JPH07113967A - ミラー２軸回転機構 - Google Patents
ミラー２軸回転機構Info
- Publication number
- JPH07113967A JPH07113967A JP5258403A JP25840393A JPH07113967A JP H07113967 A JPH07113967 A JP H07113967A JP 5258403 A JP5258403 A JP 5258403A JP 25840393 A JP25840393 A JP 25840393A JP H07113967 A JPH07113967 A JP H07113967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- piezoelectric element
- biaxial rotation
- rod
- spherical
- 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.)
- Granted
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単でかつ小形のミラー２軸回転機構
を与えることを目的とする。 【構成】 表面の一部に平坦な鏡面を有する球状ミラー
１、片端にロッド３を有する圧電素子４、およびフレー
ム５から構成され、球状ミラー１の２軸回転が可能で、
しかもその２軸回転中心がミラー表面に存在し、かつ球
状部分と圧電素子４のロッド３が接触するように、これ
ら両者を機械的にフレーム５で保持し、圧電素子４の変
位をロッド３を介して球体に伝えることにより、鏡面を
任意の方向に駆動することを特徴とするミラー２軸回転
機構。
を与えることを目的とする。 【構成】 表面の一部に平坦な鏡面を有する球状ミラー
１、片端にロッド３を有する圧電素子４、およびフレー
ム５から構成され、球状ミラー１の２軸回転が可能で、
しかもその２軸回転中心がミラー表面に存在し、かつ球
状部分と圧電素子４のロッド３が接触するように、これ
ら両者を機械的にフレーム５で保持し、圧電素子４の変
位をロッド３を介して球体に伝えることにより、鏡面を
任意の方向に駆動することを特徴とするミラー２軸回転
機構。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信等の分野におい
て、光ビームを反射して所定の位置にある光電気素子や
光ファイバに接続することで機械的光スイッチ機能を実
現するため、任意の方向に光ビームを反射するミラーの
回転機構に関するものである。
て、光ビームを反射して所定の位置にある光電気素子や
光ファイバに接続することで機械的光スイッチ機能を実
現するため、任意の方向に光ビームを反射するミラーの
回転機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ミラーに当たった光を任意の方向に反射
させるには、ミラーが２軸（例えばＸ，Ｙ軸）において
それぞれ独立に回転可能でなければならない。そこで従
来の方法では２つのモータと、モータの回転をミラーに
伝達するための歯車のような回転運動を伝達する機構が
用いられていた。
させるには、ミラーが２軸（例えばＸ，Ｙ軸）において
それぞれ独立に回転可能でなければならない。そこで従
来の方法では２つのモータと、モータの回転をミラーに
伝達するための歯車のような回転運動を伝達する機構が
用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来の方法
では、全体の機構が複雑で小形化が困難であるという問
題と、２軸の回転中心がミラー面上になく、回転角が大
きくなると光ビームがミラーから外れてしまうため、ミ
ラーの回転角が制限されるという問題があった。ミラー
回転角制限の問題については、ミラー自体を大きくする
か、あるいはゴニオステージを用いることによって回避
することはできるが、機構全体が一層大きくなることは
避けられない。機構全体の小形化は多数の光ビームをそ
れぞれ任意の方向に同時に反射して光スイッチを実現す
る場合、装置の小形化や光ビームの高密度化において重
大な問題となる。そこで本発明の目的は、構造が簡単で
かつ小形のミラー２軸回転機構を提供することにある。
では、全体の機構が複雑で小形化が困難であるという問
題と、２軸の回転中心がミラー面上になく、回転角が大
きくなると光ビームがミラーから外れてしまうため、ミ
ラーの回転角が制限されるという問題があった。ミラー
回転角制限の問題については、ミラー自体を大きくする
か、あるいはゴニオステージを用いることによって回避
することはできるが、機構全体が一層大きくなることは
避けられない。機構全体の小形化は多数の光ビームをそ
れぞれ任意の方向に同時に反射して光スイッチを実現す
る場合、装置の小形化や光ビームの高密度化において重
大な問題となる。そこで本発明の目的は、構造が簡単で
かつ小形のミラー２軸回転機構を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するために、モータの代わりに圧電素子、歯車の代わ
りに単純なロッドと球状ミラーを用いて、図１のような
構成とした。１は球状ミラー、２は光反射面、３はロッ
ド、４は圧電素子、５はフレームである。球状ミラー１
はフレーム５の一部である４本（１本は図示せず）のア
ームによって、Ｘ軸まわりとＹ軸まわりにそれぞれ独立
に回転できるように保持されている。そして片端にロッ
ド３を接着保持した４つの圧電素子４は２×２の配列と
し、各ロッド３の先端が球状ミラー１に軽く接触するよ
うにフレーム５によって球状ミラー１と圧電素子４が一
