JP6015564B2 - Optical scanning device - Google Patents

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Description

本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device that scans a light beam.

近年、光走査装置の小型化を目的として、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を利用した光走査装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この種の光走査装置は、様々な分野に適用することが可能であり、車両分野に適用する場合、例えば車両の周辺の障害物等を検知するためのレーダ光の照射に用いられたり、車両のフロントガラス等に画像を表示するための映像光の照射に用いられたりする。
In recent years, various optical scanning devices using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology have been proposed for the purpose of downsizing the optical scanning device (see, for example, Patent Document 1).
This type of optical scanning device can be applied to various fields. When applied to the vehicle field, for example, it is used for irradiation of radar light for detecting obstacles and the like around the vehicle. It is used to irradiate video light for displaying an image on a windshield or the like.

例えばこのような車両分野では、障害物検知の精度を上げるためにレーダ光の焦点距離を障害物の位置に応じて調整させたり、表示画像の視認性を高めるために映像光の焦点距離をフロントガラスの自由曲面における照射位置に応じて調整させたりするニーズがある。   For example, in such a vehicle field, the focal length of radar light is adjusted according to the position of the obstacle in order to increase the accuracy of obstacle detection, or the focal length of video light is set to the front to improve the visibility of the display image. There is a need to adjust according to the irradiation position on the free curved surface of glass.

ここで、特許文献2には、反射ミラーで反射された光ビームの焦点距離を調整するための駆動機構として、振動板における反射ミラーの近接部を加熱することにより変形させ、これにより反射ミラーの曲率半径を変化させる機構(以下「熱アクチュエータ」という)が開示されている。   Here, in Patent Document 2, as a driving mechanism for adjusting the focal length of the light beam reflected by the reflecting mirror, the proximity portion of the reflecting mirror in the diaphragm is deformed by heating, and thereby the reflecting mirror is deformed. A mechanism for changing the radius of curvature (hereinafter referred to as “thermal actuator”) is disclosed.

特開2011−203575号公報JP 2011-203575 A 特許第4476080号公報Japanese Patent No. 4476080

しかしながら、光走査装置において前記した熱アクチュエータを用いると、加熱温度を設定してから実際に設定温度に到達して所望の変形量が得られるまでの時間が比較的かかるため、光ビームの焦点距離を調整する際の応答速度が遅くなり、こういった応答速度の遅延が光ビームの走査速度の遅延を引き起こし、障害物検知や画像表示等を好適に行えなくなるかもしれないという懸念があった。   However, when the above-described thermal actuator is used in the optical scanning device, since it takes a relatively long time from setting the heating temperature to actually reaching the set temperature and obtaining the desired deformation amount, the focal length of the light beam There is a concern that the response speed at the time of adjusting becomes slow, and such a delay in the response speed may cause a delay in the scanning speed of the light beam, which may make it difficult to detect an obstacle or display an image.

本発明は、上記懸念等に鑑みてなされたものであり、従来構成と比べて光ビームの焦点距離を調整する際の応答性を好適に高めることが可能な光走査装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described concerns and the like, and an object thereof is to provide an optical scanning device capable of suitably improving the responsiveness when adjusting the focal length of a light beam as compared with the conventional configuration. .

上記目的を達成するためになされた本発明は、光ビームを走査する光走査装置であって、固定部に第1梁部を介して振動可能に支持された振動板と、振動板に支持されて光ビームを反射させる反射面を有するミラー部と、振動板を振動させるための第1駆動機構と、ミラー部の反射面で反射された光ビームの焦点距離を調整するための第2駆動機構と、第1駆動機構および第2駆動機構を駆動制御する駆動制御手段とを備える。   The present invention, which has been made to achieve the above object, is an optical scanning device for scanning a light beam, and includes a diaphragm supported by a fixed part through a first beam part so as to vibrate, and supported by the diaphragm. A mirror portion having a reflection surface for reflecting the light beam, a first drive mechanism for vibrating the diaphragm, and a second drive mechanism for adjusting the focal length of the light beam reflected by the reflection surface of the mirror portion And drive control means for driving and controlling the first drive mechanism and the second drive mechanism.

このうち、第2駆動機構は、ミラー部の裏面に対する垂直方向に静磁界を発生するミラー静磁界発生部と、通電によりミラー静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生するミラー駆動コイルとを有し、通電されたミラー駆動コイルとミラー静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によってミラー部を変形させるように構成されている。   Of these, the second drive mechanism generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating unit when energized, and a mirror static magnetic field generating unit that generates a static magnetic field in a direction perpendicular to the back surface of the mirror unit. The mirror unit is configured to be deformed by an attractive repulsion force as an interaction between the energized mirror driving coil and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating unit.

なお、ミラー静磁界発生部は、ミラー部の反射面に対する裏面側でミラー部に対向配置され、ミラー駆動コイルは、ミラー部の反射面に対する裏面側でミラー部に敷設されている。   The mirror static magnetic field generation unit is disposed opposite to the mirror unit on the back side of the reflection surface of the mirror unit, and the mirror drive coil is laid on the mirror unit on the back side of the reflection surface of the mirror unit.

そして、駆動制御手段は、反射面の曲率半径が光ビームの焦点距離に応じた目標値となるように、ミラー部を変形させるための電流(以下「変形駆動電流」という)をミラー駆動コイルに供給する。   The drive control means supplies a current for deforming the mirror portion (hereinafter referred to as “deformation drive current”) to the mirror drive coil so that the radius of curvature of the reflection surface becomes a target value corresponding to the focal length of the light beam. Supply.

つまり、本発明では、ミラー駆動コイルに変形駆動電流が供給されると、ミラー駆動コイルに発生する磁界とミラー静磁界発生部の静磁界とによって、異極間で働く吸引力または同極間で働く反発力(吸引反発力)を作用させることでミラー部が変形し、これにより、ミラー部の反射面の曲率半径が変化することで、ミラー部の反射面で反射された光ビームの焦点距離が変更されることになる。   In other words, in the present invention, when a deformation driving current is supplied to the mirror driving coil, the magnetic force generated between the mirror driving coil and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating unit causes an attractive force working between different polarities or between the same polarity. The mirror part is deformed by applying a working repulsive force (suction repulsive force), and this changes the radius of curvature of the reflecting surface of the mirror part, thereby the focal length of the light beam reflected by the reflecting surface of the mirror part. Will be changed.

したがって、本発明によれば、前記した熱アクチュエータのように加熱温度を設定してから実際に設定温度に到達するまでの時間を待つことなく、ミラー駆動コイルに変形駆動電流を供給すると、直ちに前記した吸引反発力によってミラー部を変形させる(ひいては反射面の曲率半径を変化させる)ことができるため、従来構成と比べて光ビームの焦点距離を調整する際の応答性を好適に高めることができる。   Therefore, according to the present invention, when the deformation drive current is supplied to the mirror drive coil without waiting for the time until the set temperature is actually reached after setting the heating temperature as in the above-described thermal actuator, Since the mirror portion can be deformed (and consequently the radius of curvature of the reflecting surface can be changed) by the suction repulsive force, the responsiveness when adjusting the focal length of the light beam can be suitably enhanced as compared with the conventional configuration. .

なお、反射面の曲率半径と光ビームの焦点距離との関係性はシミュレーション等により予め求めておくことができ、さらに反射面の曲率半径(ひいては光ビームの焦点距離)と変形駆動電流の値との関係性は実験等により予め求めておくことができる。よって、駆動制御手段は、これらの関係性に基づいて、反射面の曲率半径が光ビームの焦点距離に応じた目標値となる変形駆動電流の値を設定することができる。   The relationship between the radius of curvature of the reflecting surface and the focal length of the light beam can be obtained in advance by simulation or the like. Further, the radius of curvature of the reflecting surface (and hence the focal length of the light beam) and the value of the deformation drive current This relationship can be obtained in advance by experiments or the like. Therefore, the drive control means can set the value of the deformation drive current at which the radius of curvature of the reflecting surface becomes a target value corresponding to the focal length of the light beam based on these relationships.

また、本発明において、ミラー静磁界発生部は、その静磁界が少なくともミラー駆動コイルに対して作用する大きさに形成されていればよいが、その静磁界が振動板におけるミラー部の近接部に対しても作用する大きさに形成されていてもよい。   Further, in the present invention, the mirror static magnetic field generation unit is only required to be formed in such a size that the static magnetic field acts on at least the mirror drive coil. You may form in the magnitude | size which acts also with respect to it.

後者の場合、第1駆動機構は、振動板における前記した近接部に敷設されて通電によりミラー駆動コイルに発生する磁界とは反対方向の磁界を発生するサブ駆動コイルを有し、通電されたサブ駆動コイルとミラー静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって、ミラー部の変形に伴って振動板が変位しようとする方向とは逆向きの力を振動板に与えるように構成されているとよい。   In the latter case, the first drive mechanism has a sub drive coil that is laid in the proximity portion of the diaphragm and generates a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field generated in the mirror drive coil by energization. Due to the attractive repulsive force as an interaction between the drive coil and the static magnetic field generating part of the mirror, a force in the direction opposite to the direction in which the diaphragm tries to displace with the deformation of the mirror part is applied to the diaphragm. It should be configured.

このような構成によれば、振動板を振動させながらミラー部を変形させる際に、ミラー部に振動板が引っ張られて変位してしまうことを抑制することができるため、光ビームを走査させながら光ビームの焦点距離の調整を行う際に、光ビーム走査の精度を好適に維持させることができる。   According to such a configuration, when the mirror portion is deformed while vibrating the vibration plate, it is possible to prevent the vibration plate from being pulled and displaced by the mirror portion. When adjusting the focal length of the light beam, the accuracy of light beam scanning can be suitably maintained.

ところで、本発明において、第1駆動機構は、少なくとも振動板を振動させるための機構であればよいが、例えば、以下のように構成されてもよい。
即ち、第1駆動機構は、ミラー静磁界発生部に離間して配置されて振動板に作用する方向に静磁界を発生するメイン静磁界発生部と、振動板においてメイン静磁界発生部に対向する位置に少なくとも一部が敷設されたメイン駆動コイルとを有し、通電されたメイン駆動コイルとメイン静磁界発生部の静磁界との相互作用によって該振動板を振動させるように構成されており、駆動制御手段は、メイン駆動コイルに対する電流制御を行う。
By the way, in the present invention, the first drive mechanism may be at least a mechanism for vibrating the diaphragm, but may be configured as follows, for example.
That is, the first drive mechanism is disposed apart from the mirror static magnetic field generation unit and generates a static magnetic field in a direction acting on the diaphragm, and faces the main static magnetic field generation unit in the diaphragm. A main drive coil at least partially laid at a position, and configured to vibrate the diaphragm by the interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generation unit, The drive control means performs current control on the main drive coil.

この場合、複数の静磁界発生部と駆動コイルとによって第1駆動機構および第2駆動機構を構成できるため、光走査装置の構成を比較的簡易なものとすることができる。
また、駆動制御手段は、振動板の振幅が光ビームの走査領域に応じた目標値となるように、振動板に周期的加振力を与えるための電流(以下「振動駆動電流」という)をメイン駆動コイルに供給してもよい。
In this case, since the first drive mechanism and the second drive mechanism can be configured by the plurality of static magnetic field generation units and the drive coils, the configuration of the optical scanning device can be made relatively simple.
The drive control means also supplies a current (hereinafter referred to as “vibration drive current”) for applying a periodic excitation force to the diaphragm so that the amplitude of the diaphragm becomes a target value corresponding to the scanning region of the light beam. You may supply to a main drive coil.

