JPH0495917A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JPH0495917A
JPH0495917A JP2209804A JP20980490A JPH0495917A JP H0495917 A JPH0495917 A JP H0495917A JP 2209804 A JP2209804 A JP 2209804A JP 20980490 A JP20980490 A JP 20980490A JP H0495917 A JPH0495917 A JP H0495917A
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section
scanning
elastic deformation
frequency
optical scanner
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Hiroshi Goto
博史 後藤
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PURPOSE:To obtain at least two scanning directions by one optical scanner by varying the driving frequency of a driving source and changing excitation modes. CONSTITUTION:A driving circuit vibrates the driving source 6 at certain frequency and its vibration is applied to an excitation part 5, which is vibrated reciprocally in an (x) direction. Then and inertial force operates on the scanning part 3 and an elastic deformation part 2 deforms elastically in the application direction of the inertial force with the internal force to vibrate. One of resonance frequencies is selected as the driving frequency of the driving source 6 to select one of two orthogonal scanning direction and a voltage applied to the driving source 6 is controlled to adjust the amplitude (x) of an excitation part 5, thereby controlling a scanning angle 2thetaT or 2thetaB. Consequently, a light beam can be put in scanning motion in >=2 directions by one scanner.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えばレーザプリンタやバーコードリーダ等
において光ビームを線状に走査させる光スキャナに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical scanner that linearly scans a light beam in, for example, a laser printer or a barcode reader.

[背景技術] 第9図に従来例の光スキャナの構造を示す。これは、ポ
リゴンミラー31を用いた光スキャナであり、正多角形
状をしたポリゴンミラー31の外周面にはミラー面31
a、31a、・・・が形成されており、ポリゴンミラー
31はドライバ回路35で制御された直流サーボモータ
32によって一定角速度で回転させられている。そして
、半導体レーザ装置36から出射されたレーザビームα
は結像レンズ33によって集光され、ポリゴンミラー3
1のミラー面31aに照射される。そして、ポリゴンミ
ラー31のミラー面31aで反射されたレーザビームα
は、ビームスキャンレンズ34を透過し、例えば感光ド
ラム37の表面に照射される。ここでポリゴンミラー3
1が一定角速度で回転していると、レーザビームαを照
射されているミラー面31aの角度が変化するので、ポ
リゴンミラー31で反射されたレーザビームαの出射方
向が変化し、レーザビームαが例えば感光ドラム37の
表面を走査される。
[Background Art] FIG. 9 shows the structure of a conventional optical scanner. This is an optical scanner using a polygon mirror 31, and a mirror surface 31 is provided on the outer peripheral surface of the polygon mirror 31 having a regular polygonal shape.
a, 31a, . . . are formed, and the polygon mirror 31 is rotated at a constant angular velocity by a DC servo motor 32 controlled by a driver circuit 35. Then, the laser beam α emitted from the semiconductor laser device 36
is focused by the imaging lens 33, and the polygon mirror 3
The mirror surface 31a of No. 1 is irradiated with light. Then, the laser beam α reflected by the mirror surface 31a of the polygon mirror 31
The light passes through the beam scan lens 34 and is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 37, for example. Here polygon mirror 3
1 rotates at a constant angular velocity, the angle of the mirror surface 31a that is irradiated with the laser beam α changes, so the emission direction of the laser beam α reflected by the polygon mirror 31 changes, and the laser beam α changes. For example, the surface of the photosensitive drum 37 is scanned.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このようなタイプの光スキャナにあって
は、ポリゴンミラーと回転駆動用の直流サーボモータが
必要不可欠であるため、光スキャナの小型化を図るのが
困難で、そのツノ1型化にも限界があった。また、光ス
キャナによる走査幅や走査速度等を精度良く得ようとす
れば、ポリゴンミラーの各ミラー面の寸法や各ミラー面
間の角度等の精度が厳しく要求され、加工コスト及び組
み立て調整コストが高価となり、低コスト化が困難であ
った。また、レーザビームのスキャン角は、ポリゴンミ
ラーの面数で決定されるため、各光スキャナのスキャン
角は一定であり、そのスキャン角を変更することは不可
能であった。
[Problem to be solved by the invention] However, this type of optical scanner requires a polygon mirror and a DC servo motor for rotational drive, so it is difficult to miniaturize the optical scanner. However, there was a limit to making the horns into one type. In addition, in order to accurately obtain the scanning width and scanning speed using an optical scanner, the precision of the dimensions of each mirror surface of the polygon mirror and the angle between each mirror surface is strictly required, which increases processing costs and assembly adjustment costs. It was expensive, and it was difficult to reduce the cost. Furthermore, since the scan angle of the laser beam is determined by the number of faces of the polygon mirror, the scan angle of each optical scanner is constant, and it has been impossible to change the scan angle.

