JP4127760B2 - ガルバノミラー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、CD−ROM、DVD、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および/または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー、光通信用の光偏向機等の光学装置に使用するガルバノミラーに関する。
【0002】
【従来の技術】
光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、CD−ROM、DVD、光カード、走査型顕微鏡等の光記録媒体に対して情報を記録および/または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナー等の光学装置においては、光束を傾けるためにガルバノミラー装置が使用される。
【0003】
このガルバノミラー装置としては、例えば、特開2000−275573においては図18、図19に示すようなプレーナー型2軸ガルバノミラー装置が開示されている。図18(A)は上面図、図19(B)は側面断面図であり、図19はプレーナー型ガルバノミラーを説明するための斜視図である。
【0004】
プレーナー型2軸ガルバノミラーは全反射ミラー145が形成された半導体素子140、基板150、台座160、永久磁石170、ヨーク180、ステム190等で形成されている。複数のステム190は半導体素子140に駆動信号を供給するためのものであり、半導体素子に形成された電極パターン146A,146B,147A,147Bとステム190の上端はワイヤーにより接続されている。
【0005】
プレーナー型2軸ガルバノミラー130は、シリコン基板からなる半導体素子140対角外側に2つの永久磁石170が配置されている。半導体素子140には内側可動板141に、全反射ミラー145を囲むようにして、枠状に、内側可動板141を駆動するための薄膜のコイル144を形成してある。
【0006】
内側可動板141と外側可動板142はシリコン基板140で一体形成されたトーションバー141A,141Bで接続している。外側可動板42はシリコン基板140の枠状部とトーションバー142A,142Bで接続している。一方、外側可動板142の上面には、外側可動板142を駆動するための薄膜コイル143が形成されている。
【0007】
外側可動板142に形成された駆動用薄膜コイル143に電流を流すと第1のトーションバー142A,142Bを支点として外側可動板42が電流方向に応じて回転する。この際に内側可動板141も外側可動板142と一体に回転する。
【0008】
一方、内側可動板41上面に形成された駆動用薄膜コイル144に電流を流すと第2のトーションバー141A,141Bを支点として内側可動板141が回転する。外側可動板142駆動用薄膜コイル143に電流を流すと共に、内側可動板141駆動用薄膜コイル144にも電流を流せば外側可動板142の回転方向と直角方向に、内側可動板141が回転する。この場合には、全反射ミラー145でレーザー光を偏向走査すると二次元的な走査が行なえる。
【0009】
可動板の周囲はエッチングにより窓148A,148B,149A,149Bが形成されており、可動板はトーションバー141A,141B,142A,142Bによってのみ保持されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のように全反射ミラーを囲むように形成される内側可動板141、外側可動板42がトーションバー142A、142Bで連結された構造で全反射ミラーを駆動させた場合、バネ変形などの影響により図20のX軸周りの回転あるいはY軸まわりの回転方向の共振モードが発生した場合は、駆動特性が劣化し、図20のように全反射ミラーのレーザー光に対する角度が安定しないことにより、光軸傾きにズレが生じ、問題となる。
【0011】
また、この構造では図21のZ方向の剛性が弱く、このガルバノミラーが固定されたユニットがZ方向の外部振動を受けた場合、あるいは駆動時にZ方向の共振モードが発生した場合は容易に全反射ミラーがZ方向に異常振動し、駆動特性が劣化し、図21のようにレーザー光の偏光後の光軸にずれを生じ、問題である。
【0012】
このような問題を解決するためにはX、Y軸回りの回転モードの共振および、Z方向の直線モードの共振を抑える必要があるが、可動部をバネで支持する構造をした駆動装置の共振を抑える場合は、通常、ダンピング材をバネに付着させて共振を抑える方法が広く用いられている。例えば、この従来技術のプレーナー型2軸ガルバノミラーの場合、トーションバー141A、141B、142A、142Bにダンピング材を付着させて共振を抑制する方法が考えられる。
【0013】
しかしながら、例えば内側可動板141がY軸まわりの方向に回転振動する場合、外側可動板142とトーションバー142A,142Bはほとんど変形しないため、トーションバー142A、142Bに付着したダンピング材は内側可動板141のY軸回りの回転振動に対してほとんど影響を及ぼさない。また、トーションバー142A、142Bに付着したダンピング材は内側可動板142の回転軸上にあるため、ダンピング材の変形量は少ない、ということはダンピング材料の粘弾性によってもたらされる、バネの過度の振動、変形を抑制するという効果、すなわちダンピング効果が少ない。
