JPH0376725B2 - - Google Patents

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JPH0376725B2
JPH0376725B2 JP27414784A JP27414784A JPH0376725B2 JP H0376725 B2 JPH0376725 B2 JP H0376725B2 JP 27414784 A JP27414784 A JP 27414784A JP 27414784 A JP27414784 A JP 27414784A JP H0376725 B2 JPH0376725 B2 JP H0376725B2
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Japan
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light
tuning fork
piezoelectric element
voltage
light deflector
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Kenji Ueda
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Anritsu Corp
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Publication of JPH0376725B2 publication Critical patent/JPH0376725B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光の変向装置に関し、特に圧電素
子を用いて、外部からの電気信号により反射鏡を
振動させて光の変向と振動の周期との両方を制御
できる光の変向器を音叉の自由端に取り付け、前
記圧電素子を用いた光の変向器による高速変向
(数百KHz)と音叉による変向(数百〜数KHz)
とを組み合せて光の二重変向を可能とした電圧制
御可能な光の二重変向装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a light deflection device, and in particular uses a piezoelectric element to vibrate a reflecting mirror in response to an external electric signal to deflect and vibrate light. A light deflector that can control both the period and the period of the tuning fork is attached to the free end of the tuning fork. several KHz)
This invention relates to a voltage-controllable double-direction device for light that enables double-direction of light by combining the following.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、光を音叉で変向する装置は、例えば、特
開昭52−117141号公報(音叉を用いた振動装置)
に開示されているように、音叉の自由端に反射鏡
がとりつけられ、該音叉を電磁石により共振さ
せ、該反射鏡で反射される光を変向するものであ
つた。
Conventionally, a device for changing the direction of light using a tuning fork is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 117141/1983 (Vibrating device using a tuning fork).
As disclosed in , a reflecting mirror was attached to the free end of the tuning fork, the tuning fork was caused to resonate by an electromagnet, and the light reflected by the reflecting mirror was deflected.

第6図は、その構造を示す図で、点線で囲つた
部分は、音叉を用いた光の変向装置40を示して
いる。
FIG. 6 is a diagram showing its structure, and the part surrounded by dotted lines shows a light deflection device 40 using a tuning fork.

この図で、12はU字形音叉(以下、単に音叉
ともいう。)、41は音叉の自由端にとりつけられ
た反射鏡、13は音叉のもう一方の自由端にとり
つけられたバランサ、14は音叉の固有振動をピ
ツクアツプするためのピツクアツプ用磁気ヘツ
ド、15は音叉を励振させるための励振用磁気ヘ
ツドである。
In this figure, 12 is a U-shaped tuning fork (hereinafter also simply referred to as a tuning fork), 41 is a reflector attached to the free end of the tuning fork, 13 is a balancer attached to the other free end of the tuning fork, and 14 is a tuning fork. 15 is an excitation magnetic head for exciting the tuning fork.

ここで、反射鏡41の質量はバランサ13の質
量と等しく、また、反射鏡41とバランサ13の
重心位置はU字形音叉12の両脚を含む該音叉の
対称面内に実質的に存し、かつ該対称面内にある
該音叉12の中心線に対して実質的に対称に配置
されねばならない。さらに、重心位置の非対称
は、振動系の固有振動のQを低下させる大きな原
因となり、振動姿態を多くする(マルチモードと
する)から、全く振動を生じなかつたり、装置し
た物体局部における固有振動を誘起する原因とな
る。
Here, the mass of the reflector 41 is equal to the mass of the balancer 13, and the center of gravity of the reflector 41 and the balancer 13 is substantially located within the plane of symmetry of the U-shaped tuning fork 12, which includes both legs of the tuning fork 12, and It must be arranged substantially symmetrically about the centerline of the tuning fork 12 in the plane of symmetry. Furthermore, asymmetry in the position of the center of gravity is a major cause of lowering the Q of the natural vibration of the vibration system, and because it increases the number of vibration modes (multi-mode), it may not produce any vibration at all, or it may reduce the natural vibration in the local part of the device. It causes the induction.