さらに、従来の光スキャナでは、レーザビームのスキャ
ン方向は1方向のみであり、1台の光スキャナによって
スキャン方向を切り換えたり、2方向で同時にスキャン
させたりすることはできなかった。
Furthermore, in conventional optical scanners, the scanning direction of the laser beam is only one direction, and it is not possible to switch the scanning direction or scan in two directions simultaneously with one optical scanner.

本発明は、斜上の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、新規な原理に基づく小
型で安価な光スキャナを提供することにある。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional slanted scanner, and its object is to provide a small and inexpensive optical scanner based on a novel principle.

[課題を解決するための手段] 本発明の光スキャナは、少なくとも2つの弾性変形モー
ドを有する弾性変形部と、弾性変形部の一端に設けられ
た加振部と、前記弾性変形部の各弾性変形モードに対す
る共振周波数の振動を加振部に付与するための駆動源と
、弾性変形部の他端に設けられ、加振部に振動が印加さ
れた時に少なくともいずれかの弾性変形モードで弾性変
形部を弾性振動させるように配置され、弾性変形部の弾
性振動によって少なくとも2方向に回動できるようにな
ったスキャン部と、スキャン部に設けられたミラー面と
からなることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] An optical scanner of the present invention includes an elastic deformation section having at least two elastic deformation modes, an excitation section provided at one end of the elastic deformation section, and an excitation section provided at one end of the elastic deformation section. A drive source is provided at the other end of the elastic deformation section to apply vibrations at a resonance frequency corresponding to the deformation mode to the vibrating section, and the drive source is provided at the other end of the elastic deformation section to cause elastic deformation in at least one of the elastic deformation modes when vibration is applied to the vibration section. It is characterized by comprising a scanning section which is arranged so as to elastically vibrate the section and can be rotated in at least two directions by the elastic vibration of the elastically deformable section, and a mirror surface provided on the scanning section.

[作用] 弾性変形部の特定の弾性変形モードに対する共振周波数
の振動を加振部に加えると、弾性変形部が当該弾性変形
モードで弾性振動し、スキャン部が特定の方向で回動す
る。このため、スキャン部のミラー面に光ビームを照射
させていると、ミラー面で反射された光ビームがスキャ
ン部の回転によってスキャンされる。
[Operation] When vibration at a resonance frequency corresponding to a specific elastic deformation mode of the elastic deformation section is applied to the vibrating section, the elastic deformation section elastically vibrates in the elastic deformation mode, and the scanning section rotates in a specific direction. Therefore, when the mirror surface of the scanning section is irradiated with a light beam, the light beam reflected by the mirror surface is scanned by the rotation of the scanning section.

しかも、弾性変形部は、少なくとも2つの弾性変形モー
ドを有しているので、駆動源の駆動周波数を変化させて
励起モードを変えると、スキャン部の回動方向が変化し
、光ビームのスキャン方向を変更することができる。し
たがって、1つの光スキャナで少なくとも2つのスキャ
ン方向を達成できる。
Moreover, since the elastic deformation section has at least two elastic deformation modes, when the excitation mode is changed by changing the drive frequency of the drive source, the rotation direction of the scanning section changes, and the scanning direction of the light beam changes. can be changed. Therefore, at least two scanning directions can be achieved with one optical scanner.

