JP2981600B2 - Optical scanner and an optical sensor device using the same - Google Patents

Optical scanner and an optical sensor device using the same

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JP2981600B2
JP2981600B2 JP8023023A JP2302396A JP2981600B2 JP 2981600 B2 JP2981600 B2 JP 2981600B2 JP 8023023 A JP8023023 A JP 8023023A JP 2302396 A JP2302396 A JP 2302396A JP 2981600 B2 JP2981600 B2 JP 2981600B2
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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は,光スキャナおよび光スキャナを利用した光センサ装置に関する。 The present invention relates to an optical sensor device using an optical scanner and an optical scanner.

【0002】 [0002]

【従来技術とその問題点】曲げ変形モードとねじれ変形モードの2つの弾性変形モードをもつ振動子の一面をミラー面とし,この振動子を2つのモードのそれぞれの共振周波数で振動させ,振動子のミラー面に向けて投射された光ビームをそのミラー面で反射させて2方向に光を走査する光スキャナを出願人は既に提案した(特開平4- BACKGROUND OF THE INVENTION a mirror surface one surface of a vibrator having two elastic deformation modes of bending deformation mode and torsional deformation mode, the vibrator is vibrated at each of the resonance frequencies of the two modes, the transducer Applicants light scanner the projected toward the mirror surface the light beam is reflected by the mirror surface scans light in two directions was already proposed (JP-4-
95917 号公報)。 95,917 JP). 振動子を一方のモードで振動させれば一次元走査光スキャナとなる。 If caused to vibrate the vibrator in one mode becomes one-dimensional scanning optical scanner.

【0003】このような振動子の共振振動を利用した光スキャナの性能(光走査角度,光走査速度,光走査軌跡等)は,振動子の共振特性に大きく依存する。 The performance of such an optical scanner using the resonant vibration of the vibrator (optical scan angle, the optical scanning speed, optical scanning trajectory, etc.) is largely dependent on the resonance characteristic of the vibrator. 振動子の共振特性のうち,特に共振周波数,位相および振幅が光スキャナから出射される光ビームの光走査角度や光走査線の軌跡に大きな影響を与える。 Among the resonance characteristics of the resonator, in particular a significant effect on the trajectory of the resonance frequency, the optical scanning angle and scanning light line of the light beam phase and amplitude is emitted from the optical scanner.

【0004】たとえば円形軌跡を描かせる場合には,振動子の2つの弾性変形モードの共振周波数が一致しかつそれらの位相差がπ/2であるという条件を満たさなければならない。 [0004] For example, when to draw a circular trajectory, two resonance frequencies of the elastic deformation modes match and phase difference of these transducers must satisfy the condition that it is [pi / 2.

【0005】しかしながら,通常シリコン基板を加工することによって振動子を作製するので,振動子を作製するプロセス(たとえばシリコン・エッチング,メタル・ However, since making the vibrator by processing the normal silicon substrate, the process (e.g., a silicon etch to produce a transducer, metal
エッチング等)において,振動子の形状に加工時のばらつきが生じやすい。 In etching, etc.), variations in machining is likely to occur in the shape of the vibrator. 振動子の形状のばらつきは,振動子の共振特性のばらつきの原因となる。 Variations in the shape of the vibrator causes variations in the resonance characteristics of the resonator.

【0006】振動子の特定の位置にウエイトを付加したり,振動子の一部に櫛歯をあらかじめ形成しておき,櫛歯を1つずつ削除することにより,振動子の共振特性を調整することが考えられる。 [0006] or by adding weights to the particular position of the transducer, previously formed the comb teeth on a part of the vibrator, by removing the comb teeth one by one, to adjust the resonance characteristics of the resonator it is conceivable.

【0007】しかしながらウエイトを付加する位置にばらつきが生じやすい,櫛歯を形成するためには微細加工が必要である等の問題がある。 However variation is likely to occur in a position to add weight, in order to form the comb teeth have problems such requires fine processing. この調整によって振動子に変形,破損が起こりやすく,共振特性の調整を繰り返し行うことが困難である。 Deformation vibrator This adjustment, breakage tends to occur, it is difficult to repeat the adjustment of the resonance characteristics. なによりも,ウエイトの付加や櫛歯の削除では,調整量が大きすぎて細かい調整が困難ないしは不可能である。 More than anything else, in the deletion of the addition and the comb teeth of the weight, fine adjustment adjustment amount is too large it is difficult or impossible.

【0008】光スキャナの光走査性能を微調整するために,光スキャナの駆動回路や受光信号処理回路において回路定数の補正を行う必要があり,その調整のために費用がかかってしまう。 In order to fine tune the optical scanning performance of the optical scanner, it is necessary to correct the circuit constants in the driver circuit and the light-receiving signal processing circuit of the optical scanner, it takes cost for the adjustment.

【0009】 [0009]

【発明の開示】この発明は,振動子の共振特性を簡単かつ微細に調整できるようにするものである。 The invention DISCLOSURE OF THE INVENTION, and is to the resonance characteristics of the resonator can be easily and finely adjusted.

【0010】この発明は,一面に鏡面をもつ振動部と, [0010] The invention includes a vibrating portion having a mirror on one side,
振動が加えられる固定部と,上記振動部を上記固定部に連結し,少なくとも一方向に弾性的に変形する弾性変形部,とを有する振動子,上記固定部に振動を加える加振装置,および上記振動部の鏡面に光を投射する光源とを備え,上記光源から上記振動部の鏡面に投射される光の反射光の方向が上記振動部の振動に応じて変化する光スキャナにおいて,上記弾性変形部にばね定数可変素子が設けられていることを特徴とする。 A fixed portion vibration is applied, the vibration unit connected to the fixed part, at least elastically deformable portion that elastically deforms in one direction, vibrating unit adding vibrator, the vibration to the fixing portion having a city, and and a light source for projecting light to the mirror surface of the vibrating part, in the optical scanner direction of the reflected light of the light projected onto the mirror surface of the vibrating portion from the light source changes in accordance with the vibration of the vibrating portion, the elastic the spring constant variable element to the deformation portion, characterized in that is provided.

【0011】上記ばね定数可変素子は一実施態様では, [0011] In the spring constant variable element one embodiment,
上記弾性変形部の少なくとも一箇所に設けられた発熱源である。 A heat source provided on at least one portion of the elastically deformable portion. 発熱源は,たとえば電気抵抗素子によって作成され,この電気抵抗素子に通電することにより発熱する。 Heat source, for example, is created by an electrical resistance element generates heat by energization to the electric resistance element.

【0012】他の実施態様では,上記ばね定数可変素子は上記弾性変形部の少なくとも一箇所に設けられたひずみ発生源である。 [0012] In another embodiment, the spring constant variable element is a strain generating source provided on at least one portion of the elastically deformable portion. ひずみ発生源は,一例としては,圧電素子により作成され電圧が印加されることにより変形する。 Strain generating source, as an example, deformed by voltage created by the piezoelectric element is applied.

