(57)【要約】【課題】外乱振動の影響を抑制できる光学反射素子の提供。【解決手段】第一回転軸１０１まわりで回転揺動する反射体１１０と、第一回転軸１０１に沿って配置され反射体１１０と連結される第一接続体１２１と、第一回転軸１０１と交差する方向に配置され、第一接続体１２１の基端部に連結される第一振動体１４１と、第一回転軸１０１の逆側に配置される第二振動体１４２と、第一振動体１４１に連結され、第一振動体１４１を振動させる第一駆動体１５１と、第二振動体に連結される第二駆動体１５２と、第一基体１６１に対し第一振動体１４１、および第二振動体１４２を振動可能に接続する第二接続体１２２とを備え、第一接続体１２１の単位長さあたりのねじり剛性は、第二接続体１２２の単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い光学反射素子１００。【選択図】図１
2019082625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一回転軸を中心として回転揺動し、光を反射する反射体と、
前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第一接続体と、
前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第一振動体と、
前記第一回転軸に対し前記第一振動体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第二振動体と、
前記第一振動体の先端部に連結され、前記第一振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第一駆動体と、
前記第二振動体の先端部に連結され、前記第二振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第二駆動体と、
第一基体に対し前記第一振動体、および前記第二振動体を振動可能に接続する第二接続体とを備え、
前記第一接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
光学反射素子。
【請求項２】
前記反射体に対し前記第一接続体の逆側に前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第三接続体と、
前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第三接続体の基端部に連結される第三振動体と、
前記第一回転軸に対し前記第三接続体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第三接続体の基端部に連結される第四振動体と、
前記第三振動体の先端部に連結され、前記第三振動体を介して前記第三接続体を揺動状態で回転させる第三駆動体と、
前記第四振動体の先端部に連結され、前記第四振動体を介して前記第三接続体を揺動状態で回転させる第四駆動体と、
第二基体に対し前記第三振動体、および前記第四振動体を振動可能に接続する第四接続体とを備え
前記第三接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項３】
前記第一回転軸と交差する方向に延在する第二回転軸に沿って配置され、前記第一基体と先端部が連結される第五接続体と、
前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第五接続体の基端部に連結される第五振動体と、
前記第二回転軸に対し前記第五振動体の逆側において前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第五接続体の基端部に連結される第六振動体と、
前記第五振動体の先端部に連結され、前記第五振動体を介して前記第五接続体を回転揺動させる第五駆動体と、
前記第六振動体の先端部に連結され、前記第六振動体を介して前記第五接続体を回転揺動させる第六駆動体と、
第三基体に対し前記第五振動体、および前記第六振動体を振動可能に接続する第六接続体とを備え、
前記第五接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第六接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項１または２に記載の光学反射素子。
【請求項４】
前記反射体に対し前記第五接続体の逆側に前記第二回転軸に沿って配置され、前記第一基体と先端部が連結される第七接続体と、
前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第七接続体の基端部に連結される第七振動体と、
前記第二回転軸に対し前記第七振動体の逆側において前記第二回転軸と交差する方向に延在し、前記第七接続体の基端部に連結される第八振動体と、
前記第七振動体の先端部に連結され、前記第七振動体を介して前記第七接続体を回転揺動させる第七駆動体と、
前記第八振動体の先端部に連結され、前記第八振動体を介して前記第七接続体を回転揺動させる第八駆動体と、
第四基体に対し前記第七振動体、および前記第八振動体を振動可能に接続する第八接続体とを備え、
前記第七接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第八接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い
請求項３に記載の光学反射素子。
【請求項５】
前記第一回転軸に直交する断面において、前記第一接続体は、前記第一回転軸に沿って均一の形状および均一の面積であり、前記第二接続体は、前記第一回転軸に沿って均一の形状および均一の面積である
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学反射素子。
【請求項６】
前記反射体の反射面に平行な面内の前記第一回転軸と直交する方向における前記第一接続体の長さは、前記第二接続体の長さよりも短い
請求項１から５のいずれか一項に記載の光学反射素子。
【請求項７】
前記反射体の反射面に直交する方向における前記第一接続体の長さは、前記第二接続体の長さよりも短い
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学反射素子。
【請求項８】
前記第二接続体は、ねじり剛性を高める付着部を備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の光学反射素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光などの照射位置を往復動させる光学反射素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光の照射位置を往復動させる光学反射素子は、例えば特許文献１に示されるように、レーザ光などを反射する反射体と、この反射体に接続されて自らが捩れることにより反射体を回転揺動させる接続体と、接続体に往復の捩れを発生させるために反射体の回転軸と交差する方向に延在する二本のアーム状の振動体と、これらの振動体をそれぞれ振動させる圧電素子などを備えた駆動体とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような光学反射素子は、モーターによりポリゴンミラーを回転させる反射素子に比べて小型かつ軽量であり反射体を回転揺動させる電力も少ない。しかし、強い振動が発生するような車などに光学反射素子を取り付けた場合、外乱振動が反射体に伝達され、安定した駆動ができなくなる。
【０００５】
そこで本発明は、外乱振動が発生した場合でも安定して駆動することができる光学反射素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願発明の１つである光学反射素子は、第一回転軸を中心として回転揺動し、光を反射する反射体と、前記第一回転軸に沿って配置され、前記反射体と先端部が連結される第一接続体と、前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第一振動体と、前記第一回転軸に対し前記第一振動体の逆側において前記第一回転軸と交差する方向に延在し、前記第一接続体の基端部に連結される第二振動体と、前記第一振動体の先端部に連結され、前記第一振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第一駆動体と、前記第二振動体の先端部に連結され、前記第二振動体を介して前記第一接続体を回転揺動させる第二駆動体と、第一基体に対し前記第一振動体、および前記第二振動体を振動可能に接続する第二接続体とを備え、前記第一接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性は、前記第二接続体の最も弱い部分における単位長さあたりのねじり剛性よりも弱い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、外乱振動が発生した場合でも安定して駆動する光学反射素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光学反射素子を示す平面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る光学反射素子を示す斜視図である。
【図３】図３は、光学反射素子の変形例を示す平面図である。
【図４】図４は、光学反射素子の変形例を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る光学反射素子を示す平面図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係る光学反射素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明に係る光学反射素子の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光学反射素子を示す平面図である。図２は、実施の形態１に係る光学反射素子を示す斜視図である。
【００１２】
光学反射素子１００は、レーザ光などの光の反射角度を周期的に変更して光の照射位置を周期的に掃引する装置であって、図１、図２に示すように、反射体１１０と、接続体である第一接続体１２１、第二接続体１２２、振動体である第一振動体１４１と、第二振動体１４２と、駆動体である第一駆動体１５１と、第二駆動体１５２と、基体である第一基体１６１とを備えている。また、本実施の形態の場合、反射体１１０の一部と、接続体と、振動体の一部と、基体とは１つの基板から不要部分を除去することにより一体に成形されたものである。具体的に例えば、半導体製造過程で用いられるエッチング技術を用いてシリコン基板の不要部分を除去し反射体１１０の一部と、接続体と、振動体の一部と、基体とが一体に成形される。光学反射素子１００は、いわゆるＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）である。また、光学反射素子１００は、モニタ素子である第一モニタ素子１７１と、第二モニタ素子１７２とを備えている。
【００１３】
ここで、基板を構成する材料は、特に限定されるものではないが、金属、結晶体、ガラス、樹脂など機械的強度および高いヤング率を有する材料が好ましい。具体的には、シリコン、チタン、ステンレス、エリンバー、黄銅合金などの金属や合金を例示出る。これら金属、合金などを用いれば、振動特性、加工性に優れた光学反射素子１００を実現できる。
【００１４】
反射体１１０は、第一回転軸１０１を中心として回転揺動（反復回転振動）し、光を反射する部分である。反射体１１０の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、矩形の板状であり、反射対象の光を高い反射率で反射することができる反射部１１１を表面に備えている。反射部１１１の材質は、任意に選定することができ、例えば、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属や金属化合物などを例示できる。また、反射部１１１は複数層で構成されるものでもよい。さらに、反射部１１１は、反射体１１０の表面を平滑に磨くことにより設けてもかまわない。反射部１１１は、平面ばかりでなく曲面であってもよい。
【００１５】
第一接続体１２１は、第一回転軸１０１に沿って配置され、反射体１１０と先端部が連結され、第一振動体１４１の基端部、および第二振動体１４２の基端部のそれぞれと基端部が連結された状態で反射体１１０を保持する部材である。第一接続体１２１は、反射体１１０を回転揺動させる為のトルクを反射体１１０に伝達する部材であり、第一接続体１２１が第一回転軸１０１周り（図中θ１）に捩れることで反射体１１０を保持しつつ反射体１１０を回転揺動させることができるものとなっている。
【００１６】
第一接続体１２１の形状は、特に限定されるものではないが、自身が捩れることにより反射体１１０を回転揺動させる部材であるため、反射体１１０よりも幅（図中Ｘ軸方向の長さ）の狭い細い棒状となっている。第一接続体１２１の第一回転軸１０１に垂直な断面形状は矩形であり、第一接続体１２１の厚さは反射体１１０、および他の部分と同じ厚さになっている。第一接続体１２１は、反射体１１０から第一振動体１４１の基端部、および第二振動体１４２の基端部に至るまで同一の断面形状となっている。第一回転軸１０１に直交する断面において、第一接続体１２１を、第一回転軸１０１に沿って均一の矩形状および均一の面積とすることにより、光学反射素子１００を駆動させた際に第一接続体１２１が全体として均等に捩れ、応力が集中することによる破損を回避することができる。
【００１７】
なお、これらの構成材料が同じ厚みである必要は無く、例えば反射体１１０は、第一接続体１２１や伝達体１３１よりも厚くすれば、反射体１００の表面の歪みを抑制できるので都合がよい。また、第一基体１６１の厚みを厚くすれば、光学反射素子１００を例えば他の製品の平坦な面に実装した時に、第一駆動体１５１、第二駆動体１５２および反射体１１０が駆動するために必要なＺ軸方向の空間を確保することができるので都合がよい。また、光学反射素子１００全体の構造的強度が向上するので都合がよい。
【００１８】
なお、第一回転軸１０１に沿うとは、本実施の形態のように、第一接続体１２１が真っ直ぐに沿う場合ばかりでなく、第一接続体１２１が蛇行状に湾曲したり、ジグザグに屈曲したりしていても、仮想的に真っ直ぐな第一回転軸１０１に全体として沿う場合は、含まれるものとしている。
【００１９】
また、本明細書、および特許請求の範囲において「交差」とは、二本の線が接触する交差ばかりでなく二本の線が接触しない立体交差も含むものとして用いている。
【００２０】
第一振動体１４１、および第二振動体１４２を含む振動体は、第一回転軸１０１を中心とする周方向に振動することにより、反射体１１０を回転揺動させるトルクを発生させるためのアーム状の部材であり、第一回転軸１０１に交差する方向に延在する部材である。第一振動体１４１は、第一回転軸１０１と交差する方向に配置され、第一接続体１２１の基端部に連結されている。第二振動体１４２は、第一回転軸１０１に対し第一振動体１４１の逆側において第一回転軸１０１と交差する方向に配置され、第一接続体１２１の基端部に連結されている。
【００２１】
本実施の形態の場合、第一振動体１４１は、第一回転軸１０１に直交する方向に延在する矩形棒状の部材であり、第二振動体１４２は、第一回転軸１０１に直交し第一振動体１４１の逆方向に延在する矩形棒状の部材である。
【００２２】
また、第一振動体１４１の基端部と第二振動体１４２の基端部とは連結体１４９により一体に連結されており、第一振動体１４１と第二振動体１４２とは、第一回転軸１０１を中心にして直交方向に延在する真っ直ぐな棒状となっている。
【００２３】
第一駆動体１５１、および第二駆動体１５２を含む駆動体は、振動体の先端部を第一回転軸１０１を中心とする周方向に振動させるための駆動力を発生させる部材である。第一駆動体１５１は、第一振動体１４１の先端部に連結され、第一振動体１４１を第一回転軸１０１周りに振動させ、第一接続体１２１を回転揺動させる部材である。第二駆動体１５２は、第二振動体１４２の先端部に連結され、第二振動体１４２を第一回転軸１０１周りに振動させ、第一接続体１２１を回転揺動させる部材である。
【００２４】
本実施の形態の場合、第一駆動体１５１は、第一振動体１４１の先端部に基端部が一体に連結され、第一回転軸１０１に沿って反射体１１０に向かって延在する断面矩形棒状の第一駆動本体部１８３を備え、第一駆動本体部１８３の表面に第一回転軸１０１に沿って配置されている細長い板形状の圧電素子である第一圧電素子１８５を備えている。この第一圧電素子１８５に周期的に変動する電圧を印加することにより第一圧電素子１８５が伸縮を繰り返す。この第一圧電素子１８５の動きに対応して第一駆動本体部１８３が湾曲と復帰とを繰り返す。第一駆動本体部１８３は、第一振動体１４１に連結している基端部よりも突出している先端部が大きく振動し、第一駆動体１５１全体の振動エネルギーが第一振動体１４１の先端に伝達する。
【００２５】
第二駆動体１５２も第一駆動体１５１と同様に、第二駆動本体部１８４と第二圧電素子１８６とを備え、第一回転軸１０１を含み反射体１１０の表面に直交する仮想的な面に対し第一駆動体１５１と対象の位置に配置され、第二振動体１４２の先端に基端部が接続されている。また、第二駆動体１５２の動作も第一駆動体１５１の動作と同様である。
【００２６】
本実施の形態の場合、圧電素子は、駆動体本体部の表面に形成された、電極と圧電体とを厚さ方向に積層した積層体構造からなる薄膜積層型圧電アクチュエータである。これによって、駆動体をより薄型にすることができる。
【００２７】
なお、駆動体は、圧電素子の歪により振動するものばかりでなく、磁場、電場との相互作用により力が発生する部材、装置などを備え、外部装置により発生させた磁場、および電場の少なくとも一方を変化させ、また自身が発生させる磁場、および電場の少なくとも一方を変化させることにより振動するものでもかまわない。また、圧電体を構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの高い圧電定数を有する圧電体材料を例示することができる。
【００２８】
第一基体１６１は、光学反射素子１００を外部の構造部材などに取り付けるための部材であり、第一基体１６１に対し第一振動体１４１、および第二振動体１４２を振動可能に接続する第二接続体１２２と連結されている。
【００２９】
第二接続体１２２は、第一回転軸１０１に沿って配置されており、基端部が第一基体１６１に連結され、先端部が第一振動体１４１の基端部、および第二振動体１４２の基端部に連結されている。
【００３０】
第二接続体１２２の形状は、特に限定されるものではないが、第一振動体１４１、および第二振動体１４２の振動により自身が捩れることにより、第一基体１６１に対して第一接続体１２１捩れを許容する部材であるため、第一接続体１２１よりもねじり剛性が高い棒状となっている。本実施の形態の場合、第二接続体１２２の第一回転軸１０１に垂直な断面形状は矩形であり、第二接続体１２２の厚さは第一接続体１２１、および他の部分と同じ厚さになっている。従って、第二接続体１２２の幅（図中Ｘ軸方向の長さ）は、第一接続体１２１よりも広くなっている。また、第二接続体１２２は、第一基体１６１から振動体に至るまで同一の断面形状となっている。これにより、第一接続体１２１と同様、応力の集中を回避して第二接続体１２２が破断することを防止している。
【００３１】
本実施の形態の場合、ねじり剛性については、第一接続体１２１、および第二接続体１２２はいずれも第一回転軸１０１に沿って均等であるため、全体がねじり剛性が最も弱い部分と考えることができる。従って、第一接続体１２１の単位長さあたりのねじり剛性は、第二接続体１２２の単位長さあたりのねじり剛性よりも弱いものとなっている。なお、第一接続体１２１に他の部分よりねじり剛性の弱い部分がある場合、および第二接続体１２２に他の部分よりねじり剛性の弱い部分がある場合であっても、ねじり剛性が最も弱い部分同士を比較し、第一接続体のねじり剛性は、第二接続体１２２のねじり剛性よりも弱くなっていればよい。
【００３２】
なお、第二接続体１２２も第一接続体１２１と同様、第一回転軸１０１に真っ直ぐに沿う場合ばかりでなく、蛇行状に湾曲したり、ジグザグに屈曲したりしていてもかまわない。このような場合も、第一回転軸１０１周りのねじり剛性を、第一接続体１２１と第二接続体１２２とで比較した場合、第一接続体１２１のねじり剛性が弱い。
【００３３】
本実施の形態の場合、第一モニタ素子１７１、および第二モニタ素子１７２を含むモニタ素子は、それぞれ第一振動体１４１、および第二振動体に取り付けられ、これら振動体の湾曲状態を歪として検出する素子である。モニタ素子からの出力を測定することにより反射体１１０の回転揺動の状態を正確にモニタリングすることができる。
【００３４】
本実施の形態の場合、第一振動体１４１、および第二振動体の両方に、第一モニタ素子１７１、および第二モニタ素子１７２がそれぞれ取り付けられている。これらの第一モニタ素子１７１、第二モニタ素子１７２は図示しない検出回路に接続され、２つのモニタ素子の出力が差動検出されている。これにより種々のノイズをキャンセルして高い精度で反射体１１０の回転揺動の状態をモニタリングでき、駆動体の制御にフィードバックすることが可能となる。
【００３５】
以上の実施の形態１に記載した光学反射素子１００によれば、第一駆動体１５１と第二駆動体１５２とを逆位相で駆動することにより、第一振動体１４１と第二振動体１４２とが逆位相に振動して第一回転軸１０１周りに同じ回転方向のトルクが発生する。このトルクを第一接続体１２１の基端部に伝達することで高効率でトルクを伝達することができる。また、光学反射素子１００に第一基体を介して外乱振動が伝わってきた場合でも、外乱振動が第一接続体１２１にまで伝わることを第二接続体１２２が抑制し、反射体を安定して回転揺動することができる。
【００３６】
さらに、第一振動体１４１と第二振動体１４２で生じた振動（トルク）は、高効率で第一接続体１２１へと伝搬されるため、反射体１１０と第一接続体１２１で構成される構成体の共振尖鋭度（Ｑ値）が高くなる。言い換えると、第一接続体１２１へと伝搬される振動（トルク）の伝送ロスが小さくなるため、反射体１１０と第一接続体１２１で構成される構成体の共振尖鋭度（Ｑ値）が高くなる。当該共振尖鋭度（Ｑ値）が高くなることで、反射体１１０の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体１１０の安定な回転揺動が可能となる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００３８】
例えば、図３に示すように、第二接続体１２２は、第一振動体１４１の基端部と第二振動体１４２の基端部とをそれぞれ連結するように複数箇所に分離していてもかまわない。この場合、第二接続体１２２の第一回転軸１０１周りのねじり剛性は、複数の第二接続体１２２の全体をねじる場合の剛性となる。従って、複数本の第二接続体１２２が第一回転軸１０１を挟んで遠くに配置することにより構造的にねじり剛性を高めることも可能となる。
【００３９】