また、スキャン部、弾性変形部及び加振部は、プレート
状に形成することができ、駆動源としては圧電振動子の
ような小型のアクチュエータを使用することかできるの
で、光スキャナを超小形化することがでとる。しかも、
構造も簡略であるので、製作コストや組立て調整コスト
等も安価となり、低コストの光スキャナを提供できる。
In addition, the scanning section, elastic deformation section, and excitation section can be formed into plate shapes, and a small actuator such as a piezoelectric vibrator can be used as the drive source, making the optical scanner ultra-small. Take it by doing it. Moreover,
Since the structure is simple, manufacturing costs, assembly adjustment costs, etc. are also low, and a low-cost optical scanner can be provided.

さらに、駆動源によって加振部の振幅を変化させれば、
弾性変形部における弾性振動の振幅(スキャン部の回動
角)を変化させることができ、光ビームのスキャン角の
調整も可能である。
Furthermore, if the amplitude of the vibrating part is changed depending on the driving source,
It is possible to change the amplitude of elastic vibration in the elastic deformation section (the rotation angle of the scanning section), and it is also possible to adjust the scanning angle of the light beam.

[実施例コ 以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて詳述する。[Example code] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

第1図に本発明の一実施例な示す。この光スキャナ1は
、薄板状のプレート7と圧電振動子や磁歪振動子等の微
小振動を発生する小形の駆動源8とから構成されている
。プレート7は、第2図及び第3図に示すような形状を
しており、長い細幅の弾性変形部2の下端に、駆動源6
から振動を印加させるための加振部5が一体に設けられ
、弾性変形部2の上端に、レーザビームをスキャンさせ
るためのスキャン部3が一体に設けられている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The optical scanner 1 includes a thin plate 7 and a small drive source 8, such as a piezoelectric vibrator or a magnetostrictive vibrator, that generates minute vibrations. The plate 7 has a shape as shown in FIG. 2 and FIG.
A vibrating section 5 for applying vibration from above is integrally provided, and a scanning section 3 for scanning a laser beam is integrally provided at the upper end of the elastic deforming section 2.

ここで、弾性変形部2は、第2図に示すように軸心Pの
回りにねじれ変形するねじれ変形モードと、第3図に示
すように軸心Pに沿って曲げ変形する曲げ変形モードが
可能になっており、ねじれ変形モードの弾性振動につい
てはfTの共振周波数を有し、曲げ変形モードの弾性振
動についてはfaの共振周波数を有している。スキャン
部3は、弾性変形部2の軸心Pに関してアンバランスな
形状に形成されており、弾性変形部2の軸心Pから離れ
た部分にウェイト部8が形成されている。したがって、
スキャン部3の重心は、弾性変形部2の軸心Pから外れ
た位置にあり、さらに、弾性変形部2の上端よりも上方
に位置している。また、スキャン部3には、レーザビー
ムを反射させるためのミラー面4が形成されている。こ
のミラー面4は、スキャン部3の全体に形成してもよく
、部分的に形成してもよいが、第1図の実施例では、軸
心Pの近傍の部分に設けである。加振部5は、圧電振動
子等の駆動源6に接着もしくは接合されて駆動源6に固
定されており、スキャン部3は弾性変形部2によってフ
リーに支持されている。
Here, the elastic deformation section 2 has a torsional deformation mode in which it is twisted and deformed around the axis P as shown in FIG. 2, and a bending deformation mode in which it is bent and deformed along the axis P as shown in FIG. The elastic vibration in the torsional deformation mode has a resonant frequency of fT, and the elastic vibration in the bending deformation mode has a resonant frequency of fa. The scan section 3 is formed in an unbalanced shape with respect to the axis P of the elastically deformable section 2, and the weight section 8 is formed in a portion away from the axis P of the elastically deformable section 2. therefore,
The center of gravity of the scanning section 3 is located away from the axis P of the elastically deformable section 2, and is further located above the upper end of the elastically deformable section 2. Further, a mirror surface 4 for reflecting a laser beam is formed in the scanning section 3. This mirror surface 4 may be formed on the entire scanning section 3 or may be formed partially, but in the embodiment shown in FIG. 1, it is provided in a portion near the axis P. The vibrating section 5 is fixed to the drive source 6 such as a piezoelectric vibrator by adhesion or bonding to the drive source 6, and the scanning section 3 is freely supported by the elastic deformation section 2.

