JPH0875475A - Resonator, and optical scanning device, visual confirming device, vibration sensor, and vibration gyro, using this resonator - Google Patents

Resonator, and optical scanning device, visual confirming device, vibration sensor, and vibration gyro, using this resonator

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JPH0875475A
JPH0875475A JP6234167A JP23416794A JPH0875475A JP H0875475 A JPH0875475 A JP H0875475A JP 6234167 A JP6234167 A JP 6234167A JP 23416794 A JP23416794 A JP 23416794A JP H0875475 A JPH0875475 A JP H0875475A
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JP
Japan
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resonator
vibration
resonance
section
movable
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Application number
JP6234167A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Ikeda
正哲 池田
Hiroshi Goto
博史 後藤
Minoru Sakata
稔 坂田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To facilitate the adjustment of resonance characteristic of a resonator. CONSTITUTION: A vibration input part 2 for applying a vibration is provided on one end of an elastic deforming part 1 having two resonance vibration mode in bending direction and torsional direction, and a movable part 3 having a mirror surface 4 for scanning an optical beam is provided on the other end of the elastic deforming part 1. A rectangular mass adjusting part 6 which is removable, is provided in the top end side part of the movable part 3, and the mass adjusting part 6 can be removed by cutting a laterally narrowed connecting part 7. The inertial moment of the movable part 3 is changed by the removal of the mass adjusting part, and the bending directional resonance frequency and the torsional directional resonance frequency can be regulated, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は共振子、当該共振子を用
いた光走査装置、視覚認識装置、振動センサ及び振動ジ
ャイロに関する。具体的には、本発明は、共振振動を利
用した共振子及び当該共振子を利用した各種装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonator, an optical scanning device using the resonator, a visual recognition device, a vibration sensor and a vibration gyro. Specifically, the present invention relates to a resonator using resonance vibration and various devices using the resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図20に示すものは従来の共振子Tを示
す斜視図であって、共振子Tは、軸心Pを中心とする曲
げ方向(θB方向)及び軸心Qを中心とするねじれ方向
(θT方向)に共振振動モードを有する弾性変形部10
1の一端に振動入力部102を設け、他端には光ビーム
を反射できる可動部103が設けられている。この共振
子Tは、シリコン基板や金属薄板等にエッチング加工を
施すことによって形成されている。しかして、振動入力
部102に曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBと等し
い周波数の振動を印加すると弾性変形部101は軸心P
を中心としてθB方向に回動する。したがって、可動部
103に入射された光ビーム(図示せず)はθB方向に
走査させることができる。
2. Description of the Related Art FIG. 20 is a perspective view showing a conventional resonator T. The resonator T has a bending direction (θ B direction) about an axis P and an axis Q. Elastic deformation portion 10 having a resonance vibration mode in the twisting direction (θ T direction)
A vibration input unit 102 is provided at one end of the movable member 1, and a movable unit 103 capable of reflecting a light beam is provided at the other end thereof. The resonator T is formed by etching a silicon substrate or a thin metal plate. Therefore, when a vibration having a frequency equal to the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction) is applied to the vibration input unit 102, the elastic deformation unit 101 moves the shaft center P.
Rotate around θ B in the direction of θ B. Therefore, the light beam (not shown) incident on the movable portion 103 can be scanned in the θ B direction.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

【0003】このように共振子Tの共振振動を利用して
光走査装置を構成した場合、光走査装置の性能(例え
ば、光走査角度、走査速度等)は用いる共振子の共振特
性(共振周波数、共振振動モード、振動方向など)に大
きく依存する。したがって、共振子を作製するプロセ
ス、例えば、シリコンエッチングやメタルエッチング等
において、その共振子の形状に加工上のばらつきが発生
し、共振子の共振特性や光走査装置の特性に大きな影響
を及ぼしていた。
When an optical scanning device is constructed by utilizing the resonance vibration of the resonator T as described above, the performance (eg, optical scanning angle, scanning speed, etc.) of the optical scanning device depends on the resonance characteristics (resonance frequency) of the resonator used. , Resonance vibration mode, vibration direction, etc.). Therefore, in the process of manufacturing a resonator, for example, silicon etching, metal etching, or the like, processing variations occur in the shape of the resonator, which greatly affects the resonance characteristics of the resonator and the characteristics of the optical scanning device. It was

【0004】また、光走査装置において特定の走査軌
跡、例えば円形の走査軌跡を描かせるためには、曲げ方
向及びねじれ方向2つの共振振動モードで同時に共振振
動を行なわせ、しかも2つの共振振動モードの共振周波
数を一致させる必要があるが、その調整も容易なもので
なかった。
Further, in order to draw a specific scanning locus, for example, a circular scanning locus in the optical scanning device, resonance vibration is simultaneously performed in two resonance vibration modes in the bending direction and the twist direction, and two resonance vibration modes are also generated. It was necessary to match the resonance frequencies of the, but the adjustment was not easy.

【0005】本発明は叙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、加工プロセ
ス等による共振子の共振特性のばらつきを少なくすると
ともに、共振周波数や共振モードなどの共振特性を容易
に調整することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional examples, and an object thereof is to reduce variations in the resonance characteristics of the resonator due to a machining process and the like, and to improve the resonance frequency and the resonance mode. It is to easily adjust the resonance characteristics such as.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の共振子は、振動
入力部と、可動部と、少なくとも一つの共振振動モード
を有し前記振動入力部及び前記可動部を結合する弾性変
形部とを持つ共振子において、共振特性を調整するため
の共振特性調整手段を備えていることを特徴としてい
る。
A resonator according to the present invention comprises a vibration input section, a movable section, and an elastic deformation section having at least one resonance vibration mode and connecting the vibration input section and the movable section. The resonator has a resonance characteristic adjusting means for adjusting the resonance characteristic.

【0007】また、本発明の共振子には共振特性調整の
効果が異なる複数の共振特性調整手段を設けることがで
きる。
Further, the resonator of the present invention can be provided with a plurality of resonance characteristic adjusting means having different effects of resonance characteristic adjustment.

【0008】たとえば、可動部と弾性変形部のうち少な
くとも一方に質量を付加することにしてもよい。また、
可動部と弾性変形部の少なくとも一方に削除可能な質量
調整部を設けることにより共振特性を調整することがで
き、複数個の質量調整部を設けてもよい。このとき、質
量調整部を熱的手段により溶断させるようにするのが好
ましく、電流を流すことにより発熱させるのが望まし
い。また、質量調整部を振動によって破断させるように
してもよい。
For example, mass may be added to at least one of the movable portion and the elastically deformable portion. Also,
Resonance characteristics can be adjusted by providing a removable mass adjusting part on at least one of the movable part and the elastically deforming part, and a plurality of mass adjusting parts may be provided. At this time, it is preferable that the mass adjusting portion is melted by a thermal means, and it is desirable to generate heat by passing an electric current. Further, the mass adjusting portion may be broken by vibration.

【0009】また、弾性変形部にイオン注入して改質層
を形成したり、弾性変形部の表面に被膜を形成すること
によっても共振特性を調整することができる。さらに、
微細加工で可動部と弾性変形部のうち少なくとも一方の
一部分を削除することによって、共振特性を調整するこ
ともできる。
Further, the resonance characteristics can be adjusted by implanting ions into the elastically deformable portion to form a modified layer or by forming a film on the surface of the elastically deformable portion. further,
It is also possible to adjust the resonance characteristic by removing at least one of the movable portion and the elastically deformable portion by fine processing.

【0010】本発明の光走査装置は、本発明による共振
子と当該共振子の振動入力部に振動を与えて弾性変形部
を共振させる加振源とを備えた光走査装置であって、前
記共振子の可動部にミラーを有し、光ビームを当該ミラ
ー部によって反射することによって光ビームを走査させ
るようにしたことを特徴としている。
An optical scanning device according to the present invention is an optical scanning device including the resonator according to the present invention and a vibration source that applies vibration to a vibration input portion of the resonator to cause an elastic deformation portion to resonate. It is characterized in that the movable portion of the resonator has a mirror, and the light beam is scanned by being reflected by the mirror portion.

