JPS6041329B2 - ビーム操縦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号制御された駆動装置により軸のまわりに枢
動される走査ミラーを有するタイプの高性能光学ビーム
操縦装置に関する。

従来技術の説明 ミラー型ビーム操縦装置は、例えば情報貯蔵・検索装置
においてよく知られており、種々の取付及び駆動装置が
望ましい操縦性能特性を得るため提案されている。

米国特許第３７５８１９叫号‘こ幾分詳しく述べられて
いる如く、ビーム操縦装置の２つの重要な特性は速さ（
帯域幅）と容量（分解可能位置の数）である。ビーム操
縦装置の性能改善のための一つの方法は、駆動しなけれ
ばならない（主にミラーと取付器）の荷重の慣性を減少
し、それにより、最大ミラー偏向速さを増大することで
ある。

例えば、ミラーの厚み（それ故、その質量）を減少する
ことができるが、ミラーの構造的完全性を維持するため
には、実際には限度がある。ミラーの寸法を小さくする
こともできるが、反射面積の減少が分解可能な点の数を
減少するという好ましくない結果を有する。それは、例
えば１９７４王アカデミックプレス社（Ａｃａｄｅｍｉ
ｃＰｒｅｓｓ、Ｉｎｃ．、）刊のモンテ・ロス（Ｍｏｎ
にＲｏｓｓ）によるレーザーの応用（山ｓｅてＡｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎ）の第５５頁に述べられている如く、走
査器の分解力を制限する回折効果のためである。米国特
許第３４７９１０７号はミラーの両緑において整合され
た２個の枢軸を利用した取付装置を開示している。

その枢軸線はミラー自体を通っている。ミラーの周り‘
こはフレームが配置さ、明らかに枢軸が直接ミラーに連
結するのを避けるための支持を与えている。それは過酷
な使用条件には適合するものの、フレームのためにかな
りの質量が導入される。更に、その枢軸は小さな寸法に
作ることが困難である。米国特許第３１６６６８３号は
２対の操み部村（ｂｅｎｄｅｒ）型の駆動体を有し、各
対が×状にされている操縦装置が開示されている。該操
み部材の対の先端に取り付けられたＶ型ブラケットは駆
動体の有効枢軸々線におけるそれらの頂点によって整列
される。頂点間に連結された軸に操縦ミラーを取り付け
ることによりミラーは枢軸に近接して整合され、従って
、回転に対する慣性抵抗モーメントを低くすることがで
きる。しかしながら、回転質量がミラーに加えて大きい
ので慣性モーメントは望まれる程には低くならない。上
述した如く、ビームの操縦性能改善の為種々の努力がさ
れてきたが、より高い容量の情報貯蔵・検索のための要
求としてより高い改良が望まれている。本発明の摘要 ミラービーム操縦装置は、大体ギリシャ文字のラムダ型
の少なくとも１つの可榛’性ミラー支持部材を使用する
。

各支持部材は、相互に角度をもって向かい一つの相互連
結部に至る一対の可榛・性脚部を有している。本発明に
係るビーム操縦装置において使用される如く、脚部のひ
ろがる端部は固定され、操縦装置の走査ミラーが上記相
互連結部に戦直される。この装檀において、“実質的枢
軸”は（例え脚部自体が相互に交わることがなくても）
脚部の鞠線が交わる部分に生じ、ミラーを偏向するため
に加えられる駆動トルクは上記実質的軸線のまわりの必
須の回転運動を生ずる。それ故、本発明による操縦装置
にとって、枢動可能なミラー装置は、例えば、遊び又は
ゆるみを生じやすいピン型ヒンジ結合の如き、相対的運
動を必要とする型式の取り付け手段によることなく達成
することができる。本発明の好ましい実施例においては
、ミラーは枢軸が当該ミラーの重心を通るように配置さ
れる。

