JP2016180832A - Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna - Google Patents
Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016180832A JP2016180832A JP2015060430A JP2015060430A JP2016180832A JP 2016180832 A JP2016180832 A JP 2016180832A JP 2015060430 A JP2015060430 A JP 2015060430A JP 2015060430 A JP2015060430 A JP 2015060430A JP 2016180832 A JP2016180832 A JP 2016180832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- tilt actuator
- mirror holder
- holder
- base
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ミラーチルトアクチュエータに関し、特に、ミラーを搭載し、その反射光の指向方向を制御するミラーチルトアクチュエータに関する。 The present invention relates to a mirror tilt actuator, and more particularly to a mirror tilt actuator that mounts a mirror and controls the direction of reflected light.
近年、宇宙太陽光利用システム（SSPS：Space Solar Power System）が、地球環境に優しい新しいエネルギーシステムとして期待されている。宇宙太陽光利用システムは、静止軌道上に巨大な太陽電池を配置し、収集した太陽光エネルギーをマイクロ波やレーザ光に変換して地上に送るシステムである。そのため、天然ガスや石油などと違って、エネルギー源が枯渇する可能性がほとんどない。 In recent years, Space Solar Power System (SSPS) is expected as a new energy system that is friendly to the global environment. The space solar power utilization system is a system in which a huge solar cell is placed on a geostationary orbit, and the collected solar energy is converted into microwaves or laser light and sent to the ground. Therefore, unlike natural gas and oil, there is almost no possibility of exhausting energy sources.
しかし、宇宙空間から地上への送電は、レーザ光やマイクロ波を送信機と受信機との間で直接送受信することにより行われるので、送信機側のアンテナと受信機側のアンテナとが厳密に相対することが求められる。 However, since power transmission from outer space to the ground is performed by directly transmitting and receiving laser light and microwaves between the transmitter and the receiver, the transmitter antenna and the receiver antenna are strictly connected. It is required to be opposed.
このような条件を満たすため、光空間通信などにおけるビーム指向装置は、粗捕捉追尾機構（ＣＰＭ：Ｃｏａｒｓｅ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と精捕捉追尾機構（ＦＰＭ：Ｆｉｎｅ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）との２種類の追尾機構組み合わせて構成している。 In order to satisfy such a condition, a beam directing device in optical space communication or the like is combined with two types of tracking mechanisms, a coarse capturing tracking mechanism (CPM) and a fine capturing tracking mechanism (FPM). It is composed.
ＣＰＭは２軸ジンバルにより大型ミラーを制御し、送信相手からのレーザ光にアンテナをおおまかに向ける追尾機構である。ＦＰＭは電磁吸引方式の２軸駆動により小型ミラーを制御し、送信相手からのレーザ光にアンテナを１万分の１度のオーダーで精密に向ける精捕捉追尾機構である。本発明は、後者のＦＰＭに用いるのに適したミラーチルトアクチュエータに関する。 The CPM is a tracking mechanism that controls a large mirror by a two-axis gimbal and roughly points an antenna to a laser beam from a transmission partner. The FPM is a fine-tracking tracking mechanism that controls a small mirror by two-axis driving of an electromagnetic suction method and precisely points the antenna to the laser beam from the transmission partner on the order of 1 / 10,000. The present invention relates to a mirror tilt actuator suitable for use in the latter FPM.
例えば、特開２０１０−２３７２７３号（特許文献１）には、ＦＰＭに用いられているミラーチルトアクチュエータが記載されている。図１２に示すような特許文献１に開示されたミラーチルトアクチュエータ31は、ミラー33を保持するミラーホルダ34の中心からＺ軸方向に伸びたトーションバー38を介してベース32に固定されている。そして、コイル36と磁気回路（図示なし）からなる駆動部の電磁力により、ミラーホルダがトーションバーの固定端部を中心にして、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りに傾くようになっている。 For example, JP 2010-237273 A (Patent Document 1) describes a mirror tilt actuator used for FPM. A mirror tilt actuator 31 disclosed in Patent Document 1 as shown in FIG. 12 is fixed to the base 32 via a torsion bar 38 extending in the Z-axis direction from the center of the mirror holder 34 that holds the mirror 33. The mirror holder is tilted about the X axis and the Y axis around the fixed end of the torsion bar by the electromagnetic force of the drive unit comprising the coil 36 and a magnetic circuit (not shown).
