JP4838445B2 - ガルバノミラー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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ミラー等の光学素子を回動自在に支持するガルガノミラーが使用される。
【０００３】
ガルバノミラーとしては、例えば、特開２０００−２７５５７３においては図１７に示すような装置が開示されている。
プレーナー型２軸ガルバノミラーは、シリコン基板からなる半導体素子７０の対角外側に２つの永久磁石７１が配置されている。半導体素子７０には内側可動板７２に、全反射ミラー７３を囲むようにして、枠状に、内側可動板７２を駆動するための駆動用薄膜コイル７４が形成してある。
【０００４】
内側可動板７２と外側可動板７５はシリコン基板で一体形成されたトーションバー７２Ａ、７２Ｂで接続している。外側可動板７５はシリコン基板の枠状部とトーションバー７５Ａ、７５Ｂで接続している。
この外側可動板７５の上面には、外側可動板７５を駆動するための駆動用薄膜コイル７６が形成されている。
【０００５】
外側可動板７５に形成された駆動用薄膜コイル７６に電流を流すと第１のトーションバー７５Ａ、７５Ｂを支点として外側可動板７５が電流方向に応じて回転する。この際に内側可動板７２も外側可動板７５と一体に回転する。
一方、内側可動板７２上面に形成された駆動用薄膜コイル７４に電流を流すと第２のトーションバー７２Ａ、７２Ｂを支点として内側可動板７２が回転する。
外側可動板７５の駆動用薄膜コイル７６に電流を流すと共に、内側可動板７２の駆動用薄膜コイル７４にも電流を流せば外側可動板７６を回転でき、かつその回転方向と直角方向に、内側可動板７２が回転する。
【０００６】
この場合には、全反射ミラー７３でレーザー光を偏光走査すると二次元的な走査が行える。可動板７５、７２の周囲にはエッチングにより窓７８Ａ，７８Ｂ，７９Ａ，７９Ｂが形成されており、可動板７５，７２はトーションバー７５Ａ，７５Ｂ、７２Ａ，７２Ｂ，によってのみ保持されている。
【０００７】
全反射ミラー７３を支持するトーションバー７２Ａ，７２Ｂ，７５Ａ，７５Ｂおよび外側可動板７５は全反射ミラー７３の反射面に平行な面に沿って延在している。なお、半導体素子７０は台座５９に取り付けられている。また、半導体素子７０には、電極パターン９７Ａ、９７Ｂ、９８Ａ、９８Ｂが設けてある。
【０００８】
ガルバノミラーの場合、その反射面での反射光が安定していることが重要である。
このため、特開平１１−２１１９７０には図１８に示すように、プレス成型して形成されたベース部材８１の底壁部８２の中央部に孔を設け、その底壁部８２の下面を球面状にして、ガルバノミラー８０を取り付けて調整する取付面８３にしている。
【０００９】
このベース部材８１内には、バネアセンブリ８４が収納されている。このバネアセンブリ８４は、片持梁状の固定部材８５と、この固定部材８５の前面側に回動自在に支持された可動部材８６とから構成される。この可動部材８６は、バネ８７、８８で図１８のＹ軸と平行なミラー回転軸Ｒの周りで回動自在に支持されている。
【００１０】
この可動部材８６の前面にはミラー８９が取り付けられており、このミラー８９の周囲を囲むように可動コイル９０が取り付けられており、これら可動部材８６、ミラー８９及び可動コイル９０等で可動部を形成している。
なお、ミラー８９の前面側のベース部材８１は切り欠かれて開口し、光が通る開口部９１が形成されている。
【００１１】
上記可動コイル９０はその上下部からそれぞれリード線９２が導出されている。
また、バネアセンブリ８４における両側の空隙部にはマグネット９３を配置して固定している。なお、マグネット９３が収納される部分は平面状の平面部９４が形成されている。
上記バネ８７、８８はＳ字状にされたＳ字状バネ部９５と、このＳ字状バネ部９５に連続して形成された図示しない補強導電部と、端子部とを有する。
【００１２】
このようにして、可動部材８６にミラー８９と可動コイル９０を固定し、２本のＳ字状のバネ８７、８８で可動部材８６の両端を固定部材８５に連結し、ベース部材８１側には２つのマグネット９３を可動コイル９０の２辺に対向させて配置し、ミラー８９を１軸の周りに回動可能に支持し、可動コイル９０に電流を流してミラー８９を回動駆動できるようにしている。
【００１３】
このようなバネ８７，８８をミラー８９の反射面に対して垂直方向に延在させてミラー８９の反射面に垂直方向の剛性を高めたガルバノミラー８０が開示されている。しかし、このガルバノミラー８０は回転軸が１つである１軸駆動のため、反射面に垂直方向の剛性の高い支持部材の構成が容易である。
【００１４】
２軸回りにミラーを傾けるガルバノミラーが開示されている特開２０００−２７５５７３においては、全反射ミラー７３を支持するトーションバー７２Ａ，７２Ｂ，７５Ａ，７５Ｂおよび外側可動板７５は全反射ミラー７３の反射面に平行な面に沿って延在している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、反射面に垂直つまり、支持部材が延在する平面に垂直な方向の剛性が低く、外部の振動や、支持部材の共振のために、支持部材が延在する平面に垂直な方向に移動しやすく、全反射ミラーの反射する光も不要な振動をしてしまう欠点を有している。
【００１６】
（発明の目的）
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、ミラーを傾き駆動するガルバノミラーにおいて、支持部材の延在する方向に垂直な方向の剛性を高くし、支持部材の延在する方向に垂直な方向の振動を小さく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】
本発明の第１のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持部材は前記可動部が前記第１の軸回りに傾くときに変形する第１の変形部と、前記可動部が前記第２の軸回りに傾くときに変形する第２の変形部と、前記第１の変形部と前記第２の変形部を連結する連結部とを有すると共に、前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記連結部の前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を補強部材の付加により大きくした部分を設けたことを特徴とする。
本発明の第２のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けると共に、前記支持部材は薄板の加工により形成され、前記部分は折り曲げた折り曲げ部により形成されることを特徴とする。
本発明の第３のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持手段と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持手段は薄板状であると共に、少なくとも一部を折り曲げて、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けたことを特徴とする。
【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は第２の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成を示し、図２はガルバノミラーの構成を斜視図で示し、図３をガルバノミラーの構成を分解して示し、図４はガルバノミラーを正面から見た図で示し、図５は図４において、ミラー内側の構造を示し、図６は垂直方向からの断面構造を示し、図７は水平面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示し、図８は垂直面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す。
【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８と９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８と９の回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ぅにしている。
【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本の光ファイバー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８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９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、光ファイバー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８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８，９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よう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ようにコーティング膜が施されている。
【００２６】
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。
【００２７】
このミラーホルダ１８は、図６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の形成部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。
【００２８】