体に結合した構造となっている。
成するために、モータの代わりに圧電素子、歯車の代わ
りに単純なロッドと球状ミラーを用いて、図１のような
構成とした。１は球状ミラー、２は光反射面、３はロッ
ド、４は圧電素子、５はフレームである。球状ミラー１
はフレーム５の一部である４本（１本は図示せず）のア
ームによって、Ｘ軸まわりとＹ軸まわりにそれぞれ独立
に回転できるように保持されている。そして片端にロッ
ド３を接着保持した４つの圧電素子４は２×２の配列と
し、各ロッド３の先端が球状ミラー１に軽く接触するよ
うにフレーム５によって球状ミラー１と圧電素子４が一
体に結合した構造となっている。
【０００５】
【作用】この構造から、球状ミラー１をＸ軸まわりに回
転するには圧電素子４のＡとＣ、逆回転の場合は圧電素
子４のＢとＤを駆動し、Ｙ軸まわりの回転は圧電素子４
のＡとＢ、逆回転の場合は圧電素子４のＣとＤを駆動す
る。この結果、Ｘ軸まわりとＹ軸まわりの回転はそれぞ
れ独立に駆動できるので、反射面２を任意の方向に向け
ることができる。なお、光反射面２は球状ミラー１の子
午面に形成されていて、２軸の回転中心は光反射面２の
上に存在するので、球状ミラー１の角度に関係なく入射
光ビームは常に光反射面２の中心に当たる。ここでは、
４つのアームと、４つの圧電素子を用いた例を説明した
が、原理的には少なくとも３つのアームと圧電素子があ
れば、上記の説明と同じ２軸回転の動作が実現できるこ
とは明らかである。
転するには圧電素子４のＡとＣ、逆回転の場合は圧電素
子４のＢとＤを駆動し、Ｙ軸まわりの回転は圧電素子４
のＡとＢ、逆回転の場合は圧電素子４のＣとＤを駆動す
る。この結果、Ｘ軸まわりとＹ軸まわりの回転はそれぞ
れ独立に駆動できるので、反射面２を任意の方向に向け
ることができる。なお、光反射面２は球状ミラー１の子
午面に形成されていて、２軸の回転中心は光反射面２の
上に存在するので、球状ミラー１の角度に関係なく入射
光ビームは常に光反射面２の中心に当たる。ここでは、
４つのアームと、４つの圧電素子を用いた例を説明した
が、原理的には少なくとも３つのアームと圧電素子があ
れば、上記の説明と同じ２軸回転の動作が実現できるこ
とは明らかである。
【０００６】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。球状ミラー１の製作は、直径６mmの鋼球
を用いて鏡面が子午面と一致する半球を２つ形成し、一
方の半球の中心に直径４mmの穴を開けて光ビームの入射
窓とし、これに他方の半球を両者の接続部が滑らかな球
となるように子午面を合わせて接着した。圧電素子４は
その寸法が縦３×横２×長さ18mmで、変位が 100Ｖで15
μｍの特性を有する市販品である。ロッド３は直径１m
m、長さ５mmの円柱部と、縦２×横２×厚さ１mmの台座
部とからなり、円柱の先端は斜めに切断して球面との接
触面積を広くした。ロッド３の材料には耐摩耗性に優れ
たニッケル-クロム-モリブデン鋼を使用した。フレーム
５の材料は厚さ１mmのリン青銅で、そのアームでは球状
ミラー１と接触する部分に球面の窪みを設け、さらに対
向する２組のアーム先端の間隔が球状ミラー１の直径よ
り小さくなるように内側に変形してアームに弾力を与え
た。これは、球状ミラー１が球面窪みと弾力を有する４
つのアームに確実に保持することにより、球状ミラー１
が回転するときアームからはずれるのを防止することが
狙いである。製作した２軸回転機構の概略寸法は、縦７
×横８×長さ25mmで、１秒以下で球状ミラーを所定の角
度に設定できた。回転角の分解能は、半径３mmの球の外
周を１μｍ以下の量で駆動できるので、約0.3 mradであ
る。
細に説明する。球状ミラー１の製作は、直径６mmの鋼球
を用いて鏡面が子午面と一致する半球を２つ形成し、一
方の半球の中心に直径４mmの穴を開けて光ビームの入射
窓とし、これに他方の半球を両者の接続部が滑らかな球
となるように子午面を合わせて接着した。圧電素子４は
その寸法が縦３×横２×長さ18mmで、変位が 100Ｖで15
μｍの特性を有する市販品である。ロッド３は直径１m
m、長さ５mmの円柱部と、縦２×横２×厚さ１mmの台座
部とからなり、円柱の先端は斜めに切断して球面との接
触面積を広くした。ロッド３の材料には耐摩耗性に優れ
たニッケル-クロム-モリブデン鋼を使用した。フレーム
５の材料は厚さ１mmのリン青銅で、そのアームでは球状
ミラー１と接触する部分に球面の窪みを設け、さらに対
向する２組のアーム先端の間隔が球状ミラー１の直径よ
り小さくなるように内側に変形してアームに弾力を与え
た。これは、球状ミラー１が球面窪みと弾力を有する４
つのアームに確実に保持することにより、球状ミラー１
が回転するときアームからはずれるのを防止することが
狙いである。製作した２軸回転機構の概略寸法は、縦７
×横８×長さ25mmで、１秒以下で球状ミラーを所定の角
度に設定できた。回転角の分解能は、半径３mmの球の外
周を１μｍ以下の量で駆動できるので、約0.3 mradであ
る。
【０００７】
【発明の効果】以上、説明した通り、本発明の２軸回転
機構は球状ミラーとロッドを有する圧電素子、およびそ
れにこれらを結合するフレームの３つの小形で単純な形
状の部品で構成されるため、構造が簡単で製作が容易に
なるという効果がある。また、圧電素子を包むフレーム
の概形が直方体になっているため、同じ２軸回転機構を
互いに接触させて上下左右に展開する場合には、多数の
２軸回転機構を体積的に効率良く収納することができ
る。
機構は球状ミラーとロッドを有する圧電素子、およびそ
れにこれらを結合するフレームの３つの小形で単純な形
状の部品で構成されるため、構造が簡単で製作が容易に
