to which a permanent magnet is attached; a first spring rotatably supporting the magnet attachment part with respect to the support part; and a second spring provided on the almost same straight line with the first spring and rotatably supporting the mirror attachment part with respect to the magnet attachment part. The driving part includes a yoke arranged so as to surround the permanent magnet along a rotational axis of the mirror attachment part, and a coil wound around the yoke and exciting the yoke by conduction to generate a magnetic field acting on the permanent magnet.

Description

本発明は、光走査装置、および、画像表示装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device and an image display device.

ミラーを回動させることで光を走査する光走査装置は、デジタル複写機、レーザプリンタ、バーコードリーダ、スキャナ、プロジェクタなどで広く用いられている。光走査装置としては、モータ駆動のポリゴンミラーやガルバノミラーなどが用いられてきた。   Optical scanning devices that scan light by rotating a mirror are widely used in digital copying machines, laser printers, barcode readers, scanners, projectors, and the like. As the optical scanning device, a motor-driven polygon mirror, a galvanometer mirror, or the like has been used.

一方、近年の微細加工技術の進歩に伴い、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた光走査装置が大きな発展を遂げている。MEMS技術を用いた光走査装置としては、ミラーが装着されたミラー装着部の両端を弾性材料で形成されたばね部で支持し、ばね部を回動軸としてミラー装着部を回動駆動することで光走査するものがある。このような光走査装置は、モータ駆動のポリゴンミラーなどと比較して、構造が簡単であり、かつ半導体プロセスを用いた一体形成が可能であることから、小型化、低コスト化を図ることができる。   On the other hand, along with recent advances in microfabrication technology, optical scanning devices using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology have been greatly developed. As an optical scanning device using the MEMS technology, both ends of a mirror mounting portion on which a mirror is mounted are supported by spring portions made of an elastic material, and the mirror mounting portion is rotated by using the spring portion as a rotation shaft. Some are optically scanned. Such an optical scanning device has a simple structure and can be integrally formed using a semiconductor process as compared with a motor-driven polygon mirror or the like, and thus can be reduced in size and cost. it can.

光走査装置を用いたプロジェクタなどの画像表示装置において、表示画像の輝度を上げるためには、光の照射パワーを上げる必要がある。   In an image display device such as a projector using an optical scanning device, it is necessary to increase the light irradiation power in order to increase the brightness of the display image.

一般に、ミラーでの光の反射率を100%とすることは困難であり、ミラーに照射された光の一部は、ミラーに吸収され熱が発生する。また、光の照射パワーを上げると、ミラーでの発熱量も大きくなる。   In general, it is difficult to set the reflectance of light at the mirror to 100%, and a part of the light irradiated to the mirror is absorbed by the mirror and heat is generated. Further, when the light irradiation power is increased, the amount of heat generated by the mirror also increases.

上述のばね部を回動軸としてミラー装着部を回動させる光走査装置においては、ミラーで発生した熱は、ミラー装着部、ばね部を放熱経路として放熱される。ここで、ミラーで発生した熱の放熱が十分でないと、ミラーに歪みが発生したり、ばね部の温度が上昇して、共振周波数が所定値からずれたりして、安定した光の走査が困難になるという問題がある。   In the optical scanning device that rotates the mirror mounting portion using the spring portion as a rotation axis, heat generated by the mirror is radiated using the mirror mounting portion and the spring portion as a heat dissipation path. Here, if the heat generated by the mirror is not sufficiently dissipated, the mirror will be distorted, the temperature of the spring will rise, and the resonance frequency will deviate from the predetermined value, making it difficult to scan light stably. There is a problem of becoming.

そこで、特許文献1(特開2008−039861号公報)には、ミラー装着部のミラー装着面とは反対側の面にヒートシンクを取り付けることで、光の照射に起因する温度上昇を抑制する光走査装置が開示されている。   Therefore, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-039861), an optical scanning that suppresses a temperature increase caused by light irradiation by attaching a heat sink to a surface of the mirror mounting portion opposite to the mirror mounting surface. An apparatus is disclosed.

また、特許文献2(特開2009−134029号公報)には、ミラー装着部と、支持部と、ミラー装着部および支持部とばね部を介して接続された板状の部材と、板状の部材の下面に対向する電極と、を有し、電極に電圧を印加することで生じる電極と板状の部材との静電力を用いてミラー装着部を回動駆動する光走査装置において、板状の部材の上面に接合膜を介してヒートシンクを取り付けた光走査装置が開示されている。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-134029) includes a mirror mounting portion, a support portion, a plate-like member connected via a mirror mounting portion and a support portion and a spring portion, and a plate-like member. In an optical scanning device having an electrode opposed to the lower surface of a member, and rotating and driving the mirror mounting portion using an electrostatic force between the electrode and the plate-like member generated by applying a voltage to the electrode. An optical scanning device is disclosed in which a heat sink is attached to the upper surface of the member via a bonding film.

特開2008−039861号公報JP 2008-039861 A 特開2009−134029号公報JP 2009-134029 A

特許文献1に開示の光走査装置においては、ヒートシンクが取り付けられるため、ミラー装着部の慣性モーメントが大きくなり、ミラー装着部を回動駆動させるための駆動エネルギーが増加するという問題がある。   In the optical scanning device disclosed in Patent Document 1, since the heat sink is attached, there is a problem that the moment of inertia of the mirror mounting portion increases, and the drive energy for rotating the mirror mounting portion increases.

また、特許文献2に開示の光走査装置においては、ミラー装着部で発生した熱はばね部を介して板状の部材に伝わり、さらに、接合膜、ヒートシンクと伝わって放熱される。ここで、接合膜が放熱に対する抵抗となるため、特許文献2に開示の光走査装置においては、放熱の効果が低下するという問題がある。   In the optical scanning device disclosed in Patent Document 2, heat generated in the mirror mounting portion is transmitted to the plate-like member via the spring portion, and further transferred to the bonding film and the heat sink to be dissipated. Here, since the bonding film provides resistance to heat dissipation, the optical scanning device disclosed in Patent Document 2 has a problem that the effect of heat dissipation is reduced.

本発明の目的は、駆動エネルギーの増加を抑制しつつ、光の照射に起因する温度上昇を抑制し、安定した光の走査を行うことができる光走査装置、および、画像表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical scanning device and an image display device capable of suppressing a temperature rise caused by light irradiation and performing stable light scanning while suppressing an increase in driving energy. It is in.

上記目的を達成するために本発明の光走査装置は、
支持部と、
光を反射するミラーが装着されるミラー装着部と、
前記ミラー装着部の両端に互いに対向して形成され、前記ミラー装着部を前記支持部に対して回動可能に支持する一対のばね部と、
前記ミラー装着部を回動駆動する駆動部と、を有し、
前記一対のばね部の各々は、
永久磁石が装着される、スリットが形成された板状の磁石装着部と、
前記磁石装着部を前記支持部に対して回動可能に支持する第1のばねと、
前記第1のばねと略同位置直線上に設けられ、前記ミラー装着部を前記磁石装着部に対して回動可能に支持する第2のばねと、を有し、
前記駆動部は、
前記ミラー装着部の回動軸に沿って前記永久磁石を囲むように配置されたヨークと、
前記ヨークに巻き付けられ、導通によって前記ヨークを励磁して、前記永久磁石に作用する磁場を発生させるコイルと、を有する。
In order to achieve the above object, an optical scanning device of the present invention comprises:
A support part;
A mirror mounting portion on which a mirror that reflects light is mounted;
A pair of spring portions formed opposite to each other at both ends of the mirror mounting portion, and rotatably supporting the mirror mounting portion with respect to the support portion;
A drive unit that rotationally drives the mirror mounting unit,
Each of the pair of spring portions is
A plate-shaped magnet mounting part in which a permanent magnet is mounted and a slit is formed;
A first spring that rotatably supports the magnet mounting portion with respect to the support portion;
A second spring provided on substantially the same straight line as the first spring and rotatably supporting the mirror mounting portion with respect to the magnet mounting portion;
The drive unit is
A yoke arranged so as to surround the permanent magnet along the rotation axis of the mirror mounting portion;
A coil wound around the yoke and energizing the yoke by conduction to generate a magnetic field acting on the permanent magnet.

