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公開番号2024059146
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2022166639
出願日2022-10-18
発明の名称揺動装置
出願人ニデックインスツルメンツ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 26/10 20060101AFI20240423BHJP(光学)
要約【課題】可動部を揺動させる揺動装置において、可動部のチルト動作を高い共振周波数で行い、且つ、安定したチルト動作を行う。
【解決手段】揺動装置1の可動体3は、第1接続機構41を介して、支持体である中間可動枠8に対してX軸周り(第1軸周り)に揺動可能に支持される。第1接続機構41は、可動体3に対してX軸方向の両側でX軸方向に延びる一対の板ばね部10A、10Bを備える。一対の板ばね部10A、10Bのそれぞれは、Z軸方向を板厚方向とする第1平板部11と、Y軸方向を板厚方向とする第2平板部12を備える。第1平板部11と第2平板部12は、X軸方向から見て十字形、L字形、もしくはT字形のいずれかの形状に組み立てられている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
可動体および支持体と、
前記可動体と前記支持体とを接続する第１接続機構と、を有し、
前記可動体は、前記第１接続機構を介して、前記支持体に対して第１軸を中心とする第１軸周りの方向に揺動可能に支持され、
前記第１軸に沿う方向を第１軸方向とし、前記第１軸と交差する第２軸に沿う方向を第２軸方向とし、前記第１軸と交差し且つ前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、
前記第１接続機構は、前記可動体に対して前記第１軸方向の両側において前記第１軸方向に延びる一対の板ばね部を備え、
前記一対の板ばね部のそれぞれは、前記第３軸方向を板厚方向とする第１平板部と、前記第２軸方向を板厚方向とする第２平板部と、を備え、
前記第１平板部と前記第２平板部は、前記第１平板部の板厚方向の撓みが前記第２平板部により規制され、且つ、前記第２平板部の板厚方向の撓みが前記第１平板部により規制されるように組み立てられていることを特徴とする揺動装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記第１軸方向から見た場合に、前記第１平板部と前記第２平板部とが交差する交点と前記第１軸とが重なることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
【請求項３】
前記可動体を前記第１軸周りに揺動させる第１磁気駆動機構を有し、
前記第１磁気駆動機構は、前記可動体に配置される磁石を備え、
前記可動体は、前記第３軸方向の一方側に反射部材が固定され、且つ、前記第３軸方向の他方側に前記磁石が固定される板状の被固定部を備え、
前記一対の板ばね部は、前記被固定部から前記第１軸方向の両側へ延びていることを特徴とする請求項２に記載の揺動装置。
【請求項４】
前記第３軸方向を板厚方向とする平板状の前記被固定部と、前記被固定部の前記第１軸方向の両側において前記第１軸方向に延びる一対の前記第１平板部とが一体に形成された第１部材と、
前記被固定部の前記第３軸方向の他方側において前記第２軸方向を板厚方向として前記第１軸方向に延びる板状の中央部と、前記中央部の前記第１軸方向の両側において前記第１軸方向に延びる一対の前記第２平板部とが一体に形成された第２部材と、を備え、
前記第１部材および前記第２部材は、前記第１軸方向の両端が前記支持体に接続されることを特徴とする請求項３に記載の揺動装置。
【請求項５】
前記中央部は、前記磁石を介して前記被固定部に固定されることを特徴とする請求項４に記載の揺動装置。
【請求項６】
前記一対の第１平板部のそれぞれは、前記第１軸方向に延びるスリットを備え、
前記スリットに前記第２平板部が配置されることを特徴とする請求項４に記載の揺動装置。
【請求項７】
前記第２平板部は、前記第１平板部の前記第２軸方向の端部から前記第３軸方向に屈曲して延びていることを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体を揺動させる揺動装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザー光などの走査光を射出して反射光を検知し、反射光が戻ってくるまでの時間を計測することで対象物までの距離や方向、形状などを測定する計測装置が用いられている。この種の計測装置では、走査光を反射するミラーを所定の周波数で揺動させるチルト動作を行ってパルス光を射出する。