【0011】このとき、前記共振子が光ビームを直交2
方向に走査させる2つの共振振動モードを有し、2つの
共振振動モードの位相差がπ/2となるように調整する
のが好ましい。
At this time, the resonator makes the light beam orthogonal to each other.
It is preferable to have two resonance vibration modes for scanning in the direction, and to adjust the phase difference between the two resonance vibration modes to be π / 2.

【0012】本発明の視覚認識装置は、光ビームを出射
する投光部と、本発明の光走査装置と、光強度を検出す
る受光素子とを備えたことを特徴としている。
The visual recognition device of the present invention is characterized by including a light projecting portion for emitting a light beam, the optical scanning device of the present invention, and a light receiving element for detecting the light intensity.

【0013】また、本発明の振動センサは本発明の共振
子と共振子の可動部の変位を検出する手段とを備えたこ
とを特徴とし、本発明の振動ジャイロは当該共振子の振
動をモニターする手段とを備えたことを特徴としてい
る。
Further, the vibration sensor of the present invention comprises the resonator of the present invention and means for detecting the displacement of the movable portion of the resonator. The vibration gyro of the present invention monitors the vibration of the resonator. And means for doing so.

【0014】[0014]

【作用】本発明の共振子は、共振周波数、共振振動モー
ド、振動方向などの共振特性を調整するための共振特性
調整手段によって、簡単に共振子の共振特性を調整で
き、所望する共振特性を有する共振子を容易に作製する
ことができる。
In the resonator of the present invention, the resonance characteristic of the resonator can be easily adjusted by the resonance characteristic adjusting means for adjusting the resonance characteristic such as the resonance frequency, the resonance vibration mode, the vibration direction, etc. A resonator having the same can be easily manufactured.

【0015】また、共振特性調整の効果が異なる複数の
共振特性調整手段を備えれば、目的に応じた共振特性調
整手段を調整し、多様な調整を行なうことができる。
If a plurality of resonance characteristic adjusting means having different effects of resonance characteristic adjustment are provided, the resonance characteristic adjusting means can be adjusted according to the purpose and various adjustments can be performed.

【0016】例えば、可動部と弾性変形部のうち少なく
とも一方に質量を付加することにより共振子の慣性モー
メントを調整することができる。また、可動部と弾性変
形部のうち少なくとも一方に設けた削除可能な質量調整
部を削除すれば、慣性モーメントを調整することがで
き、複数の質量調整部を設けておくことにより、削除す
る質量調整部の個数によって調整量をコントロールする
ことができる。
For example, the moment of inertia of the resonator can be adjusted by adding a mass to at least one of the movable portion and the elastically deformable portion. In addition, the mass moment of inertia can be adjusted by deleting the removable mass adjusting part provided on at least one of the movable part and the elastically deforming part. By providing a plurality of mass adjusting parts, the mass to be deleted can be adjusted. The amount of adjustment can be controlled by the number of adjusting units.

【0017】このとき、質量調整部を熱的手段によって
溶断させるようにすれば、質量調整部に熱を加えたり、
熱を発生させたりすることにより、質量調整部を容易に
切り離すことができる。電流を流すことにより熱を発生
させることができれば、電流を流すだけで、熱を発生さ
せて質量調整部を切り離すことができる。特に、質量調
整部が微小な場合には有効な手段であって、微小な質量
調整部を簡単に切り離すことができる。
At this time, if the mass adjusting section is fused by a thermal means, heat is applied to the mass adjusting section,
The mass adjusting unit can be easily separated by generating heat. If heat can be generated by passing an electric current, heat can be generated and the mass adjusting unit can be separated only by passing an electric current. In particular, this is an effective means when the mass adjusting section is minute, and the minute mass adjusting section can be easily separated.

【0018】また、質量調整部を振動によって破断させ
るようにすれば、質量調整部に外部から振動を付与する
ことにより、簡単に質量調整部を切り離すことができ
る。
If the mass adjusting unit is broken by vibration, the mass adjusting unit can be easily separated by applying vibration to the mass adjusting unit from the outside.

【0019】また、弾性変形部にイオン注入して改質層
を形成することにより、弾性変形部のヤング率を変え、
共振特性を調整することもできる。
By changing the Young's modulus of the elastically deformed portion by ion-implanting the elastically deformed portion to form a modified layer,
The resonance characteristics can also be adjusted.

【0020】さらに、弾性変形部の表面に被膜を形成す
ることにより、弾性変形部のヤング率を変え、共振特性
を調整することもできる。
Further, by forming a film on the surface of the elastically deformable portion, the Young's modulus of the elastically deformable portion can be changed to adjust the resonance characteristic.

【0021】あるいは、微細加工、例えばレーザー加工
によって可動部ないし弾性変形部を一部削除することに
よって、簡単かつ精密に共振特性を調整することもでき
る。
Alternatively, the resonance characteristics can be adjusted easily and precisely by partially removing the movable portion or the elastically deformable portion by fine processing, for example, laser processing.

【0022】本発明の光走査装置にあっては、本発明の
共振子を用いることにより、光ビームの共振特性を精密
に調整することができ、光ビームの走査軌跡を精確に制
御することができる。このとき、直交2方向に走査させ
る2つの共振振動モードを有する共振子を用いて、2つ
の共振振動モードの位相差をπ/2となるように調整し
ておけば、円形の光走査軌跡を得ることができる。した
がって、この光走査装置を用いることにより円筒状をし
た穴の内壁面の状態を検知することができる光認識装置
とすることができる。
In the optical scanning device of the present invention, by using the resonator of the present invention, the resonance characteristics of the light beam can be precisely adjusted and the scanning locus of the light beam can be accurately controlled. it can. At this time, if a resonator having two resonance vibration modes for scanning in two orthogonal directions is used and the phase difference between the two resonance vibration modes is adjusted to be π / 2, a circular optical scanning locus is obtained. Obtainable. Therefore, by using this optical scanning device, the optical recognition device can detect the state of the inner wall surface of the cylindrical hole.

【0023】この他にも、本発明の共振子は振動センサ
や振動ジャイロなどに用いることができる。
Besides this, the resonator of the present invention can be used for a vibration sensor, a vibration gyro and the like.

【0024】[0024]

【実施例】図1に示すものは本発明の一実施例である共
振子Aの斜視図であって、共振子Aは軸心Pを中心とす
る曲げ方向(θB方向)と軸心Qを中心とするねじれ方
向(θT方向)の2つの共振振動モードを有する弾性変
形部1の一端に振動入力部2が設けられ、その他端には
可動部3が設けられている。弾性変形部1や振動入力部
2及び可動部3はシリコン基板や金属薄板等にエッチン
グを施すことによって一体として形成されており、可動
部3には光ビームを反射できるようにミラー面4が形成
されている。ミラー面4が形成された可動部3の反対面
には、共振子Aの共振特性を調整するための重り部5が
付加されている。重り部5は例えば金属や樹脂などから
作製することができるが、材質的にはこれらのものに限
定されるものではない。しかして、振動入力部2に圧電
素子などの加振源から曲げ方向(θB方向)の共振周波
数fB及びねじれ方向(θT方向)の共振周波数fTとそ
れぞれ等しい周波数の振動を印加することによって、可
動部3を曲げ方向(θB方向)及びねじれ方向(θT
向)の共振振動モードで共振振動させることができる。
1 is a perspective view of a resonator A according to an embodiment of the present invention, in which the resonator A has a bending direction (θ B direction) about an axis P and an axis Q. The vibration input section 2 is provided at one end of the elastically deformable section 1 having two resonance vibration modes in the twisting direction (θ T direction) centering on the center, and the movable section 3 is provided at the other end. The elastically deformable portion 1, the vibration input portion 2 and the movable portion 3 are integrally formed by etching a silicon substrate, a metal thin plate or the like, and the movable portion 3 is provided with a mirror surface 4 so as to reflect a light beam. Has been done. A weight portion 5 for adjusting the resonance characteristic of the resonator A is added to the opposite surface of the movable portion 3 on which the mirror surface 4 is formed. The weight portion 5 can be made of, for example, metal or resin, but the material is not limited to these. Thus, to apply the vibration of each frequency equal the resonance frequency f T of the resonance frequency f B and torsional bending direction from the vibration source such as a piezoelectric element to the vibration input unit 2 (theta B direction) (theta T direction) As a result, the movable portion 3 can be resonantly vibrated in the resonant vibration modes in the bending direction (θ B direction) and the twisting direction (θ T direction).

