JP2020013048A - Optical scanner - Google Patents
Optical scanner Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020013048A JP2020013048A JP2018136509A JP2018136509A JP2020013048A JP 2020013048 A JP2020013048 A JP 2020013048A JP 2018136509 A JP2018136509 A JP 2018136509A JP 2018136509 A JP2018136509 A JP 2018136509A JP 2020013048 A JP2020013048 A JP 2020013048A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- magnetic
- reflection plate
- vibration system
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光源からの入射光で走査対象領域を走査する光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device that scans a scanning target area with incident light from a light source.
従来、光源からの入射光で走査対象領域を走査する光走査装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の光走査装置は、入射光を反射する反射面を有する被駆動部を駆動することで入射光の反射方向を変えて走査対象領域を走査するものとなっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical scanning device that scans a scanning target area with incident light from a light source is known (for example, see Patent Document 1). The optical scanning device described in
ここで、特許文献1に記載の光走査装置は、被駆動部を、互いに異なる2つの回動軸回りに駆動する装置となっている。このような2軸駆動を可能とするために、被駆動部は内側ベースに内側弾性部を介して内側回動軸回りに回動自在に接続され、内側ベースが外側ベースに外側弾性部を介して外側回動軸回りに回動自在に接続されている。そして、内側ベースに取り付けられた磁石に対し、磁気アクチュエータがコイルに電流を流すことで発生させた磁力を作用させることで被駆動部を駆動するものとなっている。
Here, the optical scanning device described in
ところで、近年では、上述した光走査装置の分野においても消費電力の抑制が求められつつある。このような求めに対し、例えば、磁気アクチュエータによって動かされる、被駆動部を含む可動部分を軽量化すること等により、磁気アクチュエータにおいてコイルに流す電流を減らして消費電力を抑えることが考えられる。しかしながら、小型化が進む光走査装置の各部品の更なる軽量化は難しく、消費電力の抑制について有効な提案がなされていないのが現状である。 Incidentally, in recent years, suppression of power consumption has been demanded also in the field of the above-described optical scanning device. In response to such a demand, for example, it is conceivable to reduce the current flowing through the coil in the magnetic actuator to reduce the power consumption by reducing the weight of the movable portion including the driven portion, which is moved by the magnetic actuator. However, it is difficult to further reduce the weight of each component of the optical scanning device, which is being miniaturized, and at present, no effective proposal has been made for suppressing power consumption.
したがって、本発明の課題は、消費電力を抑制して被駆動部を駆動することができる光走査装置を提供すること等が一例として挙げられる。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of driving a driven portion while suppressing power consumption, for example.
前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の光走査装置は、入射光を反射する反射面を有する被駆動部と、内側ベースと、前記内側ベースの外側に配置される外側ベースと、前記内側ベース及び前記被駆動部を相互に接続し、当該被駆動部を内側回動軸回りに回動可能に支持する内側弾性部と、前記外側ベース及び前記内側ベースを相互に接続し、当該内側ベースを前記内側回動軸とは異なる外側回動軸回りに回動可能に支持する外側弾性部と、前記被駆動部及び前記内側弾性部を有する内側振動系に前記内側ベース及び前記外側弾性部を加えた外側振動系の共振周波数である第1周波数で、前記内側ベースを前記外側回動軸回りに回動させる外側駆動部と、前記第1周波数よりも低い第2周波数で、前記被駆動部を前記内側回動軸回りに回動させる内側駆動部と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, an optical scanning device according to the present invention according to
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る光走査装置は、被駆動部と、内側ベースと、外側ベースと、内側弾性部と、外側弾性部と、外側駆動部と、内側駆動部と、を備える。被駆動部は、入射光を反射する反射面を有する。外側ベースは、内側ベースの外側に配置される。内側弾性部は、内側ベース及び被駆動部を相互に接続し、当該被駆動部を内側回動軸回りに回動可能に支持する。外側弾性部は、外側ベース及び内側ベースを相互に接続し、当該内側ベースを内側回動軸とは異なる外側回動軸回りに回動可能に支持する。外側駆動部は、被駆動部及び内側弾性部を有する内側振動系に内側ベース及び外側弾性部を加えた外側振動系の共振周波数である第1周波数で、内側ベースを外側回動軸回りに回動させる。内側駆動部は、第1周波数よりも低い第2周波数で、被駆動部を内側回動軸回りに回動させる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. An optical scanning device according to an embodiment of the present invention includes a driven section, an inner base, an outer base, an inner elastic section, an outer elastic section, an outer driving section, and an inner driving section. The driven part has a reflection surface that reflects the incident light. The outer base is located outside the inner base. The inner elastic portion connects the inner base and the driven portion to each other, and supports the driven portion rotatably around the inner rotation axis. The outer elastic portion connects the outer base and the inner base to each other, and supports the inner base so as to be rotatable around an outer rotation axis different from the inner rotation axis. The outer driving section rotates the inner base around the outer rotation axis at a first frequency which is a resonance frequency of an outer vibration system obtained by adding an inner base and an outer elastic section to an inner vibration system having a driven section and an inner elastic section. Move. The inner drive unit rotates the driven unit around the inner rotation axis at a second frequency lower than the first frequency.
本実施形態の光走査装置では、外側駆動部が、内側ベース、つまりは、内側振動系と外側振動系とのうち相対的に慣性モーメントが大きい外側振動系を、その外側振動系の共振周波数で駆動する。これにより、外側振動系の駆動に、この外側振動系自体の共振が利用されるので、外側駆動部が駆動エネルギーとして電力を消費するものであっても、その消費電力を抑制することができる。また、内側駆動部については、慣性モーメントが相対的に小さい内側振動系を駆動するものであるので本来的に消費電力を抑制することができる。このように本実施形態の光走査装置によれば、消費電力を抑制して被駆動部を駆動することができる。 In the optical scanning device according to the present embodiment, the outer driving unit controls the inner base, that is, the outer vibration system having a relatively large moment of inertia among the inner vibration system and the outer vibration system at the resonance frequency of the outer vibration system. Drive. Thus, the resonance of the outer vibration system itself is used for driving the outer vibration system, so that even if the outer drive unit consumes power as driving energy, the power consumption can be suppressed. In addition, since the inner drive unit drives the inner vibration system having a relatively small moment of inertia, it is possible to suppress power consumption by nature. As described above, according to the optical scanning device of the present embodiment, it is possible to drive the driven portion while suppressing power consumption.
ここで、本実施形態では、内側駆動部は、第2周波数として、内側振動系の共振周波数よりも低い周波数で、被駆動部を回動させる。 Here, in the present embodiment, the inner driving unit rotates the driven unit at a frequency lower than the resonance frequency of the inner vibration system as the second frequency.
この光走査装置によれば、内側駆動部は、内側振動系に共振を発生させることがないので、例えば駆動エネルギーとして消費する電力の大きさを制御することで、被駆動部の回動角度を精密に制御することができる。 According to this optical scanning device, since the inner driving unit does not generate resonance in the inner vibration system, for example, by controlling the amount of power consumed as driving energy, the rotation angle of the driven unit can be increased. Can be controlled precisely.
また、本実施形態では、内側振動系の共振周波数は、外側振動系の共振周波数よりも低い。 In the present embodiment, the resonance frequency of the inner vibration system is lower than the resonance frequency of the outer vibration system.
