JP2022073956A - Light deflector, analyzer, optical system, resin discrimination system, distance measuring device, and movable body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光偏向器、分析装置、光学システム、樹脂判別システム、距離測定装置および移動体に関する。 The present invention relates to a light deflector, an analyzer, an optical system, a resin discrimination system, a distance measuring device and a moving body.
近年、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンやガラスを微細加工して製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの開発が進んでいる。 In recent years, with the development of micromachining technology applying semiconductor manufacturing technology, the development of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices manufactured by microfabrication of silicon and glass is progressing.
例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳデバイスとして、反射部を有する可動部と弾性梁とをウエハ上に一体に形成し、弾性梁に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した駆動梁によって、可動部を揺動させる構成が開示されている。 For example, in Patent Document 1, as a MEMS device, a movable portion having a reflective portion and an elastic beam are integrally formed on a wafer, and the elastic beam is movable by a drive beam formed by superimposing a thin-film piezoelectric material on the elastic beam. A configuration for swinging the portion is disclosed.
このようなＭＥＭＳデバイス等を用いた光偏向器は、対象物までの距離を計測するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、およびリサイクル材料として樹脂種ごとの選別回収に用いられる樹脂種選別装置などへの搭載が検討されている。ＬｉＤＡＲなどにおいては、光を広角に走査する必要がある。そこで、駆動梁が折り返し部（ミアンダ構造）を有することにより、従来よりも可動部分を長くしたＭＥＭＳデバイスが開発されている。 Light deflectors using such MEMS devices and the like are used for LiDAR (Light Detection and Ranging) that measures the distance to an object, and a resin type sorting device that is used for sorting and collecting each resin type as a recycled material. Installation is being considered. In LiDAR and the like, it is necessary to scan light at a wide angle. Therefore, a MEMS device has been developed in which the moving beam has a folded portion (munder structure) so that the movable portion is longer than before.
しかしながら、ミアンダ構造のＭＥＭＳデバイスでは、衝撃による大きな加速度によって反射部を中心とした折り返し部が引き延ばされて大きく飛び出してしまい、反射部や梁部、またはその接続部、梁部と支持部との接続部が破損しやすいという懸念があった。 However, in the MEMS device having a meander structure, the folded portion centered on the reflective portion is stretched and greatly protrudes due to the large acceleration due to the impact, and the reflective portion, the beam portion, or the connection portion thereof, the beam portion and the support portion are formed. There was a concern that the connection part of the was easily damaged.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光偏向器が破損してしまうことを抑制し、信頼性の高い光偏向器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to prevent the optical deflector from being damaged and to provide a highly reliable optical deflector.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、反射部を有する可動部と、前記可動部を揺動可能に支持する複数の駆動梁と、前記駆動梁を支持する支持部と、前記駆動梁と接触可能に設けられた規制部と、を有する光偏向装置において、前記規制部は、前記駆動梁をまたぐように、前記支持部に設けられた第１の接続部と、前記支持部に設けられた前記第１の接続部とは異なる第２の接続部とに接続されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention has a movable portion having a reflective portion, a plurality of drive beams that swingably support the movable portion, and a support portion that supports the drive beam. In an optical deflection device having a restricting portion provided so as to be in contact with the drive beam, the restricting portion has a first connecting portion provided on the support portion so as to straddle the drive beam. It is characterized in that it is connected to a second connection portion different from the first connection portion provided on the support portion.
本発明によれば、信頼性の高い光偏向器を提供することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that a highly reliable light deflector can be provided.
以下に添付図面を参照して、光偏向器、分析装置、光学システム、樹脂判別システム、距離測定装置および移動体の実施の形態を詳細に説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための光偏向器を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。 Hereinafter, embodiments of a light deflector, an analyzer, an optical system, a resin discrimination system, a distance measuring device, and a moving body will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted. Further, the embodiments shown below exemplify an optical deflector for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments shown below. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description, but are intended to be exemplified. It is a thing. In addition, the size and positional relationship of the members shown in the drawings may be exaggerated in order to clarify the explanation.
以下に示す各図面では、便宜上、光偏向器における可動部の揺動軸に平行な方向をＸ方向とし、可動部の揺動軸に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに直交する方向（高さ方向）をＺ方向とする。またＥ軸を揺動軸とする。 In each of the drawings shown below, for convenience, the direction parallel to the swing axis of the movable part of the optical deflector is the X direction, the direction orthogonal to the swing axis of the movable part is the Y direction, and the X direction and the Y direction, respectively. The direction orthogonal to (height direction) is the Z direction. Further, the E axis is used as a swing axis.
（第１の実施の形態）
＜光偏向器１００の全体構成例＞
図１は、第１の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成を示す図である。図１（ａ）は光偏向器１００を＋Ｚ方向から見た平面図、図１（ｂ）は光偏向器１００を＋Ｙ方向から見た側面図である。
(First Embodiment)
<Overall configuration example of
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the
図１に示すように、光偏向器１００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスである。光偏向器１００は、可動装置１３と、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuits）１７０とを有する。さらに、光偏向器１００は、規制部として機能する上部規制部１９０を有する。
As shown in FIG. 1, the
可動装置１３は、反射部１４を有する可動部１２０と、可動部１２０を挟むように、可動部１２０をＥ軸回りに揺動可能に支持する１対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂとを有する。また１対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを支持する１対の支持部１４０ａ，１４０ｂと、１対の支持部１４０ａ，１４０ｂを固定する台座部７０とを有する。反射部１４は、可動部１２０の＋Ｚ方向側の面状に形成され、入射光を反射する反射部の一例である。
The
回路基板１８０は、可動装置１３を駆動させる駆動手段の一例である。回路基板１８０は、可動装置１３を駆動させる駆動装置（駆動回路）、及び駆動装置を制御する制御装置（制御回路）等を含むことができる。
The
フレキシブル配線基板１７０は、柔軟性があり、変形した場合にも電気的特性を維持する特性を有する配線基板であり、回路基板１８０からの電圧を可動装置１３に印加する入力配線基板の一例である。
The
可動装置１３における支持部１４０ｂの＋Ｚ方向側の面には、電極接続部１５０が設けられている。電極接続部１５０は、駆動梁１３０ａ，１３０ｂに設けられた圧電駆動部にフレキシブル配線基板１７０から電圧を入力するための電圧入力部の一例である。電極接続部１５０は、フレキシブル配線基板１７０の一端に設けられた配線側電極部に、装置側コネクタ１７１を介して電気的に接続している。
An
またフレキシブル配線基板１７０の他端に設けられた配線側電極部は、回路基板１８０に設けられた回路側電極部１８２に、基板側コネクタ１８１を介して電気的に接続している。可動装置１３は、フレキシブル配線基板１７０を通して回路基板１８０から印加される駆動電圧により、可動部１２０をＥ軸回りに揺動させ、反射部１４による反射光をＥ軸と直交する方向に走査することができる。