【0025】共振子Aにおいては重り部5を可動部3の
上端隅に設けているので、可動部3をねじれ方向(θT
方向)に回動させる慣性モーメントを発生させることが
でき、可動部3を曲げ方向(θB方向)及びねじれ方向
(θT方向)の2つの共振振動モードで共振振動させる
ことができる。
In the resonator A, since the weight portion 5 is provided at the upper end corner of the movable portion 3, the movable portion 3 is twisted in the twisting direction (θ T
Direction), an inertial moment can be generated, and the movable portion 3 can be resonantly vibrated in two resonant vibration modes of a bending direction (θ B direction) and a twisting direction (θ T direction).

【0026】ここにおいて共振子Aの共振周波数fは次
の式で表わすことができる。 fB = √(KB/IB)/2π …… fT = √(KT/IT)/2π …… ここで、KB、KTは共振子Aのバネ定数、IB、ITは慣
性モーメントである。断面矩形状の弾性変形部1の場合
には、曲げ方向(θB方向)のバネ定数KB及びねじれ方
向(θT方向)のバネ定数KTはそれぞれ次の式及び
式で表わされる。 KB = (E×w×t3)/(4×l) …… KT = (G×a×b3)/l) …… ただし、Eは弾性変形部1に用いられる材料のヤング
率、wは弾性変形部1の幅、tは弾性変形部1の厚さ、
lは弾性変形部1の長さであり、また、Gは弾性変形部
1の横弾性係数、aは弾性変形部1の断面の長辺の長
さ、bは弾性変形部1の断面の短辺の長さである。した
がって、w≧tであれば、a=w、b=tとなり、w<
tであれば、a=t、b=wである。
Here, the resonance frequency f of the resonator A can be expressed by the following equation. f B = √ (K B / I B) / 2π ...... f T = √ (K T / I T) / 2π ...... where, K B, the spring constant of K T are resonator A, I B, I T is the moment of inertia. If a rectangular cross-section of the elastically deformable portion 1 are respectively spring constant K T of the spring constant K B and torsional direction (theta T direction) of the bending direction (theta B direction) represented by the following formula and formula. K B = (E × w × t 3 ) / (4 × l) ...... K T = (G × a × b 3 ) / l) where E is the Young's modulus of the material used for the elastically deformable portion 1. , W is the width of the elastically deformable portion 1, t is the thickness of the elastically deformable portion 1,
l is the length of the elastically deformable portion 1, G is the lateral elastic modulus of the elastically deformable portion 1, a is the length of the long side of the elastically deformable portion 1, and b is the short side of the elastically deformable portion 1. The length of the side. Therefore, if w ≧ t, then a = w, b = t, and w <
If t, then a = t and b = w.

【0027】また、慣性モーメントIB、ITは、可動部
3及び重り部5の微小質量をdm、微小質量dmの回転
中心(慣性モーメント中心軸P又はQ)からの距離をr
とすれば次の式及び式で表わされる。
The moments of inertia I B and I T are dm for the minute mass of the movable part 3 and the weight part 5, and r is the distance from the center of rotation of the small mass dm (center axis of inertia P or Q of the moment of inertia).
Then, it is expressed by the following equation and equation.

【数1】 [Equation 1]

【数2】 但し、[Equation 2] However,

【数3】 は、可動部3の質量mと重り部5の質量Mの和である。(Equation 3) Is the sum of the mass m of the movable part 3 and the mass M of the weight part 5.

【0028】したがって、共振子Aにあっては重り部5
が付加されたことにより、ねじれ方向(θT方向)及び
曲げ方向(θB方向)の慣性モーメントIB、ITがそれ
ぞれ変化し、ねじれ方向(θT方向)の共振周波数fT
び曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBを変化させるこ
とができる。
Therefore, in the resonator A, the weight portion 5
By adding the, the moments of inertia I B and I T in the twist direction (θ T direction) and the bending direction (θ B direction) respectively change, and the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) and the bending direction The resonance frequency f B in the (θ B direction) can be changed.

【0029】また、式、式及び式、式からも分
かるように重り部5の重さや重り部5の個数を変えた
り、重り部5を付加する位置を変えることにより、共振
子Aの曲げ方向(θB方向)及びねじれ方向(θT方向)
の慣性モーメントIB、ITがそれぞれ変わり、共振子A
の曲げ方向(θB方向)の共振周波数fB及びねじれ方向
(θT方向)の共振周波数fTをそれぞれ調整することが
できる。例えば、図1におけるア点に重り部5を付加す
るとすれば、可動部3の他の箇所に重り部3を付加した
場合と比較して、重り部5は曲げ方向(θB方向)の中
心軸Pから最も近く位置することになり曲げ方向(θB
方向)の慣性モーメントIBに与える影響が最も小さ
く、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBの変化を極小
に抑えることができる。これに対し、ねじれ方向(θT
方向)の共振周波数fTを大きく減少させることができ
る。また、イ点に重り部5を付加するとすれば、重り部
5はねじれ方向(θT方向)の中心軸Q上に位置するこ
とになりねじれ方向(θT方向)の慣性モーメントIT
与える影響が最も小さく、ねじれ方向(θT方向)の共
振周波数fTの変化を極小に抑えることができ、これに
対し、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBを大きく減
少させることができる。
Further, as can be seen from the equation, the equation and the equation, the bending direction of the resonator A is changed by changing the weight of the weight portion 5, the number of the weight portions 5, or the position where the weight portion 5 is added. (Θ B direction) and twist direction (θ T direction)
The moments of inertia I B and I T of the
It is possible to adjust the bending resonance frequency f T direction resonant frequency f B and the direction of torsion (theta B direction) (theta T direction), respectively. For example, if the weight portion 5 is added to the point A in FIG. 1, the weight portion 5 has a center in the bending direction (θ B direction) as compared with the case where the weight portion 3 is added to another portion of the movable portion 3. Since it is located closest to the axis P, the bending direction (θ B
Direction) has the least influence on the inertia moment I B, and the change of the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction) can be suppressed to a minimum. On the other hand, the twist direction (θ T
The resonance frequency f T in the (direction) can be greatly reduced. Further, if adding a weight portion 5 in Lee point, the weight portion 5 gives the moment of inertia I T twist direction (theta T direction) central axis becomes twisting direction to be located on the Q of the (theta T direction) The influence is the smallest, and the change in the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) can be suppressed to a minimum, while the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction) can be greatly reduced. .

【0030】このように、可動部3に付加する重り部5
の重さ、個数、位置などを変えることによって振動子A
の各モードの共振周波数や振幅を調整することができ
る。また、付加された重り部5を少しずつ削り取ること
により重り部5の質量を調整し、振動子Aの共振周波数
を微小に調整することもできる。
In this way, the weight portion 5 added to the movable portion 3
By changing the weight, number, position, etc.
The resonance frequency and amplitude of each mode can be adjusted. It is also possible to finely adjust the resonance frequency of the vibrator A by adjusting the mass of the weight portion 5 by scraping off the added weight portion 5 little by little.

【0031】図2に示すものは、本発明の別な実施例で
ある共振子Bを示す斜視図であって、共振子Bの可動部
3の先端側部には、接続部7を介して矩形状をした削除
可能な質量調整部6が設けられており、接続部7を切断
することによって質量調整部6を取り除くことができ
る。質量調整部6及び接続部7は可動部3と一体として
形成することができ、材質も可動部3と同じ材質のもの
に限られるものでなく、金属や樹脂など特に限定される
ものでもない。
FIG. 2 is a perspective view showing a resonator B according to another embodiment of the present invention, in which the movable portion 3 of the resonator B is provided with a connecting portion 7 at the tip side portion thereof. A removable mass adjusting part 6 having a rectangular shape is provided, and the mass adjusting part 6 can be removed by cutting the connecting part 7. The mass adjusting part 6 and the connecting part 7 can be formed integrally with the movable part 3, and the material is not limited to the same material as the movable part 3 and is not particularly limited to metal or resin.

