JPH08329181A - ２次元光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱の影響が小さく、光走査周期が適度な長
さを有する光走査装置を提供する。 【構成】 鏡面を有するミラー部２と、ミラー部２の外
周に設けられたフレーム１６と、ミラー部２とフレーム
１６とを連結し、ミラー部２の重心位置を通過する軸を
中心として捩じれ振動するスプリング１４と、フレーム
１６の外周に設けられたフレーム１５と、フレーム１６
とフレーム１５とを連結し、ミラー部２の重心位置を通
過する軸を中心として捩じれ振動するスプリング１３
と、スプリング１４とスプリング１３とに捩じれ振動を
生じさせる圧電バイモルフ２１〜２４とを備える。各ス
プリング１３、１４はミラー部２の重心位置を通過する
軸を中心軸として捩じれ振動するとともに、折り返し蛇
行部１３１、１４１を有するから捩じれ振動の共振周波
数が十分低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を走査光に変
換するとともに、その走査方向を２次元的に変化させる
ことができる２次元光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バーコードリーダは、スーパーマ
ーケット等のＰＯＳ分野、物流分野など様々な分野で幅
広く利用されている。また、バーコードラベルも小型の
物から大型の物まで様々な物が使用されている。そし
て、バーコードリーダにおいて、読取方式で分類した場
合、ライトペン方式、ＣＣＤイメージセンサ方式、レー
ザ走査方式などがある。

【０００３】この中でレーザ走査方式のバーコードリー
ダは、バーコードリーダとバーコードラベルとの間を離
して読むことができる遠隔読取が可能であるとともに、
距離の調節により小型のバーコードラベルから大型のバ
ーコードラベルまで読取りが可能であるという利点から
幅広く利用されている。そして、このレーザ走査方式の
バーコードリーダは、利用形態で分類すると設置型と手
持型とに分類することができ、また、走査方式で分類す
ると１次元走査型と２次元走査型に分類することができ
る。さらに、２次元走査型においては、多方向走査型
（以下マルチ走査型）とラスタ走査型に分類することが
できる。

【０００４】まず、１次元走査型は、１方向のみの走査
のため、バーコードリーダをバーコードラベルの向きに
合わせるか、バーコードラベルの向きをレーザ光の走査
方向に合わせて読取りを行う必要がある。この方式は、
走査機構が比較的単純で小型化に適するため、主に手持
型に採用されている。一方、２次元走査型のうちマルチ
走査型は、レーザ光を多方向に走査させるため、様々な
向きのバーコードラベルを読取ることができ、バーコー
ドリーダの向き、またはバーコードラベルの向きを意識
的に走査方向に合わせなくても読取りができるという利
点がある。また、２次元走査型のうちラスタ走査型は、
面内の情報を２次元的に把握することができ、近年需要
が増加しつつある２次元バーコードの読取りには必要不
可欠である。しかし、これら２次元走査を行うには、走
査機構が比較的複雑かつ大型化するため、手持型での採
用は難しく、その採用はまだ少ない。

【０００５】そこで、近年、単純化、小型化を目指した
新しい２次元走査機構として、特表平４−５０５９６９
号公報に記載されるように、４個の圧電バイモルフを共
振させ、それらの相対運動を利用してミラーを振動させ
る方法が提案されている。しかし、この公報に記載のも
のでは、１個のミラーをゴムのベアリングを利用して４
個のバイモルフに連結させているため構造的に弱いこと
が考えられ、また、圧電バイモルフそのものの共振を利
用しているため走査角を大きく取ると圧電バイモルフが
脆性破壊してしまうと思われる。

【０００６】また、圧電バイモルフの共振周波数は、非
常に高く２ｋＨｚ程度と考えられ、この速度で光ビーム
を走査した場合、受光信号処理には高速信号処理ができ
る回路が必要となり、手持型のバーコードリーダにおい
て、この高速信号処理できる回路を格納することは、現
在の技術レベルでは困難と考えられる。そこで、特開平
４−１４０７０６号公報に記載されるように、曲げと捩
じれの２自由度の振動モードを持つ弾性変形部を１個の
積層型圧電素子で共振させ、その振動面に光ビームを照
射して２次元走査を得る方法が提案されている。

