JP2011191358A - Optical scanner, and method of adjusting resonance frequency of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザープリンタや画像表示装置に用いられる光スキャナ、特にＭＥＭＳミラーを有する光スキャナ及び光スキャナの共振周波数調整方法に関する。 The present invention relates to an optical scanner used in a laser printer or an image display device, and more particularly to an optical scanner having a MEMS mirror and a resonance frequency adjusting method for the optical scanner.
従来、小型の光スキャナとして、ＭＥＭＳミラーが使用されている。ＭＥＭＳミラーで構成される光スキャナの中でも、光スキャナの外形を形作る構造体の共振現象を利用した共振型の光スキャナは、駆動電圧に比して大きな光学振れ角を得ることができる。共振型の光スキャナの共振周波数は、ミラー部の慣性モーメントと、構造体の剛性とによって決定される。そして、構造体の剛性は、製造に用いられる母材の厚みや、ミラー部および梁部などの形状により決定される。そのため、加工精度などが原因で、作製した光スキャナの共振周波数には、バラツキが生じる。このバラツキが原因で、作製した光スキャナを所望の駆動周波数（例えば、所望の駆動周波数に対して±１％以内）で駆動するためには、共振周波数が所望の駆動周波数に対して許容範囲のものを選別して使用する必要がある。従って、歩留まりの悪化に繋がる。 Conventionally, a MEMS mirror is used as a small optical scanner. Among optical scanners composed of MEMS mirrors, a resonant optical scanner that uses the resonance phenomenon of a structure that forms the outer shape of the optical scanner can obtain a larger optical deflection angle than the driving voltage. The resonance frequency of the resonance type optical scanner is determined by the moment of inertia of the mirror part and the rigidity of the structure. The rigidity of the structure is determined by the thickness of the base material used for manufacturing and the shapes of the mirror part and the beam part. Therefore, the resonance frequency of the manufactured optical scanner varies due to processing accuracy and the like. Due to this variation, in order to drive the manufactured optical scanner at a desired drive frequency (for example, within ± 1% of the desired drive frequency), the resonance frequency is within an allowable range with respect to the desired drive frequency. It is necessary to select and use things. Therefore, it leads to the deterioration of the yield.
特許文献１には、ミラー部の端面に対して裏面側からレーザを照射することで、ミラー部の端面の微少質量を蒸発させる技術が開示されている。微少質量が蒸発することによって、ミラー部の慣性モーメントが変化する。光スキャナの共振周波数は構造体の剛性とミラー部の慣性モーメントによって決定されるので、ミラー部の慣性モーメントの変化は、光スキャナの共振周波数の変化を引き起こす。従って、共振周波数の調整が可能になる。 Patent Document 1 discloses a technique for evaporating a minute mass on the end face of the mirror section by irradiating the end face of the mirror section with a laser from the back side. As the minute mass evaporates, the moment of inertia of the mirror portion changes. Since the resonance frequency of the optical scanner is determined by the rigidity of the structure and the moment of inertia of the mirror portion, a change in the moment of inertia of the mirror portion causes a change in the resonance frequency of the optical scanner. Therefore, the resonance frequency can be adjusted.
しかし、共振周波数の調整のためにミラー部の質量を変化させる方法は、ミラー部の光学特性の劣化を招く虞がある。具体的には、レーザで質量を蒸発させる場合、蒸発した箇所の近傍が溶融する。従って、ミラー部が変形する可能性がある。また、仮にレーザを用いずに物理的に質量をミラー部から切断した場合であっても、ミラー部に力が加わるため、ミラー部が変形する可能性がある。 However, the method of changing the mass of the mirror portion for adjusting the resonance frequency may cause deterioration of the optical characteristics of the mirror portion. Specifically, when the mass is evaporated by a laser, the vicinity of the evaporated portion is melted. Therefore, the mirror part may be deformed. Even if the mass is physically cut from the mirror part without using a laser, the mirror part may be deformed because a force is applied to the mirror part.
本発明は、共振周波数の調整のために質量を削除する際に、ミラー部の光学特性の劣化を防ぐことが可能な光スキャナ及び光スキャナの共振周波数調整方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical scanner and an optical scanner resonance frequency adjusting method capable of preventing deterioration of optical characteristics of a mirror part when a mass is deleted for adjusting a resonance frequency.
上記従来の課題に鑑みなされた本発明は、光スキャナの共振周波数を調整するための調整部が、ミラー部に対して点対称に配置されるように撓み梁部に設けられることとしたものである。 The present invention made in view of the above-mentioned conventional problems is that the adjusting portion for adjusting the resonance frequency of the optical scanner is provided in the bending beam portion so as to be arranged point-symmetrically with respect to the mirror portion. is there.
上記課題を解決するために、本発明の一側面を反映した第１の課題解決手段は、入射した光を所定方向に走査する光スキャナであって、揺動軸線の回りに揺動され、入射した光を反射するミラー部と、前記揺動軸線を含み、前記ミラー部から離れる方向に前記ミラー部から延出する第１捩れ梁と、前記揺動軸線を含み、前記ミラー部に対して前記第１捩れ梁と対称に、前記ミラー部から離れる方向に前記ミラー部から延出する第２捩れ梁と、を有する捩れ梁部と、前記第１捩れ梁の端部に接続され、前記第１捩れ梁の端部から、前記揺動軸線に直交する方向である第１方向に延出する第１撓み梁と、前記第２捩れ梁の端部に接続され、前記第２捩れ梁の端部から前記第１方向に延出する第２撓み梁と、を有する撓み梁部と、前記第１撓み梁の端部と前記第２撓み梁の端部とにおいて、前記撓み梁部に接続される外縁部と、前記ミラー部を揺動駆動させるための駆動部と、前記ミラー部に対して対称に配置されるように前記撓み梁部に設けられ、前記光スキャナの共振周波数を調整する調整部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, a first problem-solving means reflecting one aspect of the present invention is an optical scanner that scans incident light in a predetermined direction, and is oscillated around an oscillation axis. A mirror portion that reflects the light, a first torsion beam that extends from the mirror portion in a direction away from the mirror portion, and a swing axis that includes the swing axis. Symmetrically to the first torsion beam, connected to an end of the first torsion beam; a torsion beam portion having a second torsion beam extending from the mirror portion in a direction away from the mirror portion; A first bending beam extending in a first direction which is a direction perpendicular to the swing axis from an end of the torsion beam; and an end of the second torsion beam connected to the end of the second torsion beam A bending beam portion having a second bending beam extending in the first direction from the first bending beam, And an end portion of the second bending beam are arranged symmetrically with respect to the outer edge portion connected to the bending beam portion, a driving portion for swinging the mirror portion, and the mirror portion. And an adjustment unit that adjusts a resonance frequency of the optical scanner.
第１の課題解決手段によれば、光スキャナの共振周波数を調整するための調整部が、ミラー部に対して対称に配置されるように撓み梁部に設けられる。調整部が撓み梁部に設けられるので、調整部が削除される際にミラー部に及ぼす影響を低減することができる。従って、ミラー部の光学特性の劣化を防ぐことが可能となる。 According to the first problem solving means, the adjusting portion for adjusting the resonance frequency of the optical scanner is provided in the bending beam portion so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror portion. Since the adjustment portion is provided in the bending beam portion, it is possible to reduce the influence on the mirror portion when the adjustment portion is deleted. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the optical characteristics of the mirror part.
また、調整部がミラー部に対して対称に設けられるので、光スキャナの重心位置を一定に保つことが可能となる。従って、ミラー部の揺動状態を安定に保つことが可能になる。 In addition, since the adjustment unit is provided symmetrically with respect to the mirror unit, the position of the center of gravity of the optical scanner can be kept constant. Accordingly, it is possible to keep the swinging state of the mirror portion stable.
本発明の他の側面を反映した第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段に加えて、前記調整部は、複数の質量片を有する。 According to a second problem solving means reflecting another aspect of the present invention, in addition to the first problem solving means, the adjustment section includes a plurality of mass pieces.
第２の課題解決手段によれば、調整部は、複数の質量片を有する。従って、削除される質量片の数を調整することにより、削除される質量の値を調整することが可能になる。従って、精度良い共振周波数の調整が可能になる。 According to the second problem solving means, the adjustment unit has a plurality of mass pieces. Therefore, it is possible to adjust the value of the mass to be deleted by adjusting the number of mass pieces to be deleted. Therefore, the resonance frequency can be adjusted with high accuracy.
本発明の他の側面を反映した第３の課題解決手段は、第２の課題解決手段に加えて、前記複数の質量片は、それぞれ質量が異なる。 According to a third problem solving means reflecting another aspect of the present invention, in addition to the second problem solving means, the plurality of mass pieces have different masses.
第３の課題解決手段によれば、複数の質量片は、それぞれ質量が異なる。従って、削除される質量片を選択することにより、削除される質量の値を細かく調整することが可能になる。従って、精度良い共振周波数の調整が可能になる。 According to the third problem solving means, the mass pieces have different masses. Therefore, by selecting the mass piece to be deleted, the value of the mass to be deleted can be finely adjusted. Therefore, the resonance frequency can be adjusted with high accuracy.
本発明の他の側面を反映した第４の課題解決手段は、第３の課題解決手段に加えて、前記複数の質量片は、少なくとも、所定の単位質量を有する１の質量片と、前記所定の単位質量の整数倍の質量を有する他の質量片とで構成される。 According to a fourth problem solving means reflecting another aspect of the present invention, in addition to the third problem solving means, the plurality of mass pieces include at least one mass piece having a predetermined unit mass, and the predetermined mass And another mass piece having a mass that is an integral multiple of the unit mass.
第４の課題解決手段によれば、複数の質量片は、少なくとも、所定の単位質量を有する１の質量片と、所定の単位質量の整数倍の質量を有する他の質量片とで構成される。そのため、所望の質量を削除する際に、どの質量片を削除すれば所望の質量が削除されるかが容易に把握可能となる。従って、共振周波数の調節が容易になる。 According to the fourth problem solving means, the plurality of mass pieces are composed of at least one mass piece having a predetermined unit mass and another mass piece having a mass that is an integral multiple of the predetermined unit mass. . Therefore, when deleting a desired mass, it is possible to easily grasp which mass piece is deleted to delete a desired mass. Accordingly, the resonance frequency can be easily adjusted.
本発明の他の側面を反映した第５の課題解決手段は、第４の課題解決手段に加えて、前記他の質量片は、前記所定の単位質量に対応する位置ごとに、前記他の質量片の長手方向に交わる方向に括れた括れ部を有する。 A fifth problem-solving means reflecting another aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the fourth problem-solving means, the other mass piece has the other mass for each position corresponding to the predetermined unit mass. It has a constricted portion constricted in a direction intersecting with the longitudinal direction of the piece.
