JPH0610338Y2 - 光スキヤナ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、光をスキャニングするための光スキャナーに
関するものであり、レーザー光などをスキャニングする
のに適するものである。

（背景技術） 従来、光をスキャニングするためには、モータで回転駆
動されるポリゴンミラー（多面鏡）や、永久磁石と制御
コイルとを用いて回転制御されるガルバノミラーを用い
て、ミラー面に照射された光の反射方向を変えることに
より、光のスキャニングを行なう方法が一般的である。

しかるに、この方法では摩耗部分が存在し、寿命が短く
なるという問題があるので、本考案者は第３図に示すよ
うな光スキャナーを提案した。この光スキャナーは、板
ばね１の略中央部に光をスキャニングするためのミラー
２を装着し、前記板ばね１の両端部が略平行となるよう
に前記板ばね１のミラー装着部分の両側を互いに反対方
向に折曲し、前記ミラー２に回転方向の運動が生じるよ
うに前記板ばね１の両端部間の距離を伸縮せしめる伸縮
機構３を備えて成り、寿命が半永久的であ、小型で且つ
低コストであるという利点を有している。ところで、こ
のような光スキャナーにおいて、スキャニング速度の高
速化を計ろうとすると、板ばね１とミラー２の質量をで
きるだけ小さくして、その系の固有振動数を高くする必
要がある。座屈板ばね１は、破壊しない程度に薄く設計
すれば良いが、ミラー２に関しては余り厚みを薄くする
と、板ばね１が圧縮されたときのストレスでベンディン
グが掛かり、ミラー２の平面度が悪くなることがある。
もちろん、ミラー２の厚みを増せばこのような問題はな
くなるが、振動系の質量が増大して高速化ができなくな
るという問題があった。

（考案の目的） 本考案は上述のような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、板ばねが圧縮されたときにミ
ラーに加わるストレスを防止し、薄い軽量なミラーを使
用できるようにしてスキャニング速度を向上せしめた光
スキャナーを提供するにある。

（考案の開示） 本考案にあっては、板ばね１の略中央部に光をスキャニ
ングするためのミラー２を装着し、前記板ばね１の両端
部が略平行となるように前記板ばね１のミラー装着部分
の両側を互いに反対方向に折曲し、前記ミラー２に回転
方向の運動が生じるように前記板ばね１の両端部間の距
離を伸縮せしめる伸縮機構３を備えて成る光スキャナー
において、前記板ばね１のミラー装着部分とミラー２の
板ばね１への装着部分との間に弾性体Ａを前記両部分に
より挟まれるように配したことを特徴とするものであ
る。

このように板ばね１とミラー２との間に弾性体Ａを配し
たことにより、本考案にあっては、板ばね１が圧縮され
たときにミラー２に加わるストレスが弾性体Ａによって
緩和されるので、薄い軽量なミラー２を使用してもミラ
ー２の平面度が保たれる。したがって、ミラー２を含む
振動系の慣性質量を小さくすることができ、光スキャナ
ーのスキャニング速度を高速化することができる。

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図である。本実施
例にあっては、座屈板ばね１が圧縮されたときにミラー
２に加わるストレスを緩和するために、ミラー２と板ば
ね１との間に弾性体Ａとしてウレタンゴム等の弾性体シ
ートを配置してある。なお、弾性体シートの代わりに、
エポキシ樹脂系の接着剤のような伸縮性の良好な接着剤
を用いてミラー２を板ばね１に密着するようにしても、
ある程度のストレス緩和の効果が得られる。