上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は、
変調された光束を生成する光束生成装置と、
前記光束を反射及び走査する上述の光走査装置と、を備える。
In order to achieve the above object, an image display device of the present invention provides:
A light beam generator for generating a modulated light beam;
And the above-described optical scanning device that reflects and scans the luminous flux.

本発明によれば、駆動エネルギーの増加を抑制しつつ、光の照射に起因する温度上昇を抑制し、安定した光の走査を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the increase in drive energy, the temperature rise resulting from light irradiation can be suppressed, and the stable light scanning can be performed.

本発明の第1の実施形態の光走査装置の上面図である。1 is a top view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. 図1Aに示す主フレームの上面図である。1B is a top view of the main frame shown in FIG. 1A. FIG. 図1AのA−A’線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the A-A 'line of FIG. 1A. 図1Aに示す主フレームの斜視図である。1B is a perspective view of the main frame shown in FIG. 1A. FIG. 図1Aに示す光走査装置の斜視図である。1B is a perspective view of the optical scanning device shown in FIG. 1A. FIG. 図1Aに示す光走査装置の左偏向状態を示す図である。It is a figure which shows the left deflection | deviation state of the optical scanning device shown to FIG. 1A. 図1Aに示す光走査装置の右偏向状態を示す図である。It is a figure which shows the right deflection | deviation state of the optical scanning device shown to FIG. 1A. 図1Aに示す光走査装置における放熱効果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thermal radiation effect in the optical scanning device shown to FIG. 1A. 本発明の光走査装置を備えた画像表示装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image display apparatus provided with the optical scanning device of this invention. 本発明の第1の実施形態の光走査装置の他の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the other structure of the optical scanning device of the 1st Embodiment of this invention. 図6AのA−A’線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the A-A 'line of FIG. 6A. 図6Aに示す光走査装置の左偏向状態を示す図である。It is a figure which shows the left deflection | deviation state of the optical scanning device shown to FIG. 6A. 図6Aに示す光走査装置の右偏向状態を示す図である。It is a figure which shows the right deflection state of the optical scanning device shown to FIG. 6A. 本発明の第2の実施形態の光走査装置における主フレームの上面図である。It is a top view of the main frame in the optical scanning device of the 2nd embodiment of the present invention. 図8AのB−B’線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the B-B 'line of FIG. 8A.

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.

(第1の実施形態)
図1Aは、本発明の第1の実施形態の光走査装置1の上面図である。また、図1Bは、図1Aに示す光走査装置1の主フレームの上面図である。また、図1Cは、図1AのA−A’線に沿った断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a top view of the optical scanning device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a top view of the main frame of the optical scanning device 1 shown in FIG. 1A. 1C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A.

本実施形態の光走査装置1は、図1Aに示すように、ミラー2と、永久磁石3と、主フレーム10と、駆動部20と、を有する。   As illustrated in FIG. 1A, the optical scanning device 1 of the present embodiment includes a mirror 2, a permanent magnet 3, a main frame 10, and a drive unit 20.

主フレーム10は、図1Bに示すように、ミラー装着部11と、支持部12と、一対のばね部13と、を有する。また、一対のばね部13の各々は、磁石装着部14と、第1のばね15と、第2のばね16と、を有する。   As shown in FIG. 1B, the main frame 10 includes a mirror mounting part 11, a support part 12, and a pair of spring parts 13. Each of the pair of spring portions 13 includes a magnet mounting portion 14, a first spring 15, and a second spring 16.

駆動部20は、図1Cに示すように、ヨーク21と、コイル25と、を有する。   The drive unit 20 includes a yoke 21 and a coil 25, as shown in FIG. 1C.

ミラー2は、例えば、基板としてガラスを用い、そのガラス上に光を反射する反射膜として誘電体多層膜をコーティングしたものである。ミラー2は、例えば、矩形に形成され、ミラー装着部11に接着剤などを用いて固定される。   For example, the mirror 2 uses glass as a substrate, and a dielectric multilayer film is coated on the glass as a reflective film that reflects light. The mirror 2 is formed in a rectangular shape, for example, and is fixed to the mirror mounting portion 11 using an adhesive or the like.

永久磁石3は、例えば、サマリウムコバルト磁石やネオジム磁石などで構成され、磁石装着部14に接着剤などを用いて固定される。   The permanent magnet 3 is composed of, for example, a samarium cobalt magnet or a neodymium magnet, and is fixed to the magnet mounting portion 14 using an adhesive or the like.

主フレーム10は、ミラー装着部11、支持部12、および、一対のばね部13(磁石装着部14、第1のばね15、第2のばね16)が、例えば単結晶シリコン基板やステンレスその他の金属基板など、適度な剛性を有する非磁性材料基板で、相互に一体に形成されている。また、主フレーム10は、図1Aから図1Cでは不図示のベースに支持部12において固定される。   The main frame 10 includes a mirror mounting portion 11, a support portion 12, and a pair of spring portions 13 (magnet mounting portion 14, first spring 15, and second spring 16), such as a single crystal silicon substrate, stainless steel, or the like. Nonmagnetic material substrates having moderate rigidity, such as metal substrates, are integrally formed with each other. Further, the main frame 10 is fixed to the base not shown in FIGS. 1A to 1C at the support portion 12.

以下、主フレーム10の構成の詳細について、図1Bおよび図2Aを参照して説明する。なお、図2Aは、主フレーム10の斜視図である。   Hereinafter, details of the configuration of the main frame 10 will be described with reference to FIGS. 1B and 2A. FIG. 2A is a perspective view of the main frame 10.

ミラー装着部11は、枠状に形成され、枠の上面にミラー2が装着される。   The mirror mounting portion 11 is formed in a frame shape, and the mirror 2 is mounted on the upper surface of the frame.

支持部12は、図2Aに示すように、ベース4に固定される。   The support part 12 is fixed to the base 4 as shown in FIG. 2A.

一対のばね部13は、ミラー装着部11の両端に互いに対向して形成され、ミラー装着部11のミラー装着面と略平行なX軸に沿って延在してミラー装着部11と支持部12とを接続し、ミラー装着部11を支持部12に対してX軸の回りに回動可能に支持する。   The pair of spring portions 13 are formed at both ends of the mirror mounting portion 11 so as to face each other, extend along the X axis substantially parallel to the mirror mounting surface of the mirror mounting portion 11, and extend between the mirror mounting portion 11 and the support portion 12. And the mirror mounting portion 11 is supported so as to be rotatable around the X axis with respect to the support portion 12.

磁石装着部14は、板状であり、永久磁石3が嵌入して装着される空孔部14aを有する。また、磁石装着部14は、スリットが形成されたスリット部14bを有する。スリット部14bは、放熱フィンとして機能する。なお、磁石装着部14の重心位置がX軸からずれると、駆動時に不要な振動が発生しやすくなり、安定した光走査を行うことが困難になる。そこで、スリット部14bは、X軸に対称に形成されていることが望ましい。   The magnet mounting portion 14 is plate-shaped and has a hole portion 14a into which the permanent magnet 3 is fitted and mounted. Moreover, the magnet mounting part 14 has the slit part 14b in which the slit was formed. The slit part 14b functions as a radiation fin. If the position of the center of gravity of the magnet mounting portion 14 deviates from the X axis, unnecessary vibration is likely to occur during driving, and it becomes difficult to perform stable optical scanning. Therefore, it is desirable that the slit portion 14b is formed symmetrically with respect to the X axis.