第５の課題解決手段によれば、他の質量片は、前記所定の単位質量に対応する位置ごとに、他の質量片の長手方向に交わる方向に括れた括れ部を有する。従って、質量片から質量が削除される際に、削除位置と削除される質量の値との対応関係が容易に把握できる。 According to the fifth problem solving means, the other mass piece has a constricted portion that is constricted in the direction intersecting with the longitudinal direction of the other mass piece at each position corresponding to the predetermined unit mass. Therefore, when the mass is deleted from the mass piece, the correspondence between the deletion position and the deleted mass value can be easily grasped.
本発明の他の側面を反映した第６の課題解決手段は、第１〜第５の何れかの課題解決手段に加えて、前記撓み梁部は、前記外縁部と前記ミラー部との間に、前記第１撓み梁、前記第２撓み梁及び前記外縁部を結合する結合部分をさらに備え、前記調整部は、前記結合部分に設けられる。 According to a sixth problem solving means reflecting the other aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fifth problem solving means, the bending beam portion is provided between the outer edge portion and the mirror portion. The first bending beam, the second bending beam, and the outer edge portion are further coupled to each other, and the adjustment portion is provided in the coupling portion.
第６の課題解決手段によれば、調整部は、第１撓み梁、第２撓み梁及び外縁部を結合する結合部分に設けられる。調整部が第１撓み梁及び第２撓み梁を避けて結合部分に設けられるので、調整部が削除される際に第１撓み梁及び第２撓み梁の剛性に対して影響を与えにくくなる。従って、共振周波数に第１撓み梁及び第２撓み梁の剛性変化に起因する影響を与える可能性を低減することが可能になる。換言すれば、安定して共振周波数を調整することができる。 According to the sixth problem solving means, the adjusting portion is provided at a coupling portion that couples the first bending beam, the second bending beam, and the outer edge portion. Since the adjustment portion is provided at the coupling portion while avoiding the first deflection beam and the second deflection beam, it is difficult to affect the rigidity of the first deflection beam and the second deflection beam when the adjustment portion is deleted. Therefore, it is possible to reduce the possibility of affecting the resonance frequency due to the change in rigidity of the first and second deflecting beams. In other words, the resonance frequency can be adjusted stably.
本発明の他の側面を反映した第７の課題解決手段は、第６の課題解決手段に加えて、前記駆動部は、前記外縁部から前記結合部分に亘って設けられる圧電素子を含む。 According to a seventh problem-solving means reflecting another aspect of the present invention, in addition to the sixth problem-solving means, the drive unit includes a piezoelectric element provided from the outer edge portion to the coupling portion.
第７の課題解決手段によれば、駆動部は、外縁部から結合部分に亘って設けられる圧電素子を含む。第１撓み梁、第２撓み梁及び外縁部を結合する結合部分に駆動部が設けられるため、圧電素子の面積を大きくすることが可能となる。従って、大きな駆動力を得ることが可能となり、結果として大きな光学振れ角を得ることが可能となる。 According to the seventh problem solving means, the drive unit includes a piezoelectric element provided from the outer edge portion to the coupling portion. Since the driving portion is provided at the coupling portion that couples the first bending beam, the second bending beam, and the outer edge portion, the area of the piezoelectric element can be increased. Therefore, a large driving force can be obtained, and as a result, a large optical deflection angle can be obtained.
本発明の他の側面を反映した第８の課題解決手段は、第１〜第７の何れかの課題解決手段に加えて、前記第１撓み梁及び前記第２撓み梁は、前記第１方向と、前記揺動軸線に直交し且つ前記第１方向と反対方向である第２方向との両方向に延出し、前記外縁部は、前記第１撓み梁の両端及び前記第２撓み梁の両端において、前記撓み梁部に接続される。 An eighth problem-solving means reflecting another aspect of the present invention is that, in addition to any one of the first to seventh problem-solving means, the first bending beam and the second bending beam are in the first direction. And extending in both directions perpendicular to the swing axis and in a second direction opposite to the first direction, the outer edge portions at both ends of the first deflecting beam and both ends of the second deflecting beam. , Connected to the bending beam portion.
第８の課題解決手段によれば、第１撓み梁及び第２撓み梁は、第１方向と第２方向との両方向に延出する。そして、外縁部は、第１撓み梁の両端及び第２撓み梁の両端において、撓み梁部に接続される。換言すれば、ミラー部及び捩れ梁部は、撓み梁部によって両持支持される。そのため、ミラー部及び捩れ梁部が揺動駆動される際に、揺動軸線の位置変位が押さえられる。従って、安定した揺動駆動が可能となる。 According to the eighth problem solving means, the first bending beam and the second bending beam extend in both the first direction and the second direction. And an outer edge part is connected to a bending beam part in the both ends of a 1st bending beam, and the both ends of a 2nd bending beam. In other words, the mirror part and the torsion beam part are both supported by the bending beam part. Therefore, when the mirror part and the torsion beam part are driven to swing, the displacement of the swing axis is suppressed. Therefore, stable swing driving is possible.
本発明の他の側面を反映した第９の課題解決手段は、第１〜第８の何れかの課題解決手段によって得られる光スキャナの共振周波数を調整する方法であって、前記光スキャナの共振周波数を測定する測定工程と、前記測定された共振周波数と、前記光スキャナの共振周波数の目標値である目標周波数値とを比較する比較工程と、前記比較工程の比較結果に基づいて、前記調整部から削除される質量を、前記削除される質量の位置が前記ミラー部に対して対称となるように決定する決定工程と、前記決定工程の決定結果に従って、前記調整部から質量を削除する削除工程と、を備える。 A ninth problem-solving means reflecting another aspect of the present invention is a method of adjusting the resonance frequency of an optical scanner obtained by any one of the first to eighth problem-solving means, wherein the resonance of the optical scanner is The adjustment step based on the measurement step of measuring the frequency, the comparison step of comparing the measured resonance frequency with the target frequency value that is the target value of the resonance frequency of the optical scanner, and the comparison result of the comparison step Determining the mass to be deleted from the adjustment unit so that the position of the deleted mass is symmetric with respect to the mirror unit, and deleting the mass from the adjustment unit according to the determination result of the determination step A process.
第９の課題解決手段によれば、第１〜第８の何れかの課題解決手段によって得られる光スキャナの共振周波数が調整される際に、調整部から削除される質量の位置が、ミラー部に対して対称となるように決定される。従って、光スキャナの重心位置の変動を防止することが可能となる。その結果、揺動軸線の位置変位が押さえられるので、安定した揺動駆動が可能となる。 According to the ninth problem-solving means, when the resonance frequency of the optical scanner obtained by any one of the first to eighth problem-solving means is adjusted, the position of the mass to be deleted from the adjusting unit is the mirror unit. To be symmetric. Accordingly, it is possible to prevent fluctuations in the position of the center of gravity of the optical scanner. As a result, the position displacement of the swing axis is suppressed, and stable swing drive is possible.
本発明によれば、共振周波数の調整のために質量を削除する際に、ミラー部の光学特性の劣化を防ぐことが可能な光スキャナ及び光スキャナの共振周波数調整方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an optical scanner and an optical scanner resonance frequency adjusting method capable of preventing the deterioration of the optical characteristics of the mirror portion when the mass is deleted for adjusting the resonance frequency.
本発明を反映した上記課題解決手段を実施するための実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。上記課題解決手段は以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に説明する各構成において、所定の構成を省略し、または他の構成などに置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。 Embodiments for implementing the above problem solving means reflecting the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The above-mentioned problem solving means is not limited to the configuration described below, and various configurations can be adopted in the same technical idea. For example, in each configuration described below, a predetermined configuration may be omitted or replaced with another configuration. Moreover, you may make it include another structure.
＜第１実施形態＞
［光スキャナ１の構成］
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る光スキャナ１の説明を行う。なお、ｙ方向は、光スキャナ１の揺動軸線ＡＲに平行な方向である。ｚ方向は、ｙ方向に直交する、光スキャナ１の厚み方向である。ｘ方向は、ｙ方向及びｚ方向に直交する方向である。光スキャナ１は、構造体１０と、その構造体のｚ方向負側に固定される台座１１とで構成される。構造体１０は、弾性を有する導電性材料、具体的にはＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０等のステンレス、チタン及び鉄等の金属材料によって構成される。但し、Ｓｉ単結晶などの半導体材料が用いられても差し支えない。一例として、構造体１０のｘ方向の幅は約２１ｍｍで、ｙ方向の幅は約１２ｍｍである。また、構造体１０の厚さは、例えば約１００μｍ〜２００μｍである。以下、構造体１０の説明を行う。
<First Embodiment>
[Configuration of Optical Scanner 1]
The optical scanner 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The y direction is a direction parallel to the swing axis AR of the optical scanner 1. The z direction is the thickness direction of the optical scanner 1 orthogonal to the y direction. The x direction is a direction orthogonal to the y direction and the z direction. The optical scanner 1 includes a structure 10 and a pedestal 11 fixed to the z-direction negative side of the structure. The structure 10 is made of a conductive material having elasticity, specifically, a metal material such as stainless steel such as SUS304 or SUS430, titanium, or iron. However, a semiconductor material such as Si single crystal may be used. As an example, the width of the structure 10 in the x direction is about 21 mm, and the width in the y direction is about 12 mm. Moreover, the thickness of the structure 10 is about 100 micrometers-200 micrometers, for example. Hereinafter, the structure 10 will be described.
構造体１０は、ミラー部１００、捩れ梁部１１０、撓み梁部１２０、外縁部１３０、駆動部１４１，１４２及び調整部１５１，１５２，１５３，１５４を有する。以下、構造体１０の個々の構成要素について、さらに詳細に説明を行う。 The structure 10 includes a mirror part 100, a torsion beam part 110, a bending beam part 120, an outer edge part 130, drive parts 141 and 142, and adjustment parts 151, 152, 153 and 154. Hereinafter, the individual components of the structure 10 will be described in more detail.
略長方形状に形成されるミラー部１００は、揺動軸線ＡＲに対して線対称となるように、構造体１０の中心に設けられる。ミラー部１００のｚ方向正側の表面には、入射した光を反射するための反射面が設けられる。具体的には、ＡｌやＡｇなどの金属薄膜が、スパッタリングや蒸着などによって、サファイアやダイヤモンドなどの透明な誘電体で形成された薄板の表面にコーティングされる。そして、金属薄膜が設けられたこの薄板が、ミラー部１００の位置に貼り付けられる。ミラー部１００は、揺動軸線ＡＲの回りに揺動される。尚、ミラー部１００は、長方形に限らず、正方形、略四角形、菱形、多角形、円形、楕円形等であってもよい。 The mirror part 100 formed in a substantially rectangular shape is provided at the center of the structure 10 so as to be line symmetric with respect to the swing axis AR. A reflection surface for reflecting incident light is provided on the surface on the positive side in the z direction of the mirror unit 100. Specifically, a metal thin film such as Al or Ag is coated on the surface of a thin plate formed of a transparent dielectric such as sapphire or diamond by sputtering or vapor deposition. Then, the thin plate provided with the metal thin film is attached to the position of the mirror unit 100. The mirror unit 100 is swung around the swing axis AR. The mirror unit 100 is not limited to a rectangle, but may be a square, a substantially square, a rhombus, a polygon, a circle, an ellipse, or the like.
