JP2001264676A - 光スキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、低消費電力で、且つ光学的な振れ角
が大きな光スキャナを提供する。 【解決手段】本発明の一態様によると、基体上に固定さ
れた複数の加振部と、薄板状の反射板と、前記複数の加
振部に支持され、該複数の加振部の振動により往復運動
する複数の第１の弾性部材と、この複数の第１の弾性部
材に一方の端部が接続され、もう一方の端部が前記反射
板に接続されたねじり振動する複数の第２の弾性部材と
を有し、前記複数の第２の弾性部材は前記反射板を挟ん
で一直線上に配置されていることを特徴とする光スキャ
ナが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スキャナに係
り、特に、光を偏向して光走査する光偏向装置や光走査
装置としての光スキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の光偏向（走査）装置
として、例えば、特許番号第１３３１７１５号（特公昭
６０−５７０５１号公報参照）に示されている技術が知
られている。

【０００３】図７は、この従来の技術による光偏向（走
査）装置の要部を示している。

【０００４】ここで、図７の（ａ）は、この従来の技術
による光偏向装置の概略構成を説明するための斜視図で
ある。

【０００５】また、図７の（ｂ）は、この従来の技術に
よる光偏向装置の概略構成を説明するための分解斜視図
である。

【０００６】すなわち、この光偏向（走査）装置の要部
において、上下一対の部材の一方は、半導体プレート部
材１１とねじれバー部１２，１３及び光学的反射表面を
画成する回転子部１４を有し、もう一方の部材には一対
の平坦な電極部材１５，１６が配置されている。

【０００７】それらの電極部材１５，１６の一方と回転
子１４部の間に静電力を加え、ねじれバー部１２，１３
の長手軸まわりの角度変位を生ぜしめ、回転子１４部の
光学的反射表面部が移動するにつれて、その表面へ入射
される光線を偏向させることができる。

【０００８】また、二次元光走査装置としては、例え
ば、特開昭６０−１０７０１７号公報に示されている技
術が知られている。

【０００９】図８は、この従来の技術による二次元光走
査装置としての光偏向素子の要部を示している。

【００１０】ここで、図８の（ａ）は、この従来の技術
による二次元光走査装置としての光偏向素子の概略構成
を説明するための分解斜視図である。

【００１１】また、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のＢ
Ｂ′断面図である。

【００１２】また、図８の（ｃ）は、この従来の技術に
よる二次元光走査装置としての光偏向素子の原理を説明
するための斜視図である。

【００１３】すなわち、この従来の技術による二次元光
走査装置としての光偏向素子において、一対の基板の一
方２１をジンバルバネ状に加工し、ジンバルバネ２２は
Ｘ軸方向２５及びＹ軸方向２６を中心軸として、それぞ
れの方向に独立して振動する構造とする。

【００１４】また、もう一方の基板２０には、中央部に
設けた凹部の各辺に沿って少なくとも４箇所に電極２
７，２８，２９，３０が形成されている。

【００１５】ここで、可動部２１′と電極２７，２９と
の間に静電力による回転振動、及び可動部２１′と電極
２８，３０との間の静電力による回転振動をそれぞれ突
起２３を中心として独立に発生させ、この二次元回転振
動を行う可動部２１′上にミラー２４を形成することに
より、二次元の光偏向走査が可能となる。

【００１６】また、ジンバルバネ２２で支持された基板
２１の中央部面上にミラー２４と共に薄膜コイル３１を
形成し、この薄膜コイル３１に一定電流を与え、Ｘ方向
の磁界３２及びＹ方向の磁界３３をそれぞれ独立に変化
させれば、可動部２１′は電磁力によってＸ軸２５及び
Ｙ軸２６を中心軸としてそれぞれの方向に独立して回転
振動し、二次元の光偏向走査が可能となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の静電力を用いた光スキャナ技術では、光
学的振れ角度を大きくしようとすると、ミラーを形成し
ている反射板部の回転角度を大きくしなければならな
い。