なるという効果がある。また、圧電素子を包むフレーム
の概形が直方体になっているため、同じ２軸回転機構を
互いに接触させて上下左右に展開する場合には、多数の
２軸回転機構を体積的に効率良く収納することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の２軸回転機構の構成を示す斜視
図である。
図である。
１ 球状ミラー ２ 光反射面 ３ ロッド ４ 圧電素子 ５ フレーム
Claims (1)
- 【請求項１】 表面の一部に平坦な鏡面を有する球状ミ
ラー、片端にロッドを有する圧電素子、およびフレーム
から構成され、球状ミラーの２軸回転が可能で、しかも
その２軸回転中心がミラー表面に存在し、かつ球状部分
と圧電素子のロッドが接触するように、これら両者を機
械的にフレームで保持し、圧電素子の変位をロッドを介
して球体に伝えることにより、鏡面を任意の方向に駆動
することを特徴とするミラー２軸回転機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25840393A JP3165301B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ミラー２軸回転機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25840393A JP3165301B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ミラー２軸回転機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113967A true JPH07113967A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3165301B2 JP3165301B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=17319752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25840393A Expired - Fee Related JP3165301B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | ミラー２軸回転機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3165301B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0916984A1 (en) * | 1997-11-15 | 1999-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Light deflection device and array thereof |
| WO2006005303A1 (de) * | 2004-07-08 | 2006-01-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur konzentration von licht, insbesondere von sonnenlicht |
| JP2016048295A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 厦▲門▼新▲鴻▼洲精密科技有限公司Ｘｉｎｈｏｎｇｚｈｏｕ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ，．Ｌｔｄ | 手振れ補正機能付屈曲光学式ズーム装置 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP25840393A patent/JP3165301B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0916984A1 (en) * | 1997-11-15 | 1999-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Light deflection device and array thereof |
| US6154302A (en) * | 1997-11-15 | 2000-11-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Light deflection device and array thereof |
| WO2006005303A1 (de) * | 2004-07-08 | 2006-01-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur konzentration von licht, insbesondere von sonnenlicht |
| JP2016048295A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 厦▲門▼新▲鴻▼洲精密科技有限公司Ｘｉｎｈｏｎｇｚｈｏｕ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ，．Ｌｔｄ | 手振れ補正機能付屈曲光学式ズーム装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3165301B2 (ja) | 2001-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |