JP2011013592A

JP2011013592A - Optical scanning device

Info

Publication number: JP2011013592A
Application number: JP2009159491A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Takanashi; 伸彰高梨
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-01-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning device with which a large rotation angle is obtained and the rotation angle of a mirror surface is specified linearly and of which outline shape is compact.SOLUTION: The optical scanning device includes: a first expansion mechanism 25a and a second expansion mechanism 25b of an L-shape; a rotation block 6 which is supported by their first point 47a and second point 47b of action and includes a scanning mirror 9; and piezoelectric elements arranged in the longitudinal directions of first and second displacement expansion arms 5a, 5b of the first and second expansion mechanisms 25a, 25b. A tension spring 8 is provided to the other end 47c of the second displacement expansion arm 5b, and the tip of the tension spring 8 is the second point 47b of action. By rotating so that the first expansion mechanism 25a and the second expansion mechanism 25b open, the rotation block 6 is rotated.

Description

本発明は、入射光を走査する光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device that scans incident light.

光スキャナは、レーザ距離計、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等に使用されている。近年では高解像度の投写式ディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどへの応用が期待されている。 Optical scanners are used in laser distance meters, laser beam printers, barcode readers, and the like. In recent years, application to high-resolution projection displays and head-mounted displays is expected.

従来の光走査装置においては、ポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられてきたが、近年ではフォトリソグラフィーによりシリコン基板を加工して鏡面とねじり梁を一体的に形成する振動ミラーが提案されている。 In a conventional optical scanning device, a polygon mirror or a galvanometer mirror has been used. Recently, however, a vibrating mirror has been proposed in which a silicon substrate is processed by photolithography to integrally form a mirror surface and a torsion beam.

例えば、本発明に関連する光学的走査装置の一例が特許文献１に開示されている。この光学的走査装置は、電磁気、静電気または圧電効果による各力を波状的に作用させる偏向駆動手段を備えた外周部５２に、フレーム５５Ａ、支持梁５６Ｂ、揺動体５５Ｂが一体的に形成されている。このシリコン振動ミラーは、駆動手段として磁界が用いられ、プリント配線された揺動体駆動コイル５７Ａ、５７Ｂの作用部に永久磁石６０Ａ、６０Ｂ−６３Ａ、６３Ｂにより永久磁界が形成される。そして、コイル５７Ａ、５７Ｂへの振動的な駆動電流の印加により外周部５２に対して弾性を有する棒状の支持梁５６Ａを介して保持されているフレーム５５Ａは揺動する。また、フレーム５５Ａの内周部に弾性を有する棒状の支持梁５６Ｂを介して支持された揺動体５５Ｂも揺動する。このように、特許文献１に開示されたシリコン振動ミラーは、永久磁石及びコイルの配置と支持梁との配置の相違によりフレームと揺動体とは互いに直交する軸周りに揺動し、これにより光が２次元方向に走査される。 For example, Patent Document 1 discloses an example of an optical scanning device related to the present invention. In this optical scanning device, a frame 55A, a support beam 56B, and an oscillating body 55B are integrally formed on an outer peripheral portion 52 provided with a deflection driving means for causing each force due to electromagnetic, static electricity, or piezoelectric effect to act in a wave shape. Yes. In this silicon oscillating mirror, a magnetic field is used as a driving means, and a permanent magnetic field is formed by the permanent magnets 60A, 60B-63A, 63B on the action portions of the oscillator driving coils 57A, 57B that are printed and wired. The frame 55A held via the rod-like support beam 56A having elasticity with respect to the outer peripheral portion 52 is oscillated by the application of an oscillating drive current to the coils 57A and 57B. Further, the swinging body 55B supported on the inner peripheral portion of the frame 55A via the elastic rod-shaped support beam 56B also swings. As described above, in the silicon vibrating mirror disclosed in Patent Document 1, the frame and the rocking body are swung around the axes orthogonal to each other due to the difference in the arrangement of the permanent magnet and the coil and the supporting beam. Are scanned in a two-dimensional direction.

また、特許文献２には、駆動手段として圧電効果を用いた光走査装置が開示されている。この光学装置は、圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄと、支持体９と、弾性支持部２ａ、２ｂと、ミラー部１とを備え、これらは一体的に形成されている。支持体９は、圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄの一端を固定して支持する。弾性支持部２ａ、２ｂは、圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄに接続されている。ミラー部１は、弾性支持部２ａ、２ｂに接続され、これを介して圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄの駆動により空隙９′内で回転振動する。この光学装置は、圧電ユニモルフ振動板による共振駆動により、低い電力にて大きな振れ角が得られる。また、振動板、弾性支持部、ミラーを圧電素子の形成も含めて一体として加工・形成可能であるため個別部品の組立や位置合わせの必要が無く、精密かつ安価な光偏向器が得られる。なお、特許文献１の構成では１軸周りの揺動に対して４つの圧電振動板が必要であるが、特許文献２には２つの圧電振動板にて鏡面を駆動する構成が開示されている。 Patent Document 2 discloses an optical scanning device using a piezoelectric effect as a driving unit. This optical device includes piezoelectric unimorph diaphragms 3a to 3d, a support body 9, elastic support portions 2a and 2b, and a mirror portion 1, which are integrally formed. The support 9 fixes and supports one ends of the piezoelectric unimorph diaphragms 3a to 3d. The elastic support portions 2a and 2b are connected to the piezoelectric unimorph diaphragms 3a to 3d. The mirror part 1 is connected to the elastic support parts 2a and 2b, and rotates and vibrates in the gap 9 'by driving the piezoelectric unimorph diaphragms 3a to 3d. In this optical device, a large deflection angle can be obtained with low power by resonance driving with a piezoelectric unimorph diaphragm. Further, since the diaphragm, the elastic support portion, and the mirror can be integrally processed and formed including the formation of the piezoelectric element, it is not necessary to assemble and align individual components, and a precise and inexpensive optical deflector can be obtained. In the configuration of Patent Document 1, four piezoelectric diaphragms are required for swinging around one axis. However, Patent Document 2 discloses a configuration in which a mirror surface is driven by two piezoelectric diaphragms. .

特許文献３には、駆動手段として圧電効果を用い、さらに圧電素子の変位を拡大する機構を備えた光走査装置が開示されている。この光走査装置では、圧電素子１の変位Ｂを拡大して伝達する構造として、対称位置に作用端を対向して配置した互いに反対方向に変位する２本のレバーアーム５、８を設置し、さらに２本のレバーアーム５、８の作用端を作用軸線を偏心させて接続することで２段の機械的変位拡大機構を構成している。この構造により圧電素子の変位の拡大率を高くとり、大きなミラー回転角度を得る。 Patent Document 3 discloses an optical scanning device that uses a piezoelectric effect as driving means and further includes a mechanism for enlarging the displacement of the piezoelectric element. In this optical scanning device, as a structure for transmitting the displacement B of the piezoelectric element 1 in an enlarged manner, two lever arms 5 and 8 that are displaced in opposite directions with the working ends arranged opposite to each other at symmetrical positions are installed. Further, the working ends of the two lever arms 5 and 8 are connected with their acting axes decentered to constitute a two-stage mechanical displacement enlarging mechanism. With this structure, the enlargement rate of the displacement of the piezoelectric element is increased, and a large mirror rotation angle is obtained.

また、特許文献４には、用途は光走査装置とは異なるが、特許文献３に開示された発明と同様に駆動手段として圧電効果を用い、さらに圧電素子の変位を拡大する機構を備えたワイヤドットプリンタヘッドが開示されている。特許文献３に開示された発明と同様に、２組のレバーアーム８、１０の組み合わせにより圧電素子７の変位を拡大して第３のアーム１６を大きく回転させ、出力ワイヤ１５の大きな変位を得ている。 Further, in Patent Document 4, although the application is different from that of the optical scanning device, as in the invention disclosed in Patent Document 3, a wire having a mechanism that uses the piezoelectric effect as a driving unit and further expands the displacement of the piezoelectric element. A dot printer head is disclosed. Similar to the invention disclosed in Patent Document 3, the displacement of the piezoelectric element 7 is enlarged by the combination of the two sets of lever arms 8 and 10 to greatly rotate the third arm 16 to obtain a large displacement of the output wire 15. ing.

ところで、本発明の応用対象の一つである光スキャナを用いたレーザビームプリンタでは、一次元方向の光走査により感光ドラム上に印刷パターンを書き込む。光スキャナは回転軸周りに鏡面を回転させることで入射ビームを走査するが、鏡面とビームの到達点である感光ドラムの表面との距離、すなわち光路長は、鏡面の正面に対しては短く、両端に対しては長いという特性がある。画像密度や感光特性の観点から感光ドラム上の光点の移動速度は一定であることが望ましいが、鏡面の回転角速度が一定であっても光路長差の特性から、光点の移動速度は感光ドラムの両端は遅く、一方、正面近くは速い、というように速度変動が生じてしまう。特に、小型化のため光走査角を大きくする設計をした場合、両端部と中央部の光路長の差はさらに拡大し、速度差も拡大する。また、共振を利用した光スキャナでは鏡面の回転角速度の変化は正弦波状となり、両端部で減速・停止し中央部では最高速度となるため、感光ドラム上での速度変動は更に拡大する。この課題に対処するためには、光学的に工夫するか、走査角に応じて鏡面の走査速度を調整する必要がある。 By the way, in a laser beam printer using an optical scanner which is one of application objects of the present invention, a print pattern is written on a photosensitive drum by optical scanning in a one-dimensional direction. The optical scanner scans the incident beam by rotating the mirror surface around the rotation axis, but the distance between the mirror surface and the surface of the photosensitive drum that is the arrival point of the beam, that is, the optical path length is short with respect to the front surface of the mirror surface, There is a characteristic that it is long at both ends. Although it is desirable that the moving speed of the light spot on the photosensitive drum is constant from the viewpoint of image density and photosensitive characteristics, the moving speed of the light spot is sensitive to the characteristics of the optical path length difference even if the rotational angular speed of the mirror surface is constant. Speed fluctuations occur such that both ends of the drum are slow, while near the front is fast. In particular, when the design is made to increase the optical scanning angle for miniaturization, the difference between the optical path lengths at both ends and the center is further increased, and the speed difference is also increased. Further, in the optical scanner using resonance, the change in the rotational angular velocity of the mirror surface is sinusoidal, decelerates and stops at both ends, and reaches the maximum speed at the central portion, so that the speed fluctuation on the photosensitive drum is further enlarged. In order to cope with this problem, it is necessary to devise optically or to adjust the scanning speed of the mirror surface according to the scanning angle.

