JP7638560B2 - 反射体スキャナ - Google Patents

Description

本発明は、反射体の向きを走査する反射体スキャナに関する。

このような反射体スキャナとして、受光した光を、互いに直交した２軸方向に走査しつつ反射させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造を有する駆動装置が知られている。

また、当該駆動装置として、第１の方向に沿って並置する３つの開口部が設けられている板状であり且つ矩形状の第１の可動部と、反射面を備えた第２の可動部と、支持体と、を有するものが提案されている（特許文献１参照）。

第２の可動部は、第１の可動部の中央の開口部内において、第１の方向に伸張する一対の第１のトーションバーによって支持されている。支持体は、第１の方向と直交する第２の方向に伸張する一対の第２のトーションバーによって第１の可動部を支持する。

第１の可動部の表面上には、中央の開口部を囲むように配線された第１のコイル、及び第１の可動部の四辺の端部に沿って３つの開口部を囲むように配線された第２のコイルが配置されている。また、第１の可動部の３つの開口部のうちの両端の開口部には、第１の一対の磁石によって互いに異なる極性に磁化された一対の磁性部材の各々が設けられている。尚、当該一対の磁石は、第１の可動部の中央の開口部の下方に配置されている。更に、支持体の周囲において、第２のコイルにおける第２の方向に沿った一対の区間の近傍に、互いに極性の異なる面を向けた一対の第２の磁石が配置されている。

かかる構成により、第１のコイルに断続的に電流を流すことで、第１の可動部上における、第１のコイルが配置されており且つ磁性部材に沿った領域（第１領域と称する）に力が掛かり、それに伴い第２の可動部が第１のトーションバーを中心軸として揺動する。また、第２のコイルに断続的に電流を流すことで、第１の可動部上において、第２のコイルが配置されており且つ第２の磁石に沿った領域（第２領域と称する）に力が掛かり、それに伴い第２の可動部が第２のトーションバーを中心軸として揺動する。これにより、第２の可動部の反射面の向きが第１及び第２の方向に走査され、受光した光を２軸方向に走査することが可能となる。

特許第６７２６３５６号

ところで、特許文献１に記載の駆動装置では、第１の可動部の四辺の端部における第２の磁石が隣接する辺に沿った領域には、第２のコイルのみならず第１のコイルも配線されている。そこで、当該駆動装置では、第１のコイルに流れる電流に伴い、この領域に掛かる力、いわゆるクロストークを防ぐ為に、当該領域における、第１のコイルが配線されている区間を省いた４つの箇所に分割して第２の磁石を配置するようにしている。

よって、かかる駆動装置を構築するにあたり、第１の一対の磁石の他に４つの第２の磁石、つまり６系統の磁石を用意し、夫々を分散して設置しなければならないので、部品点数の増加及び構造の複雑化を招き製造コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、製造コスト及びクロストークを抑えることが可能な反射体スキャナを提供することを目的とする。

本発明に係る反射体スキャナは、１の面に沿って延在する枠状部分を有し、かつ前記１の面に沿った第１の軸回りに回動可能に保持されたフレームと、前記１の面に沿った第２の軸に沿って伸張する第１の弾性部材を介して前記フレームの内側に接続されているミラー部と、前記フレームを前記第２の軸を中心軸とした回転の方向に回動させる第１の駆動部と、前記フレームを前記第１の軸を中心軸とした回転の方向に回動させる第２の駆動部と、を含み、前記フレームは、前記フレームの内側で前記第１の軸を挟むように伸張しており、前記フレームの前記第２の軸を挟んで対向する部分に渡された一組の橋渡し部を有し、前記第１の駆動部は、前記第１の軸上において前記フレームを挟むように互いに対向して配置された第１の磁石対と、前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの一方の磁石に近接した１の橋渡し部と前記枠状部分の前記１の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の一方側の部分と、によって形成される第１の環状部分に配線されている第１のコイルと、前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの他方の磁石に近接した他の橋渡し部と前記枠状部分の前記他の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の他方側の部分とによって形成される第２の環状部分に配線されている第２のコイルと、を含み、前記第２の駆動部は、前記第２の軸上において前記フレームの前記一組の橋渡し部の間の領域を挟むように互いに対向して配置された第２の磁石対と、前記枠状部分の前記一組の橋渡し部の間の領域に少なくとも配線されている第３のコイルと、を含む。

また、本発明に係る反射体スキャナは、１の面に沿って延在する枠状部を有し、かつ前記１の面に沿った第１の軸回りに回動可能に保持されたフレームと、前記１の面に沿った第２の軸に沿って伸張する第１の弾性部材を介して前記フレームの内側に接続されているミラー部と、前記フレームを挟むように互いに対向して配置された磁石対と、前記フレームの枠状部及び前記一組の橋渡し部に配線されたコイルと、前記第１の環状部分による枠の内側に設置されている第１の支柱と、前記第２の環状部分による枠の内側に設置されている第２の支柱と、を含み、前記フレームは、前記フレームの内側で前記第１の軸を挟むように伸張しており、前記フレームの前記第２の軸を挟んで対向する部分に渡された一組の橋渡し部を有し、前記第１の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記一組の橋渡し部のうちの一方の橋渡し部に接続されており、前記第２の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記一組の橋渡し部のうちの他方の橋渡し部に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、４つの磁石を用いることで、弾性部材を介してミラー部が接続されているフレームを第２軸を中心軸とした回転の方向に回動させるべくコイルに流す駆動電流が、当該フレームを第１軸を中心軸とした回転の方向に回動させる力に与える影響（クロストーク）を抑えて、ミラー部を２軸方向に揺動させることができる。