【0013】弾性変形部の温度の変化または変形によって弾性変形部のばね定数が変化する。 [0013] changes the spring constant of the elastic deformation part by changes or variations of the temperature of the elastic deformation portion. これにより振動子の共振特性を調整することができる。 This makes it possible to adjust the resonance characteristics of the resonator.

【0014】ばね定数可変素子を用いて,弾性変形部のばね定数を連続的かつ微細に変化させることができるので,振動子の共振特性の調整を連続的かつ微細に行うことができる。 [0014] Using the spring constant variable element, since the spring constant of the elastic deformation portion can continuously and be finely changed, it is possible to adjust the resonance characteristics of the resonator continuously and fine.

【0015】振動子は,好ましくは単結晶シリコンによって形成される。 [0015] vibrator is preferably formed by a single-crystal silicon. 単結晶シリコンは共振感度(Q値)が優れた材料として知られており,少ない励起振動でも大きな共振振動を生じる。 Single crystal silicon is known as an excellent material resonance sensitivity (Q value), resulting in a large resonance vibration with a small excitation vibration. また,シリコン基板はバッチ加工が可能なため,振動子の形状加工プロセスにおけるコストが削減される。 Further, the silicon substrate because capable batch processing, the cost of the transducer of the shaping process is reduced.

【0016】好ましくは,上記ばね定数可変素子は上記弾性変形部の最大応力が生じる箇所に設けられる。 [0016] Preferably, the spring constant variable element is provided on the portion where the maximum stress of the elastic deformation portion occurs.

【0017】一実施態様では,弾性変形部は,曲げ変形モードとねじれ変形モードの互いに直交する2つのモードで共振振動する。 [0017] In one embodiment, the elastic deformation portion is resonant oscillation in two modes which are perpendicular to each other of the bending deformation mode and torsional deformation mode. 曲げ変形モードの振動では,弾性変形部と固定部との境目部分において弾性変形部の応力が最大となる。 The vibration of the bending deformation mode, the stress of the elastic deformation portion is maximum at the boundary portion between the stationary portion elastically deformable portion. ねじれ変形モードの振動では,弾性変形部の長手方向の中央部分においてその応力が最大となる。 The vibration of the torsional deformation mode, the stress is maximum in the longitudinally central portion of the elastic deformation portion.
各モードにおいて最大応力が生じる箇所にばね定数可変素子が設けられることによって,最大の共振特性調整の効果をあげることができる。 By the spring constant variable element is provided at a position where the maximum stress is generated in each mode, it is possible to increase the effect of the maximum of the resonance characteristic adjustment.

【0018】振動子の共振周波数が所定の周波数に自動的に調整できるようにするために,上記振動子の共振周波数を検出する手段,および上記検出手段によって検出された共振周波数が所定の共振周波数に一致するように上記ばね定数可変素子を制御する手段が設けられる。 [0018] For the resonance frequency of the vibrator is to be automatically adjusted to a predetermined frequency, means for detecting the resonant frequency of the transducer, and resonant frequency is predetermined resonance frequency detected by said detecting means It means for controlling the spring constant variable elements are provided to match.

【0019】この発明はまた上記の光スキャナを利用した,光センサ装置を提供している。 [0019] The invention also utilizes the above optical scanner, provides an optical sensor device.

【0020】この光センサ装置は,上記の光スキャナに加えて,対象物に投射された光の反射光を受光し,受光信号を出力する受光素子と,上記受光素子から出力される受光信号を処理して対象物に関する信号を生成する信号処理回路とを備えている。 [0020] The optical sensor device, in addition to the above optical scanner, receives reflected light of the projected light on the object, a light receiving element for outputting a received light signal, a light receiving signal output from the light receiving element it is processing and a signal processing circuit for generating a signal related to the object.

【0021】この光センサ装置によると,投射光を直線状,楕円形状,円形状に走査することができるので,種々の形をもつ対象物の検出,調査,計測,認識が可能となる。 [0021] According to the optical sensor device, linear, elliptical projection light, it is possible to scan in a circular shape, the detection of objects with various forms, surveys, measurements, it is possible to recognize.

【0022】 [0022]

【実施例】 【Example】

第1実施例 図1は,光スキャナの斜視図,図2は図1に示す光スキャナの弾性変形部付近の拡大斜視図,図3は図2の III First Embodiment FIG. 1 is a perspective view of an optical scanner, FIG. 2 is an enlarged perspective view of the vicinity of the elastic deformation portion of the optical scanner shown in FIG. 1, FIG. 3 is 2 III
−III 線に沿う拡大断面図である。 It is an enlarged sectional view taken along -III line.

【0023】光スキャナは,単結晶シリコン等から形成される振動子1と,振動子1に高周波振動を印加するための加振装置2とを含む。 The optical scanner includes a vibrator 1 is formed of single crystal silicon or the like, and a vibrator 2 for applying a high frequency vibration to the vibrator 1. 振動子1は,振動部11と,加振装置2に固定された固定部12と,これらを連結する細長い弾性変形部(トーションばね)13とから構成され, Vibrator 1, the vibrating portion 11, a fixing portion 12 fixed to the vibrating device 2 is composed of these connecting elongated elastically deformable portion (torsion spring) 13.,
好ましくはアルカリ系エッチング液による高精度な垂直エッチングによって一体的に形成される。 Preferably it is integrally formed by a high-precision vertical etching with an alkaline etching liquid. 単結晶シリコンは共振振動(Q値)が優れている。 Single-crystal silicon has excellent resonance vibration (Q value).

【0024】加振装置2による振動方向をXとする。 The vibration direction of the vibrator 2 and X. 振動子1の弾性変形部13はX方向と直交する方向にのびている。 Elastically deformable portion 13 of the vibrator 1 extends in a direction perpendicular to the X direction. この弾性変形部13の長手方向をZ方向とする。 The longitudinal direction of the elastically deformable portion 13 and Z-direction. X
およびZ方向にそれぞれ直交する方向をY方向とする。 And direction respectively orthogonal to the Z direction and Y direction.

【0025】振動部11は弾性変形部13の中心(Z軸)に関して非対称な形状をしている。 The vibrating portion 11 has an asymmetrical shape with respect to the center of the elastically deformable portion 13 (Z-axis). したがって振動部11の重心はZ軸からY方向に外れた位置にある。 Thus the center of gravity of the vibrating portion 11 is in a position deviated from the Z axis in the Y direction.

【0026】振動部11のミラー(後述する)が形成されていない面(裏面)のZ軸上からY方向にずれた位置に重りを設けておくことにより,振動部11の重心をZ軸上からずれさせてもよい。 [0026] By providing a weight at a position shifted in the Y direction from the Z axis of the surface that are not mirror vibration unit 11 (described later) is formed (back surface), the center of gravity of the oscillating unit 11 on the Z axis it may be allowed to shift from. この場合には,振動部11をZ軸に関して非対称に形成する必要は必ずしもない。 In this case, it is not always necessary to form the vibrating portion 11 asymmetrically with respect to the Z axis.