上記プレート7は、表面が平滑で表面精度の良好なシリ
コンウェハやガラスウェハ等の薄板部材にエツチング等
によって微細加工を施すことにより作成されるものであ
り、超小形、のプレート7を多量生産できる。また、プ
レート7のミラー面4もシリコンウェハ等にエツチング
を施すことによって形成されており、鏡面加工よりも安
価にミラー面4を作成することができる。
The above-mentioned plate 7 is made by performing fine processing by etching or the like on a thin plate member such as a silicon wafer or a glass wafer with a smooth surface and good surface precision, and it is possible to mass-produce ultra-small plates 7. . Further, the mirror surface 4 of the plate 7 is also formed by etching a silicon wafer or the like, and the mirror surface 4 can be produced at a lower cost than by mirror processing.

加振部2へ高周波振動(例えば、数100 Hz)を加
える圧電振動子等の駆動源6は、駆動回路によって制御
されており、ねじれ変形モードの共振周波数fTもしく
は曲げ変形モードの共振周波数f、の振動を励起される
。第7図に示すものは、この駆動回路9の一例であり、
ねじれ変形モードの共振周波数fTと一致する周波数の
電圧信号を圧力し続けている発振器10と、発振器10
から出力されている電圧信号を増幅する増幅器11と、
曲げ変形モードの共振周波数faと一致する周波数の電
圧信号を出力し続けている発振器12と、この発振器1
2から出力されている電圧信号を増幅する増幅器13と
、画壇幅器11.13からの周波数fTの出力電圧と周
波数fBの出力電圧を切り換えて駆動源6に印加させる
ためのスイッチ14とから構成されている。さらに、ス
イッチ14の切り換えにより、画壇幅器11.13から
出力された周波数fTの電圧信号と周波数fBの電圧信
号を重畳させたミキシング信号を駆動源6に印加させら
れるようにしても良い。また、スイッチ14を両会振器
10,12と増幅器との間に配置すれば、増幅器を1台
で兼用させることができる。
A drive source 6 such as a piezoelectric vibrator that applies high-frequency vibration (for example, several hundred Hz) to the vibrating part 2 is controlled by a drive circuit, and has a resonance frequency fT in a torsional deformation mode or a resonance frequency f in a bending deformation mode. vibration is excited. What is shown in FIG. 7 is an example of this drive circuit 9,
an oscillator 10 that continues to apply a voltage signal with a frequency that matches the resonance frequency fT of the torsional deformation mode;
an amplifier 11 that amplifies the voltage signal output from the
An oscillator 12 that continues to output a voltage signal with a frequency that matches the resonance frequency fa of the bending deformation mode, and this oscillator 1
2, and a switch 14 for switching between the output voltage at frequency fT and the output voltage at frequency fB from the stage width amplifier 11.13 and applying the same to the drive source 6. has been done. Further, by switching the switch 14, it may be possible to apply to the drive source 6 a mixing signal in which the voltage signal of the frequency fT and the voltage signal of the frequency fB output from the stage width transducer 11.13 are superimposed. Moreover, if the switch 14 is placed between both vibration generators 10 and 12 and the amplifier, one amplifier can be used for the same purpose.

また、第8図に示すものは別な駆動回路15であって、
電圧設定部1G、電圧/周波数変換器17及び増幅器1
8から構成されている。任意に設定された駆動軸指令信
号に基づき、電圧設定部16からVl(もしくは、V2
)の電圧信号を出力すると、その電圧信号は電圧/周波
数変換器17によって対応する周波数fT(もしくは、
fB)の信号に変換され、増幅器18で電圧増幅された
後、共振周波数fT(もしくは、fB)の信号が駆動源
6に印加される。
Moreover, what is shown in FIG. 8 is another drive circuit 15,
Voltage setting section 1G, voltage/frequency converter 17 and amplifier 1
It consists of 8. Based on an arbitrarily set drive axis command signal, the voltage setting unit 16 outputs Vl (or V2
), the voltage signal is converted by the voltage/frequency converter 17 to the corresponding frequency fT (or
fB) and voltage amplified by an amplifier 18, a signal having a resonant frequency fT (or fB) is applied to the drive source 6.