一方、本発明の他の応用対象である投射ディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどでは、光ビームの２次元的走査が必要となる。図１２に、光ビームの２次元的走査の概念を説明するための図を示す。 On the other hand, a projection display, a head-mounted display, or the like, which is another application object of the present invention, requires two-dimensional scanning with a light beam. FIG. 12 is a diagram for explaining the concept of two-dimensional scanning of a light beam.

図１２（Ａ）は直線的な走査方式を示しており、この直線的な走査方式は、例えば電子ビームを電気的に走査するＣＲＴなどに適用されている。ポリゴンミラーによる走査によっても走査角が小さい場合もしくは光学的な補正策を適用する場合は直線的な走査に近い走査が実現される。走査される光点の位置は、第一の方向にも第二の方向にも時間経過に対応して直線的に移動する。このため、直線的な走査方式は、２次元画像を表示する場合には画面を構成する画素データを送出するタイミングは単純でよく、また、画素密度の分布も均一であるという利点もある。 FIG. 12A shows a linear scanning method, and this linear scanning method is applied to, for example, a CRT that electrically scans an electron beam. Even when scanning is performed by a polygon mirror, when the scanning angle is small or when an optical correction measure is applied, scanning close to linear scanning is realized. The position of the scanned light spot moves linearly with time in both the first direction and the second direction. For this reason, the linear scanning method has an advantage that when displaying a two-dimensional image, the timing at which the pixel data constituting the screen is transmitted may be simple, and the distribution of the pixel density is uniform.

図１２（Ｂ）は第一の方向を振動的に走査する走査方式を示している。第一の走査方向への走査は、画面両端で減速・停止するため、画像表示時間は比較的速度変動の少ない画面中央部のみに限られる。また、第一方向への走査は交互に方向が変わるため、片方向のみ画像表示に使用する場合には実効的な画像表示時間が半分となり高解像度表示の場合には高い画像変調周波数が必要となる。これに対して双方向を画像表示に使用する場合には画像データの読み出し順を操作毎に正逆反転させる処理が必要となる。第二方向への走査は直線的な走査方式であることが望ましい。第二方向への走査が振動的であると、第一方向の制約と同等の制約が第二方向にも加わることなり、ディスプレイとしては非常に制約の大きいものとなってしまう。 FIG. 12B shows a scanning method in which the first direction is vibratedly scanned. Since scanning in the first scanning direction decelerates and stops at both ends of the screen, the image display time is limited only to the center of the screen where the speed fluctuation is relatively small. Also, since scanning in the first direction alternates, the effective image display time is halved when used for image display in only one direction, and a high image modulation frequency is required for high resolution display. Become. On the other hand, when bidirectional is used for image display, it is necessary to reverse the order of reading image data for each operation. The scanning in the second direction is desirably a linear scanning method. If the scanning in the second direction is oscillating, a constraint equivalent to the constraint in the first direction is also applied in the second direction, and the display becomes very large.

以上のように、光スキャナとしては時間の経過に対して走査角が直線的に対応する、もしくは任意の角度を指定して駆動可能な機能が非常に重要となる。また、光走査装置の小型化の観点からは直線的走査機能に加え、大きな走査角を実現できることも重要である。 As described above, as an optical scanner, a function in which the scanning angle corresponds linearly with the passage of time or can be driven by designating an arbitrary angle is very important. In addition to the linear scanning function, it is also important that a large scanning angle can be realized from the viewpoint of miniaturization of the optical scanning device.

特開２０００−０３５５４９号公報JP 2000-035549 A 特開２００５−１２８１４７号公報JP 2005-128147 A 実開平３−２９８２０号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-29820 特開昭５９−１７８９８６号公報JP 59-178986 A

光走査装置に上述した本願発明に関連する技術を適用した場合、それぞれ固有の課題を生ずる。 When the above-described technology related to the present invention is applied to an optical scanning device, a unique problem occurs.

駆動力として電磁力を用いる場合、駆動電流に応じてリニアに鏡面の回転角を指定することが可能である一方、大きな回転角を得るのが困難である。これは、外部磁界に直交して電流を流す方式では、発生トルクが回転角に応じて減少してしまうといった基本的性質があることによる。 When electromagnetic force is used as the driving force, it is possible to linearly specify the rotation angle of the mirror surface according to the driving current, but it is difficult to obtain a large rotation angle. This is because the generated torque decreases according to the rotation angle in the method in which the current flows perpendicular to the external magnetic field.

圧電ユニモルフ振動板を駆動手段として用い、共振を利用して振動的な駆動を得る方式の場合、電磁力を用いた場合とは逆に、大きな回転角が得られる一方、リニアに鏡面の回転角を指定するのが困難となる。また、圧電ユニモルフ振動板を用いた特許文献２に開示された装置の場合、装置の小型化が困難となる。すわなち、特許文献２に開示された装置は、半導体プロセスによりシリコン基板上に主要構成要素を一体加工でき、小型化と高精度化が可能であるが、鏡面の回転軸に直交して長い圧電ユニモルフ振動板が配置されているため、鏡面の小ささに比べ全体の形状が大きくなってしまう点が課題となる。 In the case of using a piezoelectric unimorph diaphragm as a driving means and obtaining a vibration drive using resonance, a large rotation angle can be obtained contrary to the case of using electromagnetic force, while the rotation angle of the mirror surface is linearly obtained. It becomes difficult to specify. In the case of the device disclosed in Patent Document 2 using a piezoelectric unimorph diaphragm, it is difficult to reduce the size of the device. That is, the apparatus disclosed in Patent Document 2 can integrally process main components on a silicon substrate by a semiconductor process, and can be downsized and highly accurate. However, the apparatus disclosed in Patent Document 2 is long and perpendicular to the rotation axis of the mirror surface. Since the piezoelectric unimorph diaphragm is disposed, the problem is that the overall shape becomes larger than the small mirror surface.

駆動手段として圧電素子を用い、さらに圧電素子の変位拡大機構を備えた方式の場合、大きな回転角が得られるとともに、リニアに鏡面の回転角を指定することが可能となる。しかしながら、引用文献３および引用文献４に開示された構造では、装置の小型化が困難となる。すわなち、各引用文献に開示された構造の場合、圧電素子を挟むようにして圧電素子の両端に長いレバーを直交して設置しているため、大きな外形形状が必要となる。 In the case of a method using a piezoelectric element as a driving means and further including a displacement expansion mechanism of the piezoelectric element, a large rotation angle can be obtained and the rotation angle of the mirror surface can be specified linearly. However, with the structures disclosed in the cited document 3 and the cited document 4, it is difficult to reduce the size of the apparatus. In other words, in the case of the structure disclosed in each cited document, a large outer shape is required because long levers are orthogonally installed at both ends of the piezoelectric element so as to sandwich the piezoelectric element.

そこで、本発明は、大きな回転角が得られるとともに、リニアに鏡面の回転角を指定可能であり、かつ外形形状が小型化された光走査装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical scanning device that can obtain a large rotation angle, linearly specify the rotation angle of a mirror surface, and has a reduced external shape.

上記目的を達成するため、本発明の光走査装置は、光ビームを走査する走査鏡を備えた光走査装置において、一端側に第１の力点を有し、他端側に第１の作用点を有する第１の変位拡大腕と、一端側に第１の支点を有し、他端側が第１の力点に一体的に接続されており、第１の変位拡大腕と交差する方向に延びた第１の腕部と、を有する第１の拡大機構と、一端側に第２の力点を有し、他端側に弾性部材を有し、かつ弾性部材の端部に第２の作用点を有する第２の変位拡大腕と、一端側に第２の支点を有し、他端側が第２の力点に一体的に接続されており、第２の変位拡大腕と交差する方向かつ第１の腕部が延びた方向とは反対側の方向に延びた第２の腕部と、を有する第２の拡大機構と、第１の作用点と第２の作用点とにより支持され、走査鏡を備えた回転ブロックと、伸張することによって、第１および第２の力点の少なくとも一方に押圧力を付与する圧電素子であって、第１の力点には、第１の力点から第１の作用点に向かう方向に向けて押圧力を付与し、第２の力点には、第２の力点から第２の作用点に向かう方向に向けて押圧力を付与する位置に配置されている圧電素子と、を有し、押圧力が付与されていない状態では、第１の変位拡大腕と第２の変位拡大腕とは、並列に配置されており、第１の力点に押圧力が付与されると、第１の拡大機構は、第１の支点周りに、第１の変位拡大腕が第２の変位拡大腕から離れる方向に向けて回動し、第２の力点に押圧力が付与されると、第２の拡大機構は、第２の支点周りに、第２の変位拡大腕が第１の変位拡大腕から離れる方向に向けて回動し、第１の拡大機構及び第２の拡大機構の少なくとも一方の回動によって回転ブロックが回動することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention has a first force point on one end side and a first action point on the other end side in an optical scanning device including a scanning mirror that scans a light beam. A first displacement enlarging arm having a first fulcrum on one end side, the other end being integrally connected to the first force point, and extending in a direction intersecting the first displacement enlarging arm A first expansion mechanism having a first arm portion, a second force point on one end side, an elastic member on the other end side, and a second action point on an end portion of the elastic member. A second displacement enlarging arm having a second fulcrum on one end side, the other end being integrally connected to the second force point, a direction intersecting the second displacement enlarging arm and the first Supported by a second expansion mechanism having a second arm portion extending in a direction opposite to the direction in which the arm portion extends, the first action point, and the second action point, and running A rotating block having a mirror; and a piezoelectric element that applies a pressing force to at least one of the first and second force points by extending, the first force point from the first force point to the first force point A piezoelectric element that is provided with a pressing force in a direction toward the action point, and is disposed at a position at which the pressing force is applied in the direction from the second force point toward the second action point. In the state where the pressing force is not applied, the first displacement expanding arm and the second displacement expanding arm are arranged in parallel, and the pressing force is applied to the first force point. The first enlargement mechanism rotates around the first fulcrum in a direction in which the first displacement enlargement arm is separated from the second displacement enlargement arm, and a pressing force is applied to the second force point. And the second enlarging mechanism has a direction in which the second displacement enlarging arm moves away from the first displacement enlarging arm around the second fulcrum. Rotates towards the rotational block by at least one of the rotation of the first expansion mechanism and the second expansion mechanism is characterized in that the pivot.

