JP2746105B2 - ミラー偏向器 - Google Patents

ミラー偏向器

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JP2746105B2
JP2746105B2 JP6057950A JP5795094A JP2746105B2 JP 2746105 B2 JP2746105 B2 JP 2746105B2 JP 6057950 A JP6057950 A JP 6057950A JP 5795094 A JP5795094 A JP 5795094A JP 2746105 B2 JP2746105 B2 JP 2746105B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はミラー偏向器に関し、特
に、圧電素子を駆動源とする信頼度の高い高速のミラー
偏向器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のミラー偏向器は、図3に示すよう
に、光ビームを偏向するためのミラー1と、ミラー1を
保持し、第1圧電素子16と第2圧電素子17の伸縮差
を角度に変換するための2系統のヒンジを有する可動部
2と、ミラー偏向器全体を固定するための固定部3と、
電極18,19に電圧を加えることにより伸縮させられ
る第1圧電素子16と、電極20,21に電圧を加える
ことにより伸縮させられる第2圧電素子17とからな
る。
【0003】電極18,19に電圧を印加すると、第1
圧電素子16は長さ方向に伸縮し、電極20,21に電
圧を印加すると、第2圧電素子17も長さ方向に伸縮
し、その伸縮量は印加電圧にほぼ比例する。第1圧電素
子16への印加電圧を第2圧電素子17への印加電圧よ
りも大きくすると、第1圧電素子16の伸長量が第2圧
電素子17の伸長量より大きくなり、伸長量の差が可動
部2のヒンジ部分で角度変化に変換され、可動部2に保
持されたミラー1は+θ方向に偏向される。第1圧電素
子16と第2圧電素子17に印加する電圧の大小関係を
逆転すれば、ミラー1は−θ方向に偏向される。このよ
うに、ミラー1は第1圧電素子16と第2圧電素子17
に印加する電圧を制御することにより、±θ方向に偏向
することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のミラー偏向
器は第1圧電素子及び第2圧電素子が駆動源であり、第
1圧電素子及び第2圧電素子に設けた電極の破損によ
り、一方が故障した場合、ミラーの偏向角は+θ方向か
又は−θ方向のいずれかしか駆動できず、そのため、故
障時には光ビームをトラッキングするような、±θ方向
に駆動する用途には使用できなくなるという問題があっ
た。
【0005】本発明の目的は、圧電素子(ミラー偏向
器)の信頼度を高め、高速駆動を可能とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光ビームを偏向するためのミラーと、
定の方向に伸縮する第1および第2の2系統の伸縮手段
と、前記ミラーを保持し、前記第1および第2の伸縮手
段の一端とそれぞれ接続され、前記第1および第2の伸
縮手段における伸縮差を角度に変換するための第1およ
び第2のヒンジを有する可動部と、前記第1および第2
の伸縮手段の他端を固定する固定部と、を有するミラー
偏光器において、前記第1の伸縮手段として伸縮方向に
対して垂直な方向に電界がかかるよう両側面に対向して
電極を有し、伸縮方向に対して直列に接続された複数の
圧電素子を備え、前記第2の伸縮手段として伸縮方向に
対して垂直な方向に電界がかかるよう両側面に対向して
電極を有し、伸縮方向に対して直列に接続された複数の
圧電素子を備える。これにより、前記第1の伸縮手段に
おける複数の圧電素子のうちの少なくとも1つにおける
伸縮動作と、前記第2の伸縮手段における複数の圧電素
子のうちの少なくとも1つにおける伸縮動作のみによる
偏向動作が可能となり、ミラー偏向器の信頼度を大きく
高めることができる。
【0007】そして、本発明は、前記第1および第2の
伸縮手段が、伸縮方向に対して直列に接続された2つの
圧電素子によりそれぞれ伸縮動作するように構成したも
のである。これにより、第1の伸縮手段における2つの
圧電素子のうちの少なくとも1つにおける伸縮動作と第
2の伸縮手段における2つの圧電素子のうちの少なくと
も1つにおける伸縮動作によって偏向動作を可能とし、
ミラー偏向器の信頼度を高めることができる。
【0008】また、本発明は、第1圧電素子と第2圧電
素子に印加する電圧の増減を互いに異なる方向に制御
し、第3圧電素子と第4圧電素子に印加する電圧の増減
を互いに異なる方向に制御するようにしたものである。
【0009】さらに、本発明は、光ビームを偏向するた
めのミラーと、所定の方向に伸縮する第1および第2の
2系統の伸縮手段と、前記ミラーを保持し、前記第1お
よび第2の伸縮手段の一端とそれぞれ接続され、前記第
1および第2の伸縮手段における伸縮差を角度に変換す
るための第1および第2のヒンジを有する可動部と、前
記第1および第2の伸縮手段の他端を固定する固定部
