WO2021100300A1 - ミラーユニット - Google Patents
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Definitions
- One aspect of this disclosure relates to the mirror unit.
- a window member is placed on the package.
- an external force may act on the window member to damage the window member.
- a protrusion is provided on the top surface of the package so as to surround the light incident opening, and a window member is fitted inside the protrusion. In this case, it is possible to suppress the action of an external force on the window member and protect the window member.
- the window member is simply fitted inside the protrusion, it will be pressed by the package when the package is thermally shrunk or expanded (hereinafter, also referred to as thermal deformation) due to, for example, a change in the environmental temperature. There is a risk that the window member will bend. When the window member is bent, the refraction angle of the light in the window member changes, so that it is difficult to perform optical scanning with high accuracy.
- the angle of incidence of the light on the window member increases depending on the angle of the movable mirror portion, and the light emitted from the window member.
- the refraction angle of is increased. Therefore, in order to realize highly accurate optical scanning, it is necessary to consider the influence of refraction on the window member. Therefore, it is conceivable to suppress the influence of refraction in the window member by forming the window member thinly to reduce the amount of refraction in the window member.
- the window member is formed thin, the window member tends to bend when the package is thermally deformed.
- the angle of incidence of light on the window member is large, the bending deformation of the window member has a large effect on the accuracy of optical scanning.
- One aspect of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a mirror unit capable of realizing highly accurate optical scanning while ensuring reliable protection of window members.
- the mirror unit includes an optical scanning device having a movable mirror portion and a package accommodating the optical scanning device, and the package is provided with a light incident aperture that opens on one side in a predetermined direction.
- the thickness of the protrusion is smaller than the height from the top surface of the protrusion, and the length of the portion of the window member covered by the protrusion is the length of the window member when viewed from any direction perpendicular to the predetermined direction. Is longer than the length of the part exposed from the protrusion.
- a protrusion is provided on the top surface of the main body so as to extend along the edge of the light incident opening, and the window member is arranged on the top surface inside the protrusion.
- the end face on one side of the protrusion is located on one side of the window member.
- the length of the portion of the window member covered by the protrusion is longer than the length of the portion of the window member exposed from the protrusion when viewed from any direction perpendicular to the predetermined direction. As a result, it is possible to suppress the action of an external force on the window member and ensure the protection of the window member.
- the thickness of the protrusion is smaller than the height from the top surface of the protrusion.
- the main body and protrusions can be made small, and the amount of thermal deformation of the main body and protrusions can be reduced.
- the window member can be formed thinly, and the influence of refraction on the window member can be reduced.
- the window member is formed thin, it is possible to prevent the window member from bending and deforming due to thermal deformation of the main body and the protrusions.
- the thickness of the protrusion is smaller than the height from the top surface of the protrusion, the protrusion is easily bent.
- a gap may be formed between the side surface of the window member and the inner surface of the protrusion. In this case, even if the main body and the protrusions are thermally deformed, the protrusions are unlikely to come into contact with the window member, so that it is possible to further suppress the action of stress on the window member.
- the thickness of the protrusion may be thinner than the thickness of the window member. In this case, it is possible to further suppress the action of stress on the window member when the main body and the protrusions are thermally deformed.
- the optical scanning device may be held by the main body in a state where the mirror surface of the movable mirror portion is inclined with respect to the window member. In this case, it is possible to prevent the light from the mirror surface from returning to the mirror surface after being reflected by the window member. On the other hand, in this case, the angle of incidence of light on the window member becomes even larger. On the other hand, in this mirror unit, it is possible to sufficiently suppress the action of stress on the window member when the main body and the protrusions are thermally deformed, and it is possible to realize highly accurate optical scanning.
- the protrusion may be formed integrally with the main body. In this case, it is possible to prevent the protrusions from being damaged by being pressed by the window member when the main body and the protrusions are thermally deformed.
- At least one of the main body and the protrusion may be made of resin.
- at least one of the main body and the protrusion is easily deformed by heat, but in this mirror unit, it is possible to sufficiently suppress the action of stress on the window member when the main body and the protrusion are thermally deformed. Highly accurate optical scanning can be realized.
- a contact portion having a flat contact surface facing one side is projected on the top surface of the main body portion, and the window member may be in contact with the contact surface.
- the window member since the window member is positioned with respect to the main body due to contact with the contact surface, it is possible to prevent the window member from being displaced from a desired angle. Further, although it is difficult to form the surface of the window member completely flat, in this mirror unit, at least the contact portion with the contact surface needs to be formed flat, so that the manufacturing of the window member can be facilitated. it can.
- a gap may be formed between the window member and the top surface of the main body. In this case, it is possible to further suppress the action of stress on the window member when the main body and the protrusions are thermally deformed. In addition, the gap can function as a vent, and dew condensation can be suppressed in the package.
- a mirror unit capable of realizing highly accurate optical scanning while ensuring reliable protection of the window member.
- FIG. 1 It is a side view of the mirror unit seen from the arrow B3 side shown in FIG.
- (A) is a plan view of the package according to the second modification
- (b) is a side view of the package seen from the arrow B4 side shown in (a).
- (A) is a plan view of the package according to the third modification
- (b) is a side view of the package seen from the arrow B5 side shown in (a).
- the mirror unit 100 includes an optical scanning device 1 and a package 40 that houses the optical scanning device 1.
- the package 40 has a main body 41 and a window member 51.
- the main body 41 is provided with a light incident opening 41a that opens on one side S1 in a predetermined direction (Z-axis direction).
- the main body 41 holds the optical scanning device 1 so that the light incident from the optical incident opening 41a can be incident on the optical scanning device 1.
- the window member 51 is arranged so as to cover the light incident opening 41a.
- the first movable portion 3 is formed in the shape of a rectangular plate, for example.
- the second movable portion 4 is formed, for example, in a rectangular ring shape so as to surround the first movable portion 3 through a gap when viewed from the optical axis direction A.
- the support portion 2 is formed, for example, in a rectangular frame shape so as to surround the second movable portion 4 through a gap when viewed from the optical axis direction A. That is, the support portion 2 is formed in a frame shape so as to surround the first movable portion 3 and the second movable portion 4 when viewed from the optical axis direction A.
- the first movable portion 3 is connected to the second movable portion 4 via a pair of first connecting portions 5 so as to be swingable around the first axis X1. That is, the first movable portion 3 is supported by the support portion 2 so as to be swingable around the first axis X1.
- the first movable portion 3 includes a first portion 31 and a second portion 32.
- the first portion 31 is formed in, for example, a circular shape when viewed from the optical axis direction A.
- the second portion 32 is formed, for example, in a rectangular ring shape when viewed from the optical axis direction A.
- the connecting portion 33 is located, for example, at the central portion of two sides of the rectangular inner edge of the second portion 32 that intersects the second axis X2. That is, in this example, the connecting portion 33 is located on the second axis X2.
- the first portion 31 may be connected to the second portion 32 at least in the direction along the second axis X2.
- the second movable portion 4 is connected to the support portion 2 via a pair of second connecting portions 6 so as to be swingable around the second axis X2. That is, the second movable portion 4 is supported by the support portion 2 so as to be swingable around the second axis X2.
- the first axis X1 and the second axis X2 are perpendicular to the optical axis direction A and intersect each other (in this example, they are orthogonal to each other).
- the first portion 31 may be formed in a rectangular shape or a polygonal shape when viewed from the optical axis direction A.
- the first portion 31 may be formed in a circular shape (for example, an elliptical shape) when viewed from the optical axis direction A.
- the second portion 32 may be formed in a polygonal ring or an ring shape of a pentagon or more when viewed from the optical axis direction A.
- the pair of first connecting portions 5 are arranged on the first axis X1 so as to sandwich the first movable portion 3 in the gap between the second portion 32 and the second movable portion 4 of the first movable portion 3. There is. Each first connecting portion 5 functions as a torsion bar.
- the pair of second connecting portions 6 are arranged on the second axis X2 so as to sandwich the second movable portion 4 in the gap between the second movable portion 4 and the support portion 2. Each second connecting portion 6 functions as a torsion bar.
- the mirror 7 is provided in the first portion 31 of the first movable portion 3.
- the mirror 7 is formed on the surface of the first portion 31 opposite to the magnetic field generating portion M so as to include the intersection of the first axis X1 and the second axis X2.
- the mirror 7 is formed of a metal material such as aluminum, an aluminum alloy, gold or silver in a circular, elliptical or rectangular film shape.
- the surface of the mirror 7 opposite to the first movable portion 3 constitutes a mirror surface 7a extending perpendicularly to the optical axis direction A.
- the center of the mirror 7 coincides with the intersection of the first axis X1 and the second axis X2 when viewed from the optical axis direction A.
- the first movable portion 3 is located around the first axis X1 at the resonance frequency level. Even if it swings, it is possible to suppress deformation such as bending of the mirror 7.
- the optical scanning device 1 includes a first drive coil 11, a second drive coil 12, wirings 15a and 15b, wirings 16a and 16b, electrode pads 21a and 21b, and electrode pads 22a and 22b. have.
- the first drive coil 11 and the second drive coil 12 are shown by alternate long and short dash lines
- the wirings 15a and 15b and the wirings 16a and 16b are shown by solid lines.
- the first drive coil 11 is provided in the second portion 32 of the first movable portion 3.
- the first drive coil 11 is spirally wound a plurality of times in a region outside the mirror 7 (that is, the second portion 32) when viewed from the optical axis direction A.
- a magnetic field generated by the magnetic field generating unit M acts on the first driving coil 11.
- the first drive coil 11 is arranged in a groove formed on the surface of the first movable portion 3. That is, the first drive coil 11 is embedded in the first movable portion 3. One end of the first drive coil 11 is connected to the electrode pad 21a via the wiring 15a.
- the wiring 15a extends from the first movable portion 3 to the support portion 2 via one first connecting portion 5, a second movable portion 4, and one second connecting portion 6.
