JPH0518730Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0518730Y2 JPH0518730Y2 JP12542987U JP12542987U JPH0518730Y2 JP H0518730 Y2 JPH0518730 Y2 JP H0518730Y2 JP 12542987 U JP12542987 U JP 12542987U JP 12542987 U JP12542987 U JP 12542987U JP H0518730 Y2 JPH0518730 Y2 JP H0518730Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflecting mirror
- optical deflector
- movable part
- utility
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Fax Reproducing Arrangements (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
《産業上の利用分野》
本考案は、光走査装置に用いて好適な光偏向器
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
《従来の技術》
第９図は本願考案の先行技術となる、同一出願
人による実願昭61−28749号の装置の構成を示す
構成説明図である。圧電材料（例えば水晶）から
なる基板１には上部ばね２および下部ばね３を介
して外枠５に結合する可動部１０がフオトリソグ
ラフイ技術を用いて形成され、可動部１０には反
射鏡（図示せず以下可動部１０のことを反射鏡１
０と呼ぶ）が、下部ばねの裏表４隅には電極４
ａ，４ｂが形成されている。下部ばねの断面の対
角線上の電極に電圧を印加することにより捩じり
力を発生させることができる。この捩じり力によ
るトルクＴはばねの捩じり定数Ｋと釣合う位置θ
まで反射鏡１０を回転する。
人による実願昭61−28749号の装置の構成を示す
構成説明図である。圧電材料（例えば水晶）から
なる基板１には上部ばね２および下部ばね３を介
して外枠５に結合する可動部１０がフオトリソグ
ラフイ技術を用いて形成され、可動部１０には反
射鏡（図示せず以下可動部１０のことを反射鏡１
０と呼ぶ）が、下部ばねの裏表４隅には電極４
ａ，４ｂが形成されている。下部ばねの断面の対
角線上の電極に電圧を印加することにより捩じり
力を発生させることができる。この捩じり力によ
るトルクＴはばねの捩じり定数Ｋと釣合う位置θ
まで反射鏡１０を回転する。
θ＝Ｔ／Ｋ ……(1)
したがつて、反射鏡１０に入射した光は2θだけ
偏向される。また固有振動数は可動部の慣性モー
メントをＪとすると次式で表される。
偏向される。また固有振動数は可動部の慣性モー
メントをＪとすると次式で表される。
ω0＝2πf0＝√ ……(2)
この偏向器は(1)式のような静的な使用もできる
が、(2)式の固有振動数で使用すれば、捩じれ角θ0
はQθ（Ｑ：メカニカルＱ）となり、大きな偏向角
が得られる。
が、(2)式の固有振動数で使用すれば、捩じれ角θ0
はQθ（Ｑ：メカニカルＱ）となり、大きな偏向角
が得られる。
《考案が解決しようとする問題点》
しかしながら、上記の構成のものには、以下に
述べるように反射鏡の変形という問題がある。
今、偏向器が角周波数ω、捩じれ角θで捩じり振
動していると、反射鏡１０には加速度が作用す
る。反射鏡の中心から横幅方向の距離Ｘの点に働
く加速度αは捩じれ角θが最大の点で最大とな
り、次式で表される。
述べるように反射鏡の変形という問題がある。
今、偏向器が角周波数ω、捩じれ角θで捩じり振
動していると、反射鏡１０には加速度が作用す
る。反射鏡の中心から横幅方向の距離Ｘの点に働
く加速度αは捩じれ角θが最大の点で最大とな
り、次式で表される。
α＝Xω2θ ……(3)
反射鏡の密度、断面積をそれぞれρ，Ａとする
と、反射鏡には次式で示すような分布荷重Ｗが作