上記本発明の光走査装置は、圧電素子を用いて第１の拡大機構及び第２の拡大機構が互いに離れる方向に回動させることで走査鏡を備えた回転ブロックを回動させる。このため、大きな回転角が得られるとともにリニアに鏡面の回転角を指定可能となる。また、圧電素子が第１及び第２の力点から第１及び第２の作用点に向かう方向に向けて押圧力を付与するように配置されている。すなわち、圧電素子が第１及び第２の変位拡大腕の長手方向に向けて配置されているため、部品形状を小さくすることができる。 In the optical scanning device of the present invention, the rotary block provided with the scanning mirror is rotated by rotating the first expansion mechanism and the second expansion mechanism away from each other using the piezoelectric element. As a result, a large rotation angle can be obtained and the rotation angle of the mirror surface can be specified linearly. The piezoelectric element is disposed so as to apply a pressing force in the direction from the first and second force points toward the first and second action points. That is, since the piezoelectric elements are arranged in the longitudinal direction of the first and second displacement enlarging arms, the component shape can be reduced.

本発明によれば、大きな回転角が得られるとともに、リニアに鏡面の回転角を指定可能であり、かつ外形形状が小型化された光走査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device capable of obtaining a large rotation angle, linearly specifying a mirror surface rotation angle, and having a reduced external shape.

本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の側面図である。1 is a side view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示した光走査装置の変位拡大部部分の一部拡大図である。FIG. 2 is a partial enlarged view of a displacement enlarged portion portion of the optical scanning device shown in FIG. 1. 図２に示した部分をモデル化したものであり、本実施形態の光走査装置における走査鏡の駆動原理を説明する駆動原理図である。FIG. 3 is a drive principle diagram that models the part shown in FIG. 2 and explains the drive principle of the scanning mirror in the optical scanning device of the present embodiment. オフセット量ｈを変更した場合における回転面中心線の回転角θの計算結果を計算モデルによって示す図である。It is a figure which shows the calculation result of rotation angle (theta) of the rotating surface centerline by the calculation model at the time of changing offset amount h. オフセット量ｈを変更した場合における回転面中心線の回転角θの計算結果を計算モデルによって示す図である。It is a figure which shows the calculation result of rotation angle (theta) of the rotating surface centerline by the calculation model at the time of changing offset amount h. オフセット量ｈを連続的に変化させた場合の、オフセット量ｈに対する回転角θの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the rotation angle (theta) with respect to the offset amount h at the time of changing the offset amount h continuously. 図６における回転角θの最大値付近を拡大したグラフである。It is the graph which expanded the maximum value vicinity of the rotation angle (theta) in FIG. 光走査装置による走査方向を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the scanning direction by an optical scanning device. 本発明の第２の実施形態に係る光走査装置の側面図である。It is a side view of the optical scanning device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施形態に係る光走査装置の側面図である。It is a side view of the optical scanning device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態に係る光走査装置の側面図である。It is a side view of the optical scanning device concerning a 4th embodiment of the present invention. 光ビームの２次元的走査を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the two-dimensional scan of a light beam.

（第１の実施形態）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 (First embodiment)
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に、本実施形態の光走査装置の側面図を示す。また、図２に、図１に示した光走査装置の変位拡大部部分の一部拡大図を示す。また、図３に、図２に示した部分の力学モデルであり、本実施形態の光走査装置における走査鏡の駆動原理を説明する駆動原理図を示す。なお、図３（ａ）は圧電素子２による駆動力が付与されていない状態を示しており、図３（ｂ）は圧電素子２による駆動力が付与された状態を示している。 FIG. 1 shows a side view of the optical scanning device of the present embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged view of the displacement enlarged portion of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 3 is a dynamic model of the portion shown in FIG. 2 and shows a driving principle diagram for explaining the driving principle of the scanning mirror in the optical scanning device of this embodiment. 3A shows a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is not applied, and FIG. 3B shows a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is applied.

なお、図２の符号中（）内の符号は、図３で対応する符号を示すものである。 In addition, the code | symbol in () in the code | symbol of FIG. 2 shows the code | symbol corresponding in FIG.

本実施形態の光走査装置は、固定枠１と、圧電素子２と、駆動ブロック３と、第１の拡大機構２５ａと、第２の拡大機構２５ｂと、回転ブロック６と、引っ張りばね８と、走査鏡９とを有する。 The optical scanning device of this embodiment includes a fixed frame 1, a piezoelectric element 2, a drive block 3, a first enlargement mechanism 25 a, a second enlargement mechanism 25 b, a rotation block 6, a tension spring 8, And a scanning mirror 9.

固定枠１は、互いに平行に配置された側部１ａ及び側部１ｂと、側部１ａの一端側と側部１ｂの一端側とを接続するように配置された底部１ｃとを有する。駆動ブロック３は、側部１ａの他端側と側部１ｂの他端側との間に配置されている。すわなち、駆動ブロック３は、底部１ｃの反対側に配置されている。また、固定枠１は、側部１ａ、側部１ｂ、底部１ｃ及び駆動ブロック３で囲まれた空間に収納部１ｄを有する。この収納部１ｄ内に圧電素子２が収納されている。収納部１ｄ内に収納された圧電素子２の一端側は底部１ｃに当接し、他端側は駆動ブロック３に当接している。この圧電素子２は、駆動ブロック３を底部１ｃに対して離間、近接させる方向が伸縮方向となるように収納部１ｄ内に収納されている。つまり、圧電素子２は、駆動対象である第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂとの間に配置されていない。圧電素子２は、伸縮することで駆動ブロック３を介して、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂに、第１の変位拡大腕５ａ及び第２の変位拡大腕５ｂの長手方向への駆動力を付与する（なお、各力点、各変位拡大腕等については以下に説明する）。 The fixed frame 1 includes a side part 1a and a side part 1b arranged in parallel to each other, and a bottom part 1c arranged so as to connect one end side of the side part 1a and one end side of the side part 1b. The drive block 3 is disposed between the other end side of the side portion 1a and the other end side of the side portion 1b. That is, the drive block 3 is disposed on the opposite side of the bottom 1c. Further, the fixed frame 1 has a storage portion 1 d in a space surrounded by the side portion 1 a, the side portion 1 b, the bottom portion 1 c and the drive block 3. The piezoelectric element 2 is stored in the storage portion 1d. One end side of the piezoelectric element 2 housed in the housing portion 1 d is in contact with the bottom portion 1 c and the other end side is in contact with the drive block 3. The piezoelectric element 2 is accommodated in the accommodating portion 1d so that the direction in which the drive block 3 is separated from and close to the bottom portion 1c is the expansion / contraction direction. That is, the piezoelectric element 2 is not disposed between the first force point 46a and the second force point 46b that are the driving targets. The piezoelectric element 2 expands and contracts to drive the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b in the longitudinal direction via the drive block 3 to the first force point 46a and the second force point 46b. A force is applied (each force point, each displacement expanding arm, etc. will be described below).

次に、第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂについて説明する。 Next, the 1st expansion mechanism 25a and the 2nd expansion mechanism 25b are demonstrated.

第１の拡大機構２５ａは、本実施形態においては、図１および図２に示すように、平面形状が長方形となっている。しかしながら、第１の拡大機構２５ａは、モデル化されることで図３のように平面形状がＬ字形状となる。第２の拡大機構２５ｂについても同様であり、その平面形状は、図１および図２では長方形のものが一例として示されているが、モデル化されることでＬ字形状となる。 In the present embodiment, the first expansion mechanism 25a has a rectangular planar shape as shown in FIGS. However, when the first enlargement mechanism 25a is modeled, the planar shape becomes an L shape as shown in FIG. The same applies to the second enlarging mechanism 25b. The planar shape of the second enlarging mechanism 25b is shown as an example of a rectangular shape in FIGS. 1 and 2, but is L-shaped when modeled.

ここで、まず、図３（ａ）を用いて、モデル化された第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂの構成について説明しておく。 Here, first, the configurations of the modeled first enlargement mechanism 25a and second enlargement mechanism 25b will be described with reference to FIG.

第１の拡大機構２５ａは、第１の変位拡大腕５ａおよび第１の腕部１５ａを有し、平面形状がＬ字形状となっている。第１の変位拡大腕５ａがＬ字形状の長手部分を構成し、第１の腕部１５ａがＬ字形状の短手部分を構成している。第１の変位拡大腕５ａは、その一端側に第１の力点４６ａを有し、その他端側に第１の作用点４７ａを有する。第１の腕部１５ａは、その一端側が第１の変位拡大腕５ａの第１の力点４６ａに接続されており、他端側に第１の支点４５ａを有する。 The first enlargement mechanism 25a has a first displacement enlargement arm 5a and a first arm portion 15a, and the planar shape is an L-shape. The first displacement enlarging arm 5a constitutes an L-shaped long portion, and the first arm portion 15a constitutes an L-shaped short portion. The first displacement enlarging arm 5a has a first force point 46a on one end side and a first action point 47a on the other end side. One end side of the first arm portion 15a is connected to the first force point 46a of the first displacement expanding arm 5a, and the first arm portion 15a has a first fulcrum 45a on the other end side.

