JP4127760B2

JP4127760B2 - ガルバノミラー

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Publication number: JP4127760B2
Application number: JP2001370399A
Authority: JP
Inventors: 哲幸坂本
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003167211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー、光通信用の光偏向機等の光学装置に使用するガルバノミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード、走査型顕微鏡等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナー等の光学装置においては、光束を傾けるためにガルバノミラー装置が使用される。
【０００３】
このガルバノミラー装置としては、例えば、特開２０００−２７５５７３においては図１８、図１９に示すようなプレーナー型２軸ガルバノミラー装置が開示されている。図１８（Ａ）は上面図、図１９（Ｂ）は側面断面図であり、図１９はプレーナー型ガルバノミラーを説明するための斜視図である。
【０００４】
プレーナー型２軸ガルバノミラーは全反射ミラー１４５が形成された半導体素子１４０、基板１５０、台座１６０、永久磁石１７０、ヨーク１８０、ステム１９０等で形成されている。複数のステム１９０は半導体素子１４０に駆動信号を供給するためのものであり、半導体素子に形成された電極パターン１４６Ａ，１４６Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂとステム１９０の上端はワイヤーにより接続されている。
【０００５】
プレーナー型２軸ガルバノミラー１３０は、シリコン基板からなる半導体素子１４０対角外側に２つの永久磁石１７０が配置されている。半導体素子１４０には内側可動板１４１に、全反射ミラー１４５を囲むようにして、枠状に、内側可動板１４１を駆動するための薄膜のコイル１４４を形成してある。
【０００６】
内側可動板１４１と外側可動板１４２はシリコン基板１４０で一体形成されたトーションバー１４１Ａ，１４１Ｂで接続している。外側可動板４２はシリコン基板１４０の枠状部とトーションバー１４２Ａ，１４２Ｂで接続している。一方、外側可動板１４２の上面には、外側可動板１４２を駆動するための薄膜コイル１４３が形成されている。
【０００７】
外側可動板１４２に形成された駆動用薄膜コイル１４３に電流を流すと第１のトーションバー１４２Ａ，１４２Ｂを支点として外側可動板４２が電流方向に応じて回転する。この際に内側可動板１４１も外側可動板１４２と一体に回転する。
【０００８】
一方、内側可動板４１上面に形成された駆動用薄膜コイル１４４に電流を流すと第２のトーションバー１４１Ａ，１４１Ｂを支点として内側可動板１４１が回転する。外側可動板１４２駆動用薄膜コイル１４３に電流を流すと共に、内側可動板１４１駆動用薄膜コイル１４４にも電流を流せば外側可動板１４２の回転方向と直角方向に、内側可動板１４１が回転する。この場合には、全反射ミラー１４５でレーザー光を偏向走査すると二次元的な走査が行なえる。
【０００９】
可動板の周囲はエッチングにより窓１４８Ａ，１４８Ｂ，１４９Ａ，１４９Ｂが形成されており、可動板はトーションバー１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂによってのみ保持されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のように全反射ミラーを囲むように形成される内側可動板１４１、外側可動板４２がトーションバー１４２Ａ、１４２Ｂで連結された構造で全反射ミラーを駆動させた場合、バネ変形などの影響により図２０のＸ軸周りの回転あるいはＹ軸まわりの回転方向の共振モードが発生した場合は、駆動特性が劣化し、図２０のように全反射ミラーのレーザー光に対する角度が安定しないことにより、光軸傾きにズレが生じ、問題となる。
【００１１】
また、この構造では図２１のＺ方向の剛性が弱く、このガルバノミラーが固定されたユニットがＺ方向の外部振動を受けた場合、あるいは駆動時にＺ方向の共振モードが発生した場合は容易に全反射ミラーがＺ方向に異常振動し、駆動特性が劣化し、図２１のようにレーザー光の偏光後の光軸にずれを生じ、問題である。
【００１２】
このような問題を解決するためにはＸ、Ｙ軸回りの回転モードの共振および、Ｚ方向の直線モードの共振を抑える必要があるが、可動部をバネで支持する構造をした駆動装置の共振を抑える場合は、通常、ダンピング材をバネに付着させて共振を抑える方法が広く用いられている。例えば、この従来技術のプレーナー型２軸ガルバノミラーの場合、トーションバー１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂにダンピング材を付着させて共振を抑制する方法が考えられる。
【００１３】
