JPH10282452A - Laser pointer - Google Patents

Laser pointer

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Publication number
JPH10282452A
JPH10282452A JP8780497A JP8780497A JPH10282452A JP H10282452 A JPH10282452 A JP H10282452A JP 8780497 A JP8780497 A JP 8780497A JP 8780497 A JP8780497 A JP 8780497A JP H10282452 A JPH10282452 A JP H10282452A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
mirror
magnetic field
laser
elastic
Prior art date
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Pending
Application number
JP8780497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Bessho
芳則 別所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VENTURE FORUM MIE KK
Original Assignee
VENTURE FORUM MIE KK
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10282452A publication Critical patent/JPH10282452A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a compact and low-priced laser pointer capable of realizing wide scanning and plotting a complicated geometric pattern by rocking a magnet with a mirror surface to reflect a laser beam and introducing the laser beam to the surface of the rocking magnet. SOLUTION: The surface 2 of the magnet 3 is worked in a mirror surface in order to reflect the laser beam 12. When external force is exerted on the magnetization of the magnet 3 by alternating magnetic field and the frequency thereof coincides with the natural oscillation of a mechanical system, resonance is caused and the magnet 3 worked to be the mirror surface is rocked at maximum amplitude by the slight alternating magnetic field generated from a chip coil 6a. The laser beam 12 projected from a laser beam generating means 11 is introduced to the surface 2 of the rocked magnet 3 and reflected by an optical path changing device 40 where a mirror for reflection is fixed, and the movement of the rocked magnet 3 is plotted on a projection surface at high speed. Therefore, an extremely wide straight line or curved line is plotted on the projection surface with the motion of the magnet 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【発明の属する技術分野】本発明は、レ−ザ−光を振動
あるいは揺動するミラ−に入射させ、その反射光を投影
面に照射することによって線あるいは曲線を描画させる
レ−ザ−ポインタの構造に係わるもので、特に弾性線の
先端部に取り付けられ、レーザー光を反射させるため鏡
面加工された磁石を複数の磁界発生手段により揺動さ
せ、広範囲な線や円あるいは楕円あるいは様々な幾何学
模様等を描画可能とするレ−ザ−ポインタに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser pointer for drawing a line or a curve by irradiating a laser beam on a vibrating or oscillating mirror and irradiating the reflected light on a projection surface. In particular, the magnet attached to the end of the elastic wire and mirror-finished to reflect the laser beam is swung by a plurality of magnetic field generating means to produce a wide range of lines, circles, ellipses, or various geometrical shapes. The present invention relates to a laser pointer capable of drawing a scientific pattern or the like.

【従来の技術】従来、線・円・楕円を描画するレ−ザ−
ポインタとしては、例えば特開平07−64018ある
いは特開平07−64019に開示されているものがあ
る。それは、バイモルフ型圧電素子の片端に反射用ミラ
ーを取り付け、その圧電素子に交流電圧を加えることに
よってそれを振動させ、レーザー光をその振動している
ミラーに導入し、その反射光で投影面に描画させるもの
である。詳細を説明すると、図8に示されるように、2
枚のバイモルフ型圧電素子が互いの振動方向が直交する
ように配置され、その各々(圧電素子X24、圧電素子
Y23)の先端部には、変位拡大機構を伴ったミラ−2
1、22が固定され、お互いに対向している。そして、
内部に設置された半導体レ−ザ−26から発射されたレ
−ザ−光が、その2枚のミラ−によって反射され、図示
されていない開口部から出射される構造になっている。
圧電素子X24に特定の周波数fxをもった交流電圧が
印可されると、圧電素子Xとミラ−22からなる機械系
は固有振動数fxで共振振動をおこし、レ−ザ−光をX
軸方向にスキャンする。また、同様に圧電素子Y23に
特定の周波数fyを持った交流電圧が印可されると、圧
電素子Yとミラ−21からなる機械系は固有振動数fy
で共振振動をおこし、レ−ザ−光はY軸方向にスキャン
せられる。この時の電気信号fx、fyの位相差あるい
は電圧差によって、直線・円・楕円等の描画を可能とす
るものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, lasers for drawing lines, circles and ellipses
Examples of the pointer include those disclosed in, for example, JP-A-07-64018 or JP-A-07-64019. It consists of attaching a reflecting mirror to one end of a bimorph type piezoelectric element, vibrating it by applying an AC voltage to the piezoelectric element, introducing laser light to the vibrating mirror, and applying the reflected light to the projection surface. This is to draw. In detail, as shown in FIG.
The two bimorph type piezoelectric elements are arranged so that their vibration directions are orthogonal to each other, and the tip of each of them (piezoelectric element X24, piezoelectric element Y23) has a mirror-2 with a displacement enlarging mechanism.
1, 22 are fixed and face each other. And
Laser light emitted from a semiconductor laser 26 installed inside is reflected by the two mirrors and emitted from an opening (not shown).
When an AC voltage having a specific frequency fx is applied to the piezoelectric element X24, the mechanical system including the piezoelectric element X and the mirror 22 resonates at the natural frequency fx, and emits laser light X.
Scan in the axial direction. Similarly, when an AC voltage having a specific frequency fy is applied to the piezoelectric element Y23, the mechanical system including the piezoelectric element Y and the mirror 21 has a natural frequency fy.
Causes a resonance vibration, and the laser light is scanned in the Y-axis direction. At this time, it is possible to draw a straight line, a circle, an ellipse, and the like by the phase difference or the voltage difference between the electric signals fx and fy.