第1のばね15は、支持部12と磁石装着部14とを接続し、磁石装着部14を支持部12に対してX軸の回りに回動可能に支持する。   The first spring 15 connects the support portion 12 and the magnet mounting portion 14 and supports the magnet mounting portion 14 so as to be rotatable about the X axis with respect to the support portion 12.

第2のばね16は、第1のばね15と略同一直線上に形成され、磁石装着部14とミラー装着部11とを接続し、ミラー装着部11を磁石装着部14に対して回動可能に支持する。   The second spring 16 is formed on substantially the same straight line as the first spring 15, connects the magnet mounting portion 14 and the mirror mounting portion 11, and can rotate the mirror mounting portion 11 with respect to the magnet mounting portion 14. To support.

駆動部20は、ミラー装着部11をX軸の回りに回動駆動する。   The drive unit 20 drives the mirror mounting unit 11 to rotate about the X axis.

以下、駆動部20の構成の詳細について、図1Cおよび図2Bを参照して説明する。なお、図2Bは、光走査装置1の斜視図である。   Hereinafter, details of the configuration of the drive unit 20 will be described with reference to FIGS. 1C and 2B. 2B is a perspective view of the optical scanning device 1. FIG.

永久磁石3は、図1Cに示すように、X軸(ミラー装着部11の回動軸)に対して略回転対照となるように装着されるとともに、矢印Mに示されるように、磁化方向がX軸と直交し、かつ、磁石装着部14の主面と平行となるように装着される。   As shown in FIG. 1C, the permanent magnet 3 is mounted so as to be substantially rotationally controlled with respect to the X axis (the rotation axis of the mirror mounting portion 11), and has a magnetization direction as indicated by an arrow M. It is mounted so as to be orthogonal to the X axis and parallel to the main surface of the magnet mounting portion 14.

ヨーク21は、例えば、鉄系材料、フェライト材料、又はパーマロイ材料などを含む磁性材料で形成され、X軸に沿って永久磁石3を囲むように配置される。ヨーク21は、第1のヨーク部22と、第2のヨーク部23と、第3のヨーク部24と、を有する。   The yoke 21 is formed of a magnetic material including, for example, an iron-based material, a ferrite material, or a permalloy material, and is disposed so as to surround the permanent magnet 3 along the X axis. The yoke 21 has a first yoke part 22, a second yoke part 23, and a third yoke part 24.

第1のヨーク部22は、永久磁石3の近傍に、一端部22a(以下、第1の端部22aと称する)を有する。   The first yoke portion 22 has one end portion 22a (hereinafter referred to as the first end portion 22a) in the vicinity of the permanent magnet 3.

第2のヨーク部23は、永久磁石3の近傍に、永久磁石3の磁化方向と略直交する方向に永久磁石3を挟んで第1の端部22aと対向する一端部23a(以下、第2の端部23aと称する)を有し、第1のヨーク部22に対向して延在する。   The second yoke portion 23 is in the vicinity of the permanent magnet 3 and has one end portion 23a (hereinafter referred to as a second end portion) facing the first end portion 22a with the permanent magnet 3 sandwiched in a direction substantially orthogonal to the magnetization direction of the permanent magnet 3. The end portion 23a of the first yoke portion 22 extends.

第3のヨーク部24は、第1のヨーク部22の他端部22bと第2のヨーク部23の他端部23bとを磁気的に結合する。   The third yoke portion 24 magnetically couples the other end portion 22 b of the first yoke portion 22 and the other end portion 23 b of the second yoke portion 23.

したがって、第1のヨーク部22、第2のヨーク部23、および、第3のヨーク部24は、相互に磁気的に結合されて、一つの磁気回路としてのヨーク21を構成する。なお、第1の端部22aと第2の端部23aとのギャップは、一例として、1〜2mmの範囲である。   Therefore, the first yoke portion 22, the second yoke portion 23, and the third yoke portion 24 are magnetically coupled to each other to form the yoke 21 as one magnetic circuit. In addition, the gap of the 1st edge part 22a and the 2nd edge part 23a is the range of 1-2 mm as an example.

コイル25は、第3のヨーク部24に巻き付けられ、導通することで、第1のヨーク部22、第2のヨーク部23、および、第3のヨーク部24を励磁し、永久磁石3に作用する磁場を発生させる。また、コイル25は、後述するように、導通することで、第1の端部22aと第2の端部23aとに互いに異なる磁極を形成するように構成されている。なお、コイルの巻き数は、一例として、200である。   The coil 25 is wound around the third yoke portion 24 and becomes conductive, thereby exciting the first yoke portion 22, the second yoke portion 23, and the third yoke portion 24, and acting on the permanent magnet 3. Generate a magnetic field. Moreover, the coil 25 is comprised so that a mutually different magnetic pole may be formed in the 1st end part 22a and the 2nd end part 23a by electrically conducting so that it may mention later. The number of turns of the coil is 200 as an example.

ここで、第1の端部22aと第2の端部23aとのギャップをgとし、コイル25の巻き数および電流をそれぞれNおよびIとすると、ギャップg間に発生する磁場Hの大きさは、概ねH=NI/gで与えられる。例えば、コイルの巻き数Nが200、電流Iが200mA、ギャップgが2mmの場合、永久磁石3に作用する磁場Hは、2×104A/m(250Oe)となる。 Here, when the gap between the first end 22a and the second end 23a is g, and the number of turns and current of the coil 25 are N and I, respectively, the magnitude of the magnetic field H generated between the gaps g is , Approximately H = NI / g. For example, when the number of coil turns N is 200, the current I is 200 mA, and the gap g is 2 mm, the magnetic field H acting on the permanent magnet 3 is 2 × 10 4 A / m (250 Oe).

次に、光走査装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the optical scanning device 1 will be described.

コイル25に通電すると、第1のヨーク部22、第2のヨーク部23、および、第3のヨーク部24内に磁束が発生し、各ヨーク部に磁極が形成される。このとき、図3Aおよび図3Bに示すように、第1の端部22aと第2の端部23aとには、互いに異なる磁極が形成される。その結果、第1の端部22aと第2の端部23aとの間に磁場が発生する。   When the coil 25 is energized, a magnetic flux is generated in the first yoke part 22, the second yoke part 23, and the third yoke part 24, and a magnetic pole is formed in each yoke part. At this time, as shown in FIGS. 3A and 3B, magnetic poles different from each other are formed on the first end 22a and the second end 23a. As a result, a magnetic field is generated between the first end 22a and the second end 23a.

コイル25に所定方向の電流を流すと、図3Aに示すように、第1の端部22aにはN極が、第2の端部23aにはS極がそれぞれ発生する。各端部に発生した磁極に起因して、第1の端部22aから第2の端部23aの方向への磁場が発生する。この磁場が永久磁石3に作用して、永久磁石3のN極が第2の端部23aのS極と引き合うように、永久磁石3(すなわち磁石装着部14)を図で見て左側に傾ける(左偏向状態)。   When a current in a predetermined direction is passed through the coil 25, an N pole is generated at the first end 22a and an S pole is generated at the second end 23a, as shown in FIG. 3A. Due to the magnetic pole generated at each end, a magnetic field is generated in the direction from the first end 22a to the second end 23a. The magnetic field acts on the permanent magnet 3, and the permanent magnet 3 (that is, the magnet mounting portion 14) is tilted to the left as viewed in the figure so that the N pole of the permanent magnet 3 attracts the S pole of the second end 23a. (Left deflection state).

