光学扫描装置、图像显示设备和光学扫描方法
【专利摘要】本发明提供了一种能够解决低驱动效率的问题的光学扫描装置。一对耦合部（12）将可移动反射镜部（11）的两端分别连接至支撑部（13），所述可移动反射镜部11具有反射光的反射平面。每个耦合部（12）具有：具有永磁体的磁体部（21）；将磁性部（21）以磁性部可振荡方式耦合至支撑部（13）的第一弹簧部（22）；以及以可移动反射镜部可振荡方式将可移动反射镜部（11）耦合至磁体部（21）的第二弹簧部（23）。驱动器（14）生成作用于磁体部（21）的磁场，并且使得磁体部（21）振荡，由此使得可移动反射镜部（11）振荡。
【专利说明】光学扫描装置、图像显示设备和光学扫描方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学扫描装置、图像显示设备和光学扫描方法。
【背景技术】
[0002]借助反射镜扫描光的光学扫描装置已经在数字复印机、激光打印机、条形码读取器、扫描仪、投影仪等之中被广泛使用。常规地，使用马达旋转多边形反射镜或电流镜的旋转类型已经主要被用作光学扫描装置。然而，近年来，随着微加工技术的发展，MEMS (微型电机械系统)的使用已经变得普遍。
[0003]作为使用MEMS的光学扫描装置，存在包括配备有反射镜和磁体的可移动部的配置，该可移动部在两端被弹性材料所形成的耦合部所支撑，并且通过向磁体施加磁场以因此使得该可移动部在作为振荡轴的耦合部上振荡来扫描光。与借助马达来旋转多边形反射镜或电流镜的那些光学扫描装置不同，这种类型的光学扫描装置并不需要诸如马达的机械驱动机构，从而结构变得简单，因此使得可能实现小型化并且提供低成本的配置(见专利文献I)。
[0004]相关文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:JP2005_173411A
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题
[0008]然而，由于以上光学扫描装置在可移动部中使用反射镜和磁体，所以可移动部的惯性矩很大。结果，需要很大驱动力来使可移动部振荡，带来了用于驱动可移动部的驱动效率低的问题。
[0009]本发明的目标是提供能够解决上述问题或低驱动效率的问题的一种光学扫描装置、一种图像显不设备和一种光学扫描方法。
[0010]用于解决该问题的手段
[0011]根据本发明的光学扫描装置包括:支撑部；具有反射光的反射平面的可移动部；将可移动部的两端接合到支撑部的一对耦合部；和用于振荡可移动部的驱动器，其中每个耦合部包括:永磁体；以可振荡的方式将永磁体接合至支撑部的第一弹性部；和以可振荡的方式将可移动部接合至永磁体的第二弹性部，并且驱动器生成磁场，该磁场作用于永磁体以振荡永磁体因此振荡可移动部。
[0012]根据本发明的图像显示设备包括上述光学扫描装置。
[0013]根据本发明的光学扫描方法是一种使用光学扫描装置的光学扫描方法，该光学扫描装置包括具有反射光的反射平面的可移动部，永磁体以及将永磁体和可移动部接合的弹性部，该方法包括步骤:通过生成作用于永磁体的磁场从而振荡永磁体，并且将永磁体的振荡通过弹性部传递至可移动部，来振荡可移动部；并且使得光入射在可移动部的反射平面上。
[0014]发明的效果
[0015]根据本发明，能够提高驱动效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明第一示例性实施例的光学扫描装置的顶视图。
[0017]图2是示出根据本发明第一示例性实施例的光学扫描装置的一部分的透视图。
[0018]图3是根据本发明第一示例性实施例的光学扫描装置的截面图。
[0019]图4是示出可移动反射镜部正在移动的状态的一个示例的示图。
[0020]图5是示出可移动反射镜部正在移动的状态的另一个示例的示图。
[0021]图6是示出可移动反射镜部的倾斜角度和驱动频率之间的关系的图形，该驱动频率是要应用于线圈的ac电流的频率。
[0022]图7是示出使用光学扫描装置的图像显示设备的一个示例的示图。
[0023]图8是根据本发明第二示例性实施例的光学扫描装置的顶视图。
[0024]图9是根据本发明第二示例性实施例的光学扫描装置的截面图。
[0025]图10是根据本发明第三示例性实施例的光学扫描装置的顶视图。
