JPS586384B2 - 捩れ振動型光偏向器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光源からの光束を偏向させる捩れ振動型光偏向
器に関する。

従来の捩れ振動型光偏向器について、その平面図である
第１ａ図、その正面図である第１ｂ図に基づいて説明す
る。

第１ａ，ｌｂ図において、強磁性体でないバネ材、例え
ばリン青銅の棒１を、その一端１ａで基体７に固定し、
他端１ｂには鏡４を棒１の中心軸上に、中心軸と鏡４の
面を一致させて固定する。

他端１ｂに可動鉄片５を貫通させて棒１と垂直にかつ左
右均等に固定し、可動鉄片５の周囲にコイル２を互いに
接触しない様に巻《。

このコイル２は永久磁石３に固定された固定鉄片６に固
定され、固定鉄片６は端部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有
している。

端部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは永久磁石３により、磁化
されており、第１ａ図の如《、端部５ａ，５ｂが同極で
、端部６ｃ，６ｄが端部５ａ，５ｂに相反する極である
。

可動鉄片５の一端５ａが固定鉄片６の端部５ａ，５ｄの
間に、他端５ｂが端部５ｂ，５ｃの間に、互いに接触し
ないように可動鉄片５と固定鉄片６とが設けられている
。

以上の如《捩れ振動型光偏向器は、棒１と可動鉄片５と
鏡４とから成る捩れ振動子と、捩れ振動子に回転モーメ
ントを与える為の電磁コイル２と磁石３とから構成され
ている。

棒１、可動鉄片５、鏡４から構成される捩れ振動子の共
振周波数に等しい、又は近似の周波数の交流をコイル２
に流し、可動鉄片５の両端５ａ、及び５ｂの極性を交互
に反転させることにより、捩れ振動子に繰返し反転する
回転モーメントを与える。

その結果、鏡４は棒１の軸を中心に振動回転され、自身
への入射する光を偏向させて出射していた。

しかるに、鏡４の振動周波数を高《する為には即ち高い
共振周波数を得る為には、棒１の軸の回りの慣性モーメ
ントを小さくする必要があり、その為には可動鉄片５を
短かくする必要がある。

しかし、可動鉄片５を短《すると元来コイル２を設ける
為の空間が狭いところ、更にその空間を狭めてしまい、
その結果コイル２の巻線を少なくしてしまう。

従来の光偏向器は慣性モーメントを小さくする為に可動
鉄片５の長さを短か《し、それにコイルを巻いていたの
で棒１を駆動させる為の回転モーメントが小さ《なると
いう欠点をもっていた。

本発明の目的は、慣性モーメントを太き《することな《
、棒に大きな回転モーメントを与え、かつ大きな共振周
波数をもった共振型捩れ振動子を有する光偏向器を提供
することである。

本発明の実施例を第２ａ図、第２ｂ図に基づいて説明す
る。

第２ａ図は本実施例の平面図、第２ｂ図は正面図を表わ
す。

第２ａ，２ｂ図において、アルミ合金製の基体２１に強
磁性体のバネ材、例えば鋼製の棒２１の一端２１ａを固
定し、他端２１ｂには前述の従来の光偏向器と全く同様
に鏡２４を棒２１の中心軸上に、中心軸と鏡２４の面を
一致させて設け、かつ他端２１ｂに可動鉄片２５を棒２
１内を貫通させて、棒２１と垂直にかつ左右均等に固設
する。

第２ａ，２ｂ図の如《、可動鉄片２５の形状は棒２１よ
り非常に小さい。

固定鉄片２６を、基体２γに固定された永久磁石２３ａ
，２３ｂに固定する。

この固定鉄片２６は端部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６
ｄを有し、第２図の如く、永久磁石２３ａ，２３ｂによ
り磁化されており、端部２６ａ，２６Ｃが同極例えばＮ
極で、端部２６ｂ，２６ｄが端部ブ６ａ，２６ｃと逆の
極、例えばＳ極である。

端子２６ａ，２６ｄの間には可動鉄片２５の一端２５ａ
が、端部２６ｂ，２６ｃの間には他端２５ｂが夫々延び
ており、互いに接触しないようになっている。

鋼性の棒２１の中心軸のまわりに、コイル２２を棒２１
とは接触しないように巻匂棒２１、可動鉄片２５、鏡２
４から決定される捩れ振動子の共振周波数に等しいか、
または近似の周波数の交流電流をコイル２２に流すと棒
２１の軸方向に磁場が生じ、例えば固定端２１ａをＳ極
、自由端２ｌｂをＮ極とすると、可動鉄片２５はＮ極と
なり、可動鉄片２５の一端２５ａは固定鉄片のＳ極の端
部２６ｄ側へ、他端２５ｂはＳ極の端部２６ｂ側に夫々
吸引される。

更に棒２１の極性即ち、可動鉄片２５の極性を交流電流
で交互に反転させることにより捩れ振動子に繰返し反転
する回転モーメントが加わり、その結果鏡２４は棒２１
の中心軸を中心に振動回転され、自身へ入射する光を偏
向させて出射する。