一般的に、物体における共振周波数が低いほど、その物体の振動時に発生する応力が分散し易い。本実施形態の光走査装置によれば、内側振動系の共振周波数が外側振動系の共振周波数よりも低いので、振動時に各振動系に生じる応力は、内側振動系の方が外側振動系よりも分散し易くなる。これにより、回動時における被駆動部の歪の発生が抑えられるので、光走査装置における光学性能を向上させることができる。 In general, the lower the resonance frequency of an object, the more easily the stress generated when the object vibrates is dispersed. According to the optical scanning device of the present embodiment, since the resonance frequency of the inner vibration system is lower than the resonance frequency of the outer vibration system, the stress generated in each vibration system during vibration is larger in the inner vibration system than in the outer vibration system. It becomes easy to disperse. Accordingly, the occurrence of distortion of the driven portion during rotation is suppressed, so that the optical performance of the optical scanning device can be improved.
また、本実施形態の光走査装置は、次のような構成を有するものであってもよい。即ち、内側駆動部が第1磁気素子と第1磁気アクチュエータを有し、外側駆動部が第2磁気素子と第2磁気アクチュエータを有するものであってもよい。第1磁気素子は、被駆動部における前記反射面の反対面に取り付けられている。第1磁気アクチュエータは、第1磁気素子に磁気的に働きかけて内側回動軸回りに被駆動部を回動させる。また、第2磁気素子は、内側ベースに取り付けられている。第2磁気アクチュエータは、第2磁気素子に磁気的に働きかけて外側回動軸回りに内側ベースを回動させる。 Further, the optical scanning device of the present embodiment may have the following configuration. That is, the inner drive unit may have the first magnetic element and the first magnetic actuator, and the outer drive unit may have the second magnetic element and the second magnetic actuator. The first magnetic element is mounted on a surface of the driven portion opposite to the reflection surface. The first magnetic actuator magnetically acts on the first magnetic element to rotate the driven portion about the inner rotation axis. The second magnetic element is attached to the inner base. The second magnetic actuator magnetically acts on the second magnetic element to rotate the inner base about the outer rotation axis.
この光走査装置によれば、被駆動部に取り付けられた第1磁気素子、及びこれに磁気的に働きかける第1磁気アクチュエータ、という簡単な磁気構造を用いることで、被駆動部を内側回動軸回りに容易に回動させることができる。また、内側ベースに取り付けられた第2磁気素子、及びこれに磁気的に働きかける第2磁気アクチュエータ、という簡単な磁気構造を用いることで、外側回動軸回りの内側ベースの回動についても容易に行なうことができる。 According to this optical scanning device, by using a simple magnetic structure of the first magnetic element attached to the driven portion and the first magnetic actuator magnetically acting on the first magnetic element, the driven portion can be rotated inside the rotating shaft. It can be easily rotated around. Further, by using the simple magnetic structure of the second magnetic element attached to the inner base and the second magnetic actuator that magnetically acts on the second magnetic element, the rotation of the inner base about the outer rotation axis can be easily performed. Can do it.
以下、被駆動部の歪を抑制しつつ被駆動部を広角で回動させるという課題を解決するための実施例について図を参照して具体的に説明する。まず、第1実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment for solving the problem of rotating a driven part at a wide angle while suppressing distortion of the driven part will be specifically described with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described.
図1は、第1実施例における光走査装置を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical scanning device according to the first embodiment.
図1に示されている光走査装置1は、光源11、光ディテクタ12、ビームスプリッタ13、光源用レンズ14、ディテクタ用レンズ15、共用レンズ16、及び駆動装置100、を備えている。この光走査装置1は、光源11からの入射光L11で走査対象領域を走査し、その走査対象領域からの戻り光L12が光ディテクタ12で検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等を測定する装置である。利用形態としては、例えば車両に搭載されて走行中の周辺状況を検出する等といった形態が一例として挙げられる。
The
この光走査装置1では、光源11からの入射光L11が光源用レンズ14を通り、ビームスプリッタ13を経て駆動装置100に被駆動部として搭載されている反射板101で反射されて走査対象領域へと照射される。駆動装置100は、反射板101を回動させることで、光源11からの入射光L11の反射方向を変えて走査を行う。反射板101における反射面101aの反対面101bには、第1磁気アクチュエータ107及び第2磁気アクチュエータ108からの磁力を受ける磁気素子106が配置されている。駆動装置100は、反射板101における、この磁気素子106とは反対側の反射面101aに反射領域が形成されている。第1磁気アクチュエータ107及び第2磁気アクチュエータ108それぞれが発生する磁力は、第1制御部109及び第2制御部110によって制御される。この制御によって反射板101の回動が制御されることとなっている。
In the
走査対象領域からの戻り光L12は、共用レンズ16を通って駆動装置100の反射板101で反射され、ビームスプリッタ13及びディテクタ用レンズ15を通って光ディテクタ12へと向かう。そして、不図示の制御装置において、光源11から入射光L11が照射されてから、戻り光L12が光ディテクタ12で検出されるまでの時間に基づいて、走査対象領域に存在する物体までの距離等が算出される。
The return light L12 from the scanning target area passes through the
図2は、図1に模式的に示されている駆動装置を詳細に示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing in detail the driving device schematically shown in FIG.
駆動装置100は、反射板101、内側ベース102、外側ベース103、内側弾性部104、外側弾性部105、磁気素子106、第1磁気アクチュエータ107、第2磁気アクチュエータ108、第1制御部109、及び第2制御部110を備えている。
The
反射板101は、上述したようにこの駆動装置100における被駆動体であって、略円板形状に形成されており、一方の面に金もしくはアルミニウム等の蒸着により反射面101aが形成されている。この反射面101aに対する反対面101bには、磁気素子106が配置されている。
The reflecting
内側ベース102は、反射板101の面内方向に延在し、反射板101との間に間隙を開けて、その外側を囲んで配置される四角枠である。また、外側ベース103も、反射板101の面内方向に延在し、内側ベース102との間に間隙を開けて、その外側を囲んで配置される四角枠である。
The
内側弾性部104は、反射板101と内側ベース102との間の間隙に設けられている。内側弾性部104は、反射板101の面内方向について反射板101を両側から支持し、この反射板101の面内方向に延在する内側回動軸104aを定めるように一対が設けられている。反射板101は、この一対の内側弾性部104によって回動可能に支持されて内側ベース102に連結されており、一対の内側弾性部104は、内側回動軸104aを中心に捩れるトーションバーとなっている。
The inner
外側弾性部105は、内側ベース102と外側ベース103との間の間隙に設けられている。外側弾性部105は、反射板101の面内方向について内側ベース102を両側から支持し、この反射板101の面内方向に延在するとともに上記の内側回動軸104aと直交する外側回動軸105aを定めるように一対が設けられている。内側ベース102は、この一対の外側弾性部105によって回動可能に支持されて外側ベース103に連結されており、一対の外側弾性部105は、外側回動軸105aを中心に捩れるトーションバーとなっている。
The outer
本実施例では、反射板101、内側ベース102、外側ベース103、内側弾性部104、及び外側弾性部105が、シリコン基板上に一体に形成されている。
In this embodiment, the