【0032】接続部7は図2に示すように細幅状に作製
されており、弾性変形部1の共振周波数fB及びfTと異
なる共振周波数fMの共振振動モードを有している。こ
の接続部7にその共振周波数fMと等しい周波数の振動
を振動入力部2から加えると、接続部7は共振周波数f
Mと等しい周波数で共振する。このとき、加える振動の
大きさを調整し、接続部7の共振振動が接続部7のバネ
限界を大きく越えるような振動を加えると接続部7に弾
性破壊を生じる。したがって、質量調整部6が可動部3
から取り除かれて、共振子Bの共振周波数fB及びfT
どの共振特性を調整することができる。
The connecting portion 7 is formed in a narrow width as shown in FIG. 2, and has a resonance vibration mode having a resonance frequency f M different from the resonance frequencies f B and f T of the elastically deformable portion 1. When a vibration having a frequency equal to the resonance frequency f M is applied to the connecting portion 7 from the vibration input portion 2, the connecting portion 7 causes the resonance frequency f
Resonates at a frequency equal to M. At this time, if the magnitude of the vibration to be applied is adjusted so that the resonance vibration of the connecting portion 7 greatly exceeds the spring limit of the connecting portion 7, elastic breaking occurs in the connecting portion 7. Therefore, the mass adjusting unit 6 is not
The resonance characteristics such as the resonance frequencies f B and f T of the resonator B can be adjusted.

【0033】また、接続部7を熱に易溶な材質例えば、
樹脂や低融点金属から作製しておけば熱を加えることで
質量調整部6を簡単に切除することができる。特に、図
3に示す共振子Cのように、電流によって生じる発熱量
の大きい導電性樹脂や金属から接続部7を作製しておく
と、可動部3と質量調整部6にそれぞれ設けた電極8,
8間に電流iを流すことにより接続部7には大きな発熱
が生じ、接続部7を簡単に溶融させて質量調整部6を取
り除くことができる。このように、電流を流すことによ
り発熱させて接続部7を溶断させるようにしておくと、
質量調整部6を小さく形成した場合でも簡単に質量調整
部6を削除することができ、小さな質量調整部6を設け
てわずかな共振周波数の調整を行なうことができる。
Further, the connecting portion 7 is made of a material which is easily melted by heat, for example,
If it is made of resin or a low melting point metal, the mass adjusting portion 6 can be easily cut off by applying heat. In particular, when the connecting portion 7 is made of a conductive resin or metal that generates a large amount of heat generated by an electric current as in the resonator C shown in FIG. 3, the electrodes 8 provided on the movable portion 3 and the mass adjusting portion 6 respectively. ,
A large amount of heat is generated in the connection portion 7 by passing the current i between the connection portions 8, and the connection portion 7 can be easily melted to remove the mass adjusting portion 6. In this way, when the electric current is passed to generate heat to melt the connection portion 7,
Even when the mass adjusting unit 6 is formed small, the mass adjusting unit 6 can be easily removed, and the small mass adjusting unit 6 can be provided to slightly adjust the resonance frequency.

【0034】また、削除可能な質量調整部6の形状も特
に限定されるものでもなく、例えば図4に示す共振子D
のように略T字状に形成してもよく、質量調整部6の形
状を異ならせて調整する共振周波数の大きさを自由に変
えることができる。また、図示はしないが弾性変形部1
に質量調整部6を形成することとしてもよい。
The shape of the mass adjusting portion 6 that can be deleted is not particularly limited, and for example, the resonator D shown in FIG.
As described above, the mass adjusting portion 6 may be formed in a substantially T-shape, and the magnitude of the resonance frequency to be adjusted can be freely changed. Also, although not shown, the elastic deformation portion 1
The mass adjusting section 6 may be formed in the.

【0035】図5に示すものは本発明のさらに別な実施
例である共振子Eを示す斜視図(厚みは省略している。
図6、図8も同様。)であって、質量調整部6は長さの
異なる複数の調整部材6aが組み合されて形成されてお
り、それぞれの調整部材6aごとに削除可能な構造とな
っている。このような質量調整部6にあっては、削除す
る調整部材6aの位置や本数を変えることにより、調整
する質量などを少しずつ変化させて共振周波数の調整量
をコントロールすることができる。したがって、共振子
の加工時にばらつきが生じたとしても調整部材6aによ
って共振周波数のばらつきを吸収することができ、安定
した共振周波数を持つ共振子を作製することができる。
FIG. 5 is a perspective view showing a resonator E which is another embodiment of the present invention (thickness is omitted).
The same applies to FIGS. 6 and 8. In addition, the mass adjusting portion 6 is formed by combining a plurality of adjusting members 6a having different lengths, and has a structure in which each adjusting member 6a can be deleted. In such a mass adjusting unit 6, the adjustment amount of the resonance frequency can be controlled by changing the position and the number of the adjusting members 6a to be deleted to gradually change the adjusting mass and the like. Therefore, even if variations occur during processing of the resonator, the adjustment member 6a can absorb variations in the resonance frequency, and a resonator having a stable resonance frequency can be manufactured.

【0036】図6は本発明のさらに別な実施例である共
振子Fを示す斜視図であって、質量調整部6は、複数の
同じ長さの調整部材6aが軸心Qと平行に櫛歯状に形成
されている。この調整部材6aを順次削除することによ
って、図7に示すように、曲げ方向(θB方向)の共振
周波数fBをほとんど変化させることなく、ねじれ方向
(θT方向)の共振周波数fTを徐々に増加させることが
できる。さらに、可動部3に重り部5を付加することに
より、重り部5で大まかな共振特性を調整し、その後調
整部材6aによって細かな共振特性を調整することによ
り、広い範囲にわたり共振特性を調整することも可能に
なる。
FIG. 6 is a perspective view showing a resonator F which is still another embodiment of the present invention. In the mass adjusting section 6, a plurality of adjusting members 6a having the same length are combed in parallel with the axis Q. It is formed like a tooth. By sequentially removing the adjusting member 6a, as shown in FIG. 7, the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) is changed with almost no change in the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction). It can be increased gradually. Further, by adding the weight portion 5 to the movable portion 3, the weight portion 5 roughly adjusts the resonance characteristic, and then the adjusting member 6a adjusts the fine resonance characteristic to adjust the resonance characteristic over a wide range. It also becomes possible.

【0037】図8には本発明のさらに別な実施例である
共振子Gの斜視図を示す。共振子Gには、ねじれ方向
(θT方向)の軸心Q上に左右対称となった複数の調整
部材6aからなる質量調整部6が設けられ、可動部3の
側部にも上下対称となった複数の調整部材6aからなる
質量調整部6が設けられている。この共振子Gにあって
は、軸心Q上の左右対称となった一対の調整部材6aを
削除することにより、ねじれ方向(θT方向)の共振周
波数fTに大きく影響することなく、曲げ方向(θB
向)の共振周波数fBを変化させることができる。ま
た、可動部3側部の調整部材6aを削除することによっ
ても、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBを大きく変
化させることなくねじれ方向(θT方向)の共振周波数
Tを変化させることができる。このように、複数の質
量調整部6を設けることにより、曲げ方向(θB方向)
あるいはねじれ方向(θT方向)の共振周波数fB及びf
Tをそれぞれ変化させることができ、多様な共振特性の
調整を行ない、目的とする共振特性を持った共振子を簡
単に作製することができる。
FIG. 8 shows a perspective view of a resonator G which is still another embodiment of the present invention. The resonator G is provided with a mass adjusting portion 6 including a plurality of symmetrically adjusting members 6a on the axis Q in the twist direction (θ T direction), and the side portion of the movable portion 3 is also vertically symmetrical. A mass adjusting unit 6 including a plurality of adjusting members 6a is provided. In this resonator G, by removing the pair of left and right symmetrical adjustment members 6a on the axis Q, the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) is not significantly affected, and bending is performed. The resonance frequency f B in the direction (θ B direction) can be changed. Also, by removing the adjusting member 6a on the side of the movable portion 3, the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) is changed without significantly changing the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction). Can be made. In this way, by providing a plurality of mass adjusting parts 6, the bending direction (θ B direction)
Alternatively, the resonance frequencies f B and f in the twist direction (θ T direction)
Each T can be changed, various resonance characteristics can be adjusted, and a resonator having desired resonance characteristics can be easily manufactured.

