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技術 共振子、当該共振子を用いた光走査装置、視覚認識装置、振動センサ及び振動ジャイロ

出願人 オムロン株式会社
発明者 池田正哲後藤博史坂田稔
出願日 1994年9月1日 (26年2ヶ月経過) 出願番号 1994-234167
公開日 1996年3月22日 (24年8ヶ月経過) 公開番号 1996-075475
状態 未査定
技術分野 平均速度の測定;速度、加速度の試験較正 ジャイロスコープ 機械的光走査系 圧電振動子 圧電・機械振動子,遅延・フィルタ回路
主要キーワード 質量調整 横弾性係数 熱的手段 共振周波数特性 視覚認識装置 共振振動 改質層 振動入力
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年3月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

目的

共振子共振特性の調整を容易に行なう。

構成

曲げ方向(θB方向)及びねじれモード(θT方向)の2つの共振振動モードを有する弾性変形部1の一端に振動印加する振動入力部2を設け、弾性変形部1の他端には光ビーム走査させるためにミラー面4が設けられた可動部3を設ける。可動部3の先端側部には削除可能な矩形状の質量調整部6が設けられており、幅細になった接合部7を切断することにより質量調整部7を取り除くことができる。

効果

質量調整部を取り除くことによって、可動部の慣性モーメントが変化し、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fB及びねじれ方向(θT方向)の共振周波数fTをそれぞれ調整することができる。

概要

背景

図20に示すものは従来の共振子Tを示す斜視図であって、共振子Tは、軸心Pを中心とする曲げ方向(θB方向)及び軸心Qを中心とするねじれ方向(θT方向)に共振振動モードを有する弾性変形部101の一端に振動入力部102を設け、他端には光ビーム反射できる可動部103が設けられている。この共振子Tは、シリコン基板金属薄板等にエッチング加工を施すことによって形成されている。しかして、振動入力部102に曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBと等しい周波数振動印加すると弾性変形部101は軸心Pを中心としてθB方向に回動する。したがって、可動部103に入射された光ビーム(図示せず)はθB方向に走査させることができる。

概要

共振子の共振特性の調整を容易に行なう。

曲げ方向(θB方向)及びねじれモード(θT方向)の2つの共振振動モードを有する弾性変形部1の一端に振動を印加する振動入力部2を設け、弾性変形部1の他端には光ビームを走査させるためにミラー面4が設けられた可動部3を設ける。可動部3の先端側部には削除可能な矩形状の質量調整部6が設けられており、幅細になった接合部7を切断することにより質量調整部7を取り除くことができる。

質量調整部を取り除くことによって、可動部の慣性モーメントが変化し、曲げ方向(θB方向)の共振周波数fB及びねじれ方向(θT方向)の共振周波数fTをそれぞれ調整することができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

振動入力部と、可動部と、少なくとも一つの共振振動モードを有し前記振動入力部及び前記可動部を結合する弾性変形部とを持つ共振子において、共振特性を調整するための共振特性調整手段を備えていることを特徴とする共振子。

請求項2

共振特性調整の効果が異なる複数の共振特性調整手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の共振子。

請求項3

前記共振特性調整手段は、可動部と弾性変形部のうち少なくとも一方に付加された質量であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。

請求項4

前記共振特性調整手段は、可動部と弾性変形部の少なくとも一方に設けられた、削除可能な質量調整部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。

請求項5

前記削除可能な質量調整部を複数個設けていることを特徴とする請求項4に記載の共振子。

請求項6

前記質量調整部を熱的手段によって溶断させるようにしたことを特徴とする請求項4又は5に記載の共振子。

請求項7

前記熱的手段は、電流を流すことによって発熱することを特徴とする請求項6に記載の共振子。

請求項8

前記質量調整部を振動によって破断させるようにしたことを特徴とする請求項4又は5に記載の共振子。

請求項9

前記共振特性調整部は、弾性変形部にイオン注入して形成された改質層であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。

請求項10

前記共振特性調整部は、弾性変形部の表面に形成された被膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。

請求項11

微細加工で可動部と弾性変形部のうち少なくとも一方の一部分を削除することにより、共振特性を調整できるようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の共振子。

請求項12

請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の振動入力部に振動を与えて弾性変形部を共振させる加振源とを備えた光走査装置であって、前記共振子の可動部にミラーを有し、光ビームを当該ミラー部によって反射することによって光ビームを走査させるようにしたことを特徴とする光走査装置。