【０００７】この方法は、弾性変形部を駆動源で共振さ
せ、弾性変形部の弾性振動によって少なくとも１方向に
回動できるようになったスキャン部を備えるため、弾性
変形部の共振により振幅を拡大でき、振動子の設計によ
り、所望の共振周波数をほぼ任意に得ることができると
いう点で上記問題点を解決している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した公
報に記載のものでは、偏心した捩じれ回転軸を有する不
釣り合い構造に共振周波数の振動を作用させて、この時
の慣性力を利用して加振力を得ているため、加速度が外
乱として加わった場合に走査軌跡が変動してしまうとい
う欠点があり、手持型のバーコードリーダのように外乱
の影響が加わり易いものについては、使用がかなり困難
と考えられる。

【０００９】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、ある１方向のモーメントベクトルがその
方向と直交しない２方向以上のモーメントベクトルに分
解できる原理を利用し、多自由度振動子を捩じれ振動子
のみから構成し、１軸のみからの加振により、２軸以上
の捩じれ振動子を共振させることのできる構造を実現す
ると共に、加速度が外乱として加わった場合にも影響を
受けない構造を実現する２次元光走査装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１に記載の発明によれば、光反射面を
有するミラー部（２）と、このミラー部に対して所定の
隙間を介して設けられた第１の保持部材（１６）と、前
記ミラー部と前記第１の保持部材とを連結させると共
に、固有の周期的な外力が作用するときに捩じれ、この
捩じれの回転角に応じた大きさで前記捩じれの方向とは
逆方向に回転トルクが発生するような弾性体から構成さ
れ、前記ミラー部の重心を通る軸を中心軸として前記ミ
ラー部を強制振動させる第１の捩じれ振動部材（１４）
と、前記第１の保持部材に対して所定の隙間を介して設
けられた第２の保持部材（１５）と、前記第１の保持部
材と前記第２の保持部材とを連結させると共に、固有の
周期的な外力が作用するときに捩じれ、この捩じれの回
転角に応じた大きさで前記捩じれの方向とは逆方向に回
転トルクが発生するように弾性体から構成され、前記ミ
ラー部と前記第１の保持部材との重心を通る軸を中心軸
として前記第１の保持部材を介して前記ミラー部を強制
振動させる第２の捩じれ振動部材（１３）と、前記第１
及び第２の捩じれ振動部材に各々前記固有の周期的な外
力を作用させる加振手段（２１、２２、２３、２４）
と、を備えかつ、前記第１及び第２の捩じれ振動部材
（１４、１３）を、少なくとも一部に折り返し蛇行部
（１４１、１３１）を有する形状に成形したものであ
る。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の２次元光走査装置において、前記第１及び第２の捩
じれ振動部材（１３、１４）を、二枚の薄板バネ材を粘
着材で貼り合わせて構成する。光反射面を有するミラー
部（２）と、このミラー部に対して所定の隙間を介して
設けられた第１の保持部材（１６）と、前記ミラー部と
前記第１の保持部材とを連結させると共に、固有の周期
的な外力が作用するときに捩じれ、この捩じれの回転角
に応じた大きさで前記捩じれの方向とは逆方向に回転ト
ルクが発生するように弾性体から構成され、前記ミラー
部の重心を通る軸を中心軸として前記ミラー部を強制振
動させる第１の捩じれ振動部材（１４）と、前記第１の
保持部材に対して所定の隙間を介して設けられた第２の
保持部材（１５）と、前記第１の保持部材と前記第２の
保持部材とを連結させると共に、固有の周期的な外力が
作用するときに捩じれ、この捩じれの回転角に応じた大
きさで前記捩じれの方向とは逆方向に回転トルクが発生
するように弾性体から構成され、前記ミラー部と前記第
１の保持部材との重心を通る軸を中心軸として前記第１
の保持部材を介して前記ミラー部を強制振動させる第２
の捩じれ振動部材（１３）と、前記第１及び第２の捩じ
れ振動部材に各々前記固有の周期的な外力を作用させる
加振手段（２１、２２、２３、２４）と、を備えかつ、
前記加振手段は、先端が互いに逆方向へ周期的に湾曲振
動する一対の駆動部材（２１、２２、２３、２４）と、
前記第２の保持部材を支持し、左右位置に前記駆動部材
（２１、２２、２３、２４）の先端が結合されて中心軸
回りに捩じれ振動する連結部材（１７）とを備えるとと
もに、前記駆動部材の先端と前記連結部材との結合部
に、バネ変形部（１８、１９））が形成されている。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の２次元光走査装置において、前記駆動部材は、基端
がプレート（１）に接合されて前記先端が変位する圧電
板（２１、２２、２３、２４）であり、前記バネ変形部
は前記先端に近い前記プレートの板面に形成されたスリ
ット（１８）である。請求項５に記載の発明において
は、光反射面を有するミラー部（２）と、このミラー部
を囲んで環状に設けられた第１の保持部材（１６）と、
前記ミラー部と前記第１の保持部材とを一の径方向の対
称位置で連結するとともに、固有の周期的な外力が作用
するときに捩じれ、この捩じれの回転角に応じた大きさ
で前記捩じれの方向とは逆方向に回転トルクが発生する
ように弾性体から構成され、前記ミラー部の重心を通る
軸を中心軸として前記ミラー部を強制振動させる一対の
第１の捩じれ振動部材（１４）と、前記第１の保持部材
を囲んで環状に設けられた第２の保持部材（１５）と、
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを他の径方
向の対称位置で連結するとともに、固有の周期的な外力
が作用するときに捩じれ、この捩じれの回転角に応じた
大きさで前記捩じれの方向とは逆方向に回転トルクが発
生するように弾性体から構成され、前記ミラー部と前記
第１の保持部材との重心を通る軸を中心軸として前記第
１の保持部材を介して前記ミラー部を強制振動させる一
対の第２の捩じれ振動部材（１３）と、前記第２の保持
部材を囲んで環状に設けられた第３の保持部材（１２）
と、前記第２の保持部材と前記第３の保持部材とをさら
に他の径方向の対称位置で連結する一対の連結部材（１
７）と、前記第３の保持部材に設けられて前記各連結部
材を中心軸回りに捩じれ振動させる駆動部材（２１、２
２、２３、２４）とを具備する２次元光走査装置。