また、バランス13は反射鏡41の材質、形状
に応じて重心調整のための溝を設けることが可能
である。ピツクアツプ用磁気ヘツド14及び励振
用磁気ヘツド15は、それぞれコア16,16′
とそのコア16,16′の回りに巻かれたコイル
17,17′とから構成され、該ピツクアツプ用
磁気ヘツド14のコイル17には駆動回路50に
内蔵された定電流発生回路51から常時、定電流
が供給されているので、該ピツクアツプ用磁気ヘ
ツド14は磁石になつている。したがつて、前記
音叉12がわずかでも振動すると、該磁気ヘツド
14のコア16と該音叉12の脚との間のギヤツ
プが変化し、磁気抵抗が変化することになる。し
たがつて、前記コア16を走る磁力線密度が変化
し、該コイル17に音叉12の振動に応じた交流
電流が誘起される。この誘起された交流電流は駆
動回路50で分岐され、一方は、増幅器52で増
幅され、さらに前記音叉12の振動を一定の振幅
とするため駆動電圧調節回路53を介して前記励
振用磁気ヘツド15に駆動電圧として印加され
る。また、他方は音叉12の振動を一定の振幅に
保つために、増幅器54で増幅され、全波整流回
路55と低域波器56を介し、前記交流電流の
絶対値に相当する出力とされる。この出力が所定
の値より増すと前記駆動電圧は下がるように、前
記駆動電圧調節回路53で自動的に調節される。
こうして前記音叉12は、その固有振動数でしか
も自動的に調節された前記駆動電圧で励振される
のでQの高い、振幅の安定した振動がそのまま得
られることになる。
Further, the balance 13 can be provided with a groove for adjusting the center of gravity depending on the material and shape of the reflecting mirror 41. The pick-up magnetic head 14 and the excitation magnetic head 15 have cores 16 and 16', respectively.
and coils 17, 17' wound around the cores 16, 16'. Since the current is supplied, the pickup magnetic head 14 becomes a magnet. Therefore, if the tuning fork 12 vibrates even slightly, the gap between the core 16 of the magnetic head 14 and the leg of the tuning fork 12 will change, and the magnetic resistance will change. Therefore, the density of magnetic lines of force running through the core 16 changes, and an alternating current corresponding to the vibration of the tuning fork 12 is induced in the coil 17. This induced alternating current is branched by a drive circuit 50, one is amplified by an amplifier 52, and further, in order to make the vibration of the tuning fork 12 constant, it is sent to the excitation magnetic head 15 via a drive voltage adjustment circuit 53. is applied as a driving voltage. In addition, in order to keep the vibration of the tuning fork 12 at a constant amplitude, the other one is amplified by an amplifier 54 and passed through a full-wave rectifier circuit 55 and a low-frequency amplifier 56 to produce an output corresponding to the absolute value of the alternating current. . The drive voltage adjustment circuit 53 automatically adjusts the drive voltage so that when this output increases beyond a predetermined value, the drive voltage decreases.
In this way, the tuning fork 12 is excited at its natural frequency and at the automatically adjusted driving voltage, so that vibrations with a high Q and stable amplitude can be obtained as is.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、上記した光を音叉で変向する装置は、
音叉の物理上の問題及び構造上の問題から、高速
(数十KHz以上)で光を変向できない。このため
音叉だけによる光の変向では光の変向速度に限界
があり、物体を光で測定するような場合、サンプ
リング回数にも限界があつた。
However, the device described above that uses a tuning fork to deflect light,
Due to physical and structural problems with tuning forks, light cannot be deflected at high speeds (several tens of KHz or higher). For this reason, there is a limit to the speed at which light can be redirected using only a tuning fork, and there is also a limit to the number of sampling times when measuring an object with light.