よって、本発明によれば、装置規模及び製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明に係る第１の実施例による反射体スキャナ２００の上面図である。 反射体スキャナ２００の側面図である。 反射体スキャナ２００の各コイルに流れる電流の方向、磁界の方向及びローレンツ力の方向を示す反射体スキャナ２００の上面図である。 本発明に係る第２の実施例による反射体スキャナ３００の上面図である。 反射体スキャナ３００の側面図である。 反射体スキャナ３００の各コイルに流れる電流の方向、磁界の方向及びローレンツ力の方向を示す反射体スキャナ３００の上面図である。 本発明に係る第３の実施例による反射体スキャナ４００の上面図である。 本発明に係る第４の実施例による反射体スキャナ５００の上面図である。 反射体スキャナ５００の側面図である。 本発明に係る第５の実施例による反射体スキャナ６００の上面図である。 本発明に係る反射体スキャナ６００の変形例としての反射体スキャナ７００の上面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１Ａは、本発明に係る第１の実施例による反射体スキャナ２００を上方から眺めた上面図であり、図１Ｂは、当該反射体スキャナ２００を図１Ａに示す白抜き矢印の方向から眺めた側面図である。

反射体スキャナ２００は、反射面を有するミラー部ＭＲが第１軸Ｊ１、及び当該第１軸Ｊ１と直交する第２軸Ｊ２を夫々回転の中心軸とした２軸方向に揺動するように構成された、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、反射体スキャナ２００は、フレーム２０、支柱２１ａ及び２１ｂ、第１磁石としての一対の磁石３１ａ及び３１ｂ、第２磁石としての一対の磁石３２ａ及び３２ｂ、及び基台４０を有する。

フレーム２０は、第１軸Ｊ１の方向に沿って並置する開口部Ｏａ、Ｏｓ、及びＯｂにより、フレーム２０の一方の面の外縁に沿って延在する枠状部ＦＲと、開口部Ｏａと開口部Ｏｓとの間の橋渡し部Ｂａ及び開口部Ｏｂと開口部Ｏｓとの間の橋渡し部Ｂｂからなる１組の橋渡し部と、に区画分けされる。つまり、フレーム２０は、外縁に沿って延在する枠状部ＦＲと、第１軸Ｊ１を挟むように夫々伸張する枠状部ＦＲ同士を、第２軸Ｊ２を挟んで対向する部分にて渡す、つまり連結する一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）と、から構成される。

尚、フレーム２０において、上記した１組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）のうちで磁石３１ａに近い方の橋渡し部Ｂａと、開口部Ｏａの周囲の枠状部ＦＲと、からなる環状の領域を環状領域Ｒａと称する。更に、フレーム２０において、上記した１組の橋渡し部のうちで磁石３１ｂに近い方の橋渡し部と、開口部Ｏｂの周囲の枠状部ＦＲと、からなる環状の領域を環状領域Ｒｂと称する。

開口部Ｏｓ内、つまり橋渡し部ＢａとＢｂとの間の領域には、第２軸Ｊ２に沿って伸張しているトーションバーＴ１ａ及びＴ１ｂを介して上記フレーム２０の枠状部ＦＲと接続されているミラー部ＭＲが設置されている。

開口部Ｏａ内、つまり、環状領域Ｒａの内側には、第１軸Ｊ１に沿って伸張しているトーションバーＴ２ａを介してフレーム２０の枠状部ＦＲと接続されている支柱２１ａが設置されている。

開口部Ｏｂ内、つまり、環状領域Ｒｂの内側には、第１軸Ｊ１に沿って伸張している弾性部材としてのトーションバーＴ２ｂを介して、フレーム２０の枠状部ＦＲと接続されている支柱２１ｂが設置されている。尚、トーションバーＴ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ及びＴ２ｂは夫々弾性部材からなる。

環状領域Ｒａの環状部には、ループ状又は螺旋状に配線されたコイルＬ１が配置されている。コイルＬ１を為す配線の一端及び他端は、トーションバーＴ２ａの表面、支柱２１ａ及び基台４０各々の内部に配線された一対の配線を介して電源回路５０に接続されている。

環状領域Ｒｂの環状部には、ループ状又は螺旋状に配線されたコイルＬ２が配置されている。コイルＬ２を為す配線の一端及び他端は、トーションバーＴ２ｂの表面、支柱２１ｂ及び基台４０各々の内部に配線された一対の配線を介して電源回路５０と接続されている。

