JP2017181956A - Optical deflector - Google Patents

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JP2017181956A JP2016072439A JP2016072439A JP2017181956A JP 2017181956 A JP2017181956 A JP 2017181956A JP 2016072439 A JP2016072439 A JP 2016072439A JP 2016072439 A JP2016072439 A JP 2016072439A JP 2017181956 A JP2017181956 A JP 2017181956A
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紘子 井口
Hiroko Iguchi
紘子 井口
勲 青柳
Isao Aoyanagi
勲 青柳
藤塚 徳夫
Tokuo Fujitsuka
徳夫 藤塚
敬一 島岡
Keiichi Shimaoka
敬一 島岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique that allows for identifying a state of a movable unit of an optical deflector configured to swing the movable unit by causing a peripheral edge of the movable unit to roll on a reference surface.SOLUTION: An optical deflector disclosed herein comprises: a base unit having a reference surface; a movable unit provided with a reflective section that reflects light and at least two transmissive sections that transmit light and supported by the base unit in such a way that the movable unit can swing by rolling a peripheral edge thereof on the reference surface; a drive unit configured to drive the movable unit to swing; a detection unit configured to detect a pattern of diffraction light diffracted by the at least two transmissive sections; and a processing unit configured to identify a state of the movable unit based on the pattern of the diffraction light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書は、光偏向器に関する。   The present specification relates to an optical deflector.

特許文献1に、光偏向器が開示されている。この光偏向器は、基準面を有する基部と、光を反射する反射部を備える可動部であって、周縁を基準面上で転がしながら回転可能に基部に支持された可動部と、可動部を回転駆動する駆動装置を備えている。この光偏向器では、駆動装置によって可動部を回転駆動することで、反射角度を任意の方位角に調整することができる。また、この光偏向器では、可動部の周縁が楕円形状であるため、可動部が1周回転するごとに、同一の方位角に対して異なる迎角が実現される。この光偏向器によれば、経度方向と緯度方向の2方向にスキャンすることができる。なお、本明細書でいう方位角とは、基部の基準面内において基準線となす角度をいう。本明細書でいう経度方向とは、方位角が増減する方向をいう。また、本明細書でいう迎角とは、基部の基準面となす角度をいう。本明細書でいう緯度方向とは、迎角が増減する方向をいう。   Patent Document 1 discloses an optical deflector. This optical deflector is a movable part having a base part having a reference surface and a reflection part for reflecting light, the movable part supported by the base part so as to be rotatable while rolling the periphery on the reference surface, and the movable part. A drive device that rotates is provided. In this optical deflector, the reflection angle can be adjusted to an arbitrary azimuth angle by rotationally driving the movable portion by the driving device. Moreover, in this optical deflector, since the periphery of the movable part is elliptical, a different angle of attack is realized with respect to the same azimuth each time the movable part rotates once. According to this optical deflector, it is possible to scan in two directions, the longitude direction and the latitude direction. In addition, the azimuth angle as used in this specification means the angle made with a reference line in the reference plane of the base. As used herein, the longitude direction refers to the direction in which the azimuth angle increases or decreases. In addition, the angle of attack in this specification refers to an angle formed with the reference plane of the base. As used herein, the latitude direction refers to the direction in which the angle of attack increases or decreases.

特開2013−246382号公報JP 2013-246382 A

特許文献1の技術では、駆動装置によって可動部を回転させている時に、可動部の状態、例えば反射部の迎角や、反射部の方位角や、可動部の回転数などを特定することができない。可動部の周縁を基準面上で転がしながら可動部を回転させる光偏向器において、可動部の状態を特定することが可能な技術が期待されている。   In the technique of Patent Document 1, when the movable unit is rotated by the driving device, the state of the movable unit, for example, the angle of attack of the reflecting unit, the azimuth angle of the reflecting unit, the number of rotations of the moving unit, and the like can be specified. Can not. In an optical deflector that rotates a movable part while rolling the periphery of the movable part on a reference plane, a technique capable of specifying the state of the movable part is expected.

本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、可動部の周縁を基準面上で転がしながら可動部を回転させる光偏向器において、可動部の状態を特定することが可能な技術を提供する。   The present specification provides a technique for solving the above problems. The present specification provides a technique capable of specifying the state of a movable part in an optical deflector that rotates the movable part while rolling the periphery of the movable part on a reference plane.

本明細書が開示する光偏向器は、基準面を有する基部と、光を反射する反射部と、光を透過する少なくとも2つの透光部を備える可動部であって、周縁を基準面上で転がしながら回転可能に基部に支持された可動部と、可動部を回転駆動する駆動装置と、少なくとも2つの透光部で回折した回折光のパターンを検出する検出装置と、回折光のパターンに基づいて可動部の状態を特定する処理装置を備えている。   An optical deflector disclosed in the present specification is a movable part including a base part having a reference surface, a reflection part that reflects light, and at least two light-transmitting parts that transmit light, and a peripheral edge on the reference surface. Based on a movable part that is supported by a base so as to be rotatable while rolling, a driving device that rotationally drives the movable part, a detection device that detects a pattern of diffracted light diffracted by at least two light transmitting parts, and a pattern of diffracted light And a processing device for specifying the state of the movable part.

上記の光偏向器では、入射光の大部分は反射部で反射され、入射光の一部が少なくとも2つの透光部で回折して、回折光のパターンが基部に形成される。この回折光のパターンは、可動部の状態によって変化する。上記の光偏向器では、処理装置が、回折光のパターンに基づいて可動部の状態を特定する。上記の光偏向器によれば、可動部の周縁を基準面上で転がしながら可動部を回転させる光偏向器において、可動部の状態を特定することができる。   In the above optical deflector, most of the incident light is reflected by the reflecting portion, and a part of the incident light is diffracted by at least two light transmitting portions, so that a diffracted light pattern is formed at the base. The pattern of this diffracted light changes depending on the state of the movable part. In the above optical deflector, the processing device specifies the state of the movable part based on the pattern of diffracted light. According to the above optical deflector, the state of the movable part can be specified in the optical deflector that rotates the movable part while rolling the periphery of the movable part on the reference plane.

上記の光偏向器は、処理装置が、回折光のパターンにおいて少なくとも2つの透光部で回折した回折光の干渉による0次光の形状を特定し、0次光の形状から反射部の迎角を特定するように構成することができる。   In the above optical deflector, the processing device specifies the shape of the 0th order light due to the interference of the diffracted light diffracted by the at least two light transmitting portions in the diffracted light pattern, and the angle of attack of the reflecting portion is determined from the shape of the 0th order light. Can be configured to identify.

少なくとも2つの透光部で回折した回折光の干渉による0次光は、回折光のパターンにおいて最も光強度が強く、その形状を特定しやすい。また、干渉による0次光の形状は、可動部の周縁と基準面との接触点の、可動部における位置によって一意に定まり、反射部の迎角も、可動部の周縁と基準面との接触点の、可動部における位置によって一意に定まる。従って、干渉による0次光の形状を特定することによって、反射部の迎角を特定することができる。   The zero-order light due to the interference of diffracted light diffracted by at least two light transmitting portions has the highest light intensity in the pattern of diffracted light, and the shape thereof can be easily specified. The shape of the zero-order light due to interference is uniquely determined by the position of the contact point between the periphery of the movable part and the reference surface in the movable part, and the angle of attack of the reflection part is also the contact between the periphery of the movable part and the reference surface. It is uniquely determined by the position of the point in the movable part. Therefore, the angle of attack of the reflecting portion can be specified by specifying the shape of the zero-order light due to interference.