第２の拡大機構２５ｂは、第２の変位拡大腕５ｂおよび第２の腕部１５ｂを有し、平面形状がＬ字形状となっている。第２の変位拡大腕５ｂがＬ字形状の長手部分を構成し、第２の腕部１５ｂがＬ字形状の短手部分を構成している。第２の変位拡大腕５ｂは、その一端側に第２の力点４６ｂを有し、第２の変位拡大腕５ｂの他端４７ｃに弾性部材からなる引っ張りばね８を有し、この引っ張りばね８の端部に第２の作用点４７ｂを有する。第２の腕部１５ｂは、その一端側が第２の変位拡大腕５ｂの第２の力点４６ｂに接続されており、他端側に第２の支点４５ｂを有する。 The second enlarging mechanism 25b has a second displacement enlarging arm 5b and a second arm portion 15b, and the planar shape is L-shaped. The second displacement enlarging arm 5b constitutes an L-shaped long portion, and the second arm portion 15b constitutes an L-shaped short portion. The second displacement enlarging arm 5b has a second force point 46b on one end side thereof, and has a tension spring 8 made of an elastic member on the other end 47c of the second displacement enlarging arm 5b. A second action point 47b is provided at the end. One end side of the second arm portion 15b is connected to the second force point 46b of the second displacement enlarging arm 5b, and a second fulcrum 45b is provided on the other end side.

これらＬ字形状の第１の拡大機構２５ａと第２の拡大機構２５ｂとは、長手部分が並列に配置され、短手部分が互いに外側を向くようにして配置されている。なお、第２の変位拡大腕５ｂの長さｌｂは、第１の変位拡大腕５ａの長さｌａよりも長い。また、第２の変位拡大腕５ｂの他端側は、第１の拡大機構２５ａに向けて曲げられた部分を有し、曲げられた先端部に第２の作用点４７ｂを有する。すなわち、第２の変位拡大腕５ｂの他端４７ｃに、第１の拡大機構２５ａに向くようにして引っ張り部材８が設けられており、この先端が第２の作用点４７ｂとなっている。この第２の作用点４７ｂは、図３（ａ）に示す例において、第１の変位拡大腕５ａの第１の力点４６ａ側から第１の変位拡大腕５ａの長手方向に延びる延長線４８上に位置している。 The L-shaped first enlargement mechanism 25a and the second enlargement mechanism 25b are arranged such that the long portions are arranged in parallel and the short portions face each other. The length lb of the second displacement enlarging arm 5b is longer than the length la of the first displacement enlarging arm 5a. The other end of the second displacement enlarging arm 5b has a portion bent toward the first enlarging mechanism 25a, and has a second action point 47b at the bent tip. That is, the pulling member 8 is provided at the other end 47c of the second displacement enlarging arm 5b so as to face the first enlarging mechanism 25a, and this tip serves as the second action point 47b. In the example shown in FIG. 3A, the second action point 47b is on an extension line 48 extending in the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm 5a from the first force point 46a side of the first displacement enlarging arm 5a. Is located.

次に、図１および図２に示された実際の形状の第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂと、図３（ａ）に示されたモデル化された第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂとの対応関係について説明する。 Next, the first and second enlargement mechanisms 25a and 25b having the actual shapes shown in FIGS. 1 and 2 and the modeled first enlargement mechanism 25a shown in FIG. The correspondence relationship with the second enlargement mechanism 25b will be described.

第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂは、図１および図２に示すように、固定枠１の外側であって、かつ駆動ブロック３が配置された側に並列に配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first enlargement mechanism 25 a and the second enlargement mechanism 25 b are arranged in parallel on the outer side of the fixed frame 1 and on the side where the drive block 3 is arranged. .

第１の拡大機構２５ａの第１の変位拡大腕５ａは、その長手方向の一端側に第１の力点４６ａとなる弾性ヒンジ４ａ２を有するとともに、他端側に第１の作用点４７ａを有する。第１の力点４６ａと第１の作用点４７ａとは、図３に示すように、距離ｌａだけ離れて配置されている。なお、本実施形態では、第１の作用点４７ａに穴４７ａ１が形成されている。また、第１の変位拡大腕５ａの一端側には、第１の変位拡大腕５ａの長手方向と交差する方向であって、第１の力点４６ａから距離ｄだけ離れた位置に、第１の支点４５ａとなる弾性ヒンジ４ａ１が設けられている。第１の拡大機構２５ａは、弾性ヒンジ４ａ１を介して固定枠１の側部１ａに接続されているとともに、弾性ヒンジ４ａ２を介して駆動ブロック３に接続されている。 The first displacement enlarging arm 5a of the first enlarging mechanism 25a has an elastic hinge 4a2 serving as a first force point 46a on one end side in the longitudinal direction and a first action point 47a on the other end side. As shown in FIG. 3, the first force point 46a and the first action point 47a are spaced apart by a distance la. In the present embodiment, a hole 47a1 is formed at the first action point 47a. Further, the first displacement enlarging arm 5a has one end side in a direction intersecting with the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm 5a and at a position separated from the first force point 46a by a distance d. An elastic hinge 4a1 serving as a fulcrum 45a is provided. The first enlargement mechanism 25a is connected to the side portion 1a of the fixed frame 1 via the elastic hinge 4a1 and is connected to the drive block 3 via the elastic hinge 4a2.

本実施形態においては、第１の変位拡大腕５ａの、第１の支点４５ａと第１の力点４６ａとを結ぶ部分が第１の腕部１５ａを構成している。換言すれば、第１の支点４５ａを有し、長さｄの第１の腕部１５ａが、第１の力点４６ａにおいて第１の変位拡大腕５ａに一体的に設けられていることとなる。 In the present embodiment, the portion connecting the first fulcrum 45a and the first force point 46a of the first displacement enlarging arm 5a constitutes the first arm portion 15a. In other words, the first arm portion 15a having the first fulcrum 45a and having the length d is integrally provided on the first displacement expanding arm 5a at the first force point 46a.

第２の変位拡大腕５ｂは、長手方向の一端側に第２の力点４６ｂとなる弾性ヒンジ４ｂ２を有するとともに、他端側に第２の作用点４７ｂを有する。第２の力点４６ｂと第２の作用点４７ｂとは、距離ｌａよりも長い距離ｌｂだけ離れて配置されている。なお、本実施形態では、第２の変位拡大腕５ｂは、その他端４７ｃに引っ張りばね８を有しており、この引っ張りばね８の先端部分に第２の作用点４７ｂが配置されるように構成されている。第２の変位拡大腕５ｂの一端側には、第２の変位拡大腕５ｂの長手方向と交差する方向であって、第２の力点４６ｂから距離ｄだけ離れた位置に、第２の支点４５ｂとなる弾性ヒンジ４ｂ１が設けられている。第２の変位拡大腕５ｂは、弾性ヒンジ４ｂ１を介して固定枠１の側部１ｂに接続されており、弾性ヒンジ４ｂ２を介して駆動ブロック３に接続されている。 The second displacement enlarging arm 5b has an elastic hinge 4b2 serving as a second force point 46b on one end side in the longitudinal direction and a second action point 47b on the other end side. The second force point 46b and the second action point 47b are spaced apart by a distance lb longer than the distance la. In the present embodiment, the second displacement enlarging arm 5b has the tension spring 8 at the other end 47c, and the second action point 47b is arranged at the tip of the tension spring 8. Has been. On one end side of the second displacement magnifying arm 5b, the second fulcrum 45b is located in a direction intersecting the longitudinal direction of the second displacement magnifying arm 5b and at a distance d from the second force point 46b. An elastic hinge 4b1 is provided. The second displacement enlarging arm 5b is connected to the side 1b of the fixed frame 1 via an elastic hinge 4b1, and is connected to the drive block 3 via an elastic hinge 4b2.

本実施形態においては、第２の変位拡大腕５ｂの、第２の支点４５ｂと第２の力点４６ｂとを結ぶ部分が第２の腕部１５ｂを構成している。換言すれば、第２の支点４５ｂを有し、長さｄの第２の腕部１５ｂが、第２の力点４６ｂにおいて第２の変位拡大腕５ｂに一体的に設けられていることとなる。なお、第２の腕部１５ｂは、第１の腕部１５ａが延びる方向とは反対側の方向に延びている。 In the present embodiment, the portion connecting the second fulcrum 45b and the second force point 46b of the second displacement enlarging arm 5b constitutes the second arm portion 15b. In other words, the second arm portion 15b having the second fulcrum 45b and having the length d is provided integrally with the second displacement expanding arm 5b at the second force point 46b. Note that the second arm portion 15b extends in a direction opposite to the direction in which the first arm portion 15a extends.

次に、第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂとの各部の位置関係について説明する。 Next, the positional relationship of each part with the 1st expansion mechanism 25a and the 2nd expansion mechanism 25b is demonstrated.

第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとは、圧電素子２による駆動力が付与されていない状態では、間隔Ｐだけ空けて並列に配置されている。また、第１の支点４５ａは第１の力点４６ａの外側に配置され、第２の支点４５ｂは第２の力点４６ｂの外側に配置されている。つまり、図３に示すように、Ｌ字形状の第１の拡大機構２５ａと第２の拡大機構２５ｂとは、鏡面対称となるように配置されている。 The first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b are arranged in parallel with an interval P in a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is not applied. The first fulcrum 45a is disposed outside the first force point 46a, and the second fulcrum 45b is disposed outside the second force point 46b. That is, as shown in FIG. 3, the L-shaped first enlargement mechanism 25a and the second enlargement mechanism 25b are arranged to be mirror-symmetric.

第２の作用点４７ｂは、第１の変位拡大腕５ａの第１の力点４６ａ側から第１の変位拡大腕５ａの長手方向に延びる延長線４８上に位置している。なお、第２の作用点４７ｂは、第１の変位拡大腕５ａの第１の力点４６ａ側から第１の変位拡大腕５ａの長手方向に延びる延長線４８よりも第２の変位拡大腕５ｂから離れた位置に位置している上に位置しているものであってもよい。つまり、図３では、第２の作用点４７ｂでは延長線４８上に位置している例を示しているが、第２の作用点４７ｂは、延長線４８から図３中ｙ方向に離れた位置に配置されているものであってもよい。 The second action point 47b is located on an extension line 48 extending in the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm 5a from the first force point 46a side of the first displacement enlarging arm 5a. The second action point 47b extends from the second displacement enlarging arm 5b more than the extension line 48 extending in the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm 5a from the first force point 46a side of the first displacement enlarging arm 5a. It may be located on a distant position. That is, FIG. 3 shows an example in which the second action point 47b is located on the extension line 48, but the second action point 47b is a position away from the extension line 48 in the y direction in FIG. It may be arranged.