Further, the wiring-side electrode portion provided at the other end of the
ここで、反射部１４による反射光の走査角度を拡大するためには、可動部１２０の揺動角度を大きくすることが好ましい。しかし、Ｚ方向における可動部１２０と回路基板１８０との間の距離が短い構成で可動部１２０の揺動角度を大きくすると、大きく揺動した際に、可動部１２０の－Ｚ方向側にある回路基板１８０に可動部１２０がぶつかるため、可動部１２０の揺動角度が制限される場合がある。
Here, in order to increase the scanning angle of the reflected light by the reflecting
そのため実施形態では、可動部１２０と回路基板１８０との間に台座部７０を設けてＺ方向における可動部１２０と回路基板１８０との間の距離ｈを長くし、可動部１２０の揺動角度が大きくなった場合にも、回路基板１８０に可動部１２０がぶつからないようにしている。
Therefore, in the embodiment, the
また、Ｚ方向における可動部１２０と回路基板１８０との間の距離ｈが長い場合に、可動装置１３の電極接続部１５０と回路基板１８０の回路側電極部１８２とをワイヤボンディング等により接続すると、接続で用いるワイヤ等の配線が切断されやすくなったり、電極同士の接合が外れやすくなったりする。これにより機械的（接合）及び電気的な接続の安定性が低下する場合がある。
Further, when the distance h between the
実施形態では、フレキシブル配線基板１７０を介して可動装置１３と回路基板１８０を接続し、また可動装置１３の電極接続部１５０とフレキシブル配線基板１７０の配線側電極部を、異方性導電樹脂膜を挟んで接続する。これにより、可動装置１３と回路基板１８０を安定して接続可能にしている。
In the embodiment, the
＜可動装置１３の構成例＞
次に、図２－１および図２－２を参照して、可動装置１３の構成について説明する。
<Configuration example of
Next, the configuration of the
図２－１は、１軸方向に光偏向可能な両端支持梁タイプの可動装置１３の構成例を示す平面図である。図２－１に示すように、可動装置１３は、入射した光を反射する反射部１４と、反射部１４が形成された可動部１２０と、駆動梁１３０ａ，１３０ｂと、支持部１４０ａ，１４０ｂとを有する。なお、図２－１では矩形状の反射部１４を例示しているが、反射部１４の形状はこれに限定されるものではなく、円形、楕円形等の他の形状であってもよい。
FIG. 2-1 is a plan view showing a configuration example of a
駆動梁１３０ａ，１３０ｂは、可動部１２０を挟むように、可動部１２０をＸ軸に平行なＥ軸回りに揺動可能に支持する一対の駆動梁の一例である。駆動梁１３０ａ，１３０ｂは、可動部１２０を揺動させることで、可動部１２０に設けられた反射部１４の傾きを変化させることができる。支持部１４０ａ，１４０ｂは、１対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを支持する一対の支持部の一例である。支持部１４０ａは駆動梁１３０ａを支持し、支持部１４０ｂは駆動梁１３０ｂを支持する。
The drive beams 130a and 130b are examples of a pair of drive beams that swingably support the
駆動梁１３０ａは、複数の梁部材１３３を含むミアンダ構造（折り返し構造）で構成された蛇行梁の一例である。駆動梁１３０ａの一端は可動部１２０の外周部に接続し、他端は支持部１４０ａの内周部に接続している。駆動梁１３０ａに含まれる複数の梁部材１３３のそれぞれには、圧電駆動部１３１ａ～１３１ｄが形成されている。圧電駆動部１３１ａ～１３１ｄのそれぞれは、駆動部材の一例であり、駆動梁１３０ａを変形させることできる。
The
駆動梁１３０ｂは、複数の梁部材１３３を含むミアンダ構造で構成された蛇行梁の一例である。駆動梁１３０ｂの一端は、可動部１２０の外周部に接続し、他端は支持部１４０ｂの内周部に接続している。駆動梁１３０ｂに含まれる複数の梁部材１３３のそれぞれには、圧電駆動部１３２ａ～１３２ｄが形成されている。圧電駆動部１３２ａ～１３２ｄのそれぞれは、駆動部材の一例であり、駆動梁１３０ｂを変形させることができる。
The
駆動梁１３０ａが可動部１２０に接続する箇所と、駆動梁１３０ｂが可動部１２０に接続する箇所は、反射部１４の中心に対して点対称に配置されている。また、駆動梁１３０ａが支持部１４０ａに接続する箇所と、駆動梁１３０ｂが支持部１４０ｂに接続する箇所は、反射部１４の中心に対して点対称となる位置関係に配置されているが、反射部１４と平行な平面上にあってＥ軸と垂直な線（すなわちＹ軸と平行な線）に対して線対称な位置関係に配置されていてもよい。
The portion where the
支持部１４０ｂは、回路基板１８０（図１参照）から電圧を入力するための電極接続部１５０を面上（＋Ｚ方向側）に有する。電極接続部１５０は、正の電圧が入力される正電極接続部１５０ａと、ＧＮＤに接続されるＧＮＤ接続部１５０ｂと、負の電圧が入力される負電極接続部１５０ｃとを含んで構成されている。正電極接続部１５０ａと、ＧＮＤ接続部１５０ｂと、負電極接続部１５０ｃは、Ｅ軸に交差する方向（Ｙ方向）に配列する複数の電圧入力部の一例である。また正電極接続部１５０ａ，ＧＮＤ接続部１５０ｂ，負電極接続部１５０ｃが配列する方向は、駆動梁１３０ａ、又は駆動梁１３０ｂを構成する複数の梁部材１３３のそれぞれの長手方向（Ｙ方向）に沿っている。
The
可動部１２０の面上（＋Ｚ方向側）における反射部１４以外の領域と、駆動梁１３０ａ，１３０ｂのそれぞれの面上（＋Ｚ方向側）には、少なくとも一つ以上の配線１２３が設けられている。可動部１２０の面上における反射部１４以外の領域に設けられた配線１２３が複数である場合、反射部１４を囲むように設けられることが好ましい。このような構成とすることにより、重量の偏りを抑制することができる。駆動梁１３０ａに設けられた圧電駆動部１３１ａ～１３１ｄは、可動部１２０の面上を通る配線１２３によって、支持部１４０ｂに設けられた電極接続部１５０に電気的に接続している。配線１２３は、電極接続部１５０から入力される電圧を圧電駆動部１３２ａ～１３２ｄのそれぞれに伝導し、また可動部１２０の面上を通って圧電駆動部１３１ａ～１３１ｄのそれぞれに伝導する。電極接続部１５０から入力される駆動電圧は、配線１２３により駆動梁１３０ａ及び１３０ｂの両方に印加される。
At least one or more wiring 123s are provided on the surface of the movable portion 120 (on the + Z direction side) and on the respective surfaces (+ Z direction side) of the drive beams 130a and 130b. .. When there are a plurality of
また配線１２３は、正の電圧を伝導する正電圧導線１２３ａと、ＧＮＤに接続されるＧＮＤ導線１２３ｂと、負の電圧を伝導する負電圧導線１２３ｃとを含んで構成されている。正電圧導線１２３ａは正電極接続部１５０ａに接続し、ＧＮＤ導線１２３ｂはＧＮＤ接続部１５０ｂに接続し、負電圧導線１２３ｃは負電極接続部１５０ｃに接続している。
Further, the
また、支持部１４０ａと支持部１４０ｂとの間で、図中Ｙ方向に沿う可動部１２０の両側には、支持部等の障害物が存在しない開放領域である光通過領域１６，１７が設けられている。光通過領域１６及び１７は、可動部１２０が揺動した場合に、反射部１４による反射光を通過させる部位である。なお、光通過領域１６，１７は、部材が存在しない空隙であってもよいし、空隙の少なくとも一部に光を透過するガラス等の部材を含む構成であってもよい。なお、光通過領域１６及び１７は、Ｅ軸から離れるにつれてＥ軸に沿った方向の幅が広くなるテーパ状に形成されていてもよい。
Further, between the
図２－２は、支持部１４０ａと支持部１４０ｂとが一体であり、支持部が可動部１２０を囲む枠状の形状である可動装置１３の構成例である。反射部１４が回転振動することによって走査される光が支持部１４０に当たることない場合、または当たることによる影響を気にしない場合には、支持部を枠状にすることが可能である。支持部を枠状にすることによって、半導体ウエハ状態から個片化した後のハンドリング作業が容易になり、さらに支持部１４０を台座部７０に接着する作業が容易になるという利点がある。
FIG. 2-2 is a configuration example of the
また、枠状の支持部１４０には配線を配置することができるので、反射部１４のミラー周りに配線を配置することなく、電極パッド１５０から圧電駆動部１３１ａ～１３１ｄに電圧を供給することが可能である。
Further, since the wiring can be arranged on the frame-shaped support portion 140, the voltage can be supplied from the
可動装置１３は、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理により成形し、成形した基板上に反射部１４や駆動梁１３０、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
In the
＜台座部７０の構成例＞
次に、可動装置１３における台座部７０の構成について説明する。図３－１は、台座部７０の構成の一例を示す斜視図である。図３－１に示すように、台座部７０は、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とを有する。また台座部７０は、反射部１４で反射された光を通過させる光通過部７３，７４を有する。
<Structure example of
Next, the configuration of the
側壁部材７１ａは、Ｚ軸に直交する断面がコの字型形状の部材であり、コの字の開放側が＋Ｘ方向を向くようにして、板状の部材である底部部材７２の＋Ｚ側の面に接着等で固定されている。側壁部材７１ｂも同様に、Ｚ軸に直交する断面がコの字型形状の部材であり、コの字の開放側が－Ｘ方向を向くようにして、底部部材７２の＋Ｚ側の面に接着等で固定されている。
The
下部規制部７１ｃ，７１ｄは、可動装置１３の下部（－Ｚ方向）に配置し、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、同じ部材で構成される。図３－１に示すように、下部規制部７１ｃ，７１ｄは、側壁部材７１ａ及び７１ｂの一部に接続し、可動装置１３の回転軸Ｅと平行の方向に延伸して、駆動梁１３０ａ，１３０ｂの下に配置される。可動装置１３が回転振動するときに可動装置１３と下部規制部７１ｃ，７１ｄが接触しないように、反射部１４の下部には下部規制部７１ｃ，７１ｄは存在しない。可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂは折り返し構造（ミアンダ構造）によって変形量を積算して反射部１４を揺動させるので、駆動梁１３０ａ，１３０ｂのＺ方向の変位量は支持部１４０から反射部１４に向かって大きくなる。そのため、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと下部規制部７１ｃ，７１ｄが接触しないように、可動装置１３の支持部１４０から反射部１４の下部に向かってＺ方向の高さが低くなるように傾斜がついている。
The
図３－２の下部規制部７１ｃ’，７１ｄ’は、側壁部材７１ａ及び７１ｂに接続する辺の長さが反射部１４側の先端よりも太い形状である。
The lower regulation portions 71c'and 71d' in FIG. 3-2 have a shape in which the length of the side connected to the
さらに、図３－３の下部規制部７１ｃ”，７１ｄ”は、側壁部材７１ａ及び７１ｂに接続する辺の長さがＹ軸方向に反射部１４の回転の軸を中心にして非対称である。
Further, in the
図２－１に示す可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが支持部１４０ａ，１４０ｂに接続する部分の位置に対応する図３－３の下部規制材７１ｃ”，７１ｄ”は、そのＹ軸方向は台座の側壁部材７１ａ及び７１ｂの隅部まで達している。
The lower restricting
但し、側壁部材７１ａ，７１ｂと、底部部材７２は一体化された部材であってもよい。金属系の材料を用いる場合は、鋳造、切削加工、金属射出成形等により、このような部材を製作することができる。また、樹脂系の材料を用いる場合は、射出成形や３Ｄプリンタ等により、このような部材を製作することができる。側壁部材７１ａ，７１ｂは＋Ｚ側の面で支持部１４０ａ，１４０ｂを固定することができる。
However, the
光通過部７３，７４は、側壁部材７１ａと側壁部材７１ｂをＸ方向に間隔を空けて配置することで形成された空間である。台座部７０の－Ｙ側には光通過部７３が形成され、台座部７０の＋Ｙ側には光通過部７４が形成されている。
The
この光通過部７３，７４は、部材が存在しない空隙であってもよいし、空隙の少なくとも一部に光を透過するガラス等の部材を含む構成であってもよい。また光通過部７３，７４は、Ｘ軸から離れるにつれてＸ軸に沿った方向の幅が広くなるテーパ状に形成されていてもよい。
The
ここで、図４は台座部７０の構成の別の一例を示す斜視図である。図４に示すように、側壁部材７１ａ，７１ｂが下部規制部７１ｃによって一体化された構造であってもよい。この場合、図４に示すように下部規制部７１ｃは、可動装置１３の可動装置１３が回転振動するときに接触しないように、下部規制部７１ｃの高さ（Ｚ）は可動装置１３の反射部１４の下部が最も小さく、可動装置１３の支持部１４０から反射部１４の下部に向かってＺ方向の高さが低くなるように傾斜がついている。
