JPH0532825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は電磁オツシログラフ、或いは光ビーム
走査用光偏向素子などに用いて好適な共振型の光
偏向素子に関するものである。

〈従来の技術〉 第５図は、この種の光偏向素子の一例の構成図
である。図において、１はフレーム、２は可動部
で、フレーム１に一体に形成されたばね部３を介
して、可動部２がこのフレーム１の基部１１に支
持されている。可動部２には反射鏡４とコイルパ
ターン５とが形成されている。フレーム１、可動
部２、及びばね部３は、例えば厚さが５×10^-5〜
５×10^-4ｍ程度の水晶基板で構成されたもので、
これらの形状、及び可動部２の反射鏡４とコイル
パターン５の作成は、ホトリソグラフイ（写真食
刻）とエツチングの技術とを利用して行われる。

この様に構成した光偏向素子においては、コイ
ルパターン５を図示する矢印方向（基板の平面方
向と同一方向）の磁界中に配置し、このコイルパ
ターンに流す電流で可動部２を共振させることに
よつて、可動部２をばね部３を軸として、矢印イ
方向に変位させる。このとき反射鏡４に光を入射
すれば、その反射光を可動部２の変位に応じて偏
向させることができる。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、上記の光偏向素子においては、可動
部２はフレーム１に一本の片持ち梁としてのばね
部３により支持されており、このばね部３の捩じ
れにより光の偏向が行われる。この場合、最大偏
向角はばね部３の捩じりによる剪断応力が破断応
力に達する角度で決まる。通常、この様な光偏向
素子を設計する場合、設計仕様としては周波数と
同時に可動部２の大きさが与えられるが、その条
件から必然的に捩じりばね定数が決定する。この
決定された捩じりばね定数を持つばねを有する光
偏向素子は、制作段階においてわずかではあるが
形状にばらつきを生じるため、かなりの共振周波
数にばらつきを持つこととなる。この種の光偏向
素子は、上記のように共振周波数で自励振動させ
て使用するため、共振周波数の仕様範囲に入らな
い光偏向素子は使用できないという問題があつ
た。また、この光偏向素子を固定部材に固定する
固定位置の調整（ばね部３のばね定数の調整）に
より、共振周波数の調整は可能ではあるが、ばね
部３が巾細であるため、固定位置の変位が与える
捩じりばね定数への影響が大きく、調整がむずか
しく、精度が出にくいという問題があつた。

本考案は上記従来例の問題点を踏まえて成され
たもので、製作された光偏向素子の共振周波数の
ばらつきをばね部の固定位置の調整で吸収できる
ようにし、共振周波数の調整が簡単に精度良くで
きる光偏向素子を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するための本考案は、可動部
を支持するばね部は巾広部と巾細部よりなる段付
き構造の捩じりばねで構成したことを特徴とした
ものである。

〈実施例〉 以下、本考案を図面に基ずいて説明する。第１
図は本考案に係わる光偏向素子の一実施例を示す
構成図で、第５図に示す従来例と同一要素には同
一符号を付して重複する説明は省略する。

第１図において、３０は可動部２を支持するば
ね部で、このばね部は巾広部３１と、この巾広部
３１より巾の細い巾細部３２よりなる段付き形状
となつている。このような形状のばね部３０は、
その巾広部３１がフレーム１の基部１１に片持ち
梁として一体に形成され、巾細部３２の先端に可
動部２が形成されている。なお、フレーム１は必
ずしも必要としないものである。

ここで、ばね部３０が第５図に示す従来のよう
に段のない巾細のばね部３のみの場合と、本考案
に係わる段付き形状のばね３０の場合について、
この光偏向素子を固定部材に固定する固定位置の
変位量に対するトータル捩じりばね定数につい
て、第２図及び第３図を用いて説明する。

第２図は第１図に示すばね部３０の拡大断面構
成図で、以下の説明において、巾広部３１のばね
定数をK₁、巾細部３２のばね定数をK₂とする。
また、第５図に示す従来のばね部３のばね定数を
巾細ばね部３２のばね定数と同じK₂とする。