また、ＷＯ２０１１／００７６２８号（特許文献２）にも、ＦＰＭに用いられているミラーチルトアクチュエータが開示されている。図１３に示すような特許文献２に開示されたミラーチルトアクチュエータ41は、ミラーホルダ44のＸＹ面と平行に配置された平板バネ45を介してベース42に固定されている。そして、ミラー43が磁気回路47、コイル46で構成される駆動部の電磁力により、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りに傾くようになっている。 WO 2011/007628 (Patent Document 2) also discloses a mirror tilt actuator used for FPM. A mirror tilt actuator 41 disclosed in Patent Document 2 as shown in FIG. 13 is fixed to the base 42 via a flat spring 45 disposed in parallel with the XY plane of the mirror holder 44. The mirror 43 is tilted about the X axis and the Y axis by the electromagnetic force of the drive unit composed of the magnetic circuit 47 and the coil 46.
しかしながら、特許文献１および特許文献２のミラーチルトアクチュエータの構造は、ミラーホルダとベースとをつなぐ平板バネがミラーホルダから、その外側へ伸展する構造になっている。そのため、ミラー外径が１００mmの場合、制御できない変形モードの構造共振周波数（不要共振モード）が２００Ｈｚ近傍の低周波領域に存在することが解析結果から分かっている。不要共振モードは並進方向の変位を伴うため、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りの駆動機構において制御が困難である。そのため、特許文献１および特許文献２のミラーチルトアクチュエータでは、制御帯域が２００Ｈｚ以下に制限される課題があった。 However, the structures of the mirror tilt actuators of Patent Document 1 and Patent Document 2 are such that a flat spring connecting the mirror holder and the base extends from the mirror holder to the outside thereof. Therefore, when the outer diameter of the mirror is 100 mm, the analysis result shows that the structural resonance frequency (unnecessary resonance mode) of the deformation mode that cannot be controlled exists in the low frequency region near 200 Hz. Since the unnecessary resonance mode is accompanied by a displacement in the translation direction, it is difficult to control the drive mechanism around the X axis and the Y axis. Therefore, the mirror tilt actuators of Patent Document 1 and Patent Document 2 have a problem that the control band is limited to 200 Hz or less.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＦＰＭの低周波領域における不要共振モードを無くし、制御帯域の拡大を可能にするミラーチルトアクチュエータを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a mirror tilt actuator that eliminates an unnecessary resonance mode in the low-frequency region of the FPM and enables an expansion of a control band. .
上記課題を解決するために、本発明のミラーチルトアクチュエータは、ベースと、ミラーを保持するミラーホルダと、前記ミラーホルダを前記ベースに対して可動に支持する弾性部材と、制御信号に応じて前記ミラーホルダを駆動して前記ミラーのチルト角を調整することにより、前記ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有するミラーチルトアクチュエータにおいて、前記弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、前記駆動手段としてｍ個の駆動手段を有し前記ｎ、前記ｍはそれぞれ整数であり、前記平板バネは屈曲した部位を備えており、前記ｎ枚の平板バネは、該ミラーの中心に関して回転対称、かつ、ミラーホルダの外周の内側に収まるように配置され、前記ｍ個の駆動手段は、該ミラーの中心に関して回転対称となるように配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a mirror tilt actuator according to the present invention includes a base, a mirror holder that holds a mirror, an elastic member that movably supports the mirror holder with respect to the base, and the control unit according to a control signal. A mirror tilt actuator having a driving means for directing a reflected beam from the mirror in a desired direction by adjusting a tilt angle of the mirror by driving a mirror holder, and having n plate springs as the elastic member In addition, the driving means includes m driving means, n and m are integers, the flat spring includes a bent portion, and the n flat springs are in relation to the center of the mirror. The m driving means are arranged so as to be rotationally symmetric and fit inside the outer periphery of the mirror holder, and the m driving means are related to the center of the mirror. Characterized in that it is arranged so as to be rotationally symmetrical Te.
本発明によれば、低周波領域における不要共振モードを無くし、制御帯域を拡大することができるミラーチルトアクチュエータを提供することが可能になる。加えて、ミラーチルトアクチュエータ本体の小型化も可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a mirror tilt actuator that can eliminate an unnecessary resonance mode in a low frequency region and expand a control band. In addition, the mirror tilt actuator body can be downsized.
<第１実施形態>
本発明の最小構成としての実施の形態を図を用いて説明する。図１は、第１実施形態にかかるミラーチルトアクチュエータの斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ´でのミラーチルトアクチュエータの断面図である。
<First embodiment>
An embodiment as a minimum configuration of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a mirror tilt actuator according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the mirror tilt actuator taken along line AA ′ of FIG.