- the wiring 15a and the electrode pad 21a are integrally formed of, for example, a metal material such as tungsten, aluminum, gold, silver, copper or an aluminum alloy.
- the first drive coil 11 and the wiring 15a are connected to each other.
- the other end of the first drive coil 11 is connected to the electrode pad 21b via the wiring 15b.
- the wiring 15b extends from the first movable portion 3 to the support portion 2 via the other first connecting portion 5, the second movable portion 4, and the other second connecting portion 6.
- the wiring 15b and the electrode pad 21b are integrally formed of, for example, a metal material such as tungsten, aluminum, gold, silver, copper or an aluminum alloy.
- the first drive coil 11 and the wiring 15b are connected to each other.
- the second drive coil 12 is provided in the second movable portion 4.
- the second drive coil 12 is spirally wound a plurality of times in the second movable portion 4.
- a magnetic field generated by the magnetic field generating unit M acts on the second driving coil 12.
- the second drive coil 12 is arranged in a groove formed on the surface of the second movable portion 4. That is, the second drive coil 12 is embedded in the second movable portion 4.
- the wiring 16a extends from the second movable portion 4 to the support portion 2 via one of the second connecting portions 6.
- the wiring 16a and the electrode pad 22a are integrally formed of, for example, a metal material such as tungsten, aluminum, gold, silver, copper, or an aluminum-based alloy.
- the second drive coil 12 and the wiring 16a are connected to each other.
- the other end of the second drive coil 12 is connected to the electrode pad 22b via the wiring 16b.
- the wiring 16b extends from the second movable portion 4 to the support portion 2 via the other second connecting portion 6.
- the wiring 16b and the electrode pad 22b are integrally formed of, for example, a metal material such as tungsten, aluminum, gold, silver, copper or an aluminum alloy.
- the second drive coil 12 and the wiring 16b are connected to each other.
- a drive current of a certain magnitude is applied to the second drive coil 12.
- the magnetic field generated by the magnetic field generation unit M acts on the second drive coil 12
- Lorentz force is generated in the second drive coil 12.
- the second movable portion 4 is rotated around the second axis X2 according to the magnitude of the drive current, and is stopped in that state.
- the optical scanning device 1 light from a predetermined light source can be scanned while being reflected by the mirror 7.
- the first movable portion 3 is swung at the resonance frequency and the second movable portion 4 is statically used.
- the first movable portion 3 responds to the resonance frequency by applying a high frequency drive current to the first drive coil 11.
- the second movable portion 4 is oscillated according to the resonance frequency by applying a high frequency drive current to the second drive coil 12.
- both the first movable portion 3 and the second movable portion 4 are fluctuated at the resonance frequency.
- the first movable portion 3 when the second movable portion 4 is not provided, only the first movable portion 3 resonates when a high frequency drive current is applied to the first drive coil 11. It is fluctuated according to the frequency. Further, as a fifth example, in the same case, when a drive current having a constant magnitude is applied to the first drive coil 11, the first movable portion 3 has a magnitude of the drive current. Correspondingly, it is rotated around the first axis X1 and stopped. In the fourth and fifth examples, only the first movable portion 3 is driven.
- the main body 41 of the package 40 is formed, for example, in a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the main body 41 is made of a resin material such as PPS (polyphenylene sulfide) or PP (polypropylene), and is formed by injection molding.
- the main body 41 may be reinforced with a filler.
- the main body 41 may be formed of a metal material such as Al, Fe or an alloy thereof.
- the main body 41 is formed with a recess 42 that opens to one side S1.
- the above-mentioned light incident opening 41a is formed by the opening of the recess 42.
- the window member 51 is formed by forming antireflection films on both surfaces of a rectangular flat plate-shaped base material formed of, for example, a translucent material such as glass. As described above, the window member 51 covers the light incident opening 41a.
- the window member 51 includes a pair of main surfaces 51a extending perpendicular to the Z-axis direction, a pair of side surfaces 51b extending perpendicular to the X-axis direction, and a pair of side surfaces 51c extending perpendicular to the Y-axis direction. ,have.
- the pair of side surfaces 51b and the pair of side surfaces 51c are continuous with the pair of main surfaces 51a.
- the recess 42 of the main body 41 includes a device arrangement portion 43 in which the optical scanning device 1 is arranged, and a wiring arrangement portion 44 in which wiring or the like extending from the optical scanning device 1 to the outside is arranged.
- the device arranging portion 43 includes a first surface 43a that extends inclined with respect to the main surface 51a of the window member 51, a second surface 43b that extends perpendicularly from the first surface 43a to the first surface 43a, and a second surface. It has a pair of third surfaces 43c extending perpendicularly to the Z-axis direction from one surface 43a.
- the optical scanning device 1 is arranged in the device arrangement unit 43 in a state where the magnetic field generating unit M is in contact with the first surface 43a, the second surface 43b, and the pair of third surfaces 43c. As a result, in the optical scanning device 1, the mirror surface 7a of the movable mirror portion 10 is in an inclined state with respect to the main surface 51a of the window member 51.
- the optical scanning device 1 is arranged so that, for example, the first axis X1 is parallel to the X-axis direction and the second axis X2 is parallel to the Y-axis direction.
- the wiring arrangement portion 44 has a first surface 44a that is inclined with respect to the main surface 51a of the window member 51, and a second surface 44b that is continuous and curved with respect to the first surface 44a.
- a plurality of electrode pads are arranged on the first surface 44a.
- the wiring extending from the optical scanning device 1 and the wiring extending to the outside of the package 40 through the second surface 44b are electrically connected to these electrode pads.
- the second surface 44b does not necessarily have to be curved.
- the light incident opening 41a has a substantially rectangular shape when viewed from the Z-axis direction (in other words, when viewed from a direction perpendicular to the main surface 51a of the window member 51). More specifically, the light incident opening 41a includes a rectangular region corresponding to the device arrangement portion 43 and a rectangular region corresponding to the wiring arrangement portion 44 when viewed from the Z-axis direction. The width of the region corresponding to the wiring arrangement portion 44 in the Y-axis direction is narrower than the width of the region corresponding to the device arrangement portion 43 in the Y-axis direction. In FIG. 1, the edge of the light incident aperture 41a is shown by a broken line.
- the main body 41 has a frame-shaped side wall 45 that defines the recess 42.
- the side wall 45 has a substantially rectangular ring shape when viewed from the Z-axis direction, and surrounds the optical scanning device 1.
- the side wall 45 has a top surface 45a located on the most one side S1, an inner surface 45b extending along the Z-axis direction, and an inclined surface 45c connected to the top surface 45a and the inner surface 45b.
- the top surface 45a extends perpendicularly to the Z-axis direction, and the inclined surface 45c extends inclined with respect to the Z-axis direction so as to approach one side S1 as it approaches the top surface 45a.
- the side wall 45 has a pair of outer surfaces 45d extending along a plane intersecting the X-axis direction and a pair of outer surfaces 45e extending along a plane intersecting the Y-axis direction.
- the pair of outer surfaces 45d extend perpendicular to the X-axis direction.
- the pair of outer surfaces 45e includes a first portion 45f extending parallel to the Z-axis direction and a second portion 45g extending inclined with respect to the Z-axis direction.
- the second portion 45g is arranged on the other side (the side opposite to the one side S1) with respect to the first portion 45f, and extends to the other end portion of the main body portion 41. Since the second portion 45 g is formed, the width of the main body portion 41 (side wall 45) in the Y-axis direction becomes narrower as it approaches the other side. As a result, when the main body 41 is formed by injection molding, the molded product can be easily taken out from the molding mold. Further, since not only the second portion 45g but also the first portion 45f parallel to the Z-axis direction is formed, the mirror unit 100 is pressed by pressing the first portion 45f when incorporating the mirror unit 100 into the optical system. The alignment can be performed, and the alignment accuracy of the mirror unit 100 can be improved.
- the package 40 further has a protrusion 61 provided on the top surface 45a of the side wall 45.
- the protrusion 61 extends along the edge of the light incident opening 41a.
- the protrusion 61 has a rectangular ring shape when viewed from the Z-axis direction, and surrounds the light incident opening 41a. Since the protrusion 61 is formed, a step portion 62 is formed between the inner surface 61a and the top surface 45a of the protrusion 61.
- the protrusion 61 extends along the outer edge of the top surface 45a.
- the outer surface 61b of the protrusion 61 is located on the same plane as the outer surface 45d of the side wall 45.
- the outer surface 61b of the protrusion 61 is located on the same plane as the first portion 45f of the outer surface 45e of the side wall 45.
- the protrusion 61 is made of, for example, the same resin material as the main body 41, and is integrally formed with the main body 41.
- the main body 41 and the protrusion 61 are formed at the same time by, for example, one injection molding, and constitute a single member.
- Each contact portion 63 is arranged inside the protrusion 61 when viewed from the Z-axis direction.
- Each contact portion 63 has a flat contact surface 63a facing one side S1.
- the contact surface 63a extends perpendicularly to the Z-axis direction, for example, and has a circular shape.
- the window member 51 is arranged in the step portion 62 so as to cover the light incident opening 41a. That is, the window member 51 is arranged on the top surface 45a inside the protrusion 61 and covers the light incident opening 41a.
- One of the pair of main surfaces 51a of the window member 51 (hereinafter, also simply referred to as the main surface 51a) faces the top surface 45a of the side wall 45, and the side surfaces 51b and 51c of the window member 51 face the inner surface 61a of the protrusion 61.
- the main surface 51a of the window member 51 is in contact with (contacts) the contact surface 63a of the contact portion 63.
- a gap G1 is formed between the main surface 51a and the top surface 45a of the window member 51. Further, a gap G2 is formed between the side surfaces 51b and 51c of the window member 51 and the inner surface 61a of the protrusion 61. That is, the side surfaces 51b and 51c are separated from the inner surface 61a.