しかしながら、例えば内側可動板１４１がＹ軸まわりの方向に回転振動する場合、外側可動板１４２とトーションバー１４２Ａ，１４２Ｂはほとんど変形しないため、トーションバー１４２Ａ、１４２Ｂに付着したダンピング材は内側可動板１４１のＹ軸回りの回転振動に対してほとんど影響を及ぼさない。また、トーションバー１４２Ａ、１４２Ｂに付着したダンピング材は内側可動板１４２の回転軸上にあるため、ダンピング材の変形量は少ない、ということはダンピング材料の粘弾性によってもたらされる、バネの過度の振動、変形を抑制するという効果、すなわちダンピング効果が少ない。
【００１４】
一方、外側可動板１４２がＸ軸まわりの方向に回転振動する場合、トーションバー１４１Ａと１４１Ｂは外側可動板１４２と一体となって回転するため変形せず、１４１Ａ、１４１Ｂに付着したダンピング材のダンピング効果はない。また、１４２Ａ、１４２Ｂに付着したダンピング材は外側可動板１４２の回転軸上にあるため、ダンピング材の変形量は少ない、すなわち上述したようにダンピング効果が少ない。
【００１５】
さらに、図２１のＺ方向に直線振動する共振モードが発生した場合は、先述のようにトーションバー１４１Ａとトーションバー１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂはこの方向の剛性が弱く、容易にバネ変形、振動しやすい。このトーションバー１４１Ａ、１４１Ｂとトーションバー１４２Ａ、１４２Ｂにダンピング材を付着してダンピング効果を得ようとしても、固定部材である台座１６０に対する全反射ミラー１４５のＺ方向の変位量は、トーションバー１４１Ａ、１４１Ｂの変形による変位量とトーションバー１４２Ａ、１４２Ｂの変形による変位量が加算された変位量であるため大きくなり、トーションバー１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂのみにダンピング材を付着しても効果的なダンピングとはいえない。
【００１６】
（発明の目的）
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ミラーを第１軸および第２軸の回りで傾けるように駆動するガルバノミラーにおいて、ミラーの回転振動、さらにミラ一面に垂直な方向の振動を抑制することができるガルバノミラーを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する１および第２の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも４本のバネと、前記可動部を前記第１および第２の回転軸の回りに駆動する第１および第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも４本のバネは一端を前記可動部の前記第１の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第２の回転軸位置に固定され、前記少なくとも４本のバネのうち第１のバネと第２のバネは前記第１の回転軸または前記第２の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第１のバネから前記第２のバネ側に延出した第１のアームを設け、前記第１のアームと前記第２のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことにより、可動部を第１或いは第２の回転軸の回りで傾けるように駆動した場合、ダンピング材が設けてない場合に発生する振動をダンピング材により抑制することができるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は光路切り替え装置の概略の構成を示し、図２は図１のガルバノミラーの構成を斜視図で示し、図３は図１のガルバノミラーの構成を分解して示し、図４は図１のガルバノミラーの垂直方向からの断面構造を示し、図５は図１のガルバノミラーを正面から見た図を示し、図６は図５の矢視Ｃ方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示し、図７は図５の矢視Ｄ方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示し、図８は矢視Ｃ及びＤ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでＺ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す。
【００１９】
図１に示すように、光通信用の光路切り替え装置１０には第１の実施の形態のガルバノミラー１が採用されている。
１本の光ファイバ３から出射される光通信用信号伝送用の光はレンズ４で平行光にしてその入射光５はガルバノミラー１を構成するミラー６の前面（表面）の反射面６ａに投射され、この反射面６ａで反射されて反射光７となる。
【００２０】
ミラー６は、互いに直交する２つの方向の回転軸ＡとＢとで回転自在に支持されており、後述する２つのコイルに駆動信号を印加することにより、ミラー６を回転軸ＡとＢの周りで自由に回動変位させて、反射面６ａの傾き方向を自由に設定できるようにしている。
【００２１】
上記ミラー６の反射面６ａでの反射光７はこの反射光７の方向に略垂直な平面上に、例えば３段（行）、３列に配置された合計９つのレンズ１１−１，１１−２，…，１１−９の内の一つに選択的に入射され、各レンズ１１−ｉ（ｉ＝１，２，…，９）の光軸上にそれぞれ配置された９本の光ファイバ１２−ｉの内の１本に選択的に入射される（ように駆動信号でミラー６の反射面６ａの傾き方向が制御される）。
