JP2019082625A - Optical reflection element - Google Patents

Optical reflection element Download PDF

Info

Publication number
JP2019082625A
JP2019082625A JP2017210827A JP2017210827A JP2019082625A JP 2019082625 A JP2019082625 A JP 2019082625A JP 2017210827 A JP2017210827 A JP 2017210827A JP 2017210827 A JP2017210827 A JP 2017210827A JP 2019082625 A JP2019082625 A JP 2019082625A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
connection body
vibrating body
connection
vibrating
rotation axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017210827A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
小牧 一樹
Kazuki Komaki
一樹 小牧
貴巳 石田
Takami Ishida
貴巳 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2017210827A priority Critical patent/JP2019082625A/en
Publication of JP2019082625A publication Critical patent/JP2019082625A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide an optical reflection element with which it is possible to suppress the effect of disturbance vibration.SOLUTION: Provided is an optical reflection element 100 comprising: a reflector 110 that rotationally oscillates around a first revolving shaft 101; a first connector 121 arranged along the first revolving shaft 101 and coupled to the reflector 110; a first vibrator 141 arranged in a direction to intersect the first revolving shaft 101 and coupled to the base part of the first connector 121; a second vibrator 142 arranged on the reverse side of the first revolving shaft 101; a first driver 151 coupled to the first vibrator 141, for causing the first vibrator 141 to vibrate; a second driver 152 coupled to the second vibrator; and a second connector 122 for oscillatably connecting the first vibrator 141 and second vibrator 142 to a first substrate 161. The torsional rigidity per unit length of the first connector 121 is weaker than the torsional rigidity per unit length of the second connector 122.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ光などの照射位置を往復動させる光学反射素子に関する。   The present invention relates to an optical reflecting element for reciprocating an irradiation position of a laser beam or the like.

従来のレーザ光の照射位置を往復動させる光学反射素子は、例えば特許文献1に示されるように、レーザ光などを反射する反射体と、この反射体に接続されて自らが捩れることにより反射体を回転揺動させる接続体と、接続体に往復の捩れを発生させるために反射体の回転軸と交差する方向に延在する二本のアーム状の振動体と、これらの振動体をそれぞれ振動させる圧電素子などを備えた駆動体とを備えている。   For example, as disclosed in Patent Document 1, a conventional optical reflecting element that reciprocates an irradiation position of a laser beam is a reflector that reflects a laser beam and the like, and reflection is caused by being connected to this reflector and being twisted by itself. A connecting body for rotating and rocking the body, two arm-like vibrating bodies extending in a direction intersecting with the rotating shaft of the reflector for causing the connecting body to reciprocate, and these vibrating bodies And a driver including a piezoelectric element to be vibrated.

特開2009−244602号公報JP, 2009-244602, A

このような光学反射素子は、モーターによりポリゴンミラーを回転させる反射素子に比べて小型かつ軽量であり反射体を回転揺動させる電力も少ない。しかし、強い振動が発生するような車などに光学反射素子を取り付けた場合、外乱振動が反射体に伝達され、安定した駆動ができなくなる。   Such an optical reflecting element is smaller and lighter than a reflecting element that causes a polygon mirror to be rotated by a motor, and has less power for rotating and oscillating the reflector. However, when the optical reflecting element is attached to a car or the like where strong vibration occurs, the disturbance vibration is transmitted to the reflector, and stable driving can not be performed.

そこで本発明は、外乱振動が発生した場合でも安定して駆動することができる光学反射素子の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an optical reflecting element that can be stably driven even when disturbance vibration occurs.

上記目的を達成するために、本願発明の1つである光学反射素子は、第一回転軸を中心として回転揺動し、光を反射する反射体と、前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第一接続体と、前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第一振動体と、前記第一回転軸に対し前記第一振動体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第二振動体と、前記第一振動体の先端部に連結され、前記第一振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第一駆動体と、前記第二振動体の先端部に連結され、前記第二振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第二駆動体と、第一基体に対し前記第一振動体、および前記第二振動体を振動可能に接続する第二接続体とを備え、前記第一接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い。   In order to achieve the above object, an optical reflecting element which is one of the present invention is disposed along a first rotational axis, a reflector which pivots around a first rotational axis and reflects light, A first connecting body in which the reflector and the distal end are connected, and a first vibrating body extending in a direction crossing the first rotation axis and connected to a proximal end of the first connecting body; A second vibrating body extending in a direction intersecting the first rotating shaft on the opposite side of the first vibrating body with respect to the first rotating shaft, and connected to a base end of the first connection body; A first driving body connected to the tip end of the first vibrating body and rotationally swinging the first connection body through the first vibrating body, and connected to the tip end of the second vibrating body, the second A second drive body for rotating and rocking the first connection body via the vibrator, the first vibrator and the second vibrator with respect to the first base body; And a second connection body that is movably connected, wherein the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the first connection body is greater than the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the second connection body. Too weak.

本発明により、外乱振動が発生した場合でも安定して駆動する光学反射素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical reflecting element that can be stably driven even when disturbance vibration occurs.

図1は、実施の形態1に係る光学反射素子を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an optical reflecting element according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る光学反射素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the optical reflecting element according to the first embodiment. 図3は、光学反射素子の変形例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a modified example of the optical reflecting element. 図4は、光学反射素子の変形例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of the optical reflecting element. 図5は、実施の形態2に係る光学反射素子を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the optical reflecting element according to the second embodiment. 図6は、実施の形態3に係る光学反射素子を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an optical reflecting element according to the third embodiment.

次に、本発明に係る光学反射素子の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Next, an embodiment of the optical reflecting element according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are all inclusive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Further, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claim indicating the highest concept are described as arbitrary components.

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。   In addition, the drawings are schematic diagrams in which emphasis, omission, and adjustment of ratios are appropriately performed to show the present invention, and may differ from actual shapes, positional relationships, and ratios.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光学反射素子を示す平面図である。図2は、実施の形態1に係る光学反射素子を示す斜視図である。
Embodiment 1
FIG. 1 is a plan view showing an optical reflecting element according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the optical reflecting element according to the first embodiment.

光学反射素子100は、レーザ光などの光の反射角度を周期的に変更して光の照射位置を周期的に掃引する装置であって、図1、図2に示すように、反射体110と、接続体である第一接続体121、第二接続体122、振動体である第一振動体141と、第二振動体142と、駆動体である第一駆動体151と、第二駆動体152と、基体である第一基体161とを備えている。また、本実施の形態の場合、反射体110の一部と、接続体と、振動体の一部と、基体とは1つの基板から不要部分を除去することにより一体に成形されたものである。具体的に例えば、半導体製造過程で用いられるエッチング技術を用いてシリコン基板の不要部分を除去し反射体110の一部と、接続体と、振動体の一部と、基体とが一体に成形される。光学反射素子100は、いわゆるMEMS(メムス、Micro Electro Mechanical Systems)である。また、光学反射素子100は、モニタ素子である第一モニタ素子171と、第二モニタ素子172とを備えている。   The optical reflecting element 100 is a device that periodically changes the reflection angle of light such as laser light to periodically sweep the irradiation position of the light, and as shown in FIG. 1 and FIG. , A first connection body 121 which is a connection body, a second connection body 122, a first vibration body 141 which is a vibration body, a second vibration body 142, a first driving body 151 which is a driving body, and a second driving body And a first base 161 which is a base. Further, in the case of the present embodiment, a part of the reflector 110, a connecting body, a part of the vibrating body, and the base are integrally formed by removing unnecessary parts from one substrate. . Specifically, for example, an unnecessary portion of the silicon substrate is removed using an etching technique used in the semiconductor manufacturing process, and a part of the reflector 110, a connector, a part of the vibrator, and the base are integrally formed. Ru. The optical reflecting element 100 is a so-called MEMS (Mems, Micro Electro Mechanical Systems). The optical reflecting element 100 further includes a first monitoring element 171 which is a monitoring element and a second monitoring element 172.