【００１８】このことは、反射板部とそれに対向して設
けられた電極間の衝突を回避するために、反射板部とそ
れと対向した電極間の距離を遠ざける必要性が生じる。

【００１９】また、静電力は距離の２乗に反比例するこ
とから、反射板部とそれと対向した電極間の距離が離れ
るほど高電圧の印加が必要となる。

【００２０】また、反射板の回転角度を大きくすること
は、ねじりバネに与える回転トルクを大きくする必要が
あり、このためには静電力増加としてより高電圧の印加
が必要となる。

【００２１】以上に述べた理由により、静電力を用いた
光スキャナでは、大きい光学的振れ角度を得ようとする
と、高電圧の印加が必要となるため、得ようとする光学
的振れ角に限度があった。

【００２２】また、従来の電磁力を用いた光スキャナ技
術では、光学的振れ角度を大きくしようとすると、反射
板に作用するローレンツ力を大きくする必要があり、そ
のためには反射板部に形成したコイル部に大きな電流を
流すか、もしくは周辺の磁力を大きくする対策が考えら
れる。

【００２３】しかしながら、後者では、磁力の発生源で
ある磁石の磁力に限度があることから、前者のコイル部
に大きな電流を流すことが唯一の方法と考えられ、この
ことは駆動電力の増加という結果になっていた。

【００２４】本発明は、この点に着目し、低消費電力
で、且つ光学的な振れ角が大きな光スキャナを提供する
ことを課題とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、（１） 基体上に固定された複数
の加振部と、薄板状の反射板と、前記複数の加振部に支
持され、該複数の加振部の振動により往復運動する複数
の第１の弾性部材と、この複数の第１の弾性部材に一方
の端部が接続され、もう一方の端部が前記反射板に接続
されたねじり振動する複数の第２の弾性部材とを有し、
前記複数の第２の弾性部材は前記反射板を挟んで一直線
上に配置されていることを特徴とする光スキャナが提供
される。

【００２６】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（２） 基体上に固定された複数の加振部
と、薄板状の反射板と、前記複数の加振部に支持され、
該複数の加振部の振動により往復運動する複数の第１の
弾性部材と、この複数の第１の弾性部材に、一方の端部
が接続された複数の第２の弾性部材と、この複数の第２
の弾性部材のもう一方の端部に接続され、枠を形成する
第３の弾性部材と、この第３の弾性部材に一端が接続さ
れ、もう一方の端部が前記反射板に接続された複数の第
４の弾性部材とを有し、前記複数の第４の弾性部材は前
記反射板を挟み一直線上に配置され、前記反射板の重心
は前記複数の第４の弾性部材を結ぶ直線上以外の位置に
配置されていることを特徴とする光スキャナが提供され
る。

【００２７】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（３） 前記複数の加振部は前記複数の第２
の弾性部材の軸と平行に２個配置されていることを特徴
とする（１）または（２）に記載の光スキャナが提供さ
れる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態による光スキャナの構成を示す斜視図で
ある。

【００３０】この第１の実施の形態による光スキャナ
は、次のように構成されている。

【００３１】すなわち、加振部としての２個の加振装置
１．ａ，１．ｂは、それぞれ、図中Ｚ軸方向に振動する
同じ積層型の圧電振動子であり、セラミックス、樹脂、
金属などで構成される支持体５上に配置されている。

【００３２】そして、それぞれの加振装置１．ａ，１．
ｂには、２個の第１の弾性部材２．ａ，２．ｂが支持体
５と並行して接合されている。

【００３３】また、２個の第２の弾性部材３．ａ，３．
ｂが、反射板４の両側にＹ軸方向一直線上に配置され、
図中ＹＹ′線を中心としてＸ軸対称形状となるように、
それぞれの第２の弾性部材３．ａ，３．ｂが前記第１の
弾性部材２．ａ，２．ｂのそれぞれに接合されている。

【００３４】ここで、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ及
び第２の弾性部材３．ａ，３．ｂは、金属、樹脂、半導
体などの弾性特性を有する部材であり、光スキャナの走
査周波数、振れ角度、反射板のサイズなどを考慮して、
材料、断面形状、サイズを決定することが望ましい。

