JPH11202226A - Light deflector - Google Patents
Light deflectorInfo
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- JPH11202226A JPH11202226A JP866698A JP866698A JPH11202226A JP H11202226 A JPH11202226 A JP H11202226A JP 866698 A JP866698 A JP 866698A JP 866698 A JP866698 A JP 866698A JP H11202226 A JPH11202226 A JP H11202226A
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- movable plate
- drive coil
- center axis
- magnetic field
- torsion
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を反
射し、その反射光を2次元走査させるための光偏向器に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector for reflecting light from a light source and scanning the reflected light two-dimensionally.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、文献「矢田恒二、機能材料 16
(1996), 68-73」に開示された光偏向器が知られてお
り、この光偏向器は、図16に示すように、ねじり・た
わみばね1002及び台形状の可動部1004からなる
共振系1005と、可動部1004に設けられた対称形
の反射鏡1003と、ピエゾ抵抗素子1001とを備え
ており、これらの構成品は、シリコン製半導体基板10
00を加工形成することによって、一体的に形成されて
いる。なお、可動部1004は、非対称に形成されてお
り、その重心は、ねじり・たわみばね1002のねじれ
中心軸から偏心した位置に設定されている。2. Description of the Related Art For example, see the document "Koji Yada, Functional Materials 16
(1996), 68-73 "is known. This optical deflector is, as shown in FIG. 16, a resonance system comprising a torsion / flexure spring 1002 and a trapezoidal movable portion 1004. 1005, a symmetrical reflecting mirror 1003 provided on the movable part 1004, and a piezoresistive element 1001.
00 is formed integrally by processing. The movable portion 1004 is formed asymmetrically, and its center of gravity is set at a position eccentric from the torsion center axis of the torsion / flexion spring 1002.
【0003】このような光偏向器によれば、ピエゾ抵抗
素子1001に適切な電圧波形を印加すると、ピエゾ抵
抗素子1001は、電圧波形の振幅に従って伸縮する。
このピエゾ抵抗素子1001が伸縮した際に生じる力
は、ねじり・たわみばね1002を介して可動部100
4に伝達される。このとき、可動部1004は、図中紙
面に垂直な方向にたわみ振動すると同時に、ねじり・た
わみばね1002のねじれ中心軸回りにねじれ振動す
る。この結果、可動部1004が、2次元駆動して反射
鏡1003を2次元方向に駆動させることによって、こ
の反射鏡1003からの反射光を2次元走査させてい
る。According to such an optical deflector, when an appropriate voltage waveform is applied to the piezoresistive element 1001, the piezoresistive element 1001 expands and contracts according to the amplitude of the voltage waveform.
The force generated when the piezoresistive element 1001 expands and contracts is applied to the movable part 100 via a torsion / flexure spring 1002.
4 is transmitted. At this time, the movable portion 1004 flexes and vibrates in a direction perpendicular to the paper surface of the drawing, and at the same time, vibrates around the torsion center axis of the torsion / flexion spring 1002. As a result, the movable unit 1004 performs two-dimensional driving to drive the reflecting mirror 1003 in the two-dimensional direction, thereby causing the reflected light from the reflecting mirror 1003 to perform two-dimensional scanning.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術の光偏向器において、可動部1004の重心
は、ねじり・たわみばね1002のねじれ中心軸上に設
定されていない。このため、可動部の重心が、ねじり・
たわみばねのねじれ中心軸上に設定された他の共振系に
比べて、外部振動に対して可動部1004が影響を受け
易いといった問題がある。However, in the above-described conventional optical deflector, the center of gravity of the movable portion 1004 is not set on the torsion center axis of the torsion / flexion spring 1002. Therefore, the center of gravity of the movable part
There is a problem that the movable portion 1004 is more susceptible to external vibrations than other resonance systems set on the torsion center axis of the flexure spring.
【0005】また、たわみ振動とねじれ振動とを同時に
発生させるために(即ち、2次元駆動させるために)、
可動部1004は、非対称に形成されている。このた
め、光偏向器を何らかの容器に収容する場合、可動部1
004の外形(特に、非対称に形成された部分)に対応
した収容スペースを容器内に広く確保しなければならな
い。この結果、容器の寸法が拡大及び変形して、容器が
大型化してしまう。In order to simultaneously generate flexural vibration and torsional vibration (ie, for two-dimensional driving),
The movable part 1004 is formed asymmetrically. For this reason, when the optical deflector is housed in any container, the movable unit 1
A large accommodating space corresponding to the outer shape of 004 (particularly, an asymmetrically formed portion) must be ensured in the container. As a result, the dimensions of the container are enlarged and deformed, and the container is enlarged.
【0006】容器を小型化するためには、可動部100
4をねじれ中心軸に対して略対称に形成して、反射鏡1
003と可動部1004の外形を一致させれば良い。し
かし、このような構成において、たわみ振動とねじれ振
動とを可動部1004に同時に発生させるためには、そ
の原理や構造上の問題から非常に困難且つ複雑な構成と
なり、装置の製造コストが上昇してしまうといった新た
な問題が発生してしまう。In order to reduce the size of the container, the movable part 100
4 is formed substantially symmetrically with respect to the center axis of the torsion,
What is necessary is just to make the outer shape of 003 and the movable part 1004 coincide. However, in such a configuration, in order to simultaneously generate flexural vibration and torsional vibration in the movable portion 1004, a very difficult and complicated configuration is required due to its principle and structural problems, and the manufacturing cost of the device increases. New problems such as
【0007】本発明は、このような問題を解決するため
に成されており、その目的は、外部振動の影響を受ける
こと無く、安定して光を2次元走査させることが可能な
小型で低価格な光偏向器を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a small, low-power, stable two-dimensional scanning of light without being affected by external vibration. It is to provide an inexpensive optical deflector.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の光偏向器は、少なくとも一方の面に
光を反射する反射面を形成可能な可動板と、この可動板
を弾性的に支持すると共に、ねじれ変形と同時にたわみ
変形自在な片持ち梁と、前記可動板に形成され、所定の
電流を通電可能な駆動コイルと、前記駆動コイルに対し
て所定の磁場を作用させることが可能な磁場発生手段と
を備え、通電された前記駆動コイルと前記磁場発生手段
との相互作用によって、前記可動板をねじれ方向と共に
たわみ方向に変位させる光偏向器において、前記可動板
の重心は、前記片持ち梁のねじれ中心軸上に略一致して
いる。In order to achieve the above object, an optical deflector according to the present invention comprises a movable plate capable of forming a reflecting surface for reflecting light on at least one surface, and a movable plate having a movable surface. A cantilever that is elastically supported and is capable of bending and deforming simultaneously with torsional deformation, a drive coil formed on the movable plate and capable of supplying a predetermined current, and applying a predetermined magnetic field to the drive coil. A magnetic field generating means capable of displacing the movable plate in a bending direction along with a torsion direction by an interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means. Substantially coincides with the torsion center axis of the cantilever.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
に係る光偏向器について、図1及び図2を参照して説明
する。なお、図1(a)は、本実施の形態の光偏向器の
斜視図、図1(b)は、図1(a)のb−b線に沿う断
面図、図2は、上面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical deflector according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A is a perspective view of the optical deflector according to the present embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 1A, and FIG. is there.
【0010】図1及び図2に示すように、本実施の形態
の光偏向器は、可動板101と、この可動板101を弾
性的に支持すると共に、ねじれ変形と同時にたわみ変形
自在なねじり・たわみばね102と、このねじり・たわ
みばね102を支持する支持体111とを備えており、
これら可動板101及びねじり・たわみばね102並び
に支持体111は、共に、一般的な半導体製造プロセス
によって一体的に形成されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the optical deflector according to the present embodiment has a movable plate 101 and a torsion member that elastically supports the movable plate 101 and that is capable of being simultaneously deformed and flexibly deformed. A flexure spring 102, and a support 111 that supports the torsion / flexure spring 102,
The movable plate 101, the torsion / flexion spring 102, and the support 111 are integrally formed by a general semiconductor manufacturing process.