一方、コイル25に上記所定方向と反対方向の電流を流すと、図3Bに示すように、第1の端部22aにはS極が、第2の端部23aにはN極がそれぞれ発生する。各端部に発生した磁極に起因して、第2の端部23aから第1の端部22aの方向への磁場が発生する。この磁場が永久磁石3に作用して、永久磁石3のN極が第1の端部22aのS極と引き合うように、永久磁石3(すなわち磁石装着部14)を図で見て右側に傾ける(右偏向状態)。   On the other hand, when a current in the direction opposite to the predetermined direction is passed through the coil 25, an S pole is generated at the first end 22a and an N pole is generated at the second end 23a, as shown in FIG. 3B. . Due to the magnetic poles generated at each end, a magnetic field is generated from the second end 23a toward the first end 22a. This magnetic field acts on the permanent magnet 3, and the permanent magnet 3 (that is, the magnet mounting portion 14) is tilted to the right as viewed in the figure so that the north pole of the permanent magnet 3 attracts the south pole of the first end 22a. (Right deflection state).

磁石装着部14の傾きに伴って、ミラー装着部11は、磁石装着部14と同じ方向に傾く。したがって、ある角度で入射する光を、例えば、一方では浅い角度で反射させ、他方では深い角度で反射させることが可能となる。このようにして、コイル25に流れる電流の方向および大きさを変化させることで、走査光の角度を任意に設定できることが可能となる。   As the magnet mounting portion 14 is tilted, the mirror mounting portion 11 is tilted in the same direction as the magnet mounting portion 14. Therefore, light incident at a certain angle can be reflected, for example, at a shallow angle on the one hand and at a deep angle on the other hand. In this way, by changing the direction and magnitude of the current flowing through the coil 25, the angle of the scanning light can be arbitrarily set.

ここで、ミラー2、永久磁石3、ミラー装着部11、磁石装着部14、第1のばね15、および第2のばね16からなる系は、X軸の回りに往復回動を行うねじり共振モードを有する。   Here, the system comprising the mirror 2, the permanent magnet 3, the mirror mounting portion 11, the magnet mounting portion 14, the first spring 15, and the second spring 16 is a torsional resonance mode in which reciprocating rotation about the X axis is performed. Have

コイル25には正弦波状の電流が流され、その正弦波状の電流の周波数を上述した系の共振モードの周波数と一致させることで、上述した系はねじり共振を起こし、少ない電流で大きなミラー回転角を有する往復回動を得ることができる。   A sinusoidal current is passed through the coil 25, and by making the frequency of the sinusoidal current coincide with the frequency of the resonance mode of the system described above, the system described above causes torsional resonance, and a large mirror rotation angle with a small current. The reciprocating rotation having can be obtained.

次に、本実施形態の光走査装置1における放熱効果について説明する。   Next, the heat radiation effect in the optical scanning device 1 of the present embodiment will be described.

上述したように、ミラー2に照射された光のうち、一部はミラー2に吸収され、熱となる。ミラー2で発生した熱は、ミラー装着部11、第2のばね16から磁石装着部14へと伝わる。   As described above, part of the light irradiated on the mirror 2 is absorbed by the mirror 2 and becomes heat. The heat generated in the mirror 2 is transmitted from the mirror mounting portion 11 and the second spring 16 to the magnet mounting portion 14.

磁石装着部14は、スリット部14bにスリットが形成されているため、表面積が増加し、ミラー2で発生した熱を効果的に放熱することができる。   Since the magnet mounting part 14 has a slit formed in the slit part 14b, the surface area increases, and the heat generated in the mirror 2 can be effectively dissipated.

なお、特許文献2に開示の光走査装置は、ミラー装着部と支持部との間に、ミラー装着部および支持部とばね部を介して接続された板状の部材(質量部21,22)を設け、板状の部材にヒートシンクを設けている。しかし、このように板状部材にヒートシンクを設ける構成では、板状部材が大きな空気抵抗を受けることとなり駆動効率が激減する。   The optical scanning device disclosed in Patent Document 2 is a plate-like member (mass parts 21, 22) connected between the mirror mounting part and the support part via the mirror mounting part, the support part, and the spring part. And a heat sink is provided on the plate-like member. However, in the configuration in which the heat sink is provided on the plate-like member as described above, the plate-like member receives a large air resistance, and the driving efficiency is drastically reduced.

さらに、特許文献2に開示の光走査装置の板状部材にスリットを設けることは困難である。特許文献2に開示の光走査装置では、質量部21、22の対応する部分に電極32を設け、質量部と電極と間に駆動電圧を印加させ、この駆動電圧により発生する静電気力を用いてミラーの回動駆動を行う。したがって、質量部にスリットに形成すると発生する静電気力が激減することとなるためである。   Furthermore, it is difficult to provide a slit in the plate member of the optical scanning device disclosed in Patent Document 2. In the optical scanning device disclosed in Patent Document 2, an electrode 32 is provided in a corresponding portion of the mass parts 21 and 22, a driving voltage is applied between the mass part and the electrode, and electrostatic force generated by the driving voltage is used. The mirror is driven to rotate. Accordingly, the electrostatic force generated when the slit is formed in the mass part is drastically reduced.

一方、本実施形態の光走査装置1においては、磁石装着部14にスリット部14bが設けられているため、図4に示すように、磁石装着部14の回動駆動時にスリットを空気が抜ける空気流Fが生じる。そのため、駆動時の空気抵抗の増大を抑制し、駆動エネルギーの増大も抑制することができる。   On the other hand, in the optical scanning device 1 of the present embodiment, since the slit 14b is provided in the magnet mounting portion 14, as shown in FIG. Stream F is generated. Therefore, an increase in air resistance during driving can be suppressed, and an increase in driving energy can also be suppressed.

また、本実施形態の光走査装置1においては、磁石装着部14に装着された永久磁石に作用する電磁力を駆動力としており、磁石装着部の一部に磁石を配置してスリットを設けても駆動力が激減することがない。    Further, in the optical scanning device 1 of the present embodiment, the electromagnetic force acting on the permanent magnet mounted on the magnet mounting portion 14 is used as a driving force, and a magnet is disposed in a part of the magnet mounting portion to provide a slit. However, the driving force is not drastically reduced.

また、一般に、永久磁石3は、温度が上がると磁力が低下するという特性がある。永久磁石3の磁力が低下すると、ミラー装着部11を回動駆動する駆動力も低下し、ミラー装着部11の所望の振れ角を確保することができなくなる。そこで、本実施形態のように、磁石装着部14にスリット部14bを設けることで、永久磁石3の温度上昇を抑制することもできる。   In general, the permanent magnet 3 has a characteristic that the magnetic force decreases as the temperature increases. When the magnetic force of the permanent magnet 3 is reduced, the driving force for rotationally driving the mirror mounting portion 11 is also reduced, and a desired deflection angle of the mirror mounting portion 11 cannot be ensured. Therefore, as in the present embodiment, the temperature increase of the permanent magnet 3 can be suppressed by providing the magnet mounting portion 14 with the slit portion 14b.

また、特許文献1に開示のように、ミラー装着部にヒートシンクを設けると、ミラー装着部の慣性モーメントが大きくなる。また、ヒートシンクの回転角とミラー(ミラー装着部)の回転角とは等しいため、慣性モーメントの大きなミラー装着部を駆動するための駆動エネルギーが増加する。   Further, as disclosed in Patent Document 1, if a heat sink is provided in the mirror mounting portion, the moment of inertia of the mirror mounting portion increases. Further, since the rotation angle of the heat sink and the rotation angle of the mirror (mirror mounting portion) are equal, the driving energy for driving the mirror mounting portion having a large moment of inertia increases.