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では、ミラ−を振動させる軸板として、金属板の
両面に圧電素子を張り合わせた所謂バイモルフ型の圧電
素子を採用している。基本的に、圧電素子の変位を利用
したものであるので、先端部に拡大機構を採用したとし
ても、ミラ−先端部の変位は高々400μm程度であ
り、振れ角に換算して約1.5度、光の反射則により反
射角が2倍拡大されることを考慮しても、わずかに3
度、すなわち3m先のレ−ザ−走査幅が120mm程度
にしか至らず、3m離れて投影面の幅全体を走査し、行
全体または列全体を指し示すことは不可能であった。ま
た、高電圧を印可しそれ以上の共振を強制すると、圧電
素子はセラミックスであるのでバイモルフを形成する金
属基板とは弾性限界が異なるため、圧電素子は金属基板
から剥離するか、もしくは破断するという欠点があっ
た。また、従来例では長さ30mm程度の圧電型バイモ
ルフを2枚使用し、それぞれにミラ−および保持部品を
を取り付けるものであり、部品点数が多い上、保持部品
の形状や加工精度および取り付け精度にばらつきがある
ため、共振周波数および振幅がそれぞれ異なり、そのば
らつきを調整するために更に制御部品等が必要となり、
低価格化に貢献するものではなかった。本発明は、上述
した問題点を解決するためになされたものであり、少な
い部品点数で安定した走査を可能とし、破断することな
く40度以上の大きい振れ角、すなわち幅広い走査を可
能とし、また更に複雑な幾何学模様をも描画可能とする
小型で低価格なレ−ザ−ポインタを提供することを目的
としている。
However, in the above-mentioned conventional example, a so-called bimorph type piezoelectric element in which a piezoelectric element is adhered to both sides of a metal plate is used as a shaft plate for vibrating the mirror. Basically, since the displacement of the piezoelectric element is used, even if an enlargement mechanism is adopted at the tip, the displacement of the mirror tip is at most about 400 μm, which is approximately 1.5 μm in terms of deflection angle. Despite the fact that the reflection angle is doubled due to the law of light reflection, only 3
In other words, the laser scanning width 3 m ahead is only about 120 mm, and it is impossible to scan the entire width of the projection surface 3 m away and point to the entire row or column. Also, when a high voltage is applied to force more resonance, the piezoelectric element is made of ceramic and has a different elastic limit from the metal substrate that forms the bimorph, so the piezoelectric element peels off or breaks from the metal substrate. There were drawbacks. In the conventional example, two piezoelectric bimorphs having a length of about 30 mm are used, and a mirror and a holding component are attached to each of them. The number of components is large, and the shape, processing accuracy, and mounting accuracy of the holding component are large. Due to the variation, the resonance frequency and the amplitude are different, and further control components and the like are required to adjust the variation,
It did not contribute to lower prices. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, enables stable scanning with a small number of parts, enables a large deflection angle of 40 degrees or more without breaking, that is, enables a wide scan, It is another object of the present invention to provide a small and inexpensive laser pointer capable of drawing a complicated geometric pattern.