上記の光偏向器は、処理装置が、回折光のパターンにおいて0次光の回転角度を特定し、0次光の回転角度から反射部の方位角を特定するように構成することができる。   The optical deflector can be configured such that the processing device specifies the rotation angle of the 0th-order light in the diffracted light pattern and specifies the azimuth angle of the reflecting portion from the rotation angle of the 0th-order light.

干渉による0次光の形状は反射部の迎角に応じて一意に定まるものの、反射部の方位角が異なる場合には、0次光の基部に対する回転角度が異なるものとなる。干渉による0次光の基部に対する回転角度は、可動部の周縁と基準面との接触点の、基部における位置によって一意に定まる。また、反射部の方位角、すなわち可動部の周縁と基準面との接触点の方位角は、可動部の周縁と基準面との接触点の、基部における位置によって一意に定まる。上記の光偏向器によれば、干渉による0次光の形状を特定することで、反射部の迎角を特定することができるとともに、さらに干渉による0次光の回転角度を特定することによって、反射部の方位角も特定することができる。   Although the shape of the 0th-order light due to interference is uniquely determined according to the angle of attack of the reflecting part, when the azimuth angle of the reflecting part is different, the rotation angle of the 0th-order light with respect to the base is different. The rotation angle of the zero-order light with respect to the base due to the interference is uniquely determined by the position of the contact point between the periphery of the movable part and the reference surface at the base. Further, the azimuth angle of the reflecting portion, that is, the azimuth angle of the contact point between the periphery of the movable portion and the reference surface is uniquely determined by the position of the contact point between the periphery of the movable portion and the reference surface at the base portion. According to the above optical deflector, by specifying the shape of the 0th-order light due to interference, it is possible to specify the angle of attack of the reflecting portion, and further by specifying the rotation angle of the 0th-order light due to interference, The azimuth angle of the reflection part can also be specified.

上記の光偏向器は、可動部が、基準面より上方に突出する支柱により基部に支持されており、処理装置が、回折光のパターンにおいて少なくとも1つの透光部からの回折光が支柱の影となって投光されない非投光領域の形状を特定し、非投光領域の形状から可動部の支柱に対するズレ量を特定するように構成することができる。   In the optical deflector, the movable part is supported on the base by a support column that protrudes upward from the reference plane, and the processing device causes the diffracted light from at least one translucent part to be reflected by the support column in the pattern of diffracted light. Thus, the shape of the non-light-projecting area that is not projected can be specified, and the amount of displacement of the movable portion with respect to the support column can be specified from the shape of the non-light-projecting area.

上記のように、可動部が支柱により基部に支持されている光偏向器では、可動部が支柱に対してズレた状態で回転してしまうことがある。可動部が支柱に対してズレた状態で回転すると、反射部の迎角や方位角が、設計上想定しているものとは異なるものとなってしまう。上記の光偏向器では、回折光のパターンにおいて支柱の影になる非投光領域を特定し、この非投光領域の形状から可動部の支柱に対するズレ量を特定する。これによって、例えば、可動部の支柱に対するズレ量が大きくなった場合に、処理装置が、異常信号を出力するように構成することができる。   As described above, in the optical deflector in which the movable part is supported on the base by the support column, the movable part may rotate in a state of being displaced from the support column. If the movable part rotates in a state shifted from the support, the angle of attack and the azimuth angle of the reflecting part will be different from those assumed in the design. In the above optical deflector, the non-projection area that becomes the shadow of the support in the diffracted light pattern is specified, and the shift amount of the movable part with respect to the support is specified from the shape of the non-projection area. Thereby, for example, when the amount of displacement of the movable part with respect to the support column becomes large, the processing apparatus can be configured to output an abnormal signal.

上記の光偏向器は、処理装置が、回折光のパターンにおいて非投光領域の回転角度を特定し、非投光領域の回転角度の経時的な変化から可動部の回転数を特定するように構成することができる。   In the optical deflector, the processing device specifies the rotation angle of the non-projection area in the diffracted light pattern, and specifies the rotation speed of the movable part from the change over time of the rotation angle of the non-projection area. Can be configured.

回折光のパターンにおいて支柱の影になる非投光領域は、可動部が基部に対して1周回転するごとに、基部に対して1周回転する。従って、回折光のパターンにおいて非投光領域の回転角度を特定することで、非投光領域の回転角度の経時的な変化から可動部の回転数を特定することができる。   The non-light-projecting region that becomes the shadow of the support in the diffracted light pattern rotates once with respect to the base every time the movable portion rotates once with respect to the base. Therefore, by specifying the rotation angle of the non-projection area in the diffracted light pattern, the rotational speed of the movable part can be specified from the change with time of the rotation angle of the non-projection area.

上記の光偏向器は、可動部の周縁が楕円形状であるように構成することができる。   The above-described optical deflector can be configured such that the periphery of the movable part is elliptical.

上記の光偏向器によれば、経度方向と緯度方向の2方向にスキャンすることができる。   According to the above optical deflector, it is possible to scan in two directions of the longitude direction and the latitude direction.

本明細書が開示する技術によれば、可動部の周縁を基準面上で転がしながら可動部を回転させる光偏向器において、可動部の状態を特定することができる。   According to the technique disclosed in this specification, the state of the movable part can be specified in the optical deflector that rotates the movable part while rolling the periphery of the movable part on the reference plane.

実施例に係る光偏向器2の概略の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the schematic structure of the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2の可動部6の平面図である。It is a top view of the movable part 6 of the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2の基部4の平面図である。It is a top view of the base 4 of the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2において、基部4から見た接触点の方位角θと、可動部6の反射面の迎角φの関係を示す図である。In the optical deflector 2 which concerns on an Example, it is a figure which shows the relationship between the azimuth angle (theta) of the contact point seen from the base 4, and the angle of attack (phi) of the reflective surface of the movable part 6. FIG. 実施例に係る光偏向器2において、可動部6が1周回転することによる、基部4と可動部6の位相のずれを示す図である。In the optical deflector 2 which concerns on an Example, it is a figure which shows the shift | offset | difference of the phase of the base 4 and the movable part 6 when the movable part 6 rotates 1 round. 実施例に係る光偏向器2において、基部4から見た接触点の方位角θと、可動部6から見た接触点の位相角αの間に位相ずれが生じる原理を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a principle in which a phase shift occurs between the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base portion 4 and the phase angle α of the contact point viewed from the movable portion 6 in the optical deflector 2 according to the embodiment. 実施例に係る光偏向器2における、可動部6の変形形態を示す上面図である。It is a top view which shows the deformation | transformation form of the movable part 6 in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、可動部6の別の変形形態を示す上面図である。It is a top view which shows another modification of the movable part 6 in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cでの光の回折を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the diffraction of the light in the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、干渉による0次光の形状を例示する図である。It is a figure which illustrates the shape of the 0th-order light by interference in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cの別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、透光孔24b,24cのさらに別の配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、回折光のパターン40の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern 40 of the diffracted light in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、回折光のパターン40の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the pattern 40 of the diffracted light in the optical deflector 2 which concerns on an Example. 実施例に係る光偏向器2における、回折光のパターン40のさらに別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the pattern 40 of the diffracted light in the optical deflector 2 which concerns on an Example.