- the window member 51 is joined to the main body 41 by, for example, a joining material 70 such as low melting point glass.
- the window member 51 is joined to the main body 41 at four corners when viewed from the Z-axis direction, for example. In addition to or in place of the four corners, the window member 51 may be joined to the main body 41 by a joining material at a contact point with the contact surface 63a.
- the end surface 61c of one side S1 of the protrusion 61 is located on one side S1 of the window member 51 over the entire circumference (at any position on the end surface 61c). That is, the height H of the protrusion 61 from the top surface 45a is the height T1 of the window member 51 (distance between the pair of main surfaces 51a) and the height H of the contact portion 63 from the top surface 45a (in the Z-axis direction). It is larger than the sum with the length of the gap G1).
- the thickness T1 of the window member 51 is, for example, about 0.6 mm.
- the thickness T2 of the protrusion 61 is the thickness of the thickest portion of the protrusion 61.
- one of the pair of portions of the protrusion 61 extending along the Y-axis direction is formed in a tapered shape and has an inclined surface 61d. This makes it possible to facilitate the work of arranging the window member 51 on the step portion 62.
- the protrusion 61 can be easily deformed by bending.
- the protrusion 61 has a rectangular annular shape when viewed from the Z-axis direction, and the window member 51 is surrounded by the protrusion 61 over the entire circumference. Further, as described above, the end surface 61c of the one side S1 of the protrusion 61 is located on the one side S1 of the window member 51 over the entire circumference. Therefore, the entire window member 51 is covered with the protrusion 61 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. In other words, the window member 51 is not exposed from the protrusion 61 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is larger than the length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. Is also long.
- the entire window member 51 is covered with the protrusion 61, and the window member 51 does not have a portion exposed from the protrusion 61.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction is the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the configuration "longer than the length of the window member 51" includes the case where the entire window member 51 is covered with the protrusion 61 and the window member 51 does not have a portion exposed from the protrusion 61. [Light travel path in the mirror unit]
- FIGS. 6 and 7 An example of the light traveling path in the mirror unit 100 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
- FIGS. 6 and 7 an example of the light traveling path in a state where the movable mirror unit 10 or the movable mirror unit 110 is not operating is shown by a solid line, and a state in which the movable mirror unit 10 or the movable mirror unit 110 is operating.
- An example of the light travel path in is shown by the dashed line.
- FIG. 6 shows an example in which the window member 51 is not bent and is flat in the mirror unit 100 of the embodiment
- FIG. 7 shows an example in which the window member 151 is the optical scanning device 101 in the mirror unit 1100 of the comparative example. An example of bending toward the side is shown.
- the refraction angle r1 of the light emitted from the window member 51 when the movable mirror portion 10 is operating is the light emitted from the window member 51 when the movable mirror portion 10 is not operating. It may be larger than the refraction angle r2 of. Therefore, in order to realize highly accurate optical scanning in the mirror unit 100, it is necessary to consider the influence of refraction on the window member 51.
- the window member 151 may be bent by being pressed by the protrusion 161. Conceivable.
- the refraction angle r3 of the light emitted from the window member 151 when the window member 151 is bent is larger than the refraction angle r4 of the light emitted from the window member 151 when the window member 151 is not bent.
- the window member 151 is bent in this way, the refraction angle of the light in the window member 151 changes, so that it is difficult to perform light scanning with high accuracy.
- the bending deformation of the window member has a large effect on the accuracy of optical scanning. Therefore, in a mirror unit including an optical scanning device that swings the movable mirror portion to scan light, the incident angle of light on the window member increases depending on the angle of the movable mirror portion, and the light emitted from the window member is emitted. Since the refraction angle becomes large, it is highly necessary to suppress the bending deformation of the window member.
- the case where the light is incident on the window member 51 (window member 151) from the front side and emitted to the side has been described, but the light is emitted to the window member 51 (window member 151). The same applies to the case where the light is incident from the side and is emitted to the front side.
- a protrusion 61 is provided on the top surface 45a of the main body 41 so as to extend along the edge of the light incident opening 41a, and a window is provided on the top surface 45a inside the protrusion 61.
- the member 51 is arranged.
- the end surface 61c of one side S1 of the protrusion 61 is located on one side S1 of the window member 51. Further, when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction, the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is larger than the length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61. Is also long.
- the mirror unit 100 can be aligned by pressing the end surface 61c of the protrusion 61. Therefore, for example, as compared with the case where the window member 51 is located on one side S1 of the end surface 61c of the protrusion 61 and the mirror unit 100 is aligned by pressing the window member 51, the mirror unit 100 is aligned. The accuracy can be improved. This is because the position of the window member 51 is likely to be displaced due to the manufacturing tolerance of the window member 51 and the thickness tolerance of the joining material that joins the window member 51 and the main body 41.
- the window member 51 can be formed thin, and the influence of refraction on the window member 51 can be reduced. Further, even if the window member 51 is formed thin, it is possible to prevent the window member 51 from bending and deforming due to thermal deformation of the main body portion 41 and the protrusion 61. Further, since the thickness T2 of the protrusion 61 is smaller than the height H from the top surface 45a of the protrusion 61, the protrusion 61 is likely to bend. Therefore, even if the main body 41 and the protrusion 61 are thermally deformed and the protrusion 61 comes into contact with the window member 51, it is difficult for the stress to be transmitted from the protrusion 61 to the window member 51 (stress is dispersed).
- a gap G2 is formed between the side surfaces 51b and 51c of the window member 51 and the inner surface 61a of the protrusion 61.
- the thickness T2 of the protrusion 61 is thinner than the thickness T1 of the window member 51. As a result, it is possible to more effectively suppress the action of stress on the window member 51 when the main body 41 and the protrusion 61 are thermally deformed.
- the optical scanning device 1 is held by the main body 41 in a state where the mirror surface 7a of the movable mirror portion 10 is tilted with respect to the window member 51. As a result, it is possible to prevent the light from the mirror surface 7a from returning to the mirror surface 7a after being reflected by the window member 51. On the other hand, in this case, the angle of incidence of light on the window member 51 is further increased. On the other hand, in the mirror unit 100, it is possible to sufficiently suppress the action of stress on the window member 51 when the main body 41 and the protrusion 61 are thermally deformed, and it is possible to realize highly accurate optical scanning. ..
- the protrusion 61 is formed integrally with the main body 41. As a result, it is possible to prevent the protrusion 61 from being damaged by being pressed by the window member 51 when the main body 41 and the protrusion 61 are thermally deformed.
- the main body 41 and the protrusion 61 are made of resin.
- the main body 41 and the protrusion 61 are easily deformed by heat, but in the mirror unit 100, it is possible to sufficiently suppress the stress acting on the window member 51 when the main body 41 and the protrusion 61 are thermally deformed. It is possible to realize highly accurate optical scanning.
- a contact portion 63 having a flat contact surface 63a facing one side S1 is projected from the top surface 45a of the main body portion 41, and the window member 51 is provided on the contact surface 63a.
- the window member 51 is positioned with respect to the main body 41 due to contact with the contact surface 63a, so that it is possible to prevent the arrangement angle of the window member 51 from deviating from a desired angle.
- at least the contact portion with the contact surface 63a needs to be formed flat, so that the window member 51 can be manufactured. Can be facilitated.
- a gap G1 is formed between the window member 51 and the top surface 45a of the main body 41.
- the gap G1 can be made to function as a vent, and dew condensation can be suppressed in the package 40.
- the protrusions 61 are formed in an annular shape when viewed from the Z-axis direction. As a result, the window member 51 can be more reliably protected. Further, the end surface 61c of the protrusion 61 is located on one side S1 of the window member 51 over the entire circumference. As a result, the protrusion 61 covers the entire corner of the window member 51, so that the window member 51 can be protected even more reliably.
- the protrusion 61 is continuously provided so as to surround the light incident opening 41a, but as in the mirror unit 100A according to the first modification shown in FIGS. 8 to 11, the protrusion 61 is provided. 61 may be provided intermittently along the edge of the light incident opening 41a.
- the protrusion 61 has a pair of first portions 65 extending along the Y-axis direction and a pair of second portions 66 extending along the X-axis direction.
- An opening 65a is provided in the central portion of each first portion 65. By providing the opening 65a, each first portion 65 is separated into a pair of portions arranged in the Y-axis direction.
- An opening 66a is provided in the central portion of each second portion 66. By providing the opening 66a, each second portion 66 is separated into a pair of portions arranged in the X-axis direction.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is exposed from the protrusion 61 in the window member 51 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. It is longer than the length of the portion (the portion not covered by the protrusion 61).
- the area of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is the area of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. Is wider than.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 when viewed from the arrow B1 side, that is, when viewed from one side in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis direction, the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61.
- the arrow L1 is longer than the length L2 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the length L1 is the total length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61, and is the total length of the lengths L1a and L1b.
- the length L2 is the total length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the lengths L1 and L2 are lengths along the direction perpendicular to the Z-axis direction, and are lengths along the Y-axis direction in FIG. Similar to the case of viewing from the arrow B1 side, when viewed from the side opposite to the arrow B1, that is, when viewed from the other side in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis direction, the window member 51 is covered by the protrusion 61.
- the length L1 of the broken portion is longer than the length L2 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the window member 51 when viewed from the arrow B2 side, that is, when viewed from one side in the Y-axis direction perpendicular to the Z-axis direction, the window member 51 is covered with the protrusion 61.
- the length L3 of the portion is longer than the length L4 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the length L3 is the total length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61, and is the total length of the lengths L3a and L3b.
- the length L4 is the total length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the lengths L3 and L4 are lengths along the direction perpendicular to the Z-axis direction, and are lengths along the X-axis direction in FIG. Similar to the case of viewing from the arrow B2 side, when viewed from the side opposite to the arrow B2, that is, when viewed from the other side in the Y-axis direction perpendicular to the Z-axis direction, the window member 51 is covered by the protrusion 61.
