JP2002287075A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で低電圧駆動が可能で、しかも光
偏向角を大きくできると共に光偏向角を一定に保持でき
る光偏向器を提供する。 【解決手段】 空洞部３’を有する固定台枠３と、前記
空洞部３’内に配置された光反射部１と、一端が前記光
反射部１に支持され、他端が前記固定台枠３に保持され
た一対の支持部２ａ，２ｂと、を有する光偏向器１０で
あって、一端が前記光反射部１の下部に近接配置され、
他端が前記固定台枠３に保持された振動板４ａ，４ｂを
設け、前記振動板４ａ，４ｂの一端を前記一対の支持部
２ａ，２ｂのねじり振動周波数より高い前記振動板４
ａ，４ｂの共振周波数で振動させて前記光反射部１の前
記下部に衝突させ、前記光反射部１が前記一対の支持部
２ａ，２ｂを中心として所定角度だけ傾斜させた状態に
保持できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光偏向器に関する
ものであり、特にレーザ光を連続走査して用いる光スキ
ャナーや、レーザー光を所定の角度に偏向させて方向を
変える、光スイッチや光クロスコネクトなどに好適な光
偏向器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式複写機、レーザビームプリン
タ、バーコードリーダ等の光学機器の走査装置や、光デ
ィスクのトラッキング制御装置の光偏向装置や、レーザ
光をスキャニングして映像を投影する表示装置などに
は、光偏向器が使用されている。

【０００３】一般に、機械的に光偏向を行う光偏向器と
しては、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、振動型反射鏡
（ガルバノミラー）等があるが、ガルバノミラー型のも
のはポリゴンミラー型のものに比べて機構を小型化で
き、又、最近の半導体プロセス技術を応用してシリコン
基板を用いたマイクロミラーの試作例なども報告されて
おり、さらに小型化、軽量化、低コスト化が期待でき
る。

【０００４】このようなガルバノミラー型の光偏向器の
従来例が図８及び図９にそれぞれ示されている。

【０００５】図８は、第１従来例の光偏向器を示す分解
斜視図である。図８において、ベース５９には左右一対
の支持部５１、５２が設けられ、この一対の支持部５
１、５２上には振動体５３が配置されている。この振動
体５３は、外枠部５４と、この外枠部５４の開口部５４
ａに配置された反射ミラー部５５と、この反射ミラー部
５５の重心を通る軸上の位置で反射ミラー部５５と外枠
部５４とを連結する一対の梁部５６，５６とから一体的
に形成されている。外枠部５４の左右両端部分が一対の
支持部５１，５２上に固定されている。

【０００６】又、駆動手段Ｄは、ベース５９上に配置さ
れた左右一対の固定電極５７，５８を有し、この一対の
固定電極５７，５８は反射ミラー部５５の左右両端部に
対向する位置に配置されている。この一対の固定電極５
７，５８の相手側の電極として反射ミラー部５５が設け
られ、この一対の固定電極５７，５８のいずれか一方と
反射ミラー部５５との間には切替スイッチＳＷを介して
選択的に電圧を印加できるようになっている。なお、反
射ミラー部５５は外枠部５４と一対の梁部５６，５６を
介して接続されているため、反射ミラー部５５への電圧
印加は外枠部５４に印加すれば良い。

【０００７】上記の構成の第１従来例の光偏向器５０Ａ
において、一方の固定電極５７と反射ミラー部５５との
間に電圧が印加されたときには，反射ミラー部５５の図
示向って左側が静電力により吸引されて、反射ミラー部
５５が一対の梁部５６，５６を軸として反時計方向に回
転し、又、他方の固定電極５８と反射ミラー部５５との
間に電圧が印加されたときには、反射ミラー部５５の右
側が静電力により吸引されて反射ミラー部５５が一対の
梁部５６，５６を軸として時計方向に回転する。従っ
て、駆動手段Ｄによって一対の固定電極５７，５８に交
互に電圧が印加されることによって反射ミラー部５５が
左右に振動するものである。この反射ミラー部５５に入
射された光は、反射ミラー部５５の振動によって反射角
が変更され、これによって光偏向される。

【０００８】図９は、第２従来例の光偏向器を示す分解
斜視図である。図９において、この第２従来例にあって
前記第１従来例と同一構成箇所は図面に同一符号を付し
てその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。

【０００９】即ち、この第２従来例の光偏向器５０Ｂに
おいては、駆動手段Ｄはベース５９上に配置された左右
一対の永久磁石６０，６１と、反射ミラー部５５の外周
部に配置された駆動用コイル６２とを有し、この駆動用
コイル６２に正逆交互の駆動電流を通電するように構成
されている。

