JPH07181414A - 光スキャナ - Google Patents
光スキャナInfo
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- JPH07181414A JPH07181414A JP34628593A JP34628593A JPH07181414A JP H07181414 A JPH07181414 A JP H07181414A JP 34628593 A JP34628593 A JP 34628593A JP 34628593 A JP34628593 A JP 34628593A JP H07181414 A JPH07181414 A JP H07181414A
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- Japan
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- elastic deformation
- vibration
- optical scanner
- vibration input
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で、長寿命で、しかも低電圧で大きな走
査角度が得られる光スキャナを安価に提供する 【構成】 弾性変形部３と弾性変形部３の一端に設けら
れた振動入力部４と、その他端に設けられたほぼ逆Ｌ字
状をしたミラー支持部８とからなるプレート９をベリリ
ウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３１からプレス加工
等により一体として作成する。このとき、弾性変形部３
の厚さＴと長さＬの比Ｌ／Ｔをほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５
０、厚さＴとその幅ＷをＷ≧Ｔとなるように作成する。
また、弾性変形部３と振動入力部４との接続部１１及び
弾性変形部３とミラー支持部８との接続部１１に、その
半径Ｒが１＜Ｒ／Ｗ＜２となるような略円弧状をしたコ
ーナ１０ａ、１１ａを設ける。ミラー支持部８にはミラ
ー７を設け、振動入力部４には圧電素子のような駆動源
６を設けて光スキャナ１を作成する。
査角度が得られる光スキャナを安価に提供する 【構成】 弾性変形部３と弾性変形部３の一端に設けら
れた振動入力部４と、その他端に設けられたほぼ逆Ｌ字
状をしたミラー支持部８とからなるプレート９をベリリ
ウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３１からプレス加工
等により一体として作成する。このとき、弾性変形部３
の厚さＴと長さＬの比Ｌ／Ｔをほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５
０、厚さＴとその幅ＷをＷ≧Ｔとなるように作成する。
また、弾性変形部３と振動入力部４との接続部１１及び
弾性変形部３とミラー支持部８との接続部１１に、その
半径Ｒが１＜Ｒ／Ｗ＜２となるような略円弧状をしたコ
ーナ１０ａ、１１ａを設ける。ミラー支持部８にはミラ
ー７を設け、振動入力部４には圧電素子のような駆動源
６を設けて光スキャナ１を作成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光スキャナに関する。具
体的には、例えばレーザプリンタやバーコードリーダな
どにおいて光を線状に走査させる光スキャナに関する。
体的には、例えばレーザプリンタやバーコードリーダな
どにおいて光を線状に走査させる光スキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学部品の小型軽量化の要求に応じるた
め、出願人は、単結晶シリコン基板をエッチングして作
製した小型軽量の振動子（縦横各１５ｍｍ、厚さ０.１
５ｍｍ、重量０.０８ｇ）を圧電素子で共振させるよう
にした超小型の２次元方向に走査可能な光スキャナを提
案した。
め、出願人は、単結晶シリコン基板をエッチングして作
製した小型軽量の振動子（縦横各１５ｍｍ、厚さ０.１
５ｍｍ、重量０.０８ｇ）を圧電素子で共振させるよう
にした超小型の２次元方向に走査可能な光スキャナを提
案した。
【０００３】この従来例の光スキャナを図６及び図７に
示す。図６に示す光スキャナ５１に使用される振動子５
２は、曲げ方向（θB方向）及びねじれ方向（θT方向）
に弾性変形モードを有する弾性変形部５３の一端に振動
入力部５４を設け、他端に光ビーム反射用のスキャン部
５５を設け、スキャン部５５の片袖部にスキャン部５５
の慣性モーメントを増大させるための慣性モーメント発
生翼５６を形成したものである。この振動子５２の振動
入力部５４には圧電素子５７が取り付けられており、弾
性変形部５３の曲げ変形モードの共振周波数ｆBと等し
い周波数の振動を圧電素子５７から振動入力部５４に印
加すると、スキャン部５５がθB方向に回動し、弾性変
形部５３のねじれ変形モードの共振周波数ｆTと等しい
周波数の振動を圧電素子５７から振動入力部５４に印加
すると、スキャン部５５がθT方向に回動する。しかし
て、スキャン部５５に光ビームを照射していると、反射
光がθB方向もしくはθT方向に走査される。
示す。図６に示す光スキャナ５１に使用される振動子５
２は、曲げ方向（θB方向）及びねじれ方向（θT方向）
に弾性変形モードを有する弾性変形部５３の一端に振動
入力部５４を設け、他端に光ビーム反射用のスキャン部
５５を設け、スキャン部５５の片袖部にスキャン部５５
の慣性モーメントを増大させるための慣性モーメント発
生翼５６を形成したものである。この振動子５２の振動
入力部５４には圧電素子５７が取り付けられており、弾
性変形部５３の曲げ変形モードの共振周波数ｆBと等し
い周波数の振動を圧電素子５７から振動入力部５４に印
加すると、スキャン部５５がθB方向に回動し、弾性変
形部５３のねじれ変形モードの共振周波数ｆTと等しい
周波数の振動を圧電素子５７から振動入力部５４に印加
すると、スキャン部５５がθT方向に回動する。しかし
て、スキャン部５５に光ビームを照射していると、反射
光がθB方向もしくはθT方向に走査される。
【０００４】また、図７に示す光スキャナ６１に使用さ
れる振動子５２のスキャン部５５は、弾性変形部５３の
軸心Ｐに対してほぼ左右対称な形状となっており、その
表面には鏡面加工されたミラー面５８が形成され、裏面
の側端部には重り（偏心荷重）５９が取り付けられてい
る。したがって、図６に示す光スキャナ５１の慣性モー
メント翼５６を除去した形状ものとなっていて、スキャ
ン部５５の大きさをできるだけ小さくして（例えば、縦
横各５ｍｍ以下）空気抵抗が十分無視できるようにされ
ている。
れる振動子５２のスキャン部５５は、弾性変形部５３の
軸心Ｐに対してほぼ左右対称な形状となっており、その
表面には鏡面加工されたミラー面５８が形成され、裏面
の側端部には重り（偏心荷重）５９が取り付けられてい
る。したがって、図６に示す光スキャナ５１の慣性モー