【００２２】
例えばミラー６を回転軸Ａの周りに傾けることによりミラー６での反射光７を図１の左右方向であるＸ方向に偏向させ、ミラー６を回転軸Ｂの周りに傾けることによりミラー６での反射光７を図１の上下方向であるＹ方向に偏向させ、９つのレンズ１１−１から１１−９に選択的に入射させて、光ファイバ１２−１から１２−９に選択的に入射させることができる。
【００２３】
これにより入射側の一本の光ファイバ３からの光を出力する光ファイバを９本の光ファイバ１２−ｉから選択して出力する光路切り替えを行うことができる。この入射光５と反射光７はガルバノミラー１のミラー６で偏向する主な光線である。以下、このガルバノミラー１の具体的な構成を図２ないし図５を参照して説明する。
【００２４】
図２に示すようにガルバノミラー１は、ハウジング１３の前側開口部に取り付けたマグネットホルダ１４の中央部に配置したミラー６を垂直方向及びこれに直交する水平方向の２軸Ａ，Ｂの周りで回動自在に支持する支持駆動機構と、またミラー６の２軸方向での回転変位をミラー６の裏面側のハウジング１３内に配置した（２次元或いは２方向に対する光を利用した）位置検出装置とで構成されている。
【００２５】
図２等に示すようにミラー６は正方形（ないしは長方形）の板形状であり、その表側の反射面６ａは、例えば光通信に用いる主な光の波長１．５μｍに対しての反射率が高い様にコーティング膜が施されている。また、このミラー６の裏面６ｂ（図３参照）はセンサ用の光を発生するレーザ１７（図３参照）の例えば波長７８０ｎｍに対する反射率が高い様にコーティング膜が施されている。
このミラー６は四角枠状のミラーホルダ１８の中央部の取り付け凹部１８ａに収納され、位置決めして周囲が接着固定されている。
【００２６】
このミラーホルダ１８は、図４に示すように外側に四角枠状に形成された第１の成形部１９とその内側にほぼ四角枠状に形成される第２の成形部２０とからなり、第２の成形部２０の前面内にミラー６が収納固定されている。第２の成形部２０の外側における前後方向の略中央位置に第１の成形部１９が段差状に形成され、この第１の成形部１９（の段差部）とその前後に隣接する第２の成形部２０の外周面とで第１のコイル２１及び第２のコイル２２を固定保持するコイルホルダの機能を持つ。
【００２７】
また、この第１の成形部１９の外周位置には略円弧形状にした４本のバネ２３（参照）が配置され、このバネ２３の両端はマグネットホルダ１４とミラーホルダ１８にインサート成形される。
【００２８】
ミラーホルダ１８の第１の成形部１９とマグネットホルダ１４とがプラスチックで成形される時に、（ベリリウム銅の２０μｍの箔をエッチング加工し表面に金メッキされた）４本のバネ２３が、その内側部分はミラーホルダ１８の第１の成形部１９に、外側部分はマグネットホルダ１４に最初にインサート成形され、その両端が保持される。
【００２９】
その次にバネ２３の前後両側に第１のコイル２１と第２のコイル２２とが第２の成形部２０の成形時にインサート成形されて、ミラーホルダ１８に固定される。ミラー６が取り付けられたミラーホルダ１８、及びこのミラーホルダ１８の外周面に取り付けられる第１のコイル２１と第２のコイル２２は可動部を構成し、支持部材としてのバネ２３で固定部材となるマグネットホルダ１４側に対して回転軸Ａ、Ｂの回りで（傾き自在）回動自在に支持される。
【００３０】
図５に示すように４本のバネ２３（より明確にするために図５では４本のバネ２３を２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄで示す）はミラーホルダ１８の回転軸Ａに近い上面中央及び下面中央のそれぞれ２箇所に一端が固定されている。その固定端付近は回転軸Ａに平行となるようにされた第１の変形部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを有する。
【００３１】
バネ２３ａ、２３ｂの他端はマグネットホルダ１４の回転軸Ｂに近い左右の側面壁でそれぞれ固定されている。その他端の固定端付近は回転軸Ｂに平行となるようにされた第２の変形部２５ａ、２５ｂを有する。
また、同様にバネ２３ｃ、２３ｄの他端はマグネットホルダ１４の回転軸Ｂに近い左右の側面壁でそれぞれ固定されている。その他端の固定端付近は回転軸Ｂに平行となるように変形された第２の変形部２５ｃ、２５ｄを有する。
【００３２】
第１の変形部２４ｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）と第２の変形部２５ｉはこれらを連結する連結部（略中間部）２６ｉがミラーホルダ１８の４角を取り囲む様に配置されている。
それぞれ変形部２４ｉ、連結部２６ｉ、変形部２５ｉを有する４本のバネ２３ｉが本実施の形態における支持部材となる。
【００３３】
第１の変形部２４ｉ付近にはその第１の変形部２３ａにミラーホルダ１８の内部で接続されている半田付け部（図示せず）が配置され、合計４箇所の半田付け部に第１コイル２１及び第２のコイル２２の両端の端末が導電性接着剤にて固定されている。
【００３４】
第２の変形部２５ｉの端部がマグネットホルダ１４にインサートされているが、このインサート部はマグネットホルダ１４の中を通り、マグネットホルダ１４の外面に突出する４つの端子２７に至っている。この４つの端子２７にフレキシブルケーブルをハンダ付けすることによりフレキシブルケーブルを経て給電することにより４本のバネ２３ｉを介して２つのコイル２１，２２に駆動信号を供給し、可動部を回動駆動させる駆動機構を形成している。