- the length L3 of the broken portion is longer than the length L4 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the window member 51 is also viewed from the arrow B3 side, that is, when viewed from a direction perpendicular to the Z-axis direction and inclined in the X-axis direction and the Y-axis direction.
- the length L5 of the portion covered by the protrusion 61 is longer than the length L6 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the length L5 is the total length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61, and is the total length of the lengths L5a, L5b, L5c, and L5d.
- the length L6 is the total length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61, and is the total length of the lengths L6a and L6b.
- the lengths L5 and L6 are lengths along the direction perpendicular to the Z-axis direction, and in FIG. 11, they are lengths along the left-right direction in the drawing. In other words, the lengths L5 and L6 are the lengths when projected on a plane perpendicular to the arrow B3. Similar to the case of viewing from the arrow B3 side, the length L5 of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is exposed from the protrusion 61 of the window member 51 when viewed from the side opposite to the arrow B3. The length of the part is longer than L6.
- the mirror unit 100A according to the first modification can realize highly accurate optical scanning while ensuring reliable protection of the window member 51. Further, since the protrusions 61 are separated by the openings 65a and 66a, the protrusions 61 can be easily bent. As a result, even when the window member 51 comes into contact with the protrusion 61, the stress acting on the window member 51 from the protrusion 61 is dispersed, and damage to the window member 51 can be suppressed.
- the length (length L1a) of the first portion 65 along the lateral direction is larger than the height of the first portion 65, but the length of the first portion 65 along the lateral direction.
- the opening 65a may be provided so that the height is smaller than the height of the first portion 65. In this case, a plurality of openings 65a may be provided. This point is the same for the second part 66.
- the package 40 may be configured as in the second modification shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b).
- the protrusion 61 extends in a circular shape when viewed from the Z-axis direction.
- the protrusions 61 are provided with a plurality of (three in this example) openings 61e at intervals in the circumferential direction. By providing the opening 61e, the protrusion 61 is separated into three portions arranged in the circumferential direction.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is exposed from the protrusion 61 in the window member 51 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. It is longer than the length of the existing portion (the portion not covered by the protrusion 61).
- the arrow L7 is longer than the length L8 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the length L7 is the total length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61, and is the total length of the lengths L7a and L7b.
- the length L8 is the total length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the lengths L7 and L8 are the lengths along the direction perpendicular to the Z-axis direction, and in FIG.
- the lengths L7 and L8 are the lengths when projected on a plane perpendicular to the arrow B4. Similar to the case of viewing from the arrow B4 side, the length L7 of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is projected on the window member 51 when viewed from another direction perpendicular to the Z-axis direction. The length of the portion exposed from 61 is longer than L8.
- the package 40 may be configured as in the third modification shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
- the protrusion 61 has a pair of first portions 65 extending along the Y-axis direction and a pair of second portions 66 extending along the X-axis direction.
- Each first portion 65 includes a high back portion 65b provided in the central portion and a low back portion 65c having a height lower than that of the high back portion 65b.
- the high back portion 65b projects from the low back portion 65c to one side S1.
- Each second portion 66 includes a high back portion 66b provided in the central portion and a low back portion 66c having a height lower than that of the high back portion 66b.
- the high back portion 66b projects from the low back portion 66c to one side S1.
- the length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is exposed from the protrusion 61 in the window member 51 when viewed from any direction perpendicular to the Z-axis direction. It is longer than the length of the existing portion (the portion not covered by the protrusion 61).
- the high back portion 65b covers the entire window member 51, while the low back portion 65c has the thickness of the window member 51. It covers only part of the direction.
- the high back portion 66b covers the entire window member 51, while the low back portion 66c is in the thickness direction of the window member 51. It covers only a part.
- the length L9 of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 when viewed from the arrow B5 side, that is, when viewed from one direction perpendicular to the Z-axis direction, the length L9 of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61. Is longer than the length L10 of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61.
- the length L9 is the total length of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61.
- the length L10 is the total length of the portion of the window member 51 exposed from the protrusion 61, and is the total length of the lengths L10a and L10b.
- the length L9 of the portion of the window member 51 covered by the protrusion 61 is projected on the window member 51 when viewed from another direction perpendicular to the Z-axis direction.
- the length of the portion exposed from 61 is longer than L10.
- the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and modification.
- the material and shape of each configuration not only the above-mentioned material and shape but also various materials and shapes can be adopted.