(実施例)
図1は本実施例の光偏向器2を示している。光偏向器2は、基部4と、可動部6と、駆動装置8と、検出装置10と、処理装置12を備えている。
(Example)
FIG. 1 shows an optical deflector 2 of this embodiment. The optical deflector 2 includes a base portion 4, a movable portion 6, a drive device 8, a detection device 10, and a processing device 12.

基部4は、支持基板14と、支持層16と、検出基板18と、表面基板20と、支柱22を備えている。支持基板14は、例えばシリコンウェハから形成されている。支持基板14の上面には、支持層16が接合されている。支持層16は、例えばシリコンウェハから形成されている。支持層16には、支柱22が貫通する中央孔16aと、駆動装置8を収容する収容孔16bが形成されている。支持層16の上面には、検出基板18が接合されている。検出基板18は、例えばシリコンウェハから形成されている。検出基板18には、支柱22が貫通する中央孔18aが形成されている。検出基板18には、それぞれが光強度を検出する複数のフォトディテクタ18bが形成されている。図3に示すように、複数のフォトディテクタ18bは、検出基板18上で縦方向および横方向に並べて配置されており、フォトディテクタアレイを構成している。図1に示すように、検出基板18の上面には、表面基板20が接合されている。表面基板20は、例えばアクリルなどの透明な非磁性体から形成されている。以下では表面基板20の上面を、基準面Pともいう。以下では、基準面P内において互いに直交する方向をX方向およびY方向といい、基準面Pに対して直交する方向をZ方向という。表面基板20には、支柱22が貫通する中央孔20aが形成されている。支柱22は、磁性体からなる棒状部材である。支柱22の下端は、支持基板14に固定されている。支柱22は、支持層16の中央孔16a、検出基板18の中央孔18aおよび表面基板20の中央孔20aを貫通して、表面基板20の上面側に突出している。支柱22は、上端近傍において、上端に近づくほど断面積が小さくなる形状に形成されている。以下では、支柱22の上端を支持点Sともいう。   The base 4 includes a support substrate 14, a support layer 16, a detection substrate 18, a surface substrate 20, and support columns 22. The support substrate 14 is formed from, for example, a silicon wafer. A support layer 16 is bonded to the upper surface of the support substrate 14. The support layer 16 is formed from, for example, a silicon wafer. The support layer 16 is formed with a central hole 16a through which the support column 22 passes and an accommodation hole 16b in which the drive device 8 is accommodated. A detection substrate 18 is bonded to the upper surface of the support layer 16. The detection substrate 18 is formed from, for example, a silicon wafer. A central hole 18a through which the support column 22 passes is formed in the detection substrate 18. The detection substrate 18 is formed with a plurality of photodetectors 18b that each detect the light intensity. As shown in FIG. 3, the plurality of photodetectors 18 b are arranged side by side in the vertical direction and the horizontal direction on the detection substrate 18, and constitute a photodetector array. As shown in FIG. 1, the surface substrate 20 is bonded to the upper surface of the detection substrate 18. The surface substrate 20 is made of a transparent nonmagnetic material such as acrylic. Hereinafter, the upper surface of the front substrate 20 is also referred to as a reference plane P. Hereinafter, directions orthogonal to each other in the reference plane P are referred to as an X direction and a Y direction, and a direction orthogonal to the reference plane P is referred to as a Z direction. A central hole 20 a through which the support column 22 passes is formed in the surface substrate 20. The support column 22 is a rod-shaped member made of a magnetic material. The lower end of the column 22 is fixed to the support substrate 14. The support column 22 projects through the center hole 16 a of the support layer 16, the center hole 18 a of the detection substrate 18, and the center hole 20 a of the surface substrate 20 and protrudes to the upper surface side of the surface substrate 20. The support column 22 is formed in a shape in which the cross-sectional area decreases in the vicinity of the upper end in the vicinity of the upper end. Hereinafter, the upper end of the support column 22 is also referred to as a support point S.

図1、図2に示すように、可動部6は、楕円状の平板形状に形成された反射板24と、反射板24の下面に固定された円柱形状の永久磁石26を備えている。以下では、反射板24の楕円の長軸方向を可動部6のピッチ軸とし、反射板24の楕円の短軸方向を可動部6のロール軸とし、反射板24に直交する方向を可動部6のヨー軸とする。反射板24は、磁性体から形成されている。反射板24の上面には、入射光を反射する反射膜24aが形成されている。反射膜24aは、例えばAl等の蒸着膜である。反射膜24aの表面を反射面ともいう。図2に示すように、反射板24には、2つの透光孔24b,24cが形成されている。透光孔24b,24cは、反射膜24aの表面から反射板24を裏面側まで貫通する貫通孔である。透光孔24b,24cには、透明または透光性を有する材料が充填されていてもよいし、何も充填されていなくてもよい。透光孔24b,24cは、反射板24をヨー軸方向から平面視したときに、光偏向器2に照射される光のスポット径よりも小さい範囲内に並んで配置されている。図2に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の短径方向の一方の端部(図2のBの端部)と反射板24の中心の間で、後述する永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。図2に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の短径方向の一方の端部(図2のBの端部)と反射板24の中心を通る直線を挟んで線対称な位置に配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the movable portion 6 includes a reflecting plate 24 formed in an elliptical flat plate shape, and a columnar permanent magnet 26 fixed to the lower surface of the reflecting plate 24. Hereinafter, the major axis direction of the ellipse of the reflecting plate 24 is the pitch axis of the movable part 6, the minor axis direction of the ellipse of the reflecting plate 24 is the roll axis of the movable part 6, and the direction orthogonal to the reflecting plate 24 is the movable part 6. The yaw axis. The reflector 24 is made of a magnetic material. A reflection film 24 a that reflects incident light is formed on the upper surface of the reflection plate 24. The reflective film 24a is a deposited film such as Al. The surface of the reflective film 24a is also referred to as a reflective surface. As shown in FIG. 2, two light transmitting holes 24 b and 24 c are formed in the reflecting plate 24. The light transmitting holes 24b and 24c are through holes that penetrate the reflecting plate 24 from the surface of the reflecting film 24a to the back surface side. The light transmitting holes 24b and 24c may be filled with a transparent or translucent material, or may not be filled with anything. The light transmitting holes 24b and 24c are arranged side by side within a range smaller than the spot diameter of light irradiated to the optical deflector 2 when the reflector 24 is viewed in plan from the yaw axis direction. In the example shown in FIG. 2, the translucent holes 24 b and 24 c are permanent magnets, which will be described later, between one end (the end of B in FIG. 2) in the minor axis direction of the reflector 24 and the center of the reflector 24. It is arranged at a position close to the center of the reflector 24 within a range that does not overlap with 26. In the example shown in FIG. 2, the light transmitting holes 24 b and 24 c are symmetrical with respect to a straight line passing through one end portion (end portion of B in FIG. 2) in the minor axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. It is arranged in the position.

