JP6498047B2 - 可動反射装置およびこれを利用した反射面駆動システム - Google Patents
可動反射装置およびこれを利用した反射面駆動システム Download PDFInfo
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Description
アーム部が、n本(但し、n≧2)の橋梁体と(n+1)個の中間接続体とを有し、1本の接続経路に沿って支持部の所定箇所と鏡体部の所定箇所とを接続しており、
n本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、接続経路上で支持部に近い側を根端部と呼び、接続経路上で鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第1番目の中間接続体は支持部の所定箇所と第1番目の橋梁体の根端部とを接続し、第i番目の中間接続体(但し、2≦i≦n)は第(i−1)番目の橋梁体の先端部と第i番目の橋梁体の根端部とを接続し、第(n+1)番目の中間接続体は第n番目の橋梁体の先端部と鏡体部の所定箇所とを接続し、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、第n番目の橋梁体には、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子が設けられており、
根端部側圧電素子、先端部側圧電素子、縦貫圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができるようにしたものである。
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であるようにしたものである。
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β/αを1.5以上に設定するようにしたものである。
支持部が枠状構造体をなし、鏡体部およびアーム部が枠状構造体の内部に配置されており、アーム部の第1番目の中間接続体が枠状構造体の内周面に固定されているようにしたものである。
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっているようにしたものである。
XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するn本の橋梁体および(n+1)個の中間接続体の上面がXY平面に含まれ、下面がXY平面に平行な所定平面に含まれ、Y軸を共通基準軸として、n本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもY軸に平行な軸に設定されているようにしたものである。
各圧電素子が、XY平面に平行な方向に広がる圧電材料層と、圧電材料層の上面に形成された上方電極と、圧電材料層の下面に形成された下方電極と、を有し、上方電極と下方電極との間に電圧を印加することにより、XY平面に平行な方向に伸縮する特性を有するようにしたものである。
個々の圧電素子が橋梁体の上面に設けられ、下方電極が橋梁体の上面に固着されているようにしたものである。
個々の圧電素子が、それぞれ個別の上方電極、圧電材料層、下方電極を有し、これら上方電極、圧電材料層、下方電極のXY平面への正射影投影像が互いに重なり合うようにしたものである。
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、共通下方電極の上面の所定位置に個々の圧電素子を構成するための個々の圧電材料層が形成されており、これら個々の圧電材料層の上面に個々の上方電極が形成されており、共通下方電極のうち個々の圧電材料層が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能するようにしたものである。
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、共通下方電極の上面に共通圧電材料層が形成されており、共通圧電材料層の上面に個々の圧電素子を構成するための個々の上方電極が形成されており、共通圧電材料層のうち個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の圧電材料層として機能し、共通下方電極のうち個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能するようにしたものである。
アーム部が、1組もしくは複数組のU字状構造部を有し、このU字状構造部は、平面形状がU字状をなす板状部材によって構成されているようにしたものである。
第1のアーム部および第2のアーム部なる2本のアーム部を備え、
第1のアーム部は、支持部に設けられた第1の固定点と鏡体部に設けられた第2の固定点とを結ぶ第1の接続経路に沿って配置され、第2のアーム部は、支持部に設けられた第3の固定点と鏡体部に設けられた第4の固定点とを結ぶ第2の接続経路に沿って配置されているようにしたものである。
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第1のアーム部および第2のアーム部は、それぞれこの板状部材を構成する矩形の4つの隅部のうちのいずれかの近傍に接続されているようにしたものである。
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第1のアーム部は、この板状部材を構成する矩形の一辺の中央部に接続されており、第2のアーム部は、この板状部材を構成する矩形の上記一辺の対辺の中央部に接続されているようにしたものである。
第1〜第4のアーム部なる4本のアーム部を備え、
第1のアーム部は、支持部に設けられた第1の固定点と鏡体部に設けられた第2の固定点とを結ぶ第1の接続経路に沿って配置され、第2のアーム部は、支持部に設けられた第3の固定点と鏡体部に設けられた第4の固定点とを結ぶ第2の接続経路に沿って配置され、第3のアーム部は、支持部に設けられた第5の固定点と鏡体部に設けられた第6の固定点とを結ぶ第3の接続経路に沿って配置され、第4のアーム部は、支持部に設けられた第7の固定点と鏡体部に設けられた第8の固定点とを結ぶ第4の接続経路に沿って配置されており、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第1〜第4のアーム部は、それぞれこの板状部材を構成する矩形の第1〜第4の隅部近傍に接続されているようにしたものである。
