光學掃描裝置、圖像顯示設備和光學掃描方法
【專利摘要】本發明提供了一種能夠解決低驅動效率的問題的光學掃描裝置。一對耦合部（12）將可移動反射鏡部（11）的兩端分別連接至支撐部（13），所述可移動反射鏡部11具有反射光的反射平面。每個耦合部（12）具有：具有永磁體的磁體部（21）；將磁性部（21）以磁性部可振蕩方式耦合至支撐部（13）的第一彈簧部（22）；以及以可移動反射鏡部可振蕩方式將可移動反射鏡部（11）耦合至磁體部（21）的第二彈簧部（23）。驅動器（14）生成作用于磁體部（21）的磁場，并且使得磁體部（21）振蕩，由此使得可移動反射鏡部（11）振蕩。
【專利說明】光學掃描裝置、圖像顯示設備和光學掃描方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學掃描裝置、圖像顯示設備和光學掃描方法。
【背景技術】
[0002]借助反射鏡掃描光的光學掃描裝置已經在數字復印機、激光打印機、條形碼讀取器、掃描儀、投影儀等之中被廣泛使用。常規地，使用馬達旋轉多邊形反射鏡或電流鏡的旋轉類型已經主要被用作光學掃描裝置。然而，近年來，隨著微加工技術的發展，MEMS (微型電機械系統)的使用已經變得普遍。
[0003]作為使用MEMS的光學掃描裝置，存在包括配備有反射鏡和磁體的可移動部的配置，該可移動部在兩端被彈性材料所形成的耦合部所支撐，并且通過向磁體施加磁場以因此使得該可移動部在作為振蕩軸的耦合部上振蕩來掃描光。與借助馬達來旋轉多邊形反射鏡或電流鏡的那些光學掃描裝置不同，這種類型的光學掃描裝置并不需要諸如馬達的機械驅動機構，從而結構變得簡單，因此使得可能實現小型化并且提供低成本的配置(見專利文獻I)。
[0004]相關文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:JP2005_173411A
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的問題
[0008]然而，由于以上光學掃描裝置在可移動部中使用反射鏡和磁體，所以可移動部的慣性矩很大。結果，需要很大驅動力來使可移動部振蕩，帶來了用于驅動可移動部的驅動效率低的問題。
[0009]本發明的目標是提供能夠解決上述問題或低驅動效率的問題的一種光學掃描裝置、一種圖像顯不設備和一種光學掃描方法。
[0010]用于解決該問題的手段
[0011]根據本發明的光學掃描裝置包括:支撐部；具有反射光的反射平面的可移動部；將可移動部的兩端接合到支撐部的一對耦合部；和用于振蕩可移動部的驅動器，其中每個耦合部包括:永磁體；以可振蕩的方式將永磁體接合至支撐部的第一彈性部；和以可振蕩的方式將可移動部接合至永磁體的第二彈性部，并且驅動器生成磁場，該磁場作用于永磁體以振蕩永磁體因此振蕩可移動部。
[0012]根據本發明的圖像顯示設備包括上述光學掃描裝置。
[0013]根據本發明的光學掃描方法是一種使用光學掃描裝置的光學掃描方法，該光學掃描裝置包括具有反射光的反射平面的可移動部，永磁體以及將永磁體和可移動部接合的彈性部，該方法包括步驟:通過生成作用于永磁體的磁場從而振蕩永磁體，并且將永磁體的振蕩通過彈性部傳遞至可移動部，來振蕩可移動部；并且使得光入射在可移動部的反射平面上。
[0014]發明的效果
[0015]根據本發明，能夠提高驅動效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明第一示例性實施例的光學掃描裝置的頂視圖。
[0017]圖2是示出根據本發明第一示例性實施例的光學掃描裝置的一部分的透視圖。
[0018]圖3是根據本發明第一示例性實施例的光學掃描裝置的截面圖。
[0019]圖4是示出可移動反射鏡部正在移動的狀態的一個示例的示圖。
[0020]圖5是示出可移動反射鏡部正在移動的狀態的另一個示例的示圖。
[0021]圖6是示出可移動反射鏡部的傾斜角度和驅動頻率之間的關系的圖形，該驅動頻率是要應用于線圈的ac電流的頻率。
[0022]圖7是示出使用光學掃描裝置的圖像顯示設備的一個示例的示圖。
[0023]圖8是根據本發明第二示例性實施例的光學掃描裝置的頂視圖。
[0024]圖9是根據本發明第二示例性實施例的光學掃描裝置的截面圖。
