JP2001290100A - Mirror scanner - Google Patents

Mirror scanner

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JP2001290100A
JP2001290100A JP2000107906A JP2000107906A JP2001290100A JP 2001290100 A JP2001290100 A JP 2001290100A JP 2000107906 A JP2000107906 A JP 2000107906A JP 2000107906 A JP2000107906 A JP 2000107906A JP 2001290100 A JP2001290100 A JP 2001290100A
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JP
Japan
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mirror
scanner
arbitrary
angle
light beam
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Pending
Application number
JP2000107906A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Inoue
正夫 井上
Akihiko Imashiro
昭彦 今城
Yoshiaki Yamazaki
芳昭 山崎
Mitsunori Saito
光伯 齊藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mirror scanner which has little losses and the minimum degradation of the optical performance, by reducing the number of necessary mirrors and the number of driving devices, and performing two-dimensional positioning by one time reflection. SOLUTION: One mirror (10) is supported rotatably around two axes crossing mutually by support means (50a, 50b, 51a, 51b, 52 and 55), or is supported pivotally so as to be rotatable in an arbitrary angle direction, and the direction of light is directed toward an arbitrary position of a two-dimensional surface by rotating one mirror in an arbitrary angle or the arbitrary direction around the two axes, or the pivot by moment generating means (20a-20g, 30a-30g, 35a-35b, 80 and 53).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はミラースキャナに
関し、特に光線を反射する鏡を微小に揺動させて光線の
方位を2次元面の任意の位置に照射させることのできる
ようにした装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mirror scanner and, more particularly, to an apparatus capable of irradiating an azimuth of a light beam to an arbitrary position on a two-dimensional surface by slightly swinging a mirror for reflecting the light beam. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光線の方位を2次元面の任意の位
置に制御するためのミラースキャナは、たとえば図12
のように構成されていた。図12において、98aは図
のX軸方向から照射されたレーザビーム、10aはこの
レーザビーム98aを反射して、その方位を図のY軸方
向へ変化させるミラー、10bはこのY軸方向へ進むレ
ーザビームの進行方位をさらにZ軸方向へ変化させるミ
ラー、97は最終的にレーザビームが照射される照射
面、98bはミラー10aが微小角度回転したことによ
り方位が変化したレーザビーム、98cはさらにミラー
10bが微小角度回転したことにより方位が変化したレ
ーザビーム、11aはミラー10aをZ軸回りに回転さ
せるスキャナ、11bはミラー10bをX軸回りに回転
させるスキャナである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a mirror scanner for controlling the azimuth of a light beam to an arbitrary position on a two-dimensional surface is disclosed in, for example, FIG.
It was configured as follows. In FIG. 12, reference numeral 98a denotes a laser beam emitted from the X-axis direction in the figure, 10a reflects this laser beam 98a, and changes the direction of the laser beam 98a in the Y-axis direction in the figure. 10b advances in the Y-axis direction. A mirror for further changing the traveling direction of the laser beam in the Z-axis direction; 97, an irradiation surface on which the laser beam is finally irradiated; 98b, a laser beam whose direction has been changed by a slight angle rotation of the mirror 10a; A laser beam whose azimuth has changed due to a slight angle rotation of the mirror 10b, a scanner 11a for rotating the mirror 10a around the Z axis, and a scanner 11b for rotating the mirror 10b around the X axis.

【0003】次に、この従来技術によるミラースキャナ
の動作を説明する。X軸方向へ進行するレーザビーム9
8aがミラー10aにより反射して、その進行方位をY
軸方向へ変える際、ミラー10aの反射面とX軸とのな
す角度が45度から微小角δ1 だけ回転したとすると、
その結果としてレーザビーム98aの進路はレーザビー
ム98bで示される進路に変位し、レーザビーム98b
の照射面97への照射点はX軸方向にr1 δ1 だけ変位
する。ここで、r1 はミラー10aから照射面97まで
のレーザビームの光路長である。
Next, the operation of this conventional mirror scanner will be described. Laser beam 9 traveling in the X-axis direction
8a is reflected by the mirror 10a and its traveling direction is Y
When changing in the axial direction, assuming that the angle between the reflection surface of the mirror 10a and the X axis is rotated by a small angle δ1 from 45 degrees,
As a result, the path of the laser beam 98a is displaced to the path indicated by the laser beam 98b, and the laser beam 98b
The irradiation point on the irradiation surface 97 is displaced by r1 .delta.1 in the X-axis direction. Here, r1 is the optical path length of the laser beam from the mirror 10a to the irradiation surface 97.

【0004】さらに、ミラー10bの反射面のY軸とな
す角度が45度から微小角δ2 だけ回転したとすると、
その結果として照射面97への照射点はy軸方向にr2
δ2だけ変位する。ここで、r2 はミラー10bから照
射面97までのレーザビームの光路長である。このよう
にして、2つのミラー10a、10bの角度をそれぞれ
微小角度δ1 、δ2 だけ回転させることにより、照射面
97へのレーザー照射点を任意に位置決めすることがで
きる。
Further, assuming that the angle between the reflecting surface of the mirror 10b and the Y axis is rotated from 45 degrees by a small angle δ2,
As a result, the irradiation point on the irradiation surface 97 is r2 in the y-axis direction.
Displaced by δ2. Here, r2 is the optical path length of the laser beam from the mirror 10b to the irradiation surface 97. In this way, by rotating the angles of the two mirrors 10a and 10b by the minute angles δ1 and δ2, the laser irradiation point on the irradiation surface 97 can be arbitrarily positioned.

【0005】また、図13はミラーを回転させて、その
反射光の方位を変化させるミラースキャナの、従来の構
造を示す。図13はジェネラルスキャンニングジャパン
株式会社の川蒲孝和氏の文献『可動マグネット型ガルバ
ノメータスキャナ』光進技術(1992年)で公表され
ているスキャナの構成図をもとに描いたものであり、ジ
ェネラルスキャニング社もしくはコンブリッジテクノロ
ジー社(Combridge Technology Inc. )が製造した光捜
査駆動装置と同等のものである。
FIG. 13 shows a conventional structure of a mirror scanner which rotates a mirror to change the direction of reflected light. FIG. 13 is a drawing based on the configuration diagram of a scanner published in Koshin Technology (1992), a document "Movable magnet type galvanometer scanner" by Takakazu Kawaga of General Scanning Japan, Inc. Or a light search drive manufactured by Combridge Technology Inc.

【0006】図13において、10はミラー、12はこ
のミラー10を保持し、これを回転させるロータ、95
はこのロータ12とともに回転する電機子巻線、96
a、96bは永久磁石である。
In FIG. 13, reference numeral 10 denotes a mirror, 12 denotes a rotor which holds the mirror 10 and rotates it, 95
Is an armature winding rotating with the rotor 12, 96
a and 96b are permanent magnets.

【0007】永久磁石96a、96bは電機子巻線95
の回りに一様な磁界を形成しているので、電機子巻線9
5に電流を供給すると、その方向と大きさに応じて、電
機子巻線95を回転させるモーメントが発生する。その
ために、この電機子巻線95に固定されたロータ12及
びそのロータ12に固定されたミラー10も電機子巻線
95とともに回転する。このようにして、ミラー10を
回転駆動することにより、このミラー10に入射する光
線はミラー10の回転角度に応じて、その進行方位を変
更されることができる。
The permanent magnets 96a and 96b are
, A uniform magnetic field is formed around the armature winding 9.
When a current is supplied to the motor 5, a moment for rotating the armature winding 95 is generated according to the direction and magnitude of the current. Therefore, the rotor 12 fixed to the armature winding 95 and the mirror 10 fixed to the rotor 12 also rotate together with the armature winding 95. By driving the mirror 10 in this manner, the traveling direction of the light beam incident on the mirror 10 can be changed according to the rotation angle of the mirror 10.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方式の
ミラースキャナではミラーを1つの軸回りに回転させる
ようにしているので、照射面の任意の点に光線を照射す
る場合にはどうしても2枚のミラーとこれを回転させる
2つのミラースキャナを用いる必要があった。そのため
に、反射による光学的な特性劣化を伴い、高価なミラー
やスキャナが2台必要になるという問題があった.
However, in the conventional mirror scanner, since the mirror is rotated around one axis, when irradiating an arbitrary point on the irradiation surface with a light beam, two mirrors are inevitably used. Mirror and two mirror scanners for rotating the mirror had to be used. For this reason, there is a problem that two expensive mirrors and scanners are required, accompanied by deterioration of optical characteristics due to reflection.