【0014】
一方、外側可動板142がX軸まわりの方向に回転振動する場合、トーションバー141Aと141Bは外側可動板142と一体となって回転するため変形せず、141A、141Bに付着したダンピング材のダンピング効果はない。また、142A、142Bに付着したダンピング材は外側可動板142の回転軸上にあるため、ダンピング材の変形量は少ない、すなわち上述したようにダンピング効果が少ない。
【0015】
さらに、図21のZ方向に直線振動する共振モードが発生した場合は、先述のようにトーションバー141Aとトーションバー141B、142A、142Bはこの方向の剛性が弱く、容易にバネ変形、振動しやすい。このトーションバー141A、141Bとトーションバー142A、142Bにダンピング材を付着してダンピング効果を得ようとしても、固定部材である台座160に対する全反射ミラー145のZ方向の変位量は、トーションバー141A、141Bの変形による変位量とトーションバー142A、142Bの変形による変位量が加算された変位量であるため大きくなり、トーションバー141A、141B、142A、142Bのみにダンピング材を付着しても効果的なダンピングとはいえない。
【0016】
(発明の目的)
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ミラーを第1軸および第2軸の回りで傾けるように駆動するガルバノミラーにおいて、ミラーの回転振動、さらにミラ一面に垂直な方向の振動を抑制することができるガルバノミラーを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する1および第2の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも4本のバネと、前記可動部を前記第1および第2の回転軸の回りに駆動する第1および第2の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも4本のバネは一端を前記可動部の前記第1の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第2の回転軸位置に固定され、前記少なくとも4本のバネのうち第1のバネと第2のバネは前記第1の回転軸または前記第2の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第1のバネから前記第2のバネ側に延出した第1のアームを設け、前記第1のアームと前記第2のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことにより、可動部を第1或いは第2の回転軸の回りで傾けるように駆動した場合、ダンピング材が設けてない場合に発生する振動をダンピング材により抑制することができるようにしている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1ないし図8は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は光路切り替え装置の概略の構成を示し、図2は図1のガルバノミラーの構成を斜視図で示し、図3は図1のガルバノミラーの構成を分解して示し、図4は図1のガルバノミラーの垂直方向からの断面構造を示し、図5は図1のガルバノミラーを正面から見た図を示し、図6は図5の矢視C方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示し、図7は図5の矢視D方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示し、図8は矢視C及びD方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでZ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す。
【0019】
図1に示すように、光通信用の光路切り替え装置10には第1の実施の形態のガルバノミラー1が採用されている。
1本の光ファイバ3から出射される光通信用信号伝送用の光はレンズ4で平行光にしてその入射光5はガルバノミラー1を構成するミラー6の前面(表面)の反射面6aに投射され、この反射面6aで反射されて反射光7となる。
【0020】
ミラー6は、互いに直交する2つの方向の回転軸AとBとで回転自在に支持されており、後述する2つのコイルに駆動信号を印加することにより、ミラー6を回転軸AとBの周りで自由に回動変位させて、反射面6aの傾き方向を自由に設定できるようにしている。
【0021】
上記ミラー6の反射面6aでの反射光7はこの反射光7の方向に略垂直な平面上に、例えば3段(行)、3列に配置された合計9つのレンズ11−1,11−2,…,11−9の内の一つに選択的に入射され、各レンズ11−i(i=1,2,…,9)の光軸上にそれぞれ配置された9本の光ファイバ12−iの内の1本に選択的に入射される(ように駆動信号でミラー6の反射面6aの傾き方向が制御される)。
【0022】
例えばミラー6を回転軸Aの周りに傾けることによりミラー6での反射光7を図1の左右方向であるX方向に偏向させ、ミラー6を回転軸Bの周りに傾けることによりミラー6での反射光7を図1の上下方向であるY方向に偏向させ、9つのレンズ11−1から11−9に選択的に入射させて、光ファイバ12−1から12−9に選択的に入射させることができる。
【0023】