【００１０】上記の構成の光偏向器５０Ｂにおいて、駆
動手段Ｄにより駆動用コイル６２に正逆交互の駆動電流
が通電されると、一対の永久磁石６０，６１の外部磁界
と駆動用コイル６２の電流とによるローレンツ力で反射
ミラー部５５が一対の梁部５６，５６を軸として振動す
るものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の第１
及び第２従来例の光偏向器においては、いずれもミラー
反射部及び梁部の構造により定まる機械的共振周波数に
共振する振動をミラー反射部に起すことによって大きな
光偏向角を得ている。そのため、これらの光偏向器を、
たとえば光の方向を所定の位置に切り替えて使う光スイ
ッチなどの用途に用いるためには、光の偏向角度を一定
の位置で固定保持する必要があるが、その場合には、構
造体の共振周波数を用いることができず、大きな光偏向
角を得ることは困難であるという課題があった。

【００１２】そこで本発明は、上記課題を解決し、光偏
向器において、構造が簡単で低電圧駆動が可能で、しか
も光偏向角を大きくできると共に光偏向角を一定に保持
できる光偏向器を提供することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明の光偏向器は、空洞部を有する固
定台枠と、前記空洞部内に配置された光反射部と、一端
が前記光反射部に支持され、他端が前記固定台枠に保持
された一対の支持部と、を有する光偏向器であって、一
端が前記光反射部の下部に近接配置され、他端が前記固
定台枠に保持された振動板を設け、前記振動板の一端を
前記一対の支持部のねじり振動周波数より高い前記振動
板の共振周波数で振動させて前記光反射部の前記下部に
衝突させ、前記光反射部が前記一対の支持部を中心とし
て所定角度だけ傾斜させた状態に保持できるようにした
ことを特徴とする光偏向器である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。

【００１５】＜第１実施例＞図１は、本発明の光偏向器
の第１実施例を示す斜視図である。図１に示すように、
光偏向器１０において、所定厚さの矩形状を有しており
入射した光を反射する光反射部１は、一対の支持部２
ａ，２ｂで保持されており、これらの支持部２ａ，２ｂ
を回転軸として傾くことができる。すなわち、支持部２
ａ，２ｂの回転軸は一致しており、支持部２ａ，２ｂは
光反射部１の重心の位置に配置されている。支持部２
ａ，２ｂから光反射部１の一方の端１ｔまでの距離１Ｒ
は、支持部２ａ，２ｂから光反射部１の他方の端１ｔ’
までの距離１Ｌと同じにしてある。なお、これらの距離
１Ｒ、１Ｌを異ならせても良い。支持部２ａ，２ｂの幅
は２Ｗであり、後に説明する振動板４ａ，４ｂの共振振
動周波数に対して、十分小さなねじり振動周波数になる
ように設定される。

【００１６】支持部２ａ、２ｂはそれぞれ片方の端を固
定台枠３で保持されている。固定台枠３の中央部は、凹
部である空洞部３’となっており、光反射板１が支持部
２ａ，２ｂの周りで必要な回転をするのに、支障の無い
ようになっている。一対の振動板４ａ、４ｂが一方の端
を固定台枠３で保持されて、他方の端をそれぞれ自由端
になるように形成されており、自由端側にはそれぞれ先
端駆動部５ａ，５ｂが形成されており、この先端駆動部
５ａ，５ｂの上面は所定の位置で光反射部１の下面に接
している。光反射部１が水平な位置の時、振動板４ａ，
４ｂも水平になっている。

【００１７】振動板４ａ，４ｂ上には、電極６ａ，６ｂ
と、例えば圧電膜７ａ，７ｂと、電極８ａ，８ｂとがそ
れぞれ積層されて形成される駆動部９ａ，９ｂがそれぞ
れ形成されている。電極６ａ，６ｂと電極８ａ，８ｂ間
に所定の電圧を印加することにより、固定台枠３と接続
する端を支点として、駆動部９ａ，９ｂにより、振動板
４ａ，４ｂはそれぞれユニモルフ（またはバイモルフ）
振動が可能である、すなわち先端駆動部５ａ，５ｂが、
矢印ａの方向に振動する。振動板４ａ，４ｂの形状は、
ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振周波
数になるように設定されている。