そこで、この発明では、従来の音叉による光の
変向装置における、高速変向の限界を打破するた
め、従来、音叉の一方の自由端に設置された反射
鏡を、圧電素子によつて反射鏡を振動できる光の
変向器に置き換え該反射鏡に対し、音叉による振
動(数百〜数KHz)にさらに圧電素子による振動
(数百KHz)が加重されるようにして、反射鏡に
おける反射される光を二重変向できることとし、
物体を測定する際のサンプリング回数を飛躍的に
向上させた電圧制御可能な光の二重変向装置を提
供しようとするものである。
Therefore, in this invention, in order to overcome the limitation of high-speed direction changing in the conventional tuning fork-based light turning device, the reflecting mirror that was conventionally installed at one free end of the tuning fork is replaced with a reflecting mirror using a piezoelectric element. The vibration caused by the piezoelectric element (several hundred KHz) is further added to the vibration caused by the tuning fork (several hundred to several KHz), and the reflected light on the reflecting mirror is replaced with a light deflector that can vibrate. It is assumed that the light can be double-directed,
The present invention aims to provide a voltage-controllable dual-direction device for light that dramatically increases the number of sampling times when measuring an object.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、まず、電極形成ができるように導
電性を有する部分をその表面に備えた基板上に、
第1及び第2の圧電素子をたとえば圧電性軸が反
対になるように隔離して設置し、該第1及び第2
の圧電素子の上部に、それぞれ第1及び第2の電
極を設け、次いで、裏面に電極を有しかつ、表側
に鏡面をもつ反射鏡を前記第1及び第2の電極と
の接触を保ちながら、前記第1及び第2の圧電素
子を橋絡するように載置した構造の電圧制御可能
な光の変向器を用いる。
This invention first involves placing a substrate on a substrate having a conductive portion on its surface so that electrodes can be formed.
The first and second piezoelectric elements are installed in a separated manner, for example, so that their piezoelectric axes are opposite, and the first and second piezoelectric elements
First and second electrodes are provided on top of the piezoelectric element, respectively, and then a reflecting mirror having an electrode on the back side and a mirror surface on the front side is placed in contact with the first and second electrodes. , a voltage-controllable light deflector having a structure in which the first and second piezoelectric elements are placed so as to bridge each other is used.

つぎにこの電圧制御可能な光の変向器を音叉の
一方の自由端に取り付け、該音叉による振動と前
記第1及び第2の圧電素子による振動とを重ね合
わせて光を変向させる電圧制御可能な光の二重変
向装置とするものである。
Next, this voltage-controllable light deflector is attached to one free end of the tuning fork, and voltage control is performed to superimpose the vibrations caused by the tuning fork and the vibrations caused by the first and second piezoelectric elements to deflect the light. It is intended to be a possible double-direction device for light.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の電圧制御可能な光の二重変
向装置の一実施例を示す構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of a voltage-controllable double-direction device for light according to the present invention.

この図で、10は光の変向器を示し、12は音
叉(本実施例では、U字形音叉を用いる。)を示
し、13はバランサを示す。バランサ13と光の
変向器10とは質量が等しく、光の変向器10の
重心とバランサ13の重心とが前記音叉12の両
脚を含む該音叉12の対称面内に実質的に存しか
つ、該対称面内にある音叉12の中心線に対して
実質的に対称に配置されている。
In this figure, 10 indicates a light deflector, 12 indicates a tuning fork (in this embodiment, a U-shaped tuning fork is used), and 13 indicates a balancer. The balancer 13 and the light deflector 10 have the same mass, and the center of gravity of the light deflector 10 and the center of gravity of the balancer 13 are substantially located within the symmetry plane of the tuning fork 12 that includes both legs of the tuning fork 12. Moreover, they are arranged substantially symmetrically with respect to the center line of the tuning fork 12 that lies within the plane of symmetry.

14はピツクアツプ用磁気ヘツドを示し、15
は励振用磁気ヘツドを示す。なお、ピツクアツプ
用磁気ヘツド14と励振用磁気ヘツド15とで音
叉12を励振するための励振装置を構成する。1
6,16′はそれぞれピツクアツプ用磁気ヘツド
14及び励振用磁気ヘツド15のコアを示し、1
7,17′はそれぞれコア16,16′に巻かれた
コイルを示す。20は光の二重変向装置である。
14 indicates a magnetic head for pickup; 15
indicates the excitation magnetic head. The pickup magnetic head 14 and the excitation magnetic head 15 constitute an excitation device for exciting the tuning fork 12. 1
6 and 16' indicate the cores of the pickup magnetic head 14 and the excitation magnetic head 15, respectively;
7 and 17' indicate coils wound around cores 16 and 16', respectively. 20 is a double light diversion device.