ここで、基板を構成する材料は、特に限定されるものではないが、金属、結晶体、ガラス、樹脂など機械的強度および高いヤング率を有する材料が好ましい。具体的には、シリコン、チタン、ステンレス、エリンバー、黄銅合金などの金属や合金を例示出る。これら金属、合金などを用いれば、振動特性、加工性に優れた光学反射素子100を実現できる。   Here, the material constituting the substrate is not particularly limited, but a material having mechanical strength and a high Young's modulus, such as metal, crystal, glass, or resin, is preferable. Specifically, metals and alloys such as silicon, titanium, stainless steel, elinvar, and brass alloys are exemplified. If these metals, alloys, etc. are used, the optical reflecting element 100 excellent in vibration characteristics and processability can be realized.

反射体110は、第一回転軸101を中心として回転揺動(反復回転振動)し、光を反射する部分である。反射体110の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、矩形の板状であり、反射対象の光を高い反射率で反射することができる反射部111を表面に備えている。反射部111の材質は、任意に選定することができ、例えば、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属や金属化合物などを例示できる。また、反射部111は複数層で構成されるものでもよい。さらに、反射部111は、反射体110の表面を平滑に磨くことにより設けてもかまわない。反射部111は、平面ばかりでなく曲面であってもよい。   The reflector 110 is a portion that pivots (repetitive rotational oscillation) about the first rotation axis 101 and reflects light. The shape of the reflector 110 is not particularly limited, but in the case of the present embodiment, it has a rectangular plate shape, and the reflecting portion 111 capable of reflecting the light to be reflected at a high reflectance is on the surface. Have. The material of the reflective portion 111 can be selected arbitrarily, and examples thereof include metals such as gold, silver, copper, aluminum, and metal compounds. In addition, the reflection unit 111 may be configured of a plurality of layers. Furthermore, the reflective portion 111 may be provided by polishing the surface of the reflector 110 smoothly. The reflecting portion 111 may be a curved surface as well as a flat surface.

第一接続体121は、第一回転軸101に沿って配置され、反射体110と先端部が連結され、第一振動体141の基端部、および第二振動体142の基端部のそれぞれと基端部が連結された状態で反射体110を保持する部材である。第一接続体121は、反射体110を回転揺動させる為のトルクを反射体110に伝達する部材であり、第一接続体121が第一回転軸101周り(図中θ1)に捩れることで反射体110を保持しつつ反射体110を回転揺動させることができるものとなっている。   The first connection body 121 is disposed along the first rotation axis 101, has the reflector 110 connected to the tip end thereof, the base end of the first vibrating body 141, and the base end of the second vibrating body 142. And the proximal end are connected to each other to hold the reflector 110. The first connector 121 is a member for transmitting a torque for rotating and pivoting the reflector 110 to the reflector 110, and the first connector 121 is twisted around the first rotation axis 101 (θ 1 in the figure). The reflector 110 can be rotationally rocked while holding the reflector 110.

第一接続体121の形状は、特に限定されるものではないが、自身が捩れることにより反射体110を回転揺動させる部材であるため、反射体110よりも幅(図中X軸方向の長さ)の狭い細い棒状となっている。第一接続体121の第一回転軸101に垂直な断面形状は矩形であり、第一接続体121の厚さは反射体110、および他の部分と同じ厚さになっている。第一接続体121は、反射体110から第一振動体141の基端部、および第二振動体142の基端部に至るまで同一の断面形状となっている。第一回転軸101に直交する断面において、第一接続体121を、第一回転軸101に沿って均一の矩形状および均一の面積とすることにより、光学反射素子100を駆動させた際に第一接続体121が全体として均等に捩れ、応力が集中することによる破損を回避することができる。   The shape of the first connection body 121 is not particularly limited, but since the first connection body 121 is a member for rotating and rocking the reflector 110 by twisting itself, the first connector 121 is wider than the reflector 110 (in the X-axis direction in FIG. Length) narrow and thin rod-like. The cross-sectional shape perpendicular to the first rotation axis 101 of the first connector 121 is rectangular, and the thickness of the first connector 121 is the same as that of the reflector 110 and other portions. The first connector 121 has the same cross-sectional shape from the reflector 110 to the base end of the first vibrating body 141 and the base end of the second vibrating body 142. When the optical reflecting element 100 is driven by making the first connection body 121 have a uniform rectangular shape and a uniform area along the first rotation axis 101 in a cross section orthogonal to the first rotation axis 101 One connector 121 twists uniformly as a whole, and breakage due to stress concentration can be avoided.

なお、これらの構成材料が同じ厚みである必要は無く、例えば反射体110は、第一接続体121や伝達体131よりも厚くすれば、反射体100の表面の歪みを抑制できるので都合がよい。また、第一基体161の厚みを厚くすれば、光学反射素子100を例えば他の製品の平坦な面に実装した時に、第一駆動体151、第二駆動体152および反射体110が駆動するために必要なZ軸方向の空間を確保することができるので都合がよい。また、光学反射素子100全体の構造的強度が向上するので都合がよい。   In addition, these constituent materials do not need to be the same thickness, for example, if the reflector 110 is thicker than the first connection body 121 and the transmission body 131, distortion of the surface of the reflector 100 can be suppressed, which is convenient. . Also, if the thickness of the first base 161 is increased, the first driver 151, the second driver 152, and the reflector 110 are driven when the optical reflecting element 100 is mounted on, for example, a flat surface of another product. This is convenient because it is possible to secure the space in the Z-axis direction necessary for the Moreover, it is convenient because the structural strength of the entire optical reflecting element 100 is improved.

なお、第一回転軸101に沿うとは、本実施の形態のように、第一接続体121が真っ直ぐに沿う場合ばかりでなく、第一接続体121が蛇行状に湾曲したり、ジグザグに屈曲したりしていても、仮想的に真っ直ぐな第一回転軸101に全体として沿う場合は、含まれるものとしている。   Along the first rotation axis 101 is not only the case where the first connection body 121 is straight along, but also the first connection body 121 is curved in a meandering manner or in a zigzag manner as in the present embodiment. Even in the case where it is along the virtually straight first rotation axis 101 as a whole, it is included.

また、本明細書、および特許請求の範囲において「交差」とは、二本の線が接触する交差ばかりでなく二本の線が接触しない立体交差も含むものとして用いている。   Also, in the present specification and claims, "crossing" is used to include not only crossings where two lines touch but also crossings where two lines do not touch.

第一振動体141、および第二振動体142を含む振動体は、第一回転軸101を中心とする周方向に振動することにより、反射体110を回転揺動させるトルクを発生させるためのアーム状の部材であり、第一回転軸101に交差する方向に延在する部材である。第一振動体141は、第一回転軸101と交差する方向に配置され、第一接続体121の基端部に連結されている。第二振動体142は、第一回転軸101に対し第一振動体141の逆側において第一回転軸101と交差する方向に配置され、第一接続体121の基端部に連結されている。   The vibrating body including the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 vibrates in the circumferential direction centering on the first rotation axis 101 to generate a torque for rotating and pivoting the reflector 110. And extend in the direction intersecting the first rotation axis 101. The first vibrating body 141 is disposed in a direction intersecting the first rotation shaft 101, and is connected to the proximal end portion of the first connection body 121. The second vibrating body 142 is disposed on the opposite side of the first vibrating body 141 with respect to the first rotating shaft 101 in a direction intersecting the first rotating shaft 101 and is connected to the base end of the first connection body 121 .

本実施の形態の場合、第一振動体141は、第一回転軸101に直交する方向に延在する矩形棒状の部材であり、第二振動体142は、第一回転軸101に直交し第一振動体141の逆方向に延在する矩形棒状の部材である。   In the case of the present embodiment, the first vibrating body 141 is a rectangular rod-like member extending in the direction orthogonal to the first rotation axis 101, and the second vibrating body 142 is orthogonal to the first rotation axis 101 and It is a rectangular rod-shaped member extending in the opposite direction of the one vibration body 141.

また、第一振動体141の基端部と第二振動体142の基端部とは連結体149により一体に連結されており、第一振動体141と第二振動体142とは、第一回転軸101を中心にして直交方向に延在する真っ直ぐな棒状となっている。   Further, the base end of the first vibrating body 141 and the base end of the second vibrating body 142 are integrally connected by the connecting body 149, and the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 are the first It has a straight rod shape extending in the orthogonal direction about the rotation axis 101.