なお、振動板の振幅と光ビームの走査領域との関係性はシミュレーション等により予め求めておくことができ、さらに振動板の振幅(ひいては光ビームの走査領域)と振動駆動電流の値との関係性は実験等により予め求めておくことができる。よって、駆動制御手段は、これらの関係性に基づいて、振動板の振幅が光ビームの走査領域に応じた目標値となる振動駆動電流の値を設定することができる。   The relationship between the amplitude of the diaphragm and the scanning region of the light beam can be obtained in advance by simulation or the like, and the relationship between the amplitude of the diaphragm (and thus the scanning region of the light beam) and the value of the vibration driving current. The property can be obtained in advance by experiments or the like. Therefore, the drive control means can set the value of the vibration drive current at which the amplitude of the diaphragm becomes a target value corresponding to the scanning region of the light beam based on these relationships.

このような構成によれば、例えば振動板とミラー部とを好適に共振させることができるため、光ビームの走査速度を上げることが可能となり、例えば車両分野においては障害物検知や画像表示等を行うためにより好適な光走査装置を提供することができる。   According to such a configuration, for example, the diaphragm and the mirror can be suitably resonated, so that the scanning speed of the light beam can be increased. For example, obstacle detection and image display are performed in the vehicle field. A more suitable optical scanning device can be provided.

また、本発明において、振動板は、その名の通り板状のものであればよいが、例えば矩形状に形成されていてもよい。この場合、メイン静磁界発生部は、振動板の板面に対する平行方向に静磁界を発生し、第1駆動機構は、通電されたメイン駆動コイルとメイン静磁界発生部の静磁界との相互作用としてのローレンツ力によって振動板を振動させる構成であるとよい。   Further, in the present invention, the diaphragm may be plate-shaped as the name suggests, but may be formed in a rectangular shape, for example. In this case, the main static magnetic field generator generates a static magnetic field in a direction parallel to the plate surface of the diaphragm, and the first drive mechanism interacts with the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generator. It is preferable that the diaphragm be vibrated by the Lorentz force.

このような構成によれば、振動板を矩形状にすることで、メイン駆動コイルを振動板に簡易に敷設することができるため、光走査装置の構成をより簡易なものとすることができる。   According to such a configuration, since the main drive coil can be easily laid on the diaphragm by making the diaphragm rectangular, the configuration of the optical scanning device can be further simplified.

あるいは、本発明において、振動板は、例えばH形状に形成されてもよい。この場合、メイン静磁界発生部は、振動板の板面に対する垂直方向に静磁界を発生し、メイン駆動コイルは、通電によりメイン静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生する。そして、第1駆動機構は、通電されたメイン駆動コイルとメイン静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって振動板を振動させる構成であるとよい。   Alternatively, in the present invention, the diaphragm may be formed in an H shape, for example. In this case, the main static magnetic field generating unit generates a static magnetic field in a direction perpendicular to the plate surface of the diaphragm, and the main drive coil generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the main static magnetic field generating unit by energization. To do. The first drive mechanism may be configured to vibrate the diaphragm by an attractive repulsion force as an interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generation unit.

このような構成によれば、振動板をH形状にすることで、メイン駆動コイルの振動板への敷設が振動板を矩形状にしたときと比べて若干複雑になるものの、第1梁部を振動板の中心側へ近づけて配置することができるため、光走査装置の小型化を図ることができる。   According to such a configuration, although the diaphragm is made in an H shape, the laying of the main drive coil on the diaphragm is slightly more complicated than when the diaphragm is rectangular, but the first beam portion is Since it can arrange | position close to the center side of a diaphragm, size reduction of an optical scanning device can be achieved.

なお、本発明において、ミラー部は、振動板に第2梁部を介して振動可能に支持されており、駆動制御手段は、第1梁部を回転軸として振動板を振動させるための第1振動駆動電流と、第2梁部を回転軸としてミラー部を振動させるための第2振動駆動電流とをメイン駆動コイルに供給する構成でもよい。   In the present invention, the mirror part is supported by the diaphragm via the second beam part so as to vibrate, and the drive control means is a first for vibrating the diaphragm about the first beam part as a rotation axis. A configuration may be employed in which the vibration drive current and the second vibration drive current for vibrating the mirror portion about the second beam portion as the rotation axis are supplied to the main drive coil.

この場合、2自由度振動子による2次元光走査装置を好適に構成することができる。なお、駆動制御手段は、振動板とミラー部とを共振させるために第1振動電流に重畳して第2振動電流をメイン駆動コイルに供給してもよいし、振動板とミラー部とを個別に振動させるために第1振動電流と第2振動電流とをそれぞれのタイミングでメイン駆動コイルに供給してもよい。   In this case, a two-dimensional optical scanning device using a two-degree-of-freedom vibrator can be suitably configured. The drive control means may supply the second oscillating current to the main drive coil superimposed on the first oscillating current in order to resonate the oscillating plate and the mirror unit, or the oscillating plate and the mirror unit individually. In order to vibrate, the first oscillating current and the second oscillating current may be supplied to the main drive coil at respective timings.

また、本発明において、ミラー部はと振動板との間に配置された内ジンバルを備え、この内ジンバルは、振動板に第2梁部を介して振動可能に支持されており、ミラー部は、内ジンバルに第3梁部を介して振動可能に支持される。そして、駆動制御手段は、ミラー部、内ジンバルおよび振動板からなる振動系を同時に励振するための振動駆動電流をメイン駆動コイルに供給する構成でもよい。   Further, in the present invention, the mirror part includes an inner gimbal disposed between the diaphragm and the diaphragm, and the inner gimbal is supported by the diaphragm via the second beam part so as to vibrate. The inner gimbal is supported through the third beam portion so as to vibrate. The drive control means may be configured to supply a vibration drive current for simultaneously exciting the vibration system including the mirror portion, the inner gimbal, and the diaphragm to the main drive coil.

この場合、3自由度振動子による2次元光走査装置を好適に構成することができる。   In this case, a two-dimensional optical scanning device using a three-degree-of-freedom vibrator can be suitably configured.

光走査装置の全体構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the whole structure of an optical scanning device. 光走査装置の要部の構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the principal part of an optical scanning device. 実施例1における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 3 is an image diagram illustrating the configuration of an optical scanning unit according to the first embodiment. 実施例2における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 6 is an image diagram illustrating the configuration of an optical scanning unit according to a second embodiment. 実施例3における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 6 is an image diagram illustrating the configuration of an optical scanning unit in Example 3. 実施例4における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram illustrating a configuration of an optical scanning unit according to a fourth embodiment. 実施例5における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram illustrating a configuration of an optical scanning unit according to a fifth embodiment. 実施例6における光走査部の構成を例示するイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram illustrating the configuration of an optical scanning unit according to a sixth embodiment.

以下に、本発明の実施形態としての光走査装置について図面と共に説明する。なお、本実施形態の光走査装置は、車両の周辺の障害物等を検知するためのレーダ光の照射に用いられたり、車両のフロントガラス等に画像を表示するための映像光の照射に用いられたりするものである。   An optical scanning device as an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The optical scanning device according to the present embodiment is used for irradiation of radar light for detecting obstacles and the like around the vehicle, and is used for irradiation of video light for displaying an image on a windshield of the vehicle. It is something that is.

<全体構成>
図1に示すように、本実施形態の光走査装置1は、発光部2と、入力部3と、発光制御部4と、光走査部5と、駆動制御部6と、データ記憶部7とを備えて構成される。
<Overall configuration>
As shown in FIG. 1, the optical scanning device 1 according to the present embodiment includes a light emitting unit 2, an input unit 3, a light emission control unit 4, an optical scanning unit 5, a drive control unit 6, and a data storage unit 7. It is configured with.

発光部2は、光走査部5に光ビームを照射するものであり、例えばレーダ光としてレーザ光を発光するレーザ光源や、映像光として各色のLED光を発光するLED光源等、障害物検知や画像表示等の用途に応じて予め用意された光源と、この光源から照射される光ビームの光軸上に配置されたレンズや反射ミラー等の光学部品とを有して構成される。なお、発光部2において、前記した光学部品は必須の構成ではなく、発光部2にではなく、光走査部5の後段に配置されてもよいし、発光部2にも光走査部5の後段にも配置されてもよい。   The light emitting unit 2 irradiates the light scanning unit 5 with a light beam. For example, a laser light source that emits laser light as radar light, an LED light source that emits LED light of each color as video light, A light source prepared in advance according to an application such as image display, and an optical component such as a lens or a reflection mirror disposed on the optical axis of a light beam emitted from the light source are configured. In the light emitting unit 2, the above-described optical components are not essential, and may be arranged not in the light emitting unit 2 but in the subsequent stage of the optical scanning unit 5, and in the light emitting unit 2 in the subsequent stage of the optical scanning unit 5. May also be arranged.

入力部3は、障害物検知や画像表示等に関する上位の制御指令を同じ車両に搭載された他の車載装置(以下「上位の車載装置」という)から入力するものである。例えば、上位の車載装置から入力される制御指令には、レーダ光の照射方向や照射範囲、上位の車載装置によって検出した障害物の位置、映像光(各色)の照射方向や照射範囲、フロントガラス等の自由曲面における照射位置等といった、上位の車載装置によって設定された各種いずれかの情報が含まれている。   The input unit 3 inputs higher-level control commands related to obstacle detection, image display, and the like from another in-vehicle device (hereinafter referred to as “upper in-vehicle device”) mounted on the same vehicle. For example, the control commands input from the host vehicle apparatus include the irradiation direction and irradiation range of radar light, the position of an obstacle detected by the host vehicle apparatus, the irradiation direction and irradiation range of image light (each color), the windshield Any one of various information set by a higher-level in-vehicle device such as an irradiation position on a free curved surface is included.

発光制御部4は、入力部3を介して上位の車載装置から入力した制御指令に基づいて、発光部2を駆動制御するものである。例えば、発光制御部4は、レーダ光の照射強度や映像光の色および輝度、光ビームの発光タイミング等を、光走査部5の走査角度に合わせて制御する。なお、本実施形態では、光走査部5の走査角度を表す情報は、駆動制御部6から入力されるものとする。   The light emission control unit 4 drives and controls the light emission unit 2 based on a control command input from a higher-level vehicle-mounted device via the input unit 3. For example, the light emission control unit 4 controls the irradiation intensity of the radar light, the color and brightness of the image light, the light emission timing of the light beam, and the like according to the scanning angle of the light scanning unit 5. In the present embodiment, information representing the scanning angle of the optical scanning unit 5 is input from the drive control unit 6.

光走査部5は、発光部2から発射された光ビームを走査するものであり、図2に示すように、振動板10と、振動板10を振動させるための第1駆動機構20と、振動板10に支持されて光ビームを反射させる反射面30aを有するミラー部30と、反射面30aで反射された光ビームの焦点距離を調整するための第2駆動機構40とを備えて構成される。   The optical scanning unit 5 scans the light beam emitted from the light emitting unit 2, and as shown in FIG. 2, the diaphragm 10, the first drive mechanism 20 for vibrating the diaphragm 10, and the vibration A mirror unit 30 having a reflecting surface 30a that is supported by the plate 10 and reflects a light beam, and a second drive mechanism 40 for adjusting the focal length of the light beam reflected by the reflecting surface 30a are configured. .

第1駆動機構20は、メイン駆動コイル21およびメイン静磁界発生部22を有し、詳細については後述するように、通電されたメイン駆動コイル21とメイン静磁界発生部22との相互作用によって振動板10を振動させるように構成されている。   The first drive mechanism 20 includes a main drive coil 21 and a main static magnetic field generation unit 22, and will vibrate due to the interaction between the energized main drive coil 21 and the main static magnetic field generation unit 22 as will be described in detail later. The plate 10 is configured to vibrate.