【００３５】
図２、図３、図４に示すように水平方向に着磁された２つのマグネット３１がその背面にヨーク３２が接着されて、その内側に第１のコイル２１が臨むようにしてその左右両側の位置でマグネットホルダ１４に接着固定されている。
そして、マグネット３１による磁界がその内側に対向配置された第１のコイル２１に作用するような磁気回路を構成している。
【００３６】
ミラーホルダ１８とマグネットホルダ１４は非導電性プラスチックである例えばチタン酸ウイスカ入りの液晶ポリマーで成形されている。
図３の様に上下方向に着磁された２つのマグネット３３が背面にヨーク３４が接着されて、その内側に第２のコイル２２が臨むようにしてその上下両側の位置で、マグネットホルダ１４に接着されている。
【００３７】
略四角枠状のマグネットホルダ１４は例えば亜鉛ダイキャストで成形されたハウジング１３の開口する前面の取り付け面１３ａに接着されている。
上述のようにミラー６を取り付けたミラーホルダ１８、第１及び第２のコイル２１、２２は可動部を構成し、図４に示すように、可動部の重心Ｇは回転軸Ａ上で、かつ回転軸Ｂ上ともなるようにしている。また、可動部の慣性主軸は回転軸Ａと回転軸Ｂに一致している。
【００３８】
また、バネ２３は回転軸Ａと回転軸Ｂが構成する平面上に一致する様に配置されている。また、図５に示す第１の変形部２４ｉは回転軸Ａにほぼ一致する位置に配置され、第２の変形部２５ｉは回転軸Ｂにほぼ一致する位置に配置されている。
【００３９】
図４に示すように前後に取り付けられた第１のコイル２１と第２のコイル２２との中央位置にバネ２３を配置するのでなく、ミラー６が配置された第１のコイル２１寄りの位置にバネ２３を配置して、これによりミラー６を含めた重心位置をバランサ無しで、回転軸Ａ，Ｂに一致させることが出来るようにしている。
【００４０】
また、第１のコイル２１に発生する力は駆動点Ｄ１に、この図４の紙面内で上下方向に発生する。この結果、両駆動点Ｄ１、Ｄ１を結ぶ中点Ｄ１−１を中心とするトルクが発生する。なお、図４は回転軸Ｂを含む水平面で切断した場合の断面を示す。そして、駆動点Ｄ１及びＤ１−１を中心とするトルクは、回転軸Ｂを含む水平面上にある。
【００４１】
また、第２のコイル２２には図４の紙面裏表方向の辺に力が発生し、その力は図４の駆動点Ｄ２に図４の紙面垂直な上下の面に上下方向に発生する。この結果両駆動点Ｄ２、Ｄ２を結ぶ中点Ｄ２−１（図４上では２つの点Ｄ２、Ｄ２と点Ｄ２−１が一致する）を中心とするトルクが発生する。
図４に示すようにＤ１−１を中心とするトルクと、Ｄ２−１を中心とするトルクは重心Ｇに近い距離となるように形成されている。
【００４２】
また、ハウジング１３には回転軸Ａ、Ｂでの回転によるミラー６の傾き面を検出するセンサを取り付けている。
図３に示すようにセンサ用の光源であるレーザ（ダイオード）１７がハウジング１３の後端の開口部１３ｂに圧入して固着される。また、このレーザ１７から出射されるレーザ光はその前方位置に、１／４λ板３５が接合された偏光面３６ａを有するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３６が、その一方の側面による接着面３６ｂがハウジング１３の（一方の）内壁面に接着固定される。
【００４３】
また、このＰＢＳ３６の前方位置にレンズ３７がハウジング１３に配置され、接着固定される。そして、レーザ１７によるレーザ光はＰＢＳ３６、１／４λ板３５、レンズ３７を経て集光され、レンズホルダ１８に保持されたミラー６の裏面６ｂに入射されるようにしている。なお、レンズホルダ１８の後面側の内壁形状は円形の開口１８ｂが形成されるようにしている（図５参照）。
【００４４】
また、ＰＢＳ３６における接着面３６ｂと反対側の側面に対向するように、投射される光の２方向の光照射中心位置を検出する位置検出センサ（ＰＳＤ）３８がハウジング１３の側面に設けた開口部に接着固定される。このＰＳＤ３８はその受光部３８ａに投射された光の２方向（Ｙ，Ｚ方向）の中心位置を電圧で出力する２次元位置センサであり、例えば浜松ホトニクス（株）のＳ５９９０−０１，Ｓ７８４８−０１等を採用することができる。
【００４５】
本実施の形態では図５等を参照して以下に説明するように４本のバネ２３ａ〜２３ｄにおける複数のバネ２３ａ、２３ｂ、２３ｄにアーム２８ａ，２９ａ、２９ｂ、２８ｄを形成し、各アームの先端をそのアーム先端に近接するバネ２３ｂ等に粘弾性を有する部材で連結して、不要な振動等を吸収（減衰）する、換言すると不要な振動の発生を抑制ないしは解消する手段を設けるようにしている。
【００４６】
図５に示すようにバネ２３ａには、バネ２３ａの中間部に回転軸Ａと直交する方向で交差するような方向へのアーム２８ａ、つまり、バネ２３ａと回転軸Ａを挟んで反対側にあるバネ２３ｂ側にアーム２８ａを突出するように設け、またこのバネ２３ａには回転軸Ｂと交差する方向へのアーム２９ａ、つまり、バネ２３ａと回転軸Ｂを挟んで反対側にあるバネ２３ｄ側にアーム２９ａを突出するように設けている。
【００４７】
また、バネ２３ｄの中間部にも回転軸Ａと交差する方向へのアーム２８ｄをバネ２３ｃ側に突出（延出）するように設けている。さらにバネ２３ｂの中間部にも回転軸Ｂと交差するようなアーム２８ｂをバネ２３ｃ側に突出するように設けるようにしている。
【００４８】
