JP2004061929A

JP2004061929A - ガルバノモータ

Info

Publication number: JP2004061929A
Application number: JP2002221211A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Soeda; 添田　康宏; Motoaki Kawasaki; 川崎　素明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】低振動のガルバノモータを提供する。
【解決手段】表面が平面で裏面に三角形の峰がくる三角柱状の揺動板とその側面のそれぞれにコイルを有することを特徴とするガルバノモータを提供する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば光偏向子のアクチュエータとなるガルバノモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガルバノモータは走査方式ディスプレイの光偏向子駆動に応用される。図６は走査方式ディスプレイの一般的な構成の部分で画像信号から画像が描画されるまでの原理を説明する図である。画像源１３から出力される画像信号１４は画像処理回路１５にて光源駆動回路１７を駆動する信号１６に変換される。信号１６は光源２９のＯＮあるいはＯＦＦを決定する信号で、信号１６に応じて光源駆動回路１７は電力線１８を通じて光源１９に電力を供給し、光源１９をＯＮあるいはＯＦＦの状態にする。光源から投射された光２０は水平手段２１にて水平に走査され、水平に走査された光２２は垂直走査手段２３に入射され２次元に走査された光２４としてスクリーン２５に投射され２次元画像を描画する。
【０００３】
図６の構成要素のうち垂直走査手段２３はガルバノモータと呼ばれる小出力電気モータの出力軸に光偏向子を固定したものが知られている。
【０００４】
図７は前記ガルバノモータを示す図である。図７は、回転子２６、出力軸２７、コイル２８、角度検出手段２９からなる。回転子２６は円筒形の永久磁石で図示しない軸受けにより出力軸２７を軸に回転可能に支持されている。また前記永久磁石は磁界が出力軸２７にほぼ垂直をなすような２極に着磁されている。回転子２６の周辺にはコイル２８が巻装されるが、コイル２８はガルバノモータの固定子側に、回転子２６の出力軸２７を通る断面がなす長方形の周辺に沿うように巻装される。角度検出手段２９は、回転子２６の回転角度を検出するセンサで例えばホール素子などが用いられる。角度検出手段２９の角度信号は、前記ガルバノモータをフィードバック駆動するための信号として使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのようなガルバノモータでは、光偏向子と共に慣性モーメントの大きな回転子や出力軸も回転運動するため、高速に往復運動させる必要の有る２次元走査方式の表示装置の副走査装置に適用する場合に、特に大きな加速度を必要とする回転方向の折り返しにて、瞬間的に大きな電力を必要とし、装置が大型になってしまうなどの問題が生じる。また慣性モーメントの大きな部材が往復運動するため、副走査装置で生じる振動等を抑えるための手段が必要となり、表示装置がより大きくなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
よって本発明は、
揺動部にコイルを有するガルバノモータであって、
表側が平面で裏側に三角柱の峰が配置される三角柱状の揺動部と、側面に各々設けられた平面状のコイルとを有することを特徴とするガルバノモータを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、具体的に説明する。
【０００８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るガルバノモータの揺動部を図１に模式的に示す。図１は揺動部１、コイル２ａ，２ｂ、磁界Ｂからなる。揺動部１は底面が正三角形或いは二等辺三角形である三角柱状の外形を有する部材で、高さ方向に回転軸１ａが突出しており、図示しない回転軸受けによって揺動可能に支持されている。
【０００９】
揺動部１は前述のように底面が正三角形或いは二等辺三角形である三角柱状であるため、側面は少なくとも２面が同形状の長方形となるが、前記２面の周辺部には各々平面状のコイル２ａ、２ｂを巻装する。また揺動部１には回転軸１ａにほぼ垂直な磁界を図示しない永久磁石により作用させておく。
【００１０】
次に図２ａ〜ｃを使って駆動原理を示す。図２は図１に示した回転軸１ａに垂直な平面で切った断面図であり、図１と同等な構成要素には同じ番号を付した。
図２ではコイル２ａ、２ｂをひと巻きのコイルで表すとともに図示しない永久磁石により回転軸１ａに垂直で一様磁界が作用しているものとする。またコイル２ａ、２ｂが及ぼす磁界Ｂへの影響は無視する。このように簡略化しても、駆動原理の説明の本質が損なわれることは無い。
【００１１】