- the end surface 61c of the protrusion 61 is located on one side S1 of the window member 51 over the entire circumference, but if at least a part of the end surface 61c is located on one side S1 of the window member 51. Good.
- a gap G2 may not be formed between the side surfaces 51b and 51c of the window member 51 and the inner surface 61a of the protrusion 61, and at least one of the side surfaces 51b and 51c of the window member 51 comes into contact with the inner surface 61a of the protrusion 61. You may be.
- the thickness T2 of the protrusion 61 may be smaller than the height H from the top surface 45a of the protrusion 61, and may be thicker than the thickness T1 of the window member 51.
- the optical scanning device 1 may be held by the main body 41 in a state where the mirror surface 7a of the movable mirror portion 10 is parallel to the main surface 51a of the window member 51.
- the protrusion 61 may be formed separately from the main body 41. At least one of the main body 41 and the protrusion 61 may be formed of a material other than resin.
- the contact portion 63 may be omitted.
- the gap G1 does not have to be formed between the main surface 51a and the top surface 45a of the window member 51, and the window member 51 is joined to the main body 41 so that the light incident opening 41a is airtightly sealed. You may.
- the main body 41 may have an arbitrary configuration as long as it holds the light scanning device 1 so that the light incident from the light incident opening 41a can be incident on the optical scanning device 1.
- the base portion that supports the optical scanning device 1 may be configured separately from the side wall 45.
- the movable mirror unit 10 is driven by an electromagnetic force, but the movable mirror unit 10 may be driven by an electrostatic force or a piezoelectric element.
- the magnetic field generating unit M is arranged inside the package 40, but the magnetic field generating unit M may be arranged outside the package 40.
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Abstract
ミラーユニットは、光走査デバイスとパッケージとを備える。パッケージは、所定方向の一方側に開口する光入射開口が設けられ、光走査デバイスを保持する本体部と、光入射開口の縁に沿って延在するように本体部の頂面に設けられた突起と、突起の内側において頂面上に配置され、光入射開口を覆う平板状の窓部材と、を有する。突起における一方側の端面は、窓部材よりも一方側に位置している。突起の厚さは、突起の頂面からの高さよりも小さい。所定方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材において突起によって覆われている部分の長さは、窓部材において突起から露出している部分の長さよりも長い。
Description
本開示の一側面は、ミラーユニットに関する。
可動ミラー部を有する光走査デバイスと、光走査デバイスを収容するパッケージと、を備えるミラーユニットが知られている(例えば特許文献1,2参照)。このようなミラーユニットにおいては、可動ミラー部に入射する光を通過させる光入射開口がパッケージに設けられ、光入射開口を覆うように窓部材が配置される。光は外部から窓部材を介して可動ミラー部に入射して可動ミラー部で反射され、窓部材を介して外部に出射する。
特許文献1に記載のミラーユニットでは、パッケージ上に窓部材が載置されている。この場合、窓部材に外力が作用して窓部材が破損するおそれがある。一方、特許文献2に記載のミラーユニットでは、パッケージの頂面に光入射開口を囲むように突起が設けられており、当該突起の内側に窓部材が嵌め込まれている。この場合、窓部材に外力が作用することを抑制し、窓部材の保護を図ることができる。
しかしながら、単に突起の内側に窓部材を嵌め込んだだけでは、例えば環境温度の変化等によりパッケージが熱収縮又は熱膨張(以下、併せて熱変形とも記す)した場合に、パッケージによって押圧されることで窓部材が撓んでしまうおそれがある。窓部材に撓みが生じると、窓部材における光の屈折角度が変化するため、光走査を精度良く行うことが難しい。
特に、上述したミラーユニットのように可動ミラー部を揺動させて光を走査する構成においては、可動ミラー部の角度によっては窓部材への光の入射角度が大きくなり、窓部材から出射する光の屈折角度が大きくなる。そのため、高精度な光走査を実現するためには、窓部材での屈折の影響を考慮する必要がある。そこで、窓部材を薄く形成して窓部材における屈折量を低減することで、窓部材での屈折の影響を抑制することが考えられる。しかしながら、窓部材を薄く形成すると、パッケージが熱変形した際に窓部材が撓み易くなってしまう。特に、窓部材への光の入射角度が大きい場合、窓部材の撓み変形が光走査の精度に与える影響が大きい。
本開示の一側面は、上記事情に鑑みてなされたものであり、窓部材の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができるミラーユニットを提供することを目的とする。
本開示の一側面に係るミラーユニットは、可動ミラー部を有する光走査デバイスと、光走査デバイスを収容するパッケージと、を備え、パッケージは、所定方向の一方側に開口する光入射開口が設けられ、光入射開口から入射した光が可動ミラー部に入射可能となるように光走査デバイスを保持する本体部と、光入射開口の縁に沿って延在するように本体部の頂面に設けられた突起と、突起の内側において頂面上に配置され、光入射開口を覆う平板状の窓部材と、を有し、突起における一方側の端面は、窓部材よりも一方側に位置しており、突起の厚さは、突起の頂面からの高さよりも小さく、所定方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材において突起によって覆われている部分の長さは、窓部材において突起から露出している部分の長さよりも長い。
このミラーユニットでは、本体部の頂面に光入射開口の縁に沿って延在するように突起が設けられており、突起の内側における頂面上に窓部材が配置されている。そして、突起における一方側の端面が、窓部材よりも一方側に位置している。また、所定方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材において突起によって覆われている部分の長さが、窓部材において突起から露出している部分の長さよりも長い。これにより、窓部材に外力が作用するのを抑制し、窓部材の確実な保護を図ることができる。また、突起の厚さが、突起の頂面からの高さよりも小さくなっている。これにより、本体部及び突起を小さく形成することができ、本体部及び突起の熱変形量を低減することができる。その結果、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材に応力が作用するのを抑制することができる。したがって、窓部材を薄く形成することができ、窓部材での屈折の影響を低減することができる。また、窓部材を薄く形成したとしても、本体部及び突起の熱変形に起因して窓部材が撓み変形するのを抑制することができる。更に、突起の厚さが突起の頂面からの高さよりも小さいため、突起が撓み易い。そのため、仮に本体部及び突起が熱変形して突起が窓部材に接触したとしても、突起から窓部材に応力が伝わり難い。このことによっても、窓部材を薄く形成して窓部材での屈折の影響を低減することができると共に、本体部及び突起の熱変形に起因して窓部材が撓み変形するのを抑制することができる。以上により、このミラーユニットによれば、窓部材の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができる。
窓部材の側面と突起の内面との間には、隙間が形成されていてもよい。この場合、本体部及び突起が熱変形したとしても突起が窓部材に接触し難いため、窓部材に応力が作用するのを一層抑制することができる。
突起の厚さは、窓部材の厚さよりも薄くてもよい。この場合、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材に応力が作用するのをより一層抑制することができる。
光走査デバイスは、可動ミラー部のミラー面が窓部材に対して傾斜した状態で、本体部に保持されていてもよい。この場合、ミラー面からの光が窓部材で反射した後にミラー面に戻るのを抑制することができる。一方、この場合、窓部材への光の入射角度が一層大きくなる。これに対し、このミラーユニットでは、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材に応力が作用するのを十分に抑制することができ、高精度な光走査を実現することができる。
突起は、本体部と一体に形成されていてもよい。この場合、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材によって押圧されて突起が破損するのを抑制することができる。
本体部及び突起の少なくとも一方は、樹脂により形成されていてもよい。この場合、本体部及び突起の少なくとも一方が熱変形し易くなるが、このミラーユニットでは、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材に応力が作用するのを十分に抑制することができ、高精度な光走査を実現することができる。
本体部の頂面には、一方側を向いた平坦な当接面を有する当接部が突設されており、窓部材は、当接面に接触していてもよい。この場合、当接面との接触により窓部材が本体部に対して位置決めされるため、窓部材の配置角度が所望の角度からずれてしまうのを抑制することができる。また、窓部材の表面を完全に平坦に形成することは難しいが、このミラーユニットでは、少なくとも当接面との接触箇所を平坦に形成すればよいため、窓部材の製造を容易化することができる。
窓部材と本体部の頂面との間には、隙間が形成されていてもよい。この場合、本体部及び突起が熱変形した際に窓部材に応力が作用するのをより一層抑制することができる。また、当該隙間を通気口として機能させることができ、パッケージ内で結露が生じるのを抑制することができる。
突起は、所定方向から見た場合に、環状に形成されていてもよい。この場合、窓部材の一層確実な保護を図ることができる。
本開示の一側面によれば、窓部材の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができるミラーユニットを提供することができる。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
[ミラーユニットの全体構成]
[ミラーユニットの全体構成]
図1~図4に示されるように、ミラーユニット100は、光走査デバイス1と、光走査デバイス1を収容するパッケージ40と、を備えている。パッケージ40は、本体部41と、窓部材51と、を有している。本体部41には、所定方向(Z軸方向)の一方側S1に開口する光入射開口41aが設けられている。本体部41は、光入射開口41aから入射した光が光走査デバイス1に入射可能となるように、光走査デバイス1を保持している。窓部材51は、光入射開口41aを覆うように配置されている。
[光走査デバイスの構成]
[光走査デバイスの構成]
図5に示されるように、光走査デバイス1は、支持部2と、支持部2に対して揺動可能な可動ミラー部10と、磁界発生部Mと、を有している。可動ミラー部10は、第1可動部3と、第2可動部4と、一対の第1連結部5と、一対の第2連結部6と、ミラー7と、を有している。支持部2、第1可動部3、第2可動部4、一対の第1連結部5及び一対の第2連結部6は、例えばSOI(Silicon on Insulator)基板により一体的に形成されている。つまり、光走査デバイス1は、MEMSデバイスとして構成されている。磁界発生部Mは、例えば、ハルバッハ配列がとられた永久磁石を含んで構成されており、略直方体状に形成されている。