各々のアーム先端は、アーム２８ａがバネ２３ｂの中間部に、アーム２９ａがバネ２３ｄの中間部に、アーム２８ｄがバネ２３ｃの中間部に、アーム２９ｂがバネ２３ｃの中間部に近接している。
【００４９】
これらアーム先端と、近接しているバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材３０、たとえばスリーボンドの紫外線硬化型シリコーンゲルＴＢ３１６８などを付着させて連結し、振動等を吸収するようにしてる。この構成による作用効果を以下に述べる。
【００５０】
ミラーホルダ１８が図５の回転軸Ａの回りで回転駆動する場合、バネ２３ａ〜２３ｄは主に可動部側支持点近傍でねじれ、バネ中間部ではそのねじれに伴うたわみ変形する。
【００５１】
ダンピング材３０を付着させない場合のバネ変形は図５の矢視Ｃから見ると図６（Ａ）、図６（Ｂ）のようになる。図６（Ａ）のようにミラーホルダ１８が中立の位置に有る場合は、アーム２３ａの先端はバネ２３ｂの中間部と同一平面上にある。
【００５２】
しかし図６（Ｂ）のようにミラーホルダ１８が回転した場合、アーム２３ａは、バネ２３ａの中間部のアーム２８ａの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム２８ａの角度θａが決まり、その先端部はたわんでいるバネ２３ｂの中間部とは同一平面上ではなく、変位ｘだけ離れた位置にくる。
【００５３】
ここでバネ２３ａの先端とバネ２３ｂの中間部との間をつなぐようにダンピング材３０を塗布することにより、図５の回転軸Ａの回りの回転駆動によって生じたバネ間の変位ｘをダンピング材３０の粘弾性により吸収することが可能であり、回転方向の共振に対して確実にダンピング（減衰）させる機能が得られる。
【００５４】
つまり、ダンピング材３０を塗布するようにしてこのダンピング材３０でバネ２３ａの先端とバネ２３ｂの中間部との間をつなぐようにすることにより、図６（Ｂ）のような変位ｘを生じさせる回転振動を減衰させることができる。
具体的には、図５の回転軸Ａの回りの回転駆動させた場合、ダンピング材３０による粘弾性機能により図６（Ｃ）のように変位ｘが殆どできないようにできる。
【００５５】
また、図５においてミラーホルダ１８が回転軸Ｂの回りで回転駆動する場合、バネ２３ａ〜２３ｄは主に固定部側支持点近傍でねじれ、バネ中間部ではそのねじれに伴いたわみ変形する。
【００５６】
ダンピング材３０を付着させない場合のバネ変形は図５の矢視Ｄから見ると、図７（Ａ）、図７（Ｂ）のようになる。図７（Ａ）のようにミラーホルダ１８が中立の位置にくる場合は、アーム２３ａの先端はバネ２３ｄの中間部と同一平面上にある。
【００５７】
しかし図７（Ｂ）のようにミラーホルダ１８が回転した場合、アーム２９ａは、バネ２３ａの中間部でアーム２９ａの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム２９ａの角度θｂが決まり、その先端部はたわんでいるバネ２３ｄの中間部とは同一平面上にはなく、変位ｙだけ離れた位置にくる。
【００５８】
ここでアーム２９ａの先端部とバネ２３ｄの中間部との間をつなぐようにダンピング材３０を塗布することにより、図５の回転軸Ｂの回りの回転駆動によって生じたバネ間の変位ｙをダンピング材３０の粘弾性により吸収することが可能であり、回転方向の共振に対して確実にダンピングさせる機能が得られる。
【００５９】
つまり、図５の回転軸Ｂの回りの回転駆動させた場合、図７（Ｃ）に示すようにダンピング材３０の粘弾性により、その変位ｙの発生を抑制ないしは殆ど解消することができる。
【００６０】
さらにミラーホルダ１８が図５の紙面に垂直な表裏方向、つまりＺ方向に平行変位する場合、バネ２３ａ〜２３ｄは可動部側支持点近傍のねじれ、固定部側支持点近傍のねじれの変形はないが、バネ支持部を支点とした中間部でのたわみ変形が生じる。この場合のバネ変形は図５の矢視Ｃ、矢視Ｄでみると図８（Ａ）、図８（Ｂ）のようになる。
【００６１】
図８（Ａ）のようなミラーホルダ１８がＺ方向に変位した場合、アーム２８ａはバネ２３ａの中間部でアーム２８ａの根本となっている箇所のたわんだ角度によってアーム２８ａの角度がきまり、そのアーム２８ａの先端部はたわんでいるバネ２３ｂの中間部から変位ｚだけ離れた位置にくる。
【００６２】
ここでアーム２８ａの先端部とバネ２３ｂ中間部との間をつなぐようにダンピング材３０を塗布することにより、図５のＺ方向の変位によって生じたバネ間の変位ｚをダンピング材３０の粘弾性により吸収することが可能であり、特にＺ方向のバネ剛性が弱い本実施の形態の構成ではＺ方向の共振にたいし有効なダンピングを得ることが可能となる。
【００６３】
また図８（Ｂ）においてもアーム２９ａの先端は、バネ２３ｄの中間部から変位ｚだけ離れた位置にくるため、アーム２９ａの先端部とバネ２３ｄの中間部の間をつなぐようにダンピング材３０を付着させると上述したようにＺ方向の共振に対し有効なダンピングを得ることが可能となる。
【００６４】
このように本実施の形態によれば、ダンピング材３０を設けることにより、ミラー６の回転振動やミラー面に垂直な方向の振動の発生を有効に防止できる効果がある。
【００６５】
（第２の実施の形態）
次に図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図９はミラーホルダ１８を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図９では主要部のみに符号を付けて示している。