更に、一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）の間の領域（以下、中央領域とも称する）には、ループ状又は螺旋状にミラー部ＭＲを囲むように、枠状部ＦＲ及び一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）に配線されたコイルＬ３（破線にて示す）が配置されている。コイルＬ３を為す配線の一端は、枠状部ＦＲ、トーションバーＴ２ａの表面、支柱２１ａ及び基台４０の内部に設置された配線を介して、電源回路５０と接続されている。また、コイルＬ３を為す配線の他端は、枠状部ＦＲ、トーションバーＴ２ｂの表面、支柱２１ｂ及び基台４０の内部に設置された配線を介して電源回路５０と接続されている。支柱２１ａ及び２１ｂは、基台４０に設置されている。尚、支柱２１ａ及び２１ｂでの配線については、当該支柱としてＴＳＶ（シリコン貫通電極）を採用することでその内部に配線しても良いが、当該支柱の表面にボンディングパッドを設け、ワイヤーボンディングにてフレーム２０及び磁石（３１ａ、３１ｂ）の上方を跨いで外部に導出するようにしても良い。

すなわち、図１Ａに示すように、フレーム２０では、環状領域ＲａにコイルＬ１が設置されており、環状領域ＲｂにコイルＬ２が設置されている。更に、環状領域Ｒａと環状領域Ｒｂとの間の中央領域、つまり、上記した１組の橋渡し部の間の領域には、ミラー部ＭＲ及び第３のコイルＬ３が設置されている。尚、コイルＬ３は、少なくとも一対の磁石３２ａ及び３２ｂによって挟まれた領域を横切るように磁石３２ａ又は３２ｂに近接して配線された配線区間を含んでいる。

電源回路５０は、ミラー部ＭＲを第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向に揺動させる為の交流電流である第１の駆動電流をコイルＬ１及びＬ２に夫々供給する。更に、電源回路５０は、ミラー部ＭＲを第１軸Ｊ１を中心軸とした回転の方向に揺動させる為の交流電流である第２の駆動電流をコイルＬ３に供給する。尚、図１Ｂでは、電源回路５０を基台４０から離間した位置に設置しているが、基台４０に直に設置しても良い。

磁石３１ａ、３１ｂ、３２ａ及び３２ｂは、フレーム２０の各辺に近接した外周の位置に夫々１つずつ配置されるように基台４０上に設置されている。尚、磁石３１ａ、３１ｂ、３２ａ及び３２ｂ各々の基台４０の表面からの高さは、基台４０からフレーム２０表面までの高さ以上である。

また、第１の磁石対としての磁石３１ａ及び３１ｂは、第１軸Ｊ１上において互いに極性の異なる面を向けた状態でフレーム２０を挟むように基台４０に設置されている。

また、第２の磁石対としての磁石３２ａ及び３２ｂは、第２軸Ｊ２上において互いに極性の異なる面を向けた状態でフレーム２０を挟むように基台４０に設置されている。

尚、磁石３２ａ及び３２ｂ各々の第１軸Ｊ１の方向に沿った方向での長さは、中央領域、つまり一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）の間の領域を少なくとも挟むことができる程度の長さとする。

以下に、反射体スキャナ２００の動作について、図２を参照しつつ説明する。

尚、図２は、ある１時点において反射体スキャナ２００の各コイルに流れる電流の方向、磁界の方向及びローレンツ力の方向を記号又は矢印で示す反射体スキャナ２００の上面図である。

電源回路５０は、交流電流である駆動電流ｉ１をコイルＬ１に供給すると共に、当該駆動電流ｉ１の位相を反転させた交流電流である駆動電流ｉ１ｅをコイルＬ２に供給する。これにより、ある１時点において、コイルＬ１には駆動電流ｉ１が例えば図２の矢印に示すように時計方向に流れ、コイルＬ２には駆動電流ｉ１ｅが例えば図２の矢印に示すように時計方向に流れる。

よって、磁石３１ａによる磁界Ｂ１（白抜き矢印に示す）、及び当該磁界Ｂ１を横切る駆動電流ｉ１（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の左端部には第１のローレンツ力が掛る。更に、磁石３１ｂによる磁界Ｂ１ｅ（白抜き矢印に示す）、及び当該磁界Ｂ１ｅを横切る駆動電流ｉ１ｅ（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の右端部には第２のローレンツ力が掛る。この際、第１のローレンツ力が掛る方向及び第２のローレンツ力が掛る方向は互いに逆方向、つまり、第１及び第２のローレンツ力のうちの一方がフレーム２０の表面が向く方向に掛る場合には、他方はフレーム２０の裏面が向く方向に掛る。これにより、フレーム２０には、当該フレーム２０を第２軸Ｊ２を中心軸として回転させる力（偶力）が掛かる。更に、駆動電流ｉ１及びｉ１ｅは交流電流であるので、フレーム２０の右端部及び左端部に夫々掛るローレンツ力の方向は、互いに逆方向の状態を維持しつつ、交流電流の周波数に対応した周期で反転する。

これにより、フレーム２０は第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向を交流電流の周波数に対応した周期で反転させ、その慣性力を受けたトーションバーＴ１ａ及びＴ１ｂが捩れることで、ミラー部ＭＲが第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向において揺動する。