【0011】支持体111は、所定の固定方法(例え
ば、ネジ止め、接着)で支持部材110に固定されてお
り、この支持部材110は、中抜き矩形状を成してい
る。そして、支持体111を支持部材110に固定する
ことによって、ねじり・たわみばね102に弾性支持さ
れた可動板101は、ねじれ方向と同時にたわみ方向に
変位することができるように、中抜き矩形状の支持部材
110に支持されることになる。The support member 111 is fixed to the support member 110 by a predetermined fixing method (for example, screwing, bonding), and the support member 110 has a hollow rectangular shape. Then, by fixing the support 111 to the support member 110, the movable plate 101 elastically supported by the torsion / flexion spring 102 can be displaced in the flexure direction simultaneously with the torsion direction. It will be supported by the support member 110.
【0012】支持部材110には、可動板101をねじ
れ振動及びたわみ振動させるために用いる永久磁石10
4が所定の固定方法(例えば、ネジ止め、接着)で固定
されている。The support member 110 has a permanent magnet 10 used for torsional vibration and flexural vibration of the movable plate 101.
4 is fixed by a predetermined fixing method (for example, screwing, bonding).
【0013】本実施の形態では、その一例として、永久
磁石104は、可動板101の辺C−Dに平行且つ相対
して固定されている。可動板101は、ねじり・たわみ
ばね102のねじれ中心軸Aに対して対称に形成されて
おり、その重心は、ねじれ中心軸A上に一致している。
これにより、外部振動に対して可動板101のねじれ振
動が発生し難い作用効果が生まれる。In this embodiment, as an example, the permanent magnet 104 is fixed parallel to and opposed to the side CD of the movable plate 101. The movable plate 101 is formed symmetrically with respect to the torsion center axis A of the torsion / flexion spring 102, and its center of gravity coincides with the torsion center axis A.
As a result, an operational effect is produced in which the torsional vibration of the movable plate 101 hardly occurs in response to external vibration.
【0014】なお、可動板101の主材料としては、振
動中に反射面が変形しない材料(例えば、高剛性材料で
ある単結晶シリコン、窒化シリコン、アルミなど)が望
ましい。The main material of the movable plate 101 is preferably a material whose reflective surface is not deformed during vibration (for example, high-rigidity material such as single crystal silicon, silicon nitride, and aluminum).
【0015】半導体製造プロセスによって一体的に形成
される本実施の形態の光偏向器において、可動板101
及び支持体111は、単結晶シリコン基板103上に、
窒化シリコン層105、第1のポリイミド層113、第
2のポリイミド層114を積層して構成されており、ね
じり・たわみばね102は、第1のポリイミド層113
及び第2のポリイミド層114から構成されている。な
お、ねじり・たわみばね102の製造プロセス中におい
て、窒化シリコン層105をマスクとして用いることに
よって、単結晶シリコン基板103が部分的にエッチン
グ除去されていると共に、その後の処理において、窒化
シリコン層105も部分的に除去されている。In the optical deflector of the present embodiment integrally formed by a semiconductor manufacturing process, the movable plate 101
And the support 111 are provided on the single crystal silicon substrate 103.
The torsion / flexure spring 102 is formed by laminating a silicon nitride layer 105, a first polyimide layer 113, and a second polyimide layer 114.
And the second polyimide layer 114. Note that during the manufacturing process of the torsion / flexion spring 102, the single crystal silicon substrate 103 is partially etched away by using the silicon nitride layer 105 as a mask, and in the subsequent processing, the silicon nitride layer 105 is also removed. It has been partially removed.
【0016】このような積層構造を有する光偏向器にお
いて、可動板101を構成する窒化シリコン層105の
上面には、両端にコンタクトパッド107を有するアル
ミ製の駆動コイル106が延在されており、第1のポリ
イミド層113の上面には、支持体111からねじり・
たわみばね102を介して延出したアルミ製の電流供給
用配線108が形成されている。In the optical deflector having such a laminated structure, an aluminum driving coil 106 having contact pads 107 at both ends extends on the upper surface of the silicon nitride layer 105 constituting the movable plate 101. The upper surface of the first polyimide layer 113 is twisted from the support 111.
An aluminum current supply wiring 108 extending through the flexible spring 102 is formed.
【0017】電流供給用配線108は、ねじれ中心軸A
に対して対称且つ平行に配置された第1及び第2の配線
108-1,108-2から構成されている。これら第1及
び第2の配線108-1,108-2の基端には、夫々、電
極109が形成されており、その先端は、夫々、第1の
ポリイミド層113を介してコンタクトパッド107に
接続されている。The current supply wiring 108 has a torsion center axis A
And first and second wirings 108-1 and 108-2 arranged symmetrically and in parallel with respect to. An electrode 109 is formed at the base end of each of the first and second wirings 108-1 and 108-2, and the front end thereof is connected to the contact pad 107 via the first polyimide layer 113, respectively. It is connected.
【0018】なお、窒化シリコン層105は、単結晶シ
リコン基板103と駆動コイル106との間の絶縁材と
して用いられており、第1のポリイミド層113は、駆
動コイル106と電流供給用配線108との間の絶縁材
として用いられている。駆動コイル106及び電流供給
用配線108を第1及び第2のポリイミド層113,1
14とで外界から隔離したことによって、電気的要素の
酸化に起因した劣化を防止することができる。The silicon nitride layer 105 is used as an insulating material between the single crystal silicon substrate 103 and the driving coil 106, and the first polyimide layer 113 is formed between the driving coil 106 and the current supply wiring 108. It is used as an insulating material between them. The drive coil 106 and the current supply wiring 108 are connected to the first and second polyimide layers 113 and 1.
By isolating the electrical element from the outside, deterioration due to oxidation of the electrical element can be prevented.
【0019】なお、本実施の形態に適用可能な半導体製
造プロセスについて、簡単に説明すると、上述したよう
な光偏向器は、永久磁石104と支持部材110を除い
て、一連の半導体製造プロセスによって一括して作製す
ることができる。例えば、窒化シリコン層105は、プ
ラズマCVD法により成膜した後、フォトリソグラフィ
によりパターニングを行う。第1のポリイミド層113
は、スピンコート法又は印刷法などで形成する。アルミ
製の駆動コイル106及び電流供給用配線108は、ス
パッタリングによって成膜した後、所定形状にフォトリ
ソグラフィ処理を施す。単結晶シリコン基板103は、
窒化シリコン層105をマスクとして、強アルカリのエ
ッチング液(例えば、水酸化カリウム水溶液など)でエ
ッチングして形成する。The semiconductor manufacturing process applicable to this embodiment will be briefly described. The above-described optical deflector, except for the permanent magnet 104 and the support member 110, is collectively formed by a series of semiconductor manufacturing processes. Can be manufactured. For example, after the silicon nitride layer 105 is formed by a plasma CVD method, patterning is performed by photolithography. First polyimide layer 113
Is formed by a spin coating method or a printing method. The aluminum drive coil 106 and the current supply wiring 108 are formed by sputtering, and then subjected to photolithography in a predetermined shape. The single crystal silicon substrate 103
The silicon nitride layer 105 is used as a mask for etching with a strong alkaline etchant (eg, an aqueous solution of potassium hydroxide).
【0020】このような半導体製造プロセスを利用すれ
ば、永久磁石104と支持部材110を除く部分につい
ては、一体形成することができるため、組立の手間や、
組立の際に各部品の位置関係などに狂いが生じるような
自体を回避することが可能となる。If such a semiconductor manufacturing process is used, portions other than the permanent magnet 104 and the support member 110 can be integrally formed.
At the time of assembly, it is possible to avoid such a situation that the positional relationship between the components becomes incorrect.
【0021】また、可動板101には、その図1(b)
における下側面の全体に亘って、光を反射するための反
射面112を形成することが可能である。この結果、可
動板101には、反射に寄与しない無駄な部分が無くな
るため、可動板101の外形寸法を反射面112が必要
とする最も小さな寸法に設計することができ、小型化し
た光偏向器を提供することが可能となる。FIG. 1B shows the movable plate 101.
It is possible to form a reflecting surface 112 for reflecting light over the entire lower surface of the light emitting device. As a result, since the movable plate 101 has no useless portion that does not contribute to reflection, the outer dimensions of the movable plate 101 can be designed to be the smallest size required by the reflection surface 112, and a miniaturized optical deflector is provided. Can be provided.