第一駆動体151、および第二駆動体152を含む駆動体は、振動体の先端部を第一回転軸101を中心とする周方向に振動させるための駆動力を発生させる部材である。第一駆動体151は、第一振動体141の先端部に連結され、第一振動体141を第一回転軸101周りに振動させ、第一接続体121を回転揺動させる部材である。第二駆動体152は、第二振動体142の先端部に連結され、第二振動体142を第一回転軸101周りに振動させ、第一接続体121を回転揺動させる部材である。   The driving body including the first driving body 151 and the second driving body 152 is a member that generates a driving force for vibrating the tip end portion of the vibrating body in the circumferential direction around the first rotation shaft 101. The first driving body 151 is a member that is connected to the tip end portion of the first vibrating body 141, vibrates the first vibrating body 141 around the first rotation shaft 101, and causes the first connecting body 121 to rotationally swing. The second driving body 152 is a member that is connected to the tip of the second vibrating body 142, vibrates the second vibrating body 142 around the first rotation axis 101, and causes the first connecting body 121 to rotationally swing.

本実施の形態の場合、第一駆動体151は、第一振動体141の先端部に基端部が一体に連結され、第一回転軸101に沿って反射体110に向かって延在する断面矩形棒状の第一駆動本体部183を備え、第一駆動本体部183の表面に第一回転軸101に沿って配置されている細長い板形状の圧電素子である第一圧電素子185を備えている。この第一圧電素子185に周期的に変動する電圧を印加することにより第一圧電素子185が伸縮を繰り返す。この第一圧電素子185の動きに対応して第一駆動本体部183が湾曲と復帰とを繰り返す。第一駆動本体部183は、第一振動体141に連結している基端部よりも突出している先端部が大きく振動し、第一駆動体151全体の振動エネルギーが第一振動体141の先端に伝達する。   In the case of the present embodiment, the first drive body 151 is a cross section in which the base end portion is integrally connected to the tip end portion of the first vibration body 141 and extends toward the reflector 110 along the first rotation axis 101 A rectangular rod-shaped first drive main body portion 183 is provided, and on the surface of the first drive main body portion 183, there is provided a first piezoelectric element 185 which is an elongated plate-shaped piezoelectric element disposed along the first rotation axis 101 . The first piezoelectric element 185 repeats expansion and contraction by applying a periodically fluctuating voltage to the first piezoelectric element 185. In response to the movement of the first piezoelectric element 185, the first drive main body 183 repeats bending and return. In the first drive main body portion 183, the tip end protruding from the base end portion connected to the first vibrating body 141 vibrates largely, and the vibration energy of the entire first drive body 151 is the tip of the first vibrating body 141 To communicate.

第二駆動体152も第一駆動体151と同様に、第二駆動本体部184と第二圧電素子186とを備え、第一回転軸101を含み反射体110の表面に直交する仮想的な面に対し第一駆動体151と対象の位置に配置され、第二振動体142の先端に基端部が接続されている。また、第二駆動体152の動作も第一駆動体151の動作と同様である。   Similar to the first drive body 151, the second drive body 152 also includes the second drive main body portion 184 and the second piezoelectric element 186, and includes a first rotation axis 101 and is an imaginary plane orthogonal to the surface of the reflector 110. On the other hand, the first drive body 151 is disposed at the target position, and the base end portion is connected to the tip end of the second vibrating body 142. Further, the operation of the second driving body 152 is also similar to the operation of the first driving body 151.

本実施の形態の場合、圧電素子は、駆動体本体部の表面に形成された、電極と圧電体とを厚さ方向に積層した積層体構造からなる薄膜積層型圧電アクチュエータである。これによって、駆動体をより薄型にすることができる。   In the case of the present embodiment, the piezoelectric element is a thin film laminated type piezoelectric actuator formed of a laminated body structure in which an electrode and a piezoelectric body are laminated in the thickness direction, which is formed on the surface of the driver main body. This makes it possible to make the driver thinner.

なお、駆動体は、圧電素子の歪により振動するものばかりでなく、磁場、電場との相互作用により力が発生する部材、装置などを備え、外部装置により発生させた磁場、および電場の少なくとも一方を変化させ、また自身が発生させる磁場、および電場の少なくとも一方を変化させることにより振動するものでもかまわない。また、圧電体を構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの高い圧電定数を有する圧電体材料を例示することができる。   The driving body is not only one that vibrates due to the strain of the piezoelectric element, but also includes a member that generates a force due to an interaction with a magnetic field or an electric field, a device, etc. It is also possible to oscillate by changing at least one of the magnetic field generated by itself and the electric field generated. Moreover, as a material which comprises a piezoelectric material, the piezoelectric material which has high piezoelectric constants, such as a lead zirconate titanate (PZT), can be illustrated.

第一基体161は、光学反射素子100を外部の構造部材などに取り付けるための部材であり、第一基体161に対し第一振動体141、および第二振動体142を振動可能に接続する第二接続体122と連結されている。   The first base 161 is a member for attaching the optical reflecting element 100 to an external structural member or the like, and the second base 141 vibratably connects the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 to the first base 161. It is connected to the connector 122.

第二接続体122は、第一回転軸101に沿って配置されており、基端部が第一基体161に連結され、先端部が第一振動体141の基端部、および第二振動体142の基端部に連結されている。   The second connection body 122 is disposed along the first rotation axis 101, the base end is connected to the first base 161, the tip end is the base end of the first vibrating body 141, and the second vibrating body It is connected to the proximal end of 142.

第二接続体122の形状は、特に限定されるものではないが、第一振動体141、および第二振動体142の振動により自身が捩れることにより、第一基体161に対して第一接続体121捩れを許容する部材であるため、第一接続体121よりもねじり剛性が高い棒状となっている。本実施の形態の場合、第二接続体122の第一回転軸101に垂直な断面形状は矩形であり、第二接続体122の厚さは第一接続体121、および他の部分と同じ厚さになっている。従って、第二接続体122の幅(図中X軸方向の長さ)は、第一接続体121よりも広くなっている。また、第二接続体122は、第一基体161から振動体に至るまで同一の断面形状となっている。これにより、第一接続体121と同様、応力の集中を回避して第二接続体122が破断することを防止している。   The shape of the second connection body 122 is not particularly limited, but the first connection with respect to the first base body 161 is caused by the torsion of itself by the vibration of the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142. Since it is a member that allows the body 121 to twist, it has a rod-like shape that has higher torsional rigidity than the first connection body 121. In the case of the present embodiment, the cross-sectional shape perpendicular to the first rotation axis 101 of the second connection body 122 is rectangular, and the thickness of the second connection body 122 is the same as that of the first connection body 121 and other portions. It is Accordingly, the width (the length in the X-axis direction in the drawing) of the second connection body 122 is wider than that of the first connection body 121. In addition, the second connection body 122 has the same cross-sectional shape from the first base body 161 to the vibrating body. Thus, as in the case of the first connection body 121, concentration of stress is avoided to prevent the second connection body 122 from breaking.

本実施の形態の場合、ねじり剛性については、第一接続体121、および第二接続体122はいずれも第一回転軸101に沿って均等であるため、全体がねじり剛性が最も弱い部分と考えることができる。従って、第一接続体121の単位長さあたりのねじり剛性は、第二接続体122の単位長さあたりのねじり剛性よりも弱いものとなっている。なお、第一接続体121に他の部分よりねじり剛性の弱い部分がある場合、および第二接続体122に他の部分よりねじり剛性の弱い部分がある場合であっても、ねじり剛性が最も弱い部分同士を比較し、第一接続体のねじり剛性は、第二接続体122のねじり剛性よりも弱くなっていればよい。   In the case of the present embodiment, with regard to the torsional rigidity, the first connection body 121 and the second connection body 122 are all equal along the first rotation axis 101, so the whole is considered to be the portion with the lowest torsional rigidity. be able to. Therefore, the torsional rigidity per unit length of the first connection body 121 is weaker than the torsional rigidity per unit length of the second connection body 122. In addition, even if the first connector 121 has a portion having a weaker torsional rigidity than the other portions, and the second connector 122 has a portion having a weaker torsional rigidity than the other portions, the torsional rigidity is the weakest. The torsional rigidity of the first connection body may be weaker than the torsional rigidity of the second connection body 122 by comparing the parts.