捩れ梁部１１０は、第１捩れ梁１１１及び第２捩れ梁１１２を含む。第１捩れ梁１１１は、揺動軸線ＡＲを含み、ミラー部１００から離れる方向に、ミラー部１００から延出する。即ち、第１捩れ梁１１１は、ミラー部１００からｙ方向正側に向かって伸長する。第２捩れ梁１１２は、揺動軸線ＡＲを含み、ミラー部１００に対して第１捩れ梁１１１と対称に、ミラー部１００から離れる方向にミラー部から延出する。即ち、第２捩れ梁１１２は、ミラー部１００からｙ方向負側に向かって伸長する。 The torsion beam part 110 includes a first torsion beam 111 and a second torsion beam 112. The first torsion beam 111 includes the swing axis AR and extends from the mirror unit 100 in a direction away from the mirror unit 100. That is, the first torsion beam 111 extends from the mirror unit 100 toward the positive side in the y direction. The second torsion beam 112 includes the swing axis AR and extends from the mirror unit in a direction away from the mirror unit 100, symmetrical to the first torsion beam 111 with respect to the mirror unit 100. That is, the second torsion beam 112 extends from the mirror unit 100 toward the negative side in the y direction.
撓み梁部１２０は、第１撓み梁１２１、第２撓み梁１２２、第１結合部分１２３及び第２結合部分１２４を含む。第１撓み梁１２１は、第１捩れ梁１１１のｙ方向正側の端部に接続される。第１撓み梁１２１は、第１捩れ梁１１１のｙ方向正側の端部から、ｘ方向正側とｘ方向負側との両方向に延出する。第２撓み梁１２２は、第２捩れ梁１１２のｙ方向負側の端部に接続される。第２撓み梁１２２は、第２捩れ梁のｙ方向負側の端部から、ｘ方向正側とｘ方向負側との両方向に延出する。第１結合部分１２３及び第２結合部分１２４は、第１撓み梁１２１、第２撓み梁１２２及び外縁部１３０を結合する。具体的には、第１結合部分１２３及び第２結合部分１２４は、ｙ方向において第１撓み梁１２１と第２撓み梁１２２との間に位置し、ｘ方向においてミラー部１００と外縁部１３０との間に位置する。尚、第１結合部分１２３はミラー部１００に対してｘ方向負側に位置し、第２結合部分１２４はミラー部１００に対してｘ方向正側に位置する。 The bending beam portion 120 includes a first bending beam 121, a second bending beam 122, a first coupling portion 123, and a second coupling portion 124. The first bending beam 121 is connected to the end of the first torsion beam 111 on the positive side in the y direction. The first bending beam 121 extends from both ends of the first torsion beam 111 on the positive side in the y direction in both the positive direction in the x direction and the negative side in the x direction. The second bending beam 122 is connected to the end of the second torsion beam 112 on the negative side in the y direction. The second bending beam 122 extends in both the x-direction positive side and the x-direction negative side from the end of the second torsion beam on the y-direction negative side. The first coupling portion 123 and the second coupling portion 124 couple the first bending beam 121, the second bending beam 122, and the outer edge portion 130. Specifically, the first coupling portion 123 and the second coupling portion 124 are located between the first bending beam 121 and the second bending beam 122 in the y direction, and the mirror portion 100 and the outer edge portion 130 in the x direction. Located between. The first coupling portion 123 is located on the x direction negative side with respect to the mirror unit 100, and the second coupling portion 124 is located on the x direction positive side with respect to the mirror unit 100.
外縁部１３０は、構造体１０の外縁を形成する、平面視略長方形の構成である。外縁部１３０は、第１撓み梁１２１のｘ方向における両端と、第２撓み梁１２２のｘ方向における両端とに接続される。外縁部１３０はまた、第１結合部分１２３のｘ方向負側に接続され、第２結合部分１２４のｘ方向正側に接続される。即ち、ミラー部１００及び捩れ梁部１１０は、撓み梁部１２０によって両持ち支持される。外縁部１３０は、ｙ方向において、第１撓み梁１２１及び第２撓み梁１２２と離間する。換言すれば、第１撓み梁１２１のｙ方向正側には、貫通孔ＨＬ１が形成される。そして、第１撓み梁１２１は、貫通孔ＨＬ１を挟んで、外縁部１３０に対向する。同様に、第２撓み梁１２２のｙ方向負側には、貫通孔ＨＬ２が形成される。そして、第２撓み梁１２２は、貫通孔ＨＬ２を挟んで、外縁部１３０に対向する。 The outer edge portion 130 has a substantially rectangular configuration in plan view that forms the outer edge of the structure 10. The outer edge portion 130 is connected to both ends of the first bending beam 121 in the x direction and both ends of the second bending beam 122 in the x direction. The outer edge portion 130 is also connected to the x direction negative side of the first coupling portion 123 and is connected to the x direction positive side of the second coupling portion 124. In other words, the mirror unit 100 and the torsion beam unit 110 are both supported by the bending beam unit 120. The outer edge portion 130 is separated from the first bending beam 121 and the second bending beam 122 in the y direction. In other words, the through hole HL <b> 1 is formed on the positive side in the y direction of the first bending beam 121. And the 1st bending beam 121 opposes the outer edge part 130 on both sides of through-hole HL1. Similarly, a through hole HL2 is formed on the negative side of the second bending beam 122 in the y direction. And the 2nd bending beam 122 opposes the outer edge part 130 on both sides of through-hole HL2.
駆動部１４１，１４２は、ミラー部１００を揺動駆動させる。駆動部１４１，１４２は、平面視略正方形に形成された圧電素子と、その圧電素子のｚ方向正負側の両面に設けられた金薄膜などの電極層（非図示）とを含む。駆動部１４２は、外縁部１３０のｘ方向正側の端から、第２結合部分１２４に亘って設けられる。駆動部１４１は、外縁部１３０のｘ方向負側の端から、第１結合部分１２３に亘って設けられる。駆動部１４１，１４２は、揺動軸線ＡＲに対して、線対称となる位置に設けられる。 The drive units 141 and 142 drive the mirror unit 100 to swing. The drive units 141 and 142 include piezoelectric elements formed in a substantially square shape in plan view and electrode layers (not shown) such as gold thin films provided on both the positive and negative sides in the z direction of the piezoelectric elements. The drive unit 142 is provided from the end of the outer edge 130 on the positive side in the x direction to the second coupling portion 124. The drive unit 141 is provided from the end of the outer edge 130 on the negative side in the x direction across the first coupling portion 123. The drive units 141 and 142 are provided at positions that are line-symmetric with respect to the swing axis AR.
調整部１５１，１５２，１５３，１５４は、ミラー部１００に対して対称に配置されるように、撓み梁部１２０に設けられる。具体的には、調整部１５１は、ミラー部１００に対してｙ方向正側且つｘ方向負側に位置するように、第１結合部分１２３のｘ方向正側の端部に設けられる。調整部１５２は、ミラー部１００に対してｙ方向負側且つｘ方向負側に位置するように、第１結合部分１２３のｘ方向正側の端部に設けられる。調整部１５３は、ミラー部１００に対してｙ方向正側且つｘ方向正側に位置するように、第２結合部分１２４のｘ方向負側の端部に設けられる。調整部１５４は、ミラー部１００に対してｙ方向負側且つｘ方向正側に位置するように、第２結合部分１２４のｘ方向負側の端部に設けられる。また、調整部１５１と調整部１５４とは、ミラー部１００に対して点対称に配置される。調整部１５２と調整部１５３とも、ミラー部１００に対して点対称に配置される。調整部１５１と調整部１５２とは、ミラー部１００の中心を通りｘ方向に平行な直線に対して線対称に配置される。調整部１５３と調整部１５４とも、ミラー部１００の中心を通りｘ方向に平行な直線に対して線対称に配置される。調整部１５１と調整部１５３とは、揺動軸線ＡＲに対して線対称に配置される。調整部１５２と調整部１５４とも、揺動軸線ＡＲに対して線対称に配置される。ミラー部に対して対称に調整部１５１，１５２，１５３，１５４が設けられることで、光スキャナ１の重心位置を一定に保つことが可能となる。 The adjusting portions 151, 152, 153, and 154 are provided on the bending beam portion 120 so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror portion 100. Specifically, the adjustment unit 151 is provided at the end of the first coupling portion 123 on the positive side in the x direction so as to be positioned on the positive side in the y direction and the negative side in the x direction with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 152 is provided at the end of the first coupling portion 123 on the positive side in the x direction so as to be positioned on the negative side in the y direction and the negative side in the x direction with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 153 is provided at the end of the second coupling portion 124 on the x direction negative side so as to be positioned on the y direction positive side and the x direction positive side with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 154 is provided at the end of the second coupling portion 124 on the x direction negative side so as to be positioned on the y direction negative side and the x direction positive side with respect to the mirror unit 100. Further, the adjustment unit 151 and the adjustment unit 154 are arranged point-symmetrically with respect to the mirror unit 100. Both the adjustment unit 152 and the adjustment unit 153 are arranged symmetrically with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 151 and the adjustment unit 152 are arranged symmetrically with respect to a straight line that passes through the center of the mirror unit 100 and is parallel to the x direction. The adjustment unit 153 and the adjustment unit 154 are both arranged symmetrically with respect to a straight line that passes through the center of the mirror unit 100 and is parallel to the x direction. The adjustment unit 151 and the adjustment unit 153 are arranged symmetrically with respect to the swing axis AR. The adjustment unit 152 and the adjustment unit 154 are both arranged symmetrically with respect to the swing axis AR. By providing the adjustment units 151, 152, 153, and 154 symmetrically with respect to the mirror unit, the center of gravity of the optical scanner 1 can be kept constant.