本発明によるミラーチルトアクチュエータ1は、最小構成として、ベース2と、ミラー3を保持するミラーホルダ4と、ミラーホルダ4をベース2に対して可動に支持する弾性部材5と、制御信号に応じてミラーホルダを駆動してミラーのチルト角を調整することにより、ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段6a〜6d,7a〜7dとを有している。 The mirror tilt actuator 1 according to the present invention has, as a minimum configuration, a base 2, a mirror holder 4 that holds the mirror 3, an elastic member 5 that movably supports the mirror holder 4 with respect to the base 2, and a control signal. Driving means 6a to 6d and 7a to 7d for directing a reflected beam by the mirror in a desired direction by driving the mirror holder and adjusting the tilt angle of the mirror.
特に、本ミラーチルトアクチュエータにおいては、弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、駆動手段としてｍ個の駆動手段を有している（ｎ、ｍはそれぞれ整数、一軸アクチュエータの場合はｍは２以上の整数、二軸アクチュエータの場合はｍは３以上の整数）。 In particular, this mirror tilt actuator has n flat springs as elastic members and m drive means as drive means (n and m are integers, and m is 2 in the case of a uniaxial actuator). The above integer, m is an integer of 3 or more in the case of a biaxial actuator).
平板バネの形状は屈曲部を備えており、弾性部材はミラーの中心に関して回転対称になっている。また、弾性部材はミラーホルダ4の外周から出ない、ミラーホルダの内側に収まるように配置されている。 The flat spring has a bent portion, and the elastic member is rotationally symmetric with respect to the center of the mirror. Further, the elastic member is arranged so as not to come out of the outer periphery of the mirror holder 4 and to be inside the mirror holder.
ｍ個の駆動手段は、ｍ個のコイル6a〜6dとｍ個の磁気回路7a〜7dとを有している。ｍ個の駆動手段もミラーの中心に関して回転対称となるように配置されている。 The m driving means includes m coils 6a to 6d and m magnetic circuits 7a to 7d. The m driving means are also arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the center of the mirror.
図３は、チルト発生のメカニズムを例示した図である。磁気回路は磁極を逆にした２つの永久磁石を重ねて形成されている。コイルに通電されると、通電量に応じて磁場が発生する。この磁場は磁気回路の磁場と磁気相互作用を行い、そのときの発生力によりミラーホルダは平板バネの弾性力に抗して変位する。磁気回路とコイルとからなる磁石ユニットが複数設けられて、各コイルにはそれぞれ異なる電流値及び向きの電流が流せるので、電流値及び電流の向きの違いにより、ミラーホルダはベースに対して並進変位や傾斜変位をさせることができる。図４はミラーホルダがベースに対して傾斜変位した時、図５はミラーホルダがベースに対して並進変位した時の形状を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating the mechanism of tilt generation. The magnetic circuit is formed by stacking two permanent magnets with the magnetic poles reversed. When the coil is energized, a magnetic field is generated according to the energization amount. This magnetic field interacts with the magnetic field of the magnetic circuit, and the mirror holder is displaced against the elastic force of the flat spring by the generated force. A plurality of magnet units consisting of a magnetic circuit and coils are provided, and currents with different current values and directions can flow through the coils. Therefore, the mirror holder is displaced in translation relative to the base due to differences in current values and current directions. And can be tilted. FIG. 4 shows a shape when the mirror holder is displaced with respect to the base, and FIG. 5 shows a shape when the mirror holder is translated with respect to the base.
本ミラーチルトアクチュエータは、上記構成により、平板バネが屈曲部を有するために応力集中を緩和できると同時に、稼動中にミラーの反射面がミラーの厚さ方向（Ｚ軸方向）に不要に変位することがないために駆動チルト効率および振動特性に優れている。さらに、本ミラーチルトアクチュエータは、平板バネがミラーホルダ4の外周から出ない、ミラーホルダの内側に収まるように配置されているため、ミラーホルダに対する板バネの剛性は高くなり、不要共振モードを高周波側に移すことが可能になる。
<第２実施形態>
本発明の第２実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態と同一の構成、機能を備えた部材の詳細な説明は省略する。図６は、本実施形態にかかるミラーチルトアクチュエータの斜視図である。
With this configuration, the mirror tilt actuator can relieve stress concentration because the flat spring has a bent portion, and at the same time, the reflecting surface of the mirror is unnecessarily displaced in the mirror thickness direction (Z-axis direction) during operation. Therefore, the drive tilt efficiency and vibration characteristics are excellent. Furthermore, since the mirror tilt actuator is arranged so that the flat spring does not come out of the outer periphery of the mirror holder 4 and fits inside the mirror holder, the rigidity of the plate spring with respect to the mirror holder is increased, and the unnecessary resonance mode is set to high frequency. It becomes possible to move to the side.