一方、本実施形態では、仮に、磁石装着部14をミラー装着部11と支持部12との中間に設ける(第1のばね15の長さと第2のばね16の長さとを同じにする)と、磁石装着部14に形成されたスリット部14bの回転角は、ミラー装着部11の回転角の半分となる。したがって、特許文献1に開示のように、ミラー装着部にヒートシンクを設けるよりも、ミラー装着部を駆動するための駆動エネルギーの増加を抑制することができる。なお、磁石装着部14をミラー装着部11よりも支持部12の近くに設ける(第1のばね15の長さを第2のばね16の長さよりも短くする)ことで、スリット部14bの回転角をさらに小さくし、駆動エネルギーの増加を抑制することができる。したがって、本実施形態においては、磁石装着部14は、ミラー装着部11よりも支持部12の近くに設けることが望ましい。   On the other hand, in this embodiment, if the magnet mounting part 14 is provided in the middle of the mirror mounting part 11 and the support part 12 (the length of the first spring 15 and the length of the second spring 16 are the same). The rotation angle of the slit portion 14 b formed in the magnet mounting portion 14 is half the rotation angle of the mirror mounting portion 11. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, an increase in driving energy for driving the mirror mounting portion can be suppressed rather than providing a heat sink in the mirror mounting portion. The rotation of the slit portion 14b is achieved by providing the magnet mounting portion 14 closer to the support portion 12 than the mirror mounting portion 11 (the length of the first spring 15 is shorter than the length of the second spring 16). The angle can be further reduced, and an increase in driving energy can be suppressed. Therefore, in the present embodiment, the magnet mounting portion 14 is desirably provided closer to the support portion 12 than the mirror mounting portion 11.

このように本実施形態によれば、光走査装置1は、ミラー装着部11および支持部12とそれぞれ第2のばね16および第1のばね15を介して接続されるとともに、スリットが形成された磁石装着部14を有する。   Thus, according to the present embodiment, the optical scanning device 1 is connected to the mirror mounting portion 11 and the support portion 12 via the second spring 16 and the first spring 15, respectively, and has a slit. It has a magnet mounting part 14.

光の照射に起因してミラー2で発生した熱は、ミラー装着部11から第2のばね16、ミラー装着部14へと伝わる。ミラー装着部14には、スリットが設けられているため、表面積が大きくなり、ミラー装着部11で発生した熱を効果的に放熱することができる。その結果、ミラー2、永久磁石3、ばね部13などの温度上昇を抑制し、光走査装置1を安定して駆動させることができる。   The heat generated in the mirror 2 due to the light irradiation is transmitted from the mirror mounting portion 11 to the second spring 16 and the mirror mounting portion 14. Since the mirror mounting portion 14 is provided with a slit, the surface area is increased, and the heat generated in the mirror mounting portion 11 can be effectively radiated. As a result, the temperature rise of the mirror 2, the permanent magnet 3, the spring part 13, etc. can be suppressed, and the optical scanning device 1 can be driven stably.

また、スリット部14bを磁石装着部14に設けることで、駆動時の空気抵抗の増加を抑制し、駆動エネルギーの増大を抑制しつつ、ミラー2で発生した熱を放熱することができる。   Moreover, by providing the slit part 14b in the magnet mounting part 14, it is possible to radiate heat generated in the mirror 2 while suppressing an increase in air resistance during driving and suppressing an increase in driving energy.

また、主フレーム10を構成する各部を相互に一体に形成することで、組み立て工数の増大を招くことを防ぐことができる。   Moreover, it is possible to prevent an increase in assembly man-hours by forming the respective parts constituting the main frame 10 integrally with each other.

ここで、本実施形態の光走査装置1が組み込まれる画像表示装置の構成および動作について説明する。   Here, the configuration and operation of the image display apparatus in which the optical scanning device 1 of the present embodiment is incorporated will be described.

図5は、本実施形態の光走査装置1を備えた画像表示装置の一構成例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an image display device including the optical scanning device 1 according to the present embodiment.

図5に示す画像表示装置は、外部から供給される映像信号に応じて変調された各色の光束を生成する光束生成装置P1と、光束生成装置P1で生成された各光束を平行光化するためのコリメート光学系P2と、平行光化された各光束を合成するための合成光学系P3と、を有する。また、画像表示装置は、合成光学系P3で合成された光束を画像表示するために水平方向に走査する水平走査部P4と、水平走査部P4で水平方向に走査された光束を垂直方向に走査する垂直走査部P5と、水平方向と垂直方向に走査された光束をスクリーン上に出射するための光学系(図示せず)と、を有する。本実施形態の光走査装置1は、水平走査部P4の走査ミラーP41として画像表示装置に組み込まれる。   The image display apparatus shown in FIG. 5 generates a luminous flux P1 that generates a luminous flux of each color that is modulated according to a video signal supplied from the outside, and collimates each luminous flux generated by the luminous flux generation apparatus P1. The collimating optical system P2 and the combining optical system P3 for combining the collimated light beams. Further, the image display device scans in the vertical direction the horizontal scanning unit P4 that scans in the horizontal direction in order to display the image of the light beam synthesized by the synthesis optical system P3, and the light beam scanned in the horizontal direction in the horizontal scanning unit P4. And an optical system (not shown) for emitting light beams scanned in the horizontal direction and the vertical direction onto the screen. The optical scanning device 1 of this embodiment is incorporated in an image display device as a scanning mirror P41 of a horizontal scanning unit P4.

光束生成装置P1は、外部から供給された映像信号に基づいて画像を構成するための要素となる信号を発生させるとともに、水平走査部P4で使用される水平同期信号と、垂直走査部P5で使用される垂直同期信号とをそれぞれ出力する信号処理回路を有する。この信号処理回路において、赤(R)、緑(G)、青(B)の各映像信号が生成される。   The luminous flux generation device P1 generates a signal that is an element for constructing an image based on a video signal supplied from the outside, and is used in the horizontal synchronization signal used in the horizontal scanning unit P4 and in the vertical scanning unit P5. Signal processing circuits for outputting the vertical synchronizing signals respectively. In this signal processing circuit, red (R), green (G), and blue (B) video signals are generated.

さらに光束生成装置P1は、信号処理回路から出力される3つの映像信号(R,G,B)のそれぞれに応じた光束を発生させる光源部P11を有している。光源部P11は、映像信号の各色に対して光束を発生させるレーザP12と、レーザP12を駆動するためのレーザ駆動系P13と、を有する。各レーザP12としては、半導体レーザあるいは高調波発生機構(SHG)付き固体レーザが好適に用いられる。   Further, the light flux generation device P1 has a light source section P11 that generates light fluxes corresponding to the three video signals (R, G, B) output from the signal processing circuit. The light source unit P11 includes a laser P12 that generates a light beam for each color of the video signal, and a laser drive system P13 that drives the laser P12. As each laser P12, a semiconductor laser or a solid-state laser with a harmonic generation mechanism (SHG) is preferably used.

光束生成装置P1の各レーザP12から出射された各色の光束は、コリメート光学系P2によってそれぞれ平行光化された後、合成光学系P3の各色に対応するダイクロイックミラーに入射される。各ダイクロイックミラーに入射された各色の光束は、波長選択的に反射または透過して合成され、水平走査部P4に出力される。   The light beams of the respective colors emitted from the lasers P12 of the light beam generation device P1 are collimated by the collimating optical system P2, and then enter the dichroic mirrors corresponding to the colors of the combining optical system P3. The light beams of the respective colors incident on the dichroic mirrors are reflected or transmitted in a wavelength selective manner and are output to the horizontal scanning unit P4.

水平走査部P4および垂直走査部P5は、水平走査部P4に入射した光束を、走査ミラーP41,P51を水平方向および垂直方向に走査し、画像として投影する。なお、走査ミラーP41,P51は、信号処理回路から出力され、走査同期回路を通じて入力される同期信号に基づいて、走査駆動回路によって駆動される。   The horizontal scanning unit P4 and the vertical scanning unit P5 scan the scanning mirrors P41 and P51 in the horizontal direction and the vertical direction and project the light beam incident on the horizontal scanning unit P4 as an image. The scanning mirrors P41 and P51 are driven by a scanning drive circuit based on a synchronization signal output from the signal processing circuit and input through the scanning synchronization circuit.