【0009】本発明は上述のような問題点を解決するた
めになされたもので、必要なミラーの数や駆動装置の数
を減らすことができるのみならず、1回の反射で2次元
の位置決めができる結果、損失が少なく、しかも光学的
性能の劣化も最小にできるミラースキャナを提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can reduce not only the number of necessary mirrors and the number of driving devices but also two-dimensional positioning by one reflection. As a result, an object of the present invention is to provide a mirror scanner which can reduce loss and minimize deterioration of optical performance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るミラースキ
ャナは、ミラーを傾動させて光線を任意の方向に反射さ
せるようにしたミラースキャナにおいて、1枚のミラー
を相互に交叉する2つの軸回りに回転可能に支持する支
持手段と、上記1枚のミラーを上記2つの軸のうちの任
意の軸回りに回転させるモーメント発生手段とを備え、
上記1枚のミラーを上記2つの軸回りにそれぞれ任意の
角度だけ回転させて、光線の方位を2次元面の任意の位
置に指向させるように構成されたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A mirror scanner according to the present invention is a mirror scanner in which a mirror is tilted to reflect a light beam in an arbitrary direction. And a moment generating means for rotating the one mirror around any one of the two axes.
The one mirror is rotated around the two axes by an arbitrary angle to direct the azimuth of the light beam to an arbitrary position on a two-dimensional surface.

【0011】また、本発明に係るミラースキャナは、ミ
ラーを傾動させて光線を任意の方向に反射させるように
したミラースキャナにおいて、1枚のミラーを任意の角
度方向に回転可能にピボット支持する支持手段と、上記
1枚のミラーを上記ピボットを中心として任意の角度方
向に回転させるモーメント発生手段とを備え、上記1枚
のミラーを上記ピボットを中心として任意の角度方向に
回転させて、光線の方位を2次元面の任意の位置に指向
させるように構成されたことを特徴とする。
Further, according to the mirror scanner of the present invention, in a mirror scanner in which a mirror is tilted to reflect a light beam in an arbitrary direction, one mirror is pivotally supported so as to be rotatable in an arbitrary angle direction. Means, and a moment generating means for rotating the one mirror in an arbitrary angular direction about the pivot, and rotating the one mirror in an arbitrary angular direction about the pivot to generate a light beam. The azimuth is configured to be directed to an arbitrary position on a two-dimensional surface.

【0012】本発明は1枚のミラーを相互に交叉する2
軸回りに又はピボットを中心として任意の角度に回転さ
せ得るようにした点に特徴の1つがある。これにより、
光線を任意の方向に変位させるのに必要なミラーの数は
1枚でよく、その駆動装置の数も減らせることができる
ばかりでなく、1回の反射で光線の2次元面上での位置
決めができるので、損失を少なくでき、又光学的性能の
劣化を最小にできることとなる。
According to the present invention, two mirrors cross each other.
One of the features is that it can be rotated at an arbitrary angle around an axis or about a pivot. This allows
The number of mirrors required for displacing a light beam in an arbitrary direction may be one, and the number of driving devices can be reduced. In addition, the positioning of the light beam on a two-dimensional surface by one reflection can be performed. Therefore, the loss can be reduced and the deterioration of the optical performance can be minimized.

【0013】支持手段は1枚のミラーを相互に交叉する
2軸回りに支持し、又はピボット支持すれことができれ
ばどのような構造、方式で支持してもよい。また、モー
メント発生手段は1枚のミラーを相互に交叉する2軸回
りに又はピボットを中心として任意の角度に回転させる
モーメントを発生できればどのような方式でもよい。し
かし、下記の態様を採用すると、簡単の方式によってミ
ラーの角度を高精度に制御できる。
The support means may support the mirror about two axes crossing each other, or may support the mirror by any structure and method as long as it can be pivotally supported. Further, the moment generating means may be of any type as long as it can generate a moment for rotating one mirror around two axes crossing each other or at an arbitrary angle around a pivot. However, if the following mode is adopted, the angle of the mirror can be controlled with high accuracy by a simple method.

【0014】即ち、スキャナ固定構造部分には自在継手
又はピボットによって1枚のミラーを回転可能に支持
し、該1枚のミラーには可動片を固定する一方、上記可
動片と対向してマグネットを配置し、該マグネットを用
いて上記可動片を吸引することによって上記1枚のミラ
ーが任意の方向に回転駆動されるように構成するのがよ
い。
That is, one mirror is rotatably supported by a universal joint or a pivot on the scanner fixing structure portion, and a movable piece is fixed to the one mirror, while a magnet is opposed to the movable piece and a magnet is provided. It is preferable to arrange the mirror so that the one mirror is rotated in an arbitrary direction by attracting the movable piece using the magnet.

【0015】ピボット支持方式を採用する場合、1枚の
ミラーを固定する回転子をスキャナ固定構造部分に鋼球
によって回転自在に支持し、回転子とスキャナ固定構造
部分との間には両者の離脱を阻止する保持器を設けるよ
うに構成すると、1枚のミラーの滑らかな回転性能を確
保でき、小さなモーメントによってミラーを任意の方向
に回転させることができる。
In the case of adopting the pivot support method, a rotator for fixing one mirror is rotatably supported by a steel ball on a scanner fixing structure portion, and the two members are separated between the rotator and the scanner fixing structure portion. Is configured to provide a retainer for preventing the rotation of the mirror, smooth rotation performance of one mirror can be secured, and the mirror can be rotated in an arbitrary direction by a small moment.

【0016】1枚のミラーを回転駆動するマグネットの
数は特に限定されず、ミラーの回転角度を制御する上
で、少なくとも3組のマグネットを設けるようにすれば
よく、例えば3組のマグネットでミラーを制御するよう
にすると、少ない部品点数で、従ってコスト高を招来す
ることなくミラーを制御でき、ミラースキャナを小型に
構成できる。
The number of magnets for driving one mirror to rotate is not particularly limited, and at least three magnets may be provided to control the rotation angle of the mirror. Is controlled, the mirror can be controlled with a small number of parts and therefore without increasing the cost, and the mirror scanner can be made compact.

【0017】モーメント発生手段は外部からの角度指令
に基づいてオープンループ制御を行ってもよいが、フィ
ードバック制御を行うこともできる。即ち、1枚のミラ
ーの回転角度を計測する計測手段と、該計測した角度信
号に基づいてモーメント発生手段をフィードバック制御
する制御手段を更に備えることもでき、これによってミ
ラーを所望の角度に高精度に駆動制御することができ
る。
The moment generating means may perform open loop control based on an external angle command, but may also perform feedback control. That is, it is possible to further comprise a measuring means for measuring the rotation angle of one mirror and a control means for feedback-controlling the moment generating means based on the measured angle signal, whereby the mirror can be highly precisely adjusted to a desired angle. Can be controlled.

【0018】計測手段には2次元の光学的位置センサを
用いることができる。このように2次元の光学的位置セ
ンサを用いるようにすると、少ないセンサ数でミラーの
回転角度を計測することができるので、ミラースキャナ
を簡単な構造に構成することが可能となる。
As the measuring means, a two-dimensional optical position sensor can be used. When a two-dimensional optical position sensor is used as described above, the mirror rotation angle can be measured with a small number of sensors, so that the mirror scanner can be configured with a simple structure.

【0019】また、計測手段は、1枚のミラーに第2の
光線を照射し、この反射光の変位を計測することによっ
て1枚のミラーの2軸回りの傾き角度又はピボット回り
の傾き角度を計測するように構成することもできる。こ
のように構成すると、方位を制御したい光線とミラー角
度の計測に使用する光線とを別個にできるので、方位を
制御したい光線を他の用途に利用することができ、ミラ
ースキャナの適用範囲を拡げることができる。
The measuring means irradiates one mirror with a second light beam and measures the displacement of the reflected light to determine the tilt angle of one mirror about two axes or the tilt angle of the pivot. It can also be configured to measure. With this configuration, the light beam whose azimuth is to be controlled and the light beam used for measuring the mirror angle can be separated from each other, so that the light beam whose azimuth is to be controlled can be used for other purposes, and the application range of the mirror scanner can be expanded. be able to.

【0020】さらに、計測手段は複数の1次元の光学的
位置センサを用いて構成されることもできる。このよう
に複数の1次元の光学的位置センサを用いるようにする
と、計測手段を安価に構成できる。
Further, the measuring means may be constituted by using a plurality of one-dimensional optical position sensors. If a plurality of one-dimensional optical position sensors are used as described above, the measuring means can be configured at low cost.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1ないし図3に
本発明の実施の形態1によるミラースキャナを示す。ま
ず、図1の(a)(b)は本発明の実施の形態1によるミラー
スキャナの主要部の平面構造及び側面構造を示す。図に
おいて、10はミラー、13はこのミラー10を固定し
た回転子、80はこの回転子13に固定され、磁性体よ
りなる可動片、50a、50bは回転子13のX軸回り
の回転を許容するベアリング式軸受、51a、51bは
回転子13のY軸回りの回転を許容するベアリング式軸
受、52はこれらの軸受50a、50b、51a、51
bを仲介する継手、25はベース(スキャナ固定構造部
分)、15は軸受51a、51bをベース25に対して
支持する支柱(スキャナ固定構造部分)であり、軸受5
0a〜51b及び継手52は1枚のミラー10をX軸及
びY軸の2軸の回りに回転可能に支持する自在継手(支
持手段)を構成している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 1 to 3 show a mirror scanner according to a first embodiment of the present invention. First, FIGS. 1A and 1B show a planar structure and a side structure of a main part of a mirror scanner according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a mirror, 13 is a rotor to which the mirror 10 is fixed, 80 is fixed to the rotor 13, and a movable piece made of a magnetic material, 50a and 50b allow the rotor 13 to rotate around the X axis. Bearings 51a, 51b are bearing-type bearings that allow the rotation of the rotor 13 around the Y-axis, and 52 is a bearing 50a, 50b, 51a, 51
b, a coupling (25) is a base (scanner fixing structure portion), 15 is a column (scanner fixing structure portion) that supports the bearings 51a and 51b with respect to the base 25, and is a bearing 5
The joints 52a and 51b and the joint 52 constitute a universal joint (supporting means) for supporting one mirror 10 rotatably about two axes of the X axis and the Y axis.

【0022】また、20a、20bは両者で馬蹄形電磁
石を構成するマグネットコア、20c、20dは両者で
馬蹄形電磁石を構成するマグネットコア、20e、20
fは両者で馬蹄形電磁石を構成するマグネットコア、2
0g、20hは両者で馬蹄形電磁石を構成するマグネッ
トコア、30a、30b、30c、30d、30e、3
0f、30g、30hは各々マグネットコア20a、2
0b、20c、20d、20e、20f、20g、20
hに巻かれた巻線であり、可動片80とマグネットコア
20a〜20h及び巻線20a〜20hとは1枚のミラ
ー10をX軸及びY軸の2軸の回りに回転させるモーメ
ント発生手段を構成している。
Reference numerals 20a and 20b denote magnet cores which together constitute a horseshoe electromagnet, 20c and 20d denote magnet cores which both constitute a horseshoe electromagnet, 20e and 20d
f is a magnet core forming a horseshoe electromagnet together;
Reference numerals 0g and 20h denote magnet cores 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, and 3 which together constitute a horseshoe-shaped electromagnet.
0f, 30g and 30h are the magnet cores 20a and 2h, respectively.
0b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20
h, and the movable piece 80, the magnet cores 20a to 20h, and the windings 20a to 20h form a moment generating means for rotating one mirror 10 around two axes of the X axis and the Y axis. Make up.

【0023】さらに、40は回転子13の裏面側に固定
され、電流の供給を受けて光線を発するLEDなどの発
光素子、41は支柱15に支持された固定子、80は回
転子13に固定され、マグネットコア20a〜20hと
対向する可動片である。
Further, reference numeral 40 denotes a light-emitting element such as an LED which is fixed to the back side of the rotor 13 and emits a light beam when supplied with electric current, 41 denotes a stator supported by the column 15, and 80 denotes a stator fixed to the rotor 13. The movable piece is opposed to the magnet cores 20a to 20h.

【0024】次に、このミラースキャナの動作について
説明する.回転子13は軸受50a、50b、51a、
51bによってベース25に対して図1の(a) における
X軸及びY軸の2つの軸回りの微小回転が可能である。
この回転子13にはレーザビーム等の光線を反射するミ
ラー10が固定されているので、ミラー10もまたベー
ス25に対して2軸回りの回転が可能である。
Next, the operation of the mirror scanner will be described. The rotor 13 has bearings 50a, 50b, 51a,
51b enables the base 25 to be slightly rotated about two axes, the X axis and the Y axis in FIG. 1A.
Since a mirror 10 that reflects a light beam such as a laser beam is fixed to the rotator 13, the mirror 10 can also rotate around two axes with respect to the base 25.

【0025】回転子13には円錐台筒状の磁性体である
可動片80が固定されており、この可動片80はこれと
対向して配置されたマグネットコア20a〜20hによ
って吸引力を受ける。たとえば、マグネットコア20a
と20bの組が巻線30aと30bの組によって励磁さ
れたとき、マグネットコア20aと20bは図の(b)に
おける矢印A方向の吸引力を回転子13に対して作用さ
せることになる。従って、この吸引力は回転子13を図
1の(b) においてY軸回りに反時計回り方向に回転させ
る。
A movable piece 80, which is a frustoconical cylindrical magnetic material, is fixed to the rotor 13, and the movable piece 80 receives an attractive force by the magnet cores 20a to 20h arranged opposite to the movable piece. For example, the magnet core 20a
When the pair of coils 20a and 20b are excited by the pair of windings 30a and 30b, the magnet cores 20a and 20b exert an attractive force on the rotor 13 in the direction of arrow A in FIG. Therefore, the suction force rotates the rotor 13 counterclockwise around the Y axis in FIG.

【0026】同様にして、マグネットコア20eと20
fの組が巻線30eと30fの組によって励磁されたと
き、マグネットコア20eと20fは図1の(b) の矢印
B方向の吸引力を回転子13に対して作用させることに
なる。従って、この吸引力は回転子13を図1の(b) に
おいてY軸回りに時計回り方向に回転させる。全く同様
にして、マグネットコア20cと20dの組が発生する
吸引力は回転子13をX軸回りに反時計回り方向に回転
させ、マグネットコア20g、20hの組が発生する吸
引力は回転子13をX軸回りに時計回り方向に回転させ
る。
Similarly, the magnet cores 20e and 20e
When the set f is excited by the set of the windings 30e and 30f, the magnet cores 20e and 20f exert an attractive force on the rotor 13 in the direction of arrow B in FIG. Therefore, the suction force rotates the rotor 13 clockwise around the Y axis in FIG. In exactly the same way, the attraction generated by the pair of magnet cores 20c and 20d rotates the rotor 13 counterclockwise around the X axis, and the attraction generated by the pair of magnet cores 20g and 20h is the rotor 13 Is rotated clockwise around the X axis.

【0027】図2は図1に示された本発明の実施の形態
1によるミラースキャナにおける回転部の構造を示した
模式図である。図2において、13はミラーが固定され
る回転子、14a、14bは回転子13に下方に延びて
固定されたフランジであり、それぞれ軸受50a、50
bが設けられている。同様に、15a、15bはベース
25に固定されたフランジであり(なお、図1では支柱
15として説明されている)、それぞれ軸受51a、5
1bが設けられている。これらの軸受50a及び50b
と51a及び51bとは十文字状の継手52を介して結
合されているので、回転子13は継手52に対しては軸
受50a、50bによってX軸回りに回転可能であり、
同様に、継手52はベース25に対しては軸受51a、
51bによってY軸回りに回転可能であり、こうして回
転子13はベース25に対してはX軸及びY軸の2軸の
回りに回転可能である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the rotating unit in the mirror scanner according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 2, 13 is a rotor to which the mirror is fixed, and 14a and 14b are flanges extending downward and fixed to the rotor 13, and bearings 50a and 50, respectively.
b is provided. Similarly, reference numerals 15a and 15b denote flanges fixed to the base 25 (which are described as the pillars 15 in FIG. 1), and bearings 51a and 51b, respectively.
1b is provided. These bearings 50a and 50b
And 51a and 51b are connected via a cross-shaped joint 52, so that the rotor 13 can rotate around the X axis with respect to the joint 52 by bearings 50a and 50b.
Similarly, the joint 52 has a bearing 51a with respect to the base 25,
51b allows the rotor 13 to rotate around the Y axis, and thus the rotor 13 can rotate around the X axis and the Y axis with respect to the base 25.

【0028】図3は図1に示された本発明の実施の形態
1によるミラースキャナにおいて、ミラー10の回転角
度を検出するための角度検出回路を示す機能ブロック図
である。図において、42は四角形の各辺に電極を有
し、固定子41に固定され、発光素子40の放つ光束を
受光し、受光スポットと各辺の電極との間の距離に反比
例する電流を発生する受光素子、43は受光素子42上
の光束のスポット、44a、44b、44c、44dは
受素子42の信号を入力とする電流/電圧変換器、45
a、45bは電流/電圧変換器44a〜44dの信号を
入力とする加減算演算器、46は電流/電圧変換器44
a〜44dの信号を入力とする加算器、47a、47b
は加減算演算器45a、45bの信号と加算器46の信
号を入力とする除算器である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an angle detection circuit for detecting the rotation angle of the mirror 10 in the mirror scanner according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In the figure, reference numeral 42 denotes an electrode having electrodes on each side of a square, fixed to the stator 41, receives a light beam emitted from the light emitting element 40, and generates a current inversely proportional to the distance between the light receiving spot and the electrode on each side. 43, a light beam spot on the light receiving element 42; 44a, 44b, 44c, 44d current / voltage converters which receive the signal of the receiving element 42 as input;
Reference numerals a and 45b denote addition / subtraction arithmetic units which receive signals from the current / voltage converters 44a to 44d as inputs, and reference numeral 46 denotes a current / voltage converter 44
adders 47a and 47b which receive signals a to 44d as inputs
Is a divider which receives the signals of the addition / subtraction units 45a and 45b and the signal of the adder 46 as inputs.

【0029】受光素子42は光線のスポット43の位置
から各辺にある電極までの距離に反比例した4つの電流
を出力し、これらの電流は各辺の電極に接続された4つ
の電流/電圧変換器44a、44b、44c、44dに
よってその電流に比例した電圧信号に変換される。従っ
て、これら4つの電圧信号の和と差をとることにより、
ミラー10の傾きに比例した電圧を得ることができる。
The light receiving element 42 outputs four currents which are inversely proportional to the distance from the position of the light spot 43 to the electrodes on each side, and these currents are converted into four current / voltage conversions connected to the electrodes on each side. The voltage is converted into a voltage signal proportional to the current by the devices 44a, 44b, 44c and 44d. Therefore, by taking the sum and difference of these four voltage signals,
A voltage proportional to the tilt of the mirror 10 can be obtained.

【0030】たとえば、加減算演算器45aは対向する
2つの辺の電極に接続された電流/電圧変換器44a、
44dの出力と、これも対向する2つの辺の電極に接続
された2つの電流/電圧変換器44b、44cの出力と
の差を演算するので、その出力は受光素子42上におけ
るスポット43のX軸方向の動き、即ち回転子13のY
軸回りの回転角度に比例した電圧となる。また、加減算
演算器45bは直交する2つの辺の電極に接続された電
流/電圧変換器44a、44bの出力と、これも直交す
る2つの辺の電極に接続された電流/電圧変換器44
c、44dの出力との差を演算するので、その出力は受
光素子42上におけるスポット43のY軸方向の動き、
即ち回転子13のX軸回りの回転角度に比例した電圧と
なる。
For example, the addition / subtraction operation unit 45a includes a current / voltage converter 44a connected to electrodes on two opposite sides,
The difference between the output of the spot 44d and the output of the two current / voltage converters 44b and 44c connected to the electrodes on the two opposite sides is calculated. Axial movement, i.e. Y of rotor 13
The voltage is proportional to the rotation angle around the axis. The adder / subtractor 45b is connected to the outputs of the current / voltage converters 44a and 44b connected to the electrodes on the two orthogonal sides and the current / voltage converter 44 connected to the electrodes on the two orthogonal sides.
Since the difference from the outputs of c and 44d is calculated, the output is the movement of the spot 43 on the light receiving element 42 in the Y-axis direction,
That is, the voltage is proportional to the rotation angle of the rotor 13 about the X axis.

【0031】さらに、加算器46は電流/電圧変換器4
4a、44b、44c、44dの出力の総和、即ち総入
射光量を算出する。これは加減算演算器45a、45b
の出力をこの総入射光量に比例した電圧で除算すること
によって、発光素子40の経年変化等による総入射光量
の増減が、検出信号へ影響しないようにするためであ
る。このようにして、受光素子42に入射した光線の方
位だけに感度を有する角度センサが構成される.
Further, the adder 46 is connected to the current / voltage converter 4
The sum of the outputs of 4a, 44b, 44c and 44d, that is, the total incident light amount is calculated. This is the addition / subtraction operation unit 45a, 45b
Is divided by the voltage proportional to the total incident light amount, so that an increase or decrease in the total incident light amount due to aging of the light emitting element 40 does not affect the detection signal. Thus, an angle sensor having sensitivity only to the azimuth of the light beam incident on the light receiving element 42 is configured.

【0032】図4は図1、図2、図3に示したミラース
キャナを駆動制御する回路を示す機能ブロック図であ
る。図において、42は図2及び図3に示された受光素
子に相当するセンサ部、30a、30b、30c、30
dはマグネットコア20a、20b、20c、20dに
巻かれた巻線、35a、35b、35c、35dはそれ
ぞれ巻線30aと30b、30cと30d、30eと3
0f、30gと30hに電流を供給する電力増幅器(モ
ーメント発生手段)、38は図3に示された回転子13
の角度を検出する角度検出回路である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a circuit for driving and controlling the mirror scanner shown in FIGS. 1, 2 and 3. In the figure, reference numeral 42 denotes a sensor unit corresponding to the light receiving element shown in FIGS. 2 and 3, 30a, 30b, 30c, 30
d is a winding wound around the magnet cores 20a, 20b, 20c, and 20d, and 35a, 35b, 35c, and 35d are windings 30a and 30b, 30c and 30d, and 30e and 3 respectively.
0f, a power amplifier (moment generating means) for supplying current to 30g and 30h, 38 is a rotor 13 shown in FIG.
Is an angle detection circuit for detecting the angle of the angle.

【0033】また、37a、37bはそれぞれ角度指令
値と回転子13の回転角度の差により得られた角度誤差
信号を入力とし、これらの信号の位相を調整する位相補
償器、53はこれらの位相補償器37a、37bの出力
から各巻線30a、30b、30c、30dに流す電流
を決定する制御力分配演算部(モーメント発生手段)で
あり、角度検出回路38及び位相補償器37a、37b
は計測されたミラー10の角度信号に基づいてモーメン
ト発生手段をフィードバック制御する制御手段を構成し
ている。
Reference numerals 37a and 37b each input an angle error signal obtained by a difference between the angle command value and the rotation angle of the rotor 13, and a phase compensator for adjusting the phase of these signals. A control force distribution calculating unit (moment generating means) that determines a current flowing through each of the windings 30a, 30b, 30c, 30d from the outputs of the compensators 37a, 37b, and includes an angle detection circuit 38 and phase compensators 37a, 37b.
Constitutes a control means for performing feedback control of the moment generating means based on the measured angle signal of the mirror 10.

【0034】図4において、X軸及びY軸回りの回転角
度指令値が与えられると、回転角度指令値から、センサ
部42によって計測された角度信号が減算され、それぞ
れの軸の角度誤差信号が求められる。位相補償器37
a、37b及び制御力分配器53は得られた角度誤差信
号を補正するように8つのマグネットコア20a〜20
hに巻かれた巻線30a〜30hに電流を供給する。
In FIG. 4, when a rotation angle command value around the X axis and the Y axis is given, the angle signal measured by the sensor unit 42 is subtracted from the rotation angle command value, and the angle error signal of each axis is converted. Desired. Phase compensator 37
a, 37b and the control force distributor 53 are provided with eight magnet cores 20a to 20c so as to correct the obtained angle error signal.
The current is supplied to the windings 30a to 30h wound around h.

【0035】たとえば、X軸回りに正の誤差がある場合
には図1の(a) に示されるX−Y座標における−Yの位
置に配置されたマグネットコア20g、20hに電流を
多く供給する必要があるので、制御力分配部53は巻線
30g、30hに電流を供給する電力増幅器35dへ指
令を与えるように制御を行う。逆に、X軸回りに負の角
度がある場合には図1の(a) に示されるX−Y座標にお
ける+Yの位置に配置されたマグネットコア20c、2
0dに電流を多く供給する必要があるので、制御力分配
部53は巻線30c、30dに電流を供給する電力増幅
器35bへ指令を与えるように制御を行う。
For example, when there is a positive error around the X axis, a large amount of current is supplied to the magnet cores 20g and 20h arranged at the -Y position on the XY coordinate shown in FIG. Since it is necessary, the control force distribution unit 53 performs control so as to give a command to the power amplifier 35d that supplies current to the windings 30g and 30h. Conversely, when there is a negative angle around the X axis, the magnet cores 20c, 2c arranged at the + Y position in the XY coordinates shown in FIG.
Since a large amount of current needs to be supplied to 0d, the control force distribution unit 53 performs control so as to give a command to the power amplifier 35b that supplies current to the windings 30c and 30d.

【0036】Y軸回りの角度誤差についてもまったく同
様であって、制御力分配部53はY軸回りの正の誤差に
対してはマグネットコア20e、20fに電流を供給す
る電力増幅器35cへ指令を与え、逆にY軸回りの負の
誤差に対しては電力増幅器35aへ指令を与えるように
制御を行う。
The same applies to the angle error about the Y axis. The control force distribution unit 53 issues a command to the power amplifier 35c that supplies current to the magnet cores 20e and 20f for a positive error about the Y axis. Conversely, control is performed so as to give a command to the power amplifier 35a for a negative error about the Y axis.

【0037】本発明の実施の形態1によるミラースキャ
ナは以上のように構成されているので、1枚のミラー1
0は2つの軸回りに同時に回転することが可能であり、
その回転角度は光学的なセンサ42によって計測可能で
あり、又マグネットコア20a〜20hの吸引力はこの
ミラー10を任意方向に回転させることができ、更には
検出された角度誤差のフィードバック制御によって、こ
れらの角度を任意の大きさに制御することができる。
The mirror scanner according to the first embodiment of the present invention is configured as described above.
0 can rotate around two axes simultaneously,
The rotation angle can be measured by an optical sensor 42, and the attractive force of the magnet cores 20a to 20h can rotate the mirror 10 in an arbitrary direction, and further, by feedback control of the detected angle error, These angles can be controlled to any size.

【0038】実施の形態2.図6の(a)(b)は実施の形態
2によるミラースキャナの側面構造、及び主要部の平面
構造を示す。本実施の形態2においては、マグネットコ
ア及びこれらのマグネットコアに巻かれた巻線が4組で
なく、3組のマグネットコア20a、20b、20c、
20d、20e、20fと巻線30a、30b、30
c、30d、30e、30fにより構成されている点が
図1に示される実施例と異なっている。
Embodiment 2 FIGS. 6A and 6B show a side structure of a mirror scanner according to the second embodiment and a plan structure of a main part. In the second embodiment, the magnet cores and the windings wound around these magnet cores are not four sets but three sets of magnet cores 20a, 20b, 20c,
20d, 20e, 20f and windings 30a, 30b, 30
The embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that it is constituted by c, 30d, 30e, and 30f.

【0039】図6においても、回転子13の支持方式や
2つの軸回りの回転角度を計測する手段は図1の実施例
とまったく同一である。しかし、回転駆動力を発生する
マグネットコア20a〜20fの配置や個数が異なるた
めに、制御回路はやや異なっている。
In FIG. 6, the method of supporting the rotor 13 and the means for measuring the rotation angles about the two axes are exactly the same as those in the embodiment of FIG. However, the control circuit is slightly different because the arrangement and number of the magnet cores 20a to 20f that generate the rotational driving force are different.

【0040】図5は図6に示す本発明の実施の形態2に
よるミラースキャナの駆動制御回路の機能ブロック図で
ある。図において、駆動する巻線の数が3組に減ったた
め、これらを駆動する電力増幅器の数も4個でなく、3
個の電力増幅器35a、35b、35cが採用されてい
る。図6のミラースキャナを図5の駆動制御回路を用い
て制御する際、制御力分配器は以下のように動作する。
FIG. 5 is a functional block diagram of the drive control circuit of the mirror scanner according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. In the figure, since the number of windings to be driven is reduced to three sets, the number of power amplifiers for driving them is not four, but three.
Power amplifiers 35a, 35b, 35c are employed. When controlling the mirror scanner of FIG. 6 using the drive control circuit of FIG. 5, the control force distributor operates as follows.

【0041】図6に示す実施の形態2によるミラースキ
ャナの回転子13がX軸回りに正の誤差を有するとき、
この誤差を補正するための制御力はマグネットコア20
eと20fの組によって発生される。逆に、回転子13
がX軸回りに負の誤差を有するとき、この誤差を補正す
るための制御力はマグネットコア20aと20bの組、
およびマグネットコア20cと20dの組の合力によっ
て発生される。
When the rotor 13 of the mirror scanner according to the second embodiment shown in FIG. 6 has a positive error around the X axis,
The control force for correcting this error is the magnet core 20
Generated by the set of e and 20f. Conversely, the rotor 13
Has a negative error around the X axis, the control force for correcting this error is a set of magnet cores 20a and 20b,
And the resultant force of the set of the magnet cores 20c and 20d.

【0042】一方、回転子13がY軸回りに正の誤差を
有するとき、この誤差を補正するための制御力はマグネ
ットコア20cと20dの組、およびマグネットコア2
0eと20fの組の合力によって発生される。ただし、
その合力の配分は前者と後者とではおよそ2対1の比と
する。逆に、回転子13がY軸回りに負の誤差を有する
とき、この誤差を補正するための制御力はマグネットコ
ア20aと20bの組、およびマグネットコア20eと
20fの組の合力によって発生される。ただし、その合
力の配分は前者と後者とではおよそ2対1の比とする。
On the other hand, when the rotor 13 has a positive error around the Y axis, the control force for correcting this error is a set of the magnet cores 20c and 20d and the magnet core 2d.
It is generated by the combined force of the set of 0e and 20f. However,
The distribution of the resultant force is approximately 2: 1 for the former and the latter. Conversely, when the rotor 13 has a negative error around the Y axis, the control force for correcting this error is generated by the combined force of the set of the magnet cores 20a and 20b and the set of the magnet cores 20e and 20f. . However, the distribution of the resultant force is approximately 2: 1 for the former and the latter.