【００３５】また、反射板４は、入射光、反射光特性を
考慮して好ましい反射膜をコーティングすることが望ま
しい。

【００３６】さらに、加振装置１．ａ，１．ｂは、厚み
縦振動モードを有する圧電振動子の積層型とすることに
より、大きな発生力を得ることができる。

【００３７】次に、以上のように構成される第１の実施
の形態による光スキャナの動作を説明する。

【００３８】まず、厚み縦振動モードを有する積層型の
圧電振動子からなる加振装置１．ａ及び１．ｂに光スキ
ャナの走査周波数に合わせた交流電圧を印加することに
より、加振装置１．ａ及び１．ｂはＺ軸方向に往復振動
を始める。

【００３９】この場合、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ
の材料、形状などに依存するが、加振装置１．ａ及び
１．ｂの変位量に対して第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ
との接合部では、数倍〜数１０倍の変位量となる。

【００４０】従って、約１０Ｖの電圧印加で、サブミク
ロンの変位量を示す圧電振動子を用いたとしても、第２
の弾性部材３．ａ，３．ｂとの接合部では、数ミクロン
の変位となる。

【００４１】ここで、加振装置１．ａと１．ｂに、それ
ぞれ位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することによ
り、第１の弾性部材１．ａと１．ｂの変位はそれぞれＺ
軸方向に対して反対方向となる。

【００４２】従って、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂと
第１の弾性部材２．ａ，２．ｂとの接合部には、第２の
弾性部材３．ａ，３．ｂを回転させようとする回転トル
クが加わることにより、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ
はねじり振動を始めることになり、反射板４も回転往復
振動を始める。

【００４３】ここで、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂと
反射板４の材料、形状を光スキャナの走査周波数で共振
振動するように設計することにより、反射板４の回転変
位量をより大きくすることができ、入射光と反射光間の
光学的振れ角度を大きくすることが可能となる。

【００４４】従って、本第１の実施の形態の構造によれ
ば、低消費電力で、光学的振れ角度の大きい光スキャナ
を実現することが可能となる。

【００４５】なお、この発明の第１の実施の形態の各構
成は、当然、各種の変形、変更が可能である。

【００４６】例えば、加振部としての加振装置は２個と
限らず複数個配置し、それぞれを独立した複数個の第１
の弾性部材と接合するようにした構造としてもよい。

【００４７】また、２個の加振装置への交流電圧印加法
として、位相ずれを１８０度とせずに任意のずれ角とし
てもよい。

【００４８】さらには、図２及び図３にそれぞれ本第１
の実施の形態の変形例として示したように、第１の弾性
部材２．ａ，２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂの
接合部位置及び接合形状においても、光スキャナの走査
周波数、振れ角度、反射板４のサイズ及び耐久性などを
考慮した構造としてもよい。

【００４９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態による光スキャナの構成を図４を用いて説
明する。

【００５０】この第２の実施の形態による光スキャナ
は、次のように構成されている。

【００５１】すなわち、加振部としての２個の加振装置
１．ａ，１．ｂは、それぞれ、図中Ｚ軸方向に振動する
同じ積層型の圧電振動子であり、セラミックス、樹脂、
金属などで構成される支持体５上に配置されている。

【００５２】そして、それぞれの加振装置１．ａ，１．
ｂには、２個の第１の弾性部材２．ａ，２．ｂが支持体
５と並行して接合されている。

【００５３】また、２個の第２の弾性部材３．ａ，３．
ｂが第３の弾性部材６の両側にＹ軸方向一直線上に配置
され、図中ＹＹ′線を中心としてＸ軸対称形状となるよ
うに、それぞれの第２の弾性部材３．ａ，３．ｂが第１
の弾性部材２．ａ、２．ｂのそれぞれに接合されてい
る。

【００５４】さらに、第３の弾性部材６を外枠として、
その内部に反射板４の両側に２個の第４の弾性部材７．
ａ，７，ｂがＸ軸方向一直線上に配置され、且つ反射板
４の重心が図中ＸＸ′線以外に位置するように、それぞ
れの第４の弾性部材７．ａ，７，ｂが第３の弾性部材６
に接合されている。

