JPS61134725A - 電圧制御可能な光の変向装置 - Google Patents
電圧制御可能な光の変向装置Info
- Publication number
- JPS61134725A JPS61134725A JP59256548A JP25654884A JPS61134725A JP S61134725 A JPS61134725 A JP S61134725A JP 59256548 A JP59256548 A JP 59256548A JP 25654884 A JP25654884 A JP 25654884A JP S61134725 A JPS61134725 A JP S61134725A
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- reflecting mirror
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光の向きを変える装置に係シ、特に、圧電
素子を用いて、外部からの電気信号により反射鏡を振動
させて光の変向と振動の周期との両方を制御できるよう
にし、数百ＫＨｚでの光の変向を可能とした電圧制御可
能な光の変向装置に関するものである。
素子を用いて、外部からの電気信号により反射鏡を振動
させて光の変向と振動の周期との両方を制御できるよう
にし、数百ＫＨｚでの光の変向を可能とした電圧制御可
能な光の変向装置に関するものである。
従来の光の変向装置に関する発明としては、例えば、回
転反射鏡方式や音叉を用いたもの等がある。
転反射鏡方式や音叉を用いたもの等がある。
回転反射鏡方式によるものは、例えば共立出版発行の「
光学技術−ＩＰ、３７８に記載例があシ、それは反射鏡
を機械的に回転させるもので、構造が非常に簡単で、大
きな変向角がとれるようになっている。しかし機械的駆
動方式を採用しているため耐久性や信頼性に問題があシ
、また、変向周波数もせいぜい数ＫＨｚ以下であった。
光学技術−ＩＰ、３７８に記載例があシ、それは反射鏡
を機械的に回転させるもので、構造が非常に簡単で、大
きな変向角がとれるようになっている。しかし機械的駆
動方式を採用しているため耐久性や信頼性に問題があシ
、また、変向周波数もせいぜい数ＫＨｚ以下であった。
また、音叉を用いた光の変向装置は、例えば特開昭５２
−１１７１４１ （音叉を用いた振動装置）に開示例が
あυ、それは音叉の先端に反射鏡を取）付け、該音叉を
電磁石によって共振させ、該反射鏡で反射された光を変
向するものである。
−１１７１４１ （音叉を用いた振動装置）に開示例が
あυ、それは音叉の先端に反射鏡を取）付け、該音叉を
電磁石によって共振させ、該反射鏡で反射された光を変
向するものである。
この方法は、音叉を用いているため、前記した回転反射
鏡方式に比べ耐久性及び信頼性が高く、また、よシ高速
（数百〜数ＫＨｚ ）に光を変向させることができ、そ
の変向角も大きくとれることから、種々の装置に応用さ
れている。
鏡方式に比べ耐久性及び信頼性が高く、また、よシ高速
（数百〜数ＫＨｚ ）に光を変向させることができ、そ
の変向角も大きくとれることから、種々の装置に応用さ
れている。
しかしながら、この方法において、さらに高速（数十Ｋ
Ｈｚ以上）で光を変向させるためには、音叉そのものを
高振動に作ることが必要であるが、物理上および構造上
に問題があシネ可能であった。
Ｈｚ以上）で光を変向させるためには、音叉そのものを
高振動に作ることが必要であるが、物理上および構造上
に問題があシネ可能であった。
前記したように、回転反射鏡方式による光の変向装置の
場合、構造が簡単であるが機械的駆動方式であるため、
耐久性及び信頼性に問題があり、また、光の変向周波数
もあまり速くないという欠点があった。
場合、構造が簡単であるが機械的駆動方式であるため、
耐久性及び信頼性に問題があり、また、光の変向周波数
もあまり速くないという欠点があった。
捷た、音叉を用いた光の変向装置の場合、回転反射鏡方
式に比べ信頼性が高く、光の変向周波数もある程度速い
ので、すぐれているといえる。しかしながら、これらの
光の変向装置では、より高速に光の変向を行ないたい場
合、不可能であった。
式に比べ信頼性が高く、光の変向周波数もある程度速い
ので、すぐれているといえる。しかしながら、これらの
光の変向装置では、より高速に光の変向を行ないたい場
合、不可能であった。
そこで、この発明では、従来の光の変向装置における高