ところで、コイルＬ１（Ｌ２）の橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）で流れる駆動電流の向きは、フレーム２０の左（右）端部側の枠状部ＦＲに流れる駆動電流とは逆向きになる。よって、図２に示す磁界Ｂ１（Ｂ１ｅ）に伴い橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）に掛るローレンツ力は、フレーム２０の左（右）端部に掛るローレンツ力に対して逆方向、つまりフレーム２０の回転動作を妨げる方向となる。しかしながら、橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）から磁石３１ａ（３１ｂ）までの距離は、フレーム２０の左（右）端部の枠状部ＦＲから当該磁石３１ａ（３１ｂ）までの距離よりも長い。よって、磁石３１ａ（３１ｂ）によって生じる橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）での磁界ｂ１（ｂ１ｅ）は、磁界Ｂ１（Ｂ１ｅ）に比べて小さいので発生トルクも小さく、フレーム２０の回転動作を妨げる影響は小さい。

また、反射体スキャナ２００では、電源回路５０が、交流電流である駆動電流ｉ２をコイルＬ３に供給する。これにより、ある１時点において、コイルＬ３には駆動電流ｉ２が、枠状部ＦＲにおいて図２の矢印に示す方向に流れる。

よって、磁石３２ａによる磁界Ｂ２（白抜き矢印に示す）及び当該磁界Ｂ１を横切る駆動電流ｉ２（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の上端部の枠状部ＦＲには第３のローレンツ力が掛る。更に、磁石３２ｂによる磁界Ｂ２ｅ（白抜き矢印に示す）及び当該磁界Ｂ２ｅを横切る駆動電流ｉ２（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の下端部の枠状部ＦＲには第４のローレンツ力が掛る。この際、第３のローレンツ力が掛る方向及び第４のローレンツ力が掛る方向は互いに逆方向、つまり、第３及び第４のローレンツ力のうちの一方がフレーム２０の表面が向く方向に掛る場合には、他方はフレーム２０の裏面が向く方向に掛る。これにより、フレーム２０には、当該フレーム２０を第１軸Ｊ１を中心軸として回転させる力（偶力）が掛かる。更に、駆動電流ｉ２は交流電流であるので、フレーム２０の上端部及び下端部に夫々掛るローレンツ力の方向は、互いに逆方向の状態を維持しつつ、交流電流の周波数に対応した周期で反転する。

これにより、フレーム２０は第１軸Ｊ１を中心軸とした回転の方向を交流電流の周波数に対応した周期で反転させ、その慣性力を受けたトーションバーＴ２ａ及びＴ２ｂが捩れることで、ミラー部ＭＲが第１軸Ｊ１を中心軸とした回転の方向において揺動する。

ところで、橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）に掛かる磁界ｂ１（ｂ１ｅ）と、磁界ｂ１（ｂ１ｅ）を横切ってコイルＬ３に流れる駆動電流ｉ２とによれば、橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）にも、フレーム２０を第２軸Ｊ２を中心軸として回転させる偶力がクロストークとして掛かる。しかしながら、前述したように、橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）から磁石３１ａ（３１ｂ）までの距離は、フレーム２０の左（右）端部から当該磁石３１ａ（３１ｂ）までの距離よりも長い。更に、橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）から第２軸Ｊ２までの距離が短いことから、当該橋渡し部Ｂａ（Ｂｂ）に掛かる発生トルクは小さく、クロストークの影響も小さい。

尚、図１Ａに示す実施例では、フレーム２０には１組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）が設けられているが、フレーム２０に設ける橋渡し部の数は２つに限定されない。つまり、フレーム２０に、ミラー部ＭＲを囲む１組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）が形成されていれば、橋渡し部の数は３つ以上の複数であっても構わない。

要するに、反射体スキャナ２００は、以下のフレーム、ミラー部、第１及び第２の駆動部を含む構成を採用することで、当該ミラー部を２軸方向に揺動させる。

つまり、フレーム（２０）は、１の面に沿って延在する枠状部分（ＦＲ）を有し、かつその１の面に沿った第１の軸（Ｊ１）回りに回動可能に保持されている。フレームは、自身の内側で第１の軸を挟むように伸張しており、上記１の面に沿った第２の軸（Ｊ２）を挟んで対向する部分に渡された一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）を有する。ミラー部（ＭＲ）は、上記１の面に沿った第２の軸に沿って伸張する第１の弾性部材（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ）を介してフレームの内側に接続されている。第１の駆動部（３１ａ、３１ｂ、Ｌ１、Ｌ２）は、フレームを第２の軸を中心軸とした回転の方向に回動させ、第２の駆動部（３２ａ、３２ｂ、Ｌ３）は、フレームを第１の軸を中心軸とした回転の方向に回動させる。ここで、第１の駆動部は、第１の軸上においてフレームを挟むように互いに対向して配置された第１の磁石対（３１ａ、３１ｂ）と、フレームに配線された第１及び第２のコイルと、を含む。第１のコイル（Ｌ１）は、ミラー部よりも第１の磁石対（３１ａ、３１ｂ）のうちの一方の磁石（３１ａ）に近接した１の橋渡し部（Ｂａ）と、枠状部分（ＦＲ）の当該１の橋渡し部よりも第１の磁石対の一方側の部分と、によって形成される第１の環状部分（Ｒａ）に配線されている。第２のコイル（Ｌ２）は、ミラー部よりも第１の磁石対（３１ａ、３１ｂ）のうちの他方の磁石（３１ｂ）に近接した他の橋渡し部（Ｂｂ）と、枠状部分（ＦＲ）の他の橋渡し部よりも第１の磁石対の他方側の部分と、によって形成される第２の環状部分（Ｒｂ）に配線されている。

