WO2018179041A1 - 光偏向器 - Google Patents

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WO2018179041A1
WO2018179041A1 PCT/JP2017/012330 JP2017012330W WO2018179041A1 WO 2018179041 A1 WO2018179041 A1 WO 2018179041A1 JP 2017012330 W JP2017012330 W JP 2017012330W WO 2018179041 A1 WO2018179041 A1 WO 2018179041A1
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WO
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fixed core
pair
movable
core unit
permanent magnet
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PCT/JP2017/012330
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English (en)
French (fr)
Inventor
神谷　宜孝
Original Assignee
オリンパス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light

Definitions

  • the present invention relates to an optical deflector.
  • Japanese Patent No. 4144840 discloses an optical deflector fabricated using micromachining technology. This optical deflector employs a moving magnet type electromagnet drive system.
  • This optical deflector has a movable part supported so as to be swingable by a pair of torsion springs.
  • the movable part has a reflective surface on one surface and a pair of movable cores on the other surface.
  • the pair of movable cores extends in parallel with the torsion spring.
  • This optical deflector includes two pairs of C-shaped fixed cores, and each pair of fixed cores is disposed so that the gap between the fixed cores faces each movable core.
  • a coil for generating a magnetic flux is provided around each pair of C-shaped fixed cores.
  • the movable core provided in the movable portion is alternately attracted to the fixed core by the magnetic flux generated in the gap of the fixed core.
  • the movable part is swung, and the light beam reflected by the reflecting surface of the movable part is deflected.
  • the present invention has been made in view of the above-described drawbacks, and an object thereof is to provide an optical deflector that realizes low power consumption.
  • the optical deflector includes a movable portion having a reflecting surface that reflects an incident light beam, a pair of elastic support portions that support the movable portion so as to be swingable around a single swing shaft, and the movable portion.
  • the fixed core unit includes a fixed core having a pair of end faces facing each other, a coil for generating a magnetic flux in the fixed core, and a magnet disposed between the pair of end faces of the fixed core.
  • the magnetization direction of the permanent magnet is substantially perpendicular to the pair of end surfaces of the fixed core.
  • the coil circulates around the fixed core to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet between the pair of end faces.
  • an optical deflector realizing low power consumption is provided.
  • FIG. 1A is a top view showing the main configuration of the one-dimensional optical deflector of the first embodiment.
  • FIG. 1B shows a cross section of the one-dimensional optical deflector along line F1B-F1B in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the overall configuration of the one-dimensional optical deflector of the first embodiment.
  • FIG. 2B shows a cross section of the one-dimensional optical deflector along line F2B-F2B in FIG. 2A.
  • FIG. 3A shows the relationship between the first fixed core unit and the movable core when the one-dimensional optical deflector is not driven.
  • FIG. 3B shows the relationship between the first fixed core unit and the movable core in the driving state of the one-dimensional optical deflector.
  • FIG. 1A is a top view showing the main configuration of the one-dimensional optical deflector of the first embodiment.
  • FIG. 1B shows a cross section of the one-dimensional optical deflector along line F1B-F1B in
  • FIG. 4 shows another fixed core unit that can replace the fixed core unit shown in FIG. 1A.
  • FIG. 5 shows another fixed core unit that can replace the fixed core unit shown in FIG. 1A.
  • FIG. 6 shows another fixed core unit that can replace the fixed core unit shown in FIG. 1A.
  • FIG. 7A is a top view showing the main configuration of the two-dimensional optical deflector of the second embodiment.
  • FIG. 7B shows a cross section of the two-dimensional optical deflector along line F7B-F7B in FIG. 7A.
  • FIG. 1A and 1B show the main configuration of the one-dimensional optical deflector 100 of the first embodiment.
  • FIG. 1A shows a top view of the one-dimensional optical deflector 100
  • FIG. 1B shows a cross section of the one-dimensional optical deflector 100 along the line F1B-F1B in FIG. 1A.
  • the one-dimensional light deflector 100 is a device that can reflect the incident light beam LB1 and deflect the reflected light beam LB2 one-dimensionally.
  • deflecting the reflected light beam LB2 in a one-dimensional manner means changing the direction of the reflected light beam LB2 in one plane.
  • the one-dimensional optical deflector 100 includes a scanner chip 110.
  • the scanner chip 110 includes a movable portion 112 having a reflecting surface 114 for reflecting the incident light beam LB1, the pair of elastic support portions are swingably supported about a pivot shaft A 0 of the movable portion 112 single 116 and a pair of fixing portions 118 that support the pair of elastic support portions 116.
  • the swing axis A 0 is located in a plane parallel to the reflecting surface 114 and extends through the center of the movable portion 112.
  • a pair of elastic support portions 116, along the pivot shaft A 0, extends between the movable portion 112 and the pair of fixing parts 118.
  • One end of the pair of elastic support portions 116 is connected to the movable portion 112, and the other end is connected to the fixed portion 118.
  • the one-dimensional optical deflector 100 also has a drive mechanism for driving the movable portion 112 to swing.
  • This drive mechanism includes a pair of movable cores 130 provided in the movable portion 112 and four fixed core units 140 that generate magnetic fluxes acting on the movable core 130.
  • the pair of movable cores 130 are embedded in the movable part 112 from the surface of the movable part 112 opposite to the reflecting surface 114.
  • a pair of movable core 130 extends along the pivot shaft A 0.
  • a pair of movable core 130 is disposed in line symmetry with respect to the oscillation axis A 0 in a projection onto a plane including the parallel and pivot shaft A 0 on the reflecting surface 114 of the movable portion 112.
  • a pair of movable core 130 is positioned near the pair of edges of parallel movable portion 112 to the pivot shaft A 0.
  • the movable part 112 has a pair of movable core 130, it is not limited to this, You may have several pairs of movable cores 130.
  • the movable core 130 of each pair are preferably in a projection onto a plane including the parallel and pivot shaft A 0 on the reflecting surface 114 of the movable portion 112, are arranged symmetrically with respect to the oscillation axis A 0 It is good to be.
  • the four fixed core units 140 are constituted by substantially the same structure.
  • each of the four fixed core units 140 is typically simply referred to as a fixed core unit 140 when individual differences are not a problem, and when each difference is a problem,
  • One fixed core unit 140-1, a second fixed core unit 140-2, a third fixed core unit 140-3, and a fourth fixed core unit 140-4 is typically simply referred to as a fixed core unit 140 when individual differences are not a problem, and when each difference is a problem.
  • the fixed core unit 140 includes a fixed core 142 having a pair of end faces 144 facing each other, a coil 146 that generates a magnetic flux in the fixed core 142, and a permanent magnet 148 disposed between the pair of end faces 144 of the fixed core 142. It has.
  • the fixed core 142 has a so-called C-shaped appearance and has a rectangular cross section.
  • the permanent magnet 148 has a rectangular parallelepiped external shape, and has a cross-sectional area substantially equal to the area of the end surface 144 of the fixed core 142.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 148 is substantially perpendicular to the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142.
  • the coil 146 extends around the fixed core 142 along the fixed core 142 in order to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 148 between the pair of end surfaces 144. .
  • the four fixed core units 140 are arranged around the scanner chip 110 with good symmetry. Each fixed core unit 140 is arranged such that the permanent magnet 148 is close to the movable portion 112.
  • a first fixed core unit 140-1 second fixed core unit 140-2 are disposed symmetrically with respect to the oscillation axis A 0.
  • the third fixed core unit 140-3 fourth fixed core unit 140-4 are disposed symmetrically with respect to the oscillation axis A 0.
  • a first fixed core unit 140-1 fourth fixed core unit 140-4 is perpendicular to the reflecting surface 114 of the movable portion 112 at HiYurado during i.e. non-tilt, and the plane containing the pivot axis A 0 They are arranged in plane symmetry with respect to P2.
  • the third fixed core unit 140-3 and the second fixed core unit 140-2 are orthogonal to the reflecting surface 114 of the movable portion 112 when not oscillating, that is, when not inclined, and the oscillating axis A 0.
  • planar first fixed core unit 140-1 fourth fixed core unit 140-4 which includes parallel and pivot shaft A 0 on the reflecting surface 114 of the movable portion 112 at HiYurado during i.e. non-tilt It is arranged on the reflective surface 114 side of the movable part 112 with respect to P1.
  • the third fixed core unit 140-3 and the second fixed core unit 140-2 are parallel to the reflecting surface 114 of the movable portion 112 when not oscillating, that is, when not inclined, and the oscillating axis A With respect to the plane P1 including 0 , it is disposed on the opposite side of the reflecting surface 114 of the movable portion 112, that is, on the surface of the movable portion 112 in which the movable core 130 is embedded.
  • the second fixed core unit 140-2 and the fourth fixed core unit 140-4 are arranged in plane symmetry with respect to the reflecting surface 114 of the movable portion 112 when not oscillating, that is, when not inclined. They are arranged plane-symmetrically with respect to the plane P1 including parallel and pivot shaft a 0 to.
  • FIG. 2A and 2B show the overall configuration of the one-dimensional optical deflector 100 of the first embodiment.
  • 2A shows a perspective view of the one-dimensional optical deflector 100
  • FIG. 2B shows a cross section of the one-dimensional optical deflector 100 along the line F2B-F2B in FIG. 2A.
  • the one-dimensional optical deflector 100 also includes a holding structure 170 that holds the scanner chip 110 and the four fixed core units 140.
  • the holding structure 170 includes a base 172, a pair of scanner chip holding portions 174 that hold the scanner chip 110, and four fixed core unit holding portions 176 that hold the four fixed core units 140, respectively. Yes.
  • the pair of scanner chip holding portions 174 are erected on the base 172 so as to be separated from each other.
  • a fixing part 118 of the scanner chip 110 is fixed on the upper surface of the pair of scanner chip holding parts 174.
  • the movable portion 112 and the pair of elastic support portions 116 of the scanner chip 110 are separated from the base 172 and extend between the pair of scanner chip holding portions 174. As a result, the movable portion 112 is supported so as to be swingable with respect to the fixed portion 118.
  • Each fixed core unit holding part 176 is constituted by substantially the same structure.
  • each of the four fixed core unit holding portions 176 is typically simply referred to as a fixed core unit holding portion 176 when individual differences are not a problem, and individual differences are a problem.
  • a first fixed core unit holding part 176-1 holds the first fixed core unit 140-1
  • the second fixed core unit holding portion 176-2 holds the second fixed core unit 140-2
  • the third fixed core unit holding part 176-3 holds the third fixed core unit 140-3
  • the fourth fixed core unit holding part 176-4 holds the fourth fixed core unit 140-4. keeping.
  • the fixed core unit holding part 176 is a hollow structure having a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape, and is constituted by a structure in which one of two pairs of wall plates is removed from the three pairs of wall plates facing each other. ing.
  • the fixed core unit holding part 176 can be said to be a cubic structure or a rectangular parallelepiped hollow structure having two opening surfaces.
  • the fixed core unit 140 is disposed inside the fixed core unit holding part 176, and is fixed to the fixed core unit holding part 176 by bonding the coil 146 to the two wall plates of the fixed core unit holding part 176. Has been.
  • the first fixed core unit holding part 176-1 and the third fixed core unit holding part 176-3 are joined to each other so that one opening surface faces each other, and the other opening surface is a scanner.
  • a third fixed core unit holding part 176-3 facing the base 172 is fixed to the base 172 so as to face the chip 110.
  • the second fixed core unit holding portion 176-2 and the fourth fixed core unit holding portion 176-4 are joined to each other such that one opening face faces each other, and the other opening
  • the second fixed core unit holding part 176-2 facing the base 172 is fixed to the base 172 so that the surface faces the scanner chip 110.
  • the coil 146 of the fixed core unit 140 supplies a current to the coil 146 to swing the movable portion 112 (see FIG. 3A and FIG. 3B).
  • the main material of the scanner chip 110 is often formed from a silicon substrate, not only silicon but also an organic material such as silicon nitride or polyimide may be employed for the elastic support portion 116.
  • the elastic support portion 116 has a linear shape in the present embodiment, but is not limited thereto, and may have a meander shape.
  • the movable core 130 is made of a magnetic material such as permalloy, but is not limited to this, and may be made of a soft magnetic material such as iron or silicon steel.
  • the fixed core is also made of a magnetic material such as permalloy, but is not limited to this, and may be made of a soft magnetic material such as iron or silicon steel.
  • one coil 146 is partially provided on each fixed core 142, but two or more coils 146 may be partially provided on each fixed core 142, and each fixed core 142 may be fixed.
  • the coil 146 may go around substantially the entire core 142.
  • a copper wire is used for the coil 146, for example, it is not restricted to this.
  • the coil 146 only needs to be conductive, but is more preferably made of a material with low electrical resistivity.
  • a neodymium magnet is used as the permanent magnet 148, but a samarium cobalt magnet, a ferrite, or the like may be used.
  • the scanner chip holding portion 174 and each fixed core unit holding portion 176 are made of aluminum, for example, but are made of a material having low magnetic permeability such as SUS, brass, or plastic.
  • FIGS. 3A and 3B are views of the first fixed core unit 140-1 shown in FIG. 1B and the movable core 130 on which the magnetic flux generated thereby acts.
  • the permanent magnet 148 is disposed between the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142, and the magnetization direction of the permanent magnet 148 is substantially perpendicular to the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142. More specifically, the magnetization direction Dm of the permanent magnet 148 is directed from the front end surface 144 of the fixed core 142 toward the back end surface 144.
