JPH11271661A - 共振光学装置、およびロッド - Google Patents
共振光学装置、およびロッドInfo
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- JPH11271661A JPH11271661A JP7719698A JP7719698A JPH11271661A JP H11271661 A JPH11271661 A JP H11271661A JP 7719698 A JP7719698 A JP 7719698A JP 7719698 A JP7719698 A JP 7719698A JP H11271661 A JPH11271661 A JP H11271661A
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- rod
- fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、プリプレグによって形成した共振
子を用いて、高速でかつ広範囲に光を走査することが可
能で安価な共振光学装置を提供すること。 【解決手段】 先端に反射ミラーを有し基端を基台に固
定されたロッド状の共振子に、磁石およびコイルより振
動子を介して周方向の振動を与えてねじり共振させる。
共振子を周方向に繊維を配するように炭素繊維強化樹脂
のプリプレグで形成して、繊維が基台とミラー間で連続
し、あるいは、右回りと左回りの対のプリプレグをロッ
ドの軸中心に点対称に配して、固有振動数と振幅を大き
くする。
子を用いて、高速でかつ広範囲に光を走査することが可
能で安価な共振光学装置を提供すること。 【解決手段】 先端に反射ミラーを有し基端を基台に固
定されたロッド状の共振子に、磁石およびコイルより振
動子を介して周方向の振動を与えてねじり共振させる。
共振子を周方向に繊維を配するように炭素繊維強化樹脂
のプリプレグで形成して、繊維が基台とミラー間で連続
し、あるいは、右回りと左回りの対のプリプレグをロッ
ドの軸中心に点対称に配して、固有振動数と振幅を大き
くする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミラーにより光を
走査する光学装置に関し、より具体的には、ミラーを保
持する部材を共振させて高速で光走査を行う共振光学装
置に関する。また、本発明は、周方向に繊維で強化され
たロッドと、これを用いた共振光学装置に関する。
走査する光学装置に関し、より具体的には、ミラーを保
持する部材を共振させて高速で光走査を行う共振光学装
置に関する。また、本発明は、周方向に繊維で強化され
たロッドと、これを用いた共振光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ミラーを回動させるガルバノ
メータによって光を走査することが行われている。ガル
バノメータは光を広範囲に走査し得るという特徴を有す
る反面、モータ等により機械的に駆動されるため、駆動
機構を含めた全体構成が大きくなる上、駆動に大きなエ
ネルギーが必要になって、広い範囲を高速で走査するこ
とは困難であった。
メータによって光を走査することが行われている。ガル
バノメータは光を広範囲に走査し得るという特徴を有す
る反面、モータ等により機械的に駆動されるため、駆動
機構を含めた全体構成が大きくなる上、駆動に大きなエ
ネルギーが必要になって、広い範囲を高速で走査するこ
とは困難であった。
【0003】そこで、本出願人は、繊維強化樹脂の共振
子を用いた共振ミラーを種々研究してきた。繊維強化樹
脂の共振子を用いた共振ミラーを用いた共振光学装置
は、機械的に駆動されるガルバノメータや従来の共振光
学装置に比べて高速で光を走査することが可能な上、小
型軽量に構成することができるから、その用途は広い。
例えば、光を網膜に導き網膜上で光を走査することによ
り映像を提示する走査式の頭部装着型表示装置(HM
D)が近年提案されているが、光の高速走査が必須でし
かも小型軽量であることが望まれるこのような表示装置
の走査部として、適しているといえる。共振光学装置
は、走査速度が速いほど、また、走査幅が広いほど好ま
しいものである。
子を用いた共振ミラーを種々研究してきた。繊維強化樹
脂の共振子を用いた共振ミラーを用いた共振光学装置
は、機械的に駆動されるガルバノメータや従来の共振光
学装置に比べて高速で光を走査することが可能な上、小
型軽量に構成することができるから、その用途は広い。
例えば、光を網膜に導き網膜上で光を走査することによ
り映像を提示する走査式の頭部装着型表示装置(HM
D)が近年提案されているが、光の高速走査が必須でし
かも小型軽量であることが望まれるこのような表示装置
の走査部として、適しているといえる。共振光学装置
は、走査速度が速いほど、また、走査幅が広いほど好ま
しいものである。
【0004】一方、繊維強化樹脂をロッド状に形成する
方式としては、樹脂を含浸させながら複数本の繊維を芯
状のものに巻き付けて作成するフィラメントワインディ
ング法や、シート状の樹脂に繊維を並列に多数含有させ
