JP4544734B2 - プレーナー型ガルバノミラー - Google Patents
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- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザー光を偏向走査するレーザースキャナまたは光スイッチ等に利用するプレーナー型ガルバノミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレーナー型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力が生じるのを利用している。回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸（可動コイル保持部材）に、前記指針の代わりにミラー（反射鏡）を設けて構成されるものである。
小型のガルバノミラーとして、半導体を使用したものが提案されている。
【０００３】
図１は従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。図２はシリコン基板を台座基板に配置した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。可動部はシリコン基板１に一体形成され、第１のトーションバー４，４でシリコン基板１に軸支される枠状の外側可動板２と、該第１トーションバー４，４と軸方向が直交する第２のトーションバー５，５で外側可動板２の内側に軸支される内側可動板３とからなり、外側可動板２及び内側可動板３の上面には平面コイル６を設け、内側可動板３の下面には反射ミラー７を設けてある。シリコン基板１を凹形状の台座基板８に配置固定し、シリコン基板１上にはパターン１ａが設けてあり、該パターン１ａと台座基板８上の配線パターン８ａとはワイヤー９により接続されている。台座基板８の凹形状の底部にはレーザーの入反射用の窓１０があけられている。
【０００４】
台座基板８には４箇所のサイドスルーホール８ｂが設けてあり、各サイドスルーホール８ｂは前記配線パターン８ａと接続している。台座基板８のベース基板１１への配置固定及び接続はベース基板１１上に設けた配線パターン１１ａと台座基板８のサイドスルーホール８ｂを半田付けによって固定及び接続されている。ベース基板１１上の配線パターン１１ａには外部入力されるコネクター１２が接続されている。
【０００５】
可動部の平面コイル６に磁界を作用させるための対をなす永久磁石１３，１３は第１及び第２トーションバー４，４、５，５の軸方向と平行にベース基板１１の上下面に接着剤等で配置固定され、角状に中抜き形成されたヨーク１４の内壁に前記永久磁石１３をそれぞれ配置固定した構造になっている。ベース基板１１上の２箇所の丸穴１５はプレーナー型２次元ガルバノミラーのネジ固定用として設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプレーナー型２次元ガルバノミラー構造の場合では、永久磁石の磁界を効率的に可動部上の平面コイルに作用させるため、永久磁石の中央に半導体基板が配置されるように凹形状の台座基板を配置固定した後、該台座基板をベース基板に固定していた。しかし、台座基板とベース基板とを半田付けによって固定及び接続する作業では、台座基板にあけられたレーザーの入反射用の窓から半田フラックスが飛散して、半導体基板に設けられた反射ミラーに付着してしまうことがあり、反射ミラーの反射率を低下させてしまう。また、台座基板とベース基板との相対位置を合わせながら半田付け作業を行うので、作業時間も非常にかかってしまい、生産性も悪い。
【０００７】
ベース基板の上下面に配置しているそれぞれの永久磁石は、ベース基板を挟んだ上下を合わせて１箇所の永久磁石としての役割をなしている。しかし１箇所の永久磁石をベース基板で分割してしまっているため、ベース基板の厚さ分の距離が永久磁石から発生する磁力を低下させてしまっている。また、半導体基板を永久磁石に対して理想位置である中央に配置しずらくなっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
半導体基板に、平板状の可動部と該可動部を半導体基板に対して揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動部の上面には平面コイル、下面には反射ミラーを設け、該半導体基板をベース基板に搭載する。該ベース基板に貫通穴を設け、該ベース基板の上下面にはヨークを配置固定し、前記半導体基板のトーションバーの軸方向と平行に配置された、可動部の平面コイルに磁界を作用させるための対をなす永久磁石を、前記貫通穴に貫通させ、ヨークの内壁に配置固定する。前記ベース基板に設けられたパターン部と前記半導体基板に形成されたパターン部とが電気的に接続されたプレーナー型ガルバノミラーとする。
【０００９】