[0026]图11是用于图示第一弹簧部的振荡模式的一个示例的示图。
[0027]图12是根据本发明第四示例性实施例的光学扫描装置的顶视图。
【具体实施方式】
[0028]接下来，将参考附图描述本发明的示例性实施例。这里，在以下的描述之中，具有相同功能的那些被分配以相同的附图标记，并且其描述可以被省略。
[0029]图1是根据本发明第一示例性实施例的光学扫描装置的顶视图。图2是示出图1所示的光学扫描装置的一部分的透视图。
[0030]如图1所示，该示例性实施例的光学扫描装置I包括可移动反射镜部11、一对耦合部12、一对支撑部13以及一对驱动器14。
[0031]可移动反射镜部11是包括反射光的反射平面并且借助该反射平面扫描光的可移动部。更具体地，如图2所示,可移动反射镜部11包括具有反射光的反射平面101的反射镜102以及其中装配反射镜102的反射镜框架103。
[0032]反射镜102装配在反射镜框架103中，使得暴露反射平面101，并且利用粘合剂等将其固定至磁体框架202B。反射平面101和反射镜102以椭圆形形成。至于反射镜102的尺寸，例如，反射平面101的长轴的反射镜长度或尺寸为6mm，反射平面101的短轴的反射镜长度或尺寸为3mm,并且厚度为0.3mm。
[0033]一对耦合部12将可移动反射镜部11的每一端接合至相对应的支撑部13。更具体地，一对耦合部12连接至可移动反射镜部11的相应端，以便彼此相对地定位，并且每个均在反射镜102的短轴的方向上延伸至支撑部13。这里，虽然支撑部13可以在短轴或长轴方向上接合，但是在其在短轴方向上接合时获得提高的驱动效率。
[0034]另外，每个耦合部12具有磁体部21、第一弹簧部和第二弹簧部。
[0035]磁体部21包括永磁体。更具体地，磁体部21具有永磁体201和其中嵌入永磁体201的磁体框架202。永磁体201被嵌入在磁体框架202中，使得磁化方向位于垂直于或近似垂直于耦合部12的延伸方向，并且利用粘合剂等将永磁体201固定到磁体框架202B。
[0036]第一弹簧部22是在反射镜102的短轴方向上延伸，并且以可振荡的方式将磁体部21接合至支撑部13的第一弹性部。第二弹簧部23是在与第一弹簧部22相同的方向上或者在反射镜102的短轴方向上延伸，并且以可振荡的方式将可移动反射镜部11接合至磁体部21的第二弹性部。
[0037]这里，将磁体部21接合至支撑部13的部件以及将可移动反射镜部11接合至磁体的部件并不局限于弹簧，而是只要其是弹性体即可。
[0038]第一弹簧部22可以由多个弹性部形成，该多个弹性部平行布置并且连接至永磁体201和支撑部13。图1所示的第一弹簧部22由作为以上所提到的弹性体的两个弹簧(弹簧BI和B2)形成。
[0039]每个驱动器14被形成为使得封闭每个耦合部12的磁体部21，并且用于通过向所封闭的磁体部21施加磁场而使可移动反射镜部11关于作为振荡轴X的反射镜102的短轴方向振荡。
[0040]图3是用于详细解释驱动器14的配置的示图，其示出了沿图1所示的光学扫描装置I的线A-A’所截取的截面。
[0041]驱动器14包括作为磁回路的轭部30以及缠绕在轭部30上的线圈34。
[0042]轭部30由三个磁性耦合的组件(轭31至33)形成。
[0043]轭31具有靠近永磁体201的极中的一个的末端31A，而在从末端32A跨永磁体201的相对一侧的位置处，轭32具有靠近永磁体201的另一极的末端32A。轭33具有在与永磁体的磁化方向垂直的方向上(更具体地,靠近永磁体201的底部表面)的末端33A。线圈34围绕轭33缠绕。
[0044]当电流流过线圈34时，该线圈激励轭部30，这导致产生作用于永磁体201上的磁场。这里，在该示例性实施例中，线圈34缠绕在轭33上，从而在末端3IA和32A处的磁极以及末端33A的磁极变得彼此不同。
[0045]在这样配置的光学扫描装置I中，当电流流过线圈34时，在轭部30内生成磁通量，使得在轭31至33的末端31A至33A处形成磁极。此时，末端31A和32A以及末端33A形成彼此不同的磁极，使得在末端31A和33A之间以及末端32A和33A之间形成磁场。