磁気素子106は、反射板101における反射面101aに対する反対面101bの略中央に固定された正方形板状の永久磁石である。この磁気素子106は、その厚み方向に磁力を発するように着磁されている。
The
第1磁気アクチュエータ107は、磁気素子106に磁気的に働きかけて内側回動軸104a回りの第1回動方向D11に反射板101を回動させる。この第1磁気アクチュエータ107は、C字状のヨーク107aと、そのヨーク107aにおける2本の腕部それぞれに形成されたコイル107bと、を備えている。第1磁気アクチュエータ107は、ヨーク107aにおけるC字の形成面が反射板101及び内側回動軸104aと直交する面となり、且つ、ヨーク107aの腕部の端部間に磁気素子106が位置するように配置される。このように配置された第1磁気アクチュエータ107のコイル107bに電流が流されると、ヨーク107aの腕部の端部間に、磁気素子106の磁力及び内側回動軸104aと直交する向きの磁力が発生する。このように発生させた磁力と、磁気素子106の磁力と、の間の反発と吸引によって第1回動方向D11に反射板101が回動することとなる。
The first
第2磁気アクチュエータ108は、磁気素子106に磁気的に働きかけて外側回動軸105a回りの第2回動方向D12に反射板101ごと内側ベース102を回動させる。この第2磁気アクチュエータ108は、C字状のヨーク108aと、そのヨーク108aにおける2本の腕部それぞれに形成されたコイル108bと、を備えている。第2磁気アクチュエータ108は、ヨーク108aにおけるC字の形成面が反射板101及び外側回動軸105aと直交する面となり、且つ、ヨーク108aの腕部の端部間に磁気素子106が位置するように配置される。このように配置された第2磁気アクチュエータ108のコイル108bに電流が流されると、ヨーク108aの腕部の端部間に、磁気素子106の磁力及び外側回動軸105aと直交する向きの磁力が発生する。このように発生させた磁力と、磁気素子106の磁力と、の間の反発と吸引によって第2回動方向D12に内側ベース102が反射板101ごと回動することとなる。
The second
第1制御部109は、第1磁気アクチュエータ107のコイル107bにAC電流を流すとともに、そのAC電流を制御することで反射板101の内側回動軸104a回りの回動を制御するものである。また、第2制御部110は、第2磁気アクチュエータ108のコイル108bにAC電流を流すとともに、そのAC電流を制御することで、内側ベース102と一緒に回動する反射板101の外側回動軸105a回りの回動を制御するものである。
The
本実施例では、磁気素子106、第1磁気アクチュエータ107、及び第1制御部109によって、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる内側駆動部121が構成されている。また、磁気素子106、第2磁気アクチュエータ108、及び第2制御部110によって、内側ベース102を反射板101ごと外側回動軸105a回りに回動させる外側駆動部122が構成されている。
In the present embodiment, the
ここまで説明したように、本実施例の駆動装置100は、反射板101を、内側回動軸104a回り及び外側回動軸105a回りそれぞれに回動させる2軸駆動の装置となっている。これにより、図1に示されている光走査装置1は、互いに直交する2方向に操作対象領域を走査する二次元走査が可能な装置となっている。
As described above, the driving
図3は、図2に示されている反射板、内側ベース、外側ベース、内側弾性部、外側弾性部、及び磁気素子からなる構造物を、反射板における反射面と反対面とのそれぞれの側から見た平面図である。 FIG. 3 illustrates a structure including a reflector, an inner base, an outer base, an inner elastic portion, an outer elastic portion, and a magnetic element illustrated in FIG. 2 on each side of a reflective surface and an opposite surface of the reflective plate. It is the top view seen from.
この図3に示されている構造物130は、内側回動軸104a回りに回動する内側振動系131と、外側回動軸105a回りに回動する外側振動系132と、を備えている。内側振動系131は、反射板101、一対の内側弾性部104、及び磁気素子106で構成される。外側振動系132は、この内側振動系131に内側ベース102及び外側弾性部105を加えたもので、反射板101、内側ベース102、一対の内側弾性部104、一対の外側弾性部105、及び磁気素子106で構成される。
The
ここで、本実施例では、内側振動系131の共振周波数f11は、外側振動系132の共振周波数f12よりも低くなっている。 Here, in the present embodiment, the resonance frequency f11 of the inner vibration system 131 is lower than the resonance frequency f12 of the outer vibration system 132.
内側振動系131の共振周波数f11は、内側振動系131の内側回動軸104a回りの慣性モーメントと内側弾性部104のバネ定数によって決まる。他方、外側振動系132の共振周波数f12は、外側振動系132の外側回動軸105a回りの慣性モーメントと外側弾性部105のバネ定数によって決まる。各振動系の共振周波数は、各振動系の慣性モーメントが大きいほど、また、各弾性部のバネ定数が小さいほど低くなる。
The resonance frequency f11 of the inner vibration system 131 is determined by the moment of inertia about the
外側振動系132よりも構成要素が少ない内側振動系131は、慣性モーメントが外側振動系132よりも小さく共振周波数f11が高くなりがちである。他方で、本実施例では、この慣性モーメントの小ささを補うほどに内側弾性部104のバネ定数が外側弾性部105のバネ定数よりも小さくなっている。このバネ定数の小ささによって、内側振動系131の共振周波数f11が、外側振動系132の共振周波数f12よりも低く設定されている。本実施例では、内側弾性部104のバネ定数におけるこのような小ささは、図3に示されているように、内側弾性部104が外側弾性部105よりも細く形成されていることで実現されている。
The inner vibration system 131 having fewer components than the outer vibration system 132 tends to have a smaller moment of inertia than the outer vibration system 132 and a higher resonance frequency f11. On the other hand, in the present embodiment, the spring constant of the inner
また、構造物130には、トーションバーとして機能させる内側弾性部104及び外側弾性部105を除いて、強度補強を目的とした補強構造133が設けられている。補強構造133は、反射板101における反対面101b、内側ベース102における反対面101bと同じ側の面、及び外側ベース103における反対面101bと同じ側の面、のそれぞれに設けられている。補強構造133は、シリコンで形成された基板層134の上に、酸化膜135を介して形成されたシリコンの層となっている。補強構造133が設けられていない内側弾性部104及び外側弾性部105は、シリコンの基板層134のみの単層構造となっている。
The
ここで、本実施例では、外側ベース103の補強構造133は、次のような広い間隙を外側弾性部105との間に開けて設けられている。即ち、外側ベース103の補強構造133と外側弾性部105との間隙は、反射板101の補強構造133と内側弾性部104との間、及び、内側ベース102の補強構造133と内側弾性部104及び外側弾性部105との間、よりも広くなっている。
Here, in the present embodiment, the reinforcing
反射板101及び内側ベース102の補強構造133は、反射板101及び内側ベース102の略全域に亘って設けられている。このため、反射板101の補強構造133は、反射板101と内側弾性部104との接続部まで達しており、内側ベース102の補強構造133は、内側ベース102と内側弾性部104及び外側弾性部105それぞれとの接続部まで達している。これに対し、外側ベース103の補強構造133は、外側ベース103と外側弾性部105との接続部の周囲に台形状のエリアが開くように設けられている。このようにして開けられたエリアは、内側弾性部104に比べてバネ定数が高く、回動の際に高くなりがちな外側弾性部105の内部応力を、外側ベース103側に分散させて緩和させる応力緩和領域136となっている。なお、反射板101の補強構造133は、反射板101と内側弾性部104との接続部に間隙を設けることで、応力緩和領域を備えるようにしてもよく、内側ベース102の補強構造133は、内側ベース102と内側弾性部104及び外側弾性部105それぞれとの接続部に間隙を設けることで、応力緩和領域を備えるようにしてもよい。
The reinforcing
また、本実施例では、外側弾性部105は、外側ベース103との接続部の太さが、内側ベース102との接続部の太さよりも細くなっている。具体的には、外側弾性部105は、内側ベース102から外側ベース103に向かって幅が漸減するテーパ形状に形成されている。外側弾性部105におけるこのような形状も、回動時の外側弾性部105の内部応力を外側ベース103側に分散させる役割を果たす。
Further, in the present embodiment, the thickness of the connecting portion between the outer
以上に説明した構造物130における反射板101が、図2に示されている内側駆動部121によって内側回動軸104a回りに、第1回動方向D11に回動される。また、内側ベース102が、外側駆動部122によって外側回動軸105a回りに、第2回動方向D12に反射板101ごと回動される。
The
図4は、反射板が内側駆動部によって内側回動軸回りに回動され、内側ベースが、外側駆動部によって外側回動軸回りに反射板ごと回動される様子を示す図である。この図4では、図3に示されている構造物130が、内側回動軸104aと直交する断面と、外側回動軸105aと直交する断面と、の2つの断面について示されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the reflection plate is rotated around the inner rotation axis by the inner driving unit, and the inner base is rotated together with the reflection plate about the outer rotation axis by the outer driving unit. In FIG. 4, the
