JPH055331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電気信号の発生に対応して反射鏡を
平面上におけるＸ軸又はＹ軸方向に傾斜し、光を
所望方向に偏向させるための光偏向装置に関す
る。

詳しくは、例えばレーザー光を急瞬に他方向へ
偏向し、空中に像を描くような場合等に適用でき
る光偏向装置に関する。

＜従来技術＞ 反射鏡を傾斜させる光偏向装置として、特公昭
52−40215号に開示されているように、バイモル
フ型圧電素子を用いたものがある。このものは、
第７図に示すように、電圧の印加によつて湾曲す
るバイモルフ型圧電素子ａの一端部を固定し、他
端を反射鏡ｂの下部周端に連結し、これにより該
反射鏡ｂを支持するとともに、前記湾曲により反
射鏡ｂに傾斜を与えるようにしている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、かかる構成による前記反射鏡ｂ及び
圧電素子ａの支持は、該素子の端部の固定によつ
てのみ施されるから、強度的に弱く、その中心部
に力が加わると、圧電素子ａに破損を生じやす
く、このため前記反射鏡ｂを薄くして低荷重とす
る必要があるから、結局、該反射鏡ｂも破損し易
く取扱いが難しい。また反射鏡ｂの傾動は、圧電
素子ａに印加される電圧量、前記圧電素子ａの固
定部から反射鏡ｂの支持部までの距離及び反射鏡
ｂの重さ等の種々の要因によつて決定され条件が
複合的であり所定の位置精度を達成するのは困難
である。また反射鏡ｂ等の中心部の荷重に妨げら
れて大きい傾斜量を達成することができない。
等、種々の欠点がある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、 底板と中央に円孔を有する上板とを複数の支柱
により連結してなる筐体と、 前記上板の円孔内に配され、上面に反射鏡面を
備えた支持板と、 周囲を支柱で保持されて、上面に鏡面を備えた
反射鏡を揺動可能に支持する可撓性担持板と、 前記可撓性担持板を介して前記反射鏡を下方か
ら点支持する支持手段と、 前記筐体内に配されてその下端を底板に固定
し、その上端を前記支点を通つて平面上で直交す
るＸ軸とＹ軸上の該支点から離間した位置におい
て支持板と当接する一対の圧電積層体と、 これら圧電積層体に電圧を印加して上下方向に
伸縮させ、上端に生じる変位により反射鏡面を支
点を中心にして傾動させる電圧印加手段と により構成されていることを特徴とするものであ
る。

＜作用＞ 前記Ｘ軸及びＹ軸上の圧電積層体を夫々電気信
号の発生とともに、Ｚ軸方向へ歪を与えると、そ
の変位端が移動して、反射鏡は支点を中心として
所定の方向へ三次元の傾斜移動を生じる。

＜実施例＞ 本発明の一実施例を添付図面について説明す
る。

第１図について、１は筐体であつて、正方状底
板２と、中心部に円孔４が形成された同形の上板
３とを、その四隅部において四本の枠柱５によつ
て連結して組付けられる。前記枠柱５には、第２
図に示すように金属製の正方形状の可撓性担持板
６の四角から突出している足片６ａの端部が挾持
されている。該可撓性担持板６の支持は非緊張状
になされ、上下に移動し得る。また前記円孔４内
には反射鏡８が嵌装されて、その下部の固定ボス
９を前記担持板６の上面に乗載され、該反射鏡８
の鏡面７を前記筐体１上面から露出している。前
記担持板６下面には当て板１０が当接し、該当て
板１０から螺合した螺子１１により前記当て板１
０，担持板６及び固定ボス９を連結している。前
記当て板１０は、耐摩耗性の硬質金属材料により
形成されている。

尚、前記当て板１０は、後記する接触球１４，
１６と接触する箇所のみ、耐摩耗性の硬質金属材
料とした構成としてもよい。

前記底板２の中心には支柱１３が上下方向に保
持され、該支柱１３の上端に設けた耐摩耗性の硬
質金属材料からなる接触球１４を前記当て板１０
の中心部下面に当てて、前記反射鏡８を支持し、
その鏡面７を前記筐体１上面と略面一にしてい
る。このとき前記担持板６は幾分上方へ持上が
り、前記反射鏡８は浮き上がり状となる。

反射鏡８の中心持は支柱１３によらないで、第
５図に示すように枠柱５により周囲を支持されて
組付けられる中板２０の中心に設けた接触球１４
により点支持してもよい。

前記可撓性担持板６の足片６ａには、第６図
イ，ロに示すように適宜数の屈曲しわ１２を形成
することができ、この場合には足片６ａが変形し
易くなり、後記する可撓性担持板６の傾動を容易
とし、その組付けが簡易となる。

前記底板２には、前記支柱１３を中心として直
交する同一平面上のＸ軸，Ｙ軸の線上に位置させ
て、二本の柱状圧電積層体１５ａ，１５ｂが上下
方向に保持されている。前記圧電積層体１５ａ，
１５ｂの上端には前記接触球１４と同様の耐摩耗
性の硬質金属材料からなる接触球１６（変位端）
が設けられ、前記当て板１０下面の平面上におけ
るＸ軸及びＹ軸と一致する位置に点接触させてい
る。