【００１３】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載の２次元光走査装置において、前記第２の保持部材
（１５）及び第３の保持部材（１２）をそれぞれ円環状
に成形する。なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１４】

【発明の作用効果】請求項１に記載の発明においては、
加振手段は、第１及び第２の捩じれ振動部材に各々固有
の周期的な外力を作用させる。すると、第１の捩じれ振
動部材は、固有の周期的な外力が作用するときに捩じ
れ、この捩じれの回転角に応じた大きさで、捩じれの方
向とは逆方向に回転トルクを発生し、ミラー部の重心を
通る軸を中心軸としてミラー部を強制振動させる。

【００１５】また、第２の捩じれ振動部材は、固有の周
期的な外力が作用するときに捩じれ、この捩じれの回転
角に応じた大きさで捩じれの方向とは逆方向に回転トル
クを発生し、ミラー部と第１の保持部材との重心を通る
軸を中心軸として前記第１の保持部材を介して前記ミラ
ー部を強制振動させる。つまり、それぞれ捩じれ振動部
材は、ミラー部の重心を通る軸、あるいは、ミラー部と
第１の保持部材との重心を通る軸を中心軸としてミラー
部を強制振動させるため、この振動するミラーにより反
射光の走査がなされるとともに、振動系全体の構造的な
バランスが良いため、それぞれの部材の動作中に加速度
が外乱として加わったとしても外乱の影響を受け難くな
る。

【００１６】そして、本構成によれば、第１及び第２の
捩じれ振動部材に繰り返し蛇行部が形成されているた
め、各捩じれ振動部材の実質長が長くなってその捩じれ
バネ定数が低下する。これにより、捩じれ振動を生じる
各捩じれ振動部材の固有の周期が長くなり（すなわち共
振周波数が低くなり）、ミラー部で反射される走査光の
受光信号処理を適度な速度で処理することが可能とな
る。

【００１７】また、共振周波数が低くなることにより、
各捩じれ振動部材の振動振幅が大きくなるから、光走査
長を長くすることができる。請求項２に記載の発明によ
れば、第１及び第２の捩じれ振動部材に適度な振動減衰
が付与されて、これらの過渡応答時の振動減衰を速やか
に行うことができる。