まず、上述したように反射板101に取り付けられた磁気素子106は、その厚み方向に磁力F11を発する。そして、第1制御部109が第1磁気アクチュエータ107のコイル107bにAC電流を流すと、ヨーク107aの2本の腕部の端部間に磁気素子106の磁力F11及び内側回動軸104aと直交する向きの磁力F12が発生する。このように発生させた磁力F12と、磁気素子106の磁力F11と、の間の反発と吸引によって第1回動方向D11に反射板101が内側回動軸104a回りに回動することとなる。尚、図4には、第1磁気アクチュエータ107が発生させる磁力F12が、図を見易くするために図中で右向きの矢印で示されている。しかしながら、実際には、第1制御部109が流すAC電流の極性が変わる度に、その磁力F12の向きが反転することは言うまでもない。同様に、第1回動方向D11についても図中で上向き円弧状の矢印で示されているが、AC電流の極性が変わって第1磁気アクチュエータ107の磁力F12の向きが反転する度に、第1回動方向D11の向きも反転することとなる。
First, as described above, the
第2制御部110が第2磁気アクチュエータ108のコイル108bにAC電流を流すと、ヨーク108aの2本の腕部の端部間に磁気素子106の磁力F11及び外側回動軸105aと直交する向きの磁力F13が発生する。このように発生させた磁力F13と、磁気素子106の磁力F11と、の間の反発と吸引によって第2回動方向D12に内側ベース102が外側回動軸105a回りに回動する。このとき、内側ベース102は内側弾性部104を介して反射板101と連結されているので、内側ベース102は反射板101ごと回動することとなる。尚、図4には、第2磁気アクチュエータ108が発生させる磁力F13や第2回動方向D12についても一方向を向いた矢印で示されている。しかしながら、第2制御部110が流すAC電流の極性が変わる度に、磁力F13や第2回動方向D12の向きが反転することは言うまでもない。
When the
ここで、外側駆動部122は、第1周波数f13で、内側ベース102を外側回動軸105a回りに反射板101ごと回動させる。この第1周波数f13は、反射板101、内側ベース102、内側弾性部104、外側弾性部105、磁気素子106を、有する外側振動系132の共振周波数f12となっている。具体的には、第2制御部110が、第2磁気アクチュエータ108のコイル108bにこの第1周波数f13のAC電流を流すことで、このような回動が行われる。この結果、外側振動系132において共振周波数f12での共振が発生し、反射板101及び内側ベース102が共振駆動されることとなる。尚、共振駆動では、反射板101及び内側ベース102の振動が正弦波振動となることから、第2制御部110がコイル108bに流すAC電流として正弦波AC電流が採用される。
Here, the outer driving section 122 rotates the
他方、内側駆動部121は、外側振動系132の共振周波数f12である第1周波数f13よりも低い第2周波数f14で、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる。具体的には、第1制御部109が、第1磁気アクチュエータ107のコイル107bに、上記の第2周波数f14のAC電流を流すことで、このような回動が行われる。
On the other hand, the inner driving section 121 rotates the
このとき、本実施例では、内側駆動部121は、上記の第2周波数f14として、反射板101、内側弾性部104、及び磁気素子106を有する内側振動系131の共振周波数f11よりも低い周波数で、反射板101を回動させるものとなっている。この結果、内側振動系131においては共振が発生せず、第1制御部109がコイル107bに流すAC電流の振幅変化にリニアに対応した振動が発生し、反射板101がリニア駆動されることとなる。リニア駆動では、反射板101の振動がAC電流の振幅変化にリニアに対応することから、第1制御部109がコイル107bに流すAC電流としては、正弦波AC電流以外にも、三角波AC電流や鋸歯波AC電流等といった所望の波形のAC電流が採用される。
At this time, in the present embodiment, the inner drive unit 121 sets the second frequency f14 at a frequency lower than the resonance frequency f11 of the inner vibration system 131 including the
図1に示されている光走査装置1では、反射板101及び内側ベース102が外側回動軸105a回りに共振駆動されるときの入射光L11による走査が、共振駆動による反射板101の回動範囲が広くて回動速度が速いこと等から、主走査として利用される。他方、反射板101が内側回動軸104a回りにリニア駆動されるときの入射光L11による走査が、リニア駆動による反射板101の回動が、第1制御部109が流すAC電流によって精密に制御可能であること等から、副走査として利用される。
In the
以上に説明した第1実施例の駆動装置100及び光走査装置1によれば、内側振動系131の共振周波数f11が外側振動系132の共振周波数f12よりも低い。一般的に、ねじり振動系においては、共振周波数が低いほど弾性部のバネ定数を小さくすることができる。本実施例でいえば、内側振動系131の共振周波数f11を外側振動系132の共振周波数f12よりも低い構成とすることで、内側振動系131に含まれる内側弾性部104のバネ定数を小さくすることができ、その結果、反射板101と内側弾性部104の接続部分に働く応力を抑制させることができる。これにより、本実施例によれば、反射板101の歪を抑制しつつ反射板101を広角で回動させることができる。
According to the
ここで、本実施例では、内側弾性部104のバネ定数は、外側弾性部105のバネ定数よりも小さい。このようなバネ定数の差異を設けることで、内側振動系131の共振周波数f11を外側振動系132の共振周波数f12よりも容易に低くすることができる。
Here, in the present embodiment, the spring constant of the inner
また、本実施例では、反射板101に取り付けられた磁気素子106、及びこれに磁気的に働きかける第1磁気アクチュエータ107、という簡単な磁気構造を用いることで、反射板101を内側回動軸104a回りに容易に回動させることができる。
Further, in this embodiment, the
更に、本実施例では、上記の磁気素子106に磁気的に働きかける第2磁気アクチュエータ108を加えることで、内側ベース102を反射板101ごと外側回動軸105a回りに容易に回動させることができる。
Further, in this embodiment, by adding the second
また、本実施例では、外側ベース103に設けられた補強構造133が、上述した広い間隙を外側弾性部105との間に応力緩和領域136として開けて設けられている。これにより、反射板101や内側ベース102の回動時に生じる応力を、上記の広い応力緩和領域136に分散させて緩和させることができる。
Further, in the present embodiment, the reinforcing
また、本実施例では、外側弾性部105は、外側ベース103との接続部の太さが、内側ベース102との接続部の太さよりも細い。これにより、反射板101や内側ベース102の回動時に応力が高くなる場所を、反射板101から遠い外側ベース103と外側弾性部105との接続部に寄せることができるので、反射板101の歪みを一層抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the thickness of the connecting portion between the outer
また、本実施例では、外側駆動部122が、内側ベース102、つまりは、内側振動系131と外側振動系132とのうち相対的に慣性モーメントが大きい外側振動系132を、その外側振動系132の共振周波数f12で駆動する。これにより、外側振動系132の駆動に、この外側振動系132自体の共振が利用されるので、外側駆動部122の消費電力を抑制することができる。また、内側駆動部121については、慣性モーメントが相対的に小さい内側振動系131を駆動するものであるので本来的に消費電力を抑制することができる。このように本実施例によれば、消費電力を抑制して反射板101を駆動することができる。
Further, in the present embodiment, the outer driving unit 122 transmits the
また、本実施例では、内側駆動部121が、第2周波数として、内側振動系131の共振周波数f11よりも低い周波数で、反射板101を回動させる。これにより、内側振動系131に共振を発生させることがないので、上述したリニア駆動を行い、駆動エネルギーとしての電力の大きさを制御することで、反射板101の回動角度を精密に制御することができる。
Further, in the present embodiment, the inner driving section 121 rotates the
次に、第2実施例について説明する。この第2実施例は、反射板101を駆動するためのアクチュエータ構造が、上述した第1実施例と異なっている。一方で、光走査装置1の基本構造等は、第1実施例と同等である。以下では、第2実施例について、第1実施例との相違点について説明し、第1実施例と同等な光走査装置1については、図示や重複説明を割愛する。
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in the actuator structure for driving the
図5は、第2実施例における駆動装置を、反射板の反射面及び反対面それぞれの側から見た斜視図である。図6は、図5に示されている反射板、内側ベース、外側ベース、内側弾性部、外側弾性部、及び磁気素子からなる構造物を、反射板における反射面と反対面とのそれぞれの側から見た平面図である。尚、図5及び図6では、図2や図3に示されている構成要素と同等な構成要素については図2や図3と同じ符号が付されており、以下では、これら同等な構成要素についての重複説明を省略する。 FIG. 5 is a perspective view of the driving device according to the second embodiment viewed from each of the reflection surface and the opposite surface of the reflection plate. FIG. 6 illustrates a structure including the reflecting plate, the inner base, the outer base, the inner elastic portion, the outer elastic portion, and the magnetic element illustrated in FIG. 5 on each side of a reflecting surface and an opposite surface of the reflecting plate. It is the top view seen from. In FIGS. 5 and 6, the same components as those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3, and hereinafter, these equivalent components will be referred to. Is omitted.