メント翼５６を除去した形状ものとなっていて、スキャ
ン部５５の大きさをできるだけ小さくして（例えば、縦
横各５ｍｍ以下）空気抵抗が十分無視できるようにされ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの光スキャナ５
１、６１に用いられる振動子５２の材料として、主にＳ
ｉ（シリコン）やステンレス鋼ＳＵＳ３０４が用いられ
てきた。
１、６１に用いられる振動子５２の材料として、主にＳ
ｉ（シリコン）やステンレス鋼ＳＵＳ３０４が用いられ
てきた。
【０００６】Ｓｉは減衰係数が小さいので加振源つまり
圧電素子５７に印加する電圧が低電圧でも大きな走査角
を得られるという利点を有するが、その反面Ｓｉを用い
て作成した振動子５２にあっては、落下衝撃の際その衝
撃波などの影響のため、弾性変形部５３の弾性限界内で
あるにもかかわらず破壊してしまうという問題点があっ
た。またＳｉウエハの材料費がステンレス鋼ＳＵＳ３０
４に比べて高いなどの問題点もあった。
圧電素子５７に印加する電圧が低電圧でも大きな走査角
を得られるという利点を有するが、その反面Ｓｉを用い
て作成した振動子５２にあっては、落下衝撃の際その衝
撃波などの影響のため、弾性変形部５３の弾性限界内で
あるにもかかわらず破壊してしまうという問題点があっ
た。またＳｉウエハの材料費がステンレス鋼ＳＵＳ３０
４に比べて高いなどの問題点もあった。
【０００７】一方ＳＵＳ３０４は衝撃によっては破壊せ
ず衝撃面では問題はないが、ＳＵＳ３０４は減衰係数が
Ｓｉに比べて大きいので、圧電素子５７に大きな電圧を
印加する必要があり、電源の小型化、低消費電力化の点
で好ましくない。
ず衝撃面では問題はないが、ＳＵＳ３０４は減衰係数が
Ｓｉに比べて大きいので、圧電素子５７に大きな電圧を
印加する必要があり、電源の小型化、低消費電力化の点
で好ましくない。
【０００８】また、ＳＵＳ３０４は金属材料であるため
長期間の使用によって疲労破壊を生じるという問題点が
あった。この点から、振動子５２を高速で、かつ長期間
の使用にも耐えられるようにするには、走査角を減少さ
せたり、振動子５２を大型化したりしなければならない
という問題点があった。この問題点について以下具体的
に説明する。
長期間の使用によって疲労破壊を生じるという問題点が
あった。この点から、振動子５２を高速で、かつ長期間
の使用にも耐えられるようにするには、走査角を減少さ
せたり、振動子５２を大型化したりしなければならない
という問題点があった。この問題点について以下具体的
に説明する。
【０００９】図８（ａ）に示すものはＳＮ曲線又はウェ
ーラ曲線と呼ばれるものである。このＳＮ曲線は、図８
（ｂ）に示すように、例えば上記の振動子５２のように
ある部分（弾性変形部５３）に応力が繰り返し負荷され
るような場合であって、上限応力をＳ1、下限応力を
Ｓ2、Ｓｍ＝（Ｓ1＋Ｓ2）／２を平均応力、Ｓａ＝（Ｓ1
−Ｓ2）／２を応力振幅として、平均応力Ｓｍが一定で
ある場合に適用されるものであり、応力振幅Ｓａを縦軸
に、その応力振幅Ｓａのもとである部分が破壊するまで
の応力繰り返し数Ｎを横軸（対数目盛り）にとって示し
た図である。
ーラ曲線と呼ばれるものである。このＳＮ曲線は、図８
（ｂ）に示すように、例えば上記の振動子５２のように
ある部分（弾性変形部５３）に応力が繰り返し負荷され
るような場合であって、上限応力をＳ1、下限応力を
Ｓ2、Ｓｍ＝（Ｓ1＋Ｓ2）／２を平均応力、Ｓａ＝（Ｓ1
−Ｓ2）／２を応力振幅として、平均応力Ｓｍが一定で
ある場合に適用されるものであり、応力振幅Ｓａを縦軸
に、その応力振幅Ｓａのもとである部分が破壊するまで
の応力繰り返し数Ｎを横軸（対数目盛り）にとって示し
た図である。
【００１０】振動子５２の破壊は、図８（ａ）のＳＮ曲
線で表わされるように振動子５２に生じる応力振幅Ｓａ
と繰り返し回数Ｎで決まる。ここで、応力振幅Ｓａ及び
繰り返し回数Ｎは、それぞれ次の式及び式で表わさ
れる。 Ｓａ ＝ α×Ｔ×Ｅ×θ／Ｌ …… Ｎ ＝ ｆ × ｔ …… ここで、αは弾性変形部の断面形状によって決まる定
数、Ｔは弾性変形部の厚さ、Ｅは材料のヤング率、θは
振動子の走査角、Ｌは弾性変形部の長さ、ｆは駆動周波
数（振動子の共振周波数ｆ）及びｔは使用時間である。
線で表わされるように振動子５２に生じる応力振幅Ｓａ
と繰り返し回数Ｎで決まる。ここで、応力振幅Ｓａ及び
繰り返し回数Ｎは、それぞれ次の式及び式で表わさ
れる。 Ｓａ ＝ α×Ｔ×Ｅ×θ／Ｌ …… Ｎ ＝ ｆ × ｔ …… ここで、αは弾性変形部の断面形状によって決まる定
数、Ｔは弾性変形部の厚さ、Ｅは材料のヤング率、θは
振動子の走査角、Ｌは弾性変形部の長さ、ｆは駆動周波
数（振動子の共振周波数ｆ）及びｔは使用時間である。
【００１１】また、振動子の共振周波数ｆは次の式に
よって表わされる。 ｆ ＝ √（Ｋ／Ｉ）／２π …… ここで、Ｋは振動子のバネ定数、Ｉは慣性モーメントで
あって、Ｋは次の式で表わされる。 Ｋ ＝ β×Ｗ×Ｔ3×Ｅ／Ｌ …… なお、βは比例定数、Ｗは弾性変形部の幅である。
よって表わされる。 ｆ ＝ √（Ｋ／Ｉ）／２π …… ここで、Ｋは振動子のバネ定数、Ｉは慣性モーメントで
あって、Ｋは次の式で表わされる。 Ｋ ＝ β×Ｗ×Ｔ3×Ｅ／Ｌ …… なお、βは比例定数、Ｗは弾性変形部の幅である。
【００１２】図８（ａ）によれば、振動子を高速に（周
波数ｆを大きく）、かつ長時間（ｔを大きく）使用す
る、つまり、大きな繰り返し回数Ｎで使用するために
は、材料に負荷される応力振幅Ｓａを小さくする必要が
ある。ここで、応力振幅Ｓａを小さくするためには、
式からわかるように次の４つ方法が考えられる。
波数ｆを大きく）、かつ長時間（ｔを大きく）使用す
る、つまり、大きな繰り返し回数Ｎで使用するために
は、材料に負荷される応力振幅Ｓａを小さくする必要が
ある。ここで、応力振幅Ｓａを小さくするためには、
式からわかるように次の４つ方法が考えられる。
【００１３】（ア）振動子の走査角θを小さくする。 （イ）弾性変形部の厚さＴを薄くする。 （ウ）弾性変形部の長さＬを長くする。 （エ）ヤング率Ｅの小さな材料を使用する。
【００１４】しかしながら、これらの方法を用いた場合
には次のような問題点を生じることになる。つまり、 （ア）振動子の走査角θを小さくすることは、光スキャ
ナの機能低下につながる。 （イ）弾性変形部の厚さＴを薄くすると、式及び式
からわかるように振動子のバネ定数Ｋが小さくなり、共
振周波数ｆが著しく低下して、高速走査ができなくな
る。 （ウ）弾性変形部の長さＬを長くすると、振動子が大き
くなる。 （エ）ヤング率Ｅの小さな材料を小さくすると式及び
式からわかるように振動子のバネ定数Ｋが小さくな
り、共振周波数ｆが低下して高速走査ができなくなる。
には次のような問題点を生じることになる。つまり、 （ア）振動子の走査角θを小さくすることは、光スキャ
ナの機能低下につながる。 （イ）弾性変形部の厚さＴを薄くすると、式及び式
からわかるように振動子のバネ定数Ｋが小さくなり、共
振周波数ｆが著しく低下して、高速走査ができなくな