第１の実施の形態ではアーム２８ａと２９ｄは回転軸Ａに関して同相（或いは回転軸Ｂに関して左右対称）、アーム２９ａｂとアーム２９ｂは回転軸Ｂに関して同相（或いは回転軸Ａに関して左右対称）となる配置であったが、図９に示す第２の実施の形態ではこれらを逆相としている。
【００６６】
具体的には、バネ２３ａの中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ａを設け、バネ２３ｂにはその中間部に回転軸Ｂと交差するようなアーム２９ｂを設け、バネ２３ｃにはその中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ｃを設け、バネ２３ｄにはその中間部に回転軸Ｂと交差するようなアーム２９ｄを設ける構成をとり、各々のアームの先端とその先端と近接するバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材３０を付着させるようにしている。
【００６７】
第１の実施の形態ではアームの配置が回転軸Ａ、Ｂに関して同相であったため、回転軸Ａ、Ｂの左右でバネとダンピング材の剛性の差が生じる。バネ設計上この剛性差が極端に、回転駆動のバランスが偏り回転軸のズレが生じる可能性がある。第２の実施の形態の配置をとれば回転軸Ａ、Ｂの左右の剛性差はキャンセルされる。本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、十分なダンピングの機能が得られる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
次に図１０を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図１０はミラーホルダ１８を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図１０では主要部のみに符号を付けて示している。
【００６９】
第１、第２の実施の形態ではアームはバネの中間部から突出させていたが、本実施の形態では中間部からではなく、図１０に示すように支持点近傍から突出させるようにしている。
【００７０】
つまり、バネ２３ａのミラーホルダ１８近傍の第１変形部２４ａから回転軸Ａと交差するようなアーム２８ａを設け、バネ２３ｂにはその支持点、つまり第２変形部２５ｂ近傍から回転軸Ｂと交差するようなアーム２９ｂを設け、バネ２３ｃにはミラーホルダ１８近傍の第１変形部２４ｃから回転軸Ａと交差するようなアーム２８ｃを設け、バネ２３ｄにはその支持点、つまり第２変形部２４ｄ近傍から回転軸Ｂと交差するようなアーム２９ｄを設ける構成をとり、各々のアームの先端とその先端と近接するバネ中間部との間をつなぐようにダンピング材３０を付着させるようにしている。
【００７１】
図１０の回転軸Ａの回りで回転した場合のバネ変形を矢視Ｃで見ると図１１（Ａ）のようになる。また図１０の回転軸Ｂの回りで回転した場合のバネ変形を矢視Ｄで見ると図１１（Ｂ）のようになる。両者ともアームとバネ中間部との間に変位ｘ、ｙが生じ、この部分をダンピング材で連結することにより回転振動に対するダンピングの機能が得られる。
【００７２】
また、図１０の紙面表裏方向に可動部が移動した場合のバネ変形を矢視Ｃ、Ｄで見ると、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のようになる。この場合はバネ支持点近傍付近から突出したアーム２８ａ、或いは２９ｄと、たわみ変形したバネ中間部の間に変位Ｚが生じる。この部分をダンピング材３０で連結することにより、Ｚ方向の振動に対する十分なダンピング機能が得られる。
【００７３】
（第４の実施の形態）
次に図１３を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。図１３はミラーホルダ１８を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図１３では主要部のみに符号を付けて示している。
第１〜第３の実施の形態ではアームとバネ中間部をダンピング材で連結しているが、本実施の形態では図１３に示すようにアームどうしを近接させてダンピング材３０で連結している。
【００７４】
つまり、バネ２３ａの中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ａを設けると共に、バネ２３ｂにもその中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ｂを設け、例えば回転軸Ａ上の位置で両アーム２８ａ、２８ｂをダンピング材３０で接着して連結している。
【００７５】
また、バネ２３ｃの中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ｃを設けると共に、バネ２３ｄにもその中間部に回転軸Ａと交差するようなアーム２８ｄを設け、例えば回転軸Ａ上の位置で両アーム２８ｃ、２８ｄをダンピング材３０で接着して連結している。
【００７６】
図１３の矢視Ｃを示す図１４のように、ダンピング材３０を用いないと、両アーム２８ａ、２８ｂ間に変位ｘができるが、ダンピング材３０で連結することにより、第１〜第３の実施の形態における回転軸Ａ方向に対する振動等の発生を同様に防止できる効果が得られる。
【００７７】