たプリプレグを必要な形状に切り出し、芯状ものに巻き
付けて成形する方法等がある。
方式としては、樹脂を含浸させながら複数本の繊維を芯
状のものに巻き付けて作成するフィラメントワインディ
ング法や、シート状の樹脂に繊維を並列に多数含有させ
たプリプレグを必要な形状に切り出し、芯状ものに巻き
付けて成形する方法等がある。
【0005】従来の共振子41を成形するプリプレグ4
1' の展開形状と、その共振子41を用いた共振光学装
置の概略を図10、図11に示す。炭素繊維45を並列
したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプリプレグ4
1' は、図示する軸方向を心材の軸に平行に径方向に巻
きつけて形成する。従って、炭素繊維45は共振子の軸
方向に対してθなる角度を有して円周方向を強化してい
る。ところが、図11に示すように最も長い炭素繊維の
1つであるB−B' は基台43の固定部と反射ミラー4
2の保持部の間(ねじりばね有効部)で連続していな
い。
1' の展開形状と、その共振子41を用いた共振光学装
置の概略を図10、図11に示す。炭素繊維45を並列
したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプリプレグ4
1' は、図示する軸方向を心材の軸に平行に径方向に巻
きつけて形成する。従って、炭素繊維45は共振子の軸
方向に対してθなる角度を有して円周方向を強化してい
る。ところが、図11に示すように最も長い炭素繊維の
1つであるB−B' は基台43の固定部と反射ミラー4
2の保持部の間(ねじりばね有効部)で連続していな
い。
【0006】従来の共振子41を形成する別のプリプレ
グ41' の展開形状と、その共振子41を用いた共振光
学装置の概略を図12、図13に示す。炭素繊維45を
並列したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプリプレグ
41' は、図示する軸方向を心材の軸に平行に径方向に
巻きつけて形成する。従って、炭素繊維45は共振子の
軸方向に対して90°の角度を有して円周方向を強化し
ている。ところが、図13に示すように炭素繊維45
は、B−B' のように基台43の固定部と反射ミラー4
2の保持部の間(ねじりばね有効部)で連続していな
い。
グ41' の展開形状と、その共振子41を用いた共振光
学装置の概略を図12、図13に示す。炭素繊維45を
並列したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプリプレグ
41' は、図示する軸方向を心材の軸に平行に径方向に
巻きつけて形成する。従って、炭素繊維45は共振子の
軸方向に対して90°の角度を有して円周方向を強化し
ている。ところが、図13に示すように炭素繊維45
は、B−B' のように基台43の固定部と反射ミラー4
2の保持部の間(ねじりばね有効部)で連続していな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】フィラメントワインデ
ィング法においては、繊維を巻き付けながら樹脂を作成
するための大掛かりな装置が必要な上、製造時間を長く
要するためコスト高になるという問題があった。
ィング法においては、繊維を巻き付けながら樹脂を作成
するための大掛かりな装置が必要な上、製造時間を長く
要するためコスト高になるという問題があった。
【0008】また、プリプレグを必要な形状に切り出
し、芯状ものに巻き付けて成形する場合、繊維で強化し
たい方向(周方向)の繊維が短く切断されて強化繊維の
特性を十分に生かせず、高速かつ走査幅が広い共振光学
装置を得られないという問題があった。
し、芯状ものに巻き付けて成形する場合、繊維で強化し
たい方向(周方向)の繊維が短く切断されて強化繊維の
特性を十分に生かせず、高速かつ走査幅が広い共振光学
装置を得られないという問題があった。
【0009】本発明は、プリプレグによって形成した共
振子を用いて、高速でかつ広範囲に光を走査することが
可能で安価な共振光学装置を提供することを目的とす
る。
振子を用いて、高速でかつ広範囲に光を走査することが
可能で安価な共振光学装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、与えられる振動に共振するロッド状の
共振子と、前記共振子の先端に保持された反射ミラー
と、前記共振子に周方向の振動を与える駆動部と、不動
の基台を備え、前記共振子の基端を前記基台に固定し、
前記共振子を前記駆動部からの振動に共振させてねじり
振動させることにより前記反射ミラーを振動させて、前
記反射ミラーに入射する光を走査する共振光学装置にお
いて、共振子は、その周方向に繊維で強化された繊維強
化樹脂からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるい
は全部が前記基台の固定部から前記反射ミラーの保持部
の間で連続するものとする。
に、本発明では、与えられる振動に共振するロッド状の
共振子と、前記共振子の先端に保持された反射ミラー