なお、第二接続体122も第一接続体121と同様、第一回転軸101に真っ直ぐに沿う場合ばかりでなく、蛇行状に湾曲したり、ジグザグに屈曲したりしていてもかまわない。このような場合も、第一回転軸101周りのねじり剛性を、第一接続体121と第二接続体122とで比較した場合、第一接続体121のねじり剛性が弱い。   In the same manner as the first connection member 121, the second connection member 122 may not only be straight along the first rotation axis 101, but may be curved in a meandering manner or zigzag. Also in such a case, when the torsional rigidity around the first rotation axis 101 is compared between the first connection body 121 and the second connection body 122, the torsional rigidity of the first connection body 121 is weak.

本実施の形態の場合、第一モニタ素子171、および第二モニタ素子172を含むモニタ素子は、それぞれ第一振動体141、および第二振動体に取り付けられ、これら振動体の湾曲状態を歪として検出する素子である。モニタ素子からの出力を測定することにより反射体110の回転揺動の状態を正確にモニタリングすることができる。   In the case of the present embodiment, the monitor elements including the first monitor element 171 and the second monitor element 172 are attached to the first vibrator 141 and the second vibrator, respectively, and the bending state of these vibrators is taken as distortion. It is an element to detect. By measuring the output from the monitor element, the state of the rotational rocking of the reflector 110 can be accurately monitored.

本実施の形態の場合、第一振動体141、および第二振動体の両方に、第一モニタ素子171、および第二モニタ素子172がそれぞれ取り付けられている。これらの第一モニタ素子171、第二モニタ素子172は図示しない検出回路に接続され、2つのモニタ素子の出力が差動検出されている。これにより種々のノイズをキャンセルして高い精度で反射体110の回転揺動の状態をモニタリングでき、駆動体の制御にフィードバックすることが可能となる。   In the case of the present embodiment, the first monitor element 171 and the second monitor element 172 are attached to both the first vibrating body 141 and the second vibrating body. The first monitor element 171 and the second monitor element 172 are connected to a detection circuit (not shown), and the outputs of the two monitor elements are differentially detected. As a result, it is possible to cancel various noises and to monitor the state of rotational swing of the reflector 110 with high accuracy, and to feed back to control of the drive.

以上の実施の形態1に記載した光学反射素子100によれば、第一駆動体151と第二駆動体152とを逆位相で駆動することにより、第一振動体141と第二振動体142とが逆位相に振動して第一回転軸101周りに同じ回転方向のトルクが発生する。このトルクを第一接続体121の基端部に伝達することで高効率でトルクを伝達することができる。また、光学反射素子100に第一基体を介して外乱振動が伝わってきた場合でも、外乱振動が第一接続体121にまで伝わることを第二接続体122が抑制し、反射体を安定して回転揺動することができる。   According to the optical reflecting element 100 described in the first embodiment, the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 are driven by driving the first driving body 151 and the second driving body 152 in opposite phases. Oscillates in the opposite phase to generate torque in the same rotational direction around the first rotation axis 101. By transmitting this torque to the proximal end of the first connection body 121, it is possible to transmit the torque with high efficiency. Also, even when disturbance vibration is transmitted to the optical reflecting element 100 via the first base, the second connection member 122 suppresses transmission of disturbance vibration to the first connection member 121, and the reflector is stabilized. It can rotate and swing.

さらに、第一振動体141と第二振動体142で生じた振動(トルク)は、高効率で第一接続体121へと伝搬されるため、反射体110と第一接続体121で構成される構成体の共振尖鋭度(Q値)が高くなる。言い換えると、第一接続体121へと伝搬される振動(トルク)の伝送ロスが小さくなるため、反射体110と第一接続体121で構成される構成体の共振尖鋭度(Q値)が高くなる。当該共振尖鋭度(Q値)が高くなることで、反射体110の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体110の安定な回転揺動が可能となる。   Furthermore, since the vibration (torque) generated by the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 is transmitted to the first connection body 121 with high efficiency, the vibration (torque) is configured by the reflector 110 and the first connection body 121. The resonance sharpness (Q value) of the structure is increased. In other words, since the transmission loss of the vibration (torque) transmitted to the first connection body 121 is reduced, the resonance sharpness (Q value) of the structure formed of the reflector 110 and the first connection body 121 is high. Become. The increase in the resonance sharpness (Q value) narrows the drive frequency band of the reflector 110. As a result, the influence of disturbance vibration is less likely to occur, and stable rotational rocking of the reflector 110 is possible.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in the present specification and excluding some of the components may be used as an embodiment of the present invention. Further, modifications obtained by applying various modifications to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, that is, the meaning indicated by the language described in the claims, are also included in the present invention. Be

例えば、図3に示すように、第二接続体122は、第一振動体141の基端部と第二振動体142の基端部とをそれぞれ連結するように複数箇所に分離していてもかまわない。この場合、第二接続体122の第一回転軸101周りのねじり剛性は、複数の第二接続体122の全体をねじる場合の剛性となる。従って、複数本の第二接続体122が第一回転軸101を挟んで遠くに配置することにより構造的にねじり剛性を高めることも可能となる。   For example, as shown in FIG. 3, the second connector 122 may be separated into a plurality of locations so as to connect the base end of the first vibrating body 141 and the base end of the second vibrating body 142, respectively. I do not mind. In this case, the torsional rigidity around the first rotation axis 101 of the second connection body 122 is the rigidity when the plurality of second connection bodies 122 are twisted in their entirety. Therefore, the torsional rigidity can be structurally increased by arranging the plurality of second connection members 122 far from each other with the first rotation shaft 101 interposed therebetween.

また、図4に示すように、反射体110の反射面(図中XY平面)に直交する方向(図中Z軸方向)における第二接続体122の長さ(厚さ)は、第一接続体の長さよりも長くすることにより、単位長さあたりの第二接続体122のねじり剛性を第一接続体121のねじり剛性より高めてもかまわない。   In addition, as shown in FIG. 4, the length (thickness) of the second connecting member 122 in the direction (the Z-axis direction in the drawing) orthogonal to the reflecting surface (the XY plane in the drawing) of the reflector 110 is the first connection The torsional rigidity of the second connection body 122 per unit length may be higher than that of the first connection body 121 by making the length longer than the length of the body.

第二接続体122の厚さを第一接続体121の厚さより厚くする方法は特に限定されるものではないが、例えば、第二接続体122の表面に増強部材129を取り付けることにより厚くしてもかまわない。また、増強部材129の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、圧電素子と同じ材料とすることにより、圧電素子と同じ工程で増強部材129を第二接続体122に形成することができるため好ましい。   Although the method of making the thickness of the second connection body 122 thicker than the thickness of the first connection body 121 is not particularly limited, for example, by increasing the reinforcing member 129 by attaching it to the surface of the second connection body 122 I don't care. Further, the material of the reinforcing member 129 is not particularly limited, but for example, by using the same material as the piezoelectric element, the reinforcing member 129 may be formed in the second connection body 122 in the same process as the piezoelectric element. It is preferable because it can be done.

また、第一接続体121の厚さを第二接続体122の厚さよりも薄くしてもかまわない。例えば、第一接続体121の表面に対してのみエッチングを実施することにより実現できる。   In addition, the thickness of the first connection body 121 may be thinner than the thickness of the second connection body 122. For example, this can be realized by performing etching only on the surface of the first connection body 121.

また、第一回転軸101に直交する断面において、第一接続体121と第二接続体122との形状や面積が同一の場合でも、相互に異なる材質とすることにより第二接続体122の単位長さあたりのねじり剛性を第一接続体121よりも高めることもできる。   Moreover, even in the case where the shapes and areas of the first connection body 121 and the second connection body 122 are the same in a cross section orthogonal to the first rotation shaft 101, units of the second connection body 122 can be obtained by using mutually different materials. The torsional rigidity per length can also be higher than that of the first connection body 121.