なお、本実施形態においては、駆動部の構成は、図1Cに示した構成に限られるものではない。以下では、図6Aおよび図6Bを参照して、本実施形態における光走査装置1とは異なる構成を有する光走査装置1Aについて説明する。   In the present embodiment, the configuration of the drive unit is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1C. Below, with reference to FIG. 6A and FIG. 6B, the optical scanning apparatus 1A which has a structure different from the optical scanning apparatus 1 in this embodiment is demonstrated.

図6Aは、光走査装置1Aの上面図である。また、図6Bは、図6AのA−A’線に沿った断面図である。なお、図6Aおよび図6Bにおいて、図1Aから図1Cと同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。   FIG. 6A is a top view of the optical scanning device 1A. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 6A. 6A and 6B, the same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 1A to 1C, and description thereof will be omitted.

光走査装置1Aは、光走査装置1と比較して、駆動部の構成を変更した点が異なる。具体的には、光走査装置1Aにおいては、光走査装置1における駆動部20が駆動部30に変更されている。   The optical scanning device 1A is different from the optical scanning device 1 in that the configuration of the drive unit is changed. Specifically, in the optical scanning device 1 </ b> A, the driving unit 20 in the optical scanning device 1 is changed to a driving unit 30.

図6Bを参照すると、駆動部30は、ヨーク31と、コイル35と、を有する。   Referring to FIG. 6B, the driving unit 30 includes a yoke 31 and a coil 35.

ヨーク31は、例えば、鉄系材料、フェライト材料、又はパーマロイ材料などを含む磁性材料で形成され、X軸に沿って永久磁石3を囲むように配置される。ヨーク31は、第1のヨーク部32と、第2のヨーク部33と、第3のヨーク部34を有する。   The yoke 31 is formed of a magnetic material including, for example, an iron-based material, a ferrite material, or a permalloy material, and is disposed so as to surround the permanent magnet 3 along the X axis. The yoke 31 has a first yoke part 32, a second yoke part 33, and a third yoke part 34.

第1のヨーク部32は、永久磁石3の近傍に一端部32a(以下、第1の端部32aと称する)211aを有する。   The first yoke portion 32 has one end portion 32 a (hereinafter referred to as the first end portion 32 a) 211 a in the vicinity of the permanent magnet 3.

第2のヨーク部33は、永久磁石3の近傍であって、永久磁石3の磁化方向と略同じ方向に永久磁石3を挟んで第1の端部32aと対向する一端部33a(以下、第2の端部33aと称する)を有し、第1のヨーク部32に対向して延在する。   The second yoke portion 33 is in the vicinity of the permanent magnet 3 and has one end portion 33a (hereinafter referred to as the first end portion 33a) facing the first end portion 32a with the permanent magnet 3 sandwiched in the same direction as the magnetization direction of the permanent magnet 3. 2 and called end portion 33a), and extends opposite to first yoke portion 32.

第3のヨーク部34は、永久磁石3の磁化方向と略直交する方向で永久磁石3に対向する一端部34a(以下、第3の端部34aと称する)を有し、第1のヨーク部32の他端部32bと第2のヨーク部33の他端部33bとを磁気的に結合する。   The third yoke portion 34 has one end portion 34a (hereinafter referred to as a third end portion 34a) facing the permanent magnet 3 in a direction substantially orthogonal to the magnetization direction of the permanent magnet 3, and the first yoke portion. The other end portion 32 b of 32 and the other end portion 33 b of the second yoke portion 33 are magnetically coupled.

したがって、第1のヨーク部32、第2のヨーク部33、および、第3のヨーク部34は、相互に磁気的に結合されて、一つの磁気回路としてのヨーク31を構成する。なお、第1の端部32aと第3の端部34aとのギャップ、および、第2の端部33aと第3の端部34aとのギャップは、一例として、それぞれ1〜2mmの範囲である。   Therefore, the first yoke part 32, the second yoke part 33, and the third yoke part 34 are magnetically coupled to each other to form a yoke 31 as one magnetic circuit. Note that the gap between the first end portion 32a and the third end portion 34a and the gap between the second end portion 33a and the third end portion 34a are each in the range of 1 to 2 mm, for example. .

コイル35は、第3のヨーク部34に巻き付けられ、導通することで、第1のヨーク部32、第2のヨーク部33、および、第3のヨーク部34を励磁し、永久磁石3に作用する磁場を発生させる。また、コイル35は、後述するように、導通することで、第1の端部32aおよび第2の端部33aと第3の端部34aとに互いに異なる磁極を形成するように構成されている。なお、コイル35は、導通することで、第1の端部32aおよび第2の端部33aと第3の端部34aとに互いに異なる磁極を形成するように構成されていれば、第1のヨーク部32、または、第2のヨーク部33に巻き付けられていてもよい。   The coil 35 is wound around the third yoke portion 34 and becomes conductive, thereby exciting the first yoke portion 32, the second yoke portion 33, and the third yoke portion 34, and acting on the permanent magnet 3. Generate a magnetic field. Further, as will be described later, the coil 35 is configured to form different magnetic poles at the first end portion 32a, the second end portion 33a, and the third end portion 34a by conducting. . If the coil 35 is configured to be electrically conductive so that different magnetic poles are formed at the first end 32a and the second end 33a and the third end 34a, the first end 32a It may be wound around the yoke part 32 or the second yoke part 33.

次に、光走査装置1Aの動作について説明する。   Next, the operation of the optical scanning device 1A will be described.

コイル35に通電すると、第1のヨーク部32、第2のヨーク部33、および、第3のヨーク部34内に磁束が発生し、各ヨーク部に磁極が形成される。このとき、図7Aおよび図7Bに示すように、第1の端部32aおよび第2の端部33aには同種の磁極が形成され、第3の端部34aにはそれとは異なる磁極が形成される。その結果、第1の端部32aと第3の端部34aとの間、および、第2の端部33と第3の端部34aとの間に、それぞれ磁場が発生する。   When the coil 35 is energized, a magnetic flux is generated in the first yoke portion 32, the second yoke portion 33, and the third yoke portion 34, and a magnetic pole is formed in each yoke portion. At this time, as shown in FIGS. 7A and 7B, the same kind of magnetic pole is formed at the first end portion 32a and the second end portion 33a, and a different magnetic pole is formed at the third end portion 34a. The As a result, a magnetic field is generated between the first end portion 32a and the third end portion 34a and between the second end portion 33 and the third end portion 34a.

コイル35に所定方向の電流を流すと、図7Aに示すように、第1の端部32aおよび第2の端部33aにはN極が、第3の端部34aにはS極がそれぞれ発生する。各端部に発生した磁極に起因して、第1の端部32aおよび第2の端部33aからそれぞれ第3の端部34aの方向への磁場が発生する。この磁場が永久磁石3に作用して、永久磁石3のS極が第2の端部33aのN極と引き合うように、永久磁石3(すなわち磁石装着部14)を図で見て左側に傾ける(左偏向状態)。   When a current in a predetermined direction is passed through the coil 35, an N pole is generated at the first end portion 32a and the second end portion 33a, and an S pole is generated at the third end portion 34a, as shown in FIG. 7A. To do. Due to the magnetic pole generated at each end, a magnetic field is generated from the first end 32a and the second end 33a in the direction of the third end 34a. This magnetic field acts on the permanent magnet 3, and the permanent magnet 3 (that is, the magnet mounting portion 14) is tilted to the left as viewed in the figure so that the south pole of the permanent magnet 3 attracts the north pole of the second end 33a. (Left deflection state).