第2駆動機構40は、ミラー駆動コイル41およびミラー静磁界発生部42を有し、詳細については後述するように、通電されたミラー駆動コイル41とミラー静磁界発生部42の静磁界との相互作用としての吸引反発力によってミラー部30を変形させるように構成されている。   The second drive mechanism 40 includes a mirror drive coil 41 and a mirror static magnetic field generation unit 42. As will be described in detail later, the mirror drive coil 41 and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit 42 that are energized mutually. The mirror part 30 is configured to be deformed by a suction repulsive force as an action.

駆動制御部6は、入力部3を介して上位の車載装置から入力した制御指令に基づいて、第1駆動機構20および第2駆動機構40を駆動制御するものである。例えば、駆動制御部6は、振動板10の振幅がレーダ光や映像光の照射領域(つまり、光ビームの走査領域)に応じた目標値となるように、振動板10に周期的加振力を与えるための振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給したり、レーダ光や映像光の照射方向に応じた角度に振動板10を傾斜させるための振動駆動電流(以下「傾斜駆動電流」という)をメイン駆動コイル21に供給したりする。このように、駆動制御部6は、振動板10を振動させるためにメイン駆動コイル21に対する電流制御を行うように構成されている。なお、前述した光走査部5の走査角度は、振動板10に支持されたミラー部30の回転角度のことであり、駆動制御部6において、メイン駆動コイル21に供給する振動駆動電流や傾斜駆動電流の値や向き、波形、これらの電流がメイン駆動コイル21に流れる時間等に基づいて算出される。   The drive control unit 6 controls the drive of the first drive mechanism 20 and the second drive mechanism 40 based on a control command input from a higher-level in-vehicle device via the input unit 3. For example, the drive control unit 6 applies a periodic excitation force to the diaphragm 10 so that the amplitude of the diaphragm 10 becomes a target value according to the irradiation region of the radar light or the image light (that is, the scanning region of the light beam). A vibration drive current for supplying the main drive coil 21 with a vibration and a vibration drive current for tilting the diaphragm 10 at an angle corresponding to the irradiation direction of the radar light or the image light (hereinafter referred to as “tilt drive current”). Is supplied to the main drive coil 21. Thus, the drive control unit 6 is configured to perform current control on the main drive coil 21 in order to vibrate the diaphragm 10. Note that the scanning angle of the optical scanning unit 5 described above is the rotation angle of the mirror unit 30 supported by the vibration plate 10. In the drive control unit 6, the vibration driving current supplied to the main driving coil 21 and the tilt driving are performed. It is calculated based on the value and direction of the current, the waveform, the time that these currents flow through the main drive coil 21, and the like.

また、駆動制御部6は、レーダ光によって検出した障害物の位置やフロントガラス等の自由曲面における映像光の照射位置等に基づいて、ミラー部30の反射面30aで反射されて外部に照射される光ビームの焦点距離を設定し、反射面30aの曲率半径がこの光ビームの焦点距離に応じた目標値となるように、ミラー部30を変形させるための変形駆動電流をミラー駆動コイル41に供給する。このように、駆動制御部6は、光ビームの焦点距離を調整するためにミラー駆動コイル41に対する電流制御を行うように構成されている。   Further, the drive control unit 6 is reflected by the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 and irradiated to the outside based on the position of the obstacle detected by the radar light, the irradiation position of the image light on the free curved surface such as the windshield, and the like. The deformation driving current for deforming the mirror unit 30 is applied to the mirror driving coil 41 so that the radius of curvature of the reflecting surface 30a becomes a target value corresponding to the focal length of the light beam. Supply. Thus, the drive control unit 6 is configured to perform current control on the mirror drive coil 41 in order to adjust the focal length of the light beam.

図1に戻り、データ記憶部7は、駆動制御部6が第1駆動機構20および第2駆動機構40を駆動制御する際に使用するデータが記憶されている。具体的には、例えば、反射面30aの曲率半径と光ビームの焦点距離との関係性や、ミラー部30の反射面30aの曲率半径(ひいては光ビームの焦点距離)と変形駆動電流の値等との関係性を示すデータが記憶されており、駆動制御部6が、これらの関係性を示すデータに基づいて、ミラー部30の反射面30aの曲率半径が光ビームの焦点距離に応じた目標値となる変形駆動電流の値の設定等を行うようになっている。   Returning to FIG. 1, the data storage unit 7 stores data used when the drive control unit 6 controls the drive of the first drive mechanism 20 and the second drive mechanism 40. Specifically, for example, the relationship between the radius of curvature of the reflecting surface 30a and the focal length of the light beam, the radius of curvature of the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 (and hence the focal length of the light beam), the value of the deformation drive current, etc. Is stored, and the drive control unit 6 determines that the radius of curvature of the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 is based on the focal length of the light beam based on the data indicating these relationships. The value of the deformation drive current as a value is set.

また、データ記憶部7には、振動板10の振幅と光ビームの走査領域との関係性や、振動板10の振幅(ひいては光ビームの走査領域)と振動駆動電流の値等との関係性を示すデータが記憶されており、駆動制御部6が、これらの関係性を示すデータに基づいて、振動板10の振幅が光ビームの走査領域に応じた目標値となる振動駆動電流の値の設定等を行うようになっている。さらに、振動板10の傾斜角度と光ビームの照射方向との関係性や、振動板10の傾斜角度と傾斜駆動電流の値等と関係性を示すデータが記憶されており、駆動制御部6が、これらの関係性を示すデータに基づいて、振動板10の傾斜角度が光ビームの照射方向に応じた目標値となる傾斜駆動電流の値の設定等を行うようになっている。なお、前述した各種の関係性は、実験やシミュレーション等により予め求められていることとする。   Further, the data storage unit 7 stores the relationship between the amplitude of the diaphragm 10 and the scanning region of the light beam, and the relationship between the amplitude of the diaphragm 10 (and thus the scanning region of the light beam) and the value of the vibration driving current. Based on the data indicating these relationships, the drive controller 6 determines the vibration drive current value at which the amplitude of the vibration plate 10 becomes a target value corresponding to the scanning region of the light beam. Settings are made. Further, data indicating the relationship between the tilt angle of the diaphragm 10 and the irradiation direction of the light beam, the tilt angle of the diaphragm 10 and the value of the tilt drive current, and the like are stored. Based on the data indicating these relationships, the inclination drive current value is set so that the inclination angle of the diaphragm 10 becomes a target value corresponding to the irradiation direction of the light beam. It is assumed that the various relationships described above are obtained in advance through experiments, simulations, and the like.

<実施例1>
次に、本実施形態の実施例1としての光走査部5について図面と共に説明する。
図3(a)に示すように、本実施例1の光走査部5において、振動板10は、矩形状に形成されており、ミラー部30を支持する中央部100と、中央部100から左右方向(図中のX方向)にそれぞれ張り出した張出部110a,110bとを有し、張出部110a,110bのX方向における端辺の中央部が第1梁部11を介して振動可能に固定部50に支持されている。なお、固定部50は、例えば枠状に形成されたものであり、振動板10をその両側から第1梁部11を介して支持している。
<Example 1>
Next, the optical scanning unit 5 as Example 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3A, in the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the diaphragm 10 is formed in a rectangular shape, and a central part 100 that supports the mirror part 30, and left and right from the central part 100. Projecting portions 110a and 110b projecting in the direction (X direction in the drawing), respectively, and the central portion of the end side in the X direction of the projecting portions 110a and 110b can be vibrated via the first beam portion 11. It is supported by the fixed part 50. In addition, the fixing | fixed part 50 is formed in frame shape, for example, and is supporting the diaphragm 10 via the 1st beam part 11 from the both sides.

ミラー部30は、円盤状に形成されており、その中心が振動板の重心と一致し、光ビームを反射させる反射面30aが振動板10の表面(正面)に平行となるように配置されている。また、ミラー部30には、反射面30aの周囲に円形状のミラー固定リブ31が設けられている。このミラー固定リブ31は、振動板10の表面から突設されており、反射面30aの曲率半径(ひいては光ビームの焦点距離)を調整する際に、反射面30aの中心部を凸または凹とする球面状にミラー部30を変形させるようミラー部30の円周部を補強するものである。   The mirror part 30 is formed in a disc shape, and the center thereof coincides with the center of gravity of the diaphragm, and the reflecting surface 30a for reflecting the light beam is arranged so as to be parallel to the surface (front surface) of the diaphragm 10. Yes. The mirror unit 30 is provided with a circular mirror fixing rib 31 around the reflecting surface 30a. The mirror fixing rib 31 protrudes from the surface of the diaphragm 10, and the center of the reflecting surface 30a is convex or concave when adjusting the radius of curvature of the reflecting surface 30a (and hence the focal length of the light beam). The circumferential part of the mirror part 30 is reinforced so as to deform the mirror part 30 into a spherical shape.

また、振動板10にも、その端辺を囲うように表面から突設された振動板固定リブ32が設けられている。つまり、振動板10には、振動板固定リブ32とミラー固定リブ31とによって、外部から受ける力に対して当該振動板10が変形し難くするような補強(振動板10の剛性を確保する補強)が施されている。   The diaphragm 10 is also provided with a diaphragm fixing rib 32 that protrudes from the surface so as to surround the end side. In other words, the diaphragm 10 is reinforced by the diaphragm fixing rib 32 and the mirror fixing rib 31 so that the diaphragm 10 is difficult to be deformed by a force received from outside (reinforcing to ensure rigidity of the diaphragm 10). ) Is given.

第1梁部11は、弾性変形可能な材料で形成されている。この第1梁部11は、振動板10の重心を通る同一直線上(但し、X方向)に配置されて捻り振動するものであり、固定部50と振動板10とを連結することで、振動板10が当該第1梁部11を回転軸として捻り振動するように構成されている。   The first beam portion 11 is made of an elastically deformable material. The first beam portion 11 is arranged on the same straight line (however, in the X direction) passing through the center of gravity of the vibration plate 10 and torsionally vibrates. By connecting the fixed portion 50 and the vibration plate 10, vibration is generated. The plate 10 is configured to torsionally vibrate with the first beam portion 11 as a rotation axis.

なお、振動板10、第1梁部11、振動板固定リブ32およびミラー固定リブ31の製造方法については、活性層厚さ10μm、ハンドル層厚さ50μmのSOIウエハを基に、活性層(デバイス層ともいう)をエッチング加工することで、振動板10と第1梁部11とが形成され、振動板10の裏面からハンドル層をエッチング加工することで、振動板固定リブ32およびミラー固定リブ31が形成される。これにより、振動板10と第1梁部11とは、板厚10μmの材料(例えばシリコン)で形成され、振動板固定リブ32およびミラー固定リブ31は、厚さ50μmの材料(例えばシリコン)で形成される。   The manufacturing method of the diaphragm 10, the first beam portion 11, the diaphragm fixing rib 32 and the mirror fixing rib 31 is based on an SOI wafer having an active layer thickness of 10 μm and a handle layer thickness of 50 μm. The diaphragm 10 and the first beam portion 11 are formed by etching the layer), and the handle fixing rib 32 and the mirror fixing rib 31 are formed by etching the handle layer from the back surface of the diaphragm 10. Is formed. Accordingly, the diaphragm 10 and the first beam portion 11 are formed of a material (for example, silicon) having a plate thickness of 10 μm, and the diaphragm fixing rib 32 and the mirror fixing rib 31 are formed of a material (for example, silicon) having a thickness of 50 μm. It is formed.

また、ミラー部30を構成する反射面30aの製造方法については、振動板10の中央部(ミラー固定リブ31によって囲われた領域)にアルミ膜をスパッタ加工することで反射面30aが形成される。つまり、ミラー部30では、光ビームの反射率を高くするために反射面30aとしてアルミ膜が形成されている。   Further, regarding the manufacturing method of the reflecting surface 30a constituting the mirror part 30, the reflecting surface 30a is formed by sputtering an aluminum film at the center part (area surrounded by the mirror fixing rib 31) of the diaphragm 10. . That is, in the mirror unit 30, an aluminum film is formed as the reflecting surface 30a in order to increase the reflectance of the light beam.