駆動装置200は、第1実施例の駆動装置100と同様に、反射板101、内側ベース202、外側ベース103、内側弾性部104、外側弾性部105、を備えている。反射板101、内側ベース202、及び外側ベース103、にはそれぞれ補強構造133が設けられている。外側ベース103の補強構造133は、外側ベース103と外側弾性部105との接続部の周囲に台形状に応力緩和領域136が開くように設けられている。そして、反射板101における反射面101aに対する反対面101bには、第1実施例の磁気素子106と同様の第1磁気素子206が固定されている。
The
更に、内側ベース202に2つの第2磁気素子207が、外側回動軸105aに対して線対称をなすように固定されている。四角枠状の内側ベース202において外側回動軸105aに沿って延在する2本の枠部分202aには、各枠部分202aと内側回動軸104aとの交差箇所近傍に、第2磁気素子207の固定領域202bが設けられている。固定領域202bは、図5のように内側ベース202の突出部に設けられてもよいし、内側ベース202の補強構造133に設けられてもよい。各固定領域202bに固定された第2磁気素子207は、第1磁気素子206と同様に、厚み方向に磁力を発するように着磁されたものである。また、第1磁気素子206及び2つの第2磁気素子207は、各磁力の向きが互いに同じ向きとなるように取り付けられている。
Further, two second
本実施例では、反射板101、内側ベース202、外側ベース103、内側弾性部104、外側弾性部105、第1磁気素子206、及び2つの第2磁気素子207で構造物230が構成されている。そして、図6に示されているように、この構造物230のうち、反射板101、内側弾性部104、及び第1磁気素子206で、内側回動軸104a回りに第1回動方向D11に反射板101が回動する内側振動系231が構成される。また、この内側振動系231に内側ベース202、外側弾性部105、及び2つの第2磁気素子207を加えて、外側回動軸105a回りに第2回動方向D12に内側ベース202が反射板101ごと回動する外側振動系232が構成される。
In this embodiment, the
そして、駆動装置200は、第1磁気素子206に磁気的に働きかける第1磁気アクチュエータ208と、2つの第2磁気素子207に磁気的に働きかける2つの第2磁気アクチュエータ209と、を備えている。各磁気アクチュエータは、C字状のヨーク208a,209aと、ヨーク208a,209aにおいて2本の腕部を繋ぐ部分に設けられたコイル208b,209bと、を備えている。
The
また、駆動装置200は、第1磁気アクチュエータ208のコイル208bにAC電流を流すとともに、そのAC電流を制御する第1制御部210を備えている。更に、2つの第2磁気アクチュエータ209それぞれのコイル209bにAC電流を流すとともに、各AC電流を制御する第2制御部211を備えている。
In addition, the driving
本実施例では、第1磁気素子206、第1磁気アクチュエータ208、及び第1制御部210によって、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる内側駆動部221が構成されている。また、2つの第2磁気素子207、2つの第2磁気アクチュエータ209、及び第2制御部211によって、内側ベース102を反射板101ごと外側回動軸105a回りに回動させる外側駆動部222が構成されている。
In the present embodiment, the first
図7は、図5に示される駆動装置において反射板が内側駆動部によって内側回動軸回りに回動され、内側ベースが、外側駆動部によって外側回動軸回りに反射板ごと回動される様子を示す図である。この図7では、図6に示されている構造物230が、内側回動軸104aと直交する断面と、外側回動軸105aと直交する断面と、の2つの断面について示されている。
FIG. 7 shows the driving device shown in FIG. 5 in which the reflection plate is rotated about the inner rotation axis by the inner driving unit, and the inner base is rotated together with the reflection plate about the outer rotation axis by the outer driving unit. It is a figure showing a situation. In FIG. 7, the
まず、反射板101に取り付けられた第1磁気素子206は、その厚み方向に磁力F21を発する。そして、第1制御部210が第1磁気アクチュエータ208のコイル208bにAC電流を流すと、ヨーク208aの2本の腕部の端部間に第1磁気素子206の磁力F21及び内側回動軸104aと直交する向きの磁力F22が発生する。このように発生させた磁力F22と、第1磁気素子206の磁力F21と、の間の反発と吸引によって第1回動方向D11に反射板101が内側回動軸104a回りに回動することとなる。図7には、第1磁気アクチュエータ208が発生させる磁力F22が、図中で右向きの矢印で示されている。しかしながら、第1制御部210が流すAC電流の極性が変わる度に、その磁力F22の向きが反転する。同様に、第1回動方向D11についても図中で上向き円弧状の矢印で示されているが、第1磁気アクチュエータ208の磁力F22の向きが反転する度に、第1回動方向D11の向きも反転する。
First, the first
内側ベース202に取り付けられた2つの第2磁気素子207は、各厚み方向について互いに同じ向きの磁力F23を発する。そして、本実施例では、第2制御部211が、2つの第2磁気アクチュエータ209のコイル209bに互いに逆位相のAC電流を流す。すると、各ヨーク209aにおける2本の腕部の端部間に、第2磁気素子207の磁力F23及び外側回動軸105aと直交し、且つ2つの第2磁気アクチュエータ209の相互間で逆向きとなる磁力F241,F242が発生する。このように発生させた2つの磁力F241,242と、2つの第2磁気素子207の磁力F23と、の間の反発と吸引によって、2つの第2磁気素子207を、互いに上下逆向きに動かそうとする力が働く。その結果、内側ベース202が外側回動軸105a回りに、第2回動方向D12に反射板101ごと回動する。図7には、第2磁気アクチュエータ209が発生させる磁力F241,242や第2回動方向D12について、各々一方向を向いた矢印で示されている。しかしながら、第2制御部211が流すAC電流の極性が変わる度に、磁力F241,242や第2回動方向D12の向きは反転する。
The two second
ここで、外側駆動部222は、次のような第1周波数f23で、内側ベース202を外側回動軸105a回りに反射板101ごと回動させる。ここにいう第1周波数f23とは、反射板101、内側ベース202、内側弾性部104、外側弾性部105、第1磁気素子206、及び2つの第2磁気素子207を、有する外側振動系232の共振周波数f22である。具体的には、第2制御部211が、2つの第2磁気アクチュエータ209のコイル209bそれぞれに、外側振動系232の共振周波数f22である第1周波数f23で、且つ互いに逆位相のAC電流を流すことで、このような回動が行われる。この結果、外側振動系232において共振周波数f22での共振が発生し、反射板101及び内側ベース202が共振駆動されることとなる。尚、本実施例でも、この共振駆動について第2制御部211がコイル209bに流すAC電流として正弦波AC電流が採用される。
Here, the
他方、内側駆動部221は、外側振動系232の共振周波数f22である第1周波数f23よりも低い第2周波数f24で、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる。具体的には、第1制御部210が、第1磁気アクチュエータ208のコイル208bに、上記の第2周波数f24のAC電流を流すことで、このような回動が行われる。
On the other hand, the inner driving section 221 rotates the
このとき、本実施例では、内側駆動部221は、上記の第2周波数f24として、反射板101、内側弾性部104、及び第1磁気素子206を有する内側振動系231の共振周波数f21よりも低い周波数で、反射板101を回動させるものとなっている。この結果、内側振動系231においては共振が発生せず、第1制御部210がコイル208bに流すAC電流の振幅変化にリニアに対応した振動が発生し、反射板101がリニア駆動されることとなる。リニア駆動では、反射板101の振動がAC電流の振幅変化にリニアに対応することから、第1制御部210がコイル208bに流すAC電流としては所望の波形のAC電流が採用される。
At this time, in the present embodiment, the inner drive unit 221 sets the second frequency f24 to be lower than the resonance frequency f21 of the inner vibration system 231 having the
本実施例においても、図1に示されている光走査装置1では、反射板101及び内側ベースが外側回動軸105a回りに共振駆動されるときの入射光L11による走査が主走査として利用される。また、反射板101が内側回動軸104a回りにリニア駆動されるときの入射光L11による走査が副走査として利用される。
Also in the present embodiment, in the
以上に説明した第2実施例の駆動装置200及び光走査装置1によっても、上述した第1実施例と同様に、反射板101の歪を抑制しつつ反射板101を広角で回動させることができることはいうまでもない。また、本実施例によれば、消費電力を抑制して反射板101を駆動することができることについても第1実施例と同様である。
The
また、本実施例では、内側振動系231の駆動とは別に、外側振動系232の駆動に、内側ベース202に取り付けられた2つの第2磁気素子207、及び2つの第2磁気アクチュエータ209、という簡単な磁気構造が採用されている。これにより、外側回動軸105a回りの内側ベース202の回動についても容易に行なうことができる。
In the present embodiment, two second
次に、第3実施例について説明する。この第3実施例も、上述した第2実施例と同様に、反射板101を駆動するためのアクチュエータ構造が、上述した第1実施例と異なっている。一方で、光走査装置1の基本構造等は、第1実施例と同等である。以下では、第3実施例についても、第1実施例との相違点について説明し、第1実施例と同等な光走査装置1については、図示や重複説明を割愛する。
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment differs from the first embodiment in the actuator structure for driving the