かかる構成によれば、４つの磁石を用いることで、フレームを第２軸を中心軸とした回転の方向に回動させるべく第１及び第２のコイルに流れる駆動電流（ｉ１、ｉ１ｅ）が、フレームを第１軸を中心軸とした回転の方向に回動させる力に影響を与えるというクロストークを抑えて、ミラー部を２軸方向に揺動させることが可能となる。

よって、本発明によれば、６つの磁石が必要となる特許文献１に記載の駆動装置に比べて、装置規模及び製造コストを抑えることが可能となる。

図３Ａは、本発明に係る第２の実施例による反射体スキャナ３００を上方から眺めた上面図であり、図３Ｂは、当該反射体スキャナ３００を図３Ａに示す白抜き矢印の方向から眺めた側面図である。

尚、反射体スキャナ３００では、磁石３１ｂにおける磁石３１ａと対向する面の極性（例えばＳ極）が、反射体スキャナ２００の磁石３１ｂ（例えばＮ極）とは逆極性となるように、磁石３１ｂを基台４０に設置している。すなわち、反射体スキャナ３００では、第１の磁石対としての磁石３１ａ及び３１ｂ同士の対向面が互いに同一極性となるように、夫々が基台４０に設置されている。

更に、反射体スキャナ３００では、反射体スキャナ２００に含まれる電源回路５０に代えて電源回路５０Ａを採用している。尚、上記した点を除く他の構成は反射体スキャナ２００と同一であるので、当該他の構成についての説明は省略する。

以下に、反射体スキャナ３００の動作について、図４を参照しつつ説明する。

尚、図４は、ある１時点において反射体スキャナ３００の各コイルに流れる電流の方向、磁界の方向及びローレンツ力の方向を記号又は矢印で示す反射体スキャナ３００の上面図である。

電源回路５０Ａは、交流電流である駆動電流ｉ２をコイルＬ３に供給する。更に、電源回路５０Ａは、交流電流である駆動電流ｉ１をコイルＬ１に供給すると共に、当該駆動電流ｉ１と同一位相の交流電流である駆動電流ｉ１ｅをコイルＬ２に供給する。これにより、ある１時点において、コイルＬ１には駆動電流ｉ１が例えば図４の矢印に示すように時計方向に流れ、コイルＬ２には駆動電流ｉ１ｅが例えば図４の矢印に示すように反時計方向に流れる。

よって、磁石３１ａによる磁界Ｂ１（白抜き矢印に示す）、及び当該磁界Ｂ１を横切る駆動電流ｉ１（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の左端部の枠状部ＦＲには第１のローレンツ力が掛る。更に、磁石３１ｂによる磁界Ｂ１ｅ（白抜き矢印に示す）、及び当該磁界Ｂ１ｅを横切る駆動電流ｉ１ｅ（黒矢印にて示す）に応じて、フレーム２０の右端部の枠状部ＦＲには第２のローレンツ力が掛る。この際、第１のローレンツ力が掛る方向及び第２のローレンツ力が掛る方向は互いに逆方向、つまり、第１及び第２のローレンツ力のうちの一方がフレーム２０の表面が向く方向に掛る場合には、他方はフレーム２０の裏面が向く方向に掛る。これにより、フレーム２０には、当該フレーム２０を第２軸Ｊ２を中心軸として回転させる力（偶力）が掛かる。更に、駆動電流ｉ１及びｉ１ｅは交流電流であるので、フレーム２０の右端部及び左端部に夫々掛るローレンツ力の方向は、互いに逆方向の状態を維持しつつ、交流電流の周波数に対応した周期で反転する。

これにより、フレーム２０は第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向を交流電流の周波数に対応した周期で反転させ、その慣性力を受けたトーションバーＴ１ａ及びＴ１ｂが捩れることで、ミラー部ＭＲが第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向において揺動する。

つまり、反射体スキャナ３００においても反射体スキャナ２００と同様に、ミラー部ＭＲを第２軸Ｊ２を中心軸とした回転の方向において揺動させることができる。

尚、駆動電流ｉ２、第２の磁石対（３２ａ、３２ｂ）及びコイルＬ３による、ミラー部ＭＲの第１軸Ｊ１を中心軸とした揺動動作については、前述した反射体スキャナ２００の場合と同様であるので、その説明は省略する。

ところで、図３Ａ及び図３Ｂに示す構成によれば、コイルＬ３に流れる駆動電流ｉ２及び磁石３１ａ（３１ｂ）からの磁界ｂ１（ｂ１ｅ）によって、橋渡し部Ｂａ及びＢｂに夫々掛るローレンツ力の方向は、互いに同一となる。よって、コイルＬ３に流れる駆動電流ｉ２に応じて、上記した両領域に掛るローレンツ力は、第２軸Ｊ２を中心軸とした回転動作に対しては偶力とはならない。

よって、反射体スキャナ３００では、コイルＬ３に流れる駆動電流ｉ２による、第２軸Ｊ２を中心軸としたフレーム２０の回転動作に与える影響、つまりクロストークは生じない。

