JP2022184984A

JP2022184984A - 電磁駆動式反射板

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Publication number: JP2022184984A
Application number: JP2022150170A
Authority: JP
Inventors: 淳近藤; Atsushi Kondo
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP2019191493A; JP7337243B2

Abstract

【課題】反射板本体に対する磁気素子の固定力を向上させることができる電磁駆動式反射板を提供する。【解決手段】磁気素子３が接着剤１００によって反射板本体２及び補強体４に固定されるとともに、この接着剤１００の一部が、補強体４と反射板本体２との間の空隙部６に充填されることで、接着剤１００が補強体４に対して引っ掛かり、反射板本体２及び補強体４から剥がれにくくなる。特に、Ｚ方向の力（反射板本体２から面外方向に離れるような力）が磁気素子３に加わった場合に、接着剤１００の剥がれが抑制される。このように、接着剤１００を反射板本体２及び補強体４から剥がれにくくし、反射板本体２に対する磁気素子３の固定力を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁駆動式反射板に関する。

従来、反射板を回動させることで反射光を走査する光偏向器として、電磁駆動手段を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された光偏向器では、可動ミラー（反射板本体）に配置された可動磁石（磁気素子）と、固定コイル（磁気アクチュエータ）と、によって電磁駆動手段が構成されており、電磁力によって可動ミラーが変位するようになっている。

特開２００５－１７３４１１号公報

特許文献１に記載されたような電磁駆動式の光偏向器においては、反射板本体に磁気素子（磁石又はコイル）を固定する必要があり、接着剤を用いて磁気素子を固定する方法が考えられる。しかしながら、反射板本体が回動する際に振動が発生したり、光偏向器が搭載される対象（例えば車両等の移動体）において振動が発生したりすることがあり、接着剤に外力が加わって剥がれてしまう可能性があった。接着剤が剥がれると磁気素子が反射板本体から脱落してしまうことから、固定力の向上が望まれていた。

したがって、本発明の課題は、反射板本体に対する磁気素子の固定力を向上させることができる電磁駆動式反射板を提供することが一例として挙げられる。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電磁駆動式反射板は、反射板本体と、前記反射板本体の第一の面側に配置される磁気素子と、前記第一の面に前記反射板本体を構成する基板材料が酸化した酸化材料で形成されて積層された酸化層、及び、当該酸化層における前記第一の面とは反対側に前記基板材料で形成されて積層され、一部が前記第一の面と対面するように前記酸化層から張り出した材料層、を有する補強体と、を備え、前記補強体と前記反射板本体との間に、前記第一の面の面外方向の空隙部が、前記材料層のうち前記酸化層から張り出した部分と前記第一の面との間の空間として形成され、前記磁気素子は、接着剤によって前記反射板本体と前記補強体とのうち少なくとも一方に固定され、前記接着剤の一部が、前記空隙部に充填されていることを特徴とする。

本発明の第１実施例に係る光偏向器を示す概略構成図である。前記光偏向器の電磁駆動式反射板を示す平面図である。図２のＸ１－Ｘ１線に沿った断面図である。本発明の第２実施例に係る光偏向器の電磁駆動式反射板を示す平面図である。図４のＸ２－Ｘ２線に沿った断面図である。前記電磁駆動式反射板の要部を拡大して示す断面図である。

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電磁駆動式反射板は、反射板本体と、反射板本体の第一の面側に配置される磁気素子と、第一の面に設けられる補強体と、を備える。補強体と反射板本体との間に、第一の面の面外方向に離隔した空隙部が形成されている。磁気素子は、接着剤によって反射板本体と補強体とのうち少なくとも一方に固定される。接着剤の一部が、空隙部に充填されている。

磁気素子が接着剤によって反射板本体と補強体とのうち少なくとも一方に固定されるとともに、この接着剤の一部が、補強体と反射板本体との間の空隙部に充填されることで、接着剤が補強体に対して引っ掛かり、反射板本体又は補強体から剥がれにくくなる。特に、反射板本体から面外方向に離れるような力が磁気素子に加わった場合に、接着剤の剥がれが抑制される。このように、接着剤を反射板本体又は補強体から剥がれにくくし、反射板本体に対する磁気素子の固定力を向上させることができる。