永久磁石26は、例えば円柱形状のネオジム磁石である。永久磁石26は、可動部6をヨー軸方向から平面視したときに、永久磁石26の中心と反射板24の中心が一致するように配置されている。また、図1に示すように、永久磁石26は、磁力の極性の向きが可動部6のヨー軸方向と一致するように配置されている。可動部6は、支柱22の上端の支持点Sに永久磁石26の下面が接触することによって、基部4に支持されている。永久磁石26と支柱22の間に作用する磁気吸着力によって、可動部6は支柱22の上端の支持点Sに吸着している。可動部6は、支柱22の上端の支持点Sに対して、ピッチ軸、ロール軸およびヨー軸の三軸に関して揺動可能に支持されている。   The permanent magnet 26 is, for example, a cylindrical neodymium magnet. The permanent magnet 26 is arranged so that the center of the permanent magnet 26 and the center of the reflecting plate 24 coincide with each other when the movable part 6 is viewed in plan from the yaw axis direction. As shown in FIG. 1, the permanent magnet 26 is arranged so that the direction of the polarity of the magnetic force coincides with the yaw axis direction of the movable portion 6. The movable portion 6 is supported by the base portion 4 when the lower surface of the permanent magnet 26 contacts the support point S at the upper end of the support column 22. The movable portion 6 is attracted to the support point S at the upper end of the column 22 by the magnetic attractive force acting between the permanent magnet 26 and the column 22. The movable portion 6 is supported so as to be swingable with respect to a support point S at the upper end of the support column 22 with respect to three axes of a pitch axis, a roll axis, and a yaw axis.

図3に示すように、駆動装置8は、6つの電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fを備えている。電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fは、いずれも、基部4の収容孔16b内に収容されている。電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fは、基部4をZ方向から平面視したときに、支柱22の支持点Sを中心とする円の円周を6等分する位置に配置されている。電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fは、その磁力の極性の向きが、表面基板20の基準面Pに直交する方向と一致するように配置されている。電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fによる磁力の発生は、個別に制御可能である。   As shown in FIG. 3, the drive device 8 includes six electromagnets 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, and 28f. The electromagnets 28 a, 28 b, 28 c, 28 d, 28 e, 28 f are all accommodated in the accommodation holes 16 b of the base 4. The electromagnets 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, and 28f are arranged at positions that divide the circumference of a circle centered on the support point S of the support 22 into six equal parts when the base 4 is viewed in plan from the Z direction. Yes. The electromagnets 28 a, 28 b, 28 c, 28 d, 28 e and 28 f are arranged so that the direction of the polarity of the magnetic force coincides with the direction orthogonal to the reference plane P of the surface substrate 20. Generation of magnetic force by the electromagnets 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, and 28f can be individually controlled.

例えば、駆動装置8の1つの電磁石28aに磁力を発生させると、磁性体である反射板24に電磁石28aに向けた磁気吸着力が作用し、可動部6が揺動する。これにより、図1に示すように、反射板24の周縁が電磁石28aの近傍の基準面Pに接触する。次いで、電磁石28aでの磁力の発生を停止し、電磁石28aの隣に配置された電磁石28bに磁力を発生させると、反射板24に電磁石28bに向けた磁気吸着力が作用し、反射板24は周縁を基準面P上で転がしながらヨー軸周りに回転し、反射板24の周縁が電磁石28bの近傍の基準面Pに接触する状態に移行する。このように、磁力を発生させる電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fを順に切り替えていくことで、反射板24は周縁を基準面P上で転がしながら、ヨー軸周りに回転し続ける。   For example, when a magnetic force is generated in one electromagnet 28a of the driving device 8, a magnetic attractive force directed to the electromagnet 28a acts on the reflector 24, which is a magnetic body, and the movable portion 6 swings. Thereby, as shown in FIG. 1, the periphery of the reflecting plate 24 contacts the reference plane P in the vicinity of the electromagnet 28a. Next, when the generation of the magnetic force in the electromagnet 28a is stopped and the magnetic force is generated in the electromagnet 28b arranged next to the electromagnet 28a, the magnetic attraction force toward the electromagnet 28b acts on the reflecting plate 24, and the reflecting plate 24 The peripheral edge rotates around the yaw axis while rolling on the reference plane P, and the peripheral edge of the reflector 24 shifts to a state where it contacts the reference plane P in the vicinity of the electromagnet 28b. In this way, by sequentially switching the electromagnets 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, and 28f that generate magnetic force, the reflector 24 continues to rotate around the yaw axis while rolling the periphery on the reference plane P.

図4は、反射板24の周縁を基準面P上で転がしながら反射板24をヨー軸周りに回転させるときの、基部4から見た接触点の方位角θ(図3参照)と、反射板24の反射面の迎角φ(図1参照)の関係を示している。ここで、方位角θは基準面P内でのX軸からの回転角度を示しており、迎角φはXY面(すなわち基準面P)に対する傾斜角度を示している。反射板24は、中心から周縁までのヨー軸に直交する方向の距離が、位相角α(図2参照)に応じて変化する形状に形成されている。ここで、位相角αはヨー軸に直交する面内でのピッチ軸からの回転角度を示している。従って、基部4から見た接触点の方位角θの変化に応じて、反射板24から見た接触点の位相角αも変化し、それに応じて反射板24の反射面の迎角φも変化する。基部4から見た接触点の方位角θと、反射板24の反射面の迎角φにより、光偏向器2の反射角度が規定される。   4 shows the azimuth angle θ (see FIG. 3) of the contact point when viewed from the base 4 when the reflector 24 is rotated around the yaw axis while rolling the periphery of the reflector 24 on the reference plane P. 24 shows the relationship of the angle of attack φ (see FIG. 1) of 24 reflecting surfaces. Here, the azimuth angle θ represents the rotation angle from the X axis in the reference plane P, and the angle of attack φ represents the tilt angle with respect to the XY plane (that is, the reference plane P). The reflecting plate 24 is formed in a shape in which the distance in the direction orthogonal to the yaw axis from the center to the periphery changes in accordance with the phase angle α (see FIG. 2). Here, the phase angle α indicates a rotation angle from the pitch axis in a plane orthogonal to the yaw axis. Accordingly, the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24 also changes in accordance with the change in the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base portion 4, and the angle of attack φ of the reflection surface of the reflector 24 also changes accordingly. To do. The reflection angle of the optical deflector 2 is defined by the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base 4 and the angle of attack φ of the reflection surface of the reflection plate 24.

図5に示すように、本実施例の光偏向器2では、反射板24の基準点(例えば、長径方向の一方の端部、すなわち図2のAの端部)が基準面Pに接触した状態から、反射板24をヨー軸周りに1周回転させて、再び基準点が基準面Pに接触した状態となると、基部4に対して反射板24は所定角度δだけ位相がずれる。これは、次のような理由による。   As shown in FIG. 5, in the optical deflector 2 of the present embodiment, the reference point (for example, one end in the major axis direction, that is, the end of A in FIG. 2) is in contact with the reference plane P. When the reflecting plate 24 is rotated once around the yaw axis from the state and the reference point comes into contact with the reference plane P again, the reflecting plate 24 is out of phase with the base 4 by a predetermined angle δ. This is due to the following reason.