また、第2図は、第1図に示す光の二重変向装
置の構成要素である光の変向器10の一実施例を
示す構造図である。
Further, FIG. 2 is a structural diagram showing an embodiment of the light deflector 10 which is a component of the double light deflection device shown in FIG.

この図で、1は電極形成が可能な基板を示し、
2は第1の圧電素子を示し、3は第2の圧電素子
を示す。この実施例では、第1の圧電素子2と第
2の圧電素子3とは振動主軸(圧電性軸)が逆向
きとなつている。4は第1の圧電素子2の上部に
設けられた第1の電極を示し、5は第2の圧電素
子3の上部に設けられた第2の電極を示す。6は
第1の電極4と第2の電極5に対し、それぞれ接
触して設けられ、第1の圧電素子2と第2の圧電
素子3とを橋絡するように載置された反射鏡を示
す。7は第1の圧電素子2と第2の圧電素子3に
電圧を供給するための電源を示し、11は電極形
成が可能な基板1上の電極(単に電極、あるいは
基板の電極ともいう。)を示している。この電極
は基板1を導電性をもつAl,Cuなどで作るとか、
該基板にAuメツキをするとか、金属薄膜を形成
して作る。62は基板1上の電極11と電源7と
を接続するための第1のリード線を示し、61は
反射鏡6の裏面に設けられた反射鏡の電極示し、
63は反射鏡の電極61と電源7とを接続するた
めの第2のリード線を示す。
In this figure, 1 indicates a substrate on which electrodes can be formed,
2 indicates a first piezoelectric element, and 3 indicates a second piezoelectric element. In this embodiment, the main vibration axes (piezoelectric axes) of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are in opposite directions. 4 indicates a first electrode provided on the top of the first piezoelectric element 2, and 5 indicates a second electrode provided on the top of the second piezoelectric element 3. Reference numeral 6 denotes a reflecting mirror that is provided in contact with the first electrode 4 and the second electrode 5, respectively, and placed so as to bridge the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3. show. Reference numeral 7 indicates a power source for supplying voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3, and reference numeral 11 indicates an electrode on the substrate 1 on which an electrode can be formed (also referred to simply as an electrode or an electrode of the substrate). It shows. For this electrode, the substrate 1 is made of conductive material such as Al or Cu.
It is made by plating the substrate with Au or by forming a thin metal film. 62 indicates a first lead wire for connecting the electrode 11 on the substrate 1 and the power source 7, 61 indicates an electrode of the reflecting mirror provided on the back surface of the reflecting mirror 6,
Reference numeral 63 indicates a second lead wire for connecting the electrode 61 of the reflecting mirror and the power source 7.

かかる構造としたので、電源7により励起され
た第1と第2の圧電素子2,3は振動し、結局反
射鏡6を振動させる。一方、第1図に示すように
励振用磁気ヘツド15及びピツクアツプ用磁気ヘ
ツド14で音叉12を振動させ、前記反射鏡6で
反射された光を二重変向させる。
With this structure, the first and second piezoelectric elements 2 and 3 excited by the power source 7 vibrate, eventually causing the reflecting mirror 6 to vibrate. On the other hand, as shown in FIG. 1, the tuning fork 12 is vibrated by the excitation magnetic head 15 and the pickup magnetic head 14, and the light reflected by the reflecting mirror 6 is double deflected.

〔作用〕[Effect]

以下、この発明の電圧制御可能な光の二重変向
装置の動作を第3図a,b、第4図,第5図,第
8図及び第9図を用いて説明する。
Hereinafter, the operation of the voltage-controllable double-direction device for light according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 3a and 3b, FIGS. 4, 5, 8, and 9.