磁気素子は、第一の面に沿った板状に形成されるとともに、その周面に凹部を有し、接着剤の他の一部が、凹部に充填されていることが好ましい。これにより、接着剤が凹部において磁気素子に引っ掛かり、磁気素子から剥がれにくくなる。従って、反射板本体に対する磁気素子の固定力をさらに向上させることができる。

補強体は、第一の面から突出して磁気素子を囲むように配置され、空隙部は、磁気素子に対面して形成されていることが好ましい。これにより、磁気素子に対して第一の面の面方向の力が加わった場合に、反射板本体に対する磁気素子の位置ずれを抑制することができる。このとき、補強体と磁気素子との間には、面方向に離隔した第２の空隙部が形成されていてもよく、第２の空隙部にも接着剤が充填されていることが好ましい。

補強体は、第一の面上に配置され、磁気素子は、補強体上に載置されていてもよい。即ち、反射板と補強体と磁気素子とがこの順で重ねられた構成であってもよく、この構成においても、接着剤を反射板本体又は補強体から剥がれにくくし、反射板本体に対する磁気素子の固定力を向上させることができる。

補強体には、一端が空隙部に連通するとともに他端が開放された貫通孔が形成されていることが好ましい。これにより、接着剤を空隙部に充填する際に、貫通孔を気体抜き用の孔として用いることができ、即ち、空隙部に存在する気体を貫通孔から外部に放出することができる。従って、空隙部に気体が残留してしまうことを抑制することができる。

本実施形態の光偏向器は、上記の電磁駆動式反射板と、磁気素子に働きかけて電磁駆動式反射板を回動させる磁気アクチュエータと、を備える。光偏向器が上記のような電磁駆動式反射板を備えることで、反射板本体に対する磁気素子の固定力を向上させることができる。

以下、本発明の各実施例について具体的に説明する。尚、第２実施例においては、第１実施例で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施例と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

［第１実施例］
本実施例の光偏向器１は、図１に示すように、電磁駆動式反射板１０Ａと、磁気アクチュエータ２０と、光源３０と、ビームスプリッタ４０と、光源用レンズ５０と、ディテクタ用レンズ６０と、共用レンズ７０と、ディテクタ８０と、を備える。光偏向器１は、例えば車両に搭載されて赤外線等の光を送受信することで他車両や設置物等との距離を検出するために用いられる。

光偏向器１では、光源３０からの光が光源用レンズ５０を通り、ビームスプリッタ４０を経て電磁駆動式反射板１０Ａで反射されて走査対象領域へと照射される。また、走査対象領域からの戻り光は、共用レンズ７０を通って電磁駆動式反射板１０Ａで反射され、ビームスプリッタ４０及びディテクタ用レンズ６０を通ってディテクタ８０へと向かう。

本実施例では、図２に示すように、電磁駆動式反射板１０Ａの反射板本体２に沿った２方向をＸ方向及びＹ方向とし、ＸＹ平面に略直交する方向をＺ方向とする。ＸＹ平面に沿った任意の方向が面方向となり、Ｚ方向が面外方向となる。

電磁駆動式反射板１０Ａは、反射板本体２と、磁気素子３と、補強体４と、を備える。本実施例における磁気素子３は永久磁石であり、磁気アクチュエータ２０はコイル及びヨークを備えるものである。即ち、磁気アクチュエータ２０のコイルに通電することにより、電磁駆動式反射板１０Ａを回動させる構成となっている。

反射板本体２は、例えばシリコン基板により構成されたものであって、円板状部２１と、一対のトーションバー２２と、を一体に有する。図３に示すように、円板状部２１の第一の面２Ａには、磁気素子３及び補強体４が設けられ、反対側の第２の面２Ｂが鏡面加工されて反射面となる。一対のトーションバー２２は、反射板本体２の回動軸を定めるものであって、本実施例ではＹ方向に沿って延びているものとする。

磁気素子３は、第一の面２Ａに沿った四角形板状に形成され、反射板本体２の円板状部２１における第一の面２Ａ側に配置される。本実施例では、磁気素子３は接着剤１００を介して第一の面２Ａに固定される。磁気素子３は、その周面３１に凹部３２を有している。周面３１とは、四角形板状の磁気素子３の４つの側面を意味する。凹部３２は、周面３１において、四辺に沿って（図示の例ではＸ方向又はＹ方向に沿って）延在するものであってもよいし、点在するものであってもよい。