調整部１５１，１５２，１５３，１５４は、夫々、複数の質量片によって構成される。調整部１５１は、それぞれ質量の異なる複数の質量片、例えば４つの質量片、第１質量片１５１ａ、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄを有する。なお、第１質量片１５１ａ、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄを区別しない場合、単に質量片とも表記する。第１質量片１５１ａ、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄは、平面視略長方形の形状を示す。第１質量片１５１ａ、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄの長手方向は、ｘ方向に平行である。ここで、第１質量片１５１ａを単位質量と定義すると、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄは、この単位質量の整数倍の質量を有する。具体的には、第２質量片１５１ｂは、第１質量片１５１ａの２倍の質量、即ち２の単位質量を有する。第３質量片１５１ｃは、第１質量片１５１ａの３倍の質量、即ち３の単位質量を有する。第４質量片１５１ｄは、第１質量片１５１ａの４倍の質量、即ち４の単位質量を有する。そして、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄは、単位質量に対応する位置ごとに、それぞれの長手方向に交わる方向に括れた括れ部１５５を有する。本実施形態において括れ部１５５は、ｚ方向の厚さがその周囲より半分となるハーフとして形成される。なお、調整部１５２，１５３，１５４の構成は、個々の質量片の設置位置を除いては、調整部１５１の構成と同一である。従って、調整部１５２，１５３，１５４の説明は省略される。 The adjustment units 151, 152, 153, and 154 are each configured by a plurality of mass pieces. The adjustment unit 151 includes a plurality of mass pieces having different masses, for example, four mass pieces, a first mass piece 151a, a second mass piece 151b, a third mass piece 151c, and a fourth mass piece 151d. In addition, when not distinguishing the 1st mass piece 151a, the 2nd mass piece 151b, the 3rd mass piece 151c, and the 4th mass piece 151d, it only describes also as a mass piece. The first mass piece 151a, the second mass piece 151b, the third mass piece 151c, and the fourth mass piece 151d have a substantially rectangular shape in plan view. The longitudinal directions of the first mass piece 151a, the second mass piece 151b, the third mass piece 151c, and the fourth mass piece 151d are parallel to the x direction. Here, if the first mass piece 151a is defined as a unit mass, the second mass piece 151b, the third mass piece 151c, and the fourth mass piece 151d have a mass that is an integral multiple of the unit mass. Specifically, the second mass piece 151b has a mass twice that of the first mass piece 151a, that is, a unit mass of 2. The third mass piece 151c has a mass three times that of the first mass piece 151a, that is, a unit mass of three. The fourth mass piece 151d has a mass four times that of the first mass piece 151a, that is, a unit mass of four. And the 2nd mass piece 151b, the 3rd mass piece 151c, and the 4th mass piece 151d have the narrow part 155 narrowed in the direction which cross | intersects each longitudinal direction for every position corresponding to unit mass. In the present embodiment, the constricted part 155 is formed as a half whose thickness in the z direction is half that of the surrounding area. The configurations of the adjustment units 152, 153, and 154 are the same as the configuration of the adjustment unit 151 except for the installation positions of the individual mass pieces. Therefore, the description of the adjustment units 152, 153, and 154 is omitted.
［光スキャナ１の動作］
以下、光スキャナ１の動作を説明する。駆動部１４１，１４２に含まれる圧電素子に対して、その圧電素子の両面に設けられた非図示の電極層を介して交流電圧が印加される。ここで、駆動部１４１に対して印加される交流電圧の位相と、駆動部１４２に対して印加される交流電圧の位相とは、逆位相である。逆位相の交流電圧が印加されるため、駆動部１４１と駆動部１４２とは、ｘ方向において逆位相にて伸び又は縮む。即ち、駆動部１４１がｘ方向において伸びた際には、駆動部１４２はｘ方向において縮む。同様に、駆動部１４１がｘ方向において縮んだ際には、駆動部１４２はｘ方向において伸びる。この動作によって、撓み梁部１２０のｘ方向の両端を固定端とし、揺動軸線ＡＲの位置を節とした定在波が、撓み梁部１２０に生じる。この定在波によって、捩れ梁部１１０は、揺動軸線ＡＲを中心として捻れ振動する。その結果、ミラー部１００は、揺動軸線ＡＲ周りに揺動する。なお、光スキャナ１の動作の詳細に関しては、特開２００９−１８６６５２号公報などに公開されている。
[Operation of Optical Scanner 1]
Hereinafter, the operation of the optical scanner 1 will be described. An AC voltage is applied to the piezoelectric elements included in the drive units 141 and 142 via electrode layers (not shown) provided on both surfaces of the piezoelectric elements. Here, the phase of the AC voltage applied to the drive unit 141 is opposite to the phase of the AC voltage applied to the drive unit 142. Since an AC voltage having an opposite phase is applied, the driving unit 141 and the driving unit 142 expand or contract in the opposite phase in the x direction. That is, when the drive unit 141 extends in the x direction, the drive unit 142 contracts in the x direction. Similarly, when the drive unit 141 contracts in the x direction, the drive unit 142 extends in the x direction. By this operation, a standing wave having both ends in the x direction of the bending beam portion 120 as fixed ends and the position of the swing axis AR as a node is generated in the bending beam portion 120. By this standing wave, the torsion beam portion 110 is torsionally oscillated around the oscillation axis AR. As a result, the mirror unit 100 swings around the swing axis AR. The details of the operation of the optical scanner 1 are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-186552.
［光スキャナ１の製造方法］
光スキャナ１の製造方法を説明する。先ず、構造体１０の外形と等しい大きさを有する金属板の、ミラー部１００、捩れ梁部１１０、撓み梁部１２０及び外縁部１３０に対応する部分に、マスキングのためのレジスト膜が形成される。その後、この金属板はエッチングされる。エッチングによって、構造体１０の外形が形成される。その後、レジスト膜が除去される。そして、予め圧電素子の両面に電極層を備えたバルクの圧電材料が、駆動部１４１，１４２の位置に接着される。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴ）が用いられる。また、この接着には、銀フィラを含むエポキシ系樹脂接着剤などの、導電性接着剤が用いられる。その後、構造体１０と台座１１とが接着される。最後に、ワイヤボンディングによって、駆動部１４１，１４２の電極層と非図示の交流電源との電気的接続が確立される。
[Method for Manufacturing Optical Scanner 1]
A method for manufacturing the optical scanner 1 will be described. First, a resist film for masking is formed on portions corresponding to the mirror portion 100, the torsion beam portion 110, the bending beam portion 120, and the outer edge portion 130 of the metal plate having the same size as the outer shape of the structure 10. . Thereafter, the metal plate is etched. The outer shape of the structure 10 is formed by etching. Thereafter, the resist film is removed. A bulk piezoelectric material provided with electrode layers on both sides of the piezoelectric element in advance is bonded to the positions of the drive units 141 and 142. As the piezoelectric material, lead zirconate titanate (hereinafter, PZT) is used. For this adhesion, a conductive adhesive such as an epoxy resin adhesive containing silver filler is used. Thereafter, the structure 10 and the base 11 are bonded together. Finally, the electrical connection between the electrode layers of the drive units 141 and 142 and an AC power supply (not shown) is established by wire bonding.
［質量と共振周波数との関係］
調整部１５１，１５２，１５３，１５４に含まれる単位質量数と、光スキャナ１の共振周波数との関係をシミュレーションによって調べた結果を、図２を用いて説明する。前記したように、調整部１５１は、１の単位質量を有する第１質量片１５１ａと、２の単位質量を有する第２質量片１５１ｂと、３の単位質量を有する第３質量片１５１ｃと、４の単位質量を有する第４質量片１５１ｄとを含む。即ち、調整部１５１は、１０の単位質量を有する。また、調整部１５２，１５３，１５４の構成は、調整部１５１と同様である。従って、光スキャナ１には、周波数調整のための質量として、４０の単位質量が備えられる。図２の横軸は、光スキャナ１に備えられる単位質量の数を示す。図２の縦軸は、光スキャナ１に４０の単位質量が存在する場合の共振周波数に対して、単位質量の数が変化した場合にどの程度共振周波数が変動するかを百分率で示す。具体的には、単位質量が４０の場合の共振周波数をｆ４０、単位質量が変化した後の共振周波数をｆと表記すると、図２の縦軸の値は、１００×（ｆ−ｆ４０）／ｆ４０で導出される。単位質量の数が４０個から減少するにつれて、共振周波数は上昇する。光スキャナ１に単位質量が存在しない場合、換言すれば光スキャナ１から調整部１５１，１５２，１５３，１５４が全て削除された場合、光スキャナ１の共振周波数は、光スキャナ１に４０の単位質量が存在する場合と比較して約４％上昇する。従って、調整部１５１，１５２，１５３，１５４に含まれる単位質量の数を変化させることで、共振周波数の調整が可能になる。また、光スキャナ１に備えられる単位質量の数と、光スキャナ１の共振周波数とは、略一次比例する。従って、共振周波数の値と、単位質量の数とが容易に対応付けられる。
[Relationship between mass and resonance frequency]
The result of examining the relationship between the unit mass number included in the adjusting units 151, 152, 153, and 154 and the resonance frequency of the optical scanner 1 by simulation will be described with reference to FIG. As described above, the adjustment unit 151 includes the first mass piece 151a having a unit mass of 1, the second mass piece 151b having a unit mass of 2, a third mass piece 151c having a unit mass of 3, and 4 4th mass piece 151d which has unit mass of these. That is, the adjustment unit 151 has a unit mass of 10. The configuration of the adjustment units 152, 153, and 154 is the same as that of the adjustment unit 151. Accordingly, the optical scanner 1 is provided with 40 unit masses as masses for frequency adjustment. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the number of unit masses provided in the optical scanner 1. The vertical axis in FIG. 2 indicates in percentage how much the resonance frequency varies when the number of unit masses changes with respect to the resonance frequency when 40 unit masses exist in the optical scanner 1. Specifically, if the resonance frequency when the unit mass is 40 is expressed as f 40 and the resonance frequency after the unit mass is changed is expressed as f, the value on the vertical axis in FIG. 2 is 100 × (f−f 40 ). / F 40 . As the number of unit masses decreases from 40, the resonance frequency increases. When the unit mass does not exist in the optical scanner 1, in other words, when all of the adjustment units 151, 152, 153, and 154 are deleted from the optical scanner 1, the resonance frequency of the optical scanner 1 is 40 unit masses in the optical scanner 1. It increases about 4% compared with the case where exists. Therefore, the resonance frequency can be adjusted by changing the number of unit masses included in the adjusting units 151, 152, 153, and 154. Further, the number of unit masses provided in the optical scanner 1 and the resonance frequency of the optical scanner 1 are approximately linearly proportional. Therefore, the value of the resonance frequency can be easily associated with the number of unit masses.
［共振周波数の調整方法］
図３〜図５を用いて、光スキャナ１の共振周波数を調整する工程を説明する。
[Resonance frequency adjustment method]
The process of adjusting the resonance frequency of the optical scanner 1 will be described with reference to FIGS.