さらに、第一接続体121と第二接続体122とが同材質からなるものであっても、焼き入れ、焼き鈍しなどの加熱などによる改質により第二接続体122の単位長さあたりのねじり剛性を第一接続体121よりも高めることもできる。   Furthermore, even if the first connection body 121 and the second connection body 122 are made of the same material, the torsional rigidity per unit length of the second connection body 122 is obtained by reforming by heating such as quenching and annealing. Can be higher than the first connector 121.

(実施の形態2)
次に、光学反射素子の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態1と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
Second Embodiment
Next, another embodiment of the optical reflecting element will be described. The same reference numerals may be given to components (portions) having the same operation and function as the first embodiment, and the same shape, mechanism and structure as the first embodiment, and the description may be omitted. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same contents may be omitted.

図5は、実施の形態2に係る光学反射素子を示す平面図である。   FIG. 5 is a plan view showing the optical reflecting element according to the second embodiment.

実施の形態2に係る光学反射素子200は、第一回転軸101に直交し反射体110の中心を含む仮想面に対し面対称の関係にある2つの回転揺動機構により1つの反射体110を回転揺動させる装置である。回転揺動機構がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子は、面対称に配置されている。また、回転揺動機構がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子の機能や連結態様は、実施の形態1と同様である。   The optical reflecting element 200 according to the second embodiment includes one reflector 110 by two rotational rocking mechanisms that are in a plane symmetry relationship with a virtual plane orthogonal to the first rotation axis 101 and including the center of the reflector 110. It is a device that rotates and swings. The connector, the vibrator, the driver, the base, and the monitor element, which are respectively provided in the rotational rocking mechanism, are arranged in plane symmetry. Further, the functions and connection modes of the connection body, the vibration body, the drive body, the base body, and the monitor element provided in the rotational rocking mechanism are the same as in the first embodiment.

具体的には図5に示すように、接続体として第一回転揺動機構201が備える第一接続体121、第二接続体122と面対称に、第二回転揺動機構202は、第三接続体123、第四接続体124を備えている。第三接続体123は、反射体110に対し第一接続体121の逆側に第一回転軸101に沿って配置され、反射体110と先端部が連結されている。振動体として第一回転揺動機構201が備える第一振動体141、第二振動体142と面対称に、第二回転揺動機構202は、第三振動体143、第四振動体144を備えている。駆動体として第一回転揺動機構201が備える第一駆動体151、第二駆動体152と面対称に、第二回転揺動機構202は、第三駆動体153、第四駆動体154を備えている。第三駆動体153は、第三駆動体本体部187と、第三圧電素子189とを備え、第四駆動体154は、第四駆動体本体部188と第四圧電素子190を備える点も、第一回転揺動機構201と同様である。基体として第一回転揺動機構201が備える第一基体161と面対称に第二回転揺動機構202は、第二基体162を備えている。本実施の形態の場合、第一基体161と第二基体162とは、一体に連結されており、全体として矩形環状の枠部材を形成している。また、第二回転揺動機構202は、第一回転揺動機構201と同様、第三振動体143に第三モニタ素子173が取り付けられ、第四振動体144に第四モニタ素子174が取り付けられている。   Specifically, as shown in FIG. 5, the second rotational rocking mechanism 202 is thirdly symmetrical with respect to the first connecting body 121 and the second connecting body 122 provided in the first rotational rocking mechanism 201 as connecting bodies. A connector 123 and a fourth connector 124 are provided. The third connection body 123 is disposed on the opposite side of the first connection body 121 with respect to the reflector 110 along the first rotation axis 101, and the reflector 110 and the tip end are connected. The second rotational rocking mechanism 202 includes a third vibrating body 143 and a fourth vibrating body 144 in plane symmetry with the first vibrating body 141 and the second vibrating body 142 included in the first rotational rocking mechanism 201 as vibrating bodies. ing. The second rotational rocking mechanism 202 includes a third driving body 153 and a fourth driving body 154 in plane symmetry with the first driving body 151 and the second driving body 152 provided in the first rotational rocking mechanism 201 as driving bodies. ing. The third driver 153 includes a third driver main body 187 and a third piezoelectric element 189, and the fourth driver 154 includes a fourth driver main body 188 and a fourth piezoelectric element 190, The same as the first rotational rocking mechanism 201. The second rotary rocking mechanism 202 is provided with a second base 162 in plane symmetry with the first base 161 provided in the first rotary rocking mechanism 201 as a base. In the case of the present embodiment, the first base 161 and the second base 162 are integrally connected, and form a rectangular annular frame member as a whole. Further, in the second rotation rocking mechanism 202, as in the first rotation rocking mechanism 201, the third monitor element 173 is attached to the third vibrating body 143, and the fourth monitor element 174 is attached to the fourth vibrating body 144. ing.

以上実施の形態2にかかる光学反射素子200は、実施の形態1で記載した効果に加えて、第一回転軸101に沿って反射体110の両側から回転揺動のためのトルクが伝達されるため、反射体110がぶれにくくなり第一回転軸101周りを安定して回転揺動することが可能となる。   In the optical reflecting element 200 according to the second embodiment described above, in addition to the effects described in the first embodiment, torque for rotational oscillation is transmitted from both sides of the reflector 110 along the first rotation axis 101. Therefore, the reflector 110 is less likely to shake, and it becomes possible to stably rotate and rock around the first rotation axis 101.

さらに、第一基体161、および第二基体162の両端部がそれぞれ連結された枠状となっているため、光学反射素子200全体の構造的強度が向上し、外乱振動が第一接続体121、および第二接続体122に伝わりにくくなり反射体110の回転揺動が安定する。   Furthermore, since both ends of the first base 161 and the second base 162 are respectively connected in a frame shape, the structural strength of the entire optical reflecting element 200 is improved, and disturbance vibration is caused by the first connection body 121, And the second connecting member 122 is hard to be transmitted, and the rotational swing of the reflector 110 is stabilized.

さらに、反射体110と第一接続体121、第二接続体122、第三接続体123、および第四接続体で構成される構成体の共振尖鋭度(Q値)が高くなるため、反射体110の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体110の安定な回転揺動が可能となる。   Furthermore, since the resonance sharpness (Q value) of the structure configured of the reflector 110, the first connector 121, the second connector 122, the third connector 123, and the fourth connector is increased, the reflector The band of the drive frequency of 110 is narrowed. As a result, the influence of disturbance vibration is less likely to occur, and stable rotational rocking of the reflector 110 is possible.

(実施の形態3)
次に、光学反射素子の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態1、2と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1、2と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
Third Embodiment
Next, another embodiment of the optical reflecting element will be described. The same reference numerals may be given to components (portions) having the same operation and function as the first and second embodiments and the same shape, mechanism and structure as the first and second embodiments and the description may be omitted. In the following, differences from the first and second embodiments will be mainly described, and the description of the same contents may be omitted.

図6は、実施の形態3に係る光学反射素子を示す平面図である。なお、第一回転揺動機構201、および第二回転揺動機構202の詳細な符合は省略している。   FIG. 6 is a plan view showing an optical reflecting element according to the third embodiment. In addition, the detailed agreement of the 1st rotation rocking mechanism 201 and the 2nd rotation rocking mechanism 202 is abbreviate | omitted.

実施の形態3に係る光学反射素子300は、実施の形態2で示した反射体110、第一回転揺動機構201、および第二回転揺動機構202を全体として回転揺動させることができる第三回転揺動機構203、と第四回転揺動機構204とをさらに備えている。   The optical reflecting element 300 according to the third embodiment can rotate the whole of the reflector 110, the first rotational rocking mechanism 201, and the second rotational rocking mechanism 202 described in the second embodiment. A three-rotation rocking mechanism 203 and a fourth rotation rocking mechanism 204 are further provided.

