JP2018146785A - 反射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ミラー部と前記支持フレームとを係合するヒンジ部を有する揺動部と、を備え、
前記ミラー部が前記支持フレームに対して揺動し、
前記ヒンジ部は引張強度が1500MPa以上であり、
前記ミラー部の質量Mと前記揺動部の共振周波数f0とが以下の関係式(1)を満すことを特徴とする反射装置。
図1は、実施形態1の反射装置1の概要を示した斜視図である。図1(a)は、反射装置1の表面側を示した斜視図である。図1(a)に示されるように反射装置1は、プレート状の支持フレーム20の内部に支持されたミラー部10と、ミラー部10と支持フレーム20とを係合するヒンジ部30とを備えている。ミラー部10とヒンジ部30は、揺動部40を構成している。ヒンジ部30は、ミラー部10の左右側面の中央部から延出し、支持フレーム20の内部と係合している。揺動部40は、ミラー部10がバランス良く揺動することができるようにするため、ミラー部10の中心に対して、対称となるように形成されている。すなわち、揺動部40は、ミラー部10の中心に対して対称性が保持されるように形成されていれば、特に限定されるものではなく、上記ミラー部10の中心に対して、点対称であっても、線対称であってもよい。また、ヒンジ部30の形状は、ミラー部10と支持フレーム20とを係合し、ミラー部10を揺動できる形状であればよく、直線形状、ミアンダ形状等であってもよい。
本発明の反射装置1の技術的特徴は、ミラー部10とヒンジ部30から構成される揺動部40にある。以下、反射装置1において、ミラー部10のミラー面積を最大とし、かつ広角走査を可能とするためには、ミラー部10とヒンジ部30をどのように設計していくかについて説明する。
反射装置1の構造を決定するために必要なパラメーターを用い、各パラメーターの値を変化させて、ミラー部10の質量M(mg)と揺動部40の共振周波数f0(kHz)との関係を算出した。
反射装置全体を小型化することができるため好ましく、ミラー部10の質量M(mg)が下限値を決定している境界線以上の領域であると、広角走査が可能な揺動部40の機械振れ角θm(deg.)を達成することができるため好ましい。
次に、実施形態1の反射装置1の製造方法について説明する。金属を支持フレーム20の外枠形状となるように打ち抜く。支持フレーム20の表面にミラー部10とヒンジ部30からなる揺動部40に対応する位置にレジストを形成する。上記レジストをマスクとしてエッチングにより加工する。共通の金属からなる支持フレーム20に含まれる、ミラー部10及びヒンジ部30から構成される揺動部40が所定の形状、厚みを有するようにエッチング加工により一体的に形成される。なお、後述する実施形態2〜6の反射装置も同様に製造する。ミラー部10の裏面に肉抜き部となる凹部又は開口部を形成させる場合には、裏面にもエッチング加工を行う。
図8は、実施形態2の反射装置2の概要を示した斜視図である。図8(a)は、反射装置2の表面側を示した斜視図である。図8(a)に示されるように反射装置2の基本的構造は、実施形態1の反射装置1と同一である。
図11は、実施形態3の反射装置3の概要を示した斜視図である。図11(a)は、反射装置3の表面側を示した斜視図である。図11(a)に示されるように反射装置1の基本的構造は、実施形態1の反射装置1と同一である。
S1 ≧ S2 ・・・(3)
図13は、実施形態4の反射装置4のミラー部10の表面側の平面図である。図13に示されるように、ミラー部10は、上記「ミラー部2枚構成」を採用している。ミラー部10を構成している金属部の表面12の外枠形状と反射部18(ガラス基板)の形状は同一である。実施形態4の反射装置4においては、ミラー部10を肉抜きすることによって、肉抜き部となる2つの開口部144a、144bを形成しているので、ミラー部10の質量Mを大幅に軽減することができる。ミラー部10の質量Mを大幅に軽減することができるため、反射装置4のヒンジ部30の長さをより短くすることができる。図13からも明らかなように、肉抜き部となる4つの開口部144a、144bは、ミラー部10を中心にして、対称となるように形成されている。実施形態4の反射装置4においても、ヒンジ部30の揺動軸100に平行な長さの寸法を28mm以下とすることできることも明らかとなった。
図14は、実施形態5の反射装置5のミラー部10の表面側の平面図である。図14に示されるように、ミラー部10は、実施形態3と同様に上記「ミラー部2枚構成」を採用している。ミラー部10を構成する金属部の外枠形状と反射部18(ガラス基板)の形状は同一ではない。ミラー部10は、当該ミラー部10を構成している金属部の上部と下部が取り去られており、ヒンジ部30と直交して連結する左右2本のミラー部10を構成する金属材料と電磁駆動用磁石50をミラー部10に固定するための円形状の固定部を有している。
図15は、実施形態6の反射装置6のミラー部の表面側の平面図である。図15に示されるように、実施形態3と同様に上記「ミラー部2枚構成」を採用している。ミラー部10は、当該ミラー部10を構成している金属部が電磁駆動用磁石50をミラー部10に固定するための円形状の固定部のみとなっている。このように実施形態6の反射装置6においては、上記固定部の周囲を肉抜き部とすることによって、ミラー部10の質量Mを大幅に軽減することができる。ミラー部10の質量Mを大幅に軽減することができるため、反射装置6のヒンジ部30の長さをより短くすることができる。実施形態6の反射装置6においても、ヒンジ部30の揺動軸100に平行な長さの寸法を28mm以下とすることできることも明らかとなった。
10 ミラー部
12 ミラー部表面
14 ミラー部裏面
16 凹部(肉抜き部)
18 ガラス基板
20 支持フレーム
30 ヒンジ部
40 揺動部
50 電磁駆動用磁石
60 コイル
100 揺動軸
140 電磁駆動用磁石受け凹部
142a〜d 開口部(肉抜き部)
144a、b 開口部(肉抜き部)
146a、b 開口部(肉抜き部)
148 開口部
182 反射膜(アルミニウム薄膜)
Claims (10)
- 支持フレームに支持されたミラー部と、前記ミラー部と前記支持フレームとを係合するヒンジ部を有する揺動部と、を備え、
前記ミラー部が前記支持フレームに対して揺動し、
前記ヒンジ部は引張強度が1500MPa以上であり、
前記ミラー部の質量Mと前記揺動部の共振周波数f0とが以下の関係式(1)
を満たすことを特徴とする反射装置。
- 前記ミラー部の反射面とは異なる面には肉抜き部が形成されており、
前記ミラー部の質量Mと前記揺動部の共振周波数f0とが以下の関係式(2)
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の反射装置。
- 前記ミラー部は金属部と反射部とが接合され、
前記反射部の表面には反射層が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射装置。 - 前記反射部の面積S1と前記金属部の面積S2が以下の関係式(3)を満たすことを特徴とする請求項3項に記載の反射装置。
(数3)
S1 ≧ S2 ・・・ (3) - 前記ヒンジ部が金属で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射装置。
- 前記金属部は、電磁駆動用磁石をミラー部に固定するための固定部を有しており、
前記固定部の周囲に肉抜き部を有していることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の反射装置。 - 前記支持フレームには圧電素子が搭載されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の反射装置。
- 前記ヒンジ部の引張強度は、3500Mpa以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の反射装置。
- 前記ヒンジ部の揺動軸に平行な長さの寸法が28mm以下であることを特徴とする
請求項1〜8のいずれか1項に記載の反射装置 - 前記揺動部は、前記ミラー部の中心に対して、対称となるように形成されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の反射装置。
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