(57)【要約】【課題】簡単な構造で、反射板の回動中心のずれの発生を抑制できるようにする。【解決手段】フレーム２１と、その内側に配置された反射板２２と、フレーム２１の内縁の対向する位置からそれぞれ内方に延びて反射板２２の外縁との間をそれぞれ連結し、捩れ方向の可撓性を有する一対の連結部２３、２４とを備え、反射板２２の一端側に受けた外力により、連結部２３、２４を捩れ変形させて反射板２２を回動させる光スキャナにおいて、フレーム２１に固定され、反射板２２の一面２２ｂ側の連結部２３、２４間を結ぶ線と重なる部分に接触して、反射板２２の一面２２ｂ側への移動を規制する接触規制体３０を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム（２１）と、
前記フレームの内側に配置された反射板（２２）と、
前記フレームの内縁の対向する位置からそれぞれ内方に延びて前記反射板の外縁との間をそれぞれ連結し、捩れ方向の可撓性を有する一対の連結部（２３、２４）とを備え、
前記反射板の一端側に受けた外力により、前記連結部を捩れ変形させて前記反射板を回動させる光スキャナにおいて、
前記フレームに固定され、前記反射板の一面（２２ｂ）側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に接触して、前記反射板の前記一面側への移動を規制する接触規制体（３０）を設けたことを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分を反対面（２２ａ）側に押圧した状態で接触していることを特徴とする請求項１記載の光スキャナ。
【請求項３】
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に線接触することを特徴とする請求項１記載の光スキャナ。
【請求項４】
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に点接触することを特徴とする請求項１記載の光スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームの内側に、配置された反射板を捩れ変形自在な一対の連結部で回動可能に支持した光スキャナにおいて、駆動のための外力による回動中心の位置のずれを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の方向を変えるための光スキャナは、基本的に反射板を所定の回動軸を中心にして回動させる構造を有しているが、近年では、マイクロマシン技術を用い、シリコン等の結晶基板に対するエッチング処理により一体的に且つ小型に形成され、高速スキャンが可能なものが実現されている。
【０００３】
図１０は、このエッチング処理で形成された従来の光スキャナ１０の基本構造を示している。この光スキャナ１０は、上板１１ａ、下板１１ｂ、左板１１ｃ、右板１１ｄにより横長矩形の枠状に形成されたフレーム１１と、フレーム１１の内側に同心配置された横長矩形の反射板１２と、上板１１ａの内縁中央から反射板１２の上縁中央まで延び、捩れ変形できるように細く形成された連結部１３と、この連結部１３の延長線と重なるようにして、下板１１ｂの内縁中央から反射板１２の下縁中央まで延び、捩れ変形できるように細く形成された連結部１４とを有しており、この連結部１３、１４の捩れ変形により、反射板１２はフレーム１に対して連結部１３、１４の中心線を回動中心軸として回動できるようになっている。
【０００４】
そして、例えば、反射板１２の端部に対して、磁力や静電的あるいは機械的に軸回り方向の外力を付与することで、前述のように反射板１２を回動させることができる。
【０００５】
なお、上記構成の光スキャナは、例えば次の特許文献１、２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−０９２４０９号公報
【特許文献２】特開２００６−０１０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記構造の光スキャナでは、細く形成された連結部１３、１４が捩れ方向だけでなく、フレーム１１の表面に沿った方向やその表面に直交する方向へ撓んだり、伸縮する可撓性を有しているので、外力を受けて回動するときに、外力が回動軸について軸対称でなければ、外力に応じて反射板の回動軸が変位する可能性があった。
【０００８】
この変位は、反射板１２が、その反射板１２の外形および重量と、連結部１３、１４のバネ定数で決まる振動系の共振周波数付近で往復回動している場合には、その共振作用により抑えられるが、反射板を共振周波数から離れた周波数で往復回動させる場合や、所定角度毎に停止させて使用する場合には顕著となる。その変位は、反射光の光路のずれを引き起こすため、反射板で光を反射するときに問題となる。
【０００９】