これにより入射側の一本の光ファイバ3からの光を出力する光ファイバを9本の光ファイバ12−iから選択して出力する光路切り替えを行うことができる。この入射光5と反射光7はガルバノミラー1のミラー6で偏向する主な光線である。以下、このガルバノミラー1の具体的な構成を図2ないし図5を参照して説明する。
【0024】
図2に示すようにガルバノミラー1は、ハウジング13の前側開口部に取り付けたマグネットホルダ14の中央部に配置したミラー6を垂直方向及びこれに直交する水平方向の2軸A,Bの周りで回動自在に支持する支持駆動機構と、またミラー6の2軸方向での回転変位をミラー6の裏面側のハウジング13内に配置した(2次元或いは2方向に対する光を利用した)位置検出装置とで構成されている。
【0025】
図2等に示すようにミラー6は正方形(ないしは長方形)の板形状であり、その表側の反射面6aは、例えば光通信に用いる主な光の波長1.5μmに対しての反射率が高い様にコーティング膜が施されている。また、このミラー6の裏面6b(図3参照)はセンサ用の光を発生するレーザ17(図3参照)の例えば波長780nmに対する反射率が高い様にコーティング膜が施されている。
このミラー6は四角枠状のミラーホルダ18の中央部の取り付け凹部18aに収納され、位置決めして周囲が接着固定されている。
【0026】
このミラーホルダ18は、図4に示すように外側に四角枠状に形成された第1の成形部19とその内側にほぼ四角枠状に形成される第2の成形部20とからなり、第2の成形部20の前面内にミラー6が収納固定されている。第2の成形部20の外側における前後方向の略中央位置に第1の成形部19が段差状に形成され、この第1の成形部19(の段差部)とその前後に隣接する第2の成形部20の外周面とで第1のコイル21及び第2のコイル22を固定保持するコイルホルダの機能を持つ。
【0027】
また、この第1の成形部19の外周位置には略円弧形状にした4本のバネ23(参照)が配置され、このバネ23の両端はマグネットホルダ14とミラーホルダ18にインサート成形される。
【0028】
ミラーホルダ18の第1の成形部19とマグネットホルダ14とがプラスチックで成形される時に、(ベリリウム銅の20μmの箔をエッチング加工し表面に金メッキされた)4本のバネ23が、その内側部分はミラーホルダ18の第1の成形部19に、外側部分はマグネットホルダ14に最初にインサート成形され、その両端が保持される。
【0029】
その次にバネ23の前後両側に第1のコイル21と第2のコイル22とが第2の成形部20の成形時にインサート成形されて、ミラーホルダ18に固定される。ミラー6が取り付けられたミラーホルダ18、及びこのミラーホルダ18の外周面に取り付けられる第1のコイル21と第2のコイル22は可動部を構成し、支持部材としてのバネ23で固定部材となるマグネットホルダ14側に対して回転軸A、Bの回りで(傾き自在)回動自在に支持される。
【0030】
図5に示すように4本のバネ23(より明確にするために図5では4本のバネ23を23a、23b、23c、23dで示す)はミラーホルダ18の回転軸Aに近い上面中央及び下面中央のそれぞれ2箇所に一端が固定されている。その固定端付近は回転軸Aに平行となるようにされた第1の変形部24a、24b、24c、24dを有する。
【0031】
バネ23a、23bの他端はマグネットホルダ14の回転軸Bに近い左右の側面壁でそれぞれ固定されている。その他端の固定端付近は回転軸Bに平行となるようにされた第2の変形部25a、25bを有する。
また、同様にバネ23c、23dの他端はマグネットホルダ14の回転軸Bに近い左右の側面壁でそれぞれ固定されている。その他端の固定端付近は回転軸Bに平行となるように変形された第2の変形部25c、25dを有する。
【0032】
第1の変形部24i(i=a〜d)と第2の変形部25iはこれらを連結する連結部(略中間部)26iがミラーホルダ18の4角を取り囲む様に配置されている。
それぞれ変形部24i、連結部26i、変形部25iを有する4本のバネ23iが本実施の形態における支持部材となる。
【0033】
第1の変形部24i付近にはその第1の変形部23aにミラーホルダ18の内部で接続されている半田付け部(図示せず)が配置され、合計4箇所の半田付け部に第1コイル21及び第2のコイル22の両端の端末が導電性接着剤にて固定されている。
【0034】
第2の変形部25iの端部がマグネットホルダ14にインサートされているが、このインサート部はマグネットホルダ14の中を通り、マグネットホルダ14の外面に突出する4つの端子27に至っている。この4つの端子27にフレキシブルケーブルをハンダ付けすることによりフレキシブルケーブルを経て給電することにより4本のバネ23iを介して2つのコイル21,22に駆動信号を供給し、可動部を回動駆動させる駆動機構を形成している。
【0035】
図2、図3、図4に示すように水平方向に着磁された2つのマグネット31がその背面にヨーク32が接着されて、その内側に第1のコイル21が臨むようにしてその左右両側の位置でマグネットホルダ14に接着固定されている。
そして、マグネット31による磁界がその内側に対向配置された第1のコイル21に作用するような磁気回路を構成している。
【0036】
ミラーホルダ18とマグネットホルダ14は非導電性プラスチックである例えばチタン酸ウイスカ入りの液晶ポリマーで成形されている。