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described. Here, detailed description of members having the same configuration and function as those of the first embodiment is omitted. FIG. 6 is a perspective view of the mirror tilt actuator according to the present embodiment.
図６を参照すると、本発明の第２実施形態のミラーチルトアクチュエータ11は、光ビームを媒体として用いる光送受信アンテナに用いられるＸ軸、Ｙ軸の二軸駆動のミラーチルトアクチュエータである。 Referring to FIG. 6, a mirror tilt actuator 11 according to a second embodiment of the present invention is an X-axis and Y-axis drive mirror tilt actuator used for an optical transmission / reception antenna using a light beam as a medium.
ベース12と、ミラー13を保持するミラーホルダ14と、ミラーホルダ14をベース12に対して可動に支持する弾性部材と、図示しない制御回路から供給される制御信号に応じてミラーホルダ14を駆動してミラーのチルト角（θx,θy）を調整することにより、ミラーによる反射ビームを所望の方向に指向させる駆動手段とを有している。 The base 12, the mirror holder 14 that holds the mirror 13, the elastic member that movably supports the mirror holder 14 relative to the base 12, and the mirror holder 14 is driven according to a control signal supplied from a control circuit (not shown). Driving means for directing the reflected beam from the mirror in a desired direction by adjusting the tilt angle (θx, θy) of the mirror.
ミラーホルダ14は、正方形状に形成されたホルダ板である。ホルダ板の対角線の長さは円形のミラー13の直径以下になっている。図７はミラーホルダ14の表面側の構成を示す。図８はミラーホルダ14の裏面側の構成を示す。なお、本明細書では、送受信光が入射する側（ミラーの反射面）を表面、表面に対する反対側を裏面と記載する。ミラーホルダ14の表面側中央部分には、ミラーが装着されるミラー取付孔が設けられている。ミラーホルダ14の裏面側には弾性部材と駆動手段の一部が固着されている。 The mirror holder 14 is a holder plate formed in a square shape. The length of the diagonal line of the holder plate is less than the diameter of the circular mirror 13. FIG. 7 shows the configuration of the surface side of the mirror holder 14. FIG. 8 shows the configuration of the back side of the mirror holder 14. In this specification, the side on which transmitted / received light is incident (the reflection surface of the mirror) is referred to as the front surface, and the opposite side to the front surface is referred to as the back surface. A mirror mounting hole in which a mirror is mounted is provided in the center portion on the surface side of the mirror holder. An elastic member and a part of the driving means are fixed to the back side of the mirror holder 14.
弾性部材は、同じ形状・部材からなるｎ枚の薄型の平板バネである。本例ではｎ＝４である。ただし、一軸アクチュエータの場合は、ｎは２以上の整数であればよい。また、本実施例のごとく二軸アクチュエータの場合は、ｎは３以上の整数であればよく、好ましくはｎは４以上である。 The elastic member is n thin flat plate springs having the same shape / member. In this example, n = 4. However, in the case of a uniaxial actuator, n may be an integer of 2 or more. In the case of a biaxial actuator as in this embodiment, n may be an integer of 3 or more, and preferably n is 4 or more.
４枚の平板バネ15a〜15dは、それぞれ、曲線状（円弧状）に延びる区間である屈曲部と、直線状に延びる区間である直線部を有し、略「つ」字状の形状になっている。図９に第２実施形態における平板バネの形状を示す。 Each of the four flat springs 15a to 15d has a bent portion that is a section extending in a curved shape (arc shape) and a straight section that is a section extending linearly, and has a substantially “T” shape. ing. FIG. 9 shows the shape of the flat spring in the second embodiment.
平板バネ15a〜15dは、ミラーの中心に関して回転対称であり、屈曲部側がミラーの中心側であり、直線部側がミラーホルダ14の外周側になるように配置されている。 The flat springs 15a to 15d are rotationally symmetric with respect to the center of the mirror, and are arranged so that the bent portion side is the center side of the mirror and the linear portion side is the outer peripheral side of the mirror holder 14.
平板バネ15a〜15dの屈曲部に近い方の一端はミラーホルダ4にネジ等により固着され、直線部に近い方の一端はベース2にネジ等により固着されている。平板バネ15a〜15dは、その両端にネジ止め用の穴を有する。 One end of the flat springs 15a to 15d closer to the bent portion is fixed to the mirror holder 4 with a screw or the like, and one end closer to the straight portion is fixed to the base 2 with a screw or the like. The flat springs 15a to 15d have screw holes at both ends.