可動部が、第１のトーションバーで半導体基板に軸支される枠状の外側可動板と、その第１トーションバーと軸方向が直交する第２のトーションバーで外側可動板の内側に軸支される内側可動板とからなり、外側可動板及び内側可動板の上面には平面コイルを設け、内側可動板の下面には反射ミラーを設け、第１及び第２トーションバーの軸方向と平行に配置した可動部の平面コイルに磁界を作用させるそれぞれの対をなす永久磁石をヨークに固定し、該ヨークをベース基板に配置させ、前記ベース基板に貫通穴を設け、該貫通穴に貫通させて前記永久磁石を配置する構成であるプレーナー型ガルバノミラーとする。
【００１１】
前記ベース基板に前記半導体基板を直に接着固定し、前記ベース基板を貫通した前記永久磁石の貫通方向中央に、前記半導体基板が配置されるプレーナー型ガルバノミラーとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施形態を示すプレーナー型２次元ガルバノミラーの反射ミラー側からの斜視図である。図４は図３で示すプレーナー型２次元ガルバノミラーであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は正面断面図である。半導体基板１６に、平板状の可動部が、第１のトーションバー１９，１９で半導体基板１６に軸支される枠状の外側可動板１７と、その第１トーションバー１９，１９と軸方向が直交する第２のトーションバー２０，２０で外側可動板１７の内側に軸支される内側可動板１８とからなり、外側可動板１７及び内側可動板１８の上面には平面コイル２１を設け、内側可動板１８の下面には反射ミラー２２を設けてある。
【００１３】
半導体基板１６をベース基板２３上面に搭載し、接着剤等により固定している。半導体基板１６上にはパターン１６ａが形成されており、該パターン１６ａとベース基板２３上面の配線パターン２３ａをワイヤー２４により接続し、該配線パターン２３ａには外部入力されるコネクター２５を接続している。
【００１４】
ベース基板２３には半導体基板１６の内側可動板１８下面に設けられた反射ミラー２２にレーザーを入反射させるための穴２６と、第１及び第２トーションバー１９，１９、２０，２０の軸方向に永久磁石３１貫通用の穴２７が各２箇所ずつあけられている。また、ヨーク３２の配置位置を決めるための２箇所の穴２８と、本発明のプレーナー型２次元ガルバノミラーの位置出し固定用としてネジ穴２９、位置出し穴３０を各２箇所ずつ設けている。
【００１５】
ヨーク３２は角状に中抜き形成し、ベース基板２３のヨーク３２位置決め用の穴２８に合わせるようにしてベース基板２３上下面の周縁部に配置固定する。外側及び内側可動板１７，１８の平面コイル２１に磁界を作用させるための対をなす永久磁石３１を、ベース基板２３にあけられた第１及び第２トーションバー１９，１９、２０，２０の軸方向にある永久磁石３１貫通用の穴２７にそれぞれ貫通し、前記ヨーク３２の内壁に配置固定する。ベース基板２３を貫通した永久磁石３１の貫通位置は、貫通方向に対して永久磁石３１の中央に半導体基板１６を配置する位置になっている。
【００１６】
【発明の効果】
ベース基板に半導体基板が直に接着固定されるようになったため、台座基板が不必要になり、構成部品点数が削減できる。
【００１７】
ベース基板に半導体基板が直に接着固定されるようになったため、半導体基板に設けられた反射ミラー周辺部での半田付け作業が無くなったことによる反射ミラーの反射率低下の防止と生産性向上が可能となる。
【００１８】
ベース基板に永久磁石を貫通させる穴をあけたことにより、磁界を作用させるための対をなす永久磁石がベース基板によって分割されなくなったため、磁力の低下を防止できる。
【００１９】
ベース基板に永久磁石を貫通させる穴をあけたことにより、貫通させた永久磁石の理想位置である中央に半導体基板を配置させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【図２】従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーのシリコン基板を台座基板に配置した状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【図３】本発明の実施形態を示すプレーナー型２次元ガルバノミラーの反射ミラー側からの斜視図。
【図４】図３で示すプレーナー型２次元ガルバノミラーであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【符号の説明】
１ シリコン基板
１ａ パターン
２ 外側可動板
３ 内側可動板
４ 第１トーションバー
５ 第２トーションバー
６ 平面コイル
７ 反射ミラー
８ 台座基板
８ａ 配線パターン
８ｂ サイドスルーホール
９ ワイヤー
１０ 窓
１１ ベース基板
１１ａ配線パターン
１２ コネクター
１３ 永久磁石
１４ ヨーク
１５ 丸穴
１６ 半導体基板
１６ａパターン
１７ 外側可動板
１８ 内側可動板
１９ 第１トーションバー
２０ 第２トーションバー
２１ 平面コイル
２２ 反射ミラー
２３ ベース基板
２３ａ配線パターン
２４ ワイヤー
２５ コネクター
２６ 穴
２７ 穴
２８ 穴
２９ ネジ穴
３０ 位置出し穴
３１ 永久磁石