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（図５参照）が配置され、このバネ２３の一端はマグネットホルダ１４に、他端はミラーホルダ１８にインサート成形される。バネ２３はマグネットホルダ１４とミラーホルダ１８内にインサート成形される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。このようにしてミラー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、この可動部は支持部材としてのバネ２３により、回転軸８、９の周りに回動自在に支持されている。
【００３１】
図５（Ａ）に示すように４本のバネ２３（なお、図５ではバネを符号２３で示さないで、以下の説明のようにそのバネを構成する符号２３ａ、２３ｂ、２３ｃのみで示している）はミラーホルダ１８の回転軸８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８に平行となるようにされた第１の変形部２３ａを有する。
【００３２】
このバネ２３の他端はマグネットホルダ１４の回転軸９に近い左右の側面壁でそれぞれ２箇所固定されている。その他端の固定端付近は回転軸９に平行となるようにされた第２の変形部２３ｂを有する。なお、第２の変形部２３ｂはマグネットホルダ１４の左右の側面から突出する長方形状の突出部２４内に通すようにしている。
【００３３】
第１の変形部２３ａと第２の変形部２３ｂを連結する連結部２３ｃ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。この４本の変形部２３ａ、連結部２３ｃ、変形部２３ｂを有するバネ２３が本実施の形態における支持部材となる。
【００３４】
第１の変形部２３ａ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２５が配置され、合計４箇所の半田付け部２５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。
【００３５】
第２の変形部２３ｂ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２６に至っている。この４つの端子２６にフレキシブルケーブルを半田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２３を介して２つのコイル２１，２２に駆動信号を供給し、可動部を回動させることができる。
【００３６】
第１の変形部２３ａと半田付け部２５、第２の変形部２３ｂと突出部２４には紫外線硬化の特性を持つシリコンゲルであるダンパ２７，２８が付着するように設けてあり、バネ２３の両端部の振動に対するタイピングの機能を保持するようにしている。
【００３７】
図３、図４、図６等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はその背面にヨーク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。
【００３８】
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は背面にヨーク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に接着して固定されている。
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。
【００３９】
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６に示すように、可動部の重心Ｇは回転軸８上で、かつ回転軸９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８と回転軸９に一致している。
【００４０】
また、バネ２３は回転軸８と回転軸９が構成する平面上に存在する様に配置されている。また、図５（Ａ）に示す第１の変形部２３ａは回転軸８にほぼ一致する位置に配置され、第２の変形部２３ｂは回転軸９にほぼ一致する位置に配置されている。
【００４１】
図６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を配置するのではなく、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、これによってミラー６を含めた重心位置をバランサ無しで、回転軸８，９に一致させることが出来るようにしている。
【００４２】
また、第１のコイル２１に発生する力は駆動点Ｄ１に、この図６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６は回転軸９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９を含む水平面上にある。
【００４３】
また、第２のコイル２２には図６に紙面裏表方向の辺に力が発生し、その力は図６の駆動点Ｄ２に図６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６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。なお、図８ではより分かり易いように駆動点Ｄ２等を分離して示している。図８は、回転軸８を含む垂直面で切断した場合の斜視図を示し、駆動点Ｄ２及びＤ２−１を中心とするトルクは、回転軸８を含む垂直面上にあることを示している。
図６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。
【００４４】
また、ハウジング１３には回転軸８，９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，図７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３０ｂ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。
【００４５】
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の後面側に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（Ａ）参照）。
【００４６】
また、図７に示すように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。
【００４７】
このような構成のガルバノミラー１の作用を説明する。
４本のバネ２３の２本を介して第１のコイル２２に電流を流すと、その左右両側に配置されたマグネット３１から受ける磁界により回転軸８の周りに回転させるトルクを発生し、主に第１の変形部２３ａがねじり変形を受け、可動部を回転軸８の周りで傾ける（回動させる）。
【００４８】
４本のバネ２３の他の２本を介して第２のコイル２１に電流を流すと、その上下両側に配置されたマグネット３３から受ける磁界により回転軸９の周りに回転させるトルクを発生し、主に第２の変形部２３ｂがねじり変形を受け、可動部を回転軸９の周りで傾ける（回動させる）。
【００４９】
レーザ１７で発生したレーザ光はＰ偏光にてＰＢＳ３６に入射し、偏光面３６ａを殆ど１００パーセント透過し、１／４λ板３５を介して円偏光の光となり、レンズ３７に入射し、このレンズ３７で集光されてミラー６の裏面６ｂに入射する。この裏面６ｂにて反射された光は１／４λ板３５を透過して、偏光面が９０度回転させられたＳ偏光となり、このＳ偏光の光で偏光面３２ａに入射する為、ここで殆ど１００パーセント反射されてＰＳＤ３８の受光面３８ａにスポット状に入射する。
【００５０】
ミラー６が回転軸８の周りで傾くと、受光面３８ａ上の光は図３、図７のＺ方向に移動し、ミラー６が回転軸９周りで傾くと受光面３８ａ上の光はＹ方向に移動する為、ＰＳＤ３８の出力によりミラー６の２方向の傾きを検出できる。
従って、ＰＳＤ３８からの位置検出信号が所望の値になるように第１のコイル２１と第２のコイル２２に駆動信号を供給することにより、可動部と共に、ミラー６（の反射面６ａ）の傾き角を所望する値に制御することができる。
【００５１】
次に図５を主に参照して本実施の形態の要部を説明する。
図５（Ａ）に示すようにバネ２３は全体がミラー６の反射面に平行な面であり、２つの回転軸８と回転軸９を含む平面に平行でもあるＸＹ平面に平行な平面に延在している。
【００５２】
また、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面の図５（Ｂ）に示すように、第１の変形部２３ａは、その断面サイズは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンで、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５３】
また、第２の変形部２３ｂに関しても第１の変形部２３ａと同様である。つまり、その断面サイズは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンで、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５４】
また、図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面の図５（Ｃ）に示すように、（第１の変形部２３ａと第２の変形部２３ｂとを連結する中間部としての）連結部２３ｃは中央部分がベリリウム銅ででき、第１の変形部２３ａ、第２の変形部２３ｂと一体でエッチング成形されている内周部２３ｃ−１と、その周りにプラスチックで成型された外周部２３ｃ−２とを有する。
外周部２３ｃ−２はバネ２３がマグネットホルダ１４にインサート成形される時に同時に成形される。
【００５５】
また、この図５（Ｃ）に示すように、連結部２３ｃの断面サイズは厚さｔ３が４００ミクロン、幅ｗ３が２００ミクロンで、ＸＹ平面に対してそれに垂直な方向であるＺ方向の寸法が大きくなっており、このＺ方向の剛性の方が、ＸＹ平面に対して平行方向な方向の剛性に比べて高い。