一方、コイル35に上記所定方向と反対方向の電流を流すと、図7Bに示すように、第1の端部32aおよび第2の端部33aにはS極が、第3の端部34aにはN極がそれぞれ発生する。各端部に発生した磁極に起因して、第3の端部34aからそれぞれ第1の端部32aおよび第2の端部33aそれぞれの方向への磁場が発生する。この磁場が永久磁石3に作用して、永久磁石3のN極が第1の端部32aのS極と引き合うように、永久磁石3(すなわち磁石装着部14)を図で見て右側に傾ける(右偏向状態)。   On the other hand, when a current in a direction opposite to the predetermined direction is passed through the coil 35, as shown in FIG. 7B, the first end 32a and the second end 33a have S poles, and the third end 34a has Each has N poles. Due to the magnetic pole generated at each end, a magnetic field is generated from the third end 34a in the direction of the first end 32a and the second end 33a, respectively. The magnetic field acts on the permanent magnet 3, and the permanent magnet 3 (that is, the magnet mounting portion 14) is tilted to the right as viewed in the drawing so that the north pole of the permanent magnet 3 attracts the south pole of the first end portion 32a. (Right deflection state).

上述したように、光走査装置1Aにおいては、光走査装置1と同様に、磁石装着部14の傾きに伴って、ミラー装着部11は、磁石装着部14と同じ方向に傾く。したがって、ある角度で入射する光を、例えば、一方では浅い角度で反射させ、他方では深い角度で反射させることが可能となる。このようにして、コイル35に流れる電流の方向および大きさを変化させることで、走査光の角度を任意に設定できることが可能となる。   As described above, in the optical scanning device 1 </ b> A, similarly to the optical scanning device 1, the mirror mounting portion 11 is tilted in the same direction as the magnet mounting portion 14 as the magnet mounting portion 14 is tilted. Therefore, light incident at a certain angle can be reflected, for example, at a shallow angle on the one hand and at a deep angle on the other hand. In this way, by changing the direction and magnitude of the current flowing through the coil 35, the angle of the scanning light can be arbitrarily set.

また、光走査装置1Aにおいては、光走査装置1と同様に、ミラー2、永久磁石3、ミラー装着部11、磁石装着部14、第1のばね15、および第2のばね16からなる系は、X軸の回りに往復回動を行うねじり共振モードを有する。   Further, in the optical scanning device 1A, as in the optical scanning device 1, the system including the mirror 2, the permanent magnet 3, the mirror mounting portion 11, the magnet mounting portion 14, the first spring 15, and the second spring 16 is And a torsional resonance mode that reciprocates around the X axis.

コイル35には正弦波状の電流が流され、その正弦波状の電流の周波数を上述した系の共振モードの周波数と一致させることで、上述した系はねじり共振を起こし、少ない電流で大きなミラー回転角を有する往復回動を得ることができる。   A sinusoidal current is passed through the coil 35, and by making the frequency of the sinusoidal current coincide with the frequency of the resonance mode of the system described above, the system described above causes torsional resonance, and a large mirror rotation angle with a small current. The reciprocating rotation having can be obtained.

また、光走査装置1Aにおいては、光走査装置1と同様に、磁石装着部14にスリット部14bが形成されているので、ミラーで発生した熱を効果的に放熱することができる。   Further, in the optical scanning device 1A, similarly to the optical scanning device 1, since the slit portion 14b is formed in the magnet mounting portion 14, the heat generated by the mirror can be effectively radiated.

このように、光走査装置1Aによっても、光走査装置1と同様に、ミラー装着部11を回動駆動させつつ、光を照射することでミラー2において発生した熱に起因する温度上昇を抑制することができる。   As described above, also in the optical scanning device 1 </ b> A, similarly to the optical scanning device 1, the mirror mounting portion 11 is driven to rotate, and the temperature rise caused by the heat generated in the mirror 2 is suppressed by applying light. be able to.

なお、光走査装置1および光走査装置1Aにおいては、ヨークの一端部を、永久磁石3に向けて鋭角状の断面を有して形成する、凹凸状の断面を有して形成する、複数の突起を有して形成するなどして、その一端部の断面積を永久磁石3に向けて縮小するように形成してもよい。ヨークの一端部の断面積を永久磁石3に向けて縮小するように形成することで、その端部の磁束密度を増大し、永久磁石3に作用する磁場を増大することができる。その結果、駆動力を増大し、ミラー装着部11の触れ角を増大することができる。   In the optical scanning device 1 and the optical scanning device 1A, one end of the yoke is formed with an acute-shaped cross section toward the permanent magnet 3, and is formed with a concavo-convex cross section. You may form so that the cross-sectional area of the one end part may reduce toward the permanent magnet 3, for example by forming with a protrusion. By forming the yoke in such a manner that the cross-sectional area of one end of the yoke is reduced toward the permanent magnet 3, the magnetic flux density at the end can be increased and the magnetic field acting on the permanent magnet 3 can be increased. As a result, the driving force can be increased and the touch angle of the mirror mounting portion 11 can be increased.

(第2の実施形態)
本実施形態の光走査装置は、第1の実施形態の光走査装置1および光走査装置1Aと比較して、主フレームの構成が異なる。具体的には、本実施形態の光走査装置は、第1の実施形態の光走査装置1および光走査装置1Aと比較して、主フレーム10を主フレーム10Bに変更した点が異なる。なお、以下では、第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
The optical scanning device of the present embodiment is different from the optical scanning device 1 and the optical scanning device 1A of the first embodiment in the configuration of the main frame. Specifically, the optical scanning device of the present embodiment is different from the optical scanning device 1 and the optical scanning device 1A of the first embodiment in that the main frame 10 is changed to the main frame 10B. In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図8Aは、本実施形態の主フレーム10Bの上面図である。また、図8Bは、図8AのB−B’線に沿った断面図である。なお、図8Aおよび図8Bにおいては、主フレーム10Bに永久磁石3が装着されている状態を示す。   FIG. 8A is a top view of the main frame 10B of the present embodiment. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 8A. 8A and 8B show a state where the permanent magnet 3 is attached to the main frame 10B.

図8Aに示すように、本実施形態の主フレーム10Bは、第1の実施形態の光走査装置1および光走査装置1Aにおける主フレーム10と比較して、磁石装着部14を磁石装着部81に変更した点が異なる。   As shown in FIG. 8A, the main frame 10B of the present embodiment has a magnet mounting portion 14 as a magnet mounting portion 81 as compared with the optical scanning device 1 of the first embodiment and the main frame 10 in the optical scanning device 1A. The changes are different.

磁石装着部81は、板状であり、永久磁石3が装着されるとともに、互いに略平行に複数のスリットが形成されたスリット部82を有する。   The magnet mounting portion 81 is plate-shaped, and has a slit portion 82 in which a plurality of slits are formed substantially parallel to each other while the permanent magnet 3 is mounted.

スリット部82は、図8Bに示すように、磁石装着部81の主面に対して上方向に突出した立ち上がり部82aと、磁石装着部81の主面に対して下方向に突出した立ち下がり部82bとを有する。なお、立ち上がり部82aおよび立ち下がり部82bは、例えば、プレス加工などを用いて容易に形成することができる。   As shown in FIG. 8B, the slit portion 82 includes a rising portion 82 a that protrudes upward with respect to the main surface of the magnet mounting portion 81 and a falling portion that protrudes downward with respect to the main surface of the magnet mounting portion 81. 82b. The rising portion 82a and the falling portion 82b can be easily formed using, for example, pressing.

このように、立ち上がり部82aおよび立ち下がり部82bを形成することで、単にスリットを形成するよりも、スリット部82の表面積が増加し、より効率的に放熱を行うことができる。   Thus, by forming the rising portion 82a and the falling portion 82b, the surface area of the slit portion 82 is increased and heat can be radiated more efficiently than simply forming the slit.