【0043】以上のように制御力分配演算部53の演算
を実施すれば、図6のように構成された3組のマグネッ
トコア20a〜20fおよび巻線30a〜30fを、図
5のように構成された3個の電力増幅器35a、35
b、35cで駆動させることができる。
By performing the calculation of the control force distribution calculator 53 as described above, the three sets of magnet cores 20a to 20f and the windings 30a to 30f configured as shown in FIG. 6 are configured as shown in FIG. Three power amplifiers 35a, 35
b, 35c.

【0044】実施の形態3.図7は本発明の実施の形態
3によるミラースキャナの側面構造を示す。図において
は、巻線30a〜30h又は30a〜30fの空間を充
分多量に確保するために、マグネットコア20a〜20
h又は20a〜20fのベース25への取付け位置を半
径方向に広げ、マグネットコア20a〜20h又は20
a〜20fのの上方部分を可動片80の近傍で内方に湾
曲させることによって、吸引力の特性を損なわずに巻線
のスペースを確保している。
Embodiment 3 FIG. FIG. 7 shows a side structure of the mirror scanner according to the third embodiment of the present invention. In the figure, in order to secure a sufficiently large space for the windings 30a to 30h or 30a to 30f, the magnet cores 20a to 20f
h or 20a to 20f is attached to the base 25 in the radial direction, and the magnet cores 20a to 20h or 20
By bending the upper part of a to 20f inward in the vicinity of the movable piece 80, a space for the winding is secured without impairing the characteristics of the suction force.

【0045】実施の形態4.図8は本発明の実施の形態
4によるミラースキャナの側面構造を示す。図におい
て、40は発光素子、91は方位を制御したい光線、9
2は発光素子40から発せられる光線、42はその光線
92の受光素子である。また、55は回転子13と固定
子27との間に挿入された鋼球、54は回転子13と固
定子27とが分離することを防止するための保持器であ
る。
Embodiment 4 FIG. 8 shows a side structure of a mirror scanner according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, 40 is a light emitting element, 91 is a light beam whose direction is to be controlled, 9
2 is a light beam emitted from the light emitting element 40, and 42 is a light receiving element of the light ray 92. Reference numeral 55 denotes a steel ball inserted between the rotor 13 and the stator 27, and reference numeral 54 denotes a retainer for preventing the rotor 13 and the stator 27 from separating.

【0046】次に、図8の実施の形態4の動作を説明す
る。発光素子40から発せられた光線はミラー10の表
面で反射されて受光素子42に像を結ぶ。発光素子40
は回転子13と共に運動するので、回転子13が2つの
軸回りに回転すれば、その像は受光素子42上を2方向
に移動する。受光素子42は図3に示した原理によっ
て、その像の位置を検出する機能を有するので、検出さ
れた位置からミラー10の2軸回りの角度を算出するこ
とができる。
Next, the operation of the fourth embodiment shown in FIG. 8 will be described. Light emitted from the light emitting element 40 is reflected on the surface of the mirror 10 and forms an image on the light receiving element 42. Light emitting element 40
Moves together with the rotator 13, so if the rotator 13 rotates about two axes, the image moves on the light receiving element 42 in two directions. Since the light receiving element 42 has a function of detecting the position of the image according to the principle shown in FIG. 3, it is possible to calculate the angle around the two axes of the mirror 10 from the detected position.

【0047】次に、鋼球55はその表面が滑らかに製造
されており、回転子13が回転する際に発生する摩擦は
充分に小さいものとする。また、回転子13と固定子2
7とが分離しないように設けられている保持器54は回
転子13が回転することを妨げる力も充分に小さいもの
とする。
Next, it is assumed that the surface of the steel ball 55 is manufactured smoothly, and the friction generated when the rotor 13 rotates is sufficiently small. Further, the rotor 13 and the stator 2
The retainer 54 provided so as not to separate from the rotor 7 has a sufficiently small force to prevent the rotor 13 from rotating.

【0048】実施の形態5.図9の(a)(b)は本発明の実
施の形態5によるミラースキャナの平面構造及び側面構
造を示す。図において、40a、40b、40c、40
dは回転子13の周面に90°毎に固定された発光素
子、42a、42b、42c、42dはそれぞれ発光素
子40a、40b、40c、40dの光を受光して、そ
の鉛直方向の位置を検出する受光素子、49a、49
b、49c、49dは受光素子42a、42b、42
c、42dを固定子27に接続するためのアングルであ
る。
Embodiment 5 FIG. FIGS. 9A and 9B show a plane structure and a side structure of a mirror scanner according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 40a, 40b, 40c, 40
d is a light emitting element fixed to the peripheral surface of the rotor 13 at every 90 °, and 42a, 42b, 42c, and 42d receive light of the light emitting elements 40a, 40b, 40c, and 40d, respectively, and set their vertical positions. Light receiving element to be detected, 49a, 49
b, 49c, 49d are light receiving elements 42a, 42b, 42
This is an angle for connecting c and 42d to the stator 27.

【0049】次に、この実施の形態5によるミラースキ
ャナの回転角度の検出方法について説明する。回転子1
3がY軸回りに回転したとすると、この回転子13に固
定された発光素子40aは下方に移動し、発光素子40
cは上方へ移動する。受光素子42a、42cは発光素
子40a、40cの発する光線の上下方向の位置を検出
するように配置されているので、受光素子42aと42
cの検出した発光素子40a、40cの光線位置の差が
回転子13のY軸回りの回転角度に比例して得られる。
同様に、回転子13がX軸回りに回転した場合にも受光
素子42bと42dの検出した発光素子40b、40d
の光線位置の差が回転子13のX軸回りの回転角度に比
例して得られる。
Next, a method of detecting the rotation angle of the mirror scanner according to the fifth embodiment will be described. Rotor 1
3 rotates around the Y axis, the light emitting element 40a fixed to the rotor 13 moves downward, and the light emitting element 40a rotates.
c moves upward. Since the light receiving elements 42a and 42c are arranged to detect the vertical position of the light beam emitted from the light emitting elements 40a and 40c, the light receiving elements 42a and 42c
The difference between the light beam positions of the light emitting elements 40a and 40c detected by c is obtained in proportion to the rotation angle of the rotor 13 around the Y axis.
Similarly, when the rotor 13 rotates around the X axis, the light emitting elements 40b and 40d detected by the light receiving elements 42b and 42d
Is obtained in proportion to the rotation angle of the rotator 13 about the X axis.

【0050】実施の形態6.図10の(a)(b)は本発明の
実施の形態6によるミラースキャナの平面構造及び側面
構造を示す。本図では図9でX軸とY軸とにそれぞれ2
つずつ配置されていた発光素子40a〜40dと受光素
子42a〜42dの組が3組の発光素子40a〜40c
と受光素子42a〜42cに削減されている。このよう
にしたことにより、X軸、Y軸回りの回転角度を算出す
るための演算はやや複雑になるが、センサのコストを下
げることができる。
Embodiment 6 FIG. FIGS. 10A and 10B show a plane structure and a side structure of a mirror scanner according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 9, the X axis and the Y axis in FIG.
The set of the light emitting elements 40a to 40d and the light receiving elements 42a to 42d, which are arranged one by one, is three sets of the light emitting elements 40a to 40c.
And light receiving elements 42a to 42c. By doing so, the calculation for calculating the rotation angles about the X axis and the Y axis becomes slightly complicated, but the cost of the sensor can be reduced.

【0051】実施の形態7.図11の(a)(b)は本発明の
実施の形態7によるミラースキャナの平面構造及び側面
構造を示す。図11では図1において軸受50a、50
b、51a、51bの上方に配置されていた回転角度セ
ンサを軸受50a、50b、51a、51bの下方に配
置し、軸受50a、50b、51a、51bは中間リン
グ23を介して回転子13の側部へ配置している。
Embodiment 7 FIG. FIGS. 11A and 11B show a plane structure and a side structure of a mirror scanner according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 11, the bearings 50a, 50 in FIG.
b, 51a, 51b are disposed below the bearings 50a, 50b, 51a, 51b, and the bearings 50a, 50b, 51a, 51b are disposed on the side of the rotor 13 via the intermediate ring 23. It is located in the department.