ばね部３０の巾広部３１の一端はフレーム１の
基部１１に形成され、第２図に示すように、その
形成位置（この位置を０とする）より距離l₁の所
で段付きとなり、そこまでが巾広部３１となつて
おり、以降は巾細部３２となつている。

このような構成の段付きばね部３０のトータル
捩じりばね定数をＫとすると、Ｋは、 Ｋ＝K₁K₂／（K₁＋K₂） で表される。

ここで、この種の光偏向素子はフレーム１の基
部１１側が支持部材（図示せず）に挟持されて、
固定部材（図示せず）に取り付けられて用いられ
る。

第３図は、横軸に固定部材への固定位置１をと
り、縦軸はこの固定位置１に対する段付きばね３
０のトータル捩じりばね定数Ｋをとつたものであ
る。Ｏはフレーム１の基部１１を示す。また、一
点鎖線部分で示す曲線は巾細部３２のみ（第５図
に示す従来のばね部３）の捩じりばね定数K₂を
表したものである。

第３図から明らかなように、フレーム１の基部
１１から段部までの距離l₁、即ち、巾広部３１に
おいては、固定位置の変位量△１に対する捩じり
ばね定数の変位量△K₁と一点鎖線で示す巾細部
３２の捩じりばね定数の変位量△K₂とは、 △K1≦△K2 の関係にある。従つて、段付きばね部３０におい
ては、固定位置が巾広部３１の場合と、第５図に
示す従来のばね部３の場合とでは、巾広部３１の
方が固定位置の変位量（△１）がトータルばね定
数（△Ｋ）に与える影響が小さい。即ち、固定位
置の変位量に対するトータルばね定数の感度が悪
いということになる。

この種の光偏向素子においては、前記のように
可動部２を保持するばね部３０のトータル捩じり
ばね定数によつて共振周波数が変化する。トータ
ル捩じりばね定数は、ばね部３０を固定する固定
位置によつて変位するが、前記のように、ばね部
３０の巾広部３１の方が巾細部３２より固定位置
の変位量に対するトータル捩じりばね定数の感度
が悪い。言い替えると、共振周波数の調整が簡単
に精度良くできることになる。

次に、段付き形状のばねの場合における共振周
波数の調整方法を第４図に示す。

第４図において、まずａ部（フレーム１の基部
１１部分）を固定部材に固定し、その時の共振周
波数を測定する。次に、ａ部での共振周波数の測
定値と目標の共振周波数の誤差から固定する位置
１を決定し、その位置で固定する。例えば、巾広
部３１におけるｂ部またはｃ部である。なお、l₁
の位置（捩じりばねK₁部）は、あらかじめ光偏
向素子の製作ばらつきによる共振周波数のばらつ
きを固定位置によるばね定数の調整で吸収できる
ように決定しておけばよい。

要は第３図に示すように、トータルのばね定数
を一定として共振周波数を調整する際、その共振
周波数の調整部分であるｌ＝０〜l₁部は巾広のば
ねであるため、固定位置の変位量に対するばね定
数の影響が小さく、感度が悪いため、共振周波数
の調整が精度良くできることになる。

〈考案の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したよう
に、本考案によれば、可動部を支持する捩じりば
ね部に、共振周波数の調整部分として段付き形状
の捩じりばね部を設け、調整部分を巾広とするこ
とにより、固定位置の変位量に対するトータルば
ね定数の影響を小さくしているので、共振周波数
の調整が簡単に精度良くできる光偏向素子を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる光偏向素子の一実施例
を示す構成図、第２図は第１図のばね部３０の拡
大断面構成図、第３図は固定位置と共振周波数に
ついて説明するための図、第４図は共振周波数の
調整方法を説明するための図、第５図は従来例を
示す構成斜視図である。 １……フレーム、２……可動部、３……ばね
部、４……反射鏡、５……コイルパターン、１１
……基部、３０……ばね部、３１……巾広部、３
２……巾細部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 絶縁基板にコイルパターン及び反射鏡を形成し
   てなる可動部をばね部を介して片持ち梁として支
   持し、このコイルパターンに流す電流によつて前
   記可動部に形成した反射鏡を変位させるようにし
   た光偏向素子において、前記ばね部を巾広部と巾
   細部よりなる段付き構造としたことを特徴とする
   光偏向素子。