ここで、延長線４８から第２の作用点４７ｂまでのｙ方向のオフセット量ｈと、回転面中心線６５の回転角θとの関係について図４〜図７に示す計算例を用いて説明する。圧電素子２による駆動量を各計算例では駆動角θ₁として表示している。なお、圧電素子２による駆動量が３５μｍのとき、駆動角θ₁は０．０５ｒａｄ（２．８６°）となる。また、オフセット量ｈの符号は、第２の作用点４７ｂが延長線４８を超えることなく延長線４８の手前側に配置された場合は正の値をとる。つまり、第２の作用点４７ｂが第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの間に位置する場合（引っ張りばね８の長さが第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの間隔よりも短い）、オフセット量ｈは正の値となる。一方、第２の作用点４７ｂが延長線４８上に配置されるとオフセット量ｈはゼロとなり、第２の作用点４７ｂが延長線４８を超えた位置に配置された場合（引っ張りばね８の長さが第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの間隔よりも長い）は負の値をとることとなる。 Here, the relationship between the offset amount h in the y direction from the extension line 48 to the second action point 47b and the rotation angle θ of the rotation surface center line 65 will be described with reference to calculation examples shown in FIGS. . The driving amount by the piezoelectric element 2 is displayed as the driving angle θ ₁ in each calculation example. When the drive amount by the piezoelectric element 2 is 35 μm, the drive angle θ ₁ is 0.05 rad (2.86 °). Further, the sign of the offset amount h takes a positive value when the second action point 47b is arranged on the front side of the extension line 48 without exceeding the extension line 48. That is, when the second action point 47b is located between the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b (the length of the tension spring 8 is the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b). The offset amount h is a positive value, which is shorter than the distance from the displacement magnifying arm 5b. On the other hand, when the second action point 47b is arranged on the extension line 48, the offset amount h becomes zero, and when the second action point 47b is arranged at a position beyond the extension line 48 (the length of the tension spring 8). Is longer than the interval between the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b), which takes a negative value.

図４及び図５は、オフセット量ｈを変更した場合における第１の拡大機構２５ａおよび第２の拡大機構２５ｂの計算モデルを図示したものである。図４（ａ）はｈ＝０、図４（ｂ）はｈ＝−０．５９ｍｍ、図５（ａ）はｈ＝−１．０ｍｍ、図５（ｂ）はｈ＝−２．０ｍｍ、図５（ｃ）はｈ＝１．０ｍｍの場合の計算結果を、計算モデルを用いて図示したものである。また、図６は、ｈ＝−２．０ｍｍ〜ｈ＝２．０ｍｍまで連続的に変化させたときの回転面中心線６５の回転角θの変化をグラフ化したものであり、図７は、図６における回転角θが最大値となる付近を拡大したグラフである。 4 and 5 illustrate calculation models of the first enlargement mechanism 25a and the second enlargement mechanism 25b when the offset amount h is changed. 4A is h = 0, FIG. 4B is h = −0.59 mm, FIG. 5A is h = −1.0 mm, FIG. 5B is h = −2.0 mm, FIG. FIG. 5 (c) shows the calculation result when h = 1.0 mm using a calculation model. FIG. 6 is a graph of changes in the rotation angle θ of the rotation plane center line 65 when continuously changing from h = −2.0 mm to h = 2.0 mm. It is the graph which expanded the vicinity where rotation angle (theta) in FIG. 6 becomes the maximum value.

図４（ａ）はｈ＝０，すなわち、第２の作用点４７ｂが延長線４８に位置する場合を示している。αで示すラインは駆動力が印加される前の状態を示したものである。βで示すラインは駆動力が印加された後の状態を示したものであり、駆動量は駆動角θ₁として付与されている。駆動力が印加される前のαの状態から駆動角θ₁が付与されるとβの状態となり、回転角θ＝２２．９４°となる。ｈ＝−０．５９ｍｍのとき（図４（ｂ））、回転角θ＝２５．９７°となり最大値となる。 FIG. 4A shows a case where h = 0, that is, the second action point 47 b is located on the extension line 48. A line indicated by α indicates a state before the driving force is applied. A line indicated by β shows a state after the driving force is applied, and the driving amount is given as a driving angle θ ₁ . When the driving angle θ ₁ is applied from the α state before the driving force is applied, the β state is obtained, and the rotation angle θ = 22.94 °. When h = −0.59 mm (FIG. 4B), the rotation angle θ = 25.97 °, which is the maximum value.

以上、各種条件のもと計算を実施したところ、以下の点が明らかとなった。 As described above, when the calculation was performed under various conditions, the following points became clear.

図４（ｂ）のように駆動力が印加される前のαの状態のときにはｈが負の値をとり、駆動力が印加された後のβの状態のときにはｈが正の値をとるように第２の作用点４７ｂを配置すると、回転面中心線６５の回転角θが大きくなる。 As shown in FIG. 4B, h takes a negative value in the state of α before the driving force is applied, and h takes a positive value in the state of β after the driving force is applied. If the second action point 47b is disposed at the center, the rotation angle θ of the rotation plane center line 65 is increased.

また、回転面中心線６５の回転角θの最大値を与えるオフセット量ｈは、駆動角θ₁により異なる。例えば、駆動角θ₁が０．０５ｒａｄのときに回転面中心線６５の回転角θの最大値を与えるオフセット量ｈはｈ＝−０．５９ｍｍであり、駆動角θ₁が０．１ｒａｄのときに回転面中心線６５の回転角θの最大値を与えるオフセット量ｈはｈ＝−０．８６３ｍｍとなる。 Further, the offset amount h that gives the maximum value of the rotation angle θ of the rotation surface center line 65 differs depending on the drive angle θ ₁ . For example, when the drive angle θ ₁ is 0.05 rad, the offset amount h that gives the maximum value of the rotation angle θ of the rotation surface center line 65 is h = −0.59 mm, and when the drive angle θ ₁ is 0.1 rad. The offset amount h that gives the maximum value of the rotation angle θ of the rotation surface center line 65 is h = −0.863 mm.

なお、本実施形態では、固定枠１、駆動ブロック３、第１の変位拡大腕５ａ、第１の腕部１５ａ、第２の変位拡大腕５ｂ、第２の腕部１５ｂ、及び弾性ヒンジ４ａ１、４ａ２、４ｂ１、４ｂ２は一つの部材によって一体的に構成されている。なお、上述した弾性ヒンジ４ａ１、４ａ２、４ｂ１、及び４ｂ２は、容易に弾性変形することができるように、固定枠１や変位拡大腕５ａ、５ｂ等に比べ細く形成されている。 In the present embodiment, the fixed frame 1, the drive block 3, the first displacement enlarging arm 5a, the first arm portion 15a, the second displacement enlarging arm 5b, the second arm portion 15b, and the elastic hinge 4a1, 4a2, 4b1, 4b2 are integrally formed by one member. The elastic hinges 4a1, 4a2, 4b1, and 4b2 described above are formed thinner than the fixed frame 1 and the displacement enlarging arms 5a and 5b so that they can be easily elastically deformed.

回転ブロック６は、面６ａ上に走査鏡９を有するとともに、穴６ｂを有する。この穴６ｂの直径は、第１の変位拡大腕５ａの穴４７ａ１よりも小さい。また、穴６ｂ内には軸５０が嵌め込まれており、この軸５０は穴４７ａ１内に差し込まれている。軸５０と穴４７ａ１との間には隙間が形成されている。すわなち、回転ブロック６は、第１の作用点４７ａを中心として回動可能なように、第１の拡大機構２５ａの第１の変位拡大腕５ａに軸支されている。また、回転ブロック６には、引っ張りばね８が第２の作用点４７ｂにて取り付けられている。つまり、引っ張りばね８は、第２の拡大機構２５ｂの第２の変位拡大腕５ｂと回転ブロック６とを弾性的に結合している。 The rotary block 6 has a scanning mirror 9 on the surface 6a and a hole 6b. The diameter of the hole 6b is smaller than the hole 47a1 of the first displacement enlarging arm 5a. A shaft 50 is fitted into the hole 6b, and the shaft 50 is inserted into the hole 47a1. A gap is formed between the shaft 50 and the hole 47a1. That is, the rotating block 6 is pivotally supported by the first displacement enlarging arm 5a of the first enlarging mechanism 25a so as to be rotatable about the first action point 47a. Further, a tension spring 8 is attached to the rotary block 6 at a second action point 47b. That is, the tension spring 8 elastically couples the second displacement magnifying arm 5b of the second magnifying mechanism 25b and the rotating block 6 together.

次に、本実施形態の光走査装置の動作について図３を用いて説明する。図３（ａ）は圧電素子２による駆動力が付与されていない状態を示しており、図３（ｂ）は圧電素子２による駆動力が付与された状態を示している。 Next, the operation of the optical scanning device of this embodiment will be described with reference to FIG. 3A shows a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is not applied, and FIG. 3B shows a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is applied.

上述したように圧電素子２は、伸縮することで駆動ブロック３を介して、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂに、第１の変位拡大腕５ａ及び第２の変位拡大腕５ｂの長手方向への駆動力を付与する。 As described above, the piezoelectric element 2 expands and contracts to the first force point 46a and the second force point 46b via the drive block 3, and the longitudinal direction of the first displacement expanding arm 5a and the second displacement expanding arm 5b. Apply driving force in the direction.