また、図４に示すように、反射体１１０の反射面（図中ＸＹ平面）に直交する方向（図中Ｚ軸方向）における第二接続体１２２の長さ（厚さ）は、第一接続体の長さよりも長くすることにより、単位長さあたりの第二接続体１２２のねじり剛性を第一接続体１２１のねじり剛性より高めてもかまわない。
【００４０】
第二接続体１２２の厚さを第一接続体１２１の厚さより厚くする方法は特に限定されるものではないが、例えば、第二接続体１２２の表面に増強部材１２９を取り付けることにより厚くしてもかまわない。また、増強部材１２９の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、圧電素子と同じ材料とすることにより、圧電素子と同じ工程で増強部材１２９を第二接続体１２２に形成することができるため好ましい。
【００４１】
また、第一接続体１２１の厚さを第二接続体１２２の厚さよりも薄くしてもかまわない。例えば、第一接続体１２１の表面に対してのみエッチングを実施することにより実現できる。
【００４２】
また、第一回転軸１０１に直交する断面において、第一接続体１２１と第二接続体１２２との形状や面積が同一の場合でも、相互に異なる材質とすることにより第二接続体１２２の単位長さあたりのねじり剛性を第一接続体１２１よりも高めることもできる。
【００４３】
さらに、第一接続体１２１と第二接続体１２２とが同材質からなるものであっても、焼き入れ、焼き鈍しなどの加熱などによる改質により第二接続体１２２の単位長さあたりのねじり剛性を第一接続体１２１よりも高めることもできる。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、光学反射素子の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
【００４５】
図５は、実施の形態２に係る光学反射素子を示す平面図である。
【００４６】
実施の形態２に係る光学反射素子２００は、第一回転軸１０１に直交し反射体１１０の中心を含む仮想面に対し面対称の関係にある２つの回転揺動機構により１つの反射体１１０を回転揺動させる装置である。回転揺動機構がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子は、面対称に配置されている。また、回転揺動機構がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子の機能や連結態様は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
具体的には図５に示すように、接続体として第一回転揺動機構２０１が備える第一接続体１２１、第二接続体１２２と面対称に、第二回転揺動機構２０２は、第三接続体１２３、第四接続体１２４を備えている。第三接続体１２３は、反射体１１０に対し第一接続体１２１の逆側に第一回転軸１０１に沿って配置され、反射体１１０と先端部が連結されている。振動体として第一回転揺動機構２０１が備える第一振動体１４１、第二振動体１４２と面対称に、第二回転揺動機構２０２は、第三振動体１４３、第四振動体１４４を備えている。駆動体として第一回転揺動機構２０１が備える第一駆動体１５１、第二駆動体１５２と面対称に、第二回転揺動機構２０２は、第三駆動体１５３、第四駆動体１５４を備えている。第三駆動体１５３は、第三駆動体本体部１８７と、第三圧電素子１８９とを備え、第四駆動体１５４は、第四駆動体本体部１８８と第四圧電素子１９０を備える点も、第一回転揺動機構２０１と同様である。基体として第一回転揺動機構２０１が備える第一基体１６１と面対称に第二回転揺動機構２０２は、第二基体１６２を備えている。本実施の形態の場合、第一基体１６１と第二基体１６２とは、一体に連結されており、全体として矩形環状の枠部材を形成している。また、第二回転揺動機構２０２は、第一回転揺動機構２０１と同様、第三振動体１４３に第三モニタ素子１７３が取り付けられ、第四振動体１４４に第四モニタ素子１７４が取り付けられている。
【００４８】
以上実施の形態２にかかる光学反射素子２００は、実施の形態１で記載した効果に加えて、第一回転軸１０１に沿って反射体１１０の両側から回転揺動のためのトルクが伝達されるため、反射体１１０がぶれにくくなり第一回転軸１０１周りを安定して回転揺動することが可能となる。
【００４９】
さらに、第一基体１６１、および第二基体１６２の両端部がそれぞれ連結された枠状となっているため、光学反射素子２００全体の構造的強度が向上し、外乱振動が第一接続体１２１、および第二接続体１２２に伝わりにくくなり反射体１１０の回転揺動が安定する。
【００５０】