【００１８】なお、この第１実施例においては、光反射
部１の両方の支持部２ａ，２ｂ側にそれぞれ振動板４
ａ，４ｂを配置しているが、もちろん、例えば１枚の大
きな振動板を設ける構成であってもよい。

【００１９】次に、光偏向器１０の動作について説明す
る。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、光偏
向器１０の動作を説明するためのものである。なお、以
下の説明には、図１も参照のこと。

【００２０】はじめに、振動板４ａ、４ｂを、駆動部９
ａ，９ｂにより、共振周波数近傍の周波数において同位
相で振動させる。振動板４ａ，４ｂの一端は固定台枠３
に固定されているので、先端駆動部５ａ，５ｂが矢印ａ
に示すように上下に振動する。振動が共振周波数で共振
する状態では、電極６ａ，６ｂと電極８ａ，８ｂに印加
する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜７ａ，７ｂの
少ない駆動力でも振動板４ａ，４ｂを大きく振動させる
ことができ、先端駆動部５ａ，５ｂを大きく変位させる
ことができる。

【００２１】振動板４ａ，４ｂが振動して、先端駆動部
５ａ，５ｂが上の方向に動いたとき、光反射部１は先端
駆動部５ａ、５ｂに押し上げられ、支持部２ａ、２ｂを
軸として、先端駆動部５ａ，５ｂが最大変位する位置ま
で、端１ｔを上方に最大角度で傾く。その後、先端駆動
部５ａ，５ｂは単振動の動きで上下方向の振動を繰り返
す。先端駆動部５ａ，５ｂが下方向に変位し、光反射部
１と離れると、光反射部１は、支持部２ａ，２ｂが回転
したことによる捻りの復元力により、水平になろうとす
る。

【００２２】振動板４ａ，４ｂの共振周波数が低い場合
には、光反射部１は先端駆動部５ａ，５ｂが下方に移動
し更に上方に移動する期間に、ある角度まで戻って、再
び上に変位してきた先端駆動部５ａ，５ｂにより上方に
持ち上げられることを繰り返すことになるので、ある角
度の範囲で、光反射部は振動して、光を反射することが
できる。

【００２３】一方、振動板４ａ，４ｂの共振周波数が十
分大きく、一方、支持部２ａ，２ｂの回転後のねじりに
よる復元の速度が小さくなるように設定した場合には、
光反射部１が元に戻ろうと動き出す前に、再び先端駆動
部５ａ，５ｂが光反射板と衝突し、これを繰り返すの
で、光反射部１はほぼ同じ角度に傾いたまま静止する。

【００２４】光反射部１の傾き角、すなわち、光偏向の
角度については、振動板４ａ，４ｂの共振振動した場合
の最大変位量が、例えば圧電膜７ａ，７ｂの場合には、
圧電膜７ａ，７ｂの両側に設けた電極６ａ，６ｂと電極
８ａ，８ｂとの間の印加電圧の大きさに比例するので、
電圧制御で角度制御が可能である。

【００２５】ここで、光反射部１を完全に静止させる場
合、傾いた光反射部１の戻りの速度に対して必要とされ
る振動板の最低の共振周波数を適切に選ばなければなら
ない。光反射部１の戻りはより遅い方がよいが、例えば
支持部２ａ，２ｂが固定台枠３に接続されていると、光
反射部１が傾いたときに支持部２ａ，２ｂにはねじりの
力が働き、ねじりバネ成分で光反射部１の戻り速度が速
くなってしまい、光反射部１を完全に静止できない場合
がある。このような場合、支持部２ａ，２ｂをできるだ
け細くするなどしてバネ成分を減らす方法もある。

【００２６】その他に、図３に示すような方法もある。
図３は第１実施例の変更例を示す斜視図である。図３に
示すように、第１実施例の変更例の光偏向器１０Ａは、
第１実施例の光偏向器１０において、支持部２ａ，２ｂ
に代えて、支持部２ａ’２ｂ’とし、固定台枠３にヒン
ジ２ａ１，２ｂ１を新たに設けたものである。すなわ
ち、支持部２ａ’，２ｂ’を固定台枠３に固定せずに、
ヒンジ２ａ１，２ｂ１をして、保持する構造にすれば、
バネ成分がなくなり、戻り速度を遅くすることができ
る。このような構造は、ミクロンレベルの小型であって
も、表面マイクロマシン技術、犠牲層エッチング技術等
のマイクロマシン技術で作製することが可能である。な
お、図３には，駆動部９ａ，９ｂは図示していない。