例えば、図１１に示しているように、反射板１２を表側反射面１２ａ側から見て左側の端に裏側反射面１２ｂから垂直に外力Ｆを加えた場合、連結部１３、１４の捩れにより反射板１２自体はその右端が紙面奥側に、左端が紙面手前側に移動する、即ち、反射板１２は上方からみて反時計回りに回動するが、このとき、連結部１３、１４はその可撓性により紙面奥側に押されることになり、反射板１２の回動中心は、反射板１２の表側へ変位してしまう。
【００１０】
この変位量は外力Ｆに応じて大きくなり、回動の中心もそれに応じて大きくずれてしまうため、前述の反射光の光路のずれも拡大してしまい、反射光の標的における到達位置を高精度に安定化させることが困難となっていた。
【００１１】
本発明は、この問題を解決し、簡単な構造で、反射板と連結部で決まる共振周波数以外の周波数で反射板を回動させた場合でも、反射板の回動中心のずれの発生を抑制できるようにした光スキャナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光スキャナは、
フレーム（２１）と、
前記フレームの内側に配置された反射板（２２）と、
前記フレームの内縁の対向する位置からそれぞれ内方に延びて前記反射板の外縁との間をそれぞれ連結し、捩れ方向の可撓性を有する一対の連結部（２３、２４）とを備え、
前記反射板の一端側に受けた外力により、前記連結部を捩れ変形させて前記反射板を回動させる光スキャナにおいて、
前記フレームに固定され、前記反射板の一面（２２ｂ）側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に接触して、前記反射板の前記一面側への移動を規制する接触規制体（３０）を設けたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２の光スキャナは、請求項１記載の光スキャナにおいて、
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分を反対面（２２ａ）側に押圧した状態で接触していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３の光スキャナは、請求項１または請求項２記載の光スキャナにおいて、
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に線接触することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項４の光スキャナは、請求項１または請求項２記載の光スキャナにおいて、
前記接触規制体は、前記反射板の一面側の前記連結部間を結ぶ線と重なる部分に点接触することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明の光スキャナは、フレームに固定された接触規制体により、反射板の一面側の連結部間を結ぶ線と重なる部分に接触して、反射板の一面側へ移動を規制しているので、反射板の一端を一面側へ押す外力を受けたときの軸ずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態の光スキャナ２０の構造を示す図であり、図１（ａ）は、その全体図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面を示している。
【００１８】
これらの図において、光スキャナ２０は、上板２１ａ、下板２１ｂ、左板２１ｃ、右板２１ｄで矩形枠状に形成されたフレーム２１を有しており、そのフレーム２１の内側に横長矩形の反射板２２が同心に配置されている。なお、左板２１ｃ、右板２１ｄは反射板２２の表側反射面２２ａ側から見た方向で名付けている。
【００１９】
フレーム２１の上板２１ａと下板２１ｂの内縁の対向する中央の位置から反射板２２の上縁中央と下縁中央の間は、捩れ方向の可撓性をもつように細く形成された一対の連結部２３、２４によって連結されており、反射板２２の一方の端部にその表面２２ａまたは２２ｂと直交する方向の外力Ｆを与えることで、連結部２３、２４が捩れ変形し、その連結部２３、２４間を結ぶ線を中心にして反射板２２が回動することになる。
【００２０】
フレーム２１、反射板２２、連結部２３、２４は、半導体基板（例えばＳＯＩ基板）等に対するエッチング処理によって一体的に形成された、所謂ＭＥＭＳ構造を有しており、反射板２２の表面２２ａ、２２ｂの少なくとも一方は、光に対して高い反射率が得られるように形成されている。
【００２１】
なお、ここでは詳述しないが、反射板２２に対して外力Ｆを与える機構としては、反射板２２の表面２２ａ、２２ｂ上に設けた電極とそれに対向する位置に設けられた固定電極との間に電圧を印加したときに生じる静電的な吸引力を利用して反射板２２を回動させる静電駆動方式や、反射板２２側に設けた磁性体、磁石あるいは電磁石とそれに対向する位置に設けた電磁石あるいは磁石との磁気吸引力または反発力を利用して反射板２２を回動させる電磁駆動方式や、長手方向に移動する軸の先端で反射板２２の一端側表面を押して反射板２２を回動させる機械駆動式を用いることができる。