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載のレ−ザ−ポインタは、レ−ザ−光を
単数あるいは複数の振動するミラ−に入射させ、その振
動するミラ−によって反射された光を投影面に照射する
ことによって線あるいは曲線を描画させるレ−ザ−ポイ
ンタであって、弾性線と該弾性線の後端を固定するハウ
ジングと該弾性線の先端部にあって鏡面加工された磁石
を固定するための固定治具と、該固定治具によって固定
され、かつレーザー光を反射させるために鏡面加工され
た磁石と、該磁石を揺動させるための単数あるいは複数
の磁界発生手段と、上記揺動せられた磁石の表面にレ−
ザ−光を導入する光路変換装置とを備えており、外部よ
り単数あるいは複数の磁界発生手段によって発生せられ
た交番磁界により、弾性線先端部の鏡面加工された磁石
は外力を受け、揺動せられる。更に、揺動せられた磁石
は弾性線からその揺動量に比例した復元力を受けるので
所謂共振系となり、磁界発生手段より周期的な磁界が加
えられると、共振を起こし大きく揺動される。レ−ザ−
光は、光路変換装置を介して大きく揺動された磁石の表
面に導入され、反射則により2倍の角度で反射され、投
影面に描画される。したがって、従来例よりはるかに大
きい直線あるいは曲線を描くことができる。また、請求
項2に記載のレ−ザ−ポインタは、その弾性線は更に弾
性限界の高い超弾性特性を有する形状記憶合金からなっ
ている。超弾性特性を有する形状記憶合金は、弾性限界
が通常の金属にくらべてはるかに大きいので、外力によ
ってより大きく屈曲することができる。したがって、そ
の揺動磁石の表面にレ−ザ−光を導入し、反射させるこ
とにより、より大きい角度、すなわちより広い幅で直線
あるいは曲線を描くことができる。また、請求項3に記
載のレ−ザ−ポインタは、その光路変換装置が、弾性線
と、該弾性線の後端を固定するハウジングと、該弾性線
の先端部に鏡面加工された磁石を固定するための固定治
具と、該固定治具によって固定され、かつレーザー光を
反射させるためにその表面が鏡面加工された磁石と、外
部より該磁石を揺動させるための単数あるいは複数の磁
界発生手段を備えている。したがって、光路変換装置に
設けられた磁界発生手段によって、同じく交番磁界を発
生させれば、同様に光路変換装置に設けられた磁石も揺
動するので、その磁石の表面に導入されたレ−ザ−光は
その揺動角に応じて反射される。したがって、レーザ−
光は、周波数の異なる複数の揺動する磁石の表面で反射
されることになるので、投影面にはその周波数の差ある
いはその振幅の差によって、円または楕円を基準とした
複雑な幾何学模様を描くことができる。また、請求項4
に記載のレ−ザ−ポインタは、その磁界発生手段に、フ
ェライトあるいは電磁軟鉄をコアとする数ミリ角のチッ
プコイルを用いている。従って、従来に比べはるかに小
型で安価なレ−ザ−ポインタを提供できる。
In order to achieve this object, a laser pointer according to the first aspect of the present invention causes a laser beam to be incident on one or more vibrating mirrors and vibrates. A laser pointer for drawing a line or a curve by irradiating light reflected by a mirror onto a projection surface, comprising a housing for fixing an elastic line and a rear end of the elastic line, and a front end of the elastic line. A fixing jig for fixing a mirror-finished magnet, a magnet fixed by the fixing jig and mirror-finished for reflecting a laser beam, and a singular for rocking the magnet Alternatively, a plurality of magnetic field generating means and a laser are provided on the surface of the rocked magnet.
And an optical path changing device for introducing the light, and the mirror-finished magnet at the distal end of the elastic wire receives an external force due to an alternating magnetic field generated by one or more magnetic field generating means from the outside, and oscillates. Can be done. Further, since the rocked magnet receives a restoring force proportional to the rocking amount from the elastic wire, it becomes a so-called resonance system. When a periodic magnetic field is applied from the magnetic field generating means, resonance occurs and the magnet is rocked largely. Laser
The light is introduced into the surface of the magnet that has been greatly swung through the optical path changing device, is reflected at a double angle by the reflection law, and is drawn on the projection surface. Therefore, it is possible to draw a straight line or a curve much larger than the conventional example. Further, in the laser pointer according to the second aspect, the elastic line is made of a shape memory alloy having a superelastic characteristic having a higher elastic limit. Shape memory alloys with superelastic properties have much higher elastic limits than ordinary metals, and can bend more by external forces. Therefore, by introducing and reflecting the laser light on the surface of the oscillating magnet, a straight line or a curve can be drawn at a larger angle, that is, a wider width. According to a third aspect of the present invention, in the laser pointer, the optical path changing device comprises an elastic line, a housing for fixing a rear end of the elastic line, and a magnet having a mirror-finished end portion of the elastic line. A fixing jig for fixing, a magnet fixed by the fixing jig and having a mirror-finished surface for reflecting laser light, and one or more magnetic fields for swinging the magnet from outside Generating means. Therefore, if an alternating magnetic field is also generated by the magnetic field generating means provided in the optical path conversion device, the magnet provided in the optical path conversion device also swings, so that the laser introduced on the surface of the magnet is also used. The light is reflected according to its swing angle; Therefore, the laser
Since light is reflected from the surface of a plurality of oscillating magnets with different frequencies, the projection surface has complex geometric patterns based on circles or ellipses depending on the difference in the frequency or the difference in the amplitude. Can be drawn. Claim 4
The laser pointer described in (1) uses a chip coil of several mm square having a core of ferrite or soft magnetic iron as its magnetic field generating means. Therefore, it is possible to provide a laser pointer that is much smaller and less expensive than the conventional one.