【００２７】以上、第１実施例の光偏向器１０における
振動板４ａ，４ｂの駆動を同じにする場合について説明
したが、振動板４ａと振動板４ｂと異なる位相で振動さ
せてもよい。この場合には、最初の光反射部１の偏向時
には、一方の振動板４ａのみで光反射部１を持ち上げ
る。次に、振動板４ａの先端駆動部５ａが上方向に最大
変位して光反射部１から離れて戻るとき、光反射部１も
遅れて戻ろうとするが、そのときもう一方の振動板４ｂ
の先端駆動部５ｂが上方向に変位してくるので、戻ろう
とする光反射部１を受け止めて静止させる。このような
動作の繰り返しによって、光反射部１の偏向角を一定の
位置で静止させることができる。

【００２８】＜第２実施例＞図４は本発明の光偏向器の
第２実施例を示す斜視図である。図４に示すように、光
偏向器２０において、所定厚さの矩形板形状を有する入
射した光を反射する光反射部１１は、一対の支持部１２
ａ，１２ｂで保持されており、これらの支持部１２ａ，
１２ｂを回転軸として傾くことができる。すなわち、支
持部１２ａ，１２ｂの回転軸は一致しており、支持部１
２ａ，１２ｂは光反射部１１の重心の位置に配置されて
いる。支持部１２ａ，１２ｂから光反射部１１の一方の
端１１ｔまでの距離１１Ｒは、支持部１２ａ，１２ｂか
ら光反射部１１の他方の端１１ｔ’までの距離１１Ｌと
同じにしてある。なお、これらの距離１１Ｒ、１１Ｌを
異ならせても良い。支持部１２ａ，１２ｂの幅は１２Ｗ
であり、後に説明する振動板１４ａ１，１４ｂ１，１４
ａ２，１４ｂ２の振動周波数に対して、十分小さな共振
周波数になるように設定される。

【００２９】支持部１２ａ、１２ｂはそれぞれ片方の端
を固定台枠１３で保持されている。固定台枠１３の中央
部は、凹部である空洞部１３’となっており、光反射板
１１が支持部１２ａ，１２ｂの周りで必要な回転をする
のに、支障の無いようになっている。一対の振動板１４
ａ１、１４ｂ１が一方の端を固定台枠１３の支持部１３
Ｒで保持されて、他方の端をそれぞれ自由端になるよう
に形成されており、自由端側にはそれぞれ先端駆動部１
５ａ１，１５ｂ１が形成されており、この先端駆動部１
５ａ１，１５ｂ１の上面は所定の位置で光反射部１１の
下面に接している。光反射部１１が水平な位置の時、振
動板１４ａ１，１４ｂ１も水平になっている。

【００３０】一方、一対の振動板１４ａ２、１４ｂ２が
一方の端を固定台枠１３の支持部１３Ｌで保持されて、
他方の端をそれぞれ自由端になるように形成されてお
り、自由端側にはそれぞれ先端駆動部１５ａ２，１５ｂ
２が形成されており、この先端駆動部１５ａ２，１５ｂ
２の下面は所定の位置で光反射部１１の上面に接してい
る。光反射部１１が水平な位置の時、振動板１４ａ２，
１４ｂ２も水平になっている。支持部１３Ｌと支持部１
３Ｒは対向している。

【００３１】振動板１５ａ１，１５ｂ１上には、電極１
６ａ１，１６ｂ１と、例えば圧電膜１７ａ１，１７ｂ１
と、電極１８ａ１，１８ｂ１とがそれぞれ積層されて形
成される駆動部１９ａ１，１９ｂ１がそれぞれ形成され
ている。電極１６ａ１，１６ｂ１と電極１８ａ１，１８
ｂ１間に所定の電圧を印加することにより、固定台枠１
３の支持部１３Ｒと接続する端を支点として、駆動部１
９ａ１，１９ｂ１により、振動板１４ａ１，１４ｂ１は
それぞれユニモルフ（またはバイモルフ）振動が可能で
ある、すなわち先端駆動部１５ａ１，１５ｂ１が、矢印
ｃの方向に振動する。振動板１４ａ１，１４ｂ１の形状
は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振
周波数になるように設定されている。