Here, FIG. 4 is a perspective view showing another example of the configuration of the
下部規制部７１ｃ，７１ｄは可動装置１３が揺動したり静止したりする状態では、両者が接触することはないが、落下させたときの加速度や衝撃による加速度が加わると、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが引き延ばされても、駆動梁１３０ａ，１３０ｂの反射部１４が下部規制部７１ｃ，７１ｄによって破壊限界以上に大きく変位することがないので、破損を防ぐことができる。
The
さらに、下部規制部７１ｃ，７１ｄが支持部１４０から反射部１４の下部に向かってＺ方向の高さが低くなるように傾斜がついていることで、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが引き延ばされて駆動梁１３０ａ，１３０ｂまたは反射部１４が下部規制部７１ｃ，７１ｄに接触するときに、接触し始める時間と最後に接触する時間の間隔を短くすることができる。言い換えると、駆動梁１３０ａ，１３０ｂまたは反射部１４の一部で局所的に引き延ばされて応力が集中する部分がなくなることで特定の壊れやすい部分がないという効果がある。
Further, the
図３－２の下部規制部７１ｃ’，７１ｄ’と図４－２の下部規制部７１ｃ’は、側壁部材７１ａ及び７１ｂに接続する辺の長さが反射部１４側に配置する中央部よりも太い形状であることにより、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが引き延ばされて駆動梁１３０ａ，１３０ｂまたは反射部１４が下部規制部７１ｃ’または７１ｄ’に接触するときに、接触し始める時間と最後に接触する時間の間隔をより短くすることができる。言い換えると、駆動梁１３０ａ，１３０ｂまたは反射部１４の一部で局所的に引き延ばされて応力が集中する部分がなくなることで特定の壊れやすい部分がないという効果がある。
The lower restricting portions 71c'and 71d' in FIG. 3-2 and the lower restricting
さらに、図３－３の下部規制部７１ｃ”，７１ｄ”と図４－３の下部規制部７１ｃ”については、図２－１に示す可動装置１３では駆動梁１３０ａ，１３０ｂが支持部１４０ａ，１４０ｂに接続する部分は応力が集中して破損しやすいという課題があるところ、破損しやすい位置に対応して下部規制材７１ｃ”，７１ｄ”が駆動梁１３０ａ，１３０ｂの近くにあることにより、これまで破損しやすかった駆動梁が支持部に接続する部分の破損を防止できるという効果がある。
Further, regarding the
また、図４に示す構造は、図３－１に示す構造に比べて衝撃による加速度が加わった時に、Ｚ－方向のミラー面１４の変位量が小さく、さらにミラー面１４が台座部７０に加速されて衝突することがないので、特にミラー面１４の破損とミラー面１４と駆動梁１３０ａ，１３０ｂの接続部の破損を防ぐことができる。
Further, in the structure shown in FIG. 4, the displacement amount of the
＜フレキシブル配線基板１７０の構成例＞
次に、フレキシブル配線基板１７０の構成について説明する。図５は、可動装置１３とフレキシブル配線基板１７０の接続部分の構成の一例を説明する分解斜視図である。
<Configuration example of
Next, the configuration of the
図５に示すように、光偏向器１００は、可動装置１３と、フレキシブル配線基板１７０と、異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Anisotropic Conductive Film）３０とを有する。可動装置１３とフレキシブル配線基板１７０は、異方性導電樹脂膜の一例としての異方性導電フィルム３０を挟んで接続される。
As shown in FIG. 5, the
異方性導電樹脂膜は、熱硬化性又は紫外線硬化性等と云った特性を有する樹脂の内部に多数の導電粒子を分散して構成される。異方性導電樹脂膜は、加熱圧着することで、圧着部の厚み方向には導電性を示し、一方、圧着部の面方向では絶縁性を示す電気的異方性を有する。これにより、機械的接続（接合）と同時に電気的接続を容易に可能にする。この異方性材樹脂膜には、フィルム状の異方性導電フィルム（ＡＣＦ）とペースト状の異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）の２種類がある。 The anisotropic conductive resin film is formed by dispersing a large number of conductive particles inside a resin having properties such as thermosetting property and ultraviolet curable property. The anisotropic conductive resin film has electrical anisotropy that exhibits conductivity in the thickness direction of the crimping portion and insulating property in the surface direction of the crimping portion by heat crimping. This facilitates electrical connection at the same time as mechanical connection (joining). There are two types of the anisotropic material resin film, a film-shaped anisotropic conductive film (ACF) and a paste-shaped anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste).
可動装置１３の支持部１４０ｂには、フレキシブル配線基板１７０との電気的接続用の電極接続部（ランド部）１５０が設けられている。フレキシブル配線基板１７０は、ベースフィルム２１と、ベースフィルム２１の裏面に設けられた複数の導体配線２２と、導体配線２２を覆うカバーフィルム２３を含んで構成される。カバーフィルム２３で覆われていない導体配線２２の一端が、可動装置１３の電極接続部１５０に接続される配線側電極部２４を形成している。
The
異方性導電フィルム３０は、電極接続部１５０の全てと、フレキシブル配線基板１７０の端子部全てを覆うことができる大きさとすることで、長期に安定な導電性を得ることができる。さらにフレキシブル配線基板１７０の幅と同等、もしくはそれ以上の長さとすることで、接合強度を向上することができる。
The anisotropic
電極接続部１５０と、配線側電極部２４とを対向配置し、両電極部の間に異方性導電フィルム３０を挟んで加熱圧着することで、可動装置１３とフレキシブル配線基板１７０との電気的接続が行われる。なおフレキシブル配線基板１７０の他端は、回路基板１８０の電極に接続される。
The
本実施形態では、フィルム状の異方性導電フィルム３０を用いた可動装置１３とフレキシブル配線基板１７０との接続例を示したが、ペースト状の異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いてもよい。ＡＣＦとＡＣＰは電気的異方性を有するため、これらを用いることで、可動装置１３の電極間距離を、例えば２０μｍ程度まで狭くすることができる。また電極間距離を狭くすることで、可動装置１３及びフレキシブル配線基板１７０をそれぞれ小さくでき、光偏向器１００の小型化に寄与する。
In the present embodiment, an example of connecting the
＜上部規制部１９０の構成例＞
次に、光偏向器１００に設けられた上部規制部１９０について説明する。
<Structure example of
Next, the
図１に示すように、上部規制部１９０は、フレキシブル配線基板１７０の一部が延伸されている。上部規制部１９０は、その一端が可動装置１３の支持部１４０ａの電極（第１の接続部）にＡＣＦ（異方性導電樹脂）で接着され、他端が可動装置１３の支持部１４０ｂの電極（第２の接続部）にＡＣＦ（異方性導電樹脂）で接着される。上部規制部１９０は、可動装置１３の可動部の回転軸に沿って、回転軸上に配置する。また、上部規制部１９０は、可動装置１３が揺動しても駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４には接触することはないように、反射部１４が光を反射する方向である上方向（Ｚ＋方向）に凸にたわんでいる。
As shown in FIG. 1, a part of the
なお、図２－２では支持部１４０は枠状であるので、支持部１４０ａと支持部１４０ｂは同一の（連続した）支持部材を示す。
Since the support portion 140 has a frame shape in FIG. 2-2, the
上部規制部１９０は、フレキシブル配線基板１７０の一部が延伸されていることにより、フレキシブル配線基板を支持部１４０ｂの電極接続部１５０に接合させる工程で可動装置１３に接合することができる。ただし、上部規制部１９０は、必ずしもフレキシブル配線基板１７０の一部が延伸されている必要はなく、フレキシブル配線基板１７０と上部規制部１９０が別部材でも良い。
Since a part of the
＜上部規制部１９０の効果＞
光偏向器１００に強い衝撃が加わると大きな加速度がかかることで可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４が通常の回転振動の振幅よりも著しく大きく変位しようとする。上部規制部１９０は、駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４がＺ＋方向に変位する量を規制するので、駆動梁１３０ａ，１３０ｂの変位量を破壊限界未満にできる。このように上部規制部１９０を設けることによって、特にミラー面１４および駆動梁１３０ａ，１３０ｂの破損とミラー面１４と駆動梁１３０ａ，１３０ｂの接続部の破損を防ぐことができるので、Ｚ＋方向の耐衝撃性が増す効果がある。
<Effect of
When a strong impact is applied to the
また、上部規制部１９０の材質は柔軟性があるので、衝撃による反動によって可動装置１３の反射部１４が上部規制部１９０に当たっても上部規制部１９０の形状は復元し、形状は維持できる。
Further, since the material of the
このように本実施形態によれば、衝撃による加速度が加わった時に、光偏向器１００の可動部１２０の回転軸上と平行に上部規制部１９０が設けられていることで、上部規制部１９０が光偏向器１００の可動部１２０や１対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂがＺ＋方向に変位する量を破壊限界未満に規制するので、可動部１２０や１対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが飛び出すことを防止し、Ｚ＋方向の耐衝撃性が増すことができる。すなわち、光偏向器１００が破損してしまうことを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the acceleration due to the impact is applied, the upper restricting
（変形例）
ここで、図６は第１の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す図である。図６に示す上部規制部１９０の形状は、平面視（Ｘ－Ｙ）において、反射部１４の上部に位置する部分の幅が最小である。より詳細には、上部規制部１９０の形状は、反射部１４の上部にわたって最小幅である。また、図６に示す規制部として機能する上部規制部１９０の形状は、接合部の幅が最大である。
(Modification example)
Here, FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the overall configuration of the
このような上部規制部１９０は、反射部１４の上部に位置する部分の幅が最小であることで、光偏向器１００の光路を遮る部分を小さくすることができ、かつ、接合部の幅が広いことで接着強度を維持することができる。
In such an upper restricting
したがって、このような上部規制部１９０を設けることによって、衝突によって反射部１４が上部規制部１９０に当たっても電極接続部１５０で上部規制部１９０が外れることなく、可動装置１３は耐衝撃性が増す。
Therefore, by providing such an
なお、本実施形態では、反射部１４を有する可動部１２０に対して、可動部１２０を挟み込むように設けられた一対の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと当該駆動梁１３０ａ，１３０ｂの飛び出しを規制する上部規制部を有する構成を示したが、駆動梁は２つとは限られない。例えば、反射部１４を有する可動部１２０を３方向以上から挟み込む形の３つ以上の駆動梁を有する、いわゆるベクタースキャン方式の光偏向器についても、同様の構成をとることができる。
In this embodiment, a pair of
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
(Second embodiment)
Next, the second embodiment will be described.