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本実施形態のレ−
ザ−ポインタの構造を示すものであり、大きくレーザー
光発生手段11,光路変換装置40およびミラ−揺動部
10に分けられる。ミラ−揺動部10において、1は本
発明に用いた弾性線であり、本実施例ではより大きく揺
動させるため超弾性特性を示すNiTiからなる形状記
憶合金を採用した。その長さは約10mm、線径は約3
00μmである。3は、レ−ザ−光を反射させるために
表面2が鏡面加工された磁石であり、その大きさは外径
5mm厚さ1mmである。また、その材質は一般的な磁
石であるアルミニュウム・ニッケル・コバルトであり、
10000ガウス程度の残留磁束密度を持つものであ
る。4は鏡面加工された磁石3をこの弾性線1に固定す
るための固定治具であり、図示はしないが中央にφ0.
3の小孔があけられている。そして、その穴に弾性線1
が挿入され、磁石3と弾性線1をともに接着材で強固に
結合させている。はY軸方向の磁界を発生させる磁界
発生手段で、数ミリ角のフェライトにコイルをまいたイ
ンダクタンスが約330μHの所謂チップコイル5a
と、そのチップコイルに交番電流を与えるための交番電
流発生器5bとからなっている。同様に、はX軸方向
の磁界を発生させる磁界発生手段で、数ミリ角のフェラ
イトにコイルをまいたチップコイル6aと、そのチップ
コイルに交番電流を与えるための交番電流発生器6bと
からなり、形状およびインダクタンスの大きさはY軸方
向のそれと同じである。9は、先端部に鏡面加工された
磁石3および固定治具4の付いた弾性線を固定するため
のハウジングであり、9a,9bに分けられ、弾性線1
を挟み込み、9a,9bをねじ止めすることで弾性線の
長さを調節することができる。また、11はレーザー光
発生手段であり、該手段より出射されたレーザー光12
は光路変換装置40によって光路が曲げられ鏡面加工さ
れた磁石表面2に導かれる構成になっている。一般にこ
のような弾性線の先端部に質量のあるものを固定した機
械系は、その弾性線のバネ定数およびその機械系の慣性
モ−メントに関係した固有振動数を持つことが知られて
いる。そして、図2に示すようにこの磁石3の磁化Mが
交番磁界Hにより外力を受け、その周波数ωと上記機械
系の固有振動数ω0が一致すると共振がおこり、チップ
コイル6aから発生せられるわずかな交番磁界Hで、鏡
面加工された磁石3は最大振幅θmaxで揺動させられる
のである。そして、レ−ザ−光発生手段11から発射さ
れたレ−ザ−光12は、図示しない反射用ミラ−が固定
された光路変換装置40によって上記揺動磁石3の表面
2に導入されるとともに反射され、揺動された磁石3の
動きが、図示しない投影面に高速に描画されるのであ
る。次に、上述の構成のレ−ザ−ポインタの動作につい
て説明する。図3に示すように、チップコイル6aに交
番電流発生器6bによって交番パルス電流を流すとチッ
プコイル6の周囲には交番磁界Hが形成される。そし
て、弾性線1の先端部に固定された磁化Mの磁石3は、
図4(a)、(b)に示すようにこの交番磁界Hにより
ハウジング9によって固定された固定点Oを中心にM・
H・cosθのトルクを受ける。なぜなら、図4の
(a)に示す磁荷+mは時計回りの方向に+ml2Hc
osθのトルクを受け、また磁荷−mは同様に反時計回
りの方向に−ml1Hcosθ のトルクをうける。した
がってその合成トルクΓはm(l2-1)Hcosθ す
なわちMHcosθとなるからである。(但し、±mは
磁荷、l1、l2はそれぞれハウジングによって固定され
た固定点Oからの磁荷±mまでの距離、Mは磁石3の磁
化、Hは磁界の強さ、θは振れ角である。)また、磁石
3はふれ角がθの場合、弾性線による復元モーメントk
θも同時に受ける。(但し、kは弾性線1のバネ定数で
ある。)さらに、磁石3が高速に揺動する場合、空気と
の摩擦抵抗および弾性線内部の摩擦抵抗によって、dθ
/dtに比例した減衰モ−メントも受けることになる。
そして、前記トルクが周期的に角振動数ωで加わると、
弾性線1を伴った磁石3、固定治具4は揺動運動を始め
る。この振動系を微分方程式で表すと次に示す式とな
る。 I・d2θ/dt2+C・dθ/dt+k・θ=MHco
sωt 但し θ:振れ角 I:先端部に質量を持った弾性張り機械系の慣性モ−メ
ント C:減衰係数 k:バネ定数 M:磁石の磁化 H:磁界の強さ ω:交番磁界の周波数 t:時間 これは、減衰振動系に強制力が加わった場合の微分方程
式で、その一般解は下に示す式で表せられる。 θ=MH/I[(ω0 2−ω22+4μ2ω2-1/2cos
(ωt−α) tanα=2μω/ω0 2−ω2 μ=C/2I 但し、ω0: 固有振動数または共振周波数 α: 位相遅れ角 つまり交番磁界Hの周波数ωと鏡面加工された磁石3、
固定治具4およびバネ定数kの弾性線1とからなる機械
系の固有振動数ω0とが一致した場合に共振を起こし、
最大の振れ角になるのである。また、その時の位相遅れ
角は、上式よりα=90°、すなわち図示はしないがチ
ップコイルに流れる電流波形と、磁石3の振れ角波形と
を比較すると90°の位相ずれとなるのである。本実施
例の場合、チップコイル6aへの印可電圧約1V、チッ
プコイルに流れる電流約80mA、交番磁界周波数(ω
0)約100Hzで、X軸方向への振れ角(いわゆる走
査角2θ)、が約40度で共振状態となった。また、こ
のことは、同様にチップコイル5aに発生させる周波数
ω0の交番磁界Hと磁化Mとの相互作用についても成立
し、それぞれの相互作用はベクトルの演算則(力の合成
則)に従うのである。すなわち、図5に示すように、X
軸方向の交番磁界をHX=Hcosω0t、Y軸方向の交
番磁界をHY =Hcos(ω0t+β)とすると、(た
だしβはY軸方向交番磁界の位相ずれ角)X軸方向の交
番磁界とY軸方向の交番磁界が同相の場合(β=0
°)、力の合成則により鏡面加工された磁石はX軸、Y
軸にたいして45度の角度で揺動し、図5(a)の点線
で示す軌跡となり、お互いの位相が90度ずれている場
合すなわちβ=90°の場合、その軌跡は図5(b)に
示されるような円となり、その他の位相ずれでは、その
軌跡はその位相差に応じた図5(c)に示す楕円とな
る。このように、位相差βを変化させることによって、
ミラ−の運動は直線、楕円、円と変化させることができ
るのである。つまり、従来例では2枚の圧電素子を別々
にX軸方向およびY軸方向に振動させ、円あるいは楕円
を描かせていたが、本発明では1本の弾性線に固定され
た1個の磁石をX軸方向、Y軸方向に同時に揺動する構
造をとっているため、部品取り付け等の機械的誤差によ
る不安定さがなく、図示はしないが水晶振動子等によっ
て上述の駆動電気信号の位相遅れ角βが与えられれば、
極めて安定した直線・円・楕円が描画可能となるのであ
る。また、X軸方向、Y軸方向の交番磁界の振幅
(HX、HY)を変化させると、楕円の長軸がX−Y平面
内で回転することになり、より様々な直線および楕円運
動をさせることができる。そして投影面には、その様々
な揺動運動がレ−ザ−光によって拡大描画されるのであ
る。さらに、上の例では静止した光路変換装置40によ
ってレ−ザ−光12が揺動磁石の表面2に導入された
が、この光路変換装置40を同様の手法でミラ−を揺動
させるミラ−揺動装置30(図6)で置き換え、そのミ
ラ−を揺動させることによって、さらに視聴者の注意力
を喚起させる複雑な幾何学模様を描くこともできる。こ
のミラ−揺動装置30は図1のレ−ザ−ポインタ構成説
明図におけるミラ−揺動部10と構成は同じであるが、
交番電流発生装置35b、36bの周波数および位相が
ミラ−揺動部10 のそれと異なるものである。例え
ば、光路変換装置40をミラ−揺動装置30に置き換
え、そのミラ−を63Hzで微小円運動させ、同様に鏡
面加工された磁石3を105Hzで微小円運動させる
と、レーザー光は図7(a)のような幾何学模様を描
き、同じくミラ−揺動装置30を240Hzで微小円運
動させ、同じく鏡面加工された磁石3を130Hzで微
小円運動させると図7(b)のような幾何学模様とな
り、視聴者の注意をさらに喚起することができる。以上
説明したように、弾性線と鏡面加工された磁石およびチ
ップコイルを用いることにより、簡単な構成にもかかわ
らず、小型、安価かつ描画範囲の広いレ−ザ−ポインタ
を実現することができた。以上、上述した実施形態はレ
−ザ−ポインタを実現した1実施例であり、本発明の趣
旨を逸脱しない限り、様々な変形を行うことができる。
例えば、本発明には弾性線として、より大きく揺動させ
るため超弾性特性を示すNiTiからなる形状記憶合金
を採用したが、他の材質、例えばバネ材として有名なリ
ン青銅、あるいは抗張力鋼線であるピアノ線もしくはア
モルファス線あるいは純鉄等のウィスカ−(ひげ結晶)
を用いてもよい。すなわち、弾性特性を示す材質からな
る線材であれば、特に限定するものではなく、また。そ
の断面形状が円形状ではなく、楕円状である異径線であ
ったり、その他の形状をとる線材であってもよいのであ
る。また、請求項1記載のレ−ザ−ポインタの実施例で
は、光路変換装置40として単なる固定ミラ−を用いた
が、レ−ザ−を光ファイバ−に通し、その光ファイバ−
を屈曲させ、光ファイバ−からの出射光を磁石3の鏡面
2に導いても、同じ光路変換装置としての役割を果たす
のである。また、上記実施例では鏡面加工された磁石を
採用したが、その代わりに、厚さ1mm程度の通常の光
学ミラーを同じく厚さ1mm程度の磁石に接着材などで
固定した磁石付きミラ−を用いてもよいのである。さら
に、上記実施例では鏡面加工された磁石3と弾性線1を
固定するため固定治具4を用いたが、固定治具の材料に
磁性材料を採用し、その表面を鏡面加工することで、鏡
面、磁石、固定という3機能を1部材で置き換えてもよ
いのである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a laser according to this embodiment.
This shows the structure of the pointer, which largely includes a laser beam generating means 11, an optical path changing device 40, and a mirror oscillating section.
Divided into ten . In the mirror oscillating portion 10 , reference numeral 1 denotes an elastic wire used in the present invention. In this embodiment, a shape memory alloy made of NiTi exhibiting superelastic characteristics is employed in order to oscillate more greatly. Its length is about 10mm, wire diameter is about 3
00 μm. Reference numeral 3 denotes a magnet whose surface 2 is mirror-finished to reflect laser light, and has an outer diameter of 5 mm and a thickness of 1 mm. The material is aluminum, nickel and cobalt, which are common magnets.
It has a residual magnetic flux density of about 10,000 Gauss. Reference numeral 4 denotes a fixing jig for fixing the mirror-finished magnet 3 to the elastic wire 1.