【0027】加振装置2によって振動が加えられることにより,弾性変形部13はX方向に曲がる(曲げ振動を起こす)とともに,振動部11がZ軸に関して非対称となっているのでZ軸を中心にねじれる(ねじれ振動を起こす)。 [0027] By vibrations applied by vibrator 2, together with the elastically deformable portion 13 bent in the X direction (bending caused to oscillate), about the Z axis the vibration unit 11 are asymmetrical with respect to the Z axis twisted (causing the torsional vibration). すなわち,弾性変形部13はY軸(第1の回転軸) That is, the elastically deformable portion 13 Y-axis (first rotation axis)
回りに曲がる曲げ変形モード(θ B方向)と,Z軸方向(第2の回転軸)回りにねじれるねじれ変形モード(θ A deformation mode bending bends around (theta B direction), Z-axis torsional deformation mode twisted (second rotation axis) (theta
T方向)の2つの共振振動モードを有している。 It has two resonant vibration modes of the T direction). 曲げ変形モードにおける共振周波数をf B ,ねじれ変形モードにおける共振周波数をf Tとする。 The resonance frequency of the bending deformation mode f B, the resonance frequency in the torsional deformation mode and f T.

【0028】加振装置2は振動子1をあらかじめ定められた一方向(X方向)に加振するものであり,好ましくは積層型の圧電素子(圧電アクチュエータ)が用いられる。 The vibrator 2 is intended to vibrate in one direction defined vibrator 1 advance (X-direction), preferably laminated piezoelectric element (piezoelectric actuator) is used. 加振装置2は駆動装置31によって駆動される。 Vibrator 2 is driven by a drive unit 31. 弾性変形部13はY軸回りに曲がる曲げ変形モード(θ B向) Deformation mode bending elastically deformable portion 13 bends around the Y axis (theta B direction)
とZ軸回りにねじれるねじれ変形モード(θ T方向)の2つの共振振動モードを有しているので,これらの共振振動モードの共振周波数f B ,f Tの両方の周波数成分を含む振動を加振装置2で発生させることにより,弾性変形部13がこれらの共振周波数に共振する。 Since they have two resonant vibration modes of the Z axis twisted around torsional deformation mode (theta T direction), the resonance frequency f B of the resonance mode, pressing the vibration includes both a frequency component of f T by generating in-vibration unit 2, the elastically deformable portion 13 resonates to these resonant frequencies.

【0029】振動部11の表面は鏡面(ミラー)となっている。 [0029] surface of the vibrating portion 11 is a mirror surface (mirror). 振動部11の鏡面は,たとえば金属を振動部表面に蒸着またはスパッタすることによって形成される。 Mirror surface of the vibrating portion 11 is formed by depositing or sputtering the vibration part surface, for example metal. レーザ光源41からの光ビームが振動部11の鏡面に斜めに投射される。 Light beam from the laser light source 41 is projected obliquely to a mirror surface of the vibrating portion 11. 入射した光ビームは鏡面によって反射される。 Incident light beam is reflected by the mirror.
振動部11が振動すると光ビームの入射角および反射角が変化する。 Vibration unit 11 changes the angles of incidence and reflection of the light beam when vibrating. 振動部11が直交する二方向に振動しているので,反射光は二次元的に走査されることになる。 The vibration unit 11 is vibrating in the two directions perpendicular, the reflected light will be two-dimensionally scanned.

【0030】上記の2つの共振周波数のうちのいずれか一方の周波数成分のみを加振装置2によって発生させるようにすれば,または振動子1がいずれか一方の共振振動モードのみをもつ構造とすれば,振動部11は一方向のみ(一軸のまわりでのみ)振動する。 [0030] By either if only one of the frequency components to be generated by the vibrating device 2, or the vibrator 1 has only one resonant vibration mode structure of the two resonant frequencies of the if the vibration unit 11 in only one direction (around the uniaxial only) to vibrate. これにより,光ビームの一次元的な走査が達成される。 Thus, one-dimensional scanning of the light beam is achieved. 加振装置2の振動の強さを調整し,振動部11の振動の振幅を変化させることにより光ビームの走査角度の調整も可能である。 To adjust the strength of the vibration of the vibrator 2, the adjustment is possible in the scanning angle of the light beam by changing the amplitude of vibration of the vibrating portion 11.

【0031】弾性変形部13の一表面には電気抵抗素子(発熱素子)6が設けられている。 The electrical resistance element (heating element) 6 is provided on one surface of the elastically deformable portion 13. 振動子1は上述のように好ましくは単結晶シリコンによって形成されている。 Vibrator 1 is preferably as described above is formed by a single crystal silicon. このシリコン基板上にICプロセス技術によってイオンを拡散することにより電気抵抗素子6が形成される。 Electric resistance element 6 is formed by diffusing ions by IC process technology on the silicon substrate.

【0032】電極5を形成すべき部分を除いて,少なくとも弾性変形部13および固定部12の表面には絶縁膜(たとえばSiO 2酸化膜)8が形成されている。 [0032] Except for the portion for forming the electrode 5, the surface of at least the elastically deformable portion 13 and the fixed portion 12 is formed an insulating film (e.g., SiO 2 oxide film) 8. 電気抵抗素子6の両端部に電極5が形成されている。 Electrode 5 is formed at both ends of the electrical resistance element 6. 電極5は配線パターン7によって固定部12上(絶縁膜8上)に形成された外部接続電極17に接続されている。 Electrode 5 is connected to the external connection electrodes 17 formed on the upper fixing section 12 (upper insulating film 8) by a wiring pattern 7. さらに外部接続電極17は外部の電流源30に接続されている。 Further the external connection electrode 17 is connected to an external current source 30. 電極5および配線パターン7は金,アルミ等による金属薄膜によって形成される。 Electrode 5 and the wiring pattern 7 gold, are formed by a thin metal film of aluminum or the like.

【0033】配線パターン7を設ける代わりに,電極5 [0033] Instead of providing the wiring pattern 7, the electrode 5
にワイヤをボンディングし,そのワイヤの他端を電流源 Bonding the wire to the current source and the other end of the wire
30に接続してもよい。 It may be connected to 30. この場合,ワイヤのボンディング箇所を樹脂でモールドし,その接続強度を高めておくことが好ましい。 In this case, the bonding portion of the wire is molded with resin, it is preferable to increase the connection strength.

【0034】図4は電気抵抗素子の他の例を示し,図3 [0034] Figure 4 shows another example of an electrical resistance element, FIG 3
に相当する断面図である。 Is a cross-sectional view corresponding to.