３２ ヨーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザー光を偏向走査するレーザースキャナまたは光スイッチ等に利用するプレーナー型ガルバノミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレーナー型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力が生じるのを利用している。回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸（可動コイル保持部材）に、前記指針の代わりにミラー（反射鏡）を設けて構成されるものである。
小型のガルバノミラーとして、半導体を使用したものが提案されている。
【０００３】
図１は従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。図２はシリコン基板を台座基板に配置した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。可動部はシリコン基板１に一体形成され、第１のトーションバー４，４でシリコン基板１に軸支される枠状の外側可動板２と、該第１トーションバー４，４と軸方向が直交する第２のトーションバー５，５で外側可動板２の内側に軸支される内側可動板３とからなり、外側可動板２及び内側可動板３の上面には平面コイル６を設け、内側可動板３の下面には反射ミラー７を設けてある。シリコン基板１を凹形状の台座基板８に配置固定し、シリコン基板１上にはパターン１ａが設けてあり、該パターン１ａと台座基板８上の配線パターン８ａとはワイヤー９により接続されている。台座基板８の凹形状の底部にはレーザーの入反射用の窓１０があけられている。
【０００４】
台座基板８には４箇所のサイドスルーホール８ｂが設けてあり、各サイドスルーホール８ｂは前記配線パターン８ａと接続している。台座基板８のベース基板１１への配置固定及び接続はベース基板１１上に設けた配線パターン１１ａと台座基板８のサイドスルーホール８ｂを半田付けによって固定及び接続されている。ベース基板１１上の配線パターン１１ａには外部入力されるコネクター１２が接続されている。
【０００５】
可動部の平面コイル６に磁界を作用させるための対をなす永久磁石１３，１３は第１及び第２トーションバー４，４、５，５の軸方向と平行にベース基板１１の上下面に接着剤等で配置固定され、角状に中抜き形成されたヨーク１４の内壁に前記永久磁石１３をそれぞれ配置固定した構造になっている。ベース基板１１上の２箇所の丸穴１５はプレーナー型２次元ガルバノミラーのネジ固定用として設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプレーナー型２次元ガルバノミラー構造の場合では、永久磁石の磁界を効率的に可動部上の平面コイルに作用させるため、永久磁石の中央に半導体基板が配置されるように凹形状の台座基板を配置固定した後、該台座基板をベース基板に固定していた。しかし、台座基板とベース基板とを半田付けによって固定及び接続する作業では、台座基板にあけられたレーザーの入反射用の窓から半田フラックスが飛散して、半導体基板に設けられた反射ミラーに付着してしまうことがあり、反射ミラーの反射率を低下させてしまう。また、台座基板とベース基板との相対位置を合わせながら半田付け作業を行うので、作業時間も非常にかかってしまい、生産性も悪い。
【０００７】
ベース基板の上下面に配置しているそれぞれの永久磁石は、ベース基板を挟んだ上下を合わせて１箇所の永久磁石としての役割をなしている。しかし１箇所の永久磁石をベース基板で分割してしまっているため、ベース基板の厚さ分の距離が永久磁石から発生する磁力を低下させてしまっている。また、半導体基板を永久磁石に対して理想位置である中央に配置しずらくなっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
半導体基板に、平板状の可動部と該可動部を半導体基板に対して揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動部の上面には平面コイル、下面には反射ミラーを設け、該半導体基板をベース基板に搭載する。該ベース基板に貫通穴を設け、該ベース基板の上下面にはヨークを配置固定し、前記半導体基板のトーションバーの軸方向と平行に配置された、可動部の平面コイルに磁界を作用させるための対をなす永久磁石を、前記貫通穴に貫通させ、ヨークの内壁に配置固定する。前記ベース基板に設けられたパターン部と前記半導体基板に形成されたパターン部とが電気的に接続されたプレーナー型ガルバノミラーとする。
【０００９】
可動部が、第１のトーションバーで半導体基板に軸支される枠状の外側可動板と、その第１トーションバーと軸方向が直交する第２のトーションバーで外側可動板の内側に軸支される内側可動板とからなり、外側可動板及び内側可動板の上面には平面コイルを設け、内側可動板の下面には反射ミラーを設け、第１及び第２トーションバーの軸方向と平行に配置した可動部の平面コイルに磁界を作用させるそれぞれの対をなす永久磁石をヨークに固定し、該ヨークをベース基板に配置させ、前記ベース基板に貫通穴を設け、該貫通穴に貫通させて前記永久磁石を配置する構成であるプレーナー型ガルバノミラーとする。
