JP3214583B2 - 光偏向子 - Google Patents
光偏向子Info
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- JP3214583B2 JP3214583B2 JP16820693A JP16820693A JP3214583B2 JP 3214583 B2 JP3214583 B2 JP 3214583B2 JP 16820693 A JP16820693 A JP 16820693A JP 16820693 A JP16820693 A JP 16820693A JP 3214583 B2 JP3214583 B2 JP 3214583B2
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
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- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子写真式複写機，
レーザビームプリンタ画像形成装置またはバーコード読
み取り装置等の光走査装置に適用して好適な、ねじり振
動子または光偏向子（以下、光偏向子で統一する）に関
する。
レーザビームプリンタ画像形成装置またはバーコード読
み取り装置等の光走査装置に適用して好適な、ねじり振
動子または光偏向子（以下、光偏向子で統一する）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来例として、例えば特開昭６
０−１０７０１７号公報に示されるような光偏向子があ
る。その概要を図６に示す。この光偏向子では、その反
射ミラー２１はＸ方向軸Ｘ１およびＹ方向軸Ｙ１を中心
軸として独立に回転振動するように構成されており、一
体形成された薄膜コイル２２に一定電流を与え、Ｘ方向
の磁界ＨｘおよびＹ方向の磁界Ｈｙを独立に変化させ、
ミラー２１に対し２方向の回転電磁力を発生させて２次
元の光走査を行なうものである。
０−１０７０１７号公報に示されるような光偏向子があ
る。その概要を図６に示す。この光偏向子では、その反
射ミラー２１はＸ方向軸Ｘ１およびＹ方向軸Ｙ１を中心
軸として独立に回転振動するように構成されており、一
体形成された薄膜コイル２２に一定電流を与え、Ｘ方向
の磁界ＨｘおよびＹ方向の磁界Ｈｙを独立に変化させ、
ミラー２１に対し２方向の回転電磁力を発生させて２次
元の光走査を行なうものである。
【０００３】また、特開平４−１４０７０６号公報に示
されるような光走査装置を、図７に示す。これは、加振
部３１、弾性変形部３２、スキャン部３３およびウエイ
ト部３７が一体に形成された薄板状のプレート３６と、
圧電素子等の駆動源３５とから構成されており、弾性変
形部３２はＰ軸およびＱ軸回りに回転可能で、さらにス
キャン部３３の重心は、弾性変形部３２の軸心Ｐからは
ずれた位置に配置されている。したがって、駆動源３５
をＰまたはＱ軸回りに回転するモードの周波数で加振す
ることにより、弾性変形部３２を２軸回りに回転運動さ
せ、２次元の光走査を可能とする。なお、３４はミラー
面である。
されるような光走査装置を、図７に示す。これは、加振
部３１、弾性変形部３２、スキャン部３３およびウエイ
ト部３７が一体に形成された薄板状のプレート３６と、
圧電素子等の駆動源３５とから構成されており、弾性変
形部３２はＰ軸およびＱ軸回りに回転可能で、さらにス
キャン部３３の重心は、弾性変形部３２の軸心Ｐからは
ずれた位置に配置されている。したがって、駆動源３５
をＰまたはＱ軸回りに回転するモードの周波数で加振す
ることにより、弾性変形部３２を２軸回りに回転運動さ
せ、２次元の光走査を可能とする。なお、３４はミラー
面である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者で
は外部から２方向の磁界を加える必要があり、互いに磁
気干渉を生じることから、大きな振幅の２次元走査は困
難である。また、外部磁界を振動部の外側に配置しなけ
ればならず、装置全体の外形寸法が大きくなるという問
題がある。また、後者では１つの弾性変形部で２方向の
動作をさせる必要があり、駆動周波数および振幅を任意
に設定することが難しい。さらに、この例もミラー部の
寸法に対してウエイト部，駆動部の寸法が大きくなり、
全体が大型化するという問題がある。したがって、この
発明の課題は小型で、しかも大きな振れ角を得ることが
できるようにすることにある。
は外部から２方向の磁界を加える必要があり、互いに磁
気干渉を生じることから、大きな振幅の２次元走査は困
難である。また、外部磁界を振動部の外側に配置しなけ
ればならず、装置全体の外形寸法が大きくなるという問
題がある。また、後者では１つの弾性変形部で２方向の
動作をさせる必要があり、駆動周波数および振幅を任意
に設定することが難しい。さらに、この例もミラー部の
寸法に対してウエイト部，駆動部の寸法が大きくなり、
全体が大型化するという問題がある。したがって、この
発明の課題は小型で、しかも大きな振れ角を得ることが
できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 このような課題を解決
するため、この発明では、ミラー部と第１ねじりバネ部
とからなる第１振動子と、この第１振動子の第１ねじり
バネ部に結合される応動部と第２ねじりバネ部とからな
る第２振動子と、この第２振動子の第２ねじりバネ部に
結合される加振部とたわみバネ部とからなり固定部にた
わみバネ部を介して支持される第３振動子とを有し、２
つの直交する軸上にそれぞれ第１，第２ねじりバネ部を
形成し、前記第３振動子の加振部に外部から第１および
第２振動子の共振周波数の駆動力を与えて動作させ、前
記ミラー部を回転振動させて光を偏向させることを特徴
としている。この発明では、前記駆動力を電磁力または
静電力のいずれかとすることができる。
するため、この発明では、ミラー部と第１ねじりバネ部