【0035】弾性変形部13を含めて振動子1がベリリウム銅でつくらている。 The vibrator 1 including the elastic deformation portion 13 is made of beryllium copper. 少なくとも弾性変形部13および固定部12の一表面には絶縁層8が形成され,その上に電気抵抗素子6が設けられている。 On one surface of at least the elastically deformable portion 13 and the fixed portion 12 insulating layer 8 is formed, the electrical resistance elements 6 on is provided that. この電気抵抗素子6はイオン拡散を施したポリシリコン薄膜によって形成される。 The electrical resistance element 6 is formed by a polysilicon thin film having been subjected to ion diffusion. 電気抵抗素子6の両端に電極5が形成され,この電極5が配線パターン7によって外部接続電極17に接続されている。 Are electrodes 5 at both ends of the electrical resistance element 6 is formed, the electrode 5 is connected to the external connection electrode 17 by a wiring pattern 7.

【0036】電気抵抗素子6に電流源30から電流を流すことにより,電気抵抗素子6が発熱する。 [0036] By passing a current from the current source 30 to the electric resistance element 6, the electrical resistance element 6 is heated. これにより弾性変形部13の温度が変化し,そのばね定数が変化する。 Thus temperature changes of the elastic deformation portion 13, the spring constant changes.
振動子1の共振特性(特に,共振周波数)の調整が可能である。 Resonance characteristic of the vibrator 1 (particularly, the resonance frequency) can be adjusted.

【0037】振動子1において,弾性変形部13のばね定数をk,回転軸(Y軸またはZ軸)のまわりのモーメントをIとすると,振動子1における共振周波数fは次式で表される。 [0037] In the vibrator 1, when the spring constant of the elastically deformable portion 13 k, the moment around the rotation axis (Y-axis or Z-axis) and I, the resonance frequency f in the vibrator 1 is represented by the following formula .

【0038】 [0038]

【数1】 [Number 1]

【0039】弾性変形部13の曲げ変形モード(θ B方向)におけるばね定数をk B ,ねじれ変形モード(θ T [0039] The spring constant of the bending deformation mode of the elastic deformation portion 13 (theta B direction) k B, torsional deformation mode (theta T
方向)におけるばね定数をk Tとする。 The spring constant in the direction) and k T. これらのばね定数k B ,k Tを式1のばね定数kと置きかえると,式1 These spring constant k B, when the k T replace the spring constant k of Equation 1, Equation 1
は曲げ変形モードにおける共振周波数f B ,ねじれ変形モードにおける共振周波数f Tを表すものとなる。 A represents the resonance frequency f B, the resonance frequency f T in the torsional deformation mode in the bending deformation mode.

【0040】曲げ変形モードにおけるばね定数k Bは次式で表される。 The spring constant of the bending deformation mode k B is expressed by the following equation.

【0041】 [0041]

【数2】 [Number 2]

【0042】ここでEはヤング率,wは弾性変形部13の幅(Y方向の長さ),tは弾性変形部13の厚さ(X方向の長さ),Lは弾性変形部13の長さ(Z方向の長さ)である。 [0042] where E is Young's modulus, w is the width of the elastically deformable portion 13 (in the Y direction length), t is the thickness of the elastically deformable portion 13 (length in the X direction), L is the elastically deformable portion 13 the length (length in the Z direction).

【0043】ねじれ変形モードにおけるばね定数k Tは次式で表される。 The spring constant k T in torsional deformation mode is expressed by the following equation.

【0044】 [0044]

【数3】 [Number 3]

【0045】ここでGは横弾性係数,βは断面形状に関する係数である。 [0045] where G is the modulus of transverse elasticity, beta is a coefficient related to the cross-sectional shape. 式3において,より一般的にはwは弾性変形部13の断面の長辺の長さを,tは同断面の短辺の長さを表す。 In Equation 3, and more usually w is the length of the long side of the cross-section of the elastically deformable portion 13, t represents the length of the short side of the same cross-section.

【0046】ばね定数kを変化させることにより,振動子の共振周波数を調整できることが式1から分かる。 [0046] By varying the spring constant k, it can be seen from equation 1 that can adjust the resonance frequency of the vibrator. しかも,弾性変形部13のばね定数の変化により,振動子1 Moreover, the change in the spring constant of the elastically deformable portion 13, the vibrator 1
の共振周波数をアナログ的に微細に調整できる。 The resonance frequency can be analogically finely adjusted.

【0047】電気抵抗素子6の発熱によって弾性変形部 The elastic deformation portion by heat generation of the electric resistance element 6
13に熱を加えることにより,式2のヤング率Eおよび式3の横弾性係数Gが変化する。 By applying heat to 13, shear modulus G of the Young's modulus E and Formula 3 Formula 2 is changed. これらのヤング率Eおよび横弾性係数Gは材料定数ともいわれる。 These Young's modulus E and transverse elastic modulus G is also referred to as material constants. 外部温度環境の変化に応じ,弾性変形部の原子間力や形状が熱膨張により変化するため上記材料定数が変化する。 Response to changes in external temperature environment, the atomic force and the shape of the elastic deformable portions the material constant changes to change due to thermal expansion.

【0048】図5は,弾性変形部13上に形成された電気抵抗素子6に電流を流したときの電流値と2つの共振振動モードの共振周波数f B ,f Tとの関係を示すグラフである。 [0048] Figure 5, the resonance frequency f B of the current value and the two resonant vibration modes at a current to the electric resistance element 6 formed on the elastic deformation portion 13, a graph showing the relationship between f T is there. 縦軸は,電気抵抗素子6に電流を流していないときの曲げ変形モードの共振周波数f Bおよびねじれ変形モードの共振周波数f Tを基準(1.00)とし,電流を流したときの各モードの共振周波数の基準周波数に対する比を表している。 The vertical axis, the resonance frequency f T of the resonance frequency f B and torsional deformation modes of bending deformation mode when no current flows to the electric resistance element 6 as a reference (1.00), each mode at a current it represents the ratio of the reference frequency of the resonant frequency.

【0049】弾性変形部13上に形成された電気抵抗素子6に電流を流し,弾性変形部13の温度を高めていくと, The electric current to the electric resistance element 6 formed on the elastically deformable portion 13, when gradually increasing the temperature of the elastically deformable portion 13,
電流値の増加に伴って2つの弾性変形モードの共振周波数f B ,f Tはともに減少する。 The resonance frequency f B of the two elastic deformation modes with increasing current, f T is reduced together. これらの共振周波数f These resonance frequency f
B ,f Tは約2〜3%程度減少する。 B, f T is reduced by about 2-3%.

【0050】したがって,電気抵抗素子6に流す電流を調整し,弾性変形部13の温度を所望の共振周波数が得られる値に保つことにより,この所望の共振周波数における振動を実現できる。 [0050] Thus, by adjusting the current supplied to the electric resistance element 6, by maintaining the value of the temperature of the elastically deformable portion 13 is desired resonance frequency is obtained, can be realized vibrations in the desired resonant frequency.