【００１１】
前記ベース基板に前記半導体基板を直に接着固定し、前記ベース基板を貫通した前記永久磁石の貫通方向中央に、前記半導体基板が配置されるプレーナー型ガルバノミラーとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施形態を示すプレーナー型２次元ガルバノミラーの反射ミラー側からの斜視図である。図４は図３で示すプレーナー型２次元ガルバノミラーであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は正面断面図である。半導体基板１６に、平板状の可動部が、第１のトーションバー１９，１９で半導体基板１６に軸支される枠状の外側可動板１７と、その第１トーションバー１９，１９と軸方向が直交する第２のトーションバー２０，２０で外側可動板１７の内側に軸支される内側可動板１８とからなり、外側可動板１７及び内側可動板１８の上面には平面コイル２１を設け、内側可動板１８の下面には反射ミラー２２を設けてある。
【００１３】
半導体基板１６をベース基板２３上面に搭載し、接着剤等により固定している。半導体基板１６上にはパターン１６ａが形成されており、該パターン１６ａとベース基板２３上面の配線パターン２３ａをワイヤー２４により接続し、該配線パターン２３ａには外部入力されるコネクター２５を接続している。
【００１４】
ベース基板２３には半導体基板１６の内側可動板１８下面に設けられた反射ミラー２２にレーザーを入反射させるための穴２６と、第１及び第２トーションバー１９，１９、２０，２０の軸方向に永久磁石３１貫通用の穴２７が各２箇所ずつあけられている。また、ヨーク３２の配置位置を決めるための２箇所の穴２８と、本発明のプレーナー型２次元ガルバノミラーの位置出し固定用としてネジ穴２９、位置出し穴３０を各２箇所ずつ設けている。
【００１５】
ヨーク３２は角状に中抜き形成し、ベース基板２３のヨーク３２位置決め用の穴２８に合わせるようにしてベース基板２３上下面の周縁部に配置固定する。外側及び内側可動板１７，１８の平面コイル２１に磁界を作用させるための対をなす永久磁石３１を、ベース基板２３にあけられた第１及び第２トーションバー１９，１９、２０，２０の軸方向にある永久磁石３１貫通用の穴２７にそれぞれ貫通し、前記ヨーク３２の内壁に配置固定する。ベース基板２３を貫通した永久磁石３１の貫通位置は、貫通方向に対して永久磁石３１の中央に半導体基板１６を配置する位置になっている。
【００１６】
【発明の効果】
ベース基板に半導体基板が直に接着固定されるようになったため、台座基板が不必要になり、構成部品点数が削減できる。
【００１７】
ベース基板に半導体基板が直に接着固定されるようになったため、半導体基板に設けられた反射ミラー周辺部での半田付け作業が無くなったことによる反射ミラーの反射率低下の防止と生産性向上が可能となる。
【００１８】
ベース基板に永久磁石を貫通させる穴をあけたことにより、磁界を作用させるための対をなす永久磁石がベース基板によって分割されなくなったため、磁力の低下を防止できる。
【００１９】
ベース基板に永久磁石を貫通させる穴をあけたことにより、貫通させた永久磁石の理想位置である中央に半導体基板を配置させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【図２】従来のプレーナー型２次元ガルバノミラーのシリコン基板を台座基板に配置した状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【図３】本発明の実施形態を示すプレーナー型２次元ガルバノミラーの反射ミラー側からの斜視図。
【図４】図３で示すプレーナー型２次元ガルバノミラーであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図。
【符号の説明】
１ シリコン基板
１ａ パターン
２ 外側可動板
３ 内側可動板
４ 第１トーションバー
５ 第２トーションバー
６ 平面コイル
７ 反射ミラー
８ 台座基板
８ａ 配線パターン
８ｂ サイドスルーホール
９ ワイヤー
１０ 窓
１１ ベース基板
１１ａ配線パターン
１２ コネクター
１３ 永久磁石
１４ ヨーク
１５ 丸穴
１６ 半導体基板
１６ａパターン
１７ 外側可動板
１８ 内側可動板
１９ 第１トーションバー
２０ 第２トーションバー
２１ 平面コイル
２２ 反射ミラー
２３ ベース基板
２３ａ配線パターン
２４ ワイヤー
２５ コネクター
２６ 穴
２７ 穴
２８ 穴
２９ ネジ穴
３０ 位置出し穴
３１ 永久磁石
３２ ヨーク
Claims (3)
- 半導体基板に、平板状の可動部と該可動部を半導体基板に対して揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動部の上面には平面コイル、下面には反射ミラーを設け、該半導体基板をベース基板に搭載し、該ベース基板と、前記半導体基板のトーションバーの軸方向と平行に配置した可動部の平面コイルに磁界を作用させるための対をなす永久磁石をヨークに固定し、該ヨークをベース基板に配置固定し、前記ベース基板に設けたパターン部と前記半導体基板に設けたパターン部とが電気的に接続され、