さらに、メイン駆動コイル21の製造方法については、振動板10(詳しくは、張出部110a,110b)の裏面(例えばシリコンの表面)にメッキ膜を施すことで形成され、ミラー駆動コイル41の製造方法については、ミラー部30(詳しくは、ミラー部30の中央部)の裏面(例えばシリコンの表面)にメッキ膜を施すことで形成される。   Furthermore, the manufacturing method of the main drive coil 21 is formed by applying a plating film to the back surface (for example, the silicon surface) of the diaphragm 10 (specifically, the overhang portions 110a and 110b). About the method, it forms by apply | coating a plating film to the back surface (for example, silicon surface) of the mirror part 30 (specifically center part of the mirror part 30).

また、図3(b)に示すように、本実施例1の光走査部5において、ミラー静磁界発生部42は、ミラー部30における反射面30aに対する裏面側でミラー部30に対向配置されており、ミラー駆動コイル41は、ミラー部30における反射面30aに対する裏面側でミラー部30の中心部に敷設されている。   As shown in FIG. 3B, in the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the mirror static magnetic field generation unit 42 is disposed opposite to the mirror unit 30 on the back side of the mirror unit 30 with respect to the reflection surface 30a. The mirror drive coil 41 is laid at the center of the mirror unit 30 on the back surface side of the mirror unit 30 with respect to the reflection surface 30a.

このうち、ミラー静磁界発生部42は、ミラー部30に比べて径が大きい円環状に形成された永久磁石であり、ミラー部30の裏面に対する垂直方向(図中のZ方向)に静磁界を発生するように配置されている。   Among these, the mirror static magnetic field generating unit 42 is a permanent magnet formed in an annular shape having a diameter larger than that of the mirror unit 30, and generates a static magnetic field in a direction perpendicular to the back surface of the mirror unit 30 (Z direction in the drawing). Arranged to occur.

ミラー駆動コイル41は、その両端に接続されたリード線が駆動制御部6(図2参照)に接続されており、ミラー部30の裏面の中心部においてミラー静磁界発生部42に向けて凸になるように巻回されている。つまり、ミラー駆動コイル41は、通電によりミラー静磁界発生部42の静磁界と同一方向または反対方向に磁界を発生させるように構成されている。なお、ミラー駆動コイル41に発生する磁界の方向は、当該ミラー駆動コイル41に流れる電流の向きに依存する。   The mirror drive coil 41 has lead wires connected to both ends thereof connected to the drive control unit 6 (see FIG. 2), and protrudes toward the mirror static magnetic field generation unit 42 at the center of the back surface of the mirror unit 30. It is wound to become. That is, the mirror drive coil 41 is configured to generate a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit 42 by energization. Note that the direction of the magnetic field generated in the mirror drive coil 41 depends on the direction of the current flowing in the mirror drive coil 41.

このように、光走査部5では、駆動制御部6によってミラー駆動コイル41に前記した変形駆動電流が供給されると、ミラー駆動コイル41に発生する磁界とミラー静磁界発生部42の静磁界とによって、異極間で働く吸引力または同極間で働く反発力(吸引反発力)が作用することでミラー部30が球面状に変形する。これにより、ミラー部30の反射面30aの曲率半径が変化することで、ミラー部30の反射面30aで反射された光ビームの焦点距離を調整可能に構成されている。   As described above, in the optical scanning unit 5, when the above-described deformation drive current is supplied to the mirror drive coil 41 by the drive control unit 6, the magnetic field generated in the mirror drive coil 41 and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit 42 are Thus, the mirror part 30 is deformed into a spherical shape by the action of a suction force working between different poles or a repulsive force working between the same poles (suction repulsion force). Thus, the focal length of the light beam reflected by the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 can be adjusted by changing the radius of curvature of the reflecting surface 30a of the mirror unit 30.

したがって、本実施例1の光走査部5によれば、従来構成のように加熱温度を設定してから実際に設定温度に到達するまでの時間を待つことなく、ミラー駆動コイル41に変形駆動電流を供給すると、直ちに前記した吸引反発力によってミラー部30を変形させる(ひいては反射面30aの曲率半径を変化させる)ことができるため、従来構成と比べて光ビームの焦点距離を調整する際の応答性を好適に高めることができる。   Therefore, according to the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the deformation drive current is applied to the mirror drive coil 41 without waiting for the time from the setting of the heating temperature to the actual setting temperature as in the conventional configuration. Since the mirror portion 30 can be deformed immediately by the above-described suction repulsive force (and the curvature radius of the reflecting surface 30a can be changed) immediately, the response when adjusting the focal length of the light beam compared to the conventional configuration The property can be preferably increased.

また、図3(b)に示すように、本実施例1の光走査部5において、メイン静磁界発生部22は、ミラー静磁界発生部42に離間して配置されており、メイン駆動コイル21は、振動板10の裏面においてメイン静磁界発生部22に対向する位置に少なくとも一部が敷設されている。   As shown in FIG. 3B, in the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the main static magnetic field generation unit 22 is disposed apart from the mirror static magnetic field generation unit 42, and the main drive coil 21. Are at least partially laid on the back surface of the diaphragm 10 at a position facing the main static magnetic field generation unit 22.

このうち、メイン静磁界発生部22は、振動板10の張出部110a,110bの上下方向(図中のY方向)における端辺部にそれぞれ対向配置された角柱状の永久磁石であり、振動板10の板面に対する平行方向(図中のY方向)に静磁界を発生するように配置されている。   Among these, the main static magnetic field generation unit 22 is a prismatic permanent magnet that is disposed to face the end sides in the vertical direction (Y direction in the drawing) of the overhang portions 110a and 110b of the diaphragm 10, and vibrates. It arrange | positions so that a static magnetic field may be generate | occur | produced in the parallel direction (Y direction in a figure) with respect to the plate surface of the board 10. FIG.

メイン駆動コイル21は、その両端に接続されたリード線が駆動制御部6(図2参照)に接続されており、振動板10の張出部110a,110bにおいて、その一部が張出部110a,110bのY方向における端辺部(以下「張出端辺部」という)を含むように巻回されている。つまり、メイン駆動コイル21は、張出部110aの周囲に巻回された左メイン駆動コイル21aと、張出部110bの周囲に巻回された右メイン駆動コイル21bとによって構成され、通電により、張出端辺部に位置する部分にX方向の電流が流れると、メイン静磁界発生部22のY方向の静磁界との相互作用としてX方向およびY方向に垂直な方向(図中のZ方向)のローレンツ力が働くように構成されている。なお、左メイン駆動コイル21aと右メイン駆動コイル21bとには、上側の張出端辺部において同一方向のローレンツ力が働き、下側の張出端辺部においても同一方向のローレンツ力がそれぞれ働く向きの電流が供給される。   Lead wires connected to both ends of the main drive coil 21 are connected to the drive control unit 6 (see FIG. 2), and some of the overhang portions 110a and 110b of the diaphragm 10 are overhang portions 110a. , 110b in the Y direction (hereinafter referred to as “projected end side portion”). That is, the main drive coil 21 includes a left main drive coil 21a wound around the overhanging portion 110a and a right main drive coil 21b wound around the overhanging portion 110b. When a current in the X direction flows through a portion located at the projecting end side, a direction perpendicular to the X direction and the Y direction (the Z direction in the figure) as an interaction with the static magnetic field in the Y direction of the main static magnetic field generating unit 22 ) Lorentz force. The left main drive coil 21a and the right main drive coil 21b are subjected to Lorentz force in the same direction at the upper projecting end side, and the Lorentz force in the same direction also at the lower projecting end side. A working current is supplied.

このように、光走査部5では、駆動制御部6によってメイン駆動コイル21に前記した振動駆動電流や傾斜駆動電流が供給されると、メイン駆動コイル21に流れる電流とメイン静磁界発生部22の静磁界とによって、ローレンツ力が作用することで振動板10が振動する。これにより、振動板10に支持されたミラー部30が振動することで、ミラー部30の反射面30aで反射された光ビームを走査可能に構成されている。   As described above, in the optical scanning unit 5, when the vibration drive current or the gradient drive current is supplied to the main drive coil 21 by the drive control unit 6, the current flowing through the main drive coil 21 and the main static magnetic field generation unit 22 The diaphragm 10 is vibrated by the Lorentz force due to the static magnetic field. Thus, the mirror unit 30 supported by the vibration plate 10 vibrates, so that the light beam reflected by the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 can be scanned.

したがって、本実施例1の光走査部5によれば、複数の永久磁石と駆動コイルによって光ビームの走査と焦点距離の調整を行えるため、光走査装置1の構成を比較的簡易なものとすることができる。また、振動板10を矩形状にすることで、メイン駆動コイル21を振動板10に簡易に敷設することができるため、光走査装置1の構成をより簡易なものとすることができる。   Therefore, according to the optical scanning unit 5 of the first embodiment, since the scanning of the light beam and the adjustment of the focal length can be performed by the plurality of permanent magnets and the drive coil, the configuration of the optical scanning device 1 is relatively simple. be able to. Moreover, since the main drive coil 21 can be easily laid on the diaphragm 10 by making the diaphragm 10 rectangular, the configuration of the optical scanning device 1 can be further simplified.

なお、本実施例1の光走査部5において、ミラー静磁界発生部42は、当該ミラー静磁界発生部42の静磁界が振動板10における張出部110a,110bの一部に対しても作用する大きさに形成されていてもよい。そして、メイン駆動コイル21は、通電によりミラー駆動コイル41に発生する磁界とは反対方向の磁界を発生するように、Z方向に向けて凸になるように巻回されていてもよい。   In the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the mirror static magnetic field generation unit 42 acts on the part of the projecting portions 110 a and 110 b of the diaphragm 10 in which the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit 42 acts. You may form in the magnitude | size to do. The main drive coil 21 may be wound so as to be convex in the Z direction so as to generate a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field generated in the mirror drive coil 41 when energized.

このような構成では、メイン駆動コイル21が通電すると、メイン駆動コイル21に発生する磁界とミラー静磁界発生部42の静磁界とによって、振動板10における張出部110a,110bの一部に、ミラー部30の中心部が変位する方向とは反対方向の吸引反発力が作用することになる。   In such a configuration, when the main drive coil 21 is energized, due to the magnetic field generated in the main drive coil 21 and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit 42, a part of the projecting portions 110 a and 110 b in the diaphragm 10 A suction repulsive force in the direction opposite to the direction in which the center portion of the mirror portion 30 is displaced acts.

このため、振動板10を振動させながらミラー部30を変形させる際に、ミラー部30に振動板10が引っ張られて変位してしまうことを抑制することができるため、光ビームを走査させながら光ビームの焦点距離の調整を行う際に、光ビーム走査の精度を維持させることができる。   For this reason, when the mirror part 30 is deformed while vibrating the diaphragm 10, it is possible to prevent the diaphragm 10 from being pulled and displaced by the mirror part 30, so that the light beam can be scanned while scanning the light beam. When adjusting the focal length of the beam, the accuracy of light beam scanning can be maintained.

