JP5952391B2 - 光走査装置及び画像読取装置 - Google Patents
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Description
図1A、図1B、図1Cに、本発明の第1の実施形態である振動ミラーである光走査装置1を示す。図1A、図1B、図1Cが示すように、x軸、y軸、z軸を定義する。振動部材10は、ねじり梁101と、ミラー部104と、それを支持する支持部102、103とを有している。なお、ねじり梁はジンバルやヒンジ、トーションバーと呼ばれることもある。本実施形態では、ねじり梁101とミラー部104とは一体的に設けられている。たとえば、ねじり梁101とミラー部104とが同一の金属材料により形成されている。ミラー部104の下部には、支持部102、103の上部が接続されている。支持部102、103の下部は接続部を介して接続されている。なお、図1Aでは、接続部が磁石50、51によって狭持されているため、隠れている。接続部の下部には、ねじり梁101の上部が接続されている。ミラー部104は、ねじり梁101を回転軸として回転する。ねじり梁101の長さ方向は、z軸方向と平行である。ミラー部104の表面には必要に応じて反射膜20が形成される。なお、ミラー部104の厚み方向がy軸方向と平行になっている。また、ミラー部104は、表面と裏面は平面であり、x軸方向と平行である。なお、ミラー部104上に反射膜20を設ける場合には、反射膜20の表面が実質的にミラー面となり、ミラー部104はねじり梁101と一体的に形成されたベース体となる。また、反射膜は、ミラー部の一方面上に設けてもよいし、両面に設けてもよい。いずれにしても、ねじり梁101と可変焦点ミラーとなるミラー部104とが一体的に形成されることで、全体として小型化を図ることができる。
次に、図7を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。図7の構成は図5Aに示した構成と類似しているが、ミラー部104は、圧電素子30に電圧が印加されていない状態で予め曲率を有している点が異なる。ミラー部104に曲率を形成するための加工としては、機械的またはレーザー等の熱による曲げ加工等を採用できる。振動部材10には金属材料が用いられる。金属材料として金属ガラスを採用してもよい。金属ガラスに過冷却領域で曲げ加工を施すことで、曲率の形成と同時にミラー面を型の転写で形成することもできる。よって、反射膜20は不要となる。ミラー部104への曲率の付与は、金属材料であれば圧延と同時にローラーで付与することもできる。また、反射膜20とミラー部104の背面に配置した図示していない膜による膜応力を制御して、ミラー部104に曲率を付与してもよい。ミラー部104に曲率が付与された後で、圧電素子30は、直接成膜によって、形成されてもよい。
次に、本発明の光走査装置を用いた画像読取装置の実施例を説明する。
図9は実施例にかかる画像読取装置5を示している。光走査装置として図7に示した光走査装置3を採用しているが、光走査装置1、2のいずれが採用されてもよい。振動部材10の素材としては、Co−Ni−Cr−Mo合金のSPRON510(セイコーインスツル株式会社製)が用いられ、ワイヤーカット加工で形成されている。ミラー部104の裏面に設置される圧電素子30としては、エアロゾルディポジション法で成膜されたPZT膜が用いられている。
図10Aおよび図10Bは本発明の光走査装置の実施例である。光走査装置4は、図1Aないし図1Cの構成を発展させてねじり梁101、107を両側に設けた両側支持構成を採用している。光学パターンからの戻り光を効率的に検出するための外側ミラー108を設けた。さらに、振動部材10に磁石を配置する替わりに外側ミラー108の裏面にコイルパターン56を形成し、外側ミラー108の外部に磁石52、53を設けている。つまり、光走査装置4は、ムービングコイル方式でねじり振動を誘起する構成を採用している。なお、コイルパターン56は、磁石52、53に対応して設置され、第1の周波数の電気信号を印加されて磁界を発生するコイルとして機能する。磁石52、53の着磁方向はコイルパターン56が発生する磁界と平行である。つまり、磁石52、53の着磁方向は、矢印D1の方向かまたはその反対方向であればよい。これにより、回転トルクが発生する。
次に、図12A〜図16Bを参照して、本発明の光走査装置の動作の他の例について説明する。
Claims (15)
- ねじり梁と、前記ねじり梁に支持された可変焦点ミラーとを有し、前記ねじり梁にねじり振動を生じさせて前記可変焦点ミラーにより光束の向きを可変すると共に前記可変焦点ミラーのミラー面の曲率を変化させて被走査物に対して前記可変焦点ミラーの焦点を調整しながら、前記可変焦点ミラーのミラー面から反射する光束で前記被走査物の上を走査する光走査装置であって、
第1の周波数の第1の電気信号を発生することで、前記ねじり梁にねじり振動を誘起させる第1電気信号生成部と、