と、を備えたミラー偏光器において、前記第1の伸縮手
段は伸縮方向に対してそれぞれ垂直な方向に電界がかか
るよう両側面に2つに分割された第1および第2の対向
電極が設けられた第1の圧電素子により伸縮動作し、前
記第2の伸縮手段は伸縮方向に対してそれぞれ垂直な方
向に電界がかかるよう両側面に2つに分割された第3お
よび第4の対向電極が設けられた第2の圧電素子により
伸縮動作するように構成したものである。これにより、
前記第1または第2の対向電極に発生した電界による前
記第1の圧電素子の伸縮動作と、前記第3または第4の
対向電極に発生した電界による前記第2の圧電素子の何
れか一方における伸縮動作とによって偏向動作が可能と
なり、ミラー偏向器の信頼度を高めると共により高速な
ミラー偏向器の駆動が実現できる。
【0010】
【作用】本発明は、一方の系統の圧電素子を、両側面に
対向して設けられた電極を有する第1圧電素子と、両側
面に対向して設けられた電極を有する第2圧電素子との
直列接続から構成し、他方の系統の圧電素子を、両側面
に対向して設けられた電極を有する第3圧電素子と、両
側面に対向して設けられた電極を有する第4圧電素子と
の直列接続から構成して、各電極に電圧を印加し、各系
統の圧電素子を動作させているので、第1圧電素子の電
極が破損しても、第2圧電素子が動作しているので、ミ
ラー偏向器としての動作をしなくなることはない。
【0011】また、本発明は、各々の系統の圧電素子の
両側面に対向して電極を設け、電極を2つに分割して構
成し、各電極に電圧を印加し、各系統の圧電素子を動作
させているので、1つの電極が破損しても、その系統の
圧電素子は動作しているので、ミラー偏向器としての動
作をしなくなることはない。
【0012】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例のミラー偏向器の構成図で
ある。ミラー偏向器は、光ビームを偏向するためのミラ
ー1と、ミラー1を保持し、第1圧電素子4と第2圧電
素子5とを直列接続したものと、第3圧電素子6と第4
圧電素子7とを直列接続したものとの伸縮差を角度に変
換するための2系統のヒンジを有する可動部2と、ミラ
ー偏向器全体を固定するための固定部3と、電極8,9
に電圧を加えることにより伸縮させられる第1圧電素子
4と、電極10,11に電圧を加えることにより伸縮さ
せられる第2圧電素子5と、電極12,13に電圧を加
えることにより伸縮させられる第3圧電素子6と、電極
14,15に電圧を加えることにより伸縮させられる第
4圧電素子7とからなる。
【0013】第1圧電素子4と第2圧電素子5に電圧を
印加したときの合計の伸長量が、第3圧電素子6と第4
圧電素子7に電圧を印加したときの合計の伸長量よりも
大きい場合、伸長量の差が可動部2のヒンジ部分で角度
変化に変換され、可動部2に保持されたミラー1は+θ
方向に偏向される。第1圧電素子4と第2圧電素子5の
合計の伸長量と第3圧電素子6と第4圧電素子7の合計
の伸長量の関係を逆転すれば、ミラー1は−θ方向に偏
向される。
【0014】仮に、4個の圧電素子のうち、1個、例え
ば、第1圧電素子4が、電極8の破損により、故障した
場合、ミラー偏向器は、+θ方向にも故障前の半分の角
度ではあるが、駆動することができる。つまり、1個の
圧電素子の故障による致命的な性能逸失は回避できるの
で、信頼度を増すことができる。
【0015】圧電素子は、ミラー偏向器全体の形状の制
約や機械的剛性等の制約が許せば、3個以上有限個の直
列接続が可能であり、更に、信頼度を増すことができ
る。
【0016】また、ミラー偏向器の駆動時に、直列に接
続した圧電素子に印加する電圧の増減を互いに異なる方
向に制御することにより、圧電素子に特有なヒステリシ
スを小さくすることができる。
【0017】更に、従来のミラー偏向器に使用している
圧電素子を伸縮方向に分割することにより、圧電素子1
個当りの電極の面積と体積が減少することになり、圧電
素子の等価容量及び電極間容量が減少するので、より高
速なミラー偏向器の駆動が実現できる。
【0018】図2は本発明の他の実施例のミラー偏向器
の構成図である。図1に記載されたものと同一のものに
は、同一の記号を使用した。図2に記載されたもので、
図1に記載されたものと異なるものは、第1圧電素子4
と第2圧電素子5との直列接続の代わりに第1圧電素子
16を設け、第3圧電素子6と第4圧電素子7との直列
接続の代わりに第2圧電素子17を設けたものである。
【0019】電極8,9と電極10,11に電圧を印加
したときの第1圧電素子16の伸長量が、電極12,1
3と電極14,15に電圧を印加したときの第2圧電素
子17の伸長量よりも大きい場合、伸長量の差が可動部
2のヒンジ部分で角度変化に変換され、可動部2に保持
されたミラー1は+θ方向に偏向される。第1圧電素子
16の伸長量と第2圧電素子17の伸長量の関係を逆転
すれば、ミラー1は−θ方向に偏向される。
【0020】仮に、第1圧電素子16の電極8が破損し
ても、電極10,11により第1圧電素子を駆動するこ
とができるので、信頼度を増すことができる。