【0051】第2実施例 図6は第2実施例を示すものであり,振動子の弾性変形部を表す斜視図である。 [0051] Second Embodiment FIG. 6 illustrates a second embodiment, is a perspective view showing an elastically deformable portion of the vibrator. 振動子1の他の構成,ならびに加振装置2およびレーザ光源41の構成は第1実施例のものと同じである。 Other configurations of the vibrator 1, and configuration of the vibrating unit 2 and the laser light source 41 are the same as those of the first embodiment.

【0052】図6(a)において,弾性変形部13には電気抵抗素子6に代えて圧電素子9が形成されている。 [0052] In FIG. 6 (a), the piezoelectric element 9 are formed in place of the electrical resistance element 6 to the elastically deformable portion 13. 圧電素子9は圧電薄膜層を弾性変形部13表面上に形成することにより,または拡散によって形成されるピエゾ抵抗素子を弾性変形部13につくることによって得られる。 The piezoelectric element 9 is obtained by creating by forming a piezoelectric thin film layer on the elastic deformation portion 13 on the surface, or a piezoresistive element formed by diffusion in the elastic deformation section 13. 圧電素子9(たとえば圧電薄膜層)の材料にはたとえば, The material of the piezoelectric element 9 (e.g. piezoelectric thin film layer) for example,
チタン酸バリウム(BaTi 3 )磁器,チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)磁器等が使用される。 Barium titanate (BaTi 3) porcelain, lead zirconate titanate (PZT) ceramic or the like is used. 圧電素子9の両端部には電極5が設けられ,この電極5は配線パターン7によって電圧源に接続されている。 Electrode 5 is provided at both ends of the piezoelectric element 9, the electrode 5 is connected to a voltage source by a wiring pattern 7.

【0053】圧電素子9に外部の電圧源から電圧が加えられると,電わい効果によって圧電素子9は電界方向に伸び,かつこれと直交方向に縮む。 [0053] When the voltage to the piezoelectric element 9 from an external voltage source is applied, the piezoelectric element 9 by electrodeposition dwarf effect extends in the direction of the electric field, and shrinks to perpendicular direction. 圧電素子9は弾性変形部13上に固定されているため,弾性変形部13も図6 Since the piezoelectric element 9 which is fixed on the elastic deformation part 13, also elastically deformable portion 13 6
(b)に示すように変形する。 Deformed as shown in (b).

【0054】弾性変形部13が変形することは,式2および式3のw,t,Lのいずれか,またはいくつかが変化することを意味する。 [0054] the elastic deformation portion 13 is deformed means that w of Formula 2 and Formula 3, t, either L, or at some changes. これらの定数は形状定数といわれるものである。 These constants are those called a shape constant.

【0055】したがって弾性変形部13に設けた圧電素子9に印加する電圧を制御し,弾性変形部13の変形量を調整することにより,曲げ変形モードおよびねじれ変形モードの共振周波数f B ,f Tを微細に調整することができる。 [0055] Thus by controlling the voltage applied to the piezoelectric element 9 provided on the elastic deformation portion 13, by adjusting the deformation amount of the elastic deformation portion 13, bending resonance frequency f B of the deformation mode and torsional deformation modes, f T it can be adjusted finely.

【0056】上述した実施例では弾性変形部に一つの電気抵抗素子または一つの圧電素子が設けられている。 [0056] In the embodiment described above one of the electrical resistance element or a piezoelectric element is provided on the elastically deformable portion. 複数の電気抵抗素子または圧電素子を設けてもよいことはいうまでもない。 It may of course be provided with a plurality of electric resistance elements or piezoelectric elements. また,電気抵抗素子と圧電素子の両方を一つの弾性変形部に形成してもよい。 Also, both may be formed on the elastic deformation of one of the electric resistance element and the piezoelectric element.

【0057】図7に示すように,共振振動に伴う弾性変形部13の応力は,曲げ変形モード(θ B方向)においては弾性変形部13と固定部12との境目付近(符号aで示す)において,またねじれ変形モード(θ T方向)においては弾性変形部13の長手方向の中心線上(符号bで示す)においてそれぞれ最大値を示す。 [0057] As shown in FIG. 7, the stress of the elastically deformable portion 13 caused by the resonant vibrations in the bending deformation mode (theta B direction) (indicated by the symbol a) boundary around the elastically deformable portion 13 and the fixed portion 12 in, addition, in the torsional deformation mode (theta T direction) indicating each maximum value in the longitudinal direction of the center line of the elastic deformation portion 13 (indicated by the symbol b). これらの位置では2つの共振振動モードにおける慣性モーメントがそれぞれ最大となる。 In these positions the inertia moment in the two resonance modes is maximized, respectively.

【0058】電気抵抗素子6または圧電素子9を,弾性変形部13上の慣性モーメントが最大となる位置aおよびbに設けることにより,効果的に共振周波数の制御を達成することができる。 [0058] The electrical resistance element 6 or the piezoelectric element 9, by providing the positions a and b moment of inertia on the elastic deformation portion 13 is maximum, it is possible to achieve controlled effectively resonant frequency.

【0059】第3実施例 図8は上述した光スキャナを用いた光センサ装置の構成を示している。 [0059] Third Embodiment FIG. 8 shows a configuration of an optical sensor device using an optical scanner as described above.

【0060】レーザ光源41が駆動回路42によって駆動され,レーザ光源41からレーザ光が発生する。 [0060] The laser light source 41 is driven by the drive circuit 42, the laser light is generated from the laser light source 41. レーザ光はパルス光でも連続光でもよい。 The laser beam may be a continuous light in the pulsed light. いずれにしても,検出すべきまたは測定すべき対象物の性質,検出すべき項目等に応じてレーザ光の波形を定めればよい。 In any case, the nature of the to be or to be measured object detection may be determined waveforms of the laser beam in response to such to be detected item.

【0061】レーザ光は,必要に応じて設けられた投光光学系45によって所定のレーザ・ビームに変換され(たとえば,コリメートされる,またはスリット光に変換される等),光スキャナの振動子1の鏡面に向けて投射される。 [0061] laser light, the projection optical system 45 provided optionally is converted into a predetermined laser beam (e.g., such as to be converted into collimated by, or slit light) of the optical scanner vibrator It is projected toward the first mirror.

【0062】振動子1の鏡面によって反射した光は対象物S bに向けて投射される。 [0062] Light reflected by the mirror surface of the vibrator 1 is projected toward the object S b. 振動子1の振動に応じて投射光は二次元(円形,楕円形等)または一次元に走査される。 Projection light in accordance with the vibration of the vibrator 1 is scanned in two dimensions (circular, oval, etc.) or one-dimensional.

【0063】対象物S bからの反射光は,必要に応じて設けられた受光光学系46を経て受光素子43に入射する。 [0063] Light reflected from the object S b is incident on the light receiving element 43 through the light receiving optical system 46 provided as required.
受光素子43の受光信号は信号処理回路44で所定の受光信号に変換され(たとえば,ディジタル・データに変換されて)処理装置40に入力する。 Receiving signals of the light receiving element 43 is converted by the signal processing circuit 44 to a predetermined light receiving signals (e.g., converted to digital data) input to the processor 40.

