JP5850245B2 - 光スキャナ - Google Patents
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Description
また、前記本体部は、前記第1軸線の方向において、前記第1被固定部分及び前記第2被固定部分と前記駆動部との間には、前記第2軸線の方向に伸長する第2貫通孔が形成され、前記第2軸線の方向における前記第2貫通孔の一端に隣接して設けられ、前記第1被固定部分に対して接続される第1橋渡し部分と、前記第2軸線の方向における前記第2貫通孔の他端に隣接して設けられ、前記第2被固定部分に対して接続される第2橋渡し部分と、を含み、前記延出部分は、前記第2軸線の方向において、前記第2橋渡し部分より、
前記本体部の端部に近い位置に形成されており、前記本体部は、前記一対の捩れ梁部の端部に連結され、前記第1軸線に交差する方向の両側に延出してもよい。
以下、本発明の一側面を反映した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている構成は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。例えば、以下に説明する各構成において、所定の構成を省略し、または他の構成などに置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。
図1及び図2に示されるように、光スキャナ100は、構造体110と、構造体110が固定される台座120とを有する。揺動部111及びミラー部材130は、駆動部140によって、第1軸線laを中心軸として揺動する。この揺動によって、ミラー部材130に入射した光は走査される。
延出する。本実施形態では、本体部113は、捩れ梁部112との連結部分から、左右方向の両側へと延出する。
面又は下面には、レーザ等の光を反射するために、スパッタリングや蒸着などの方法でアルミニウムや銀などの金属薄膜が成膜される。揺動部111とミラー部材130との固定は、例えばエポキシ系、フェノール系、シリコン系などの熱硬化性接着剤によって行われる。揺動部111及びミラー部材130は、第1軸線laに対して線対称に設けられる。なお、別体のミラー部材130を用いずに、研磨や反射膜の成膜などの鏡面加工が揺動部111の上面に対して施されてもよい。この場合、揺動部111の上面に反射面が設けられ、揺動部111自身がミラー部として機能する。
構造体110及び台座120は金属材料で形成されるので、台座120と、駆動部140の上面に接続された金属細線との間に電圧を印加することで、駆動部140に対して電圧が印加される。駆動部140に対して電圧が印加されることで、駆動部140は変形する。駆動部140の変形によって、本体部113は加振される。右側に設けられる駆動部
140と左側に設けられる駆動部140とには、逆位相となるように駆動信号が周期的にそれぞれ印加される。この駆動信号の周波数が、光スキャナ100の共振駆動に必要な周波数に相当する場合、駆動部140の変形に伴い、本体部113に板波が励起される。この板波が、本体部113及び捩れ梁部112を介して揺動部111に伝達されることで、揺動部111は、所定の共振周波数において第1軸線la回りに揺動する。ここで、構造体110は、第1被固定部分114a、第2被固定部分115a、及び第3被固定部分116aにおいて、台座120に固定される。本体部113は、台座120によって宙に浮いた状態となっている。そのため、光スキャナ100の駆動時に、本体部113は上下方向に変位する。捩れ梁部112は、本体部113の振動の節となる位置に設けられるので、本体部113が上下方向に変位しても、捩れ梁部112は、上下方向への変位が抑制される。なお、駆動信号の周波数は、光スキャナ100の共振周波数に厳密に一致しなくても差し支えない。光スキャナ100のQ値や周波数特性の線形性に応じて、駆動信号の周波数は、光スキャナ100の共振周波数から適宜オフセットされても差し支えない。
光スキャナ100の作成工程を説明する。ここでは、構造体110が金属で構成される場合を例に取り、説明を行う。先ず、構造体110を構成する金属板(例えば、ステンレスやチタンなど)が、構造体110の外形と等しい大きさに分割される。そして、分割された金属板に対して所定の除去加工を行うことで、貫通孔X、貫通孔Y、及び貫通孔Zが形成される。貫通孔X、貫通孔Y、及び貫通孔Zの形成により、構造体110の外形が形成される。所定の除去加工には、例えば、エッチング、プレス加工、放電加工、レーザ加工などが含まれる。一例として、ウェットエッチングが行われる場合、分割された金属板の、貫通孔X、貫通孔Y、及び貫通孔Zを除いた位置に、マスキングのためのレジスト膜が形成される。その後、ウェットエッチングによって構造体110の外形が形成された後に、レジスト膜が除去される。なお、構造体110の外形に比して十分大きな金属板に複数の構造体110の外形が形成された後に、個々の構造体に分割される多数個取りが実行されても差し支えない。