用する（第１１図Ａ）。
と、反射鏡には次式で示すような分布荷重Ｗが作
用する（第１１図Ａ）。
Ｗ（Ｘ）＝ρA×ω2θ ……(4)
Ｗ（Ｘ）max＝Ｗ（ｂ）
＝ρAbω2θ ……(5)
また変形たわみ量Ｖは次式のようになる（第１
１図Ｂ：反射鏡を上から見た場合を示す）。
１図Ｂ：反射鏡を上から見た場合を示す）。
Ｖ（Ｘ）＝Ｗ（ｂ）（X5−10b2X3＋20b3X2）／
120DAh ……(6) Ｄ＝Et3／12（１−ν2） ……(7) ただし、 ｈ：反射鏡１０の高さ ｔ：反射鏡の厚さ Ｅ：ヤング率 ν：ポアソン比 この変形は反射鏡の平面度を悪化させるので、
通常は鏡を厚くし剛性を高めて変形量を小さく押
える。鏡を厚くすると、慣性モーメントが大きく
なるので、所望の固有振動数を得るために(2)式よ
りＫを大きくする必要がある。しかしＫを大きく
すると、(1)式から明らかなように感度が低下して
しまう。
120DAh ……(6) Ｄ＝Et3／12（１−ν2） ……(7) ただし、 ｈ：反射鏡１０の高さ ｔ：反射鏡の厚さ Ｅ：ヤング率 ν：ポアソン比 この変形は反射鏡の平面度を悪化させるので、
通常は鏡を厚くし剛性を高めて変形量を小さく押
える。鏡を厚くすると、慣性モーメントが大きく
なるので、所望の固有振動数を得るために(2)式よ
りＫを大きくする必要がある。しかしＫを大きく
すると、(1)式から明らかなように感度が低下して
しまう。
本考案はこのような問題点を解決するためにな
されたもので、大きな加速度に対しても反射鏡の
変形を小さく押えることのできる光偏向器を実現
することを目的とする。
されたもので、大きな加速度に対しても反射鏡の
変形を小さく押えることのできる光偏向器を実現
することを目的とする。
《問題点を解決するための手段》
本考案は絶縁基板上にばね部と、このばね部を
介して固定端に支持される可動部とをフオトリソ
グラフイ技術により形成した光偏向器に係るもの
で、その特徴とするところは可動部に反射鏡を設
け、この反射鏡とばね部の間を２点支持により結
合し、２点間の間隔を反射鏡の横幅の1/2〜１倍
にする点にある。
介して固定端に支持される可動部とをフオトリソ
グラフイ技術により形成した光偏向器に係るもの
で、その特徴とするところは可動部に反射鏡を設
け、この反射鏡とばね部の間を２点支持により結
合し、２点間の間隔を反射鏡の横幅の1/2〜１倍
にする点にある。
《実施例》
以下本考案を図面に用いて詳しく説明する。
第１図は本考案に係る光偏向器の一実施例を示
す構成説明図である。第９図と同じ部分は同一の
記号を付して説明を省略する。可動部１０におい
て、１１は上部ばね２と２点支持部１３を介して
結合する反射鏡、１２はその上端がこの反射鏡１
１の下端と２点支持部１４を介して結合しその下
端が下部ばね３と結合するコイルパターン、であ
る。この光偏向器は一枚の基板からフオトリソグ
ラフイとエツチングにより作られる。またコイル
部分は抵抗値を小さくするためにAg，Cu等の電
気導体物質がメツキされる。
す構成説明図である。第９図と同じ部分は同一の
記号を付して説明を省略する。可動部１０におい
て、１１は上部ばね２と２点支持部１３を介して
結合する反射鏡、１２はその上端がこの反射鏡１
１の下端と２点支持部１４を介して結合しその下
端が下部ばね３と結合するコイルパターン、であ
る。この光偏向器は一枚の基板からフオトリソグ
ラフイとエツチングにより作られる。またコイル
部分は抵抗値を小さくするためにAg，Cu等の電
気導体物質がメツキされる。
第１図の構成の光偏向器において、磁束密度Ｂ
の磁界中のコイル１２に電流ｉを流すと、Biに
比例したトルクＴが発生し、ばねの捩じり定数Ｋ
と釣合う位置まで回転する（(1)式）。第３図およ
び第４図はこの光偏向器の反射鏡１１の変形たわ
み量を示す特性曲線図で、b0／２ｂをパラメータ
とし横軸にＸをＯ〜ｂ、縦軸にＶ（Ｘ）の相対値
をとつた数値計算グラフである。ただし２ｂは反
射鏡１１の横幅、b0は２点支持部１３，１４の間
隔、Ｘは反射鏡の中心から横幅方向の距離であ