図３（ａ）に示すように、圧電素子２による駆動力が付与されていない状態では、第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとは、互いに間隔Ｐを空けて並列に配置されている。また、第１の腕部１５ａ及び第２の腕部１５ｂは一直線上に配置されている。第１の作用点４７ａ及び第２の作用点４７ｂは、いずれも延長線４８上に位置している。ここで、第１の作用点４７ａと第２の作用点４７ｂとを結ぶ直線を回転面中心線６５とする。圧電素子２による駆動力が付与されていない状態では、回転面中心線６５は、第１の変位拡大腕５ａの長手方向に延びた延長線４８上に位置している。 As shown in FIG. 3A, in the state where the driving force by the piezoelectric element 2 is not applied, the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b are parallel to each other with an interval P therebetween. Has been placed. The first arm portion 15a and the second arm portion 15b are arranged on a straight line. The first action point 47 a and the second action point 47 b are both located on the extension line 48. Here, a straight line connecting the first action point 47 a and the second action point 47 b is defined as a rotation surface center line 65. In a state where the driving force by the piezoelectric element 2 is not applied, the rotation surface center line 65 is located on the extension line 48 extending in the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm 5a.

図３（ｂ）に示すように、圧電素子２による駆動力が第１の作用点４７ａに付与されると、第１の拡大機構２５ａは第１の支点４５ａを中心に図中時計方向（矢印Ａ方向）に回転する。一方、これと同時に第２の作用点４７ｂにも圧電素子２による駆動力が付与される。これにより、第２の拡大機構２５ｂは第２の支点４５ｂを中心に図中反時計方向（矢印Ｂ方向）に回転する。すわなち、平行な状態にあった第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとは、圧電素子２による駆動力が第１の作用点４７ａ及び第２の作用点４７ｂに付与されることで、開くようにして互いに離れる方向に回転移動する。このとき、第１の作用点４７ａと第２の作用点４７ｂとを結ぶ直線である回転面中心線６５は、図３（ａ）の状態から第１の作用点４７ａを中心に角度θだけ回転する。本発明の光走査装置は、この回転面中心線６５の回転量に基づいて走査鏡９の走査角が決まる構造となっている。すわなち、回転面中心線６５の回転角θが大きければ大きいほど、走査鏡９の走査角も大きくなる。 As shown in FIG. 3B, when the driving force by the piezoelectric element 2 is applied to the first action point 47a, the first enlargement mechanism 25a is clockwise (arrows) in the drawing around the first fulcrum 45a. Rotate in direction A). On the other hand, simultaneously, the driving force by the piezoelectric element 2 is also applied to the second action point 47b. As a result, the second expansion mechanism 25b rotates in the counterclockwise direction (arrow B direction) in the figure around the second fulcrum 45b. In other words, the first displacement magnifying arm 5a and the second displacement magnifying arm 5b that were in the parallel state are given the driving force by the piezoelectric element 2 to the first action point 47a and the second action point 47b. As a result, they are rotated and moved away from each other. At this time, the rotation plane center line 65, which is a straight line connecting the first action point 47a and the second action point 47b, is rotated by an angle θ around the first action point 47a from the state of FIG. To do. The optical scanning device of the present invention has a structure in which the scanning angle of the scanning mirror 9 is determined based on the rotation amount of the rotation plane center line 65. In other words, the larger the rotation angle θ of the rotation surface center line 65, the larger the scanning angle of the scanning mirror 9.

なお、図３（ｂ）に示す第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂの移動量ｘに対して回転角θを出来るだけ大きくするためには、第１の変位拡大腕５ａの長さｌａをできるだけ長くする一方、第１の腕部１５ａ及び第２の腕部１５ｂの長さｄをできるだけ短くするとともに第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの長さの差ｇもできるだけ短くするのが好ましい。 In order to make the rotation angle θ as large as possible with respect to the movement amount x of the first force point 46a and the second force point 46b shown in FIG. 3B, the length la of the first displacement enlarging arm 5a. Is made as long as possible, while the length d of the first arm portion 15a and the second arm portion 15b is made as short as possible, and the length difference g between the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b. Is preferably as short as possible.

例えば、ｄ＝０．７ｍｍ、ｌａ＝６ｍｍ、ｇ＝１．４ｍｍ、ｐ＝４ｍｍであり、駆動前の第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの間の開き角θ＝１．３１°であったとする。このような条件において、駆動力を付与し、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂをｘ＝１６μｍだけ移動させると、回転面中心線６５は、角度θ＝１１．７°となるまで回転する。 For example, d = 0.7 mm, la = 6 mm, g = 1.4 mm, and p = 4 mm, and the opening angle θ between the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b before driving = Suppose that it was 1.31 degrees. Under such conditions, when a driving force is applied and the first force point 46a and the second force point 46b are moved by x = 16 μm, the rotation plane center line 65 rotates until the angle θ = 11.7 °. To do.

つまり、本実施形態の光走査装置は、第一に、長さの長い第１の変位拡大腕５ａ及び第２の変位拡大腕５ｂを有するＬ字型構造の部材を用いることで、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂの移動量に対して第１の作用点４７ａ及び第２の作用点４７ｂを大きく変位させている。そして、第二に、第１の作用点４７ａを回転中心とする、第１の作用点４７ａと第２の作用点４７ｂとを結ぶ直線を回転面中心線６５の回転を利用することで大きな回転角を得ている。このように、本実施形態の光走査装置は、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂの移動量がわずかであっても大きな走査角が得られる。上述した具体例の場合、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂをわずか１６μｍ移動させただけで角度θは８．９倍にまで拡大させることができる。 That is, the optical scanning device according to the present embodiment first uses the L-shaped structure member having the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b having a long length. The first action point 47a and the second action point 47b are greatly displaced with respect to the movement amount of the force point 46a and the second force point 46b. Secondly, a straight line connecting the first action point 47a and the second action point 47b with the first action point 47a as the rotation center is used to make a large rotation. Got horns. As described above, the optical scanning device of the present embodiment can obtain a large scanning angle even if the movement amount of the first force point 46a and the second force point 46b is small. In the case of the specific example described above, the angle θ can be increased to 8.9 times only by moving the first force point 46a and the second force point 46b by only 16 μm.

上述のように本実施形態の構成は、大きな回転角を得ることができるが、図３（ｂ）に示すように第１の変位拡大腕５ａ及び第２の変位拡大腕５ｂが開くにつれ、第１の作用点４７ａと他端４７ｃとの間の距離が長くなることとなる。そこで、本実施形態では、第２の変位拡大腕５ｂの他端４７ｃに弾性部材からなる引っ張りばね８を設け、引っ張りばね８の端部を第２の作用点４７ｂとしている。この構成によれば、図３（ｃ）に示すように、引っ張りばね８が第１の作用点４７ａと他端４７ｃとの間の伸び分を吸収しつつ、回転ブロック６を引っ張ることで回転ブロック６を回転させることができる。 As described above, the configuration of this embodiment can obtain a large rotation angle. However, as shown in FIG. 3B, as the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b open, The distance between the first action point 47a and the other end 47c becomes longer. Therefore, in the present embodiment, the tension spring 8 made of an elastic member is provided at the other end 47c of the second displacement enlarging arm 5b, and the end of the tension spring 8 is set as the second action point 47b. According to this configuration, as shown in FIG. 3C, the tension spring 8 absorbs the extension between the first action point 47a and the other end 47c, and pulls the rotation block 6 to pull the rotation block 6. 6 can be rotated.

なお、図３のモデル図では、第１の作用点４７ａと第２の作用点４７ｂとの間の距離が長くなることの理解を容易にするため、第１の変位拡大腕５ａ及び第２の変位拡大腕５ｂをかなり近接して描いている。このため、回動時には引っ張りばね８はその長手方向に大きく伸張するとともに撓むことで第１の作用点４７ａと他端４７ｃとの間の伸び分を吸収するように描かれている。しかしながら、実際には、図２のように第１の変位拡大腕５ａと第２の変位拡大腕５ｂとの間が比較的離れて配置されているため、板バネの撓みによって第１の作用点４７ａと他端４７ｃとの間の伸び分を吸収することができる。つまり、図３（ａ）に示すように第２の変位拡大腕５ｂに対して直角に設けられていた引っ張りばね８が、図３（ｃ）に示すように角度θ₂だけ撓むことで第１の作用点４７ａと他端４７ｃとの間の伸び分が吸収されることとなる。 In the model diagram of FIG. 3, in order to facilitate understanding that the distance between the first action point 47a and the second action point 47b becomes longer, the first displacement enlarging arm 5a and the second action point 47a. The displacement enlarging arm 5b is drawn quite close. For this reason, the tension spring 8 is drawn so as to absorb the extension between the first action point 47a and the other end 47c by being greatly expanded and bent in the longitudinal direction during rotation. However, actually, since the first displacement enlarging arm 5a and the second displacement enlarging arm 5b are arranged relatively apart as shown in FIG. 2, the first action point is caused by the bending of the leaf spring. The elongation between 47a and the other end 47c can be absorbed. That is, as shown in FIG. 3A, the tension spring 8 provided at a right angle to the second displacement expanding arm 5b is bent by an angle θ _{2 as} shown in FIG. The elongation between the first action point 47a and the other end 47c is absorbed.

以上の構成を有する本実施形態の光走査装置によれば、以下の効果が得られる。 According to the optical scanning device of the present embodiment having the above configuration, the following effects can be obtained.

駆動力として電磁力を使用する本発明に関連する技術の場合、外部磁界に直交して電流を流す方式では発生トルクが回転角に応じて減少するという基本的性質があるため、大きな回転角を得るのが困難であった。しかしながら、本実施形態の場合、圧電素子２を駆動源としているため、回転角の増大によって発生トルクが影響を受けることがない。このため、本実施形態によれば、発生トルクの制限によって、走査角が制限を受けることがない。 In the case of the technology related to the present invention that uses electromagnetic force as the driving force, the method of flowing the current perpendicular to the external magnetic field has a basic property that the generated torque decreases according to the rotation angle. It was difficult to get. However, in the present embodiment, since the piezoelectric element 2 is used as a drive source, the generated torque is not affected by the increase in the rotation angle. For this reason, according to the present embodiment, the scanning angle is not limited by the limitation of the generated torque.