ステップＳ１では、光スキャナ１の共振周波数が測定される。具体的には、図４（Ａ）に示されるように、駆動部１４１，１４２に交流電圧が印加されることで、ミラー部１００の揺動が開始される。そして、レーザダイオード１０００からのレーザ光が、揺動しているミラー部１００に対して入射される。ミラー部１００によって走査されたレーザ光（以下、走査光）は、ＢＤセンサ２０００に入射する。ＢＤセンサ２０００は、走査光が通過する軌跡上の所定の位置に配置される。言い換えれば、ＢＤセンサ２０００は、ミラー部１００の光学振れ角が所定の角度になったときに、走査光を受光する。ＢＤセンサ２０００からの信号は、解析装置３０００によって解析される。具体的には、ミラー部１００の揺動を単振動と仮定し、ＢＤセンサ２０００に走査光が入射したタイミング（図４（Ｂ）のｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・）と、ＢＤセンサ２０００に走査光が入射したときミラー部１００の光学振れ角（図４（Ｂ）のθＢＤ）とに基づいて、光スキャナ１の駆動周波数ｆと、振幅θ０とが決定される。そして、駆動部１４１，１４２に印加される交流電圧の周波数を変化させることで、振幅θ０と駆動周波数ｆとの関係が調べられる（図４（Ｃ））。振幅θ０が最大となる駆動周波数ｆ０が、光スキャナ１の共振周波数として決定される。共振周波数の測定後、ステップＳ２が実行される。 In step S1, the resonance frequency of the optical scanner 1 is measured. Specifically, as shown in FIG. 4A, when the AC voltage is applied to the drive units 141 and 142, the mirror unit 100 starts to swing. Then, the laser light from the laser diode 1000 is incident on the oscillating mirror unit 100. Laser light (hereinafter referred to as scanning light) scanned by the mirror unit 100 enters the BD sensor 2000. The BD sensor 2000 is disposed at a predetermined position on the trajectory through which the scanning light passes. In other words, the BD sensor 2000 receives scanning light when the optical deflection angle of the mirror unit 100 reaches a predetermined angle. A signal from the BD sensor 2000 is analyzed by the analysis device 3000. Specifically, assuming that the oscillation of the mirror unit 100 is simple vibration, the timing at which the scanning light enters the BD sensor 2000 (t 1 , t 2 , t 3 ,... In FIG. 4B), the optical deflection angle of the mirror portion 100 when the scanning light is incident on the BD sensor 2000 on the basis of the (theta BD in FIG. 4 (B)), the driving frequency f of the optical scanner 1, and the amplitude theta 0 is determined. Then, the relationship between the amplitude θ 0 and the drive frequency f is examined by changing the frequency of the AC voltage applied to the drive units 141 and 142 (FIG. 4C). The drive frequency f 0 at which the amplitude θ 0 is maximized is determined as the resonance frequency of the optical scanner 1. Step S2 is performed after the measurement of the resonance frequency.
ステップＳ２では、ステップＳ１で測定された光スキャナ１の共振周波数が、所望する仕様の範囲に収まるか否かが判断される。即ち、目標とする光スキャナ１の共振周波数をＦ０、仕様の範囲を±ｄｆと表現すると、Ｆ０−ｄｆ≦ｆ０≦Ｆ０＋ｄｆであるか否かが判断される。目標とする共振周波数は例えば３ｋＨｚ程度であり、仕様の範囲は例えば±１％、即ち±３０Ｈｚ程度である。共振周波数が仕様値の範囲に収まる場合（ステップＳ２：Ｙ）、共振周波数の調整を行う必要が無いため、ステップＳ８が実行される。一方、共振周波数が仕様値の範囲に収まらない場合（ステップＳ２：Ｎ）、ステップＳ３が実行される。 In step S2, it is determined whether or not the resonance frequency of the optical scanner 1 measured in step S1 falls within a desired specification range. That is, if the resonance frequency of the target optical scanner 1 is expressed as F 0 and the specification range is expressed as ± df, it is determined whether or not F 0 −df ≦ f 0 ≦ F 0 + df. The target resonance frequency is, for example, about 3 kHz, and the specification range is, for example, ± 1%, that is, about ± 30 Hz. When the resonance frequency falls within the specification value range (step S2: Y), step S8 is executed because there is no need to adjust the resonance frequency. On the other hand, when the resonance frequency does not fall within the specification value range (step S2: N), step S3 is executed.
ステップＳ３では、目標とする光スキャナ１の共振周波数Ｆ０と、ステップＳ１で測定された共振周波数ｆ０とが比較される。具体的には、両者の差であるΔｆ＝ｆ０−Ｆ０が算出される。Δｆの算出後、ステップＳ４が実行される。 In step S3, the resonant frequency F 0 of the optical scanner 1 to the target, it is compared with the resonance frequency f 0 measured in step S1. Specifically, Δf = f 0 −F 0 which is the difference between the two is calculated. After calculating Δf, step S4 is executed.
ステップＳ４では、Δｆが調整可能な範囲に収まっているか否かが判断される。具体的には、Δｆが、光スキャナ１の共振周波数の仕様の下限である−ｄｆから、光スキャナ１で調整可能な周波数範囲までに存在するか否かが判断される。一例として、調整可能な周波数範囲の下限は、−ｄｆ−１０７Ｈｚである。なお、光スキャナ１において、調整部１５１，１５２，１５３，１５４を削除することによって、共振周波数が増加する。即ち、共振周波数を減少させる方向への調整は、調整部１５１，１５２，１５３，１５４によっては不可能である。そのため、Δｆが、光スキャナ１の共振周波数の仕様の上限である＋ｄｆ以上の場合、Δｆが調整可能な範囲には存在しないと判断される。Δｆが調整可能な周波数範囲にある場合（ステップＳ４：Ｙ）、ステップＳ５が実行される。一方、Δｆが調整可能な周波数範囲に無い場合（ステップＳ４：Ｎ）、ステップＳ９が実行される。 In step S4, it is determined whether or not Δf is within an adjustable range. Specifically, it is determined whether or not Δf exists within a frequency range adjustable by the optical scanner 1 from −df which is the lower limit of the resonance frequency specification of the optical scanner 1. As an example, the lower limit of the adjustable frequency range is -df-107 Hz. In the optical scanner 1, the resonance frequency is increased by deleting the adjustment units 151, 152, 153, and 154. In other words, adjustment in the direction of decreasing the resonance frequency is impossible by the adjustment units 151, 152, 153, and 154. Therefore, when Δf is equal to or greater than + df, which is the upper limit of the resonance frequency specification of the optical scanner 1, it is determined that Δf does not exist within the adjustable range. If Δf is in the adjustable frequency range (step S4: Y), step S5 is executed. On the other hand, when Δf is not within the adjustable frequency range (step S4: N), step S9 is executed.
ステップＳ５では、Δｆの値に基づいて、調整部１５１，１５２，１５３，１５４から削除される単位質量の数と、削除される質量片の位置とが決定される。以下、図５を用いて詳細に説明を行う。図５（Ａ）の左側の列は、Δｆ＋ｄｆの値、即ち光スキャナ１の共振周波数が、仕様の下限値をどの程度下回るかを示す。図５（Ａ）の右側の列は、或るΔｆ＋ｄｆの値の場合に、光スキャナ１の共振周波数が仕様の範囲内に収まるために、削除される単位質量の数を示す。ここで、削除される単位質量の位置は、ミラー部１００に対して点対称となるように決定される。換言すれば、調整部１５１，１５２，１５３，１５４から、夫々等しい数の単位質量が削除される。そのため、単位質量は４つずつ削除される。図５（Ｂ）には、削除される単位質量の数が決定されたときに、どの質量片が削除されるかが示される。なお、図５（Ｂ）には、代表として調整部１５２が示される。例えば、４つの単位質量が削除される場合、１の単位質量を有する第１質量片１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａが削除される。また、８つの単位質量が削除される場合、２の単位質量を有する第２質量片１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂ，１５４ｂが削除される。そして、例えば２０の単位質量が削除される場合、５の単位質量を有する質量片は存在しないので、２の単位質量を有する第２質量片１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂ，１５４ｂと、３の単位質量を有する第３質量片１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ，１５４ｃとが削除される。又は、１の単位質量を有する第１質量片１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａと、４の単位質量を有する第４質量片１５１ｄ，１５２ｄ，１５３ｄ，１５４ｄとが削除されても良い。第１質量片１５１ａ、第２質量片１５１ｂ、第３質量片１５１ｃ及び第４質量片１５１ｄは、単位質量の整数倍の質量を有する。そのため、前記したように、削除される単位質量の数に応じて、どの質量片を削除すれば良いか容易に把握可能となる。ステップＳ５の後で、ステップＳ６が実行される。 In step S5, the number of unit masses to be deleted from the adjusting units 151, 152, 153, and 154 and the position of the mass piece to be deleted are determined based on the value of Δf. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG. The left column of FIG. 5A shows how much the value of Δf + df, that is, how much the resonance frequency of the optical scanner 1 falls below the lower limit value of the specification. The column on the right side of FIG. 5A shows the number of unit masses to be deleted because the resonance frequency of the optical scanner 1 falls within the specification range in the case of a certain value of Δf + df. Here, the position of the unit mass to be deleted is determined so as to be point-symmetric with respect to the mirror unit 100. In other words, an equal number of unit masses are deleted from the adjustment units 151, 152, 153, and 154, respectively. Therefore, four unit masses are deleted. FIG. 5B shows which mass pieces are deleted when the number of unit masses to be deleted is determined. FIG. 5B shows the adjustment unit 152 as a representative. For example, when four unit masses are deleted, the first mass pieces 151a, 152a, 153a, and 154a having one unit mass are deleted. When eight unit masses are deleted, the second mass pieces 151b, 152b, 153b, and 154b having two unit masses are deleted. For example, when 20 unit masses are deleted, there is no mass piece having a unit mass of 5, so the second mass pieces 151b, 152b, 153b, 154b having a unit mass of 2 and a unit mass of 3 are obtained. The third mass pieces 151c, 152c, 153c, and 154c that are included are deleted. Alternatively, the first mass pieces 151a, 152a, 153a, and 154a having one unit mass and the fourth mass pieces 151d, 152d, 153d, and 154d having four unit masses may be deleted. The first mass piece 151a, the second mass piece 151b, the third mass piece 151c, and the fourth mass piece 151d have a mass that is an integral multiple of the unit mass. Therefore, as described above, according to the number of unit masses to be deleted, it is possible to easily grasp which mass piece should be deleted. Step S6 is executed after step S5.
ステップＳ６では、ステップＳ５の決定結果に従って、調整部１５１，１５２，１５３，１５４から、質量片が削除される。具体的には、削除される質量片と撓み梁部１２０との境界位置における括れ部１５５に対して、ＹＡＧレーザが照射される。レーザが照射された括れ部１５５に発生する熱によって、括れ部１５５は溶融する。その結果、質量片が削除される。なお、レーザ照射以外の方法、例えば物理的な切除などによって、質量片が削除されても差し支えない。調整部１５１，１５２，１５３，１５４が撓み梁部１２０に設けられるので、質量片が削除される際にミラー部１００が受ける影響は、調整部１５１，１５２，１５３，１５４がミラー部１００に設けられる従来例と比較して、低減される。質量片が削除された後、ステップＳ７が実行される。 In step S6, the mass piece is deleted from the adjustment units 151, 152, 153, and 154 according to the determination result of step S5. Specifically, the YAG laser is applied to the constricted portion 155 at the boundary position between the mass piece to be deleted and the bending beam portion 120. The constricted portion 155 is melted by the heat generated in the constricted portion 155 irradiated with the laser. As a result, the mass piece is deleted. The mass piece may be deleted by a method other than laser irradiation, for example, physical excision. Since the adjustment units 151, 152, 153, and 154 are provided on the bending beam unit 120, the influence that the mirror unit 100 receives when the mass piece is deleted is that the adjustment units 151, 152, 153, and 154 are provided on the mirror unit 100. Compared to the conventional example to be reduced. After the mass piece is deleted, step S7 is executed.