なお、第7図及び第8図では、周波数信号として正弦波
を示しているが、矩形波や三角波を用いても同様な効果
が得られる。
Although a sine wave is shown as the frequency signal in FIGS. 7 and 8, the same effect can be obtained by using a rectangular wave or a triangular wave.

しかして、本発明に係る光スキャナ1は、上述のように
構成されているので、駆動回路によって駆動源6をある
周波数で振動させ、この振動を加振部5に印加させて第
1図のX方向に往復振動させると、スキャン部3に慣性
力が作用し、この慣性力によって弾性変形部2は、慣性
力の加わった方向に弾性変形し振動する。しかも、加振
部5に印加される駆動周波数fが、弾性変形部2のばね
剛性や慣性モーメント等から決まるねじれ変形モードの
共振周波数fTまたは曲げ変形モードの共振周波数fB
に一致すると、当該モードの弾性振動が弾性変形部2で
増幅され、スキャン部3が大きな回動角で駆動される。
Since the optical scanner 1 according to the present invention is configured as described above, the drive circuit causes the drive source 6 to vibrate at a certain frequency, and this vibration is applied to the vibrator 5, as shown in FIG. When reciprocatingly vibrates in the X direction, an inertial force acts on the scanning section 3, and this inertial force causes the elastic deformation section 2 to elastically deform and vibrate in the direction in which the inertial force is applied. Moreover, the driving frequency f applied to the vibrating section 5 is the resonance frequency fT of the torsional deformation mode or the resonance frequency fB of the bending deformation mode determined by the spring stiffness, moment of inertia, etc. of the elastic deformation section 2.
When it matches, the elastic vibration of the mode is amplified by the elastic deformation section 2, and the scanning section 3 is driven at a large rotation angle.

すなわち、駆動周波数fとスキャン部3のねじれ変形モ
ードの回動角θ1または曲げ変形モードの回動角θ8と
の関係は、例えば第4図に示すようになる。第4図は、
2つの共振周波数がft<faの場合における、駆動源
6の駆動周波数fとスキャン部3の回動角との関係を示
しており、横軸が駆動周波数f、縦軸がスキャン部のね
じれ変形モードの回動角θ7または曲げ変形モードの回
動角θ8を示している。このようにねじれ変形モードに
おける回動角θ、は、駆動周波数fがfTに等しい時に
最大となり、その両側では急激に減衰する。一方、曲げ
変形モードにおける回動角θ8は、駆動周波数fがfa
に等しい時に最大となり、その両側で急激に減衰する。
That is, the relationship between the drive frequency f and the rotation angle θ1 in the torsional deformation mode or the rotation angle θ8 in the bending deformation mode of the scanning section 3 is as shown in FIG. 4, for example. Figure 4 shows
It shows the relationship between the drive frequency f of the drive source 6 and the rotation angle of the scanning unit 3 when the two resonance frequencies are ft<fa, where the horizontal axis is the drive frequency f and the vertical axis is the torsional deformation of the scanning unit. The rotation angle θ7 of the mode or the rotation angle θ8 of the bending deformation mode is shown. As described above, the rotation angle θ in the torsional deformation mode reaches a maximum when the driving frequency f is equal to fT, and rapidly attenuates on both sides thereof. On the other hand, the rotation angle θ8 in the bending deformation mode is determined by the drive frequency f being fa.
It reaches a maximum when it is equal to , and rapidly decays on both sides.

したがって、圧電振動子のように微小振動しか行なえな
いような駆動源6であっても、各弾性変形モードの共振
周波数と等しい周波数で駆動させることにより、ミラー
面4を大きな角度で回動させることができる。
Therefore, even if the driving source 6 is a piezoelectric vibrator that can only produce minute vibrations, it is possible to rotate the mirror surface 4 by a large angle by driving it at a frequency equal to the resonance frequency of each elastic deformation mode. I can do it.