補強体４は、第一の面２Ａから突出するとともに、磁気素子３を囲むように四角形枠状に形成されている。また、補強体４は反射板本体２と一体に形成されている。反射板本体２及び補強体４は、例えば、第１のＳｉ層とＳｉＯ_２層と第２のＳｉ層とが順に積層されたシリコン基板にエッチング加工を施すことで形成されており、エッチング後に残る第２のＳｉ層が反射板本体２を構成し、エッチング後に残る第１のＳｉ層の一部とＳｉＯ_２層の一部とが補強体４を構成する。

補強体４は、ＳｉＯ_２層の一部により構成される基端部４１と、第１のＳｉ層の一部により構成される先端部４２と、を有する。尚、図３では、四角形枠状の補強体４のうちＹ方向に延びる部分の断面を示しているが、補強体４の他の部分も同様の形状を有している。先端部４２は、基端部４１よりもＸＹ平面内において内側に（即ち磁気素子３側に）向かって突出している。これにより、先端部４２と第一の面２ＡとがＺ方向に離隔し、補強体４と反射板本体２との間に、Ｚ方向に離隔した空隙部６が形成される。空隙部６は、補強体４において磁気素子３に対面する側に形成されている。

例えば、基端部４１を構成するＳｉＯ_２層のうち内側の一部をウエットエッチング等によって除去することにより、上記のように先端部４２を内側に突出させ、空隙部６を形成すればよい。尚、反射板とは別体に形成された補強体を、接着等によって反射板本体の第一の面に固定してもよい。

補強体４の先端部４２には、Ｚ方向に沿って延びる貫通孔４３が形成されている。図示の例では、補強体４の各辺の中央部にそれぞれ１つずつ貫通孔４３が形成されているが、貫通孔の数及び配置は適宜に設定されればよい。貫通孔４３は、一端（図３における下端）が空隙部６に連通するとともに、他端（図３における上端）が開放されている。

尚、磁気素子３にも、補強体４と同様に貫通孔が形成されていてもよい。即ち、一端（図３における下端）が凹部３２に連通するとともに、他端（図３における上端）が開放された貫通孔を形成してもよい。

ここで、磁気素子３を反射板本体２に固定する方法について詳細に説明する。まず、磁気素子３に対し、少なくとも下面（接着される面）３３に接着剤１００を塗布し、磁気素子３を補強体４の枠内且つ第一の面２Ａ上に載置する。このとき、補強体４の内面と磁気素子３の周面３１とは面方向に離隔して隙間が形成され、この隙間が第２の空隙部７となる。第２の空隙部７からさらに接着剤１００が注入される。この接着剤１００は空隙部６と凹部３２と第２の空隙部７とに充填される。空隙部６に存在していた気体（空気）は、貫通孔４３を通過して外部に放出される。また、磁気素子３に貫通孔を形成した場合も同様に、凹部３２に存在していた気体が貫通孔を通過して外部に放出される。

尚、磁気素子３の下面３３及び周面３１に接着剤１００を塗布しておき、この磁気素子３を第一の面２Ａに載置することにより、周面３１の接着剤１００が空隙部６に充填されるようにしてもよい。また、接着剤１００が塗布されていない磁気素子３を第一の面２Ａに載置し、第２の空隙部７から接着剤１００を注入することにより、下面３３と第一の面２Ａとの間に接着剤１００を充填してもよい。

以上のように接着剤１００を塗布または注入して硬化させることにより、磁気素子３が反射板本体２及び補強体４に固定される。これにより、接着剤１００の一部が空隙部６に充填され、他の一部が凹部３２に充填された状態となる。

上記の構成により、磁気素子３が接着剤１００によって反射板本体２及び補強体４に固定されるとともに、この接着剤１００の一部が、補強体４と反射板本体２との間の空隙部６に充填されることで、接着剤１００が補強体４に対して引っ掛かり、反射板本体２及び補強体４から剥がれにくくなる。特に、Ｚ方向の力（反射板本体２から面外方向に離れるような力）が磁気素子３に加わった場合に、接着剤１００の剥がれが抑制される。このように、接着剤１００を反射板本体２及び補強体４から剥がれにくくし、反射板本体２に対する磁気素子３の固定力を向上させることができる。