と、前記共振子に周方向の振動を与える駆動部と、不動
の基台を備え、前記共振子の基端を前記基台に固定し、
前記共振子を前記駆動部からの振動に共振させてねじり
振動させることにより前記反射ミラーを振動させて、前
記反射ミラーに入射する光を走査する共振光学装置にお
いて、共振子は、その周方向に繊維で強化された繊維強
化樹脂からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるい
は全部が前記基台の固定部から前記反射ミラーの保持部
の間で連続するものとする。
【0011】強化繊維が基台の固定部から前記反射ミラ
ーの保持部の間で連続していることによって、共振子の
材料特性は強化繊維の特性をより享受し、高弾性かつ高
強度なものとなる。
ーの保持部の間で連続していることによって、共振子の
材料特性は強化繊維の特性をより享受し、高弾性かつ高
強度なものとなる。
【0012】さらに共振子を、繊維を並列に並べたシー
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂は、共振子の軸方向ばね有効長さ
をL、巻き付け平均径をD、巻き付け回数をN、強化繊維
の方向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたとき、次
の式を満たすものとするとよい。
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂は、共振子の軸方向ばね有効長さ
をL、巻き付け平均径をD、巻き付け回数をN、強化繊維
の方向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたとき、次
の式を満たすものとするとよい。
【0013】L×tanθ≦πDN共振子をこのようにするこ
とによって、シート中の繊維の少なくとも一部が基台の
固定部から反射ミラーの保持部の間で連続しているので
共振子の材料特性は強化繊維の特性をより享受し、高弾
性かつ高強度なものとなる。
とによって、シート中の繊維の少なくとも一部が基台の
固定部から反射ミラーの保持部の間で連続しているので
共振子の材料特性は強化繊維の特性をより享受し、高弾
性かつ高強度なものとなる。
【0014】さらに共振子は、繊維を並列に並べたシー
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂は、繊維方向を一辺とする菱形形
状で、かつ、他辺となす鈍角の角度をα、強化繊維の方
向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたとき、次式を
満たすものとするとよい。
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂は、繊維方向を一辺とする菱形形
状で、かつ、他辺となす鈍角の角度をα、強化繊維の方
向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたとき、次式を
満たすものとするとよい。
【0015】α−π/2=θ共振子をこのようにするこ
とによって、シート中の繊維の全部が基台の固定部から
反射ミラーの保持部の間で連続しているので共振子の材
料特性は強化繊維の特性をより享受し、更に高弾性かつ
高強度なものとなる。
とによって、シート中の繊維の全部が基台の固定部から
反射ミラーの保持部の間で連続しているので共振子の材
料特性は強化繊維の特性をより享受し、更に高弾性かつ
高強度なものとなる。
【0016】さらに上記目的を達成するために、本発明
ではまた、与えられる振動に共振するロッド状の共振子
と、前記共振子の先端に保持された反射ミラーと、前記
共振子に周方向の振動を与える駆動部と、不動の基台を
備え、前記共振子の基端を前記基台に固定し、前記共振
子を前記駆動部からの振動に共振させてねじり振動させ
ることにより前記反射ミラーを振動させて、前記反射ミ
ラーに入射する光を走査する共振光学装置において、共
振子は、シート状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであ
って、共振子の周方向に右回りと左回りの対の繊維強化
樹脂からなり、前記右回りと左回りの対の繊維強化樹脂
は、前記共振子の中心軸に点対称に巻くものとする。
ではまた、与えられる振動に共振するロッド状の共振子
と、前記共振子の先端に保持された反射ミラーと、前記
共振子に周方向の振動を与える駆動部と、不動の基台を
備え、前記共振子の基端を前記基台に固定し、前記共振
子を前記駆動部からの振動に共振させてねじり振動させ
ることにより前記反射ミラーを振動させて、前記反射ミ
ラーに入射する光を走査する共振光学装置において、共
振子は、シート状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであ
って、共振子の周方向に右回りと左回りの対の繊維強化
樹脂からなり、前記右回りと左回りの対の繊維強化樹脂
は、前記共振子の中心軸に点対称に巻くものとする。
【0017】共振子は、右回りと左回りの対の強化繊維