【００５６】
又、連結部２３ｃの断面サイズは、内周部２３ｃ−１の断面サイズでＸＹ平面に対して水平方向及び垂直方向の両方が大となっている為、両方向の剛性が高くされている。特に、ｗ３／ｗ２＜ｔ３／ｔ２とされている為、ＸＹ平面に対して垂直方向の剛性が特に高くされている。
【００５７】
この連結部２３ｃにおける内周部２３ｃ−１は、その厚さｔ２が２０ミクロン、幅ｗ２が１００ミクロンであり、第１の変形部２３ａと同様に、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５８】
外周部２３ｃ−２が無い場合にはバネ２３のミラーホルダ１８側の固定端から、マグネットホルダ１４側の固定端までの全てにおいて、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低くなってしまう。
【００５９】
このバネ２３は厚さ２０ミクロンのベリリウム銅をエッチング加工するので、エッチング方向の厚さに対する幅は２倍程度にしか小さくできないため、エッチングでバネ２３の延在方向であるＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の寸法を幅に比べて大きくする事は困難である。
【００６０】
このため、本実施の形態ではバネ２３の連結部２３ｃにおいて、プラスチック成形による外周部２３ｃ−２を付加する事によって、バネ２３の厚さ方向の剛性を高くする事ができるようにしている。
また、バネ２３の延在する平面に垂直方向に剛性の高い部分と平行方向に剛性の高い部分の両方を形成したので、バネ２３の延在する平面に平行方向と垂直方向の両方にバランス良く剛性を高くできる。
【００６１】
上記の様に構成したため、Ｚ方向の振動、共振がある場合においても、バネ２３の中間部である連結部２３ｃの剛性が高いため振動を小さくでき、ミラー６の振動を少なくする事ができ、ミラー６の反射光の変動を小さく、速やかに安定させることができる。
【００６２】
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００６３】
光学素子であるミラー６を２軸の周りに傾けるガルバノミラーにおいて、そのミラー６と一体に構成された２軸方向に傾ける２種類のコイル２１，２２を支持部材であり、２方向の回転中心を含むバネ２３をミラー６の反射面に垂直な方向に挟む様に配置した。そのため、コイル２１，２２の駆動トルクの中心が支持部材、回転中心と大きくずれないように設定できる。
【００６４】
また、２種類のコイル２１，２２を含む可動部の重心位置を回転中心に容易に一致させることができる。そのため、ミラー６の傾きの駆動特性において、共振の発生を抑制でき、サーボ特性を向上できる。
【００６５】
また、２方向に傾けるコイル２１，２２を支持部材の両側に配置し、またミラー６の反射面６ａに垂直方向に離間させた。そのため、２つのコイル２１，２２及び、それぞれの磁気回路であるマグネット３１，３３が各々干渉せずに容易に配置できる。また、この様な配置により、２つのコイル２１，２２をミラー６の反射面６ａに垂直方向に離間させても、支持点とのずれを小さくできる。
そのため、２方向回転用のマグネット３１，３３を容易に配置できると共に、２方向の回転用マグネット３１，３３の相互の磁気干渉を小さくでき、２つのコイル２１、２２に作用する磁界の乱れを小さくできる。
【００６６】
バネ２３を４本としたため、２方向に駆動するコイル２１，２２のそれぞれ＋／−の合計４本の給電ライン（駆動ライン）を兼ねることができる。そのため可動部への給電用のフレキシブルケーブル等が不要となり、ミラー６の支持駆動動作に影響を及ぼさない。
【００６７】
また、バネ２３の両端にダンピング部材部材を配置したので、バネ２３をねじり変形させた場合に発生する振動を有効に抑制できる。
さらにミラー６の傾きセンサを主な光線に対する反射面６ａとは裏側の方向に配置した。そのため、傾きセンサが主な光線と干渉しないようにできる。
【００６８】
また、本実施の形態では、回転軸８、９付近の第１変形部２３ａ及び第２変形部２３ｂを連結する連結部２３ｃに外周部２３ｃ−２を設けて、この連結部２３ｃの剛性を回転軸８、９を含む平面に対して垂直な方向の剛性を（前記平面と平行な方向の剛性の値より）大きくした支持部材にしているので、この支持部材が延在する前記平面に垂直な方向への不要な振動を抑制することができる。
【００６９】
従って、この平面に垂直な方向の力が作用した場合に、ミラー６の振動を速やかに小さくでき、ミラー６での反射光を安定させることができる。
換言すると、可動部を回転駆動した場合にも、速やかに初期状態に復帰させることができ、応答特性も改善できる。或いは可動部が不必要に振動することを抑制でき、高精度の光偏向制御が可能になる効果を有する。
【００７０】
なお、ミラー６の代わりにプリズム、レンズあるいはこれらの複合光学素子等や他の光学素子でも良い。
また、ＰＳＤ３８の代わりに図３のＹＺ方向に、４分割された光検出器（ＰＤ）を使用しても良い。或いは他の傾きセンサでも良い。
また、本実施の形態では、光通信用として説明したが、測定器や光記録用のピックアップ等に使用される光偏向器に適用することもできる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は第２の実施の形態における内側の支持部材周辺の構造を示す。
本実施の形態は第１の実施の形態とバネ２３の構成のみが異なる。従って、以下の説明では異なる構成部分を説明する。その他は第１の実施の形態と同じである。
【００７２】
本実施の形態における第１の変形部２３ａ、第２の変形部２３ｂに関しては第１の実施の形態と同じ構成である。つまり、図９（Ａ）のＡ′−Ａ′断面の図９（Ｂ）に示すように、第１の変形部２３ａは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンでその断面形状が形成され、この第１の変形部２３ａは図５（Ｂ）と同様である。
【００７３】
本実施の形態では、図９（Ａ）及び（図９（Ａ）のＢ′−Ｂ′断面の）図９（Ｃ）に示すように連結部２３ｃには、例えば第２の変形部２３ｂ寄りの部分に折り曲げ部２３ｃ−３を形成している。
【００７４】
この折り曲げ部２３ｃ−３を設けたことにより、このバネ２３の（ＸＹ平面からその平面に垂直なＺ方向の寸法となる）厚さｔ３を厚くでき、この場合には４００ミクロンとしてある。なお、図９（Ｂ）に示す厚さｔ２，幅ｗ２は第１の実施の形態と同じである（具体的には厚さｔ２は２０ミクロン、幅ｗ２は１００ミクロン）。
【００７５】
このように、連結部２３ｃに折り曲げ部２３ｃ−３（或いは曲げ加工部、或いはＸＹ平面からＺ方向への立設部）を設けることにより、Ｚ方向の寸法を部分的に大きくし、その方向の剛性を高くできる。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
本実施の形態における折り曲げ部２３ｃ−３は薄い金属であるため、第１の実施の形態に比べて連結部２３ｃの質量を小さくできる。
本実施の形態は、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有すると共に、連結部２３ｃの（予め幅広にエッチング等で形成した部分）を単に折り曲げることで形成できるので、第１の実施の形態よりも簡単かつ低コストでＺ方向の剛性を高くできる。
【００７７】
なお、図９（Ａ）では折り曲げ部２３ｃ−３は連結部２３ｃの一部に設けたが、これに限定されるものでなく連結部２３ｃの全長に渡って形成しても良い。
また、上述の場合には、連結部２３ｃの一方の端部から９０度で折り曲げたような折り曲げ部２３ｃ−３を形成したが、３０度等他の折り曲げ角度でも良いし、これを設ける代わりに、図９（Ｃ）に示すように中央部に例えば円弧状に張り出すよな張り出し部２３ｃ−４を形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００７８】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は第３の実施の形態におけるバネの構成を正面図で示し、図１１は図１０の一部を斜視図で示す。
本実施の形態におけるバネ４１は、例えば厚さ２０ミクロンのベリリウム銅をエッチング加工し、折り曲げ加工して形成される。
【００７９】
図１０に示すように、このバネ４１には中央部にミラーをその表面に固定する可動部４１ｄが形成され、この可動部４１ｄの回りには四角い枠状に配置される連結部４１ｃが配置され、可動部４１ｄと連結部４１ｃとは回転軸８の方向に沿って上下２箇所に設けた第１の変形部４１ａで連結されている。
【００８０】
この第１の変形部４１ａは図１１に示すように可動部４１ｄと連結部４１ｃとを連結する部分を９０度折り曲げて形成され、ＸＹ平面からこの平面に垂直なＺ方向に立設され、Ｚ方向における剛性を大きくしている。
また同様に連結部４１ｃと、その周囲に配置される固定部４１ｅとは回転軸９の方向に沿った左右の２箇所に設けられた第２の変形部４１ｂで連結され、この第２の変形部４１ｂも９０度折り曲げて形成され、ＸＹ平面からこの平面に垂直なＺ方向に立設され、Ｚ方向における剛性を大きくしている。
【００８１】
上述のように第１の変形部４１ａと第２の変形部４１ｂとはそれぞれ回転軸８，９上に沿って形成されており、ミラーを回転軸８，９の周りに回転自在に保持するようになっている。
可動部４１ｄにはその両面にコイルを第１の実施の形態と同様に配置している。また、バネ４１の表面にはポリイミドの薄膜を形成し、この上に銅のパターンを形成し、固定部４１ｅから可動部４１ｄへの給電を行っている。
【００８２】
第１の変形部４１ａ、第２の変形部４１ｂを９０度折り曲げ形成したのでこの部分の断面積のＺ方向の寸法をＸＹ方向に比べて大きくする事ができ、Ｚ方向の剛性を高くする事ができる。
従って、本実施の形態は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００８３】
（第４の実施の形態）