ステップＳ７において、質量片が削除された後の光スキャナ１の共振周波数が、仕様の範囲内に収まるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ１における共振周波数の測定工程が、再度実行される。そして、ステップＳ２と同様に、再度測定された光スキャナ１の共振周波数が、所望する仕様の範囲に収まるか否かが判断される。再度測定された共振周波数が仕様値の範囲に収まる場合（ステップＳ７：Ｙ）、ステップＳ８が実行される。一方、再度測定された共振周波数が仕様値の範囲に収まらない場合（ステップＳ７：Ｎ）、ステップＳ９が実行される。 In step S <b> 7, it is determined whether or not the resonance frequency of the optical scanner 1 after the mass piece is deleted falls within the specification range. Specifically, the resonance frequency measurement process in step S1 is executed again. Then, similarly to step S2, it is determined whether or not the resonance frequency of the optical scanner 1 measured again falls within a desired specification range. When the resonance frequency measured again falls within the specification value range (step S7: Y), step S8 is executed. On the other hand, when the resonance frequency measured again does not fall within the specification value range (step S7: N), step S9 is executed.
ステップＳ８において、光スキャナ１は共振周波数が仕様の範囲内に収まる良品であるという、ＯＫ判定がなされる。ＯＫ判定がなされた光スキャナ１は、例えばプリンタなどの他の装置に組み込まれるなど、後工程において利用される。ＯＫ判定の後、一連の共振周波数調整工程が完了する。 In step S8, an OK determination is made that the optical scanner 1 is a non-defective product whose resonance frequency is within the specification range. The optical scanner 1 for which the OK determination has been made is used in a subsequent process such as being incorporated in another device such as a printer. After the OK determination, a series of resonance frequency adjustment steps are completed.
ステップＳ９において、光スキャナ１は共振周波数が仕様の範囲内に収まらないと不良品であるという、ＮＧ判定がなされる。ＮＧ判定がなされた光スキャナ１は、不良品として後工程では利用されないように区別される。ＮＧ判定の後、一連の共振周波数調整工程が完了する。 In step S9, an NG determination is made that the optical scanner 1 is defective if the resonance frequency does not fall within the specification range. The optical scanner 1 for which the NG determination has been made is distinguished so as not to be used in a subsequent process as a defective product. After the NG determination, a series of resonance frequency adjustment steps are completed.
＜第２実施形態＞
［光スキャナ２の構成］
図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る光スキャナ２の説明を行う。光スキャナ２は、構造体２０における調整部２５１，２５２，２５３，２５４が設けられる位置が、第１実施形態における光スキャナ１と相違する。光スキャナ２において、光スキャナ１と同一の構成に対しては、光スキャナ１と同一の図番を付与することにより、説明が省略される。
Second Embodiment
[Configuration of Optical Scanner 2]
The optical scanner 2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical scanner 2 is different from the optical scanner 1 in the first embodiment in the positions where the adjustment units 251, 252, 253, and 254 in the structure 20 are provided. In the optical scanner 2, the same configuration as that of the optical scanner 1 is assigned the same drawing number as that of the optical scanner 1, and the description thereof is omitted.
調整部２５１，２５２，２５３，２５４は、ミラー部１００に対して対称に配置されるように、撓み梁部１２０に設けられる。具体的には、調整部２５１は、ミラー部１００に対してｙ方向正側且つｘ方向負側に位置するように、第１結合部分１２３のｙ方向正側の端部に設けられる。調整部２５２は、ミラー部１００に対してｙ方向負側且つｘ方向負側に位置するように、第１結合部分１２３のｙ方向負側の端部に設けられる。調整部２５３は、ミラー部１００に対してｙ方向正側且つｘ方向正側に位置するように、第２結合部分１２４のｙ方向正側の端部に設けられる。調整部２５４は、ミラー部１００に対してｙ方向負側且つｘ方向正側に位置するように、第２結合部分１２４のｙ方向負側の端部に設けられる。また、調整部２５１と調整部２５４とは、ミラー部１００に対して点対称に配置される。調整部２５２と調整部２５３とも、ミラー部１００に対して点対称に配置される。調整部２５１と調整部２５２とは、ミラー部１００の中心を通りｘ方向に平行な直線に対して線対称に配置される。調整部２５３と調整部２５４とも、ミラー部１００の中心を通りｘ方向に平行な直線に対して線対称に配置される。調整部２５１と調整部２５３とは、揺動軸線ＡＲに対して線対称に配置される。調整部２５２と調整部２５４とも、揺動軸線ＡＲに対して線対称に配置される。 The adjustment units 251, 252, 253, and 254 are provided on the bending beam unit 120 so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror unit 100. Specifically, the adjustment unit 251 is provided at the end on the y direction positive side of the first coupling portion 123 so as to be positioned on the y direction positive side and the x direction negative side with respect to the mirror unit 100. The adjusting unit 252 is provided at the end of the first coupling portion 123 on the y direction negative side so as to be positioned on the y direction negative side and the x direction negative side with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 253 is provided at the end of the second coupling portion 124 on the y direction positive side so as to be positioned on the y direction positive side and the x direction positive side with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 254 is provided at the end of the second coupling portion 124 on the y direction negative side so as to be positioned on the y direction negative side and the x direction positive side with respect to the mirror unit 100. Further, the adjustment unit 251 and the adjustment unit 254 are arranged point-symmetrically with respect to the mirror unit 100. Both the adjustment unit 252 and the adjustment unit 253 are arranged point-symmetrically with respect to the mirror unit 100. The adjustment unit 251 and the adjustment unit 252 are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the center of the mirror unit 100 and parallel to the x direction. The adjustment unit 253 and the adjustment unit 254 are both arranged symmetrically with respect to a straight line that passes through the center of the mirror unit 100 and is parallel to the x direction. The adjustment unit 251 and the adjustment unit 253 are arranged symmetrically with respect to the swing axis AR. Both the adjustment unit 252 and the adjustment unit 254 are arranged symmetrically with respect to the swing axis AR.
調整部２５１，２５２，２５３，２５４は、夫々、複数の質量片によって構成される。調整部２５１，２５２，２５３，２５４の構成は、個々の質量片の設置位置を除いては同一であるので、ここでは、調整部２５１を代表として説明を行う。調整部２５１は、同一の質量を有する１１の質量片で構成される。この質量片は、第１実施形態における第１質量片１５１ａと同様に、単位質量を有する。即ち、光スキャナ２には、共振周波数調整のための質量として、４４の単位質量が備えられる。 Each of the adjustment units 251, 252, 253, and 254 is configured by a plurality of mass pieces. Since the configurations of the adjustment units 251, 252, 253, and 254 are the same except for the installation positions of the individual mass pieces, the adjustment unit 251 will be described as a representative here. The adjustment unit 251 is composed of 11 mass pieces having the same mass. This mass piece has unit mass similarly to the 1st mass piece 151a in 1st Embodiment. That is, the optical scanner 2 is provided with 44 unit masses as masses for adjusting the resonance frequency.
［質量と共振周波数との関係］
調整部２５１，２５２，２５３，２５４の質量と、光スキャナ２の共振周波数との関係をシミュレーションによって調べた結果を、図７を用いて説明する。図７の横軸は、図２の縦軸と同様に、光スキャナ２に備えられる単位質量の数を示す。図７の縦軸は、図２と同様に、光スキャナ２に４４の単位質量が存在する場合の共振周波数に対して、単位質量の数が変化した場合にどの程度共振周波数が変動するかを示す。光スキャナ２において、第１実施形態における光スキャナ１と同様に、単位質量の数が減少するにつれて、共振周波数は上昇する。但し、光スキャナ２における単位質量の数の変化量に対する共振周波数の変化量は、光スキャナ１の場合よりも小さい。光スキャナ２に単位質量が存在しない場合、換言すれば光スキャナ２から調整部２５１，２５２，２５３，２５４が全て削除された場合の共振周波数は、光スキャナ２に４４の単位質量が存在する場合と比較して、約０．４％上昇する。、従って、光スキャナ２においても、調整部２５１，２５２，２５３，２５４に含まれる単位質量の数を変化させることで、共振周波数の調整が可能になる。
[Relationship between mass and resonance frequency]
The result of examining the relationship between the mass of the adjusting units 251, 252, 253, and 254 and the resonance frequency of the optical scanner 2 by simulation will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 7 indicates the number of unit masses provided in the optical scanner 2 as in the vertical axis in FIG. The vertical axis in FIG. 7 indicates how much the resonance frequency varies when the number of unit masses changes with respect to the resonance frequency when 44 unit masses exist in the optical scanner 2 as in FIG. Show. In the optical scanner 2, as in the optical scanner 1 in the first embodiment, the resonance frequency increases as the number of unit masses decreases. However, the amount of change in the resonance frequency with respect to the amount of change in the number of unit masses in the optical scanner 2 is smaller than that in the case of the optical scanner 1. When the unit mass does not exist in the optical scanner 2, in other words, when the adjustment units 251, 252, 253, and 254 are all deleted from the optical scanner 2, the resonance frequency is when the unit mass of 44 exists in the optical scanner 2. Compared to, it rises by about 0.4%. Therefore, also in the optical scanner 2, the resonance frequency can be adjusted by changing the number of unit masses included in the adjusting units 251, 252, 253, and 254.
＜第３実施形態＞
［光スキャナ３の構成］
図８を用いて、本発明の第３実施形態に係る光スキャナ３の説明を行う。光スキャナ３は、構造体３０における調整部３５１，３５２，３５３，３５４の形状においてのみ、第１実施形態における光スキャナ１と相違する。光スキャナ３において、光スキャナ１と同一の構成に対しては、光スキャナ１と同一の図番を付与することにより、説明が省略される。
<Third Embodiment>
[Configuration of Optical Scanner 3]
The optical scanner 3 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical scanner 3 is different from the optical scanner 1 in the first embodiment only in the shapes of the adjustment units 351, 352, 353, and 354 in the structure 30. In the optical scanner 3, the same configuration as that of the optical scanner 1 is assigned the same drawing number as that of the optical scanner 1, and the description thereof is omitted.