第１の実施形態においては、上部規制部をフレキシブル配線基板により実現したが、第２の実施形態においては、上部規制部をワイヤボンディングにより実現した点が異なるものとなっている。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。 In the first embodiment, the upper regulation portion is realized by a flexible wiring board, but in the second embodiment, the upper regulation portion is realized by wire bonding, which is different. Hereinafter, in the description of the second embodiment, the description of the same part as that of the first embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment will be described.
ここで、図７は第２の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成を示す斜視図である。図７に示すように、光偏向器１００は、規制部として機能する上部規制部１９１を備える。上部規制部１９１は、可動装置１３の支持部１４０ａ，１４０ｂにある電極接続部１５０にボールボンド工法によってワイヤボンディングされている。上部規制部１９１は、金属で形成されている。上部規制部１９１は、例えば金またはアルミニウムである。上部規制部１９１は、反射部１４を有する可動部１２０が揺動しても反射部１４には接触しないように、反射部１４が光を反射する方向である上方向（Ｚ＋方向）に凸にたわんでいる。
Here, FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of the
さらに、本実施形態の上部規制部１９１が導電体であることを利用して、可動装置１３の支持部１４０ａと支持部１４０ｂを電気的に接続することができる。
Further, the
具体的には、上部規制部１９１を接地線（ＧＮＤ）とする。従来、図１に示すように支持部１４０ａ，１４０ｂが枠状ではない場合、接地線（ＧＮＤ）や信号線は反射部１４の周辺に配線する必要がある。そこで、本実施形態の上部規制部１９１を接地線（ＧＮＤ）とすることで、反射部１４の周辺の配線を減らすことができる。
Specifically, the
なお、第１の実施形態で説明した上部規制部１９０をフレキシブル配線基板で形成するときにおいても、電極接続部１５０にＡＣＦ接合することで電気的に接合することが可能であり、可動装置１３の支持部１４０ａと支持部１４０ｂを電気的に接続することができる。このようにフレキシブル配線基板で接続した場合、複数の配線を可動装置１３の支持部１４０ａから他方の支持部１４０ｂに電気的に接続することができるので、接地配線（ＧＮＤ）に限らず信号配線として使用することができる。
Even when the upper restricting
さらに、上部規制部１９１が導電体であり、可動装置１３の支持部１４０ａと支持部１４０ｂを電気的に接続することができることを利用して回路を形成することができる。このような回路が、万が一、上部規制部１９１が支持部１４０ａと支持部１４０ｂから外れたり、上部規制部１９１が断線したりしたことを検出することも可能である。この回路の機能によって、仮に破損防止機能を持つ上部規制部１９１が支持部１４０ａと支持部１４０ｂから外れたり、上部規制部１９１が断線したりしたとしても、可動装置１３の動作は正常に継続しながら、ユーザーに異常を知らせることが可能となる。
Further, the circuit can be formed by utilizing the fact that the upper restricting
このように本実施形態によれば、上部規制部１９１をボールボンドでのワイヤボンディングにより実現することによって、可動装置１３が正常に動作しているとき、駆動梁１３０ａ，１３０ｂおよび反射部１４に上部規制部１９１が接触しないようなループ状の形状を作りやすくなる。
As described above, according to the present embodiment, by realizing the
（変形例）
ここで、図８は第２の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す斜視図である。図８に示すように、ワイヤボンディングはウェッジボンド工法でも良い。図８に示すように、ウェッジボンド工法を適用した場合、上部規制部１９１の電極接続部１５０からの立ち上がり角度がボールボンドに比べて低くすることができる。
(Modification example)
Here, FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of the overall configuration of the
したがって、上部規制部１９１をワイヤボンディングにより実現する場合、可動装置１３の反射部１４の回転振動時の振幅に応じて、反射部１４が上部規制部１９１に当たらないように上部規制部１９１のループ高さを決める際に、ワイヤボンドの工法としてボールボンド方式またはウェッジボンド方式のどちらかを適宜選定すればよい。
Therefore, when the
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
第２の実施形態においては、上部規制部を一本のワイヤボンディングにより実現したが、第３の実施形態においては、上部規制部を複数本のワイヤボンディングにより実現した点が異なるものとなっている。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施形態または第２の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態または第２の実施形態と異なる箇所について説明する。 In the second embodiment, the upper regulation part is realized by one wire bonding, but in the third embodiment, the upper regulation part is realized by a plurality of wire bonding. .. Hereinafter, in the description of the third embodiment, the description of the same part as that of the first embodiment or the second embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment or the second embodiment will be described. ..
ここで、図９は第３の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成を示す斜視図である。図９に示すように、光偏向器１００は、規制部として機能する上部規制部１９３を備える。上部規制部１９３は、２本存在する。上部規制部１９３は、光偏向器１００の可動装置１３の支持部１４０ａ，１４０ｂの可動装置１３の回転軸とは垂直方向の部分に設けられた電極接続部１５０にボールボンド工法によりワイヤボンドで接合され、上部規制部１９３は光偏向装置の可動装置１３の回転軸とは平行に配置する。本実施形態においては、上部規制部１９３は、反射部１４の回転軸に対して線対称になるように２本配置する。上部規制部１９３は、平面視にて、反射部１４の一部の上に配置している。
Here, FIG. 9 is a perspective view showing the overall configuration of the
このように本実施形態によれば、上部規制部１９３が複数存在することにより、衝撃が加わった時に、確実に可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂおよび反射部１４が飛び出さないようにすることができる、という効果を奏する。
As described above, according to the present embodiment, the presence of a plurality of upper restricting
なお、本実施形態においては、上部規制部１９３は、２本存在するものとしたが、これに限るものではなく、２本以上存在するものであってもよい。
In addition, in this embodiment, it is assumed that there are two
（変形例）
ここで、図１０は第３の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す斜視図である。図１０に示すように、ワイヤボンディングはウェッジボンド工法でも良い。図１０に示すように、ウェッジボンド工法を適用した上部規制部１９３が複数存在することにより、衝撃が加わった時に、確実に可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂおよび反射部１４が飛び出さないようにすることができる、という効果を奏する。
(Modification example)
Here, FIG. 10 is a perspective view showing a modified example of the overall configuration of the
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
第４の実施形態においては、第３の実施形態とは上部規制部を複数本のワイヤボンディングにより実現した点は同じであるが、上部規制部の設置位置が異なるものとなっている。以下、第４の実施の形態の説明では、第１の実施形態ないし第３の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態ないし第３の実施形態と異なる箇所について説明する。 The fourth embodiment is the same as the third embodiment in that the upper regulation portion is realized by a plurality of wire bonding, but the installation position of the upper regulation portion is different. Hereinafter, in the description of the fourth embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment to the third embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment to the third embodiment will be described. ..