速変向の限界を破ることに鑑み、その目的とするところ
は、反射鏡の振動源に圧電素子を用いることで従来の光
の変向装置では考えもつかなかった数百ＫＨｚもの光の
変向速度をもつ電圧制御可能な光の変向装置を提供しよ
うとするものである。
速変向の限界を破ることに鑑み、その目的とするところ
は、反射鏡の振動源に圧電素子を用いることで従来の光
の変向装置では考えもつかなかった数百ＫＨｚもの光の
変向速度をもつ電圧制御可能な光の変向装置を提供しよ
うとするものである。
この発明は、電極形成ができるように導電性を有する部
分をその表面に備えた基板上に、第１及び第２の圧電素
子を例えば、圧電性軸が反対になるように隔離して設置
し、該第１及び第２の圧電素子の上部に、それぞれ第１
及び第２の電極を設け、次いで、裏面に電極を有しかつ
、表側に鏡面をもつ反射鏡を前記第１及び第２の電極と
の接触を保ちながら、前記第１及び第２の圧電素子を橋
絡するように載置する。
分をその表面に備えた基板上に、第１及び第２の圧電素
子を例えば、圧電性軸が反対になるように隔離して設置
し、該第１及び第２の圧電素子の上部に、それぞれ第１
及び第２の電極を設け、次いで、裏面に電極を有しかつ
、表側に鏡面をもつ反射鏡を前記第１及び第２の電極と
の接触を保ちながら、前記第１及び第２の圧電素子を橋
絡するように載置する。
そして、この第１及び第２の圧電素子に前記各電極を介
して電気信号を加え、前記反射鏡を振動させて、該反射
鏡の表側の鏡面で反射される光の方向を変化させるよう
にしている。また、前記基板が一つの電極になシ反射鏡
が第１及び第２の圧電素子の共通の電極となるため、電
気配線は２ケ所でよいようにしている。
して電気信号を加え、前記反射鏡を振動させて、該反射
鏡の表側の鏡面で反射される光の方向を変化させるよう
にしている。また、前記基板が一つの電極になシ反射鏡
が第１及び第２の圧電素子の共通の電極となるため、電
気配線は２ケ所でよいようにしている。
第１図はこの発明の光の変向装置の一実施例を示す構造
図である。
図である。
この図で、１は電極形成が可能な基板を示し、２は第１
の圧電素子を示し、３は第２の圧電素子を示す。この実
施例では第１の圧電素子２と第２の圧電素子３とは振動
主軸（圧電性軸）を逆向きにしておく。４は第１の圧電
素子２の上部に設けられた第１の電極を示し、５は第２
の圧電素子３の上部に設けられた第２の電極を示す。６
は第１の電極４及び第２の電極５の上部に、第１の圧電
素子２及び第２の圧電素子３を橋絡するように載置され
た反射鏡を示す。７は第１の圧電素子２及び第２の圧電
素子３に電圧を供給するための電源を示し、１１は電極
形成が可能な基板１上の電極を示している。基板１を導
電性をもつＡｔ、Ｃｕなどで作るとか、基板にＡｕメッ
キをするとか、金属薄膜を形成して作る。１２は基板１
上の電極１１と電源７とを接続するための第１のリード
線を示し、６１は反射鏡６の裏面の反射鏡の電極を示し
、６２は反射鏡の電極６１と電源７とを接続するための
第２のリード線を示す。１０は光の変向装置である。交
流電源７で励起された第１及び第２の圧電素子２，３は
振動し、結局反射鏡６を振動させる。
の圧電素子を示し、３は第２の圧電素子を示す。この実
施例では第１の圧電素子２と第２の圧電素子３とは振動
主軸（圧電性軸）を逆向きにしておく。４は第１の圧電
素子２の上部に設けられた第１の電極を示し、５は第２
の圧電素子３の上部に設けられた第２の電極を示す。６
は第１の電極４及び第２の電極５の上部に、第１の圧電
素子２及び第２の圧電素子３を橋絡するように載置され
た反射鏡を示す。７は第１の圧電素子２及び第２の圧電
素子３に電圧を供給するための電源を示し、１１は電極
形成が可能な基板１上の電極を示している。基板１を導
電性をもつＡｔ、Ｃｕなどで作るとか、基板にＡｕメッ
キをするとか、金属薄膜を形成して作る。１２は基板１
上の電極１１と電源７とを接続するための第１のリード
線を示し、６１は反射鏡６の裏面の反射鏡の電極を示し
、６２は反射鏡の電極６１と電源７とを接続するための
第２のリード線を示す。１０は光の変向装置である。交
流電源７で励起された第１及び第２の圧電素子２，３は
振動し、結局反射鏡６を振動させる。
以下、この発明の光の変向装置の動作を第２図（ａ）（
ｂ）、第３図（ａ）（ｂ） 、第４図及び第５図を用い
て説明する。
ｂ）、第３図（ａ）（ｂ） 、第４図及び第５図を用い
て説明する。