さらに、反射体１１０と第一接続体１２１、第二接続体１２２、第三接続体１２３、および第四接続体で構成される構成体の共振尖鋭度（Ｑ値）が高くなるため、反射体１１０の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体１１０の安定な回転揺動が可能となる。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、光学反射素子の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１、２と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
【００５２】
図６は、実施の形態３に係る光学反射素子を示す平面図である。なお、第一回転揺動機構２０１、および第二回転揺動機構２０２の詳細な符合は省略している。
【００５３】
実施の形態３に係る光学反射素子３００は、実施の形態２で示した反射体１１０、第一回転揺動機構２０１、および第二回転揺動機構２０２を全体として回転揺動させることができる第三回転揺動機構２０３、と第四回転揺動機構２０４とをさらに備えている。
【００５４】
第三回転揺動機構２０３は、第一回転揺動機構２０１、および第二回転揺動機構２０２が反射体１１０を回転揺動させる第一回転軸１０１と交差（本実施の形態の場合は直交）する第二回転軸１０２周りに、反射体１１０、第一回転揺動機構２０１、および第二回転揺動機構２０２を一体に回転揺動させる装置であり、第一回転揺動機構２０１と同様、接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子を備えている。また、接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子の機能や連結態様は、実施の形態２と同様である。
【００５５】
具体的には図６に示すように、第三回転揺動機構２０３は、接続体として第五接続体１２５、第六接続体１２６を備えている。第五接続体１２５は、反射体１１０を通過する第二回転軸１０２に沿って配置され、第一基体１６１、および第二基体１６２からなる枠部材と先端部が連結されている。振動体として、第五振動体１４５、第六振動体１４６を備えている。駆動体として第五駆動体１５５、第六駆動体１５６を備えている。第五駆動体１５５は、第五駆動体本体部１９１と、第五圧電素子１９２とを備え、第六駆動体１５６は、第六駆動体本体部１９３と、第六圧電素子１９４を備えている。基体として第三基体１６３を備えている。本実施の形態の場合、第三基体１６３は、光学反射素子３００を外部の構造部材に取り付けるための部材であり、第一基体１６１は第三回転揺動機構２０３の第五接続体１２５の先端に一体に取り付けられている。また、第三回転揺動機構２０３は、第一回転揺動機構２０１などと同様、第五振動体１４５に第五モニタ素子１７５が取り付けられ、第六振動体１４６に第六モニタ素子１７６が取り付けられている。
【００５６】
第四回転揺動機構２０４は、第二回転軸１０２に直交し反射体１１０の中心を含む仮想面に対し第三回転揺動機構２０３と面対称の位置関係にある。第四回転揺動機構２０４がそれぞれ備える接続体、振動体、駆動体、基体、および、モニタ素子は、第三回転揺動機構２０３のそれぞれに対し面対称に配置されている。
【００５７】
具体的には、接続体として第三回転揺動機構２０３が備える第五接続体１２５、第六接続体１２６と面対称に、第四回転揺動機構２０４は、第七接続体１２７、第八接続体１２８を備えている。第七接続体１２７は、反射体１１０に対し第五接続体１２５の逆側に第二回転軸１０２に沿って配置され、第二基体１６２と先端部が連結されている。振動体として第三回転揺動機構２０３が備える第五振動体１４５、第六振動体１４６と面対称に、第四回転揺動機構２０４は、第七振動体１４７、第八振動体１４８を備えている。駆動体として第三回転揺動機構２０３が備える第五駆動体１５５、第六駆動体１５６と面対称に、第四回転揺動機構２０４は、第七駆動体１５７、第八駆動体１５８を備えている。第七駆動体１５７は、第七駆動体本体部１９５と、第七圧電素子１９６とを備え、第八駆動体１５８は、第八駆動体本体部１９７と第八圧電素子１９８を備える点も、第三回転揺動機構２０３と同様である。基体として第三回転揺動機構２０３が備える第三基体１６３と面対称に第四回転揺動機構２０４は、第四基体１６４を備えている。本実施の形態の場合、第三基体１６３と第四基体１６４とは、一体に連結されており、全体として矩形環状の枠部材を形成している。また、第四回転揺動機構２０４は、第三回転揺動機構２０３と面対称に、第七振動体１４７に第七モニタ素子１７７が取り付けられ、第八振動体１４８に第八モニタ素子１７８が取り付けられている。