ここで、図１１－１は第４の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成を示す斜視図、図１１－２は光偏向器の全体構成の変形例を示す斜視図、図１２は可動装置１３の構成例を示す平面図である。図１１－１、図１１－２及び図１２に示すように、光偏向器１００は、規制部として機能する上部規制部１９４を備える。
Here, FIG. 11-1 is a perspective view showing the overall configuration of the
図１１－１に示すように、台座部７０は、側壁部材７１ａ及び７１ｂを有し、反射部１４で反射された光を通過させる光通過部７３，７４を有している。また、可動装置１３における支持部１４０ａ，１４０ｂにもＸ軸方向の延伸部１４０ｃ，１４０ｄを有している。Ｘ軸方向の延伸部１４０ｃ，１４０ｄは、可動装置１３の反射部１４が回転振動する回転軸と水平であって、フレキシブル配線基板１７０と接続するための電極接続部１５０とは垂直の方向であり、台座部７０の側壁部材７１ａ及び７１ｂの形状に対応している。そのため、Ｘ軸方向の延伸部１４０ｃ，１４０ｄは、反射部１４で反射された光を通過させるために設けられた光通過部７３，７４を覆うことはない。
As shown in FIG. 11-1, the
図１１－１に示すように、上部規制部１９４は、光偏向器１００の可動装置１３の支持部１４０ａ，１４０ｂの可動装置１３の回転軸とは水平方向の延伸部分に設けられた電極接続部１５０にボールボンド工法によりワイヤボンドで接合される。上部規制部１９４は、光偏向器１００の可動装置１３の回転軸とは垂直方向に配置する。
As shown in FIG. 11-1, the upper restricting
可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂは、折り返し構造（ミアンダ構造）である。上部規制部１９４は、駆動梁１３０ａ，１３０ｂをまたぐように配置する。より具体的には、上部規制部１９４は、ミアンダ構造の折り返し部の上（Ｚ＋）部に配置する。本実施形態では、上部規制部１９４は、反射部１４に最も近いミアンダ構造の折り返し部を第１の折り返し部、２番目に近い折り返し部を第２の折り返し部と呼ぶと、第１の折り返し部の中点と第２の折り返し部の中点を結ぶ直線上に配置している。
The drive beams 130a and 130b of the
また、上部規制部１９４は、反射部１４の中心を通る回転軸とは垂直な線を軸に線対称になるように、２本配置する。上部規制部１９４は、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂをまたぐが反射部１４の上をまたがないように配置し、可動装置１３が回転振動時でも駆動梁１３０ａ，１３０ｂには接触しないように、反射部１４が光を反射する方向である上方向（Ｚ＋方向）に凸な形状としている。よって、上部規制部１９４は、光偏向器１００の光路外にあって光を遮らない。
Further, two upper restricting
なお、本実施形態では上部規制部１９４は、金属で形成される。上部規制部１９４は、例えば金またはアルミニウムで形成される。なお、上部規制部１９４は、ワイヤボンドの金属とは限らずフレキシブル配線基板でも良い。また、上部規制部１９４は、接着剤で接合されていてもよい。
In this embodiment, the
図１２に示すように、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂは、折り返し構造（ミアンダ構造）である。可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂは、折り返し構造（ミアンダ構造）では変形量を積算して反射部１４を揺動させる。そのため、駆動梁１３０ａ，１３０ｂのＺ方向の変位量は、支持部１４０から反射部１４に向かって大きくなる。そこで、上部規制部１９４は、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと上部規制部１９５が接触しないように、反射部１４が光を反射する方向である上方向（Ｚ＋方向）に凸なループを有する形状としている。
As shown in FIG. 12, the drive beams 130a and 130b of the
さらに、図１１－２は第４の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す斜視図である。図１１－２は概略図であるが、規制部として機能する上部規制部１９４’は可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂの折り返し構造（ミアンダ構造）の折り返しの数だけある。
Further, FIG. 11-2 is a perspective view showing a modified example of the overall configuration of the
可動装置１３に落下させたときの加速度や衝撃による加速度が加わると、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが回転振動時の振幅よりも大きく引き延ばされる。特に、折り返し構造（ミアンダ構造）では大きく引き延ばされる。しかしながら、図１２に示すように、上部規制部１９４を折り返し構造（ミアンダ構造）の略中央に設けることにより、駆動梁１３０ａ，１３０ｂが破壊限界以上に引き延ばされることは防止できる。また、上部規制部１９４がミアンダ構造の折り返し部の上（Ｚ＋）部に配置されことで、可動装置１３に衝撃が加わっても、駆動梁１３０ａ，１３０ｂが確実に上部規制部１９４に当たることで破壊限界以上に引き延ばされることは防止できる。
When the acceleration when dropped on the
このように本実施形態によれば、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂや反射部１４の破損を防ぐことができ、可動装置１３の耐衝撃性を確実に向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the drive beams 130a and 130b of the
従来の光偏向素子のパッケージは光を透過する蓋が可動部や駆動梁が大きく飛びだすことを規制する機能を有していたが、広角に走査するＭＥＭＳデバイスではケラレの課題があるため使用できなかった。上部規制部１９４は、ＭＥＭＳデバイスである光偏向器１００の駆動梁１３０ａ，１３０ｂが引き延ばされて、可動部１２０や駆動梁１３０ａ，１３０ｂが大きく飛びだすことを規制するので、可動装置１３の耐衝撃性を向上させると同時に光を遮らないので、例えば光偏向器１００を投光装置に適用した場合では照射パターンを劣化させないという効果がある。
The conventional package of optical deflection element has a function to prevent the moving part and the drive beam from jumping out greatly by the lid that transmits light, but it cannot be used in the MEMS device that scans at a wide angle due to the problem of vignetting. rice field. The
また、図３－１や図４で説明したように、台座部７０には下部規制部７１ｃがあり、かつ支持部１４０ａ，１４０ｂには上部規制部１９４がある場合には、可動装置１３に対する衝撃の印加時に、確実に駆動梁１３０ａ，１３０ｂがＺ方向に破壊限界以上に引き延ばされることは防止できるため、耐衝撃性を向上させることができる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向は可動装置１３に支持部１４０ａ，１４０ｂが駆動梁１３０ａ，１３０ｂと同じ面にあるので、支持部１４０ａ，１４０ｂが変位規制部となって、衝撃印加時に駆動梁１３０ａ，１３０ｂがＺ方向に破壊限界以上に引き延ばされることはない。
Further, as described with reference to FIGS. 3-1 and 4, when the
なお、本実施形態においては、上部規制部１９４は、支持部１４０ａ，１４０ｂにそれぞれ１本存在するものとしたが、これに限るものではなく、支持部１４０ａ，１４０ｂにそれぞれ２本以上存在するものであってもよい。
In the present embodiment, one
（変形例）
ここで、図１３は第４の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す斜視図である。図１３に示すように、ワイヤボンディングはウェッジボンド工法でも良い。図１３に示すように、ウェッジボンド工法を適用した規制部として機能する上部規制部１９５を設けることにより、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂや反射部１４の破損を防ぐことができ、可動装置１３の耐衝撃性を確実に向上させることができる。
(Modification example)
Here, FIG. 13 is a perspective view showing a modified example of the overall configuration of the
ワイヤボンド工法としては、ボールボンド工法のほうがウェッジボンド工法によりも上（Ｚ＋）に十分なループを形成しやすいという利点がある。可動装置１３の反射部１４の回転振動時の振幅に応じて、ミアンダ形状の駆動梁１３０ａ、１３０ｂが上部規制部に当たらないように上部規制部１９５のループ高さを決める際に、ワイヤボンドの工法としてボールボンド方式またはウェッジボンド方式のどちらかを適宜選定すればよい。
As a wire bond method, the ball bond method has an advantage that it is easier to form a sufficient loop on the upper side (Z +) than the wedge bond method. When determining the loop height of the upper restricting
なお、本実施形態においては、１軸方向に光偏向可能な両端支持梁タイプの可動装置１３について説明したが、これに限るものではない。ここで、図１４は２軸方向に光偏向可能な両端支持梁タイプの可動装置１３’の構成例を示す平面図である。図１４に示す可動装置１３’が備える上部規制材１９６は、ミアンダ形状の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと略平行に配置され、光偏向器１００の光路外にある。規制部として機能する上部規制材１９６は、可動装置１３’の耐衝撃性を向上させると同時に光を遮らないので、例えば光偏向器１００を投光装置に適用した場合では画像を劣化させないという効果がある。
In the present embodiment, the
また、上部規制部材１９６は、図１２のようなミアンダ構造における複数の折り返し部中点（例えば、第１の折り返し部の中点と第２の折り返し部の中点）を結ぶ直線上に設ける配置としてもよい。
Further, the upper restricting
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
第５の実施形態においては、上部規制部を蓋状の形状とした点で第１の実施形態ないし第４の実施形態とは異なるものとなっている。以下、第５の実施の形態の説明では、第１の実施形態ないし第４の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態ないし第４の実施形態と異なる箇所について説明する。 The fifth embodiment is different from the first to fourth embodiments in that the upper regulation portion has a lid-like shape. Hereinafter, in the description of the fifth embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment to the fourth embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment to the fourth embodiment will be described. ..
ここで、図１５は第５の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成を示す斜視図、図１６は可動装置１３の構成例を示す平面図、図１７は光偏向器１００の断面図である。
Here, FIG. 15 is a perspective view showing the overall configuration of the
図１５ないし図１７に示すように、光偏向器１００は、規制部として機能する上部規制部１９７を備える。上部規制部１９７は、光偏向器１００のミアンダ状の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを覆うように配置される。
As shown in FIGS. 15 to 17, the
上部規制部１９７は、可動装置１３が揺動しても駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４には接触することはないように、Ｙ－Ｚ面が凹の字を上下反転させたような蓋状の形状であり、可動装置１３の支持部１４０ａ，１４０ｂに接着されている。
The upper restricting
また、上部規制部１９７は、反射部１４の一部を覆う突起部１９７ａを有する。この突起部１９７ａは、反射部１４の外枠を押え、反射部１４が飛び出さないようにするものである。
Further, the
突起部１９７ａは、反射部１４と可動部１３０ａまたは可動部１３０ｂが接続する部分と可動装置１３の回転軸Ｅを中心に線対称の位置の上部配置することで反射部１４が飛び出さないようにするものである。
The
なお、本実施形態の光偏向器１００では、反射部１４を中心とした光透過部に対応する部分には上部規制部１９７は存在しないが、上部規制部１９７の一部は光を透過する部材、例えば樹脂又はガラスで形成されていてもよい。光透過部を樹脂又はガラスで形成する場合は、可動装置１３の反射部１４の回転中心と同心円状に曲率を持つ半円筒形の形状が光を均一に透過するので好ましい。
In the
このように本実施形態によれば、衝撃が加わった時に確実に可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂおよび反射部１４が飛び出さないようにすることができる。さらに、本実施形態によれば、上部規制部１９７が、変形や断線などのように劣化することはない。さらに、本実施形態によれば、上部規制部１９７は、光偏向器１００の光路の一部を遮るだけなので光量の著しい劣化は生じない。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to surely prevent the drive beams 130a and 130b and the
（変形例）
ここで、図１８は第５の実施の形態にかかる光偏向器１００の全体構成の変形例を示す断面図である。図１８に示す光偏向器１００は、ミアンダ構造（折り返し構造）の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを覆うように、規制部として機能する平板形状の上部規制部１９８を配置する。
(Modification example)
Here, FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modified example of the overall configuration of the
台座部７０は、段差部７５と段差部７６との２段の高さを有している。台座部７０の内側の低い段差部７５には、可動装置１３が接合される。台座部７０の外側の高い段差部７６には、上部規制部１９８が接合される。台座部７０の段差部７５は、可動装置１３が回転振動してもミアンダ構造（折り返し構造）の駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４が上部規制部１９８に接触しないように高さを規制している。
The
なお、上部規制部１９８は、台座部７０の一部である接続部に接合され、その接続部は枠状の同一の（連続した）支持部材である。ただし、同一の支持部材に限定されることなく、分離した支持部材でもよい。
The upper restricting
なお、本実施形態では、上部規制部１９８の一部は、反射部１４の回転軸の真上の一部にかかるように配置される。なお、上部規制部１９８の一部は、反射部１４とミアンダ構造（折り返し構造）の駆動梁１３０ａ，１３０ｂの接続部の上部に配置するようにしてもよい。
In this embodiment, a part of the upper restricting
このように本実施形態によれば、衝撃が加わった時に確実に可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを確実に飛び出さず、さらに反射部１４の一部が上部規制部１９８に当たることで、反射部１４とミアンダ構造（折り返し構造）の駆動梁１３０ａ，１３０ｂの接続部の破損を防ぐことができる。さらに、本実施形態によれば、上部規制部１９８は光偏向器１００の光路の一部を遮るだけなので光量の著しい劣化は生じない。
As described above, according to the present embodiment, when an impact is applied, the drive beams 130a and 130b of the
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
(Sixth Embodiment)
Next, the sixth embodiment will be described.