第3図a,bは光の変向器10の動作を示す図
である。この図では、第1及び第2の圧電素子
2,3の圧電性軸が反対の方向を向いているの
で、第1及び第2の電極4,5間に電気信号が印
加されると、第1及び第2の圧電素子2,3の振
動の位相が互いに逆になる。これにより、第1及
び第2の圧電素子2,3の上部の第1及び第2の
電極4,5に固定された反射鏡6はシーソー運動
を行ない、鏡面で反射される光の向きが変化する
光の変向器となる。
3a and 3b are diagrams showing the operation of the light deflector 10. FIG. In this figure, since the piezoelectric axes of the first and second piezoelectric elements 2 and 3 face in opposite directions, when an electric signal is applied between the first and second electrodes 4 and 5, the The phases of the vibrations of the first and second piezoelectric elements 2 and 3 are opposite to each other. As a result, the reflecting mirror 6 fixed to the first and second electrodes 4 and 5 above the first and second piezoelectric elements 2 and 3 performs a seesaw movement, and the direction of the light reflected by the mirror surface changes. It becomes a light deflector.

この光の変向器10は、第1及び第2の圧電素
子2,3を反射鏡6の振動源に用いるいるので、
従来の光の変向器に比べ格段に高速(数百kHz)
変向が可能となる。また、第1及び第2の圧電素
子2,3に加える電気信号の周波数を変化させる
ことにより、反射鏡6の振動周波数を可変できる
ので、光の変向周期を電気信号により制御でき
る。第3図a,bにおいて、31はレーザ光、3
2は二重変向されたレーザ光、61は反射鏡の電
極をそれぞれ示す。
Since this light deflector 10 uses the first and second piezoelectric elements 2 and 3 as the vibration source of the reflecting mirror 6,
Much faster (several hundred kHz) than conventional light deflectors
It is possible to change direction. Furthermore, by changing the frequency of the electrical signals applied to the first and second piezoelectric elements 2 and 3, the vibration frequency of the reflecting mirror 6 can be varied, so the period of redirection of the light can be controlled by the electrical signals. In Figures 3a and b, 31 is a laser beam;
Reference numeral 2 indicates a doubly deflected laser beam, and reference numeral 61 indicates an electrode of a reflecting mirror.

第4図は光の変向器10を音叉12の一方の自
由端に取り付けた光の二重変向装置20の動作を
示す図である。この光の二重変向装置20は励振
用磁気ヘツド15及びピツクアツプ用磁気ヘツド
14により音叉12を振動させて反射鏡で反射さ
れる光を大きく変向し、さらに第3図で説明した
動作をする光の変向器10で光を高速に変向でき
る。すなわち、音叉12で光を広い範囲に移動さ
せ、前記光の変向器10によつて光を高速に移動
させるような光の二重変向装置とすることができ
るのである。第4図は理解を容易にするために誇
張して画いてある。この図から音叉12の振動に
より光の変向角が変化するのは明らかである。
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the double light deflection device 20 in which the light deflector 10 is attached to one free end of the tuning fork 12. This double light deflection device 20 vibrates the tuning fork 12 using the exciting magnetic head 15 and the pickup magnetic head 14 to greatly deflect the light reflected by the reflecting mirror, and further performs the operation described in FIG. The light deflector 10 can deflect light at high speed. In other words, it is possible to provide a dual light deflection device in which the tuning fork 12 moves the light over a wide range, and the light deflector 10 moves the light at high speed. FIG. 4 is exaggerated for ease of understanding. It is clear from this figure that the deflection angle of the light changes due to the vibration of the tuning fork 12.

第5図は上記したような光の二重変向装置20
をレーザ外径測定機に応用した時の構成を示す図
である。レーザ光31が光の二重変向装置20に
入射すると、該レーザ光31は二重変向され、該
二重変向されたレーザ光32として反射される。
そして、該二重変向されたレーザ光32はレンズ
21により平行光になり、被測定物22の位置に
ビームウエストがくるようにし、レンズ23によ
り光検出器24に集光する。このような構成にす
ると、レーザ光32が被測定物を横切る際にサン
プリングの回数が大幅に増え、測定精度が向上す
るのである。
FIG. 5 shows a double-direction device 20 for light as described above.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration when applied to a laser outer diameter measuring machine. When the laser light 31 enters the light double deflection device 20, the laser light 31 is doubly deflected and reflected as the double deflected laser light 32.
Then, the double-directed laser beam 32 is turned into parallel light by the lens 21, the beam waist is positioned at the position of the object to be measured 22, and the beam is focused on the photodetector 24 by the lens 23. With such a configuration, the number of samplings performed when the laser beam 32 traverses the object to be measured is significantly increased, and measurement accuracy is improved.