【0064】処理装置40は駆動装置42の制御,後述する振動子1の共振周波数制御等を行うとともに,信号処理回路44から入力する受光信号に基づいて,対象物の検出,測定等に関する処理を行う。 [0064] The processing device 40 controls the driving unit 42, performs a resonant frequency control of the oscillator 1 to be described later, based on the light reception signal input from the signal processing circuit 44, the detection of the object, a process related to the measurement, etc. do. たとえば,対象物の有無の検出,対象物の形状認識,バーコードの読み取り, For example, the detection of the presence or absence of an object, shape recognition of the object, the reading of the bar code,
その他の処理が行われる。 Other processing is performed.

【0065】上述したように,振動子1は曲げ変形モードとねじれ変形モードとをもつが,簡単のために曲げ変形モードの駆動および共振周波数制御について説明する。 [0065] As described above, the vibrator 1 is with the bending deformation mode and torsional deformation modes, described drive and resonant frequency control of deformation modes bent for simplicity.

【0066】駆動装置31には曲げ共振周波数をもつ信号を発生する発振器(電圧制御発振器)21が備えられている。 [0066] Oscillator (VCO) 21 for generating a signal having a flexural resonance frequency is provided in the drive device 31. 発振器21の発生する信号に基づいて駆動装置31が曲げ共振周波数を含む駆動信号によって加振装置2を連続的に駆動する。 By a drive signal including a resonance frequency drive 31 based on the generated signal of the oscillator 21 is bent continuously driving the vibrator 2.

【0067】一方,振動子1の弾性変形部には曲げ振動の周波数を検出するための歪み検出素子23が設けられている。 [0067] On the other hand, the strain detecting element 23 for the elastically deformable portion of the vibrator 1 for detecting the frequency of the bending vibration is provided. この歪み検出素子23の抵抗は実際に生じている曲げ振動の周波数に応じて変化する。 Resistance of the strain detecting elements 23 is changed according to the frequency of the bending vibration actually occurring. この抵抗変化を表す電気信号は実際の曲げ振動周波数成分を含んでいる。 Electrical signals representative of the resistance change includes the actual bending vibration frequency component.

【0068】制御回路22は歪み検出素子23の抵抗変化を表す電気信号の曲げ共振振動周波数と等しい周波数をもち,かつこの電気信号よりも位相がπ/2遅れる信号を発生するように発振器21を制御する。 [0068] The control circuit 22 has a frequency equal to the bending resonance vibration frequency of the electrical signal representing the resistance change of the strain detection element 23, and an oscillator 21 as a phase than the electric signal to generate a [pi / 2 delayed signal Control.

【0069】制御回路22はまた,発振器21の発振周波数に基づいて振動子1の実際の曲げ振動周波数を検出する。 [0069] The control circuit 22 also detects an actual bending vibration frequency of the vibrator 1 based on the oscillation frequency of the oscillator 21. 他方,処理装置40から制御回路22に曲げ振動周波数の目標値が与えられている。 On the other hand, the target value of the bending vibration frequency from the processor 40 to the control circuit 22 is given. 制御回路22は,検出した曲げ振動周波数が処理装置40から与えられる目標値に一致するように,電流源または電圧源30が制御される。 The control circuit 22, as detected bending vibration frequency coincides with the target value given from the processor 40, a current or voltage source 30 is controlled. この電流源または電圧源30によって振動子1の弾性変形部13 Elastically deformable portion 13 of the vibrator 1 by the current source or voltage source 30
に設けられた電気抵抗素子6または圧電素子9に電流が流され,または電圧が印加される。 Current is applied to the electric resistance element 6 or the piezoelectric elements 9 provided on, or a voltage is applied. このようにして,振動子1の曲げ共振周波数が所望の目標値に一致するように調整される。 In this way, the bending resonance frequency vibrator 1 is adjusted to match the desired target value.

【0070】ねじれ共振周波数の調整も上記と全く同じように行われる。 [0070] adjustment of the torsional resonance frequency is performed in exactly the same manner as described above. ねじれ振動の発生およびその共振周波数の調整のために,ねじれ振動用の発振器,歪み検出素子,電気抵抗素子または圧電素子,電流源または電圧源,および制御回路が設けられる。 For generation and adjustment of its resonant frequency of torsional vibrations, an oscillator for torsional vibration, strain detecting elements, the electrical resistance elements or piezoelectric elements, a current or voltage source, and a control circuit is provided.

【0071】曲げ振動のための発振器21の出力とねじれ振動のための発振器21の出力とが加算されて,駆動装置 [0071] Flexural output of the oscillator 21 for outputting the torsional vibration of the oscillator 21 and is summed for vibration, drive
31から加振装置2に与えられることになる。 It would be given to the vibrator 2 from 31.

【0072】この光センサ装置は,振動子1の弾性変形部13に電気抵抗素子または圧電素子が設けられた光スキャナを含んでいる。 [0072] The optical sensor device, the electrical resistance elements or piezoelectric elements in the elastically deformable portion 13 of the vibrator 1 contains an optical scanner provided. 振動子1の共振特性の調整が容易にかつ微細に行なわれ,走査される光の軌跡の調整が細かく可能であるため,対象物の大きさや設置状態に合わせた光走査が可能である。 Adjustment of the resonance characteristics of the resonator 1 is easily and performed finely, for adjustment of the trajectory of the scanned light can be finely, it is possible optical scanning tailored to the size and installation conditions of interest.

【0073】たとえば,円形に光を走査するときに,外部環境温度等の変化に起因して光走査軌跡が円形からはずれようとした場合にも,上述した制御回路による共振周波数の制御により常に円形光走査を実現することができる。 [0073] For example, when scanning a light in a circular, even when the optical scanning trajectory due to a change such as the external environmental temperature is going Hazureyo from circular, always round by controlling the resonant frequency by the above-described control circuit it is possible to realize an optical scanning.

【0074】光ビームを円形に走査する点についてより詳しく説明する。 [0074] will be described in more detail that scans the light beam circular.

【0075】円形の光走査を行うには次の条件を満たす必要がある。 [0075] must satisfy the following conditions to do circular light scanning. (1)曲げ変形モードの共振周波数f Bとねじれ変形モードの共振周波数f Tとが等しいこと(f B =f T ) (2)これらのモードの共振振動の位相差がπ/2であること (3)これらのモードにおける共振振動の振幅が等しいこと (1) the resonance frequency f B of the bending deformation mode and the resonance frequency f T of the torsional deformation mode is equal (f B = f T) ( 2) that the phase difference of the resonant oscillation of these modes is [pi / 2 (3) the amplitude of the resonant vibration in these modes are equal

【0076】上記3つの条件のうち(3)については, [0076] Among the above-mentioned three conditions for (3),
加振装置において各共振周波数を表す電気信号の振幅を調整することによって容易に満たすことができる。 It can easily be met by adjusting the amplitude of the electrical signal representative of the resonance frequency in the vibrating device.