請求項13

前記共振子が光ビームを直交2方向に走査させる2つの共振振動モードを有し、2つの共振振動モードの位相差がπ/2となるように調整したことを特徴とする請求項12に記載の光走査装置。

請求項14

光ビームを出射する投光部と、請求項13に記載の光走査装置と、光強度を検出する受光素子とを備えた視覚認識装置

請求項15

請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の可動部の変位を検出する手段とを備えた振動センサ

請求項16

請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は11に記載の共振子と、当該共振子の振動をモニターする手段とを備えた振動ジャイロ

技術分野

0001

本発明は共振子、当該共振子を用いた光走査装置視覚認識装置振動センサ及び振動ジャイロに関する。具体的には、本発明は、共振振動を利用した共振子及び当該共振子を利用した各種装置に関する。

背景技術

0001

0002

課題を解決するための手段

0002

図20に示すものは従来の共振子Tを示す斜視図であって、共振子Tは、軸心Pを中心とする曲げ方向(θB方向)及び軸心Qを中心とするねじれ方向(θT方向)に共振振動モードを有する弾性変形部101の一端に振動入力部102を設け、他端には光ビーム反射できる可動部103が設けられている。この共振子Tは、シリコン基板金属薄板等にエッチング加工を施すことによって形成されている。しかして、振動入力部102に曲げ方向(θB方向)の共振周波数fBと等しい周波数振動印加すると弾性変形部101は軸心Pを中心としてθB方向に回動する。したがって、可動部103に入射された光ビーム(図示せず)はθB方向に走査させることができる。

0003

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ここにおいて共振子Aの共振周波数fは次の式で表わすことができる。
fB = √(KB/IB)/2π ……
fT = √(KT/IT)/2π ……
ここで、KB、KTは共振子Aのバネ定数、IB、ITは慣性モーメントである。断面矩形状の弾性変形部1の場合には、曲げ方向(θB方向)のバネ定数KB及びねじれ方向(θT方向)のバネ定数KTはそれぞれ次の式及び式で表わされる。
KB = (E×w×t3)/(4×l) ……
KT = (G×a×b3)/l) ……
ただし、Eは弾性変形部1に用いられる材料のヤング率、wは弾性変形部1の幅、tは弾性変形部1の厚さ、lは弾性変形部1の長さであり、また、Gは弾性変形部1の横弾性係数、aは弾性変形部1の断面の長辺の長さ、bは弾性変形部1の断面の短辺の長さである。したがって、w≧tであれば、a=w、b=tとなり、w<tであれば、a=t、b=wである。

0025

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0027

ID=000004HE=015 WI=076 LX=0220 LY=2500
但し、

0028

ID=000005HE=010 WI=025 LX=1375 LY=0300
は、可動部3の質量mと重り部5の質量Mの和である。

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発明の効果

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図面の簡単な説明

0052

--

0053

0054

図1本発明の一実施例である共振子を示す斜視図である。
図2本発明の別な実施例である共振子を示す斜視図である。
図3本発明のさらに別な実施例である共振子を一部破断した拡大斜視図である。
図4本発明のさらに別な実施例である共振子を示す一部破断した斜視図である。
図5本発明のさらに別な実施例である共振子を示す斜視図である。
図6本発明のさらに別な実施例である共振子を示す斜視図である。
図7同上の共振子における削除する調整部材の数と共振周波数との関係を示す図である。
図8本発明のさらに別な実施例である共振子を示す斜視図である。
図9本発明のさらに別な実施例である共振子を示す一部破断した斜視図である。
図10本発明のさらに別な実施例である共振子を示す一部破断した斜視図である。
図11本発明のさらに別な実施例である共振子を示す一部破断した斜視図である。
図12本発明の光走査装置を示す構成図である。
図13(a)は同上の光走査装置の共振子の曲げモードとねじれモードの共振周波数特性を示した図、(b)は曲げモードの振動とねじれモードの振動の位相を示すである。
図14本発明の視覚認識装置を示すブロック図である。
図15本発明の視覚認識装置の他例を示すブロック図である。
図16同上の視覚認識装置における光走査状況の説明図である。
図17本発明の振動センサを示す概略構成図である。
図18本発明の振動ジャイロを示すブロック図である。
図19同上の振動ジャイロにおける共振子の可動状況を示す説明図である。
図20従来例である共振子を示す斜視図である。

0055

1弾性変形部
3可動部
5重り部
削除可能な質量調整
6a調整部材
接合
10薄膜
21,41,51 本発明による共振子

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