【0038】図9は本発明のさらに別な実施例である共
振子Hを一部破断した斜視図である。共振子Hはシリコ
ン基板などの半導体基板から作製されており、弾性変形
部1の上下面には例えばボロンやリンなどのイオンが注
入された改質層9が設けられている。このように半導体
基板にボロンやリンなどのイオンが注入されると半導体
基板のヤング率E(あるいは横弾性係数G)が変化し、
共振子Hの共振特性を変化させることができる。また、
注入するイオン種や注入量によっても半導体基板のヤン
グ率E(あるいは横弾性係数G)が変化するため、容易
に所望する共振特性の共振子Hを得ることができる。
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of a resonator H which is another embodiment of the present invention. The resonator H is made of a semiconductor substrate such as a silicon substrate, and on the upper and lower surfaces of the elastically deformable portion 1, a modified layer 9 into which ions such as boron and phosphorus are implanted is provided. In this way, when ions such as boron and phosphorus are implanted into the semiconductor substrate, the Young's modulus E (or lateral elastic modulus G) of the semiconductor substrate changes,
The resonance characteristic of the resonator H can be changed. Also,
Since the Young's modulus E (or the transverse elastic modulus G) of the semiconductor substrate changes depending on the ion species to be injected and the injection amount, it is possible to easily obtain the resonator H having a desired resonance characteristic.

【0039】また、図10に示す共振子Iでは、その上
下面に共振子Iの材質とは異なるヤング率Eを有する材
質、例えば金や白金、ポリシリコンなどからなる薄膜1
0がスパッタリング等により形成されている。このよう
に共振子I、少なくとも弾性変形部1の表面にヤング率
の異なる薄膜10を形成すれば、弾性変形部1全体とし
てのヤング率E(あるいは横弾性係数G)が変化し、共
振子Iの共振特性を変化させることができる。
In the resonator I shown in FIG. 10, the thin film 1 made of a material having a Young's modulus E different from the material of the resonator I, such as gold, platinum, or polysilicon, is formed on the upper and lower surfaces thereof.
0 is formed by sputtering or the like. Thus, if the thin film 10 having different Young's moduli is formed on at least the surface of the resonator I and the elastically deformable portion 1, the Young's modulus E (or the lateral elastic coefficient G) of the elastically deformable portion 1 as a whole changes, and the resonator I. The resonance characteristic of can be changed.

【0040】図11に示すものは本発明のさらに別な実
施例である共振子Jを一部破断した斜視図であって、共
振子Jの可動部3にはレーザー加工等の微細加工によっ
て切り欠き11や穴部12などが設けられ、可動部3の
一部が削除されている。このように可動部3の一部を削
除することにより、曲げ方向(θB方向)あるいはねじ
れ方向(θT方向)の慣性モーメントIが変化し、共振
子Jの共振周波数fB及びfTをそれぞれ変化させること
ができる。また、弾性変形部1の表面を切削加工して弾
性変形部1の幅w(又はb)や厚みt(又はa)を変化
させたり、可動部3との接続部13に切れ込み14を設
けて弾性変形部1の長さlを変化させることにより、弾
性変形部1のバネ定数KB及びKTが変化し、曲げ方向
(θB方向)及びねじれ方向(θT方向)の共振周波数f
B及びfTを変化させることもできる。
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view of a resonator J which is another embodiment of the present invention. The movable portion 3 of the resonator J is cut by a fine processing such as laser processing. The notch 11 and the hole 12 are provided, and a part of the movable portion 3 is deleted. By deleting a part of the movable portion 3 in this manner, the inertia moment I in the bending direction (θ B direction) or the twisting direction (θ T direction) changes, and the resonance frequencies f B and f T of the resonator J are changed. Each can be changed. Moreover, the width w (or b) or the thickness t (or a) of the elastically deformable portion 1 is changed by cutting the surface of the elastically deformable portion 1, or the notch 14 is provided in the connecting portion 13 with the movable portion 3. By changing the length 1 of the elastically deformable portion 1, the spring constants K B and K T of the elastically deformable portion 1 are changed, and the resonance frequency f in the bending direction (θ B direction) and the twisting direction (θ T direction) is changed.
B and f T can also be varied.

【0041】図12に示すものは本発明による光走査装
置Kを示す構成図であって、本発明の共振子21の振動
入力部22には、圧電共振子や磁歪共振子等の微小振動
を発生する小形の加振源23が備えられている。また、
共振子21の可動部には光源(図示せず)から出射した
光を反射できるようにミラー部25が設けられている。
また、共振子21には、可動部24に質量調整部27が
設けられており、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fB
及びねじれ方向(θT方向)の共振周波数fTが下記のよ
うな所定の関係が得られるように調整されている。
FIG. 12 is a block diagram showing the optical scanning device K according to the present invention, in which the vibration input section 22 of the resonator 21 of the present invention is provided with a minute vibration such as a piezoelectric resonator or a magnetostrictive resonator. A small vibration source 23 for generating is provided. Also,
The movable part of the resonator 21 is provided with a mirror part 25 so as to reflect light emitted from a light source (not shown).
Further, the resonator 21 is provided with a mass adjusting portion 27 on the movable portion 24, and the resonance frequency f B in the bending direction (θ B direction) is provided.
And the resonance frequency f T in the twist direction (θ T direction) is adjusted so as to obtain the following predetermined relationship.

【0042】曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBとね
じれ方向(θT方向)の共振周波数fTを等しく調整する
ことによって、周波数fB=fTの正弦波振動を振動入力
部22に加えることで、2つの共振振動モードの振動を
同時に得ることができる。しかし、この方法では、共振
子21は2方向(θB方向及びθT方向)に同じ位相で振
動するため、2方向のベクトル和に相当する方向の振動
しか得ることができない。
The bending direction by equal to adjust the resonance frequency f T of the resonance frequency f B and the twisting direction (theta T direction) of the (theta B direction), the frequency f B = f T of the sinusoidal vibration of the vibration input unit 22 In addition, it is possible to obtain vibrations in two resonance vibration modes at the same time. However, according to this method, the resonator 21 vibrates in two directions (θ B direction and θ T direction) at the same phase, so that only the vibration in the direction corresponding to the vector sum in the two directions can be obtained.

【0043】そこでこの光走査装置Kにあっては図13
(a)に示すように、曲げ方向(θB方向)とねじれ方
向(θT方向)の2つの共振周波数特性が交差するよう
に調整されており、交差位置つまり光走査角度が等しく
なるある周波数fCにおいて、曲げ方向(θB方向)の振
動とねじれ方向(θT方向)の振動との位相差が1/2
πとなるように、例えば、図13(b)に示すようにね
じれ方向(θT方向)の位相遅れを1/4π、曲げ方向
(θB方向)の位相遅れを3/4πとなるように、2つ
の共振周波数fB及びfTはそれぞれ調整されている。し
かして、曲げ方向(θB方向)とねじれ方向(θT方向)
の振動振幅が等しくなるようにして、周波数fcと等し
い周波数の振動を加振源23から印加すると、曲げ方向
(θB方向)の振動の位相とねじれ方向(θT方向)の振
動の位相とが1/2πの位相差でそれぞれ振動し、光源
から出射された光ビームγはミラー部25で反射され、
図12に示すように円形状となって走査される。したが
って、この光走査装置Kを用いることにより円筒形とな
った物体26の内壁に沿って光ビームγを円形状に走査
することができる。
Therefore, in this optical scanning device K, FIG.
(A), the bending direction (.theta.B direction) and the twisting direction (theta T direction) of the two resonance frequency characteristics are adjusted so as to intersect, intersection that is the optical scanning angle equal certain frequency f At C , the phase difference between the vibration in the bending direction (θ B direction) and the vibration in the torsion direction (θ T direction) is 1/2.
13 so that the phase delay in the twisting direction (θ T direction) is 1 / 4π and the phase delay in the bending direction (θ B direction) is 3 / 4π, as shown in FIG. 13B. The two resonance frequencies f B and f T are respectively adjusted. Therefore, the bending direction (θ B direction) and the twisting direction (θ T direction)
When the vibration source 23 applies a vibration having a frequency equal to the frequency f c so that the vibration amplitudes of the vibrations are equal, the phase of the vibration in the bending direction (θ B direction) and the phase of the vibration in the twisting direction (θ T direction) And oscillate with a phase difference of 1 / 2π, and the light beam γ emitted from the light source is reflected by the mirror section 25,
As shown in FIG. 12, scanning is performed in a circular shape. Therefore, by using the optical scanning device K, the light beam γ can be circularly scanned along the inner wall of the cylindrical object 26.