  • a drive circuit 180 that supplies current to the coil 146 is electrically connected to the coil 146.
  • FIG. 3A shows the relationship between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130 when the one-dimensional optical deflector 100 is not driven.
  • the drive circuit 180 is not supplying current to the coil 146.
  • the fixed core 142 and the permanent magnet 148 constitute a closed magnetic circuit, and the magnetic flux emitted from the permanent magnet 148 is confined inside the fixed core 142 with almost no leakage outside the fixed core 142.
  • the closed magnetic circuit means a magnetic circuit in which almost no magnetic flux leaks out of the structure constituting the magnetic circuit. For this reason, the magnetic flux existing outside the fixed core 142 and the permanent magnet 148 is very small. As a result, the movable core 130 is not substantially affected by the magnetic flux from the first fixed core unit 140-1.
  • FIG. 3B shows the relationship between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130 when the one-dimensional optical deflector 100 is driven.
  • the drive circuit 180 supplies a current to the coil 146. More specifically, the drive circuit 180 supplies the coil 146 with a current that generates a magnetic flux having a magnetic flux direction De opposite to the magnetization direction Dm of the permanent magnet 148 between the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142. ing.
  • a leakage magnetic flux Bm of the permanent magnet 148 is generated from the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the leakage magnetic flux Bm of the permanent magnet 148 passes through the outside of the permanent magnet 148 toward the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • a leakage magnetic flux Be generated by the coil 146 is generated from the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the leakage magnetic flux Be caused by the coil 146 passes through the outside of the permanent magnet 148 toward the boundary on the near side of the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the movable core 130 is placed in the leakage flux Bm of the permanent magnet 148 generated in this way and the leakage flux Be by the coil 146. Therefore, an attractive force is generated between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130, and the movable core 130 is attracted to the first fixed core unit 140-1.
  • the movable portion 112 such that the movable core 130 approaches the first fixed core unit 140-1, that is clockwise, it is tilted about the pivot shaft A 0.
  • the direction of the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is changed. That is, the reflected light beam LB2 is deflected.
  • the deflection angle of the reflected light beam LB 2, that is, the inclination angle of the movable portion 112 depends on the magnitude of the current supplied to the coil 146.
  • the movable part 112 moves in the clockwise direction from the non-inclined state to the inclining state clockwise. Repeat the rotational movement from the inclined state to the uninclined state. That is, the movable portion 112, between a non-inclined state and the inclined state of the clockwise and is swung around the pivot shaft A 0.
  • the direction of the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is repeatedly changed. That is, the reflected light beam LB2 is scanned.
  • the drive circuit 180 supplies current to the coil 146 of the second fixed core unit 140-2 in FIG. 1B in the same manner, so that the second fixed core unit 140- An attractive force is generated between the movable core 130 and the movable core 130, and the movable core 130 is attracted to the second fixed core unit 140-2.
  • the movable portion 112 such that the movable core 130 approaches the second fixed core unit 140-2, that is clockwise, it is tilted about the pivot shaft A 0.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is deflected.
  • the deflection angle of the reflected light beam LB 2 that is, the inclination angle of the movable portion 112 depends on the magnitude of the current supplied to the coil 146.
  • the pair of movable cores 130 have substantially the same size. attraction acts of the movable portion 112 to become subject to couple the movable portion 112 is stably inclined around the pivot shaft a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is stably deflected.
  • the movable part 112 is rotated in the non-inclined state and clockwise. Between the inclined state it is stably swung around the pivot shaft a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is stably scanned.
  • the driving circuit 180 supplies current to the coil 146 of the third fixed core unit 140-3 in FIG. 1B in the same manner, whereby an attractive force is generated between the third fixed core unit 140-3 and the movable core 130, The movable core 130 is attracted to the third fixed core unit 140-3.
  • the movable portion 112 such that the movable core 130 approaches the third fixed core unit 140-3, that is counterclockwise, is tilted about the pivot shaft A 0.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is deflected.
  • the drive circuit 180 similarly supplies current to the coil 146 of the fourth fixed core unit 140-4 in FIG. 1B, so that the fourth fixed core unit 140- An attractive force is generated between the movable core 130 and the movable core 130, and the movable core 130 is attracted to the fourth fixed core unit 140-4.
  • the movable portion 112 such that the movable core 130 approaches the fourth fixed core unit 140-4, that is counterclockwise, it is tilted about the pivot shaft A 0.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is deflected.
  • the pair of movable cores 130 have substantially the same size. attraction acts of the movable portion 112 to become subject to couple the movable portion 112 is stably inclined around the pivot shaft a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is stably deflected.
  • the movable portion 112 is brought into a non-tilt state and a counterclockwise state. between around inclined state, it is stably swung around the pivot shaft a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is stably scanned.
  • the supply and stop of current to the coil 146 of the first fixed core unit 140-1 and the coil 146 of the second fixed core unit 140-2, and the coil 146 of the third fixed core unit 140-3 By repeating the supply of current to the coil 146 of the fourth fixed core unit 140-4 and the supply stop in a reversed manner, that is, in the opposite phase, the movable portion 112 is moved between the clockwise tilted state and the counterclockwise tilted state. between, are stable swings around the pivot shaft a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 114 of the movable portion 112 is stably scanned at a wide angle.
  • the coil 146 When an alternating current is supplied to the coil 146, the coil 146 causes the coil 146 to reverse the magnetization direction Dm of the permanent magnet 148 between the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142. A magnetic flux having a magnetic flux direction De is generated, and in the remaining half cycle of the alternating current, the coil 146 has the same orientation with respect to the magnetization direction Dm of the permanent magnet 148 between the pair of end faces 144 of the fixed core 142. A magnetic flux having a magnetic flux direction De is generated.
  • the leakage flux Bm of the permanent magnet 148 and the leakage by the coil 146 are similar to the state shown in FIG. 3B. Magnetic flux Be is generated.
  • the fixed core 142 and the permanent magnet 148 are closed by a closed magnetic circuit as in the state shown in FIG. The magnetic flux existing outside the fixed core 142 and the permanent magnet 148 is very small.
  • the movable portion 112 is swung around the swing axis A 0 between the non-tilt state and the clockwise tilt state.
  • the movable part 112 is shaken. It can also be moved.
  • the one-dimensional optical deflector 100 of the present embodiment is configured so that only the coil of the prior art is obtained by the combined force of the magnetic flux of the permanent magnet 148 and the magnetic flux of the coil 146 acting on the movable core 130.
  • a very large torque can be generated as compared with the configuration in which the driving force is generated.
  • a desired deflection angle can be obtained with less power consumption.
  • the permanent magnet 148 is disposed between the pair of end surfaces 144 of the C-shaped fixed core 142, and the magnetization direction of the permanent magnet 148 is substantially perpendicular to the end surface of the fixed core 142. 142 and the permanent magnet 148 form a closed magnetic circuit. For this reason, in the state where no current is supplied to the coil 146, the leakage magnetic flux is very small around the fixed core 142 and the permanent magnet 148. Therefore, the movable core 130 is inadvertently drawn at the time of mounting, and the elastic support portion 116 is It is prevented from being damaged.
  • a pair of fixed core unit 140 since it is arranged in line symmetry with respect to the oscillation axis A 0 of the movable portion 112, the movable portion 112 in which a pair of movable core 130 is embedded around the pivot shaft A 0 Since the couple is received, the movable portion 112 is stably tilted or swung. Thereby, the reflected light beam LB2 can be stably deflected.
  • a pair of fixed core unit 140 perpendicular to the reflecting surface 114 of the movable portion 112 in the non-inclined, since it is arranged in symmetric with respect to a plane including the oscillation axis A 0, the oscillation axis of the movable portion 112 it can be tilted or swung in both clockwise and counter-clockwise around the a 0. Thereby, the reflected light beam LB2 can be largely deflected.
  • the one-dimensional optical deflector 100 of the present embodiment includes four fixed core units 140. As can be easily understood from the description of the operation principle of the one-dimensional optical deflector 100 described above, the one-dimensional optical deflector 100 is provided. If the device 100 includes at least one fixed core unit 140, the reflected light beam LB2 can be deflected. Accordingly, in the one-dimensional optical deflector 100, one to three fixed core units 140 may be omitted.
  • two fixed core units 140 for stable driving, two fixed core units 140, for example, the first fixed core unit 140-1 and the second fixed core unit 140-2, or the third fixed core unit 140-3 and the fourth fixed core unit 140-2 are used.
  • the fixed core unit 140-4 may be provided.
  • two fixed core units 140 for example, the first fixed core unit 140-1 and the fourth fixed core unit 140-4, or the second fixed core unit 140-2 and the third fixed core unit 140-2 are connected.
  • the fixed core unit 140-3 may be provided.
  • FIG. 4 shows another fixed core unit 140A that can be substituted for the fixed core unit 140 shown in FIG. 1A, for example.
  • the fixed core unit 140A includes a fixed core 142A having a pair of end surfaces 144A facing each other, a coil 146 that generates magnetic flux in the fixed core 142A, and a permanent magnet 148A disposed between the pair of end surfaces 144A of the fixed core 142A. It has.
  • the fixed core 142A has a so-called C-shaped appearance.
  • the fixed core 142A has a pair of end portions 152A positioned with the permanent magnet 148A interposed therebetween, and the pair of end portions 152A has a pair of end surfaces 144A.
  • the end 152A of the fixed core 142A points to the portion of the fixed core 142A located on both sides of the permanent magnet 148A.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 148A is substantially perpendicular to the end surface 144A of the fixed core 142A.
  • the coil 146 is provided to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 148A between the pair of end surfaces 144A.
  • the end surface 144A of the fixed core 142A has a triangular outline.
  • the permanent magnet 148A has a cross-sectional area substantially equal to the area of the end surface 144A of the fixed core 142. Further, the permanent magnet 148A is arranged so that the end surface thereof coincides with the end surface 144A of the fixed core 142A. Therefore, the end 152A of the fixed core 142A and the permanent magnet 148A have a triangular prism shape.
  • the triangular prism formed by the end 152A of the fixed core 142A and the permanent magnet 148A is a right triangular prism, and one of the pair of side surfaces intersecting at right angles is flush with the portion 154A of the fixed core 142A other than the end 152A. It has become.
  • the fixed core unit 140A is arranged so that the triangular prism ridge line 156A formed by the end 152A of the fixed core 142A and the permanent magnet 148A is close to the movable part 112 of the scanner chip 110.
  • the fixed core unit 140A reflects in the one-dimensional optical deflector 100 in which the fixed core unit 140A is incorporated.
  • the reflected light beam LB2 can be largely deflected without the light beam LB2 being blocked by the fixed core unit 140A.
  • the end 152A of the fixed core 142A has a triangular prism shape like the permanent magnet 148A, it can be suitably applied to the two-dimensional optical deflector 200 of the second embodiment described later. That is, in the two-dimensional optical deflector 200 in which the fixed core unit 140A is incorporated, the reflected light beam LB2 can be largely deflected two-dimensionally without the reflected light beam LB2 being blocked by the fixed core unit 140A. It is.
  • FIG. 5 shows another fixed core unit 140B that can replace the fixed core unit 140 shown in FIG. 1A, for example.
  • the fixed core unit 140B includes a fixed core 142B having a pair of end surfaces 144B facing each other, a coil 146 that generates magnetic flux in the fixed core 142B, and a permanent magnet 148B disposed between the pair of end surfaces 144B of the fixed core 142B. It has.
  • the fixed core 142B has a so-called C-shaped appearance.
  • the fixed core 142B has a pair of end portions 152B positioned with the permanent magnet 148B interposed therebetween.
  • Each end 152B has a step, and is composed of an inner end 152B1 and an outer end 152B2.
  • the end 152B of the fixed core 142B points to portions of the fixed core 142B located on both sides of the permanent magnet 148B
  • the inner end 152B1 is a portion of the end 152B adjacent to the permanent magnet 148B.
  • the end portion 152B having the end surface 144B is pointed to, and the outer end portion 152B2 points to the end portion 152B located outside the inner end portion 152B1.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 148B is substantially perpendicular to the end surface 144B of the fixed core 142B.
  • the coil 146 is provided to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 148B between the pair of end faces 144B.
  • the inner end 152B1 is formed thinner than the outer end 152B2. That is, the thickness of the inner end portion 152B1 is smaller than the thickness of the outer end portion 152B2.
  • the thickness means a dimension along a normal line standing on the reflecting surface 114 of the movable portion 112 when not swinging, that is, when not tilting.
  • the end surface 144B of the fixed core 142B has a rectangular outline.
  • Permanent magnet 148B has a cross-sectional area substantially equal to the area of end surface 144B of fixed core 142. Therefore, the inner end 152B1 of the fixed core 142B and the permanent magnet 148B have a thin rectangular parallelepiped shape.
  • the thickness of the rectangular parallelepiped formed by the inner end portion 152B1 and the permanent magnet 148B is smaller than the thickness of the outer end portion 152B2. More specifically, one of the largest pair of side surfaces of the thin rectangular parallelepiped formed by the inner end 152B1 of the fixed core 142B and the permanent magnet 148B is flush with the outer end 152B2 of the fixed core 142B.
  • the fixed core unit 140B is arranged so that the permanent magnet 148B is close to the movable part 112 of the scanner chip 110.