なお、本発明において、回転対称であるとは、ミラーの中心に関して等角度間隔（ｎ＝４の場合、９０度間隔）で、かつ、中心から等しい半径上にある状態を含有する。 In the present invention, “rotationally symmetric” includes a state that is equiangularly spaced with respect to the center of the mirror (at 90 ° when n = 4) and on the same radius from the center.
平板バネ15a〜15dはミラー面に垂直な方向に屈曲する部位を持たない。よって、平板バネ15a〜15dは、ミラーホルダ14のＺ軸方向の振動に対する剛性を高めることができる。また、平板バネ15a〜15dの両端は、ミラーホルダ14の外周より内側に配置される。そのため、先行技術文献の平板バネと同じ材質を採用しても、先行技術文献の平板バネはミラーホルダの外周から、その外側へ伸展する構造になっているため、バネ自体が大きな剛性を得ることが可能である。その結果、不要共振モードの周波数を高周波側にずらし、制御帯域を広げることが可能になる。 The flat springs 15a to 15d do not have a portion bent in a direction perpendicular to the mirror surface. Therefore, the flat springs 15a to 15d can increase the rigidity of the mirror holder 14 against vibration in the Z-axis direction. Further, both ends of the flat springs 15a to 15d are arranged inside the outer periphery of the mirror holder 14. Therefore, even if the same material as the flat spring of the prior art document is adopted, the flat spring of the prior art document has a structure that extends from the outer periphery of the mirror holder to the outside thereof, so that the spring itself has a great rigidity. Is possible. As a result, the frequency of the unnecessary resonance mode can be shifted to the high frequency side to widen the control band.
しかも、平板バネ15a〜15dは、屈曲する屈曲部を有しているので、ミラーチルト方向の剛性は低くすることも実現している。 Moreover, since the flat springs 15a to 15d have bent portions that bend, the rigidity in the mirror tilt direction is also reduced.
なお、図５に示す平板バネの形状は、例示であって、平板バネの形状は、これら形状に限定されるわけではない。例えば、平板バネの幅は一定である必要はなく、必要に応じて、幅を調整してもかまわない。 In addition, the shape of the flat spring shown in FIG. 5 is an illustration, and the shape of the flat spring is not limited to these shapes. For example, the width of the flat spring need not be constant, and the width may be adjusted as necessary.
駆動手段は、ｍ個のコイルとｍ個の磁気回路とを有している。本例ではｍ＝４である。ただし、一軸アクチュエータの場合は、ｍは２以上の整数であればよい。また、本実施例のごとく二軸アクチュエータの場合は、ｍは３以上の整数であればよく、好ましくはｍは４以上である。 The driving means has m coils and m magnetic circuits. In this example, m = 4. However, in the case of a uniaxial actuator, m may be an integer of 2 or more. In the case of a biaxial actuator as in this embodiment, m may be an integer of 3 or more, and preferably m is 4 or more.
駆動手段はミラーの中心に関して回転対称となるように配置されている。具体的には、４個の駆動手段（コイル16a〜16d,磁気回路17a〜17d）は、各々ミラーの中心に関して回転対称となるように配置されている。 The driving means is arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the center of the mirror. Specifically, the four drive means (coils 16a to 16d, magnetic circuits 17a to 17d) are arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the center of the mirror.
また、ベース12に配置された４つのコイル16a〜16dと、ミラーホルダ14に取り付けられた４つの磁気回路17a〜17dは、それぞれ対向して配置され、対をなしている。 Further, the four coils 16a to 16d arranged on the base 12 and the four magnetic circuits 17a to 17d attached to the mirror holder 14 are arranged to face each other and form a pair.
なお、コイルと磁気回路との間には動作時にコイルと磁気回路とが干渉しないように、隙間が設けられている。また、磁気回路17a〜17dはヨークと組み合わせて適用しても良い。 A gap is provided between the coil and the magnetic circuit so that the coil and the magnetic circuit do not interfere during operation. Further, the magnetic circuits 17a to 17d may be applied in combination with a yoke.
ベース12は、略正方形のベース板である。ベース12は中心に貫通した孔を備える。この孔はミラーホルダ14に平板バネを取り付けるための作業用の孔である。図６は、ベース12の概略を示す上面図である。ベース12の孔の周囲は凸部が形成されている。平板バネ15a〜15dの一端は、この凸部にねじ等により固定されている。さらに、ベース12板には孔の周囲を回転対称に、コイル16a〜16dが固着されている。 The base 12 is a substantially square base plate. The base 12 has a hole penetrating through the center. This hole is a work hole for attaching a flat spring to the mirror holder 14. FIG. 6 is a top view schematically showing the base 12. Convex portions are formed around the holes of the base 12. One ends of the flat springs 15a to 15d are fixed to the convex portions by screws or the like. Further, coils 16a to 16d are fixed to the base 12 plate so as to be rotationally symmetrical around the hole.