【0044】図14に示すものは本発明の視覚認識装置
Lの一実施例を示すブロック図である。視覚認識装置L
は、光走査装置Kのような光ビームγを円形状に走査す
ることのできる本発明の光走査装置31、半導体レーザ
素子等の発光素子32とレンズのような光学素子33か
らなる投光部、フォトダイオード等の受光素子34、発
光素子32を駆動して光ビームγを出射させる駆動回路
35、光走査装置31の共振子を駆動する発振器36、
受光素子34からの受光信号を電気的に処理する信号処
理回路37及び駆動回路35と発振器36及び信号処理
回路37を制御する制御部38とから構成されている。
この視覚認識装置Lにあっては、発光素子32から出射
された光ビームγは光走査装置31により、円筒状の物
体39(例えば、図12の26のような物体)内壁の検
知領域に向けて反射されると共に検知領域内で円形状に
走査される。走査された光ビームγは物体39の内壁で
散乱され、散乱された光ビームγは受光素子34により
検知される。そして、光ビームγを受光した受光素子3
4から出力される受光信号を信号処理回路37で信号処
理及び信号解析することにより検知領域内にある物体3
9内壁の様子を把握することができ、内壁の形状や異物
の付着あるいは、破損などを検査することができる。
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of the visual recognition device L of the present invention. Visual recognition device L
Is an optical scanning device 31 such as the optical scanning device K capable of scanning a light beam γ in a circular shape, a light emitting section 32 including a light emitting element 32 such as a semiconductor laser element and an optical element 33 such as a lens. A light receiving element 34 such as a photodiode, a drive circuit 35 for driving the light emitting element 32 to emit a light beam γ, an oscillator 36 for driving a resonator of the optical scanning device 31,
A signal processing circuit 37 for electrically processing a light reception signal from the light receiving element 34, a drive circuit 35, an oscillator 36, and a control section 38 for controlling the signal processing circuit 37.
In the visual recognition device L, the light beam γ emitted from the light emitting element 32 is directed by the optical scanning device 31 to a detection area on the inner wall of a cylindrical object 39 (for example, an object like 26 in FIG. 12). And is circularly scanned within the detection area. The scanned light beam γ is scattered by the inner wall of the object 39, and the scattered light beam γ is detected by the light receiving element 34. Then, the light receiving element 3 that receives the light beam γ
The light receiving signal output from the object 4 is subjected to signal processing and signal analysis by the signal processing circuit 37, so that the object 3 in the detection area
9. The state of the inner wall can be grasped, and the shape of the inner wall and the adhesion or damage of foreign matter can be inspected.

【0045】図15に示すものは本発明の視覚認識装置
Mの他例であって、光走査装置31の共振子を駆動する
発振器36から出力された駆動信号を増減できる増幅器
40を備えている。しかして、増幅器40により駆動信
号を増減させて光走査装置31の振動振幅を変化させる
と、図16に示すように光ビームγの走査角がθ1
θ2、θ3と変化し、円筒形の物体39の中心軸Rに沿っ
て走査位置d1、d2、d3へと順次走査位置を変えるこ
とができ、物体39の内壁を3次元的に走査させること
ができる。視覚認識装置L、Mのように光ビームγを円
形状に走査することができる光走査装置31を用いれ
ば、従来では困難であった円筒状をした物体の内壁など
を簡単に検査することができる。
FIG. 15 shows another example of the visual recognition device M of the present invention, which is provided with an amplifier 40 capable of increasing / decreasing the drive signal output from the oscillator 36 which drives the resonator of the optical scanning device 31. . Therefore, when the drive signal is increased or decreased by the amplifier 40 to change the vibration amplitude of the optical scanning device 31, the scanning angle of the light beam γ is θ 1 , as shown in FIG.
The scanning position can be sequentially changed along the central axis R of the cylindrical object 39 to the scanning positions d 1 , d 2 , and d 3 by changing θ 2 and θ 3, and the inner wall of the object 39 can be three-dimensionally Can be scanned. By using the optical scanning device 31 capable of scanning the light beam γ in a circular shape like the visual recognition devices L and M, it is possible to easily inspect the inner wall of a cylindrical object which has been difficult in the past. it can.

【0046】また、図17には本発明の振動センサNの
概略構成図を示す。振動センサNは、本発明の共振子4
1と共振子41の可動部42の変位を検知する光学式の
変位センサ43とから構成されている。共振子41の振
動入力部が物体44に固定されており、物体44から共
振子41の共振周波数と等しい周波数の振動が加えられ
ると、可動部42が一定の角度で回動する。したがっ
て、可動部42の回動状況を変位センサ43で検知し、
検知された検知信号を信号処理回路45で解析すること
により、物体44に加えられた振動を検出することがで
きる。特に、複数の調整部材6aからなる質量調整部6
を備えた共振子41にあっては、調整部材6aを削除す
ることにより少しずつ共振周波数を変えることができる
ので、種々の振動数に応じた振動センサNを容易に作製
できる点で望ましい。また、図示はしないが共振子41
の可動部42に形成した可動電極と、それと対向して配
置された固定電極との間の静電容量の値の変化を検知す
ることによって共振子41の振動を検知して、物体44
の振動を捉えることとしてもよい。
FIG. 17 shows a schematic configuration diagram of the vibration sensor N of the present invention. The vibration sensor N is the resonator 4 of the present invention.
1 and an optical displacement sensor 43 that detects the displacement of the movable portion 42 of the resonator 41. The vibration input part of the resonator 41 is fixed to the object 44, and when vibration having a frequency equal to the resonance frequency of the resonator 41 is applied from the object 44, the movable part 42 rotates at a constant angle. Therefore, the displacement sensor 43 detects the rotation state of the movable portion 42,
By analyzing the detected detection signal with the signal processing circuit 45, the vibration applied to the object 44 can be detected. In particular, the mass adjusting unit 6 including a plurality of adjusting members 6a
In the resonator 41 provided with, since the resonance frequency can be changed little by little by removing the adjusting member 6a, it is desirable in that the vibration sensor N corresponding to various frequencies can be easily manufactured. Although not shown, the resonator 41
The vibration of the resonator 41 is detected by detecting the change in the value of the electrostatic capacitance between the movable electrode formed on the movable portion 42 and the fixed electrode that is arranged so as to face the movable electrode 42.
It may be possible to capture the vibration of.