  • the fixed core unit 140B has a thin rectangular parallelepiped shape in which the inner end 152B1 of the fixed core 142B and the permanent magnet 148B form a thin rectangular parallelepiped shape. Therefore, in the one-dimensional optical deflector 100 incorporating the fixed core unit 140B, The reflected light beam LB2 can be largely deflected without being blocked by the fixed core unit 140B.
  • the fixed core unit 140B since magnetic saturation occurs at the thin inner end 152B1 of the fixed core 142B, the fixed core unit 140B has a leakage magnetic flux for driving the movable portion 112 as compared with the above-described fixed core unit 140 and fixed core unit 140A. Increases and a large driving force can be obtained. Therefore, it contributes to the downsizing of the optical deflector as compared with the above-described fixed core unit 140 and fixed core unit 140A.
  • FIG. 6 shows another fixed core unit 140C that can be substituted for the fixed core unit 140 shown in FIG. 1A, for example.
  • the fixed core unit 140C includes a fixed core 142C having a pair of end faces 144C facing each other, a coil 146 for generating a magnetic flux in the fixed core 142C, and a permanent magnet 148C disposed between the pair of end faces 144C of the fixed core 142C. It has.
  • the fixed core 142C has a so-called C-shaped appearance.
  • the fixed core 142C has a pair of end portions 152C positioned with the permanent magnet 148C interposed therebetween.
  • Each end 152C has a step, and is composed of an inner end 152C1 and an outer end 152C2.
  • the end 152C of the fixed core 142C points to portions of the fixed core 142C located on both sides of the permanent magnet 148C
  • the inner end 152C1 is a portion of the end 152C adjacent to the permanent magnet 148C.
  • the end portion 152C having the end surface 144C is pointed to, and the outer end portion 152C2 is the end portion 152C located outside the inner end portion 152C1.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 148C is substantially perpendicular to the end surface 144C of the fixed core 142C.
  • the coil 146 is provided to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 148C between the pair of end surfaces 144C.
  • the inner end 152C1 is formed thinner than the fixed core 142C other than the end 152C. That is, the thickness of the inner end portion 152C1 is smaller than the thickness of the portion of the fixed core 142C other than the end portion 152C.
  • the thickness means a dimension along a normal line standing on the reflecting surface 114 of the movable portion 112 when not swinging, that is, when not tilting.
  • the end surface 144C of the fixed core 142C has a rectangular outline.
  • the permanent magnet 148 ⁇ / b> C has a cross-sectional area substantially equal to the area of the end surface 144 ⁇ / b> C of the fixed core 142.
  • the inner end 152C1 of the fixed core 142C and the permanent magnet 148C have a thin rectangular parallelepiped shape. That is, the thickness of the rectangular parallelepiped formed by the inner end portion 152C1 and the permanent magnet 148C is smaller than the thickness of the portion of the fixed core 142C other than the end portion 152C. More specifically, one of the largest pair of side surfaces of the thin rectangular parallelepiped formed by the inner end 152C1 of the fixed core 142C and the permanent magnet 148C is flush with the outer end 152C2 of the fixed core 142C.
  • the outer end 152C2 of the fixed core 142C has a trapezoidal column shape. More specifically, the outer end portion 152C2 has a right trapezoidal columnar shape, and one of a pair of side surfaces parallel to each other is flush with a portion 154C of the fixed core 142C other than the end portion 152C.
  • the fixed core unit 140 ⁇ / b> C is arranged so that the permanent magnet 148 ⁇ / b> C is close to the movable part 112 of the scanner chip 110. In this arrangement, the outer end portion 152C2 of the fixed core unit 140C becomes thinner as the movable portion 112 is approached.
  • the fixed core unit 140C has a thin rectangular parallelepiped shape with the inner end 152C1 of the fixed core 142C and the permanent magnet 148C, and therefore, in the one-dimensional optical deflector 100 in which the fixed core unit 140C is incorporated.
  • the reflected light beam LC2 can be largely deflected without being blocked by the fixed core unit 140C.
  • the outer end 152C2 of the fixed core 142C has a trapezoidal column shape, it can be suitably applied to the two-dimensional optical deflector 200 of the second embodiment described later. That is, in the two-dimensional optical deflector 200 in which the fixed core unit 140C is incorporated, the reflected light beam LC2 can be largely deflected two-dimensionally without the reflected light beam LC2 being blocked by the fixed core unit 140C. It is.
  • ⁇ Second Embodiment> 7A and 7B show the main configuration of the two-dimensional optical deflector 200 of the second embodiment.
  • 7A shows a top view of the two-dimensional optical deflector 200
  • FIG. 7B shows a cross section of the two-dimensional optical deflector 200 taken along line F7B-F7B in FIG. 7A.
  • the two-dimensional optical deflector 200 is a device that can reflect the incident light beam LB1 and deflect the reflected light beam LB2 two-dimensionally.
  • to deflect the reflected light beam LB2 two-dimensionally means to change the direction of the reflected light beam LB2 in the first plane, and to cross the first plane, for example, a second plane orthogonal to the first plane. This means that the direction of the reflected light beam LB2 is changed.
  • the two-dimensional optical deflector 200 includes a scanner chip 210.
  • the scanner chip 210 includes an inner movable portion 222 having a reflecting surface 224 for reflecting the incident light beam LB1, a pair of supporting swingably inner movable portion 222 to the one around the inner pivot shaft A 2
  • the inner elastic support portion 226, the outer movable portion 228 supporting the pair of inner elastic support portions 226, and the outer movable portion 228 are supported so as to be swingable around one outer swing axis A1.
  • a pair of outer elastic support portions 216 and a pair of fixing portions 218 that support the pair of outer elastic support portions 216 are provided.
  • the outer swing axis A 1 and the inner swing axis A 2 are located in a plane parallel to the reflection surface 224 and extend through the center of the movable portion 222.
  • Outer pivot shaft A 1 and the inner pivot shaft A 2 extends to cross each other, for example perpendicular to each other.
  • the pair of outer elastic support portions 216 has one end connected to the outer movable portion 228 and the other end connected to the fixed portion 218.
  • the outer movable part 228 has a frame-like appearance and is arranged so as to surround the inner movable part 222.
  • the pair of inner elastic support portions 226 has one end connected to the inner movable portion 222 and the other end connected to the outer movable portion 228.
  • the scanner chip 210 can also be expressed as follows.
  • the scanner chip 210 includes a movable portion 212, a pair of outer elastic support portions 216 that support the movable portion 212 so as to be swingable around one outer swing axis A1, and a pair of outer elastic support portions 216. Is provided with a pair of fixing portions 218.
  • the movable portion 212 includes an inner movable portion 222 having a reflecting surface 224 for reflecting the incident light beam LB1, a pair of supporting swingably inner movable portion 222 to the one around the inner pivot shaft A 2
  • An inner elastic support portion 226 and an outer movable portion 228 supporting the pair of inner elastic support portions 226 are provided.
  • the two-dimensional optical deflector 200 also has a drive mechanism for driving the movable part 212 to swing.
  • This drive mechanism has an inner movable portion drive mechanism for swinging and driving the inner movable portion 222 and an outer movable portion drive mechanism for swinging and driving the outer movable portion 228.
  • the inner movable portion drive mechanism includes a drive coil 252 that circulates around the periphery of the inner movable portion 222 and a pair of permanent magnets 254 disposed on both sides of the inner movable portion 222.
  • one end portion of the drive coil 252 extends through the inner elastic support portion 226, the outer movable portion 228, and the outer elastic support portion 216, and is electrically connected to an electrode pad provided on one fixed portion 218. It is connected. Further, the other end of the drive coil 252 jumps over a portion that goes around the peripheral edge of the inner movable portion 222, extends the inner elastic support portion 226, the outer movable portion 228, and the outer elastic support portion 216, and the other fixed portion 218. Are electrically connected to the electrode pads provided on the substrate.
  • the pair of permanent magnets 254 are substantially parallel to the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 when not inclined and are on the inner swing shaft with respect to the portions of the drive coil 252 positioned on both sides of the inner movable portion 222. It is generating a magnetic flux having the same magnetic flux direction substantially orthogonal to a 2.
  • the outer movable portion drive mechanism includes a pair of movable cores 130 provided on the outer movable portion 228 and four fixed core units 240 that generate magnetic fluxes acting on the movable core 130.
  • the pair of movable cores 130 are embedded in the outer movable portion 228 from the surface of the outer movable portion 228 opposite to the reflecting surface 224.
  • a pair of movable core 130 extends along the outside oscillation axis A 1.
  • a pair of movable core 130 is disposed in line symmetry with respect to the outer pivot shaft A 1 in a projection onto a plane including the parallel and outer pivot shaft A 1 on the surface of the outer movable portion 228 opposite the reflecting surface 224 ing.
  • a pair of movable core 130 is positioned near the pair of edges of parallel movable portion 212 to the outer pivot shaft A 1.
  • the outer movable portion 228 has a pair of movable cores 130, but is not limited thereto, and may have a plurality of pairs of movable cores 130. Further, the movable core 130 of each pair are preferably in a projection onto a plane including the parallel and outer pivot shaft A 1 on the surface of the outer movable portion 228 opposite the reflecting surface 224, the outer pivot shaft A 1 It is good to arrange
  • the four fixed core units 140 are constituted by substantially the same structure.
  • Each fixed core unit 140 is composed of the same structure as the fixed core unit 140 described in the first embodiment.
  • each fixed core unit 140 is disposed between a fixed core 142 having a pair of end faces 144 facing each other, a coil 146 that generates magnetic flux in the fixed core 142, and a pair of end faces 144 of the fixed core 142.
  • a permanent magnet 148 is provided.
  • the fixed core 142 has a so-called C-shaped appearance and has a rectangular cross section.
  • the permanent magnet 148 has a rectangular parallelepiped external shape, and has a cross-sectional area substantially equal to the area of the end surface 144 of the fixed core 142.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 148 is substantially perpendicular to the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142.
  • the coil 146 extends around the fixed core 142 along the fixed core 142 in order to generate a magnetic flux having a magnetic flux direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 148 between the pair of end surfaces 144. .
  • the four fixed core units 140 are arranged with good symmetry around the scanner chip 210 as in the first embodiment.
  • Each fixed core unit 140 is arranged such that the permanent magnet 148 is close to the outer movable portion 228.
  • a first fixed core unit 140-1 second fixed core unit 140-2 are disposed symmetrically with respect to the outer pivot shaft A 1.
  • the third fixed core unit 140-3 fourth fixed core unit 140-4 are disposed symmetrically with respect to the outer pivot shaft A 1.
  • a first fixed core unit 140-1 fourth fixed core unit 140-4 is perpendicular to the plane of the outer movable portion 228 at the time of non-tilt, and surface relative to the plane P2 containing the outer pivot shaft A 1 They are arranged symmetrically.
  • the third fixed core unit 140-3 second fixed core unit 140-2 is perpendicular to the plane of the outer movable portion 228 at the time of non-tilt, and the plane P2 containing the outer pivot shaft A 1 They are arranged symmetrically, that is, in plane symmetry.
  • the surface of the outer movable portion 228 refers to a surface parallel to the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 when not inclined.
  • the first fixed core unit 140-1 fourth fixed core unit 140-4 to the plane P1 including parallel and outer pivot shaft A 1 on the surface of the outer movable portion 228 at the time of non-tilt,
  • the movable core 130 is disposed on the opposite side of the surface of the inner movable portion 222 in which the movable core 130 is embedded.
  • the third fixed core unit 140-3 second fixed core unit 140-2 to the plane P1 including parallel and outwardly swing the face of the outer movable portion 228 shaft A 1,
  • the movable core 130 is disposed on the surface side of the inner movable portion 222 in which the movable core 130 is embedded.
  • a first fixed core unit 140-1 third fixed core unit 140-3, symmetrically to the plane of the outer movable portion 228 in the non-tilted with respect to the plane P1 including parallel and outer pivot shaft A 1 Has been placed.
  • the second fixed core unit 140-2 fourth fixed core unit 140-4, the surface of the outer movable portion 228 in the non-tilted with respect to the plane P1 including parallel and outer pivot shaft A 1 They are arranged symmetrically.
  • the scanner chip 210 is held by a pair of scanner chip holding units so as to be separated from the base, and the four fixed core units 140 are held. Are held by the four fixed core unit holding portions and fixed to the base so as to have the above-described arrangement relationship. Further, the permanent magnet 254 is held by a pair of permanent magnet holding portions so as to be separated from the base, and is fixed to the base.
  • the main material of the scanner chip 210 is often formed from a silicon substrate.
  • silicon substrate not only silicon but also organic materials such as silicon nitride and polyimide may be used for the inner elastic support portion 226 and the outer elastic support portion 216. is there.
  • the inner elastic support portion 226 and the outer elastic support portion 216 have a linear shape in the present embodiment, but are not limited to this, and may have a meander shape.
  • the movable core 130 is made of a magnetic material, for example, permalloy, but is not limited thereto, and may be made of a soft magnetic material such as iron or silicon steel. Good.
  • the fixed core is also made of a magnetic material such as permalloy, but is not limited to this, and may be made of a soft magnetic material such as iron or silicon steel.
  • each fixed core 142 two or more coils 146 may be partially provided in each fixed core 142.
  • the coil 146 may orbit around substantially the whole.
  • a copper wire is used for the coil 146, for example, it is not restricted to this.