第1の可動反射装置のアーム部によって、第1の可動反射装置の支持部と第2の可動反射装置の支持部とが接続されており、第1の可動反射装置の圧電素子により第1の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第2の可動反射装置の支持部の第1の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第2の可動反射装置のアーム部によって、第2の可動反射装置の支持部と第2の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、第2の可動反射装置の圧電素子により第2の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第2の可動反射装置の鏡体部の第2の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにしたものである。
第1の可動反射装置のアーム部によって、第1の可動反射装置の支持部と第2の可動反射装置の支持部とが接続されており、第1の可動反射装置の圧電素子により第1の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第2の可動反射装置の支持部の第1の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第2の可動反射装置のアーム部によって、第2の可動反射装置の支持部と第2の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、第2の可動反射装置の圧電素子により第2の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第2の可動反射装置の鏡体部の第2の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第1の可動反射装置の共通基準軸と第2の可動反射装置の共通基準軸とが直交するように配置されているようにしたものである。
可動反射装置を構成するアーム部を、所定の水平面に沿って配置された板状部材によって構成し、
駆動部が、個々の圧電素子に対して、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる谷型変形駆動信号と、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して上に凸となる変形を生じさせる山型変形駆動信号と、を選択的に供給する機能を有し、
駆動部が、鏡体部に所定の姿勢をとらせる制御を行う際に、特定のアーム部に供給する電気信号として、谷型変形駆動信号および山型変形駆動信号のうちの一方を第1の駆動信号とし他方を第2の駆動信号として、当該特定のアーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては第1の駆動信号を供給し、当該特定のアーム部の先端部側圧電素子には第2の駆動信号を供給するようにしたものである。
駆動部が、
アーム部の鏡体部に固定された端部を上方に変位させる際には、アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には山型変形駆動信号を供給し、
アーム部の鏡体部に固定された端部を下方に変位させる際には、アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には谷型変形駆動信号を供給するようにしたものである。
駆動部が、個々の圧電素子に対して直流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して所定の姿勢を維持するように制御するようにしたものである。
駆動部が、個々の圧電素子に対して、谷型変形駆動信号と山型変形駆動信号とを交互に周期的に繰り返す交流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して周期的な運動を行うように制御するようにしたものである。
アーム部が、n本(但し、n≧2)の橋梁体と(n+1)個の中間接続体とを有し、1本の接続経路に沿って支持部の所定箇所と鏡体部の所定箇所とを接続しており、
n本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、接続経路上で支持部に近い側を根端部と呼び、接続経路上で鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第1番目の中間接続体は支持部の所定箇所と第1番目の橋梁体の根端部とを接続し、第i番目の中間接続体(但し、2≦i≦n)は第(i−1)番目の橋梁体の先端部と第i番目の橋梁体の根端部とを接続し、第(n+1)番目の中間接続体は第n番目の橋梁体の先端部と鏡体部の所定箇所とを接続し、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、
根端部側圧電素子および先端部側圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができ、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であるようにしたものである。
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β/αを1.5以上に設定するようにしたものである。
第n番目の橋梁体についても、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられているようにしたものである。
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっているようにしたものである。
XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するn本の橋梁体および(n+1)個の中間接続体の上面がXY平面に含まれ、下面がXY平面に平行な所定平面に含まれ、Y軸を共通基準軸として、n本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもY軸に平行な軸に設定されているようにしたものである。
はじめに、板状のアーム部を用いる可動反射装置の基本的な構造を説明する。図1は、従来の一般的な可動反射装置100を示す図であり、図1(a) は上面図、図1(b) は正断面図、図1(c) は側断面図である。ここでは、便宜上、図示のように、XYZ三次元直交座標系を定義して以下の説明を行うことにする。
ここでは、まず、図1に示す可動反射装置100において、鏡体部160に所定の変位を生じさせるために、各アーム部120,130をどのように変形させればよいかを検討する。図4は、図1に示す可動反射装置100の橋梁体121の一端を固定した状態で、圧電素子E1に各駆動信号を与えたときの橋梁体121の変形態様を示す側断面図(軸L1に沿って切った断面図)である。図が繁雑になるのを避けるため、ここでは圧電素子E1の図示は省略する。
上述した§2では、図1に示す可動反射装置100のアーム部120において、図5(a) に示すような従来型の変形態様を採るよりも、図6(a) もしくは図6(b) に示すような新たな変形態様を採る方が、参照点P22の変位量を大きくする上で好ましいことを説明した。ただ、実際には、図1に示す従来型の可動反射装置100の構造では、図6(a) もしくは図6(b) に示すような新たな変形態様を採ることはできない。それは、図1に示す可動反射装置100の場合、各橋梁体121,122,131,132には、それぞれ1組の圧電素子E1,E2,E3,E4しか設けられていないためである。
<結果1>
解析対象:7素子型可動反射装置100C
得られた変位量d=1.76mm
<結果2>
解析対象:4素子型可動反射装置100C′
得られた変位量d=0.87mm
上述した§3では、本発明の基本的な実施形態を説明したが、ここでは、本発明に係る可動反射装置および反射面駆動システムの基本構成を一般論として述べ、本発明の本質的な構成要素を整理しておく。以下、便宜上、図9に示した可動反射装置100Cを例にとった説明を行う。
これまで、図8に示す可動反射装置100Bおよび図9に示す可動反射装置100Cについて、本発明の基本的な実施形態を説明してきた。ここでは、本発明のいくつかの変形例を述べておく。
§2では、本発明の基本原理として、図5(c) に示すような変形態様を示した。この変形態様の特徴は、橋梁体121を根端部側領域121aと先端部側領域121bとに分け、根端部側領域121aについては谷型に変形させ、先端部側領域121bについては山型に変形させる点にある。このように、本発明では、最終番目の橋梁体を除いて、各橋梁体について、根端部側領域の変形態様と先端部側領域の変形態様とを変える必要がある。そこで、たとえば、図9に示す可動反射装置100Cの第1のアーム部120Cの場合、最終番目の橋梁体124Cを除く各橋梁体121C,122C,123Cについて、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子を設けている。
最後に、これまで述べてきた可動反射装置を2組用意し、これらを組み合わせることにより構成した複合可動反射装置について説明する。ここで説明する複合可動反射装置は、いわゆるジンバル構造を採用して、2組の可動反射装置を入れ子状に組み合わせたものであり、第1の可動反射装置の鏡体部を、第2の可動反射装置全体に置き換えることにより構成される。
100A1,100A2:可動反射装置
100CC:可動反射装置
100DD:可動反射装置
100EE:可動反射装置
100FF:可動反射装置
110,110C〜110F:支持部
111:右辺枠部
112:上辺枠部
113:左辺枠部
114:下辺枠部
120:第1のアーム部
120C:第1のアーム部
120D:第1のアーム部
120E:第1のアーム部
120F:第1のアーム部
121:第1のアーム部の第1番目の橋梁体
121a:橋梁体121の根端部側領域
121b:橋梁体121の先端部側領域
121C:第1のアーム部の第1番目の橋梁体
121D:第1のアーム部の第1番目の橋梁体
121E:第1のアーム部の第1番目の橋梁体
121F:第1のアーム部の第1番目の橋梁体
122:第1のアーム部の第2番目の橋梁体
122a:橋梁体122の根端部側領域
122b:橋梁体122の先端部側領域
122C:第1のアーム部の第2番目の橋梁体
122D:第1のアーム部の第2番目の橋梁体
122E:第1のアーム部の第2番目の橋梁体
122F:第1のアーム部の第2番目の橋梁体
123C:第1のアーム部の第3番目の橋梁体
123E:第1のアーム部の第3番目の橋梁体
123F:第1のアーム部の第3番目の橋梁体
124C:第1のアーム部の第4番目の橋梁体
124E:第1のアーム部の第4番目の橋梁体
124F:第1のアーム部の第4番目の橋梁体
130:第2のアーム部
130D:第2のアーム部
130E:第2のアーム部
130F:第2のアーム部
131:第2のアーム部の第1番目の橋梁体
131C:第2のアーム部の第1番目の橋梁体
131E:第2のアーム部の第1番目の橋梁体
131F:第2のアーム部の第1番目の橋梁体
132:第2のアーム部の第2番目の橋梁体
132C:第2のアーム部の第2番目の橋梁体
132E:第2のアーム部の第2番目の橋梁体
132F:第2のアーム部の第2番目の橋梁体
133C:第2のアーム部の第3番目の橋梁体
133E:第2のアーム部の第3番目の橋梁体
133F:第2のアーム部の第3番目の橋梁体
134C:第2のアーム部の第4番目の橋梁体
134E:第2のアーム部の第4番目の橋梁体
134F:第2のアーム部の第4番目の橋梁体
140D:第3のアーム部
140E:第3のアーム部
150D:第4のアーム部
150E:第4のアーム部
160:鏡体部
160C:鏡体部
160D:鏡体部