圧電ユニモルフ振動板を駆動手段として使用する本発明に関連する技術の場合、共振を利用した振動的な揺動の駆動では大きな回転角が得られるが、リニアな駆動には適用が困難である。しかしながら、本実施形態の場合、圧電素子２を駆動源としているため、時間の推移に対してリニアに回転角を増加させたり、走査の部位によって回転角変化の速度を変化させるなど任意の駆動波形に追従する回転角変化を得ることができる。 In the case of the technology related to the present invention using a piezoelectric unimorph diaphragm as a driving means, a large rotation angle can be obtained by driving vibrational oscillation using resonance, but it is difficult to apply to linear driving. However, in the case of the present embodiment, since the piezoelectric element 2 is used as a drive source, an arbitrary drive waveform such as linearly increasing the rotation angle with respect to time or changing the rotation angle change speed depending on the scanning part. It is possible to obtain a change in the rotation angle following the above.

上述のように圧電素子を用いることで、発生トルクの影響を受けることがないので大きな回転角を得られるとともに、入力に比例した回転角を得ることができる。しかしながら、本発明に関連する技術では、圧電素子が力点の間に配置されていたため、装置が大型化してしまう傾向にあった。これに対して、本実施形態の光走査装置では、圧電素子２が、駆動対象である第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂとの間に配置されていない。このため、第１の力点４６ａと第２の力点４６ｂとの間を大きくする必要がないので、装置を小型化することができる。 By using the piezoelectric element as described above, it is not affected by the generated torque, so that a large rotation angle can be obtained and a rotation angle proportional to the input can be obtained. However, in the technology related to the present invention, since the piezoelectric element is arranged between the power points, the apparatus tends to be enlarged. On the other hand, in the optical scanning device of the present embodiment, the piezoelectric element 2 is not disposed between the first force point 46a and the second force point 46b that are the driving targets. For this reason, since it is not necessary to enlarge between the 1st power point 46a and the 2nd power point 46b, an apparatus can be reduced in size.

また、本発明の場合、回転角をできるだけ大きくするためには、第１の腕部１５ａ及び第２の腕部１５ｂの長さｄができるだけ短いほうが好ましいため、本質的に小さい形状となる。また、駆動前における第１の作用点４７ａと第２の作用点４７ｂとは、一直線上に配置されているとともに、圧電素子２の中心線近傍に配置されているため、部品形状を本質的に小さくすることができる。 In the case of the present invention, in order to increase the rotation angle as much as possible, it is preferable that the length d of the first arm portion 15a and the second arm portion 15b is as short as possible. In addition, since the first action point 47a and the second action point 47b before driving are arranged on a straight line and in the vicinity of the center line of the piezoelectric element 2, the part shape is essentially changed. Can be small.

次に、図８に、本実施形態の光走査装置を垂直スキャナとして適用した２次元光走査装置の一例を示す。なお、図８（ａ）は２次元光走査装置の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ方向からみた矢視図である。 Next, FIG. 8 shows an example of a two-dimensional optical scanning device to which the optical scanning device of this embodiment is applied as a vertical scanner. 8A is a plan view of the two-dimensional optical scanning device, and FIG. 8B is a view as seen from the direction A in FIG. 8A.

図８に示す２次元光走査装置は、レーザ光源１００と、水平スキャナ８０と、垂直スキャナ９０とを有する。レーザ光源１００から出射される十分に細く絞った光ビーム１１０は、水平スキャナ８０内の鏡面に反射し、水平方向に走査されて垂直スキャナ９０内の鏡面へむけて投射される。垂直スキャナ９０で反射されたビームは、垂直走査方向に走査されてラスタ画像１３０として外部へ投射される。 The two-dimensional optical scanning apparatus shown in FIG. 8 includes a laser light source 100, a horizontal scanner 80, and a vertical scanner 90. The sufficiently narrow light beam 110 emitted from the laser light source 100 is reflected on the mirror surface in the horizontal scanner 80, scanned in the horizontal direction, and projected toward the mirror surface in the vertical scanner 90. The beam reflected by the vertical scanner 90 is scanned in the vertical scanning direction and projected outside as a raster image 130.

本装置において水平スキャナ８０で走査された光ビーム１１０は水平走査ビーム１２０として扇形に投射されるため、水平スキャナ８０と垂直スキャナ９０間の距離が大きいと垂直スキャナ９０内の鏡面はこれをすべて反射すべく広い幅が必要となり、装置全体が大きくなってしまう。本発明に従う構成では垂直スキャナ９０の鏡面を水平スキャナ８０に近づけることができるため、２次元光走査装置全体を小型化できる。 In this apparatus, the light beam 110 scanned by the horizontal scanner 80 is projected in a fan shape as the horizontal scanning beam 120. Therefore, if the distance between the horizontal scanner 80 and the vertical scanner 90 is large, the mirror surface in the vertical scanner 90 reflects all of this. As wide a width as possible is required, and the entire apparatus becomes large. In the configuration according to the present invention, since the mirror surface of the vertical scanner 90 can be brought close to the horizontal scanner 80, the entire two-dimensional optical scanning device can be reduced in size.

本発明によれば垂直スキャナ９０の鏡面を任意の走査角変化にて駆動できるため、コンパクトで大きな走査角の光走査装置が得られる。
（第２の実施形態）
次に、図９に本実施形態の光走査装置の側面図を示す。 According to the present invention, since the mirror surface of the vertical scanner 90 can be driven with an arbitrary change in scanning angle, a compact optical scanning device with a large scanning angle can be obtained.
(Second Embodiment)
Next, FIG. 9 shows a side view of the optical scanning device of the present embodiment.

本実施形態の光走査装置は、固定枠１の底部１ｃにねじ穴１ｃ１が形成され、このねじ穴１ｃ１に調整ねじ１１が螺合され、かつ調整ねじ１１の先端部に調整ブロック１０が配置されている以外は、第１の実施形態で説明した光走査装置と同様である。よって、本発明の光走査装置の基本的な構造及び動作等に関する説明は省略するものとする。また、以下の説明において用いる符号も、第１の実施形態の説明で用いた符号を用いるものとする。 In the optical scanning device of the present embodiment, a screw hole 1c1 is formed in the bottom 1c of the fixed frame 1, an adjustment screw 11 is screwed into the screw hole 1c1, and an adjustment block 10 is disposed at the tip of the adjustment screw 11. Except for this, it is the same as the optical scanning device described in the first embodiment. Therefore, the description regarding the basic structure and operation of the optical scanning device of the present invention will be omitted. Also, the reference numerals used in the following description are the same as those used in the description of the first embodiment.

本実施形態の光走査装置は、調整ねじ１１をねじ込むことで、調整ブロック１０が圧電素子２を駆動ブロック３側に押しつけるようにしている。本発明の光走査装置は、第１の力点４６ａ及び第２の力点４６ｂのわずかな移動を大きな回転角に変換させることができる。一方、圧電素子２と駆動ブロック３とを確実に当接させておかないと、圧電素子２のわずかな伸縮を確実に駆動ブロック３に伝達させることができなくなってしまう。このため、固定枠１、駆動ブロック３及び圧電素子２には高い加工精度が要求されることとなる。そこで、本実施形態の光走査装置では、調整ねじ１１をねじ込むことで圧電素子２を駆動ブロック３に確実に押しつけるようにしている。このため、固定枠１、駆動ブロック３及び圧電素子２に対する加工精度の要求を緩和させることができる。組み立ての際は、圧電素子２を調整ブロック１０と駆動ブロック３の間に挿入した後、圧電素子２への駆動電圧の変化に比例して走査鏡の走査角が変化するよう、調整ねじ１１を回転させればよい。 In the optical scanning device according to the present embodiment, the adjustment block 10 presses the piezoelectric element 2 against the drive block 3 side by screwing the adjustment screw 11. The optical scanning device of the present invention can convert a slight movement of the first force point 46a and the second force point 46b into a large rotation angle. On the other hand, unless the piezoelectric element 2 and the drive block 3 are brought into contact with each other reliably, slight expansion and contraction of the piezoelectric element 2 cannot be reliably transmitted to the drive block 3. For this reason, high processing accuracy is required for the fixed frame 1, the drive block 3, and the piezoelectric element 2. Therefore, in the optical scanning device of this embodiment, the piezoelectric element 2 is surely pressed against the drive block 3 by screwing the adjustment screw 11. For this reason, the request | requirement of the processing precision with respect to the fixed frame 1, the drive block 3, and the piezoelectric element 2 can be eased. At the time of assembly, after the piezoelectric element 2 is inserted between the adjustment block 10 and the drive block 3, the adjustment screw 11 is set so that the scanning angle of the scanning mirror changes in proportion to the change of the drive voltage to the piezoelectric element 2. Rotate.

また、本実施形態によれば、調整ねじ１１の締め付け具合により、走査鏡９の走査範囲の中心をずらして調整することができるという効果も得られる。
（第３の実施形態）
次に、図１０に本実施形態の光走査装置の側面図を示す。 Moreover, according to this embodiment, the effect that the center of the scanning range of the scanning mirror 9 can be shifted and adjusted by the tightening condition of the adjusting screw 11 is also obtained.
(Third embodiment)
Next, FIG. 10 shows a side view of the optical scanning device of the present embodiment.

本実施形態の光走査装置は、回転ブロック６を、第１の作用点４７ａに位置する軸５０に向けて押しつける押さえばね２０を有する以外は、第２の実施形態で説明した光走査装置と同様である。よって、本発明の光走査装置の基本的な構造及び動作等に関する説明は省略するものとする。また、以下の説明において用いる符号も、第２の実施形態の説明で用いた符号を用いるものとする。 The optical scanning device of the present embodiment is the same as the optical scanning device described in the second embodiment, except that it includes a holding spring 20 that presses the rotating block 6 toward the shaft 50 located at the first action point 47a. It is. Therefore, the description regarding the basic structure and operation of the optical scanning device of the present invention will be omitted. Further, the reference numerals used in the following description are the same as those used in the description of the second embodiment.