次に図１２ないし図１６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。図１２は第４の実施の形態におけるガルバノミラーの主要部の構成を分解して示し、図１３はその前面側から見た状態を示し、図１４は図１３の水平な面での断面構造を示し、図１５は垂直な面での断面構造を示し、図１６は第１の変形部と連結部の断面構造を示す。
【００８４】
図１２に分解して示す（センサ部分を除く）ガルバノミラー５０は、例えば厚さ０．１ｍｍ（１００ミクロン）のシリコン基板をエッチングしてフレーム５１，ミラー５２，バネ５３（このミラー５３は第１の変形部５３ａ、第２の変形部５３ｂ、連結部５３ｃからなる）を同時に形成している。なお、ミラー５２の大きさ（サイズ）は例えば１ｍｍ×１ｍｍである。
【００８５】
フレーム５１の中央に形成される正方形ないし長方形の板状のミラー５２の両面にはそれぞれ２個の第１のマグネット５４と第２のマグネット５５とが上下方向と左右方向とに平行に固着される。
【００８６】
また、フレーム５１の両面にはそれぞれ２個の第１のコイル５６と第２のコイル５７とがそれぞれスペーサ５８，５９を介して固定される。バネ５３は中央のミラー５２に接続され、回転軸８に沿って上下方向の２箇所に形成された第１の変形部５３ａと、フレーム５１に接続され、回転軸９に沿って水平方向の２箇所に形成された第２の変形部５３ｂと、これらを連結する正方形ないしは長方形の枠状の連結部５３ｃを有する。
【００８７】
そして、第１の変形部５３ａは回転軸８の周りでマグネット５４，５５を両面に取り付けたミラー５２を回転自在に支持し、また第２の変形部５３ｂは回転軸９の周りでマグネット５４，５５を両面に取り付けたミラー５２を回転自在に支持する。
そして、図１３に示すように入射光５をミラー５２の前面で反射し、その反射光７をファイバー１２−ｉ（図１参照）側に導く。
【００８８】
本実施の形態では第１の実施の形態とは違い、可動部にマグネット５４，５５を配置し、固定部側にコイル５６，５７を配置する構成であるため、可動部から固定部に給電ラインを引き回す必要がない。そのため、４本のバネ５３は連結された形状になっており、第１の変形部５３ａ、第２の変形部５３ｂはそれぞれ１本がミラー５２の上下、左右の各側面に配置されている。
【００８９】
図１４，図１５に示すように、第１のマグネット５４は第１のコイル５６の（左右方向の）内側の１辺と対向し、第２のマグネット５５は第２のコイル５７の（上下方向の）内側の１辺と対向している。
第１のコイル５６に電流を流すと、第１のマグネット５４が力を受け、回転軸８の周りに可動部が回転する。また、第２のコイル５７に電流を流すと、第２のマグネット５５が力を受け、回転軸９の周りに可動部が回転する。
【００９０】
また、本実施の形態では、第１の変形部５３ａと第２の変形部５３ｂとを連結する連結部５３ｃにはその両面に複数の凹部５３ｄが形成されている。
図１６（Ａ）に示すように第１の変形部５３ａの断面形状は長方形であり、Ｘ方向の幅ｗ１は１０ミクロンであり、Ｚ方向の厚さｔ１は１００ミクロンにして、厚さを幅に比べて大きくし、アスペクト比を大きくしている。これは、ポリシリコンの基板を異方性エッチングにより形成できる。
【００９１】
また、図１６（Ｂ）に示すように連結部５３ｃはその両面からの複数の凹部５３ｄを設けることにより、その断面形状はＨ字型に形成され、連結部５３ｃの断面外形を大きくしてもその質量を軽量化して、剛性も高くしている。この連結部５３ｃの断面サイズは、厚さｔ２が上記厚さｔ１と同じ１００ミクロンで、幅ｗ２は１５０ミクロンとして厚さｔ２より大きくしている。なお、凹部５３ｄの深さを数１０ミクロンにして、その凹部５３ｄでの厚さｔ４も数１０ミクロン程度にしている。
【００９２】
この為、連結部５３ｃも回転軸９の周りで可動部と共に同時に回転する場合における回転方向の慣性モーメントが小さくでき、この方向の駆動感度を高くする事ができる。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００９３】
本実施の形態では、第１の実施の形態の場合に比較して、厚みが大きいシリコン基板を採用してエッチングすることにより、第１の変形部５３ａ及び第２の変形部５３ｂの断面形状は、回転軸８、９を含むＸＹ平面方向のサイズがこの平面に垂直なＺ方向のサイズより大きくし、ＸＹ平面での剛性を大きくしている。
【００９４】
このため、連結部５３ｃではそのＸＹ平面での幅を調整することにより、その平面に垂直な方向の剛性を十分に高くできる。このため、本実施の形態では連結部５３ｃには凹部５３ｄを設けて薄肉にし、軽量で必要とされる剛性も確保している。
【００９５】
本実施の形態は以下の効果を有する。
ミラー５２を２方向に傾き駆動する２種類の磁性部材であるマグネット５４、５５をミラー５２の左右方向と、上下方向との両側にそれぞれ配置し、ミラー５２および可動部の重心を挟むように構成し、また支持部材であるバネ５３ａ、５３ｂを２種類の磁性部材で挟むように構成したので、可動部の重心と支持点を容易に一致させることができ、２方向の駆動点と支持点のズレを小さくできる。
【００９６】
従って、可動部を駆動した場合における共振の発生を抑制でき、サーボ特性を向上できる。また、支持点に対して完全な対称形状に構成したため、バランサが不必要となる効果もある。
また、可動部に２方向に駆動するマグネットを配置したので、可動部への給電が不要となる。
【００９７】
また、固定部側に配置した２種類のコイル５６同士、５７同士の間隔を確保できるため、２種類のコイル５６、５７の配置が容易となる。
また、肉厚の基板をエッチングすることにより、回転軸８、９を含む平面と垂直な方向に対する剛性を大きくし、不要な振動を抑制することができる。
【００９８】
［付記］
１．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第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持手段と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記支持手段は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記支持手段の断面は前記平面に対して略平行方向に細長い第１の断面部と、前記平面に対して略垂直方向に細長い第２の断面部とを有することを特徴とするガルバノミラー。
【００９９】
２．付記１において、
前記第２の断面部には減肉してあることを特徴とするガルバノミラー。
３．付記１において、
前記第２の断面部には第１の断面部に対して、補強部材を付着させたことを特徴とするガルバノミラー。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーを傾き駆動するガルバノミラーにおいて、支持部材が延在する方向に垂直な方向の剛性を高くしたので、支持部材の延在する方向に垂直な方向に力が加わった時に発生するミラーの振動を抑制でき、ミラーでの反射光を安定させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図３】ガルバノミラーの構成を分解して示す図。
【図４】ガルバノミラーを正面から見た図。
【図５】図４において、ミラー内側の構造を示す図。
【図６】垂直方向からの断面構造を示す平面断面図。
【図７】水平面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す斜視図。
【図８】垂直面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す斜視図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における支持部材周辺部等の構成を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるバネの構成を示す正面図。
【図１１】図１０における一部を拡大して示す斜視図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態のガルバノミラーの主要部の構成を分解して示す斜視図。
【図１３】図１２におけるミラー前面側の構造を示す斜視図。
【図１４】ガルバノミラーの主要部の構成を示す平面断面図。
【図１５】ガルバノミラーの主要部の構成を示す側面断面図。
【図１６】第１変形部と連結部の断面構造を示す断面図。
【図１７】従来例のガルバノミラーを示す斜視図。
【図１８】他の従来例の構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１…ガルバノミラー
６…ミラー
８，９…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
１９…第１成形部
２０…第２成形部
２１…第１のコイル
２２…第２のコイル
２３…バネ
２３ａ…第１変形部
２３ｂ…第２変形部
２３ｃ…連結部
２３ｃ−１…内周部
２３ｃ−２…外周部
２５…半田付け部
２６…端子
２７，２８…ダンパ
３１，３３…マグネット
３２，３４…ヨーク
３６…ＰＢＳ
３８…ＰＳＤ
【発明の属する技術分野】
この発明は、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ミラー等の光学素子を回動自在に支持するガルガノミラーが使用される。
【０００３】
ガルバノミラーとしては、例えば、特開２０００−２７５５７３においては図１７に示すような装置が開示されている。
プレーナー型２軸ガルバノミラーは、シリコン基板からなる半導体素子７０の対角外側に２つの永久磁石７１が配置されている。半導体素子７０には内側可動板７２に、全反射ミラー７３を囲むようにして、枠状に、内側可動板７２を駆動するための駆動用薄膜コイル７４が形成してある。
【０００４】
内側可動板７２と外側可動板７５はシリコン基板で一体形成されたトーションバー７２Ａ、７２Ｂで接続している。外側可動板７５はシリコン基板の枠状部とトーションバー７５Ａ、７５Ｂで接続している。