【0022】なお、本実施の形態において、可動板10
1の裏面側の反射面112を構成する単結晶シリコン基
板103の研磨面をそのまま反射面として利用すること
が可能であり、これにより反射面形成のための加工時間
や材料を節約することができる。また、例えば波長65
0nm程度のレーザー光を反射させる場合には、単結晶
シリコンに比べて反射率の高い材料(例えば、アルミ)
を反射面112に成膜することが好ましい。In this embodiment, the movable plate 10
The polished surface of the single-crystal silicon substrate 103 constituting the reflection surface 112 on the back surface side of the substrate 1 can be used as it is as the reflection surface, thereby saving processing time and material for forming the reflection surface. . Also, for example, a wavelength of 65
When a laser beam of about 0 nm is reflected, a material having a higher reflectance than single crystal silicon (for example, aluminum)
Is preferably formed on the reflection surface 112.
【0023】また、中抜き矩形状の支持部材110に
は、主材料として軟鉄が用いられている。この場合、支
持部材110は、光偏向器をパッケージングする容器
(図示しない)と一体的に形成しても良い。なお、容器
は、例えばモールディング技術などで形成する。この構
成によれば、実質的に、部品点数が1つ減るため、製造
プロセスを簡略化することが可能となる。また、支持部
材110は、永久磁石104のバックヨークの役目を兼
ねているため、永久磁石104から発生する磁場を効率
良く駆動コイル106に作用する効果を生じる。The hollow rectangular support member 110 is made of soft iron as a main material. In this case, the support member 110 may be formed integrally with a container (not shown) for packaging the optical deflector. The container is formed by, for example, a molding technique. According to this configuration, the number of parts is substantially reduced by one, so that the manufacturing process can be simplified. In addition, since the support member 110 also serves as a back yoke of the permanent magnet 104, an effect of efficiently applying a magnetic field generated from the permanent magnet 104 to the drive coil 106 is generated.
【0024】なお、支持部材110の材料としては、軟
鉄の他に、例えば、アルミ、プラスチック等を用いても
良いが、この場合はバックヨークの役目はしない。しか
し、アルミ、プラスチックを用いると軟鉄より比重が小
さいので、光偏光器を軽量化でるという効果が生じる。The material of the support member 110 may be, for example, aluminum or plastic in addition to soft iron, but in this case, the back yoke does not function. However, when aluminum or plastic is used, since the specific gravity is smaller than that of soft iron, the effect of reducing the weight of the optical polarizer is produced.
【0025】また、駆動コイル106は、可動板101
の四辺C−C´,C´−D´,D´−D,D−Cに沿っ
て互いに平行に複数周(本実施の形態では、4周半)配
回されており、辺C−C´に沿って平行且つ相対して延
在する駆動コイル106相互の間隔cと、辺D−D´に
沿って平行且つ相対して延在する駆動コイル106相互
の間隔dとは、異なる長さとなっている。The driving coil 106 is provided on the movable plate 101.
Are arranged in parallel with each other (four and a half in this embodiment) along the four sides CC ′, C′-D ′, D′-D, and DC. The distance c between the drive coils 106 extending parallel and oppositely along ′ and the distance d between the drive coils 106 parallel and oppositely extending along the side DD ′ have different lengths. Has become.
【0026】このため、辺C−Dに沿って平行且つ相対
して延在する第2周目〜第4周目の駆動コイル106-2
〜106-4の長さは、ねじれ中心軸Aを中心にして、非
対称となっている。For this reason, the drive coils 106-2 for the second to fourth turns extending in parallel and oppositely along the side CD.
The length of 106106-4 is asymmetric about the torsion center axis A.
【0027】本実施の形態では、その一例として、辺C
−Dに沿って平行且つ相対して延在する第2周目〜第4
周目の駆動コイル106-2〜106-4の長さは、夫々、
ねじれ中心軸Aを中心にして、D側の方がC側に比べて
短くなっている。In the present embodiment, as an example, the side C
2nd to 4th parallel and oppositely extending along -D
The lengths of the drive coils 106-2 to 106-4 in the lap are respectively
With the torsion center axis A as the center, the D side is shorter than the C side.
【0028】そして、辺C−Dに沿って平行且つ相対し
て延在する第2周目〜第4周目の駆動コイル106-2〜
106-4において、ねじれ中心軸Aに対してC側とD側
の長さの違いは、第2周目から第4周目に移行するに従
って順に短くなっている。この結果、そのC側の駆動コ
イル106-1〜106-4の長さの合計は、D側の駆動コ
イル106-1〜106-4の長さの合計に比べて長くなっ
ている。Then, the drive coils 106-2 for the second to fourth turns extending in parallel and oppositely along the side CD are provided.
In 106-4, the difference in length between the C side and the D side with respect to the torsion center axis A decreases in order from the second round to the fourth round. As a result, the total length of the drive coils 106-1 to 106-4 on the C side is longer than the total length of the drive coils 106-1 to 106-4 on the D side.
【0029】ところで、永久磁石104及び支持部材1
10を含む磁気回路によって発生する磁場は、永久磁石
104に近接して対面する駆動コイル106の長さが長
くなるに従って強く作用する。The permanent magnet 104 and the support member 1
The magnetic field generated by the magnetic circuit including 10 acts strongly as the length of the drive coil 106 facing the permanent magnet 104 increases.
【0030】本実施の形態では、ねじれ中心軸Aに対し
てC側の駆動コイル106-1〜106-4の長さの合計
が、D側の駆動コイル106-1〜106-4の長さの合計
に比べて長くなっている。この結果、フレミングの左手
の法則に基づいてC側の駆動コイル106-1〜106-4
に作用する力は、D側の駆動コイル106-1〜106-4
に作用する力に比べて大きくなる。従って、可動板10
1に対して、ねじれ中心軸A回りにねじれ振動を与える
ことが可能となる。In this embodiment, the total length of the drive coils 106-1 to 106-4 on the C side with respect to the torsion center axis A is the length of the drive coils 106-1 to 106-4 on the D side. It is longer than the total. As a result, based on Fleming's left-hand rule, the C-side drive coils 106-1 to 106-4
Is applied to the D side drive coils 106-1 to 106-4.
Larger than the force acting on the Therefore, the movable plate 10
1 can be given a torsional vibration about the torsion center axis A.
【0031】次に、本実施の形態の光偏向器の動作につ
いて説明する。一対の電極109から電流供給用配線1
08に交流電流を通電すると、駆動コイル106は、永
久磁石104から発生する磁気作用によって(即ち、フ
レミングの左手の法則によって)、ねじり・たわみばね
102のたわみ方向へ交流電流値に比例した力を受け
る。この結果、可動板101は、所定の周期でたわみ振
動する。Next, the operation of the optical deflector of this embodiment will be described. Current supply wiring 1 from a pair of electrodes 109
When an alternating current is applied to the torsion coil 08, the drive coil 106 generates a force proportional to the alternating current value in the bending direction of the torsion / flexion spring 102 by the magnetic action generated from the permanent magnet 104 (that is, by Fleming's left-hand rule). receive. As a result, the movable plate 101 deflects and vibrates at a predetermined cycle.
【0032】このとき同時に、駆動コイル106に作用
する力は、ねじれ中心軸Aを中心にして、D側の方がC
側に比べて大きくなる。この結果、可動板101は、ね
じれ振動する。At this time, simultaneously, the force acting on the drive coil 106 is C
It is larger than the side. As a result, the movable plate 101 undergoes torsional vibration.
【0033】このように、たわみ振動とねじれ振動が同
時に生じることによって、可動板101を2次元方向へ
駆動させることができる。本実施の形態によれば、可動
板101を対称に形成して反射面112と外形を一致さ
せると共に、可動板101の重心と、ねじり・たわみば
ね102のねじれ中心軸とを一致させることができるた
め、外部振動の影響を受けること無く、安定して光を2
次元走査させることが可能な小型で低価格な光偏向器を
提供することができる。As described above, since the flexural vibration and the torsional vibration are simultaneously generated, the movable plate 101 can be driven in the two-dimensional direction. According to the present embodiment, the movable plate 101 can be formed symmetrically so that the outer shape matches the reflection surface 112, and the center of gravity of the movable plate 101 can be matched with the torsion center axis of the torsion / flexure spring 102. Therefore, light can be stably emitted without being affected by external vibration.
A small and inexpensive optical deflector capable of performing dimensional scanning can be provided.