第２図は本実施例の動作説明図である。板ばね１の両端
部に第１図の矢印に示す方向に圧縮力を加えると、板ば
ね１が変形してミラー２が回転する。第２図において、
実線は板ばね１の両端部から均等にΔｙの変位が与えら
れた状態を示しており、破線は前記変位Δｙが与えられ
ていない自然な状態を示している。ミラー２の略中央部
には例えばスポットビーム状の入射光が照射されてお
り、変位Δｙが与えられていない自然な状態において
は、第２図の破線で示す方向の反射光が得られる。一
方、変位Δｙが与えられた状態においては、第２図の実
線で示す方向の反射光が得られる。これによって光のス
キャニングが行なわれるものであり、スキャニングの角
度は変位Δｙに応じて変化する。なお、第２図に示す例
では、上下方向から均等に変位Δｙを与えているので、
ミラー２はミラー中心Ｃを軸として回転することになる
が、ミラー２を回転させれば良いだけならば、板ばね１
の一端部を固定して、他端部のみを変位させても良い
し、また板ばね１の形状を上下異なる形状としても良い
ことは言うまでもない。

次に、板ばね１に変位Δｙを与えるための具体的な手段
としては種々のものが考えられ、例えば、電磁ソレノイ
ドや、ボイスコイル、リニアモータ等を用いることがで
きるが、最も小型化が容易で高速応答が可能な伸縮機構
の例を第３図に示す。同図に示す伸縮機構３は、電気信
号を伸縮運動に変換する積層圧電素子４と、積層圧電素
子４の伸縮運動の変位を拡大する変位拡大機構５とから
成る。積層圧電素子４は、圧電逆効果を利用したもの
で、厚みの薄い圧電素子を多数積層し、それに電界を掛
けることにより、電界の大きさに比例して積層方向に変
位を生じるアクチュエータである。ところが、積層圧電
素子４の変位量自体は、長さが２０mm程度のもので１０
〜２０μｍ程度しか得られないため、変位を拡大するた
めの機構が必要になってくる。第３図に示す変位拡大機
構５は、可撓性を有する成型品よりなり、積層圧電素子
４の一端部を当接された略コ字状の固定部６と、一対の
略Ｌ字状をなすアーム7a,7bと固定部６とアーム7a,7bと
をつなぐ薄肉の支点部8a,8bと、各アーム7a,7bの支点部
8a,8bに近い側の端部を連結して積層圧電素子４の他端
部に当接する略コ字状の可動部９とを一体的に成型して
成るものである。積層圧電素子４の両側に設けられた電
極E₁,E₂に電圧を印加して電界を加えると、積層圧電素
子４に積層方向の伸びを生じ、可動部９が図において下
方に変位するので、支点部8a,8bを中心にしてアーム7a,
7bが矢印で示す方向に変位する。このとき、可動部９の
変位は“てこ”の原理により拡大され、アーム7a,7bの
上端部における変位は大きくなる。各アーム7a,7bの上
端部には板ばね１の両端部が夫々固定されており、アー
ム7a,7bが矢印で示す方向に変位することにより、板ば
ね１の両端部間の距離は圧縮される。

（考案の効果） 上述のように本考案にあっては、座屈板ばねとミラーと
を用いた光スキャナーにおいて、板ばねとミラーとの間
に弾性体を配したから、板ばねが圧縮されたときにミラ
ーに加わるストレスが弾性体によって緩和され、薄い軽
量なミラーを使用してもミラーの平面度が保たれるもの
であり、したがって、ミラーを含む振動系の慣性質量を
小さくすることができ、光スキャナーのスキャニング速
度を高速化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)は本考案の一実施例の正面図、第１図(b)は同
上の右側面図、第２図は同上の動作説明図、第３図は同
上に用いる伸縮機構の一例を示す斜視図である。 １は板ばね、２はミラー、３は伸縮機構、Ａは弾性体で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】板ばねの略中央部に光をスキャニングする
   ためのミラーを装着し、前記板ばねの両端部が略平行と
   なるように前記板ばねのミラー装着部分の両側を互いに
   反対方向に折曲し、前記ミラーに回転方向の運動が生じ
   るように前記板ばねの両端部間の距離を伸縮せしめる伸
   縮機構を備えて成る光スキャナーにおいて、前記板ばね
   のミラー装着部分とミラーの板ばねへの装着部分との間
   に弾性体を前記両部分により挟まれるように配したこと
   を特徴とする光スキャナー。