る。 （ウ）弾性変形部の長さＬを長くすると、振動子が大き
くなる。 （エ）ヤング率Ｅの小さな材料を小さくすると式及び
式からわかるように振動子のバネ定数Ｋが小さくな
り、共振周波数ｆが低下して高速走査ができなくなる。
【００１５】このように、高速にかつ長時間の使用（長
寿命化）は、以上の理由により走査角の減少を招き、光
スキャナの小型化に相反することになる。
寿命化）は、以上の理由により走査角の減少を招き、光
スキャナの小型化に相反することになる。
【００１６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、小型で、長
寿命で、しかも低電圧で大きな走査角度が得られる光ス
キャナを安価で提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、小型で、長
寿命で、しかも低電圧で大きな走査角度が得られる光ス
キャナを安価で提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光スキャ
ナは、少なくとも１つの弾性変形モードを有する弾性変
形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印加された
振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、前記振動
入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾性変形モ
ードに応じて回動するスキャン部と、前記振動入力部に
振動を印加する加振源とを備えた光スキャナにおいて、
前記弾性変形部の厚さＴと前記弾性変形部の長さＬの比
Ｌ／Ｔを、ほぼ １００≧Ｌ／Ｔ≧５０ とすることを特徴としている。
ナは、少なくとも１つの弾性変形モードを有する弾性変
形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印加された
振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、前記振動
入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾性変形モ
ードに応じて回動するスキャン部と、前記振動入力部に
振動を印加する加振源とを備えた光スキャナにおいて、
前記弾性変形部の厚さＴと前記弾性変形部の長さＬの比
Ｌ／Ｔを、ほぼ １００≧Ｌ／Ｔ≧５０ とすることを特徴としている。
【００１８】本発明の第２の光スキャナは、少なくとも
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記弾性変形部と
前記振動入力部との内隅部若しくは前記弾性変形部と前
記スキャン部との内隅部に略円弧状のコーナを形成し、
弾性変形部の幅Ｗと前記コーナの半径Ｒの比Ｒ／Ｗを、 １＜Ｒ／Ｗ＜２ とすることを特徴としている。
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記弾性変形部と
前記振動入力部との内隅部若しくは前記弾性変形部と前
記スキャン部との内隅部に略円弧状のコーナを形成し、
弾性変形部の幅Ｗと前記コーナの半径Ｒの比Ｒ／Ｗを、 １＜Ｒ／Ｗ＜２ とすることを特徴としている。
【００１９】本発明の第３の光スキャナは、少なくとも
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記弾性変形部の
前記振動入力部側の端部を前記加振源の表面中央に位置
させたことを特徴としている。
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記弾性変形部の
前記振動入力部側の端部を前記加振源の表面中央に位置
させたことを特徴としている。
【００２０】本発明の第４の光スキャナは、少なくとも
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、少なくとも前記弾
性変形部を銅合金やアルミ合金、チタン合金などの減衰
係数の小さな金属材料により作成することを特徴として
いる。特に、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６
３１により作成するのが好ましい。さらに、加工後の時
効硬化処理の不要な材料により作成するのが好ましい。
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、少なくとも前記弾
性変形部を銅合金やアルミ合金、チタン合金などの減衰
係数の小さな金属材料により作成することを特徴として
いる。特に、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６
３１により作成するのが好ましい。さらに、加工後の時
効硬化処理の不要な材料により作成するのが好ましい。
【００２１】本発明の第５の光スキャナは、少なくとも
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記スキャン部を
光ビーム反射用のミラー部と前記ミラー部の面積よりも
小さな面積の前記ミラー部を支持させるためのミラー支
持部とから構成し、前記ミラー支持部を前記弾性変形部
の一端に設けたことを特徴としている。このとき、スキ
ャン部の重心が弾性変形部の中心軸から外れるように、
前記ミラー支持部の形状を前記中心軸に対して非対称に
形成するのが望ましい。
１つの弾性変形モードを有する弾性変形部と、前記弾性
変形部の一端に設けられ、印加された振動を前記弾性変
形部に伝える振動入力部と、前記振動入力部の他端に設
けられ、前記弾性変形部の弾性変形モードに応じて回動
するスキャン部と、前記振動入力部に振動を印加する加
振源とを備えた光スキャナにおいて、前記スキャン部を
光ビーム反射用のミラー部と前記ミラー部の面積よりも
小さな面積の前記ミラー部を支持させるためのミラー支
持部とから構成し、前記ミラー支持部を前記弾性変形部
の一端に設けたことを特徴としている。このとき、スキ
ャン部の重心が弾性変形部の中心軸から外れるように、
前記ミラー支持部の形状を前記中心軸に対して非対称に
形成するのが望ましい。
【００２２】上記の各光スキャナにあっては、前記弾性
変形部の厚さＴと前記弾性変形部の幅Ｗの関係をＷ≧Ｔ
とするのがよい。
変形部の厚さＴと前記弾性変形部の幅Ｗの関係をＷ≧Ｔ
とするのがよい。
【００２３】
【作用】本発明の第１の光スキャナは、弾性変形部の厚
さＴとその長さＬの比Ｌ／Ｔを、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧
５０としたので、疲労強度に関係する応力振幅Ｓａを低
く抑えつつ、共振周波数ｆに関係する振動子のバネ定数
Ｋを大きく維持し、しかも、弾性変形部の長さＬを短く
することができる。したがって、小型で、長寿命かつ高
速走査のできる光スキャナを提供することができる。