【0034】更に、本実施の形態によれば、永久磁石1
04の形が四角形なので、一般的なケースにパッケージ
ングする際に適した形状であり、また、永久磁石104
の数が1つで済むので、省スペース化が実現できる。Further, according to the present embodiment, the permanent magnet 1
04 is a quadrangle, which is suitable for packaging in a general case.
Since only one is required, space saving can be realized.
【0035】なお、本発明は、上記第1の実施の形態に
限定されることは無く、任意に変更することが可能であ
る。例えば、可動板101のねじり信号の固有振動数を
Ft、たわみ振動の固有振動数をFbとすると、一対の
電極109に通電する交流電流は、周波数Ftの正弦波
と周波数Fbの正弦波とを合成したものにしても良い。
このように設定すると、ねじり方向及びたわみ方向に効
率よく可動板101を振動させることが可能となる。The present invention is not limited to the first embodiment but can be arbitrarily changed. For example, assuming that the natural frequency of the torsional signal of the movable plate 101 is Ft and the natural frequency of the flexural vibration is Fb, the alternating current flowing through the pair of electrodes 109 has a sine wave of the frequency Ft and a sine wave of the frequency Fb. It may be synthesized.
With this setting, it is possible to efficiently vibrate the movable plate 101 in the twisting direction and the bending direction.
【0036】また、駆動コイル106の巻数は、4周半
に限定されることは無く、他の巻き数に変更しても同様
の作用効果を実現できる。また、辺C−Dに平行且つ相
対して延在する駆動コイル106の部分は、可能な限り
可動板101の縁に近接させることが好ましい。このよ
うな構成にすれることにより、ねじり・たわみばね10
2のたわみ方向のトルクを大きくすることができるた
め、ねじれ方向及びたわみ方向の振動振幅を大きくする
ことが可能となる。The number of turns of the drive coil 106 is not limited to four and a half, and the same operation and effect can be realized even if the number of turns is changed to another. Further, it is preferable that a portion of the drive coil 106 extending in parallel with and opposed to the side CD is as close to the edge of the movable plate 101 as possible. With such a configuration, the torsion / flexion spring 10
Since the torque in the bending direction can be increased, the vibration amplitude in the torsional direction and the bending direction can be increased.
【0037】また、駆動コイル106を例えば図3に示
すような形状にしても良い。また、例えば図4に示すよ
うに、辺C−C´に対面して永久磁石104-1を更に増
設しても良い。この構成によれば、駆動コイル106の
辺C−C´に沿った部分にも力が生じるため、ねじり方
向のトルクを更に大きくすることができ、大きな振動振
幅を得ることが可能となる。Further, the drive coil 106 may have a shape as shown in FIG. 3, for example. Further, for example, as shown in FIG. 4, a permanent magnet 104-1 may be further provided facing the side CC ′. According to this configuration, since a force is also generated in a portion along the side CC ′ of the drive coil 106, the torque in the torsional direction can be further increased, and a large vibration amplitude can be obtained.
【0038】また、例えば図5に示すように、可動板1
01の辺C−D,C´−D´を長くしても良い。この構
成によれば、ねじれ方向とたわみ方向の振幅を共に大き
くすることが可能となる。Further, for example, as shown in FIG.
The sides CD and C'-D 'of 01 may be lengthened. According to this configuration, it is possible to increase both the amplitude in the torsion direction and the amplitude in the bending direction.
【0039】また、例えば図6に示すように、可動板1
01の表面側(図6における上側の面)に、アルミ等の
材質の反射面112-1を例えばスパッタリング等で別途
形成しても良い。Also, for example, as shown in FIG.
A reflective surface 112-1 made of a material such as aluminum may be separately formed on the front surface side of 01 (upper surface in FIG. 6) by, for example, sputtering.
【0040】また、例えば図7に示すように、1つの駆
動コイル106を第1及び第2の駆動コイル404,4
05に置き換えた構成にしても良い。この場合、第1の
駆動コイル404の一端は、コンタクトパッド107-1
を介して第1の配線108-1に接続され、第2の駆動コ
イル405の一端は、コンタクトパッド107-3を介し
て第2の配線108-2に接続されている。更に、第1の
駆動コイル404の他端と第2の駆動コイル405の他
端とは、夫々のコンタクトパッド107-2,107-4か
ら配線403を介して互いに連結している。As shown in FIG. 7, for example, one drive coil 106 is connected to the first and second drive coils 404 and 4.
05. In this case, one end of the first drive coil 404 is connected to the contact pad 107-1.
And one end of the second drive coil 405 is connected to the second wiring 108-2 via the contact pad 107-3. Further, the other end of the first drive coil 404 and the other end of the second drive coil 405 are connected to each other from the respective contact pads 107-2 and 107-4 via a wiring 403.
【0041】なお、配線403は、第1のポリイミド層
113(図1参照)によって第1及び第2の駆動コイル
404,405から絶縁されている。この場合、配線4
03は、半導体製造プロセス中に、第1及び第2の配線
108-1,108-2と同時にフォトリソグラフィ処理に
よって形成することができる。The wiring 403 is insulated from the first and second drive coils 404 and 405 by the first polyimide layer 113 (see FIG. 1). In this case, wiring 4
03 can be formed by photolithography simultaneously with the first and second wirings 108-1 and 108-2 during the semiconductor manufacturing process.
【0042】この構成において、永久磁石104に相対
する第1及び第2の駆動コイル404,405に着目す
ると、一対の電極109から電流供給用配線108を介
して交流電流を通電した際に、第1の駆動コイル404
に電流I3-1が流れているときは、第2の駆動コイル4
05には、電流I3-2が流れ、第1の駆動コイル404
に電流I4-1が流れているときは、第2の駆動コイル4
05には、電流I4-2が流れる。In this configuration, focusing on the first and second drive coils 404 and 405 facing the permanent magnet 104, when an alternating current is applied from the pair of electrodes 109 via the current supply wiring 108, One drive coil 404
When the current I3-1 is flowing through the second drive coil 4
05, the current I3-2 flows and the first drive coil 404
When the current I4-1 flows through the second drive coil 4
At 05, a current I4-2 flows.
【0043】この場合、永久磁石104と第1及び第2
の駆動コイル404,405との間の磁気的相互作用に
よって、永久磁石104に相対する第1及び第2の駆動
コイル404,405には、紙面に垂直方向の力が働
き、その方向は、常に、第1の駆動コイル404と第2
の駆動コイル405において、互いに逆向きになる。In this case, the permanent magnet 104 and the first and second
Interaction between the first and second drive coils 404 and 405 facing the permanent magnet 104 due to the magnetic interaction between the first and second drive coils 404 and 405, the force in the direction perpendicular to the plane of the drawing is always applied. , The first drive coil 404 and the second
Are opposite to each other.
【0044】この結果、ねじれ中心軸Aを中心にして、
C側に在る第1の駆動コイル404の部分に作用する力
は、D側に在る第1の駆動コイル404の部分と第2の
駆動コイル405とに作用する力に比べて大きくなる。
従って、可動板101は、ねじれ振動と同時にたわみ振
動することになる。As a result, with the torsion center axis A as the center,
The force acting on the portion of the first drive coil 404 on the C side is greater than the force acting on the portion of the first drive coil 404 and the second drive coil 405 on the D side.
Therefore, the movable plate 101 bends and vibrates simultaneously with the torsional vibration.
【0045】次に、本発明の第2の実施の形態に係る光
偏向器について、図8を参照して説明する。なお、本実
施の形態の説明に際し、第1の実施の形態と同一の構成
には同一符号を付して、その説明を省略する。Next, an optical deflector according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of the present embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0046】図8に示すように、本実施の形態に適用し
た駆動コイル504は、可動板101の四辺C−C´,
C´−D´,D´−D,D−Cに沿って互いに平行に且
つ可動板101の縁近傍に沿って複数周(本実施の形態
では、4周半)配回されている。As shown in FIG. 8, the drive coil 504 applied to the present embodiment has four sides CC ′,
A plurality of turns (four and a half in the present embodiment) are arranged parallel to each other along C′-D ′, D′-D, and DC and along the vicinity of the edge of the movable plate 101.