第６の実施形態は、第１の実施形態ないし第５の実施形態の光偏向器１００を分光器に適用したものとなっている。以下、第６の実施の形態の説明では、第１の実施形態ないし第５の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態ないし第５の実施形態と異なる箇所について説明する。
In the sixth embodiment, the
＜システム構成＞
ここで、図１９は第６の実施の形態にかかる分光器システム３００のシステム構成を示す図である。図１９において、分光器システム３００は、光偏向器１００を含む分析装置である分光器３０２及び手持ち型デバイス３１０を備える。なお、分光器システム３００は、一つの手持ち型デバイス３１０に対して一つの分光器３０２を備える場合のほかに、一つの手持ち型デバイス３１０に対して複数の分光器３０２を備えていてもよい。
<System configuration>
Here, FIG. 19 is a diagram showing a system configuration of the
分光器３０２は、赤外分光分析ユニット３２０に備える光検出器２１４（図２０－１参照）から時間的に提供される光の強度を含む出力を処理するプロセッサ３０６を備える。通信回路３０４は、プロセッサ３０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報を外部へと出力する。
The
手持ち型デバイス３１０は、インターフェース３１４及びプロセッサ３１６を有する。なお、手持ち型デバイス３１０としては、例えば携帯電話機又はスマートフォン等の携帯機器を用いることができる。また、手持ち型デバイス３１０は、カメラ機能を有していてもよい。
The
プロセッサ３１６は、分光器３０２のプロセッサ３０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報と、分光器３０２が有する可動ミラーの振動周波数に基づいて、時間を光の波長に換算し、光の波長毎の光の強度の関係で構成される分光スペクトル情報を得る。
The
ディスプレイ３１２は、分光器３０２で測定された試料１０８で反射した光スペクトルの情報及び試料１０８の組成判別結果等の分析結果を表示する。
The
このような分光器システム３００において、分光器３０２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線シリアル通信を用いて、通信回路３０４を介してデータを手持ち型デバイス３１０に伝送する。手持ち型デバイス３１０は、分光器３０２からデータを受信し、プロセッサ３１６によって処理及び分析する。そして、この分析結果である、例えば光スペクトルの情報及び組成判別結果等を、ディスプレイ３１２に表示する。
In such a
＜分光器の詳細構成＞
ここで、図２０－１は分光器３０２の一例を示す断面図、図２０－２は分光器３０２のフレーム２０９を示す図である。図２０－１に示すように、分光器３０２は、光源２１６及び処理部２１５ａを有する。
<Detailed configuration of the spectroscope>
Here, FIG. 20-1 is a cross-sectional view showing an example of the
光源２１６は、分光分析の対象となる試料３０８等に対して、所望の波長領域の光を照射する。例えばＬＥＤ（発光ダイオード）又はハロゲンランプ等である。光源２１６は、外側フレーム２１０の外側に配置される。光源２１６として、分光分析の対象物に対して適正な波長帯域の光を照射する光源が選択され、配置される。
The
処理部２１５ａは、光検出器２１４から入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う。また処理部２１５ａは、所望の波長の光を光検出器２１４に出射させるために光偏向器１００の可動装置１３を制御し、さらに光源２１６による光の照射、例えば光の強度を制御する。
The
また、分光器３０２は、入射スリット２０１、凹面回折格子２０２、可動装置１３及び出射スリット２０４を有する。図中の点線は、分光器３０２内に入射し、分光器３０２の内部で反射され出射され、光検出器２１４に出社される光線の一部を示している。
Further, the
入射スリット２０１は、細い矩形の開口であり、外側フレーム２１０のテーパ孔２１２から入射した光を、フレーム２０９内に導光する。入射スリット２０１の短手方向の開口の幅は、例えば、数１０～数１００μｍ等である。入射スリット２０１は、例えばニッケル等の金属基板に矩形の貫通孔を設けて形成される。ただし、基板の材質は金属に限定されず半導体や樹脂等でもよい。また、入射スリット２０１は、矩形開口に限定されず、円形開口のピンホール等であってもよい。入射スリット２０１から分光器３０２の内部に入射した光は、凹面回折格子２０２に入射する。
The incident slit 201 is a narrow rectangular opening, and guides the light incident from the tapered
凹面回折格子２０２は、金属の凹面ミラーの表面に等間隔の細線が形成された光学素子である。ただし、凹面回折格子２０２の基材の材質は金属に限定されず、半導体、ガラス、樹脂等であってもよい。また、凹面回折格子２０２における細線は基材上に直接形成してもよいし、基材上に形成した薄い樹脂等の層に形成してもよい。凹面回折格子２０２は、回折格子による光の分散機能と、凹面ミラーによる集光機能とを有する。凹面回折格子２０２に入射した光は、凹面回折格子２０２により回折して分散し、可動装置１３に向けて集光する。なお、光の分散とは、入射光が波長ごとに別々に分離する現象をいう。
The
可動装置１３は、例えば、ミラー部を設けた可動部が接続部としての弾性梁部と基板上に一体に形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。ミラー部は、入射する光を反射する。また、可動部は弾性梁部の弾性運動によって回動され、それに伴って可動部に設けられたミラー面が回動する。
The
図１２の可動装置１３は、凹面回折格子２０２により分散した光を出射スリット２０４に向けて反射する。ミラーを有する可動部２０７の回動により、反射光の反射角度は可変である。
The
出射スリット２０４は、細い矩形の開口であり、分散した光を分光器３０２から出射させるための開口として作用する。出射スリット２０４の材質及び形状は、入射スリット２０１と同じ材質及び形状のものが使用可能である。
The exit slit 204 is a narrow rectangular opening and acts as an opening for emitting dispersed light from the
出射スリット２０４は、凹面回折格子２０２により分散した光の結像位置に配置される。凹面回折格子２０２により分散した光は、結像位置が波長に応じて横ずれ（シフト）する。そのため、可動装置１３による反射角度を変化させ、出射スリット２０４を通過する光の波長を変えることで、分散した光のうち所望の波長の光を光検出器２１４に選択的に出射させることができる。光検出器２１４は、フォトダイオード等の光電変換素子であり、光の情報が電気信号として出力され、分光分析等が行われる。
The exit slit 204 is arranged at the imaging position of the light dispersed by the
ここで、図２０－１および図２０－２を参照して、フレーム２０９と可動装置１３との配置関係について詳述する。
Here, the arrangement relationship between the
分光器３０２は、フレーム２０９を有する。フレーム２０９は、図２０－１および図２０－２に示されているように、断面が多角形形状で、内部が中空の中空構造を有する角柱である。フレーム２０９の材質は、樹脂や金属、セラミック等であり、特に制限されるものではない。フレーム２０９を構成する面の所定の位置には、フレーム２０９の外部とフレーム２０９の内部の中空部を連通させる矩形の開口２０９ａ～２０９ｄが形成されている。
The
フレーム２０９は、開口２０９ｂの位置に、凹面回折格子２０２を配置する。凹面回折格子２０２は、フレーム２０９の外側の面に固定される。開口２０９ａから入射した光は、開口２０９ｂを通過し、フレーム２０９の外側に配置された凹面回折格子２０２に入射する。凹面回折格子２０２に入射した光は、凹面回折格子２０２により回折して分散し、開口２０９ｃに向かって集光しながら伝搬する。
The
開口２０９ｃの位置には可動装置１３が配置される。可動装置１３は、フレーム２０９の外側の面に固定される。凹面回折格子２０２による分散光は、開口２０９ｃを通過し、フレーム２０９の外側に配置された可動装置１３に入射する。可動装置１３のミラー部７に入射した光は、反射部１４で反射されて開口２０９ｄに向かって伝搬する。尚、可動装置１３の反射部１４は、図２０－１に一点鎖線の矢印で示されている方向に回動するが、反射部１４はフレーム２０９の開口２０９ｃの領域で回動するため、回動中に反射部１４がフレーム２０９に接触することはない。
The
図１８の上部規制材１９８は、フレーム２０９に相応するものである。図１５と図１６の上部規制材１９７の形状、特に可動装置１３を上部規制材１９７が覆わない部分の形状がフレーム２０９の開口２０９ｃ（図２０－１参照）に対応するものである。尚、可動装置１３の反射部１４は、図２－１に矢印で示されている方向に回動するが、反射部１４は台座部７０の厚みの領域で回動するため、回動中に反射部１４がフレーム２０９に接触することはない。
The upper restricting
ここで、図２０－３は分光器３０２の変形例を示す断面図、図２０－４は図２０－３に示す分光器３０２のフレーム２０９の上部規制材１９９を示す図である。
Here, FIG. 20-3 is a cross-sectional view showing a modified example of the
図２０－３および図２０－４に示すように、分光器３０２は、フレーム２０９を介して可動装置１３に対向する側、つまりフレーム２０９の内側に上部規制材１９９を配置する。上部規制材１９９は、図２０－３に点線で示す光路を遮らない形状である。上部規制材１９９は、開口部２０９ｃよりも小さい光透過部を有し、フレーム２０９に接合される。なお、上部規制材１９９は、枠状の形状に限らず、可動装置１３の駆動梁１３０ａ，１３０ｂを覆う形状に分離された部材でもよい。
As shown in FIGS. 20-3 and 20-4, the
尚、可動装置１３の反射部１４は、図２－１において矢印で示されている方向に回動するが、反射部１４はフレーム２０９の厚みの領域で回動するため、回動中に反射部１４が上部規制材１９９に接触することはない。
The
図２０－２に示す実施例では、反射部１４を回転振動させて光を走査するときには駆動梁１３０ａ，１３０ｂと反射部１４の一部が図１８の上部規制材１９８、それに相応する図２０－２のフレーム２０９に接触することがないように、図１８に示す台座部７０は、段差部７５と段差部７６との２段の高さを有している。この段差を有する台座部７０は、図１７に示す段差部のない台座に比べて製造するのがやや困難である。
In the embodiment shown in FIG. 20-2, when the reflecting
一方、図２０－３および図２０－４に示す変形例では、台座部は図１７に示す段差部のない形状の台座部７０を使用して、段差部やくぼみ部がない平板の形状の部材を上部規制材１９９として使用することができる。台座部７０と上部規制材１９９ともに製造しやすい形状であるため低コストで組み立てしやすい光偏向器を実現することが可能となる。
On the other hand, in the modified examples shown in FIGS. 20-3 and 20-4, the pedestal portion uses the
本実施形態では、入射スリット２０１がローランド円上に配置されるように、開口２０９ａが形成される。また凹面回折格子２０２の凹面がローランド円の円周の一部を形成するように、開口２０９ｂが形成される。これによりフレーム２０９に固定される入射スリット２０１、凹面回折格子２０２等の位置、傾きの調整を容易に行うことができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、断面が多角形形状であるフレーム２０９を用い、多角形の隣接する頂点間を結ぶ直線部が連続的に結合する構成にしている。言い換えると、凹面回折格子２０２や可動装置１３等の光学素子を固定するフレーム２０９の各面を一体に形成している。このようにすることで、分光器３０２において、フレーム２０９等の基材の変形を抑制することができる。
