JPH0682711A - 走査ミラーの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型の走査ミラーを容易に駆動できるように
する。 【構成】 コイル2aを有する磁気発生部2 と、鏡面部1b
により反射された光が走査されるようコイル2aを通電す
ることによって発生する磁気発生部2 の磁気に応じて角
変位して駆動される平板状の走査ミラー1 と、を備え、
走査ミラー1 は、両端部を結ぶ駆動軸1eを中心として角
変位可能なよう支持部材1dで両端支持されるとともに一
方面側が鏡面部1bで他方面側が駆動軸1eの両側を異極に
着磁した薄膜状の永久磁石1cで形成され、磁気発生部2
は、走査ミラー1 の駆動軸1eに直交する方向をコイル2a
の巻回軸とするとともに走査ミラー1 の他方面側に所定
の距離を隔てて配設されている。従って、走査ミラー1
は、単独で、しかも他方面側に薄膜状の永久磁石1cを形
成しただけの軽い状態で駆動されるので、走査ミラー1
を大型にしたいような場合であっても、比較的小さな駆
動力でも容易に駆動できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイルを通電すること
によって発生する磁気発生部の磁気に応じて走査ミラー
が角変位して駆動され、その鏡面部により反射されたレ
ーザ光の干渉を利用して、微細な凹凸や傷を走査検出す
るレーザ変位センサー等において使用される走査ミラー
の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の走査ミラーの駆動装置と
して、図９乃至図１１に示す構成のものが存在し、この
ものは、レーザ変位センサーに使用されるものである。

【０００３】A は磁気発生部で、鉄芯A₁とコイルA₂とで
構成されている。鉄芯A₁は、中央片A₁₁ とその中央片A
₁₁ の両側に一体に形成された両側片A₁₂,A₁₃ とからな
り、両側片A₁₂,A₁₃ の内側には中央片A₁₁ 側を同極とし
た永久磁石A₁₄,A₁₅ がそれぞれ固着されている。コイル
A₂は、コイル線がボンディングして巻回された状態で、
鉄芯A₁の中央片A₁₁ に軸方向に移動可能なよう嵌挿され
ている。

【０００４】B は走査ミラーで、平板状に形成され、長
尺状の支持成形体C の一方先端部C₁の片面に張り付けて
ある。支持成形体C は、長手方向がコイルA₂の軸と直交
するよう、中央部C₂をコイルA₂の側面に接着され、鉄芯
A₁の両側片A₁₂,A₁₃ にそれぞれ固定された支持ばねC₃,C
₄ に固着支持されている。

【０００５】次に、動作を説明する。コイルA₂を通電す
ると、磁気発生部A から発生するそのコイル磁束及び永
久磁石A₁₄,A₁₅ の磁束がコイルA₂を鎖交し、フレミング
の左手の法則によって、コイルA₂は、図１０(a) の矢示
方向に移動しようとする。しかしながら、支持成形体C
は、支持ばねC₃,C₄ により鉄芯A₁に固着支持されている
から、軸方向に平行移動することができずに、図１０
(b) に示すように、支持ばねC₃,C₄ が撓んで傾斜移動す
る。従って、支持成形体C の一方先端部C₁の片面に張り
付けられている走査ミラーB は、コイルA₂の通電電流を
変化させると、磁気発生部A から発生する磁気に応じて
任意の角度に角変位するよう駆動できるものとなる。

【０００６】そして、上記のようにして駆動される走査
ミラーB は、図１1 に示すように、レーザ変位センサー
に使用される。つまり、発光素子D から投光レンズE を
通って発射されたレーザ光が走査ミラーB の鏡面部によ
り反射して検知体の走査始点P₁に至った後、その走査始
点P₁で再度反射して受光レンズF を通って受光素子Gに
入射する。ここで、前述したように、コイルA₂を通電し
て走査ミラーB が角変位するよう駆動すると、走査ミラ
ーB の鏡面部により反射したレーザ光は検知体の走査始
点P₁から走査終点P₂までの走査ラインを走査しながら反
射して、やはり受光レンズF を通って受光素子G に入射
する。そして、もし、検知体の走査ライン上において凹
凸や傷の変位があると、その部分から反射して来たレー
ザ光が干渉するのを利用して、検知体の走査ライン上に
凹凸や傷があることを受光素子Gでもって検出するよう
になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の走査ミ
ラーの駆動装置を使用した図１１に示すレーザ変位セン
サーにあっては、検知体の走査始点P₁から走査終点P₂ま
での走査ライン上で反射したレーザ光は、全て直接、受
光レンズF を通って受光素子G に入射するようになって
いるから、いま仮に、走査ミラーB が、走査ライン上の
任意の位置、例えば走査ミラーB により反射したレーザ
光が走査始点P₁に至るよう設定された角度にあるとき、
走査ライン上の途中から二点鎖線で示すような外乱光が
受光レンズF を通って受光素子G に入射し得るので、そ
の外乱光により誤動作してしまうことがある。