【0047】また、支持部材110には、可動板101
の三辺C´−C,C−D,D−D´に平行に且つ相対し
て、3つの永久磁石501,502,503が固定され
ている。具体的には、2つの永久磁石502,503
は、駆動コイル504に対して図中矢印で示す方向の磁
場H1が生じるように、対向配置されている。また、残
りの1つの永久磁石501は、駆動コイル504に対し
て図中矢印で示す方向の磁場H2が生じるように、配置
されている。Further, the movable plate 101 is
The three permanent magnets 501, 502, 503 are fixed in parallel with and opposed to the three sides C′-C, CD, DD ′. Specifically, two permanent magnets 502, 503
Are arranged so as to generate a magnetic field H1 in a direction indicated by an arrow in the drawing with respect to the drive coil 504. Further, the remaining one permanent magnet 501 is arranged such that a magnetic field H2 in a direction indicated by an arrow in the drawing is generated with respect to the drive coil 504.
【0048】次に、本実施の形態の動作を説明する。駆
動コイル504に交流電流を通電した際に、電流I1 が
流れたとき、永久磁石502に相対する駆動コイル50
4の部分には、フレミングの左手の法則に基づいて、紙
面に垂直下向きの力が作用し、一方、永久磁石503に
相対する駆動コイル504の部分には、紙面に垂直上向
きの力が作用する。Next, the operation of this embodiment will be described. When an alternating current is applied to the drive coil 504 and the current I 1 flows, the drive coil 50
The portion 4 is subjected to a vertical downward force on the paper based on Fleming's left-hand rule, while the portion of the drive coil 504 facing the permanent magnet 503 is subjected to a vertical upward force on the paper. .
【0049】これに対して、電流I2 が流れたとき、永
久磁石502と相対する駆動コイル504の部分には、
フレミングの左手の法則に基づいて、紙面に垂直上向き
の力が作用し、一方、永久磁石503に相対する駆動コ
イル504の部分には、紙面に垂直下向きの力が作用す
る。On the other hand, when the current I 2 flows, the portion of the drive coil 504 facing the permanent magnet 502
On the basis of Fleming's left-hand rule, a vertically upward force acts on the paper surface, while a portion of the drive coil 504 facing the permanent magnet 503 exerts a vertically downward force on the paper surface.
【0050】このとき、可動板101には、ねじれ中心
軸Aを中心にして、常に偶力が働くため、可動板101
は、ねじれ中心軸A回りにねじれ振動する。また、永久
磁石501に相対する駆動コイル504の部分には、フ
レミングの左手の法則に基づいて、交流電流値に比例し
た紙面に垂直方向の力が作用するため、可動板101
は、たわみ振動する。At this time, since a couple always acts on the movable plate 101 about the torsion center axis A, the movable plate 101
Vibrates torsionally around the torsion center axis A. In addition, a vertical force acts on the portion of the drive coil 504 facing the permanent magnet 501 on the paper surface in proportion to the alternating current value based on Fleming's left-hand rule.
Vibrates flexibly.
【0051】この結果、可動板101は、2次元方向に
駆動することになる。本実施の形態によれば、駆動コイ
ル504を可動板101の縁近傍に配置したことによっ
て、一定振幅の交流電流を流した場合に、他の駆動コイ
ルパターン配置に比べて、駆動コイル504に作用する
ねじり方向及びたわみ方向のトルクを大きくすることが
できる。この結果、可動板101のねじれ振動振幅及び
たわみ振動振幅を大きくすることが可能となる。なお、
他の効果は、第1の実施の形態と同様であるため、その
説明は省略する。As a result, the movable plate 101 is driven in a two-dimensional direction. According to the present embodiment, by disposing the drive coil 504 near the edge of the movable plate 101, when an alternating current having a constant amplitude is applied, the drive coil 504 acts on the drive coil 504 as compared with other drive coil pattern arrangements. The torque in the twisting direction and the bending direction can be increased. As a result, the torsional vibration amplitude and the flexural vibration amplitude of the movable plate 101 can be increased. In addition,
Other effects are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
【0052】また、本発明は、上記第2の実施の形態に
限定されることは無く、種々変更することが可能であ
る。例えば図9に示すように、永久磁石502又は永久
磁石503のいずれか一方を取り除いても同様の作用効
果を実現することができる。具体的には、永久磁石50
3を取り除いた場合でも、永久磁石502と駆動コイル
504との間の相互作用によって、可動板101をねじ
れ振動させることができると同時に、永久磁石501と
駆動コイル504との間の相互作用によって、可動板1
01をたわみ振動させることができる。The present invention is not limited to the second embodiment, but can be variously modified. For example, as shown in FIG. 9, even if either the permanent magnet 502 or the permanent magnet 503 is removed, the same operation and effect can be realized. Specifically, the permanent magnet 50
Even when 3 is removed, the movable plate 101 can be torsionally vibrated by the interaction between the permanent magnet 502 and the drive coil 504, and at the same time, the interaction between the permanent magnet 501 and the drive coil 504 Movable plate 1
01 can be flexibly vibrated.
【0053】また、図8の構成において、磁場H1の向
きが逆向きになるよう永久磁石502,503を配置し
ても良い。更に、磁場H2の向きが逆向きになるよう永
久磁石501を配置しても良い。In the configuration shown in FIG. 8, the permanent magnets 502 and 503 may be arranged so that the direction of the magnetic field H1 is reversed. Further, the permanent magnet 501 may be arranged so that the direction of the magnetic field H2 is reversed.
【0054】また、例えば図10(a),(b)に示す
ように、永久磁石502,503と軟鉄等の材料から形
成したヨーク601とによって磁気回路を形成しても良
い。この場合、磁場H1の強さを大きくすることができ
るため、駆動コイル504に対して、効率よくフレミン
グの左手の法則に基づいた力を作用させることができ
る。Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, a magnetic circuit may be formed by permanent magnets 502 and 503 and a yoke 601 made of a material such as soft iron. In this case, since the strength of the magnetic field H1 can be increased, a force based on Fleming's left-hand rule can be efficiently applied to the drive coil 504.
【0055】次に、本発明の第3の実施の形態に係る光
偏向器について、図11を参照して説明する。なお、本
実施の形態の説明に際し、第1及び第2の実施の形態と
同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略す
る。Next, an optical deflector according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of the present embodiment, the same components as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0056】図11に示すように、本実施の形態に適用
した駆動コイル504は、可動板101の四辺C−C
´,C´−D´,D´−D,D−Cに沿って互いに平行
に且つ可動板101の縁近傍に沿って複数周(本実施の
形態では、4周半)配回されている。As shown in FIG. 11, the drive coil 504 applied to the present embodiment has four sides CC of the movable plate 101.
, C′-D ′, D′-D, and DC, and are arranged in a plurality of turns (four and a half in the present embodiment) in parallel with each other and along the vicinity of the edge of the movable plate 101. .
【0057】また、支持部材110には、可動板101
の辺C−Dに対面して、磁場の強さを変化させた1つの
永久磁石701が固定されている。具体的には、この永
久磁石701は、ねじれ中心軸Aを中心にして、C側の
磁場H7の強さの平均が、D側の磁場H8の強さの平均
に比べて強くなるように構成されている。The movable member 101 is provided on the support member 110.
, One permanent magnet 701 having a changed magnetic field strength is fixed. Specifically, the permanent magnet 701 is configured such that the average of the intensity of the magnetic field H7 on the C side is stronger than the average of the intensity of the magnetic field H8 on the D side around the torsion center axis A. Have been.
【0058】次に、本実施の形態の動作を説明する。駆
動コイル504に交流電流を通電した際、永久磁石70
1に相対する駆動コイル504の部分には、フレミング
の左手の法則に基づいて、紙面垂直方向に沿う力が作用
する。この結果、可動板101は、たわみ振動する。Next, the operation of this embodiment will be described. When an alternating current is applied to the drive coil 504, the permanent magnet 70
A force along the direction perpendicular to the paper surface acts on the portion of the drive coil 504 opposite to 1 based on Fleming's left-hand rule. As a result, the movable plate 101 deflects and vibrates.
【0059】このとき、永久磁石701に相対する駆動
コイル504の部分のうち、ねじれ中心軸Aを中心にし
て、C側の駆動コイル504に作用する力は、D側の駆
動コイル504に作用する力に比べて大きい。この場
合、可動板101のC側の部分には、D側の部分よりも
大きな力が作用することでトルクが発生するため、可動
板101は、ねじれ振動する。At this time, of the portion of the drive coil 504 facing the permanent magnet 701, the force acting on the drive coil 504 on the C side about the torsion center axis A acts on the drive coil 504 on the D side. Greater than force. In this case, since a larger force acts on the portion on the C side of the movable plate 101 than on the portion on the D side, a torque is generated.