In the present embodiment, a
本実施形態では、フレーム２０９の外側の面に各光学素子を配置し、固定している。このようにすることで、凹面回折格子２０２や可動装置１３等の光学素子の実装のために、電子部品をプリント基板に表面実装するために用いられるチップマウンター等の装置を利用することができる。チップマウンター等の装置の利用により、光学素子の高精度のアライメントが可能となる。また製作する分光器毎での個体差を抑制することができる。光学素子が配置される各面にはマウント時に光学部材が傾いて配置されるのを抑制するために付き当て部やアライメントマーク等の傾き補正機構が設けられていることが望ましい。
In the present embodiment, each optical element is arranged and fixed on the outer surface of the
本実施形態では、凹面回折格子２０２や可動装置１３等の光学素子をプリント基板等の一次実装基板（キャリア部材）に実装せず、フレーム２０９に直接実装する。これにより、一次実装基板同士が干渉して光学素子の近接配置や分光器の小型化が制限されてしまうことを防止することができる。
In the present embodiment, optical elements such as the
本実施形態の比較例として、例えば、各光学素子をそれぞれ実装した一次実装基板でフレームを形成するように配置し、分光器を構成する場合は、一次実装基板を精度よく配置することは困難である。また別々の基板を組合せた構成となるため、剛性が低くなり、変形等が発生して分光器の安定性が損なわれる。これに対し、本実施形態によれば、フレーム２０９に各光学素子を実装するため、各光学素子を精度よく配置することが可能となり、分光器の高精度化を図ることができる。また分光器の高剛性化により、分光器の安定性を確保することができる。
As a comparative example of this embodiment, for example, when a primary mounting board on which each optical element is mounted is arranged so as to form a frame and a spectroscope is configured, it is difficult to accurately arrange the primary mounting board. be. Further, since the structure is a combination of different substrates, the rigidity is lowered, deformation and the like occur, and the stability of the spectroscope is impaired. On the other hand, according to the present embodiment, since each optical element is mounted on the
以上説明してきたように、本実施形態の光偏向器によれば、アライメント精度良く、光学素子を近接して配置することができる。そして、本実施形態の光偏向器を分光器に適用することで、小型の分光器を高精度に実現することができるので、信頼性の高い分光器を提供することが可能となる。 As described above, according to the optical deflector of the present embodiment, the optical elements can be arranged in close proximity with good alignment accuracy. Then, by applying the optical deflector of the present embodiment to the spectroscope, a small spectroscope can be realized with high accuracy, so that a highly reliable spectroscope can be provided.
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施形態について説明する。
(7th embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described.
第７の実施形態は、第６の実施形態の分光器システム３００を樹脂判別センサに適用したものとなっている。以下、第７の実施の形態の説明では、第１の実施形態ないし第６の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態ないし第６の実施形態と異なる箇所について説明する。
In the seventh embodiment, the
使用済みの例えばエアコンディショナー装置、テレビジョン受像機、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機、衣類乾燥機等の家電製品がリサイクルされるようになっている。使用済の家電製品は、家電リサイクル工場で破砕されて小片となされた後に、磁気、風力、又は振動等を利用して、材種ごとに選別回収され、リサイクル材料として再資源化される。 Used home appliances such as air conditioners, television receivers, refrigerators, freezers, washing machines, and clothes dryers are being recycled. Used home appliances are crushed into small pieces at a home appliance recycling factory, then sorted and collected for each grade using magnetism, wind power, vibration, etc., and recycled as recycled materials.
樹脂材料においては、汎用樹脂を中心に、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂である。なお、ＰＣとＰＳの混合物、又は、ＰＣとＡＢＳの混合物も一般的であり、樹脂の分子構造による近赤外線領域（波長範囲１～３μｍ）の吸光特性を利用した選別装置によって樹脂種ごとに選別回収されている。また、このような選別装置においても、ＭＥＭＳデバイス等の光偏向器によってレーザ光を走査する構成が知られている。 In resin materials, mainly general-purpose resins, PE (polyethylene), PP (polypropylene), PVC (polyvinyl chloride), PS (polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), ABS (acrylonitrile, butadiene, styrene copolymer synthetic resin) ), PC (polypropylene) and other resins. A mixture of PC and PS or a mixture of PC and ABS is also common, and is sorted by resin type by a sorting device that utilizes the absorption characteristics of the near-infrared region (wavelength range 1 to 3 μm) due to the molecular structure of the resin. It has been recovered. Further, also in such a sorting device, a configuration in which a laser beam is scanned by an optical deflector such as a MEMS device is known.
本実施形態の分光器システム３００は、手持ち型デバイス１１０の機能により一つのスペクトル波形を選択して表示し、未知試料を簡易的に非破壊で組成を知るときに使用することができる。
The
＜樹脂判別プロセス＞
図２１は、第７の実施の形態にかかる樹脂判別プロセスの流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、例えばリサイクル作業等において、分類又は同定される樹脂タイプが不明な複数の未知の試料が提供される。
<Resin discrimination process>
FIG. 21 is a flowchart showing the flow of the resin discrimination process according to the seventh embodiment. First, in step S1, a plurality of unknown samples of unknown resin type to be classified or identified are provided, for example, in a recycling operation or the like.
ステップＳ２では、メモリに一又は複数の赤外材料分類モデル（多変量分類モデル）が保存されている手持ち型デバイス３１０と分光器３０２を有する分光器システム３００が提供される。
In step S2, a
ステップＳ３では、未加工の赤外データを収集するために、試料３０８に対する分光器システム３００による測定が行われる。
In step S3, measurement by the
ステップＳ４では、手持ち型デバイス３１０のプロセッサ３１６による未加工データの多変量処理が実行される。
In step S4, multivariate processing of raw data is executed by the
ステップＳ５では、手持ち型デバイス３１０のプロセッサ３１６により、特定のタイプの樹脂ベース複合材料として（材料モデルに一致する）、試料の組成が同定される。
In step S5, the
ステップＳ６では、試料３０８がさらに処理される（例えば、さらなるリサイクルステップのために適切な場所に保存される）。このようなステップＳ１～ステップＳ６の各処理は、ステップＳ３で別の樹脂を含む試料に対して繰返すことができる。
In step S6,
例えば、分類モデルによる分光器システム３００を用いた樹脂を含む試料の組成の同定を行い、特定の樹脂を含む試料が含みうる樹脂を決定する。例えば、樹脂を含む試料のリサイクルは、存在する既知のタイプの樹脂を判別することにより、材料の再生を最適化するための、材料処理に使用される炉の処理条件の最適化等の、後で行う適切な処理を決定することに基づいている。
For example, the composition of the sample containing the resin is identified using the
例示的な一方法では、樹脂ベースの複合材料は、既知の方法による再利用のために樹脂を燃焼（焼結）して炭素繊維を再生させた炭素繊維（例えばＣＲＦＰ）を含む。適切な焼結温度は、複合材料に含まれる樹脂タイプに応じて決定することができる。 In one exemplary method, the resin-based composite comprises carbon fibers (eg, CRFPs) in which the resin is burned (sintered) to regenerate the carbon fibers for reuse by known methods. The appropriate sintering temperature can be determined depending on the type of resin contained in the composite material.