そして、枢軸は実質的なものではあるが現実のものでは
ないので、当該ミラーを貫通する穴を設けたり、その緑
部の支持を必要とする（枢軸ピンの如き）枢軸における
物理的障害が全くない。むしろ、ミラーの裏面は、例え
枢軸線が該ミラーを貫通する如く構成されていたとして
も、当該ミラーの取付のために使用することができる。
比較的重いミラーをそのように置くことによりミラーの
荷重がその枢軸線のまわりに集中されるので、ミラー駆
動体には最小の慣性荷重がかけられることになり、それ
故、高い操縦性能が可能となる（即ち、低い慣性荷重は
より速い応答及びより高い帯城幅を可能とする）。これ
に関連し、前述した如く、高性能ビーム操縦装置の大部
分のものにおいては、操縦装置の形状は、ミラー偏肉磯
線が当該ミラーの外部に設定され、それ故、該轍線はミ
ラーの重心から離れていることを認識されるべきである
。実際に、ミラーがミラー駆動体の如く作用する操み部
村の頂部において横方向に取り付けられる如くした操縦
装置においては、ミラーの有効偏向軸線は操み部材の下
方中途にある。特に、本発明はミラーと、該ミラーの支
持体とミラー上の一点が所定の平面内だけを動くように
当該ミラーを動かすための機構と、を備えるビーム操縦
装置で、一端において相互に離れ且つ該端から一つの頂
点に向ってのびる一対の可操‘性脚部と、該脚部を上記
端部と頂部との間で戦腕する如くしながら脚部によって
支持され、上記ミラーを戦層するようになされた相互連
結部とを有する少なくとも一個の可操性支持部材と、該
部材に連結され上記ミラー‘こ当該ミラーが上記頂部の
まわりで回転する如きトルクを伝達する駆動体とを有し
上認可操性脚部の一端が該駆動体に関して固定される如
くしたことを特徴とするビーム操縦装置を提供せんとす
るものである。安定性の高いミラー用枢軸を支えるため
には、本発明においてはミラーの両端に位置決めされた
２個の“ラムダ支持体”を利用する。

このラムダ支持体は一個の共通枢軸に整合され、ミラー
の重心はこの枢軸上に配置される。この形状は、クロス
バー上のミラーを伴って、幾分木びき台（ｓａｗｈｏ＄
ｅ）如く見えるが、ミラーの夫々の端部に支持力を与え
ることにより大きな枢車虫安定性を与え、また、過度の
横方向動揺ないこ細く高可視性の脚部を使用することを
可能とする。

本発明のビーム操縦装置のもう一つの好ましい特徴は、
大きいビーム偏向範囲を与えることができるということ
である。

好ましい駆動・枢軸装置によれば、駆動体の動きをミラ
ーの回転にかえるてこ作用効果と、駆動力の作用線及び
枢軸間の間隔とが所望の角度偏向範囲を得るために調節
できる。以下に説示する好ましい形状によれば、ＩＫＨ
ｚの帯域帯において約２０度の光学的偏向範囲を得るこ
とができる。実施例の説明 第１図を参照すると、本発明に係るビーム操縦装置に使
用される可操‘性の支持部材１０が示されており、該都
材は好ましくは水平位置から約４５度の角度（Ｑ）をも
って互いに近づくように額斜する２個の可榛・性脚部１
２及び１４を有している。

該脚部はその交差点に至る前に夫々の収束端部において
相互連結部１６によって中断される如くなされている。
脚部１２及び１４の拡散端部におけるタブー８及び２０
の夫々が固定され、当該支持部材１０１こ並進運動に抗
し得る程度の剛性を与えている。この構成において、支
持部材１川まそれがトルクを受けた場合、上記脚部の縦
方向軸線の交差点（第１図において示される実質上（ｖ
ｉｒｔｕａｌ）の枢軸Ａ）のまわりを枢動する煩向を呈
する。

実質上の枢軸のまわりでの枢動に対する抵抗を低くする
には、例えばバネ鋼の如き可操性の材料の長い傾斜脚部
を使用することにより達することができる。第２図を参
照すると、ビーム操縦装置２２が示されており、該装置
は上述した型式の単一の可榛性支持部材１０を利用して
いる。該支持部材１０の相互連結部１６上にはスベーサ
２８を含む手段によってミラー２４が敦層されている。
好ましくは、該ミラーは接着剤によってスベーサ２８に
接着され、スベーサは支持部材１０の相互連結部１６に
接着されるようになされる。スベーサ２８を、重心が支
持部材１０の実質上の枢軸Ａの近くに配置するように寸
法付けることにより、ミラーの慣性モーメントを最小に
することができる。それは、主にミラーの質量である負
荷質量が枢軸のまわりにより集中されるからである。ス
ベーサ２・８の質量が大きい場合は、慣性質量の最小に
するために実質上の枢軸Ａ上に配置されるべきものはス
ベーサとミラーとの組み合せ体の重心である。前述した
如く、枢軸Ａが実質上のものではあるが実際のものでは
ないということにより、ミラーの裏面をその取り付けの
ために使用でき、かつ枢軸を当該ミラー内を通るように
することができる。上述した支持部材においては、枢軸
に沿う（例えばヒンジピンの如き）物理的障害がないこ
とがわかるであろう。駆動体（又は駆動装置）３０がミ
ラーを回転させるトルクを供給するために取り付けられ
る。