【００２２】
いずれの駆動方式を用いた場合であっても、反射板２２の一面側だけに力を付与する場合、前記した軸ずれの問題が生じるが、実施形態の光スキャナ２０では、フレーム２１に固定された接触規制体３０によりこの軸ずれの発生を抑制することができる。
【００２３】
即ち、接触規制体３０は、図２に示しているように、フレーム２１の縦寸法とほぼ等しい長さの縦長矩形の基部３１と、基部３１の上端、下端から一面側に同一距離突出する腕部３２、３３と、基部３１の一面３１ａ側中央に突設された規制突起３５とを有している。
【００２４】
ここで、規制突起３５は、縦方向に延びた三角柱状で鋭角に突設されており、基部３１の一面３１ａから頂部３５ａまでの距離は、腕部３２、３３の前後方向の長さ（基部３１の一面３１ａから端面３２ａ、３３ａまでの距離）と等しいあるいは僅かに長く設定されている。
【００２５】
接触規制体３０は、前記したフレーム２１、反射板２２および連結部２３、２４からなるスキャナ本体部分と同様に、半導体基板（例えばＳＯＩ基板）等に対するエッチング処理によって一体的に形成されており、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａがフレーム２１の上板２１ａの中央部、下板２１ｂの中央部に当接し、規制突起３５の頂部３５ａが、反射板２２の表側反射面２２ａで連結部２３、２４間を結ぶ線と重なる部分に線接触し、その接触部分を軸にして回動でき、その接触部分の表側反射面２２ａ側への移動が規制された状態でフレーム２１に対して接着固定されている。
【００２６】
ただし、接着剤の厚みにより接触規制体３０の規制突起３５と反射板２２との間に隙間が生じたり、接触圧がばらつかないように、接着箇所が選ばれている。
【００２７】
このような構造を有しているため、実施形態の光スキャナ２０では、図３（ａ）の静止状態から、例えば同図（ｂ）のように反射板２２の裏側反射面２２ｂ側の一端（図で左端）に押す方向の外力Ｆを加えた場合、反射板２２の表側反射面２２ａの中央部は接触規制体３０の規制突起３５の頂部３５ａと接触しており、その接触部分を中心にして回動することになり、回動中心の表側反射面２２ａ側への移動は抑制され、軸ずれは生じない。
【００２８】
また、図３（ｃ）のように、反射板２２の裏側反射面２２ｂ側の他端（図で右端）に押す方向の外力Ｆを加えた場合も同様に、反射板２２の中心部の表側反射面２２ａ側への移動は接触規制体３０によって抑制され、軸ずれは生じない。
【００２９】
したがって、この光スキャナ２０に対して、裏側反射面２２ｂ側から表側反射面２２ａ側へ押す方向の外力Ｆを与える場合、その外力Ｆによる反射板２２の回動中心のずれが無い状態にすることができ、安定なスキャンが可能となる。
【００３０】
この光スキャナ２０に入射する光は、例えば図３の点線のように反射板２２の表側反射面２２ａ側に入射させるだけでなく、一点鎖線で示しているように裏側反射面２２ｂ側に入射して使用することもでき、いずれの場合でも軸ずれが抑制されて安定な光反射作用が得られる。
【００３１】
また、基部３１の一面３１ａから頂部３５ａまでの距離が、腕部３２、３３の前後方向の長さ（基部３１の一面３１ａから端面３２ａ、３３ａまでの距離）より僅かに大きく設定されている場合、反射板２２の規制突起３５の頂部３５ａに接触している部分は、常に裏側反射面２２ｂ側へ僅かに押圧された状態となり、接触状態が常に維持され、軸ずれがより発生しにくくなる。
【００３２】
この実施形態では、接触規制体３０の規制突起３５の縦長の頂部３５ａが、反射板２２の回動の中心部に対して線接触している場合について説明したが、図４の接触規制体３０のように、縦に並んだ複数（この例では２個）の規制突起３５の先端部３５ａを点接触させてもよい。なお、この例では半円状の規制突起３５を示しているが角錐状、円錐状でもよい。また、外力が反射板２２の高さ方向の中心位置に加わる場合には、連結部２３、２４間を結ぶ線と重なる部分の中心位置１点だけに規制突起を点接触させることも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、接触規制体３０が先端鋭角の三角柱状の規制突起３５の頂部３５ａを反射板２２に接触させて、反射板２２の裏側反射面２２ｂ側の両端に外力Ｆを選択的に与えられるようにしていたが、反射板２２の裏側反射面２２ｂ側の一端側だけに外力Ｆが与えられる場合には、例えば図５のような矩形の規制突起３５を有する接触規制体３０を用い、そのエッジ３５ａを、図６のように反射板２２の表側反射面２２ａの連結部２３、２４間を結ぶ線と重なる部分に線接触させて、その移動を規制してもよい。
【００３４】
なお、前記したようにフレーム２１に接触規制体３０の腕部３２、３３を接着剤で固定する方法としては、その接着剤の厚みによって規制突起３５の頂部３５ａと反射板２２との間に隙間を生じさせないものであれば任意の方法が採用できる。
【００３５】
その一つの有効な方法として、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ｂと隣り合う外周面と、フレーム２１との間を接着剤により固定する方法がある。
【００３６】
例えば、図７のように、腕部３２、３３の左右の側面とフレーム２１の表面とが交わる部分に接着剤１００を塗布して固着させることで、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａとフレーム２１との間に接着剤を挟むことなく接触規制体３０をフレーム２１に固定することができる。なお、図７では腕部３２、３３の外周面のうち左右の側面とフレーム２１の表面との間に接着剤１００を塗布しているが、外周面のうち上面および下面とフレーム２１の表面や側面（端面）との間に接着剤１００を塗布してもよく、全ての外周面とフレーム２１の表面および側面（端面）との間に接着剤１００を塗布して固着してもよい。
【００３７】
また、図８のように、接着固定のための直交する２面１０１ａ、１０１ｂを有する補助材１０１を用い、腕部３２、３３の外周の一面と補助材１０１の一面１０１ａとの間およびフレーム２１の表面と補助材１０１の他面１０１ｂとの間を接着剤１００で固定することで、接着面積を広げることができ、より堅固に固定することができる。
【００３８】
また、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａをフレーム２１の表面に接着する場合には、例えば図９（ａ）、（ｂ）のように、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａに陥没部３７を設け、この陥没部３７が埋まるように接着剤１００を塗布して、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａをフレーム２１の表面に密着させることで、両者を固着させることもできる。
【００３９】
ただし、図９（ａ）のように陥没部３７が腕部３２、３３の外周まで延びていない場合、接着剤１００が陥没部３７から溢れて腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａとフレーム２１の表面との間に入り込まないように接着剤１００の量を管理する必要がある。また、図９（ｂ）のように、陥没部３７を腕部３２、３３の外周面まで延びた溝状にすれば、たとえ接着剤１００の量が多くても、腕部３２、３３をフレーム２１側に押圧することで、余分な接着剤を溝状の陥没部３７の端から追い出すことができ、接着剤１００の量の管理という面では有利である。
【００４０】
また、上記のような陥没部３７は、フレーム２１側にも設けることができる。例えば図９（ｃ）のようにフレーム２１の表面に溝状の陥没部３７′を設けてもよい。さらに、接触規制体３０の腕部３２、３３とフレーム２１の双方に陥没部３７、３７′を設けてもよい。上記した各接着固定方法は一例であって、本発明を限定するものではない。
【００４１】
また、前述した基板３１の一面３１ａから頂部３５ａまでの距離が、腕部３２、３３の前後方向の長さ（基板３１の一面３１ａから端面３２ａ、３３ａまでの距離）より大きく設定されている場合において、その長さの差分を超えない範囲の厚さであれば、腕部３２、３３の端面３２ａ、３３ａとフレーム２１の表面との間に接着剤の層を形成させ、両者を固着することもできる。
【００４２】
さらに、ここでは接着剤を例として挙げたが、固着の手段は、半田付け、部材同士の直接接合や陽極接合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の構造を示す図
【図２】実施形態の要部の図
【図３】実施形態の動作説明図
【図４】接触規制体の変形例を示す図
【図５】接触規制体の変形例を示す図
【図６】図５の接触規制体を用いた実施形態の動作説明図
【図７】接触規制体のフレームに対する固着方法の一例を示す図
【図８】接触規制体のフレームに対する固着方法の一例を示す図
【図９】接触規制体のフレームに対する固着方法の一例を示す図
【図１０】従来の光スキャナの基本構造図
【図１１】外力を受けたときの動作を示す図
【符号の説明】
【００４４】
２０……光スキャナ、２１……フレーム、２２……反射板、２３、２４……連結部、３０……接触規制体、３１……基部、３２、３３……腕部、３５……規制突起、３７……陥没部、１００……接着剤、１０１……補助材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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