【００５５】ここで、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ、
第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ、第３の弾性部材６、第
４の弾性部材７．ａ，７，ｂは、金属、樹脂、半導体な
どの弾性特性を有する部材であり、光スキャナの走査周
波数、振れ角度、反射板４のサイズなどを考慮して、材
料、断面形状、サイズを決定することが望ましい。

【００５６】また、反射板４は、入射光、反射光特性を
考慮して好ましい反射膜をコーティングすることが望ま
しい。

【００５７】さらに、加振装置１．ａ，１．ｂは、厚み
縦振動モードを有する圧電振動子の積層型とすることに
より、大きな発生力を得ることができる。

【００５８】次に、以上のように構成された第２の実施
の形態による光スキャナの動作を説明する。

【００５９】まず、厚み縦振動モードを有する積層型圧
電振動子からなる加振装置１．ａ及び１．ｂに光スキャ
ナの走査周波数に合わせた交流電圧を印加することによ
り、加振装置１．ａ、１．ｂはＺ軸方向に往復振動を始
める。

【００６０】この場合、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ
の材料、形状などに依存するが、加振装置１．ａ，１．
ｂの変位量に対して第２の弾性部材３．ａ，３．ｂとの
接合部では、数倍〜数１０倍の変位量となる。

【００６１】従って、約１０Ｖの電圧印加で、サブミク
ロンの変位量を示す圧電振動子を用いたとしても第２の
弾性部材３．ａ，３．ｂとの接合部では、数ミクロンの
変位となる。

【００６２】ここで、加振装置１．ａと１．ｂにそれぞ
れ位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することによ
り、第１弾性部材２．ａと２．ｂの変位はそれぞれＺ軸
方向に対して反対方向となる。

【００６３】従って、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂと
第１の弾性部材２．ａと２．ｂとの接合部には第２の弾
性部材３．ａ，３．ｂを回転させようとする回転トルク
が加わることにより、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂは
ねじり振動を始めることになり、第３の弾性部材６も回
転往復振動を始める。

【００６４】ここで、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂと
第３の弾性部材６の材料、形状をＸ側走査周波数で共振
振動するように設計することにより、第３の弾性部材６
の回転変位量をより大きくすることができ、入射光と反
射光間のＸ軸方向の光学的振れ角度を大きくすることが
できる。

【００６５】また、反射板４は回転往復振動している第
３の弾性部材６の対して相対運動を起こし、Ｚ軸方向の
振動成分が反射板に伝えられると、反射板４はＸＸ′軸
に対して左右非対称の質量を持つので第４の弾性部材
７．ａ，７．ｂのＸＸ′軸を中心として反射板４に回転
モーメントが生じる。

【００６６】従って、第４の弾性部材７．ａ、７．ｂに
回転トルクが加わることにより、第４の弾性部材７．
ａ，７．ｂがねじり振動を始めることになり、反射板４
も回転往復振動を始める。

【００６７】ここで、第４の弾性部材７．ａ，７．ｂと
反射板４の材料、形状をＹ側走査周波数で共振振動する
ように設計することにより、反射板４の回転変位量をよ
り大きくすることができ、入射光と反射光間のＹ軸方向
の光学的振れ角度を大きくすることができる。

【００６８】従って、第２の実施の形態の構造によれ
ば、低消費電力で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して光学
的振れ角度の大きい２次元光スキャナを実現することが
可能となる。

【００６９】なお、この発明の第２の実施の形態の各構
成は、当然、各種の変形、変更が可能である。

【００７０】例えば、加振部としての加振装置は２個と
限らず複数個配置し、それそれを独立した複数個の第１
の弾性部材と接合するようにした構造としてもよい。

【００７１】また、２個の加振装置への交流電圧印加法
として、位相ずれを１８０度とせずに任意のずれ角とし
てもよい。

【００７２】さらには、第１の弾性部材、第２の弾性部
材の接合部位置及び接合形状においても、光スキャナの
走査周波数、振れ角度、反射板のサイズ及び耐久性など
を考慮した構造とすることが好ましい。

【００７３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態による光スキャナの構成を図５を用いて説
明する。

