JPS6370823A - 光スキヤナ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

（背景技術） 従来、光をスキャニングするための一最的な方法として
は、次の２つの方法が知られている。１つはポリゴンミ
ラーを用いる方法であり、例えば６〜１２角のポリゴン
ミラー（多面鏡）をモータで回転駆動して、ミラー面に
照射された光の反射方向を変えることにより、光のスキ
ャニングを行うものである。この方法にあっては、スキ
ャニング角度を大きくすることができ、非常に良好な性
能が得られるものであって、広く用いられている。

しかしながら、ポリゴンミラーがコスト高になるので、
ポリゴンミラーを用いた光スキャナーは一最的に非常に
高価なものとなる。また、モータを用いてポリゴンミラ
ーを回転駆動しているので、モータの軸受の摩耗等によ
り寿命的にも限度がある。

もう１つの方法はガルバノミラ−分用いる方法であり、
一対の永久磁石のステータとロータとを備え、ロータの
回転角をｉＩ／Ｊ御する一対の制御コイルを有するガル
バノミラ−を用いて光をスキャニングするものである。

この方法にあっては、ポリゴンミラーを用いる方法より
は低コストであるが、ガルバノミラ−が慴動部分を有す
るために、寿命的にはポリゴンミラーを用いる方法と余
り変わらなかった。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、寿命が半永久的であり、小型
で且つ低コストな光スキャナーを提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係る光スキャナーにあっては、添付図面に示す
ように、板ばね１の略中央部に光をスキャニングするた
めのミラー２を装着し、前記板ばね１の両端部が略平行
となるように前記板ばね１のミラー装着部分の両側を互
いに反対方向に折曲し、前記ミラー２に回転方向の運動
が生じるように前記板ばね１の両端部間の距離を伸縮せ
しめる伸縮Ｉｌｌ　構３を備えて成るものである。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。

本実施例にあっては、ミラー２と同幅の板ばね１の略中
央部にミラー２を装着し、ミラー装着部の両側を互いに
反対方向に鈍角に折曲して、板ばね１の両端部を略平行
となるようにしている。このように加工された座屈板ば
ね１の両端部に第１図の矢印に示す方向に圧縮力を加え
ると、板ばね１が変形してミラー２が回転する。第２図
はこの動作を説明するための図である。第２０１におい
て、実線は板ばね１の両端部から均等にΔｙの変位が与
えられた状態を示しており、破線は前記変位Δｙが与え
られていない自然な状態を示している。

ミラー２の略中央部には例えばスポットビーム状の入射
光が照射されており、変位Δｙが与えられていない自然
な状態においては、第２図の破線で示す方向の反射光が
得られる。一方、変位Δｙが与えられた状態においては
、第２図の実線で示す方向の反射光が得られる。これに
よって光のスキャニングが行なわれるものであり、スキ
ャニングの角度は変位Δｙに応じて変化する。なお、第
２図に示す例では、上下方向から均等に変位Δｙを与え
ているので、ミラー２はミラー中心Ｃを軸として回転す
ることになる。

第３図（ａ）　（ｂ）は他の実施例の側面図及び正面図
であり、板ばね１の幅すをミラー２の幅−よりも細くし
である６図に示す各部の寸法が、例えば、板ばね１の厚
さＬ＝０．１（−鴎〕、幅ｂ＝　１　、６　（Ｍａｌ）
、板ばね１の両端部の離間距離ｄ＝　２　（ａｍ）、板
ばね１の両端部間の自然な状態での長さｈ＝　２２１ｊ
ｌｌ）、ミラー２の厚さａｍ　１　（ａｍ）、長さ１＝
　６　Ｃａｍ〕、幅−＝　４　（１）で、板ばね１の材
質がリン青銅である場合において、板ばね１の両端部に
与える圧縮変位量Δｙが各々０　、２１ＪＩＩ）である
としたときに、ミラー２の回転角θは約９°となり、実
用的な光スキャナーであることが分かった。