なお、図１３では回転軸Ａ側のみにアーム２８ａ、２８ｂと、アーム２８ｃ、２８ｄとをそれぞれ設けてダンピング材３０で連結するようにしているが、回転軸ｂ側にも同様な構造を設けるようにして、回転軸Ｂの回りでの回転振動の発生を防止するようにしても良い。
【００７８】
（第５の実施の形態）
次に図１５を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。図１５はミラーホルダ１８を回転自在に支持するバネの構造を示す。なお、図１５では主要部のみに符号を付けて示している。
第１、第２実施の形態ではアームは４本の支持バネから分岐、突出する構成をとっていたが、本実施の形態では４本の支持バネからではなく直接ミラーホルダ１８の可動部側と、ホルダ固定部側（具体的にはマグネットホルダ１４側）とから突出させるようにしている。
【００７９】
図１５に示すように、バネ２３ａと２３ｂの可動部側固定端の間にＴ型アーム４１ａを設けると共に、バネ２ｃと２３ｄの可動部側固定端の間にＴ型アーム４１ｂを設けている。
また、バネ２３ａと２３ｄの固定部側固定端の間にＴ型アーム４２ａを設けると共に、バネ２３ｂと２３ｃの固定部側固定端の間にＴ型アーム４２ｂを設けている。
【００８０】
可動部が図１５の回転軸Ａの回りで回転駆動する時にはバネのたわみ変形は図１６（Ａ）のようになりＴ型アーム４１ａの先端はアーム４１ａの中間部から距離ｘだけ離れた位置にくる。
そこでこのアーム先端部とバネ中間部を連結するようにダンピング材３０で連結させれば第１および第２実施の形態と同様なダンピング効果が得られる。
【００８１】
また図１５の回転軸Ｂの回りで回転駆動させるときにはバネ２３ａと２３ｄの間に設けたＴ型アーム４２ａの先端は図１６（Ｂ）のようにバネ中間部と距離ｙだけ離れた位置にくるようになる。
この場合も同様にアーム４２ａ先端部とバネ中間部を連結させるようにダンピング材３０で連結させることにより、同様なダンピング効果が得られる。
【００８２】
また、図１５の紙面表裏方向に可動部が変位した場合、バネのたわみ変形は図１６（Ｃ）のようになり、やはりアーム先端部とバネ中間部には変位差ｚが生じる。
よってアーム先端とバネ中間部に付着させたダンピング材により、Ｚ方向の共振に対しても同様なダンピング効果が得られる。
【００８３】
本実施の形態のようにＴ型アームにした場合、回転軸Ａ、Ｂに対して完全な対称形状となることによりバネとダンピング材の剛性差による回転軸ズレは全く生じないという利点がある。またこのアームも支持バネ１〜４と同様エッチング成形により容易に成形可能である。
【００８４】
なお、本実施の形態ではアームは２本のバネに近接するようにＴ型形状としているが、片方のバネのみに近接するような、例えば図１７に示すようなＬ型の形状のアーム４３ａ、４３ｂにしていても良い。なお、図１７では簡単化のため、図１５のＴ型アーム４１ａ、４１ｂに対応するもののみを示しているが、図１５のＴ型アーム４２ａ、４２ｂに対応するアームも設けるようにしても良い。
【００８５】
以上、４つの実施の形態について説明してきたが、これらの実施の形態においてダンピング材３０は紫外線硬化型のシリコーンゲルに限らず、ホルダの構造上、紫外線の当たりにくい形状の場合は熱効果型のシリコーンゲル等を用いても良い。さらにアクリルゲル、溶剤等によって液状となったブチルゴムなどを使用しても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせる等して構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーを第１軸および第２軸に傾けて駆動するガルバノミラーにおいて、ミラーの回転振動、さらにミラー面に垂直な方向の振動に対して効果的なダンピングを得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】本発明の第１の実施の形態を用いて構成される光路切り替え装置の概略の構成を示す図。
【図２】図１のガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図３】図１のガルバノミラーの構成を分解して示す斜視図。
【図４】図１のガルバノミラーの垂直方向からの構造を示す断面図。
【図５】図１のガルバノミラーを正面から見た図。
【図６】図５の矢視Ｃ方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図７】図５の矢視Ｄ方向から見た場合におけるダンピング材を設けない中立状態及び回転駆動させた状態そして、ダンピング材を設けて回転駆動した状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図８】図５の矢視Ｃ及びＤ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでＺ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図１１】図１０の矢視Ｃ及びＤ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図１２】図１０の矢視Ｃ及びＤ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないでＺ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図１４】図１３の矢視Ｃ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図１５】本発明の第５の実施の形態におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図１６】図１５の矢視Ｃ及びＤ方向から見た場合におけるダンピング材を設けないで回転駆動させた状態及びＺ方向に変位させた状態におけるバネ及びミラーホルダを示す図。