【００３２】一方、振動板１５ａ２，１５ｂ２上には、
電極１６ａ２，１６ｂ２と、例えば圧電膜１７ａ２，１
７ｂ２と、電極１８ａ２，１８ｂ２とがそれぞれ積層さ
れて形成される駆動部１９ａ２，１９ｂ２がそれぞれ形
成されている。電極１６ａ２，１６ｂ２と電極１８ａ
２，１８ｂ２間に所定の電圧を印加することにより、固
定台枠３の支持部１３Ｌと接続する端を支点として、駆
動部１９ａ２，１９ｂ２により、振動板１４ａ２，１４
ｂ２はそれぞれユニモルフ（またはバイモルフ）振動が
可能である、すなわち先端駆動部１５ａ１，１５ｂ１
が、矢印ｄの方向に振動する。振動板１４ａ２，１４ｂ
２の形状は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所
定の共振周波数になるように設定されている。

【００３３】次に、光偏向器２０の動作について説明す
る。図５は、図４におけるＢ−Ｂ’断面図であり、第２
実施例の光偏向器２０の動作を説明するためのものであ
る。なお、以下の説明には、図４も参照のこと。

【００３４】はじめに、振動板１４ａ１、１４ｂ１を、
駆動部１９ａ１，１９ｂ１により、共振周波数近傍にお
いて同位相で振動させる。振動板１４ａ１，１４ｂ１の
一端は支持部１３Ｒに固定されているので、先端駆動部
１５ａ１，１５ｂ１が矢印ｃに示すように上下に振動す
る。振動が共振周波数で共振する状態では、電極１６ａ
１，１６ｂ１と電極１８ａ１，１８ｂ１に印加する電圧
が小さくても、すなわち、圧電膜１７ａ１，１７ｂ１の
少ない駆動力でも振動板１４ａ１，１４ｂ１を大きく振
動させることができ、先端駆動部１５ａ１，１５ｂ１を
大きく変位させることができる。

【００３５】一方、振動板１４ａ２、１４ｂ２を、駆動
部１９ａ２，１９ｂ２により、共振周波数近傍において
同位相で、しかし振動板１４ａ１，１４ｂ１とは異なる
位相であるが同じ周波数で振動させる。振動板１４ａ
２，１４ｂ２の一端は支持部１３Ｌに固定されているの
で、先端駆動部１５ａ２，１５ｂ２が矢印ｄに示すよう
に上下に振動する。振動が共振周波数で共振する状態で
は、電極１６ａ２，１６ｂ２と電極１８ａ２，１８ｂ２
に印加する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜１７ａ
２，１７ｂ２の少ない駆動力でも振動板１４ａ２，１４
ｂ２を大きく振動されることができ、先端駆動部１５ａ
２，１５ｂ２を大きく変位させることができる。

【００３６】振動板１４ａ１，１４ｂ１が振動して、先
端駆動部１５ａ１，１５ｂ１が上の方向に動いたとき、
光反射部１１は先端駆動部１５ａ１、１５ｂ１に押し上
げられ、支持部１２ａ、１２ｂを軸として、先端駆動部
１５ａ１，１５ｂ１が最大変位する位置まで、矢印ｂの
方向に、端１１ｔを上方に最大角度で傾く。その後、先
端駆動部１５ａ１，１５ｂ１は単振動の動きで上下方向
の振動を繰り返す。先端駆動部１５ａ１，１５ｂ１が下
方向に変位し、光反射部１１と離れると、光反射部１１
は、支持部１２ａ，１２ｂが回転したことによるねじり
（捻り）の復元力により、水平になろうとする。

【００３７】このとき、振動板１４ａ２，１４ｂ２は、
振動板１４ａ１，１４ｂ１と異なる位相で振動している
ので、先端駆動部１５ａ２，１５ｂ２が下の方向に動
き、光反射部１１は先端駆動部１５ａ２、１５ｂ２に押
し下げられ、その回転位置を保つ。これが交互に繰り返
される。すなわち、振動板１４ａ２，１４ｂ２を振動板
１４ａ１，１４ｂ１とは異なる位相で振動させることに
より、一方の振動板１４ａ１，１４ｂ１が衝突して持ち
上げた光反射部１１から離れたときに、他方の振動板１
４ａ２，１４ｂ２が光反射部１１を押し下げる方向に衝
突して、光反射部１１が元に戻ろうとするのを防ぎ、偏
向角度をより正確に、安定して一定に保つことができる
ようになっている。なお、振動板の動作については、第
１実施例で説明したのと同様であるので、説明を省略す
る。