【００１８】請求項３に記載の発明によれば、バネ変形
部を形成したことにより、湾曲振動する駆動部材先端の
変位が容易になされて、捩じれ振動の振幅を十分大きく
することができる。請求項４に記載の発明によれば、ス
リットを形成することにより、バネ変形部を簡易に実現
することができる。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、装置全体
をコンパクトに実現することができるとともに、請求項
６に記載の発明によれば、捩じれ振動部材の中心軸の方
向を任意に設定することができるとともに、装置全体を
円形にできるから、さらにコンパクト化が促進される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）この実施例においては、本発明を２自由
度捩じれ振動系に適用し、駆動源に圧電バイモルフを利
用した１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の２次元光走査装置を実
現した例である。図１は、本発明の第１実施例を示す光
走査装置の構成図であり、図２は、光走査装置を構成す
るプレートの構造図である。

【００２１】図１において、本実施例の２次元光走査装
置１０は、薄板状のプレート１と、このプレート１の対
向辺の両端部に設置された駆動源である４個の圧電ユニ
モルフ２１、２２、２３、２４と、プレート１の中央付
近に設置された光反射面を有するミラー部２とから構成
されている。まず、プレート１の構造を図２に基づいて
説明する。

【００２２】図２に示されるように、プレート１の中央
付近には、ミラー部２を取着するため四角形のミラー設
置部１１が形成されており、このミラー設置部１１の対
向辺には１対の第１スプリング１４が形成されている。
各第１スプリング１４は、全体が細幅の帯状をなし、交
互に内方へ折り返されて蛇行部１４１となっている。そ
して、各第１スプリング１４は内端が互いに対称位置で
ミラー設置部１１のコーナに連続している。

【００２３】ミラー設置部１１を囲んでその外側に環状
の第１フレーム１６が形成され、これの一部に上記第１
スプリング１４の各外端が連続して、ミラー設置部１１
を第１フレーム１６に連結支持している。第１スプリン
グ１４は蛇行することによって実質長が長くなって、そ
の捩じれバネ力は小さくなっている。このような第１ス
プリング１４によって支持されたミラー設置部１１は、
図３に示されるように、その重心を通るｊ軸を中心軸と
して十分低い共振周波数で捩じれ振動可能となってい
る。

【００２４】また、第１フレーム１６は、第１スプリン
グ１４を設けた方向と直交する方向で、一対の第２スプ
リング１３により、対向する各辺が第１フレーム１６の
外側に形成された矩形環状の第２フレーム１５に支持さ
れている。第２スプリング１３は第１スプリング１４と
同様に全体に折り返し蛇行部１３１が形成されて捩じれ
バネ力が小さくなっており、第２フレーム１５は、上記
ｊ軸に直交しミラー設置部１１の重心を通るｋ軸を中心
軸として、十分低い周波数で捩じれ振動可能となってい
る。

【００２５】上記第２フレーム１５は対向辺の中央が、
それぞれ連結部１７によって、第２フレーム１５の外側
に形成された矩形環状の第３フレーム１２に支持されて
おり、連結部１７の中央を通り、かつミラー設置部１１
の重心を通る軸ｉを中心軸として捩じれ振動可能となっ
ている。この軸ｉは、図３に示されるように、軸ｊ，軸
ｋに対して、それぞれ４５°の角度をなしている。

【００２６】なお、上記各連結部１７が結合されている
部分で第３フレーム１２は板幅が小さくなっており、こ
の小幅部１２１に続くフレーム１２一般部の境界領域に
は、フレーム１２の幅方向へ延びるスリット１８が形成
されている。ミラー設置部１１と各フレーム１２、１
５、１６が形成された上記プレート１は、薄板バネ材
（リン青銅、ベリリウム銅、バネ用ステンレス鋼等）を
エッチングまたは放電加工等して制作され、ミラー設置
部１１の表面に、高反射コーティング（Ａｌ蒸着、Ａｕ
蒸着など）が施されたミラーを接着してミラー部２とす
る。