【００７４】ここで、図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）
は、それぞれ、図１に示した第１の弾性部材２．ａ，
２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ及び反射板４部
のＸ１Ｘ１′，Ｘ２Ｘ２′，Ｘ３Ｘ３′断面構造を示し
ている。

【００７５】この第３の実施の形態による光スキャナ
は、次のように構成されている。

【００７６】すなわち、第１の弾性部材２．ａ，２．
ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ及び反射板４は、例
えば、シリコン材からなる一体の半導体基板によって構
成されている。

【００７７】この場合、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ
より概ね厚みが薄くなる反射板４及び第２の弾性部材
３．ａ，３．ｂ、及び空隙８は水酸化カリウムなどを用
いたウェットエッチング法もしくはリアクティブイオン
エッチング装置、イオンミリング装置などを用いたドラ
イエッチング法などで精度よく形成することが可能であ
る。

【００７８】ここで、反射板４には、入射光、反射光特
性を考慮して好ましい反射膜をスパッタリング、蒸着、
ＣＶＤ法などで形成することが望ましい。

【００７９】また、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ及び
第２の弾性部材３．ａ，３．ｂには、所望のスキャン特
性及び耐久性を得るために、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜などの絶縁膜を設けたり、ポリイミドなどの樹脂
を設けてもよい。

【００８０】さらに、この場合、第１の弾性部材２．
ａ，２．ｂ及び第２の弾性部材３．ａ，３．ｂには、絶
縁膜だけもしくは樹脂だけの部位を形成してもよい。

【００８１】この第３の実施の形態による光スキャナの
他の構成は、前述した第１の実施の形態と同じなので説
明を省略するものとする。

【００８２】また、この第３の実施の形態による光スキ
ャナの動作も、前述した第１の実施の形態と同様なので
説明を省略するものとする。

【００８３】以上のような構成の第３の実施の形態によ
れば、低消費電力で、光学的振れ角度の大きい光スキャ
ナを実現することが可能となると共に、半導体加工プロ
セスを用いる作製なので小型の光スキャナを容易に得る
ことができる。

【００８４】なお、この発明の第３の実施の形態の各構
成は、前述した第１の実施の形態と同様な各種の変形、
変更が可能である。

【００８５】（第４の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態による光スキャナの構成を図６を用いて説
明する。

【００８６】ここで、図６の（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は、それぞれ、図４に示した第１の弾性部材２．
ａ，２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ、第３の弾
性部材６、及び反射板４部のＸ１Ｘ１′，Ｘ２Ｘ２′，
Ｘ３Ｘ３′，Ｘ４Ｘ４′断面構造を示している。

【００８７】この第４の実施の形態による光スキャナ
は、次のように構成されている。

【００８８】すなわち、第１の弾性部材２．ａ，２．
ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ、第３の弾性部材
６、第４の弾性部材７．ａ，７．ｂ及び反射板４は、例
えば、シリコン材からなる一体の半導体基板によって構
成されている。

【００８９】この場合、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ
より概ね厚みが薄くなる反射板４及び第２の弾性部材
３．ａ，３．ｂ、第３の弾性部材６、第４の弾性部材
７．ａ，７．ｂ及び空隙８は、水酸化カリウムなどを用
いたウェットエッチング法もしくはリアクティブイオン
エッチング装置、イオンミリング装置などを用いたドラ
イエッチング法などで精度よく形成することが可能であ
る。

【００９０】ここで、反射板４には、入射光、反射光特
性を考慮して好ましい反射膜をスパッタリング、蒸着、
ＣＶＤ法などで形成することが望ましい。

【００９１】また、第１の弾性部材２．ａ，２．ｂ、第
２の弾性部材３．ａ，３．ｂ、第３の弾性部材６及び第
４の弾性部材７．ａ，７．ｂには、所望のスキャン特性
及び耐久性を得るために、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜などの絶縁膜を設けたり、ポリイミドなどの樹脂を
設けてもよい。

【００９２】さらに、この場合、第１の弾性部材２．
ａ，２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ、第３の弾
性部材６及び第４の弾性部材７．ａ，７．ｂには、絶縁
膜だけもしくは樹脂だけの部位を形成してもよい。