好ましくは、操み部材（ｂｅｎｄｅて）型駆動体が使用
され、取り付けは該駆動体をスべ−サ２８に連結する可
榛性ヒンジ３２によって行われる。第３図を参照すると
、相互に離されてかつ同一の実質上の枢軸Ａを有する二
個の可操性支持部材１０′及び１０〆を利用した特に安
定性のあるミラー支持装置が示されている。

スベーサバー４０が部村１０′及び１０″間にのびミラ
ー４２を支持している。スベーサバー４０の厚みは該ス
べ−サバーとミラーとの組合せ体の重心が支持部材１０
′及び１０″の共通の実質上の枢軸Ａに位置決めされる
ようにされる。入射光線を偏向するためにミラーを駆動
するため、駆動体４４が可榛性ヒンジ４６の如き駆動リ
ンクによってスべ−サバー４０に取り付けられる。第４
図を参照すると、第３図に示した如き型式のビーム操縦
装置にトルクを加えるための好ましい機構が示されてお
り、該機構においては（第５図に詳しく示す如く）スベ
ーサバー４０のミラー側に取り付けられた１若しくはそ
れ以上の可榛性金属駆動リンク５０を利用している。

この機構においては、駆動リンク５０は実質上の枢軸上
に中心の置かれた円に実質的に接線方向であり且つ支持
部村１０′及び１０″の相互連結部に直角な作用線を有
することができる。この位置関係の重要性は、駆動力の
全てが所望の回転運動に寄与することがである。また、
実質上の枢軸上に中心を置く円に接する作用線のため、
枢軸の軸万向への力の成分がない。そのような方向の力
は、当該枢軸のそれが並進運動に寄与するので望ましい
ものではない。並進運動駆動体の運動をミラーの回転偏
向に変える上述の駆動機構によりてこ作用が与えられる
。

駆動力の作用線と実質上の枢軸との間の間隔を調節する
ことにより、操縦装置の偏向の角度範囲を調節すること
ができる。本発明においてはバィモーフ榛み部材（ｂｉ
ｍｏｒｐｈｂｅｎｄｅｒ）駆動体を使うことにより、２
０度の範囲にわたる光学偏向を達成できた。尚、駆動体
は鏡み部村だけではなく、例えば磁気利用（ｍａｇｎｅ
ｔｏｓｔｒｉｃｔｌｖｅ）の伸長部材（ｅ丸ｅｎｄｅｒ
）型の駆動体等種々の装置を用いることができる。また
、支持部村を作るのに種々の可孫性部村を用いることが
でき、該可操性部材は一片のものとして作る必要はない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は可擬性支持部材の斜視図：第２図は一個の可榛
‘性支持部材を有する本発明に係るビーム操縦装置の斜
視図：第３図は、二個の可榛性支持部材を有する本発明
に係るビーム操縦装置の斜視図；第４図は本発明に係る
ビーム操縦装置の一部を示す斜視図；第５図は第４図に
おける５−５線断面図である。 １２，１４・・・・・・可携性脚部、１６・・・・・・
相互連結部、４２・・・・・・ミフー、４４・・・・・
・駆動装置。 （ソＧ／斤ンＧ２ 打ンＧ ３ バンＧ４ ‘ンＧ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ミラーと； 第一の端部において離れ、該第一の端部から一つの頂
   点に向つて伸び、同頂点に至る前の第二の端部で終つて
   いる一対の可撓性脚部と、第二の端部を相互に連結する
   相互連結部とからなる少くとも一つの支持部材と； 上
   記脚部の第一の端部を、所定位置に固定する手段と；
   ミラーを上記相互連結部の上記頂点側に固定する手段と
   ； ミラーを上記頂点のまわりで回転させる力を、上記
   支持部材に伝達する駆動手段と；を有するビーム操縦装
   置。