さＴとその長さＬの比Ｌ／Ｔを、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧
５０としたので、疲労強度に関係する応力振幅Ｓａを低
く抑えつつ、共振周波数ｆに関係する振動子のバネ定数
Ｋを大きく維持し、しかも、弾性変形部の長さＬを短く
することができる。したがって、小型で、長寿命かつ高
速走査のできる光スキャナを提供することができる。
【００２４】また、本発明の第２の光スキャナにあって
は、弾性変形部と振動入力部の内隅部若しくは弾性変形
部とスキャン部の内隅部に略円弧状のコーナーを形成
し、弾性変形部の幅Ｗとこれらのコーナの半径Ｒとの比
Ｒ／Ｗを、１＜Ｒ／Ｗ＜２としているので、振動子に生
じる応力集中が緩和されて応力集中による破損が少なく
なり、光スキャナの長寿命化を図ることができる。
は、弾性変形部と振動入力部の内隅部若しくは弾性変形
部とスキャン部の内隅部に略円弧状のコーナーを形成
し、弾性変形部の幅Ｗとこれらのコーナの半径Ｒとの比
Ｒ／Ｗを、１＜Ｒ／Ｗ＜２としているので、振動子に生
じる応力集中が緩和されて応力集中による破損が少なく
なり、光スキャナの長寿命化を図ることができる。
【００２５】さらに、本発明の第３の光スキャナにあっ
ては、弾性変形部の振動入力部側の端部を加振源の表面
ほぼ中央に位置させたので、応力振幅Ｓａや振動子のバ
ネ定数Ｋに関係する弾性変形部の長さＬを変えることな
く、振動子の全長を短くでき、光スキャナを小型化する
ことができる。
ては、弾性変形部の振動入力部側の端部を加振源の表面
ほぼ中央に位置させたので、応力振幅Ｓａや振動子のバ
ネ定数Ｋに関係する弾性変形部の長さＬを変えることな
く、振動子の全長を短くでき、光スキャナを小型化する
ことができる。
【００２６】また、本発明の第４の光スキャナのよう
に、少なくとも弾性変形部を銅合金やアルミ合金、チタ
ン合金などの減衰係数の小さな金属材料から作成すれ
ば、落下などの衝撃によっても振動子が破損されず、し
かも小さな加振力でもって大きな走査角を得ることがで
きる。このため、加振源を小型化し、加振源の低電圧化
を図ることができ、光スキャナの小型化、省電力化が容
易になる。
に、少なくとも弾性変形部を銅合金やアルミ合金、チタ
ン合金などの減衰係数の小さな金属材料から作成すれ
ば、落下などの衝撃によっても振動子が破損されず、し
かも小さな加振力でもって大きな走査角を得ることがで
きる。このため、加振源を小型化し、加振源の低電圧化
を図ることができ、光スキャナの小型化、省電力化が容
易になる。
【００２７】その中でも、銅合金のうち特にベリリウム
銅合金においては減衰係数が小さいだけでなく、疲労強
度も大きいので、光スキャナの長寿命化を図ることがで
きる。さらに、これらの材料として、加工後の時効硬化
処理の不要な、例えば、ミルハードン材などを用いる
と、加工後の熱処理で振動子が反るなどの変形の心配が
なく、ばらつきの少ない振動子を提供することができ
る。また、析出硬化系ステンレス鋼の一種であるＳＵＳ
６３１を用いても、ベリリウム銅合金と同様な効果を得
ることができる。
銅合金においては減衰係数が小さいだけでなく、疲労強
度も大きいので、光スキャナの長寿命化を図ることがで
きる。さらに、これらの材料として、加工後の時効硬化
処理の不要な、例えば、ミルハードン材などを用いる
と、加工後の熱処理で振動子が反るなどの変形の心配が
なく、ばらつきの少ない振動子を提供することができ
る。また、析出硬化系ステンレス鋼の一種であるＳＵＳ
６３１を用いても、ベリリウム銅合金と同様な効果を得
ることができる。
【００２８】本発明の第５の光スキャナにおいて、スキ
ャン部をミラー部とミラー部の面積よりも小さな面積ミ
ラー部を支持させるためのミラー支持部とから構成して
いるので、ミラー支持部をミラー部を支持できる最小の
形状で構成してスキャン部を軽量化し、振動子の慣性モ
ーメントを低減することができる。したがって、共振周
波数ｆを大きくすることができ、高速走査ができる。こ
のとき、スキャン部の重心が弾性変形部の中心軸から外
れるように、ミラー支持部の形状を非対称とすると、ね
じれ変形させるために必要な偏心荷重が不要になり、部
品点数の減少ができコストダウンを図ることができる。
ャン部をミラー部とミラー部の面積よりも小さな面積ミ
ラー部を支持させるためのミラー支持部とから構成して
いるので、ミラー支持部をミラー部を支持できる最小の
形状で構成してスキャン部を軽量化し、振動子の慣性モ
ーメントを低減することができる。したがって、共振周
波数ｆを大きくすることができ、高速走査ができる。こ
のとき、スキャン部の重心が弾性変形部の中心軸から外
れるように、ミラー支持部の形状を非対称とすると、ね
じれ変形させるために必要な偏心荷重が不要になり、部
品点数の減少ができコストダウンを図ることができる。
【００２９】また、上記光スキャナにおいて、弾性変形
部の厚さＴとその幅Ｗを、Ｗ≧Ｔとなるようにしている
ので、振動子は、加振方向と平行な軸回りには回転しに
くくなり、必要な走査方向以外の不要な振動モードを低
減することができる。また、エッチングや放電加工、プ
レス加工などの方法によっても振動子を作成することが
できるが、いずれの方法により作成しても、Ｗ≧Ｔの方
がＷ＜Ｔに比べて製作精度がよく、特性の安定した振動
子が実現できる。
部の厚さＴとその幅Ｗを、Ｗ≧Ｔとなるようにしている
ので、振動子は、加振方向と平行な軸回りには回転しに
くくなり、必要な走査方向以外の不要な振動モードを低
減することができる。また、エッチングや放電加工、プ
レス加工などの方法によっても振動子を作成することが
できるが、いずれの方法により作成しても、Ｗ≧Ｔの方
がＷ＜Ｔに比べて製作精度がよく、特性の安定した振動
子が実現できる。
【００３０】
【実施例】図１に本発明の一実施例による光スキャナ１
を示す。この光スキャナ１は、振動子２と圧電素子や磁
歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆動源６とから
構成されている。振動子２は、曲げ変形モードとねじれ
変形モードを有するトーションバー状の弾性変形部３の
一端に振動入力部４を設け、他端に弾性変形部３に支持
されたミラー支持部８と光源からの光ビームを反射させ
るためのミラー７とからなるスキャン部５が設けられて
いる。すなわち、振動子２は弾性変形部３と振動入力部
４とミラー支持部８とが一体として形成された薄板状の
プレート９にミラー７が設けられたものである。ミラー
７は例えばシリコンウエハに鏡面加工を施して作成する
ことができ、シリコンウエハなどから作成することによ
り慣性モーメントが小さくなり、高速走査が実現でき
る。
を示す。この光スキャナ１は、振動子２と圧電素子や磁
歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆動源６とから
構成されている。振動子２は、曲げ変形モードとねじれ
変形モードを有するトーションバー状の弾性変形部３の
一端に振動入力部４を設け、他端に弾性変形部３に支持
されたミラー支持部８と光源からの光ビームを反射させ