磁気素子３の周面３１に凹部３２が形成され、接着剤１００の他の一部が凹部３２に充填されることで、接着剤１００が凹部３２において磁気素子３に引っ掛かり、磁気素子３から剥がれにくくなる。従って、反射板本体２に対する磁気素子３の固定力をさらに向上させることができる。

補強体４が磁気素子３を囲むように配置されていることで、磁気素子３に対してＸＹ平面に沿った力が加わった場合に、反射板本体２に対する磁気素子３の位置ずれを抑制することができる。

補強体４に貫通孔４３が形成されていることで、接着剤１００を空隙部６に充填する際に、貫通孔４３を気体抜き用の孔として用いることができ、空隙部６に気体が残留してしまうことを抑制することができる。

［第２実施例］
本実施例の光偏向器は、第１実施例の光偏向器１において、電磁駆動式反射板１０Ａに代えて図４～６に示す電磁駆動式反射板１０Ｂを用いたものである。

電磁駆動式反射板１０Ｂは、反射板本体２と、磁気素子８と、補強体９と、を備える。磁気素子８は、第一の面２Ａに沿った四角形板状に形成されており、その周面には凹部は形成されていない。また、磁気素子８は、後述するように板状に形成された補強体９上に配置される。

補強体９は、第一の面２Ａ上に配置されるとともに、第一の面２Ａの大部分を覆うように形成された板状の部材である。反射板本体２及び補強体９は、例えば、第１のＳｉ層とＳｉＯ_２層と第２のＳｉ層とが順に積層されたシリコン基板にエッチング加工を施すことで形成される。第１のＳｉ層及びＳｉＯ_２層のうち外周近傍の部分が除去され、ＳｉＯ_２層が補強体９の第１層９１を構成し、第１のＳｉ層が補強体９の第２層９２を構成する。また、除去されない第２のＳｉ層が反射板本体２を構成する。

補強体９には、接着剤導入穴９３が形成されている。接着剤導入穴９３は、図６における上面側が開放され、Ｚ方向に沿って延びて第一の面２Ａにまで到達するものである。接着剤導入穴９３は、第１層９１において第２層９２よりも内径が大きくなっている。これにより、第２層９２と第一の面２ＡとがＺ方向に離隔し、補強体９と反射板本体２との間に、Ｚ方向に離隔した空隙部６が形成される。尚、補強体９の第２層９２には、前記実施例と同様に、一端が空隙部６に連通するとともに他端が開放された貫通孔が形成されてもよい。このように貫通孔を形成する場合、貫通孔の他端は、磁気素子８が重ならない位置に配置されていることが好ましい。

接着剤導入穴９３は、図４に示すようにＺ方向から見て線状となっており、即ち、溝状に形成されている。本実施例では、Ｘ方向に沿って延びる２本の接着剤導入穴９３と、Ｙ方向に沿って延びる２本の接着剤導入穴９３と、が互いに交差している。尚、接着剤導入穴の数及び形状は任意である。例えば、延在方向の異なる３本以上の溝状の接着剤導入穴が形成されてもよいし、曲線状に延在する溝状の接着剤導入穴が形成されてもよいし、Ｚ方向から見て点状の接着剤導入穴が複数形成されてもよい。

接着剤導入穴９３は、例えばエッチングによって形成される。ドライエッチングによりＳｉ層及びＳｉＯ_２層を削って縦穴を形成した後、ウエットエッチングによってＳｉＯ_２層のみを選択的に除去すれば、第１層９１の内径を第２層９２の内径よりも大きくすることができる。

接着剤導入穴９３に接着剤１００を注入するとともに、補強体９の上面に接着剤１００を塗布した後、磁気素子８を補強体９上に載置して硬化させる。これにより、磁気素子８が補強体９に固定されるとともに、接着剤１００の一部が空隙部６に充填される。また、下面に接着剤１００を塗布した磁気素子８を補強体９上に載置することにより、接着剤１００の一部が空隙部６に充填されるようにしてもよい。