[0025]圖10是根據本發明第三示例性實施例的光學掃描裝置的頂視圖。
[0026]圖11是用于圖示第一彈簧部的振蕩模式的一個示例的示圖。
[0027]圖12是根據本發明第四示例性實施例的光學掃描裝置的頂視圖。
【具體實施方式】
[0028]接下來，將參考附圖描述本發明的示例性實施例。這里，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圖標記，并且其描述可以被省略。
[0029]圖1是根據本發明第一示例性實施例的光學掃描裝置的頂視圖。圖2是示出圖1所示的光學掃描裝置的一部分的透視圖。
[0030]如圖1所示，該示例性實施例的光學掃描裝置I包括可移動反射鏡部11、一對耦合部12、一對支撐部13以及一對驅動器14。
[0031]可移動反射鏡部11是包括反射光的反射平面并且借助該反射平面掃描光的可移動部。更具體地，如圖2所示,可移動反射鏡部11包括具有反射光的反射平面101的反射鏡102以及其中裝配反射鏡102的反射鏡框架103。
[0032]反射鏡102裝配在反射鏡框架103中，使得暴露反射平面101，并且利用粘合劑等將其固定至磁體框架202B。反射平面101和反射鏡102以橢圓形形成。至于反射鏡102的尺寸，例如，反射平面101的長軸的反射鏡長度或尺寸為6mm，反射平面101的短軸的反射鏡長度或尺寸為3mm,并且厚度為0.3mm。
[0033]一對耦合部12將可移動反射鏡部11的每一端接合至相對應的支撐部13。更具體地，一對耦合部12連接至可移動反射鏡部11的相應端，以便彼此相對地定位，并且每個均在反射鏡102的短軸的方向上延伸至支撐部13。這里，雖然支撐部13可以在短軸或長軸方向上接合，但是在其在短軸方向上接合時獲得提高的驅動效率。
[0034]另外，每個耦合部12具有磁體部21、第一彈簧部和第二彈簧部。
[0035]磁體部21包括永磁體。更具體地，磁體部21具有永磁體201和其中嵌入永磁體201的磁體框架202。永磁體201被嵌入在磁體框架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，并且利用粘合劑等將永磁體201固定到磁體框架202B。
[0036]第一彈簧部22是在反射鏡102的短軸方向上延伸，并且以可振蕩的方式將磁體部21接合至支撐部13的第一彈性部。第二彈簧部23是在與第一彈簧部22相同的方向上或者在反射鏡102的短軸方向上延伸，并且以可振蕩的方式將可移動反射鏡部11接合至磁體部21的第二彈性部。
[0037]這里，將磁體部21接合至支撐部13的部件以及將可移動反射鏡部11接合至磁體的部件并不局限于彈簧，而是只要其是彈性體即可。
[0038]第一彈簧部22可以由多個彈性部形成，該多個彈性部平行布置并且連接至永磁體201和支撐部13。圖1所示的第一彈簧部22由作為以上所提到的彈性體的兩個彈簧(彈簧BI和B2)形成。
[0039]每個驅動器14被形成為使得封閉每個耦合部12的磁體部21，并且用于通過向所封閉的磁體部21施加磁場而使可移動反射鏡部11關于作為振蕩軸X的反射鏡102的短軸方向振蕩。
[0040]圖3是用于詳細解釋驅動器14的配置的示圖，其示出了沿圖1所示的光學掃描裝置I的線A-A’所截取的截面。
[0041]驅動器14包括作為磁回路的軛部30以及纏繞在軛部30上的線圈34。
[0042]軛部30由三個磁性耦合的組件(軛31至33)形成。
[0043]軛31具有靠近永磁體201的極中的一個的末端31A，而在從末端32A跨永磁體201的相對一側的位置處，軛32具有靠近永磁體201的另一極的末端32A。軛33具有在與永磁體的磁化方向垂直的方向上(更具體地,靠近永磁體201的底部表面)的末端33A。線圈34圍繞軛33纏繞。
[0044]當電流流過線圈34時，該線圈激勵軛部30，這導致產生作用于永磁體201上的磁場。這里，在該示例性實施例中，線圈34纏繞在軛33上，從而在末端3IA和32A處的磁極以及末端33A的磁極變得彼此不同。
[0045]在這樣配置的光學掃描裝置I中，當電流流過線圈34時，在軛部30內生成磁通量，使得在軛31至33的末端31A至33A處形成磁極。此時，末端31A和32A以及末端33A形成彼此不同的磁極，使得在末端31A和33A之間以及末端32A和33A之間形成磁場。
[0046]例如，如圖4所示，假設當電流在第一方向上流過線圈時，在末端31A和32A處形成N極，同時在末端33A處形成S極。在這種情況下，從末端3IA和32A朝向末端33A生成磁場。該磁場作用于永磁體201,使得永磁體201的S極和末端33的N極彼此吸引，由此永磁體201使得所粘合的磁體部21向圖中的左側傾斜。
[0047]如圖5所示，當電流在第二方向或者與第一方向相反的方向上流過線圈34時，在末端31A和32A處形成S極而在末端33A從形成N極。在這種情況下，從末端33A朝向末端3IA和32A生成磁場。該磁場作用于永磁體201,使得永磁體201的N極和末端33的S極彼此吸引，由此永磁體201使得所粘合的磁體部21向圖中的右側傾斜。
[0048]因此，當ac電流被施加于線圈34時，磁體部21繞作為中心的振蕩軸X振蕩。磁體部21的振蕩扭動第二彈簧部23而因此向前移動至可移動反射鏡部11，使得可移動反射鏡部11也關于振蕩軸X振蕩。這里，ac電流的波形優選為正弦波。[0049]以這種配置，如果ac電流被施加于線圈34，從而導致由可移動反射鏡部11、磁體部21、第一彈簧部22和第二彈簧部23所形成的振蕩系統共振，則能夠使得可移動反射鏡部11的傾斜角度在低電流下更大。
[0050]以上振蕩系統的運動的等式表達如下:
[0051][公式I]
【權利要求】
1.一種光學掃描裝置，包括:支撐部；可移動部，所述可移動部具有反射光的反射平面；一對耦合部，所述耦合部將所述可移動部的兩端接合到所述支撐部；和驅動器，所述驅動器用于振蕩所述可移動部，其中 所述耦合部的每一個包括: 永磁體； 第一彈性部，所述第一彈性部以可振蕩的方式將所述永磁體接合至所述支撐部；和 第二彈性部，所述第二彈性部以可振蕩的方式將所述可移動部接合至所述永磁體，并且 所述驅動器生成作用于所述永磁體的磁場，以振蕩所述永磁體，并且由此振蕩所述可移動部。
2.根據權利要求1所述的光學掃描裝置，其中 所述驅動器包括: 軛部；和 線圈，所述線圈纏繞在所述軛部上，并且當電流從所述線圈流過時通過激勵所述軛部而生成所述磁場。
3.根據權利要求2所述的光學掃描裝置，其中 所述軛部包括: 一對第一末端，所述 第一末端在所述永磁體的磁化方向上布置為使得彼此相對定位且所述永磁體處于所述第一末端之間；和 第二末端，所述第二末端在垂直于所述永磁體的磁化方向的方向上布置，并且 所述線圈纏繞在所述軛部上，使得所述第一末端和所述第二末端形成彼此不同的磁極。
4.根據權利要求2所述的光學掃描裝置，其中 所述軛部具有一對末端，所述末端在垂直于所述永磁體的磁化方向的方向上布置為使得彼此相對且所述永磁體處于所述末端之間，并且 所述線圈纏繞在所述軛部上，使得每一端形成彼此不同的磁極。
5.根據權利要求1至4中的任何一項所述的光學掃描裝置，其中，所述第一彈性部和所述第二彈性部在相同方向上延伸。
6.根據權利要求1至4中的任何一項所述的光學掃描裝置，其中，所述第一彈性部和所述第二彈性部在彼此垂直的方向上延伸。
7.根據權利要求1至5中的任何一項所述的光學掃描裝置，其中，在所述第一彈性部中，連接在所述永磁體和所述支撐部之間的多個彈性體被平行布置。
8.根據權利要求1至7中的任何一項所述的光學掃描裝置，其中，所述可移動部包括具有所述反射平面的橢圓形的反射鏡，并且所述第二彈性部在所述反射鏡的短軸方向上延伸。
9.一種圖像顯示設備，具有根據權利要求1至8中的任何一項所述的光學掃描裝置。
10.一種借助光學掃描裝置的光學掃描方法，所述光學掃描裝置包括:可移動部，所述可移動部具有反射光的反射平面；永磁體；以及彈性部，所述彈性部將所述永磁體與所述可移動部接合，所述方法包括步驟:通過生成作用于所述永磁體的磁場從而振蕩所述永磁體，并且將所述永磁體的振蕩通過所述彈性部傳遞至所述可移動部，來振蕩所述可移動部；并且使得光入射在所述可移動部 的所述反射平面上。
【文檔編號】H04N1/113GK103582840SQ201280026645
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2011年7月6日
【發明者】本田雄士, 田上賢司, 高梨伸彰 申請人:日本電氣株式會社