この外側可動板７５の上面には、外側可動板７５を駆動するための駆動用薄膜コイル７６が形成されている。
【０００５】
外側可動板７５に形成された駆動用薄膜コイル７６に電流を流すと第１のトーションバー７５Ａ、７５Ｂを支点として外側可動板７５が電流方向に応じて回転する。この際に内側可動板７２も外側可動板７５と一体に回転する。
一方、内側可動板７２上面に形成された駆動用薄膜コイル７４に電流を流すと第２のトーションバー７２Ａ、７２Ｂを支点として内側可動板７２が回転する。
外側可動板７５の駆動用薄膜コイル７６に電流を流すと共に、内側可動板７２の駆動用薄膜コイル７４にも電流を流せば外側可動板７６を回転でき、かつその回転方向と直角方向に、内側可動板７２が回転する。
【０００６】
この場合には、全反射ミラー７３でレーザー光を偏光走査すると二次元的な走査が行える。可動板７５、７２の周囲にはエッチングにより窓７８Ａ，７８Ｂ，７９Ａ，７９Ｂが形成されており、可動板７５，７２はトーションバー７５Ａ，７５Ｂ、７２Ａ，７２Ｂ，によってのみ保持されている。
【０００７】
全反射ミラー７３を支持するトーションバー７２Ａ，７２Ｂ，７５Ａ，７５Ｂおよび外側可動板７５は全反射ミラー７３の反射面に平行な面に沿って延在している。なお、半導体素子７０は台座５９に取り付けられている。また、半導体素子７０には、電極パターン９７Ａ、９７Ｂ、９８Ａ、９８Ｂが設けてある。
【０００８】
ガルバノミラーの場合、その反射面での反射光が安定していることが重要である。
このため、特開平１１−２１１９７０には図１８に示すように、プレス成型して形成されたベース部材８１の底壁部８２の中央部に孔を設け、その底壁部８２の下面を球面状にして、ガルバノミラー８０を取り付けて調整する取付面８３にしている。
【０００９】
このベース部材８１内には、バネアセンブリ８４が収納されている。このバネアセンブリ８４は、片持梁状の固定部材８５と、この固定部材８５の前面側に回動自在に支持された可動部材８６とから構成される。この可動部材８６は、バネ８７、８８で図１８のＹ軸と平行なミラー回転軸Ｒの周りで回動自在に支持されている。
【００１０】
この可動部材８６の前面にはミラー８９が取り付けられており、このミラー８９の周囲を囲むように可動コイル９０が取り付けられており、これら可動部材８６、ミラー８９及び可動コイル９０等で可動部を形成している。
なお、ミラー８９の前面側のベース部材８１は切り欠かれて開口し、光が通る開口部９１が形成されている。
【００１１】
上記可動コイル９０はその上下部からそれぞれリード線９２が導出されている。
また、バネアセンブリ８４における両側の空隙部にはマグネット９３を配置して固定している。なお、マグネット９３が収納される部分は平面状の平面部９４が形成されている。
上記バネ８７、８８はＳ字状にされたＳ字状バネ部９５と、このＳ字状バネ部９５に連続して形成された図示しない補強導電部と、端子部とを有する。
【００１２】
このようにして、可動部材８６にミラー８９と可動コイル９０を固定し、２本のＳ字状のバネ８７、８８で可動部材８６の両端を固定部材８５に連結し、ベース部材８１側には２つのマグネット９３を可動コイル９０の２辺に対向させて配置し、ミラー８９を１軸の周りに回動可能に支持し、可動コイル９０に電流を流してミラー８９を回動駆動できるようにしている。
【００１３】
このようなバネ８７，８８をミラー８９の反射面に対して垂直方向に延在させてミラー８９の反射面に垂直方向の剛性を高めたガルバノミラー８０が開示されている。しかし、このガルバノミラー８０は回転軸が１つである１軸駆動のため、反射面に垂直方向の剛性の高い支持部材の構成が容易である。
【００１４】
２軸回りにミラーを傾けるガルバノミラーが開示されている特開２０００−２７５５７３においては、全反射ミラー７３を支持するトーションバー７２Ａ，７２Ｂ，７５Ａ，７５Ｂおよび外側可動板７５は全反射ミラー７３の反射面に平行な面に沿って延在している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、反射面に垂直つまり、支持部材が延在する平面に垂直な方向の剛性が低く、外部の振動や、支持部材の共振のために、支持部材が延在する平面に垂直な方向に移動しやすく、全反射ミラーの反射する光も不要な振動をしてしまう欠点を有している。
【００１６】
（発明の目的）
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、ミラーを傾き駆動するガルバノミラーにおいて、支持部材の延在する方向に垂直な方向の剛性を高くし、支持部材の延在する方向に垂直な方向の振動を小さく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】
本発明の第１のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持部材は前記可動部が前記第１の軸回りに傾くときに変形する第１の変形部と、前記可動部が前記第２の軸回りに傾くときに変形する第２の変形部と、前記第１の変形部と前記第２の変形部を連結する連結部とを有すると共に、前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記連結部の前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を補強部材の付加により大きくした部分を設けたことを特徴とする。
本発明の第２のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けると共に、前記支持部材は薄板の加工により形成され、前記部分は折り曲げた折り曲げ部により形成されることを特徴とする。
本発明の第３のガルバノミラーは、固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持手段と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、前記支持手段は薄板状であると共に、少なくとも一部を折り曲げて、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けたことを特徴とする。
【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は第２の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成を示し、図２はガルバノミラーの構成を斜視図で示し、図３をガルバノミラーの構成を分解して示し、図４はガルバノミラーを正面から見た図で示し、図５は図４において、ミラー内側の構造を示し、図６は垂直方向からの断面構造を示し、図７は水平面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示し、図８は垂直面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す。
【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８と９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８と９の回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ぅにしている。
【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本の光ファイバー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８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９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、光ファイバー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８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８，９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よう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ようにコーティング膜が施されている。
【００２６】
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。
【００２７】
このミラーホルダ１８は、図６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の形成部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。
【００２８】
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（図５参照）が配置され、このバネ２３の一端はマグネットホルダ１４に、他端はミラーホルダ１８にインサート成形される。バネ２３はマグネットホルダ１４とミラーホルダ１８内にインサート成形される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。このようにしてミラー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、この可動部は支持部材としてのバネ２３により、回転軸８、９の周りに回動自在に支持されている。
【００３１】
図５（Ａ）に示すように４本のバネ２３（なお、図５ではバネを符号２３で示さないで、以下の説明のようにそのバネを構成する符号２３ａ、２３ｂ、２３ｃのみで示している）はミラーホルダ１８の回転軸８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８に平行となるようにされた第１の変形部２３ａを有する。
【００３２】
このバネ２３の他端はマグネットホルダ１４の回転軸９に近い左右の側面壁でそれぞれ２箇所固定されている。その他端の固定端付近は回転軸９に平行となるようにされた第２の変形部２３ｂを有する。なお、第２の変形部２３ｂはマグネットホルダ１４の左右の側面から突出する長方形状の突出部２４内に通すようにしている。
【００３３】
第１の変形部２３ａと第２の変形部２３ｂを連結する連結部２３ｃ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。この４本の変形部２３ａ、連結部２３ｃ、変形部２３ｂを有するバネ２３が本実施の形態における支持部材となる。
【００３４】
第１の変形部２３ａ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２５が配置され、合計４箇所の半田付け部２５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。
【００３５】
第２の変形部２３ｂ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２６に至っている。この４つの端子２６にフレキシブルケーブルを半田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２３を介して２つのコイル２１，２２に駆動信号を供給し、可動部を回動させることができる。
【００３６】
第１の変形部２３ａと半田付け部２５、第２の変形部２３ｂと突出部２４には紫外線硬化の特性を持つシリコンゲルであるダンパ２７，２８が付着するように設けてあり、バネ２３の両端部の振動に対するタイピングの機能を保持するようにしている。
【００３７】
図３、図４、図６等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はその背面にヨーク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。
【００３８】
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は背面にヨーク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に接着して固定されている。
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。
【００３９】
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６に示すように、可動部の重心Ｇは回転軸８上で、かつ回転軸９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８と回転軸９に一致している。
【００４０】
また、バネ２３は回転軸８と回転軸９が構成する平面上に存在する様に配置されている。また、図５（Ａ）に示す第１の変形部２３ａは回転軸８にほぼ一致する位置に配置され、第２の変形部２３ｂは回転軸９にほぼ一致する位置に配置されている。
【００４１】
図６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を配置するのではなく、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、これによってミラー６を含めた重心位置をバランサ無しで、回転軸８，９に一致させることが出来るようにしている。
【００４２】
また、第１のコイル２１に発生する力は駆動点Ｄ１に、この図６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６は回転軸９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９を含む水平面上にある。
【００４３】
また、第２のコイル２２には図６に紙面裏表方向の辺に力が発生し、その力は図６の駆動点Ｄ２に図６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６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。なお、図８ではより分かり易いように駆動点Ｄ２等を分離して示している。図８は、回転軸８を含む垂直面で切断した場合の斜視図を示し、駆動点Ｄ２及びＤ２−１を中心とするトルクは、回転軸８を含む垂直面上にあることを示している。
図６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。
【００４４】
また、ハウジング１３には回転軸８，９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，図７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３０ｂ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。
【００４５】
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の後面側に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（Ａ）参照）。
【００４６】
また、図７に示すように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。
【００４７】
このような構成のガルバノミラー１の作用を説明する。
４本のバネ２３の２本を介して第１のコイル２２に電流を流すと、その左右両側に配置されたマグネット３１から受ける磁界により回転軸８の周りに回転させるトルクを発生し、主に第１の変形部２３ａがねじり変形を受け、可動部を回転軸８の周りで傾ける（回動させる）。
【００４８】
４本のバネ２３の他の２本を介して第２のコイル２１に電流を流すと、その上下両側に配置されたマグネット３３から受ける磁界により回転軸９の周りに回転させるトルクを発生し、主に第２の変形部２３ｂがねじり変形を受け、可動部を回転軸９の周りで傾ける（回動させる）。
【００４９】
レーザ１７で発生したレーザ光はＰ偏光にてＰＢＳ３６に入射し、偏光面３６ａを殆ど１００パーセント透過し、１／４λ板３５を介して円偏光の光となり、レンズ３７に入射し、このレンズ３７で集光されてミラー６の裏面６ｂに入射する。この裏面６ｂにて反射された光は１／４λ板３５を透過して、偏光面が９０度回転させられたＳ偏光となり、このＳ偏光の光で偏光面３２ａに入射する為、ここで殆ど１００パーセント反射されてＰＳＤ３８の受光面３８ａにスポット状に入射する。
【００５０】
ミラー６が回転軸８の周りで傾くと、受光面３８ａ上の光は図３、図７のＺ方向に移動し、ミラー６が回転軸９周りで傾くと受光面３８ａ上の光はＹ方向に移動する為、ＰＳＤ３８の出力によりミラー６の２方向の傾きを検出できる。
従って、ＰＳＤ３８からの位置検出信号が所望の値になるように第１のコイル２１と第２のコイル２２に駆動信号を供給することにより、可動部と共に、ミラー６（の反射面６ａ）の傾き角を所望する値に制御することができる。
【００５１】
次に図５を主に参照して本実施の形態の要部を説明する。
図５（Ａ）に示すようにバネ２３は全体がミラー６の反射面に平行な面であり、２つの回転軸８と回転軸９を含む平面に平行でもあるＸＹ平面に平行な平面に延在している。
【００５２】
また、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面の図５（Ｂ）に示すように、第１の変形部２３ａは、その断面サイズは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンで、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５３】
また、第２の変形部２３ｂに関しても第１の変形部２３ａと同様である。つまり、その断面サイズは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンで、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５４】
また、図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面の図５（Ｃ）に示すように、（第１の変形部２３ａと第２の変形部２３ｂとを連結する中間部としての）連結部２３ｃは中央部分がベリリウム銅ででき、第１の変形部２３ａ、第２の変形部２３ｂと一体でエッチング成形されている内周部２３ｃ−１と、その周りにプラスチックで成型された外周部２３ｃ−２とを有する。
外周部２３ｃ−２はバネ２３がマグネットホルダ１４にインサート成形される時に同時に成形される。
【００５５】
また、この図５（Ｃ）に示すように、連結部２３ｃの断面サイズは厚さｔ３が４００ミクロン、幅ｗ３が２００ミクロンで、ＸＹ平面に対してそれに垂直な方向であるＺ方向の寸法が大きくなっており、このＺ方向の剛性の方が、ＸＹ平面に対して平行方向な方向の剛性に比べて高い。
【００５６】
又、連結部２３ｃの断面サイズは、内周部２３ｃ−１の断面サイズでＸＹ平面に対して水平方向及び垂直方向の両方が大となっている為、両方向の剛性が高くされている。特に、ｗ３／ｗ２＜ｔ３／ｔ２とされている為、ＸＹ平面に対して垂直方向の剛性が特に高くされている。
【００５７】
この連結部２３ｃにおける内周部２３ｃ−１は、その厚さｔ２が２０ミクロン、幅ｗ２が１００ミクロンであり、第１の変形部２３ａと同様に、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低い。
【００５８】
外周部２３ｃ−２が無い場合にはバネ２３のミラーホルダ１８側の固定端から、マグネットホルダ１４側の固定端までの全てにおいて、ＸＹ平面に対して平行方向の寸法が大きくなっており、この方向の剛性が高く、ＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の剛性が低くなってしまう。
【００５９】
このバネ２３は厚さ２０ミクロンのベリリウム銅をエッチング加工するので、エッチング方向の厚さに対する幅は２倍程度にしか小さくできないため、エッチングでバネ２３の延在方向であるＸＹ平面に対して垂直方向であるＺ方向の寸法を幅に比べて大きくする事は困難である。
【００６０】
このため、本実施の形態ではバネ２３の連結部２３ｃにおいて、プラスチック成形による外周部２３ｃ−２を付加する事によって、バネ２３の厚さ方向の剛性を高くする事ができるようにしている。
また、バネ２３の延在する平面に垂直方向に剛性の高い部分と平行方向に剛性の高い部分の両方を形成したので、バネ２３の延在する平面に平行方向と垂直方向の両方にバランス良く剛性を高くできる。
【００６１】
上記の様に構成したため、Ｚ方向の振動、共振がある場合においても、バネ２３の中間部である連結部２３ｃの剛性が高いため振動を小さくでき、ミラー６の振動を少なくする事ができ、ミラー６の反射光の変動を小さく、速やかに安定させることができる。
【００６２】
本実施の形態は以下の効果を有する。
【００６３】
光学素子であるミラー６を２軸の周りに傾けるガルバノミラーにおいて、そのミラー６と一体に構成された２軸方向に傾ける２種類のコイル２１，２２を支持部材であり、２方向の回転中心を含むバネ２３をミラー６の反射面に垂直な方向に挟む様に配置した。そのため、コイル２１，２２の駆動トルクの中心が支持部材、回転中心と大きくずれないように設定できる。
【００６４】
また、２種類のコイル２１，２２を含む可動部の重心位置を回転中心に容易に一致させることができる。そのため、ミラー６の傾きの駆動特性において、共振の発生を抑制でき、サーボ特性を向上できる。
【００６５】
また、２方向に傾けるコイル２１，２２を支持部材の両側に配置し、またミラー６の反射面６ａに垂直方向に離間させた。そのため、２つのコイル２１，２２及び、それぞれの磁気回路であるマグネット３１，３３が各々干渉せずに容易に配置できる。また、この様な配置により、２つのコイル２１，２２をミラー６の反射面６ａに垂直方向に離間させても、支持点とのずれを小さくできる。
そのため、２方向回転用のマグネット３１，３３を容易に配置できると共に、２方向の回転用マグネット３１，３３の相互の磁気干渉を小さくでき、２つのコイル２１、２２に作用する磁界の乱れを小さくできる。
【００６６】
バネ２３を４本としたため、２方向に駆動するコイル２１，２２のそれぞれ＋／−の合計４本の給電ライン（駆動ライン）を兼ねることができる。そのため可動部への給電用のフレキシブルケーブル等が不要となり、ミラー６の支持駆動動作に影響を及ぼさない。
【００６７】
また、バネ２３の両端にダンピング部材部材を配置したので、バネ２３をねじり変形させた場合に発生する振動を有効に抑制できる。
さらにミラー６の傾きセンサを主な光線に対する反射面６ａとは裏側の方向に配置した。そのため、傾きセンサが主な光線と干渉しないようにできる。
【００６８】
また、本実施の形態では、回転軸８、９付近の第１変形部２３ａ及び第２変形部２３ｂを連結する連結部２３ｃに外周部２３ｃ−２を設けて、この連結部２３ｃの剛性を回転軸８、９を含む平面に対して垂直な方向の剛性を（前記平面と平行な方向の剛性の値より）大きくした支持部材にしているので、この支持部材が延在する前記平面に垂直な方向への不要な振動を抑制することができる。
【００６９】
従って、この平面に垂直な方向の力が作用した場合に、ミラー６の振動を速やかに小さくでき、ミラー６での反射光を安定させることができる。
換言すると、可動部を回転駆動した場合にも、速やかに初期状態に復帰させることができ、応答特性も改善できる。或いは可動部が不必要に振動することを抑制でき、高精度の光偏向制御が可能になる効果を有する。
【００７０】
なお、ミラー６の代わりにプリズム、レンズあるいはこれらの複合光学素子等や他の光学素子でも良い。
また、ＰＳＤ３８の代わりに図３のＹＺ方向に、４分割された光検出器（ＰＤ）を使用しても良い。或いは他の傾きセンサでも良い。
また、本実施の形態では、光通信用として説明したが、測定器や光記録用のピックアップ等に使用される光偏向器に適用することもできる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は第２の実施の形態における内側の支持部材周辺の構造を示す。
本実施の形態は第１の実施の形態とバネ２３の構成のみが異なる。従って、以下の説明では異なる構成部分を説明する。その他は第１の実施の形態と同じである。
【００７２】
本実施の形態における第１の変形部２３ａ、第２の変形部２３ｂに関しては第１の実施の形態と同じ構成である。つまり、図９（Ａ）のＡ′−Ａ′断面の図９（Ｂ）に示すように、第１の変形部２３ａは厚さｔ１が２０ミクロン、幅ｗ１が７０ミクロンでその断面形状が形成され、この第１の変形部２３ａは図５（Ｂ）と同様である。
【００７３】
本実施の形態では、図９（Ａ）及び（図９（Ａ）のＢ′−Ｂ′断面の）図９（Ｃ）に示すように連結部２３ｃには、例えば第２の変形部２３ｂ寄りの部分に折り曲げ部２３ｃ−３を形成している。
【００７４】
この折り曲げ部２３ｃ−３を設けたことにより、このバネ２３の（ＸＹ平面からその平面に垂直なＺ方向の寸法となる）厚さｔ３を厚くでき、この場合には４００ミクロンとしてある。なお、図９（Ｂ）に示す厚さｔ２，幅ｗ２は第１の実施の形態と同じである（具体的には厚さｔ２は２０ミクロン、幅ｗ２は１００ミクロン）。
【００７５】
このように、連結部２３ｃに折り曲げ部２３ｃ−３（或いは曲げ加工部、或いはＸＹ平面からＺ方向への立設部）を設けることにより、Ｚ方向の寸法を部分的に大きくし、その方向の剛性を高くできる。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
本実施の形態における折り曲げ部２３ｃ−３は薄い金属であるため、第１の実施の形態に比べて連結部２３ｃの質量を小さくできる。
本実施の形態は、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有すると共に、連結部２３ｃの（予め幅広にエッチング等で形成した部分）を単に折り曲げることで形成できるので、第１の実施の形態よりも簡単かつ低コストでＺ方向の剛性を高くできる。
【００７７】
なお、図９（Ａ）では折り曲げ部２３ｃ−３は連結部２３ｃの一部に設けたが、これに限定されるものでなく連結部２３ｃの全長に渡って形成しても良い。
また、上述の場合には、連結部２３ｃの一方の端部から９０度で折り曲げたような折り曲げ部２３ｃ−３を形成したが、３０度等他の折り曲げ角度でも良いし、これを設ける代わりに、図９（Ｃ）に示すように中央部に例えば円弧状に張り出すよな張り出し部２３ｃ−４を形成しても同様の効果を得ることが出来る。
【００７８】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は第３の実施の形態におけるバネの構成を正面図で示し、図１１は図１０の一部を斜視図で示す。
本実施の形態におけるバネ４１は、例えば厚さ２０ミクロンのベリリウム銅をエッチング加工し、折り曲げ加工して形成される。
【００７９】
図１０に示すように、このバネ４１には中央部にミラーをその表面に固定する可動部４１ｄが形成され、この可動部４１ｄの回りには四角い枠状に配置される連結部４１ｃが配置され、可動部４１ｄと連結部４１ｃとは回転軸８の方向に沿って上下２箇所に設けた第１の変形部４１ａで連結されている。
【００８０】
この第１の変形部４１ａは図１１に示すように可動部４１ｄと連結部４１ｃとを連結する部分を９０度折り曲げて形成され、ＸＹ平面からこの平面に垂直なＺ方向に立設され、Ｚ方向における剛性を大きくしている。
また同様に連結部４１ｃと、その周囲に配置される固定部４１ｅとは回転軸９の方向に沿った左右の２箇所に設けられた第２の変形部４１ｂで連結され、この第２の変形部４１ｂも９０度折り曲げて形成され、ＸＹ平面からこの平面に垂直なＺ方向に立設され、Ｚ方向における剛性を大きくしている。
【００８１】
上述のように第１の変形部４１ａと第２の変形部４１ｂとはそれぞれ回転軸８，９上に沿って形成されており、ミラーを回転軸８，９の周りに回転自在に保持するようになっている。
可動部４１ｄにはその両面にコイルを第１の実施の形態と同様に配置している。また、バネ４１の表面にはポリイミドの薄膜を形成し、この上に銅のパターンを形成し、固定部４１ｅから可動部４１ｄへの給電を行っている。
【００８２】
第１の変形部４１ａ、第２の変形部４１ｂを９０度折り曲げ形成したのでこの部分の断面積のＺ方向の寸法をＸＹ方向に比べて大きくする事ができ、Ｚ方向の剛性を高くする事ができる。
従って、本実施の形態は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００８３】
（第４の実施の形態）
次に図１２ないし図１６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。図１２は第４の実施の形態におけるガルバノミラーの主要部の構成を分解して示し、図１３はその前面側から見た状態を示し、図１４は図１３の水平な面での断面構造を示し、図１５は垂直な面での断面構造を示し、図１６は第１の変形部と連結部の断面構造を示す。
【００８４】
図１２に分解して示す（センサ部分を除く）ガルバノミラー５０は、例えば厚さ０．１ｍｍ（１００ミクロン）のシリコン基板をエッチングしてフレーム５１，ミラー５２，バネ５３（このミラー５３は第１の変形部５３ａ、第２の変形部５３ｂ、連結部５３ｃからなる）を同時に形成している。なお、ミラー５２の大きさ（サイズ）は例えば１ｍｍ×１ｍｍである。
【００８５】
フレーム５１の中央に形成される正方形ないし長方形の板状のミラー５２の両面にはそれぞれ２個の第１のマグネット５４と第２のマグネット５５とが上下方向と左右方向とに平行に固着される。
【００８６】