が中心軸に点対称に巻かれているので、共振子の右回り
と左回りの固有振動数が一致し、駆動部のねじり振動に
対してより大きな振幅を得るように共振させることがで
きるものとなる。
が中心軸に点対称に巻かれているので、共振子の右回り
と左回りの固有振動数が一致し、駆動部のねじり振動に
対してより大きな振幅を得るように共振させることがで
きるものとなる。
【0018】また周方向に繊維で強化された繊維強化樹
脂からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるいは全
部が連続しているロッドは非常に高い強度が得られる。
脂からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるいは全
部が連続しているロッドは非常に高い強度が得られる。
【0019】そしてこのようなロッドと、前記ロッドの
先端に保持された反射ミラーと、前記ロッドに周方向の
振動を与える駆動部と、不動の基台を備え、前記ロッド
の基端を前記基台に固定し、前記ロッドを前記駆動部か
らの振動に共振させてねじり振動させることにより前記
反射ミラーを振動させて、前記反射ミラーに入射する光
を走査する共振光学装置は、そのロッドの強度によっ
て、高速でかつ広範囲に光を走査することが可能である
上に、安価に製造することができる。
先端に保持された反射ミラーと、前記ロッドに周方向の
振動を与える駆動部と、不動の基台を備え、前記ロッド
の基端を前記基台に固定し、前記ロッドを前記駆動部か
らの振動に共振させてねじり振動させることにより前記
反射ミラーを振動させて、前記反射ミラーに入射する光
を走査する共振光学装置は、そのロッドの強度によっ
て、高速でかつ広範囲に光を走査することが可能である
上に、安価に製造することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の共振光学装置の実施形態
について図面を参照して説明する。図1に共振光学装置
1の実施形態の外観を示す。共振光学装置1は、炭素繊
維強化樹脂(CFRP)製のロッド状の共振子11、共
振子11の先端に保持された反射ミラー12、共振子1
1の基端を固定する基台13、共振子11に水平方向に
取り付けられた細い棒状の振動子14a、14b、振動
子14a、14bの端部を上下方向から挟む永久磁石1
5a、15b、および振動子14a、14bが貫通する
コイル16a、16bより成る。
について図面を参照して説明する。図1に共振光学装置
1の実施形態の外観を示す。共振光学装置1は、炭素繊
維強化樹脂(CFRP)製のロッド状の共振子11、共
振子11の先端に保持された反射ミラー12、共振子1
1の基端を固定する基台13、共振子11に水平方向に
取り付けられた細い棒状の振動子14a、14b、振動
子14a、14bの端部を上下方向から挟む永久磁石1
5a、15b、および振動子14a、14bが貫通する
コイル16a、16bより成る。
【0021】磁石15a、15bおよびコイル16a、
16bは基台13に固定保持されており、振動子14
a、14bと離間している。振動子14a、14bは鉄
などの磁性体材料から成り、同材質のリング14cによ
って共振子11の外周に固定されている。
16bは基台13に固定保持されており、振動子14
a、14bと離間している。振動子14a、14bは鉄
などの磁性体材料から成り、同材質のリング14cによ
って共振子11の外周に固定されている。
【0022】共振子11の一部あるいは全部の炭素繊維
は、A−A'の一本を模式的に示すように基台13の固
定部と反射ミラー12の間で連続している。共振子11
のねじりばねとしての有効域で炭素繊維が連続すること
によって、共振子11のねじり弾性率(横弾性率)とね
じり強さ(許容せん断応力)が高弾性で高強度の炭素繊
維のそれにより近付くことになり、従って、固有振動数
と振動の限界の振幅を大きくすることになる。なお、C
FRPの炭素繊維含有率は高いほど炭素繊維強化樹脂の
材料特性はよいが、通常、体積比率50%程度が限界で
ある。
は、A−A'の一本を模式的に示すように基台13の固
定部と反射ミラー12の間で連続している。共振子11
のねじりばねとしての有効域で炭素繊維が連続すること
によって、共振子11のねじり弾性率(横弾性率)とね
じり強さ(許容せん断応力)が高弾性で高強度の炭素繊
維のそれにより近付くことになり、従って、固有振動数
と振動の限界の振幅を大きくすることになる。なお、C
FRPの炭素繊維含有率は高いほど炭素繊維強化樹脂の
材料特性はよいが、通常、体積比率50%程度が限界で
ある。
【0023】共振光学装置1の動作原理を説明する。鉄
製の振動子14a、14bはコイル16a、16bへの
通電により磁化するが、コイル16a、16bの巻方向
および通電方向は、振動子14aと14bの端部が互い
に逆極性になるように設定されている。また、磁石15
a、15bは図示した極性を有しており、磁化した振動
子14a、14bは互いに上下逆方向の力を受けること
になる。したがって、コイル16a、16bに交流を通