よって、加振部5をねじれ変形モードの共振周波数fT
で振動させると、弾性変形部2でねじれ変形モードの振
動が増幅され、スキャン部3は第2図に示すようにθ7
の回動角で軸心Pの回りに回動させられる。この時、第
1図に示すように、ミラー面4にレーザビームαを照射
していれば、反射したレーザビームαはスキャン部3の
回動角θアの2倍のスキャン角2θ7でスキャンされる
Therefore, the resonant frequency fT of the torsional deformation mode is applied to the vibrating section 5.
When it is vibrated at
It is rotated around the axis P at a rotation angle of . At this time, as shown in FIG. 1, if the mirror surface 4 is irradiated with the laser beam α, the reflected laser beam α will be scanned at a scan angle 2θ7, which is twice the rotation angle θa of the scanning unit 3. Ru.

したがって、第5図に示すように、光スキャナ1で反射
されたレーザビームαをスクリーン1θに照射させれば
、レーザビームαは第6図(a)に示すように左右にス
キャンされる。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the screen 1θ is irradiated with the laser beam α reflected by the optical scanner 1, the laser beam α is scanned left and right as shown in FIG. 6(a).

また、加振部5を曲げ変形モードの共振周波数faで振
動させると、弾性変形部2で曲げ変形モードの振動が増
幅され、スキャン部3は第3図に示すようにθ8の回動
角で軸心Pと直交する方向Qの回りに回動させられる。
Furthermore, when the vibration part 5 is vibrated at the resonance frequency fa in the bending deformation mode, the vibration in the bending deformation mode is amplified in the elastic deformation part 2, and the scanning part 3 is moved at a rotation angle of θ8 as shown in FIG. It is rotated around a direction Q perpendicular to the axis P.

このときミラー面4にレーザビームαが照射されている
と、反射したレーザビームαはスキャン部3の回動角θ
8の2倍のスキャン角2θ8でスキャンされる。したが
って、光スキャナ1からの反射レーザビームαをスクリ
ーン19に照射させれば、第6図(b)に示すようにレ
ーザビームαは上下にスキャンされる。
At this time, if the mirror surface 4 is irradiated with the laser beam α, the reflected laser beam α will be reflected at the rotation angle θ of the scanning unit 3.
Scanning is performed at a scan angle 2θ8 which is twice as large as 8. Therefore, when the screen 19 is irradiated with the reflected laser beam α from the optical scanner 1, the laser beam α is scanned vertically as shown in FIG. 6(b).

さらに、駆動源6により、ねじれ変形モードの共振周波
数fTをもつ振動と曲げ変形モードの共振周波数faを
もつ振動とを重ね合わせた振動モードで加振部5を振動
させると、弾性変形部2でねじれ変形モードと曲げ変形
モードの両振動が増幅されるので、スキャン部3では軸
心2回りの回動角θ7の振動とQ方向の回りの回転角θ
8の振動とが合成され、スキャン部3で反射されたレー
ザビームαをスクリーン1θに照射させていると、レー
ザビームαは、第6図(C)に示すように面状にスキャ
ンされる。
Further, when the driving source 6 vibrates the vibrating part 5 in a vibration mode in which the vibration with the resonant frequency fT of the torsional deformation mode and the vibration with the resonant frequency fa of the bending deformation mode are superimposed, the elastic deformation part 2 Since both the vibrations in the torsional deformation mode and the bending deformation mode are amplified, the scanning unit 3 generates vibrations at a rotation angle θ7 around the axis 2 and a rotation angle θ around the Q direction.
When the screen 1θ is irradiated with the laser beam α which is reflected by the scanning unit 3, the laser beam α is scanned in a planar manner as shown in FIG. 6(C).

また、駆動源6から加振部5に印加する駆動周波数fを
いずれかの共振周波数に保ちながら、駆動源eに印加す
る電圧を調整することにより加振部5の振幅Xを変化さ
せると、スキャン部3の回動角θ7もしくはθ8を制御
させることができる。
Moreover, if the amplitude X of the vibrating part 5 is changed by adjusting the voltage applied to the driving source e while keeping the driving frequency f applied to the vibrating part 5 from the driving source 6 at one of the resonance frequencies, The rotation angle θ7 or θ8 of the scanning section 3 can be controlled.