図8は、第3実施例における駆動装置を、反射板の反射面及び反対面それぞれの側から見た斜視図である。図9は、図8に示されている反射板、内側ベース、外側ベース、内側弾性部、外側弾性部、及び磁気素子からなる構造物を、反射板における反射面と反対面とのそれぞれの側から見た平面図である。尚、図8及び図9では、図2や図3に示されている構成要素と同等な構成要素については図2や図3と同じ符号が付されており、以下では、これら同等な構成要素についての重複説明を省略する。 FIG. 8 is a perspective view of the driving device according to the third embodiment as viewed from each of the reflection surface and the opposite surface of the reflection plate. FIG. 9 illustrates a structure including the reflector, the inner base, the outer base, the inner elastic portion, the outer elastic portion, and the magnetic element illustrated in FIG. It is the top view seen from. In FIGS. 8 and 9, components equivalent to those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3. Is omitted.
駆動装置300は、第1実施例の駆動装置100と同様に、反射板101、内側ベース
102、外側ベース103、内側弾性部104、外側弾性部105、を備えている。反射板101、内側ベース102、及び外側ベース103、には、外側ベース103に応力緩和領域136を形成しつつ、それぞれ補強構造133が設けられている。反射板101における反射面101aに対する反対面101bには、第1実施例の磁気素子106と同様の第1磁気素子306が固定されている。
The
更に、四角枠状の内側ベース202において内側回動軸104aに沿って延在する2本の枠部分102aに、各々第2磁気素子307が設けられている。各枠部分102aの第2磁気素子307は、外側回動軸105aに対して線対称をなすように配置された2つの素子部分307aを有している。各素子部分307aは、第1磁気素子306と同様に、厚み方向に磁力を発するように着磁された永久磁石である。また、2つの素子部分307aについては互いに磁力が逆向きとなるように取り付けられている。
Further, a second
本実施例では、反射板101、内側ベース102、外側ベース103、内側弾性部104、外側弾性部105、第1磁気素子306、及び2つの第2磁気素子307で構造物330が構成されている。そして、図9に示されているように、この構造物330のうち、反射板101、内側弾性部104、及び第1磁気素子306で、内側回動軸104a回りに第1回動方向D11に反射板101が回動する内側振動系331が構成される。また、この内側振動系331に内側ベース102、外側弾性部105、及び2つの第2磁気素子307を加えて、外側回動軸105a回りに第2回動方向D12に内側ベース102が反射板101ごと回動する外側振動系332が構成される。
In this embodiment, the
そして、駆動装置300は、第1磁気素子306に磁気的に働きかける第1磁気アクチュエータ308と、2つの第2磁気素子307に磁気的に働きかける2つの第2磁気アクチュエータ309と、を備えている。各磁気アクチュエータは、C字状のヨーク308a,309aと、ヨーク308a,309aにおいて2本の腕部を繋ぐ部分に設けられたコイル308b,309bと、を備えている。
The
また、駆動装置300は、第1磁気アクチュエータ308のコイル308bにAC電流を流すとともに、そのAC電流を制御する第1制御部310を備えている。更に、2つの第2磁気アクチュエータ309それぞれのコイル309bにAC電流を流すとともに、各AC電流を制御する第2制御部311を備えている。
In addition, the
本実施例では、第1磁気素子306、第1磁気アクチュエータ308、及び第1制御部310によって、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる内側駆動部321が構成されている。また、2つの第2磁気素子307、2つの第2磁気アクチュエータ309、及び第2制御部311によって、内側ベース102を反射板101ごと外側回動軸105a回りに回動させる外側駆動部322が構成されている。
In this embodiment, the first
図10は、図8に示される駆動装置において反射板が内側駆動部によって内側回動軸回りに回動され、内側ベースが、外側駆動部によって外側回動軸回りに反射板ごと回動される様子を示す図である。この図10では、図9に示されている構造物330が、内側回動軸104aと直交する断面と、外側回動軸105aと直交する断面と、の2つの断面について示されている。
FIG. 10 shows the driving device shown in FIG. 8 in which the reflection plate is rotated about the inner rotation axis by the inner driving unit, and the inner base is rotated together with the reflection plate about the outer rotation axis by the outer driving unit. It is a figure showing a situation. In FIG. 10, the
まず、反射板101に取り付けられた第1磁気素子306は、その厚み方向に磁力F31を発する。そして、第1制御部310が第1磁気アクチュエータ308のコイル308bにAC電流を流すと、ヨーク308aの2本の腕部の端部間に第1磁気素子306の磁力F31及び内側回動軸104aと直交する向きの磁力F32が発生する。このように発生させた磁力F32と、第1磁気素子306の磁力F31と、の間の反発と吸引によって第1回動方向D11に反射板101が内側回動軸104a回りに回動することとなる。そして、第1制御部310が流すAC電流の極性が変わる度に、第1磁気アクチュエータ308の磁力F32の向きが反転し、それにより第1回動方向D11の向きも反転する。
First, the first
内側ベース102に取り付けられた第2磁気素子307をなす2つの素子部分307aは、各厚み方向について互いに同じ向きの磁力F331,F332を発する。また、2つの第2磁気素子307の相互間でも、対応する位置の素子部分307aにおける磁力の向きは同じ向きになる。
Two
そして、本実施例では、第2制御部311が、2つの素子部分307aをヨーク309aの端部間に挟むように配置された第2磁気アクチュエータ309のコイル309bにAC電流を流す。すなわち、2つの素子部分307aの各々に近いヨーク309aの端部の各々には、異なる極性が現れる。各々が2つの素子部分307aからなる2つの第2磁気素子307それぞれについて設けられた2つの第2磁気アクチュエータ309の相互間では、第2制御部311から各コイル309bに互いに同位相のAC電流が流される。
Then, in the present embodiment, the
各第2磁気アクチュエータ309のコイル309bにこのようなAC電流が流されると、ヨーク309aにおける2本の腕部の端部間に、2つの素子部分307aに対し、まとめて磁気的に働きかける磁力F34が発生する。この磁力F34は、各素子部分307aの磁力F331,F332及び外側回動軸105aと直交するものである。このように発生させた磁力F34と、2つの素子部分307aの磁力F331,F332と、の間の反発と吸引によって、2つの素子部分307aを、互いに上下逆向きに動かそうとする力が働く。その結果、第2回動方向D12に内側ベース102が外側回動軸105a回りに反射板101ごと回動する。第2制御部311が流すAC電流の極性が変わる度に、磁力F34や第2回動方向D12の向きは反転する。
When such an AC current is applied to the
ここで、外側駆動部322は、次のような第1周波数f33で、内側ベース102を外側回動軸105a回りに反射板101ごと回動させる。ここにいう第1周波数f33とは、反射板101、内側ベース102、内側弾性部104、外側弾性部105、第1磁気素子306、及び2つの第2磁気素子307を、有する外側振動系332の共振周波数f32である。具体的には、第2制御部311が、2つの第2磁気アクチュエータ309のコイル309bそれぞれに、外側振動系332の共振周波数f32である第1周波数f33でAC電流を流すことで、このような回動が行われる。この結果、外側振動系332において共振周波数f32での共振が発生し、反射板101及び内側ベース102が共振駆動されることとなる。尚、本実施例でも、この共振駆動について第2制御部311がコイル309bに流すAC電流として正弦波AC電流が採用される。
Here, the outer driving section 322 rotates the
他方、内側駆動部321は、外側振動系332の共振周波数f32である第1周波数f33よりも低い第2周波数f34で、反射板101を内側回動軸104a回りに回動させる。具体的には、第1制御部310が、第1磁気アクチュエータ308のコイル308bに、上記の第2周波数f34のAC電流を流すことで、このような回動が行われる。
On the other hand, the inner drive section 321 rotates the
このとき、本実施例では、内側駆動部321は、上記の第2周波数f34として、反射板101、内側弾性部104、及び第1磁気素子306を有する内側振動系331の共振周波数f31よりも低い周波数で、反射板101を回動させるものとなっている。この結果、内側振動系331においては共振が発生せず、第1制御部310がコイル308bに流すAC電流の振幅変化にリニアに対応した振動が発生し、反射板101がリニア駆動されることとなる。リニア駆動では、反射板101の振動がAC電流の振幅変化にリニアに対応することから、第1制御部310がコイル308bに流すAC電流としては所望の波形のAC電流が採用される。
At this time, in the present embodiment, the inner drive unit 321 sets the second frequency f34 to be lower than the resonance frequency f31 of the inner vibrating system 331 including the
本実施例においても、図1に示されている光走査装置1では、上述した共振駆動のときの入射光L11による走査が主走査として利用される。また、リニア駆動のときの入射光L11による走査が副走査として利用される。
Also in the present embodiment, in the
以上に説明した第3実施例の駆動装置300及び光走査装置1によっても、上述した第1実施例と同様に、反射板101の歪を抑制しつつ反射板101を広角で回動させることができることはいうまでもない。また、本実施例によれば、消費電力を抑制して反射板101を駆動することができることについても第1実施例と同様である。
The
また、本実施例では、第2磁気アクチュエータ309が、第2磁気素子307をなす2つの素子部分307aに対し、まとめて磁気的に働きかけるものとなっている。これによれば、2つの素子部分307aそれぞれについて磁気アクチュエータを設ける構造と比較して第2磁気アクチュエータ309の数が抑えられるので、装置構造の簡単化によるコスト低減を図ることができる。