じることにより、振動子14a、14bは、ロッド状の
共振子11をその軸の周りにねじるように振動する。
製の振動子14a、14bはコイル16a、16bへの
通電により磁化するが、コイル16a、16bの巻方向
および通電方向は、振動子14aと14bの端部が互い
に逆極性になるように設定されている。また、磁石15
a、15bは図示した極性を有しており、磁化した振動
子14a、14bは互いに上下逆方向の力を受けること
になる。したがって、コイル16a、16bに交流を通
じることにより、振動子14a、14bは、ロッド状の
共振子11をその軸の周りにねじるように振動する。
【0024】振動子14a、14bを振動させる交流の
周波数を共振子11の固有振動数に略一致させることに
より、共振子11は振動子14a、14bの振動に共振
し、その先端に取り付けられたミラー12も振動するこ
とになる。共振子11の基端は、基台13によって固定
されているから、共振子11の振動の振幅(振動角)は
先端で最大となり、ミラー12もこれと同じ振幅で振動
する。ミラー12の振動により、これに入射する光の反
射方向は変化し、これにより光の走査が行われる。
周波数を共振子11の固有振動数に略一致させることに
より、共振子11は振動子14a、14bの振動に共振
し、その先端に取り付けられたミラー12も振動するこ
とになる。共振子11の基端は、基台13によって固定
されているから、共振子11の振動の振幅(振動角)は
先端で最大となり、ミラー12もこれと同じ振幅で振動
する。ミラー12の振動により、これに入射する光の反
射方向は変化し、これにより光の走査が行われる。
【0025】図2に共振子11を構成するシート状の炭
素繊維強化樹脂の形状を示す展開図を示す。共振子11
は、炭素繊維25を並列したシート状の炭素繊維強化樹
脂であるプリプレグ11' を、図示の軸方向を心材の軸
に平行に径方向に巻きつけて形成する。従って、炭素繊
維25は共振子の軸方向に対してθなる角度を有して円
周方向を強化している。この共振子の軸方向ばね有効長
さをL、巻き付け平均径をD、巻き付け回数をNとしたと
き、 L×tanθ≦πDN を満たすように設定している。このように設定すること
によって、炭素繊維25の少なくとも一部は図1のA−
A' で示すように基台13の固定部と反射ミラー12の
保持部の間(ねじりばね有効部)で連続している。連続
することによる効果は前述の通りである。
素繊維強化樹脂の形状を示す展開図を示す。共振子11
は、炭素繊維25を並列したシート状の炭素繊維強化樹
脂であるプリプレグ11' を、図示の軸方向を心材の軸
に平行に径方向に巻きつけて形成する。従って、炭素繊
維25は共振子の軸方向に対してθなる角度を有して円
周方向を強化している。この共振子の軸方向ばね有効長
さをL、巻き付け平均径をD、巻き付け回数をNとしたと
き、 L×tanθ≦πDN を満たすように設定している。このように設定すること
によって、炭素繊維25の少なくとも一部は図1のA−
A' で示すように基台13の固定部と反射ミラー12の
保持部の間(ねじりばね有効部)で連続している。連続
することによる効果は前述の通りである。
【0026】図3に共振子11を構成するシート状の炭
素繊維強化樹脂の別の形状を示す展開図を示す。炭素繊
維25を並列したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプ
リプレグ11' は、繊維方向を一辺とし、かつ、他辺と
なす大きい方の角度をαとした菱形形状で、図示の軸方
向を心材の軸に平行に径方向に巻きつけて形成する。従
って、炭素繊維25は共振子の軸方向に対してθなる角
度を有して円周方向を強化している。このように形成す
ることによって、炭素繊維25の全部が図1のA−A'
で示すように基台13の固定部と反射ミラー12の保持
部の間(ねじりばね有効部)で連続している。強化繊維
が連続することによる効果は前述の通りであり、より多
くの強化繊維が連続することは更に効果を増大させる。
素繊維強化樹脂の別の形状を示す展開図を示す。炭素繊
維25を並列したシート状の炭素繊維強化樹脂であるプ
リプレグ11' は、繊維方向を一辺とし、かつ、他辺と
なす大きい方の角度をαとした菱形形状で、図示の軸方
向を心材の軸に平行に径方向に巻きつけて形成する。従
って、炭素繊維25は共振子の軸方向に対してθなる角
度を有して円周方向を強化している。このように形成す
ることによって、炭素繊維25の全部が図1のA−A'
で示すように基台13の固定部と反射ミラー12の保持
部の間(ねじりばね有効部)で連続している。強化繊維
が連続することによる効果は前述の通りであり、より多
くの強化繊維が連続することは更に効果を増大させる。
【0027】図4に本実施形態の共振子11の断面図を
示す。11' Rは炭素繊維が右回りに配列されたプリプ
レグで11' Lは炭素繊維が左回りに配列されたプリプ
レグである。同一材料の一対のプリプレグ11' R、1
1' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向を繊維で強
化しており、軸中心に互いに点対称に構成されている。