【0077】図9(a)は振動子の弾性変形部に形成された電気抵抗素子に電流を流し,弾性変形部を加熱させたときの共振周波数の変化と走査角度との関係を示すグラフ,図9(b)はそのときの共振周波数の変化と位相の変化との関係を示すグラフである。 [0077] FIG. 9 (a) graph showing the relationship between the change in the scanning angle of the resonance frequency when a current flows to the electric resistance element formed on the elastic deformation portion of the vibrator was heated elastically deformable portion, 9 (b) is a graph showing the relationship between the change of the change and the phase of the resonance frequency at that time. これらのグラフは図5に示すグラフと対応するものである。 These graphs are those corresponding to the graph shown in FIG. 図5および図9(a),(b)のグラフは全く同じ条件の下で得られたデータである。 5 and FIG. 9 (a), the a data obtained under the same conditions the graph of (b).

【0078】図5に示すグラフは,電気抵抗素子に電流を流して加熱することによって2つのモードの共振周波数がともに減少することに加えて,両モードの共振周波数間に周波数比で約1%の差が生じていることを示している。 [0078] The graph shown in FIG. 5, in addition to the resonance frequency of the two modes by heating by passing an electric current to the electric resistance element is reduced together, about 1 percent at a frequency ratio between the resonant frequencies of both modes It indicates that the difference occurs. この1%の差は,図9の横軸においては5Hzの違いに相当する。 This difference in 1% corresponds to 5Hz difference of the horizontal axis in FIG. 2つのモードの共振周波数f B ,f T The resonance frequency f B of the two modes, f T
はその減少の度合いが異なっている。 It is different from the degree of the reduction. また,共振周波数の変化に応じてこれらの2つの共振振動の位相差も変化している。 Also change even phase difference between these two resonant frequencies according to the change of the resonance frequency.

【0079】したがって,2つのモードの共振周波数f [0079] Thus, two modes of resonance frequency f
Bとf Tが上記条件(1)を満足するように,それらの位相差が上記条件(2)を満足するように調整して円形光走査を実施することができる。 As B and f T satisfies the above conditions (1), their phase difference can be performed a circular optical scanning is adjusted so as to satisfy the above condition (2). 電気抵抗素子は共振特性の微調整に適しているといえる。 Electrical resistance element can be said to be suitable for fine adjustment of the resonance characteristics. 振動子に重りを付加したり,削除したりすることによってあらかじめ共振周波数f B ,f Tをほぼ等しくしておき,その後の電気抵抗素子へ電流を流すことによって共振振動の位相および共振周波数の微調整を行うことが好ましいといえる。 Or adding weight to the vibrator, or delete previously resonance frequency f B by, leave substantially equal to f T, phase and resonant frequency of the resonant vibration by applying a current to the subsequent electric resistance element fine it can be said that it is preferable to carry out the adjustment.

【0080】図10(a)および図10(b)は,光スキャナによる二次元の光走査線の軌跡の例を示している。 [0080] FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b) shows an example of the trajectory of the two-dimensional optical scanning lines by the optical scanner. 図10(a)は曲げ変形モード(θ B方向)の共振周波数f Bとねじれ変形モード(θ T方向)の共振周波数f Tとの比を1:6としたときの光走査線の軌跡を, 10 (a) is the ratio of the resonance frequency f T of the resonance frequency f B and torsional deformation mode (theta T direction) of the bending deformation mode (theta B direction) 1: 6 and the trajectory of the light scanning line when ,
図10(b)はその比を1:3としたときの光走査線の軌跡を示している。 FIG. 10 (b) the ratio 1: shows a locus of scanning light line when the 3. このように2つのモードの共振周波数の比を変えることにより光走査の軌跡を変えることができる。 Thus it is possible to change the trajectory of the light scanned by varying the ratio of the resonant frequencies of the two modes.

【0081】図11(a)および図11(b)は,上述の光センサ装置をバーコード・リーダとして用いた場合において,光センサ装置の光走査線の軌跡と読み取られるべきバーコードとの対応関係を示している。 [0081] Figure 11 (a) and FIG. 11 (b), in the case of using the above-described optical sensor device as a bar code reader, the correspondence between the bar code to be read and the trajectory of the optical scanning lines of the optical sensor device It shows the relationship.

【0082】これらの図に示されるように,バーコードが多少傾いていたとしてもバーコードの配列方向に光を走査することができるので,読み取りの信頼性が高まる。 [0082] As shown in these figures, since it is possible to scan the light in the array direction of the barcode as a bar code is somewhat tilted, it increases the reliability of the reading. また,二列状に配列されたバーコード,二次元バーコードの読み取りも可能となる。 Also, the bar code arranged in two rows shape also allows reading of the two-dimensional bar code.

【0083】円形の走査を行う光センサ装置を用いると,図12に示すように,円形に走査された光ビームを円筒管50の内壁に照射することができる。 [0083] With the optical sensor device which performs a circular scan, as illustrated in FIG. 12, it is possible to irradiate the light beam scanned in a circle inner wall of the cylindrical tube 50. これにより, As a result,
円筒管50に付着する異物や内壁の亀裂等を調べることができる。 It can be examined such as cracks of the foreign matter and the inner wall adhered to the cylindrical tube 50.

【0084】図13は,円筒管50の縦断面と光センサ装置から円筒管内に投射された円形光とを示すものである。 [0084] Figure 13 shows a circular light projected to the cylindrical tube from a longitudinal section of the cylindrical tube 50 and the light sensor device.

【0085】光走査角度は,振動子に与える共振振動の振幅を加振装置によって変化させて調整することができる。 [0085] The optical scanning angle can be adjusted by changing the excitation device the amplitude of the resonant vibration given to the vibrator. 共振振動の振幅を大きくするにしたがい,光センサ装置から投射される光ビームの走査角度はθ 1 ,θ 2 According to increase the amplitude of the resonant vibration, the scan angle of the light beam projected from the optical sensor device theta 1, theta 2,
θ 3と大きくなる。 as large as θ 3. これに伴い円筒管50内に投射された円形光走査線は,円筒管50の奥のほうから手前(光センサ装置)のほうに,その距離がd(θ 1 ),d(θ By circular light scan line projected into a cylindrical tube 50 with this, the more the better the back of the cylindrical tube 50 in front of (the optical sensor device), the distance is d (theta 1), d (theta
2 ),d(θ 3 )と近づいてくる。 2), approaching the d (θ 3).

【0086】このようにして,光走査位置を円筒管内の奥行き方向に移動させ,円筒管内の様子を立体的に検知することが可能となる。 [0086] In this manner, by moving the light scanning position in the depth direction of the cylinder tube, it is possible to three-dimensionally detect the state of the cylindrical tube.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】光スキャナの斜視図である。 1 is a perspective view of an optical scanner.