図3の様に上下方向に着磁された2つのマグネット33が背面にヨーク34が接着されて、その内側に第2のコイル22が臨むようにしてその上下両側の位置で、マグネットホルダ14に接着されている。
【0037】
略四角枠状のマグネットホルダ14は例えば亜鉛ダイキャストで成形されたハウジング13の開口する前面の取り付け面13aに接着されている。
上述のようにミラー6を取り付けたミラーホルダ18、第1及び第2のコイル21、22は可動部を構成し、図4に示すように、可動部の重心Gは回転軸A上で、かつ回転軸B上ともなるようにしている。また、可動部の慣性主軸は回転軸Aと回転軸Bに一致している。
【0038】
また、バネ23は回転軸Aと回転軸Bが構成する平面上に一致する様に配置されている。また、図5に示す第1の変形部24iは回転軸Aにほぼ一致する位置に配置され、第2の変形部25iは回転軸Bにほぼ一致する位置に配置されている。
【0039】
図4に示すように前後に取り付けられた第1のコイル21と第2のコイル22との中央位置にバネ23を配置するのでなく、ミラー6が配置された第1のコイル21寄りの位置にバネ23を配置して、これによりミラー6を含めた重心位置をバランサ無しで、回転軸A,Bに一致させることが出来るようにしている。
【0040】
また、第1のコイル21に発生する力は駆動点D1に、この図4の紙面内で上下方向に発生する。この結果、両駆動点D1、D1を結ぶ中点D1−1を中心とするトルクが発生する。なお、図4は回転軸Bを含む水平面で切断した場合の断面を示す。そして、駆動点D1及びD1−1を中心とするトルクは、回転軸Bを含む水平面上にある。
【0041】
また、第2のコイル22には図4の紙面裏表方向の辺に力が発生し、その力は図4の駆動点D2に図4の紙面垂直な上下の面に上下方向に発生する。この結果両駆動点D2、D2を結ぶ中点D2−1(図4上では2つの点D2、D2と点D2−1が一致する)を中心とするトルクが発生する。
図4に示すようにD1−1を中心とするトルクと、D2−1を中心とするトルクは重心Gに近い距離となるように形成されている。
【0042】
また、ハウジング13には回転軸A、Bでの回転によるミラー6の傾き面を検出するセンサを取り付けている。
図3に示すようにセンサ用の光源であるレーザ(ダイオード)17がハウジング13の後端の開口部13bに圧入して固着される。また、このレーザ17から出射されるレーザ光はその前方位置に、1/4λ板35が接合された偏光面36aを有するPBS(偏光ビームスプリッタ)36が、その一方の側面による接着面36bがハウジング13の(一方の)内壁面に接着固定される。
【0043】
また、このPBS36の前方位置にレンズ37がハウジング13に配置され、接着固定される。そして、レーザ17によるレーザ光はPBS36、1/4λ板35、レンズ37を経て集光され、レンズホルダ18に保持されたミラー6の裏面6bに入射されるようにしている。なお、レンズホルダ18の後面側の内壁形状は円形の開口18bが形成されるようにしている(図5参照)。
【0044】
また、PBS36における接着面36bと反対側の側面に対向するように、投射される光の2方向の光照射中心位置を検出する位置検出センサ(PSD)38がハウジング13の側面に設けた開口部に接着固定される。このPSD38はその受光部38aに投射された光の2方向(Y,Z方向)の中心位置を電圧で出力する2次元位置センサであり、例えば浜松ホトニクス(株)のS5990−01,S7848−01等を採用することができる。
【0045】
本実施の形態では図5等を参照して以下に説明するように4本のバネ23a〜23dにおける複数のバネ23a、23b、23dにアーム28a,29a、29b、28dを形成し、各アームの先端をそのアーム先端に近接するバネ23b等に粘弾性を有する部材で連結して、不要な振動等を吸収(減衰)する、換言すると不要な振動の発生を抑制ないしは解消する手段を設けるようにしている。
【0046】
図5に示すようにバネ23aには、バネ23aの中間部に回転軸Aと直交する方向で交差するような方向へのアーム28a、つまり、バネ23aと回転軸Aを挟んで反対側にあるバネ23b側にアーム28aを突出するように設け、またこのバネ23aには回転軸Bと交差する方向へのアーム29a、つまり、バネ23aと回転軸Bを挟んで反対側にあるバネ23d側にアーム29aを突出するように設けている。
【0047】
また、バネ23dの中間部にも回転軸Aと交差する方向へのアーム28dをバネ23c側に突出(延出)するように設けている。さらにバネ23bの中間部にも回転軸Bと交差するようなアーム28bをバネ23c側に突出するように設けるようにしている。
【0048】
各々のアーム先端は、アーム28aがバネ23bの中間部に、アーム29aがバネ23dの中間部に、アーム28dがバネ23cの中間部に、アーム29bがバネ23cの中間部に近接している。
【0049】
これらアーム先端と、近接しているバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材30、たとえばスリーボンドの紫外線硬化型シリコーンゲルTB3168などを付着させて連結し、振動等を吸収するようにしてる。この構成による作用効果を以下に述べる。
【0050】
ミラーホルダ18が図5の回転軸Aの回りで回転駆動する場合、バネ23a〜23dは主に可動部側支持点近傍でねじれ、バネ中間部ではそのねじれに伴うたわみ変形する。
【0051】