前記圧電積層体１５ａ，１５ｂは第３図に示す
ように、上下方向に分極した複数の圧電素子１７
を、同極同志を夫々対向させて上下に積層してな
り、同極の各電極と接続した入力端子１８，１８
間に電圧を印加することにより各圧電素子１７が
上下方向に歪んで、その歪量が重畳して上下方向
への伸縮を生ずるものである。

前記実施例の作用を第３，４図について説明す
る。

圧電積層体１５ａ，１５ｂに信号電圧が印加し
ていない状態では、前記反射鏡８は第３図のよう
に、その鏡面７を上板３上面と等しくしている。

前記反射鏡８に入射する光を所定量偏位させる
には、圧電積層体１５ａ，１５ｂの入力端１８，
１８間に所定信号電圧を印加する。

これにより第４図に示すように、圧電積層体１
５ａ，１５ｂが伸張する。

このとき反射鏡８は可撓性担持板６を介して、
その中心下面を支柱１３の接触球１４によつて点
支持されており、かつ前記可揆性担持板６は足片
６ａの変形により傾斜可能である。このため反射
鏡８は該接触球１４を支持として圧電積層体１５
ａ，１５ｂの伸張により前記信号電圧に比例した
角度だけ傾斜し、鏡面７は前記圧電積層体１５
ａ，１５ｂが位置するるＸ（Ｙ）軸方向に所定角
度の傾斜を生じる。このため入射光は所要方向へ
反射する。

前記圧電積層体１５ａ，１５ｂの伸張を解除す
ると、前記足片６ａは第３図位置に復帰するバネ
作用を生じ、かつ反射鏡８の自重により、反射鏡
８は圧電積層体１５ａ，１５ｂの収縮に追動し原
位置に復帰する。

而して圧電積層体１５ａの伸縮により鏡面７の
Ｘ軸方向への傾斜が制御され、圧電積層体１５ｂ
の伸縮により鏡面７のＹ軸方向への傾斜が制御さ
れる。

かかる圧電積層体１５ａ，１５ｂへの夫々の印
加信号電圧を変化させて、夫々別異な伸縮量又は
伸縮タイミングを与え、これを適宜に組合わせる
ことにより、反射鏡８は前記信号電圧に対応した
種々の傾斜角を付与されて多元的揺動を生じ、前
記鏡面７を入射光に対して任意の方向に偏向でき
ることとなる。このため、高周波のパルス光等に
応答性良く自在に角度変移させることができる。

前記実施例は反射鏡８を可撓性担持６及び当て
板１０、接触球１４で支持するようにしたから、
その支持に際して溶接部分がなく、組付けが容易
であるとともに、反射鏡８の頻繁な傾動によつ
て、疲労を生じて支持が不充分となる等のことは
ない利点がある。

＜効果＞ 本発明は前記の説明によつて明らかにしたよう
に、上面に鏡面７を備えた反射鏡８を点支持し、
その支点を通り、平面上にて直交するＸ軸及びＹ
軸上の前記支点から離間した位置に、上下方向に
伸縮する圧電積層体１５ａ，１５ｂを配置して、
前記積層体の伸縮により鏡面７を支点を中心にし
て傾動させるようにしたから、前記鏡面７等の荷
重に偏位量が影響されず、かつ十分な強度が保証
され、しかも圧電積層体１５ａ，１５ｂの印加電
圧を換えることにより、高い位置精度をもつて鏡
面７の傾斜量及び傾斜方向を自由に変換できる等
の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例を示し第１図は斜
視図、第２図はＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図
Ｂ−Ｂ線断面図、第４図は第２図Ｂ−Ｂ線断面の
作動状態図、第５図は反射鏡８の中心支持の他の
手段を示す一部の縦断側面図、第６図イ，ロは屈
曲しわ１２を設けた足片６ａの側面図、第７図は
従来装置の縦断側面図である。 １；筐体、２；底板、３；上板、５；枠柱、
６；担持板、６ａ；足片、７；鏡面、８；反射
鏡、１２；屈曲しわ、１３；支柱、１４；接触
球、１５ａ，１５ｂ；圧電積層体、１６；接触
球。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 底板と中央に円孔を有する上板とを複数の支
   柱により連結してなる筐体と、 前記上板の円孔内に配され、上面に反射鏡面を
   備えた支持板と、 周囲を支柱で保持されて、上面に鏡面を備えた
   反射鏡を揺動可能に支持する可撓性担持板と、 前記可撓性担持板を介して前記反射鏡を下方か
   ら点持する支持手段と、 前記筐体内に配されてその下端を底板に固定
   し、その上端を前記支点を通つて平面上で直交す
   るＸ軸とＹ軸上の該支点から離間した位置におい
   て支持板と当接する一対の圧電積層体と、 これら圧電積層体に電圧を印加して上下方向に
   伸縮させ、上端に生じる変位により反射鏡面を支
   点を中心にして傾動させる電圧印加手段と により構成されていることを特徴とする光偏向装
   置。