前記第1の周波数の2倍の周波数を有する第2の電気信号と、当該第1の周波数よりも低い第3の周波数の第3の電気信号とを発生することで、当該第2の電気信号による変形と当該第3の周波数の第3の電気信号による変形とを重畳させてなる曲げ振動を前記可変焦点ミラーに励起させる第2電気信号生成部と
をさらに備えたことを特徴とする光走査装置。 - 前記可変焦点ミラーは、前記ねじり梁と一体的に設けられたミラー部と、当該ミラー部の少なくとも一方面上に設けられた反射膜とを有することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記ねじり梁と前記可変焦点ミラーの少なくとも一部は金属材料により形成されており、
前記可変焦点ミラーのミラー面は、前記第1の電気信号、前記第2の電気信号および前記第3の電気信号のいずれもが発生していない状態で曲げ変形していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。 - 前記被走査物は平面上の物体であり、前記可変焦点ミラーにより反射された光束のビームウエストが前記被走査物の上にあるように、前記第2の電気信号と前記第3の電気信号とによって前記可変焦点ミラーのミラー面の曲率を変化させることを特徴とする請求項1又は3に記載の光走査装置。
- ねじり梁と、前記ねじり梁に支持された可変焦点ミラーとを有し、前記ねじり梁にねじり振動を生じさせて前記可変焦点ミラーにより光束の向きを可変すると共に前記可変焦点ミラーのミラー面の曲率を変化させて被走査物に対して前記可変焦点ミラーの焦点を調整しながら、前記可変焦点ミラーのミラー面から反射する光束で前記被走査物の上を走査する光走査装置であって、
前記ねじり梁にねじり振動を生じさせるための第1の駆動信号と、前記可変焦点ミラーに曲げ変形を生じさせる第2の駆動信号とを同時に生成する駆動制御部を有し、前記駆動制御部は、前記第2の駆動信号として、前記第1の駆動信号における第1の周波数と異なる複数の周波数を重畳させた信号を生成することを特徴とする光走査装置。 - 前記駆動制御部は、前記第2の駆動信号として、前記第1の周波数の偶数倍に相当する周波数の信号を含めて生成することを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
- 前記駆動制御部は、前記第2の駆動信号として、前記第1の駆動信号における第1の周波数の2倍の周波数の信号と前記第1の周波数の4倍の周波数の信号とを重畳した信号を生成することを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。
- 前記駆動制御部は、前記第1の駆動信号を生成している間、前記第2の駆動信号を生成することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記ねじり梁の回転軸に対して対称な2つの位置に配置され、前記可変焦点ミラーを支持する2つの支持部をさらに備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 磁石と、
前記磁石に対応して設置され、前記第1の周波数の第1の電気信号を印加されて磁界を発生するコイルと
をさらに備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記2つの支持部を結合する結合部材と、
前記ねじり梁として機能する、前記結合部材から延伸した2つの梁と、
前記2つの梁のそれぞれに設けられ、前記第1の電気信号が印加される第1の圧電素子と
をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の光走査装置。 - 前記可変焦点ミラーにおいてミラー面の反対側の面に配置され、前記第2の電気信号と前記第3の電気信号が印加されることで、当該ミラー面の曲率を変化させる第2の圧電素子と
をさらに備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記第2の圧電素子は、略等間隔で配置された複数の圧電素子であることを特徴とする請求項12に記載の光走査装置。
- 前記第2の圧電素子は、前記可変焦点ミラーにおいてミラー面の反対側の面の端部と中央部とでそれぞれ異なる間隔で配置された複数の圧電素子であることを特徴とする請求項12に記載の光走査装置。
- 光束を出力する光源と、
前記光源から出力された前記光束を被走査物に向けて可変する、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の光走査装置と、
前記被走査物からの反射光を集光する集光部品と、
前記集光部品により集光された反射光を受光する受光素子と
を備えたことを特徴とする画像読取装置。
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