【0060】この結果、可動板101は、2次元方向に
振動することになる。なお、本実施の形態の効果は、第
1及び第2の実施の形態と同様であるため、その説明は
省略する。As a result, the movable plate 101 vibrates in a two-dimensional direction. Note that the effects of the present embodiment are the same as those of the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted.
【0061】また、本発明は、上記第3の実施の形態に
限定されることは無く、種々変更することが可能であ
る。永久磁石701は、ねじれ中心軸Aを中心にして、
C側の磁場H7の強さの平均が、D側の磁場H8の強さ
の平均に比べて強くなれば上記実施の形態の構成に限定
されることは無く、その形状を例えば長方形に形成して
も良い。The present invention is not limited to the third embodiment, but can be variously modified. The permanent magnet 701 has a torsion center axis A as a center,
If the average of the strength of the magnetic field H7 on the C side is stronger than the average of the strength of the magnetic field H8 on the D side, the configuration is not limited to the above-described embodiment. May be.
【0062】また、図12に示すように、第1の永久磁
石702と、この第1の永久磁石702よりも磁場の強
さが弱い第2の永久磁石703とを組み合わせて1つの
永久磁石を構成しても良い。具体的には、ねじれ中心軸
Aを中心にして、C側に磁場H7の強さの平均が強い第
1の永久磁石702を配置し、D側に磁場H8の強さの
平均が弱い第2の永久磁石703を配置する。なお、第
1及び第2の永久磁石702,703の配置を逆にして
も良い。As shown in FIG. 12, one permanent magnet is combined with a first permanent magnet 702 and a second permanent magnet 703 having a magnetic field strength lower than that of the first permanent magnet 702. You may comprise. Specifically, a first permanent magnet 702 having a strong average of the magnetic field H7 is disposed on the C side around the torsion center axis A, and a second permanent magnet 702 having a weak average of the magnetic field H8 is disposed on the D side. Are disposed. Note that the arrangement of the first and second permanent magnets 702 and 703 may be reversed.
【0063】また、図11では、C側の磁場H7の強さ
の平均が、D側の磁場H8の強さの平均に比べて強くな
るように構成したが、C側の磁場H7の強さの平均が、
D側の磁場H8の強さの平均に比べて弱くなるように構
成しても良い。In FIG. 11, the average of the strength of the magnetic field H7 on the C side is configured to be stronger than the average of the strength of the magnetic field H8 on the D side. The average of
The magnetic field H8 on the D side may be configured to be weaker than the average of the strength.
【0064】また、例えば図13に示すように、駆動コ
イル504の辺C−Dの長さよりも短い永久磁石704
を辺C−Dに対して辺C−C´側又は辺D−D´側のい
ずれか一方に寄せて配置させても良い。この場合、永久
磁石704は、可能な限り辺C−C´側又は辺D−D´
側のいずれか一方に寄せておくことによって、可動板1
01に作用するトルクを大きくすることができる。更
に、この変形例によれば、永久磁石704の長さを変化
させるだけで、ねじり振幅とたわみ振幅の比を簡単に調
整することが可能となる。As shown in FIG. 13, for example, a permanent magnet 704 shorter than the length of the side CD of the drive coil 504 is used.
May be arranged closer to either the side CC ′ or the side DD ′ with respect to the side CD. In this case, the permanent magnet 704 is as close as possible to the side CC ′ or the side DD ′.
By moving the movable plate 1
01 can be increased. Further, according to this modification, it is possible to easily adjust the ratio between the torsional amplitude and the deflection amplitude only by changing the length of the permanent magnet 704.
【0065】また、上述した第1〜第3実施の形態に適
用した可動板101は、夫々、四角形状を成している
が、可動板101の重心が、ねじれ中心軸Aの延長線上
に一致するような形状であれば、例えば図14及び図1
5に示すような形状の可動板101を適用することが可
能である。The movable plates 101 applied to the above-described first to third embodiments each have a rectangular shape, but the center of gravity of the movable plate 101 coincides with the extension of the torsion center axis A. 14 and FIG.
It is possible to apply a movable plate 101 having a shape as shown in FIG.
【0066】具体的には、図14には、円形の可動板8
01が示されており、図15には、2等辺三角形の可動
板901が示されている。これら可動板801,901
は、その形状が線対称であるため、各々の線対称軸をね
じれ中心軸Aに一致させるだけで、可動板801,90
1の重心をねじれ中心軸Aの延長線上に一致させること
ができる。この結果、外部振動に対して可動板801,
901がねじれ振動を発生し難い構造を実現することが
できる。なお、駆動コイル802,902は、夫々、可
能な限り可動板801,901の縁近傍に配置させるこ
とが好ましい。Specifically, FIG. 14 shows a circular movable plate 8.
FIG. 15 shows an isosceles triangular movable plate 901. These movable plates 801 and 901
Since the shape of each of the movable plates 801 and 90 is only line-symmetrical to the torsion center axis A because their shapes are line-symmetrical,
The center of gravity of one can be aligned with the extension of the torsion center axis A. As a result, the movable plate 801,
901 can realize a structure that does not easily generate torsional vibration. It is preferable that the driving coils 802 and 902 are disposed as close to the edges of the movable plates 801 and 901 as possible.
【0067】なお、本明細書には、以下の発明が含まれ
る。 1. 少なくとも一方の面に光を反射する反射面を形成
可能な可動板と、この可動板を弾性的に支持すると共
に、ねじれ変形と同時にたわみ変形自在な片持ち梁と、
前記可動板に形成され、所定の電流を通電可能な駆動コ
イルと、前記駆動コイルに対して所定の磁場を作用させ
ることが可能な磁場発生手段とを備え、通電された前記
駆動コイルと前記磁場発生手段との相互作用によって、
前記可動板をねじれ方向と共にたわみ方向に変位させる
光偏向器において、前記可動板の重心は、前記片持ち梁
のねじれ中心軸上に略一致していることを特徴とする光
偏向器。 (構成)この発明は、全ての実施の形態及び変形例が対
応する。The present specification includes the following inventions. 1. A movable plate capable of forming a reflection surface that reflects light on at least one surface, and a flexible cantilever that can flexibly deform simultaneously with torsional deformation while elastically supporting the movable plate,
A drive coil formed on the movable plate and capable of passing a predetermined current; and a magnetic field generating means capable of applying a predetermined magnetic field to the drive coil. By interacting with the means of generation,
An optical deflector for displacing the movable plate in a torsion direction and a bending direction, wherein a center of gravity of the movable plate substantially coincides with a torsion center axis of the cantilever. (Configuration) The present invention corresponds to all embodiments and modifications.
【0068】この発明において、例えば図1に示すよう
に、片持ち梁は、支持体111に支持されたねじり・た
わみばね102が該当し、磁場発生手段は、可動板10
1の辺C−Dに平行且つ相対して固定された永久磁石1
04が該当する。 (作用効果)この発明によれば、可動板の重心と片持ち
梁のねじれ中心軸とを略一致させたことによって、外部
振動の影響を受けること無く、安定して光を2次元走査
させることが可能な小型で低価格な光偏向器を提供する
ことができる。In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the cantilever corresponds to the torsion / flexure spring 102 supported by the support 111, and the magnetic field generating means corresponds to the movable plate 10
Permanent magnet 1 fixed parallel and opposite to side CD of 1
04 corresponds. (Function and Effect) According to the present invention, the center of gravity of the movable plate and the torsion center axis of the cantilever are made substantially coincident with each other, so that light can be two-dimensionally scanned stably without being affected by external vibration. It is possible to provide a small and inexpensive optical deflector capable of performing the above.