160E:鏡体部
160F:鏡体部
165:反射層
165C:反射層
165D:反射層
165E:反射層
165F:反射層
180:駆動部
200A〜200D:複合可動反射装置
210A〜210D:第1の可動反射装置
211A〜211D:第1の可動反射装置の支持部
212A〜212D:第1の可動反射装置の第1のアーム部
213A〜213D:第1の可動反射装置の第2のアーム部
220A〜220D:第2の可動反射装置
221A〜221D:第2の可動反射装置の支持部
222A〜222D:第2の可動反射装置の第1のアーム部
223A〜223D:第2の可動反射装置の第2のアーム部
224A〜224D:第2の可動反射装置の鏡体部
d1〜d3:変位量
E1〜E4:圧電素子
E1′,E1'':圧電素子
E11:根端部側圧電素子
E12:先端部側圧電素子
E20:縦貫圧電素子
E21:根端部側圧電素子
E22:先端部側圧電素子
E31:根端部側圧電素子
E32:先端部側圧電素子
E40:縦貫圧電素子
E41:根端部側圧電素子
E42:先端部側圧電素子
Ea:上方電極
Eb:圧電材料層
Ec:下方電極
Ed:共通下方電極
Ee:共通圧電材料層
L1,L2:長手方向軸(Y軸に平行な軸)
M1〜M5:中間接続体
O:XYZ三次元直交座標系の原点
P11〜P22:参照点
Q1〜Q4:固定点
Q11〜Q18:固定点
Q21〜Q24:固定点
R1:第1の接続経路
R2:第2の接続経路
S1:第1ショルダー部
S2:第2ショルダー部
X:XYZ三次元直交座標系の座標軸
Y:XYZ三次元直交座標系の座標軸
Z:XYZ三次元直交座標系の座標軸
α:短尺素子の寸法
β:長尺素子の寸法
γ:縦貫圧電素子の寸法
θ1〜θ4:傾斜角
Claims (27)
- 反射面を有する鏡体部と、前記鏡体部を支持するための支持部と、一端が前記支持部に固定され他端が前記鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいて前記アーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、前記圧電素子により前記アーム部を変形させることにより、前記鏡体部の前記支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
前記アーム部が、n本(但し、n≧2)の橋梁体と(n+1)個の中間接続体とを有し、1本の接続経路に沿って前記支持部の所定箇所と前記鏡体部の所定箇所とを接続しており、
前記n本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、前記接続経路上で前記支持部に近い側を根端部と呼び、前記接続経路上で前記鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第1番目の中間接続体は前記支持部の所定箇所と第1番目の橋梁体の根端部とを接続し、第i番目の中間接続体(但し、2≦i≦n)は第(i−1)番目の橋梁体の先端部と第i番目の橋梁体の根端部とを接続し、第(n+1)番目の中間接続体は第n番目の橋梁体の先端部と前記鏡体部の所定箇所とを接続し、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、第n番目の橋梁体には、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子が設けられており、
前記根端部側圧電素子、前記先端部側圧電素子、前記縦貫圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1に記載の可動反射装置において、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項2に記載の可動反射装置において、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β/αが1.5以上に設定されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の可動反射装置において、
支持部が枠状構造体をなし、鏡体部およびアーム部が前記枠状構造体の内部に配置されており、アーム部の第1番目の中間接続体が前記枠状構造体の内周面に固定されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の可動反射装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項5に記載の可動反射装置において、
XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するn本の橋梁体および(n+1)個の中間接続体の上面がXY平面に含まれ、下面がXY平面に平行な所定平面に含まれ、Y軸を共通基準軸として、前記n本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもY軸に平行な軸に設定されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項6に記載の可動反射装置において、
各圧電素子が、XY平面に平行な方向に広がる圧電材料層と、前記圧電材料層の上面に形成された上方電極と、前記圧電材料層の下面に形成された下方電極と、を有し、前記上方電極と前記下方電極との間に電圧を印加することにより、XY平面に平行な方向に伸縮する特性を有することを特徴とする可動反射装置。 - 請求項7に記載の可動反射装置において、
個々の圧電素子が橋梁体の上面に設けられ、下方電極が橋梁体の上面に固着されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項8に記載の可動反射装置において、