ダンピング材30を付着させない場合のバネ変形は図5の矢視Cから見ると図6(A)、図6(B)のようになる。図6(A)のようにミラーホルダ18が中立の位置に有る場合は、アーム23aの先端はバネ23bの中間部と同一平面上にある。
【0052】
しかし図6(B)のようにミラーホルダ18が回転した場合、アーム23aは、バネ23aの中間部のアーム28aの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム28aの角度θaが決まり、その先端部はたわんでいるバネ23bの中間部とは同一平面上ではなく、変位xだけ離れた位置にくる。
【0053】
ここでバネ23aの先端とバネ23bの中間部との間をつなぐようにダンピング材30を塗布することにより、図5の回転軸Aの回りの回転駆動によって生じたバネ間の変位xをダンピング材30の粘弾性により吸収することが可能であり、回転方向の共振に対して確実にダンピング(減衰)させる機能が得られる。
【0054】
つまり、ダンピング材30を塗布するようにしてこのダンピング材30でバネ23aの先端とバネ23bの中間部との間をつなぐようにすることにより、図6(B)のような変位xを生じさせる回転振動を減衰させることができる。
具体的には、図5の回転軸Aの回りの回転駆動させた場合、ダンピング材30による粘弾性機能により図6(C)のように変位xが殆どできないようにできる。
【0055】
また、図5においてミラーホルダ18が回転軸Bの回りで回転駆動する場合、バネ23a〜23dは主に固定部側支持点近傍でねじれ、バネ中間部ではそのねじれに伴いたわみ変形する。
【0056】
ダンピング材30を付着させない場合のバネ変形は図5の矢視Dから見ると、図7(A)、図7(B)のようになる。図7(A)のようにミラーホルダ18が中立の位置にくる場合は、アーム23aの先端はバネ23dの中間部と同一平面上にある。
【0057】
しかし図7(B)のようにミラーホルダ18が回転した場合、アーム29aは、バネ23aの中間部でアーム29aの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム29aの角度θbが決まり、その先端部はたわんでいるバネ23dの中間部とは同一平面上にはなく、変位yだけ離れた位置にくる。
【0058】
ここでアーム29aの先端部とバネ23dの中間部との間をつなぐようにダンピング材30を塗布することにより、図5の回転軸Bの回りの回転駆動によって生じたバネ間の変位yをダンピング材30の粘弾性により吸収することが可能であり、回転方向の共振に対して確実にダンピングさせる機能が得られる。
【0059】
つまり、図5の回転軸Bの回りの回転駆動させた場合、図7(C)に示すようにダンピング材30の粘弾性により、その変位yの発生を抑制ないしは殆ど解消することができる。
【0060】
さらにミラーホルダ18が図5の紙面に垂直な表裏方向、つまりZ方向に平行変位する場合、バネ23a〜23dは可動部側支持点近傍のねじれ、固定部側支持点近傍のねじれの変形はないが、バネ支持部を支点とした中間部でのたわみ変形が生じる。この場合のバネ変形は図5の矢視C、矢視Dでみると図8(A)、図8(B)のようになる。
【0061】
図8(A)のようなミラーホルダ18がZ方向に変位した場合、アーム28aはバネ23aの中間部でアーム28aの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム28aの角度がきまり、そのアーム28aの先端部はたわんでいるバネ23bの中間部から変位zだけ離れた位置にくる。
【0062】
ここでアーム28aの先端部とバネ23b中間部との間をつなぐようにダンピング材30を塗布することにより、図5のZ方向の変位によって生じたバネ間の変位zをダンピング材30の粘弾性により吸収することが可能であり、特にZ方向のバネ剛性が弱い本実施の形態の構成ではZ方向の共振にたいし有効なダンピングを得ることが可能となる。
【0063】
また図8(B)においてもアーム29aの先端は、バネ23dの中間部から変位zだけ離れた位置にくるため、アーム29aの先端部とバネ23dの中間部の間をつなぐようにダンピング材30を付着させると上述したようにZ方向の共振に対し有効なダンピングを得ることが可能となる。
【0064】
このように本実施の形態によれば、ダンピング材30を設けることにより、ミラー6の回転振動やミラー面に垂直な方向の振動の発生を有効に防止できる効果がある。
【0065】
(第2の実施の形態)
次に図9を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。図9はミラーホルダ18を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図9では主要部のみに符号を付けて示している。
第1の実施の形態ではアーム28aと29dは回転軸Aに関して同相(或いは回転軸Bに関して左右対称)、アーム29abとアーム29bは回転軸Bに関して同相(或いは回転軸Aに関して左右対称)となる配置であったが、図9に示す第2の実施の形態ではこれらを逆相としている。
【0066】
具体的には、バネ23aの中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28aを設け、バネ23bにはその中間部に回転軸Bと交差するようなアーム29bを設け、バネ23cにはその中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28cを設け、バネ23dにはその中間部に回転軸Bと交差するようなアーム29dを設ける構成をとり、各々のアームの先端とその先端と近接するバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材30を付着させるようにしている。