また、フレーム５１の両面にはそれぞれ２個の第１のコイル５６と第２のコイル５７とがそれぞれスペーサ５８，５９を介して固定される。バネ５３は中央のミラー５２に接続され、回転軸８に沿って上下方向の２箇所に形成された第１の変形部５３ａと、フレーム５１に接続され、回転軸９に沿って水平方向の２箇所に形成された第２の変形部５３ｂと、これらを連結する正方形ないしは長方形の枠状の連結部５３ｃを有する。
【００８７】
そして、第１の変形部５３ａは回転軸８の周りでマグネット５４，５５を両面に取り付けたミラー５２を回転自在に支持し、また第２の変形部５３ｂは回転軸９の周りでマグネット５４，５５を両面に取り付けたミラー５２を回転自在に支持する。
そして、図１３に示すように入射光５をミラー５２の前面で反射し、その反射光７をファイバー１２−ｉ（図１参照）側に導く。
【００８８】
本実施の形態では第１の実施の形態とは違い、可動部にマグネット５４，５５を配置し、固定部側にコイル５６，５７を配置する構成であるため、可動部から固定部に給電ラインを引き回す必要がない。そのため、４本のバネ５３は連結された形状になっており、第１の変形部５３ａ、第２の変形部５３ｂはそれぞれ１本がミラー５２の上下、左右の各側面に配置されている。
【００８９】
図１４，図１５に示すように、第１のマグネット５４は第１のコイル５６の（左右方向の）内側の１辺と対向し、第２のマグネット５５は第２のコイル５７の（上下方向の）内側の１辺と対向している。
第１のコイル５６に電流を流すと、第１のマグネット５４が力を受け、回転軸８の周りに可動部が回転する。また、第２のコイル５７に電流を流すと、第２のマグネット５５が力を受け、回転軸９の周りに可動部が回転する。
【００９０】
また、本実施の形態では、第１の変形部５３ａと第２の変形部５３ｂとを連結する連結部５３ｃにはその両面に複数の凹部５３ｄが形成されている。
図１６（Ａ）に示すように第１の変形部５３ａの断面形状は長方形であり、Ｘ方向の幅ｗ１は１０ミクロンであり、Ｚ方向の厚さｔ１は１００ミクロンにして、厚さを幅に比べて大きくし、アスペクト比を大きくしている。これは、ポリシリコンの基板を異方性エッチングにより形成できる。
【００９１】
また、図１６（Ｂ）に示すように連結部５３ｃはその両面からの複数の凹部５３ｄを設けることにより、その断面形状はＨ字型に形成され、連結部５３ｃの断面外形を大きくしてもその質量を軽量化して、剛性も高くしている。この連結部５３ｃの断面サイズは、厚さｔ２が上記厚さｔ１と同じ１００ミクロンで、幅ｗ２は１５０ミクロンとして厚さｔ２より大きくしている。なお、凹部５３ｄの深さを数１０ミクロンにして、その凹部５３ｄでの厚さｔ４も数１０ミクロン程度にしている。
【００９２】
この為、連結部５３ｃも回転軸９の周りで可動部と共に同時に回転する場合における回転方向の慣性モーメントが小さくでき、この方向の駆動感度を高くする事ができる。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００９３】
本実施の形態では、第１の実施の形態の場合に比較して、厚みが大きいシリコン基板を採用してエッチングすることにより、第１の変形部５３ａ及び第２の変形部５３ｂの断面形状は、回転軸８、９を含むＸＹ平面方向のサイズがこの平面に垂直なＺ方向のサイズより大きくし、ＸＹ平面での剛性を大きくしている。
【００９４】
このため、連結部５３ｃではそのＸＹ平面での幅を調整することにより、その平面に垂直な方向の剛性を十分に高くできる。このため、本実施の形態では連結部５３ｃには凹部５３ｄを設けて薄肉にし、軽量で必要とされる剛性も確保している。
【００９５】
本実施の形態は以下の効果を有する。
ミラー５２を２方向に傾き駆動する２種類の磁性部材であるマグネット５４、５５をミラー５２の左右方向と、上下方向との両側にそれぞれ配置し、ミラー５２および可動部の重心を挟むように構成し、また支持部材であるバネ５３ａ、５３ｂを２種類の磁性部材で挟むように構成したので、可動部の重心と支持点を容易に一致させることができ、２方向の駆動点と支持点のズレを小さくできる。
【００９６】
従って、可動部を駆動した場合における共振の発生を抑制でき、サーボ特性を向上できる。また、支持点に対して完全な対称形状に構成したため、バランサが不必要となる効果もある。
また、可動部に２方向に駆動するマグネットを配置したので、可動部への給電が不要となる。
【００９７】
また、固定部側に配置した２種類のコイル５６同士、５７同士の間隔を確保できるため、２種類のコイル５６、５７の配置が容易となる。
また、肉厚の基板をエッチングすることにより、回転軸８、９を含む平面と垂直な方向に対する剛性を大きくし、不要な振動を抑制することができる。
【００９８】
［付記］
１．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第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持手段と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記支持手段は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記支持手段の断面は前記平面に対して略平行方向に細長い第１の断面部と、前記平面に対して略垂直方向に細長い第２の断面部とを有することを特徴とするガルバノミラー。
【００９９】
２．付記１において、
前記第２の断面部には減肉してあることを特徴とするガルバノミラー。
３．付記１において、
前記第２の断面部には第１の断面部に対して、補強部材を付着させたことを特徴とするガルバノミラー。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーを傾き駆動するガルバノミラーにおいて、支持部材が延在する方向に垂直な方向の剛性を高くしたので、支持部材の延在する方向に垂直な方向に力が加わった時に発生するミラーの振動を抑制でき、ミラーでの反射光を安定させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図３】ガルバノミラーの構成を分解して示す図。
【図４】ガルバノミラーを正面から見た図。
【図５】図４において、ミラー内側の構造を示す図。
【図６】垂直方向からの断面構造を示す平面断面図。
【図７】水平面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す斜視図。
【図８】垂直面で切り欠いて傾きセンサの光学系の構成を示す斜視図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における支持部材周辺部等の構成を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるバネの構成を示す正面図。
【図１１】図１０における一部を拡大して示す斜視図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態のガルバノミラーの主要部の構成を分解して示す斜視図。
【図１３】図１２におけるミラー前面側の構造を示す斜視図。
【図１４】ガルバノミラーの主要部の構成を示す平面断面図。
【図１５】ガルバノミラーの主要部の構成を示す側面断面図。
【図１６】第１変形部と連結部の断面構造を示す断面図。
【図１７】従来例のガルバノミラーを示す斜視図。
【図１８】他の従来例の構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１…ガルバノミラー
６…ミラー
８，９…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
１９…第１成形部
２０…第２成形部
２１…第１のコイル
２２…第２のコイル
２３…バネ
２３ａ…第１変形部
２３ｂ…第２変形部
２３ｃ…連結部
２３ｃ−１…内周部
２３ｃ−２…外周部
２５…半田付け部
２６…端子
２７，２８…ダンパ
３１，３３…マグネット
３２，３４…ヨーク
３６…ＰＢＳ
３８…ＰＳＤ
Claims (3)
- 固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記支持部材は前記可動部が前記第１の軸回りに傾くときに変形する第１の変形部と、前記可動部が前記第２の軸回りに傾くときに変形する第２の変形部と、前記第１の変形部と前記第２の変形部を連結する連結部とを有すると共に、
前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記連結部の前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を補強部材の付加により大きくした部分を設けたことを特徴とするガルバノミラー。 - 固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持部材と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記支持部材は前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して略平行な平面上に延在していると共に、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けると共に、
前記支持部材は薄板の加工により形成され、前記部分は折り曲げた折り曲げ部により形成されることを特徴とするガルバノミラー。 - 固定部材と、少なくとも反射面を有する可動部と、前記可動部と前記固定部材とを連結し前記可動部を前記固定部材に対して第１の軸及び第２の軸回りに傾き可能に支持する支持手段と、前記可動部を前記第１の軸回りに駆動する第１の駆動手段と、前記第２の軸回りに駆動する第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記支持手段は薄板状であると共に、少なくとも一部を折り曲げて、前記第１の軸と前記第２の軸を含む平面に対して垂直な方向の剛性を大きくした部分を設けたことを特徴とするガルバノミラー。
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