【図１７】第５の実施の形態の変形例におけるガルバノミラーを正面から見た図。
【図１８】従来例の２軸ガルバノミラーの構成を示す図。
【図１９】従来例の２軸ガルバノミラーの構成を示す斜視図。
【図２０】従来例の反射ミラーの回転方向の共振による光軸傾きズレを説明する図。
【図２１】従来例の反射ミラーに垂直な方向の共振による光軸ズレを説明する図。
【符号の説明】
１…ガルバノミラー
６…ミラー
Ａ，Ｂ…回転軸
１３…ハウジング
１４…マグネットホルダ
１７…レーザ
１８…ミラーホルダ
２１…第１のコイル
２２…第２のコイル
２３（２３ａ〜２３ｄ）…バネ
２４ａ〜２４ｄ…第１変形部
２５ａ〜２５ｄ…第２変形部
２６ａ〜２６ｄ…連結部
２８ａ、２８ｄ…アーム
２９ａ、２８ｂ…アーム
３０…ダンピング材
３１，３３…マグネット
３２，３４…ヨーク

Claims

少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第１および第２の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも４本のバネと、前記可動部を前記第１および第２の回転軸の回りに駆動する第１および第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも４本のバネは一端を前記可動部の前記第１の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第２の回転軸位置に固定され、前記少なくとも４本のバネのうち第１のバネと第２のバネは前記第１の回転軸または前記第２の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第１のバネから前記第２のバネ側に延出した第１のアームを設け、前記第１のアームと前記第２のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。
前記少なくとも４本のバネのうち第３のバネと第４のバネは、前記軸の両側に配置されており、前記第３のバネから前記第４のバネ側に延出した第２のアームを設け、第２のアームと前記第４のバネとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とする請求項１記載のガルバノミラー。
前記第１のアームと前記第２のアームはそれぞれ前記第１のバネおよび第３のバネから同方向に延出していることを特徴とする請求項２記載のガルバノミラー。
前記第１のアームと前記第２のアームはそれぞれ前記第１のバネおよび第３のバネから逆方向に延出していることを特徴とする請求項２記載のガルバノミラー。
少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第１および第２の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも４本のバネと、前記可動部を前記第１および第２の回転軸の回りに駆動する第１および第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも４本のバネは一端を前記可動部の前記第１の回転軸位置に、他端を前記固定部材の前記第２の回転軸位置に固定され、前記少なくとも４本のバネのうち第１のバネと第２のバネは前記第１の回転軸または前記第２の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第１のバネから前記第２のバネ側に延出した第１のアームと前記第２のバネから前記第１のバネ側に延出した第３のアームを設け、前記第１のアームと前記第３のアームとを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。
少なくとも反射面を有する可動部と、この可動部を固定部材に対して互いに直行する第１および第２の回転軸の回りに傾き可能に支持する少なくとも４本のバネと、前記可動部を前記第１および第２の回転軸の回りに駆動する第１および第２の駆動手段を有するガルバノミラーにおいて、
前記少なくとも４本のバネは一方の固定端を前記可動部の前記第１の回転軸位置に、他方の固定端を前記固定部材の前記第２の回転軸位置に配置し、前記少なくとも４本のバネのうち第１のバネと第２のバネは前記第１の回転軸または前記第２の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、
前記少なくとも４本のバネは一方の固定端を前記可動部の前記第１の回転軸位置に、他方の固定端を前記固定部材の前記第２の回転軸位置に配置し、前記少なくとも４本のバネのうち第１のバネと第２のバネは前記第１の回転軸または前記第２の回転軸のいずれかの軸の両側に配置されており、前記第１のバネと前記第２のバネとの前記一方の固定端の間の可動部および／または前記他方の固定端の間の固定部材から突出しかつ前記第１のバネに近接するアームを設け、該アームと近接する前記第1のバネを連結するようにダンピング材を設けたことを特徴とするガルバノミラー。