【0067】
第1の実施の形態ではアームの配置が回転軸A、Bに関して同相であったため、回転軸A、Bの左右でバネとダンピング材の剛性の差が生じる。バネ設計上この剛性差が極端に、回転駆動のバランスが偏り回転軸のズレが生じる可能性がある。第2の実施の形態の配置をとれば回転軸A、Bの左右の剛性差はキャンセルされる。本実施の形態でも第1の実施の形態と同様に、十分なダンピングの機能が得られる。
【0068】
(第3の実施の形態)
次に図10を参照して本発明の第3の実施の形態を説明する。図10はミラーホルダ18を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図10では主要部のみに符号を付けて示している。
【0069】
第1、第2の実施の形態ではアームはバネの中間部から突出させていたが、本実施の形態では中間部からではなく、図10に示すように支持点近傍から突出させるようにしている。
【0070】
つまり、バネ23aのミラーホルダ18近傍の第1変形部24aから回転軸Aと交差するようなアーム28aを設け、バネ23bにはその支持点、つまり第2変形部25b近傍から回転軸Bと交差するようなアーム29bを設け、バネ23cにはミラーホルダ18近傍の第1変形部24cから回転軸Aと交差するようなアーム28cを設け、バネ23dにはその支持点、つまり第2変形部24d近傍から回転軸Bと交差するようなアーム29dを設ける構成をとり、各々のアームの先端とその先端と近接するバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材30を付着させるようにしている。
【0071】
図10の回転軸Aの回りで回転した場合のバネ変形を矢視Cで見ると図11(A)のようになる。また図10の回転軸Bの回りで回転した場合のバネ変形を矢視Dで見ると図11(B)のようになる。両者ともアームとバネ中間部との間に変位x、yが生じ、この部分をダンピング材で連結することにより回転振動に対するダンピングの機能が得られる。
【0072】
また、図10の紙面表裏方向に可動部が移動した場合のバネ変形を矢視C、Dで見ると、図12(A)、図12(B)のようになる。この場合はバネ支持点近傍付近から突出したアーム28a、或いは29dと、たわみ変形したバネ中間部の間に変位Zが生じる。この部分をダンピング材30で連結することにより、Z方向の振動に対する十分なダンピング機能が得られる。
【0073】
(第4の実施の形態)
次に図13を参照して本発明の第4の実施の形態を説明する。図13はミラーホルダ18を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図13では主要部のみに符号を付けて示している。
第1〜第3の実施の形態ではアームとバネ中間部をダンピング材で連結しているが、本実施の形態では図13に示すようにアームどうしを近接させてダンピング材30で連結している。
【0074】
つまり、バネ23aの中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28aを設けると共に、バネ23bにもその中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28bを設け、例えば回転軸A上の位置で両アーム28a、28bをダンピング材30で接着して連結している。
【0075】
また、バネ23cの中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28cを設けると共に、バネ23dにもその中間部に回転軸Aと交差するようなアーム28dを設け、例えば回転軸A上の位置で両アーム28c、28dをダンピング材30で接着して連結している。
【0076】
図13の矢視Cを示す図14のように、ダンピング材30を用いないと、両アーム28a、28b間に変位xができるが、ダンピング材30で連結することにより、第1〜第3の実施の形態における回転軸A方向に対する振動等の発生を同様に防止できる効果が得られる。
【0077】
なお、図13では回転軸A側のみにアーム28a、28bと、アーム28c、28dとをそれぞれ設けてダンピング材30で連結するようにしているが、回転軸b側にも同様な構造を設けるようにして、回転軸Bの回りでの回転振動の発生を防止するようにしても良い。
【0078】
(第5の実施の形態)
次に図15を参照して本発明の第5の実施の形態を説明する。図15はミラーホルダ18を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図15では主要部のみに符号を付けて示している。
第1、第2実施の形態ではアームは4本の支持バネから分岐、突出する構成をとっていたが、本実施の形態では4本の支持バネからではなく直接ミラーホルダ18の可動部側と、ホルダ固定部側(具体的にはマグネットホルダ14側)とから突出させるようにしている。
【0079】
図15に示すように、バネ23aと23bの可動部側固定端の間にT型アーム41aを設けると共に、バネ2cと23dの可動部側固定端の間にT型アーム41bを設けている。