すなわち、第4図の破線で示した曲線は、実線で示した
曲線よりも大きな振幅で加振部5を振動させた場合であ
り、加振部5の振幅Xが大きくなると、スキャン部3の
回動角θ7.θ8も増大する。
In other words, the curve shown by the broken line in FIG. Rotation angle θ7. θ8 also increases.

したがって、この光スキャナ1は、駆動源6の駆動周波
数fとしていずれかの共振周波数を選択することによっ
て直交2方向のうちのいずれかのスキャン方向を選択し
、駆動源6に印加する電圧を制御して加振部5の振幅X
を調整しくあるいは、駆動周波数fを微小変化させても
よい、、)、スキャン角2θ7もしくは2θ8を制御さ
せる使い方ができる。
Therefore, this optical scanner 1 selects one of the two orthogonal scanning directions by selecting one of the resonant frequencies as the drive frequency f of the drive source 6, and controls the voltage applied to the drive source 6. and the amplitude X of the vibrating part 5
Alternatively, the drive frequency f may be slightly changed, etc.), and the scan angle 2θ7 or 2θ8 can be controlled.

なお、本発明の光スキャナは、上記実施例に限定される
ものでなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲におい
て種々の設計変更が可能である。
Note that the optical scanner of the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the technical idea of the present invention.

例えば、上記実施例ではスキャン部の表面そのものがミ
ラー面となっていたが、ミラー面を形成された別なミラ
ー板をスキャン部の表面に接着させても差し支えない。
For example, in the above embodiment, the surface of the scanning section itself is a mirror surface, but a separate mirror plate with a mirror surface formed thereon may be adhered to the surface of the scanning section.

また、スキャン部やミラー面の材質は、所望の機能が得
られるものであれば特に限定されるものではなく、上記
のようなシリコンウェハやガラスウェハを用いたものに
限られるわけではない。さらに、駆動源としては、圧電
振動子や磁歪振動子等以外にも、高速で微小振動可能な
アクチュエータであればよく、例えば静電力を用いて微
小振動を発生させるアクチュエータを用いてもよい。ま
た、図示したプレートの形状は一例であって、2種以上
の弾性変形モードを得ることができる形状であれば図示
の形状に限らない。
Further, the materials of the scanning part and the mirror surface are not particularly limited as long as the desired function can be obtained, and are not limited to those using silicon wafers or glass wafers as described above. Further, the drive source may be any actuator other than a piezoelectric vibrator, a magnetostrictive vibrator, etc., as long as it is capable of high-speed microvibration; for example, an actuator that generates microvibration using electrostatic force may be used. Further, the illustrated shape of the plate is merely an example, and the plate is not limited to the illustrated shape as long as it can obtain two or more types of elastic deformation modes.

さらに、上記実施例では、2つの共振周波数f?とfa
は互いに異なる値であったが、これらの共振周波数ft
、faは弾性変形部のばね剛性や慣性モーメントの大き
さ、プレートの形状等によって任意に設定することがで
き、両共振周波数fTとfaの値を一致させてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, two resonance frequencies f? and fa
were different values from each other, but these resonant frequencies ft
, fa can be arbitrarily set depending on the spring rigidity of the elastic deformation portion, the magnitude of the moment of inertia, the shape of the plate, etc., and the values of both resonance frequencies fT and fa may be made to match.

[発明の効果] 本発明によれば、新規な原理による光スキャナを提供す
ることができる。すなわち、圧電振動子のような駆動源
の振動を弾性変形部によってスキャン部の回動運動に変
換させることができ、スキャン部のミラー面に光ビーム
を照射させていれば、ミラー面で反射された光ビームが
スキャニングされる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, an optical scanner based on a novel principle can be provided. In other words, the vibration of a drive source such as a piezoelectric vibrator can be converted into rotational motion of the scanning section by the elastic deformation section, and if a light beam is irradiated onto the mirror surface of the scanning section, the light beam will be reflected by the mirror surface. The light beam is scanned.

しかも、弾性変形部は、少なくとも2つの弾性変形モー
ドを有しているので、いずれかのモードの共振周波数で
加振部を励振させれば、当該モードで弾性変形部を弾性
振動させることができ、スキャン部の回動方向を変更さ
せることができる。
Moreover, since the elastic deformation section has at least two elastic deformation modes, if the excitation section is excited at the resonance frequency of either mode, the elastic deformation section can be elastically vibrated in that mode. , the direction of rotation of the scanning section can be changed.