【0052】即ち、固定子13からY軸の正方向と負方
向に軸を設け、これらを軸受51a、51bにより支持
し、これらの軸受51a、51bは中間リング23に固
定する一方、この中間リング23のX軸の正方向と負方
向に軸を設け、これらを軸受50a、50bにより支持
する。従って、回転子13はX軸とY軸回りに任意の角
度だけ自由の回転することができる。
That is, shafts are provided from the stator 13 in the positive direction and the negative direction of the Y axis, and these are supported by bearings 51a and 51b. These bearings 51a and 51b are fixed to the intermediate ring 23, while Shafts are provided in the positive and negative directions of the X axis 23, and these are supported by bearings 50a and 50b. Therefore, the rotor 13 can freely rotate around the X axis and the Y axis by an arbitrary angle.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように,本発明によれば、ミラー
を2つの軸回り又はピボットを中心として回転可能に支
持する支持手段と、ミラーを任意の軸回りの回転させる
モーメントを発生するモーメント発生手段とを備え、更
に必要に応じてミラーの角度を計測する計測手段と、計
測した角度信号に基づいてモーメント発生手段をフィー
ドバック制御する制御手段を備えるようにしたので、従
来2台のスキャナと2枚のミラーとを用いて構成されて
いた2次元の光線の位置決め機能を、1台のスキャナと
1枚のミラーとで実現でき、光学的性能が向上するのみ
ならず、製造に要する費用が低減できるという利点があ
る。
As described above, according to the present invention, the support means for supporting the mirror so as to be rotatable about two axes or about a pivot, and the moment for generating the moment for rotating the mirror about an arbitrary axis Generating means, and, if necessary, measuring means for measuring the angle of the mirror, and control means for performing feedback control on the moment generating means based on the measured angle signal. The two-dimensional light beam positioning function configured using two mirrors can be realized with one scanner and one mirror, which not only improves optical performance but also reduces manufacturing costs. There is an advantage that it can be reduced.

【0054】より具体的には、本発明のミラースキャナ
は、1枚のミラーを相互に交叉する2軸回りに任意の角
度に回転させ得るようにしたことにより、光線を任意の
方向に変位させるのに必要なミラーの数は1枚でよく、
その駆動装置の数も減らすことができしかも1回の反射
で光線の2次元面上での位置決めができるので、損失を
少なくでき、又光学的性能の劣化を最小にできる。
More specifically, the mirror scanner of the present invention displaces a light beam in an arbitrary direction by rotating one mirror at an arbitrary angle about two axes crossing each other. Only one mirror is required for
Since the number of the driving devices can be reduced and the light beam can be positioned on the two-dimensional surface by one reflection, the loss can be reduced and the deterioration of the optical performance can be minimized.

【0055】本発明の別のミラースキャナは、1枚のミ
ラーをピボットを中心として任意の角度に回転させ得る
ようにしたことにより、光線を任意の方向に変位させる
のに必要なミラーの数は1枚でよく、その駆動装置の数
も減らすことができしかも1回の反射で光線の2次元面
上での位置決めができるので、損失を少なくでき、又光
学的性能の劣化を最小にできる。
According to another mirror scanner of the present invention, since one mirror can be rotated at an arbitrary angle about the pivot, the number of mirrors required to displace the light beam in an arbitrary direction is reduced. Since only one light source is required, the number of driving devices can be reduced, and the light beam can be positioned on a two-dimensional surface by one reflection, so that the loss can be reduced and the deterioration of optical performance can be minimized.

【0056】また、本発明のミラースキャナは、スキャ
ナ固定構造部分に自在継手又はピボットによって1枚の
ミラーを回転可能に支持し、該1枚のミラーには可動片
を固定する一方、上記可動片と対向してマグネットを配
置し、該マグネットを用いて上記可動片を吸引すること
によって、容易に上記1枚のミラーを任意の方向に回転
駆動可能に構成できる。
In the mirror scanner of the present invention, one mirror is rotatably supported on the scanner fixing structure by a universal joint or a pivot, and a movable piece is fixed to the one mirror while the movable piece is fixed. By arranging a magnet in opposition to the above, and using the magnet to attract the movable piece, the one mirror can be easily rotatably driven in any direction.

【0057】また、ピボット支持方式を採用する場合、
1枚のミラーを固定する回転子をスキャナ固定構造部分
に鋼球によって回転自在に支持し、回転子とスキャナ固
定構造部分との間には両者の離脱を阻止する保持器を設
けるように構成すると、1枚のミラーの滑らかな回転性
能を確保でき、小さなモーメントによって容易にミラー
を任意の方向に回転させることができる。
When the pivot support method is adopted,
A rotator for fixing one mirror is rotatably supported on a scanner fixing structure by a steel ball, and a retainer is provided between the rotator and the scanner fixing structure to prevent separation of the two. (1) Smooth rotation performance of one mirror can be secured, and the mirror can be easily rotated in an arbitrary direction by a small moment.

【0058】さらに、本発明のミラースキャナにおい
て、少なくとも3組のマグネットを設けるようにするこ
とにより、少ない部品点数で、コスト高を招来すること
なくミラーを制御でき、ミラースキャナを小型に構成で
きる。
Furthermore, in the mirror scanner of the present invention, by providing at least three sets of magnets, the number of parts can be reduced, the mirror can be controlled without increasing the cost, and the mirror scanner can be made compact.

【0059】また、本発明のミラースキャナにおいて、
1枚のミラーの回転角度を計測する計測手段と、該計測
した角度信号に基づいてモーメント発生手段をフィード
バック制御する制御手段を更に備えることにより、ミラ
ーを所望の角度に高精度に駆動制御することができる。
In the mirror scanner of the present invention,
By further comprising measuring means for measuring the rotation angle of one mirror and control means for feedback-controlling the moment generating means based on the measured angle signal, the mirror can be driven and controlled to a desired angle with high accuracy. Can be.

【0060】また、本発明のミラースキャナにおいて、
計測手段として2次元の光学的位置センサを用いること
により、少ないセンサ数でミラーの回転角度を計測する
ことができるので、ミラースキャナを簡単な構造にでき
る。
Also, in the mirror scanner of the present invention,
By using a two-dimensional optical position sensor as the measuring means, the rotation angle of the mirror can be measured with a small number of sensors, so that the mirror scanner can have a simple structure.

【0061】また、計測手段を、1枚のミラーに第2の
光線を照射し、この反射光の変位を計測することによっ
て1枚のミラーの2軸回りの傾き角度又はピボット回り
の傾き角度を計測するように構成することにより、方位
を制御したい光線とミラー角度の計測に使用する光線と
を別個にできるので、方位を制御したい光線を他の用途
に利用することができ、ミラースキャナの適用範囲を拡
げることができる。
The measuring means irradiates one mirror with a second light beam and measures the displacement of the reflected light to determine the tilt angle of one mirror about two axes or the tilt angle of the pivot. By configuring to measure, the light beam whose azimuth is desired to be controlled and the light beam used for measuring the mirror angle can be separated, so that the light beam whose azimuth is desired to be controlled can be used for other purposes. The range can be expanded.