とからなる第１振動子と、この第１振動子の第１ねじり
バネ部に結合される応動部と第２ねじりバネ部とからな
る第２振動子と、この第２振動子の第２ねじりバネ部に
結合される加振部とたわみバネ部とからなり固定部にた
わみバネ部を介して支持される第３振動子とを有し、２
つの直交する軸上にそれぞれ第１，第２ねじりバネ部を
形成し、前記第３振動子の加振部に外部から第１および
第２振動子の共振周波数の駆動力を与えて動作させ、前
記ミラー部を回転振動させて光を偏向させることを特徴
としている。この発明では、前記駆動力を電磁力または
静電力のいずれかとすることができる。
【０００６】
【作用】第３振動子の共振周波数を第１および第２振動
子の共振周波数よりも低く設定し、加振部に第１および
第２振動子の共振周波数で磁気吸引力または静電吸引力
発生手段にて駆動する。これにより、第３振動子の振幅
はその共振周波数で最大となるが、それよりも高い周波
数では駆動周波数が高ければ高いほど振幅は小さくな
る。
子の共振周波数よりも低く設定し、加振部に第１および
第２振動子の共振周波数で磁気吸引力または静電吸引力
発生手段にて駆動する。これにより、第３振動子の振幅
はその共振周波数で最大となるが、それよりも高い周波
数では駆動周波数が高ければ高いほど振幅は小さくな
る。
【０００７】つまり、第１の共振周波数近傍で駆動する
ことにより第３振動子の振幅を小さくし、第１振動子の
振幅を大きくすることができる。同様に、第２振動子の
共振周波数近傍で駆動することにより第３振動子の振幅
は小さくしたまま、第２振動子の振幅を大きくすること
ができる。したがって、駆動手段が設けられる第３振動
子の振幅は小さくて良いので、駆動手段と第３振動子の
距離を小さく設定することができ、小さな変位量しか得
られない静電および電磁駆動手段を用いて２次元の大き
な振れ角または走査角を得ることができる。
ことにより第３振動子の振幅を小さくし、第１振動子の
振幅を大きくすることができる。同様に、第２振動子の
共振周波数近傍で駆動することにより第３振動子の振幅
は小さくしたまま、第２振動子の振幅を大きくすること
ができる。したがって、駆動手段が設けられる第３振動
子の振幅は小さくて良いので、駆動手段と第３振動子の
距離を小さく設定することができ、小さな変位量しか得
られない静電および電磁駆動手段を用いて２次元の大き
な振れ角または走査角を得ることができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す全体斜視図、
図２はその振動部を示す平面図、図３はその動作原理を
説明するための説明図である。図１において、１は３自
由度振動子、２ａ〜２ｄ（２ｄは隠れて見えない）は永
久磁石、３ａ〜３ｄは空心コイル、４は基板である。
図２はその振動部を示す平面図、図３はその動作原理を
説明するための説明図である。図１において、１は３自
由度振動子、２ａ〜２ｄ（２ｄは隠れて見えない）は永
久磁石、３ａ〜３ｄは空心コイル、４は基板である。
【０００９】３自由度振動子１は図２に示すように、ミ
ラー１１およびねじりバネ１２からなる第１振動子と、
これに接続された応動部（枠部）１３およびねじりバネ
１３ａ〜１３ｄからなる第２振動子と、加振部１４およ
びたわみバネ１５ａ〜１５ｄからなる第３振動子とから
構成され、この第３振動子は固定部１６を介して基板４
に固定されている。
ラー１１およびねじりバネ１２からなる第１振動子と、
これに接続された応動部（枠部）１３およびねじりバネ
１３ａ〜１３ｄからなる第２振動子と、加振部１４およ
びたわみバネ１５ａ〜１５ｄからなる第３振動子とから
構成され、この第３振動子は固定部１６を介して基板４
に固定されている。
【００１０】さらに、第３振動子の加振部１４には、図
１に示すように４つの永久磁石２ａ〜２ｄ（２ｄは隠れ
て見えない）が接着剤により固定されており、基板４に
はそれに対抗して４つの空心コイル３ａ〜３ｄが固定さ
れている。永久磁石と空心コイルとの間には、僅かなギ
ャップを形成するようにしている。空心コイルは互いに
向かい合うコイルどうし、つまり３ｃと３ｄ、３ａと３
ｂを結線し、永久磁石との関係は図３に示すようにす
る。
１に示すように４つの永久磁石２ａ〜２ｄ（２ｄは隠れ
て見えない）が接着剤により固定されており、基板４に
はそれに対抗して４つの空心コイル３ａ〜３ｄが固定さ
れている。永久磁石と空心コイルとの間には、僅かなギ
ャップを形成するようにしている。空心コイルは互いに
向かい合うコイルどうし、つまり３ｃと３ｄ、３ａと３
ｂを結線し、永久磁石との関係は図３に示すようにす
る。
【００１１】その駆動方法としては、２つの交流発生手
段により２対のコイル３ａ，３ｂと３ｃ，３ｄ（図３に
はコイル３ａ，３ｂを示す）に、それぞれ特定の周波数
の電流を流す。このとき、３ａと３ｂには第１振動子の
共振周波数を、また３ｃと３ｄには第２振動子の共振周
波数の交流をそれぞれ通電するようにする。これによ
り、永久磁石とコイルとの間には図３に符号Ｔで示すよ
うな電磁力が作用するので、２対の加振部はそれぞれ異
なる周波数で加振されることになる。
段により２対のコイル３ａ，３ｂと３ｃ，３ｄ（図３に
はコイル３ａ，３ｂを示す）に、それぞれ特定の周波数
の電流を流す。このとき、３ａと３ｂには第１振動子の
共振周波数を、また３ｃと３ｄには第２振動子の共振周
波数の交流をそれぞれ通電するようにする。これによ
り、永久磁石とコイルとの間には図３に符号Ｔで示すよ
うな電磁力が作用するので、２対の加振部はそれぞれ異
なる周波数で加振されることになる。
【００１２】このとき、第３振動子の共振周波数は、第
１，第２振動子の共振周波数に比べて低く設定されてい
るので、加振部の振幅は非常に小さくなる一方、第１，
第２振動子はその共振周波数で加振されることから、そ
れぞれのねじりバネを中心に大きな振幅で回転運動す
る。したがって、振動子のミラー部（図２符号１１参
照）に光を入射することにより、横方向には第１振動子