【0021】また、従来のミラー偏向器に使用している
電極を伸縮方向に分割することにより、電極の面積を減
らしたので、電極間容量が減少し、より高速なミラー偏
向器の駆動が実現できる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、圧電素子の信頼度を高め、高速に駆動でき
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のミラー偏向器の構成図であ
る。
【図2】本発明の他の実施例のミラー偏向器の構成図で
ある。
【図3】従来のミラー偏向器の構成図である。
【符号の説明】
1 ミラー 2 可動部 3 固定部 4,16 第1圧電素子 5,17 第2圧電素子 6 第3圧電素子 7 第4圧電素子 8,9,10,11,12,13,14,15 電極

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ビームを偏向するためのミラーと、所定の方向に伸縮する第1および第2の伸縮手段と、 前記ミラーを保持し、前記第1および第2の伸縮手段の
    一端とそれぞれ接続され、前記第1および第2の伸縮手
    段における伸縮差を角度に変換するための第1および第
    2のヒンジを有する可動部と、前記第1および第2の伸縮手段の他端を固定する 固定部
    と、 を有するミラー偏光器において、前記第1の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に対向して電極が設
    けられ、伸縮方向に対して直列に接続された複数の圧電
    素子により伸縮動作し、 前記第2の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に対向して電極が設
    けられ、伸縮方向に対して直列に接続された第複数の圧
    電素子により伸縮動作し、 前記第1の伸縮手段における複数の圧電素子のうちの少
    なくとも1つにおける伸縮動作と、前記第2の伸縮手段
    における複数の圧電素子のうちの少なくとも1つにおけ
    る伸縮動作によって偏向動作が可能である 、 ことを特徴とするミラー偏向器。
  2. 【請求項2】光ビームを偏向するためのミラーと、 所定の方向に伸縮する第1および第2の伸縮手段と、 前記ミラーを保持し、前記第1および第2の伸縮手段の
    一端とそれぞれ接続され、前記第1および第2の伸縮手
    段における伸縮差を角度に変換するための第1および第
    2のヒンジを有する可動部と、 前記第1および第2の伸縮手段の他端を固定する固定部
    と、 を有するミラー偏光器において、 前記第1の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に対向して電極が設
    けられ、伸縮方向に対して直列に接続された第 1および
    第2の圧電素子により伸縮動作し、 前記第2の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に対向して電極が設
    けられ、伸縮方向に対して直列に接続された第3および
    第4の圧電素子により伸縮動作し、 前記第1または第2の圧電素子の何れか一方における伸
    縮動作と、前記第3または第4の圧電素子の何れか一方
    における伸縮動作とによって偏向動作が可能である、 ことを特徴とするミラー偏向器。
  3. 【請求項3】第1の圧電素子と第2の圧電素子に印加す
    る電圧の増減を互いに異なる方向に制御し、 第3の圧電素子と第4の圧電素子に印加する電圧の増減
    を互いに異なる方向に制御する、 ことを特徴とする請求項2に記載のミラー偏向器。
  4. 【請求項4】光ビームを偏向するためのミラーと、 所定の方向に伸縮する第1および第2の伸縮手段と、 前記ミラーを保持し、前記第1および第2の伸縮手段の
    一端とそれぞれ接続され、前記第1および第2の伸縮手
    段における伸縮差を角度に変換するための第1および第
    2のヒンジを有する可動部と、 前記第1および第2の伸縮手段の他端を固定する固定部
    と、 を備えたミラー偏光器において、 前記第1の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に2つに分割された
    第1および第2の対向電極が設けられた第1の圧電素子
    により伸縮動作し、 前記第2の伸縮手段は、伸縮方向に対してそれぞれ垂直
    な方向に電界がかかるよう、両側面に2つに分割された
    第3および第4の対向電極が設けられた第2の圧電素子
    により伸縮動作し、 前記第1または第2の対向電極に発生した電界による前
    記第1の圧電素子の伸 縮動作と、前記第3または第4の
    対向電極に発生した電界による前記第2の圧電素子の何
    れか一方における伸縮動作とによって偏向動作が可能で
    ある、 ことを特徴とするミラー偏向器。
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