このように、本実施形態の分光器システムを樹脂判別センサに適用することで、信頼性の高い樹脂判別センサを提供することが可能となる。 As described above, by applying the spectroscopic system of the present embodiment to the resin discrimination sensor, it is possible to provide a highly reliable resin discrimination sensor.
（第８の実施の形態）
次に、第８の実施形態について説明する。
(8th embodiment)
Next, the eighth embodiment will be described.
第８の実施形態は、第１の実施形態ないし第５の実施形態の光偏向器１００を距離測定装置に適用したものとなっている。以下、第８の実施の形態の説明では、第１の実施形態ないし第５の実施形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施形態ないし第５の実施形態と異なる箇所について説明する。
In the eighth embodiment, the
ここで、図２２は第８の実施の形態にかかる距離測定装置の一例であるライダ装置を搭載した自動車の概略図、図２３はライダ装置の一例の概略図である。距離測定装置は、レーザ光源から射出されたレーザ光が対象物で反射されて検出器に戻るまでの時間から対象物までの距離を計測するＴＯＦ（Time of Flight）法を利用したＬｉＤＡＲ（ＬｉＤＡＲ；Laser Imaging Detection and Ranging）が知られている。ＬｉＤＡＲでは、ＭＥＭＳデバイスやポリゴンミラー等の光偏向器によってレーザ光を広角に走査する構成が知られている。 Here, FIG. 22 is a schematic view of an automobile equipped with a rider device which is an example of a distance measuring device according to an eighth embodiment, and FIG. 23 is a schematic view of an example of a rider device. The distance measuring device uses a TOF (Time of Flight) method to measure the distance from the time it takes for the laser beam emitted from the laser light source to be reflected by the object and return to the detector to the object. Laser Imaging Detection and Ranging) is known. In LiDAR, a configuration is known in which a laser beam is scanned at a wide angle by an optical deflector such as a MEMS device or a polygon mirror.
図２２は、距離測定装置の一例であるライダ装置７００を、自動車７０１の前照灯を含む灯部ユニットに搭載した例である。図２２に示すように、ライダ装置７００は、「移動体」の一例である自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２の距離を測定する。
FIG. 22 is an example in which a
図２３に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、光偏向器１００の反射部１４を有する可動装置１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。
As shown in FIG. 23, the laser light emitted from the
光源装置１２および可動装置１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。
The drive of the
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。
In the
反射部１４を有する可動装置１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなライダ装置７００は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を測定することができる。ライダ装置７００の搭載位置は、自動車７０１の上部前方に限定されず、側面や後方に搭載されてもよい。
Since the
上記距離測定装置では、一例としてのライダ装置７００の説明をしたが、距離測定装置は、反射部１４を有した可動装置１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器７０９により反射光を受光することで被対象物７０２の距離を測定する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
In the above-mentioned distance measuring device, the
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。 For example, biometric authentication that recognizes an object by calculating object information such as shape from distance information obtained by light scanning of hands and face and referring to it as a record, and recognition of intruders by optical scanning to the target range. It can also be applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as a shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs it as three-dimensional data.
このように、本実施形態の光偏向器１００を距離測定装置に適用することにより、信頼性の高い距離測定装置を提供することが可能となる。
As described above, by applying the
１４ 反射部
７０ 台座部
７１ｃ，７１ｄ 下部規制部
１００ 光偏向器
１２０ 可動部
１３０ａ，１３０ｂ 駆動梁
１４０ａ，１４０ｂ 支持部
１９０～１９８ 規制部
２０９ フレーム
３００ 光学システム、樹脂判別システム
３０２ 分析装置、分光器
３１０ デバイス
７００ 距離測定装置
７０１ 移動体
７１０ 測距回路
14
Claims (22)
前記可動部を揺動可能に支持する複数の駆動梁と、
前記駆動梁を支持する支持部と、
前記駆動梁と接触可能に設けられた規制部と、
を有する光偏向装置において、
前記規制部は、前記駆動梁をまたぐように、前記支持部に設けられた第１の接続部と、前記支持部に設けられた前記第１の接続部とは異なる第２の接続部とに接続されている、
ことを特徴とする光偏向器。 A moving part with a reflective part and
A plurality of drive beams that swingably support the movable portion, and
A support portion that supports the drive beam and
A regulating part provided so as to be in contact with the drive beam,
In the light deflector having
The restricting portion is divided into a first connecting portion provided on the support portion and a second connecting portion different from the first connecting portion provided on the support portion so as to straddle the driving beam. It is connected,
A light deflector characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。 A plurality of the regulatory parts are provided.
The optical deflector according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。 The restricting portion is arranged so as not to straddle the reflecting portion.
The optical deflector according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光偏向器。 The restricting portion extends a part of the flexible wiring board to which a voltage for driving the movable portion is applied in a direction parallel to the rotation axis of the movable portion, and even if the movable portion swings, the reflecting portion. The reflective portion is convexly bent upward, which is the direction in which light is reflected, so as not to come into contact with the light.
The optical deflector according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical deflector is characterized.
ことを特徴とする請求項４に記載の光偏向器。 The restricting portion has a minimum width of a portion located above the reflective portion, and a maximum width of the first connecting portion and the second connecting portion.
The optical deflector according to claim 4.
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光偏向器。 The restricting portion is wire-bonded to an electrode provided on the support portion, and the reflecting portion reflects light in the upward direction so as not to come into contact with the reflecting portion even if the movable portion swings. It bends convexly,
The optical deflector according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical deflector is characterized.
ことを特徴とする請求項６に記載の光偏向器。 The regulation part is realized by wire bonding with a ball bond.
The optical deflector according to claim 6.
ことを特徴とする請求項６に記載の光偏向器。 The regulation part is realized by wire bonding with wedge bonding.
The optical deflector according to claim 6.
ことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。 The restricting portion is provided at an upper portion in a direction in which the reflecting portion of the meander structure constituting the plurality of driving beams reflects light.
The optical deflector according to claim 1.
ことを特徴とする請求項９に記載の光偏向器。 The restricting portion is provided so as to pass through the upper part of the folded portion of the meander structure.
The optical deflector according to claim 9.
ことを特徴とする請求項９に記載の光偏向器。 The regulatory section covers the upper part of the mianda structure.
The optical deflector according to claim 9.
ことを特徴とする請求項１１に記載の光偏向器。 The restricting portion is fixed to one surface of a frame for fixing the movable portion.
The optical deflector according to claim 11.
ことを特徴とする請求項１２に記載の光偏向器。 The restricting portion is arranged inside the frame.
The optical deflector according to claim 12.
前記台座部は、前記可動部の下方向の可動範囲を規制する下部規制部を備える、
ことを特徴とする請求項１ないし１３の何れか一項に記載の光偏向器。 It has a pedestal portion for fixing the support portion, and has a pedestal portion.
The pedestal portion includes a lower regulating portion that regulates a downward movable range of the movable portion.
The optical deflector according to any one of claims 1 to 13, wherein the optical deflector is characterized.
ことを特徴とする請求項１４に記載の光偏向器。 The lower regulating portion is arranged below the driving beam.
The optical deflector according to claim 14.
ことを特徴とする請求項１４に記載の光偏向器。 The lower regulation portion is inclined so that the height decreases from the support portion toward the lower portion of the reflection portion.
The optical deflector according to claim 14.
ことを特徴とする請求項１４に記載の光偏向器。 The lower regulating portion is integrated with the bottom portion of the pedestal portion.
The optical deflector according to claim 14.
ことを特徴とする分析装置。 The optical deflector according to any one of claims 1 to 17 is provided.
An analyzer characterized by that.
前記分光器で測定された結果を表示するデバイスと、
を備えることを特徴とする光学システム。 A spectroscope having the optical deflector according to any one of claims 1 to 17.
A device that displays the results measured by the spectroscope, and
An optical system characterized by being equipped with.
前記分光器で測定された結果に基づき、樹脂の組成を同定するデバイスと、
を備えることを特徴とする樹脂判別システム。 A spectroscope having the optical deflector according to any one of claims 1 to 17.
A device that identifies the composition of the resin based on the results measured by the spectroscope, and
A resin discrimination system characterized by being equipped with.
前記光偏向器により走査された光が照射された被対象物との距離情報を算出する測距回路と、
を備えることを特徴とする距離測定装置。 The optical deflector according to any one of claims 1 to 17,
A ranging circuit that calculates distance information from the object irradiated with the light scanned by the optical deflector, and a ranging circuit.
A distance measuring device characterized by being provided with.
ことを特徴とする移動体。 The distance measuring device according to claim 21 is provided.
A moving body characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/504,507 US20220137398A1 (en) | 2020-10-30 | 2021-10-19 | Light deflector, analyzer, resin identification system, and distance measurement device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020182635 | 2020-10-30 | ||
| JP2020182635 | 2020-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022073956A true JP2022073956A (en) | 2022-05-17 |
Family
ID=81604652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021144079A Pending JP2022073956A (en) | 2020-10-30 | 2021-09-03 | Light deflector, analyzer, optical system, resin discrimination system, distance measuring device, and movable body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022073956A (en) |
-
2021
- 2021-09-03 JP JP2021144079A patent/JP2022073956A/en active Pending
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