【０００８】そこで、このような場合、走査ミラーB を
もっと大きくして、走査ライン上で反射したレーザ光
は、必ず再びその設定された角度にある走査ミラーB に
より反射して後、受光レンズF を通って受光素子G に入
射するようにしておけば、走査ライン上の途中から入っ
て来た外乱光がその走査ミラーB で反射したとしても受
光素子H に入射することがなくなる。

【０００９】しかしながら、この従来の走査ミラーの駆
動装置は、走査ミラーB がコイルA₂に接着された支持成
形体C に張り付けられ、コイルA₂及び支持成形体C と共
に一体となって走査ミラーB 単独よりも重い状態のもの
が角変位するから、それだけ大きな駆動力が必要とな
り、従って、さらに、上記したように走査ミラーB を大
型化したいような場合、ますます重たいものを駆動する
ことになって、駆動装置自体もさらに大型化せざるを得
ないことになる。

【００１０】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、大型の走査ミラーを容易
に駆動できる小型の走査ミラーの駆動装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、コイルを有する磁気発
生部と、鏡面部により反射された光が走査されるようコ
イルを通電することによって発生する磁気発生部の磁気
に応じて角変位して駆動される平板状の走査ミラーと、
を備えた走査ミラーの駆動装置において、走査ミラー
は、両端部を結ぶ駆動軸を中心として角変位可能なよう
両端支持されるとともに一方面側が鏡面部で他方面側が
駆動軸の両側を異極に着磁した薄膜状の永久磁石で形成
され、磁気発生部は、走査ミラーの駆動軸に直交する方
向をコイルの巻回軸とするとともに走査ミラーの他方面
側に所定の距離を隔てて配設されてなる構成にしてあ
る。

【００１２】また、請求項２記載のものは、前記磁気発
生部は、平板状の基板の面上に、箔状のコイルが渦巻き
状に巻回して一体形成されてなる構成にしてある。

【００１３】

【作用】請求項１記載のものによれば、磁気発生部は、
コイルを通電されると、そのコイルが走査ミラーの駆動
軸に直交する方向を巻回軸とするとともに走査ミラーの
他方面側に所定の距離を隔てて配設されているから、走
査ミラーは、両端部を結ぶ駆動軸の両側を異極に着磁し
て他方面側に形成された薄膜状の永久磁石と磁気発生部
との間で働く吸引及び反発力でもって駆動軸を中心とし
て角変位することによって、一方面側の鏡面部により反
射された光を走査でき、従って、走査ミラーは、従来例
のようにコイルと一体ではなく、単独で、しかも他方面
側に薄膜状の永久磁石を形成しただけの軽い状態で駆動
されるので、走査ミラーを大型にしたいような場合であ
っても、比較的小さな駆動力でも容易に駆動でき、よっ
て駆動装置全体も小型にできる。

【００１４】また、請求項２記載のものによれば、磁気
発生部が、平板状に形成され、走査ミラーの他方面側に
対面するように配設されているから、全体がフラット状
になって、さらに小型化し易いものとなる。

【００１５】

【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図４に基づい
て以下に説明する。本走査ミラーの駆動装置は、レーザ
変位センサーに使用されるものである。

【００１６】1 は走査ミラーで、長方形の平板状をなし
たガラス板1aの一方面にアルミ等を蒸着して光を反射で
きる鏡面部1bが形成され、他方面にSmCo（サマリウムコ
バルト）等の希土類系の永久磁石1cがスパッタリング等
により薄膜状に形成されている。そして、ステンレスや
ベリリウム銅等の金属製の薄板により短冊状に形成され
た支持部材1dが、その一端部を鏡面部1bの長手方向の両
端部中央にそれぞれ固着支持されるとともに、他端部を
装置本体 (図示せず) に固着されており、走査ミラー1
は、両支持部材1d,1d がねじられることによってその両
支持部材1d,1dを結ぶ駆動軸1eを中心として角変位可能
なようになっている。また、永久磁石1cは、図２に示す
ように、駆動軸1eの両側が異極になるよう着磁されてい
る。