  • the coil 146 only needs to be conductive, but is more preferably made of a material with low electrical resistivity.
  • a neodymium magnet is used as the permanent magnet 148, but a samarium cobalt magnet, a ferrite, or the like may be used.
  • the inner movable portion 222 When an alternating current is supplied to the drive coil 252, the inner movable portion 222 receives a couple of forces around the inner swing axis A 2 whose direction is periodically switched. Thus, the inner movable unit 222 is swung about the inner pivot shaft A 2. Thereby, the direction of the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is repeatedly changed. That is, the reflected light beam LB2 is periodically scanned with a constant angular width.
  • the driving principle of the outer movable portion 228 is the same as that of the first embodiment.
  • the driving principle of the outer movable portion 228 will be briefly described with reference to FIGS. 3A and 3B. Details of portions not described in the following description are as described above.
  • FIG. 3A shows the relationship between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130 when the outer movable portion 228 of the two-dimensional optical deflector 200 is not driven.
  • the drive circuit 180 is not supplying current to the coil 146.
  • the magnetic flux emitted from the permanent magnet 148 is confined inside the fixed core 142 with little leakage outside the fixed core 142. For this reason, almost no magnetic flux exists outside the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the movable core 130 is not substantially affected by the magnetic flux from the first fixed core unit 140-1.
  • FIG. 3B shows the relationship between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130 when the outer movable portion 228 of the two-dimensional optical deflector 200 is driven.
  • the drive circuit 180 supplies a current to the coil 146. More specifically, the drive circuit 180 supplies the coil 146 with a current that generates a magnetic flux having a magnetic flux direction De opposite to the magnetization direction Dm of the permanent magnet 148 between the pair of end surfaces 144 of the fixed core 142. ing.
  • a leakage magnetic flux Bm of the permanent magnet 148 is generated from the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the leakage magnetic flux Bm of the permanent magnet 148 passes through the outside of the permanent magnet 148 toward the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • a leakage magnetic flux Be generated by the coil 146 is generated from the vicinity of the boundary between the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the leakage magnetic flux Be caused by the coil 146 passes through the outside of the permanent magnet 148 toward the boundary on the near side of the fixed core 142 and the permanent magnet 148.
  • the movable core 130 is placed in the leakage flux Bm of the permanent magnet 148 generated in this way and the leakage flux Be by the coil 146. Therefore, an attractive force is generated between the first fixed core unit 140-1 and the movable core 130, and the movable core 130 is attracted to the first fixed core unit 140-1.
  • the outer movable portion 228, such that the movable core 130 approaches the first fixed core unit 140-1, that is clockwise, is tilted about the outer pivot shaft A 1.
  • the inner movable unit 222 is also tilted about the outer pivot shaft A 1.
  • the direction of the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is changed. That is, the reflected light beam LB2 is deflected.
  • the deflection angle of the reflected light beam LB 2, that is, the inclination angle of the outer movable portion 228 depends on the magnitude of the current supplied to the coil 146.
  • the outer pivot shaft A 1 Is swung around. Accordingly, the inner movable unit 222 is also swung around the outer pivot shaft A 1.
  • the direction of the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is repeatedly changed. That is, the reflected light beam LB2 is scanned.
  • the drive circuit 180 supplies current to the coil 146 of the second fixed core unit 140-2 in FIG. 7B in the same manner, so that the second fixed core unit 140- An attractive force is generated between the movable core 130 and the movable core 130, and the movable core 130 is attracted to the second fixed core unit 140-2.
  • the outer movable portion 228, such that the movable core 130 approaches the second fixed core unit 140-2, that is clockwise, is tilted about the outer pivot shaft A 1.
  • the inner movable unit 222 is also tilted about the outer pivot shaft A 1.
  • the deflection angle of the reflected light beam LB 2 that is, the inclination angle of the inner movable portion 222 depends on the magnitude of the current supplied to the coil 146.
  • the pair of movable cores 130 have substantially the same size. attraction acts of, the outer movable portion 228 to become subject to couple the outer movable portion 228 is stably inclined around the outer pivot shaft a 1. Accordingly, the inner movable unit 222 is also stably inclined around the outer pivot shaft A 1. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is stably deflected.
  • the outer movable portion 228 is moved to the non-tilt state and the timepiece. between around inclined state, are stably swings around the outer pivot shaft a 1. Accordingly, the inner movable unit 222 is also stably swings around the outer pivot shaft A 1. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is stably scanned.
  • the drive circuit 180 similarly supplies current to the coil 146 of the third fixed core unit 140-3 in FIG. 7B, so that the movable core 130 is attracted to the third fixed core unit 140-3.
  • the outer movable portion 228 is tilted counterclockwise around the outer pivot shaft A 1.
  • the inner movable unit 222 is also tilted counterclockwise around the outer pivot shaft A 1.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is deflected.
  • the driving circuit 180 supplies current to the coil 146 of the fourth fixed core unit 140-4 in FIG. It is attracted to the core unit 140-4.
  • the outer movable portion 228 is tilted counterclockwise around the outer pivot shaft A 1.
  • the inner movable unit 222 is also tilted counterclockwise around the outer pivot shaft A 1.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is deflected.
  • the pair of movable cores 130 have substantially the same size. attraction acts of, the outer movable portion 228 to become subject to couple the outer movable portion 228 is stably inclined around the outer pivot shaft a 1. Accordingly, the inner movable unit 222 is also tilted about the outer pivot shaft A 1. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is stably deflected.
  • the outer movable portion 228 becomes opposite to the non-tilt state. between the inclined state of the clockwise, it is stably swings around the outer pivot shaft a 1. Accordingly, the inner movable unit 222 is also stably swings around the outer pivot shaft A 1. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is stably scanned.
  • the supply and stop of current to the coil 146 of the first fixed core unit 140-1 and the coil 146 of the second fixed core unit 140-2, and the coil 146 of the third fixed core unit 140-3 By repeating the supply of current to the coil 146 of the fourth fixed core unit 140-4 and the supply stop in a reversed manner, that is, in the opposite phase, the outer movable portion 228 is changed between a clockwise tilt state and a counterclockwise tilt state. between, are stable swings around the outer pivot shaft a 1. Accordingly, the inner movable unit 222 is also stably swings around the outer pivot shaft A 1. Thereby, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable portion 222 is stably scanned at a wide angle.