調整部３５１，３５２，３５３，３５４は、第１実施形態における調整部１５１，１５２，１５３，１５４と同様に、ミラー部１００に対して対称に配置されるように、撓み梁部１２０に設けられる。調整部３５１，３５２，３５３，３５４は、夫々、複数の質量片によって構成される。調整部３５１，３５２，３５３，３５４の構成は、個々の質量片の設置位置を除いては同一であるので、調整部３５１を代表として説明する。調整部３５１は、それぞれ同一の質量を有する、第１質量片３５１ａ、第２質量片３５１ｂ、第３質量片３５１ｃ及び第４質量片３５１ｄを有する。個々の質量片は、第１実施形態における第１質量片と１５１ａと同様に、単位質量を有する。従って、光スキャナ３には、周波数調整のための質量として、１６の単位質量が備えられる。 The adjustment units 351, 352, 353, and 354 are provided in the bending beam unit 120 so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror unit 100, similarly to the adjustment units 151, 152, 153, and 154 in the first embodiment. . Each of the adjustment units 351, 352, 353, and 354 is composed of a plurality of mass pieces. Since the configuration of the adjustment units 351, 352, 353, and 354 is the same except for the installation positions of the individual mass pieces, the adjustment unit 351 will be described as a representative. The adjustment unit 351 includes a first mass piece 351a, a second mass piece 351b, a third mass piece 351c, and a fourth mass piece 351d, each having the same mass. Each mass piece has a unit mass, like the first mass piece and 151a in the first embodiment. Accordingly, the optical scanner 3 is provided with 16 unit masses as masses for frequency adjustment.
［質量と共振周波数との関係］
調整部３５１，３５２，３５３，３５４の質量と、光スキャナ３の共振周波数との関係をシミュレーションによって調べた結果を、図９を用いて説明する。図９の横軸は、図２の縦軸と同様に、光スキャナ３に備えられる単位質量の数を示す。図９の縦軸は、図２と同様に、光スキャナ３に１６の単位質量が存在する場合の共振周波数に対して、単位質量の数が変化した場合にどの程度共振周波数が変動するかを示す。光スキャナ３において、第１実施形態における光スキャナ１と同様に、単位質量の数が減少するにつれて、共振周波数は上昇する。光スキャナ３に単位質量が存在しない場合、換言すれば光スキャナ３から調整部３５１，３５２，３５３，３５４が全て削除された場合、光スキャナ３に１６の単位質量が存在する場合と比較して、共振周波数は約１．１％上昇する。光スキャナ３における共振周波数の調整範囲は、単位質量の数が光スキャナ１よりも少ないので、光スキャナ１に比べて狭くなる。
[Relationship between mass and resonance frequency]
The result of examining the relationship between the mass of the adjusting units 351, 352, 353, and 354 and the resonance frequency of the optical scanner 3 by simulation will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the number of unit masses provided in the optical scanner 3 as in the vertical axis in FIG. The vertical axis of FIG. 9 indicates how much the resonance frequency varies when the number of unit masses changes with respect to the resonance frequency when 16 unit masses exist in the optical scanner 3, as in FIG. Show. In the optical scanner 3, as in the optical scanner 1 in the first embodiment, the resonance frequency increases as the number of unit masses decreases. When the unit mass does not exist in the optical scanner 3, in other words, when all the adjustment units 351, 352, 353, and 354 are deleted from the optical scanner 3, compared with the case where 16 unit masses exist in the optical scanner 3. The resonance frequency is increased by about 1.1%. The resonance frequency adjustment range in the optical scanner 3 is narrower than that of the optical scanner 1 because the number of unit masses is smaller than that of the optical scanner 1.
＜変形例＞
本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその一例を述べる。
<Modification>
The present invention is not limited to the embodiments described so far, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. An example is described below.
前記した実施形態において、撓み梁部１２０に設けられた第１結合部分１２３及び第２結合部分１２４は、第１撓み梁１２１、第２撓み梁１２２及び外縁部１３０を結合する。しかし、図１０に示される光スキャナ４のように、第１結合部分１２３及び第２結合部分１２４が存在しない構成もあり得る。光スキャナ４の構造体４０において、前記した実施形態と同様に、第１撓み梁４２１及び第２撓み梁４２２のｘ方向における両端が、外縁部１３０に接続される。しかし、結合部分が存在しないので、第１撓み梁４２１と第２撓み梁４２２とは、ｙ方向において互いに離間する。 In the above-described embodiment, the first connecting portion 123 and the second connecting portion 124 provided in the bending beam portion 120 connect the first bending beam 121, the second bending beam 122, and the outer edge portion 130. However, there may be a configuration in which the first coupling portion 123 and the second coupling portion 124 do not exist as in the optical scanner 4 shown in FIG. In the structure 40 of the optical scanner 4, both ends in the x direction of the first bending beam 421 and the second bending beam 422 are connected to the outer edge portion 130 as in the above-described embodiment. However, since there is no coupling portion, the first bending beam 421 and the second bending beam 422 are separated from each other in the y direction.
構造体４０において、第１撓み梁４２１と第２撓み梁４２２とが互いに離間するので、駆動部もｙ方向において離間する。即ち、第１撓み梁４２１のｙ方向の幅と同じ幅を有する駆動部４４１ａが、外縁部１３０のｘ方向負側の端から第１撓み梁４２１に亘って設けられる。また、第２撓み梁４２２のｙ方向の幅と同じ幅を有する駆動部４４１ｂが、外縁部１３０のｘ方向負側の端から第２撓み梁４２２に亘って設けられる。同様に、駆動部４４２ａが外縁部１３０のｘ方向正側の端から第１撓み梁４２１に亘って設けられ、駆動部４４２ｂが外縁部１３０のｘ方向正側の端から第２撓み梁４２２に亘って設けられる。 In the structure 40, since the first bending beam 421 and the second bending beam 422 are separated from each other, the driving unit is also separated in the y direction. That is, the drive unit 441 a having the same width as the y-direction width of the first bending beam 421 is provided from the x-direction negative side end of the outer edge portion 130 to the first bending beam 421. In addition, a drive unit 441b having the same width as the width in the y direction of the second bending beam 422 is provided from the end of the outer edge portion 130 on the negative side in the x direction to the second bending beam 422. Similarly, the drive unit 442a is provided from the end on the x direction positive side of the outer edge 130 to the first bending beam 421, and the drive unit 442b is provided from the end of the outer edge 130 on the x direction positive side to the second bending beam 422. It is provided over.
調整部４５１，４５２，４５３，４５４は、前記した実施形態と同様に、ミラー部１００に対して対称に配置されるように、撓み梁部４２０に設けられる。そして、調整部４５１，４５２，４５３，４５４は、夫々、複数の質量片によって構成される。調整部４５１，４５２，４５３，４５４の構成は、個々の質量片の設置位置を除いては同一であるので、ここでは、調整部４５１を代表として説明を行う。調整部４５１は、同一の質量を有する２０の質量片で構成される。この質量片は、第１実施形態における第１質量片１５１ａと同様に、単位質量を有する。即ち、光スキャナ４には、８０の単位質量が備えられる。 The adjustment parts 451, 452, 453, and 454 are provided in the bending beam part 420 so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror part 100 as in the above-described embodiment. And the adjustment parts 451, 452, 453, and 454 are each comprised by the some mass piece. Since the configurations of the adjustment units 451, 452, 453, and 454 are the same except for the installation positions of the individual mass pieces, the adjustment unit 451 will be described as a representative here. The adjustment unit 451 is composed of 20 mass pieces having the same mass. This mass piece has unit mass similarly to the 1st mass piece 151a in 1st Embodiment. That is, the optical scanner 4 is provided with 80 unit masses.
前記した実施形態において、光スキャナ１の質量片は、単位質量に対応する位置ごとに、それぞれの長手方向に交わる方向に括れた括れ部１５５を有する。具体的には、括れ部１５５は、ｚ方向の厚さがその周囲より半分となるハーフとして形成される。しかし、例えば図１１に示される光スキャナ５ように、括れ部は他の様態であっても良い。光スキャナ５の構造体５０において、調整部５５１，５５２，５５３，５５４に形成された括れ部５５５の形状は、第１実施形態の調整部１５１，１５２，１５３，１５４に形成された括れ部１５５の形状と相違する。具体的には、括れ部５５５は、ｙ方向の幅がその周囲より半分となる凹部として形成される。要は、単位質量を削除する際に削除位置が容易に把握可能であれば、括れ部の形状はどの様な形状であっても差し支えない。 In the above-described embodiment, the mass piece of the optical scanner 1 includes the constricted portion 155 that is constricted in the direction intersecting with each longitudinal direction at each position corresponding to the unit mass. Specifically, the constricted part 155 is formed as a half whose thickness in the z direction is half that of the surrounding area. However, for example, as in the optical scanner 5 shown in FIG. In the structure 50 of the optical scanner 5, the shape of the constricted portion 555 formed in the adjusting portions 551, 552, 553, and 554 is the constricted portion 155 formed in the adjusting portions 151, 152, 153, and 154 of the first embodiment. The shape is different. Specifically, the constricted portion 555 is formed as a concave portion whose width in the y direction is half that of the circumference thereof. In short, the shape of the constricted portion may be any shape as long as the deletion position can be easily grasped when the unit mass is deleted.
前記した実施形態において、ミラー部１００及び捩れ梁部１１０は、撓み梁部１２０によって両持ち支持される。しかし、ミラー部１００及び捩れ梁部１１０は、図１２に示される光スキャナ６のように、片持ち支持されても良い。光スキャナ６において、第１撓み梁６２１は、第１捩れ梁１１１のｙ方向正側の端部に接続される。第１撓み梁６２１は、第１捩れ梁１１１のｙ方向正側の端部から、ｘ方向負側にのみ延出する。第２撓み梁６２２も同様に、第２捩れ梁１１２のｙ方向負側の端部から、ｘ方向負側にのみ延出する。そして、光スキャナ１に存在した第２結合部分１２４と調整部１５３，１５４とは、光スキャナ６には存在しない。さらに、外縁部６３０は、ｘ方向負側の端にのみ設けられる。 In the above-described embodiment, the mirror unit 100 and the torsion beam unit 110 are both supported by the bending beam unit 120. However, the mirror part 100 and the torsion beam part 110 may be cantilevered like the optical scanner 6 shown in FIG. In the optical scanner 6, the first deflecting beam 621 is connected to the end of the first torsion beam 111 on the positive side in the y direction. The first bending beam 621 extends only from the end of the first torsion beam 111 on the positive side in the y direction to the negative side in the x direction. Similarly, the second bending beam 622 extends only from the y-direction negative side end of the second torsion beam 112 to the x-direction negative side. The second coupling portion 124 and the adjustment units 153 and 154 that exist in the optical scanner 1 do not exist in the optical scanner 6. Furthermore, the outer edge portion 630 is provided only at the end on the negative side in the x direction.