るためのミラー７とからなるスキャン部５が設けられて
いる。すなわち、振動子２は弾性変形部３と振動入力部
４とミラー支持部８とが一体として形成された薄板状の
プレート９にミラー７が設けられたものである。ミラー
７は例えばシリコンウエハに鏡面加工を施して作成する
ことができ、シリコンウエハなどから作成することによ
り慣性モーメントが小さくなり、高速走査が実現でき
る。
【００３１】図２（ａ）（ｂ）は、それぞれプレート９
の左側面図および平面図であって、プレート９は銅合金
やアルミ合金、チタン合金などの減衰係数の小さな材料
からプレス加工等により薄板状に作成されている。ま
た、エッチングや放電加工により作成することもでき
る。特に、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３
１より作成するのが望ましく、また時効硬化処理の不要
な例えばミルハードン材やテンションアニール材などを
用いるのが好ましい。このプレート９の少なくとも弾性
変形部３の厚さＴは、弾性変形部３の幅Ｗよりも等しい
か若しくは小さく（つまり、Ｗ≧Ｔ）なるように作成さ
れている。また、弾性変形部３の長さＬは、その長さＬ
とその厚さＴとの比Ｌ／Ｔが、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５
０となるように作成されている。さらに、弾性変形部３
の幅Ｗは厚さＴと同じ寸法若しくは厚さＴ以上（Ｗ≧
Ｔ）に作成されている。
の左側面図および平面図であって、プレート９は銅合金
やアルミ合金、チタン合金などの減衰係数の小さな材料
からプレス加工等により薄板状に作成されている。ま
た、エッチングや放電加工により作成することもでき
る。特に、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３
１より作成するのが望ましく、また時効硬化処理の不要
な例えばミルハードン材やテンションアニール材などを
用いるのが好ましい。このプレート９の少なくとも弾性
変形部３の厚さＴは、弾性変形部３の幅Ｗよりも等しい
か若しくは小さく（つまり、Ｗ≧Ｔ）なるように作成さ
れている。また、弾性変形部３の長さＬは、その長さＬ
とその厚さＴとの比Ｌ／Ｔが、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５
０となるように作成されている。さらに、弾性変形部３
の幅Ｗは厚さＴと同じ寸法若しくは厚さＴ以上（Ｗ≧
Ｔ）に作成されている。
【００３２】ミラー支持部８は、スキャン部５の慣性モ
ーメントを低減させるため、ミラー７を支持できる程度
に最小の形状に形成されていて、スキャン部５の重心が
振動子２の軸心Ｐから外れるように、軸心Ｐに対し非対
称な形状例えば、図２に示すようにほぼ逆Ｌ字状に形成
されている。これにより、従来の光スキャナ５１に形成
されていた慣性モーメントを発生させるための慣性モー
メント発生翼５６や重り５９を不要にすることができ
る。また、ミラー支持部８と弾性変形部３との接続部１
０の内隅に略円弧状のコーナ１０ａを形成し、弾性変形
部３の幅Ｗと形成されたコーナ１０ａの半径Ｒとの比Ｒ
／Ｗが、１＜Ｒ／Ｗ＜２となるように作成されている。
ーメントを低減させるため、ミラー７を支持できる程度
に最小の形状に形成されていて、スキャン部５の重心が
振動子２の軸心Ｐから外れるように、軸心Ｐに対し非対
称な形状例えば、図２に示すようにほぼ逆Ｌ字状に形成
されている。これにより、従来の光スキャナ５１に形成
されていた慣性モーメントを発生させるための慣性モー
メント発生翼５６や重り５９を不要にすることができ
る。また、ミラー支持部８と弾性変形部３との接続部１
０の内隅に略円弧状のコーナ１０ａを形成し、弾性変形
部３の幅Ｗと形成されたコーナ１０ａの半径Ｒとの比Ｒ
／Ｗが、１＜Ｒ／Ｗ＜２となるように作成されている。
【００３３】振動入力部４は、弾性変形部３と振動入力
部４との接続部１１が駆動源６表面のほぼ中央付近に位
置するように形成されていて、駆動源６からの振動が振
動入力部４に効率よく入力されるよう凹状に形成されて
いる。また、振動入力部４と弾性変形部３の他端との接
続部１１の内隅にも略円弧状のコーナ１１ａを形成し、
形成されたコーナ１１ａの半径Ｒと弾性変形部３の幅Ｗ
との比Ｒ／Ｗが、１＜Ｒ／Ｗ＜２となるようにように作
成されている。
部４との接続部１１が駆動源６表面のほぼ中央付近に位
置するように形成されていて、駆動源６からの振動が振
動入力部４に効率よく入力されるよう凹状に形成されて
いる。また、振動入力部４と弾性変形部３の他端との接
続部１１の内隅にも略円弧状のコーナ１１ａを形成し、
形成されたコーナ１１ａの半径Ｒと弾性変形部３の幅Ｗ
との比Ｒ／Ｗが、１＜Ｒ／Ｗ＜２となるようにように作
成されている。
【００３４】しかして、駆動源６により弾性変形部３の
曲げ変形モードの共振周波数ｆB又は／及びねじれ変形
モードの共振周波数ｆTと等しい周波数の振動を振動入
力部４へ印加すると、弾性変形部３が当該弾性変形モー
ドで振動し、スキャン部５を曲げ方向（θB方向）又は
／及びねじれ方向（θT方向）に回動させる。このと
き、スキャン部５のミラー７に光ビームが照射されてい
ると、反射された光ビームはスキャン部５の回動角の２
倍の走査角で走査される。
曲げ変形モードの共振周波数ｆB又は／及びねじれ変形
モードの共振周波数ｆTと等しい周波数の振動を振動入
力部４へ印加すると、弾性変形部３が当該弾性変形モー
ドで振動し、スキャン部５を曲げ方向（θB方向）又は
／及びねじれ方向（θT方向）に回動させる。このと
き、スキャン部５のミラー７に光ビームが照射されてい
ると、反射された光ビームはスキャン部５の回動角の２
倍の走査角で走査される。
【００３５】このような振動子２にあっては、弾性変形
部３の厚さＴはその幅Ｗと比べてＴ≦Ｗの関係となるよ
うに作成されているので、加振方向と平行な軸回り（Ｚ
軸回り）には回転しにくくなり、必要な走査方向（θB
方向及びθT方向）以外の不要な振動モードを低減する
ことができる。また、Ｔ≦Ｗの関係にしておくと、エッ
チングや放電加工あるいはプレス加工によりプレート９
を作成する際、Ｔ＞Ｗの関係に比べて加工精度を高くす
ることができ、特性の安定した振動子２を作成すること
ができる。
部３の厚さＴはその幅Ｗと比べてＴ≦Ｗの関係となるよ
うに作成されているので、加振方向と平行な軸回り（Ｚ
軸回り）には回転しにくくなり、必要な走査方向（θB
方向及びθT方向）以外の不要な振動モードを低減する
ことができる。また、Ｔ≦Ｗの関係にしておくと、エッ
チングや放電加工あるいはプレス加工によりプレート９
を作成する際、Ｔ＞Ｗの関係に比べて加工精度を高くす
ることができ、特性の安定した振動子２を作成すること
ができる。
【００３６】また、弾性変形部３の長さＬと厚さＴの関
係を、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５０となるように形成して
いるので、弾性変形部３の長さＬを短くして振動子２を