図５は、本発明に係る第３の実施例による反射体スキャナ４００を上方から眺めた上面図である。

尚、反射体スキャナ４００では、図３Ａに示される反射体スキャナ３００の磁石３２ａ及び３２ｂに代えて磁石３２ａＸ及び３２ｂＸを採用し、コイルＬ３に代えてコイルＬ３Ａを採用した点を除く他の構成は、反射体スキャナ３００と同一である。

そこで、以下に第２の磁石対としての磁石３２ａＸ及び３２ｂＸ、及びコイルＬ３Ａの構成を中心に、当該構成を採用した反射体スキャナ４００で為される動作について説明する。

図５の破線にて示すように、コイルＬ３Ａは、フレーム２０の表面上において、ミラー部ＭＲ、コイルＬ１及びＬ２が配置されている領域を囲むように、ループ状又は螺旋状にてフレーム２０の枠状部に配線されている。コイルＬ３Ａを為す配線の一端は、トーションバーＴ２ａの表面、支柱２１ａ及び基台４０各々の内部に設置された配線を介して、電源回路５０Ａと接続されている。また、当該コイルＬ３Ａを為す配線の他端は、トーションバーＴ２ｂの表面、支柱２１ｂ及び基台４０各々の内部に設置された配線を介して、電源回路５０Ａと接続されている。

磁石３２ａＸ及び３２ｂＸは、図５に示すように、コイルＬ３Ａの配線のうちで第１軸Ｊ１の方向に沿って配線されている配線区間を挟むようにフレーム２０の外部に夫々配置されている。

尚、反射体スキャナ４００では、図５に示すように、橋渡し部Ｂａ及びＢｂにはコイルＬ１及びＬ２のみが配線されており、コイルＬ３Ａは配線されていない。

また、図５に示すように、第２の磁石対としての磁石３２ａＸ及び３２ｂＸは、図３Ａに示す磁石３２ａ及び３２ｂに比べて、第１軸Ｊ１の方向に沿った方向での長さが長い。これにより、磁石３２ａＸ及び３２ｂＸからの磁界を横切る、コイルＬ３Ａの配線区間が図３Ａに示される反射体スキャナ３００の場合よりも長くなり、その分だけローレンツ力が高くなる。よって、駆動電流ｉ２の電流量を少なくしても、ミラー部ＭＲを確実に第１軸Ｊ１を中心軸とした回転の方向に揺動させることができるので、装置全体の省電力化及び小型化を図ることが可能となる。

尚、図５に示す反射体スキャナ４００の構造上、駆動電流ｉ２による第２軸Ｊ２を中心軸とするフレーム２０の回転動作への影響、つまりクロストークは生じない。また、フレーム２０の表面上において、駆動電流ｉ１（ｉ１ｅ）に応じて環状領域Ｒａと磁石３２ａＸ（３２ｂＸ）と間の領域に生じるローレンツ力の方向は、環状領域Ｒｂと磁石３２ａＸ（３２ｂＸ）と間の領域に生じるローレンツ力の方向とは逆となる。よって、第１軸Ｊ１を中心とするフレーム２０の回転方向に対して、環状領域Ｒａと磁石３２ａＸ（３２ｂＸ）との間の領域に生じるローレンツ力と、環状領域Ｒｂと磁石３２ａＸ（３２ｂＸ）との間の領域に生じるローレンツ力とが相殺される。従って、第２軸Ｊ２を中心軸とするフレーム２０の回転動作を担う駆動電流ｉ１及びｉ１ｅによって、第１軸Ｊ１を中心軸とするフレーム２０の回転動作に与える影響、つまりクロストークは生じない。

図６Ａは、本発明に係る第４の実施例による反射体スキャナ５００を上方から眺めた上面図であり、図６Ｂは、当該反射体スキャナ５００を図６Ａに示す白抜き矢印の方向から眺めた側面図である。

尚、反射体スキャナ５００では、コイルＬ１とコイルＬ２とを互いに並列に接続し、コイルＬ３に代えてコイルＬ３Ｂを採用すると共に、電源回路５０に代えて電源回路５０Ｂを採用した点を除く他の構成は図１Ａ及び図１Ｂに示す反射体スキャナ２００と同一である。

そこで、反射体スキャナ５００におけるコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３Ｂの配線形態について説明する。

図６Ａに示すように、反射体スキャナ５００では、図１Ａに示す反射体スキャナ２００と同様に、フレーム２０の環状領域Ｒａには、コイルＬ１、支柱２１ａ及びトーションバーＴ２ａが含まれており、環状領域ＲｂにはコイルＬ２、支柱２１ｂ及びトーションバーＴ２ｂが含まれている。更に、これら環状領域Ｒａと環状領域Ｒｂとの間の中央領域には、ミラー部ＭＲ、トーションバーＴ１ａ、Ｔ１ｂ及びコイルＬ３Ｂが含まれている。

ここで、コイルＬ１を為す配線の一端及び他端は、トーションバーＴ２ａの表面、支柱２１ａ及び基台４０各々の内部に配線された一対の配線を介して電源回路５０Ｂと接続されている。コイルＬ２を為す配線の一端及び他端はコイルＬ１に並列接続されている。