  • the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable unit 222 By combining the swinging of the outer movable portion 228 and the swinging of the inner movable unit 222, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable unit 222, a plane perpendicular to the outwardly swinging axis A 1 while being deflected in, it is deflected in a plane perpendicular to the inner pivot shaft a 2. That is, the reflected light beam LB2 reflected by the reflecting surface 224 of the inner movable part 222 is deflected two-dimensionally.
  • the two-dimensional optical deflector 200 is configured so that the combined force of the magnetic flux of the permanent magnet 148 and the magnetic flux of the coil 146 acts on the movable core 130, so Compared with the configuration in which the driving force is generated, a very large torque can be generated. Thereby, a desired deflection angle can be obtained with less power consumption.
  • the permanent magnet 148 is disposed between the pair of end surfaces 144 of the C-shaped fixed core 142, and the magnetization direction of the permanent magnet 148 is substantially perpendicular to the end surface of the fixed core 142. 142 and the permanent magnet 148 form a closed magnetic circuit. For this reason, in the state where no current is supplied to the coil 146, the leakage magnetic flux is very small around the fixed core 142 and the permanent magnet 148. Therefore, the movable core 130 is inadvertently drawn during mounting, and the outer elastic support portion 216 is drawn. Is prevented from being damaged.
  • a pair of fixed core unit 140 since it is arranged in line symmetry with respect to the outer pivot shaft A 1 of the outer movable portion 228, a pair of movable core 130 is embedded outer movable portion 228 is the outer pivot shaft A Since the couple around 1 is received, the outer movable portion 228 is stably tilted or swung. Thereby, the reflected light beam LB2 can be stably deflected.
  • a pair of fixed core unit 140 perpendicular to the plane of the outer movable portion 228 in the non-inclined, since it is arranged in symmetric with respect to a plane including the outer pivot shaft A 1, the outer movable portion 228 outwardly pivoting it can be tilted or swung in both clockwise and counterclockwise around the shaft a 1. Thereby, the reflected light beam LB2 can be largely deflected.

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Abstract

光偏向器（１００）は、入射光ビームを反射する反射面（１１４）を有する可動部（１１２）と、可動部（１１２）を揺動可能に支持している一対の弾性支持部（１１６）と、可動部（１１２）に設けられた可動コア（１３０）と、可動コア（１３０）に作用する磁束を発生させる固定コアユニット（１４０）を備えている。固定コアユニット（１４０）は、互いに向かい合った一対の端面（１４４）を有する固定コア（１４２）と、固定コア（１４２）内に磁束を発生させるコイル（１４６）と、固定コア（１４２）の一対の端面（１４４）の間に配置された永久磁石（１４８）を備えている。永久磁石（１４８）の着磁方向は端面（１４４）に実質的に垂直である。コイル（１４６）は、一対の端面（１４４）の間において永久磁石（１４８）の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために固定コア（１４２）を周回している。

Description

光偏向器
　本発明は、光偏向器に関する。
　日本国特許第４１４４８４０号は、マイクロマシニング技術を使って作製された光偏向器を開示している。この光偏向器は、ムービングマグネットタイプの電磁石駆動方式を採用している。
　この光偏向器は、一対のねじりバネによって揺動可能に支持された可動部を備えている。可動部は、一方の面に反射面を有し、もう一方の面に一対の可動コアが設けられている。一対の可動コアは、ねじりバネに平行に延びている。
　この光偏向器は、二対のＣ字型の固定コアを備えており、各対の固定コアは、固定コアのギャップが各可動コアに対峙するように配置されている。また、各対のＣ字型の固定コアの周囲には、磁束を発生させるためのコイルが設けられている。
　二対の固定コアのコイルに交互に電流を供給することによって、可動部に設けられた可動コアが固定コアのギャップに発生された磁束によって固定コアに交互に引き付けられる。その結果、可動部が揺動され、可動部の反射面によって反射された光ビームが偏向される。
　しかし、前述した光偏向器では、コイルに電流を供給することによって発生される磁束のみを使って可動部が揺動されるため、非常に大きな電流をコイルに供給する必要がある。このため、消費電力が高いと言う欠点がある。
　本発明は、上記の欠点を鑑みて成されたものであり、低消費電力を実現する光偏向器を提供することを目的とする。
　光偏向器は、入射光ビームを反射する反射面を有する可動部と、前記可動部を一本の揺動軸の周りに揺動可能に支持している一対の弾性支持部と、前記可動部に設けられた少なくとも一つの可動コアと、前記可動コアに作用する磁束を発生させる少なくとも一つの固定コアユニットを備えている。前記固定コアユニットは、互いに向かい合った一対の端面を有する固定コアと、前記固定コア内に磁束を発生させるコイルと、前記固定コアの前記一対の端面の間に配置された磁石を備えている。前記永久磁石の着磁方向は、前記固定コアの前記一対の端面に実質的に垂直である。前記コイルは、前記一対の端面の間において前記永久磁石の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために前記固定コアを周回している。
　本発明によれば、低消費電力を実現する光偏向器が提供される。
図１Ａは、第１の実施形態の一次元光偏向器の要部構成を示す上面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＦ１Ｂ－Ｆ１Ｂ線に沿った一次元光偏向器の断面を示している。 図２Ａは、第１の実施形態の一次元光偏向器の全体構成を示す斜視図である。 図２Ｂは、図２ＡのＦ２Ｂ－Ｆ２Ｂ線に沿った一次元光偏向器の断面を示している。 図３Ａは、一次元光偏向器の非駆動状態における第１の固定コアユニットと可動コアの関係を示している。 図３Ｂは、一次元光偏向器の駆動状態における第１の固定コアユニットと可動コアの関係を示している。 図４は、図１Ａに示された固定コアユニットに代替可能な別の固定コアユニットを示している。 図５は、図１Ａに示された固定コアユニットに代替可能な別の固定コアユニットを示している。 図６は、図１Ａに示された固定コアユニットに代替可能な別の固定コアユニットを示している。 図７Ａは、第２の実施形態の二次元光偏向器の要部構成を示す上面図である。 図７Ｂは、図７ＡのＦ７Ｂ－Ｆ７Ｂ線に沿った二次元光偏向器の断面を示している。
　＜第１の実施形態＞
　図１Ａと図１Ｂは、第１の実施形態の一次元光偏向器１００の要部構成を示している。図１Ａは、一次元光偏向器１００の上面図を示しており、図１Ｂは、図１ＡのＦ１Ｂ－Ｆ１Ｂ線に沿った一次元光偏向器１００の断面を示している。
　一次元光偏向器１００は、入射光ビームＬＢ１を反射すると共に反射光ビームＬＢ２を一次元的に偏向させ得る装置である。ここにおいて、反射光ビームＬＢ２を一次元的に偏向させるとは、一つの平面内において反射光ビームＬＢ２の方向を変化させることを意味している。
　（スキャナチップ）
　一次元光偏向器１００は、スキャナチップ１１０を備えている。スキャナチップ１１０は、入射光ビームＬＢ１を反射する反射面１１４を有する可動部１１２と、可動部１１２を一本の揺動軸Ａ０の周りに揺動可能に支持している一対の弾性支持部１１６と、一対の弾性支持部１１６を支持している一対の固定部１１８とを備えている。
　揺動軸Ａ０は、反射面１１４に平行な平面内に位置し、可動部１１２の中心を通って延びている。一対の弾性支持部１１６は、揺動軸Ａ０に沿って、可動部１１２と一対の固定部１１８の間に延びている。一対の弾性支持部１１６は、一方の端が可動部１１２に接続されており、他方の端が固定部１１８に接続されている。
　（駆動機構）
　一次元光偏向器１００はまた、可動部１１２を揺動駆動するための駆動機構を有している。この駆動機構は、可動部１１２に設けられた一対の可動コア１３０と、可動コア１３０に作用する磁束を発生させる四つの固定コアユニット１４０を備えている。
　一対の可動コア１３０は、反射面１１４の反対側の可動部１１２の面から、可動部１１２に埋め込まれている。一対の可動コア１３０は、揺動軸Ａ０に沿って延びている。一対の可動コア１３０は、可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面への投影において揺動軸Ａ０に対して線対称に配置されている。一対の可動コア１３０は、揺動軸Ａ０に平行な可動部１１２の一対の縁の近くに配置されている。
　ここでは、可動部１１２は、一対の可動コア１３０を有しているが、これに限定されることなく、複数対の可動コア１３０を有していてもよい。さらに、各対の可動コア１３０は、好ましくは、可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面への投影において、揺動軸Ａ０に対して線対称に配置されているとよい。
　四つの固定コアユニット１４０は、実質的に同じ構造体で構成されている。以下の説明において、四つの固定コアユニット１４０の各々は、個々の相違が問題にならない場合には、代表的に単に固定コアユニット１４０と表記し、個々の相違が問題になる場合には、第１の固定コアユニット１４０－１、第２の固定コアユニット１４０－２、第３の固定コアユニット１４０－３、第４の固定コアユニット１４０－４と表記する。
　固定コアユニット１４０は、互いに向かい合った一対の端面１４４を有する固定コア１４２と、固定コア１４２内に磁束を発生させるコイル１４６と、固定コア１４２の一対の端面１４４の間に配置された永久磁石１４８を備えている。
　固定コア１４２は、いわゆるＣ字型の外観形状を有しており、矩形の断面を有している。永久磁石１４８は、直方体の外観形状を有しており、固定コア１４２の端面１４４の面積とほぼ同等の断面積を有している。永久磁石１４８の着磁方向は、固定コア１４２の一対の端面１４４に実質的に垂直である。
　コイル１４６は、一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために固定コア１４２に沿って固定コア１４２を周回して延びている。
　四つの固定コアユニット１４０は、スキャナチップ１１０の周囲に対称性良く配置されている。各固定コアユニット１４０は、永久磁石１４８が可動部１１２に近接するように配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第２の固定コアユニット１４０－２は、揺動軸Ａ０に対して線対称に配置されている。同様に、第３の固定コアユニット１４０－３と第４の固定コアユニット１４０－４は、揺動軸Ａ０に対して線対称に配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第４の固定コアユニット１４０－４は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に直交し、かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ２に対して面対称に配置されている。同様に、第３の固定コアユニット１４０－３と第２の固定コアユニット１４０－２は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に直交し、かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ２に対して面対称に配置されている。
　さらに、第１の固定コアユニット１４０－１と第４の固定コアユニット１４０－４は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ１に対して、可動部１１２の反射面１１４の側に配置されている。これとは反対に、第３の固定コアユニット１４０－３と第２の固定コアユニット１４０－２は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ１に対して、可動部１１２の反射面１１４の反対側すなわち可動コア１３０が埋め込まれた可動部１１２の面の側に配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第３の固定コアユニット１４０－３は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ１に対して面対称に配置されており、同様に、第２の固定コアユニット１４０－２と第４の固定コアユニット１４０－４は、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に平行かつ揺動軸Ａ０を含む平面Ｐ１に対して面対称に配置されている。
　図２Ａと図２Ｂは、第１の実施形態の一次元光偏向器１００の全体構成を示している。図２Ａは、一次元光偏向器１００の斜視図を示しており、図２Ｂは、図２ＡのＦ２Ｂ－Ｆ２Ｂ線に沿った一次元光偏向器１００の断面を示している。
　一次元光偏向器１００はまた、スキャナチップ１１０と四つの固定コアユニット１４０を保持している保持構造体１７０を備えている。保持構造体１７０は、ベース１７２と、スキャナチップ１１０を保持している一対のスキャナチップ保持部１７４と、四つの固定コアユニット１４０をそれぞれ保持している四つの固定コアユニット保持部１７６を備えている。
　一対のスキャナチップ保持部１７４は、互いに離間してベース１７２に立設されている。一対のスキャナチップ保持部１７４の上面には、スキャナチップ１１０の固定部１１８が固定されている。スキャナチップ１１０の可動部１１２と一対の弾性支持部１１６は、ベース１７２から離間して、一対のスキャナチップ保持部１７４の間に延びている。その結果、可動部１１２が固定部１１８に対して揺動可能に支持されている。
　各固定コアユニット保持部１７６は、実質的に同じ構造体で構成されている。以下の説明において、四つの固定コアユニット保持部１７６の各々は、個々の相違が問題にならない場合には、代表的に単に固定コアユニット保持部１７６と表記し、個々の相違が問題になる場合には、第１の固定コアユニット保持部１７６－１、第２の固定コアユニット保持部１７６－２、第３の固定コアユニット保持部１７６－３、第４の固定コアユニット保持部１７６－４と表記する。ここで、第１の固定コアユニット保持部１７６－１は第１の固定コアユニット１４０－１を保持し、第２の固定コアユニット保持部１７６－２は第２の固定コアユニット１４０－２を保持し、第３の固定コアユニット保持部１７６－３は第３の固定コアユニット１４０－３を保持し、第４の固定コアユニット保持部１７６－４は第４の固定コアユニット１４０－４を保持している。
　固定コアユニット保持部１７６は、立方体形状または直方体形状の中空の構造体であって、互いの対向する三対の壁板のうち、二対の壁板の一方が取り除かれた構造体で構成されている。言い換えれば、固定コアユニット保持部１７６は、二つの開口面を持つ立方体形状または直方体形状の中空の構造体と言える。固定コアユニット１４０は、固定コアユニット保持部１７６の内部に配置されており、固定コアユニット保持部１７６の二つの壁板にコイル１４６が接着されていることによって、固定コアユニット保持部１７６に固定されている。