小型化でき、共振周波数ｆB及びｆTを上げることにより
高速走査が可能になる。さらに、応力振幅Ｓａが小さく
なるので長寿命化を図ることができる。つまり、弾性変
形部３の長さＬと厚さＴは、式からわかるように振動
子２の応力振幅Ｓａに関係するので、この点からすれ
ば、Ｌ／Ｔは大きくする方が好ましく、Ｌ／Ｔ≧５０く
らいにするのがよい。一方、式及び式からわかるよ
うに振動子２の共振周波数ｆB及びｆTに関係するので、
この点からは、長さＬは短く、厚さＴは厚くして、Ｌ／
Ｔを小さくする方が好ましく、１００≧Ｌ／Ｔとするの
がよい。したがって、長さＬと厚さＴの関係をほぼ１０
０≧Ｌ／Ｔ≧５０の範囲内に収まるようにすることによ
り、小型化、長寿命、高速走査の可能な振動子２を作成
することができる。
係を、ほぼ１００≧Ｌ／Ｔ≧５０となるように形成して
いるので、弾性変形部３の長さＬを短くして振動子２を
小型化でき、共振周波数ｆB及びｆTを上げることにより
高速走査が可能になる。さらに、応力振幅Ｓａが小さく
なるので長寿命化を図ることができる。つまり、弾性変
形部３の長さＬと厚さＴは、式からわかるように振動
子２の応力振幅Ｓａに関係するので、この点からすれ
ば、Ｌ／Ｔは大きくする方が好ましく、Ｌ／Ｔ≧５０く
らいにするのがよい。一方、式及び式からわかるよ
うに振動子２の共振周波数ｆB及びｆTに関係するので、
この点からは、長さＬは短く、厚さＴは厚くして、Ｌ／
Ｔを小さくする方が好ましく、１００≧Ｌ／Ｔとするの
がよい。したがって、長さＬと厚さＴの関係をほぼ１０
０≧Ｌ／Ｔ≧５０の範囲内に収まるようにすることによ
り、小型化、長寿命、高速走査の可能な振動子２を作成
することができる。
【００３７】さらに、振動入力部４と弾性変形部３の接
続部１１を駆動源６のほぼ中央に位置させるようにして
形成しているので、同じ長さの弾性変形部３を有する振
動子２に比べて、振動子２の全長を短くすることがで
き、光スキャナ１を小型化することができる。
続部１１を駆動源６のほぼ中央に位置させるようにして
形成しているので、同じ長さの弾性変形部３を有する振
動子２に比べて、振動子２の全長を短くすることがで
き、光スキャナ１を小型化することができる。
【００３８】また、弾性変形部３とミラー支持部８若し
くは弾性変形部３と振動入力部４との接続部１０、１１
の内隅に略円弧状のコーナ１０ａ、１１ａを設け、弾性
変形部３の幅Ｗとそれぞれのコーナ１０ａ、１１ａの半
径Ｒとの関係Ｒ／Ｗを、１＜Ｒ／Ｗ＜２としているの
で、それぞれのコーナ１０ａ、１１ａに発生する集中応
力が緩和され、振動子２（プレート９）の破損を少なく
することができる。つまり、振動子２が曲げ方向（θB
方向）に変形した際、弾性変形部３と振動入力部４との
接続部１１において最大応力が発生する。また、振動子
２がねじれ方向（θT方向）に変形した際、弾性変形部
３と振動入力部４側との接続部１１及び弾性変形部３と
ミラー支持部８との接続部１０において最大応力が発生
する。したがって、これらの接続部１０、１１において
略円弧状のコーナー１０ａ、１１ａを設けることで集中
応力が緩和され、このとき１＜Ｒ／Ｗ＜２となるように
コーナ１０ａ、１１ａを形成するのが最も好ましい。
くは弾性変形部３と振動入力部４との接続部１０、１１
の内隅に略円弧状のコーナ１０ａ、１１ａを設け、弾性
変形部３の幅Ｗとそれぞれのコーナ１０ａ、１１ａの半
径Ｒとの関係Ｒ／Ｗを、１＜Ｒ／Ｗ＜２としているの
で、それぞれのコーナ１０ａ、１１ａに発生する集中応
力が緩和され、振動子２（プレート９）の破損を少なく
することができる。つまり、振動子２が曲げ方向（θB
方向）に変形した際、弾性変形部３と振動入力部４との
接続部１１において最大応力が発生する。また、振動子
２がねじれ方向（θT方向）に変形した際、弾性変形部
３と振動入力部４側との接続部１１及び弾性変形部３と
ミラー支持部８との接続部１０において最大応力が発生
する。したがって、これらの接続部１０、１１において
略円弧状のコーナー１０ａ、１１ａを設けることで集中
応力が緩和され、このとき１＜Ｒ／Ｗ＜２となるように
コーナ１０ａ、１１ａを形成するのが最も好ましい。
【００３９】図３に示すものは、金属材料の強度（引張
強さ）と制振係数との関係を示す図である（金属材料便
覧より引用）。制振係数とは、金属材料の０．２％耐力
をσyとし、σy／１０の表面最大せん断応力振幅を用い
てねじり振動法で求めた非減衰能（ＳＤＣ：specific d
amping capacity）をいい、非減衰能ＳＤＣ＝（ΔＷ／
Ｗ）×１００（％）で求められる。但し、Ｗは弾性エネ
ルギー、ΔＷは１サイクルあたりのエネルギー損失であ
る。この制振係数が小さいほど振動は減衰しにくい。し
たがって、青銅（図中の○１）や黄銅（図中の○２）な
どの銅合金、アルミ合金（図中の○３）、チタン合金
（図中の○４）などは制振係数が小さく、すなわち、減
衰係数の小さなこれらの材料によりプレート９を作成す
ることにより、小さな加振により大きな走査角が得ら
れ、低電圧でもって駆動源６を駆動させることができ
る。
強さ）と制振係数との関係を示す図である（金属材料便
覧より引用）。制振係数とは、金属材料の０．２％耐力
をσyとし、σy／１０の表面最大せん断応力振幅を用い
てねじり振動法で求めた非減衰能（ＳＤＣ：specific d
amping capacity）をいい、非減衰能ＳＤＣ＝（ΔＷ／
Ｗ）×１００（％）で求められる。但し、Ｗは弾性エネ
ルギー、ΔＷは１サイクルあたりのエネルギー損失であ
る。この制振係数が小さいほど振動は減衰しにくい。し
たがって、青銅（図中の○１）や黄銅（図中の○２）な
どの銅合金、アルミ合金（図中の○３）、チタン合金
（図中の○４）などは制振係数が小さく、すなわち、減
衰係数の小さなこれらの材料によりプレート９を作成す
ることにより、小さな加振により大きな走査角が得ら
れ、低電圧でもって駆動源６を駆動させることができ
る。
【００４０】図４には、プレート９の材料としてシリコ
ン及びベリリウム銅合金を使用した光スキャナ１におけ
る駆動源６の加振量−走査角特性を測定した比較結果を
示す。縦軸には光スキャナ１の走査角（度）を、横軸に
は加振量として駆動源６の変位量（μｍ）を表わしてい
る。また、図４において実線はねじれ方向（θT方向）
の走査角を、破線は曲げ方向（θB方向）の走査角を表
わし、黒丸についてはベリリウム銅合金を使用した光ス
キャナについて測定したものを、白丸についてはシリコ
ンを使用した光スキャナについて測定したものを表わし
ている。図４から分かるように、ベリリウム銅合金を使
用してプレート９を作成すると、曲げ方向（θB方向）
及びねじれ方向（θT方向）ともにシリコンを使用した
場合に比べ、少ない駆動源６の変位量で大きな走査角を
得ることができる。
ン及びベリリウム銅合金を使用した光スキャナ１におけ
る駆動源６の加振量−走査角特性を測定した比較結果を
示す。縦軸には光スキャナ１の走査角（度）を、横軸に
は加振量として駆動源６の変位量（μｍ）を表わしてい
る。また、図４において実線はねじれ方向（θT方向）