コイルＬ３Ｂは、コイルＬ３と同様にミラー部ＭＲを囲むように、一対の橋渡し部Ｂａ及びＢｂと枠状部ＦＲにループ状又は螺旋状に配線されている。ただし、コイルＬ３Ｂを為す配線の一端及び他端は、開口部Ｏｂの外周の枠状部ＦＲ、トーションバーＴ２ｂの表面、支柱２１ｂ及び基台４０各々の内部に設置された一対の配線を介して、電源回路５０Ｂと接続されている。

電源回路５０Ｂは、交流電流としての駆動電流ｉ１をコイルＬ１に供給すると共に、交流電流としての駆動電流ｉ２をコイルＬ３Ｂに供給する。

図６Ａ及び図６Ｂに示す反射体スキャナ５００の構成によれば、トーションバーＴ２ａ及びＴ２ｂの表面上に配線する配線数を３本から２本に減らすことができるので、これらトーションバーＴ２ａ及びＴ２ｂの幅を小さくすることが可能となる。更に、図６Ａ及び図６Ｂに示す構成によれば、磁石３２ａに近接する区間で当該磁石３２ａによる磁界を横切るコイルＬ３Ｂの配線数と、磁石３２ｂに近接する区間で当該当該磁石３２ｂによる磁界を横切るコイルＬ３Ｂの配線数と、を一致させることができる。これにより、第１軸Ｊ１を中心軸とした時計回りの回転と、反時計回りの回転と、を夫々促すローレンツ力のトルクバランスをとることが可能となる。

図７は、本発明に係る第５の実施例による反射体スキャナ６００を上方から眺めた上面図である。

図７に示すように、反射体スキャナ６００では、支柱２１ａは、第１軸Ｊ１に沿って伸張するトーションバーＴ２ａを介して一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）のうちの橋渡し部Ｂａに接続されている。また、支柱２１ｂは、第１軸Ｊ１に沿って伸張するトーションバーＴ２ｂを介して一組の橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）のうちの橋渡し部Ｂｂに接続されている。

尚、上記した点を除く他の構成は、図３Ａ及び図３Ｂに示される反射体スキャナ３００と同一である。

図７に示す構成によれば、例えば図３Ａに示すようにトーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）がフレーム２０の枠状部ＦＲに接続されている場合に比べて、トーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）とフレーム２０との接続点の位置が第２軸Ｊ２に近づく。これにより、第２軸Ｊ２を中心軸としたフレーム２０の回転時におけるトーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）の撓みに伴う変位量が小さくなる。よって、当該トーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）及びその表面上の配線に掛る引張応力が低減され、その分だけトーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）自体の寿命が延びると共に、トーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）での配線の断線確率が低くなるので、反射体スキャナ自体の長寿命化を図ることが可能となる。

尚、図７に示す構成では、コイルＬ１及びＬ２に流す第１の駆動電流（ｉ１、ｉ１ｅ）でフレーム２０を第２軸Ｊ２を中心軸として回動させ、コイルＬ３に流す第２の駆動電流（ｉ２）でフレーム２０を第１軸Ｊ１を中心軸として回動させている。

しかしながら、図７に示すような支柱２１ａ（２１ｂ）がトーションバーＴ２ａ（Ｔ２ｂ）を介して橋渡し部（Ｂａ、Ｂｂ）に接続されているフレーム２０Ａに、単一配線のコイルを１系統だけ配置し、この１系統のコイルに上記した第１及び第２の駆動電流を重畳した電流を供給することで２軸の回動動作を実現しても良い。

図８は、かかる点に鑑みて為された、図７に示す反射体スキャナ６００の変形例としての反射体スキャナ７００を上方から眺めた上面図である。

図８に示すように、反射体スキャナ７００では、単一の配線からなるコイルＬＱが、フレーム２０Ａの環状領域Ｒａ及びＲｂの各々と、橋渡し部Ｂａ及びＢｂを含む中央領域とに、夫々螺旋状又はループ状に配線されている。この際、コイルＬＱを為す配線の一端は、トーションバーＴ２ａの表面、支柱２１ａ及び基台４０各々の内部又は表面に配線された単一の配線を介して外部に導出されている。更に、コイルＬＱを為す配線の他端は、トーションバーＴ２ｂの表面、支柱２１ｂ及び基台４０各々の内部又は表面に配線された単一の配線を介して外部に導出されている。

更に、反射体スキャナ７００では、４つの磁石（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）を用いるのではなく、一対の磁石３３ａ及び３３ｂが、フレーム２０Ａの対角線上に伸張する第３軸Ｊ３上においてフレーム２０Ａを挟むように互いに対向して配置されている。

ここで、電源回路が、上記した駆動電流ｉ１、ｉ１ｅ及びｉ２を重畳した駆動電流を生成し、これをコイルＬＱを為す配線の一端及び他端に供給することで、フレーム２０Ａが２軸（Ｊ１、Ｊ２）を中心軸とした回転方向に回動する。