【００２７】ミラーを接着する場合には、ミラー設置部
１１の両面にミラーを接着して、表裏のバランスを確保
する。この表裏のバランスを確保することにより、加速
度が外乱として加わった場合の耐振性を向上することが
できる。なお、上記プレート１を、２枚の薄板を粘着材
で貼り合わせた構造とすれば、スプリング１３、１４の
過渡応答時の振動減衰を速やかに行うことができる。

【００２８】連結部１７が結合された第３フレーム１２
の対向辺には、各辺の両端部板面に、図１に示すよう
に、駆動源である圧電ユニモルフ２１、２２、２３、２
４が接着されており、各辺に設けた圧電ユニモルフ２
１、２２と２３、２４は、分極方向が互いに逆にしてあ
る。なお、本実施例においては、ミラー部２がミラー部
に相当し、第１フレーム１６が第１の保持部材に相当
し、第２フレーム１５が第２の保持部材に相当し、第１
スプリング１４が第１の捩じれ振動部材に相当し、第２
スプリング１３が第２の捩じれ振動部材に相当し、圧電
バイモルフ２１、２２、２３、２４が加振手段に相当す
る。

【００２９】次に、上記構成の光走査装置１０の動作を
図３に基づいて説明する。図３において、光走査装置１
０は、駆動源である圧電バイモルフ２１、２２、２３、
２４のそれぞれ一端ａ、ｂ、ｃ、ｄを固定端とし、他端
を自由端とした片持ち梁状として、図示されない光学系
を構築する基板等に固定されている。この様子を図４に
模式的に示す。図４は２次元光走査装置１０を図３のＡ
方向から見たものであり、２７は駆動電源、２８はスイ
ッチである。図４（ａ）は圧電ユニモルフ２３、２４に
電圧を印加していない状態、図４（ｂ）はスイッチ２８
を閉じて圧電ユニモルフ２３、２４に電圧を印加した状
態を示す。

【００３０】図より知られるように、電圧印加により圧
電ユニモルフ２３、２４は互いに逆方向へ変位する。こ
れは圧電ユニモルフ２１、２２についても同様である。
その結果、連結部１７は図４（ｂ）の矢印に示すように
ｉ軸回りに回転し、ｉ軸についての回転力が発生する。
したがって、周期的に電圧が正逆変化する正弦波を印加
した場合には、往復回転する捩じれ加振力が発生し、こ
れが、２次元光走査装置１０の駆動力になる。

【００３１】ここで、第３フレーム１２の板面に形成さ
れたスリット１８は各圧電ユニモルフ２１、２２、２
３、２４の自由端近くに位置しているから、左右の圧電
ユニモルフ２１、２２、２３、２４の、各自由端の互い
に逆方向への変位は、スリット１８がバネ性を有して変
形することによって容易に行われ、ｉ軸に対して大きい
回転力が得られる。

【００３２】ところで、図３における、ミラー部２、第
１スプリング１４、第１フレーム１６、第２スプリング
１３、第２フレーム１５は共振振動系を構成している。
この系は多くの自由度を持っており、自由度の数と同じ
数の振動モードが存在するが、圧電ユニモルフ２１、２
２、２３、２４による加振力はｉ軸回りについての捩じ
れ加振力であるため、この振動系の自由度のうち、捩じ
れ振動について考えると、ｊ軸回りとｋ軸回りの捩じれ
振動であり、その自由度は２である。

【００３３】したがって、この振動系は２個の捩じれ振
動モードを持ち、これらを以下、モード１、モード２と
呼ぶ。ここで、ｉ軸回りについての捩じれ加振力はベク
トル分解されて、ｊ軸回りの捩じれ加振力とｋ軸回りの
捩じれ加振力として作用する。したがって、モード１に
対応する共振周波数で圧電ユニモルフ２１、２２、２
３、２４を駆動するとモード１が励起され、モード２に
対応する共振周波数で圧電ユニモルフ２１、２２、２
３、２４を駆動するとモード２が励起され、振動系に２
通りの動作をさせることができる。

【００３４】そこで、ミラー部２にレーザ光を照射し、
モード１を励起させれば、モード１に対応する光走査軌
跡が得られ、モード２を励起させれば、モード２に対応
する光走査軌跡が得られ、モード１とモード２を同時に
励起させれば２次元走査が得られる。モード１及びモー
ド２についての共振周波数はミラー部２、第１フレーム
１６の慣性モーメント、第１スプリング１４、第２スプ
リング１３のバネ定数から決定される。