本ミラーチルトアクチュエータは、上記構成により、平板バネが屈曲部を有するために応力集中を緩和できると同時に、稼動中にミラーの反射面がミラーの厚さ方向（Ｚ軸方向）に不要に変位することがないために駆動チルト効率および振動特性に優れている。さらに、本ミラーチルトアクチュエータは、平板バネをミラーの中心に近い場所に配置し、また、ミラーホルダの外周から出ない、ミラーホルダの内側に収まるようにしているため、ミラーホルダに対する板バネの剛性は高くなり、不要共振モードを高周波側に移すことが可能になる。具体的には、構造共振周波数を大きくすることができ、ミラー外径Φ100mmの場合、制御帯域を800Hz程度又はそれ以上にすることが可能である。
With this configuration, the mirror tilt actuator can relieve stress concentration because the flat spring has a bent portion, and at the same time, the reflecting surface of the mirror is unnecessarily displaced in the mirror thickness direction (Z-axis direction) during operation. Therefore, the drive tilt efficiency and vibration characteristics are excellent. Furthermore, in this mirror tilt actuator, the flat spring is placed near the center of the mirror, and does not come out of the outer periphery of the mirror holder so as to fit inside the mirror holder. And the unnecessary resonance mode can be shifted to the high frequency side. Specifically, the structural resonance frequency can be increased, and in the case of the mirror outer diameter Φ100 mm, the control band can be about 800 Hz or more.
なお、上記実施形態では、可動側であるミラーホルダ14に磁気回路17a〜17dを配置し、固定側であるベース12にコイル16a〜16dを配置するムービングマグネット方式を採用したが、コイルと磁気回路の配置は逆でもよい。すなわち、可動側であるミラーホルダにコイルを配置し、固定側であるベースを配置するムービングコイル方式を採用してもよい。 In the above embodiment, the moving magnet method is adopted in which the magnetic circuits 17a to 17d are arranged on the mirror holder 14 on the movable side and the coils 16a to 16d are arranged on the base 12 on the fixed side. The arrangement of may be reversed. That is, a moving coil system in which a coil is disposed on the mirror holder on the movable side and a base on the stationary side may be employed.
ムービングコイル方式の場合は、平板バネは、ミラーホルダ14に装着したコイルへの電流供給用の配線を兼ねてもよい。つまり、平板バネを、コイル駆動用の電流を流す配線として用いてもよい。平板バネがコイルに電流を供給する配線を兼ねる構成では、ベースとミラーホルダ14との間に、別途配線を設ける必要がなくなる。また、平板バネは弾性を有しているので、コイルへの電流供給を行う導線のフリクションに起因する制御性能の低下を防ぐことができる。また、アクチュエータ駆動時の繰り返し応力に起因する導線の損傷を防ぐこともできるという効果もある。
<第３実施形態>
次に、本発明における、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係るミラーチルトアクチュエータの弾性部材は、第２実施形態の平板バネが一体化した形状になっている。ここでは、第２実施形態と同一の構成、機能を備えた部材の詳細な説明は省略する。
In the case of the moving coil system, the flat spring may also serve as a current supply wiring to the coil mounted on the mirror holder 14. That is, the flat spring may be used as a wiring for passing a coil driving current. In the configuration in which the flat spring also serves as a wiring for supplying a current to the coil, it is not necessary to provide a separate wiring between the base and the mirror holder 14. Further, since the flat spring has elasticity, it is possible to prevent a decrease in control performance due to friction of a conducting wire that supplies current to the coil. In addition, there is an effect that it is possible to prevent the conductor from being damaged due to the repeated stress when the actuator is driven.
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The elastic member of the mirror tilt actuator according to the third embodiment has a shape in which the flat spring of the second embodiment is integrated. Here, detailed description of members having the same configuration and function as those of the second embodiment is omitted.