第２図（ａ） 、 （ｂ）は光の変向装置１０の動作図
である。
である。
第１及び第２の圧電素子の圧電性軸が反対の方向を向い
ているために、第１の電極と第２の電極間に電気信号を
加えることによシ、第１及び第２の圧電素子の振動の位
相が、互いに反対になる。これにより、第１及び第２の
圧電素子の上部の電極に固定された反射鏡はシーソー運
動を行ない、鏡面で反射される光の向きが変化する光の
変向装置となる。
ているために、第１の電極と第２の電極間に電気信号を
加えることによシ、第１及び第２の圧電素子の振動の位
相が、互いに反対になる。これにより、第１及び第２の
圧電素子の上部の電極に固定された反射鏡はシーソー運
動を行ない、鏡面で反射される光の向きが変化する光の
変向装置となる。
この発明では圧電素子を反射鏡の振動源に用いたため、
従来の光の変向装置（音叉２回転反射鏡等）に比べ格段
に高速（数百ＫＨｚ ）変向させることが可能となる。
従来の光の変向装置（音叉２回転反射鏡等）に比べ格段
に高速（数百ＫＨｚ ）変向させることが可能となる。
また、圧電素子に加える電気信号の周波数を変化させる
ことにより、反射鏡の振動周期が変化するため、光の変
向周期を電気信号で制御することが可能となる。
ことにより、反射鏡の振動周期が変化するため、光の変
向周期を電気信号で制御することが可能となる。
第３図（、）は前記したような光の変向装置１０を光ス
ペクトラムアナライザに応用した時の構成を示す図であ
る。光をある特定範囲のスペクトル光に分離するための
回折格子１３に光３０が入射することによ）、光は分離
され、あるスペクトル光３１で回折する。そのスペクト
ル光３１は、スリット１４を通シ、光の変向装置１０の
反射鏡に入射し、光の変向装置に電気信号を加えること
によシ、スペクトル光３１は変向される。変向されたス
ペクトル光３２は、スリット１５を通り、光検出器１６
によってスペクトル光３２の強度を測定する。
ペクトラムアナライザに応用した時の構成を示す図であ
る。光をある特定範囲のスペクトル光に分離するための
回折格子１３に光３０が入射することによ）、光は分離
され、あるスペクトル光３１で回折する。そのスペクト
ル光３１は、スリット１４を通シ、光の変向装置１０の
反射鏡に入射し、光の変向装置に電気信号を加えること
によシ、スペクトル光３１は変向される。変向されたス
ペクトル光３２は、スリット１５を通り、光検出器１６
によってスペクトル光３２の強度を測定する。
第４図は実際に試作した光の変向装置の実験結果である
。縦軸にホトマルからの出力つまり、規格化された光の
強度をとシ、横軸に光の中心から １変位させた距
離をとる。
。縦軸にホトマルからの出力つまり、規格化された光の
強度をとシ、横軸に光の中心から １変位させた距
離をとる。
ここで、上のグラフはホトマルからのＤＣ成分の電圧値
であシ、下のグラフはホトマルからのＡＣ成分の振幅値
である。この２つのグラフよシ、試作した光の変向装置
は５０μｍ変向していることがわかる。
であシ、下のグラフはホトマルからのＡＣ成分の振幅値
である。この２つのグラフよシ、試作した光の変向装置
は５０μｍ変向していることがわかる。
このことから、第２図〜’（ａ） 、 （ｂ）及び第３
図（ｂ）を用いて実際に圧電素子が変位した量を計算す
ると、実験ではＬ ＝６５ ｃｍの距離でＷ−５０μｍ
の変向が得られた。したがって変向角θは、 θ＝ｊａｎ −１＜ ２５ ｘ １０ ）キ０．００
２２°となる。
図（ｂ）を用いて実際に圧電素子が変位した量を計算す
ると、実験ではＬ ＝６５ ｃｍの距離でＷ−５０μｍ
の変向が得られた。したがって変向角θは、 θ＝ｊａｎ −１＜ ２５ ｘ １０ ）キ０．００
２２°となる。
故に、圧電素子間の距離ｔ＝３．Ｂｒｒｅｎ よシ変位
量ｄは、 ｄ ＝ ３．８ Ｘ ｔａｎ（０，００２２’ ）中１
４６ＯＡ となる。
量ｄは、 ｄ ＝ ３．８ Ｘ ｔａｎ（０，００２２’ ）中１
４６ＯＡ となる。
第１及び第２の圧電素子の変位量が等しいと仮定する力
らば、１つの圧電素子は１４６０Ｘの振幅で振動したこ
とになる。この１４６０Ｘという値は、数百ＫＨｚで振
動する通常の圧電素子の値１μｍよシ十分小さく、圧電
素子と反射鏡を接着する導電性接着剤による振動の吸収
を考えたとしても十分に小さい値であると考えられる。
らば、１つの圧電素子は１４６０Ｘの振幅で振動したこ
とになる。この１４６０Ｘという値は、数百ＫＨｚで振