前記した第３実施形態において、調整部３５１は、それぞれ同一の質量を有する、第１質量片３５１ａ、第２質量片３５１ｂ、第３質量片３５１ｃ及び第４質量片３５１ｄを有する。そして、個々の質量片は、単位質量を有する。しかし、調整部に同一の質量を有する複数の質量片が存在する場合、質量片の質量は単位質量の整数倍であってもよい。例えば、図１３に示される光スキャナ７の構造体７０において、調整部７５１は、４の単位質量を有する、第１質量片７５１ａ、第２質量片７５１ｂ、第３質量片７５１ｃ及び第４質量片７５１ｄを有する。調整部７５２，７５３，７５４も同様に、４の単位質量を有する質量片を、それぞれ４個ずつ有する。従って、光スキャナ７には、周波数調整のための質量として、６４の単位質量が備えられる。調整部７５１，７５２，７５３，７５４には、単位質量に対応する位置ごとに、それぞれの長手方向に交わる方向に括れた括れ部７５５を有する。光スキャナ７において、１の単位質量を個々の調整部から削除するためには、個々の調整部の半ばにおいて削除する必要がある。括れ部７５５が設けられることによって、個々の質量片から所定の数の単位質量が削除される際に、削除位置と削除される単位質量の数との対応関係が容易に把握できる。 In the third embodiment described above, the adjustment unit 351 includes a first mass piece 351a, a second mass piece 351b, a third mass piece 351c, and a fourth mass piece 351d, each having the same mass. Each mass piece has a unit mass. However, when there are a plurality of mass pieces having the same mass in the adjustment unit, the mass of the mass piece may be an integral multiple of the unit mass. For example, in the structure 70 of the optical scanner 7 shown in FIG. 13, the adjustment unit 751 has a first mass piece 751a, a second mass piece 751b, a third mass piece 751c, and a fourth mass piece having a unit mass of 4. 751d. Similarly, the adjustment units 752, 753, and 754 each have four mass pieces each having a unit mass of four. Therefore, the optical scanner 7 is provided with 64 unit masses as masses for frequency adjustment. The adjustment portions 751, 752, 753, and 754 have a constricted portion 755 that is constricted in a direction intersecting with each longitudinal direction at each position corresponding to the unit mass. In order to delete one unit mass from each adjustment unit in the optical scanner 7, it is necessary to delete it in the middle of each adjustment unit. By providing the constricted portion 755, when a predetermined number of unit masses are deleted from each mass piece, the correspondence between the deletion position and the number of unit masses to be deleted can be easily grasped.
前記した実施形態において、ミラー部１００及び捩れ梁部１１０は、圧電素子を含む駆動部によって揺動駆動される。しかし、これ以外の駆動機構によって駆動が達成されても良い。例えば、ミラー部１００の裏面と台座部１１とに一対の電極が設けられることによって、クーロン力を利用して反射ミラーを揺動駆動する静電駆動方式が採用されても良い。あるいは、偏向ミラー１００の裏面にコイルが、台座部１１に永久磁石が夫々設けられることによって、磁力を利用して反射ミラーを揺動駆動する電磁駆動方式が採用されても良い。 In the above-described embodiment, the mirror unit 100 and the torsion beam unit 110 are driven to swing by a driving unit including a piezoelectric element. However, driving may be achieved by other driving mechanisms. For example, an electrostatic drive method may be employed in which a pair of electrodes are provided on the back surface of the mirror unit 100 and the pedestal unit 11 so as to swing the reflection mirror using Coulomb force. Alternatively, an electromagnetic driving method may be employed in which a coil is provided on the back surface of the deflecting mirror 100 and a permanent magnet is provided on the pedestal portion 11 so that the reflecting mirror is driven to swing using magnetic force.
１，２，３，４，５，６，７ 光スキャナ
１０，２０，３０，４０，５０，７０ 構造体
１１ 台座
１００ ミラー部
１１０ 捩れ梁部
１１１ 第１捩れ梁
１１２ 第２捩れ梁
１２０，４２０，６２０ 撓み梁部
１２１，４２１，６２１ 第１撓み梁
１２２，４２２，６２２ 第２撓み梁
１２３ 第１結合部分
１２４ 第２結合部分
１３０，６３０ 外縁部
１４１，１４２，４４１ａ，４４１ｂ，４４２ａ，４４２ｂ 駆動部
１５１，１５２，１５３，１５４，２５１，２５２，２５３，２５４，３５１，３５２，３５３，３５４，４５１，４５２，４５３，４５４，５５１，５５２，５５３，５５４，７５１，７５２，７５３，７５４ 調整部
１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，３５１ａ，３５２ａ，３５３ａ，３５４ａ，７５１ａ，７５２ａ，７５３ａ，７５４ａ， 第１質量片
１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂ，１５４ｂ，３５１ｂ，３５２ｂ，３５３ｂ，３５４ｂ，７５１ｂ，７５２ｂ，７５３ｂ，７５４ｂ， 第２質量片
１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ，１５４ｃ，３５１ｃ，３５２ｃ，３５３ｃ，３５４ｃ，７５１ｃ，７５２ｃ，７５３ｃ，７５４ｃ 第３質量片
１５１ｄ，１５２ｄ，１５３ｄ，１５４ｄ，３５１ｄ，３５２ｄ，３５３ｄ，３５４ｄ，７５１ｄ，７５２ｄ，７５３ｄ，７５４ｄ 第４質量片
１５５，５５５ 括れ部
１０００ レーザダイオード
２０００ ＢＤセンサ
３０００ 解析装置
ＡＲ 揺動軸線
ＨＬ１，ＨＬ２ 貫通孔
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Optical scanner 10, 20, 30, 40, 50, 70 Structure 11 Base 100 Mirror portion 110 Torsion beam portion 111 First torsion beam 112 Second torsion beam 120, 420 , 620 Bending beam portion 121, 421, 621 First bending beam 122, 422, 622 Second bending beam 123 First coupling portion 124 Second coupling portion 130, 630 Outer edge portions 141, 142, 441a, 441b, 442a, 442b Drive Part 151,152,153,154,251,252,253,254,351,352,353,354,451,452,453,454,551,552,553,554,751,752,753,754 adjustment part 151a, 152a, 153a, 154a, 351a, 352a, 353a, 354a, 751a, 752a, 753 , 754a, first mass pieces 151b, 152b, 153b, 154b, 351b, 352b, 353b, 354b, 751b, 752b, 753b, 754b, second mass pieces 151c, 152c, 153c, 154c, 351c, 352c, 353c, 354c , 751c, 752c, 753c, 754c Third mass piece 151d, 152d, 153d, 154d, 351d, 352d, 353d, 354d, 751d, 752d, 753d, 754d Fourth mass piece 155, 555 Constriction part 1000 Laser diode 2000 BD sensor 3000 Analysis device AR Oscillation axis HL1, HL2 Through hole
Claims (9)
揺動軸線の回りに揺動され、入射した光を反射するミラー部と、
前記揺動軸線を含み、前記ミラー部から離れる方向に前記ミラー部から延出する第１捩れ梁と、前記揺動軸線を含み、前記ミラー部に対して前記第１捩れ梁と対称に、前記ミラー部から離れる方向に前記ミラー部から延出する第２捩れ梁と、を有する捩れ梁部と、
前記第１捩れ梁の端部に接続され、前記第１捩れ梁の端部から、前記揺動軸線に直交する方向である第１方向に延出する第１撓み梁と、前記第２捩れ梁の端部に接続され、前記第２捩れ梁の端部から前記第１方向に延出する第２撓み梁と、を有する撓み梁部と、
前記第１撓み梁の端部と前記第２撓み梁の端部とにおいて、前記撓み梁部に接続される外縁部と、
前記ミラー部を揺動駆動させるための駆動部と、
前記ミラー部に対して対称に配置されるように前記撓み梁部に設けられ、前記光スキャナの共振周波数を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする光スキャナ。 An optical scanner that scans incident light in a predetermined direction,
A mirror that is oscillated about an oscillation axis and reflects incident light;
A first torsion beam including the swing axis and extending from the mirror portion in a direction away from the mirror portion; and including the swing axis and symmetrical with the first torsion beam with respect to the mirror portion, A torsion beam portion having a second torsion beam extending from the mirror portion in a direction away from the mirror portion;
A first bending beam connected to an end of the first torsion beam and extending from the end of the first torsion beam in a first direction which is a direction perpendicular to the swing axis; and the second torsion beam A bending beam portion having a second bending beam connected to the end portion of the second torsion beam and extending in the first direction from the end portion of the second torsion beam,
An outer edge connected to the bending beam at the end of the first bending beam and the end of the second bending beam;
A drive unit for swinging the mirror unit;
An adjusting unit that is provided in the deflecting beam unit so as to be arranged symmetrically with respect to the mirror unit, and adjusts a resonance frequency of the optical scanner;
An optical scanner comprising:
請求項１に記載の光スキャナ。 The adjustment unit has a plurality of mass pieces.
The optical scanner according to claim 1.
請求項２に記載の光スキャナ。 Each of the plurality of mass pieces has a different mass.
The optical scanner according to claim 2.
所定の単位質量を有する１の質量片と
前記所定の単位質量の整数倍の質量を有する他の質量片とで構成される、
請求項３に記載の光スキャナ。 The plurality of mass pieces are at least:
It is composed of one mass piece having a predetermined unit mass and another mass piece having a mass that is an integral multiple of the predetermined unit mass.
The optical scanner according to claim 3.
請求項４に記載の光スキャナ。 The other mass piece has a constricted portion that is constricted in a direction intersecting with a longitudinal direction of the other mass piece for each position corresponding to the predetermined unit mass.
The optical scanner according to claim 4.
前記調整部は、前記結合部分に設けられる、
請求項１〜５の何れかに記載の光スキャナ。 The bending beam portion further includes a coupling portion that couples the first bending beam, the second bending beam, and the outer edge portion between the outer edge portion and the mirror portion,
The adjusting portion is provided in the coupling portion;
The optical scanner according to claim 1.
前記外縁部から前記結合部分に亘って設けられる圧電素子を含む、
請求項６に記載の光スキャナ。 The drive unit is
Including a piezoelectric element provided from the outer edge portion to the coupling portion,
The optical scanner according to claim 6.
前記外縁部は、前記第１撓み梁の両端及び前記第２撓み梁の両端において、前記撓み梁部に接続される、
請求項１〜７の何れかに記載の光スキャナ。 The first bending beam and the second bending beam extend in both the first direction and a second direction that is orthogonal to the swing axis and opposite to the first direction,
The outer edge portion is connected to the bending beam portion at both ends of the first bending beam and both ends of the second bending beam,
The optical scanner according to claim 1.
前記光スキャナの共振周波数を測定する測定工程と、
前記測定された共振周波数と、前記光スキャナの共振周波数の目標値である目標周波数値とを比較する比較工程と、
前記比較工程の比較結果に基づいて、前記調整部から削除される質量を、前記削除される質量の位置が前記ミラー部に対して対称となるように決定する決定工程と、
前記決定工程の決定結果に従って、前記調整部から質量を削除する削除工程と、
を備える光スキャナの共振周波数調整方法。 A method for adjusting the resonance frequency of the optical scanner according to claim 1,
A measuring step of measuring a resonance frequency of the optical scanner;
A comparison step of comparing the measured resonance frequency with a target frequency value that is a target value of the resonance frequency of the optical scanner;
A determination step of determining a mass to be deleted from the adjustment unit based on a comparison result of the comparison step so that a position of the deleted mass is symmetrical with respect to the mirror unit;
According to the determination result of the determination step, a deletion step of deleting mass from the adjustment unit,
A method for adjusting the resonance frequency of an optical scanner.
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