前記ベース基板に貫通穴を設け、該貫通穴に貫通させて前記永久磁石を配置する構成であるプレーナー型ガルバノミラー。 - 可動部が、第１のトーションバーで半導体基板に軸支される枠状の外側可動板と、該第１トーションバーと軸方向が直交する第２のトーションバーで外側可動板の内側に軸支される内側可動板とからなり、外側可動板及び内側可動板の上面には平面コイルを設け、内側可動板の下面には反射ミラーを設け、第１及び第２トーションバーの軸方向と平行に配置した可動部の平面コイルに磁界を作用させるそれぞれの対をなす永久磁石をヨークに固定し、該ヨークをベース基板に配置させ、
前記ベース基板に貫通穴を設け、該貫通穴に貫通させて前記永久磁石を配置する構成であるプレーナー型ガルバノミラー。 - 前記ベース基板に前記半導体基板を直に接着固定し、前記ベース基板を貫通した前記永久磁石の貫通方向中央に、前記半導体基板が配置されることを特徴とした請求項１又は２に記載のプレーナー型ガルバノミラー。
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|---|---|---|---|
| JP2000387963A JP4544734B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | プレーナー型ガルバノミラー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000387963A JP4544734B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | プレーナー型ガルバノミラー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002189188A JP2002189188A (ja) | 2002-07-05 |
| JP4544734B2 true JP4544734B2 (ja) | 2010-09-15 |
Family
ID=18854792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000387963A Expired - Lifetime JP4544734B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | プレーナー型ガルバノミラー |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4544734B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP5305776B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2013-10-02 | 日本信号株式会社 | プレーナ型電磁アクチュエータ |
| JP6148054B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-06-14 | 日本信号株式会社 | プレーナ型アクチュエータ |
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| WO1996039643A1 (fr) * | 1995-06-05 | 1996-12-12 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Actionneur electromagnetique |
| JPH11231252A (ja) * | 1997-12-09 | 1999-08-27 | Olympus Optical Co Ltd | 光偏向器及びその製造方法 |
| JP2000249964A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型光走査装置及びその実装構造 |
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| JP2001272627A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-05 | Miyota Kk | プレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法 |
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-
2000
- 2000-12-21 JP JP2000387963A patent/JP4544734B2/ja not_active Expired - Lifetime
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