【００３８】＜第３実施例＞図６は本発明の光偏向器の
第３実施例を示す斜視図である。図６に示すように、光
偏向器３０において、所定厚さの矩形板形状を有する入
射した光を反射する光反射部２１は、一対の支持部２２
ａ，２２ｂで保持されており、これらの支持部２２ａ，
２２ｂを回転軸として傾くことができる。すなわち、支
持部２２ａ，２２ｂの回転軸は一致しており、支持部２
２ａ，２２ｂは光反射部２１の重心の位置に配置されて
いる。支持部２２ａ，２２ｂから光反射部２１の一方の
端２１ｔまでの距離２１Ｒは、支持部２２ａ，２２ｂか
ら光反射部２１の他方の端２１ｔ’までの距離２１Ｌと
同じにしてある。なお、これらの距離２１Ｒ、２１Ｌを
異ならせても良い。支持部２２ａ，２２ｂの幅は２２Ｗ
であり、後に説明する振動版２４ａ１，２４ｂ１，２４
ａ２，２４ｂ２の振動周波数に対して、十分小さな共振
周波数になるように設定される。

【００３９】支持部２２ａ、２２ｂはそれぞれ片方の端
を固定台枠２３で保持されている。固定台枠２３の中央
部は、凹部である空洞部２３’となっており、光反射板
２１が支持部２２ａ，２２ｂの周りで必要な回転をする
のに、支障の無いようになっている。一対の振動板２４
ａ１、２４ｂ１が一方の端を固定台枠２３の支持部２３
Ｒで保持されて、他方の端をそれぞれ自由端になるよう
に形成されており、自由端側にはそれぞれ先端駆動部２
５ａ１，２５ｂ１が形成されており、この先端駆動部２
５ａ１，２５ｂ１の上面は所定の位置で光反射部２１の
下面に接している。光反射部２１が水平な位置の時、振
動板２４ａ１，２４ｂ１も水平になっている。

【００４０】一方、一対の振動板２４ａ２、２４ｂ２が
設けられており、支持部２２ａ，２２ｂに対して，一対
の振動板２４ａ１、２４ｂ１と左右対称になっている。
すなわち、一対の振動板２４ａ２、２４ｂ２が一方の端
を固定台枠２３の支持部２３Ｌで保持されて、他方の端
をそれぞれ自由端になるように形成されており、自由端
側にはそれぞれ先端駆動部２５ａ２，２５ｂ２が形成さ
れており、この先端駆動部２５ａ２，２５ｂ２の上面は
所定の位置で光反射部２１の下面に接している。光反射
部２１が水平な位置の時、振動板２４ａ２，２４ｂ２も
水平になっている。

【００４１】支持部２３Ｌと支持部２３Ｒは対向してい
る。振動板２５ａ１，２５ｂ１上には、電極２６ａ１，
２６ｂ１と、例えば圧電膜２７ａ１，２７ｂ１と、電極
２８ａ１，２８ｂ１とがそれぞれ積層されて形成される
駆動部２９ａ１，２９ｂ１がそれぞれ形成されている。
電極２６ａ１，２６ｂ１と電極２８ａ１，２８ｂ１間に
所定の電圧を印加することにより、固定台枠２３の支持
部２３Ｒと接続する端を支点として、駆動部２９ａ１，
２９ｂ１により、振動板２４ａ１，２４ｂ１はそれぞれ
ユニモルフ（またはバイモルフ）振動が可能である、す
なわち先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１が、矢印ｅの方向
に振動する。振動板２４ａ１，２４ｂ１の形状は、ユニ
モルフ振動した場合、振動周波数が所定の共振周波数に
なるように設定されている。

【００４２】一方、振動板２５ａ２，２５ｂ２上には、
電極２６ａ２，２６ｂ２と、例えば圧電膜２７ａ２，２
７ｂ２と、電極２８ａ２，２８ｂ２とがそれぞれ積層さ
れて形成される駆動部２９ａ２，２９ｂ２がそれぞれ形
成されている。電極２６ａ２，２６ｂ２と電極２８ａ
２，２８ｂ２間に所定の電圧を印加することにより、固
定台枠２３の支持部２３Ｌと接続する端を支点として、
駆動部２９ａ２，２９ｂ２により、振動板２４ａ２，２
４ｂ２はそれぞれユニモルフ（またはバイモルフ）振動
が可能である、すなわち先端駆動部２５ａ２，２５ｂ２
が、矢印ｆの方向に振動する。振動板２４ａ２，２４ｂ
２の形状は、ユニモルフ振動した場合、振動周波数が所
定の共振周波数になるように設定されている。

【００４３】次に、光偏向器３０の動作について説明す
る。図７は図６におけるＣ−Ｃ’断面図であり、第３実
施例の光偏向器３０の動作を説明するためのものであ
る。なお、以下の説明には、図６も参照のこと。