上記の構成により、磁気素子８が接着剤１００によって補強体９に固定されるとともに、この接着剤１００が、補強体９と反射板本体２との間の空隙部６に充填されることで、接着剤１００が補強体９に対して引っ掛かり、補強体９から剥がれにくくなる。特に、Ｚ方向の力（反射板本体２から面外方向に離れるような力）が磁気素子８に加わった場合に、接着剤１００の剥がれが抑制される。このように、接着剤１００を補強体９から剥がれにくくし、反射板本体２に対する磁気素子８の固定力を向上させることができる。

なお、本発明は、前記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。

例えば、前記第１実施例では、磁気素子３の周面３１に凹部３２が形成されているものとしたが、例えば接着剤１００と磁気素子３との接着強度が高い場合には、凹部３２は形成されていなくてもよい。また、前記第２実施例では、磁気素子８の周面に凹部が形成されていないものとしたが、例えば磁気素子８の下面だけでなく周面にも接着剤を塗布する場合には、周面に凹部を形成してもよい。

また、前記第１実施例では、補強体４に貫通孔４３が形成されているものとしたが、例えば空隙部６に気体が残留しにくい場合には、貫通孔４３は形成されなくてもよい。接着剤１００の粘性が低い場合や、ＸＹ平面内における空隙部６の寸法が小さい場合や、空隙部６に接着剤１００を充填した後に磁気素子３を載置する場合等には、空隙部６に気体が残留しにくい。

また、前記第１実施例では、磁石である磁気素子３が反射板本体に配置されるものとしたが、少なくともコイルを有するユニットを、磁気素子として反射板本体に配置してもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施例に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１光偏向器
１０Ａ、１０Ｂ電磁駆動式反射板
２反射板本体
２Ａ第一の面
３磁気素子
３１周面
３２凹部
４、８補強体
６空隙部
２０磁気アクチュエータ
１００接着剤

Claims

反射板本体と、
前記反射板本体の第一の面側に配置される磁気素子と、
前記第一の面に前記反射板本体を構成する基板材料が酸化した酸化材料で形成されて積層された酸化層、及び、当該酸化層における前記第一の面とは反対側に前記基板材料で形成されて積層され、一部が前記第一の面と対面するように前記酸化層から張り出した材料層、を有する補強体と、を備え、
前記補強体と前記反射板本体との間に、前記第一の面の面外方向の空隙部が、前記材料層のうち前記酸化層から張り出した部分と前記第一の面との間の空間として形成され、
前記磁気素子は、接着剤によって前記反射板本体と前記補強体とのうち少なくとも一方に固定され、
前記接着剤の一部が、前記空隙部に充填されていることを特徴とする電磁駆動式反射板。
前記磁気素子は、前記第一の面に沿った板状に形成されるとともに、その周面に凹部を有し、
前記接着剤の他の一部が、前記凹部に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動式反射板。
前記補強体は、前記第一の面から突出して前記磁気素子を囲むように配置され、
前記空隙部は、前記磁気素子に対面して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁駆動式反射板。
前記接着剤は、前記磁気素子と前記反射板本体の間に存在するとともに、一部が前記磁気素子の周縁と前記補強体との間、及び前記空隙部に充填されていることを特徴とする請求項３記載の電磁駆動式反射板。
前記補強体には、一端が前記空隙部に連通するとともに他端が開放された貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電磁駆動式反射板。
前記磁気素子は、前記補強体上に載置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動式反射板。
前記補強体には、一端が前記空隙部に連通するとともに、他端が少なくとも一部は前記磁気素子で覆われる位置に開口した接着剤導入穴が形成され、
前記接着剤は、前記磁気素子と前記補強体の間に存在するとともに、その一部が、前記接着剤導入穴を通って前記空隙部に充填されていることを特徴とする請求項６記載の電磁駆動式反射板。
前記補強体と前記反射板本体との間には、複数の前記空隙部が、前記第一の面の面内方向に配列されて形成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁駆動式反射板。
請求項１～８のいずれか１項に記載の電磁駆動式反射板と、
前記磁気素子に働きかけて前記電磁駆動式反射板を回動させる磁気アクチュエータと、を備えることを特徴とする光偏向器。