　第１の固定コアユニット保持部１７６－１と第３の固定コアユニット保持部１７６－３は、一つの開口面が互いに向き合うようにして互いに接合されており、さらに、もう一つの開口面がスキャナチップ１１０の方に向くようにして配置されており、ベース１７２に面した第３の固定コアユニット保持部１７６－３がベース１７２に固定されている。同様に、第２の固定コアユニット保持部１７６－２と第４の固定コアユニット保持部１７６－４は、一つの開口面が互いに向き合うようにして互いに接合されており、さらに、もう一つの開口面がスキャナチップ１１０の方に向くようにして配置されており、ベース１７２に面した第２の固定コアユニット保持部１７６－２がベース１７２に固定されている。
　図１Ａと図１Ｂと図２Ａと図２Ｂには図示されていないが、固定コアユニット１４０のコイル１４６は、可動部１１２を揺動駆動するためにコイル１４６に電流を供給する駆動回路１８０（図３Ａおよび図３Ｂ参照）に電気的に接続される。
　（各要素の構成材料等）
　スキャナチップ１１０の主材はシリコン基板から形成される場合が多いが、弾性支持部１１６にはシリコンのみならず、シリコン窒化物やポリイミドなどの有機物が採用される場合もある。弾性支持部１１６は、本実施形態では直線形状としているが、これに限らず、ミアンダ形状としてもよい。
　また、可動コア１３０は、磁性材料、例えばパーマロイで構成されるが、これに限定されるものではなく、鉄、珪素鋼等の軟磁性体で構成されてもよい。同様に、固定コアも、磁性材料、例えばパーマロイで構成されるが、これに限定されるものではなく、鉄、珪素鋼等の軟磁性体で構成されてもよい。
　本実施形態では、各固定コア１４２に一つのコイル１４６が部分的に設けられているが、各固定コア１４２に二つ以上のコイル１４６が部分的に設けられていてもよく、また、各固定コア１４２のほぼ全体にわたってコイル１４６が周回していてもよい。また、コイル１４６には、例えば銅線が用いられるが、これに限らない。コイル１４６は、導通が取れればよいが、電気抵抗率の低い材料で構成されることがより望ましい。
　永久磁石１４８には、例えばネオジウム磁石が用いられるが、サマリウムコバルト磁石、フェライト等が用いられてもよい。
　スキャナチップ保持部１７４と各固定コアユニット保持部１７６は、例えばアルミで構成されるが、ＳＵＳ、真鍮、またはプラスチック等、透磁率の低い材料で構成される。
　（駆動原理）
　図３Ａと図３Ｂを用いて一次元光偏向器１００の駆動原理を説明する。図３Ａと図３Ｂは、図１Ｂに示された第１の固定コアユニット１４０－１と、これによって発生される磁束が作用する可動コア１３０を抜き出した図である。
　永久磁石１４８は、固定コア１４２の一対の端面１４４の間に配置されており、永久磁石１４８の着磁方向は、固定コア１４２の一対の端面１４４に対して実質的に垂直である。より詳しくは、永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍは、固定コア１４２の手前側の端面１４４から奥側の端面１４４へ向かっている。コイル１４６には、コイル１４６に電流を供給する駆動回路１８０が電気的に接続されている。
　図３Ａは、一次元光偏向器１００の非駆動状態における第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の関係を示している。この状態では、駆動回路１８０は、コイル１４６に電流を供給していない。このとき、固定コア１４２と永久磁石１４８は閉磁回路を構成しており、永久磁石１４８から出る磁束は、固定コア１４２の外部にほとんど漏れることなく、固定コア１４２の内部に閉じ込められている。ここにおいて、閉磁回路とは、磁気回路を構成している構造体の外部に磁束がほとんど漏れ出していない磁気回路を意味している。このため、固定コア１４２と永久磁石１４８の外部に存在する磁束は非常に少ない。その結果、可動コア１３０は、第１の固定コアユニット１４０－１から磁束の作用を実質的に受けていない。
　図３Ｂは、一次元光偏向器１００の駆動状態における第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の関係を示している。この状態では、駆動回路１８０は、コイル１４６に電流を供給している。より詳しくは、駆動回路１８０は、固定コア１４２の一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して逆向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束を発生させる電流をコイル１４６に供給している。
　コイル１４６によって発生された磁束は、永久磁石１４８から出る磁束に対して抵抗となるため、固定コア１４２と永久磁石１４８の奥側の境界付近から、永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍが発生する。この永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍは、永久磁石１４８の外部を通って、固定コア１４２と永久磁石１４８の手前側の境界付近へと向かう。
　同様に、永久磁石１４８の磁束は、コイル１４６によって発生された磁束に対して抵抗となるため、固定コア１４２と永久磁石１４８の奥側の境界付近から、コイル１４６による漏れ磁束Ｂｅが発生する。このコイル１４６による漏れ磁束Ｂｅは、永久磁石１４８の外部を通って、固定コア１４２と永久磁石１４８の手前側の境界付近へと向かう。
　可動コア１３０は、このように発生された永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍとコイル１４６による漏れ磁束Ｂｅの中に置かれることになる。このため、第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第１の固定コアユニット１４０－１に引き付けられる。これにより、可動部１１２は、可動コア１３０が第１の固定コアユニット１４０－１に近づくように、つまり時計回りに、揺動軸Ａ０の周りに傾斜される。
　これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２の方向が変更される。つまり、反射光ビームＬＢ２が偏向される。反射光ビームＬＢ２の偏向角すなわち可動部１１２の傾斜角は、コイル１４６に供給される電流の大きさに依存する。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に対する電流の供給を停止すると、可動コア１３０に引力が作用しなくなるため、弾性支持部１１６の復元力によって可動部１１２は非傾斜状態に戻る。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、可動部１１２は、傾斜していない状態から時計回りに傾斜した状態に移る回転運動と、時計回りに傾斜した状態から傾斜していない状態に戻る回転運動を繰り返す。すなわち、可動部１１２は、非傾斜状態と時計回りの傾斜状態との間で、揺動軸Ａ０の周りに揺動される。
　これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２の方向が繰り返し変更される。つまり、反射光ビームＬＢ２が走査される。
　第１の固定コアユニット１４０－１と同様に、図１Ｂの第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、第２の固定コアユニット１４０－２と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第２の固定コアユニット１４０－２に引き付けられる。これにより、可動部１１２は、可動コア１３０が第２の固定コアユニット１４０－２に近づくように、つまり時計回りに、揺動軸Ａ０の周りに傾斜される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。反射光ビームＬＢ２の偏向角すなわち可動部１１２の傾斜角は、コイル１４６に供給される電流の大きさに依存する。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に実質的に同一の電流を同時に流すことにより、一対の可動コア１３０に実質的に同じ大きさの引力が作用し、可動部１１２は偶力を受けることになるため、可動部１１２が揺動軸Ａ０の周りに安定して傾斜される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２が安定して偏向される。
　さらに、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、可動部１１２は、非傾斜状態と時計回りの傾斜状態との間で、揺動軸Ａ０の周りに安定して揺動される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、安定して走査される。
　図１Ｂの第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、第３の固定コアユニット１４０－３と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第３の固定コアユニット１４０－３に引き付けられる。これにより、可動部１１２は、可動コア１３０が第３の固定コアユニット１４０－３に近づくように、つまり反時計回りに、揺動軸Ａ０の周りに傾斜される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。
　第３の固定コアユニット１４０－３と同様に、図１Ｂの第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、第４の固定コアユニット１４０－４と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第４の固定コアユニット１４０－４に引き付けられる。これにより、可動部１１２は、可動コア１３０が第４の固定コアユニット１４０－４に近づくように、つまり反時計回りに、揺動軸Ａ０の周りに傾斜される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。
　第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に実質的に同一の電流を同時に流すことにより、一対の可動コア１３０に実質的に同じ大きさの引力が作用し、可動部１１２は偶力を受けることになるため、可動部１１２が揺動軸Ａ０の周りに安定して傾斜される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２が安定して偏向される。
　さらに、第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、可動部１１２は、非傾斜状態と反時計回りの傾斜状態との間で、揺動軸Ａ０の周りに安定して揺動される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、安定して走査される。
　加えて、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止と、第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を掛け替え的にすなわち逆位相で繰り返すことによって、可動部１１２は、時計回りの傾斜状態と反時計回りの傾斜状態との間で、揺動軸Ａ０の周りに安定して揺動される。これにより、可動部１１２の反射面１１４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、広角に安定して走査される。
　（交流電流による駆動）
　ここでは、図３Ａと図３Ｂを参照しながら、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、可動部１１２を揺動軸Ａ０の周りに揺動させる例を説明したが、電流の供給と供給停止を繰り返す代わりに、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に交流の電流を供給することによって、可動部１１２を揺動軸Ａ０の周りに揺動させることも可能である。
　交流の電流がコイル１４６に供給される場合、交流の電流の半周期においては、コイル１４６によって、固定コア１４２の一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して逆向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束が発生され、交流の電流の残りの半周期においては、コイル１４６によって、固定コア１４２の一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して同じ向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束が発生される。
　永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して逆向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束が発生される期間では、図３Ｂに示された状態と同様に、永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍとコイル１４６による漏れ磁束Ｂｅが発生される。一方、永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して同じ向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束が発生される期間では、図３Ａに示された状態と同様に、固定コア１４２と永久磁石１４８は閉磁回路を構成し、固定コア１４２と永久磁石１４８の外部に存在する磁束は非常に少ない。
　従って、前述した説明から容易に理解されるように、可動部１１２は、非傾斜状態と時計回りの傾斜状態との間で、揺動軸Ａ０の周りに揺動される。
　第２ないし第４の固定コアユニット１４０－２ないし１４０－４についても同様に、コイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返す代わりに、コイル１４６に交流の電流を供給することによって、可動部１１２を揺動軸Ａ０の周りに揺動させるが可能である。さらに、第１ないし第４の固定コアユニット１４０－１ないし１４０－４のコイル１４６に対する交流の電流の供給を組み合わせることによって、前述したように、つまり広角におよび／または安定に可動部１１２を揺動させることも可能である。
　（効果）
　このような構成とすることにより、本実施形態の一次元光偏向器１００は、永久磁石１４８の磁束とコイル１４６による磁束の合算した力が可動コア１３０に作用することにより、従来技術のコイルのみで駆動力を発生させる構成に比べて非常に大きなトルクを発生させることができる。これにより、より少ない消費電力で所望の振れ角を得ることができる。
　Ｃ字型の固定コア１４２の一対の端面１４４の間に永久磁石１４８が配置されており、永久磁石１４８の着磁方向が固定コア１４２の端面に実質的に垂直な方向であるため、固定コア１４２と永久磁石１４８は閉磁回路を形成している。このため、コイル１４６に電流が供給されていない状態では、固定コア１４２と永久磁石１４８の周囲に漏れ磁束が非常に少ないため、実装時に可動コア１３０が不用意に引き寄せられて弾性支持部１１６が破損されることが防止される。
　一対の固定コアユニット１４０が、可動部１１２の揺動軸Ａ０に対して線対称に配置されているため、一対の可動コア１３０が埋め込まれた可動部１１２が揺動軸Ａ０の周りの偶力を受けるため、可動部１１２が安定して傾斜または揺動される。これにより、反射光ビームＬＢ２を安定して偏向させることができる。
　一対の固定コアユニット１４０が、非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に直交し、揺動軸Ａ０を含む平面に対して面対称に配置されているため、可動部１１２を揺動軸Ａ０の周りに時計回りと反時計回りの両方向に傾斜または揺動させることができる。これにより、反射光ビームＬＢ２を大きく偏向させることができる。
　［固定コアユニットの省略］
　本実施形態の一次元光偏向器１００は、四つの固定コアユニット１４０を備えているが、前述した一次元光偏向器１００の動作原理の説明から容易に理解されるように、一次元光偏向器１００は、少なくとも一つの固定コアユニット１４０を備えていれば、反射光ビームＬＢ２を偏向させることが可能である。したがって、一次元光偏向器１００は、一つないし三つの固定コアユニット１４０が省略されてもよい。
　しかしながら、安定した駆動のために、二つの固定コアユニット１４０、たとえば第１の固定コアユニット１４０－１と第２の固定コアユニット１４０－２、または第３の固定コアユニット１４０－３と第４の固定コアユニット１４０－４を備えているとよい。また、広い偏向角のために、二つの固定コアユニット１４０、たとえば第１の固定コアユニット１４０－１と第４の固定コアユニット１４０－４、または第２の固定コアユニット１４０－２と第３の固定コアユニット１４０－３を備えているとよい。
　当然ながら、安定した駆動と広い偏向角のために、四つの固定コアユニット１４０を備えているとよい。
　［固定コアユニットの第１の変形例］
　図４は、例えば図１Ａに示された固定コアユニット１４０に代替可能な別の固定コアユニット１４０Ａを示している。
　固定コアユニット１４０Ａは、互いに向かい合った一対の端面１４４Ａを有する固定コア１４２Ａと、固定コア１４２Ａ内に磁束を発生させるコイル１４６と、固定コア１４２Ａの一対の端面１４４Ａの間に配置された永久磁石１４８Ａを備えている。
　固定コア１４２Ａは、いわゆるＣ字型の外観形状を有している。固定コア１４２Ａは、永久磁石１４８Ａを間に挟んで位置している一対の端部１５２Ａを有しており、一対の端部１５２Ａが一対の端面１４４Ａを有している。ここにおいて、固定コア１４２Ａの端部１５２Ａは、永久磁石１４８Ａの両側に位置する固定コア１４２Ａの部分を指している。
　永久磁石１４８Ａの着磁方向は、固定コア１４２Ａの端面１４４Ａに実質的に垂直である。コイル１４６は、一対の端面１４４Ａの間において永久磁石１４８Ａの着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために設けられている。