【０００３】
特許文献１には、ミラーを揺動させて走査光を反射する揺動装置（光スキャナ装置）が記載される。特許文献１の光スキャナ装置は、ミラーが配置される矩形の可動部と、可動部を囲む矩形枠状の固定部とを板バネで接続した揺動支持機構を備えており、可動部に配置されるコイルと固定部に配置される磁石とを備えた磁気駆動回路の駆動力により、ミラーが駆動される。
【０００４】
特許文献１の揺動支持機構では、可動部はミラーの面内方向と平行な回転軸線周りに回転可能に支持される。可動部と固定部とを接続する板バネは回転軸線上に配置され、可動部から回転軸線方向の両側に延びた一対の板バネが固定部に接続される。一対の板バネは、可動部の回転軸線方向の両側において、それぞれ、板厚方向に２枚ずつ重ねて配置される。ミラーを駆動する際は、可動部が共振状態となる共振周波数で磁気駆動回路を駆動することにより、可動部を大きく傾けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－３３００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の揺動支持機構は、単純な平板状の板バネを用いるため、回転軸線周りのチルト動作を行う際の共振周波数を増加させるには板バネの剛性を高くする必要がある。しかしながら、板バネの剛性を高くすると最大応力も高くなるため、可動部を駆動するために大きな駆動力が必要となり、可動部を駆動することが困難になってしまう。そのため、共振周波数を高くすることが困難である。
【０００７】
板バネの厚さを薄くすることにより、共振周波数を増加させつつ最大応力の増大を抑制することはできるが、その場合は板バネの厚さを薄くした弊害として、板厚方向の振動の共振周波数が低くなり、チルト動作の共振周波数に近づく。そのため、チルト動作の際に可動部が板厚方向に動きやすくなるので、チルト動作が不安定になるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、可動部のチルト動作を高い共振周波数で行うことができ、且つ、安定したチルト動作を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の揺動装置は、可動体および支持体と、前記可動体と前記支持体とを接続する第１接続機構と、を有し、前記可動体は、前記第１接続機構を介して、前記支持体に対して第１軸を中心とする第１軸周りの方向に揺動可能に支持され、前記第１軸に沿う方向を第１軸方向とし、前記第１軸と交差する第２軸に沿う方向を
第２軸方向とし、前記第１軸と交差し且つ前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向を第３軸方向とする場合に、前記第１接続機構は、前記可動体に対して前記第１軸方向の両側において前記第１軸方向に延びる一対の板ばね部を備え、前記一対の板ばね部のそれぞれは、前記第３軸方向を板厚方向とする第１平板部と、前記第２軸方向を板厚方向とする第２平板部と、を備え、前記第１平板部と前記第２平板部は、前記第１平板部の板厚方向の撓みが前記第２平板部により規制され、且つ、前記第２平板部の板厚方向の撓みが前記第１平板部により規制されるように組み立てられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、可動体の両側に第１軸方向に延びる一対の板ばね部を配置し、板ばね部を介して可動体を支持体に接続しているので、板ばね部を回転軸として第１軸周りに可動体を揺動させることができる。板ばね部は、交差する２枚の板ばね（平板部）を備えており、２枚の平板部が互いの撓みを規制するように組み立てられている。このようにすると、高い共振周波数で可動体を揺動させることを目的として、板ばね部が第１軸周りにねじれるときのばね定数を低くするために板ばね部の板厚を薄くした場合であっても、各平板部が板厚方向に撓みやすくなることを交差する平板部が突っ張ることにより規制することができる。これにより、板ばね部の板厚方向の振動の共振周波数が低くなって第１軸周りの共振周波数に近づくことを回避できる。従って、可動体が揺動する際に第１軸（揺動軸線）と交差する方向に可動体が動きやすくなって可動体の動き（第１軸周りの揺動運動）が不安定になることを回避できる。よって、可動体のチルト動作を高い共振周波数で行うことができ、且つ、安定したチルト動作を行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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