る。図において、b0／２ｂが0.7のところでＶ
（Ｘ）が最小となり、b0／２ｂが０（１点支持）の
ときと比べて1/100以下と非常に小さい変形たわ
み量となる。第５図および第６図は反射鏡１１の
平面度を示す同様の特性曲線図で、縦軸にδをと
つた数値計算グラフである。このグラフでもb0／
２ｂが0.7のところで最良の平面度となり、b0／
2bが０ときと比べて約1/40程度ととなる。２点
支持の効果が期待できる範囲は、平面度がb0／２
ｂ＝０の場合の1/2以下となる範囲と考えると、
0.5≦b0／２ｂ≦１となる。このような構成の光
偏向器によれば、捩じり振動の加速度による反射
鏡の変形たわみを小さくおさえた、平面度の良好
な反射鏡を実現できる。
の磁界中のコイル１２に電流ｉを流すと、Biに
比例したトルクＴが発生し、ばねの捩じり定数Ｋ
と釣合う位置まで回転する（(1)式）。第３図およ
び第４図はこの光偏向器の反射鏡１１の変形たわ
み量を示す特性曲線図で、b0／２ｂをパラメータ
とし横軸にＸをＯ〜ｂ、縦軸にＶ（Ｘ）の相対値
をとつた数値計算グラフである。ただし２ｂは反
射鏡１１の横幅、b0は２点支持部１３，１４の間
隔、Ｘは反射鏡の中心から横幅方向の距離であ
る。図において、b0／２ｂが0.7のところでＶ
（Ｘ）が最小となり、b0／２ｂが０（１点支持）の
ときと比べて1/100以下と非常に小さい変形たわ
み量となる。第５図および第６図は反射鏡１１の
平面度を示す同様の特性曲線図で、縦軸にδをと
つた数値計算グラフである。このグラフでもb0／
２ｂが0.7のところで最良の平面度となり、b0／
2bが０ときと比べて約1/40程度ととなる。２点
支持の効果が期待できる範囲は、平面度がb0／２
ｂ＝０の場合の1/2以下となる範囲と考えると、
0.5≦b0／２ｂ≦１となる。このような構成の光
偏向器によれば、捩じり振動の加速度による反射
鏡の変形たわみを小さくおさえた、平面度の良好
な反射鏡を実現できる。
同一寸法の反射鏡を用いても、厚さを薄くでき
るため、高速・高感度の光偏向器を実現できる。
すなわち、小型・高速・高感度という、フオトリ
ソグラフイとエツチングで製作した光偏向器固有
の特徴を生かすことができる。
るため、高速・高感度の光偏向器を実現できる。
すなわち、小型・高速・高感度という、フオトリ
ソグラフイとエツチングで製作した光偏向器固有
の特徴を生かすことができる。
また上下ばね、支持部、反射鏡、コイルパター
ン等をフオトリソグラフイの技術を用いて製作す
るため、小型で特性の揃つた光偏向器を大量に得
ることができ、コスト低減が可能である。
ン等をフオトリソグラフイの技術を用いて製作す
るため、小型で特性の揃つた光偏向器を大量に得
ることができ、コスト低減が可能である。
なお、上記の実施例では反射鏡の形状を矩形と
したが、円、楕円、菱形等任意の形状を用いるこ
とができる。
したが、円、楕円、菱形等任意の形状を用いるこ
とができる。
また上記の実施例ではコイルを用いた電磁的な
駆動を行つているが、先行技術のように基板に圧
電材料を用いて圧電駆動としてもよい。
駆動を行つているが、先行技術のように基板に圧
電材料を用いて圧電駆動としてもよい。
また、捩じりばねは上下の２本に限らず、第７
図のように下部ばね１本のみとすることもでき
る。
図のように下部ばね１本のみとすることもでき
る。
また先行技術の場合と同様、可動部を固有振動
数で共振させることができる。
数で共振させることができる。
第８図は第１図に示す光偏向器に自励振回路３
０を接続したブロツク構成図である。
０を接続したブロツク構成図である。
《考案の効果》
以上述べたように本考案によれば、大きな加速
度に対しても反射鏡の変形を小さく押えることの
できる光偏向器を簡単な構成で実現することがで
きる。
度に対しても反射鏡の変形を小さく押えることの
できる光偏向器を簡単な構成で実現することがで
きる。
第１図は本考案に係る光偏向器の一実施例を示
す構成説明図、第２図は第１図装置の動作を説明
するための要部説明図、第３図〜第６図は第１図
装置の動作特性を示す特性曲線図、第７図は第１
図装置の変形例を示す構成説明図、第８図は第１