第1可動部3は、例えば矩形板状に形成されている。第2可動部4は、光軸方向Aから見た場合に隙間を介して第1可動部3を囲むように、例えば矩形環状に形成されている。支持部2は、光軸方向Aから見た場合に隙間を介して第2可動部4を囲むように、例えば矩形枠状に形成されている。つまり、支持部2は、光軸方向Aから見た場合に第1可動部3及び第2可動部4を囲むように枠状に形成されている。
第1可動部3は、第1軸線X1周りに揺動可能となるように、一対の第1連結部5を介して第2可動部4に連結されている。つまり、第1可動部3は、支持部2において第1軸線X1周りに揺動可能となるように支持されている。第1可動部3は、第1部分31と、第2部分32と、を含んでいる。第1部分31は、光軸方向Aから見た場合に例えば円形状に形成されている。第2部分32は、光軸方向Aから見た場合に例えば矩形環状に形成されている。第1部分31は、光軸方向Aから見た場合に第2部分32に囲まれており、複数(この例では2つ)の接続部分33を介して第2部分32と接続されている。つまり、第1部分31と第2部分32との間には、複数の接続部分33を除いて隙間が形成されている。
接続部分33は、例えば、第2部分32の矩形状の内縁のうち第2軸線X2に交差する2辺の中央部に位置している。すなわち、この例では、接続部分33は、第2軸線X2上に位置している。第1部分31は、少なくとも第2軸線X2に沿った方向において第2部分32に接続されていればよい。
第2可動部4は、第2軸線X2周りに揺動可能となるように、一対の第2連結部6を介して支持部2に連結されている。つまり、第2可動部4は、支持部2において第2軸線X2周りに揺動可能となるように支持されている。第1軸線X1及び第2軸線X2は、光軸方向Aに垂直であり、互いに交差している(この例では互いに直交している)。なお、第1部分31は、光軸方向Aから見た場合に矩形状又は多角形状に形成されていてもよい。第1部分31は、光軸方向Aから見た場合に、円形状(例えば楕円形状)に形成されていてもよい。第2部分32は、光軸方向Aから見た場合に五角形以上の多角形環状又は円環状に形成されていてもよい。
一対の第1連結部5は、第1可動部3の第2部分32と第2可動部4との間の隙間において、第1可動部3を挟むように第1軸線X1上に配置されている。各第1連結部5は、トーションバーとして機能する。一対の第2連結部6は、第2可動部4と支持部2との間の隙間において、第2可動部4を挟むように第2軸線X2上に配置されている。各第2連結部6は、トーションバーとして機能する。
ミラー7は、第1可動部3の第1部分31に設けられている。ミラー7は、第1軸線X1と第2軸線X2との交点を含むように、第1部分31における磁界発生部Mとは反対側の表面に形成されている。ミラー7は、例えば、アルミニウム、アルミニウム系合金、金又は銀等の金属材料により、円形、楕円形又は矩形の膜状に形成されている。ミラー7における第1可動部3とは反対側の表面は、光軸方向Aと垂直に延在するミラー面7aを構成している。ミラー7の中心は、光軸方向Aから見た場合に、第1軸線X1と第2軸線X2との交点に一致している。このように、複数の接続部分33を介して第2部分32と接続された第1部分31にミラー7が設けられているため、第1可動部3が共振周波数レベルで第1軸線X1周りにおいて揺動しても、ミラー7に撓み等の変形が生じるのを抑制することができる。
更に、光走査デバイス1は、第1駆動用コイル11と、第2駆動用コイル12と、配線15a,15bと、配線16a,16bと、電極パッド21a,21bと、電極パッド22a,22bと、を有している。なお、図2では、説明の便宜上、第1駆動用コイル11及び第2駆動用コイル12が一点鎖線で示され、配線15a,15b及び配線16a,16bが実線で示されている。
第1駆動用コイル11は、第1可動部3の第2部分32に設けられている。第1駆動用コイル11は、光軸方向Aから見た場合におけるミラー7の外側の領域(すなわち、第2部分32)においてスパイラル状(渦巻き状)に複数回巻かれている。第1駆動用コイル11には、磁界発生部Mにより発生させられる磁界が作用する。
第1駆動用コイル11は、第1可動部3の表面に形成された溝内に配置されている。つまり、第1駆動用コイル11は、第1可動部3に埋め込まれている。第1駆動用コイル11の一端は、配線15aを介して電極パッド21aに接続されている。配線15aは、第1可動部3から、一方の第1連結部5、第2可動部4及び一方の第2連結部6を介して、支持部2まで延在している。配線15a及び電極パッド21aは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料により一体的に形成されている。第1駆動用コイル11と配線15aとは、互いに接続されている。
第1駆動用コイル11の他端は、配線15bを介して電極パッド21bに接続されている。配線15bは、第1可動部3から、他方の第1連結部5、第2可動部4及び他方の第2連結部6を介して、支持部2まで延在している。配線15b及び電極パッド21bは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料により一体的に形成されている。第1駆動用コイル11と配線15bとは、互いに接続されている。
第2駆動用コイル12は、第2可動部4に設けられている。第2駆動用コイル12は、第2可動部4においてスパイラル状(渦巻き状)に複数回巻かれている。第2駆動用コイル12には、磁界発生部Mにより発生させられる磁界が作用する。第2駆動用コイル12は、第2可動部4の表面に形成された溝内に配置されている。つまり、第2駆動用コイル12は、第2可動部4に埋め込まれている。
第2駆動用コイル12の一端は、配線16aを介して電極パッド22aに接続されている。配線16aは、第2可動部4から、一方の第2連結部6を介して、支持部2に延在している。配線16a及び電極パッド22aは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料により一体的に形成されている。なお、第2駆動用コイル12と配線16aとは、互いに接続されている。
第2駆動用コイル12の他端は、配線16bを介して電極パッド22bに接続されている。配線16bは、第2可動部4から、他方の第2連結部6を介して、支持部2に延在している。配線16b及び電極パッド22bは、例えば、タングステン、アルミニウム、金、銀、銅又はアルミニウム系合金等の金属材料により一体的に形成されている。なお、第2駆動用コイル12と配線16bとは、互いに接続されている。
光走査デバイス1における可動ミラー部10の動作の例を挙げる。第1例としては、第1駆動用コイル11に高周波数の駆動電流が印加される。このとき、第1駆動用コイル11には、磁界発生部Mにより発生させられた磁界が作用しているため、第1駆動用コイル11にローレンツ力が発生する。これにより、第1可動部3は、例えば、共振周波数レベルで第1軸線X1周りにおいて揺動させられる。
また、第2駆動用コイル12には、一定の大きさの駆動電流が印加される。このとき、第2駆動用コイル12には、磁界発生部Mにより発生させられた磁界が作用しているため、第2駆動用コイル12にローレンツ力が発生する。これにより、第2可動部4は、例えば、駆動電流の大きさに応じて第2軸線X2周りにおいて回転させられ、その状態で停止させられる。これにより、光走査デバイス1によれば、所定の光源からの光をミラー7により反射させつつ走査することができる。第1例では、第1可動部3が共振周波数で揺動されると共に第2可動部4が静的に用いられる。
第2例としては、第1例の第1可動部3の動作と同様に、第1駆動用コイル11に高周波数の駆動電流が印加されることによって第1可動部3が共振周波数に応じて揺動されると共に、第2駆動用コイル12に高周波数の駆動電流が印加されることによって第2可動部4が共振周波数に応じて揺動される。このように、第2例では、第1可動部3及び第2可動部4の両方が、共振周波数で揺動される。
第3例としては、第1例の第2可動部4の動作と同様に、第1駆動用コイル11に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第1可動部3が駆動電流の大きさに応じて第1軸線X1周りにおいて回転させられて停止させられると共に、第2駆動用コイル12に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第2可動部4が駆動電流の大きさに応じて第2軸線X2周りにおいて回転させられて停止させられる。このように、第3例では、第1可動部3及び第2可動部4の両方が、静的に用いられる。
第4例としては、例えば第2可動部4が設けられていない場合等であって、第1駆動用コイル11に高周波数の駆動電流が印加されることにより、第1可動部3のみが共振周波数に応じて揺動される。さらに、第5例としては、同様の場合であって、第1駆動用コイル11に対して一定の大きさの駆動電流が印加されることによって、第1可動部3が駆動電流の大きさに応じて第1軸線X1周りにおいて回転させられて停止させられる。第4例及び第5例では、第1可動部3のみが駆動される。
なお、図2に示されるように、支持部2が磁界発生部Mによって支持され、第1可動部3及び第2可動部4は、磁界発生部Mから離間している。これにより、第1可動部3及び第2可動部4は、磁界発生部Mに干渉することなく回転可能となっている。
[パッケージの構成]
[パッケージの構成]
図1~図4に示されるように、パッケージ40の本体部41は、例えば略直方体状に形成されている。本体部41は、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PP(ポリプロピレン)等の樹脂材料からなり、射出成形により形成される。本体部41は、樹脂材料からなる場合、フィラー強化されていてもよい。本体部41は、Al,Fe又はそれらの合金等の金属材料により形成されてもよい。本体部41には、一方側S1に開口する凹部42が形成されている。凹部42の開口により、上述した光入射開口41aが構成されている。
窓部材51は、例えば、ガラス等の透光性材料により形成された矩形平板状の基材の両表面上に反射防止膜が形成されることで構成されている。上述のとおり、窓部材51は、光入射開口41aを覆っている。窓部材51は、Z軸方向と垂直に延在する一対の主面51aと、X軸方向と垂直に延在する一対の側面51bと、Y軸方向と垂直に延在する一対の側面51cと、を有している。一対の側面51b及び一対の側面51cは、一対の主面51aに連続している。
本体部41の凹部42は、光走査デバイス1が配置されるデバイス配置部43と、光走査デバイス1から外部へ延在する配線等が配置される配線配置部44と、を含んでいる。デバイス配置部43は、窓部材51の主面51aに対して傾斜して延在する第1面43aと、第1面43aから第1面43aと垂直に延在する第2面43bと、第1面43aからZ軸方向と垂直に延在する一対の第3面43cと、を有している。
光走査デバイス1は、磁界発生部Mが第1面43a、第2面43b及び一対の第3面43cに接触した状態で、デバイス配置部43に配置されている。これにより、光走査デバイス1は、可動ミラー部10のミラー面7aが窓部材51の主面51aに対して傾斜した状態となっている。光走査デバイス1は、例えば、第1軸線X1がX軸方向と平行になり且つ第2軸線X2がY軸方向と平行になるように配置されている。
配線配置部44は、窓部材51の主面51aに対して傾斜した第1面44aと、第1面44aに連続し且つ湾曲した第2面44bと、を有している。第1面44aには、例えば複数の電極パッドが配置されている。これらの電極パッドには、光走査デバイス1から延在する配線と、第2面44bを通ってパッケージ40の外部へ延在する配線とが、電気的に接続されている。なお、第2面44bは、必ずしも湾曲していなくてもよい。
光入射開口41aは、Z軸方向から見た場合に(換言すれば窓部材51の主面51aに垂直な方向から見た場合に)略矩形状を呈している。より具体的には、光入射開口41aは、Z軸方向から見た場合に、デバイス配置部43に対応する矩形状の領域と、配線配置部44に対応する矩形状の領域を含んでいる。配線配置部44に対応する領域のY軸方向における幅は、デバイス配置部43に対応する領域のY軸方向における幅よりも狭くなっている。図1では、光入射開口41aの縁が破線で示されている。
本体部41は、凹部42を画定する枠状の側壁45を有している。側壁45は、Z軸方向から見た場合に、略矩形環状を呈し、光走査デバイス1を囲んでいる。側壁45は、最も一方側S1に位置する頂面45aと、Z軸方向に沿って延在する内面45bと、頂面45a及び内面45bに接続された傾斜面45cと、を有している。頂面45aは、Z軸方向と垂直に延在しており、傾斜面45cは、頂面45aに近づくにつれて一方側S1に近づくようにZ軸方向に対して傾斜して延在している。
また、側壁45は、X軸方向と交差する平面に沿って延在する一対の外面45dと、Y軸方向と交差する平面に沿って延在する一対の外面45eと、を有している。この例では、一対の外面45dは、X軸方向と垂直に延在している。一対の外面45eは、Z軸方向と平行に延在する第1部分45fと、Z軸方向に対して傾斜して延在する第2部分45gを含んでいる。
第2部分45gは、第1部分45fに対して他方側(一方側S1とは反対側)に配置され、本体部41における他方側の端部まで延在している。第2部分45gが形成されていることにより、Y軸方向における本体部41(側壁45)の幅は、他方側に近づくにつれて狭くなっている。これにより、本体部41を射出成形により形成する場合に、成形品を成形型から容易に取り出すことができる。また、第2部分45gだけでなく、Z軸方向と平行な第1部分45fが形成されているため、ミラーユニット100を光学系に組み込む際に第1部分45fを押し当てることでミラーユニット100を位置合わせすることができ、ミラーユニット100の位置合わせ精度を向上することができる。