【0069】2. 前記可動板は、前記片持ち梁のねじ
れ中心軸に対して略対称に形成されており、また、通電
された前記駆動コイルと前記磁場発生手段との相互作用
に基づいて前記駆動コイルに作用する力の大きさが、前
記ねじれ中心軸の両側の部分において相対的に異なるよ
うに、前記駆動コイルは、前記ねじれ中心軸に対して非
対称に形成されていることを特徴とする上記1に記載の
光偏向器。 (構成)この発明は、第1の実施の形態(図1〜図3参
照)及び変形例(図4、図5、図7参照)が対応する。 (作用効果)この発明によれば、駆動コイルに交流電流
を通電すると、フレミングの左手の法則に基づいて駆動
コイルに発生する力の大きさは、ねじれ中心軸を境界と
した両側の部分で比べた場合、これら2つの部分の力の
大きさが相対的に異なる。このとき、可動板に対して、
ねじれ中心軸の両側に相対的に異なる大きさの力が作用
することによりトルクが発生するため、可動板は、ねじ
れ振動する。これと同時に、フレミングの左手の法則に
基づいて、駆動コイルは、たわみ方向に力を受けるた
め、可動板は、たわみ振動する。この結果、ねじれ振動
とたわみ振動が同時に生じることによって、可動板を2
次元方向に駆動させる。2. The movable plate is formed substantially symmetrically with respect to the torsion center axis of the cantilever, and acts on the drive coil based on an interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means. The drive coil according to claim 1, wherein the drive coil is formed asymmetrically with respect to the torsion center axis so that the magnitude of the force is relatively different in the portions on both sides of the torsion center axis. Optical deflector. (Configuration) The present invention corresponds to the first embodiment (see FIGS. 1 to 3) and modified examples (see FIGS. 4, 5, and 7). According to the present invention, when an alternating current is applied to the drive coil, the magnitude of the force generated in the drive coil based on Fleming's left-hand rule is compared between the two sides of the torsion center axis as a boundary. In this case, the magnitudes of the forces of these two parts are relatively different. At this time, for the movable plate,
Since torques are generated by the forces of relatively different magnitudes acting on both sides of the torsion center axis, the movable plate undergoes torsional vibration. At the same time, the driving coil receives a force in the bending direction based on Fleming's left-hand rule, so that the movable plate bends and vibrates. As a result, the torsional vibration and the flexural vibration occur at the same time.
Drive in the dimension direction.
【0070】3. 前記可動板及び前記駆動コイルは、
前記片持ち梁のねじれ中心軸に対して略対称に形成され
ており、また、通電された前記駆動コイルと前記磁場発
生手段との相互作用に基づいて前記駆動コイルに作用す
る力の方向が、前記ねじれ中心軸の両側の部分において
相対的に異なるように、前記磁場発生手段は、前記ねじ
れ中心軸に平行に延在した前記駆動コイルに平行に且つ
相対して配置された少なくとも1つの磁石と、前記ねじ
れ中心軸に直交して延在した前記駆動コイルに平行に且
つ相対して配置された少なくとも1つの磁石とを備えて
いることを特徴とする上記1に記載の光偏向器。 (構成)この発明は、第2の実施の形態(図8参照)及
び変形例(図9参照)が対応する。3. The movable plate and the drive coil,
The direction of the force acting on the drive coil based on the interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means is formed substantially symmetrically with respect to the torsion center axis of the cantilever, The magnetic field generating means includes at least one magnet disposed in parallel with and opposed to the drive coil extending parallel to the torsion center axis so as to be relatively different on both sides of the torsion center axis. 2. The optical deflector according to claim 1, further comprising at least one magnet disposed parallel to and opposite to the drive coil extending perpendicular to the torsion center axis. (Configuration) The present invention corresponds to the second embodiment (see FIG. 8) and a modification (see FIG. 9).
【0071】この発明において、例えば図8に示すよう
に、磁場発生手段は、可動板101の三辺C´−C,C
−D,D−D´に平行に且つ相対して配置された3つの
永久磁石501,502,503が該当する。 (作用効果)この発明によれば、ねじれ中心軸に沿って
平行に配置された磁石と駆動コイルとの間の相互作用に
よって、フレミングの左手の法則に基づく力が駆動コイ
ルに作用することによって、可動板は、ねじれ振動す
る。これと同時に、ねじれ中心軸に直交して配置された
磁石と駆動コイルとの間の相互作用によって、フレミン
グの左手の法則に基づく力が駆動コイルに作用すること
によって、可動板は、たわみ振動する。In the present invention, as shown in FIG. 8, for example, the magnetic field generating means comprises three sides C′-C, C
The three permanent magnets 501, 502, and 503 arranged parallel to and opposite to -D and DD 'correspond to this. According to the present invention, a force based on Fleming's left-hand rule acts on the drive coil by the interaction between the magnet and the drive coil arranged in parallel along the torsion center axis, The movable plate undergoes torsional vibration. At the same time, due to the interaction between the magnet and the drive coil arranged perpendicular to the torsion center axis, a force based on Fleming's left-hand rule acts on the drive coil, causing the movable plate to flex and vibrate. .
【0072】4. 前記可動板及び前記駆動コイルは、
前記片持ち梁のねじれ中心軸に対して略対称に形成され
ており、また、通電された前記駆動コイルと前記磁場発
生手段との相互作用に基づいて前記駆動コイルに作用す
る力の大きさが、前記ねじれ中心軸の両側の部分におい
て相対的に異なるように、前記磁場発生手段は、前記ね
じれ中心軸に直交して延在した前記駆動コイルに対して
不均一な磁場を与えることが可能な磁石を備えているこ
とを特徴とする上記1に記載の光偏向器。 (構成)この発明は、第3の実施の形態(図11参照)
及び変形例(図12、図13、図14、図15参照)が
対応する。4. The movable plate and the drive coil,
The drive coil is formed substantially symmetrically with respect to the torsion center axis of the cantilever, and the magnitude of the force acting on the drive coil based on the interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means is reduced. The magnetic field generating means can apply an inhomogeneous magnetic field to the drive coil extending perpendicularly to the torsion center axis so that the magnetic field generation means is relatively different on both sides of the torsion center axis. 2. The optical deflector according to 1 above, further comprising a magnet. (Structure) The third embodiment of the present invention (see FIG. 11)
And modifications (see FIGS. 12, 13, 14, and 15).
【0073】この発明において、例えば図11に示すよ
うに、磁場発生手段は、可動板101の辺C−Dに対面
して配置され、磁場の強さを変化させた1つの永久磁石
701が該当する。 (作用効果)この発明によれば、ねじれ中心軸に直交す
る駆動コイルに不均一磁場を与えることによって、ねじ
れ中心軸を境界とした両側の駆動コイルに作用する力の
大きさが相対的に異なる。このとき、可動板に対して、
ねじれ中心軸の両側に相対的に異なる大きさの力が作用
することによりトルクが発生するため、可動板は、ねじ
れ振動する。これと同時に、駆動コイルは、たわみ方向
に力を受けるため、可動板は、たわみ振動する。In the present invention, for example, as shown in FIG. 11, the magnetic field generating means corresponds to one permanent magnet 701 which is disposed facing the side CD of the movable plate 101 and has a changed magnetic field strength. I do. (Effects) According to the present invention, by applying a non-uniform magnetic field to the drive coil orthogonal to the torsion center axis, the magnitudes of forces acting on the drive coils on both sides with the torsion center axis as a boundary are relatively different. . At this time, for the movable plate,
Since torques are generated by the forces of relatively different magnitudes acting on both sides of the torsion center axis, the movable plate undergoes torsional vibration. At the same time, since the drive coil receives a force in the bending direction, the movable plate bends and vibrates.
【0074】5. 前記可動板が前記反射面と合同であ
り、かつ、前記可動板の少なくとも一方の面の全体に前
記反射面が形成されていることを特徴とする上記1〜4
のいずれか1に記載の光偏向器。 (構成)この発明は、全ての実施の形態及び変形例が対
応する。 (作用効果)この発明によれば、可動板の形状を反射鏡
が必要とする形状まで小型化することができるため、小
型化した光偏向器を提供することができる。5. Wherein the movable plate is congruent with the reflection surface, and the reflection surface is formed on at least one entire surface of the movable plate.
The optical deflector according to any one of the above. (Configuration) The present invention corresponds to all embodiments and modifications. (Effects) According to the present invention, the shape of the movable plate can be reduced to the size required by the reflecting mirror, so that a miniaturized optical deflector can be provided.