動する通常の圧電素子の値１μｍよシ十分小さく、圧電
素子と反射鏡を接着する導電性接着剤による振動の吸収
を考えたとしても十分に小さい値であると考えられる。
逆に考えると圧電素子と反射鏡の接着を改良するか、ま
たは、圧電素子へ加える電気信号の周波数を最適化する
ことにより、よシ大きな変向角が得られることを意味し
ている。
たは、圧電素子へ加える電気信号の周波数を最適化する
ことにより、よシ大きな変向角が得られることを意味し
ている。
また、他の実施例として、第１及び第２の圧電素子の圧
電性軸の向きを同じにしても、第５図に示したように反
射鏡に曲率をつけることによって、光を変向させること
ができ、前記した構造に限定されることなく、圧電性軸
の向きを同じにしだ方法も採用してよい。第５図は理解
を容易にするために誇張して画いてオシ、用いた符号は
第１図及び第２図と共通であシ、圧電素子の振動にょシ
、光の変向角が変化するのは明らかである。また、反射
鏡の曲率を変えることによって変向の仕方をたとえば非
線形的に変えることもできる。
電性軸の向きを同じにしても、第５図に示したように反
射鏡に曲率をつけることによって、光を変向させること
ができ、前記した構造に限定されることなく、圧電性軸
の向きを同じにしだ方法も採用してよい。第５図は理解
を容易にするために誇張して画いてオシ、用いた符号は
第１図及び第２図と共通であシ、圧電素子の振動にょシ
、光の変向角が変化するのは明らかである。また、反射
鏡の曲率を変えることによって変向の仕方をたとえば非
線形的に変えることもできる。
以上説明したように、この発明の光の変向装置は電気信
号で振動を制御できる２つの圧電素子と、それによって
向きを変える反射鏡を用いた構成をとったから、高い周
波数（数百ＫＨｚ）で変向できるため、異なる場所に光
のスポットを高速に移動できる。
号で振動を制御できる２つの圧電素子と、それによって
向きを変える反射鏡を用いた構成をとったから、高い周
波数（数百ＫＨｚ）で変向できるため、異なる場所に光
のスポットを高速に移動できる。
このため、光スペクトラムアナライザの回折格子によｐ
分離されたある特定範囲のスペクトル光を精密に測定す
る場合、従来のような、回折格子の回転やスリットの移
動等の機械的な動作なしに、回折格子によシ回折された
光をこの発明の光の変向装置で変向して、繰返し測定が
可能となった。
分離されたある特定範囲のスペクトル光を精密に測定す
る場合、従来のような、回折格子の回転やスリットの移
動等の機械的な動作なしに、回折格子によシ回折された
光をこの発明の光の変向装置で変向して、繰返し測定が
可能となった。
第１図はこの発明の電圧制御可能な光の変向装置の構造
図、第２図（ａ） 、 （ｂ）はこの発明の光の変向装
置（第一実施例）の動作を示す図、第３図（ａ）はこの
発明の光の変向装置を応用した一つの実施例を示す構成
図、第３図（ｂ）はこの発明の光の変向装置を実際に動
作させた時の光の変向の状態を示す図、第４図は第３図
（ｂ）における実験のホトマルからの出力を示す波形図
、第５図は、反射鏡に曲率をもたせ、第１及び第２の圧
電性軸を同じ向きに有した光の変向装置（第二実施例）
の動作図である。 図中、１は電極形成の可能ガ基板、２は第１の圧電素子
、３は第２の圧電素子、４は第１の電極、５は第２の電
極、６は裏面導通の反射鏡、７は圧電素子に電圧を供給
するための電源、１１は基板上の電極、１２は基板上の
電極１１と電源７を接続する第１のリード線、６１は反
射鏡の裏面の電極、６２は反射鏡の裏面の電極６１と電
源７を接続する第２のリード線を示す。
図、第２図（ａ） 、 （ｂ）はこの発明の光の変向装
置（第一実施例）の動作を示す図、第３図（ａ）はこの
発明の光の変向装置を応用した一つの実施例を示す構成
図、第３図（ｂ）はこの発明の光の変向装置を実際に動
作させた時の光の変向の状態を示す図、第４図は第３図
（ｂ）における実験のホトマルからの出力を示す波形図
、第５図は、反射鏡に曲率をもたせ、第１及び第２の圧
電性軸を同じ向きに有した光の変向装置（第二実施例）
の動作図である。 図中、１は電極形成の可能ガ基板、２は第１の圧電素子
、３は第２の圧電素子、４は第１の電極、５は第２の電
極、６は裏面導通の反射鏡、７は圧電素子に電圧を供給
するための電源、１１は基板上の電極、１２は基板上の
電極１１と電源７を接続する第１のリード線、６１は反
射鏡の裏面の電極、６２は反射鏡の裏面の電極６１と電
源７を接続する第２のリード線を示す。