【００９３】この第４の実施の形態による光スキャナの
他の構成は、前述した第２の実施の形態と同じなので説
明を省略するものとする。

【００９４】また、この第４の実施の形態による光スキ
ャナの動作も、前述した第２の実施の形態と同様なので
説明を省略するものとする。

【００９５】以上のような第４の実施の形態によれば、
低消費電力で、光学的振れ角度の大きい光スキャナを実
現することが可能となると共に、半導体加工プロセスを
用いる作製なので小型の光スキャナを容易に得ることが
できる。

【００９６】なお、この発明の実施の形態の各構成は、
前述した第２の実施の形態と同様な各種の変形、変更が
可能である。

【００９７】そして、上述したような実施の形態で示し
た本明細書には、特許請求の範囲に示した請求項１乃至
３以外にも、以下に付記１乃至付記７として示すような
発明が含まれている。

【００９８】（付記１） 支持体５に固定された複数個
の加振装置１．ａ，１．ｂと、前記複数個の加振装置と
接続され、該複数個の加振装置の振動によって直線往復
振動する複数個の第１の弾性部材２．ａ，２．ｂと、前
記複数個の第１弾性部材と一方の端部が接続され、ねじ
り振動する複数個の第２の弾性部材３．ａ，３．ｂと、
前記複数個の第２の弾性部材のもう一方の端部と接続さ
れ、光を反射するための薄板状の反射板４を備えた光ス
キャナであって、前記複数個の第２の弾性部材を前記反
射板の両側に一直線上に配置すると共に、それぞれの第
２の弾性部材は前記複数個の加振装置と接続される前記
複数個の第１の弾性部材と接続されることを特徴とする
光スキャナ。

【００９９】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第１の実施の形態が対応する。

【０１００】上記構成中の加振装置１．ａ、１．ｂは、
この実施の形態では厚み縦振動モードを有する積層型の
圧電振動子が該当する。

【０１０１】（作用効果）厚み縦振動モードを有する積
層型の圧電振動子からなる加振装置１．ａ及び１．ｂに
光スキャナの走査周波数に合わせた交流電圧を印加する
ことにより、加振装置はＺ軸方向に往復振動を始める。

【０１０２】第１の弾性部材の材料、形状などに依存す
るが、加振装置の変位量に対して第２の弾性部材との接
合部では、数倍〜数１０倍の変位量となる。

【０１０３】従って、約１０Ｖの電圧印加で、サブミク
ロンの変位量を示す圧電振動子を用いたとしても第２の
弾性部材との接合部では、数ミクロンの変位となる。

【０１０４】ここで、加振装置１．ａと１．ｂにそれぞ
れ位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することによ
り、第１の弾性部材１．ａと１．ｂの変位はそれぞれＺ
軸方向に対して反対方向となる。

【０１０５】従って、第２の弾性部材と第１の弾性部材
との接合部には、第２の弾性部材を回転させようとする
回転トルクが加わることにより、第２の弾性部材はねじ
り振動を始めることになり、反射板も回転往復振動を始
める。

【０１０６】ここで、第２の弾性部材と反射板の材料、
形状を光スキャナの走査周波数で共振振動するように設
定することにより、反射板の回転変位量をより大きくす
ることができ、入射光と反射光間の光学的振れ角度を大
きくすることができる。

【０１０７】従って、本構造によれば低消費電力で、光
学的振れ角度の大きい光スキャナを実現することが可能
となる。

【０１０８】（付記２） 支持体５に固定された複数個
の加振装置１．ａ，１．ｂと、前記複数個の加振装置と
接続され、該複数個の加振装置の振動によって直線往復
振動する複数個の第１の弾性部材２．ａ，２．ｂと、前
記複数個の第１の弾性部材と一方の端部が接続され、ね
じり振動する複数個の第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ
と、前記複数個の第２の弾性部材のもう一方の端部と接
続され、回転往復振動する第３の弾性部材６と、前記第
３の弾性部材を外枠とし、その内部に一方の端部が接続
され、ねじり振動する複数個の第４の弾性部材７．ａ，
７．ｂと、前記複数個の第４の弾性部材のもう一方の端
部と接続され、光を反射するための薄板状の反射板４を
備えた光スキャナであって、前記複数個の第２の弾性部
材を前記第３の弾性部材の両側に一直線上に配置し、そ
れぞれの第２の弾性部材は前記複数個の加振装置と接続
された前記複数個の第１の弾性部材と接続されると共
に、前記複数個の第４の弾性部材を前記反射板の両側に
一直線上に配置し、且つ前記反射板の重心が該一直線上
以外に位置していることを特徴とする光スキャナ。