パッケージ40は、側壁45の頂面45aに設けられた突起61を更に有している。突起61は、光入射開口41aの縁に沿って延在している。突起61は、Z軸方向から見た場合に、矩形環状を呈し、光入射開口41aを囲んでいる。突起61が形成されていることより、突起61の内面61aと頂面45aとの間には段差部62が形成されている。
突起61は、頂面45aの外縁に沿って延在している。Y軸方向から見た場合(図2)、突起61の外面61bは、側壁45の外面45dと同一平面上に位置している。X軸方向から見た場合(図3)、突起61の外面61bは、側壁45の外面45eの第1部分45fと同一平面上に位置している。突起61は、例えば、本体部41と同一の樹脂材料からなり、本体部41と一体に形成されている。本体部41及び突起61は、例えば、一回の射出成形により同時に形成され、単一の部材を構成している。
側壁45の頂面45aには、3つの当接部63が設けられている。各当接部63は、Z軸方向から見た場合に、突起61よりも内側に配置されている。各当接部63は、一方側S1を向いた平坦な当接面63aを有している。当接面63aは、例えば、Z軸方向と垂直に延在しており、円形状を呈している。
窓部材51は、光入射開口41aを覆うように段差部62に配置されている。すなわち、窓部材51は、突起61の内側において頂面45a上に配置され、光入射開口41aを覆っている。窓部材51の一対の主面51aの一方(以下、単に主面51aとも記す)が側壁45の頂面45aと向かい合い、窓部材51の側面51b,51cが突起61の内面61aと向かい合っている。窓部材51の主面51aは、当接部63の当接面63aに接触している(当接させられている)。これにより、頂面45aのうち当接面63aが設けられていない領域においては、窓部材51の主面51aと頂面45aとの間に隙間G1が形成されている。また、窓部材51の側面51b,51cと突起61の内面61aとの間には、隙間G2が形成されている。すなわち、側面51b,51cは、内面61aから離間している。
窓部材51は、例えば、低融点ガラス等の接合材70により本体部41に接合されている。窓部材51は、例えば、Z軸方向から見た場合における4つの隅部において本体部41に接合されている。4つの隅部に加えて又は代えて、窓部材51は、当接面63aとの接触箇所において接合材により本体部41に接合されていてもよい。
突起61における一方側S1の端面61cは、全周にわたって(端面61cにおけるいずれの位置においても)、窓部材51よりも一方側S1に位置している。すなわち、突起61の頂面45aからの高さHは、窓部材51の厚さ(一対の主面51a間の距離)T1と当接部63の頂面45aからの高さ(Z軸方向における隙間G1の長さ)との和よりも大きい。窓部材51の厚さT1は、例えば0.6mm程度である。
突起61の厚さT2は、突起61の頂面45aからの高さHよりも小さい。突起61の厚さT2は、窓部材51の厚さT1よりも薄い。突起61の厚さT2は、突起61の延在方向に垂直な方向における厚さであり、例えば突起61のうちX軸方向と垂直に延在する部分についてはX軸方向における厚さであり、Y軸方向と垂直に延在する部分についてはY軸方向における厚さである。突起61の厚さT2は、突起61の最大厚さである。例えば、実施形態のように突起61の一部が先細り形状に形成されている場合、突起61の厚さT2は、突起61における最も厚い部分における厚さである。この例では、突起61においてY軸方向に沿って延在する一対の部分の一方が、先細り形状に形成され、傾斜面61dを有している。これにより、窓部材51の段差部62への配置作業を容易化することができる。また、突起61を撓み変形し易くすることができる。
上述したとおり、突起61はZ軸方向から見た場合に矩形環状を呈しており、窓部材51は、全周にわたって突起61によって囲まれている。また、上述したとおり、突起61における一方側S1の端面61cは、全周にわたって窓部材51よりも一方側S1に位置している。したがって、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51の全体が突起61によって覆われている。換言すれば、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51は突起61から露出していない。すなわち、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さは、窓部材51において突起61から露出している部分の長さよりも長い。この例では、窓部材51の全体が突起61によって覆われており、窓部材51は突起61から露出している部分を有していない。このように、「Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さは、窓部材51において突起61から露出している部分の長さよりも長い」構成には、窓部材51の全体が突起61によって覆われており、窓部材51が突起61から露出している部分を有していない場合が含まれる。
[ミラーユニットにおける光の進行経路]
[ミラーユニットにおける光の進行経路]
図6及び図7を参照しつつ、ミラーユニット100における光の進行経路の例を説明する。図6及び図7では、可動ミラー部10又は可動ミラー部110が動作していない状態における光の進行経路の例が実線で示され、可動ミラー部10又は可動ミラー部110が動作している状態における光の進行経路の例が破線で示されている。図6では、実施形態のミラーユニット100において窓部材51が撓んでおらず平坦である場合の例が示されており、図7では、比較例のミラーユニット1100において窓部材151が光走査デバイス101側に向けて撓んでいる場合の例が示されている。
ミラーユニット100では、光は、外部から窓部材51を介して光走査デバイス1の可動ミラー部10に入射し、可動ミラー部10で反射され、窓部材51を介して外部に出射する。図6に示されるように、可動ミラー部10が動作している状態において窓部材51から出射する光の屈折角r1は、可動ミラー部10が動作していない状態において窓部材51から出射する光の屈折角r2よりも大きくなることがある。そのため、ミラーユニット100において高精度な光走査を実現するためには、窓部材51での屈折の影響を考慮する必要がある。
図7に示される比較例のミラーユニット1100では、例えば本体部141及び突起161が熱変形(熱収縮又は熱膨張)した場合、突起161によって押圧されることで窓部材151が撓んでしまうことが考えられる。この場合、窓部材151が撓んでいる状態において窓部材151から出射する光の屈折角r3は、窓部材151が撓んでいない状態において窓部材151から出射する光の屈折角r4よりも大きくなる。このように窓部材151に撓みが生じると窓部材151における光の屈折角が変化するため、光走査を精度良く行うことが難しい。
特に、窓部材への光の入射角度、及び窓部材からの光の出射角度が大きい場合、窓部材の撓み変形が光走査の精度に与える影響が大きくなる。したがって、可動ミラー部を揺動させて光を走査する光走査デバイスを備えるミラーユニットにおいては、可動ミラー部の角度によっては窓部材への光の入射角度が大きくなり、窓部材から出射する光の屈折角度が大きくなるため、窓部材の撓み変形を抑制する必要性が高い。なお、上記例では、窓部材51(窓部材151)に対して光が正面側から入射して側方へ出射される場合について説明したが、窓部材51(窓部材151)に対して光が側方側から入射して正面側へ出射される場合についても同様である。
[作用及び効果]
[作用及び効果]
実施形態に係るミラーユニット100では、本体部41の頂面45aに光入射開口41aの縁に沿って延在するように突起61が設けられており、突起61の内側における頂面45a上に窓部材51が配置されている。そして、突起61における一方側S1の端面61cが、窓部材51よりも一方側S1に位置している。また、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さが、窓部材51において突起61から露出している部分の長さよりも長い。これにより、窓部材51に外力が作用するのを抑制し、窓部材の確実な保護を図ることができる。また、ミラーユニット100を光学系に組み込む際に、突起61の端面61cを押し当てることでミラーユニット100を位置合わせすることができる。そのため、例えば、窓部材51が突起61の端面61cよりも一方側S1に位置しており、窓部材51を押し当てることでミラーユニット100を位置合わせする場合と比べて、ミラーユニット100の位置合わせ精度を向上することができる。これは、窓部材51の位置には、窓部材51の製造公差及び窓部材51と本体部41とを接合する接合材の厚さの公差により、ずれが生じ易いためである。
また、突起61の厚さT2が、突起61の頂面45aからの高さHよりも小さくなっている。これにより、本体部41及び突起61を小さく形成することができ、本体部41及び突起61の熱変形量を低減することができる。すなわち、突起61の厚さT2が薄くなると、突起61が設けられる本体部41の側壁45の厚さも薄くなる。そのため、突起61の厚さT2を薄く形成することで、本体部41及び突起61を小さく形成することができる。その結果、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51に応力が作用するのを抑制することができる。したがって、窓部材51を薄く形成することができ、窓部材51での屈折の影響を低減することができる。また、窓部材51を薄く形成したとしても、本体部41及び突起61の熱変形に起因して窓部材51が撓み変形するのを抑制することができる。更に、突起61の厚さT2が突起61の頂面45aからの高さHよりも小さいため、突起61が撓み易い。そのため、仮に本体部41及び突起61が熱変形して突起61が窓部材51に接触したとしても、突起61から窓部材51に応力が伝わり難い(応力が分散される)。このことによっても、窓部材51を薄く形成して窓部材51での屈折の影響を低減することができると共に、本体部41及び突起61の熱変形に起因して窓部材51が撓み変形するのを抑制することができる。以上により、ミラーユニット100によれば、窓部材51の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができる。
ミラーユニット100では、窓部材51の側面51b,51cと突起61の内面61aとの間には、隙間G2が形成されている。これにより、本体部41及び突起61が熱変形したとしても突起61が窓部材51に接触し難いため、窓部材51に応力が作用するのを効果的に抑制することができる。
ミラーユニット100では、突起61の厚さT2が、窓部材51の厚さT1よりも薄い。これにより、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51に応力が作用するのを一層効果的に抑制することができる。
ミラーユニット100では、光走査デバイス1が、可動ミラー部10のミラー面7aが窓部材51に対して傾斜した状態で、本体部41に保持されている。これにより、ミラー面7aからの光が窓部材51で反射した後にミラー面7aに戻るのを抑制することができる。一方、この場合、窓部材51への光の入射角度が更に大きくなる。これに対し、ミラーユニット100では、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51に応力が作用するのを十分に抑制することができ、高精度な光走査を実現することができる。
ミラーユニット100では、突起61が、本体部41と一体に形成されている。これにより、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51によって押圧されて突起61が破損するのを抑制することができる。
ミラーユニット100では、本体部41及び突起61が、樹脂により形成されている。この場合、本体部41及び突起61が熱変形し易くなるが、ミラーユニット100では、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51に応力が作用するのを十分に抑制することができ、高精度な光走査を実現することができる。
ミラーユニット100では、本体部41の頂面45aには、一方側S1を向いた平坦な当接面63aを有する当接部63が突設されており、窓部材51が、当接面63aに接触している。これにより、当接面63aとの接触により窓部材51が本体部41に対して位置決めされるため、窓部材51の配置角度が所望の角度からずれてしまうのを抑制することができる。また、窓部材51の主面51aを完全に平坦に形成することは難しいが、このミラーユニット100では、少なくとも当接面63aとの接触箇所を平坦に形成すればよいため、窓部材51の製造を容易化することができる。
ミラーユニット100では、窓部材51と本体部41の頂面45aとの間には、隙間G1が形成されている。これにより、本体部41及び突起61が熱変形した際に窓部材51に応力が作用するのをより一層抑制することができる。また、隙間G1を通気口として機能させることができ、パッケージ40内で結露が生じるのを抑制することができる。
ミラーユニット100では、突起61が、Z軸方向から見た場合に環状に形成されている。これにより、窓部材51の一層確実な保護を図ることができる。また、突起61の端面61cが、全周にわたって窓部材51よりも一方側S1に位置している。これにより、突起61によって窓部材51の角部の全体が覆われるため、より一層確実に窓部材51を保護することができる。
[変形例]
[変形例]
実施形態に係るミラーユニット100では突起61が光入射開口41aを囲むように連続的に設けられていたが、図8~図11に示される第1変形例に係るミラーユニット100Aのように、突起61は、光入射開口41aの縁に沿って断続的に設けられていてもよい。突起61は、Y軸方向に沿って延在する一対の第1部分65と、X軸方向に沿って延在する一対の第2部分66と、を有している。各第1部分65の中央部には、開口部65aが設けられている。開口部65aが設けられていることで、各第1部分65は、Y軸方向に並ぶ一対の部分に分離されている。各第2部分66の中央部には、開口部66aが設けられている。開口部66aが設けられていることで、各第2部分66は、X軸方向に並ぶ一対の部分に分離されている。