Claims (3)
- （１）表面に電極（１１）を備えた基板（１）と；該電
極（１１）上に隔離して設置され、電気信号を印加する
ための第１および第２の圧電素子（２、３）と；該第１
および第２の圧電素子の上部に、それぞれ設けられた第
１および第２の電極（４、５）と；該第１および第２の
電極との接触を保ちながら、前記第１および第２の圧電
素子を橋絡するために載置する裏面に電極を有し、かつ
表側に鏡面を所持した反射鏡（６）とを備え、 前記第１および第２の圧電素子に電気信号が印加された
とき、前記反射鏡を振動させて前記鏡面で反射される光
の方向を変化できるようにしたことを特徴とする電圧制
御可能な光の変向装置。 - （２）前記第２の圧電素子が前記第１の圧電素子とは逆
向きの圧電性軸を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電圧制御可能な光の変向装置。 - （３）前記反射鏡が曲率をもち、前記第１の圧電素子と
第２の圧電素子とは圧電性軸を同じ向きに有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電圧制御可能な
光の変向装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256548A JPS61134725A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 電圧制御可能な光の変向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256548A JPS61134725A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 電圧制御可能な光の変向装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134725A true JPS61134725A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17294166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59256548A Pending JPS61134725A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 電圧制御可能な光の変向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134725A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6354121U (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-12 | ||
| JPH0329819U (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-25 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113212A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Nec Home Electronics Ltd | 光ビ−ム偏向器 |
-
1984
- 1984-12-06 JP JP59256548A patent/JPS61134725A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113212A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Nec Home Electronics Ltd | 光ビ−ム偏向器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6354121U (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-12 | ||
| JPH0329819U (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-25 |
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