示す。11' Rは炭素繊維が右回りに配列されたプリプ
レグで11' Lは炭素繊維が左回りに配列されたプリプ
レグである。同一材料の一対のプリプレグ11' R、1
1' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向を繊維で強
化しており、軸中心に互いに点対称に構成されている。
【0028】右回りと左回りの繊維をねじりばね(共振
子11)の軸心に対して同等に構成することによって、
ねじりばねの右回りと左回りの固有振動数が一致する。
つまり、図1に示す振動子16a、16bをこの固有振
動数付近で振動にすることによって、右回りと左回りの
両方がねじり共振し、より大きな振幅を得られる。
子11)の軸心に対して同等に構成することによって、
ねじりばねの右回りと左回りの固有振動数が一致する。
つまり、図1に示す振動子16a、16bをこの固有振
動数付近で振動にすることによって、右回りと左回りの
両方がねじり共振し、より大きな振幅を得られる。
【0029】図5、図6、図7に本実施形態の別の共振
子11の断面図を示す。
子11の断面図を示す。
【0030】図5に示す共振子において、11' Rは炭
素繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' Lは炭
素繊維が左回りに配列されたプリプレグである。同一材
料の二対のプリプレグ11' R、11' Lは、共に軸方
向に対して同一角の方向を繊維で強化しており、軸中心
に互いに点対称に構成されている。
素繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' Lは炭
素繊維が左回りに配列されたプリプレグである。同一材
料の二対のプリプレグ11' R、11' Lは、共に軸方
向に対して同一角の方向を繊維で強化しており、軸中心
に互いに点対称に構成されている。
【0031】図6に示す共振子11において、11' R
は強化繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' L
は強化繊維が左回りに配列されたプリプレグである。共
振子11の軸に平行に繊維で強化した樹脂の心材11'
Sに巻き付けた同一材料の一対のプリプレグ11' R、
11' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向を繊維で
強化しており、軸中心に互いに点対称に構成されてい
る。
は強化繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' L
は強化繊維が左回りに配列されたプリプレグである。共
振子11の軸に平行に繊維で強化した樹脂の心材11'
Sに巻き付けた同一材料の一対のプリプレグ11' R、
11' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向を繊維で
強化しており、軸中心に互いに点対称に構成されてい
る。
【0032】図7に示す共振子11において、11' R
は強化繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' L
は強化繊維が左回りに配列されたプリプレグである。共
振子の軸に対して90°方向に繊維で強化したプリプレ
グ11' Qと、軸に平行な方向に繊維で強化したプリプ
レグ11' Sに挟まれた同一材料の一対のプリプレグ1
1' R、11' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向
を繊維で強化しており、軸中心に互いに点対称に構成さ
れている。
は強化繊維が右回りに配列されたプリプレグで11' L
は強化繊維が左回りに配列されたプリプレグである。共
振子の軸に対して90°方向に繊維で強化したプリプレ
グ11' Qと、軸に平行な方向に繊維で強化したプリプ
レグ11' Sに挟まれた同一材料の一対のプリプレグ1
1' R、11' Lは、共に軸方向に対して同一角の方向
を繊維で強化しており、軸中心に互いに点対称に構成さ
れている。
【0033】右回りと左回りの強化繊維をねじりばねの
軸心に対して同等に構成することによる効果は前述の通
りである。
軸心に対して同等に構成することによる効果は前述の通
りである。
【0034】図8に本実施例の共振子11の一部破断斜
視図を示す。図4、図5、図6、図7で示したように共
振子11を構成する右回りと左回りの炭素繊維25はそ
れぞれ共振子の軸に対して同一角の方向に強化している
ことがわかる。
視図を示す。図4、図5、図6、図7で示したように共
振子11を構成する右回りと左回りの炭素繊維25はそ
れぞれ共振子の軸に対して同一角の方向に強化している
ことがわかる。
【0035】以上の実施例の共振子は炭素繊維強化樹脂
を用いたが、繊維で強化した樹脂であればよく、例えば
ボロン繊維やガラス繊維などの強化樹脂がある。
を用いたが、繊維で強化した樹脂であればよく、例えば
ボロン繊維やガラス繊維などの強化樹脂がある。
【0036】本発明の共振光学装置を、走査式のHMD