図１１に第２実施形態における平板バネ25の形状を示す。弾性部材は、１枚の薄型の平板バネである。平板バネは、４つの羽根部と、その羽根部を中心で連結した連結部を有し、全体として卍字形状になっている。羽根部は、それぞれ、曲線状（円弧状）に延びる区間である屈曲部と、直線状に延びる区間である直線部を有し、略「つ」字状の形状になっている。羽根部は、連結部に関して回転対称であり、屈曲部側が連結部側であり、直線部が外側になるように配置されている。また、平板バネ25は、ミラーホルダの外周から出ない外周より内側に収まる大きさである。 FIG. 11 shows the shape of the flat spring 25 in the second embodiment. The elastic member is a thin flat plate spring. The flat spring has four blade portions and a connecting portion that connects the blade portions at the center, and has a generally square shape as a whole. Each of the blade portions has a bent portion that is a section extending in a curved shape (arc shape) and a straight portion that is a section extending in a straight line shape, and has a substantially “T” shape. The blade portion is rotationally symmetric with respect to the connecting portion, and is disposed so that the bent portion side is the connecting portion side and the linear portion is on the outer side. Further, the flat spring 25 is sized to fit inside the outer periphery that does not protrude from the outer periphery of the mirror holder.
第２実施形態の弾性部材は、第１実施形態の効果に加えて、複数の平板バネを一体化することで、平板ばね同士の相対位置を合わせることが容易になる。なお、連結部の位置は中心側なので、バネの変形に影響はない。 In addition to the effects of the first embodiment, the elastic member of the second embodiment can easily align the relative positions of the flat springs by integrating a plurality of flat springs. In addition, since the position of a connection part is a center side, there is no influence on deformation | transformation of a spring.
図１１に示す平板バネの形状は、例示であって、平板バネの形状は、これら形状に限定されるわけではない。例えば、平板バネの幅は一定である必要はなく、必要に応じて、幅を調整してもかまわない。 The shape of the flat spring shown in FIG. 11 is an example, and the shape of the flat spring is not limited to these shapes. For example, the width of the flat spring need not be constant, and the width may be adjusted as necessary.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のミラーチルトアクチュエータは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、種々の変形が可能であることは云うまでもない。例えば、アクチュエータの型式としては、二軸型に限らず、一軸型であってもよい。 As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, the mirror tilt actuator of the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible. . For example, the type of the actuator is not limited to the biaxial type, but may be a uniaxial type.
また、本アクチュエータの適用対象としては、光ビームを媒体として用いる光送受信アンテナに用いられるＸ軸、Ｙ軸の二軸駆動のミラーチルトアクチュエータに限らず、指向制御が必要なミラー以外の部材の指向を制御するものであってもよい。 Further, the application target of this actuator is not limited to the X-axis and Y-axis biaxially driven mirror tilt actuators used for optical transmission / reception antennas using a light beam as a medium, and directivity of members other than mirrors that require directivity control. It may be one that controls.
1 ミラーチルトアクチュエータ
2 ベース
3 ミラー
4 ミラーホルダ
5 弾性部材
6a コイル
6b コイル
6c コイル
6d コイル
7a 磁気回路
7b 磁気回路
7c 磁気回路
7d 磁気回路
11 ミラーチルトアクチュエータ
12 ベース
13 ミラー
14 ミラーホルダ
15a 平板バネ
15b 平板バネ
15c 平板バネ
15d 平板バネ
16a コイル
16b コイル
16c コイル
16d コイル
17a 磁気回路
17b 磁気回路
17c 磁気回路
17d 磁気回路
25 平板バネ
31 ミラーチルトアクチュエータ
32 ベース
33 ミラー
34 ミラーホルダ
35 平板バネ
36 コイル
38 トーションバー
41 ミラーチルトアクチュエータ
42 ベース
43 ミラー
44 ミラーホルダ
45 平板バネ
46 コイル
47 磁気回路
1 Mirror tilt actuator
2 base
3 Mirror
4 Mirror holder
5 Elastic member
6a coil
6b coil
6c coil
6d coil
7a Magnetic circuit
7b Magnetic circuit
7c Magnetic circuit
7d magnetic circuit
11 Mirror tilt actuator
12 base
13 Mirror
14 Mirror holder
15a Flat spring
15b Flat spring
15c Flat spring
15d flat spring
16a coil
16b coil
16c coil
16d coil
17a Magnetic circuit
17b Magnetic circuit
17c Magnetic circuit
17d magnetic circuit
25 Flat spring
31 Mirror tilt actuator
32 base
33 Mirror
34 Mirror holder
35 Flat spring
36 coils
38 Torsion bar
41 Mirror tilt actuator
42 base
43 Mirror
44 Mirror holder
45 Flat spring
46 coils
47 Magnetic circuit
Claims (7)
前記弾性部材としてｎ枚の平板バネを有すると共に、前記駆動手段としてｍ個の駆動手段を有し、
前記ｎ、前記ｍはそれぞれ整数であり、
前記平板バネは屈曲した部位を備えており、
前記ｎ枚の平板バネは、該ミラーの中心に関して回転対称、かつ、ミラーホルダの外周の内側に収まるように配置され、
前記ｍ個の駆動手段は、該ミラーの中心に関して回転対称となるように配置されていることを特徴とするミラーチルトアクチュエータ。 By adjusting the tilt angle of the mirror by driving the mirror holder in accordance with a control signal, a base, a mirror holder that holds the mirror, an elastic member that movably supports the mirror holder with respect to the base , A mirror tilt actuator having driving means for directing a reflected beam from the mirror in a desired direction,