第三回転揺動機構203は、第一回転揺動機構201、および第二回転揺動機構202が反射体110を回転揺動させる第一回転軸101と交差(本実施の形態の場合は直交)する第二回転軸102周りに、反射体110、第一回転揺動機構201、および第二回転揺動機構202を一体に回転揺動させる装置であり、第一回転揺動機構201と同様、接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子を備えている。また、接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子の機能や連結態様は、実施の形態2と同様である。   The third rotation rocking mechanism 203 intersects the first rotation rocking mechanism 201 and the first rotation shaft 101 that causes the second rotation rocking mechanism 202 to rock the reflector 110 (in the present embodiment, at right angles) ) Is a device for integrally rotating and rocking the reflector 110, the first rotation and rocking mechanism 201, and the second rotation and rocking mechanism 202 around the second rotation axis 102). , A connector, a vibrator, a driver, a base, and a monitor element. Further, the functions and connection modes of the connector, the vibrator, the driver, the base, and the monitor element are the same as in the second embodiment.

具体的には図6に示すように、第三回転揺動機構203は、接続体として第五接続体125、第六接続体126を備えている。第五接続体125は、反射体110を通過する第二回転軸102に沿って配置され、第一基体161、および第二基体162からなる枠部材と先端部が連結されている。振動体として、第五振動体145、第六振動体146を備えている。駆動体として第五駆動体155、第六駆動体156を備えている。第五駆動体155は、第五駆動体本体部191と、第五圧電素子192とを備え、第六駆動体156は、第六駆動体本体部193と、第六圧電素子194を備えている。基体として第三基体163を備えている。本実施の形態の場合、第三基体163は、光学反射素子300を外部の構造部材に取り付けるための部材であり、第一基体161は第三回転揺動機構203の第五接続体125の先端に一体に取り付けられている。また、第三回転揺動機構203は、第一回転揺動機構201などと同様、第五振動体145に第五モニタ素子175が取り付けられ、第六振動体146に第六モニタ素子176が取り付けられている。   Specifically, as shown in FIG. 6, the third rotational rocking mechanism 203 is provided with a fifth connection body 125 and a sixth connection body 126 as connection bodies. The fifth connector 125 is disposed along the second rotation axis 102 passing through the reflector 110, and the tip portion is connected to the frame member including the first base 161 and the second base 162. A fifth vibrating body 145 and a sixth vibrating body 146 are provided as vibrating bodies. A fifth driver 155 and a sixth driver 156 are provided as drivers. The fifth driving body 155 includes a fifth driving body main portion 191 and a fifth piezoelectric element 192, and the sixth driving body 156 includes a sixth driving body main portion 193 and a sixth piezoelectric element 194. . A third base 163 is provided as a base. In the case of the present embodiment, the third base 163 is a member for attaching the optical reflecting element 300 to an external structural member, and the first base 161 is the tip of the fifth connector 125 of the third rotational rocking mechanism 203. Are integrally attached to the Further, in the third rotation rocking mechanism 203, the fifth monitor element 175 is attached to the fifth vibrating body 145, and the sixth monitoring element 176 is attached to the sixth vibration body 146, similarly to the first rotation rocking mechanism 201 and the like. It is done.

第四回転揺動機構204は、第二回転軸102に直交し反射体110の中心を含む仮想面に対し第三回転揺動機構203と面対称の位置関係にある。第四回転揺動機構204がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子は、第三回転揺動機構203のそれぞれに対し面対称に配置されている。   The fourth rotation rocking mechanism 204 is in a positional relationship of plane symmetry with the third rotation rocking mechanism 203 with respect to a virtual plane orthogonal to the second rotation axis 102 and including the center of the reflector 110. The connection body, the vibration body, the driving body, the base body, and the monitor element, which are respectively provided in the fourth rotation rocking mechanism 204, are arranged in plane symmetry with respect to each of the third rotation rocking mechanism 203.

具体的には、接続体として第三回転揺動機構203が備える第五接続体125、第六接続体126と面対称に、第四回転揺動機構204は、第七接続体127、第八接続体128を備えている。第七接続体127は、反射体110に対し第五接続体125の逆側に第二回転軸102に沿って配置され、第二基体162と先端部が連結されている。振動体として第三回転揺動機構203が備える第五振動体145、第六振動体146と面対称に、第四回転揺動機構204は、第七振動体147、第八振動体148を備えている。駆動体として第三回転揺動機構203が備える第五駆動体155、第六駆動体156と面対称に、第四回転揺動機構204は、第七駆動体157、第八駆動体158を備えている。第七駆動体157は、第七駆動体本体部195と、第七圧電素子196とを備え、第八駆動体158は、第八駆動体本体部197と第八圧電素子198を備える点も、第三回転揺動機構203と同様である。基体として第三回転揺動機構203が備える第三基体163と面対称に第四回転揺動機構204は、第四基体164を備えている。本実施の形態の場合、第三基体163と第四基体164とは、一体に連結されており、全体として矩形環状の枠部材を形成している。また、第四回転揺動機構204は、第三回転揺動機構203と面対称に、第七振動体147に第七モニタ素子177が取り付けられ、第八振動体148に第八モニタ素子178が取り付けられている。   Specifically, the fourth rotational rocking mechanism 204 is a seventh connecting body 127, an eighth connecting body 127, an eighth symmetrical body with the fifth connecting body 125 and the sixth connecting body 126 provided in the third rotational rocking mechanism 203 as connecting bodies. A connector 128 is provided. The seventh connection body 127 is disposed on the opposite side of the fifth connection body 125 with respect to the reflector 110 along the second rotation axis 102, and the second base body 162 and the tip end are connected. The fourth rotational rocking mechanism 204 includes a seventh vibrating body 147 and an eighth vibrating body 148 in plane symmetry with the fifth vibrating body 145 and the sixth vibrating body 146 included in the third rotational rocking mechanism 203 as vibrating bodies. ing. The fourth rotational rocking mechanism 204 includes a seventh driving body 157 and an eighth driving body 158 in plane symmetry with the fifth driving body 155 and the sixth driving body 156 provided in the third rotational rocking mechanism 203 as driving bodies. ing. The seventh driver 157 includes a seventh driver main body 195 and a seventh piezoelectric element 196, and the eighth driver 158 includes an eighth driver main body 197 and an eighth piezoelectric element 198. Similar to the third rotation rocking mechanism 203. The fourth rotary rocking mechanism 204 is provided with a fourth base 164 in plane symmetry with the third base 163 provided in the third rotary rocking mechanism 203 as a base. In the case of the present embodiment, the third base 163 and the fourth base 164 are integrally connected, and form a rectangular annular frame member as a whole. In the fourth rotational rocking mechanism 204, the seventh monitoring element 177 is attached to the seventh vibrating body 147 in plane symmetry with the third rotational rocking mechanism 203, and the eighth monitoring element 178 is mounted on the eighth vibrating body 148. It is attached.

以上実施の形態3にかかる光学反射素子300は、実施の形態1で記載した効果、および実施の形態2で記載した効果に加えて、第一回転揺動機構201、および第二回転揺動機構202により第一回転軸101を中心に回転揺動する反射体110を第一回転軸101と交差する第二回転軸102を中心にさらに回転揺動させることができる。従って、例えば反射させるレーザ光が1本の場合でも、レーザ光の照射位置を2次元的に掃引することができる。   The optical reflecting element 300 according to the third embodiment described above has the first rotational rocking mechanism 201 and the second rotational rocking mechanism in addition to the effects described in the first embodiment and the effects described in the second embodiment. By means of 202, it is possible to make the reflector 110, which rotates and swings around the first rotating shaft 101, rotate and swings around the second rotating shaft 102 that intersects the first rotating shaft 101. Therefore, for example, even when only one laser beam is reflected, the irradiation position of the laser beam can be two-dimensionally swept.

なお本実施の形態では、第一回転軸101と第二回転軸102とは、反射体110のほぼ中心で直交するように形成されている。これにより反射体110の中心が不動点となり、この不動部分に光を入射すれば、スクリーン上に投影される光の光路は一定となり、プロジェクタなどに光学反射素子300を用いた場合、画像を高精度に投影することができる。   In the present embodiment, the first rotation axis 101 and the second rotation axis 102 are formed to be orthogonal to each other substantially at the center of the reflector 110. As a result, the center of the reflector 110 becomes a fixed point, and if light is incident on this fixed part, the optical path of the light projected onto the screen becomes constant, and if the optical reflecting element 300 is used for a projector etc. It can be projected to accuracy.