に適用した例を図9に示す。図9において、(a)はH
MD30の概略構成を示す側面図であり、(b)はその
一部を示す平面図である。HMD30は、レーザ31、
集光レンズ32、主走査部33、副走査部34、ハーフ
ミラー35、凹面ミラー36および不図示の制御部より
なる。
に適用した例を図9に示す。図9において、(a)はH
MD30の概略構成を示す側面図であり、(b)はその
一部を示す平面図である。HMD30は、レーザ31、
集光レンズ32、主走査部33、副走査部34、ハーフ
ミラー35、凹面ミラー36および不図示の制御部より
なる。
【0037】レーザ31は可視領域のレーザ光を発し、
主走査部33はそのレーザ光を観察者の眼Eに対して水
平方向に走査する。副走査部34は主走査部33によっ
て走査されるレーザ光をさらに観察者の眼Eに対して垂
直方向に走査する。ハーフミラー35は、副走査部34
からのレーザ光を凹面ミラー36に向けて反射し、凹面
ミラー36による反射光を透過させて観察者の眼Eに導
く。集光レンズ32は、上記光路を進むレーザ31から
のレーザ光を観察者の眼Eの網膜に点状光として結像さ
せる。
主走査部33はそのレーザ光を観察者の眼Eに対して水
平方向に走査する。副走査部34は主走査部33によっ
て走査されるレーザ光をさらに観察者の眼Eに対して垂
直方向に走査する。ハーフミラー35は、副走査部34
からのレーザ光を凹面ミラー36に向けて反射し、凹面
ミラー36による反射光を透過させて観察者の眼Eに導
く。集光レンズ32は、上記光路を進むレーザ31から
のレーザ光を観察者の眼Eの網膜に点状光として結像さ
せる。
【0038】制御部が、映像信号に基づいてレーザ31
の発する光を変調させ、主走査部33と副走査部34に
よる走査と変調を同期させることにより、観察社の眼E
の網膜に2次元の映像が形成される。これにより、観察
者には前方に映像Vが表示されているように観察され
る。
の発する光を変調させ、主走査部33と副走査部34に
よる走査と変調を同期させることにより、観察社の眼E
の網膜に2次元の映像が形成される。これにより、観察
者には前方に映像Vが表示されているように観察され
る。
【0039】主走査部33は、精細度が高くフリッカの
ない高品位の映像を提供するためには、数十kHz程度
以上の周波数で走査する必要があり、広画角の映像を提
供するためには、10°程度以上の走査角を有すること
が望ましい。実施形態の共振光学装置1はこれらの要求
を満足するものである。
ない高品位の映像を提供するためには、数十kHz程度
以上の周波数で走査する必要があり、広画角の映像を提
供するためには、10°程度以上の走査角を有すること
が望ましい。実施形態の共振光学装置1はこれらの要求
を満足するものである。
【0040】HMD30は様々な映像分野で利用するこ
とができるが、高速で広範囲の走査を行い得るから、特
に、バーチャルリアリティやフライトシミュレーション
のように、現実感の高い動画を提供するのに有用であ
る。
とができるが、高速で広範囲の走査を行い得るから、特
に、バーチャルリアリティやフライトシミュレーション
のように、現実感の高い動画を提供するのに有用であ
る。
【0041】
【発明の効果】本発明の共振光学装置によるときは、安
価に高速走査と広範囲の走査の両立が可能になる。ま
た、本発明のロッドは、高弾性かつ高強度なものであ
り、このロッドを共振装置に用いることにより、小型で
きわめて軽量な共振装置を提供することができる。さら
に、本発明によるロッドは耐久性が高く汎用性があるの
で、このロッドを用いた共振装置も耐久性が高く汎用性
のある装置となる。
価に高速走査と広範囲の走査の両立が可能になる。ま
た、本発明のロッドは、高弾性かつ高強度なものであ
り、このロッドを共振装置に用いることにより、小型で
きわめて軽量な共振装置を提供することができる。さら
に、本発明によるロッドは耐久性が高く汎用性があるの
で、このロッドを用いた共振装置も耐久性が高く汎用性
のある装置となる。
【図1】本実施形態の共振光学装置の外観を示す斜視
図。
図。
【図2】共振子を構成する材料の形状を示す展開図。
【図3】共振子を構成する材料の他の形状を示す展開
図。
図。
【図4】共振子の断面の例を示す拡大図。
【図5】共振子の断面の他の例を示す拡大図。
【図6】共振子の断面の他の例を示す拡大図。
【図7】共振子の断面の他の例を示す拡大図。
【図8】共振子の構成の例を示す斜視図。
【図9】本発明の共振光学装置を用いた走査式HMDの
概略構成を示す図。
概略構成を示す図。
【図10】従来の共振子を構成する材料の形状を示す展
開図。
開図。
【図11】従来の共振子の強化繊維の例を示す図。
【図12】従来の共振子を構成する材料の他の形状を示
す展開図。
す展開図。
【図13】従来の共振子の強化繊維の他の例を示す図。
1 共振光学装置 11、11a、11b 共振子 11'、11'R、11'L、11'S、11'Q プリプ
レグ 12 反射ミラー 13 基台 14a、14b、14c 振動子(駆動部) 15a、15b 永久磁石 16a、16b コイル 25 炭素繊維 30 走査式HMD 31 レーザ 32 集光レンズ 33 主走査部 34 副走査部 35 ハーフミラー 36 凹面ミラー