【００４４】はじめに、電極２６ａ１，２６ｂ１と電極
２８ａ１，２８ｂ１との間に、交流電源３２ａ，３２ｂ
により所定の電圧を印加して、振動板２４ａ１、２４ｂ
１を、駆動部２１９ａ１，１９ｂ１により、共振周波数
近傍において同位相で振動させる。振動板２４ａ１，２
４ｂ１の一端は支持部２３Ｒに固定されているので、先
端駆動部２５ａ１，１５ｂ１が矢印ｅに示すように上下
に振動する。振動が共振周波数で共振する状態では、電
極２６ａ１，２６ｂ１と電極２８ａ１，２８ｂ１に印加
する電圧が小さくても、すなわち、圧電膜２７ａ１，２
７ｂ１の少ない駆動力でも振動板２４ａ１，２４ｂ１を
大きく振動させることができ、先端駆動部２５ａ１，２
５ｂ１を大きく変位させることができる。

【００４５】振動板２４ａ１，２４ｂ１が振動して、先
端駆動部２５ａ１，２５ｂ１が上の方向に動いたとき、
光反射部２１は先端駆動部２５ａ１、２５ｂ１に押し上
げられ、支持部２２ａ、２２ｂを軸として、先端駆動部
２５ａ１，２５ｂ１が最大変位する位置まで、矢印ｇの
反時計方向に、端２１ｔを上方に最大角度で傾く。その
後、先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１は単振動の動きで上
下方向の振動を繰り返す。

【００４６】先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１が下方向に
変位し、光反射部２１から離れると、光反射部２１は、
支持部２２ａ，２２ｂが回転したことによるねじり（捻
り）の復元力により、水平になろうとする。振動板２４
ａ１，２４ｂ１の共振周波数が低い場合には、光反射部
２１は先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１が下方に移動し更
に上方に移動する期間に、ある角度まで戻って、再び上
に変位してきた先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１により上
方に持ち上げられることを繰り返すことになるので、あ
る角度の範囲で、光反射部２１は振動して、光を反射す
ることができる。

【００４７】一方、振動板２４ａ１，２４ｂ１の共振周
波数が十分大きく、一方、支持部２２ａ，２２ｂの回転
後のねじりによる復元の速度が小さくなるように設定し
た場合には、光反射部２１が元に戻ろうと動き出す前
に、再び先端駆動部２５ａ１，２５ｂ１が光反射部２１
と衝突し、これを繰り返すので、光反射部２１はほぼ同
じ角度に傾いたまま静止する。

【００４８】光反射部２１の傾き角、すなわち、光偏向
の角度については、振動板２４ａ１，２４ｂ１の共振振
動した場合の最大変位量が、例えば圧電膜２７ａ１，２
７ｂ１の場合には、圧電膜２７ａ１，２７ｂ１の両側に
設けた電極２６ａ１，２６ｂ１と電極２８ａ１，２８ｂ
１との間の印加電圧の大きさに比例するので、電圧制御
で角度制御が可能である。例えば光偏向角の範囲は０度
からα度となる。なお、α度は振動板の振動により光反
射部を傾けることのできる最大角度を示す。

【００４９】ここで、他の一対の振動板２４ａ２，２４
ｂ２は、先端駆動部２５ａ２，２５ｂ２を介して光反射
部２１により、下方に押し下げられ、変形する。この変
形量に応じて、圧電膜２７ａ２，２７ｂ２からのピエゾ
出力を電極２６ａ２，２６ｂ２と電極２８ａ２，２８ｂ
２との間に取り出すことができる。このピエゾ出力を電
圧計３１ａ、３１ｂでモニタして、光偏向角の制御に用
いることができる。

【００５０】一方、一対の振動板２４ａ２，２４ｂ２を
振動させ、一対の振動板２４ａ１，２４ｂ１をモニタに
用いることにより、光反射部２１を支持部２２ａ，２２
ｂの周りで矢印ｇの時計方向に、上述の場合と同様にし
て、０度からα度の範囲で光偏向角を変えることができ
る。本第３実施例の光偏向器３０においては、光偏向角
±α度の範囲で変更でき、その範囲の所定の角度を正確
にかつ安定に保持することができる。

