JPH07225347A

JPH07225347A - レゾナントスキャナー

Info

Publication number: JPH07225347A
Application number: JP6040350A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Watanabe; 慧渡邊
Original assignee: S K S KK
Current assignee: S K S KK
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高速走査が可能なレゾナントスキャナーを簡
単な構成により提供する。【構成】一端を固定され一軸方向に振動可能な磁性を
有する延在部材３の他端にスキャナー用ミラー１を固定
し、この延在部材の前記一軸方向の少なくとも一方の側
に磁石４を前記延在部材と離間して設けると共に、前記
延在部材を異なる極性に交互に周期的に磁化させる励磁
手段６を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を走査して
使用するレーザー利用装置において、レーザー光の走査
用手段として好適に使用されるレゾナントスキャナーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光を走査するための代表的な方
式として、レーザー光反射用として回転するポリゴンミ
ラーを用いたポリゴンミラー方式、ガルバノメーターに
よりミラーを振動させて走査するガルバノ方式、共振を
利用してミラーを振動させて走査を行なうレゾナント方
式などが知られる。これらの方式はそれぞれの固有の特
徴に従い適宜な用途について使用されるが、中でもレゾ
ナント方式によるスキャナーは、比較的広い範囲におい
て共振周波数を選択することができるため、レーザー利
用測定装置、レーザーマーキングなどの種々の応用分野
で使用されている。

【０００３】従来、レゾナント方式のスキャナーとして
は、図４に示すようにスキャナーミラー３０１をトーシ
ョンスプリング３０２により張架し、ドライブコイル３
０３、アーマーチャコイル３０４並びに永久磁石３０５
の作用によりミラー３０１を振動させる構成、または図
５に示すようにフレクシャーサスペンション（FlexureS
uspension）４０１を利用してスキャナーミラー４０２
を振動させる構成が知られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の方式を利用してレゾナントスキャナーを設計する
場合、高速な走査（即ち高い共振周波数による走査）を
行なうためには、トーションスプリングやフレクシャー
サスペンションの弾性強度を高め、その反面、それらの
重量（自重）を減らさなければならないという相反する
条件を満たさなければならないために、設計が非常に難
しいものであった。これに加え、更にミラーの振幅を大
きくするという設計条件が加わるとある程度以上の高速
化には限界があり、また辛うじてそれを可能とした場合
にも上記したような厳選した条件を必要とするために非
常に高価なものとなるといった問題を残している。

【０００５】本発明は上記点に鑑みてなされ、簡単な構
造により上記問題を解決することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明によるレゾ
ナントスキャナーは、一端を固定され一軸方向に振動可
能な磁性を有する延在部材の他端にスキャナー用ミラー
を固定し、この延在部材の前記一軸方向の両側に極性を
異にする磁石を前記延在部材と離間して設けると共に、
前記延在部材を異なる極性に交互に周期的に磁化させる
励磁手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】好適な態様において、上記の延在部材は鋼
の板ばねからなり、また上記の励磁手段は、延在部材を
磁化するための励磁コイルと、該コイルに一定の周波数
の交流電流を供給する手段とを含む。また交流電流の周
波数は、前記延在部材の機械的特性およびミラーの重量
からなる振動系の固有周波数と一致してなる。

【０００８】また、磁石は前記一軸方向の一方の側にの
み配置しても良い。

【０００９】

【作用】このような手段により、励磁コイルに特定周波
数の交流電流を流すと延在部材はその周波数に従ってＮ
Ｓの異なる極性の磁化を周期的に反転し繰り返す。この
磁極の反転の繰り返しにより、固定磁石の磁極との引付
けおよび反発により、延在部材は一軸方向に一定の周期
で振動（往復動）し、その先端に固定したスキャンミラ
ーを駆動し、レーザー光を走査する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照と
して説明する。図１は本発明によるレゾナントスキャナ
の基本構成を示す。図中、符号１はレーザー光反射用の
スキャナーミラーであり、その上面に形成されたミラー
面１ａによって、半導体レーザー等の適当なレーザー光
源から照射されたレーザー光Ｌを反射する。後述するよ
うにミラー１は一軸方向、即ち図１で見て左右方向に周
期的に振動（スイング）し、この振動により連続的に角
度変位するミラー面１ａの傾き度に従ってレーザー光Ｌ
を反射し走査する。

【００１１】ミラー１の中心基部１ｂは、下端を筺状の
構造体２の内壁に固定した板または棒状の延在部材３の
上端に固定されている。延在部材３はその下端を支点と
して直立し、その上端が一軸方向（本例では図１で見て
左右方向）に振動可能となるように弾性を有している。
また、延在部材３は、交互に異なる極性へ磁化するため
に必要な磁性を有する材料および形状よりなり、その一
例として、鋼性の板ばねを用いることができる。延在部
材３の弾性は使用するスキャナーミラーの重量、あるい
は希望する周波数等により定められる。

【００１２】延在部材３の一軸方向（図でみて左右方
向）の両側には極性を異にする対の永久磁石４、５が設
けられる。磁石４、５は延在部材３の直立位置（図１の
位置）を中心に延在部材３とほぼ等距離を隔てた位置で
構造体３に固定されている。図示例では磁石４がＮ極
を、磁石５がＳ極をそれぞれ延在部材２側に面するよう
にして配置されており、それぞれの磁石４および５の磁
力は延在部材３に対してほぼ等しく作用し、後述する延
在部材２を磁化しない状態においては、これら磁力のバ
ランスおよび延在部材自身の強度により延在部材３は図
１の直立位置に位置する。