【0062】さらに、計測手段を複数の1次元の光学的
位置センサを用いて構成することにより、計測手段を安
価に構成できる。
Further, by configuring the measuring means using a plurality of one-dimensional optical position sensors, the measuring means can be configured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1によるミラースキャナ
の要部の平面構造(a) 及び側面構造(b) を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a planar structure (a) and a side structure (b) of a main part of a mirror scanner according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1によるミラースキャナ
における回転支持部構造を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a rotation support structure of the mirror scanner according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1によるミラースキャナ
における角度検出回路を示す機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an angle detection circuit in the mirror scanner according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態1によるミラースキャナ
における制御装置を示す機能ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a control device in the mirror scanner according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態2によるミラースキャナ
の制御装置を示す機能ブロック図である。
FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a mirror scanner control device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態2によるミラースキャナ
の要部の平面構造(a) 及び側面構造(b) を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a planar structure (a) and a side structure (b) of a main part of a mirror scanner according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態3によるミラースキャナ
の側面構造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a side structure of a mirror scanner according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態4によるミラースキャナ
の側面構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a side structure of a mirror scanner according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態5によるミラースキャナ
の平面構造(a) 及び側面構造(b) を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a plane structure (a) and a side structure (b) of a mirror scanner according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態6によるミラースキャ
ナの平面構造(a) 及び側面構造(b) を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a planar structure (a) and a side structure (b) of a mirror scanner according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態7によるミラースキャ
ナの平面構造(a) 及び側面構造(b) を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a plane structure (a) and a side structure (b) of a mirror scanner according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】 ミラースキャナを2台用いてレーザ光線を
任意の位置に照射する従来の装置の構造の1例を示す原
理図である。
FIG. 12 is a principle diagram showing an example of the structure of a conventional apparatus that irradiates a laser beam to an arbitrary position using two mirror scanners.

【図13】 従来のミラースキャナの構造を示す外観図
である。
FIG. 13 is an external view showing the structure of a conventional mirror scanner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ミラー、13 回転子、25 ベース、20a,
20b,20c,20d,20e,20f,20g,2
0h マグネットコア、30a,30b,30c,30
d,30e,30f,30g,30h 巻線、35a,
35b,35c,35d 電力増幅器、37a,37b
位相補償器、39 角度検出回路、40 発光素子、
42 受光素子、44 電流/電圧変換器、45 加減
算演算器、46 加算器、47 除算器、50a,50
b X軸の軸受、51a,51bY軸の軸受、52 継
手、53 制御力分配演算部、54 保持器、55 鋼
球、80 可動片
10 mirrors, 13 rotors, 25 bases, 20a,
20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 2
0h magnet core, 30a, 30b, 30c, 30
d, 30e, 30f, 30g, 30h winding, 35a,
35b, 35c, 35d Power amplifiers, 37a, 37b
Phase compensator, 39 angle detection circuit, 40 light emitting element,
42 light receiving element, 44 current / voltage converter, 45 addition / subtraction operation unit, 46 adder, 47 divider, 50a, 50
b X-axis bearing, 51a, 51b Y-axis bearing, 52 joint, 53 control force distribution calculation unit, 54 cage, 55 steel ball, 80 movable piece

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 芳昭 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 齊藤 光伯 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA11 AB12 AC04 AZ06 2H045 AB03 AB13 AB54 BA12 5H633 BB07 BB16 GG02 GG04 GG09 GG15 GG23 HH02 HH06 HH13 JA08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiaki Yamazaki 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Mitsunori Saito 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Mitsubishi Electric Corporation (reference) 2H041 AA11 AB12 AC04 AZ06 2H045 AB03 AB13 AB54 BA12 5H633 BB07 BB16 GG02 GG04 GG09 GG15 GG23 HH02 HH06 HH13 JA08

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミラーを傾動させて光線を任意の方向に
反射させるようにしたミラースキャナにおいて、1枚の
ミラーを相互に交叉する2つの軸回りに回転可能に支持
する支持手段と、上記1枚のミラーを上記2つの軸のう
ちの任意の軸回りに回転させるモーメント発生手段とを
備え、上記1枚のミラーを上記2つの軸回りにそれぞれ
任意の角度だけ回転させて、光線の方位を2次元面の任
意の位置に指向させるように構成されたことを特徴とす
るミラースキャナ。
1. A mirror scanner in which a mirror is tilted so as to reflect a light beam in an arbitrary direction. A supporting means for supporting one mirror rotatably around two axes crossing each other. Moment generating means for rotating the mirrors about any one of the two axes, and rotating the one mirror about the two axes by an arbitrary angle to change the azimuth of the light beam. A mirror scanner configured to be directed to an arbitrary position on a two-dimensional surface.
【請求項2】 ミラーを傾動させて光線を任意の方向に
反射させるようにしたミラースキャナにおいて、1枚の
ミラーを任意の角度方向に回転可能にピボット支持する
支持手段と、上記1枚のミラーを上記ピボットを中心と
して任意の角度方向に回転させるモーメント発生手段と
を備え、上記1枚のミラーを上記ピボットを中心として
任意の角度方向に回転させて、光線の方位を2次元面の
任意の位置に指向させるように構成されたことを特徴と
するミラースキャナ。
2. A mirror scanner in which a mirror is tilted to reflect a light beam in an arbitrary direction. A supporting means for pivotally supporting one mirror so as to be rotatable in an arbitrary angle direction, and said one mirror. And a moment generating means for rotating the mirror in an arbitrary angular direction about the pivot, and rotating the one mirror in an arbitrary angular direction about the pivot to change the azimuth of the light beam in an arbitrary two-dimensional plane. A mirror scanner configured to be directed to a position.
【請求項3】 上記1枚のミラーはスキャナ固定構造部
分に自在継手又はピボットによって回転可能に支持さ
れ、該1枚のミラーには可動片が固定される一方、該可
動片と対向してマグネットが配置され、該マグネットを
用いて上記可動片を吸引することによって上記1枚のミ
ラーが任意の方向に回転駆動されるように構成された請
求項1又は2記載のミラースキャナ。
3. The one mirror is rotatably supported on a scanner fixing structure by a universal joint or a pivot. A movable piece is fixed to the one mirror, and a magnet is opposed to the movable piece. 3. The mirror scanner according to claim 1, wherein the mirror is configured to be driven to rotate in an arbitrary direction by attracting the movable piece using the magnet.
【請求項4】 上記1枚のミラーを固定する回転子がス
キャナ固定構造部分に鋼球によって回転自在に支持さ
れ、上記回転子とスキャナ固定構造部分との間には両者
の離脱を阻止する保持器が設けられている請求項2又は
3記載のミラースキャナ。
4. A rotator for fixing the one mirror is rotatably supported by a steel ball on a scanner fixing structure portion, and a retainer for preventing separation between the rotator and the scanner fixing structure portion. 4. The mirror scanner according to claim 2, wherein a mirror is provided.
【請求項5】 上記1枚のミラーを回転駆動するマグネ
ットが少なくとも3組である請求項3又は4記載のミラ
ースキャナ。
5. The mirror scanner according to claim 3, wherein at least three sets of magnets rotationally drive the one mirror.
【請求項6】 上記1枚のミラーの回転角度を計測する
計測手段と、該計測した角度信号に基づいて上記モーメ
ント発生手段をフィードバック制御する制御手段を更に
備えた請求項1又は2記載のミラースキャナ。
6. The mirror according to claim 1, further comprising a measuring unit for measuring a rotation angle of the one mirror, and a control unit for performing feedback control of the moment generating unit based on the measured angle signal. Scanner.
【請求項7】 上記計測手段が2次元の光学的位置セン
サである請求項6記載のミラースキャナ。
7. The mirror scanner according to claim 6, wherein said measuring means is a two-dimensional optical position sensor.
【請求項8】 上記計測手段が、上記1枚のミラーに第
2の光線を照射し、この反射光の変位を計測することに
よって上記1枚のミラーの2軸回りの傾き角度又はピボ
ット回りの傾き角度を計測するようになした請求項6記
載のミラースキャナ。
8. The measuring means irradiates the one mirror with a second light beam, and measures the displacement of the reflected light to thereby determine the tilt angle of the one mirror about two axes or the pivot angle of the one mirror. 7. The mirror scanner according to claim 6, wherein a tilt angle is measured.
【請求項9】 上記計測手段が複数の1次元の光学的位
置センサを用いて構成されている請求項6記載のミラー
スキャナ。
9. The mirror scanner according to claim 6, wherein said measuring means is constituted by using a plurality of one-dimensional optical position sensors.
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