<実施例2>
次に、本実施形態の実施例2としての光走査部5について図面と共に説明する。なお、本実施例2の光走査部5は、実施例1における以下の課題に鑑みてなされたものである。即ち、実施例1において、光ビームを走査させながら光ビームの焦点距離の調整を行う際には、ミラー部30に振動板10が引っ張られて変位してしまうことを抑制するための電流(以下「変位駆動電流」という)に重畳して、前記した振動駆動電流や傾斜駆動電流をメイン駆動コイル21に供給する必要がある。しかしながら、メイン駆動コイル21に、光ビームの走査に必要な信号(振動駆動電流や傾斜駆動電流)に、これとは別の信号(変位駆動電流)を重畳させることは、光ビームの走査(スキャン動作)に悪影響を与える可能性を否定できない。
<Example 2>
Next, the optical scanning unit 5 as Example 2 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The optical scanning unit 5 of the second embodiment is made in view of the following problems in the first embodiment. That is, in the first embodiment, when adjusting the focal length of the light beam while scanning the light beam, a current (hereinafter referred to as “current” for suppressing the vibration plate 10 from being pulled and displaced by the mirror unit 30). It is necessary to supply the vibration drive current and the gradient drive current to the main drive coil 21 in a manner superimposed on the “displacement drive current”. However, superimposing a signal (displacement drive current) different from the signal (vibration drive current or tilt drive current) necessary for the light beam scan on the main drive coil 21 is a light beam scan (scan). The possibility of adversely affecting the operation) cannot be denied.

そこで、本実施例2の光走査部5において、第1駆動機構20は、メイン駆動コイル21に変位駆動電流を供給する代わりに、別途、変位駆動電流を供給するためのサブ駆動コイル61を有し、通電されたサブ駆動コイル61とミラー静磁界発生部42の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって、ミラー部30の変形に伴って振動板10が変位しようとする方向とは逆向きの力を振動板10に与える構成とした。   Therefore, in the optical scanning unit 5 of the second embodiment, the first drive mechanism 20 has a sub drive coil 61 for supplying the displacement drive current separately instead of supplying the displacement drive current to the main drive coil 21. Then, the repulsive force as an interaction between the energized sub drive coil 61 and the static magnetic field generating unit 42 is opposite to the direction in which the diaphragm 10 is displaced along with the deformation of the mirror unit 30. The configuration is such that a direction force is applied to the diaphragm 10.

なお、駆動制御部6は、光ビームの焦点距離を調整するためにミラー駆動コイル41に対する電流制御を行う際に、別途、前記した変位駆動電流をサブ駆動コイル61に供給するように構成されている。   The drive control unit 6 is configured to separately supply the displacement drive current to the sub drive coil 61 when performing current control on the mirror drive coil 41 in order to adjust the focal length of the light beam. Yes.

また、データ記憶部7には、駆動制御部6が上記の電流制御を行う際に使用するデータとして、前記した変形駆動電流の値等と変位駆動電流の値等との関係性を示すデータが記憶されており、駆動制御部6が、これらの関係性を示すデータに基づいて、ミラー駆動コイル41に供給する変形駆動電流の値に応じて、ミラー部30に振動板10が引っ張られて変位してしまうことを抑制するために必要な変位駆動電流の値の設定等を行うようになっている。   Further, the data storage unit 7 includes data indicating the relationship between the above-described deformation drive current value and the displacement drive current value as data used when the drive control unit 6 performs the above-described current control. Based on the data indicating these relationships, the drive control unit 6 stores the displacement, and the vibration plate 10 is pulled by the mirror unit 30 according to the value of the deformation drive current supplied to the mirror drive coil 41. For example, the value of the displacement drive current necessary for suppressing the occurrence of the displacement is set.

具体的には、図4(a)に示すように、光走査部5において、振動板10は、ミラー部30を支持する中央部100と、中央部100から左右方向(X方向)にそれぞれ張り出した張出部110a,110bと、中央部100と張出部110a,110bとの間に位置してミラー部30に近接する近接部120とを有している。   Specifically, as illustrated in FIG. 4A, in the optical scanning unit 5, the vibration plate 10 extends in the center part 100 that supports the mirror part 30 and the left and right direction (X direction) from the center part 100. And overhang portions 110a and 110b, and a proximity portion 120 located between the central portion 100 and the overhang portions 110a and 110b and close to the mirror portion 30.

また、図4(b)に示すように、本実施例1の光走査部5において、ミラー静磁界発生部42に対向配置され、サブ駆動コイル61は、振動板10の裏面側で近接部120に敷設されている。   As shown in FIG. 4B, in the optical scanning unit 5 of the first embodiment, the sub-driving coil 61 is disposed opposite to the mirror static magnetic field generating unit 42, and the sub drive coil 61 is located on the back side of the diaphragm 10. Is laid.

サブ駆動コイル61は、その両端に接続されたリード線が駆動制御部6(図2参照)に接続されており、光走査部5の裏面の近接部120においてミラー静磁界発生部42に向けて凸になるように巻回されている。なお、駆動制御部6は、ミラー駆動コイル41に流れる電流とは逆向きに、変位駆動電流をサブ駆動コイル61に供給するようになっている。つまり、サブ駆動コイル61は、通電によりミラー駆動コイル41に発生する磁界とは反対方向の磁界を発生するように構成されている。   The sub drive coil 61 has lead wires connected to both ends thereof connected to the drive control unit 6 (see FIG. 2), and toward the mirror static magnetic field generation unit 42 in the proximity portion 120 on the back surface of the optical scanning unit 5. It is wound to be convex. The drive control unit 6 supplies a displacement drive current to the sub drive coil 61 in the direction opposite to the current flowing through the mirror drive coil 41. That is, the sub drive coil 61 is configured to generate a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field generated in the mirror drive coil 41 when energized.

このように、光走査部5では、駆動制御部6によってサブ駆動コイル61に前記した変位駆動電流が供給されると、サブ駆動コイル61に発生する磁界とミラー静磁界発生部42の静磁界とによって、振動板10における近接部120に、ミラー部30の中心部が変位する方向とは反対方向の吸引反発力が作用することになる。   As described above, in the optical scanning unit 5, when the displacement drive current is supplied to the sub drive coil 61 by the drive control unit 6, the magnetic field generated in the sub drive coil 61 and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating unit 42 are As a result, a suction repulsive force in a direction opposite to the direction in which the central portion of the mirror portion 30 is displaced acts on the proximity portion 120 of the diaphragm 10.

このため、振動板10を振動させながらミラー部30を変形させる際に、前記した振動駆動電流や傾斜駆動電流とは別の電流をメイン駆動コイル21に重畳させることなく、ミラー部30に振動板10が引っ張られて変位してしまうことを抑制することができるため、光ビームを走査させながら光ビームの焦点距離の調整を行う際に、光ビーム走査の精度をより好適に維持させることができる。   For this reason, when the mirror unit 30 is deformed while vibrating the vibration plate 10, a current different from the vibration drive current and the tilt drive current described above is not superimposed on the main drive coil 21, and the vibration plate is applied to the mirror unit 30. 10 can be prevented from being displaced by being pulled, and therefore, when adjusting the focal length of the light beam while scanning the light beam, the accuracy of the light beam scanning can be more suitably maintained. .

<実施例3>
次に、本実施形態の実施例3としての光走査部5について図面と共に説明する。なお、実施例1および実施例2においては、ミラー部30が振動板10に固定されていることにより、光ビームの走査方向が1方向(Y方向)となる構成であったのに対し、本実施例3の光走査部5は、光ビームの走査方向が2方向(XY方向)となる構成である点だけが異なる。
<Example 3>
Next, an optical scanning unit 5 as Example 3 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the first and second embodiments, since the mirror unit 30 is fixed to the diaphragm 10, the light beam scanning direction is one direction (Y direction). The optical scanning unit 5 according to the third embodiment is different only in that the scanning direction of the light beam is two directions (XY directions).

具体的には、図5(a)に示すように、光走査部5において、振動板10の中央部100と近接部120との間を一部分離する溝が設けられており、ミラー部30は、振動板10の近接部120に第2梁部12を介して振動可能に支持されている。   Specifically, as shown in FIG. 5A, in the optical scanning unit 5, a groove that partially separates between the central portion 100 and the proximity portion 120 of the diaphragm 10 is provided, and the mirror unit 30 is The vibrating plate 10 is supported by the proximity portion 120 via the second beam portion 12 so as to vibrate.

第2梁部12は、第1梁部11と同様に形成され、振動板10の重心(ひいてはミラー部30の中心)を通る同一直線上(但し、Y方向)に配置されて捻り振動するものであり、振動板10とミラー部30のY方向における端部とを連結することで、ミラー部30が当該第2梁部12を回転軸として捻り振動するように構成されている。つまり、光走査部5は、第1梁部11(X軸)と第2梁部12(Y軸)を中心に捻り自由度を有する2自由度捻り振動子になっている。   The second beam portion 12 is formed in the same manner as the first beam portion 11, and is arranged on the same straight line (however, in the Y direction) passing through the center of gravity of the diaphragm 10 (and hence the center of the mirror portion 30), and torsionally vibrates. By connecting the diaphragm 10 and the end portion of the mirror portion 30 in the Y direction, the mirror portion 30 is configured to vibrate with the second beam portion 12 as a rotation axis. That is, the optical scanning unit 5 is a two-degree-of-freedom twisted vibrator having a degree of freedom of twisting about the first beam part 11 (X axis) and the second beam part 12 (Y axis).

2自由度捻り振動子は、理論上、2つの振動子を持つ。即ち、2つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる(これは振動モードと呼ばれる)。   A two-degree-of-freedom torsional vibrator theoretically has two vibrators. That is, the two vibration modes have different resonance frequencies, and the ratio of the angular amplitude of torsional vibration to each resonance frequency is different (this is called a vibration mode).

そして、互いに異なる振動モードの各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、2つの振動モードを同時に励振できる。   If a periodic excitation force having a frequency corresponding to each of the different vibration modes is applied, the respective vibration modes can be excited. In addition, if a periodic excitation force having a plurality of frequencies is superimposed and applied, two vibration modes can be excited simultaneously.

このため、駆動制御部6は、図5(b)に示すように、第1梁部11(X軸)を回転軸として振動板10(およびミラー部30)を振動させる振動モードAに対応した第1振動駆動電流(SA)と、第2梁部12(Y軸)を回転軸としてミラー部30を振動させる振動モードBに対応した第2振動駆動電流(SB)とを重畳させた振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給するようになっている。   For this reason, as shown in FIG. 5B, the drive control unit 6 corresponds to a vibration mode A in which the vibration plate 10 (and the mirror unit 30) is vibrated with the first beam portion 11 (X axis) as a rotation axis. Vibration drive in which the first vibration drive current (SA) and the second vibration drive current (SB) corresponding to the vibration mode B in which the mirror 30 is vibrated with the second beam portion 12 (Y axis) as the rotation axis are superimposed. A current is supplied to the main drive coil 21.

但し、左メイン駆動コイル21aと右メイン駆動コイル21bとにおいてX方向に流れる電流の向きが異なるため、例えば、左メイン駆動コイル21aに振動駆動電流(SA+SB)を供給する場合、右メイン駆動コイル21bには第2振動駆動電流(SB)の位相を正負逆転させた振動駆動電流(SA−SB)を供給するようになっている。   However, since the direction of the current flowing in the X direction is different between the left main drive coil 21a and the right main drive coil 21b, for example, when the vibration drive current (SA + SB) is supplied to the left main drive coil 21a, the right main drive coil 21b. Is supplied with a vibration drive current (SA-SB) obtained by reversing the phase of the second vibration drive current (SB).

このような構成では、駆動制御部6が周期的加振力を与えるための振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給することにより、振動板10とミラー部30とを好適に共振させることができるため、光ビームの走査速度を上げることが可能となり、例えば車両分野においては障害物検知や画像表示等を行うためにより好適な光走査装置1を提供することができる。   In such a configuration, the diaphragm 10 and the mirror unit 30 can be suitably resonated by supplying the main drive coil 21 with a vibration drive current for the drive control unit 6 to apply a periodic excitation force. Therefore, it is possible to increase the scanning speed of the light beam. For example, in the vehicle field, it is possible to provide a more suitable optical scanning device 1 for performing obstacle detection, image display, and the like.