図装置の応用例を示す構成ブロツク図、第９図は
光偏向器の先行技術を示す構成説明図、第１０
図、第１１図は第１図装置の動作を説明するため
の説明図である。 １……基板、２，３……ばね部、１０……可動
部、１１……反射鏡、b0……２点間の間隔、２ｂ
……反射鏡の横幅。
す構成説明図、第２図は第１図装置の動作を説明
するための要部説明図、第３図〜第６図は第１図
装置の動作特性を示す特性曲線図、第７図は第１
図装置の変形例を示す構成説明図、第８図は第１
図装置の応用例を示す構成ブロツク図、第９図は
光偏向器の先行技術を示す構成説明図、第１０
図、第１１図は第１図装置の動作を説明するため
の説明図である。 １……基板、２，３……ばね部、１０……可動
部、１１……反射鏡、b0……２点間の間隔、２ｂ
……反射鏡の横幅。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 絶縁基板上にばね部と、このばね部を介して
固定端に支持される可動部とをフオトリソグラ
フイ技術により形成した光偏向器において、可
動部に反射鏡を設け、この反射鏡とばね部の間
を２点支持により結合し、２点間の間隔を反射
鏡の横幅の約1/2〜１倍にすることを特徴とす
る光偏向器。 (2) 可動部にコイルパターンを加えて形成し、反
射鏡と前記コイルパターンの間を２点支持によ
り結合した実用新案登録請求の範囲第１項記載
の光偏向器。 (3) 固有振動数で共振させるように構成した実用
新案登録請求の範囲第１項記載の光偏向器。 (4) 自励振回路と組合せて反射鏡を自励振動させ
るように構成した実用新案登録請求の範囲第１
項記載の光偏向器。 (5) コイルパターンへ電気導体物質をメツキする
ことにより、コイル抵抗値を小さくした実用新
案登録請求の範囲第２項記載の光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12542987U JPH0518730Y2 (ja) | 1987-08-18 | 1987-08-18 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12542987U JPH0518730Y2 (ja) | 1987-08-18 | 1987-08-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6430530U JPS6430530U (ja) | 1989-02-23 |
| JPH0518730Y2 true JPH0518730Y2 (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=31376028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12542987U Expired - Lifetime JPH0518730Y2 (ja) | 1987-08-18 | 1987-08-18 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0518730Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3926552B2 (ja) * | 2000-10-25 | 2007-06-06 | 日本信号株式会社 | アクチュエ−タ |
| JP2006308830A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Konica Minolta Opto Inc | 投影光学系 |
-
1987
- 1987-08-18 JP JP12542987U patent/JPH0518730Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6430530U (ja) | 1989-02-23 |
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