例えば、棒２１に直径２．６ｍｍ、長さ４０ｍｍの鋼製
の丸棒を用い、可動鉄片２５に縦２ｍｍ、横０．５ｍｍ
、長さ１１ｍｍの棒を用い、鏡２４に直径８ｍｍのもの
を用いた場合、８ＫＨｚの共振周波数が得られ、巻線回
数７５０のコイルに交流電流の振幅５０ｍＡの正弦波の
駆動信号を加えると鏡２４からの出射光線の捩れ角が３
０分となる。

可動鉄片は、慣性モーメントを小さくする為に小さいも
のが要求され、その結果コイルの巻線に制限が生じる。

この可動鉄片にコイルを巻《従来技術と異なり、本発明
で大きい棒にコイルを巻《理由は、コイルの巻線を増加
でき、従って磁力を強《でき、回転モーメントを大きく
できるからである。

また回転モーメントを太き《できることから、本発明で
は棒２１にバネ定数の大きい物質を使用でき、共振周波
数がバネ定数に正比例するので共振周波数を大きくでき
る結果、偏向の速さを増すことができるからである。

尚、上述の実施例では棒２１、可動鉄片２５、鏡２４か
ら構成される捩れ振動子の共振周波数に等しいか、又は
近似の周波数の交流覗流をコイル２２に流し、固定鉄片
２６に一定の磁極を与える為に永久磁石２３を用いたが
、上述の関係とは逆に、棒２１及び可動鉄片に一定の磁
極を与える為にゴイル２２に直流電流を流し、かつ上述
の永久磁石２３ａ，２３ｂを電磁石に代えてもよい。

具体的には永久磁石２３ａ，２３ｂの組み込まれた部分
の材質を交流磁場を発生させるのに適した材料に変更し
、その囲りにコイルを巻いて、電磁石とする。

電磁石のコイルは２個あるが、両者のコイルの接続は直
列でもよいし並列でもよい。

但し、２つの電磁石のコイルに通電した時の極性は、第
２ａ図の永久磁石２３ａ，２３ｂの極性と同じか、又は
永久磁石２３ａ，２３ｂの両方の磁石の極性を変えた極
性と同じでなければならない。

この２個のコイルに捩れ振動子の共振周波数に等しいか
又は近似の周波数の交流電流を流して固定鉄片の端部２
６ａ，２６ｃと端部２５ｂ，２６ｄとが交互に磁極を反
転する如《固定鉄片２６に磁化を与えれば、光走査装置
として動作する。

また、本実施例では可動鉄片２５を棒２１に貫通させて
固設したが、貫通させずに埋設してもよい。

尚、可動鉄片２５は純鉄はもちろんのこと、鉄を主成分
とした材料、例えば電磁軟鉄、パ−マロイ等でもよい。

更に、本実施例では鏡２４の面と棒２１の中心軸とを一
致する如く鏡２４を設けたが、必ずしも一致させて用い
る必安はない。

以上、本発明によれば、コイルを捩れ振動子の棒に取付
けることからコイルの巻線の断面積及び長さを増すこと
ができるので、慣性モーメントを大きくすることなく可
動鉄片に大きな回転モーメントを与えられ、かつ共振周
波数を大きくした捩れ振動子を有する光偏向器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図は従来の捩れ振動型光偏向器の平面
図、正面図を示し、第２ａ図、第２ｂ図は本発明の実施
例の平面図、正面図を示す。 〔主要部分の符号の説明〕、２１・・一・・・棒、２２
・・・・・コイル、２５・・・・・・可動鉄片、２３ａ
，２３ｂ・・・・・永久磁石、２４・・・・・・鏡、２
６・・・・・・固定鉄片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光束を偏向させる捩れ振動型光偏向器において、 強磁性体のバネ材から成り、かつその一端を基体に固定
   した棒と：該棒から突出する如く該棒の前記一端から離
   れた位置に固設した強磁性体の可動鉄片と；前記棒の池
   端に固設した鏡と；前記棒と接触しないように、棒の長
   手方向の軸の周囲に設けられて、通電することにより、
   前記可動鉄片及び前記棒を磁化する為の電磁コイルと；
   前記可動鉄片と接触しないように、可動鉄片の両端の周
   囲に設げられて、前記俸を振動回転させる為に、前記可
   動鉄片を前記棒の軸を中心に振動回転させる磁石手段と
   を有することを特徴とする捩れ振動型光偏向器。 ２ 前記電磁コイルによって磁化された前記可動鉄片か
   前記磁石手段のいずれか一方が時間的にその磁気極性を
   変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光偏向器。 ３ 前記電磁コイルに交流を流して、前記可動鉄片の磁
   気極性を時間的に変化させることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の光偏向器。 ４ 前記電磁コイルに直流を流し、前記磁石手段に交流
   を流して、該磁石手段の磁気極性を時間的に変化させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光偏向器
   。 ５ 前記可動鉄片は前記棒に略垂直に、かつ左右均等に
   固設したことを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３
   または第４項記載の光偏向器。 ６ 前記磁石手段の磁気極性を、固定鉄片の端部２６ａ
   ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄがＳ，Ｎ，Ｓ、Ｎのように交
   互に配列するようになしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１、２、３又は第４項に記載の光偏向器。 ７ 前記固定鉄片の端部２６ａ，２６ｄの間に前記可動
   鉄片の一端２５ａが、端部２６ｂ，２６ｃの間に他端２
   ５ｂが延び、互いに接触しないようになっていることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の光偏向器。