図２（ａ）は、コイル２ａに電流を流した場合の図で、以下の図では×は図面の垂直下方向に、●は垂直上方向に電流が流れている状態を示す。このとき、コイル２ａの各部では右ねじの法則に従ってローレンツ力が発生するが、回転軸１ａに垂直な面のコイルは対向する２面で同形状とすることでローレンツ力は電流の向きや大きさにかかわらず常に相殺されるため無視できる。
【００１２】
前述に対し回転軸と垂直なコイル部分でのローレンツ力は、偶力Ｆ１、−Ｆ１となり、揺動部１には図中半時計方向にトルクが発生し、図２（ｂ）に示すように、前記偶力の磁界Ｂ方向の距離が零となる角度で静止する。
【００１３】
図２（ｃ）は、コイル２ｂに電流を流した場合の平衡状態を示す図で、図２（ａ）の場合と同様に偶力Ｆ２、−Ｆ２が生じ、磁界Ｂ方向の距離が零となる角度で静止する。
【００１４】
本実施形態の磁気的・力学的な平衡角度につり合う角度を２相のコイルの電流で変化させて揺動板を駆動させるガルバノモータであり、最大振幅が、図２（ｂ）の場合から図中時計回りに図２（ｃ）の間であることを除きステップモータの駆動原理に酷似している。
【００１５】
図２（ｂ）と図２（ｃ）の中間の角度に平衡させるには、ステップモータにおけるマイクロステップと同等の手法を用いる。より具体的にはコイル２ａ，２ｂに所望の比率で電流を流す。
【００１６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るディスプレイを、図３と図４を用いて説明する。図３はレーザなどのビーム状の光源を水平、垂直方向にそれぞれ走査して、２次元画像を描画するディスプレイの構成を示す模式図である。図３の構成の中で、本実施形態のガルバノモータは、垂直走査手段７に用いられる。
【００１７】
本実施形態のガルバノモータの詳細を、図４を用いて説明する。図１と同じ構成要素には同一番号を付すとともに説明を省略する。図４（ａ）は、揺動部１の替わりに揺動部３がある。揺動部３には揺動部１と同様に回転軸３ａ、３ｂが突出しており、図示しない軸受けにより揺動可能に支持されている。またコイル２ａ、２ｂが揺動部１と同じ個所に巻装されるとともに、コイル巻装されていない側面に光偏向子４を貼り付け光走査手段を構成する。図４（ａ）のガルバノモータの回転軸３ａに垂直な断面図を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に対応する構成要素には、同じ番号を付した。
【００１８】
次に図３の動作を説明する。光源５はレーザ等のビーム状の光を出力する光源で、光源５から出力される光は水平走査手段６で水平に走査され、垂直走査手段７で垂直走査され、２次元画像８が描画される。
【００１９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るディスプレイを、図５を用いて説明する。投射型ディスプレイの構成デバイスの一つとして微小な光偏向子を一列に並べたものが知られている（以下ミラーアレイと称す）。各画素に対応する光偏向子の状態によって、画素の発光状態が定まり、走査を行うことなく１次元の画像を描画する。
【００２０】
本実施形態は、垂直なスリット状の光源９を前記ミラーアレイ１０で反射させ、図４に示されるガルバノモータで構成される水平走査手段１１で水平走査する。水平走査手段１１で水平に走査しつつ水平画素ごとに前記光偏向子の状態を変化させ２次元画像１２を描画する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のガルバノモータは、揺動部の慣性モーメントを小さくすることができ、小電力で応答の良いものが出来る。また構造がシンプルであるため低コスト・小型軽量に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガルバノモータを示す図である。
【図２】ガルバノモータの駆動原理を説明する図である。
【図３】ディスプレイを示す図である。
【図４】ガルバノモータを示す図である。
【図５】ディスプレイを示す図である。
【図６】ガルバノモータの応用例を示す図である。
【図７】ガルバノモータを示す図である。
【符号の説明】
１，３　揺動板
１ａ　回転軸
２ａ、２ｂ、２８　コイル
５、９，１９　光源
６、２１　水平走査手段
７，１１　本発案のガルバノモータ
８，１２　２次元画像
１０　ミラーアレイ
１３　画像源
１４　画像信号
１５　画像処理回路
１７　光源駆動回路
２３　垂直走査手段
２５　スクリーン
２６　回転子
２７　出力軸
２９　角度検出手段
Ｂ　磁界
Ｆ１、−Ｆ１、Ｆ２、−Ｆ２　偶力
Ｑ　トルク

Claims

揺動部にコイルを有するガルバノモータであって、
表側が平面で裏側に三角柱の峰が配置される三角柱状の揺動部と、側面に各々設けられた平面状のコイルとを有することを特徴とするガルバノモータ。
前記揺動部は光偏向子を有するか、或いは前記揺動部自体が光偏向子であることを特徴とする請求項１記載のガルバノモータ。
請求項２に記載のガルバノモータを有することを特徴とするディスプレイ。
請求項２に記載のガルバノモータと、光偏向子を一列に並べたデバイスとを有し、前記ガルバノモータから光偏向された光を前記デバイスが反射することで２次元画像を表示することを特徴とするディスプレイ。