の共振周波数で、また、縦方向には第２振動子の共振周
波数で、のこぎり波状の２次元の光走査が可能となる。
１，第２振動子の共振周波数に比べて低く設定されてい
るので、加振部の振幅は非常に小さくなる一方、第１，
第２振動子はその共振周波数で加振されることから、そ
れぞれのねじりバネを中心に大きな振幅で回転運動す
る。したがって、振動子のミラー部（図２符号１１参
照）に光を入射することにより、横方向には第１振動子
の共振周波数で、また、縦方向には第２振動子の共振周
波数で、のこぎり波状の２次元の光走査が可能となる。
【００１３】以上では電磁力を利用するようにしたが、
静電力を利用することもできる。図４はかかる場合の例
を示す斜視図である。すなわち、絶縁性の基板４上に４
つの金属電極を配置し、３自由度振動子１と２対の電極
２ａと２ｂ、２ｃと２ｄにそれぞれ２つの電源を接続し
て加振部を励振する。電極２ａ，２ｂと電源Ｅ１，Ｅ２
との関係を図５（イ）に示す。この電源Ｅ１，Ｅ２は図
５（ロ）のように交互に供給するものとし、電極２ａと
２ｂには第１振動子の共振周波数の電圧、２ｃと２ｄに
は第２振動子の共振周波数の電圧をそれぞれ印加するも
のとする。
静電力を利用することもできる。図４はかかる場合の例
を示す斜視図である。すなわち、絶縁性の基板４上に４
つの金属電極を配置し、３自由度振動子１と２対の電極
２ａと２ｂ、２ｃと２ｄにそれぞれ２つの電源を接続し
て加振部を励振する。電極２ａ，２ｂと電源Ｅ１，Ｅ２
との関係を図５（イ）に示す。この電源Ｅ１，Ｅ２は図
５（ロ）のように交互に供給するものとし、電極２ａと
２ｂには第１振動子の共振周波数の電圧、２ｃと２ｄに
は第２振動子の共振周波数の電圧をそれぞれ印加するも
のとする。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば、駆動手段と第３振動
子の距離を小さくすることができ、小型ながらも大きな
振れ角を得ることができるので、装置全体が小型とな
り、大きな走査角を得ることが可能となる。また、２つ
のバネによって２次元のそれぞれの方向を設定するよう
にすれば、振幅および走査周波数を任意に設定すること
ができる、などの利点が得られる。
子の距離を小さくすることができ、小型ながらも大きな
振れ角を得ることができるので、装置全体が小型とな
り、大きな走査角を得ることが可能となる。また、２つ
のバネによって２次元のそれぞれの方向を設定するよう
にすれば、振幅および走査周波数を任意に設定すること
ができる、などの利点が得られる。
【図１】この発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】この発明による３自由度振動子を示す平面図で
ある。
ある。
【図３】この発明による駆動方法を説明するための説明
図である。
図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】図４における駆動方法を説明するための説明図
である。
である。
【図６】従来例を示す概要図である。
【図７】他の従来例を示す概要図である。
１…３自由度振動子、２ａ〜２ｄ…永久磁石、３ａ〜３
ｄ…コイル、４…基板、１１…ミラー、１２ａ，１２
ｂ，１３ａ，１３ｂ，…ねじりバネ、１３…応動部（枠
部）、１４…加振部、１５ａ，１５ｂ…たわみバネ、１
６…固定部。
ｄ…コイル、４…基板、１１…ミラー、１２ａ，１２
ｂ，１３ａ，１３ｂ，…ねじりバネ、１３…応動部（枠
部）、１４…加振部、１５ａ，１５ｂ…たわみバネ、１
６…固定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−153338（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211217（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−94578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−34462（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−199099（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131717（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10 101 - 104
Claims (3)
- 【請求項１】 ミラー部と第１ねじりバネ部とからなる
第１振動子と、この第１振動子の第１ねじりバネ部に結
合される応動部と第２ねじりバネ部とからなる第２振動
子と、この第２振動子の第２ねじりバネ部に結合される
加振部とたわみバネ部とからなり固定部にたわみバネ部
を介して支持される第３振動子とを有し、２つの直交す
る軸上にそれぞれ第１，第２ねじりバネ部を形成し、前
記第３振動子の加振部に外部から第１および第２振動子
の共振周波数の駆動力を与えて動作させ、前記ミラー部
を回転振動させて光を偏向させることを特徴とする光偏
向子。 - 【請求項２】 前記駆動力を電磁力とすることを特徴と
する請求項１に記載の光偏向子。 - 【請求項３】 前記駆動力を静電力とすることを特徴と