また、振動駆動電流には互いに異なる振動モードに対応した第1振動駆動電流(SA)と第2振動駆動電流(SB)とが重畳されているため、それぞれの振動モードで振動板10およびミラー部30が励振されることから、光走査部5によれば、2自由度振動子による2次元で光ビームを走査可能な光走査装置1を好適に構成することができる。   Further, since the first vibration drive current (SA) and the second vibration drive current (SB) corresponding to different vibration modes are superimposed on the vibration drive current, the vibration plate 10 and the mirror unit are respectively used in each vibration mode. Since 30 is excited, the optical scanning unit 5 can suitably configure the optical scanning device 1 that can scan a light beam in two dimensions by a two-degree-of-freedom vibrator.

なお、駆動制御部6は、第1振動駆動電流(SA)と第2振動駆動電流(SB)とを重畳させた振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給することにより、振動板10およびミラー部30を共振させる代わりに、光ビームの照射方向に応じたそれぞれの角度に振動板10およびミラー部30を強制的に傾斜させる傾斜駆動電流をメイン駆動コイル21に供給してもよい。また、振動板10およびミラー部30のうち、いずれか一方を共振させる振動駆動電流に重畳して、他方を強制的に傾斜させる傾斜駆動電流をメイン駆動コイル21に供給してもよい。前者の場合、ラスタ走査軌跡を得ることができ、後者の場合、リサージュ走査軌跡を得ることができる。   The drive control unit 6 supplies the vibration drive current obtained by superimposing the first vibration drive current (SA) and the second vibration drive current (SB) to the main drive coil 21, so that the diaphragm 10 and the mirror unit Instead of resonating 30, a tilt drive current that forcibly tilts the diaphragm 10 and the mirror unit 30 to respective angles according to the irradiation direction of the light beam may be supplied to the main drive coil 21. Alternatively, a tilt drive current that forcibly tilts one of the diaphragm 10 and the mirror unit 30 may be supplied to the main drive coil 21 so as to be superimposed on a vibration drive current that resonates one of them. In the former case, a raster scanning locus can be obtained, and in the latter case, a Lissajous scanning locus can be obtained.

<実施例4>
次に、本実施形態の実施例4としての光走査部5について図面と共に説明する。なお、実施例3においては、光走査部5が2自由度捻り振動子となる構成であったのに対し、本実施例4の光走査部5は、光走査部5が3自由度捻り振動子となる構成である点だけが異なる。
<Example 4>
Next, an optical scanning unit 5 as Example 4 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, the optical scanning unit 5 is a two-degree-of-freedom torsional vibrator, whereas in the optical scanning unit 5 of the fourth embodiment, the optical scanning unit 5 has a three-degree-of-freedom torsional vibration. The only difference is that it is a child configuration.

具体的には、図6に示すように、光走査部5は、振動板10の近接部120と張出部110との間を一部分離する溝が設けられることにより、ミラー部30と振動板10との間に配置された内ジンバル60をさらに備えて構成される。   Specifically, as shown in FIG. 6, the optical scanning unit 5 is provided with a groove that partially separates the proximity portion 120 and the overhanging portion 110 of the vibration plate 10, so that the mirror portion 30 and the vibration plate 5 are provided. 10 and an inner gimbal 60 disposed between the first and second members.

そして、内ジンバル60は、振動板10の張出部110に第2梁部12を介して振動可能に支持されている。また、内ジンバル60の枠内に、ミラー部30が第3梁部13を介して振動可能に支持されている。   The inner gimbal 60 is supported by the overhanging portion 110 of the diaphragm 10 via the second beam portion 12 so as to vibrate. Further, the mirror part 30 is supported in the frame of the inner gimbal 60 through the third beam part 13 so as to vibrate.

第2梁部12および第3梁部13は、第1梁部11と同様に形成され、振動板10の重心(ひいてはミラー部30の中心)を通る同一直線上に配置されて捻り振動するものである。但し、第2梁部12および第3梁部13は、互いに直交し、第1梁部11(X軸)に対して45°をなして交差する回転軸となるように配置され、それぞれの回転軸を中心に捻り振動するように構成されている。つまり、光走査部5は、第1梁部11(X軸)、第2梁部12および第3梁部13を中心に捻り自由度を有する3自由度捻り振動子になっている。   The second beam portion 12 and the third beam portion 13 are formed in the same manner as the first beam portion 11 and are arranged on the same straight line passing through the center of gravity of the diaphragm 10 (and thus the center of the mirror portion 30), and torsionally vibrate. It is. However, the 2nd beam part 12 and the 3rd beam part 13 are arrange | positioned so that it may become a rotation axis which mutually cross | intersects and makes 45 degrees with respect to the 1st beam part 11 (X axis), and each rotation It is configured to vibrate and torsion about an axis. That is, the optical scanning unit 5 is a three-degree-of-freedom torsional vibrator having a degree of freedom of twisting around the first beam unit 11 (X axis), the second beam unit 12 and the third beam unit 13.

3自由度捻り振動子は、理論上、3つの振動子を持つ。即ち、3つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる(これは振動モードと呼ばれる)。   A three-degree-of-freedom torsional vibrator theoretically has three vibrators. That is, the three vibration modes have different resonance frequencies, and the ratio of the angular amplitude of torsional vibration to each resonance frequency is different (this is called a vibration mode).

そして、互いに異なる振動モードの各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、3つの振動モードを同時に励振できる。   If a periodic excitation force having a frequency corresponding to each of the different vibration modes is applied, the respective vibration modes can be excited. In addition, if the periodic excitation forces of a plurality of frequencies are superimposed and applied, the three vibration modes can be excited simultaneously.

このため、駆動制御部6は、ミラー部30、内ジンバル60および振動板10からなる振動系を同時に励振するための周波数成分を有する振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給するようになっている。なお、3自由度捻り振動子における基本的事項は、前記した特許文献1によって詳しく開示しているため、ここでは詳細な説明を省略する。   For this reason, the drive control unit 6 supplies a vibration drive current having a frequency component for simultaneously exciting the vibration system including the mirror unit 30, the inner gimbal 60, and the diaphragm 10 to the main drive coil 21. . Since basic matters in the three-degree-of-freedom torsional vibrator are disclosed in detail in the above-mentioned Patent Document 1, detailed description thereof is omitted here.

本実施例4の光走査部5によれば、特許文献1に記載のように、値の小さい振動駆動電流で互いに異なる共振周波数でミラー部30、内ジンバル60および振動板10からなる振動系を同時に励振し、ミラー部30を大きく共振させることができるため、光走査部5によれば、3自由度振動子による2次元で光ビームを走査可能な光走査装置1を好適に構成することができる。   According to the optical scanning unit 5 of the fourth embodiment, as described in Patent Document 1, a vibration system including the mirror unit 30, the inner gimbal 60, and the vibration plate 10 at a resonance frequency different from each other with a vibration drive current having a small value. Since the mirror unit 30 can resonate greatly by exciting simultaneously, the optical scanning unit 5 can suitably configure the optical scanning device 1 that can scan a light beam in two dimensions by a three-degree-of-freedom vibrator. it can.

<実施例5>
次に、本実施形態の実施例5としての光走査部5について図面と共に説明する。なお、実施例1〜4においては、振動板10が矩形状である構成であったのに対し、本実施例5の光走査部5は、光走査部5がH形状である構成である点だけが異なる。但し、ミラー部30は、実施例1〜2と同様、振動板10の中央部100に固定されているものとする。
<Example 5>
Next, an optical scanning unit 5 as Example 5 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the first to fourth embodiments, the diaphragm 10 has a rectangular shape, whereas the optical scanning unit 5 of the fifth embodiment has a configuration in which the optical scanning unit 5 has an H shape. Only the difference. However, the mirror part 30 shall be fixed to the center part 100 of the diaphragm 10 similarly to Examples 1-2.

具体的には、図7(a)に示すように、光走査部5において、振動板10は、張出部110a,110bの中央部分が切り欠かれることにより、張出部110a,110bがコの字型となり、これにより、全体として、ミラー部30を支持する中央部100と、左上張出部110am、左下張出部110an、右上張出部110bm、および右下張出部110bnとを有するH形状に形成されている。   Specifically, as shown in FIG. 7A, in the optical scanning unit 5, the diaphragm 10 is formed by cutting out the central portions of the overhang portions 110 a and 110 b so that the overhang portions 110 a and 110 b are connected to each other. Thus, as a whole, it has a central portion 100 that supports the mirror portion 30, an upper left overhang 110am, a lower left overhang 110an, an upper right overhang 110bm, and a lower right overhang 110bn. It is formed in an H shape.

メイン静磁界発生部22は、図7(b)に示すように、左上張出部110am、左下張出部110an、右上張出部110bm、および右下張出部110bnのそれぞれに対向するように配置された4つの永久磁石であり、振動板10の板面に対する垂直方向(Z方向)に静磁界を発生するように構成されている。   As shown in FIG. 7B, the main static magnetic field generation unit 22 faces the upper left overhanging portion 110am, the lower left overhanging portion 110an, the upper right overhanging portion 110bm, and the lower right overhanging portion 110bn. The four permanent magnets are arranged so as to generate a static magnetic field in a direction perpendicular to the plate surface of the diaphragm 10 (Z direction).

メイン駆動コイル21は、左上張出部110amの周囲に巻回された左上メイン駆動コイル21amと、左下張出部110anの周囲に巻回された左下メイン駆動コイル21anと、右上張出部110bmの周囲に巻回された右上メイン駆動コイル21bmと、右下張出部110bnの周囲に巻回された右下メイン駆動コイル21bnとによって構成される。   The main drive coil 21 includes an upper left main drive coil 21am wound around the upper left overhang portion 110am, a lower left main drive coil 21an wound around the lower left overhang portion 110an, and an upper right overhang portion 110bm. The upper right main drive coil 21bm wound around and the lower right main drive coil 21bn wound around the lower right overhanging portion 110bn.

また、これらのメイン駆動コイル21は、いずれもその両端に接続されたリード線が駆動制御部6(図2参照)に接続されており、左上張出部110am、左下張出部110an、右上張出部110bm、および右下張出部110bnのそれぞれにおいて、対向するメイン静磁界発生部22に向けて凸になるように巻回されている。つまり、メイン駆動コイル21は、通電によりメイン静磁界発生部22の静磁界と同一方向または反対方向に磁界を発生させるように構成されている。なお、メイン駆動コイル21のそれぞれに発生する磁界の方向は、当該メイン駆動コイル21に流れる電流の向きに依存する。   The main drive coils 21 have lead wires connected to both ends thereof connected to the drive control unit 6 (see FIG. 2). The upper left overhang 110am, the lower left overhang 110an, the upper right overhang. Each of the protruding portion 110bm and the lower right overhanging portion 110bn is wound so as to protrude toward the opposing main static magnetic field generating portion 22. That is, the main drive coil 21 is configured to generate a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the main static magnetic field generator 22 by energization. The direction of the magnetic field generated in each main drive coil 21 depends on the direction of the current flowing through the main drive coil 21.

このように、光走査部5では、駆動制御部6によってメイン駆動コイル21に例えば前記した振動駆動電流が供給されると、メイン駆動コイル21に発生する磁界とメイン静磁界発生部22の静磁界とによって、吸引反発力が作用することで振動板10が振動する。これにより、振動板10に支持されたミラー部30が振動することで、ミラー部30の反射面30aで反射された光ビームを走査可能に構成されている。   As described above, in the optical scanning unit 5, for example, when the above-described vibration drive current is supplied to the main drive coil 21 by the drive control unit 6, the magnetic field generated in the main drive coil 21 and the static magnetic field of the main static magnetic field generation unit 22. As a result, the diaphragm 10 vibrates due to the acting repulsive force. Thus, the mirror unit 30 supported by the vibration plate 10 vibrates, so that the light beam reflected by the reflecting surface 30a of the mirror unit 30 can be scanned.