【００３５】本実施例では第１スプリング１４、第２ス
プリング１３を既述のように折り返し蛇行する構造とし
たから、捩じれ振動時の各スプリング１４、１３のバネ
定数を十分小さくすることができ、共振周波数を１００
Ｈｚ程度にして走査速度の過度な上昇を抑えることによ
り、手持ち型バーコードリーダへの応用が可能となると
ともに、捩じれ振幅の増大により走査領域の拡大も実現
される。

【００３６】この振動系の回転軸であるｊ軸は、ミラー
部２の重心位置を通過するように構成されており、ミラ
ー部２を強制振動させる上で、ｊ軸周りの振動系が構造
的にバランスが良くなる。また、もう一方の回転軸であ
るｋ軸は、ミラー部２と第１フレーム１６との重心位置
を通過するように構成されており、ミラー部２と第１フ
レーム１６とを強制振動させる上で、ｋ軸周りの振動系
についても構造的にバランスが良くなる。

【００３７】そして、ｊ軸が通過するミラー部２の重心
位置と、ｋ軸が通過するミラー部２と第１フレーム１６
との重心位置とは、共に同じ重心位置になるように構成
されていることから、どちらの回転方向についても構造
的にバランスが良くなる。そのため、この２自由度の振
動系は、動作中に加速度が外乱として加わったとして
も、中心軸に対する偏心が生じることはなく、捩じれ振
動に対して外乱の影響を受けることが殆どない。

【００３８】ところで、外乱による捩じれ振動への影響
は殆ど無いものの、落下等により図３の紙面垂直方向へ
の外部加振力が作用すると、ミラー部２、第１スプリン
グ１４、第１フレーム１６等で構成される共振振動系は
上記加振力が作用する方向へ大きく振動するおそれがあ
り、これによって、装置が破損することがある。そこ
で、装置全体を図５に示すような透明の窓部４１を有す
るハウジング４０に収納すれば、外部加振力が作用した
場合の装置の破損を未然に防止することができる。

【００３９】上記ハウジング４０の詳細構造を図６に示
す。図６はハウジング４０の垂直断面図で、光走査装置
１０のプレート１は、圧電ユニモルフ２２、２４の固定
端で、スペーサ２５、２６により両側から挟持されてハ
ウジング４０内に固定されている。レーザ光は外部より
窓部４１を透過して入射し、ミラー部２で反射して再び
窓部を透過して外部に照射される。

【００４０】落下等により過大な加振力が作用すると、
ミラー部２は図の矢印方向へ振動するが、窓部４１やハ
ウジング４０の内壁４２に当接し、装置の過大な変位が
規制されて破損等が防止される。 （第２実施例）本実施例における２次元光走査装置５０
では、図７に示すように、第１実施例における第２フレ
ーム１５及び第３フレーム１２を円環状に成形してい
る。本実施例では圧電ユニモルフ３１、３２は第３フレ
ーム１２上に半円弧状をなして左右一対設けられてお
り、これら圧電ユニモルフ３１、３２は分極が互いに逆
向きに形成されるとともに、中央位置ｅ、ｆを固定端と
している。

【００４１】左右の圧電ユニモルフ３１、３２に正弦波
信号を印加した場合、ｉ軸回りの捩じり加振力が発生す
る。本実施例はｊ軸とｋ軸についての捩じれ振動モード
を有するため、ｊ軸の共振周波数に等しい周波数の正弦
波信号を印加すれば、ｊ軸回りの振動モードが励起さ
れ、ｋ軸の共振周波数に等しい周波数の正弦波信号を印
加すれば、ｋ軸回りの振動モードが励起される。

【００４２】本実施例によれば、第３フレーム１２に対
する第２フレーム１５の相対位置、及び第２フレーム１
５に対する第３フレーム１６の相対位置を変更すること
により、ｉ軸に対するｊ軸、ｋ軸の角度を任意に設定す
ることができ、光走査方向の設定の自由度が向上する。
また、装置を収納するハウジングを円形にできるから、
設置スペースを低減できるとともに、ハウジングを旋盤
等により簡易に製造できる。