　固定コア１４２Ａの端面１４４Ａは、三角形の輪郭を有している。永久磁石１４８Ａは、固定コア１４２の端面１４４Ａの面積とほぼ同等の断面積を有している。さらに、永久磁石１４８Ａは、その端面が固定コア１４２Ａの端面１４４Ａと一致するように配置されている。従って、固定コア１４２Ａの端部１５２Ａと永久磁石１４８Ａは三角柱の形状を成している。より詳しくは、固定コア１４２Ａの端部１５２Ａと永久磁石１４８Ａとが成す三角柱は直角三角柱であり、直角に交わる一対の側面の一方は、端部１５２Ａ以外の固定コア１４２Ａの部分１５４Ａと面一になっている。
　固定コアユニット１４０Ａは、固定コア１４２Ａの端部１５２Ａと永久磁石１４８Ａとが成す三角柱の稜線１５６Ａが、スキャナチップ１１０の可動部１１２に近接するように配置される。
　このように、固定コアユニット１４０Ａは、固定コア１４２Ａの端部１５２Ａと永久磁石１４８Ａが三角柱の形状を成しているため、固定コアユニット１４０Ａが組み込まれた一次元光偏向器１００においては、反射光ビームＬＢ２が固定コアユニット１４０Ａによって遮断されることなく、反射光ビームＬＢ２を大きく偏向させることが可能である。
　また、永久磁石１４８Ａと同様に固定コア１４２Ａの端部１５２Ａも三角柱の形状をしているので、後述する第２の実施形態の二次元光偏向器２００にも好適に適用可能である。すなわち、固定コアユニット１４０Ａが組み込まれた二次元光偏向器２００においては、反射光ビームＬＢ２が固定コアユニット１４０Ａによって遮断されることなく、反射光ビームＬＢ２を二次元的に大きく偏向させることが可能である。
　［固定コアユニットの第２の変形例］
　図５は、例えば図１Ａに示された固定コアユニット１４０に代替可能な別の固定コアユニット１４０Ｂを示している。
　固定コアユニット１４０Ｂは、互いに向かい合った一対の端面１４４Ｂを有する固定コア１４２Ｂと、固定コア１４２Ｂ内に磁束を発生させるコイル１４６と、固定コア１４２Ｂの一対の端面１４４Ｂの間に配置された永久磁石１４８Ｂを備えている。
　固定コア１４２Ｂは、いわゆるＣ字型の外観形状を有している。固定コア１４２Ｂは、永久磁石１４８Ｂを間に挟んで位置している一対の端部１５２Ｂを有している。各端部１５２Ｂは、段差を有しており、内側端部１５２Ｂ１と外側端部１５２Ｂ２で構成されている。ここにおいて、固定コア１４２Ｂの端部１５２Ｂは、永久磁石１４８Ｂの両側に位置する固定コア１４２Ｂの部分を指しており、内側端部１５２Ｂ１は、永久磁石１４８Ｂに隣接している端部１５２Ｂの部分であって、端面１４４Ｂを有している端部１５２Ｂの部分を指しており、外側端部１５２Ｂ２は、内側端部１５２Ｂ１の外側に位置している端部１５２Ｂの部分を指している。
　永久磁石１４８Ｂの着磁方向は、固定コア１４２Ｂの端面１４４Ｂに実質的に垂直である。コイル１４６は、一対の端面１４４Ｂの間において永久磁石１４８Ｂの着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために設けられている。
　内側端部１５２Ｂ１は、外側端部１５２Ｂ２に比べて薄く形成されている。すなわち、内側端部１５２Ｂ１の厚さは、外側端部１５２Ｂ２の厚さよりも小さい。ここにおいて、厚さとは、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に立てた法線に沿った寸法をいう。固定コア１４２Ｂの端面１４４Ｂは、長方形の輪郭を有している。永久磁石１４８Ｂは、固定コア１４２の端面１４４Ｂの面積とほぼ同等の断面積を有している。従って、固定コア１４２Ｂの内側端部１５２Ｂ１と永久磁石１４８Ｂは薄い直方体の形状を成している。つまり、内側端部１５２Ｂ１と永久磁石１４８Ｂが成す直方体の厚さは、外側端部１５２Ｂ２の厚さよりも小さい。より詳しくは、固定コア１４２Ｂの内側端部１５２Ｂ１と永久磁石１４８Ｂとが成す薄い直方体の最も大きい一対の側面の一方は、固定コア１４２Ｂの外側端部１５２Ｂ２と面一になっている。
　固定コアユニット１４０Ｂは、永久磁石１４８Ｂがスキャナチップ１１０の可動部１１２に近接するように配置される。
　このように、固定コアユニット１４０Ｂは、固定コア１４２Ｂの内側端部１５２Ｂ１と永久磁石１４８Ｂが薄い直方体の形状を成しているため、固定コアユニット１４０Ｂが組み込まれた一次元光偏向器１００においては、反射光ビームＬＢ２が固定コアユニット１４０Ｂによって遮断されることなく、反射光ビームＬＢ２を大きく偏向させることが可能である。
　さらに、固定コア１４２Ｂの薄い内側端部１５２Ｂ１で磁気飽和が起きるため、前述の固定コアユニット１４０や固定コアユニット１４０Ａに比べて固定コアユニット１４０Ｂの方が、可動部１１２を駆動するための漏れ磁束が増加し、大きい駆動力を得ることができる。従って、前述の固定コアユニット１４０や固定コアユニット１４０Ａに比べて、光偏向器の小型化に貢献する。
　［固定コアユニットの第３の変形例］
　図６は、例えば図１Ａに示された固定コアユニット１４０に代替可能な別の固定コアユニット１４０Ｃを示している。
　固定コアユニット１４０Ｃは、互いに向かい合った一対の端面１４４Ｃを有する固定コア１４２Ｃと、固定コア１４２Ｃ内に磁束を発生させるコイル１４６と、固定コア１４２Ｃの一対の端面１４４Ｃの間に配置された永久磁石１４８Ｃを備えている。
　固定コア１４２Ｃは、いわゆるＣ字型の外観形状を有している。固定コア１４２Ｃは、永久磁石１４８Ｃを間に挟んで位置している一対の端部１５２Ｃを有している。各端部１５２Ｃは、段差を有しており、内側端部１５２Ｃ１と外側端部１５２Ｃ２で構成されている。ここにおいて、固定コア１４２Ｃの端部１５２Ｃは、永久磁石１４８Ｃの両側に位置する固定コア１４２Ｃの部分を指しており、内側端部１５２Ｃ１は、永久磁石１４８Ｃに隣接している端部１５２Ｃの部分であって、端面１４４Ｃを有している端部１５２Ｃの部分を指しており、外側端部１５２Ｃ２は、内側端部１５２Ｃ１の外側に位置している端部１５２Ｃの部分を指している。
　永久磁石１４８Ｃの着磁方向は、固定コア１４２Ｃの端面１４４Ｃに実質的に垂直である。コイル１４６は、一対の端面１４４Ｃの間において永久磁石１４８Ｃの着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために設けられている。
　内側端部１５２Ｃ１は、端部１５２Ｃ以外の固定コア１４２Ｃの部分に比べて薄く形成されている。すなわち、内側端部１５２Ｃ１の厚さは、端部１５２Ｃ以外の固定コア１４２Ｃの部分の厚さよりも小さい。ここにおいて、厚さとは、前述したように、非揺動時すなわち非傾斜時の可動部１１２の反射面１１４に立てた法線に沿った寸法をいう。固定コア１４２Ｃの端面１４４Ｃは、長方形の輪郭を有している。永久磁石１４８Ｃは、固定コア１４２の端面１４４Ｃの面積とほぼ同等の断面積を有している。従って、固定コア１４２Ｃの内側端部１５２Ｃ１と永久磁石１４８Ｃは薄い直方体の形状を成している。つまり、内側端部１５２Ｃ１と永久磁石１４８Ｃが成す直方体の厚さは、端部１５２Ｃ以外の固定コア１４２Ｃの部分の厚さよりも小さい。より詳しくは、固定コア１４２Ｃの内側端部１５２Ｃ１と永久磁石１４８Ｃとが成す薄い直方体の最も大きい一対の側面の一方は、固定コア１４２Ｃの外側端部１５２Ｃ２と面一になっている。
　固定コア１４２Ｃの外側端部１５２Ｃ２は、台形柱の形状を有している。より詳しくは、外側端部１５２Ｃ２は直角台形柱の形状を有しており、互いに平行な一対の側面の一方は、端部１５２Ｃ以外の固定コア１４２Ｃの部分１５４Ｃと面一になっている。
　固定コアユニット１４０Ｃは、永久磁石１４８Ｃがスキャナチップ１１０の可動部１１２に近接するように配置される。この配置において、固定コアユニット１４０Ｃの外側端部１５２Ｃ２は、可動部１１２に近づくに従って薄くなっている。
　このように、固定コアユニット１４０Ｃは、固定コア１４２Ｃの内側端部１５２Ｃ１と永久磁石１４８Ｃが薄い直方体の形状を成しているため、固定コアユニット１４０Ｃが組み込まれた一次元光偏向器１００においては、反射光ビームＬＣ２が固定コアユニット１４０Ｃによって遮断されることなく、反射光ビームＬＣ２を大きく偏向させることが可能である。
　また、固定コア１４２Ｃの外側端部１５２Ｃ２が台形柱の形状をしているので、後述する第２の実施形態の二次元光偏向器２００にも好適に適用可能である。すなわち、固定コアユニット１４０Ｃが組み込まれた二次元光偏向器２００においては、反射光ビームＬＣ２が固定コアユニット１４０Ｃによって遮断されることなく、反射光ビームＬＣ２を二次元的に大きく偏向させることが可能である。
　さらに、第２の変形例の固定コアユニット１４０Ｂと同様に、固定コア１４２Ｃの薄い内側端部１５２Ｃ１で磁気飽和が起きるため、前述の固定コアユニット１４０や固定コアユニット１４０Ａに比べて固定コアユニット１４０Ｃの方が、可動部１１２を駆動するための漏れ磁束が増加し、大きい駆動力を得ることができる。従って、前述の固定コアユニット１４０や固定コアユニット１４０Ａに比べて、光偏向器の小型化に貢献する。
　＜第２の実施形態＞
　図７Ａと図７Ｂは、第２の実施形態の二次元光偏向器２００の要部構成を示している。図７Ａは、二次元光偏向器２００の上面図を示しており、図７Ｂは、図７ＡのＦ７Ｂ－Ｆ７Ｂ線に沿った二次元光偏向器２００の断面を示している。
　二次元光偏向器２００は、入射光ビームＬＢ１を反射すると共に反射光ビームＬＢ２を二次元的に偏向させ得る装置である。ここにおいて、反射光ビームＬＢ２を二次元的に偏向させるとは、第１の平面内において反射光ビームＬＢ２の方向を変化させることに加えて、第１の平面に交差たとえば直交する第２の平面内において反射光ビームＬＢ２の方向を変化させることを意味している。
　二次元光偏向器２００は、スキャナチップ２１０を備えている。スキャナチップ２１０は、入射光ビームＬＢ１を反射する反射面２２４を有する内側可動部２２２と、内側可動部２２２を一本の内側揺動軸Ａ２の周りに揺動可能に支持している一対の内側弾性支持部２２６と、一対の内側弾性支持部２２６を支持している外側可動部２２８と、外側可動部２２８を一本の外側揺動軸Ａ１の周りに揺動可能に支持している一対の外側弾性支持部２１６と、一対の外側弾性支持部２１６を支持している一対の固定部２１８を備えている。
　外側揺動軸Ａ１と内側揺動軸Ａ２は、反射面２２４に平行な平面内に位置し、可動部２２２の中心を通って延びている。外側揺動軸Ａ１と内側揺動軸Ａ２は、互いに交差して、例えば互いに直交して延びている。一対の外側弾性支持部２１６は、外側揺動軸Ａ１に沿って、外側可動部２２８と一対の固定部２１８の間に延びている。一対の外側弾性支持部２１６は、一方の端が外側可動部２２８に接続されており、他方の端が固定部２１８に接続されている。外側可動部２２８は、枠状の外観形状をしており、内側可動部２２２を取り囲むように配置されている。一対の内側弾性支持部２２６は、内側揺動軸Ａ２に沿って、内側可動部２２２と一対の外側可動部２２８の間に延びている。一対の内側弾性支持部２２６は、一方の端が内側可動部２２２に接続されており、他方の端が外側可動部２２８に接続されている。
　別の言い方をすれば、スキャナチップ２１０は次のように表現することもできる。スキャナチップ２１０は、可動部２１２と、可動部２１２を一本の外側揺動軸Ａ１の周りに揺動可能に支持している一対の外側弾性支持部２１６と、一対の外側弾性支持部２１６を支持している一対の固定部２１８を備えている。可動部２１２は、入射光ビームＬＢ１を反射する反射面２２４を有する内側可動部２２２と、内側可動部２２２を一本の内側揺動軸Ａ２の周りに揺動可能に支持している一対の内側弾性支持部２２６と、一対の内側弾性支持部２２６を支持している外側可動部２２８を備えている。
　（駆動機構）
　二次元光偏向器２００はまた、可動部２１２を揺動駆動するための駆動機構を有している。この駆動機構は、内側可動部２２２を揺動駆動するための内側可動部駆動機構と、外側可動部２２８を揺動駆動するための外側可動部駆動機構を有している。
　（内側可動部駆動機構）
　内側可動部駆動機構は、内側可動部２２２の周縁部を周回する駆動コイル２５２と、内側可動部２２２の両側に配置された一対の永久磁石２５４を備えている。
　図示されていないが、駆動コイル２５２の一方の端部は、内側弾性支持部２２６と外側可動部２２８と外側弾性支持部２１６を延び、一方の固定部２１８に設けられた電極パッドに電気的に接続されている。また、駆動コイル２５２の他方の端部は、内側可動部２２２の周縁部を周回する部分を飛び越え、内側弾性支持部２２６と外側可動部２２８と外側弾性支持部２１６を延び、他方の固定部２１８に設けられた電極パッドに電気的に接続されている。
　一対の永久磁石２５４は、外側揺動軸Ａ１に沿った内側可動部２２２の両側に、内側揺動軸Ａ２に実質的に平行に配置されている。一対の永久磁石２５４は、それぞれ、内側可動部２２２の両側部分に位置する駆動コイル２５２の部分に対して、非傾斜時の内側可動部２２２の反射面２２４に実質的に平行かつ内側揺動軸Ａ２に実質的に直交する同じ磁束方向を有する磁束を発生させている。
　（外側可動部駆動機構）
　外側可動部駆動機構は、外側可動部２２８に設けられた一対の可動コア１３０と、可動コア１３０に作用する磁束を発生させる四つの固定コアユニット２４０を備えている。
　一対の可動コア１３０は、反射面２２４の反対側の外側可動部２２８の面から、外側可動部２２８に埋め込まれている。一対の可動コア１３０は、外側揺動軸Ａ１に沿って延びている。一対の可動コア１３０は、反射面２２４の反対側の外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面への投影において外側揺動軸Ａ１に対して線対称に配置されている。一対の可動コア１３０は、外側揺動軸Ａ１に平行な可動部２１２の一対の縁の近くに配置されている。
　ここでは、外側可動部２２８は、一対の可動コア１３０を有しているが、これに限定されることなく、複数対の可動コア１３０を有していてもよい。さらに、各対の可動コア１３０は、好ましくは、反射面２２４の反対側の外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面への投影において、外側揺動軸Ａ１に対して線対称に配置されているとよい。
　四つの固定コアユニット１４０は、実質的に同じ構造体で構成されている。各固定コアユニット１４０は、第１の実施形態で説明された固定コアユニット１４０と同じ構造体で構成されている。
　すなわち、各固定コアユニット１４０は、互いに向かい合った一対の端面１４４を有する固定コア１４２と、固定コア１４２内に磁束を発生させるコイル１４６と、固定コア１４２の一対の端面１４４の間に配置された永久磁石１４８を備えている。
　固定コア１４２は、いわゆるＣ字型の外観形状を有しており、矩形の断面を有している。永久磁石１４８は、直方体の外観形状を有しており、固定コア１４２の端面１４４の面積とほぼ同等の断面積を有している。永久磁石１４８の着磁方向は、固定コア１４２の一対の端面１４４に実質的に垂直である。
　コイル１４６は、一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために固定コア１４２に沿って固定コア１４２を周回して延びている。
　四つの固定コアユニット１４０は、第１の実施形態と同様に、スキャナチップ２１０の周囲に対称性良く配置されている。各固定コアユニット１４０は、永久磁石１４８が外側可動部２２８に近接するように配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第２の固定コアユニット１４０－２は、外側揺動軸Ａ１に対して線対称に配置されている。同様に、第３の固定コアユニット１４０－３と第４の固定コアユニット１４０－４は、外側揺動軸Ａ１に対して線対称に配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第４の固定コアユニット１４０－４は、非傾斜時の外側可動部２２８の面に直交し、かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ２に対して面対称に配置されている。同様に、第３の固定コアユニット１４０－３と第２の固定コアユニット１４０－２は、非傾斜時の外側可動部２２８の面に直交し、かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ２に対して対称的すなわち面対称に配置されている。ここにおいて、外側可動部２２８の面とは、非傾斜時の内側可動部２２２の反射面２２４に平行な面を指している。
　さらに、第１の固定コアユニット１４０－１と第４の固定コアユニット１４０－４は、非傾斜時の外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ１に対して、可動コア１３０が埋め込まれた内側可動部２２２の面の反対側に配置されている。これとは反対に、第３の固定コアユニット１４０－３と第２の固定コアユニット１４０－２は、外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ１に対して、可動コア１３０が埋め込まれた内側可動部２２２の面の側に配置されている。
　第１の固定コアユニット１４０－１と第３の固定コアユニット１４０－３は、非傾斜時の外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ１に対して対称的に配置されている。同様に、第２の固定コアユニット１４０－２と第４の固定コアユニット１４０－４は、非傾斜時の外側可動部２２８の面に平行かつ外側揺動軸Ａ１を含む平面Ｐ１に対して対称的に配置されている。
　図７Ａと図７Ｂには図示されていないが、第１の実施形態と同様に、スキャナチップ２１０は、ベースから離間するように、一対のスキャナチップ保持部によって保持され、四つの固定コアユニット１４０は、前述した配置関係となるように、四つの固定コアユニット保持部に保持され、ベースに対して固定されている。また、永久磁石２５４は、ベースから離間するように、一対の永久磁石保持部によって保持され、ベースに対して固定されている。
　（各要素の構成材料等）
　スキャナチップ２１０の主材はシリコン基板から形成される場合が多いが、内側弾性支持部２２６および外側弾性支持部２１６にはシリコンのみならず、シリコン窒化物やポリイミドなどの有機物が採用される場合もある。内側弾性支持部２２６および外側弾性支持部２１６は、本実施形態では直線形状としているが、これに限らず、ミアンダ形状としてもよい。