【図2】電気抵抗素子が設けられた第1実施例による弾性変形部の拡大斜視図である。 2 is an enlarged perspective view of the elastic deformation portion according to the first embodiment of the electrical resistance element is provided.

【図3】図2の III―III 線に沿う拡大断面図である。 3 is an enlarged sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】変形例を示す図3相当の拡大断面図である。 4 is an enlarged sectional view of the corresponding 3 showing a modification.

【図5】電気抵抗素子に流される電流と共振周波数比との関係を示すグラフである。 5 is a graph showing the relationship between the current and the resonant frequency ratio flows through the resistance element.

【図6】弾性変形部に圧電素子が設けられた第2の実施例による弾性変形部の拡大斜視図であり,(a)は電圧を印加しない状態,(b)は電圧を印可した状態をそれぞれ示している。 Figure 6 is an enlarged perspective view of the elastic deformation portion of the second embodiment in which the piezoelectric element is provided on the elastically deformable portion, (a) shows the state where no voltage is applied, a state of applying a (b) a voltage They are shown, respectively.

【図7】応力が最大となる位置に電気抵抗素子または圧電素子が設けられた弾性変形部の拡大斜視図である。 [7] stress is an enlarged perspective view of the elastic deformation portion having an electric resistance element or a piezoelectric element is provided in a position of maximum.

【図8】光センサ装置の構成を示すブロック図である。 8 is a block diagram showing the configuration of an optical sensor device.

【図9】(a)は共振周波数と走査角度との関係を示すグラフ,(b)は共振周波数と位相との関係を示すグラフである。 9 (a) is a graph showing the relationship between the scanning angle and resonance frequency, (b) is a graph showing the relationship between the resonant frequency and phase.

【図10】(a)および(b)は楕円形に光を走査したときの軌跡を示す。 [10] (a) and (b) shows the locus when scanned light to elliptical.

【図11】(a)および(b)は光線の軌跡とバーコードの配列方向との対応関係を示す。 11 (a) and (b) shows the correspondence between the arrangement direction of the trajectory and a bar code of light.

【図12】光センサ装置によって円筒管の内部を検出する様子を示す斜視図である。 12 is a perspective view showing how to detect an internal cylindrical tube by an optical sensor device.

【図13】円筒管内を立体的に走査する様子を示す断面図である。 13 is a sectional view showing a state in which three-dimensionally scanning the cylindrical tube.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 振動子 2 加振装置 5 電極 6 電気抵抗素子 7 配線パターン 8 絶縁膜 9 圧電素子 11 振動部 12 固定部 13 弾性変形部 17 外部接続電極 1 vibrator 2 vibrator 5 electrode 6 electrically resistive element 7 wiring pattern 8 insulating film 9 piezoelectric element 11 the vibration unit 12 fixing unit 13 elastically deformable portion 17 external connection electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−63999(JP,A) 特開 平6−349093(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 6 ,DB名) G02B 26/10 104 G01J 1/04 G01V 8/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 7-63999 (JP, a) JP flat 6-349093 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6, DB name) G02B 26/10 104 G01J 1/04 G01V 8/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 一面に鏡面をもつ振動部と,振動が加えられる固定部と,上記振動部を上記固定部に連結し,少なくとも一方向に弾性的に変形する弾性変形部とを有する振動子,上記固定部に振動を加える加振装置,および上記振動部の鏡面に光を投射する光源を備え,上記振動子は上記加振装置によって上記固定部に加えられる振動に応じて共振振動し,上記光源から上記振動部の鏡面に投射される光の反射光の方向が上記振動部の振動に応じて変化する光スキャナにおいて, 上記弾性変形部に上記共振の共振特性を調整するためのばね定数可変素子を設けたことを特徴とする光スキャナ。 And 1. A vibrating unit having a mirror on one side, a fixed portion vibration is applied, the vibration unit connected to the fixed part, the transducer having an elastic deformation portion which elastically deforms at least one direction the fixing portion vibrating apparatus to vibrate in, and includes a light source for projecting light to the mirror surface of the vibrating portion, the vibrator resonates vibrate in response to vibration applied to the fixed portion by the vibrator, the spring constant for the direction of the reflected light of the light projected onto the mirror surface of the vibrating portion from said light source to adjust an optical scanner which changes according to the vibration of the vibrating portion, the resonance characteristics of the resonance to the elastically deformable portion optical scanner, characterized in that a variable element.
  2. 【請求項2】 上記ばね定数可変素子が上記弾性変形部の最大応力が生じる箇所に設けられている,請求項1に記載の光スキャナ。 Wherein the spring constant variable element is provided at a location where the maximum stress of the elastic deformation portion occurs, optical scanner according to claim 1.
  3. 【請求項3】 上記振動子が曲げ変形振動モードとねじれ変形振動モードとを有し,これらの2つのモードに応じて少なくとも2つのばね定数可変素子が設けられている, 請求項1または2に記載の光スキャナ。 3. and a deformation vibration mode and torsional deformation vibration mode bending the transducer, at least two spring constant variable element according to these two modes are provided, in claim 1 or 2 optical scanner described.
  4. 【請求項4】 上記振動子の共振周波数を検出する手段,および上記検出手段によって検出された共振周波数が所与の共振周波数に一致するように上記ばね定数可変素子を制御する手段, をさらに備えた請求項1から3のいずれか一項に記載の光スキャナ。 4. A means for controlling the spring constant variable element as means for detecting the resonant frequency of the transducer, and the resonance frequency detected by said detecting means matching a given resonant frequency, further comprising a the optical scanner according to claim 1, any one of 3.
  5. 【請求項5】 一面に鏡面をもつ振動部,振動が加えられる固定部,および上記振動部と上記固定部とを連結し,少なくとも一方向に弾性的に変形する弾性変形部を備え,固定部に振動が加えられることにより共振振動する振動子において, 上記弾性変形部に上記共振の共振特性を調整するためのばね定数可変素子を設けたことを特徴とする振動子。 5. A vibration unit having a mirror on one side, the fixed portion vibration is applied, and to connect the said vibrating portion and the fixing portion, comprises an elastic deformation portion which elastically deforms at least in one direction, the fixed part vibrator in vibrators resonance, characterized in that a spring constant variable element for adjusting the resonance characteristics of the resonance in the elastic deformation part by vibration is added to the.
  6. 【請求項6】 少なくとも,請求項1から4のいずれか一項に記載の光スキャナを備え,上記振動子からの反射光が対象物に投射される光センサ装置であり, 対象物に投射された光の反射光を受光し,受光信号を出力する受光素子と, 上記受光素子から出力される受光信号を処理して対象物に関する信号を生成する信号処理装置とをさらに備えた光センサ装置。 6. At least, comprising an optical scanner according to any one of claims 1 to 4, an optical sensor device reflected light is projected onto the object from the transducer is projected to the object and it receives the reflected light of the light, a light receiving element for outputting a light reception signal, an optical sensor device further comprising a signal processing apparatus for generating a signal related to the object by processing the received light signal outputted from the light receiving element.
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