【0075】6. 前記磁場発生手段は、この磁場発生
手段と共に磁気回路を構成することが可能な支持部材に
固定されていることを特徴とする上記1〜5のいずれか
1に記載の光偏向器。 (構成)この発明は、第1の実施の形態(図1、図2参
照)及び第2の実施の形態の変形例(図10参照)が対
応する。 (作用と効果)この発明によれば、磁場発生手段から駆
動コイルに作用させる磁場の強さを上げることができる
ため、駆動コイルに流す電流量を少なくすることができ
る。6. The optical deflector according to any one of the above items 1 to 5, wherein the magnetic field generating means is fixed to a support member capable of forming a magnetic circuit together with the magnetic field generating means. (Structure) The present invention corresponds to the first embodiment (see FIGS. 1 and 2) and a modification of the second embodiment (see FIG. 10). (Operation and Effect) According to the present invention, the intensity of the magnetic field applied to the drive coil from the magnetic field generating means can be increased, so that the amount of current flowing through the drive coil can be reduced.
【0076】[0076]
【発明の効果】本発明によれば、外部振動の影響を受け
ること無く、安定して光を2次元走査させることが可能
な小型で低価格な光偏向器を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a small and inexpensive optical deflector capable of stably scanning light two-dimensionally without being affected by external vibration.
【図1】(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る光
偏向器の構成を分解して示す斜視図、(b)は、同図
(a)のb−b線に沿う断面図。FIG. 1A is an exploded perspective view showing a configuration of an optical deflector according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view along the line bb in FIG. Sectional view.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る光偏向器の平
面図。FIG. 2 is a plan view of the optical deflector according to the first embodiment of the present invention.
【図3】第1の実施の形態の変形例に係る光偏向器の平
面図。FIG. 3 is a plan view of an optical deflector according to a modification of the first embodiment.
【図4】第1の実施の形態の変形例に係る光偏向器にお
いて、可動板の辺C−C´に対面して永久磁石を更に増
設した構成を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a configuration in which, in the optical deflector according to the modification of the first embodiment, permanent magnets are further provided facing sides CC ′ of the movable plate.
【図5】第1の実施の形態の変形例に適用した永久磁石
及び可動板の部分の平面図。FIG. 5 is a plan view of a portion of a permanent magnet and a movable plate applied to a modification of the first embodiment.
【図6】第1の実施の形態の変形例に係る光偏向器にお
いて、可動板の表面側にアルミ等の材質の反射面を別途
形成した構成を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration in which a reflecting surface made of a material such as aluminum is separately formed on the surface side of a movable plate in an optical deflector according to a modification of the first embodiment.
【図7】第1の実施の形態の変形例に係る光偏向器にお
いて、可動板に第1及び第2の駆動コイルを形成した構
成を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a configuration in which first and second drive coils are formed on a movable plate in an optical deflector according to a modification of the first embodiment.
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る光偏向器の構
成を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing a configuration of an optical deflector according to a second embodiment of the present invention.
【図9】第2の実施の形態の変形例に係る光偏向器の構
成を示す平面図。FIG. 9 is a plan view showing a configuration of an optical deflector according to a modification of the second embodiment.
【図10】第2の実施の形態の変形例に係る光偏向器に
おいて、ヨークを増設して磁気回路を構成した図であっ
て、(a)は、その平面図、(b)は、同図(a)のb
−b線に沿う断面図。FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating an optical deflector according to a modification of the second embodiment in which a yoke is additionally provided to configure a magnetic circuit, wherein FIG. 10A is a plan view thereof, and FIG. B in FIG.
Sectional drawing which follows the -b line.
【図11】本発明の第3の実施の形態に係る光偏向器の
構成を示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing a configuration of an optical deflector according to a third embodiment of the present invention.
【図12】第3の実施の形態の変形例に係る光偏向器の
構成を示す平面図。FIG. 12 is a plan view showing a configuration of an optical deflector according to a modification of the third embodiment.
【図13】第3の実施の形態の他の変形例に係る光偏向
器の構成を示す平面図。FIG. 13 is a plan view showing a configuration of an optical deflector according to another modification of the third embodiment.
【図14】本発明の変形例において、円形の可動板を適
用した光偏向器の構成を示す平面図。FIG. 14 is a plan view showing a configuration of an optical deflector to which a circular movable plate is applied in a modification of the present invention.
【図15】本発明の変形例において、2等辺三角形の可
動板を適用した光偏向器の構成を示す平面図。FIG. 15 is a plan view showing a configuration of an optical deflector to which an isosceles triangular movable plate is applied in a modification of the present invention.
【図16】従来の光偏向器の構成を示す平面図。FIG. 16 is a plan view showing a configuration of a conventional optical deflector.
101 可動板 102 ねじり・たわみばね 104 永久磁石 106 駆動コイル 112 反射面 A ねじれ中心軸 Reference Signs List 101 movable plate 102 torsion / flexion spring 104 permanent magnet 106 drive coil 112 reflection surface A torsion center axis
Claims (3)
面を形成可能な可動板と、 この可動板を弾性的に支持すると共に、ねじれ変形と同
時にたわみ変形自在な片持ち梁と、 前記可動板に形成され、所定の電流を通電可能な駆動コ
イルと、 前記駆動コイルに対して所定の磁場を作用させることが
可能な磁場発生手段とを備え、 通電された前記駆動コイルと前記磁場発生手段との相互
作用によって、前記可動板をねじれ方向と共にたわみ方
向に変位させる光偏向器において、 前記可動板の重心は、前記片持ち梁のねじれ中心軸上に
略一致していることを特徴とする光偏向器。1. A movable plate capable of forming a reflection surface for reflecting light on at least one surface, a cantilever that elastically supports the movable plate and is capable of flexibly deforming simultaneously with torsional deformation; A drive coil formed on the plate and capable of applying a predetermined current; and a magnetic field generating means capable of applying a predetermined magnetic field to the drive coil; the energized drive coil and the magnetic field generating means In the optical deflector for displacing the movable plate in the bending direction together with the torsional direction by the interaction with, the center of gravity of the movable plate is substantially coincident with the torsion center axis of the cantilever. Optical deflector.
心軸に対して略対称に形成されており、また、通電され
た前記駆動コイルと前記磁場発生手段との相互作用に基
づいて前記駆動コイルに作用する力の大きさが、前記ね
じれ中心軸の両側の部分において相対的に異なるよう
に、前記駆動コイルは、前記ねじれ中心軸に対して非対
称に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
光偏向器。2. The movable plate is formed substantially symmetrically with respect to a torsion center axis of the cantilever, and the movable plate is formed based on an interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means. The drive coil is formed asymmetrically with respect to the torsion center axis so that the magnitude of the force acting on the drive coil is relatively different on both sides of the torsion center axis. The optical deflector according to claim 1.
片持ち梁のねじれ中心軸に対して略対称に形成されてお
り、また、通電された前記駆動コイルと前記磁場発生手
段との相互作用に基づいて前記駆動コイルに作用する力
の方向が、前記ねじれ中心軸の両側の部分において相対
的に異なるように、前記磁場発生手段は、前記ねじれ中
心軸に平行に延在した前記駆動コイルに平行に且つ相対
して配置された少なくとも1つの磁石と、前記ねじれ中
心軸に直交して延在した前記駆動コイルに平行に且つ相
対して配置された少なくとも1つの磁石とを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。3. The movable plate and the drive coil are formed substantially symmetrically with respect to the torsion center axis of the cantilever, and the interaction between the energized drive coil and the magnetic field generating means is performed. The magnetic field generating means is provided on the drive coil extending parallel to the torsion center axis so that the direction of the force acting on the drive coil based on the magnetic field is relatively different on both sides of the torsion center axis. Comprising at least one magnet arranged in parallel and opposed to each other, and at least one magnet arranged in parallel and opposed to the drive coil extending perpendicular to the torsion center axis. The optical deflector according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP866698A JPH11202226A (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Light deflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP866698A JPH11202226A (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Light deflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11202226A true JPH11202226A (en) | 1999-07-30 |
Family
ID=11699268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP866698A Withdrawn JPH11202226A (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Light deflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11202226A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002287046A (en) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Miyota Kk | Planar type galvano-mirror |
JP2006500887A (en) * | 2002-09-26 | 2006-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | Drive mechanism |
US7436566B2 (en) | 2005-11-22 | 2008-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Oscillating device, optical deflector and method of controlling the same |
JP2009053633A (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Canon Inc | Optical deflector and optical scanner |
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-
1998
- 1998-01-20 JP JP866698A patent/JPH11202226A/en not_active Withdrawn
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