The elastic member has n flat springs, and the driving means has m driving means,
N and m are integers,
The flat spring has a bent portion,
The n flat springs are arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the center of the mirror and to be inside the outer periphery of the mirror holder,
The m tilting actuators, wherein the m driving means are arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the center of the mirror.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015060430A JP2016180832A (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015060430A JP2016180832A (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016180832A true JP2016180832A (en) | 2016-10-13 |
Family
ID=57132515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015060430A Pending JP2016180832A (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016180832A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109828427A (en) * | 2019-02-21 | 2019-05-31 | 苏州佳世达光电有限公司 | Actuating module and projection arrangement comprising this actuating module |
| CN110768503A (en) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 绵阳安和光电科技有限公司 | XYZ three-direction vibration motor |
| JP2020085924A (en) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| JP2020091343A (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| WO2023138026A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 昂纳信息技术（深圳）有限公司 | Tunable optical filter and light channel monitoring module |
-
2015
- 2015-03-24 JP JP2015060430A patent/JP2016180832A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020085924A (en) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| US11448945B2 (en) | 2018-11-15 | 2022-09-20 | Seiko Epson Corporation | Optical path shifting device and image display device |
| JP7196552B2 (en) | 2018-11-15 | 2022-12-27 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| JP2020091343A (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| JP7155967B2 (en) | 2018-12-04 | 2022-10-19 | セイコーエプソン株式会社 | Optical path shift device and image display device |
| CN109828427A (en) * | 2019-02-21 | 2019-05-31 | 苏州佳世达光电有限公司 | Actuating module and projection arrangement comprising this actuating module |
| CN110768503A (en) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 绵阳安和光电科技有限公司 | XYZ three-direction vibration motor |
| CN110768503B (en) * | 2019-11-08 | 2022-04-01 | 四川安和精密电子电器股份有限公司 | XYZ three-direction vibration motor |
| WO2023138026A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 昂纳信息技术（深圳）有限公司 | Tunable optical filter and light channel monitoring module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8593712B2 (en) | Small size fast steering mirror having small size and excellent vibration characteristics | |
| JP2016180832A (en) | Mirror tilt actuator and optical transmission/reception antenna | |
| WO2015194337A1 (en) | Lens holder driving device and mobile terminal with camera | |
| US10175471B2 (en) | Imaging device including a control unit configured to counteract vibration | |
| JP2012125145A (en) | Magnetic actuator, and micromirror and mirror system using the same | |
| KR101385600B1 (en) | Energy harvester | |
| JP2011002672A (en) | Mirror actuator and beam irradiation device | |
| CN110726984B (en) | Vibrating mirror and laser radar | |
| US7265887B2 (en) | Two axis low inertia torsional hinged optical device | |
| CN112558289A (en) | Optical element and optical scanning device | |
| CN208953763U (en) | A kind of one-dimensional quick reflex lens device | |
| CN112649936A (en) | Optical element and optical scanning device | |
| JP5614478B2 (en) | Mirror tilt actuator | |
| JP2010237273A (en) | Mirror tilt actuator | |
| JP2010281969A (en) | Lens holding unit | |
| CN112558290A (en) | Driver and optical scanning device | |
| CN110545024B (en) | Voice coil motor and quick reflector | |
| JP2010256772A (en) | Movable mirror mechanism | |
| US6813055B2 (en) | Optical beam steering device | |
| US11340446B2 (en) | Actuator | |
| JP6964262B1 (en) | Lens movement mechanism and imaging device | |
| JP6556345B2 (en) | Micromechanical actuator device and tilting method of micromechanical actuator device | |
| CN115356848A (en) | Moving magnetic actuating device for large-caliber quick-reflecting mirror | |
| JP2007274622A (en) | Two-dimensional optical deflection element | |
| JP2023150434A (en) | Optical communication device |