Three small holes are drilled. And elastic wire 1
Are inserted, and the magnet 3 and the elastic wire 1 are firmly connected together with an adhesive. Numeral 5 is a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the Y-axis direction.
And an alternating current generator 5b for applying an alternating current to the chip coil. Similarly, reference numeral 6 denotes a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the X-axis direction. The magnetic field generating means comprises a chip coil 6a in which a ferrite of several mm square is coiled and an alternating current generator 6b for applying an alternating current to the chip coil. Thus, the shape and the magnitude of the inductance are the same as those in the Y-axis direction. Reference numeral 9 denotes a housing for fixing an elastic wire having a magnet 3 and a fixing jig 4 which are mirror-finished at the tip, and is divided into 9a and 9b.
And the length of the elastic wire can be adjusted by screwing 9a and 9b. Reference numeral 11 denotes a laser light generating means, and the laser light 12 emitted from the means is provided.
Is configured such that the optical path is bent by the optical path conversion device 40 and guided to the mirror-finished magnet surface 2. In general, it is known that a mechanical system in which a mass is fixed at the tip of such an elastic wire has a natural frequency related to the spring constant of the elastic wire and the inertia moment of the mechanical system. . Then, as shown in FIG. 2, the magnetization M of the magnet 3 receives an external force due to the alternating magnetic field H. When the frequency ω matches the natural frequency ω 0 of the mechanical system, resonance occurs, and the chip coil 6a generates the resonance. With a slight alternating magnetic field H, the mirror-finished magnet 3 is swung at the maximum amplitude θmax. The laser light 12 emitted from the laser light generating means 11 is introduced into the surface 2 of the oscillating magnet 3 by an optical path changing device 40 to which a reflecting mirror (not shown) is fixed. The reflected and oscillated movement of the magnet 3 is drawn at high speed on a projection plane (not shown). Next, the operation of the laser pointer having the above configuration will be described. As shown in FIG. 3, when an alternating pulse current is applied to the chip coil 6a by the alternating current generator 6b, an alternating magnetic field H is formed around the chip coil 6. And the magnet 3 of magnetization M fixed to the tip of the elastic wire 1
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), M · M around the fixed point O fixed by the housing 9 by the alternating magnetic field H.
It receives torque of H · cos θ. This is because the magnetic charge + m shown in (a) of FIG. 4 is + ml 2 Hc in the clockwise direction.
osθ, and the magnetic charge −m is similarly counterclockwise −ml 1 Hcos θ. Of torque. Therefore, the resultant torque m is m (l 2 −l 1 ) Hcos θ, that is, MHcos θ. (However, ± m is the magnetic charge, l 1 and l 2 are the distances from the fixed point O fixed by the housing to the magnetic charge ± m, M is the magnetization of the magnet 3, H is the strength of the magnetic field, θ is When the deflection angle is θ, the magnet 3 has a restoring moment k due to the elastic line.
also receives θ. (However, k is the spring constant of the elastic wire 1.) Further, when the magnet 3 swings at a high speed, dθ is determined by the frictional resistance with air and the frictional resistance inside the elastic wire.
A damping moment proportional to / dt is also received.
Then, when the torque is periodically applied at the angular frequency ω,
The magnet 3 with the elastic wire 1 and the fixing jig 4 start oscillating movement. When this vibration system is represented by a differential equation, the following equation is obtained. I · d 2 θ / dt 2 + C · d θ / dt + k · θ = MHco
sωt where θ: deflection angle I: inertia moment of elastic tensioned mechanical system with mass at the tip C: damping coefficient k: spring constant M: magnet magnetization H: magnetic field strength ω: frequency of alternating magnetic field t : Time This is a differential equation when a forcing force is applied to the damped oscillation system, and its general solution can be expressed by the following equation. θ = MH / I [(ω 0 2 −ω 2 ) 2 +4 μ 2 ω 2 ] -1/2 cos
(Ωt−α) tan α = 2 μω / ω 0 2 −ω 2 μ = C / 2I where ω 0 : natural frequency or resonance frequency α: phase lag angle, that is, the frequency ω of the alternating magnetic field H and the mirror-finished magnet 3 ,
When the natural frequency ω 0 of the mechanical system composed of the fixing jig 4 and the elastic wire 1 having the spring constant k matches, resonance occurs,
It becomes the maximum deflection angle. Further, the phase delay angle at that time is α = 90 ° from the above equation. That is, although not shown, the current waveform flowing through the chip coil and the deflection angle waveform of the magnet 3 have a phase shift of 90 °. In the case of this embodiment, the applied voltage to the chip coil 6a is about 1 V, the current flowing through the chip coil is about 80 mA, and the alternating magnetic field frequency (ω