個々の圧電素子が、それぞれ個別の上方電極、圧電材料層、下方電極を有し、これら上方電極、圧電材料層、下方電極のXY平面への正射影投影像が互いに重なり合うことを特徴とする可動反射装置。 - 請求項8に記載の可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、前記共通下方電極の上面の所定位置に個々の圧電素子を構成するための個々の圧電材料層が形成されており、これら個々の圧電材料層の上面に個々の上方電極が形成されており、前記共通下方電極のうち前記個々の圧電材料層が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能することを特徴とする可動反射装置。 - 請求項8に記載の可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、前記共通下方電極の上面に共通圧電材料層が形成されており、前記共通圧電材料層の上面に個々の圧電素子を構成するための個々の上方電極が形成されており、前記共通圧電材料層のうち前記個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の圧電材料層として機能し、前記共通下方電極のうち前記個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能することを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜11のいずれかに記載の可動反射装置において、
アーム部が、1組もしくは複数組のU字状構造部を有し、前記U字状構造部は、平面形状がU字状をなす板状部材によって構成されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の可動反射装置において、
第1のアーム部および第2のアーム部なる2本のアーム部を備え、
第1のアーム部は、支持部に設けられた第1の固定点と鏡体部に設けられた第2の固定点とを結ぶ第1の接続経路に沿って配置され、第2のアーム部は、支持部に設けられた第3の固定点と鏡体部に設けられた第4の固定点とを結ぶ第2の接続経路に沿って配置されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項13に記載の可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第1のアーム部および第2のアーム部は、それぞれ前記板状部材を構成する矩形の4つの隅部のうちのいずれかの近傍に接続されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項13に記載の可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第1のアーム部は、前記板状部材を構成する矩形の一辺の中央部に接続されており、第2のアーム部は、前記板状部材を構成する矩形の前記一辺の対辺の中央部に接続されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の可動反射装置において、
第1〜第4のアーム部なる4本のアーム部を備え、
第1のアーム部は、支持部に設けられた第1の固定点と鏡体部に設けられた第2の固定点とを結ぶ第1の接続経路に沿って配置され、第2のアーム部は、支持部に設けられた第3の固定点と鏡体部に設けられた第4の固定点とを結ぶ第2の接続経路に沿って配置され、第3のアーム部は、支持部に設けられた第5の固定点と鏡体部に設けられた第6の固定点とを結ぶ第3の接続経路に沿って配置され、第4のアーム部は、支持部に設けられた第7の固定点と鏡体部に設けられた第8の固定点とを結ぶ第4の接続経路に沿って配置されており、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、前記第1〜第4のアーム部は、それぞれ前記板状部材を構成する矩形の第1〜第4の隅部近傍に接続されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項1〜16のいずれかに記載の可動反射装置を2組用意し、第1の可動反射装置の鏡体部を、第2の可動反射装置全体に置き換えることにより構成された複合可動反射装置であって、
前記第1の可動反射装置のアーム部によって、前記第1の可動反射装置の支持部と前記第2の可動反射装置の支持部とが接続されており、前記第1の可動反射装置の圧電素子により前記第1の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第2の可動反射装置の支持部の前記第1の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第2の可動反射装置のアーム部によって、前記第2の可動反射装置の支持部と前記第2の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、前記第2の可動反射装置の圧電素子により前記第2の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第2の可動反射装置の鏡体部の前記第2の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにしたことを特徴とする複合可動反射装置。 - 請求項5〜11のいずれかに記載の可動反射装置を2組用意し、第1の可動反射装置の鏡体部を、第2の可動反射装置全体に置き換えることにより構成された複合可動反射装置であって、
前記第1の可動反射装置のアーム部によって、前記第1の可動反射装置の支持部と前記第2の可動反射装置の支持部とが接続されており、前記第1の可動反射装置の圧電素子により前記第1の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第2の可動反射装置の支持部の前記第1の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第2の可動反射装置のアーム部によって、前記第2の可動反射装置の支持部と前記第2の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、前記第2の可動反射装置の圧電素子により前記第2の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第2の可動反射装置の鏡体部の前記第2の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第1の可動反射装置の共通基準軸と前記第2の可動反射装置の共通基準軸とが直交するように配置されていることを特徴とする複合可動反射装置。 - 請求項1〜18のいずれかに記載の可動反射装置もしくは複合可動反射装置と、これら可動反射装置もしくは複合可動反射装置の圧電素子に対して駆動信号を供給して駆動する駆動部と、を備えた反射面駆動システムであって、