する請求項１に記載の光偏向子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16820693A JP3214583B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 光偏向子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16820693A JP3214583B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 光偏向子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727989A JPH0727989A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3214583B2 true JP3214583B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=15863761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16820693A Expired - Fee Related JP3214583B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 光偏向子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214583B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2277076B1 (en) * | 2008-05-16 | 2023-07-12 | Microvision, Inc. | Induced resonance comb drive scanner |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100426208B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2004-04-06 | 한국과학기술원 | 광학 스위치 및 그 제조 방법 |
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| JP4027359B2 (ja) | 2003-12-25 | 2007-12-26 | キヤノン株式会社 | マイクロ揺動体、光偏向器、画像形成装置 |
| JP4289677B2 (ja) | 2005-02-04 | 2009-07-01 | 株式会社 一歩 | 磁気力を利用した移動玩具 |
| JP4574396B2 (ja) | 2005-03-02 | 2010-11-04 | キヤノン株式会社 | 光偏向器 |
| KR100694599B1 (ko) * | 2006-03-29 | 2007-03-14 | 삼성전자주식회사 | 메카닉 필터를 구비한 엑츄에이터 |
| KR100766600B1 (ko) * | 2006-07-18 | 2007-10-12 | 삼성전자주식회사 | 스캐너 |
| JP5309441B2 (ja) * | 2006-11-16 | 2013-10-09 | 株式会社デンソー | ２次元光走査装置 |
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| JP5092406B2 (ja) * | 2007-01-10 | 2012-12-05 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置 |
| JP4928301B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2012-05-09 | キヤノン株式会社 | 揺動体装置、その駆動方法、光偏向器、及び光偏向器を用いた画像表示装置 |
| DE102007030994A1 (de) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Schwingungsanregung eines Schwingungselements eines mikromechanischen Bauelements |
| KR101345288B1 (ko) | 2007-09-21 | 2013-12-27 | 삼성전자주식회사 | 2축 구동 전자기 스캐너 |
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| JPWO2013027405A1 (ja) * | 2011-08-25 | 2015-03-05 | 株式会社ニコン | 空間光変調素子および露光装置 |
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| TWI558653B (zh) | 2012-07-30 | 2016-11-21 | 先進微系統科技股份有限公司 | 微型致動器之振動結構 |
| DE102013223933B4 (de) * | 2013-11-22 | 2021-12-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Resonanz-Mikrospiegelanordnung |
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| EP4209824A4 (en) | 2020-09-04 | 2024-03-20 | FUJIFILM Corporation | MICRO MIRROR DEVICE AND OPTICAL SCANNING DEVICE |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP16820693A patent/JP3214583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2277076B1 (en) * | 2008-05-16 | 2023-07-12 | Microvision, Inc. | Induced resonance comb drive scanner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727989A (ja) | 1995-01-31 |
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