【００５１】振動板２４ａ１，２４ｂ１，２４ａ２，２
４ｂ２の振動には共振振動を利用するので、大きな変位
を得ることができ、それによって持ち上げられた光反射
部２１も大きな偏向角を得ることができる。また、振動
板２４ａ１，２４ｂ１，２４ａ２，２４ｂ２と光反射部
２１とは切り離され、振動板２４ａ１，２４ｂ１，２４
ａ２，２４ｂ２の押す力で光反射部２１が傾くので、振
動板２４ａ１，２４ｂ１，２４ａ２，２４ｂ２の共振周
波数を早くすれば光反射部２１は最大変位した位置から
下がろうとしても振動板２４ａ１，２４ｂ１，２４ａ
２，２４ｂ２が高速で連続して衝突するのでほぼ一定の
偏向角で光反射部２１を静止させることが可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光偏向器
は、一端が光反射部の下部に近接配置され、他端が固定
台枠に保持された振動板を設け、前記振動板の一端を一
対の支持部のねじり振動周波数より高い前記振動板の共
振周波数で振動させて前記光反射部の前記下部に衝突さ
せ、前記光反射部が前記一対の支持部を中心として所定
角度だけ傾斜させた状態に保持できるようにしたことに
より、構造が簡単で低電圧駆動が可能で、しかも光偏向
角を大きくできると共に光偏向角を一定に保持できる光
偏向器を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光偏向器の第１実施例を示す斜視図で
ある。

【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図３】第１実施例の変更例を示す斜視図である。

【図４】本発明の光偏向器の第２実施例を示す斜視図で
ある。

【図５】図４におけるＢ−Ｂ’断面図である。

【図６】本発明の光偏向器の第３実施例を示す斜視図で
ある。

【図７】図６におけるＣ−Ｃ’断面図である。

【図８】第１従来例の光偏向器を示す分解斜視図であ
る。

【図９】第２従来例の光偏向器を示す分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…光反射部、１ｔ、１ｔ’…端、２ａ，２ｂ…支持
部、３…固定台枠、３’…空洞部、４ａ，４ｂ…振動
版、５ａ，５ｂ…先端駆動部（一端）、６ａ，６ｂ…電
極、７ａ，７ｂ…圧電膜、８ａ，８ｂ…電極、９ａ，９
ｂ…駆動部、１０…光偏向器、１１…光反射部、１１
ｔ、１１ｔ’…端、１２ａ，１２ｂ…支持部、１３…固
定台枠、１３’…空洞部、１３Ｒ，１３Ｌ…支持部、１
４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２…振動版、１５
ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２…先端駆動部、１
６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２…電極、１７ａ
１，１７ａ２，１７ｂ１，１７ｂ２…圧電膜、１８ａ
１，１８ａ２，１８ｂ１，１８ｂ２…電極、１９ａ１，
１９ａ２，１９ｂ１，１９ｂ２…駆動部、２０…光偏向
器，２１…光反射部、２１ｔ、２１ｔ’…端、２２ａ，
２２ｂ…支持部、２３…固定台枠、２３’…空洞部、２
３Ｒ，２３Ｌ…支持部、２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ
１，２４ｂ２…振動版、２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ
１，２５ｂ２…先端駆動部、２６ａ１，２６ａ２，２６
ｂ１，２６ｂ２…電極、２７ａ１，２７ａ２，２７ｂ
１，２７ｂ２…圧電膜、２８ａ１，２８ａ２，２８ｂ
１，２８ｂ２…電極、２９ａ１，２９ａ２，２９ｂ１，
２９ｂ２…駆動部、３０…光偏向器、３１ａ，３１ｂ…
電圧計、３２ａ，３２ｂ…電源、５０Ａ…光偏向器、５
０Ｂ…光偏向器、５１…支持部、５２…指示部、５３…
振動体、５４…外枠部、５４ａ…開口部、５５…ミラー
反射部、５６…梁部、５７…固定電極、５８…固定電
極、５９…ベース、６０…永久磁石、６１…永久磁石、
６２…駆動用コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空洞部を有する固定台枠と、 前記空洞部内に配置された光反射部と、 一端が前記光反射部に支持され、他端が前記固定台枠に
   保持された一対の支持部と、を有する光偏向器であっ
   て、 一端が前記光反射部の下部に近接配置され、他端が前記
   固定台枠に保持された振動板を設け、 前記振動板の一端を前記一対の支持部のねじり振動周波
   数より高い前記振動板の共振周波数で振動させて前記光
   反射部の前記下部に衝突させ、前記光反射部が前記一対
   の支持部を中心として所定角度だけ傾斜させた状態に保
   持できるようにしたことを特徴とする光偏向器。