２０、２０Ａ フレーム
２１ａ、２１ｂ 支柱
３１ａ、３１ｂ 第１の磁石対
３２ａ、３２ｂ、３２ａＸ、３２ｂＸ、３３ａ、３３ｂ 第２の磁石対
４０ 基台
５０、５０Ａ、５０Ｂ 電源回路
ＦＲ 枠状部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３，Ｌ３Ａ、Ｌ３Ｂ、ＬＱ コイル
ＭＲ ミラー部
Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ トーションバー

Claims (8)

1. １の面に沿って延在する枠状部を有し、かつ前記１の面に沿った第１の軸回りに回動可能に保持されたフレームと、
   前記１の面に沿った第２の軸に沿って伸張する第１の弾性部材を介して前記フレームの内側に接続されているミラー部と、
   前記フレームを前記第２の軸を中心軸とした回転の方向に回動させる第１の駆動部と、
   前記フレームを前記第１の軸を中心軸とした回転の方向に回動させる第２の駆動部と、を含み、
   前記フレームは、前記フレームの内側で前記第１の軸を挟むように伸張しており、前記フレームの前記第２の軸を挟んで対向する部分に渡された一組の橋渡し部を有し、
   前記第１の駆動部は、
   前記第１の軸上において前記フレームを挟むように互いに対向して配置された第１の磁石対と、
   前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの一方の磁石に近接した１の橋渡し部と前記枠状部の前記１の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の一方側の部分と、によって形成される第１の環状部分に沿って環状に配線されている第１のコイルと、
   前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの他方の磁石に近接した他の橋渡し部と前記枠状部の前記他の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の他方側の部分とによって形成される第２の環状部分に沿って環状に配線されている第２のコイルと、を含み、
   前記第２の駆動部は、
   前記第２の軸上において前記フレームの前記一組の橋渡し部の間の領域を挟むように互いに対向して配置された第２の磁石対と、
   前記枠状部の前記一組の橋渡し部の間の領域に少なくとも配線されている第３のコイルと、を含むことを特徴とする反射体スキャナ。
2. 前記ミラー部は、前記フレームの前記一組の橋渡し部の間の領域において前記第１の弾性部材を介して前記フレームの前記枠状部に接続されており、
   前記第３のコイルは、前記一組の橋渡し部を介して前記ミラー部の周囲を囲むように配線されていることを特徴とする請求項１に記載の反射体スキャナ。
3. 前記第１の磁石対は夫々の対向面の磁極が異なるように対向して前記フレームの外部に夫々配置されており、
   前記第２の磁石対は夫々の対向面の磁極が異なるように対向して前記フレームの外部に夫々配置されていることを特徴とする請求項１に記載の反射体スキャナ。
4. 前記第１の磁石対は夫々の対向面の磁極が同一となるように対向して前記フレームの外部に夫々配置されており、
   前記第２の磁石対は夫々の対向面の磁極が異なるように対向して前記フレームの外部に夫々配置されていることを特徴とする請求項１に記載の反射体スキャナ。
5. 前記第３のコイルは、前記ミラー部、前記第１のコイル、及び前記第２のコイルが配置されている領域を囲むように前記フレームの前記枠状部に配線されており、
   前記第２の磁石対は、前記第３のコイルの配線のうちで前記第１の軸の方向に沿って配線されている配線区間を挟み込むように、前記フレームの外部に夫々設置されていることを特徴とする請求項４に記載の反射体スキャナ。
6. 前記第２のコイルの一端及び他端が前記第１のコイルに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射体スキャナ。
7. 前記第１の環状部分による枠の内側に設置されている第１の支柱と
   前記第２の環状部分による枠の内側に設置されている第２の支柱と、を含み、
   前記第１の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記フレームの前記枠状部に接続されており、
   前記第２の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記フレームの前記枠状部に接続されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１に記載の反射体スキャナ。
8. １の面に沿って延在する枠状部及び前記枠状部の内側で第１の軸を挟むように伸張しており、前記１の面に沿った前記第１の軸に直交する第２の軸を挟んで対向する部分に渡された一組の橋渡し部を有し、かつ前記第１の軸回りに回動可能に保持されたフレームと、
   前記第２の軸に沿って伸張する第１の弾性部材を介して前記フレームの内側に接続されているミラー部と、
   前記第１の軸上おいて前記フレームを挟むように互いに対向して配置された第１の磁石対と、
   前記第２の軸上において前記フレームを挟むように互いに対向して配置された第２の磁石対と、
   前記フレームの枠状部及び前記一組の橋渡し部に配線されたコイルと、
   前記一組の橋渡し部のうちで前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの一方の磁石に近接した１の橋渡し部と、前記枠状部の前記一組の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の一方側の部分と、によって形成されている第１の環状部分による枠の内側に設置されている第１の支柱と、
   前記一組の橋渡し部のうちで前記ミラー部よりも前記第１の磁石対のうちの他方の磁石に近接した他の橋渡し部と、前記枠状部の前記一組の橋渡し部よりも前記第１の磁石対の他方側の部分と、によって形成されている第２の環状部分による枠の内側に設置されている第２の支柱と、を含み、
   前記第１の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記一組の橋渡し部のうちの一方の橋渡し部に接続されており、
   前記第２の支柱は、前記第１の軸に沿って伸張する弾性部材を介して前記一組の橋渡し部のうちの他方の橋渡し部に接続されていることを特徴とする反射体スキャナ。

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