第9図は実際に試作した光の変向器についての
実験結果を示す図である。縦軸にホトマルからの
出力つまり、規格化された光の強度をとり、横軸
に光の中心から変位させた距離をとつている。
FIG. 9 is a diagram showing experimental results regarding an actually prototype light deflector. The vertical axis shows the output from the photomultiplier, that is, the standardized intensity of light, and the horizontal axis shows the distance displaced from the center of the light.

ここで、上のグラフはホトマルからのDC成分
の電圧値であり、下のグラフはホトマルからの
AC成分の振幅値である。この2つのグラフから、
試作した光の変向器では光が50μm変向している
ことがわかる。
Here, the upper graph is the voltage value of the DC component from the photomul, and the lower graph is the voltage value of the DC component from the photomul.
This is the amplitude value of the AC component. From these two graphs,
It can be seen that the prototype light deflector deflects the light by 50 μm.

したがつて、第3図a,b及び第8図を用いて
実際に圧電素子が変位した量を計算すると、実験
ではL=65cmの距離でW=50μmの変向が得られ
た。したがつて変向角θは θ=tan-1(W/2/L)≒0.0022゜となる。
Therefore, when the amount of actual displacement of the piezoelectric element was calculated using FIGS. 3a and 3b and FIG. 8, in the experiment, a deflection of W=50 μm was obtained at a distance of L=65 cm. Therefore, the turning angle θ is θ=tan −1 (W/2/L)≒0.0022°.

故に、第1と第2の圧電素子間の距離l=3.8
mmより変位量dは d=l×tanθ≒1460Åとなる。
Therefore, the distance l between the first and second piezoelectric elements is 3.8
From mm, the displacement d is d=l×tanθ≒1460 Å.

第1及び第2の圧電素子の変位量が等しいと仮
定するならば、1つの圧電素子は1460Åの振幅で
振動したことになる。この1460Åという値は、数
百KHzで振動する通常の圧電素子の値1μmより
十分小さく、圧電素子と反射鏡を接着する導電性
接着剤による振動の吸収を考えたとしても十分に
小さい値であると考えられる。逆に考えると圧電
素子と反射鏡の接着を改良するか、または、圧電
素子へ加える電気信号の周波数を最適化すること
により、より大きな変向角が得られることを意味
している。
Assuming that the displacement amounts of the first and second piezoelectric elements are equal, one piezoelectric element vibrates with an amplitude of 1460 Å. This value of 1460 Å is sufficiently smaller than the value of 1 μm for ordinary piezoelectric elements that vibrate at several hundred KHz, and is sufficiently small even when considering the absorption of vibration by the conductive adhesive that bonds the piezoelectric element and the reflector. it is conceivable that. Conversely, this means that a larger deflection angle can be obtained by improving the adhesion between the piezoelectric element and the reflecting mirror, or by optimizing the frequency of the electrical signal applied to the piezoelectric element.