【０１０９】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第２の実施の形態が対応する。

【０１１０】上記構成中の加振装置１．ａ、１．ｂは、
この実施の形態では厚み縦振動モードを有する積層型の
圧電振動子が該当する。

【０１１１】（作用効果）厚み縦振動モードを有する積
層型の圧電振動子からなる加振装置１．ａ及び１．ｂに
光スキャナの走査周波数に合わせた交流電圧を印加する
ことにより、加振装置はＺ軸方向に往復振動を始める。

【０１１２】第１の弾性部材の材料、形状などに依存す
るが、加振装置の変位量に対して第２の弾性部材との接
合部では、数倍〜数１０倍の変位量となる。

【０１１３】従って、約１０Ｖの電圧印加で、サブミク
ロンの変位量を示す圧電振動子を用いたとしても第２の
弾性部材との接合部では、数ミクロンの変位となる。

【０１１４】ここで、加振装置１．ａと１．ｂにそれぞ
れ位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することによ
り、第１の弾性部材１．ａと１．ｂの変位はそれぞれＺ
軸方向に対して反対方向となる。

【０１１５】従って、第２の弾性部材と第１の弾性部材
との接合部には、第２の弾性部材を回転させようとする
回転トルクが加わることにより、第２の弾性部材はねじ
り振動を始めることになり、第３の弾性部材も回転往復
振動を始める。

【０１１６】ここで、第２の弾性部材と第３の弾性部材
の材料、形状を光スキャナのＸ側走査周波数で共振振動
するように設計することにより、第３の弾性部材の回転
変位量をより大きくすることができ、入射光と反射光間
のＸ軸方向の光学的振れ角度を大きくすることができ
る。

【０１１７】また、反射板は回転往復振動している第３
の弾性部材に対して相対運動を起こし、Ｚ軸方向の振動
成分が反射板に伝えられると、反射板はＸＸ′軸に対し
て左右非対称の質量を持つので第４の弾性部材のＸＸ′
軸を中心として反射板に回転モーメントが生じる。

【０１１８】従って、第４の弾性部材に回転トルクが加
わることにより、第４の弾性部材がねじり振動を始める
ことになり、反射板も回転往復振動を始める。

【０１１９】ここで、第４の弾性部材と反射板の材料、
形状をＹ側走査周波数で共振振動するように設計するこ
とで、反射板の回転変位量をより大きくすることがで
き、入射光と反射光間のＹ軸方向光学的振れ角度を大き
くすることができる。

【０１２０】従って、本構造によれば低消費電力で、光
学的振れ角度の大きい光スキャナを実現することが可能
となる。

【０１２１】（付記３） 前記複数個の第２の弾性部材
と並行に前記複数個の加振装置として２個の加振装置を
配置し、それぞれの加振装置の振動が前記第１の弾性部
材の直線往復振動を介して前記複数個の第２の弾性部材
に加わることを特徴とする付記１または２記載の光スキ
ャナ。

【０１２２】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第１、第２の実施の形態が対応す
る。

【０１２３】（作用効果）付記１，２と同様である。

【０１２４】（付記４） 前記２個の加振装置の振動位
相を１８０度ずらしたことを特徴とする付記３記載の光
スキャナ。

【０１２５】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第１、第２の実施の形態が対応す
る。

【０１２６】（作用効果）付記１，２と同様である。

【０１２７】（付記５） 前記複数個の加振装置は厚み
縦振動モードを有する圧電振動子であることを特徴とす
る付記１乃至４のいずれかに記載の光スキャナ。

【０１２８】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第１、第２の実施の形態が対応す
る。

【０１２９】（作用効果）付記１，２と同様である。

【０１３０】（付記６） 前記複数個の第１の弾性部
材、前記複数個の第２弾性部材、前記反射板を半導体基
板で一体的に形成したことを特徴とする付記１及び付記
３乃至５のいずれかに記載の光スキャナ。