【００４３】（第３実施例）図８には第１スプリング１
４及び第２スプリング１３の他の形状を示す。各フレー
ム１５、１６から内方へ延びる捩じれ部１３２、１４２
が形成され、捩じれ部１３２、１４２の先端から分岐し
た折り返し蛇行部１３１Ａ、１３１Ｂ、１４１Ａ、１４
１Ｂが捩じれ部１３２、１４２を挟んで左右に位置して
いる。そして、折り返し蛇行部１３１Ａ、１３１Ｂ、１
４１Ａ、１４１Ｂの各端部が第１フレーム１６ないしミ
ラー部２に連続している。このような形状によっても、
捩じれ振動時のバネ定数の低減を図ることができる。

【００４４】（第４実施例）図９には第１スプリング１
４及び第２スプリング１３のさらに他の形状を示し、各
フレーム１５、１６から内方へ延びる捩じれ部１３２、
１４２の先端から分岐した左右の折り返し蛇行部１３１
Ａ、１３１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂは、捩じれ部１３
２、１４２の延長方向へ延びて、その各端部が第１フレ
ーム１６ないしミラー部２に連続している。このような
形状によっても、捩じれ振動時のバネ定数の低減を図る
ことができる。

【００４５】（第５実施例）圧電バイモルフ２１、２２
の自由端の変位を容易にするスリット１８は、図１０に
示すように、連結部１７と第３フレーム１２の結合部に
一か所だけ形成しても、形成しない場合に比べると十分
な効果がある。 （第６実施例）また、スリット１８に代えて、図１１に
示すように結合部に切り込み１９を形成しても、圧電バ
イモルフ２１、２２の自由端の容易な変位を保証するこ
とができる。なお、切り込み先端の円弧部１９１は応力
集中を避けるためのものである。

【００４６】なお、上記各実施例において、折り返し蛇
行部を各スプリングの一部にのみ形成しても効果があ
る。また、圧電バイモルフの自由端の容易な変位を保証
するバネ変形構造はスリットや切り込みに限られない
が、スリット等の形成により実現するのが簡易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る、光走査装置の平面
図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る、プレートの平面図
である。