【００５８】
以上実施の形態３にかかる光学反射素子３００は、実施の形態１で記載した効果、および実施の形態２で記載した効果に加えて、第一回転揺動機構２０１、および第二回転揺動機構２０２により第一回転軸１０１を中心に回転揺動する反射体１１０を第一回転軸１０１と交差する第二回転軸１０２を中心にさらに回転揺動させることができる。従って、例えば反射させるレーザ光が１本の場合でも、レーザ光の照射位置を２次元的に掃引することができる。
【００５９】
なお本実施の形態では、第一回転軸１０１と第二回転軸１０２とは、反射体１１０のほぼ中心で直交するように形成されている。これにより反射体１１０の中心が不動点となり、この不動部分に光を入射すれば、スクリーン上に投影される光の光路は一定となり、プロジェクタなどに光学反射素子３００を用いた場合、画像を高精度に投影することができる。
【００６０】
さらに、反射体１１０と第一回転揺動機構２０１、第二回転揺動機構２０２、第三回転揺動機構２０３、および第四回転揺動機構２０４で構成される光学反射素子３００の共振尖鋭度（Ｑ値）が高くなるため、反射体１１０の駆動周波数の帯域が狭くなる。これにより、外乱振動の影響を受けにくくなり、反射体１１０の安定な回転揺動が可能となる。
【００６１】
なお上記実施の形態１〜３では、一対の振動体、および一対の駆動体で全体的に音叉形としている。これは、反射体１１０を囲む様に配置することで光学反射素子を小型化できるばかりでなく、振動体の先端、および駆動体の先端がそれぞれ自由端となるため、反射体１１０の振れ角度を効率よく大きくでき、また、小さなエネルギーで大きな振動エネルギーを得ることができるためである。ただし、本発明は、上記実施の形態１〜３に限定されるものではない。例えば振動体と駆動体とを１本の棒状に形成してもかまわない。
【００６２】
例えば、第一回転揺動機構２０１および第二回転揺動機構２０２を面対称に配置し、第三回転揺動機構２０３および第四回転揺動機構２０４を面対称に配置したが、これらをそれぞれ回転対称に配置してもかまわない。
【００６３】
また圧電素子を駆動体本体部の片面に形成したが、両面に形成してもよい。さらに、振動体の表面にも圧電素子を形成してもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかる光学反射素子に関して小型化できるという効果を有し、例えば小型のディスプレイ装置、小型のプロジェクタ、車載用のヘッドアップディスプレイ装置、電子写真方式の複写機、レーザープリンタ、光学スキャナ、光学レーダーなどに利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、２００、３００  光学反射素子
１０１  第一回転軸
１０２  第二回転軸
１１０  反射体
１１１  反射部
１２１  第一接続体
１２２  第二接続体
１２３  第三接続体
１２４  第四接続体
１２５  第五接続体
１２６  第六接続体
１２７  第七接続体
１２８  第八接続体
１４１  第一振動体
１４２  第二振動体
１４３  第三振動体
１４４  第四振動体
１４５  第五振動体
１４６  第六振動体
１４７  第七振動体
１４８  第八振動体
１４９  連結体
１５１  第一駆動体
１５２  第二駆動体
１５３  第三駆動体
１５４  第四駆動体
１５５  第五駆動体
１５６  第六駆動体
１５７  第七駆動体
１５８  第八駆動体
１６１  第一基体
１６２  第二基体
１６３  第三基体
１６４  第四基体
１７１  第一モニタ素子
１７２  第二モニタ素子
１７３  第三モニタ素子
１７４  第四モニタ素子
１７５  第五モニタ素子
１７６  第六モニタ素子
１７７  第七モニタ素子
１７８  第八モニタ素子
１８３  第一駆動本体部
１８４  第二駆動本体部
１８５  第一圧電素子
１８６  第二圧電素子
１８７  第三駆動体本体部
１８８  第四駆動体本体部
１８９  第三圧電素子
１９０  第四圧電素子
１９１  第五駆動体本体部
１９２  第五圧電素子
１９３  第六駆動体本体部
１９４  第六圧電素子
１９５  第七駆動体本体部
１９６  第七圧電素子
１９７  第八駆動体本体部
１９８  第八圧電素子
２０１  第一回転揺動機構
２０２  第二回転揺動機構
２０３  第三回転揺動機構
２０４  第四回転揺動機構
【図１】
2019082625.tif 000003
【図２】
2019082625.tif 000004
【図３】
2019082625.tif 000005
【図４】
2019082625.tif 000006
【図５】
2019082625.tif 000007
【図６】
2019082625.tif 000008