ミラーユニット100Aにおいても、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さは、窓部材51において突起61から露出している部分(突起61によって覆われていない部分)の長さよりも長い。換言すれば、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の面積は、窓部材51において突起61から露出している部分の面積よりも広くなっている。
例えば、図9に示されるように、矢印B1側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直なX軸方向の一方側から見た場合、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL1は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL2よりも長い。長さL1は、窓部材51において突起61によって覆われている部分の総長さであり、長さL1a,L1bの合計の長さである。長さL2は、窓部材51において突起61から露出している部分の総長さである。長さL1,L2は、Z軸方向に垂直な方向に沿っての長さであり、図9ではY軸方向に沿っての長さである。矢印B1側から見た場合と同様に、矢印B1とは反対側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直なX軸方向の他方側から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL1は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL2よりも長い。
他の例として、図10に示されるように、矢印B2側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直なY軸方向の一方側から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL3は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL4よりも長い。長さL3は、窓部材51において突起61によって覆われている部分の総長さであり、長さL3a,L3bの合計の長さである。長さL4は、窓部材51において突起61から露出している部分の総長さである。長さL3,L4は、Z軸方向に垂直な方向に沿っての長さであり、図10ではX軸方向に沿っての長さである。矢印B2側から見た場合と同様に、矢印B2とは反対側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直なY軸方向の他方側から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL3は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL4よりも長い。
他の例として、図11に示されるように、矢印B3側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直で且つX軸方向及びY軸方向に傾斜した方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL5は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL6よりも長い。長さL5は、窓部材51において突起61によって覆われている部分の総長さであり、長さL5a,L5b,L5c,L5dの合計の長さである。長さL6は、窓部材51において突起61から露出している部分の総長さであり、長さL6a,L6bの合計の長さである。長さL5,L6は、Z軸方向に垂直な方向に沿っての長さであり、図11では図中の左右方向に沿っての長さである。換言すれば、長さL5,L6は、矢印B3に垂直な平面に投影した場合の長さである。矢印B3側から見た場合と同様に、矢印B3とは反対側から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL5は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL6よりも長い。
第1変形例に係るミラーユニット100Aによっても、実施形態に係るミラーユニット100と同様に、窓部材51の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができる。また、開口部65a,66aによって突起61が分離されていることにより、突起61を撓み易くすることができる。その結果、窓部材51が突起61に接触した場合でも、突起61から窓部材51に作用する応力が分散され、窓部材51の破損を抑制することができる。なお、第1変化例では、第1部分65の横方向に沿っての長さ(長さL1a)が第1部分65の高さよりも大きいが、第1部分65の横方向に沿っての長さが第1部分65の高さよりも小さくなるように開口部65aが設けられてもよい。この場合、開口部65aは複数設けられてもよい。この点は第2部分66についても同様である。
図12(a)及び図12(b)に示される第2変形例のようにパッケージ40が構成されてもよい。第2変形例では、突起61は、Z軸方向から見た場合に円形状に延在している。突起61には、周方向に間隔を空けて、複数(この例では3つ)の開口部61eが設けられている。開口部61eが設けられていることで、突起61は、周方向に並ぶ3つの部分に分離されている。
第2変形例においても、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さは、窓部材51において突起61から露出している部分(突起61によって覆われていない部分)の長さよりも長くなっている。
例えば、図12(b)に示されるように、矢印B4側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直な一の方向から見た場合、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL7は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL8よりも長い。長さL7は、窓部材51において突起61によって覆われている部分の総長さであり、長さL7a,L7bの合計の長さである。長さL8は、窓部材51において突起61から露出している部分の総長さである。長さL7,L8は、Z軸方向に垂直な方向に沿っての長さであり、図12(b)では図中の左右方向に沿っての長さである。換言すれば、長さL7,L8は、矢印B4に垂直な平面に投影した場合の長さである。矢印B4側から見た場合と同様に、Z軸方向に垂直な他の方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL7は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL8よりも長い。
第2変形例によっても、上記実施形態と同様に、窓部材51の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができる。
図13(a)及び図13(b)に示される第3変形例のようにパッケージ40が構成されてもよい。第3変形例では、突起61は、Y軸方向に沿って延在する一対の第1部分65と、X軸方向に沿って延在する一対の第2部分66と、を有している。各第1部分65は、中央部に設けられた高背部65bと、高背部65bよりも高さが低い低背部65cと、を含んでいる。高背部65bは、低背部65cから一方側S1に突出している。各第2部分66は、中央部に設けられた高背部66bと、高背部66bよりも高さが低い低背部66cと、を含んでいる。高背部66bは、低背部66cから一方側S1に突出している。
第3変形例においても、Z軸方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さは、窓部材51において突起61から露出している部分(突起61によって覆われていない部分)の長さよりも長くなっている。図13(b)に示されるように、Z方向に垂直な方向から見た場合に、高背部65bが窓部材51の全体を覆っている一方で、低背部65cは、窓部材51における厚さ方向の一部のみを覆っている。第2部分66についても同様に、Z方向に垂直な方向から見た場合に、高背部66bが窓部材51の全体を覆っている一方で、低背部66cは、窓部材51における厚さ方向の一部のみを覆っている。
図13(b)に示されるように、矢印B5側から見た場合、すなわちZ軸方向に垂直な一の方向から見た場合、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL9は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL10よりも長い。長さL9は、窓部材51において突起61によって覆われている部分の総長さである。長さL10は、窓部材51において突起61から露出している部分の総長さであり、長さL10a,L10bの合計の長さである。矢印B5側から見た場合と同様に、Z軸方向に垂直な他の方向から見た場合にも、窓部材51において突起61によって覆われている部分の長さL9は、窓部材51において突起61から露出している部分の長さL10よりも長い。
第3変形例によっても、上記実施形態と同様に、窓部材51の確実な保護を図りつつ、高精度な光走査を実現することができる。
本開示は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。上記実施形態では、突起61の端面61cが全周にわたって窓部材51よりも一方側S1に位置していたが、端面61cの少なくとも一部が窓部材51よりも一方側S1に位置していればよい。
窓部材51の側面51b,51cと突起61の内面61aとの間に隙間G2が形成されていなくてもよく、窓部材51の側面51b,51cの少なくとも一方は、突起61の内面61aに接触していてもよい。突起61の厚さT2は、突起61の頂面45aからの高さHよりも小さければよく、窓部材51の厚さT1よりも厚くてもよい。光走査デバイス1は、可動ミラー部10のミラー面7aが窓部材51の主面51aと平行な状態で本体部41に保持されていてもよい。
突起61は、本体部41と別体に形成されていてもよい。本体部41及び突起61の少なくとも一方は、樹脂以外の材料により形成されていてもよい。当接部63は省略されてもよい。窓部材51の主面51aと頂面45aとの間に隙間G1が形成されていなくてもよく、光入射開口41aが気密に封止されるように窓部材51が本体部41に接合されていてもよい。
本体部41は、光入射開口41aから入射した光が光走査デバイス1に入射可能となるように光走査デバイス1を保持していればよく、任意の構成を有していてよい。例えば、光走査デバイス1を支持するベース部が側壁45とは別体に構成されていてもよい。実施形態の光走査デバイス1では可動ミラー部10が電磁力により駆動されたが、可動ミラー部10は静電力又は圧電素子により駆動されてもよい。上記実施形態では、磁界発生部Mがパッケージ40の内部に配置されていたが、磁界発生部Mは、パッケージ40の外部に配置されていてもよい。
100,100A…ミラーユニット、1…光走査デバイス、7a…ミラー面、10…可動ミラー部、40…パッケージ、41…本体部、41a…光入射開口、45a…頂面、51…窓部材、51b,51c…側面、61…突起、61a…内面、61c…端面、63…当接部、63a…当接面、G1,G2…隙間、S1…一方側。
Claims (9)
- 可動ミラー部を有する光走査デバイスと、
前記光走査デバイスを収容するパッケージと、を備え、
前記パッケージは、
所定方向の一方側に開口する光入射開口が設けられ、前記光入射開口から入射した光が前記可動ミラー部に入射可能となるように前記光走査デバイスを保持する本体部と、
前記光入射開口の縁に沿って延在するように前記本体部の頂面に設けられた突起と、
前記突起の内側において前記頂面上に配置され、前記光入射開口を覆う平板状の窓部材と、を有し、
前記突起における前記一方側の端面は、前記窓部材よりも前記一方側に位置しており、
前記突起の厚さは、前記突起の前記頂面からの高さよりも小さく、
前記所定方向に垂直ないずれの方向から見た場合にも、前記窓部材において前記突起によって覆われている部分の長さは、前記窓部材において前記突起から露出している部分の長さよりも長い、ミラーユニット。 - 前記窓部材の側面と前記突起の内面との間には、隙間が形成されている、請求項1に記載のミラーユニット。
- 前記突起の厚さは、前記窓部材の厚さよりも薄い、請求項1又は2に記載のミラーユニット。
- 前記光走査デバイスは、前記可動ミラー部のミラー面が前記窓部材に対して傾斜した状態で、前記本体部に保持されている、請求項1~3のいずれか一項に記載のミラーユニット。
- 前記突起は、前記本体部と一体に形成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載のミラーユニット。
- 前記本体部及び前記突起の少なくとも一方は、樹脂により形成されている、請求項1~5のいずれか一項に記載のミラーユニット。
- 前記本体部の前記頂面には、前記一方側を向いた平坦な当接面を有する当接部が突設されており、
前記窓部材は、前記当接面に接触している、請求項1~6のいずれか一項に記載のミラーユニット。 - 前記窓部材と前記本体部の前記頂面との間には、隙間が形成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のミラーユニット。
- 前記突起は、前記所定方向から見た場合に、環状に形成されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のミラーユニット。
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