の走査角を、破線は曲げ方向（θB方向）の走査角を表
わし、黒丸についてはベリリウム銅合金を使用した光ス
キャナについて測定したものを、白丸についてはシリコ
ンを使用した光スキャナについて測定したものを表わし
ている。図４から分かるように、ベリリウム銅合金を使
用してプレート９を作成すると、曲げ方向（θB方向）
及びねじれ方向（θT方向）ともにシリコンを使用した
場合に比べ、少ない駆動源６の変位量で大きな走査角を
得ることができる。
【００４１】次に、図５に２つの銅合金、すなわちベリ
リウム銅合金とリン青銅合金についてそれぞれのＳＮ曲
線を示す。図５から分かるように、同じ表面最大応力が
加わった場合にはベリリウム銅合金（線イ）の方がリン
青銅合金（線ロ）に比べてより多くの繰り返し回数に耐
えることができ、疲労強度が大きい。したがって、ベリ
リウム銅合金を用いて振動子２（プレート９）を作成す
れば、より長寿命の光スキャナ１を作成することができ
る。また、ステンレス鋼ＳＵＳ６３１もベリリウム銅合
金と同様に疲労強度が大きく、ステンレス鋼ＳＵＳ６３
１を用いてプレート９を作成することにより、光スキャ
ナ１の寿命を延ばすことができる。
リウム銅合金とリン青銅合金についてそれぞれのＳＮ曲
線を示す。図５から分かるように、同じ表面最大応力が
加わった場合にはベリリウム銅合金（線イ）の方がリン
青銅合金（線ロ）に比べてより多くの繰り返し回数に耐
えることができ、疲労強度が大きい。したがって、ベリ
リウム銅合金を用いて振動子２（プレート９）を作成す
れば、より長寿命の光スキャナ１を作成することができ
る。また、ステンレス鋼ＳＵＳ６３１もベリリウム銅合
金と同様に疲労強度が大きく、ステンレス鋼ＳＵＳ６３
１を用いてプレート９を作成することにより、光スキャ
ナ１の寿命を延ばすことができる。
【００４２】さらに、プレート９は曲げ加工を必要とし
ないので、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３
１の中でも、あらかじめ時効硬化処理を施し高強度化し
てある材料、例えば、ミルハードン材やテンションアニ
ール材を用いることができる。したがって、このような
時効硬化処理を施した材料を用いることにより、プレー
ト９を加工したのちに熱処理を施す必要がなく、熱処理
に伴う反りなどの変形を生じることがない。このため、
精度よくプレート９を作成することができ、ばらつきの
少ない光スキャナ１を提供することができる。
ないので、ベリリウム銅合金やステンレス鋼ＳＵＳ６３
１の中でも、あらかじめ時効硬化処理を施し高強度化し
てある材料、例えば、ミルハードン材やテンションアニ
ール材を用いることができる。したがって、このような
時効硬化処理を施した材料を用いることにより、プレー
ト９を加工したのちに熱処理を施す必要がなく、熱処理
に伴う反りなどの変形を生じることがない。このため、
精度よくプレート９を作成することができ、ばらつきの
少ない光スキャナ１を提供することができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の第１の光スキャナにあっては、
弾性変形部の厚さＴと長さＬの比Ｌ／Ｔを一定の範囲内
にすることで、小型で、長寿命かつ高速走査のできる光
スキャナを提供することができる。
弾性変形部の厚さＴと長さＬの比Ｌ／Ｔを一定の範囲内
にすることで、小型で、長寿命かつ高速走査のできる光
スキャナを提供することができる。
【００４４】また、第２の光スキャナにあっては、弾性
変形部の幅Ｗと弾性変形部両端の振動入力部若しくはス
キャン部との内隅部に形成した略円弧状のコーナの半径
Ｒとの比Ｒ／Ｗを一定の範囲内にすることで、集中応力
を緩和し、光スキャナの寿命を延ばすことができる。
変形部の幅Ｗと弾性変形部両端の振動入力部若しくはス
キャン部との内隅部に形成した略円弧状のコーナの半径
Ｒとの比Ｒ／Ｗを一定の範囲内にすることで、集中応力
を緩和し、光スキャナの寿命を延ばすことができる。
【００４５】第３の光スキャナにあっては、弾性変形部
の振動入力部側の端部の位置を加振源表面のほぼ中央に
位置させることにより、弾性変形部の長さを変えること
なく、光スキャナの小型化を図ることができる。
の振動入力部側の端部の位置を加振源表面のほぼ中央に
位置させることにより、弾性変形部の長さを変えること
なく、光スキャナの小型化を図ることができる。
【００４６】第４の光スキャナにあっては、少なくとも
弾性変形部を減衰係数の小さな金属材料で作成すること
により、落下等の衝撃にも強く、小型で省電力化された
光スキャナを提供することができる。特に、ベリリウム
銅合金、ＳＵＳ６３１を用いて作成するのが望ましい。
このとき、時効硬化処理の不要な材料で作成すれば、ば
らつきの少ない光スキャナを提供することができる。
弾性変形部を減衰係数の小さな金属材料で作成すること
により、落下等の衝撃にも強く、小型で省電力化された
光スキャナを提供することができる。特に、ベリリウム
銅合金、ＳＵＳ６３１を用いて作成するのが望ましい。
このとき、時効硬化処理の不要な材料で作成すれば、ば
らつきの少ない光スキャナを提供することができる。
【００４７】第５の光スキャナにあっては、スキャン部
をミラー部と弾性変形部の一端に接続されたミラー部よ
り小さなミラー支持部とより構成することにより、スキ
ャン部の慣性モーメントを小さくして、高速走査を可能
にすることができる。このとき、スキャン部の重心が光
スキャナの中心軸から外れるように、ミラー支持部を形
成させると、慣性モーメントを発生させるための重り等
が不要になり、部品点数の削減、コストダウンを図るこ
とができる。
をミラー部と弾性変形部の一端に接続されたミラー部よ
り小さなミラー支持部とより構成することにより、スキ
ャン部の慣性モーメントを小さくして、高速走査を可能
にすることができる。このとき、スキャン部の重心が光
スキャナの中心軸から外れるように、ミラー支持部を形
成させると、慣性モーメントを発生させるための重り等
が不要になり、部品点数の削減、コストダウンを図るこ
とができる。
【００４８】上記の光スキャナにおいて、弾性変形部の
幅Ｗを弾性変形部の厚さＴ以上とすることにより、不要
な弾性変形モードの振動を少なくし、加工精度を向上す
ることができ、精度よい光スキャナを提供することがで
きる。
幅Ｗを弾性変形部の厚さＴ以上とすることにより、不要
な弾性変形モードの振動を少なくし、加工精度を向上す
ることができ、精度よい光スキャナを提供することがで
きる。
【図１】本発明の一実施例である光スキャナを示す斜視
図である。
図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の光スキャナのプ
レートを示す左側面図及び平面図である。
レートを示す左側面図及び平面図である。
【図３】金属材料の引張強度と制振係数との関係を示す
図である。
図である。
【図４】同上の光スキャナにおける駆動源の変位量と走
査角との関係を示す図である。
査角との関係を示す図である。
【図５】ベリリウム銅合金とりん青銅合金のＳＮ曲線を