【図３】本発明の第１実施例に係る、ミラー部の捩じれ
回転軸を示す光走査装置の平面図である。

【図４】本発明の第１実施例に係る、光走査装置の作動
を示す模式的断面図である。

【図５】本発明の第１実施例に係る、光走査装置のハウ
ジングの斜視図である。

【図６】本発明の第１実施例に係る、光走査装置のハウ
ジングの断面図である。

【図７】本発明の第２実施例に係る、光走査装置の平面
図である。

【図８】本発明の第３実施例に係る、光走査装置の平面
図である。

【図９】本発明の第４実施例に係る、光走査装置の平面
図である。

【図１０】本発明の第５実施例に係る、光走査装置の要
部平面図である。

【図１１】本発明の第６実施例に係る、光走査装置の要
部平面図である。

【符号の説明】

２…ミラー部、１２…第３フレーム、１３…第２スプリ
ング、１４…第１スプリング、１３１、１４１…繰り返
し蛇行部、１５…第２フレーム、１６…第１フレーム、
１７…連結部、１８…スリット、１９…切り込み、２
１、２２、２３、２４…圧電ユニモルフ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光反射面を有するミラー部と、 このミラー部に対して所定の隙間を介して設けられた第
   １の保持部材と、 前記ミラー部と前記第１の保持部材とを連結させると共
   に、固有の周期的な外力が作用するときに捩じれ、この
   捩じれの回転角に応じた大きさで前記捩じれの方向とは
   逆方向に回転トルクが発生するような弾性体から構成さ
   れ、前記ミラー部の重心を通る軸を中心軸として前記ミ
   ラー部を強制振動させる第１の捩じれ振動部材と、 前記第１の保持部材に対して所定の隙間を介して設けら
   れた第２の保持部材と、 前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを連結させ
   ると共に、固有の周期的な外力が作用するときに捩じ
   れ、この捩じれの回転角に応じた大きさで前記捩じれの
   方向とは逆方向に回転トルクが発生するような弾性体か
   ら構成され、前記ミラー部の重心を通る軸を中心軸とし
   て前記第１の保持部材を介して前記ミラー部を強制振動
   させる第２の捩じれ振動部材と、 前記第１及び第２の捩じれ振動部材に各々前記固有の周
   期的な外力を作用させる加振手段と、 を備えかつ、前記第１及び第２の捩じれ振動部材を、少
   なくとも一部に折り返し蛇行部を有する形状に成形した
   ことを特徴とする２次元光走査装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の捩じれ振動部材を、
   二枚の薄板バネ材を粘着材で貼り合わせて構成したこと
   を特徴とする請求項１に記載の２次元光走査装置。
3. 【請求項３】 光反射面を有するミラー部と、 このミラー部に対して所定の隙間を介して設けられた第
   １の保持部材と、 前記ミラー部と前記第１の保持部材とを連結させると共
   に、固有の周期的な外力が作用するときに捩じれ、この
   捩じれの回転角に応じた大きさで前記捩じれの方向とは
   逆方向に回転トルクが発生するように弾性体から構成さ
   れ、前記ミラー部の重心を通る軸を中心軸として前記ミ
   ラー部を強制振動させる第１の捩じれ振動部材と、 前記第１の保持部材に対して所定の隙間を介して設けら
   れた第２の保持部材と、 前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを連結させ
   ると共に、固有の周期的な外力が作用するときに捩じ
   れ、この捩じれの回転角に応じた大きさで前記捩じれの
   方向とは逆方向に回転トルクが発生するように弾性体か
   ら構成され、前記ミラー部と前記第１の保持部材との重
   心を通る軸を中心軸として前記第１の保持部材を介して
   前記ミラー部を強制振動させる第２の捩じれ振動部材
   と、 前記第１及び第２の捩じれ振動部材に各々前記固有の周
   期的な外力を作用させる加振手段と、 を備えかつ、前記加振手段は、 先端が互いに逆方向へ周期的に湾曲振動する一対の駆動
   部材と、 前記第２の保持部材を支持し、左右位置に前記駆動部材
   の各先端が結合されて中心軸回りに捩じれ振動する連結
   部材とを備えるとともに、 前記駆動部材の各先端と前記連結部材との結合部に、バ
   ネ変形部が形成されていることを特徴とする２次元光走
   査装置。
4. 【請求項４】 前記駆動部材は、基端がプレートに接合
   されて前記先端が変位する圧電板であり、前記バネ変形
   部は前記先端に近い前記プレートの板面に形成されたス
   リットであることを特徴とする請求項３に記載の２次元
   光走査装置。
5. 【請求項５】 光反射面を有するミラー部と、 このミラー部を囲んで環状に設けられた第１の保持部材
   と、 前記ミラー部と前記第１の保持部材とを一の径方向の対
   称位置で連結するとともに、固有の周期的な外力が作用
   するときに捩じれ、この捩じれの回転角に応じた大きさ
   で前記捩じれの方向とは逆方向に回転トルクが発生する
   ように弾性体から構成され、前記ミラー部の重心を通る
   軸を中心軸として前記ミラー部を強制振動させる一対の
   第１の捩じれ振動部材と、 前記第１の保持部材を囲んで環状に設けられた第２の保
   持部材と、 前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを他の径方
   向の対称位置で連結するとともに、固有の周期的な外力
   が作用するときに捩じれ、この捩じれの回転角に応じた
   大きさで前記捩じれの方向とは逆方向に回転トルクが発
   生するように弾性体から構成され、前記ミラー部と前記
   第１の保持部材との重心を通る軸を中心軸として前記第
   １の保持部材を介して前記ミラー部を強制振動させる一
   対の第２の捩じれ振動部材と、 前記第２の保持部材を囲んで環状に設けられた第３の保
   持部材と、 前記第２の保持部材と前記第３の保持部材とをさらに他
   の径方向の対称位置で連結する一対の連結部材と、 前記第３の保持部材に設けられて前記各連結部材を中心
   軸回りに捩じれ振動させる駆動部材とを具備する２次元
   光走査装置。
6. 【請求項６】 前記第２の保持部材及び第３の保持部材
   をそれぞれ円環状に成形したことを特徴とする請求項５
   に記載の２次元光走査装置。