0 ) At about 100 Hz, a resonance state occurred when the deflection angle in the X-axis direction (so-called scanning angle 2θ) was about 40 degrees. This also holds true for the interaction between the alternating magnetic field H and the magnetization M at the frequency ω 0 generated in the chip coil 5a, and each interaction follows the vector operation rule (force composition rule). is there. That is, as shown in FIG.
Assuming that the alternating magnetic field in the axial direction is H X = Hcosω 0 t and the alternating magnetic field in the Y axis direction is H Y = Hcos (ω 0 t + β), (where β is the phase shift angle of the alternating magnetic field in the Y axis direction) When the alternating magnetic field and the alternating magnetic field in the Y-axis direction are in phase (β = 0
°), the magnet mirror-finished according to the force composition rule
It swings at an angle of 45 degrees with respect to the axis, and becomes a locus indicated by a dotted line in FIG. 5A. When the phases are shifted by 90 degrees, that is, when β = 90 °, the locus is shown in FIG. As shown in FIG. 5 (c), the trajectory becomes an ellipse shown in FIG. 5 (c) corresponding to the phase difference. Thus, by changing the phase difference β,
The movement of the mirror can be changed to a straight line, an ellipse, or a circle. That is, in the conventional example, two piezoelectric elements are separately vibrated in the X-axis direction and the Y-axis direction to draw a circle or an ellipse, but in the present invention, one magnet fixed to one elastic line is used. Has a structure that swings simultaneously in the X-axis direction and the Y-axis direction, so that there is no instability due to mechanical errors such as attachment of components. Given the delay angle β,
Extremely stable straight lines, circles, and ellipses can be drawn. Also, when the amplitudes (H X , H Y ) of the alternating magnetic field in the X-axis direction and the Y-axis direction are changed, the major axis of the ellipse rotates in the XY plane, and more various linear and elliptical motions Can be made. Then, the various swinging motions are enlarged and drawn on the projection surface by the laser light. Further, in the above example, the laser beam 12 was introduced to the surface 2 of the oscillating magnet by the stationary optical path conversion device 40. However, the mirror which oscillates the mirror using the optical path conversion device 40 in the same manner. By replacing the swinging device 30 with the swinging device 30 (FIG. 6) and swinging the mirror, it is possible to draw a complicated geometric pattern that further evokes the attention of the viewer. The mirror oscillating device 30 has the same configuration as the mirror oscillating unit 10 in the laser pointer configuration explanatory diagram of FIG.
The frequency and phase of the alternating current generators 35b and 36b are different from those of the mirror oscillating unit 10 . For example, when the optical path changing device 40 is replaced with a mirror rocking device 30, the mirror is made to make a small circular motion at 63 Hz, and the mirror-finished magnet 3 is made to make a small circular motion at 105 Hz. A geometric pattern as shown in FIG. 7A is drawn, and the mirror-oscillating device 30 is made to make a small circular motion at 240 Hz, and the mirror-finished magnet 3 is made to make a small circular motion at 130 Hz. It becomes a learning pattern and can further raise the viewer's attention. As described above, a small, inexpensive laser pointer with a wide drawing range can be realized by using an elastic wire, a mirror-finished magnet and a chip coil, despite a simple configuration. . The above-described embodiment is one example in which a laser pointer is realized, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the present invention, as the elastic wire, a shape memory alloy made of NiTi exhibiting super-elastic properties for larger swinging is adopted, but other materials, for example, phosphor bronze, which is famous as a spring material, or a tensile strength steel wire, Whisker (whisker crystal) of a certain piano wire, amorphous wire or pure iron
May be used. That is, the wire is not particularly limited as long as the wire is made of a material exhibiting elastic characteristics. The cross-sectional shape is not circular, but may be an elliptical wire having a different diameter, or a wire having another shape. Further, in the embodiment of the laser pointer according to the first aspect, a simple fixed mirror is used as the optical path changing device 40, but the laser is passed through an optical fiber, and the optical fiber
Is bent, and the light emitted from the optical fiber is guided to the mirror surface 2 of the magnet 3, so that it functions as the same optical path conversion device. In the above embodiment, a mirror-finished magnet is used. Instead, a mirror with magnet in which an ordinary optical mirror having a thickness of about 1 mm is fixed to a magnet having a thickness of about 1 mm with an adhesive or the like is used instead. It may be. Further, in the above embodiment, the fixing jig 4 is used to fix the mirror-finished magnet 3 and the elastic wire 1, but a magnetic material is adopted as the fixing jig material, and the surface thereof is mirror-finished. The three functions of mirror surface, magnet, and fixing may be replaced by one member.