図6に示すように、反射板24が周縁を基準面P上で転がしながらヨー軸周りに回転して、基部4から見た接触点の方位角θが微小角度dθだけ変化し、反射板24から見た接触点の位相角αが微小角度dαだけ変化する場合、反射板24と基準面Pの間に滑りが生じないとすると、幾何学的な関係から次式が成り立つ。   As shown in FIG. 6, the reflector 24 rotates around the yaw axis while rolling the peripheral edge on the reference plane P, and the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base 4 changes by a minute angle dθ. If the phase angle α of the contact point viewed from the point of view changes by a minute angle dα, assuming that no slip occurs between the reflector 24 and the reference plane P, the following equation holds from the geometrical relationship.

従って、基部4から見た接触点の方位角θと、反射板24から見た接触点の位相角αの間の角度のずれ量を位相ずれδとすると、以下の関係が成り立つ。   Therefore, if the amount of deviation of the angle between the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base 4 and the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24 is a phase shift δ, the following relationship is established.

従って、基部4から見た接触点の方位角θが2π増加する間に生じる位相ずれδは、次式で与えられる。   Therefore, the phase shift δ that occurs while the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base 4 increases by 2π is given by the following equation.

上記のような方位角θと位相角αの位相ずれδに起因して、図4に示すように、可動部6が1周回転する毎に、同一の方位角θに対して異なる迎角φが実現される。これにより、本実施例の光偏向器2によれば、可動部6を繰り返し回転させることで、任意の方位角θと迎角φの組み合わせを実現することができる。本実施例の光偏向器2によれば、経度方向と緯度方向の2方向にスキャンすることが可能となる。   Due to the above-described phase shift δ between the azimuth angle θ and the phase angle α, as shown in FIG. 4, every time the movable part 6 rotates once, the angle of attack φ is different with respect to the same azimuth angle θ. Is realized. Thereby, according to the optical deflector 2 of a present Example, the combination of arbitrary azimuth angles (theta) and angle of attack (phi) is realizable by rotating the movable part 6 repeatedly. According to the optical deflector 2 of the present embodiment, it is possible to scan in two directions, the longitude direction and the latitude direction.

なお、反射板24のヨー軸に直交する面で見たときの形状は、上述のような楕円形状以外にも、種々の形状とすることができる。   It should be noted that the shape of the reflecting plate 24 when viewed on a plane orthogonal to the yaw axis can be various shapes other than the elliptical shape as described above.

例えば、反射板24は、円形状とすることもできる。あるいは、図7に示すように、反射板24を多角形状とすることもできる。あるいは、図8に示すように、反射板24をルーローの多角形状とすることもできる。あるいは、図示はしていないが、反射板24をハート型や星型などの形状とすることもできる。   For example, the reflector 24 can be circular. Alternatively, as shown in FIG. 7, the reflector 24 can be polygonal. Alternatively, as shown in FIG. 8, the reflecting plate 24 may be a Roule polygonal shape. Alternatively, although not shown, the reflector 24 can be shaped like a heart shape or a star shape.

図1に示す検出装置10は、検出基板18の複数のフォトディテクタ18bにより構成される。それぞれのフォトディテクタ18bは、光強度を検出して、処理装置12へ出力する。   The detection apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a plurality of photodetectors 18b on the detection substrate 18. Each photodetector 18b detects the light intensity and outputs it to the processing device 12.

処理装置12は、検出装置10のフォトディテクタ18bからの検出信号に基づいて、検出基板18上に形成される回折光のパターンを特定する。以下では、光偏向器2において検出基板18上に形成される回折光のパターンについて説明する。   The processing device 12 specifies the pattern of diffracted light formed on the detection substrate 18 based on the detection signal from the photodetector 18b of the detection device 10. Hereinafter, a pattern of diffracted light formed on the detection substrate 18 in the optical deflector 2 will be described.

図9は、2つの透光孔24b、24cでの光の回折を示している。光偏向器2に光が入射されると、入射光の大部分は反射板24の反射膜24aによって反射され、入射光の一部は透光孔24b,24cで回折する。透光孔24b,24cで回折した回折光は、透明な表面基板20を透過して検出基板18に投光される。   FIG. 9 shows light diffraction at the two light transmitting holes 24b and 24c. When light is incident on the optical deflector 2, most of the incident light is reflected by the reflecting film 24a of the reflecting plate 24, and part of the incident light is diffracted by the light transmitting holes 24b and 24c. The diffracted light diffracted by the light transmitting holes 24 b and 24 c passes through the transparent surface substrate 20 and is projected onto the detection substrate 18.

透光孔24b,24cの間隔をdとし、入射光に対する反射板24の傾斜角度βにより生じる入射光の光路差をΔXとし、回折光の反射板24に対する傾斜角度γにより生じる回折光の光路差をΔXとすると、以下の関係が成り立つ。 And light-transmitting hole 24b, the distance 24c and d, the optical path difference of the incident light caused by the inclination angle β of the reflecting plate 24 with respect to the incident light and [Delta] X 1, the optical path of the diffracted light caused by the inclination angle γ with respect to the reflection plate 24 of the diffracted light When the difference between [Delta] X 2, the following relationship holds.

ΔXとΔXの和(もしくは差)が入射光の波長λの整数倍となる位置において、回折光は互いに強め合う。従って、検出基板18上では、以下の関係が成り立つ位置で光強度が強くなる回折光のパターンが形成される。 In the position where the sum of [Delta] X 1 and [Delta] X 2 (or difference) is an integer multiple of the wavelength λ of the incident light, the diffracted light is mutually reinforce. Therefore, on the detection substrate 18, a diffracted light pattern is formed in which the light intensity increases at a position where the following relationship is established.

特に、上記の数式において、m=0の場合を0次光という。検出基板18上の回折光のパターンにおいては、0次光が形成される位置で光強度が最も強くなる。   In particular, in the above formula, the case where m = 0 is referred to as zero-order light. In the diffracted light pattern on the detection substrate 18, the light intensity is the strongest at the position where the zero-order light is formed.

検出基板18上での回折光のパターンにおける0次光の形状は、反射板24の周縁と基準面Pの接触点の反射板24から見た位相角αに応じて変化する。   The shape of the zero-order light in the pattern of diffracted light on the detection substrate 18 changes according to the phase angle α viewed from the reflector 24 at the contact point between the peripheral edge of the reflector 24 and the reference plane P.

図10は、検出基板18上での回折光のパターンにおける0次光の形状の例を示している。図10の(a)は、反射板24と基準面Pの接触点が図2のAの端部である場合、すなわち反射板24から見た接触点の位相角αが0°の場合を示している。図10の(b)は、反射板24と基準面Pの接触点が図2のBの端部である場合、すなわち反射板24から見た接触点の位相角αが90°の場合を示している。図10の(c)は、反射板24と基準面Pの接触点が図2のCの端部である場合、すなわち反射板24から見た接触点の位相角αが180°の場合を示している。図10の(d)は、反射板24と基準面Pの接触点が図2のDの端部である場合、すなわち反射板24から見た接触点の位相角αが270°の場合を示している。図10の(a)−(d)に示しているように、反射板24から見た接触点の位相角αに応じて、回折光のパターンにおける0次光の形状が変化する。従って、処理装置12が、反射板24から見た接触点の位相角αとその時の0次光の形状の対応を予め記憶しておいて、検出装置10からの検出信号に基づいて0次光の形状を特定することで、反射板24から見た接触点の位相角αを特定することができる。反射板24の迎角φは、反射板24から見た接触点の位相角αから一意に定まるので、反射板24から見た接触点の位相角αから、反射板24の迎角φを特定することができる。   FIG. 10 shows an example of the shape of the zero-order light in the diffracted light pattern on the detection substrate 18. FIG. 10A shows a case where the contact point between the reflecting plate 24 and the reference plane P is the end of A in FIG. 2, that is, the phase angle α of the contact point viewed from the reflecting plate 24 is 0 °. ing. FIG. 10B shows the case where the contact point between the reflecting plate 24 and the reference plane P is the end of B in FIG. 2, that is, the phase angle α of the contact point viewed from the reflecting plate 24 is 90 °. ing. FIG. 10C shows a case where the contact point between the reflector 24 and the reference plane P is the end of C in FIG. 2, that is, the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24 is 180 °. ing. FIG. 10D shows a case where the contact point between the reflecting plate 24 and the reference plane P is the end of D in FIG. 2, that is, the phase angle α of the contact point viewed from the reflecting plate 24 is 270 °. ing. As shown in FIGS. 10A to 10D, the shape of the 0th-order light in the diffracted light pattern changes according to the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24. Therefore, the processing device 12 stores in advance the correspondence between the phase angle α of the contact point viewed from the reflecting plate 24 and the shape of the 0th-order light at that time, and the 0th-order light based on the detection signal from the detection device 10. By specifying the shape, the phase angle α of the contact point viewed from the reflecting plate 24 can be specified. Since the angle of attack φ of the reflector 24 is uniquely determined from the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24, the angle of attack φ of the reflector 24 is specified from the phase angle α of the contact point viewed from the reflector 24. can do.

なお、上記した回折光のパターンにおける0次光は、基部4から見た接触点の方位角θに応じて、基部4に対してZ軸周りに回転した状態で検出される。従って、処理装置12は、検出装置10からの検出信号に基づいて、0次光の形状とZ軸周りでの回転角度をそれぞれ特定することで、反射板24の迎角φと、基部4から見た接触点の方位角θをそれぞれ特定することができる。反射板24の形状や透光孔24b,24cの配置によっては、反射板24の迎角φや方位角θが異なるにも関わらず、0次光の形状と回転角度が同一となるケースがあり得る。この場合、0次光の形状と回転角度から、反射板24の迎角φと方位角θが一意に定まらないことになる。このような場合には、例えば、直前の0次光の形状と回転角度(すなわち、直前の反射板24の迎角φおよび方位角θ)との連続性から、反射板24の迎角φと方位角θの候補の中から、正しい迎角φと方位角θを特定することができる。あるいは、後述する透光孔24b,24cから見て支柱22の影になる非投光領域30(図18−図20参照)が形成される方向から、支柱22に対して透光孔24b,24cが位置する方向を特定することで、0次光の形状および回転角度と透光孔24b,24cの位置から、反射板24の迎角φと方位角θを一意に特定することができる。   Note that the zero-order light in the above-described diffracted light pattern is detected in a state of rotating around the Z axis with respect to the base 4 in accordance with the azimuth angle θ of the contact point viewed from the base 4. Accordingly, the processing device 12 specifies the shape of the zero-order light and the rotation angle around the Z axis based on the detection signal from the detection device 10, so that the angle of attack φ of the reflector 24 and the base 4 It is possible to specify the azimuth angle θ of the contact point as seen. Depending on the shape of the reflector 24 and the arrangement of the light transmitting holes 24b and 24c, there may be cases where the 0th-order light has the same shape and rotation angle even though the angle of attack φ and azimuth angle θ of the reflector 24 are different. obtain. In this case, the angle of attack φ and the azimuth angle θ of the reflecting plate 24 are not uniquely determined from the shape of the zero-order light and the rotation angle. In such a case, for example, from the continuity of the shape of the previous zero-order light and the rotation angle (that is, the angle of attack φ and the azimuth angle θ of the immediately preceding reflector 24), the angle of attack φ of the reflector 24 is The correct attack angle φ and azimuth angle θ can be identified from the azimuth angle θ candidates. Alternatively, the light transmitting holes 24b and 24c are formed with respect to the support column 22 from the direction in which the non-light-projecting region 30 (see FIGS. 18 to 20) that is a shadow of the support column 22 when viewed from the light transmitting holes 24b and 24c described later. By specifying the direction in which the light is positioned, the angle of attack φ and the azimuth angle θ of the reflector 24 can be uniquely specified from the shape and rotation angle of the zero-order light and the positions of the light transmitting holes 24b and 24c.

なお、反射板24における透光孔24b,24cの配置は、上記以外にも、様々な配置とすることができる。例えば、図11に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図11に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の短径方向の一方の端部(Bの端部)と反射板24の中心を通る直線上に並んで配置されており、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。   In addition, the arrangement | positioning of the light transmission holes 24b and 24c in the reflecting plate 24 can be various arrangements other than the above. For example, the light transmitting holes 24b and 24c may be arranged as shown in FIG. In the example shown in FIG. 11, the light transmitting holes 24 b and 24 c are arranged side by side on a straight line passing through one end part (the end part of B) in the minor axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. Further, it is arranged at a position close to the center of the reflector 24 within a range not overlapping the permanent magnet 26.

あるいは、図12に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図12に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心の間で、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。図12に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心を通る直線を挟んで線対称な位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 12, the light transmitting holes 24 b and 24 c are within a range that does not overlap with the permanent magnet 26 between one end portion (the end portion of A) in the major axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. These are disposed at positions close to the center of the reflecting plate 24. In the example shown in FIG. 12, the translucent holes 24 b and 24 c are arranged at line-symmetrical positions with a straight line passing through one end (the end of A) in the major axis direction of the reflector 24 and the center of the reflector 24. Has been.

あるいは、図13に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図13に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心を通る直線上に並んで配置されており、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 13, the light transmitting holes 24 b and 24 c are arranged side by side on a straight line passing through one end (the end of A) in the major axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. It is arranged at a position close to the center of the reflector 24 within a range that does not overlap with the permanent magnet 26.

あるいは、図14に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図14に示す例では、透光孔24bは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心の間で、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。透光孔24cは、反射板24の長径方向の他方の端部(Cの端部)と反射板24の中心の間で、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 14, the translucent hole 24 b is reflected within a range that does not overlap with the permanent magnet 26 between one end (the end of A) in the major axis direction of the reflector 24 and the center of the reflector 24. It is arranged at a position close to the center of the plate 24. The light transmitting hole 24c is close to the center of the reflecting plate 24 in a range that does not overlap the permanent magnet 26 between the other end portion (the end portion of C) in the major axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. Placed in position.

あるいは、図15に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図15に示す例では、透光孔24bは、反射板24の短径方向の一方の端部(Bの端部)と反射板24の中心の間で、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。透光孔24cは、反射板24の短径方向の他方の端部(Dの端部)と反射板24の中心の間で、永久磁石26と重ならない範囲で、反射板24の中心に近接する位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 15, the light transmitting hole 24 b is in a range that does not overlap the permanent magnet 26 between one end portion (end portion of B) in the minor axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. It is disposed at a position close to the center of the reflector 24. The light transmitting hole 24c is close to the center of the reflecting plate 24 in a range that does not overlap the permanent magnet 26 between the other end in the minor axis direction (the end of D) of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. It is arranged at the position to do.

あるいは、図16に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図16に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の短径方向の一方の端部(Bの端部)と反射板24の中心を通る直線上に並んで配置されており、反射板24の周縁に近接する位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 16, the light transmitting holes 24 b and 24 c are arranged side by side on a straight line passing through one end portion (end portion of B) in the minor axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. The reflector 24 is disposed at a position close to the periphery of the reflector 24.

あるいは、図17に示すように透光孔24b,24cを配置してもよい。図17に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心の間で、反射板24の中心と周縁の中間の位置に配置されている。図17に示す例では、透光孔24b,24cは、反射板24の長径方向の一方の端部(Aの端部)と反射板24の中心を通る直線を挟んで線対称な位置に配置されている。   Or you may arrange | position the translucent holes 24b and 24c, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 17, the light transmitting holes 24 b and 24 c are formed between the center of the reflecting plate 24 and the peripheral edge between one end (the end of A) in the major axis direction of the reflecting plate 24 and the center of the reflecting plate 24. It is arranged in the middle position. In the example shown in FIG. 17, the translucent holes 24 b and 24 c are arranged in line-symmetric positions with a straight line passing through one end (end of A) in the major axis direction of the reflector 24 and the center of the reflector 24. Has been.

検出基板18上に形成される回折光のパターンについて、0次光以外の特徴から、可動部6の状態を特定することもできる。図18に示すように、検出基板18上には、干渉によって同心円状の回折光のパターン40が形成されるが、透光孔24b,24cから見て支柱22の影になる非投光領域30では、回折光が投光されない。このような非投光領域30では、光強度がほぼゼロとなる。図18、図19に示すように、このような非投光領域30が形成される方向は、透光孔24b,24cの支柱22に対する位置に応じて変化する。従って、処理装置12が、検出基板18上に形成される回折光のパターン40から、非投光領域30の方向を特定することで、支柱22に対して透光孔24b,24cが位置する方向を特定することができる。また、この非投光領域30は、反射板24が基部4に対して1周回転するごとに、検出基板18上で1周回転する。従って、処理装置12が、この非投光領域30の回転数を特定することによって、基部4に対する可動部6の回転数を特定することができる。例えば、処理装置12は、駆動装置8の電磁石28a、28b、28c、28d、28e、28fの切替周波数と、上記により特定された可動部6の回転数を比較して、両者に違いがある場合に、光偏向器2に異常が発生したと判断して、異常信号を出力してもよい。   With respect to the pattern of diffracted light formed on the detection substrate 18, the state of the movable portion 6 can also be specified from features other than the zero-order light. As shown in FIG. 18, a concentric diffracted light pattern 40 is formed on the detection substrate 18 by interference, but a non-light-projecting region 30 that becomes a shadow of the support column 22 when viewed from the light transmitting holes 24b and 24c. Then, diffracted light is not projected. In such a non-light emitting region 30, the light intensity is substantially zero. As shown in FIGS. 18 and 19, the direction in which such a non-light-projecting region 30 is formed varies depending on the positions of the light transmitting holes 24 b and 24 c with respect to the column 22. Accordingly, the processing device 12 specifies the direction of the non-light-projecting region 30 from the diffracted light pattern 40 formed on the detection substrate 18, so that the light transmitting holes 24 b and 24 c are positioned with respect to the support column 22. Can be specified. In addition, the non-light emitting region 30 rotates once on the detection substrate 18 every time the reflecting plate 24 rotates once with respect to the base 4. Therefore, the processing device 12 can specify the number of rotations of the movable unit 6 relative to the base 4 by specifying the number of rotations of the non-light-projecting region 30. For example, the processing device 12 compares the switching frequency of the electromagnets 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, and 28f of the drive device 8 with the rotational speed of the movable part 6 specified above, and there is a difference between the two. Alternatively, it may be determined that an abnormality has occurred in the optical deflector 2 and an abnormality signal may be output.

光偏向器2において、可動部6の永久磁石26は支柱22の支持点Sに対してスライド可能である。従って、光偏向器2において、可動部6の永久磁石26の中心が支持点Sからズレた状態で回転することがある。このようなズレが生じると、検出基板18上に形成される回折光のパターンが変化し、上記した非投光領域30の形状が変化する。従って、処理装置12が、可動部6の支持点Sに対するズレ量と、そのズレ量が生じたときの非投光領域30の形状を対応付けて予め記憶しておいて、検出基板18上に形成される回折光のパターンから非投光領域30の形状を特定することで、可動部6の支持点Sに対するズレ量を検出することもできる。処理装置12が、上記のように検出された可動部6の支持点Sに対するズレ量が所定値より大きくなった場合に、光偏向器2に異常が発生したと判断して、異常信号を出力するように構成してもよい。   In the optical deflector 2, the permanent magnet 26 of the movable portion 6 can slide with respect to the support point S of the column 22. Therefore, in the optical deflector 2, the center of the permanent magnet 26 of the movable part 6 may rotate with the support point S shifted. When such a deviation occurs, the pattern of diffracted light formed on the detection substrate 18 changes, and the shape of the non-light-projecting region 30 changes. Accordingly, the processing device 12 stores in advance the amount of deviation of the movable portion 6 with respect to the support point S and the shape of the non-light emitting area 30 when the amount of deviation occurs in association with each other on the detection substrate 18. By specifying the shape of the non-projection region 30 from the formed diffracted light pattern, it is possible to detect the amount of deviation of the movable portion 6 from the support point S. The processing device 12 determines that an abnormality has occurred in the optical deflector 2 and outputs an abnormality signal when the amount of deviation of the movable part 6 detected as described above from the support point S exceeds a predetermined value. You may comprise.

なお、図14や図15に示すように、透光孔24b,24cが、反射板24をヨー軸方向から平面視したときに、支柱22を間に挟むような位置に配置されている場合には、図20に示すように、それぞれの透光孔24b,24cから見て支柱22の影になる範囲に、非投光領域30が形成される。この場合の非投光領域30には、透光孔24b,24cの一方のみから回折光が投光され、透光孔24b,24cの他方からの回折光は投光されない。従って、この場合の非投光領域30は、回折光が干渉する他の箇所に比べて、光強度の場所による変動が少ない。このような非投光領域30が形成される場合も、上記と同様にして、可動部6の回転数や、可動部6の支持点Sに対するズレ量を特定することができる。   As shown in FIGS. 14 and 15, when the translucent holes 24 b and 24 c are arranged at positions that sandwich the support 22 when the reflector 24 is viewed in plan from the yaw axis direction. As shown in FIG. 20, a non-light-projecting region 30 is formed in a range that becomes a shadow of the support column 22 when viewed from the light transmitting holes 24b and 24c. In this case, the diffracted light is projected from only one of the light transmitting holes 24b and 24c, and the diffracted light from the other of the light transmitting holes 24b and 24c is not projected to the non-light projecting region 30. Accordingly, in this case, the non-projection region 30 has less fluctuation due to the location of the light intensity compared to other locations where the diffracted light interferes. Even when such a non-light-projecting region 30 is formed, the rotational speed of the movable part 6 and the shift amount of the movable part 6 with respect to the support point S can be specified in the same manner as described above.

上記の各種の実施例において、透光孔24b,24cの径が小さ過ぎると、それぞれの透光孔24b,24cからの回折光が弱くなり、検出基板18上における回折光のパターンの検出が困難となる。しかしながら、透光孔24b,24cの径が大き過ぎると、それぞれの透光孔24b,24cを直線的に通過する直射光が検出基板18上に投光されてしまい、検出基板18上における回折光のパターンの検出ができなくなってしまう。また、透光孔24b,24cの径が大き過ぎると、反射板24の反射膜24aで反射される光が弱くなってしまう。従って、透光孔24b,24cの径は、検出基板18上での回折光の強度を確保でき、かつ透光孔24b,24cを直線的に通過する直射光が存在せず、かつ反射光の強度を確保できる程度の径とする必要がある。   In the various embodiments described above, if the diameters of the light transmitting holes 24b and 24c are too small, the diffracted light from the respective light transmitting holes 24b and 24c becomes weak and it is difficult to detect the pattern of the diffracted light on the detection substrate 18. It becomes. However, if the diameters of the light transmitting holes 24b and 24c are too large, direct light that linearly passes through the light transmitting holes 24b and 24c is projected onto the detection substrate 18, and the diffracted light on the detection substrate 18 is projected. The pattern cannot be detected. On the other hand, if the diameters of the light transmitting holes 24b and 24c are too large, the light reflected by the reflection film 24a of the reflection plate 24 becomes weak. Accordingly, the diameters of the light transmitting holes 24b and 24c can secure the intensity of the diffracted light on the detection substrate 18, and there is no direct light passing straight through the light transmitting holes 24b and 24c, and the reflected light It is necessary to have a diameter that can ensure strength.

上記の実施例では、検出装置10が、検出基板18に配置された複数のフォトディテクタ18bから構成されている場合について説明したが、検出装置10は、検出基板18(もしくは表面基板20)上での回折光のパターンを検出可能であれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、検出装置10として、検出基板18(もしくは表面基板20)上での回折光のパターンを撮影可能なカメラを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the detection device 10 includes a plurality of photodetectors 18b arranged on the detection substrate 18 has been described. However, the detection device 10 may be mounted on the detection substrate 18 (or the surface substrate 20). Any pattern may be used as long as the pattern of diffracted light can be detected. For example, a camera capable of photographing a diffracted light pattern on the detection substrate 18 (or the front substrate 20) may be used as the detection device 10.

上記の実施例では、駆動装置8が、磁力を利用して、可動部6の周縁を基準面P上で転がしながら可動部6をヨー軸周りに回転駆動する構成について説明したが、駆動装置8は、上記以外にも様々な形態のものを用いることができる。例えば、駆動装置8が、静電力を利用して、可動部6の周縁を基準面P上で転がしながら可動部6をヨー軸周りに回転駆動する構成としてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the driving device 8 uses the magnetic force to rotate the movable portion 6 around the yaw axis while rolling the periphery of the movable portion 6 on the reference plane P has been described. In addition to the above, various forms can be used. For example, the driving device 8 may be configured to rotationally drive the movable unit 6 around the yaw axis while rolling the periphery of the movable unit 6 on the reference plane P using electrostatic force.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

2:光偏向器; 4:基部; 6:可動部; 8:駆動装置; 10:検出装置; 12:処理装置; 14:支持基板; 16:支持層; 16a:中央孔; 16b:収容孔; 18:検出基板; 18a:中央孔; 18b:フォトディテクタ; 20:表面基板; 20a:中央孔; 22:支柱; 24:反射板; 24a:反射膜; 24b:透光孔; 24c:透光孔; 26:永久磁石; 28a:電磁石; 28b:電磁石; 28c:電磁石; 28d:電磁石; 28e:電磁石; 28f:電磁石; 30:非投光領域; 40:回折光のパターン 2: optical deflector; 4: base; 6: movable part; 8: driving device; 10: detection device; 12: processing device; 14: support substrate; 16: support layer; 16a: central hole; 18: Detection substrate; 18a: Center hole; 18b: Photodetector; 20: Surface substrate; 20a: Center hole; 22: Supporting column; 24: Reflector; 24a: Reflection film; 24b: Light transmission hole; 28a: electromagnet; 28b: electromagnet; 28c: electromagnet; 28d: electromagnet; 28e: electromagnet; 28f: electromagnet; 30: non-light emitting area;

Claims (6)

基準面を有する基部と、
光を反射する反射部と、光を透過する少なくとも2つの透光部を備える可動部であって、周縁を基準面上で転がしながら回転可能に基部に支持された可動部と、
可動部を回転駆動する駆動装置と、
少なくとも2つの透光部で回折した回折光のパターンを検出する検出装置と、
回折光のパターンに基づいて可動部の状態を特定する処理装置を備える光偏向器。
A base having a reference surface;
A movable part comprising a reflecting part for reflecting light and at least two light-transmitting parts for transmitting light, the movable part being supported by the base so as to be rotatable while rolling the periphery on a reference plane;
A driving device for rotationally driving the movable part;
A detection device for detecting a pattern of diffracted light diffracted by at least two light transmitting portions;
An optical deflector including a processing device that identifies a state of a movable portion based on a pattern of diffracted light.
処理装置が、回折光のパターンにおいて少なくとも2つの透光部で回折した回折光の干渉による0次光の形状を特定し、0次光の形状から反射部の迎角を特定する、請求項1の光偏向器。   The processing device specifies a shape of zero-order light due to interference of diffracted light diffracted by at least two light-transmitting portions in the pattern of diffracted light, and specifies an angle of attack of the reflecting portion from the shape of the zero-order light. Light deflector. 処理装置が、回折光のパターンにおいて0次光の回転角度を特定し、0次光の回転角度から反射部の方位角を特定する、請求項2の光偏向器。   The optical deflector according to claim 2, wherein the processing device specifies the rotation angle of the zero-order light in the pattern of diffracted light, and specifies the azimuth angle of the reflecting portion from the rotation angle of the zero-order light. 可動部が、基準面より上方に突出する支柱により基部に支持されており、
処理装置が、回折光のパターンにおいて少なくとも1つの透光部からの回折光が支柱の影となって投光されない非投光領域の形状を特定し、非投光領域の形状から可動部の支柱に対するズレ量を特定する、請求項1から3の何れか一項の光偏向器。
The movable part is supported on the base by a support column protruding upward from the reference plane,
The processing device identifies the shape of the non-light-projecting area where the diffracted light from at least one light-transmitting part is not projected as a shadow of the support in the diffracted light pattern, and the support post of the movable part is determined from the shape of the non-projection area The optical deflector according to any one of claims 1 to 3, wherein a deviation amount with respect to is specified.
処理装置が、回折光のパターンにおいて非投光領域の回転角度を特定し、非投光領域の回転角度の経時的な変化から可動部の回転数を特定する、請求項4の光偏向器。   5. The optical deflector according to claim 4, wherein the processing device specifies a rotation angle of the non-light projection region in the diffracted light pattern and specifies a rotation speed of the movable portion from a change with time of the rotation angle of the non-light projection region. 可動部の周縁が楕円形状である、請求項1から5の何れか一項の光偏向器。   The optical deflector according to claim 1, wherein a peripheral edge of the movable portion has an elliptical shape.
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