【００１７】2 は磁気発生部で、コイル2aがコイル枠2b
に巻回され、走査ミラー1 の駆動軸1eに直交する方向を
コイル2aの巻回軸とするとともに永久磁石1cが形成され
た走査ミラー1 の他方面側に所定の距離を隔てて配設さ
れている。

【００１８】このものの動作は、コイル2aを通電して、
磁気発生部2 から発生する磁気により、図３に示すよう
な磁極になるよう励磁すると、永久磁石1cの磁極との間
で吸引及び反発力が働き、走査ミラー1 は支持部材1dが
ねじられることによって、図１に示す駆動軸1eを中心と
して矢示のように、磁気発生部2 から発生する磁気に応
じて任意の角度に角変位するよう駆動されるものとな
る。

【００１９】そして、上記のようにして駆動される走査
ミラー1 は、図４に示すように、レーザ変位センサーに
使用される。つまり、発光素子3 から投光レンズ4 を通
って出射されたレーザ光が走査ミラー1 の鏡面部1bによ
り反射して検知体の走査始点P₁に至り、その走査始点P₁
で反射して後再び鏡面部1bにより反射し受光レンズ5を
通って受光素子6 に入射する。ここで、前述したよう
に、コイル2aを通電して走査ミラー1 が駆動軸1eを中心
として角変位するよう駆動されると、走査ミラー1 の鏡
面部1bにより反射したレーザ光は検知体の走査始点P₁か
ら走査終点P₂までの走査ラインを走査しながら反射して
後、やはり再び鏡面部1bにより反射し受光レンズ5 を通
って受光素子6 に入射する。つまり、図中、発光素子3
からの出射光と受光素子6 への入射光とがなす角度ａ
は、走査始点P₁から走査終点P₂までの走査ライン上での
反射角ｂと一致するようになっている。そして、もし、
検知体の走査ライン上において凹凸や傷の変位がある
と、その部分から反射して来たレーザ光が干渉するのを
利用して、検知体の走査ライン上に凹凸や傷があること
を受光素子6 でもって検出するようになっている。

【００２０】上記したように、このレーザ変位センサー
は、発光素子3 からの出射光及び走査ラインからの反射
光が反射できるよう、走査ミラー1 が大きく形成されて
いるから、図４に二点鎖線で示すように、検知体の走査
ライン上の途中から走査ミラー1 に対する入射角が異な
る外乱光が入って来ても、受光素子6 へは入射せず誤動
作が発生することがない。

【００２１】かかる走査ミラーの駆動装置にあっては、
走査ミラー1 は、上記のレーザ変位センサーのように大
型にしたいような場合であっても、従来例のようにコイ
ルと一体ではなく、単独で、しかも他方面側に薄膜状の
永久磁石1cを形成しただけの軽い状態で駆動されるの
で、比較的小さな駆動力でも容易に駆動でき、よって駆
動装置全体も小型にできる。

【００２２】次に、第２実施例を図５に基づいて説明す
る。このものは、磁気発生部2 が、第１実施例と相違す
るだけで、その他の構成は同じである。つまり、第１実
施例の磁気発生部2 は、コイル2aがコイル枠2bに巻回さ
れているだけで、鉄芯を用いていない、いわゆる中空コ
イルであるのに対し、本実施例の磁気発生部2 は、Ｈ字
状の鉄芯2cの中央片にコイル2aが直接巻回されている。

【００２３】かかる走査ミラーの駆動装置にあっては、
磁気発生部2 は鉄芯2cを用いているので、コイル磁束の
漏れが少なくなって、第１実施例よりもさらに小さな駆
動力で駆動できるものとなる。

【００２４】次に、第３実施例を図６及び図７に基づい
て説明する。このものは、第１実施例と磁気発生部2 の
配設状態が相違している。つまり、磁気発生部2 は、第
１実施例では永久磁石1cが形成された走査ミラー1 の他
方面側に所定の距離を隔てて配設されているが、本実施
例の磁気発生部2 は、走査ミラー1 を外囲するよう所定
の距離を隔ててコイル枠2bに巻回されて配設されてい
る。そして、一端部を走査ミラー1 に固着された支持部
材1dが、その他端部をコイル枠2bに一体成形により固着
されている。この場合でも、図７に示すように、磁気発
生部2 の巻回軸の一方側及び他方側は、それぞれ異極に
磁化されるから、永久磁石1cの磁極との間で吸引及び反
発力が働き、第１実施例と同様にして、走査ミラー1 は
支持部材1dがねじられることによって、矢示のように角
変位するよう駆動される。