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、請
求項1記載のレ−ザ−ポインタによれば、ミラ−を揺動
させる揺動軸に弾性限界の高い弾性線を用いているの
で、外部に設置された単数あるいは複数の磁界発生手段
は、該弾性線の先端部に設けられた磁石を大きく揺動さ
せることができる。従って、その揺動せられた磁石の鏡
面加工された表面にレ−ザ−光を導入し、反射させるこ
とによって、反射則により2倍に拡大されて、例えば走
査角40度という大きい角度で反射され、投影面に描画
される。すなわち、投影面に揺動磁石の運動に伴って、
従来例よりきわめて広い幅で直線あるいは曲線を描くこ
とができる。また、請求項2に記載のレ−ザ−ポインタ
によれば、その弾性線は更に弾性限界の高い超弾性特性
を有する形状記憶合金からなっている。超弾性特性を有
する形状記憶合金は、弾性限界が通常の金属にくらべて
はるかに大きいので、大きい外力によっても塑性あるい
は破断することなく、はるかに大きく屈曲することがで
きる。 したがって、その揺動ミラ−にレ−ザ−光を反
射させることにより、例えば走査角60度以上というよ
り大きい角度、すなわち従来例や通常の弾性線を用いた
場合より、はるかに広い幅で直線あるいは曲線を描くこ
とができる。また、請求項3に記載のレ−ザ−ポインタ
によれば、その光路変換装置が、弾性線と、該弾性線の
後端を固定するハウジングと、該弾性線の先端部に鏡面
加工された磁石および固定治具を備え、外部に設けられ
た単数あるいは複数の磁界発生手段とで、その鏡面加工
された磁石を揺動させるミラー揺動装置となっている。
したがって、このミラ−揺動装置に設けられた磁界発
生手段によって、同じく交番磁界を発生させれば、同様
にそのミラ−も揺動するので、レ−ザ−光は、周波数の
異なる複数の揺動ミラ−によって反射投影されることに
なり、周波数差あるいは揺動振幅差によって、複雑な幾
何学模様を描くことができ、視聴者の注意をより高める
ことができる。また、請求項4に記載のレ−ザ−ポイン
タによれば、その磁界発生手段に、フェライトあるいは
電磁軟鉄をコアとする数ミリ角のチップコイルを用いて
いる。とくに、フェライトを用いた所謂チップコイル
は、通信機器用に大量生産されているため、非常に安価
である。従って、従来に比べはるかに小型で安価なレ−
ザ−ポインタを提供できるのである。
As is apparent from the above description, according to the laser pointer of the first aspect, since the elastic axis having a high elastic limit is used for the oscillation axis for oscillating the mirror. In addition, one or more magnetic field generating means provided outside can greatly swing the magnet provided at the end of the elastic wire. Therefore, by introducing and reflecting the laser light on the mirror-finished surface of the oscillated magnet, the laser light is enlarged twice according to the law of reflection, and is reflected at a large angle, for example, a scanning angle of 40 degrees. Is drawn on the projection surface. That is, with the movement of the swing magnet on the projection surface,
A straight line or a curve can be drawn with a much wider width than the conventional example. According to the laser pointer of the second aspect, the elastic line is made of a shape memory alloy having a superelastic characteristic having a higher elastic limit. Shape memory alloys having superelastic properties have a much larger elastic limit than ordinary metals, and therefore can bend much more without being plastically or fractured even by a large external force. Therefore, by reflecting the laser light on the oscillating mirror, a straight line having a much larger width, for example, a scanning angle of 60 degrees or more, that is, a much wider width than that of the conventional or ordinary elastic wire is used. Or you can draw a curve. According to the laser pointer of the third aspect, the optical path changing device has an elastic line, a housing for fixing a rear end of the elastic line, and a mirror-finished surface at a front end of the elastic line. A mirror oscillating device that includes a magnet and a fixing jig, and oscillates the mirror-finished magnet with one or more magnetic field generating means provided outside.
Therefore, if an alternating magnetic field is generated by the magnetic field generating means provided in the mirror oscillating device, the mirror also oscillates, so that the laser light is transmitted to a plurality of oscillators having different frequencies. Reflection and projection are performed by the moving mirror, and a complicated geometric pattern can be drawn by the frequency difference or the swing amplitude difference, and the viewer's attention can be further enhanced. According to the laser pointer of the fourth aspect, a chip coil of several mm square having a core of ferrite or electromagnetic soft iron is used for the magnetic field generating means. In particular, so-called chip coils using ferrite are very cheap because they are mass-produced for communication devices. Therefore, much smaller and cheaper lasers
The pointer can be provided.