【0047】図18に示すものは本発明の振動ジャイロ
Sのブロック図であって、振動ジャイロSは本発明の共
振子51と、共振子51に振動を与える加振源52、加
振源51を駆動する発振器53、例えば光学式の変位セ
ンサなど共振子51の可動部の可動状況を検知する検知
モニタ54、検知モニタ54からの検知信号を電気的に
処理する信号処理回路55及び発振器53及び信号処理
回路55を制御する制御部56とから構成されている。
この振動ジャイロSにあっては、発振器53によって加
振源52が駆動され、共振子51の共振周波数に等しい
周波数の振動が加振源52から共振子51に加えられて
いる。また、共振子51の可動部の振動は検知モニタ5
4によって検知されている。図19に示すように共振子
51が加振源52によって例えば曲げ方向(Y軸方向)
の共振周波数fで駆動されている場合には、検知モニタ
54からの電気的信号は信号処理回路55によって周波
数fの正弦波として検知される。しかして、共振子51
にZ軸回りの回転運動が印加されると、共振子51には
X軸方向にコリオリの力が発生し、Y軸方向の共振振動
が阻害され、周波数fの正弦波としての検知信号が乱れ
る。したがって、この検知信号の乱れを信号処理回路5
5によって検出することによって、振動ジャイロSに加
わった運動の方向や運動の大きさ、例えば回転運動によ
る角加速度の大きさなどを知ることができる。もちろ
ん、検知モニタ54には光学式の変位センサに限らず、
共振子51の可動部に設けた可動電極と可動電極と対向
して配置した固定電極との間の静電容量変化により可動
部の可動状況を把握したり、圧電方式によって共振子5
1の可動部の可動状況を把握し、把握した可動状況を信
号処理回路55によって検出及び解析することとしても
よい。
FIG. 18 is a block diagram of the vibrating gyro S of the present invention. The vibrating gyro S is a resonator 51 of the present invention, a vibration source 52 for vibrating the resonator 51, and a vibration source 51. An oscillator 53 that drives the detector 53, a detection monitor 54 that detects a movable state of a movable portion of the resonator 51 such as an optical displacement sensor, a signal processing circuit 55 that electrically processes a detection signal from the detection monitor 54, and an oscillator 53. The control unit 56 controls the signal processing circuit 55.
In the vibration gyro S, the oscillator 53 drives the vibration source 52, and vibration having a frequency equal to the resonance frequency of the resonator 51 is applied to the resonator 51 from the vibration source 52. Further, the vibration of the movable portion of the resonator 51 is detected by the detection monitor 5
4 has been detected. As shown in FIG. 19, the resonator 51 is moved by the vibration source 52, for example, in the bending direction (Y-axis direction).
When driven at the resonance frequency f of, the electric signal from the detection monitor 54 is detected by the signal processing circuit 55 as a sine wave of the frequency f. Then, the resonator 51
When a rotational motion about the Z axis is applied to the resonator 51, a Coriolis force is generated in the resonator 51 in the X axis direction, the resonance vibration in the Y axis direction is disturbed, and the detection signal as a sine wave of frequency f is disturbed. . Therefore, the disturbance of the detection signal is treated as the signal processing circuit 5
By detecting with 5, it is possible to know the direction and size of the motion applied to the vibration gyro S, for example, the size of the angular acceleration due to the rotary motion. Of course, the detection monitor 54 is not limited to the optical displacement sensor,
The movable state of the movable part is grasped by a change in the electrostatic capacitance between the movable electrode provided on the movable part of the resonator 51 and the fixed electrode arranged so as to face the movable electrode, or the resonator 5 is formed by a piezoelectric method.
The movable state of the first movable portion may be grasped, and the grasped movable state may be detected and analyzed by the signal processing circuit 55.

【0048】これら本発明の共振子を用いた視覚認識装
置や振動ジャイロなどにあっては、共振子の共振特性を
容易に調整できるので、共振子の駆動に必要な駆動回路
や駆動機構などが簡単になり、これら装置を小型化した
りコストを低く抑えることができる。
In the visual recognition device and the vibration gyro using the resonator of the present invention, since the resonance characteristic of the resonator can be easily adjusted, the drive circuit and the drive mechanism necessary for driving the resonator are provided. It is simple, and these devices can be downsized and the cost can be kept low.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の共振子は、一つあるいは複数の
共振特性調整手段を有しているので、目的に応じた共振
特性調整手段を調整することにより、多様な調整を行な
うことができる。
Since the resonator of the present invention has one or more resonance characteristic adjusting means, various adjustments can be made by adjusting the resonance characteristic adjusting means according to the purpose. .

【0050】例えば質量を付加したり、削除可能な質量
調整部を設けて慣性モーメントを調整し、弾性変形部に
イオンを注入したり、弾性変形部の表面に被膜を設けて
弾性変形部のヤング率を調整し、あるいは、可動部や弾
性変形部に微細加工を施して一部を削除することによ
り、共振特性を調整することができる。
For example, by adding a mass or by providing a demountable mass adjusting section to adjust the moment of inertia, ions are injected into the elastically deforming section, or a film is provided on the surface of the elastically deforming section so that the elastically deforming section has a Young's modulus. The resonance characteristics can be adjusted by adjusting the ratio or by finely processing the movable portion and the elastically deforming portion and deleting a part thereof.

【0051】本発明の共振子を用いた光走査装置にあっ
ては、光ビームの共振特性を精密に調整することがで
き、光ビームの走査軌跡を得ることができる。しかも、
π/2の位相差で直交する2方向に光ビームを走査させ
れば、円形の光走査軌跡を容易に得ることができ、この
ような光走査装置を用いた視覚認識装置にあっては、円
筒状をした穴の内壁面の状態を検知することができる。
In the optical scanning device using the resonator of the present invention, the resonance characteristic of the light beam can be precisely adjusted and the scanning locus of the light beam can be obtained. Moreover,
By scanning a light beam in two directions orthogonal to each other with a phase difference of π / 2, a circular optical scanning locus can be easily obtained. In a visual recognition device using such an optical scanning device, The state of the inner wall surface of the cylindrical hole can be detected.

【0052】また、本発明の共振子を用いた振動センサ
や振動ジャイロにあっては、特定振動数の振動や回転を
精度よく検出することができる。
Further, in the vibration sensor or the vibration gyro using the resonator of the present invention, it is possible to accurately detect vibration or rotation of a specific frequency.

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

【図1】本発明の一実施例である共振子を示す斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing a resonator that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別な実施例である共振子を示す斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view showing a resonator which is another embodiment of the present invention.

【図3】本発明のさらに別な実施例である共振子を一部
破断した拡大斜視図である。
FIG. 3 is an enlarged perspective view in which a resonator according to another embodiment of the present invention is partially broken.

【図4】本発明のさらに別な実施例である共振子を示す
一部破断した斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のさらに別な実施例である共振子を示す
斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のさらに別な実施例である共振子を示す
斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図7】同上の共振子における削除する調整部材の数と
共振周波数との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between the number of adjusting members to be deleted and a resonance frequency in the resonator of the above.

【図8】本発明のさらに別な実施例である共振子を示す
斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに別な実施例である共振子を示す
一部破断した斜視図である。
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明のさらに別な実施例である共振子を示
す一部破断した斜視図である。
FIG. 10 is a partially cutaway perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図11】本発明のさらに別な実施例である共振子を示
す一部破断した斜視図である。
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a resonator which is still another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の光走査装置を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing an optical scanning device of the present invention.

【図13】(a)は同上の光走査装置の共振子の曲げモ
ードとねじれモードの共振周波数特性を示した図、
(b)は曲げモードの振動とねじれモードの振動の位相
を示すである。
FIG. 13A is a diagram showing resonance frequency characteristics of a bending mode and a torsion mode of a resonator of the optical scanning device of the above.
(B) shows the phases of the bending mode vibration and the torsion mode vibration.

【図14】本発明の視覚認識装置を示すブロック図であ
る。
FIG. 14 is a block diagram showing a visual recognition device of the present invention.

【図15】本発明の視覚認識装置の他例を示すブロック
図である。
FIG. 15 is a block diagram showing another example of the visual recognition device of the present invention.

【図16】同上の視覚認識装置における光走査状況の説
明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of an optical scanning situation in the visual recognition device of the above.

【図17】本発明の振動センサを示す概略構成図であ
る。
FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a vibration sensor of the present invention.

【図18】本発明の振動ジャイロを示すブロック図であ
る。
FIG. 18 is a block diagram showing a vibration gyro of the present invention.

【図19】同上の振動ジャイロにおける共振子の可動状
況を示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a movable state of a resonator in the vibration gyro of the same.

【図20】従来例である共振子を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a resonator as a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 弾性変形部 3 可動部 5 重り部 6 削除可能な質量調整部 6a 調整部材 7 接合部 10 薄膜 21,41,51 本発明による共振子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Elastic deformation part 3 Movable part 5 Weight part 6 Deletable mass adjusting part 6a Adjusting member 7 Bonding part 10 Thin film 21, 41, 51 Resonator according to the present invention