また、バネ23aと23dの固定部側固定端の間にT型アーム42aを設けると共に、バネ23bと23cの固定部側固定端の間にT型アーム42bを設けている。
【0080】
可動部が図15の回転軸Aの回りで回転駆動する時にはバネのたわみ変形は図16(A)のようになりT型アーム41aの先端はアーム41aの中間部から距離xだけ離れた位置にくる。
そこでこのアーム先端部とバネ中間部を連結するようにダンピング材30で連結させれば第1および第2実施の形態と同様なダンピング効果が得られる。
【0081】
また図15の回転軸Bの回りで回転駆動させるときにはバネ23aと23dの間に設けたT型アーム42aの先端は図16(B)のようにバネ中間部と距離yだけ離れた位置にくるようになる。
この場合も同様にアーム42a先端部とバネ中間部を連結させるようにダンピング材30で連結させることにより、同様なダンピング効果が得られる。
【0082】
また、図15の紙面表裏方向に可動部が変位した場合、バネのたわみ変形は図16(C)のようになり、やはりアーム先端部とバネ中間部には変位差zが生じる。
よってアーム先端とバネ中間部に付着させたダンピング材により、Z方向の共振に対しても同様なダンピング効果が得られる。
【0083】
本実施の形態のようにT型アームにした場合、回転軸A、Bに対して完全な対称形状となることによりバネとダンピング材の剛性差による回転軸ズレは全く生じないという利点がある。またこのアームも支持バネ1〜4と同様エッチング成形により容易に成形可能である。
【0084】
なお、本実施の形態ではアームは2本のバネに近接するようにT型形状としているが、片方のバネのみに近接するような、例えば図17に示すようなL型の形状のアーム43a、43bにしていても良い。なお、図17では簡単化のため、図15のT型アーム41a、41bに対応するもののみを示しているが、図15のT型アーム42a、42bに対応するアームも設けるようにしても良い。
【0085】
以上、4つの実施の形態について説明してきたが、これらの実施の形態においてダンピング材30は紫外線硬化型のシリコーンゲルに限らず、ホルダの構造上、紫外線の当たりにくい形状の場合は熱効果型のシリコーンゲル等を用いても良い。さらにアクリルゲル、溶剤等によって液状となったブチルゴムなどを使用しても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせる等して構成される実施の形態等も本発明に属する。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーを第1軸および第2軸に傾けて駆動するガルバノミラーにおいて、ミラーの回転振動、さらにミラー面に垂直な方向の振動に対して効果的なダンピングを得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を用いて構成される光路切り替え装置の概略の構成を示す図。
【図2】図1のガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図3】図1のガルバノミラーの構成を分解して示す斜視図。
【図4】図1のガルバノミラーの垂直方向からの構造を示す断面図。
【図5】図1のガルバノミラーを正面から見た図。
【図6】図5の矢視C方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図7】図5の矢視D方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図8】図5の矢視C及びD方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでZ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図9】本発明の第2の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図10】本発明の第3の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図11】図10の矢視C及びD方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図12】図10の矢視C及びD方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでZ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図13】本発明の第4の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図14】図13の矢視C方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図15】本発明の第5の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図16】図15の矢視C及びD方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態及びZ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図17】第5の実施の形態の変形例におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図18】従来例の2軸ガルバノミラーの構成を示す図。