　第１の実施形態で説明したように、可動コア１３０は、磁性材料、例えばパーマロイで構成されるが、これに限定されるものではなく、鉄、珪素鋼等の軟磁性体で構成されてもよい。同様に、固定コアも、磁性材料、例えばパーマロイで構成されるが、これに限定されるものではなく、鉄、珪素鋼等の軟磁性体で構成されてもよい。
　また、各固定コア１４２に一つのコイル１４６が部分的に設けられているが、各固定コア１４２に二つ以上のコイル１４６が部分的に設けられていてもよく、また、各固定コア１４２のほぼ全体にわたってコイル１４６が周回していてもよい。また、コイル１４６には、例えば銅線が用いられるが、これに限らない。コイル１４６は、導通が取れればよいが、電気抵抗率の低い材料で構成されることがより望ましい。
　永久磁石１４８には、例えばネオジウム磁石が用いられるが、サマリウムコバルト磁石、フェライト等が用いられてもよい。
　（内側可動部の駆動原理）
　駆動コイル２５２に直流電流が供給されると、永久磁石２５４に近い駆動コイル２５２の部分を流れる電流は、永久磁石２５４によって発生された磁界との相互作用によりローレンツ力を受ける。その結果、内側可動部２２２は、内側揺動軸Ａ２の周りの偶力を受ける。このため、内側可動部２２２は、内側揺動軸Ａ２の周りに傾斜される。その結果、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、内側揺動軸Ａ２に直交する平面内において偏向される。
　駆動コイル２５２に交流電流が供給された場合には、内側可動部２２２は、周期的に方向が切り替わる内側揺動軸Ａ２の周りの偶力を受ける。このため、内側可動部２２２は、内側揺動軸Ａ２の周りで揺動される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２の方向が繰り返し変更される。つまり、反射光ビームＬＢ２が、一定の角度幅で周期的に走査される。
　（外側可動部の駆動原理）
　外側可動部２２８の駆動原理は、第１の実施形態と同様である。以下、図３Ａと図３Ｂを流用して、外側可動部２２８の駆動原理を簡単に説明する。以下の説明において触れない部分の詳細は前述したとおりである。
　図３Ａは、二次元光偏向器２００の外側可動部２２８の非駆動状態における第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の関係を示している。この状態では、駆動回路１８０は、コイル１４６に電流を供給していない。このとき、永久磁石１４８から出る磁束は、固定コア１４２の外部にほとんど漏れることなく、固定コア１４２の内部に閉じ込められている。このため、固定コア１４２と永久磁石１４８の外部に磁束はほとんど存在していない。その結果、可動コア１３０は、第１の固定コアユニット１４０－１から磁束の作用を実質的に受けていない。
　図３Ｂは、二次元光偏向器２００の外側可動部２２８の駆動状態における第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の関係を示している。この状態では、駆動回路１８０は、コイル１４６に電流を供給している。より詳しくは、駆動回路１８０は、固定コア１４２の一対の端面１４４の間において永久磁石１４８の着磁方向Ｄｍに対して逆向きの磁束方向Ｄｅを持つ磁束を発生させる電流をコイル１４６に供給している。
　コイル１４６によって発生された磁束は、永久磁石１４８から出る磁束に対して抵抗となるため、固定コア１４２と永久磁石１４８の奥側の境界付近から、永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍが発生する。この永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍは、永久磁石１４８の外部を通って、固定コア１４２と永久磁石１４８の手前側の境界付近へと向かう。
　同様に、永久磁石１４８の磁束は、コイル１４６によって発生された磁束に対して抵抗となるため、固定コア１４２と永久磁石１４８の奥側の境界付近から、コイル１４６による漏れ磁束Ｂｅが発生する。このコイル１４６による漏れ磁束Ｂｅは、永久磁石１４８の外部を通って、固定コア１４２と永久磁石１４８の手前側の境界付近へと向かう。
　可動コア１３０は、このように発生された永久磁石１４８の漏れ磁束Ｂｍとコイル１４６による漏れ磁束Ｂｅの中に置かれることになる。このため、第１の固定コアユニット１４０－１と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第１の固定コアユニット１４０－１に引き付けられる。これにより、外側可動部２２８は、可動コア１３０が第１の固定コアユニット１４０－１に近づくように、つまり時計回りに、外側揺動軸Ａ１の周りに傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに傾斜される。
　これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２の方向が変更される。つまり、反射光ビームＬＢ２が偏向される。反射光ビームＬＢ２の偏向角すなわち外側可動部２２８の傾斜角は、コイル１４６に供給される電流の大きさに依存する。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に対する電流の供給を停止すると、可動コア１３０に引力が作用しなくなるため、外側弾性支持部２１６の復元力によって外側可動部２２８は非傾斜状態に戻る。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、外側可動部２２８は、非傾斜状態と時計回りの傾斜状態との間で、外側揺動軸Ａ１の周りに揺動される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに揺動される。
　これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２の方向が繰り返し変更される。つまり、反射光ビームＬＢ２が走査される。
　第１の固定コアユニット１４０－１と同様に、図７Ｂの第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、第２の固定コアユニット１４０－２と可動コア１３０の間に引力が発生し、可動コア１３０が第２の固定コアユニット１４０－２に引き付けられる。これにより、外側可動部２２８は、可動コア１３０が第２の固定コアユニット１４０－２に近づくように、つまり時計回りに、外側揺動軸Ａ１の周りに傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに傾斜される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。反射光ビームＬＢ２の偏向角すなわち内側可動部２２２の傾斜角は、コイル１４６に供給される電流の大きさに依存する。
　第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に実質的に同一の電流を同時に流すことにより、一対の可動コア１３０に実質的に同じ大きさの引力が作用し、外側可動部２２８は偶力を受けることになるため、外側可動部２２８が外側揺動軸Ａ１の周りに安定して傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して傾斜される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２が安定して偏向される。
　さらに、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、外側可動部２２８は、非傾斜状態と時計回りの傾斜状態との間で、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、安定して走査される。
　図７Ｂの第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、可動コア１３０が第３の固定コアユニット１４０－３に引き付けられる。これにより、外側可動部２２８は、外側揺動軸Ａ１の周りに反時計回りに傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに反時計回りに傾斜される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。
　第３の固定コアユニット１４０－３と同様に、図７Ｂの第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に駆動回路１８０が電流を同様に供給することにより、可動コア１３０が第４の固定コアユニット１４０－４に引き付けられる。これにより、外側可動部２２８は、外側揺動軸Ａ１の周りに反時計回りに傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに反時計回りに傾斜される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２が偏向される。
　第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に実質的に同一の電流を同時に流すことにより、一対の可動コア１３０に実質的に同じ大きさの引力が作用し、外側可動部２２８は偶力を受けることになるため、外側可動部２２８が外側揺動軸Ａ１の周りに安定して傾斜される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに傾斜される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２が安定して偏向される。
　さらに、第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を繰り返すことによって、外側可動部２２８は、非傾斜状態と反時計回りの傾斜状態との間で、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、安定して走査される。
　加えて、第１の固定コアユニット１４０－１のコイル１４６と第２の固定コアユニット１４０－２のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止と、第３の固定コアユニット１４０－３のコイル１４６と第４の固定コアユニット１４０－４のコイル１４６に対する電流の供給と供給停止を掛け替え的にすなわち逆位相で繰り返すことによって、外側可動部２２８は、時計回りの傾斜状態と反時計回りの傾斜状態との間で、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これに伴って、内側可動部２２２も、外側揺動軸Ａ１の周りに安定して揺動される。これにより、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、広角に安定して走査される。
　（二次元的偏向）
　外側可動部２２８の揺動と内側可動部２２２の揺動とを組み合わせることによって、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、外側揺動軸Ａ１に直交する平面内において偏向されるとともに、内側揺動軸Ａ２に直交する平面内において偏向される。すなわち、内側可動部２２２の反射面２２４によって反射された反射光ビームＬＢ２は、二次元的に偏向される。
　（効果）
　このような構成とすることにより、本実施形態の二次元光偏向器２００は、永久磁石１４８の磁束とコイル１４６による磁束の合算した力が可動コア１３０に作用することにより、従来技術のコイルのみで駆動力を発生させる構成に比べて、非常に大きなトルクを発生させることができる。これにより、より少ない消費電力で所望の振れ角を得ることができる。
　Ｃ字型の固定コア１４２の一対の端面１４４の間に永久磁石１４８が配置されており、永久磁石１４８の着磁方向が固定コア１４２の端面に実質的に垂直な方向であるため、固定コア１４２と永久磁石１４８は閉磁回路を形成している。このため、コイル１４６に電流が供給されていない状態では、固定コア１４２と永久磁石１４８の周囲に漏れ磁束が非常に少ないため、実装時に可動コア１３０が不用意に引き寄せられて外側弾性支持部２１６が破損されることが防止される。
　一対の固定コアユニット１４０が、外側可動部２２８の外側揺動軸Ａ１に対して線対称に配置されているため、一対の可動コア１３０が埋め込まれた外側可動部２２８が外側揺動軸Ａ１の周りの偶力を受けるため、外側可動部２２８が安定して傾斜または揺動される。これにより、反射光ビームＬＢ２を安定して偏向させることができる。
　一対の固定コアユニット１４０が、非傾斜時の外側可動部２２８の面に直交し、外側揺動軸Ａ１を含む平面に対して面対称に配置されているため、外側可動部２２８を外側揺動軸Ａ１の周りに時計回りと反時計回りの両方向に傾斜または揺動させることができる。これにより、反射光ビームＬＢ２を大きく偏向させることができる。

Claims (10)

  1. 　入射光ビームを反射すると共に反射光ビームを偏向させ得る光偏向器であって、
    　入射光ビームを反射する反射面を有する可動部と、
    　前記可動部を一本の揺動軸の周りに揺動可能に支持している一対の弾性支持部と、
    　前記可動部に設けられた少なくとも一つの可動コアと、
    　前記可動コアに作用する磁束を発生させる少なくとも一つの固定コアユニットを備えており、
    　前記固定コアユニットは、互いに向かい合った一対の端面を有する固定コアと、前記固定コア内に磁束を発生させるコイルと、前記固定コアの前記一対の端面の間に配置された永久磁石を備えており、
    　前記永久磁石の着磁方向は、前記固定コアの前記一対の端面に実質的に垂直であり、
    　前記コイルは、前記一対の端面の間において前記永久磁石の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を発生させるために前記固定コアに沿って前記固定コアを周回して延びている、光偏向器。
  2. 　前記可動部に設けられ、前記揺動軸に対して対称的に配置された一対の可動コアと、
    　前記一対の可動コアに作用する磁束をそれぞれ発生させる一対の固定コアユニットを備えており、
    　前記一対の固定コアユニットは、前記揺動軸に対して対称的に配置されている、請求項１に記載の光偏向器。
  3. 　前記可動部に設けられ、前記揺動軸に対して対称的に配置された一対の可動コアと、
    　前記一対の可動コアに作用する磁束をそれぞれ発生させる一対の固定コアユニットを備えており、
    　前記一対の固定コアユニットは、非揺動時すなわち非傾斜時の前記可動部の前記反射面に直交し、前記揺動軸を含む平面に対して面対称に配置されている、請求項１に記載の光偏向器。
  4. 　前記一対の可動コアに作用する磁束をそれぞれ発生させる一対の固定コアユニットを備えており、
    　前記一対の固定コアユニットは、非揺動時すなわち非傾斜時の前記可動部の前記反射面に平行かつ前記揺動軸を含む平面に対して面対称に配置されている、請求項１に記載の光偏向器。
  5. 　前記可動部に設けられ、前記揺動軸に対して対称的に配置された一対の可動コアと、
    　前記一対の可動コアに作用する磁束をそれぞれ発生させる第１の固定コアユニットと第２の固定コアユニットと第３の固定コアユニットと第４の固定コアユニットを備えており、
    　前記第１の固定コアユニットと前記第２の固定コアユニットは、前記揺動軸に対して対称的に配置されており、前記第３の固定コアユニットと前記第４の固定コアユニットは、前記揺動軸に対して対称的に配置されており、
    　前記第１の固定コアユニットと前記第３の固定コアユニットは、非揺動時すなわち非傾斜時の前記可動部の前記反射面に平行かつ前記揺動軸を含む平面に対して面対称に配置されており、前記第２の固定コアユニットと前記第４の固定コアユニットは、非揺動時すなわち非傾斜時の前記可動部の前記反射面に平行かつ前記揺動軸を含む平面に対して面対称に配置されている、請求項１に記載の光偏向器。
  6. 　前記固定コアは、Ｃ字型の外観形状を有しており、
    　前記固定コアと前記永久磁石は、前記コイルに電流が供給されていないとき、閉磁回路を構成しており、
    　前記コイルには、前記一対の端面の間において前記永久磁石の着磁方向に対して逆向きの磁束方向を持つ磁束を前記閉磁回路内に発生させるような電流が供給される、請求項１ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
  7. 　前記固定コアは、前記永久磁石を間に挟んで位置している一対の端部を有しており、前記一対の端部と前記永久磁石は、三角柱の形状を成しており、前記固定コアユニットは、前記一対の端部と前記永久磁石が成す三角柱の稜線が前記可動部に近接するように配置されている、請求項１ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
  8. 　前記固定コアは、前記永久磁石を間に挟んで位置している一対の端部を有しており、各端部は、段差を有しており、前記永久磁石に隣接している内側端部と、前記内側端部の外側に位置している外側端部を有しており、前記内側端部は前記外側端部に比べて薄く、前記内側端部と前記永久磁石は薄い直方体の形状を成しており、前記固定コアユニットは、前記永久磁石が前記可動部に近接するように配置されている、請求項１ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
  9. 　前記外側端部は、前記可動部に近づくに従って薄くなっている、請求項８に記載の光偏向器。
  10. 　前記可動部は、
    　前記反射面を有する内側可動部と、
    　前記内側可動部を前記揺動軸とは別の揺動軸の周りに揺動可能に支持している内側弾性支持部と、
    　前記内側弾性支持部が接続された外側可動枠を有しており、
    　前記一対の可動コアは、前記外側可動枠に設けられている、請求項１ないし９のいずれかひとつに記載の光偏向器。
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