In this embodiment, the second
尚、本発明は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes other configurations and the like that can achieve the object of the present invention, and the following modifications and the like are also included in the present invention.
例えば、上述した第1〜第3実施例では、被駆動部の一例として、反射板101が例示されている。しかしながら、被駆動部はこれに限るものではなく、回動されるものであれば、その具体的な態様を問うものではない。
For example, in the above-described first to third embodiments, the
また、上述した第1〜第3実施例では、第1磁気素子の一例として永久磁石の磁気素子106、第1磁気素子206,306が例示されている。同様に、第2磁気素子の一例として、永久磁石の第2磁気素子207、永久磁石の素子部分307aを2つ有する第2磁気素子307が例示されている。しかしながら、第1磁気素子や第2磁気素子は、これらに限るものではなく、例えば電流が流されて磁界を受けると駆動力が生じるコイル等であってもよい。この場合、このコイルを動かす磁気アクチュエータは永久磁石であってもよい。
In the first to third embodiments described above, the permanent magnet
また、上述した第1〜第3実施例では、円板状の反射板101、四角枠の内側ベース102,202、及び四角枠の外側ベース103が例示されている。しかしながら、反射板、内側ベース、及び外側ベースはこれらに限るものではない。反射板、内側ベース、及び外側ベースの各形状は、四角板状や円形枠等であってもよく、具体的な形状については任意に設定し得る。
In the above-described first to third embodiments, the disc-shaped reflecting
また、本実施例では、磁気素子106、第1磁気素子206,306、第2磁気素子207,307について、反射板101の一方の面の側に取り付けられたものとして説明した。しかしながら、各取付位置の両面に取り付けてもよく、各取付位置に開口を設け、そこに磁気素子をはめ込んでもよい。この場合、反射板101の両方の面に磁気素子が現れることになる。磁気素子を両面に取り付けた場合、又は開口にはめ込んだ場合は、反射板の回転軸に対してバランスがとれた状態にできるので、例えば非駆動時において反射板が回転して一方に傾いてしまうことがない。
In this embodiment, the
また、本実施例では、正方形板状の磁気素子106、第1磁気素子206,306、及び直方体状の第2磁気素子207、第2磁気素子307をなす直方体状の素子部分が例示されている。しかしながら、これらの磁気素子は、反射板101や内側ベース102,202を回転駆動させるのに十分な力が得られるのであれば、磁気素子の形状やサイズ等は任意に設定できる。
In the present embodiment, a rectangular parallelepiped element portion forming the square plate-shaped
1 光走査装置
11 光源
12 光ディテクタ
13 ビームスプリッタ
14 光源用レンズ
15 ディテクタ用レンズ
16 共用レンズ
100,200,300 駆動装置
101 反射板
101a 反射面
101b 反対面
102,202 内側ベース
103 外側ベース
104 内側弾性部
104a 内側回動軸
105 外側弾性部
105a 外側回動軸
106 磁気素子
107,208,308 第1磁気アクチュエータ
107a,108a,208a,209a,308a,309a ヨーク
107b,108b,208b,209b,308b,309b コイル
108,209.309 第2磁気アクチュエータ
109,210,310 第1制御部
110,211,311 第2制御部
121,221,321 内側駆動部
122,222,322 外側駆動部
130,230,330 構造物
131,231,331 内側振動系
132,232,332 外側振動系
133 補強構造
135 酸化膜
134 基板層
136 応力緩和領域
202a 枠部分
202b 固定領域
206,306 第1磁気素子
207,307 第2磁気素子
307a 素子部分
D11 第1回動方向
D12 第2回動方向
F11,F12,F13,F21,F22,F23,F241,F242,F31,F32,F331,F332,F34 磁力
L11 入射光
L12 戻り光
f12,f22,f32 共振周波数
f13,f23,f33 第1周波数
f14,f24,f34 第2周波数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical scanning device 11 Light source 12 Optical detector 13 Beam splitter 14 Lens for light source 15 Lens for detector 16 Shared lens 100, 200, 300 Driver 101 Reflector 101a Reflection surface 101b Opposite surface 102,202 Inner base 103 Outer base 104 Inner elasticity Part 104a Inner rotating shaft 105 Outer elastic part 105a Outer rotating shaft 106 Magnetic element 107, 208, 308 First magnetic actuator 107a, 108a, 208a, 209a, 308a, 309a Yoke 107b, 108b, 208b, 209b, 308b, 309b Coil 108, 209.309 Second magnetic actuator 109, 210, 310 First control unit 110, 211, 311 Second control unit 121, 221, 321 Inside drive unit 122, 222, 32 Outer drive units 130, 230, 330 Structures 131, 231, 331 Inner vibration system 132, 232, 332 Outer vibration system 133 Reinforcement structure 135 Oxide film 134 Substrate layer 136 Stress relaxation area 202a Frame portion 202b Fixed area 206, 306 First Magnetic element 207, 307 Second magnetic element 307a Element portion D11 First rotation direction D12 Second rotation direction F11, F12, F13, F21, F22, F23, F241, F242, F31, F32, F331, F332, F34 Magnetic force L11 Incident light L12 Return light f12, f22, f32 Resonant frequency f13, f23, f33 First frequency f14, f24, f34 Second frequency
Claims (4)
内側ベースと、
前記内側ベースの外側に配置される外側ベースと、
前記内側ベース及び前記被駆動部を相互に接続し、当該被駆動部を内側回動軸回りに回動可能に支持する内側弾性部と、
前記外側ベース及び前記内側ベースを相互に接続し、当該内側ベースを前記内側回動軸とは異なる外側回動軸回りに回動可能に支持する外側弾性部と、
前記被駆動部及び前記内側弾性部を有する内側振動系に前記内側ベース及び前記外側弾性部を加えた外側振動系の共振周波数である第1周波数で、前記内側ベースを前記外側回動軸回りに回動させる外側駆動部と、
前記第1周波数よりも低い第2周波数で、前記被駆動部を前記内側回動軸回りに回動させる内側駆動部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。 A driven part having a reflecting surface for reflecting incident light,
An inner base,
An outer base arranged outside the inner base,
An inner elastic portion that connects the inner base and the driven portion to each other and supports the driven portion rotatably around an inner rotation axis;
An outer elastic portion that connects the outer base and the inner base to each other and supports the inner base so as to be rotatable around an outer rotation axis different from the inner rotation axis;
At a first frequency that is a resonance frequency of an outer vibration system obtained by adding the inner base and the outer elastic portion to the inner vibration system having the driven portion and the inner elastic portion, the inner base is rotated around the outer rotation axis. An outer driving unit for rotating,
An inner driving unit configured to rotate the driven unit around the inner rotation axis at a second frequency lower than the first frequency;
An optical scanning device comprising:
前記外側駆動部は、前記内側ベースに取り付けられた第2磁気素子と、前記第2磁気素子に磁気的に働きかけて前記外側回動軸回りに前記内側ベースを回動させる第2磁気アクチュエータ、を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。 A first magnetic element attached to a surface of the driven portion opposite to the reflection surface; and magnetically acting on the first magnetic element to move the driven portion around the inner rotation axis. A first magnetic actuator for rotating,