【図19】従来例の2軸ガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図20】従来例の反射ミラーの回転方向の共振による光軸傾きズレを説明する図。
【図21】従来例の反射ミラーに垂直な方向の共振による光軸ズレを説明する図。
【符号の説明】
1…ガルバノミラー
6…ミラー
A,B…回転軸
13…ハウジング
14…マグネットホルダ
17…レーザ
18…ミラーホルダ
21…第1のコイル
22…第2のコイル
23(23a〜23d)…バネ
24a〜24d…第1変形部
25a〜25d…第2変形部
26a〜26d…連結部
28a、28d…アーム
29a、28b…アーム
30…ダンピング材
31,33…マグネット
32,34…ヨーク
Claims (6)
- 少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第1および第2の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも4本のバネと、前記可動部を前記第1および第2の回転軸の回りに駆動する第1および第2の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも4本のバネは一端を前記可動部の前記第1の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第2の回転軸位置に固定され、前記少なくとも4本のバネのうち第1のバネと第2のバネは前記第1の回転軸または前記第2の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第1のバネから前記第2のバネ側に延出した第1のアームを設け、前記第1のアームと前記第2のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。 - 前記少なくとも4本のバネのうち第3のバネと第4のバネは、前記軸の両側に配置されており、前記第3のバネから前記第4のバネ側に延出した第2のアームを設け、第2のアームと前記第4のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とする請求項1記載のガルバノミラー。
- 前記第1のアームと前記第2のアームはそれぞれ前記第1のバネおよび第3のバネから同方向に延出していることを特徴とする請求項2記載のガルバノミラー。
- 前記第1のアームと前記第2のアームはそれぞれ前記第1のバネおよび第3のバネから逆方向に延出していることを特徴とする請求項2記載のガルバノミラー。
- 少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第1および第2の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも4本のバネと、前記可動部を前記第1および第2の回転軸の回りに駆動する第1および第2の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも4本のバネは一端を前記可動部の前記第1の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第2の回転軸位置に固定され、前記少なくとも4本のバネのうち第1のバネと第2のバネは前記第1の回転軸または前記第2の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第1のバネから前記第2のバネ側に延出した第1のアームと前記第2のバネから前記第1のバネ側に延出した第3のアームを設け、前記第1のアームと前記第3のアームとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。 - 少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第1および第2の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも4本のバネと、前記可動部を前記第1および第2の回転軸の回りに駆動する第1および第2の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも4本のバネは一方の固定端を前記可動部の前記第1の回転軸位置に、他方の固定端を前記固定部材の前記第2の回転軸位置に配置し、前記少なくとも4本のバネのうち第1のバネと第2のバネは前記第1の回転軸または前記第2の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、
前記少なくとも4本のバネは一方の固定端を前記可動部の前記第1の回転軸位置に、他方の固定端を前記固定部材の前記第2の回転軸位置に配置し、前記少なくとも4本のバネのうち第1のバネと第2のバネは前記第1の回転軸または前記第2の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第1のバネと前記第2のバネとの前記一方の固定端の間の可動部および/または前記他方の固定端の間の固定部材から突出しかつ前記第1のバネに近接するアームを設け、該アームと近接する前記第1のバネを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。
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