前記可動反射装置を構成するアーム部が、所定の水平面に沿って配置された板状部材によって構成され、
前記駆動部は、個々の圧電素子に対して、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる谷型変形駆動信号と、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して上に凸となる変形を生じさせる山型変形駆動信号と、を選択的に供給する機能を有し、
前記駆動部は、鏡体部に所定の姿勢をとらせる制御を行う際に、特定のアーム部に供給する電気信号として、前記谷型変形駆動信号および前記山型変形駆動信号のうちの一方を第1の駆動信号とし他方を第2の駆動信号として、当該特定のアーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては前記第1の駆動信号を供給し、当該特定のアーム部の先端部側圧電素子には前記第2の駆動信号を供給することを特徴とする反射面駆動システム。 - 請求項19に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部は、
アーム部の鏡体部に固定された端部を上方に変位させる際には、当該アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には山型変形駆動信号を供給し、
アーム部の鏡体部に固定された端部を下方に変位させる際には、当該アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には谷型変形駆動信号を供給することを特徴とする反射面駆動システム。 - 請求項19または20に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して直流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して所定の姿勢を維持するように制御することを特徴とする反射面駆動システム。 - 請求項19または20に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して、谷型変形駆動信号と山型変形駆動信号とを交互に周期的に繰り返す交流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して周期的な運動を行うように制御することを特徴とする反射面駆動システム。 - 反射面を有する鏡体部と、前記鏡体部を支持するための支持部と、一端が前記支持部に固定され他端が前記鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいて前記アーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、前記圧電素子により前記アーム部を変形させることにより、前記鏡体部の前記支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
前記アーム部が、n本(但し、n≧2)の橋梁体と(n+1)個の中間接続体とを有し、1本の接続経路に沿って前記支持部の所定箇所と前記鏡体部の所定箇所とを接続しており、
前記n本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、前記接続経路上で前記支持部に近い側を根端部と呼び、前記接続経路上で前記鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第1番目の中間接続体は前記支持部の所定箇所と第1番目の橋梁体の根端部とを接続し、第i番目の中間接続体(但し、2≦i≦n)は第(i−1)番目の橋梁体の先端部と第i番目の橋梁体の根端部とを接続し、第(n+1)番目の中間接続体は第n番目の橋梁体の先端部と前記鏡体部の所定箇所とを接続し、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、
前記根端部側圧電素子および前記先端部側圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができ、
前記第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項23に記載の可動反射装置において、
第1番目〜第(n−1)番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β/αが1.5以上に設定されていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項23または24に記載の可動反射装置において、
第n番目の橋梁体についても、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項23〜25のいずれかに記載の可動反射装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっていることを特徴とする可動反射装置。 - 請求項26に記載の可動反射装置において、
XYZ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するn本の橋梁体および(n+1)個の中間接続体の上面がXY平面に含まれ、下面がXY平面に平行な所定平面に含まれ、Y軸を共通基準軸として、前記n本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもY軸に平行な軸に設定されていることを特徴とする可動反射装置。
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