The outer driving unit includes: a second magnetic element attached to the inner base; and a second magnetic actuator that magnetically acts on the second magnetic element to rotate the inner base about the outer rotation axis. The optical scanning device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018136509A JP7281880B2 (en) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018136509A JP7281880B2 (en) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | optical scanner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020013048A true JP2020013048A (en) | 2020-01-23 |
JP7281880B2 JP7281880B2 (en) | 2023-05-26 |
Family
ID=69169247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018136509A Active JP7281880B2 (en) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | optical scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7281880B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7477344B2 (en) | 2020-03-31 | 2024-05-01 | パイオニア株式会社 | Mirror Device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002148536A (en) * | 2000-11-09 | 2002-05-22 | Olympus Optical Co Ltd | Actuator and its driving method |
JP2009258645A (en) * | 2008-03-25 | 2009-11-05 | Victor Co Of Japan Ltd | Two-dimensional optical beam deflector and image display device using the same |
WO2010021215A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | Image projection device |
US20150286048A1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-10-08 | Industrial Technology Research Institute | Lissajous dual-axial scan component and scan frequency generation method thereof |
JP2017173351A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社豊田中央研究所 | MEMS device |
-
2018
- 2018-07-20 JP JP2018136509A patent/JP7281880B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002148536A (en) * | 2000-11-09 | 2002-05-22 | Olympus Optical Co Ltd | Actuator and its driving method |
JP2009258645A (en) * | 2008-03-25 | 2009-11-05 | Victor Co Of Japan Ltd | Two-dimensional optical beam deflector and image display device using the same |
WO2010021215A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | Image projection device |
US20150286048A1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-10-08 | Industrial Technology Research Institute | Lissajous dual-axial scan component and scan frequency generation method thereof |
JP2017173351A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社豊田中央研究所 | MEMS device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7477344B2 (en) | 2020-03-31 | 2024-05-01 | パイオニア株式会社 | Mirror Device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7281880B2 (en) | 2023-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5206610B2 (en) | Actuator, optical scanner and image forming apparatus | |
JP4232835B2 (en) | Actuator, optical scanner and image forming apparatus | |
KR100942338B1 (en) | Oscillator device, method of driving the same, optical deflector and image display device using the same | |
JP2008304553A (en) | Actuator, optical scanner and image forming apparatus | |
WO2012115264A1 (en) | Light scanning device | |
JP2022189903A (en) | Reflection plate with actuator, optical scanner, and mirror actuator | |
US8254006B2 (en) | Oscillator device and optical deflector using the same | |
JPWO2008149796A1 (en) | Optical scanning actuator | |
JP7281880B2 (en) | optical scanner | |
JPWO2008149851A1 (en) | Object detection device | |
US20080055688A1 (en) | Optical deflecting device and image forming apparatus using the same | |
US7034415B2 (en) | Pivoting mirror with improved magnetic drive | |
JP5554895B2 (en) | Oscillator structure and oscillator device using the oscillator structure | |
JP2020013047A (en) | Driving device | |
CN109725432B (en) | Actuator, optical device, and projector | |
JP5681759B2 (en) | Electromagnetic actuator | |
JP2006323001A (en) | Oscillating body apparatus and optical deflector using same | |
EP1877851A2 (en) | Two-sided torsional hinged mirror | |
JP2008058434A (en) | Rocking apparatus, light deflector using rocking apparatus, and image forming apparatus using light deflector | |
JP2006072251A (en) | Planar type actuator | |
JP5045611B2 (en) | Actuator, optical scanner and image forming apparatus | |
KR102331643B1 (en) | Scanning micromirror | |
JP2011100074A (en) | Optical device, optical scanner and image forming apparatus | |
KR101530617B1 (en) | Electromagnetic actuator | |
JP2012132976A (en) | Image forming device and method for driving the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210618 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220524 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20221115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230215 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20230215 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20230222 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20230228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230516 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7281880 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |