(57)【要約】【課題】トーションばね部に発生する最大応力を低減する可動板構造体及びそれを用いた光走査装置を提供する。【解決手段】可動板構造体１は、枠部６と、可動板２と、一対のトーションばね部４とを備える。一対のトーションばね部４は、軸ＡＸ１上に配置され、可動板２における軸ＡＸ１に沿う方向の両端部分と枠部６とをつなぐ。一対のトーションばね部４は、軸ＡＸ１周りにねじれることによって可動板２を揺動させるように設けられる。一対のトーションばね部４に設けられる複数のスリット４０１〜４０４は、軸ＡＸ２に沿う方向に並ぶように形成されてトーションばね部４を複数の分割ばね４１〜４５に分割する。複数の分割ばね４１〜４５は幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなるように形成される。【選択図】図１
2015152869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を囲む枠部と、
前記空間に配置される可動板と、
前記可動板の一表面と平行する第１の方向に沿う一直線上に配置され、前記可動板における前記第１の方向の両端部分と前記枠部とをつなぐ一対のトーションばね部と
を備え、
前記一表面と平行し、且つ前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、
前記一対のトーションばね部は、前記第２の方向における前記可動板の中心を通る軸周りにねじれることによって前記可動板を揺動させるように設けられ、
前記一対のトーションばね部は、前記一表面と直交する方向に貫通する複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、前記第２の方向に並ぶように形成されて前記トーションばね部を前記第２の方向において複数の分割ばねに分割し、
前記複数の分割ばねは、各々の前記第２の方向の幅寸法が前記軸から離れるにつれて小さくなるように形成される
ことを特徴とする可動板構造体。
【請求項２】
前記複数のスリットは、前記第２の方向の幅寸法が一定となるように設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の可動板構造体。
【請求項３】
前記複数のスリットのうち少なくとも１つのスリットには、前記複数の分割ばねのうち隣り合う前記分割ばね同士を連結する連結部が設けられる
ことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の可動板構造体。
【請求項４】
前記複数のスリットの各々には少なくとも１本の前記連結部が設けられ、
前記連結部は、前記軸から離れるにつれて本数が少なくなるように設けられる
ことを特徴とする請求項３に記載の可動板構造体。
【請求項５】
前記連結部は、前記軸を挟んで対称となるように設けられることを特徴とする請求項３又は４の何れかに記載の可動板構造体。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の可動板構造体と、
前記可動板を揺動させる駆動部と、
前記可動板の前記一表面に設けられるミラー部と、
前記ミラー部に光を照射する光照射部と
を備えることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に可動板構造体及びそれを用いた光走査装置、より詳細には揺動する可動板を支持する可動板構造体及びそれを用いた光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突を事前に予測してそれを回避するための先進運転システム（ADAS: Advanced Driving Assistant System）が知られている。ADASに用いられるセンサはカメラやレーザ、ミリ波、超音波等があり、各々の特性に応じて使い分けられている。例えば、自動緊急ブレーキ(AEB: Autonomous Emergency Brake）では、障害物−車両間の距離の測距精度や測距時の応答速度が要求される。また自動駐車支援(APA: Auto Parking Assist)では、車両周辺を広範にスキャンできる特性が要求される。
【０００３】
上記の機能を実現するデバイスのひとつとして、レーザスキャナが考えられる。レーザを可動ミラーに照射して広範囲をスキャンし、対象物で反射したレーザ光が戻ってくるまでの遅れ時間に基づいて対象物までの距離を求めることができる。
【０００４】
可動ミラーとしては例えば、ミラー部が構成される揺動部材と、フレームと、揺動部材及びフレームを連結する連結部とで構成されるマイクロ揺動素子が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のマイクロ揺動素子は平板電極を用いた静電駆動型であり、揺動部材は、揺動部材及びベース基板に各々設けられた電極間に発生する静電気力により揺動する。特許文献１に記載のマイクロ揺動素子の連結部は、トーションバーで構成される。トーションバーには、トーションバーの長手方向に沿って複数の剛性調整穴が設けられている。剛性調整穴は、トーションバーのミラー部側とフレーム側とで異なる形状となるように設けられ、トーションバーのミラー部側の部位ほど撓みやすくなっている。そのためミラー部が揺動する際にフレーム側のトーションバーに応力が集中しにくくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００４／０１７１１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のマイクロ揺動素子では、剛性調整穴を設けることでトーションバー（トーションばね部）のミラー部側の部位に応力が集中しにくくなっている。しかしながら、トーションバー（トーションばね部）に発生する最大応力が大きくなるにつれて、切欠き効果によって剛性調整穴の周辺部分に応力が集中しやすくなる可能性があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて為されており、トーションばね部に発生する最大応力を低減する可動板構造体及びそれを用いた光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の可動板構造体は、空間を囲む枠部と、前記空間に配置される可動板と、一対のトーションばね部とを備える。一対のトーションばね部は、前記可動板の一表面と平行する第１の方向に沿う一直線上に配置され、前記可動板における前記第１の方向の両端部分と前記枠部とをつなぐ。第２の方向は、前記一表面と平行し、且つ前記第１の方向と直交する方向である。前記一対のトーションばね部は、前記第２の方向における前記可動板の中心を通る軸周りにねじれることによって前記可動板を揺動させるように設けられる。前記一対のトーションばね部は、前記一表面と直交する方向に貫通する複数のスリットを有する。前記複数のスリットは、前記第２の方向に並ぶように形成されて前記トーションばね部を前記第２の方向において複数の分割ばねに分割する。前記複数の分割ばねは、各々の前記第２の方向の幅寸法が前記軸から離れるにつれて小さくなるように形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明において、前記複数のスリットは、前記第２の方向の幅寸法が一定となるように設けられることが好ましい。
【００１０】
この発明において、前記複数のスリットのうち少なくとも１つのスリットには、前記複数の分割ばねのうち隣り合う前記分割ばね同士を連結する連結部が設けられることが好ましい。
【００１１】
この発明において、前記複数のスリットの各々には少なくとも１本の前記連結部が設けられ、前記連結部は、前記軸から離れるにつれて本数が少なくなるように設けられることが好ましい。
【００１２】
この発明において、前記連結部は、前記軸を挟んで対称となるように設けられることが好ましい。
【００１３】
本発明の光走査装置は、上記した可動板構造体と、前記可動板を揺動させる駆動部と、前記可動板の前記一表面に設けられるミラー部と、前記ミラー部に光を照射する光照射部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
一対のトーションばね部は、複数のスリットによって分割された複数の分割ばねを有する。分割ばねの幅寸法を小さくすると、トーションばね部がねじれたときに分割ばねに発生する応力が小さくなる。複数の分割ばねは各々、可動板の一表面と平行し且つ第１の方向と直交する第２の方向の幅寸法が軸から離れるにつれて小さくなるように形成される。軸から離れた位置の分割ばねに発生する応力は、軸に近い位置の分割ばねに発生する応力より小さくなるので、トーションばね部に発生する最大応力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは本実施形態に係る可動板構造体の正面図、図１Ｂは本実施形態に係る可動板構造体の要部拡大図である。
【図２】本実施形態に係る可動板構造体の背面斜視図である。
【図３】本実施形態に係るトーションばね部に発生する最大応力と共振周波数との関係を表すグラフである。
【図４】本実施形態に係る他の可動板構造体の要部拡大図である。
【図５】本実施形態に係るさらに別の可動板構造体の要部拡大図である。
【図６】本実施形態に係るさらに別の可動板構造体の要部拡大図である。
【図７】本実施形態に係るさらに別の可動板構造体の要部拡大図である。
【図８】本実施形態に係る光走査装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る可動板構造体を備えた光走査装置の実施形態について、図１Ａ、図１Ｂを参照して説明する。以下の説明では図１Ａに示すｘ軸方向を左右方向、図１Ａに示すｙ軸方向を上下方向、図１Ａの紙面と直交する方向を前後方向として説明するが、実際の使用状態での方向を限定する趣旨ではない。
【００１７】
本実施形態の可動板構造体１は、図１Ａに示すように、空間を囲む枠部６と、枠部６に囲まれる空間（（第１の）開口部１０）に配置される可動板２と、一対のトーションばね部４とを備える。一対のトーションばね部４は、可動板２の一表面２０（本実施形態では前面）と平行する第１の方向（本実施形態では上下方向）に沿う一直線上に配置され、可動板２における第１の方向の両端部分と枠部６とをつなぐ。第２の方向は、一表面２０と平行し、且つ第１の方向（上下方向）と直交する方向（本実施形態では左右方向）である。一対のトーションばね部４は、第２の方向（左右方向）における可動板２の中心を通る軸ＡＸ１周りにねじれることによって可動板２を揺動（双方向に回転）させるように設けられる。
【００１８】
一対のトーションばね部４は、図１Ｂに示すように、一表面２０と直交する方向（本実施形態では前後方向）に貫通する複数のスリット４０１〜４０４を有する。複数のスリット４０１〜４０４は、第２の方向（左右方向）に並ぶように形成されてトーションばね部４を第２の方向において複数の分割ばね４１〜４５に分割する。
【００１９】
複数の分割ばね４１〜４５は、各々の第２の方向の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなるように形成される。
【００２０】
以下、本実施形態に係る可動板構造体１の詳細について、図１Ａ〜図８を参照して説明する。
【００２１】
可動板構造体１は、枠部６と、可動板２と、一対のトーションばね部４とを備える。本実施形態の可動板構造体１はさらに、枠部６を囲む矩形枠状の外枠８を備える。枠部６と、可動板２と、トーションばね部４とは、上下方向に長い矩形の金属板をエッチング加工又はプレス加工することにより形成される。本実施形態の可動板構造体１の厚さ寸法は、約１００［μｍ］程度であるが、この厚さ寸法に限定される趣旨ではない。
【００２２】
外枠８は、（第２の）開口部１１を有し、開口部１１の内側の空間を囲んでいる。開口部１１の内側には枠部６が配置される。外枠８は、枠部６を支持部材（図示せず）に取り付けるための枠材であり、外枠８の四隅部分には孔９が設けられている。
【００２３】
枠部６における左右方向の両端部分には、上下方向の中央部分から左右方向に突き出た一対のトーションばね７が設けられている。一対のトーションばね７の先端部分は、外枠８に支持されている。枠部６は、トーションばね７が軸ＡＸ２周りにねじれることによって揺動する。軸ＡＸ２は、左右方向に沿う軸であって、上下方向における可動板２の中心を通っている。言い換えると、枠部６は、一対のトーションばね７を軸として揺動する。尚、枠部６は双方向に振れ角が各々０度〜６０度程度の範囲内で揺動する。
【００２４】
枠部６は開口部１０を有し、開口部１０の内側の空間を囲んでいる。枠部６の背面には、樹脂材料や金属材料等で形成された補強材６１が設けられる。補強材６１は、枠部６の撓みを抑制するため設けられる。補強材６１の背面における上下方向の両端部分には各々、後述する磁石５が設けられている。
【００２５】
開口部１０の内側の空間には可動板２が配置される。可動板２は、正面視が円形に形成される。可動板２の背面の中心部分には、後述する磁石３が設けられている。尚、本実施形態の可動板２は円形に形成されているが、矩形等の適宜の形状でもよい。また、本実施形態の可動板２の背面には、可動板２を軽量化するために扇状の凹部が形成されているが、可動板２の軽量化の方法は適宜の方法でよい。
【００２６】
可動板２の上下方向の両端部分には各々、一対のトーションばね部４が上下方向に突き出るように設けられる。一対のトーションばね部４は、可動板２における上下方向の両端部分と枠部６とをつないで可動板２を開口部１０内に支持する。可動板２は、トーションばね部４が軸ＡＸ１周りにねじれることによって揺動する。軸ＡＸ１は、上下方向に沿う軸であって、左右方向における可動板２の中心を通っている。また軸ＡＸ１は、左右方向におけるトーションばね部４の中心を通っている。言い換えると、可動板２は、一対のトーションばね部４を軸として揺動する。尚、可動板２は双方向に振れ角が各々０度〜６０度程度の範囲内で揺動する。
【００２７】
トーションばね部４は複数の分割ばね４１〜４５を備えている。分割ばね４１〜４５については後述する。
【００２８】
次に、トーションばね部４の詳細について図１Ｂを参照して説明する。
【００２９】
トーションばね部４には、厚さ方向に貫通していて軸ＡＸ１に沿って細長いスリット４０１〜４０４が形成される。スリット４０１〜４０４は幅寸法が一定（本実施形態では幅寸法Ｗ１０）となるように形成される。（第１の）スリット４０１及び（第２の）スリット４０２は軸ＡＸ１の左側に設けられる。（第３の）スリット４０３及び（第４の）スリット４０４は軸ＡＸ１の右側に設けられる。スリット４０１，４０４は軸ＡＸ１を中心に左右方向に対称となる位置に形成される。スリット４０２，４０３はスリット４０１，４０４よりも軸ＡＸ１に近い部位に形成される。スリット４０２，４０３は軸ＡＸ１を中心に左右方向に対称となる位置に形成される。４つのスリット（スリット４０１〜４０４）がトーションばね部４に形成されることにより、トーションばね部４にはスリット４０１〜４０４に隔てられた細長い分割ばね４１〜４５が形成される。尚、本実施形態のトーションばね部４は幅寸法が約６００〜１６００［μｍ］程度となるように形成されているが、この寸法に限定される趣旨ではない。またスリット４０１〜４０４の幅寸法Ｗ１０は約１００［μｍ］程度に形成されているが、この寸法に限定される趣旨ではない。
【００３０】
（第１の）分割ばね４１はスリット４０１の左側に形成され、トーションばね部４における左側の端部分に形成される。（第２の）分割ばね４２は、スリット４０１，４０２間に形成される。（第３の）分割ばね４３は、スリット４０２，４０３間に形成される。（第４の）分割ばね４４は、スリット４０３，４０４間に形成される。（第５の）分割ばね４５は、スリット４０４の右側に形成され、トーションばね部４における右側の端部分に形成される。
【００３１】
分割ばね４３は、トーションばね部４の左右方向の中央部分に配置されている。分割ばね４３は、（第３の）幅寸法Ｗ３（左右方向の寸法）が複数の分割ばねの幅寸法のうち最も大きくなるように形成される。分割ばね４２は、（第２の）幅寸法Ｗ２（左右方向の寸法）が幅寸法Ｗ３よりも小さくなるように形成されている。分割ばね４１は、（第１の）幅寸法Ｗ１（左右方向の寸法）が幅寸法Ｗ２よりも小さくなるように形成されている。つまり、分割ばね４１〜４３は、幅寸法が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなる（Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１）ように形成される。
【００３２】
分割ばね４４は、（第４の）幅寸法Ｗ４（左右方向の寸法）が幅寸法Ｗ２と等しくなるように形成される。分割ばね４５は、（第５の）幅寸法Ｗ５（左右方向の寸法）が幅寸法Ｗ１と等しくなるように形成される。つまり、分割ばね４１〜４５は、幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなるように形成される。
【００３３】
ここで、本実施形態の効果を示すために、本実施形態と比較例とを比較して説明する。以下では、トーションばね部４の共振周波数とトーションばね部４に発生する最大応力とに関するシミュレーション結果について、図３を参照して説明する。
【００３４】
まず、比較例として、トーションばね部４の複数の分割ばねの幅寸法をすべて等しくした可動板構造体について説明する。比較例のトーションばね部は本実施形態のトーションばね部４と同様に構成されているため、トーションばね部４と同様の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
グラフＤ１は、比較例のトーションばね部４における共振周波数とトーションばね部４に発生する最大応力との関係を示している。グラフＤ１は３つのシミュレーション結果を示す折れ線グラフである。グラフＤ１は、分割ばねの幅寸法Ｗ１〜Ｗ５を３種類想定してシミュレーションした結果を示している。分割ばねの幅寸法Ｗ１〜Ｗ５は、グループＧ３が最も大きく、グループＧ２、グループＧ１の順に小さくなるように形成されている。
【００３６】
グラフＤ１からわかるように、分割ばねの幅寸法Ｗ１〜Ｗ５を小さくすることにより、トーションばね部４の剛性が低くなって共振周波数が低くなる。またトーションばね部４の剛性が低くなると、トーションばね部４に発生する最大応力も小さくなる。
【００３７】
次に、本実施形態において分割ばね４３の幅寸法Ｗ３を基準にして幅寸法Ｗ２，Ｗ４を幅寸法Ｗ３よりも５［％］小さく形成し、幅寸法Ｗ１，Ｗ５を幅寸法Ｗ２，Ｗ４よりも５［％］小さく形成した場合について説明する。グラフＤ２は、この場合のトーションばね部４の共振周波数と最大応力との関係を示している。幅寸法Ｗ３は、グループＧ３が最も大きく、グループＧ２、グループＧ１の順に小さくなるように形成される。すなわち、分割ばね４１〜４５の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が小さくなるほど共振周波数は低くなり、トーションばね部４に発生する最大応力は小さくなる。
【００３８】
さらに、本実施形態において分割ばね４３の幅寸法Ｗ３を基準にして幅寸法Ｗ２，Ｗ４を幅寸法Ｗ３よりも１０［％］小さく形成し、幅寸法Ｗ１，Ｗ５を幅寸法Ｗ２，Ｗ４よりも１０［％］小さく形成した場合について説明する。グラフＤ３は、この場合のトーションばね部４の共振周波数と最大応力との関係を示している。幅寸法Ｗ３は、グループＧ３が最も大きく、グループＧ２、グループＧ１の順に小さくなるように形成される。すなわち、分割ばね４１〜４５の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が小さくなるほど共振周波数は低くなり、トーションばね部４に発生する最大応力は小さくなる。
【００３９】
グループＧ１〜Ｇ３の共通点として、グラフＤ１に比べてグラフＤ２は、トーションばね部に発生する最大応力がグラフＤ１とほぼ同程度のまま共振周波数が高くなっている。また、グラフＤ２よりもグラフＤ３のほうが、トーションばね部４に発生する最大応力がグラフＤ１とほぼ同程度のまま共振周波数が高くなっている。すなわち、分割ばね４１〜４５の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなるように形成されたトーションばね部４は、共振時に発生する最大応力をあまり大きくすることなく共振周波数を高めることができる。言い換えれば、分割ばね４１〜４５の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５を適宜調整して所望の共振周波数を得られるようにした際に、その共振周波数におけるトーションばね部４に発生する最大応力をより低くすることができる。例えば、図３のグラフＤ１，Ｄ３において、共振周波数が１０００［Ｈｚ］となるようにトーションばね部を形成する場合、等幅の分割ばね（グラフＤ１）を備えるトーションばね部に発生する最大応力はおよそ８４７［ＭＰａ］となる。一方、共振周波数が１０００［Ｈｚ］となるようにトーションばね部４を形成する場合、トーションばね部４（グラフＤ３）に発生する最大応力はおよそ８３６［ＭＰａ］となる。つまり、分割ばねの幅寸法Ｗ１〜Ｗ５が軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなるように形成されたトーションばね部４を用いることにより、所望の共振周波数においてトーションばね部４に発生する最大応力をより小さくすることができる。
【００４０】
本実施形態のトーションばね部４は５本の分割ばね４１〜４５を有するが、分割ばねの本数は５本に限定されず、複数本であればよい。トーションばね部４は例えば、図４に示すように、（第５の）スリット４０５と、（第６の）スリット４０６と、（第６の）分割ばね４６と、（第７の）分割ばね４７とを更に有し、合計７本の分割ばね４１〜４７を有していてもよい。
【００４１】
本実施形態の変形例として、分割ばね４１〜４５には、図５〜図７に示すように、連結部が設けられていてもよい。連結部は、分割ばね４１〜４５において軸ＡＸ１を挟んで対称となる部位に設けられる。連結部は、スリット４０１〜４０４に設けられ、隣接するトーションばね同士を連結する。連結部は、分割ばね４１〜４５がトーションばね部４の共振時にトーションばね部４の共振を妨げるモードで振動することを抑制する。また、連結部が設けられることにより、分割ばね４１〜４５に発生する応力をより均一にすることができる。以下では連結部の配置箇所が異なる第１〜第３の変形例について説明する。
【００４２】
第１の変形例では、連結部は、図５に示すように、スリット４０１〜４０４の上下方向の中央部分に形成されている。連結部４１１はスリット４０１に設けられて分割ばね４１，４２を連結する。連結部４１２はスリット４０２に設けられて分割ばね４２，４３を連結する。連結部４１３はスリット４０３に設けられて分割ばね４３，４４を連結する。連結部４１４はスリット４０４に設けられて分割ばね４４，４５を連結する。
【００４３】
第２の変形例では、連結部は、図６に示すように、軸ＡＸ１から離れるにつれて１つのスリットあたりの連結部の本数が多くなるように設けられている。連結部４２３は、スリット４０２の上下方向の中央部分に設けられて分割ばね４２，４３を連結する。連結部４２４は、スリット４０３の上下方向の中央部分に設けられて分割ばね４３，４４を連結する。連結部４２１は、スリット４０１において連結部４２３よりも上側に設けられて分割ばね４１，４２を連結する。連結部４２５は、スリット４０４のうち軸ＡＸ１について連結部４２１と対称となる位置に設けられて分割ばね４４，４５を連結する。連結部４２２は、スリット４０２において連結部４２３よりも下側に設けられて分割ばね４２，４３を連結する。連結部４２６は、スリット４０４のうち軸ＡＸ１について連結部４２２と対称となる位置に設けられて分割ばね４４，４５を連結する。
【００４４】
第３の変形例では、連結部は、図７に示すように、軸ＡＸ１から離れるにつれて１つのスリットあたりの連結部の本数が少なくなるように設けられている。連結部４３２は、スリット４０１の上下方向の中央部分に設けられて分割ばね４１，４２を連結する。連結部４３１は、スリット４０２において連結部４３２よりも上側に設けられて分割ばね４２，４３を連結する。連結部４３５は、スリット４０３のうち軸ＡＸ１について連結部４３１と対称となる位置に設けられて分割ばね４３，４４を連結する。連結部４３３は、スリット４０２において連結部４３２よりも下側に設けられて分割ばね４２，４３を連結する。連結部４３４は、スリット４０３のうち軸ＡＸ１について連結部４３３と対称となる位置に設けられて分割ばね４３，４４を連結する。連結部４３６は、スリット４０４の上下方向の中央部分に設けられて分割ばね４４，４５を連結する。
【００４５】
尚、スリットに対して設けられる連結部の位置は、第１〜第３の変形例に示す位置に限定されず、軸ＡＸ１について対称となる位置に設けられていればよい。また、第１〜第３の変形例に示すスリット４０１〜４０４の各々には連結部が設けられているが、複数のスリットが各々連結部を備えていることに限定される趣旨ではない。トーションばね部は例えば、連結部が設けられたスリットと、連結部が設けられていないスリットとを備えていてもよい。
【００４６】
図５〜図７に示すトーションばね部４に発生する最大応力をシミュレーションにより計算した結果、図５に示すトーションばね部４の共振時の最大応力が約９６８［ＭＰａ］であり、図６に示すトーションばね部４の共振時の最大応力が約９６５［ＭＰａ］であった。このとき図７に示すトーションばね部４の共振時に発生する最大応力は約９２３［ＭＰａ］であった。すなわち、トーションばね部４において軸ＡＸ１から離れるにつれて連結部の本数が少なくなるように連結部を設けることにより、トーションばね部４の共振時の最大応力をより低く抑えることができる。
【００４７】
次に、可動板構造体１を備える光走査装置１００について、図８を参照して説明する。
【００４８】
本実施形態の光走査装置１００は、例えば、プリクラッシュセイフティに代表される先進運転システム等に用いられ、自動緊急ブレーキシステムや自動駐車支援システムにおける周辺の障害物を検知するレーザスキャナとして使用される。光走査装置１００は、可動板構造体１の可動板２を高速で上下左右方向に揺動させて所定の検知範囲Ｆ１を照射光Ｌ１でスキャンし、検知範囲Ｆ１内の物体から反射される反射光Ｌ２を受光部２３２で受光する。計測部２３４は照射光Ｌ１を照射してから反射光Ｌ２を受光するまでの時間差（遅れ時間）と光の速度とに基づいて、物体までの距離を測定する。
【００４９】
光走査装置１００は、光操作部２２と、可動板２の一表面２０に設けられるミラー部２００と、ミラー部２００に光を照射する光照射部２３とを備える。光照射部２３はレーザ２３１（光源）を有する。光操作部２２は、可動板構造体１と、可動板２を揺動させる駆動部２１とを有する。
【００５０】
可動板２の一表面２０にはミラー部２００が形成されている。ミラー部２００は例えば金属膜（例えばＡｌ−Ｓｉ膜等）をスパッタ法や蒸着法等で成膜することにより形成される。ミラー部２００は、レーザ２３１から照射された照射光Ｌ１を反射する。
【００５１】
磁石３は、駆動部２１が制御する電磁石（図示せず）の磁力を受けて可動板２を揺動させる。可動板２は軸ＡＸ１に沿うトーションばね部４に支持されて軸ＡＸ１を中心に揺動するため、ミラー部２００に照射される照射光Ｌ１を左右方向に照射することができる。
【００５２】
磁石５は、駆動部２１が制御する電磁石（図示せず）の磁力を受けて枠部６を揺動させる。枠部６は、軸ＡＸ２周りにトーションばね７がねじれることによって揺動するため、ミラー部２００に照射される照射光Ｌ１を上下方向に振り分けることができる。
【００５３】
光照射部２３はさらに、ミラー部２００で反射された反射光Ｌ２を受光する受光部２３２と、反射光Ｌ２の光路を変更するビームスプリッタ２３３と、物体までの距離を計算する計測部２３４とを有する。計測部２３４は例えば、照射光Ｌ１を照射してから反射光Ｌ２を受光するまでの時間差を検知する検知部（図示せず）と、マイクロコンピュータ（図示せず）とを備えている。マイクロコンピュータは、マイクロコンピュータのＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することによって、照射光Ｌ１を照射してから反射光Ｌ２を受光するまでの時間差に基づいて物体までの距離を計算する。
【００５４】
駆動部２１は、可動板２（ミラー部２００）を軸ＡＸ１周りに揺動させるための第１駆動部２１１と、枠部６を軸ＡＸ２周りに揺動させるための第２駆動部２１２とを備える。
【００５５】
第１駆動部２１１と第２駆動部２１２とは各々電磁石（図示せず）を備え、発生させる磁界の極性を変化させてミラー部２００を上下方向及び左右方向に向けさせることにより、ミラー部２００に照射される照射光Ｌ１を検知範囲Ｆ１に照射させる。レーザ２３１から照射された照射光Ｌ１がミラー部２００で反射されて検知範囲Ｆ１内の物体を照らすと、その物体表面から反射光Ｌ２が反射される。ミラー部２００に入射した反射光Ｌ２はビームスプリッタ２３３を通って受光部２３２に入射する。計測部２３４は照射光Ｌ１を照射してから反射光Ｌ２を受光するまでの時間差を計算し、その時間差と光の速度とに基づいて、スキャン範囲内の物体までの距離を計算する。尚、本実施形態の計測部２３４は、照射光Ｌ１を照射してから反射光Ｌ２を受光するまでの時間差に基づいて物体までの距離を計算しているが、適宜の方法で物体までの距離を計算してよい。物体までの距離は例えば、照射光Ｌ１及び反射光Ｌ２の位相差から時間差を計算し、その時間差と光の速度とに基づいて計算して求められてもよい。また、本実施形態の光走査装置１００は、検知範囲Ｆ１内の物体までの距離を計算して求めているが、物体までの距離を求めることに限定されず、例えば検知範囲Ｆ１に照射光Ｌ１を照射する装置であればよい。
【００５６】
以上説明したように、可動板構造体１は、一対のトーションばね部４に支持されて揺動自在な可動板２を備える。一対のトーションばね部４は、スリット４０１〜４０４を有し、スリット４０１〜４０４に隔てられる分割ばね４１〜４５の幅寸法Ｗ１〜Ｗ５は軸ＡＸ１から離れるにつれて小さくなる。軸ＡＸ１から離れた位置の分割ばねに発生する応力は、軸ＡＸ１に近い位置の分割ばねに発生する応力より小さくなるので、トーションばね部４に発生する最大応力を低減することができる。
【００５７】
複数のスリット４０１〜４０４は、本実施形態のように第２の方向（軸ＡＸ２に沿う方向）の幅寸法Ｗ１０が一定となるように設けられることが好ましい。スリット４０１〜４０４の幅をできるだけ小さい一定の寸法（本実施形態では約１００［μｍ］程度）にすることにより、分割ばね４１〜４５を軸ＡＸ１に近づけることができる。分割ばねを軸ＡＸ１に近づけると、可動板２の共振時に軸ＡＸ１から遠い分割ばねに発生する応力をより小さくすることができるので、トーションばね部４に発生する最大応力をより低く抑えることができる。
【００５８】
複数のスリット４０１〜４０４のうち少なくとも１つのスリットには、本実施形態のように複数の分割ばね４１〜４５のうち隣り合う分割ばね同士を連結する連結部が設けられることが好ましい。連結部は、トーションばね部４の共振時に分割ばね４１〜４５がトーションばね部４の共振を妨げるモードで振動することを抑制する。また、連結部を設けることにより、分割ばね４１〜４５に発生する応力をより均一にすることができる。
【００５９】
本実施形態のように複数のスリット４０１〜４０４の各々には少なくとも１本の連結部が設けられ、連結部は、軸ＡＸ１から離れるにつれて本数が少なくなるように設けられることが好ましい。トーションばね部４において軸ＡＸ１から離れるにつれて連結部の本数が少なくなるように連結部を設けることにより、トーションばね部４の共振時の最大応力をより低く抑えることができる。
【００６０】
連結部は、本実施形態のように軸ＡＸ１を挟んで対称となるように設けられることが好ましい。連結部は、軸ＡＸ１を挟んで対称に設けられることにより、トーションばね部４の共振時に分割ばね４１〜４５がより安定しやすくなる。
【００６１】
光走査装置１００は、可動板構造体１と、ミラー部２００が設けられた可動板２を揺動させる駆動部２１と、光照射部２３とを備えるので、可動板構造体１のトーションばね部４全体に発生する応力をより小さく抑えた光走査装置を提供することができる。
【００６２】
本実施形態の可動板２は磁気力で揺動する電磁駆動型であるが、静電気力で揺動する静電駆動型であってもよい。
【００６３】
本実施形態の可動板構造体１は、エッチング加工やプレス加工で形成されることに限定されず、例えばMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成されてもよい。
【００６４】
本実施形態のトーションばね７にはスリット及び分割ばねが設けられていないが、トーションばね７にもスリット及び分割ばねを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  可動板構造体
１０  （第１の）開口部（空間）
１１  （第２の）開口部
２  可動板
２０  一表面
２００  ミラー部
３  磁石
４  トーションばね部
４１  （第１の）分割ばね
４２  （第２の）分割ばね
４３  （第３の）分割ばね
４４  （第４の）分割ばね
４５  （第５の）分割ばね
４０１  （第１の）スリット
４０２  （第２の）スリット
４０３  （第３の）スリット
４０４  （第４の）スリット
４１１〜４１４  連結部
４２１〜４２６  連結部
４３１〜４３６  連結部
５  磁石
６  枠部
６１  補強材
７  トーションばね
８  外枠
ＡＸ１  軸
ＡＸ２  軸
１００  光走査装置
２１  駆動部
２２  光操作部
２３  光照射部
２３１  レーザ（光源）
２３２  受光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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