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

【図1】本発明の請求項第1項の実施例を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment according to claim 1 of the present invention.

【図2】交番磁界と弾性線を伴った磁石との共振状態を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a resonance state of an alternating magnetic field and a magnet having elastic lines.

【図3】チップコイルから発生する磁界と磁化Mの配置
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of a magnetic field and a magnetization M generated from a chip coil.

【図4】磁化Mが交番磁界Hから受けるトルクΓを示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a torque Γ that a magnetization M receives from an alternating magnetic field H.

【図5】X軸方向の交番磁界と、Y軸方向の交番磁界の
位相ずれによって変化する揺動パタ−ンを示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a swing pattern that changes due to a phase shift between an alternating magnetic field in the X-axis direction and an alternating magnetic field in the Y-axis direction.

【図6】弾性線と磁石とチップコイルを備えたミラ−揺
動装置の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a mirror oscillating device including an elastic wire, a magnet, and a chip coil.

【図7】周波数の異なる2つの揺動ミラ−によって反射
投影された、レーザー光の投影パターンを示す図であ
る。
FIG. 7 is a view showing a projection pattern of laser light reflected and projected by two oscillating mirrors having different frequencies.

【図8】従来のバイモルフ型圧電素子を用いたレーザー
ポインタの構成図である
FIG. 8 is a configuration diagram of a laser pointer using a conventional bimorph type piezoelectric element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 弾性線 2 鏡面 3 磁石 4 固定治具 5 磁界発生手段 6 磁界発生手段 9 ハウジング 11 レーザー光発生手段 12 レーザー光 40 光路変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Elastic wire 2 Mirror surface 3 Magnet 4 Fixing jig 5 Magnetic field generating means 6 Magnetic field generating means 9 Housing 11 Laser light generating means 12 Laser light 40 Optical path conversion device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レ−ザ−光を単数あるいは複数の振動する
ミラ−に入射させ、その振動するミラ−によって反射さ
れた光を投影面に照射することによって線あるいは曲線
を描画させるレ−ザ−ポインタにおいて、弾性線と、該
弾性線の後端を固定するハウジングと、該弾性線の先端
部にあって、鏡面加工された磁石を固定するための固定
治具と、該固定治具によって固定され、かつレーザー光
を反射させるために鏡面加工された磁石と、該磁石を外
部より揺動させるための単数あるいは複数の磁界発生手
段と、上記磁界発生手段によって揺動せられた磁石の鏡
面にレ−ザ−光を導入するための光路変換装置とを備え
たことを特徴とするレ−ザ−ポインタ
1. A laser for drawing a line or a curve by irradiating a laser beam on one or a plurality of oscillating mirrors and irradiating a light reflected by the oscillating mirror onto a projection surface. A pointer, a housing for fixing an elastic line, a rear end of the elastic line, a fixing jig for fixing a mirror-finished magnet at a distal end of the elastic line, and a fixing jig. A magnet fixed and mirror-finished to reflect laser light, one or more magnetic field generating means for rocking the magnet from outside, and a mirror surface of the magnet rocked by the magnetic field generating means And a light path changing device for introducing laser light to the laser pointer.
【請求項2】前記弾性線は超弾性特性を有する形状記憶
合金からなることを特徴とする請求項1に記載のレ−ザ
−ポインタ
2. The laser pointer according to claim 1, wherein said elastic wire is made of a shape memory alloy having superelastic properties.
【請求項3】前記光路変換装置が、弾性線と、該弾性線
の後端を固定するハウジングと、該弾性線の先端部にあ
って、鏡面加工された磁石を固定するための固定治具
と、該固定治具によって固定され、かつレーザー光を反
射させるために鏡面加工された磁石と、該磁石を外部よ
り揺動させるための単数あるいは複数の磁界発生手段と
を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項2
に記載のレ−ザ−ポインタ
3. An optical path changing device comprising: an elastic wire; a housing for fixing a rear end of the elastic wire; and a fixing jig for fixing a mirror-finished magnet at a front end of the elastic wire. A magnet fixed by the fixing jig and mirror-finished to reflect laser light, and one or more magnetic field generating means for swinging the magnet from outside. Claim 1 or Claim 2
Laser pointer described in
【請求項4】前記磁界発生手段は、微小フェライトある
いは微小電磁軟鉄をコアとし、該コアに導線が巻かれた
チップコイルと該コイルに交番電流を流す交番電流発生
器とからなることを特徴とする請求項1ないし請求項3
に記載のレ−ザ−ポインタ
4. The magnetic field generating means comprises a core coil made of fine ferrite or micro-electromagnetic soft iron, a chip coil having a conductive wire wound around the core, and an alternating current generator for supplying an alternating current to the coil. Claim 1 to Claim 3
Laser pointer described in
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015125976A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 オリンパス株式会社 Method for calculating optical scanning locus, and optical scanning device

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