なお、駆動制御部6は、例えば、上メイン駆動コイル21mと下メイン駆動コイル21nとには逆位相の振動駆動電流を供給し、左メイン駆動コイル21aと右メイン駆動コイル21bとには同位相の振動駆動電流を供給することにより、第1梁部11(X軸)を回転軸として振動板10を振動させるように構成されている。   The drive control unit 6 supplies, for example, vibration drive currents having opposite phases to the upper main drive coil 21m and the lower main drive coil 21n, and the same phase to the left main drive coil 21a and the right main drive coil 21b. By supplying the vibration drive current, the diaphragm 10 is vibrated with the first beam portion 11 (X axis) as the rotation axis.

このような構成によれば、振動板10をH形状にすることで、メイン駆動コイル21の振動板10への敷設が振動板10を矩形状にしたときと比べて若干複雑になるものの、第1梁部11を振動板10の中央部100に連結させることができるため、第1梁部11を振動板10の中心側に近づけて配置する分、全体として光走査部5の小型化を図ることができる。   According to such a configuration, since the diaphragm 10 is formed in an H shape, the laying of the main drive coil 21 on the diaphragm 10 is slightly more complicated than when the diaphragm 10 is rectangular, Since one beam portion 11 can be connected to the central portion 100 of the diaphragm 10, the optical scanning portion 5 is reduced in size as a whole because the first beam portion 11 is disposed closer to the center side of the diaphragm 10. be able to.

<実施例6>
次に、本実施形態の実施例6としての光走査部5について図面と共に説明する。なお、実施例5においては、ミラー部30が振動板10に固定されていることにより、光ビームの走査方向が1方向(Y方向)となる構成であったのに対し、本実施例6の光走査部5は、光ビームの走査方向が2方向(XY方向)となる構成である点だけが異なる。
<Example 6>
Next, an optical scanning unit 5 as Example 6 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the fifth embodiment, since the mirror unit 30 is fixed to the diaphragm 10, the scanning direction of the light beam is one direction (Y direction). The optical scanning unit 5 is different only in that the scanning direction of the light beam has two directions (XY directions).

具体的には、図8(a)に示すように、光走査部5において、実施例3と同様、振動板10の中央部100と近接部120との間を一部分離する溝が設けられており、ミラー部30は、振動板10の近接部120に第2梁部12を介して振動可能に支持されている。   Specifically, as shown in FIG. 8A, the optical scanning unit 5 is provided with a groove that partially separates the central portion 100 and the proximity portion 120 of the diaphragm 10 as in the third embodiment. The mirror part 30 is supported by the proximity part 120 of the diaphragm 10 via the second beam part 12 so as to vibrate.

第2梁部12は、第1梁部11と同様に形成され、振動板10の重心(ひいてはミラー部30の中心)を通る同一直線上(但し、Y方向)に配置されて捻り振動するものであり、振動板10とミラー部30のY方向における端部とを連結することで、ミラー部30が当該第2梁部12を回転軸として捻り振動するように構成されている。つまり、光走査部5は、第1梁部11(X軸)と第2梁部12(Y軸)を中心に捻り自由度を有する2自由度捻り振動子になっている。   The second beam portion 12 is formed in the same manner as the first beam portion 11, and is arranged on the same straight line (however, in the Y direction) passing through the center of gravity of the diaphragm 10 (and hence the center of the mirror portion 30), and torsionally vibrates. By connecting the diaphragm 10 and the end portion of the mirror portion 30 in the Y direction, the mirror portion 30 is configured to vibrate with the second beam portion 12 as a rotation axis. That is, the optical scanning unit 5 is a two-degree-of-freedom twisted vibrator having a degree of freedom of twisting about the first beam part 11 (X axis) and the second beam part 12 (Y axis).

そして、駆動制御部6は、図8(b)に示すように、第1梁部11(X軸)を回転軸として振動板10(およびミラー部30)を振動させる振動モードAに対応した第1振動駆動電流(SA)と、第2梁部12(Y軸)を回転軸としてミラー部30を振動させる振動モードBに対応した第2振動駆動電流(SB)とを重畳させた振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給するようになっている。   Then, as shown in FIG. 8 (b), the drive control unit 6 corresponds to the vibration mode A corresponding to the vibration mode A in which the vibration plate 10 (and the mirror unit 30) is vibrated with the first beam portion 11 (X axis) as the rotation axis. One vibration drive current (SA) and a second vibration drive current (SB) corresponding to vibration mode B for vibrating the mirror section 30 with the second beam section 12 (Y axis) as a rotation axis are superimposed. Is supplied to the main drive coil 21.

但し、上メイン駆動コイル21mと下メイン駆動コイル21nとには逆位相の第1振動駆動電流(SA)を供給し、左メイン駆動コイル21aと右メイン駆動コイル21bとには逆位相の振動駆動電流(SB)を供給する。このため、例えば、左上メイン駆動コイル21amに振動駆動電流(SA+SB)を供給する場合、左下メイン駆動コイル21anには第1振動駆動電流(SA)の位相を正負逆転させた振動駆動電流(−SA+SB)、右上メイン駆動コイル21bmには第2振動駆動電流(SB)の位相を正負逆転させた振動駆動電流(SA−SB)、右下メイン駆動コイル21bnには第1および第2振動駆動電流(SA,SB)の位相を正負逆転させた振動駆動電流(−SA−SB)を供給するようになっている。   However, the first main drive coil 21m and the lower main drive coil 21n are supplied with the first vibration drive current (SA) having the opposite phase, and the left main drive coil 21a and the right main drive coil 21b are provided with the opposite phase vibration drive. Supply current (SB). Therefore, for example, when the vibration drive current (SA + SB) is supplied to the upper left main drive coil 21am, the vibration drive current (−SA + SB) obtained by reversing the phase of the first vibration drive current (SA) in the lower left main drive coil 21an. ), The vibration drive current (SA-SB) obtained by reversing the phase of the second vibration drive current (SB) in the upper right main drive coil 21bm, and the first and second vibration drive currents (SA-SB) in the lower right main drive coil 21bn. The vibration drive current (-SA-SB) with the phase of SA, SB) reversed in polarity is supplied.

このような構成によっても、駆動制御部6が周期的加振力を与えるための振動駆動電流をメイン駆動コイル21に供給することにより、振動板10とミラー部30とを好適に共振させることができるため、光ビームの走査速度を上げることが可能となり、例えば車両分野においては障害物検知や画像表示等を行うためにより好適な光走査装置1を提供することができる。   Even with such a configuration, the vibration control current can be suitably resonated between the vibration plate 10 and the mirror unit 30 by supplying the main drive coil 21 with a vibration drive current for the drive control unit 6 to apply a periodic excitation force. Therefore, it is possible to increase the scanning speed of the light beam. For example, in the vehicle field, it is possible to provide a more suitable optical scanning device 1 for performing obstacle detection, image display, and the like.

また、振動駆動電流には互いに異なる振動モードに対応した第1振動駆動電流(SA)と第2振動駆動電流(SB)とが重畳されているため、それぞれの振動モードで振動板10およびミラー部30が励振されることから、光走査部5によれば、2自由度振動子による2次元で光ビームを走査可能な光走査装置1を好適に構成することができる。   Further, since the first vibration drive current (SA) and the second vibration drive current (SB) corresponding to different vibration modes are superimposed on the vibration drive current, the vibration plate 10 and the mirror unit are respectively used in each vibration mode. Since 30 is excited, the optical scanning unit 5 can suitably configure the optical scanning device 1 that can scan a light beam in two dimensions by a two-degree-of-freedom vibrator.

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施例6の光走査部5は、振動板10がH形状に形成されており、2自由度捻り振動子となる構成であったが、振動板10がH形状に形成された構成のもと、上記実施例4と同様、3自由度捻り振動子となる構成を採用してもよい。   For example, the optical scanning unit 5 of the sixth embodiment has a configuration in which the diaphragm 10 is formed in an H shape and becomes a two-degree-of-freedom twisted vibrator, but the configuration in which the diaphragm 10 is formed in an H shape. Therefore, as in the fourth embodiment, a configuration that becomes a three-degree-of-freedom twisted vibrator may be employed.

また、上記実施形態の光走査部5では、振動板10が、通電されたメイン駆動コイル21とメイン静磁界発生部22の静磁界との相互作用によって振動板を振動させるように構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば特許文献1に記載のように、静電気力を利用して振動板を振動させるように構成されてもよい。   Further, in the optical scanning unit 5 of the above embodiment, the diaphragm 10 is configured to vibrate the diaphragm by the interaction between the energized main drive coil 21 and the static magnetic field of the main static magnetic field generator 22. However, the present invention is not limited to this. For example, as described in Patent Document 1, the diaphragm may be vibrated using electrostatic force.

1…光走査装置、2…発光部、3…入力部、4…発光制御部、5…光走査部、6…駆動制御部、7…データ記憶部、10…振動板、11…第1梁部、12…第2梁部、13…第3梁部、20…第1駆動機構、21…メイン駆動コイル、21a…左メイン駆動コイル、21am…左上メイン駆動コイル、21an…左下メイン駆動コイル、21b…右メイン駆動コイル、21bm…右上メイン駆動コイル、21bn…右下メイン駆動コイル、21m…上メイン駆動コイル、21n…下メイン駆動コイル、22…メイン静磁界発生部、30…ミラー部、30a…反射面、31…ミラー固定リブ、32…振動板固定リブ、40…第2駆動機構、41…ミラー駆動コイル、42…ミラー静磁界発生部、50…固定部、60…内ジンバル、61…サブ駆動コイル、100…中央部、110…張出部、110a…左張出部、110am…左上張出部、110an…左下張出部、110b…右張出部、110bm…右上張出部、110bn…右下張出部、120…近接部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical scanning device, 2 ... Light emission part, 3 ... Input part, 4 ... Light emission control part, 5 ... Optical scanning part, 6 ... Drive control part, 7 ... Data storage part, 10 ... Diaphragm, 11 ... 1st beam , 12 ... 2nd beam part, 13 ... 3rd beam part, 20 ... 1st drive mechanism, 21 ... Main drive coil, 21a ... Left main drive coil, 21am ... Upper left main drive coil, 21an ... Lower left main drive coil, 21b ... right main drive coil, 21bm ... upper right main drive coil, 21bn ... lower right main drive coil, 21m ... upper main drive coil, 21n ... lower main drive coil, 22 ... main static magnetic field generating unit, 30 ... mirror unit, 30a DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Reflecting surface, 31 ... Mirror fixing rib, 32 ... Diaphragm fixing rib, 40 ... 2nd drive mechanism, 41 ... Mirror drive coil, 42 ... Mirror static magnetic field generating part, 50 ... Fixing part, 60 ... Inner gimbal, 61 ... Sub WD Coil, 100 ... central portion, 110 ... overhang portion, 110a ... left overhang portion, 110am ... upper left overhang portion, 110an ... lower left overhang portion, 110b ... right overhang portion, 110bm ... upper right overhang portion, 110bn ... Lower right overhang, 120 ... Proximity.