示す図である。
示す図である。
【図６】従来例である光スキャナを示す斜視図である。
【図７】別な従来例である光スキャナを示す斜視図であ
る。
る。
【図８】（ａ）（ｂ）は、ＳＮ曲線についての説明図で
ある。
ある。
２ 振動子 ３ 弾性変形部 ８ ミラー支持部 １０ 弾性変形部とミラー支持部との接続部 １１ 弾性変形部と振動入力部との接続部
フロントページの続き (72)発明者 入江 篤 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 米田 匡宏 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 大倉 清俊 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 山中 規正 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 池田 正哲 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印
加された振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、
前記振動入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動するスキャン部と、前記振動
入力部に振動を印加する加振源とを備えた光スキャナに
おいて、 前記弾性変形部の厚さＴと前記弾性変形部の長さＬの比
Ｌ／Ｔを、ほぼ １００≧Ｌ／Ｔ≧５０ とすることを特徴とする光スキャナ。 - 【請求項２】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印
加された振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、
前記振動入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動するスキャン部と、前記振動
入力部に振動を印加する加振源とを備えた光スキャナに
おいて、 前記弾性変形部と前記振動入力部との間の内隅部若しく
は前記弾性変形部と前記スキャン部との間の内隅部に略
円弧状のコーナを形成し、弾性変形部の幅Ｗと前記コー
ナの半径Ｒの比Ｒ／Ｗを、 １＜Ｒ／Ｗ＜２ とすることを特徴する光スキャナ。 - 【請求項３】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印
加された振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、
前記振動入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動するスキャン部と、前記振動
入力部に振動を印加する加振源とを備えた光スキャナに
おいて、 前記弾性変形部の前記振動入力部側の端部を前記加振源
の表面中央に位置させたことを特徴とする光スキャナ。 - 【請求項４】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印
加された振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、
前記振動入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動するスキャン部と、前記振動
入力部に振動を印加する加振源とを備えた光スキャナに
おいて、 少なくとも前記弾性変形部を銅合金やアルミ合金、チタ
ン合金などの減衰係数の小さな金属材料により作成する
ことを特徴とする光スキャナ。 - 【請求項５】 前記金属材料はベリリウム銅合金である
ことを特徴とする請求項４に記載の光スキャナ。 - 【請求項６】 前記金属材料はステンレス鋼ＳＵＳ６３
１であることを特徴とする請求項４に記載の光スキャ
ナ。 - 【請求項７】 前記金属材料は加工後の時効硬化処理の
不要な金属材料であることを特徴とする請求項４、５又
は６に記載の光スキャナ。 - 【請求項８】 少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印
加された振動を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、
前記振動入力部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動するスキャン部と、前記振動
入力部に振動を印加する加振源とを備えた光スキャナに
おいて、 前記スキャン部を光ビーム反射用のミラー部と前記ミラ
ー部の面積よりも小さな面積のミラー支持部とから構成
し、前記ミラー支持部を前記弾性変形部の一端に設けた
ことを特徴とする光スキャナ。 - 【請求項９】 前記スキャン部の重心が前記弾性変形部
の中心軸から外れるように、前記ミラー支持部の形状を
前記中心軸に対して非対称としたことを特徴とする請求
項８に記載の光スキャナ。 - 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９に記載の光スキャナにおいて、 前記弾性変形部の厚さＴと前記弾性変形部の幅Ｗの関係
を Ｗ≧Ｔ とすることを特徴とする光スキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34628593A JPH07181414A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 光スキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34628593A JPH07181414A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 光スキャナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181414A true JPH07181414A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18382365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34628593A Pending JPH07181414A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 光スキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181414A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-12-22 JP JP34628593A patent/JPH07181414A/ja active Pending
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