また、光の変向器の他の実施例として、第1及
び第2の圧電素子の圧電性軸の向きを同じにして
も、第7図に示したように反射鏡に曲率をつける
ことによつて、光を変向させることができ、前記
した構造に限定されることなく、圧電性軸の向き
を同じにした方法も採用してよい。第7図は理解
を容易にするために誇張して画いてあり、用いた
符号は第2図及び第3図と共通であり、圧電素子
の振動により光の変向角が変化するのは明らかで
ある。また、反射鏡の曲率を変えることによつて
変向の仕方をたとえば非線形的に変えることもで
きる。
In addition, as another embodiment of the light deflector, even if the piezoelectric axes of the first and second piezoelectric elements are oriented in the same direction, the reflecting mirror may have a curvature as shown in FIG. Therefore, it is possible to change the direction of the light, and without being limited to the above-described structure, a method in which the piezoelectric axes are oriented in the same direction may also be adopted. Figure 7 is exaggerated for ease of understanding, and the symbols used are the same as in Figures 2 and 3, and it is clear that the deflection angle of light changes due to the vibration of the piezoelectric element. It is. Furthermore, by changing the curvature of the reflecting mirror, the direction change can be changed non-linearly, for example.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明の電圧制御可能
な光の二重変向装置は、電気信号により振動を制
御できる2つの圧電素子と、それによつて光の向
きを変える反射鏡を用いた構成をとつた光の変向
器と;その光の変向器を一方の自由端に設置され
た音叉とを組合せた二重に振動可能な構成をとつ
たから、圧電素子を用いた変向器の特徴である高
速で振動するが光の変位角を大きくすることが難
かしい事と、音叉を用いた変向器の特徴である光
の変位角を大きくとれるが振動周期が長いことが
重なり、低速の変向機能で光を広く変位させ、か
つ高速の変向機能で部分的に光を高速変向させる
ことが可能となる。
As explained above, the voltage-controllable dual-direction device for light of the present invention has a configuration using two piezoelectric elements whose vibrations can be controlled by electrical signals and a reflecting mirror that changes the direction of light. The light deflector is combined with a tuning fork installed at one free end, making it possible to vibrate in a double manner. Although it vibrates at a high speed, it is difficult to increase the angle of displacement of the light, and the characteristic of a deflector using a tuning fork, which allows the angle of displacement of light to be large, but the vibration period is long, combine to make it difficult to increase the angle of displacement of the light. It is possible to widely displace the light with the redirection function, and to partially redirect the light at high speed with the high-speed redirection function.