さらに、反射体110と第一回転揺動機構201、第二回転揺動機構202、第三回転揺動機構203、および第四回転揺動機構204で構成される光学反射素子300の共振尖鋭度(Q値)が高くなるため、反射体110の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体110の安定な回転揺動が可能となる。   Furthermore, the resonance sharpness of the optical reflecting element 300 configured of the reflector 110, the first rotation rocking mechanism 201, the second rotation rocking mechanism 202, the third rotation rocking mechanism 203, and the fourth rotation rocking mechanism 204. Since the (Q value) is increased, the band of the drive frequency of the reflector 110 is narrowed. As a result, the influence of disturbance vibration is less likely to occur, and stable rotational rocking of the reflector 110 is possible.

なお上記実施の形態1〜3では、一対の振動体、および一対の駆動体で全体的に音叉形としている。これは、反射体110を囲む様に配置することで光学反射素子を小型化できるばかりでなく、振動体の先端、および駆動体の先端がそれぞれ自由端となるため、反射体110の振れ角度を効率よく大きくでき、また、小さなエネルギーで大きな振動エネルギーを得ることができるためである。ただし、本発明は、上記実施の形態1〜3に限定されるものではない。例えば振動体と駆動体とを1本の棒状に形成してもかまわない。   In the first to third embodiments, the tuning fork is generally formed by the pair of vibrators and the pair of drivers. This arrangement not only makes it possible to miniaturize the optical reflecting element by arranging it so as to surround the reflector 110, but also because the tip of the vibrator and the tip of the driver become free ends, the deflection angle of the reflector 110 It is because it can be made large efficiently and large vibrational energy can be obtained with small energy. However, the present invention is not limited to the first to third embodiments. For example, the vibrating body and the driving body may be formed in a single rod shape.

例えば、第一回転揺動機構201および第二回転揺動機構202を面対称に配置し、第三回転揺動機構203および第四回転揺動機構204を面対称に配置したが、これらをそれぞれ回転対称に配置してもかまわない。   For example, although the first rotation rocking mechanism 201 and the second rotation rocking mechanism 202 are arranged in a plane symmetry, and the third rotation rocking mechanism 203 and the fourth rotation rocking mechanism 204 are arranged in a plane symmetry, It may be arranged in rotational symmetry.

また圧電素子を駆動体本体部の片面に形成したが、両面に形成してもよい。さらに、振動体の表面にも圧電素子を形成してもかまわない。   Further, although the piezoelectric element is formed on one side of the drive body main part, it may be formed on both sides. Furthermore, a piezoelectric element may be formed on the surface of the vibrating body.

本発明にかかる光学反射素子に関して小型化できるという効果を有し、例えば小型のディスプレイ装置、小型のプロジェクタ、車載用のヘッドアップディスプレイ装置、電子写真方式の複写機、レーザープリンタ、光学スキャナ、光学レーダーなどに利用することができる。   The optical reflecting element according to the present invention has the effect of being miniaturized, for example, a small display device, a small projector, a vehicle head-up display device, an electrophotographic copying machine, a laser printer, an optical scanner, an optical radar It can be used to

100、100A、100B、200、300 光学反射素子
101 第一回転軸
102 第二回転軸
110 反射体
111 反射部
121 第一接続体
122 第二接続体
123 第三接続体
124 第四接続体
125 第五接続体
126 第六接続体
127 第七接続体
128 第八接続体
141 第一振動体
142 第二振動体
143 第三振動体
144 第四振動体
145 第五振動体
146 第六振動体
147 第七振動体
148 第八振動体
149 連結体
151 第一駆動体
152 第二駆動体
153 第三駆動体
154 第四駆動体
155 第五駆動体
156 第六駆動体
157 第七駆動体
158 第八駆動体
161 第一基体
162 第二基体
163 第三基体
164 第四基体
171 第一モニタ素子
172 第二モニタ素子
173 第三モニタ素子
174 第四モニタ素子
175 第五モニタ素子
176 第六モニタ素子
177 第七モニタ素子
178 第八モニタ素子
183 第一駆動本体部
184 第二駆動本体部
185 第一圧電素子
186 第二圧電素子
187 第三駆動体本体部
188 第四駆動体本体部
189 第三圧電素子
190 第四圧電素子
191 第五駆動体本体部
192 第五圧電素子
193 第六駆動体本体部
194 第六圧電素子
195 第七駆動体本体部
196 第七圧電素子
197 第八駆動体本体部
198 第八圧電素子
201 第一回転揺動機構
202 第二回転揺動機構
203 第三回転揺動機構
204 第四回転揺動機構
100, 100A, 100B, 200, 300 Optical reflecting element 101 First rotating shaft 102 Second rotating shaft 110 Reflector 111 Reflecting portion 121 First connector 122 Second connector 123 Third connector 124 Fourth connector 125 Fourth connector Fifth connection body 126 sixth connection body 127 seventh connection body 128 eighth connection body 141 first vibrating body 142 second vibrating body 143 third vibrating body 144 fourth vibrating body 145 fifth vibrating body 146 sixth vibrating body 147 fourth Seventh oscillator 148 eighth oscillator 149 connected body 151 first driver 152 second driver 153 third driver 154 fourth driver 155 fifth driver 156 sixth driver 157 seventh driver 158 eighth drive Body 161 first base 162 second base 163 third base 164 fourth base 171 first monitor element 172 second monitor element 173 third monitor element 174 fourth monitor element 175 fifth monitor element 176 sixth monitor element 177 seventh monitor element 178 eighth monitor element 183 first drive main body 184 second drive main body 185 first piezoelectric element 186 second piezoelectric element 187 third driver main body 188 Fourth drive body portion 189 Third piezoelectric element 190 Fourth piezoelectric element 191 Fifth drive body portion 192 Fifth piezoelectric element 193 Sixth drive body portion 194 Sixth piezoelectric element 195 Seventh drive body portion 196 Seventh Piezoelectric element 197 eighth drive body portion 198 eighth piezoelectric element 201 first rotation rocking mechanism 202 second rotation rocking mechanism 203 third rotation rocking mechanism 204 fourth rotation rocking mechanism

Claims (8)