なお、実施例ではミラー中心Ｃを軸にしてミラー２を回
転させるために、板ばね１の形状を上下対称形とし、上
下両側から同じ量の圧縮を行っているが、ミラー２を回
転させれば良いだけならば、板ばね１の一端部を固定し
て、他端部のみを変位させても良いし、また板ばね１の
形状を上工具なる形状としても良いことは言うまでもな
い。

次に、板ばね１に変位Δｙを与えるための具体的な手段
としては種々のものが考えられ、例えば、電磁ソレノイ
ドや、ボイスコイル、リニアモータ等を用いることがで
きるが、最も小型化が容易で高速応答が可能な伸ｌ？ｉ
！ｖａＷＩの例を第４図に示す。

同図に示す伸縮機構３は、電気信号を伸縮運動に変換す
るｆＩＭ圧電素子４と、積層圧電素子４の伸縮運動の変
位を拡大する変位拡大ｔｌｉｔｌ１５とから成る。積層
圧電素子４は、圧電逆効果を利用したもので、厚みの薄
い圧電素子を多数積層し、それに電界を掛けることによ
り、電界の大きさに比例して積層方向に変位を生じるア
クチュエータである。

ところが、積層圧電素子４の変位量自体は、長さが２０
　［ｍｍ）程度のもので１０〜２０μ曽程度しか得られ
ないため、変位を拡大するための機構が必要になってく
る。第４図に示す変位拡大機構５は、可（ｎ性を有する
成型品よりなり、積層圧電素子４の一端部を当接された
略コ字状の固定部６と、一対の略し字状をなすアーム７
ａ、７ｂと、固定部６とアーム７ａ、７ｂとをつなぐ薄
肉の支点部８ｇ、８ｂと、各アーム７ａ、７ｂの支点部
８ａ、８ｂに近い側の端部を連結して積層圧電素子４の
他端部に当接する略コ字状の可動部９とを一体的に成型
して成るものである。ＷｔＮＩ圧電素子４の両側に設け
られた電極Ｅ　＋　、　Ｅ　２に電圧を印加して電界を
加えろと、積層圧電素７−４に積層方向の伸びを生じ、
可動部９が図において下方に変位するので、支点部８ａ
。

８ｂを中心にしてアーム７ａ、７ｂが矢印で示す方向に
変位する。このとき、可動部９の変位は“てこ゛の原理
により拡大され、アーム７ａ、７Ｌ＋の上端部における
変位は大きくなる。各アーム７ａ、７ｂの上端部には板
ばね１の両端部が夫々固定されており、アーム７ａ、７
ｂが矢印で示す方向に変位することにより、板ばね１の
両端部間の距離は圧縮される。

（発明の効果） 上述のように本発明にあっては、板ばねの略中央部に光
をスキャニングするためのミラーを装着し、この板ばね
におけるミラー装着部の両側を互いに反対方向に折曲し
て板ばねの両端部を略平行とし、板ばねの両端部間の距
離を伸縮ｈ１楕によって伸縮せしめることによりミラー
を回転駆動するようにしたものであるから、従来のポリ
ゴンミラーやガルバノミラ−を用いる光スキャナーの場
合のように摺動部分を設ける必要がなく、摩耗する部分
が無いので、寿命は半永久的であるという効果があり、
また、所定形状に加工された板ばねとその伸縮ｅｌｌ楕
とでミラーの駆動機構を構成できるので、小型で且つ安
価に製作することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２Ｉ２Ｉは同上
の動作説明図、第３図（ａ）は本発明の他の実施例の側
面図、同図（ｂ）は同上の正面図、第４図は本発明に用
いる伸縮機構の一例を示す斜視図である。 １は板ばね、２はミラー、”３は伸縮機構である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）板ばねの略中央部に光をスキャニングするための
   ミラーを装着し、前記板ばねの両端部が略平行となるよ
   うに前記板ばねのミラー装着部分の両側を互いに反対方
   向に折曲し、前記ミラーに回転方向の運動が生じるよう
   に前記板ばねの両端部間の距離を伸縮せしめる伸縮機構
   を備えて成ることを特徴とする光スキャナー。
2. （２）前記伸縮機構は、電気信号にて変位を生じる積層
   圧電素子と、積層圧電素子の変位を拡大する変位拡大機
   構とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光スキャナー。