【００１３】構造体２の内部には、延在部材３を挟んで
励磁コイル６が設けられている。励磁コイル６は、一般
に知られるようにコア上にコイルを巻回した構成（また
はコアレスであっても良い）よりなり、スキャン動作時
には、コイルに電気的に連結された交流電源７から一定
の周波数ｆ₀の交流電流が供給され、この周波数ｆ₀に従
って延在部材３をＮ極またはＳ極に周期的に反転して磁
化させる。交流電流の周波数ｆ₀は延在部材３の弾性お
よびミラー１の重量からなる振動系の固有周波数と一致
する周波数が選択される。この延在部材３の周期的な磁
化の反転に従い、延在部材３の極性と永久磁石４、５に
よる磁界の作用により、延在部材３は上記した一軸方向
に沿って磁石４、５に引き付けられまたは反発され、そ
の下端固定部を中心として上記した一軸方向に振動す
る。

【００１４】図２（ａ）および（ｂ）は、図１について
説明した基本構造を更に具現化した例を示し、図１と同
一の作用を為す部分は同一の符号により示している。な
お、図面の簡易上、延在部材３の上端に固定されるスキ
ャナーミラーは記載を省略してある。この例では、２組
の永久磁石４，４および５，５が設けられ、それらの
中央に位置するように延在部材３が位置する。上記した
ように延在部材３は交互にその極性を反転するために、
図２（ａ）で破線で示すように延在部材８は、その磁化
された極性に従い磁石４，４または５，５に向かって湾
曲し、同磁石の間を振動（往復動）する。これにより前
述したように延在部材３の先端に固定されたスキャナー
ミラーがレーザー光を走査する。

【００１５】図３は本発明によるレゾナントスキャナー
の別の実施例を示す。この実施例においては、図１に示
した例に対し、ミラー１の取付向きを異にした点（即
ち、図１では延在部材３に対しミラー面１ａを直交して
配置したのに対し、本例ではミラー面１ａを延在部材３
に沿って配置）、および、図１では磁石４を延在部材３
が振動する一軸方向の両側に設けたのに対し、一方の側
に設けた点が異なる。他の構成は実質的に図１の構成と
同様であり、同一の作用をなす部分は同一の符号で示し
ている。これらの構成において、ミラーの取付向きや磁
石の数は適宜に設定することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、スキャナーミラ
ーを支える支持部材として一軸方向に振動可能な磁性を
有する延在部材を用い、この延在部材を周期的に異なる
極性に磁化させ、固定の磁石との磁極関係により振動さ
せる構成よりなるために、磁化の周波を選択することに
より任意の走査周期を得ることができ、高周波、高振幅
の走査が容易に実現できる。また更に、従来知られるト
ーションスプリングまたはフレクシャーサスペンション
を使用する構成に比べ、簡単な構成とすることができ、
且つ安価、高性能を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレゾナントスキャナーの基本構
成を示す図。

【図２】（ａ）図１の構成の具現化した例を示す概略
側面図、（ｂ）同平面図。

【図３】本発明によるレゾナントスキャナーの別の実
施例を示す図。

【図４】従来のレゾナントスキャナーの一例を示す
図。

【図５】従来のレゾナントスキャナーの別の例を示す
図。

【符号の説明】

１ミラー２構造体３延在部材４永久磁石５永久磁石６励磁コイル７交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端を固定され一軸方向に振動可能な磁
性を有する延在部材の他端にスキャナー用ミラーを固定
し、この延在部材の前記一軸方向の両側に極性を異にす
る磁石を前記延在部材と離間して設けると共に、前記延
在部材を異なる極性に交互に周期的に磁化させる励磁手
段を設けたことを特徴とするレゾナントスキャナー。
【請求項２】前記延在部材が磁性を有する板ばねから
なることを特徴とする請求項１記載のレゾナントスキャ
ナー。
【請求項３】前記励磁手段が、前記延在部材を磁化す
るための励磁コイルと、該コイルに一定の周波数の交流
電流を供給する手段とを含むことを特徴とする請求項１
または２記載のレゾナントスキャナー。
【請求項４】前記交流電流の周波数が前記延在部材の
機械的特性およびミラーの重量から成る振動系の固有周
波数と一致する周波数であることを特徴とする請求項３
記載のレゾナントスキャナー。
【請求項５】一端を固定され一軸方向に振動可能な磁
性を有する延在部材の他端にスキャナー用ミラーを固定
し、この延在部材の前記一軸方向の一方の側に特定極性
の磁石を前記延在部材と離間して設けると共に、前記延
在部材を異なる極性に交互に周期的に磁化させる励磁手
段を設けたことを特徴とするレゾナントスキャナー。
【請求項６】前記延在部材が磁性を有する板ばねから
なることを特徴とする請求項５記載のレゾナントスキャ
ナー。
【請求項７】前記励磁手段が、前記延在部材を磁化す
るための励磁コイルと、該コイルに一定の周波数の交流
電流を供給する手段とを含むことを特徴とする請求項５
または６記載のレゾナントスキャナー。
【請求項８】前記交流電流の周波数が前記延在部材の
機械的特性およびミラーの重量から成る振動系の固有周
波数と一致する周波数であることを特徴とする請求項７
記載のレゾナントスキャナー。