このため、音叉だけを用いたレーザ外径測定機
やレーザ厚み測定機に比べ変向周期が部分的に非
常に短いため、本発明の電圧制御可能な光の二重
変向装置を用いたそれらの測定装置は、従来のも
のに比べ単位時間あたりのサンプリング回数が格
段に増え、それによりアベレージング精度が上が
る。また、高速で移動する測定物に対しても有利
である。
For this reason, the deflection period is partially very short compared to laser outer diameter measuring machines and laser thickness measuring machines that use only a tuning fork. This measuring device can significantly increase the number of samplings per unit time compared to conventional devices, which improves averaging accuracy. It is also advantageous for objects to be measured that move at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の電圧制御可能な光の二重変
向装置の構造図、第2図は第1図の光の変向器の
構造を示す図、第3図a,bは光の変向器(第一
実施例)の動作を示す図、第4図はこの発明の電
圧制御可能な光の二重変向装置の動作を示す図、
第5図はこの発明の電圧制御可能な光の二重変向
装置を応用した一つの実施例を示す構成図、第6
図は音叉を用いた光の変向装置を示す構造図、第
7図は光の変向器(第二実施例)の動作を示す
図、第8図は第3図a,bの光の変向器(第一実
施例)を実際に動作させた時の光の変向状態を示
す図、第9図は第8図における実験のホトマルか
らの出力を示す波形図である。 図中、1は基板、2は第1の圧電素子、3は第
2の圧電素子、4は第1の電極、5は第2の電
極、6は反射鏡、10は光の変向器、11は電
極、12は音叉(U字形音叉)、13はバランサ、
14と15は励振装置(ピツクアツプ用磁気ヘツ
ド、励振用磁気ヘツド)、16と16′はコア、1
7と17′はコイル、50は駆動回路、51は定
電流発生回路、52と54は増幅器、53は駆動
電圧調節回路、55は全波整流回路、56は低域
波器をそれぞれ示す。
Fig. 1 is a structural diagram of a voltage-controllable dual light deflection device of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the structure of the light deflector of Fig. FIG. 4 is a diagram showing the operation of the deflector (first embodiment); FIG. 4 is a diagram showing the operation of the voltage-controllable dual light deflection device of the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of the voltage-controllable double-direction device for light according to the present invention;
The figure is a structural diagram showing a light deflection device using a tuning fork, FIG. 7 is a diagram showing the operation of the light deflector (second embodiment), and FIG. FIG. 9 is a diagram showing the state of light deflection when the deflector (first embodiment) is actually operated, and FIG. 9 is a waveform diagram showing the output from the photomultiplier in the experiment shown in FIG. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a first piezoelectric element, 3 is a second piezoelectric element, 4 is a first electrode, 5 is a second electrode, 6 is a reflecting mirror, 10 is a light deflector, 11 is an electrode, 12 is a tuning fork (U-shaped tuning fork), 13 is a balancer,
14 and 15 are excitation devices (magnetic head for pickup, magnetic head for excitation), 16 and 16' are cores, 1
7 and 17' are coils, 50 is a drive circuit, 51 is a constant current generation circuit, 52 and 54 are amplifiers, 53 is a drive voltage adjustment circuit, 55 is a full-wave rectifier circuit, and 56 is a low-frequency wave generator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 音叉12と;該音叉の一方の脚の自由端に装
着され、電圧制御により光を変向する光の変向器
10と;該音叉の他方の脚の自由端に装着され、
かつ該光の変向器の質量と実質的に等しい質量を
もち、その重心と該光の変向器の重心とが前記音
叉の両脚を含む該音叉の対称面内に実質的に存
し、しかも該対称面内にある音叉の中心線に対し
て実質的に対称に配置されているバランサ13
と;該音叉を励振するための励振装置14,15
とを備えた電圧制御可能な光の二重変向装置。 2 前記光の変向器が、表面に電極11を備えた
基板1と;該電極11上に隔離して設置された第
1および第2の圧電素子2,3と;該第1および
第2の圧電素子の上部に、それぞれ設けられた第
1および第2の電極4,5と;裏面に電極を有
し、かつ表側に鏡面を備え、該第1および第2の
電極との接触を保ちながら、前記第1および第2
の圧電素子を橋絡するように載置された反射鏡6
とを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の電圧制御可能な光の二重変向装置。 3 前記光の変向器の前記第2の圧電素子が前記
第1の圧電素子とは反対向きの圧電性軸を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
圧制御可能な光の二重変向装置。 4 前記光の変向器の前記反射鏡が曲率をもち、
前記第1の圧電素子と前記第2の圧電素子とは圧
電性軸を同じ向きに有することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の電圧制御可能な光の二重
変向装置。
[Claims] 1. A tuning fork 12; a light deflector 10 attached to the free end of one leg of the tuning fork and deflecting light by voltage control; and a light deflector 10 attached to the free end of the other leg of the tuning fork; installed,
and has a mass substantially equal to the mass of the light deflector, and its center of gravity and the center of gravity of the light deflector substantially lie within a plane of symmetry of the tuning fork that includes both legs of the tuning fork, Moreover, the balancer 13 is arranged substantially symmetrically with respect to the center line of the tuning fork in the plane of symmetry.
and; excitation devices 14 and 15 for exciting the tuning fork.
A voltage-controllable double-direction device for light with 2. The light deflector comprises a substrate 1 having an electrode 11 on its surface; first and second piezoelectric elements 2 and 3 installed separately on the electrode 11; first and second electrodes 4 and 5 respectively provided on the top of the piezoelectric element; having an electrode on the back side and a mirror surface on the front side, maintaining contact with the first and second electrodes; While the first and second
A reflecting mirror 6 placed so as to bridge the piezoelectric elements of
A voltage-controllable double-direction device for light according to claim 1, characterized in that it comprises: 3. A voltage controllable light according to claim 1, characterized in that the second piezoelectric element of the light deflector has a piezoelectric axis oriented oppositely to that of the first piezoelectric element. double diversion device. 4 the reflective mirror of the light deflector has a curvature;
2. The voltage-controllable double-direction device for light according to claim 1, wherein the first piezoelectric element and the second piezoelectric element have their piezoelectric axes in the same direction.
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