回転ブロック６の回転動作を可能とするため、軸５０と穴４７ａ１との間には隙間が形成されているが、円滑なる回転動作を実現するためには、適正な隙間間隔にする必要がある。間隙が小さすぎると回転ブロック６が滑らかに回転せず、走査鏡９の走査速度に変動が生じる。その結果、光走査装置が投影する画像に濃度むらが生じてしまい、画像の品質が低下してしまう。 A gap is formed between the shaft 50 and the hole 47a1 in order to enable the rotation operation of the rotary block 6. However, in order to realize a smooth rotation operation, it is necessary to set an appropriate gap interval. . If the gap is too small, the rotating block 6 does not rotate smoothly, and the scanning speed of the scanning mirror 9 varies. As a result, density unevenness occurs in the image projected by the optical scanning device, and the quality of the image decreases.

また、本発明の光走査装置の走査は基本的に往復走査であるため、走査方向は走査範囲の両端で反転する。このため、軸５０と回転ブロック６の穴４７ａ１との間隙が大きすぎると、走査方向の反転時に回転ブロック６が間隙の範囲内で移動し、走査鏡９の振動を励起してしまう。走査鏡９が振動すると走査鏡９の走査速度に変動を生じる。その結果、光走査装置が投影する画像に濃度むらが生じてしまい画像の品質が低下してしまう。従って高い画像品質が要求される場合、軸５０及び穴４７ａ１には高い加工精度が要求される。 Since the scanning of the optical scanning device of the present invention is basically reciprocal scanning, the scanning direction is reversed at both ends of the scanning range. For this reason, if the gap between the shaft 50 and the hole 47a1 of the rotary block 6 is too large, the rotary block 6 moves within the gap when the scanning direction is reversed, thereby exciting the vibration of the scanning mirror 9. When the scanning mirror 9 vibrates, the scanning speed of the scanning mirror 9 varies. As a result, density unevenness occurs in the image projected by the optical scanning device, and the quality of the image decreases. Therefore, when high image quality is required, high processing accuracy is required for the shaft 50 and the hole 47a1.

そこで、本実施形態では、軸５０と穴４７ａ１との隙間の問題を解消するため、当該隙間を大きくしておき、押さえばね２０によって回転ブロック６を軸５０に向けて押しつける構成としている。すわなち、隙間を大きくすることで間隙が小さすぎる場合に生じる走査鏡９の走査速度の変動を抑制することができるとともに、回転ブロック６を軸５０に押しつけることで隙間が大きすぎる場合に生じる走査鏡９の振動の発生を抑制することができる。また、本実施形態によれば、穴４７ａ１の加工精度を緩和することができる。
（第４の実施形態）
次に、図１１に本実施形態の光走査装置の側面図を示す。 Therefore, in this embodiment, in order to solve the problem of the gap between the shaft 50 and the hole 47a1, the gap is made large and the rotary block 6 is pressed against the shaft 50 by the pressing spring 20. That is, by increasing the gap, it is possible to suppress fluctuations in the scanning speed of the scanning mirror 9 that occurs when the gap is too small, and when the gap is too large by pressing the rotary block 6 against the shaft 50. Generation of vibration of the scanning mirror 9 can be suppressed. Moreover, according to this embodiment, the processing accuracy of the hole 47a1 can be relaxed.
(Fourth embodiment)
Next, FIG. 11 shows a side view of the optical scanning device of the present embodiment.

本実施形態の光走査装置には、回転ブロック６には、穴６ｂが形成されておらず、これに代えて、切り欠き部６ｃが形成されている。また、第１の変位拡大腕５ａには突起部５ａが形成されている。なお、これら以外は、第３の実施形態で説明した光走査装置と同様である。よって、本発明の光走査装置の基本的な構造及び動作等に関する説明は省略するものとする。また、以下の説明において用いる符号も、第３の実施形態の説明で用いた符号を用いるものとする。 In the optical scanning device of the present embodiment, the rotation block 6 is not formed with the hole 6b, but is formed with a notch 6c instead. In addition, a protrusion 5a is formed on the first displacement enlarging arm 5a. Other than these, the optical scanning device is the same as that described in the third embodiment. Therefore, the description regarding the basic structure and operation of the optical scanning device of the present invention will be omitted. Also, the reference numerals used in the following description are the same as those used in the description of the third embodiment.

切り欠き部６ｃの断面形状は三角形状であり、この三角形の頂部に突起部５ａの先端部が当接している。つまり、本実施形態の第１の作用点４７ａは突起部５ａの先端部であり、この先端部を中心に回転ブロック６が回転するように構成されている。本実施形態においても押さえばね２０が用いられている。この押さえばね２０は、回転ブロック６を突起部５ａに押しつけるようにして付勢している。このため、切り欠き部６ｃの頂部と突起部５ａの先端部とを確実に当接させることができるとともに、回転ブロック６が第１の変位拡大腕５ａの突起部５ａから脱落するのを防止している。 The cross-sectional shape of the notch 6c is triangular, and the tip of the protrusion 5a is in contact with the top of this triangle. That is, the first action point 47a of the present embodiment is the tip portion of the protrusion 5a, and the rotary block 6 is configured to rotate around this tip portion. Also in this embodiment, the holding spring 20 is used. The presser spring 20 urges the rotary block 6 so as to press it against the protrusion 5a. Therefore, the top of the notch 6c and the tip of the projection 5a can be reliably brought into contact with each other, and the rotation block 6 can be prevented from falling off the projection 5a of the first displacement expanding arm 5a. ing.

本実施形態によれば、軸と穴とを用いた場合に生じる隙間による問題を生じないとともに、軸が不要であるため、部品点数を削減することができる。また、単純な直線同士の接触にて回転中心が保持されるので部品加工を容易化できる。 According to the present embodiment, there is no problem due to a gap generated when a shaft and a hole are used, and the number of components can be reduced because the shaft is unnecessary. In addition, since the center of rotation is held by simple contact between straight lines, it is possible to facilitate parts processing.

１固定枠
１ａ、１ｂ側部
１ｃ底部
１ｃ１穴
１ｄ収納部
２圧電素子
３駆動ブロック
４ａ１、４ａ２、４ｂ１、４ｂ２弾性ヒンジ
５ａ突起部
５ａ第１の変位拡大腕
５ｂ第２の変位拡大腕
６回転ブロック
６ａ面
６ｂ穴
６ｃ切り欠き部
７圧電素子
９走査鏡
１０調整ブロック
１５ａ第１の腕部
１５ｂ第２の腕部
２５ａ第１の拡大機構
２５ｂ第２の拡大機構
４５ａ第１の支点
４５ｂ第２の支点
４６ａ第１の力点
４６ｂ第２の力点
４７ａ第１の作用点
４７ｂ第２の作用点
４７ｃ端部
４７ａ１穴
４８延長線
５０軸
６５回転面中心線
８０水平スキャナ
９０垂直スキャナ
１００レーザ光源
１１０光ビーム
１２０水平走査ビーム
１３０ラスタ画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed frame 1a, 1b Side part 1c Bottom part 1c1 Hole 1d Storage part 2 Piezoelectric element 3 Drive block 4a1, 4a2, 4b1, 4b2 Elastic hinge 5a Protrusion part 5a 1st displacement expansion arm 5b 2nd displacement expansion arm 6 Rotation block 6a surface 6b hole 6c notch portion 7 piezoelectric element 9 scanning mirror 10 adjustment block 15a first arm portion 15b second arm portion 25a first enlargement mechanism 25b second enlargement mechanism 45a first fulcrum 45b second Fulcrum 46a first force point 46b second force point 47a first action point 47b second action point 47c end 47a1 hole 48 extension line 50 axis 65 rotation plane center line 80 horizontal scanner 90 vertical scanner 100 laser light source 110 light beam 120 Horizontal scanning beam 130 Raster image

Claims

In an optical scanning device including a scanning mirror that scans a light beam,
A first displacement enlarging arm having a first force point on one end side and a first action point on the other end side, a first fulcrum on one end side, and the other end side serving as the first force point A first expansion mechanism that is integrally connected and has a first arm portion extending in a direction crossing the first displacement expansion arm;
A second displacement enlarging arm having a second force point on one end side, an elastic member on the other end side, and having a second action point on the end of the elastic member; A direction having a fulcrum, the other end being integrally connected to the second force point, a direction intersecting the second displacement enlarging arm and a direction opposite to the direction in which the first arm extends. A second arm mechanism having a second arm portion extending to
A rotating block supported by the first operating point and the second operating point and provided with the scanning mirror;
A piezoelectric element that applies a pressing force to at least one of the first and second force points by stretching, the first force point being directed from the first force point to the first action point. A piezoelectric element disposed at a position where a pressing force is applied in a direction, and the second force point is applied in a direction from the second force point toward the second action point; Have
In a state where the pressing force is not applied, the first displacement enlarging arm and the second displacement enlarging arm are arranged in parallel,
When the pressing force is applied to the first force point, the first enlargement mechanism moves the first displacement enlargement arm away from the second displacement enlargement arm around the first fulcrum. Rotate towards
When the pressing force is applied to the second force point, the second enlarging mechanism moves the second displacement enlarging arm away from the first displacement enlarging arm around the second fulcrum. Rotate towards
The optical scanning device according to claim 1, wherein the rotation block is rotated by the rotation of at least one of the first expansion mechanism and the second expansion mechanism.

The optical scanning device according to claim 1, wherein the elastic member is a leaf spring.

The said 2nd action point is located on the extended line extended in the longitudinal direction of the said 1st displacement expansion arm from the said 1st power point side of the said 1st displacement expansion arm. Optical scanning device.

The second action point includes an extension line extending in the longitudinal direction of the first displacement enlarging arm from the first force point side of the first displacement enlarging arm, and the first displacement enlarging arm from the first displacement enlarging arm. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is located at a position beyond the displacement enlargement arm.

5. The optical scanning device according to claim 1, further comprising an adjustment mechanism that presses the piezoelectric element against the first and second force points. 6.

The optical scanning device according to claim 1, wherein the rotary block is rotatably supported at the first action point.

The rotating block has a notch portion formed with a top portion, and the rotating block is swingably supported at the first action point in contact with the top portion of the notch portion. The optical scanning device according to claim 1.

The optical scanning device according to claim 6, further comprising an urging mechanism that urges the rotating block toward the first action point.