図3を用いて、延出部分116による、本体部113の最大振動量の低減を説明する。図3の縦軸に示される最大振動量は、駆動時において本体部113の上下方向における変位量が最大となる位置における振動量である。変位量が最大となる位置は、例えば、本体部113の駆動部140が設けられる位置である。また、最大振動量は、駆動時のミラー部材130の上下方向における最大振動量で除算することで、百分率にて示される。本実施形態では、長さaを固定し、長さbを変化させることで、本体部113の最大振動量の変化が調べられる。長さaは、図2(A)に示されるように、左右方向における第1軸線laから延出部分116までの本体部113の長さである。長さbは、図2(A)に示されるように、左右方向における延出部分116の長さである。図3の横軸は、長さbを長さaで除した値にて示される。なお、本実施形態では、延出部分116の前後方向における長さc(図2(A)参照)も変化させ、本体部113の最大振動量の変化が調べられる。長さcは、同様に長さaにて除算される。c/a=0.118のデータは、中抜き四角と実線とで示される。c/a=0.235のデータは、中抜き三角と点線とで示される。c/a=0.353のデータは、十字と一点鎖線とで示される。なお、図3には、比較のために、長さcが「0」、即ち延出部分116が存在しない場合のデータも、中抜き丸で示される。また、図3に示される値は、光スキャナ100の形状や材質などのパラメータに基づき、延出部分116の形状を変化させることで行われたシミュレーションによって得られた値である。
[光スキャナ200の構成]
比較例として、延出部分が設けられない光スキャナ200の例を示す。光スキャナ200は、光スキャナ100と比較して、構造体210の形状において相違する。光スキャナ200において、光スキャナ100と同一の構成に対しては、同一の番号を付与することで説明が省略される。
追加橋渡し部分217の配置される位置が、光スキャナ200の最大振動量及び駆動電圧に与える影響を、図8及び図9を用いて説明する。なお、図7に示されるように、左右方向における追加橋渡し部分217の中心第1軸線laとの距離は、距離dと表記される。
与えない。そのため、延出部分316が設けられても、揺動部111の揺動方向は変化しない。
110,210,310,410 構造体
111 揺動部
112 捩れ梁部
113,213,313,413 本体部
114 中心橋渡し部分
114a 第1被固定部分
115 端部橋渡し部分
115a 第2被固定部分
116,316 延出部分
116a,316a 第3被固定部分
120 台座
130 ミラー部材
140 駆動部
217 追加橋渡し部分
217a 第4被固定部
Claims (7)
- 入射した光を反射する反射面を有し、第1軸線を中心として揺動可能に構成されるミラー部と、
前記ミラー部の両端から、前記第1軸線に平行に延出する一対の捩れ梁部と、
前記一対の捩れ梁部の端部に連結され、前記第1軸線に交差する方向に延出する本体部と、
を有する平板状の構造体と、
前記構造体の一部が固定される台座と、
前記本体部に設けられ、駆動電圧が印加されることで前記構造体を加振し、前記ミラー部分を前記第1軸線回りに揺動させることが可能な駆動部とを備え、
前記本体部は、
前記一対の捩れ梁部の延長線上において、前記台座に対して固定される一対の第1被固定部分と、
前記一対の第1被固定部分から、前記第1軸線に直交し且つ前記ミラー部の中心を通る第2軸線の方向に離間し、前記台座に対して固定される一対の第2被固定部分と、
前記第2軸線の方向における前記本体部の端部において、前記台座に対して固定される第3被固定部分とを含み、
前記第2軸線の方向において、前記第3被固定部分と前記駆動部との間には、前記第1軸線の方向に伸長する一対の第1貫通孔が形成され、
前記本体部は、前記第1軸線の方向において前記一対の第1貫通孔の間に設けられ、前記第2軸線に対して線対称に前記第3被固定部分に対して接続される延出部分を含み、
前記駆動部は、前記延出部分に対して前記第1軸線の方向において重複する位置に配置される
ことを特徴とする光スキャナ。 - 前記延出部分は、前記第2軸線上に配置されている
請求項1に記載の光スキャナ。 - 前記本体部は、
前記第1軸線の方向において、前記第1被固定部分及び前記第2被固定部分と前記駆動部との間には、前記第2軸線の方向に伸長する第2貫通孔が形成され、
前記第2軸線の方向における前記第2貫通孔の一端に隣接して設けられ、前記第1被固定部分に対して接続される第1橋渡し部分と、前記第2軸線の方向における前記第2貫通
孔の他端に隣接して設けられ、前記第2被固定部分に対して接続される第2橋渡し部分と、を含み、
前記延出部分は、前記第2軸線の方向において、前記第2橋渡し部分より、前記本体部の端部に近い位置に形成されており、
前記本体部は、前記一対の捩れ梁部の端部に連結され、前記第1軸線に交差する方向の両側に延出する、
請求項2に記載の光スキャナ。 - 前記延出部分は、前記第2軸線の方向において、前記第1軸線から前記延出部分までの長さの1/3以上の長さを有する、
請求項3に記載の光スキャナ。 - 前記延出部分は、前記第2軸線の方向において、前記第1軸線から前記延出部分までの長さの1/2以下の長さを有する、
請求項4に記載の光スキャナ。 - 前記延出部分は、
前記延出部分の前記第2軸線の方向における長さをb、前記延出部分の前記第1軸線の方向における長さをcと表記した場合、b/c 0.4 の値が2以上4以下となる形状に構成される、
請求項3〜5の何れか1項に記載の光スキャナ。 - 前記延出部分は、b/c 0.4 の値が3となる形状に構成される、
請求項6に記載の光スキャナ。
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