Claims (8)

光ビームを走査する光走査装置(1)であって、
固定部に第1梁部(11)を介して振動可能に支持された振動板(10)と、
前記振動板に支持されて前記光ビームを反射させる反射面(30a)を有するミラー部(30)と、
前記振動板を振動させるための第1駆動機構(20)と、
前記反射面で反射された前記光ビームの焦点距離を調整するための第2駆動機構(40)と、
前記第1駆動機構および前記第2駆動機構を駆動制御する駆動制御手段(6)と、
を備え、
前記第2駆動機構は、
前記反射面に対する裏面側で前記ミラー部に対向配置され、該ミラー部の裏面に対する垂直方向に静磁界を発生するミラー静磁界発生部(42)と、
前記反射面に対する裏面側で前記ミラー部に敷設され、通電により前記ミラー静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生するミラー駆動コイル(41)と、
を有し、通電された前記ミラー駆動コイルと前記ミラー静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって前記ミラー部を変形させるように構成されており、
前記駆動制御手段は、前記反射面の曲率半径が前記光ビームの焦点距離に応じた目標値となるように、前記ミラー部を変形させるための変形駆動電流を前記ミラー駆動コイルに供給し、
前記ミラー静磁界発生部は、当該ミラー静磁界発生部の静磁界が前記振動板における前記ミラー部の近接部(120)に対しても作用する大きさに形成されており、
前記第1駆動機構は、前記振動板における前記近接部に敷設され、通電により前記ミラー駆動コイルに発生する磁界とは反対方向の磁界を発生するサブ駆動コイル(61)を有し、通電された前記サブ駆動コイルと前記ミラー静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって、前記ミラー部の変形に伴って前記振動板が変位しようとする方向とは逆向きの力を前記振動板に与えるように構成されていることを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device (1) for scanning a light beam,
A diaphragm (10) supported by the fixed portion through the first beam portion (11) so as to vibrate;
A mirror part (30) having a reflecting surface (30a) supported by the diaphragm and reflecting the light beam;
A first drive mechanism (20) for vibrating the diaphragm;
A second drive mechanism (40) for adjusting the focal length of the light beam reflected by the reflecting surface;
Drive control means (6) for driving and controlling the first drive mechanism and the second drive mechanism;
With
The second drive mechanism includes:
A mirror static magnetic field generating section (42) disposed opposite to the mirror section on the back surface side with respect to the reflecting surface and generating a static magnetic field in a direction perpendicular to the back surface of the mirror section;
A mirror drive coil (41) that is laid on the mirror part on the back side with respect to the reflecting surface, and generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating part by energization;
And is configured to deform the mirror portion by an attractive repulsion force as an interaction between the energized mirror driving coil and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit,
The drive control means supplies a deformation drive current for deforming the mirror section to the mirror drive coil so that the radius of curvature of the reflecting surface becomes a target value corresponding to the focal length of the light beam ,
The mirror static magnetic field generation unit is formed in such a size that the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit also acts on the proximity portion (120) of the mirror unit in the diaphragm,
The first drive mechanism includes a sub drive coil (61) that is laid in the proximity portion of the diaphragm and generates a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field generated in the mirror drive coil when energized. Due to the attractive repulsive force as the interaction between the sub drive coil and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating part, a force in the direction opposite to the direction in which the diaphragm is displaced along with the deformation of the mirror part is applied. An optical scanning device characterized by being configured to give to a diaphragm.
前記第1駆動機構は、
前記ミラー静磁界発生部に離間して配置され、前記振動板に作用する方向に静磁界を発生するメイン静磁界発生部(22)と、
前記振動板において前記メイン静磁界発生部に対向する位置に少なくとも一部が敷設されたメイン駆動コイル(21)と、
を有し、通電された前記メイン駆動コイルと前記メイン静磁界発生部の静磁界との相互作用によって該振動板を振動させるように構成されており、
前記駆動制御手段は、前記メイン駆動コイルに対する電流制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The first drive mechanism includes:
A main static magnetic field generating section (22) which is arranged apart from the mirror static magnetic field generating section and generates a static magnetic field in a direction acting on the diaphragm;
A main drive coil (21) at least partially laid at a position facing the main static magnetic field generation unit in the diaphragm;
And is configured to vibrate the diaphragm by the interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generation unit,
The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the drive control unit performs current control on the main drive coil.
光ビームを走査する光走査装置(1)であって、
固定部に第1梁部(11)を介して振動可能に支持された振動板(10)と、
前記振動板に支持されて前記光ビームを反射させる反射面(30a)を有するミラー部(30)と、
前記振動板を振動させるための第1駆動機構(20)と、
前記反射面で反射された前記光ビームの焦点距離を調整するための第2駆動機構(40)と、
前記第1駆動機構および前記第2駆動機構を駆動制御する駆動制御手段(6)と、
を備え、
前記第2駆動機構は、
前記反射面に対する裏面側で前記ミラー部に対向配置され、該ミラー部の裏面に対する垂直方向に静磁界を発生するミラー静磁界発生部(42)と、
前記反射面に対する裏面側で前記ミラー部に敷設され、通電により前記ミラー静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生するミラー駆動コイル(41)と、
を有し、通電された前記ミラー駆動コイルと前記ミラー静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって前記ミラー部を変形させるように構成されており、
前記駆動制御手段は、前記反射面の曲率半径が前記光ビームの焦点距離に応じた目標値となるように、前記ミラー部を変形させるための変形駆動電流を前記ミラー駆動コイルに供給し、
前記第1駆動機構は、
前記ミラー静磁界発生部に離間して配置され、前記振動板に作用する方向に静磁界を発生するメイン静磁界発生部(22)と、
前記振動板において前記メイン静磁界発生部に対向する位置に少なくとも一部が敷設されたメイン駆動コイル(21)と、
を有し、通電された前記メイン駆動コイルと前記メイン静磁界発生部の静磁界との相互作用によって該振動板を振動させるように構成されており、
前記駆動制御手段は、前記メイン駆動コイルに対する電流制御を行い、
前記振動板は、H形状に形成されており、
前記メイン静磁界発生部は、前記振動板の板面に対する垂直方向に静磁界を発生し、
前記メイン駆動コイルは、通電により前記メイン静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生し、
前記第1駆動機構は、通電された前記メイン駆動コイルと前記メイン静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって前記振動板を振動させるように構成されていることを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device (1) for scanning a light beam,
A diaphragm (10) supported by the fixed portion through the first beam portion (11) so as to vibrate;
A mirror part (30) having a reflecting surface (30a) supported by the diaphragm and reflecting the light beam;
A first drive mechanism (20) for vibrating the diaphragm;
A second drive mechanism (40) for adjusting the focal length of the light beam reflected by the reflecting surface;
Drive control means (6) for driving and controlling the first drive mechanism and the second drive mechanism;
With
The second drive mechanism includes:
A mirror static magnetic field generating section (42) disposed opposite to the mirror section on the back surface side with respect to the reflecting surface and generating a static magnetic field in a direction perpendicular to the back surface of the mirror section;
A mirror drive coil (41) that is laid on the mirror part on the back side with respect to the reflecting surface, and generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the mirror static magnetic field generating part by energization;
And is configured to deform the mirror portion by an attractive repulsion force as an interaction between the energized mirror driving coil and the static magnetic field of the mirror static magnetic field generation unit,
The drive control means supplies a deformation drive current for deforming the mirror section to the mirror drive coil so that the radius of curvature of the reflecting surface becomes a target value corresponding to the focal length of the light beam ,
The first drive mechanism includes:
A main static magnetic field generating section (22) which is arranged apart from the mirror static magnetic field generating section and generates a static magnetic field in a direction acting on the diaphragm;
A main drive coil (21) at least partially laid at a position facing the main static magnetic field generation unit in the diaphragm;
And is configured to vibrate the diaphragm by the interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generation unit,
The drive control means performs current control on the main drive coil,
The diaphragm is formed in an H shape,
The main static magnetic field generation unit generates a static magnetic field in a direction perpendicular to the plate surface of the diaphragm,
The main drive coil generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the main static magnetic field generator when energized,
The first drive mechanism is configured to vibrate the diaphragm by an attractive repulsion force as an interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generating unit. Optical scanning device.
前記駆動制御手段は、前記振動板の振幅が前記光ビームの走査領域に応じた目標値となるように、該振動板に周期的加振力を与えるための振動駆動電流を前記メイン駆動コイルに供給することを特徴とする請求項または請求項に記載の光走査装置。 The drive control means supplies a vibration drive current to the main drive coil for applying a periodic excitation force to the diaphragm so that the amplitude of the diaphragm becomes a target value corresponding to the scanning region of the light beam. the optical scanning device according to claim 2 or claim 3, characterized in that supply. 前記振動板は、矩形状に形成されており、
前記メイン静磁界発生部は、前記振動板の板面に対する平行方向に静磁界を発生し、
前記第1駆動機構は、通電された前記メイン駆動コイルと前記メイン静磁界発生部の静磁界との相互作用としてのローレンツ力によって前記振動板を振動させることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の光走査装置。
The diaphragm is formed in a rectangular shape,
The main static magnetic field generation unit generates a static magnetic field in a direction parallel to the plate surface of the diaphragm,
Wherein the first drive mechanism according to claim 2 to claim, characterized in that vibrating the vibrating plate by the Lorentz force as interaction with energized the main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generating unit the optical scanning apparatus according to any one of 4.
前記振動板は、H形状に形成されており、
前記メイン静磁界発生部は、前記振動板の板面に対する垂直方向に静磁界を発生し、
前記メイン駆動コイルは、通電により前記メイン静磁界発生部の静磁界と同一方向または反対方向の磁界を発生し、
前記第1駆動機構は、通電された前記メイン駆動コイルと前記メイン静磁界発生部の静磁界との相互作用としての吸引反発力によって前記振動板を振動させるように構成されていることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の光走査装置。
The diaphragm is formed in an H shape,
The main static magnetic field generation unit generates a static magnetic field in a direction perpendicular to the plate surface of the diaphragm,
The main drive coil generates a magnetic field in the same direction as or opposite to the static magnetic field of the main static magnetic field generator when energized,
The first drive mechanism is configured to vibrate the diaphragm by an attractive repulsion force as an interaction between the energized main drive coil and the static magnetic field of the main static magnetic field generating unit. The optical scanning device according to any one of claims 2 to 4 .
前記ミラー部は、前記振動板に第2梁部(12)を介して振動可能に支持されており、
前記駆動制御手段は、前記第1梁部を回転軸として前記振動板を振動させるための第1振動駆動電流と、前記第2梁部を回転軸として前記ミラー部を振動させるための第2振動駆動電流とを前記メイン駆動コイルに供給することを特徴とする請求項ないし請求項6のいずれか1項に記載の光走査装置。
The mirror part is supported on the diaphragm via a second beam part (12) so as to vibrate,
The drive control means includes a first vibration drive current for vibrating the diaphragm with the first beam portion as a rotation axis, and a second vibration for vibrating the mirror portion with the second beam portion as a rotation axis. The optical scanning device according to claim 2 , wherein a drive current is supplied to the main drive coil.
前記ミラー部と前記振動板との間に配置された内ジンバル(60)を備え、
前記内ジンバルは、前記振動板に第2梁部(12)を介して振動可能に支持されており、
前記ミラー部は、前記内ジンバルに第3梁部(13)を介して振動可能に支持されており、
前記駆動制御手段は、前記ミラー部、前記内ジンバルおよび前記振動板からなる振動系を同時に励振するための前記振動駆動電流を前記メイン駆動コイルに供給することを特徴とする請求項ないし請求項6のいずれか1項に記載の光走査装置。
An inner gimbal (60) disposed between the mirror part and the diaphragm;
The inner gimbal is supported by the diaphragm via a second beam portion (12) so as to vibrate,
The mirror part is supported by the inner gimbal through a third beam part (13) so as to vibrate,
The said drive control means supplies the said vibration drive current for exciting simultaneously the vibration system which consists of the said mirror part, the said inner gimbal, and the said diaphragm to the said main drive coil, The Claims 2 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 7. The optical scanning device according to claim 6.
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