[0046]例如，如图4所示，假设当电流在第一方向上流过线圈时，在末端31A和32A处形成N极，同时在末端33A处形成S极。在这种情况下，从末端3IA和32A朝向末端33A生成磁场。该磁场作用于永磁体201,使得永磁体201的S极和末端33的N极彼此吸引，由此永磁体201使得所粘合的磁体部21向图中的左侧倾斜。
[0047]如图5所示，当电流在第二方向或者与第一方向相反的方向上流过线圈34时，在末端31A和32A处形成S极而在末端33A从形成N极。在这种情况下，从末端33A朝向末端3IA和32A生成磁场。该磁场作用于永磁体201,使得永磁体201的N极和末端33的S极彼此吸引，由此永磁体201使得所粘合的磁体部21向图中的右侧倾斜。
[0048]因此，当ac电流被施加于线圈34时，磁体部21绕作为中心的振荡轴X振荡。磁体部21的振荡扭动第二弹簧部23而因此向前移动至可移动反射镜部11，使得可移动反射镜部11也关于振荡轴X振荡。这里，ac电流的波形优选为正弦波。[0049]以这种配置，如果ac电流被施加于线圈34，从而导致由可移动反射镜部11、磁体部21、第一弹簧部22和第二弹簧部23所形成的振荡系统共振，则能够使得可移动反射镜部11的倾斜角度在低电流下更大。
[0050]以上振荡系统的运动的等式表达如下:
[0051][公式I]
【权利要求】
1.一种光学扫描装置，包括:支撑部；可移动部，所述可移动部具有反射光的反射平面；一对耦合部，所述耦合部将所述可移动部的两端接合到所述支撑部；和驱动器，所述驱动器用于振荡所述可移动部，其中 所述耦合部的每一个包括: 永磁体； 第一弹性部，所述第一弹性部以可振荡的方式将所述永磁体接合至所述支撑部；和 第二弹性部，所述第二弹性部以可振荡的方式将所述可移动部接合至所述永磁体，并且 所述驱动器生成作用于所述永磁体的磁场，以振荡所述永磁体，并且由此振荡所述可移动部。
2.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其中 所述驱动器包括: 轭部；和 线圈，所述线圈缠绕在所述轭部上，并且当电流从所述线圈流过时通过激励所述轭部而生成所述磁场。
3.根据权利要求2所述的光学扫描装置，其中 所述轭部包括: 一对第一末端，所述 第一末端在所述永磁体的磁化方向上布置为使得彼此相对定位且所述永磁体处于所述第一末端之间；和 第二末端，所述第二末端在垂直于所述永磁体的磁化方向的方向上布置，并且 所述线圈缠绕在所述轭部上，使得所述第一末端和所述第二末端形成彼此不同的磁极。
4.根据权利要求2所述的光学扫描装置，其中 所述轭部具有一对末端，所述末端在垂直于所述永磁体的磁化方向的方向上布置为使得彼此相对且所述永磁体处于所述末端之间，并且 所述线圈缠绕在所述轭部上，使得每一端形成彼此不同的磁极。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的光学扫描装置，其中，所述第一弹性部和所述第二弹性部在相同方向上延伸。
6.根据权利要求1至4中的任何一项所述的光学扫描装置，其中，所述第一弹性部和所述第二弹性部在彼此垂直的方向上延伸。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的光学扫描装置，其中，在所述第一弹性部中，连接在所述永磁体和所述支撑部之间的多个弹性体被平行布置。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的光学扫描装置，其中，所述可移动部包括具有所述反射平面的椭圆形的反射镜，并且所述第二弹性部在所述反射镜的短轴方向上延伸。
9.一种图像显示设备，具有根据权利要求1至8中的任何一项所述的光学扫描装置。
10.一种借助光学扫描装置的光学扫描方法，所述光学扫描装置包括:可移动部，所述可移动部具有反射光的反射平面；永磁体；以及弹性部，所述弹性部将所述永磁体与所述可移动部接合，所述方法包括步骤:通过生成作用于所述永磁体的磁场从而振荡所述永磁体，并且将所述永磁体的振荡通过所述弹性部传递至所述可移动部，来振荡所述可移动部；并且使得光入射在所述可移动部 的所述反射平面上。
【文档编号】H04N1/113GK103582840SQ201280026645
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2011年7月6日
【发明者】本田雄士, 田上贤司, 高梨伸彰 申请人:日本电气株式会社