【００２５】かかる走査ミラーの駆動装置にあっては、
磁気発生部2 は、走査ミラー1 と支持部材1dを介して一
体化されているから、第１実施例の効果に加えて、さら
に組立てし易いものとなる。

【００２６】次に、第４実施例を図８に基づいて説明す
る。このものは、磁気発生部2 が、第１実施例と相違す
るだけで、その他の構成は同じである。つまり、第１実
施例の磁気発生部2 は、断面が円状である通常のコイル
2aがコイル枠2bに巻回されているが、本実施例の磁気発
生部2 は、平板状のガラス基板又はシリコン等の半導体
基板2dの面上に、箔状のコイル2aが渦巻き状に巻回して
一体形成され、走査ミラー1 の他方面側に設けた永久磁
石1cに対面するように配設されている。

【００２７】かかる走査ミラーの駆動装置にあっては、
磁気発生部2 が、平板状に形成され、走査ミラー1 の他
方面側に対面するように配設されているから、第１実施
例の効果に加えて、全体がフラット状になって、さらに
小型化し易いものとなる。

【００２８】なお、第１乃至第４のいずれの実施例の場
合でも、走査ミラー1 の鏡面部1bは、母材であるガラス
板1aの一方面にアルミ等を蒸着して形成されているが、
それに代えて、母材として初めから表面が鏡面状に仕上
げられているシリコン等の半導体基板やステンレス板等
を利用してもよく、その場合はアルミ等を蒸着する必要
がない。

【００２９】また、上記の実施例では、走査ミラーの駆
動装置は、レーザ変位センサーに使用された場合を示し
ているが、これに限ることなく、ある２点間に光を走査
しながら照射したいような用途であれば、勿論使用でき
る。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載のものは、磁気発生部は、
コイルを通電されると、そのコイルが走査ミラーの駆動
軸に直交する方向を巻回軸とするとともに走査ミラーの
他方面側に所定の距離を隔てて配設されているから、走
査ミラーは、両端部を結ぶ駆動軸の両側を異極に着磁し
て他方面側に形成された薄膜状の永久磁石と磁気発生部
との間で働く吸引及び反発力でもって駆動軸を中心とし
て角変位することによって、一方面側の鏡面部により反
射された光を走査でき、従って、走査ミラーは、従来例
のようにコイルと一体ではなく、単独で、しかも他方面
側に薄膜状の永久磁石を形成しただけの軽い状態で駆動
されるので、走査ミラーを大型にしたいような場合であ
っても、比較的小さな駆動力でも容易に駆動でき、よっ
て駆動装置全体も小型にできる。

【００３１】また、請求項２記載のものは、磁気発生部
が、平板状に形成され、走査ミラーの他方面側に対面す
るように配設されているから、全体がフラット状になっ
て、さらに小型化し易いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図２】同上の走査ミラーに形成された永久磁石の着磁
状態を示す斜視図である。

【図３】同上の動作状態を示す説明図である。

【図４】同上のものを使用したレーザ変位センサーを示
す斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す斜視図である。

【図７】同上の動作状態を示す説明図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す斜視図である。

【図９】従来例を示す斜視図である。

【図１０】同上の矢示側面図であって、動作状態を示す
説明図である。

【図１１】同上のものを使用したレーザ変位センサーを
示す斜視図である。

【符号の説明】

2 1 走査ミラー 1b 鏡面部 1c 永久磁石 1e 駆動軸 2 磁気発生部 2a コイル 2d 平板状の基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを有する磁気発生部と、鏡面部に
   より反射された光が走査されるようコイルを通電するこ
   とによって発生する磁気発生部の磁気に応じて角変位し
   て駆動される平板状の走査ミラーと、を備えた走査ミラ
   ーの駆動装置において、 走査ミラーは、両端部を結ぶ駆動軸を中心として角変位
   可能なよう両端支持されるとともに一方面側が鏡面部で
   他方面側が駆動軸の両側を異極に着磁した薄膜状の永久
   磁石で形成され、磁気発生部は、走査ミラーの駆動軸に
   直交する方向をコイルの巻回軸とするとともに走査ミラ
   ーの他方面側に所定の距離を隔てて配設されてなること
   を特徴とする走査ミラーの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記磁気発生部は、平板状の基板の面上
   に、箔状のコイルが渦巻き状に巻回して一体形成されて
   なることを特徴とする請求項１記載の走査ミラーの駆動
   装置。