したがって、2軸以上のスキャン方向を持つ光スキャナ
を作成することかでき、1台の光スキャナで2方向以上
に光ビームをスキャンさせることができる。
Therefore, it is possible to create an optical scanner having scanning directions of two or more axes, and it is possible to scan a light beam in two or more directions with one optical scanner.

また、光スキャナを順手形化することができ、かつ、安
価な光スキャナを提供できる。
Further, the optical scanner can be made into a standard shape, and an inexpensive optical scanner can be provided.

さらに、加振部の振幅を調整することにより、スキャン
部の回動する角度を変化させることができ、1台の光ヌ
キャナによって光ビームを自由なスキャン角で走査させ
ることができる。
Furthermore, by adjusting the amplitude of the vibrating section, the rotating angle of the scanning section can be changed, and the light beam can be scanned at a free scanning angle with one optical scanner.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図は同上
のプレートのねじれ変形モードを示す斜視図、第3図は
同上のプレートの曲げ変形モードを示す斜視図、第4図
は駆動周波数とスキャン部の回動角との関係を示す図、
第5図は本発明の光スキャナによってスクリーンにレー
ザビームを照射している様子を示す斜視図、第6図(a
) (b) (c)は各モードでスクリーン上にスキャ
ンされているレーザビームの軌跡を示す図、第7図は同
上の駆動源を駆動させるための駆動回路を示すブロック
図、第8図は同上の駆動源を駆動させるための駆動回路
の他側を示すブロック図、第9図は従来例を示す斜視図
である。 2・・・弾性変形部 3・・・スキャン部 4・・・ミラー面 5・・・加振部 6・・・駆動源 特許出願人  オムロン株式会社 代理人 弁理士 中 野 雅 房 第5図 〆 第61!1 (b) (C) 第7 第81!1 a9図 平成3年3月18日
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the torsional deformation mode of the same plate, FIG. 3 is a perspective view showing the bending deformation mode of the same plate, and FIG. is a diagram showing the relationship between the driving frequency and the rotation angle of the scanning section,
FIG. 5 is a perspective view showing how a laser beam is irradiated onto a screen by the optical scanner of the present invention, and FIG.
) (b) (c) are diagrams showing the locus of the laser beam being scanned on the screen in each mode, Figure 7 is a block diagram showing the drive circuit for driving the same drive source, and Figure 8 is FIG. 9 is a block diagram showing the other side of the drive circuit for driving the same drive source as above, and FIG. 9 is a perspective view showing a conventional example. 2...Elastic deformation part 3...Scanning part 4...Mirror surface 5...Vibration part 6...Drive source patent applicant OMRON Co., Ltd. agent Patent attorney Masafusa Nakano Figure 5 No. 61!1 (b) (C) No. 7 No. 81!1 Figure a9 March 18, 1991

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも2つの弾性変形モードを有する弾性変
形部と、 弾性変形部の一端に設けられた加振部と、 前記弾性変形部の各弾性変形モードに対する共振周波数
の振動を加振部に付与するための駆動源と、 弾性変形部の他端に設けられ、加振部に振動が印加され
た時に少なくともいずれかの弾性変形モードで弾性変形
部を弾性振動させるように配置され、弾性変形部の弾性
振動によって少なくとも2方向に回動できるようになっ
たスキャン部と、スキャン部に設けられたミラー面とか
らなることを特徴とする光スキャナ。
(1) an elastic deformation section having at least two elastic deformation modes; an excitation section provided at one end of the elastic deformation section; and a vibration at a resonant frequency for each elastic deformation mode of the elastic deformation section applied to the excitation section. a drive source provided at the other end of the elastic deformation section and arranged to elastically vibrate the elastic deformation section in at least one of the elastic deformation modes when vibration is applied to the vibrating section; An optical scanner comprising: a scanning section that can rotate in at least two directions by elastic vibration; and a mirror surface provided on the scanning section.
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