レグ 12 反射ミラー 13 基台 14a、14b、14c 振動子(駆動部) 15a、15b 永久磁石 16a、16b コイル 25 炭素繊維 30 走査式HMD 31 レーザ 32 集光レンズ 33 主走査部 34 副走査部 35 ハーフミラー 36 凹面ミラー
Claims (6)
- 【請求項1】 与えられる振動に共振するロッド状の共
振子と、 前記共振子の先端に保持された反射ミラーと、 前記共振子に周方向の振動を与える駆動部と、 不動の基台を備え、前記共振子の基端を前記基台に固定
し、前記共振子を前記駆動部からの振動に共振させてね
じり振動させることにより前記反射ミラーを振動させ
て、前記反射ミラーに入射する光を走査する共振光学装
置において、 前記共振子は、その周方向に繊維で強化された繊維強化
樹脂からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるいは
全部が前記基台の固定部から前記反射ミラーの保持部の
間で連続していることを特徴とする共振光学装置。 - 【請求項2】 前記共振子は、繊維を並列に並べたシー
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂の形状は、共振子の軸方向ばね有
効長さをL、巻き付け平均径をD、巻き付け回数をN、強
化繊維の方向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたと
き、 L×tanθ≦πDN を満たすことを特徴とする請求項1に記載の共振光学装
置。 - 【請求項3】 前記共振子は、繊維を並列に並べたシー
ト状の繊維強化樹脂を巻き付けたものであって、前記シ
ート状の繊維強化樹脂は、繊維方向を一辺とする菱形形
状で、かつ、他辺となす大きい方の角度をα、強化繊維
の方向と共振子の軸方向がなす角度をθとしたとき、 α−π/2=θ を満たすことを特徴とする請求項1に記載の共振光学装
置。 - 【請求項4】 与えられる振動に共振するロッド状の共
振子と、 前記共振子の先端に保持された反射ミラーと、 前記共振子に周方向の振動を与える駆動部と、不動の基
台を備え、前記共振子の基端を前記基台に固定し、前記
共振子を前記駆動部からの振動に共振させてねじり振動
させることにより前記反射ミラーを振動させて、前記反
射ミラーに入射する光を走査する共振光学装置におい
て、 前記共振子は、シート状の繊維強化樹脂を巻き付けたも
のであって、共振子の周方向に右回りと左回りの一対以
上のシート状の繊維強化樹脂からなり、繊維強化樹脂
は、前記共振子の中心軸に点対称に配していることを特
徴とする共振光学装置。 - 【請求項5】 周方向に繊維で強化された繊維強化樹脂
からなり、前記強化繊維の少なくとも一部あるいは全部
が連続していることを特徴とするロッド。 - 【請求項6】 請求項5に記載のロッドと、 前記ロッドの先端に保持された反射ミラーと、 前記ロッドに周方向の振動を与える駆動部と、 不動の基台を備え、前記ロッドの基端を前記基台に固定
し、前記ロッドを前記駆動部からの振動に共振させてね
じり振動させることにより前記反射ミラーを振動させ
て、前記反射ミラーに入射する光を走査する共振光学装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7719698A JPH11271661A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 共振光学装置、およびロッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7719698A JPH11271661A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 共振光学装置、およびロッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11271661A true JPH11271661A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13627078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7719698A Pending JPH11271661A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 共振光学装置、およびロッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11271661A (ja) |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP7719698A patent/JPH11271661A/ja active Pending
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