第一回転軸を中心として回転揺動し、光を反射する反射体と、
前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第一接続体と、
前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第一振動体と、
前記第一回転軸に対し前記第一振動体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第二振動体と、
前記第一振動体の先端部に連結され、前記第一振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第一駆動体と、
前記第二振動体の先端部に連結され、前記第二振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第二駆動体と、
第一基体に対し前記第一振動体、および前記第二振動体を振動可能に接続する第二接続体とを備え、
前記第一接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
光学反射素子。
A reflector that pivots about the first axis of rotation and reflects light;
A first connection body disposed along the first rotation axis, the reflector and the tip portion being connected;
A first vibrating body extending in a direction intersecting the first rotation axis and coupled to a proximal end of the first connector;
A second vibrating body extending in a direction intersecting the first rotating shaft on the opposite side of the first vibrating body with respect to the first rotating shaft, and connected to a base end of the first connection body;
A first driving body connected to a tip end of the first vibrating body, for rotating and rocking the first connection body via the first vibrating body;
A second driving body connected to a tip end of the second vibrating body, for rotating and rocking the first connection body via the second vibrating body;
And a second connecting body that vibratably connects the first vibrating body and the second vibrating body to a first base body,
The optical reflecting element in which the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the first connection body is weaker than the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the second connection body.
前記反射体に対し前記第一接続体の逆側に前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第三接続体と、
前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第三接続体の基端部に連結される第三振動体と、
前記第一回転軸に対し前記第三接続体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第三接続体の基端部に連結される第四振動体と、
前記第三振動体の先端部に連結され、前記第三振動体を介して前記第三接続体を揺動状態で回転させる第三駆動体と、
前記第四振動体の先端部に連結され、前記第四振動体を介して前記第三接続体を揺動状態で回転させる第四駆動体と、
第二基体に対し前記第三振動体、および前記第四振動体を振動可能に接続する第四接続体とを備え
前記第三接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項1に記載の光学反射素子。
A third connection body disposed along the first rotation axis on the opposite side of the first connection body with respect to the reflector, and in which the reflector and a tip end portion are connected;
A third vibrating body extending in a direction intersecting the first rotation axis and coupled to a proximal end of the third connector;
A fourth vibrating body extending in a direction intersecting the first rotation axis on the opposite side of the third connection body with respect to the first rotation axis, and connected to a proximal end of the third connection body;
A third driving body connected to a tip end of the third vibrating body and rotating the third connection body in a swinging state via the third vibrating body;
A fourth driving body connected to a tip end of the fourth vibrating body, and rotating the third connection body in a swinging state via the fourth vibrating body;
The torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the third connection body includes the fourth connection body vibratably connecting the third vibration body and the fourth vibration body to a second base body, The optical reflecting element according to claim 1, which is weaker than the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the second connector.
前記第一回転軸と交差する方向に延在する第二回転軸に沿って配置され、前記第一基体と先端部が連結される第五接続体と、
前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第五接続体の基端部に連結される第五振動体と、
前記第二回転軸に対し前記第五振動体の逆側において前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第五接続体の基端部に連結される第六振動体と、
前記第五振動体の先端部に連結され、前記第五振動体を介して前記第五接続体を回転揺動させる第五駆動体と、
前記第六振動体の先端部に連結され、前記第六振動体を介して前記第五接続体を回転揺動させる第六駆動体と、
第三基体に対し前記第五振動体、および前記第六振動体を振動可能に接続する第六接続体とを備え、
前記第五接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第六接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項1または2に記載の光学反射素子。
A fifth connector disposed along a second rotation axis extending in a direction intersecting with the first rotation axis, the first base and the tip portion being connected;
A fifth oscillator extending in a direction intersecting with the second rotation axis and coupled to a proximal end of the fifth connector;
A sixth vibrating body extending in a direction intersecting with the second rotating shaft on the opposite side of the fifth vibrating body with respect to the second rotating shaft, and connected to a base end of the fifth connection body;
A fifth driving body connected to a tip end portion of the fifth vibrating body, which rotationally swings the fifth connection body via the fifth vibrating body;
A sixth driving body connected to a tip end portion of the sixth vibrating body, which rotationally swings the fifth connection body via the sixth vibrating body;
And a sixth connector vibratably connecting the fifth vibrator and the sixth vibrator to a third base,
The optical reflecting element according to claim 1 or 2, wherein the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the fifth connection body is weaker than the torsional rigidity per unit length in the weakest portion of the sixth connection body. .
前記反射体に対し前記第五接続体の逆側に前記第二回転軸に沿って配置され、前記第一基体と先端部が連結される第七接続体と、
前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第七接続体の基端部に連結される第七振動体と、
前記第二回転軸に対し前記第七振動体の逆側において前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第七接続体の基端部に連結される第八振動体と、
前記第七振動体の先端部に連結され、前記第七振動体を介して前記第七接続体を回転揺動させる第七駆動体と、
前記第八振動体の先端部に連結され、前記第八振動体を介して前記第七接続体を回転揺動させる第八駆動体と、
第四基体に対し前記第七振動体、および前記第八振動体を振動可能に接続する第八接続体とを備え、
前記第七接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第八接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項3に記載の光学反射素子。
A seventh connection body disposed along the second rotation axis on the opposite side of the fifth connection body with respect to the reflector, and in which the first base and the tip end portion are connected;
A seventh vibrator extending in a direction intersecting with the second rotation axis and coupled to a proximal end of the seventh connection body;
An eighth vibrating body extending in a direction intersecting the second rotating shaft on the opposite side of the seventh vibrating body with respect to the second rotating shaft, and connected to a proximal end of the seventh connection body;
A seventh driving body connected to a tip end portion of the seventh vibrating body, for rotating and rocking the seventh connection body via the seventh vibrating body;
An eighth driving body connected to a tip end portion of the eighth vibrating body, for rotating and rocking the seventh connection body via the eighth vibrating body;
And an eighth connecting body that vibratably connects the seventh vibrating body and the eighth vibrating body to a fourth base body,
The optical reflecting element according to claim 3, wherein the torsional rigidity per unit length in the weakest part of the seventh connection body is weaker than the torsional rigidity per unit length in the weakest part of the eighth connection body.
前記第一回転軸に直交する断面において、前記第一接続体は、前記第一回転軸に沿って均一の形状および均一の面積であり、前記第二接続体は、前記第一回転軸に沿って均一の形状および均一の面積である
請求項1から4のいずれか一項に記載の光学反射素子。
In a cross section orthogonal to the first rotation axis, the first connection body has a uniform shape and a uniform area along the first rotation axis, and the second connection body extends along the first rotation axis. The optical reflecting element according to any one of claims 1 to 4, which has a uniform shape and a uniform area.
前記反射体の反射面に平行な面内の前記第一回転軸と直交する方向における前記第一接続体の長さは、前記第二接続体の長さよりも短い
請求項1から5のいずれか一項に記載の光学反射素子。
The length of the said 1st connection body in the direction orthogonal to the said 1st rotation axis in the surface parallel to the reflective surface of the said reflector is shorter than the length of the said 2nd connection body in any one of Claim 1 to 5 The optical reflective element as described in one term.
前記反射体の反射面に直交する方向における前記第一接続体の長さは、前記第二接続体の長さよりも短い
請求項1から6のいずれか一項に記載の光学反射素子。
The optical reflecting element according to any one of claims 1 to 6, wherein a length of the first connection body in a direction orthogonal to the reflection surface of the reflector is shorter than a length of the second connection body.
前記第二接続体は、ねじり剛性を高める付着部を備える
請求項1から7のいずれか一項に記載の光学反射素子。
The optical reflecting element according to any one of claims 1 to 7, wherein the second connection body includes an attachment portion that enhances torsional rigidity.
JP2017210827A 2017-10-31 2017-10-31 Optical reflection element Pending JP2019082625A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017210827A JP2019082625A (en) 2017-10-31 2017-10-31 Optical reflection element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017210827A JP2019082625A (en) 2017-10-31 2017-10-31 Optical reflection element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019082625A true JP2019082625A (en) 2019-05-30

Family

ID=66670403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017210827A Pending JP2019082625A (en) 2017-10-31 2017-10-31 Optical reflection element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019082625A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021106488A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light control system and optical reflection element
WO2023063067A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Drive element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021106488A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light control system and optical reflection element
CN114730072A (en) * 2019-11-27 2022-07-08 松下知识产权经营株式会社 Light control system and optical reflection element
WO2023063067A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Drive element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7113377B2 (en) optical reflective element
WO2020045152A1 (en) Reflective optical element
JP5582518B2 (en) Optical scanning device
WO2009130902A1 (en) Meandering oscillator, optical reflecting element using meandering oscillator and image projection device using meandering oscillator
WO2009096182A1 (en) Optical reflection element
JP5240953B2 (en) Optical beam scanning device
WO2008044470A1 (en) Optical scanning device
JP5239379B2 (en) Optical reflection element
JP2009258210A (en) Optical reflection element
JP2019082625A (en) Optical reflection element
JP5045470B2 (en) Optical reflection element
WO2021193466A1 (en) Optical control system
JP5239382B2 (en) Optical reflection element
WO2021106488A1 (en) Light control system and optical reflection element
WO2021193669A1 (en) Optical reflector element and optical reflector system
WO2021193611A1 (en) Optical reflection element and light control system
JP5045532B2 (en) Optical reflection element
JP5045463B2 (en) Optical reflection element
JP2009217093A (en) Optical reflection element
JP2009244602A (en) Optical reflection element
JP2009217207A (en) Optical reflection element
JP2014089252A (en) Optical scanner
JP2009222841A (en) Optical reflecting element
JP2014186238A (en) Piezoelectric component, light source device, and printing device
JP2009192782A (en) Optical reflecting element