なお、立ち上がり部82aのみを形成した場合、あるいは、立ち下がり部82bのみを形成した場合には、磁石装着部81の重心位置がX軸からずれることがある。上述したように、磁石装着部81の重心位置がX軸からずれると、駆動時に不要な振動が発生しやすくなり、安定した光走査を行うことが困難になる。そこで、磁石装着部81の重心位置がX軸からずれるのを防止するためには、立ち上がり部82aと立ち下がり分82bとを交互に、また、立ち上がり部82aと立ち下がり分82bとを同数だけ形成するようにすることが望ましい。   When only the rising part 82a is formed or when only the falling part 82b is formed, the position of the center of gravity of the magnet mounting part 81 may deviate from the X axis. As described above, if the position of the center of gravity of the magnet mounting portion 81 deviates from the X axis, unnecessary vibration is likely to occur during driving, making it difficult to perform stable optical scanning. Therefore, in order to prevent the center of gravity of the magnet mounting portion 81 from deviating from the X axis, the rising portions 82a and the falling portions 82b are alternately formed, and the rising portions 82a and the falling portions 82b are formed in the same number. It is desirable to do so.

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態が本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更され得ることは明らかである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that each embodiment can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention.

1 光走査装置
2 ミラー
3 永久磁石
4 ベース
10 主フレーム
11 ミラー装着部
12 支持部
13 ばね部
14,81 磁石装着部
14a 空孔部
14b,82 スリット部
15 第1のばね
16 第2のばね
20,30 駆動部
21 ヨーク
22,32 第1のヨーク部
22a,32a 第1の端部
22b,32b 他端部
23,33 第2のヨーク部
23a,33a 第2の端部
23b,33b 他端部
24,34 第3のヨーク部
34a 第3の端部
25,35 コイル
82a 立ち上がり部
82b 立ち下がり部
P1 光束生成装置
P11 光源部
P12 レーザ
P13 レーザ駆動系
P2 コリメート光学系
P3 合成光学系
P4 水平走査部
P41 走査ミラー
P5 垂直走査部
P51 走査ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical scanning device 2 Mirror 3 Permanent magnet 4 Base 10 Main frame 11 Mirror mounting part 12 Support part 13 Spring part 14,81 Magnet mounting part 14a Hole part 14b, 82 Slit part 15 1st spring 16 2nd spring 20 , 30 Drive portion 21 Yoke 22, 32 First yoke portion 22a, 32a First end portion 22b, 32b Other end portion 23, 33 Second yoke portion 23a, 33a Second end portion 23b, 33b Other end portion 24, 34 Third yoke portion 34a Third end portion 25, 35 Coil 82a Rising portion 82b Falling portion P1 Light beam generation device P11 Light source portion P12 Laser P13 Laser drive system P2 Collimating optical system P3 Composite optical system P4 Horizontal scanning portion P41 Scanning mirror P5 Vertical scanning unit P51 Scanning mirror

Claims (11)

支持部と、
光を反射するミラーが装着されるミラー装着部と、
前記ミラー装着部の両端に互いに対向して形成され、前記ミラー装着部を前記支持部に対して回動可能に支持する一対のばね部と、
前記ミラー装着部を回動駆動する駆動部と、を有し、
前記一対のばね部の各々は、
永久磁石が装着される、スリットが形成された板状の磁石装着部と、
前記磁石装着部を前記支持部に対して回動可能に支持する第1のばねと、
前記第1のばねと略同位置直線上に設けられ、前記ミラー装着部を前記磁石装着部に対して回動可能に支持する第2のばねと、を有し、
前記駆動部は、
前記ミラー装着部の回動軸に沿って前記永久磁石を囲むように配置されたヨークと、
前記ヨークに巻き付けられ、導通によって前記ヨークを励磁して、前記永久磁石に作用する磁場を発生させるコイルと、を有することを特徴とする光走査装置。
A support part;
A mirror mounting portion on which a mirror that reflects light is mounted;
A pair of spring portions formed opposite to each other at both ends of the mirror mounting portion, and rotatably supporting the mirror mounting portion with respect to the support portion;
A drive unit that rotationally drives the mirror mounting unit,
Each of the pair of spring portions is
A plate-shaped magnet mounting part in which a permanent magnet is mounted and a slit is formed;
A first spring that rotatably supports the magnet mounting portion with respect to the support portion;
A second spring provided on substantially the same straight line as the first spring and rotatably supporting the mirror mounting portion with respect to the magnet mounting portion;
The drive unit is
A yoke arranged so as to surround the permanent magnet along the rotation axis of the mirror mounting portion;
An optical scanning device comprising: a coil wound around the yoke and exciting the yoke by conduction to generate a magnetic field acting on the permanent magnet.
請求項1記載の光走査装置において、
前記永久磁石は、前記回動軸に対して略回転対称となるように配置されるとともに、磁化方向が前記回動軸と略直交するように配置されることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
The permanent magnet is arranged so as to be substantially rotationally symmetric with respect to the rotation axis, and is arranged so that the magnetization direction is substantially orthogonal to the rotation axis.
請求項2記載の光走査装置において、
前記ヨークは、前記永久磁石の磁化方向と略同じ方向に前記永久磁石を挟んで互いに対向する2つの端部と、前記永久磁石の磁化方向と略直交する方向で前記永久磁石に対向する1つの端部と、を有し、
前記コイルが、導通によって前記2つの端部と前記1つの端部とに異なる磁極を形成するように、前記ヨークに巻き付けられていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 2.
The yoke has two end portions facing each other with the permanent magnet sandwiched in substantially the same direction as the magnetization direction of the permanent magnet, and one end facing the permanent magnet in a direction substantially perpendicular to the magnetization direction of the permanent magnet. An end, and
The optical scanning device according to claim 1, wherein the coil is wound around the yoke so as to form different magnetic poles at the two end portions and the one end portion by conduction.
請求項2記載の光走査装置において、
前記ヨーク部は、前記永久磁石の磁化方向と略直交する方向に前記永久磁石を挟んで互いに対向する2つの端部を有し、
前記コイルは、導通によって前記2つの端部にそれぞれ異なる磁極を形成するように、前記ヨーク部に巻き付けられていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 2.
The yoke portion has two end portions facing each other across the permanent magnet in a direction substantially perpendicular to the magnetization direction of the permanent magnet,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the coil is wound around the yoke portion so as to form different magnetic poles at the two end portions by conduction.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記ミラー装着部は、枠状であることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
The optical scanning device, wherein the mirror mounting portion is frame-shaped.
請求項1から5のいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記第1のばねは、前記第2のばねよりも短いことを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 5,
The optical scanning device characterized in that the first spring is shorter than the second spring.
請求項1から6のいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記スリットは、前記磁石装着部の主面に対して上方向に突出した立ち上がり部、および、前記磁石装着部の主面に対して下方向に突出した立ち下がり部が形成されていることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6,
The slit is formed with a rising portion protruding upward with respect to the main surface of the magnet mounting portion and a falling portion protruding downward with respect to the main surface of the magnet mounting portion. An optical scanning device.
請求項7記載の光走査装置において、
前記立ち上がり部と前記立ち下がり部とは、交互に形成されていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 7.
The optical scanning device, wherein the rising portion and the falling portion are alternately formed.
請求項7または8記載の光走査装置において、
前記立ち上がり部と前記立ち下がり部とは、同数形成されていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 7 or 8,
The number of the rising parts and the falling parts are the same.
請求項1から9のいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記スリットは、前記回動軸に対して対称に形成されていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 9,
The optical scanning device characterized in that the slit is formed symmetrically with respect to the rotation axis.
変調された光束を生成する光束生成装置と、
前記光束を反射及び走査する請求項1から10のいずれか1項に記載の光走査装置と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
A light beam generator for generating a modulated light beam;
An image display device comprising: the optical scanning device according to claim 1 that reflects and scans the light flux.
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