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動入力部と、可動部と、少なくとも一
つの共振振動モードを有し前記振動入力部及び前記可動
部を結合する弾性変形部とを持つ共振子において、 共振特性を調整するための共振特性調整手段を備えてい
ることを特徴とする共振子。
1. A resonator having a vibration input section, a movable section, and an elastic deformation section having at least one resonance vibration mode and connecting the vibration input section and the movable section, for adjusting resonance characteristics. 2. A resonator comprising the resonance characteristic adjusting means of.
【請求項2】 共振特性調整の効果が異なる複数の共振
特性調整手段を備えていることを特徴とする請求項1に
記載の共振子。
2. The resonator according to claim 1, further comprising a plurality of resonance characteristic adjusting means having different effects of resonance characteristic adjustment.
【請求項3】 前記共振特性調整手段は、可動部と弾性
変形部のうち少なくとも一方に付加された質量であるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。
3. The resonator according to claim 1, wherein the resonance characteristic adjusting means is a mass added to at least one of the movable portion and the elastically deformable portion.
【請求項4】 前記共振特性調整手段は、可動部と弾性
変形部の少なくとも一方に設けられた、削除可能な質量
調整部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
共振子。
4. The resonator according to claim 1 or 2, wherein the resonance characteristic adjusting means is a removable mass adjusting section provided on at least one of the movable section and the elastically deforming section.
【請求項5】 前記削除可能な質量調整部を複数個設け
ていることを特徴とする請求項4に記載の共振子。
5. The resonator according to claim 4, wherein a plurality of the mass adjusting portions that can be deleted are provided.
【請求項6】 前記質量調整部を熱的手段によって溶断
させるようにしたことを特徴とする請求項4又は5に記
載の共振子。
6. The resonator according to claim 4, wherein the mass adjusting unit is blown by a thermal means.
【請求項7】 前記熱的手段は、電流を流すことによっ
て発熱することを特徴とする請求項6に記載の共振子。
7. The resonator according to claim 6, wherein the thermal means generates heat by passing an electric current.
【請求項8】 前記質量調整部を振動によって破断させ
るようにしたことを特徴とする請求項4又は5に記載の
共振子。
8. The resonator according to claim 4, wherein the mass adjusting portion is broken by vibration.
【請求項9】 前記共振特性調整部は、弾性変形部にイ
オン注入して形成された改質層であることを特徴とする
請求項1又は2に記載の共振子。
9. The resonator according to claim 1, wherein the resonance characteristic adjusting portion is a modified layer formed by ion-implanting the elastic deformation portion.
【請求項10】 前記共振特性調整部は、弾性変形部の
表面に形成された被膜であることを特徴とする請求項1
又は2に記載の共振子。
10. The resonance characteristic adjusting section is a film formed on the surface of the elastically deforming section.
Or the resonator according to 2.
【請求項11】 微細加工で可動部と弾性変形部のうち
少なくとも一方の一部分を削除することにより、共振特
性を調整できるようにしたことを特徴とする請求項1又
は2に記載の共振子。
11. The resonator according to claim 1, wherein the resonance characteristics can be adjusted by removing at least one part of the movable portion and the elastically deformable portion by microfabrication.
【請求項12】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の
振動入力部に振動を与えて弾性変形部を共振させる加振
源とを備えた光走査装置であって、 前記共振子の可動部にミラーを有し、光ビームを当該ミ
ラー部によって反射することによって光ビームを走査さ
せるようにしたことを特徴とする光走査装置。
12. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
An optical scanning device comprising: the resonator according to any one of 8, 9, 10 or 11, and a vibration source that applies vibration to a vibration input section of the resonator to resonate an elastically deformable section, An optical scanning device comprising a movable part having a mirror, wherein the light beam is scanned by reflecting the light beam by the mirror part.
【請求項13】 前記共振子が光ビームを直交2方向に
走査させる2つの共振振動モードを有し、2つの共振振
動モードの位相差がπ/2となるように調整したことを
特徴とする請求項12に記載の光走査装置。
13. The resonator has two resonance vibration modes for scanning a light beam in two orthogonal directions, and is adjusted so that a phase difference between the two resonance vibration modes becomes π / 2. The optical scanning device according to claim 12.
【請求項14】 光ビームを出射する投光部と、請求項
13に記載の光走査装置と、光強度を検出する受光素子
とを備えた視覚認識装置。
14. A visual recognition device comprising a light projecting unit for emitting a light beam, the optical scanning device according to claim 13, and a light receiving element for detecting light intensity.
【請求項15】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の
可動部の変位を検出する手段とを備えた振動センサ。
15. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
A vibration sensor comprising the resonator according to any one of 8, 9, 10 or 11 and means for detecting a displacement of a movable portion of the resonator.
【請求項16】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の
振動をモニターする手段とを備えた振動ジャイロ。
16. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
A vibrating gyroscope comprising the resonator according to 8, 9, 10 or 11 and means for monitoring the vibration of the resonator.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999019689A1 (en) * 1997-10-14 1999-04-22 Omron Corporation Angular velocity sensor
JP2003098459A (en) * 2001-09-26 2003-04-03 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
US6757089B2 (en) 2000-09-08 2004-06-29 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device having a deflection mirror to scan a scanned surface at a constant velocity via a light beam to obtain a large effective write width
WO2004083781A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-30 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Vibrator manufacturing method, vibrator, and photomask
US7068296B2 (en) 2001-09-14 2006-06-27 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device for reducing a dot position displacement at a joint of scanning lines
EP1783095A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-09 Infineon Technologies SensoNor AS Excitation in micromechanical devices
EP1865358A1 (en) * 2006-06-07 2007-12-12 Canon Kabushiki Kaisha Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same
JP2008254162A (en) * 2006-06-07 2008-10-23 Canon Inc Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same
US7468824B2 (en) 2004-01-19 2008-12-23 Ricoh Company, Ltd. Imaging apparatus including optical scanning device with deflecting mirror module, and method of deflecting with the mirror module
WO2009028517A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Canon Kabushiki Kaisha Oscillating body apparatus and manufacturing method thereof, optical deflector and image forming apparatus
US7793404B2 (en) 2004-09-30 2010-09-14 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Resonant-oscillating-device fabrication method
JP2011209338A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Brother Industries Ltd Method for manufacturing optical scanner
US8093780B2 (en) 2006-08-29 2012-01-10 Fujitsu Limited Micro-oscillation element with adjustable resonance frequency of oscillating portion
JP2013003187A (en) * 2011-06-13 2013-01-07 Toyota Motor Corp Structure of mirror scanner and manufacturing method thereof
WO2013047933A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 (주)마이크로인피니티 Mems resonant accelerometer

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999019689A1 (en) * 1997-10-14 1999-04-22 Omron Corporation Angular velocity sensor
US6757089B2 (en) 2000-09-08 2004-06-29 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device having a deflection mirror to scan a scanned surface at a constant velocity via a light beam to obtain a large effective write width
US7068296B2 (en) 2001-09-14 2006-06-27 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device for reducing a dot position displacement at a joint of scanning lines
JP2003098459A (en) * 2001-09-26 2003-04-03 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
WO2004083781A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-30 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Vibrator manufacturing method, vibrator, and photomask
US7468824B2 (en) 2004-01-19 2008-12-23 Ricoh Company, Ltd. Imaging apparatus including optical scanning device with deflecting mirror module, and method of deflecting with the mirror module
US8514473B2 (en) 2004-01-19 2013-08-20 Ricoh Company, Ltd. Imaging apparatus including optical scanning device with deflecting mirror module, and method of deflecting with the mirror module
US7793404B2 (en) 2004-09-30 2010-09-14 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Resonant-oscillating-device fabrication method
JP2007127654A (en) * 2005-11-04 2007-05-24 Infineon Technologies Sensonor As Micromechanical device, resonance structure, and excitation method of the micromechanical device
JP4668885B2 (en) * 2005-11-04 2011-04-13 インフィニオン・テクノロジーズ・センソノール・エーエス Micromechanical device, resonant structure, and excitation method of micromechanical device
EP1783095A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-09 Infineon Technologies SensoNor AS Excitation in micromechanical devices
JP2008254162A (en) * 2006-06-07 2008-10-23 Canon Inc Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same
EP1865358A1 (en) * 2006-06-07 2007-12-12 Canon Kabushiki Kaisha Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same
US7557972B2 (en) 2006-06-07 2009-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same
US7926163B2 (en) 2006-06-07 2011-04-19 Canon Kabushiki Kaisha Method of producing an oscillator device
US8093780B2 (en) 2006-08-29 2012-01-10 Fujitsu Limited Micro-oscillation element with adjustable resonance frequency of oscillating portion
WO2009028517A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Canon Kabushiki Kaisha Oscillating body apparatus and manufacturing method thereof, optical deflector and image forming apparatus
JP2011209338A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Brother Industries Ltd Method for manufacturing optical scanner
JP2013003187A (en) * 2011-06-13 2013-01-07 Toyota Motor Corp Structure of mirror scanner and manufacturing method thereof
WO2013047933A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 (주)마이크로인피니티 Mems resonant accelerometer
US9470708B2 (en) 2011-09-30 2016-10-18 Microinfinity, Inc. MEMS resonant accelerometer

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