【０１３１】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第３の実施の形態が対応する。

【０１３２】（作用効果）付記１と同様な作用効果が得
られると共に、半導体加工プロセスを用いる作製なの
で、小型の光スキャナを容易に得ることができる。

【０１３３】（付記７） 前記複数個の第１の弾性部
材、前記複数個の第２の弾性部材、前記第３の弾性部
材、前記複数個の第４の弾性部材及び、前記反射板を半
導体基板で一体的に形成したことを特徴とする付記２乃
至５のいずれかに記載の光スキャナ。

【０１３４】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。

【０１３５】（作用効果）付記２と同様な作用効果が得
られると共に、半導体加工プロセスを用いる作製なの
で、小型の光スキャナを容易に得ることができる。

【０１３６】

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、低消費電力で、且つ光学的な振れ角が大きな光
スキャナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による光ス
キャナの構成を示す斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態の変形例に
よる光スキャナの構成を示す斜視図である。

【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態の変形例に
よる光スキャナの構成を示す斜視図である。

【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態による光ス
キャナの構成を示す斜視図である。

【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態による光ス
キャナの要部の構成を示す図であって、図５の（ａ），
（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図１に示した第１の弾性
部材２．ａ，２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，３．ｂ及
び反射板４部のＸ１Ｘ１′，Ｘ２Ｘ２′，Ｘ３Ｘ３′断
面構造を示している。

【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態による光ス
キャナの要部の構成を示す図であって、図６の（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ、図４に示した第
１の弾性部材２．ａ，２．ｂ、第２の弾性部材３．ａ，
３．ｂ、第３の弾性部材６、及び反射板４部のＸ１Ｘ
１′，Ｘ２Ｘ２′，Ｘ３Ｘ３′，Ｘ４Ｘ４′断面構造を
示している。

【図７】図７は、従来の技術による光偏向（走査）装置
の要部を示す図である。

【図８】図８は、従来の技術による二次元光走査装置の
要部を示す図である。

【符号の説明】

１．ａ，１．ｂ…加振装置（加振部）、 ２．ａ，２．ｂ…第１の弾性部材、 ３．ａ，３．ｂ…第２の弾性部材、 ４…反射板、 ５…支持体（基体）、 ６…第３の弾性部材、 ７ａ，７．ｂ…第４の弾性部材、 ８…空隙。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に固定された複数の加振部と、 薄板状の反射板と、 前記複数の加振部に支持され、該複数の加振部の振動に
   より往復運動する複数の第１の弾性部材と、 この複数の第１の弾性部材に一方の端部が接続され、も
   う一方の端部が前記反射板に接続されたねじり振動する
   複数の第２の弾性部材とを有し、 前記複数の第２の弾性部材は前記反射板を挟んで一直線
   上に配置されていることを特徴とする光スキャナ。
2. 【請求項２】 基体上に固定された複数の加振部と、 薄板状の反射板と、 前記複数の加振部に支持され、該複数の加振部の振動に
   より往復運動する複数の第１の弾性部材と、 この複数の第１の弾性部材に、一方の端部が接続された
   複数の第２の弾性部材と、 この複数の第２の弾性部材のもう一方の端部に接続さ
   れ、枠を形成する第３の弾性部材と、 この第３の弾性部材に一端が接続され、もう一方の端部
   が前記反射板に接続された複数の第４の弾性部材とを有
   し、 前記複数の第４の弾性部材は前記反射板を挟み一直線上
   に配置され、 前記反射板の重心は前記複数の第４の弾性部材を結ぶ直
   線上以外の位置に配置されていることを特徴とする光ス
   キャナ。
3. 【請求項３】 前記複数の加振部は前記複数の第２の弾
   性部材の軸と平行に２個配置されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の光スキャナ。