專利名稱：振蕩結構以及采用該振蕩結構的振蕩器設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如具有多個振蕩部件和多個彈性支撐部件的振蕩結構、采用振蕩結 構的振蕩器設備、采用振蕩器設備的光學偏轉設備、以及采用光學偏轉設備的成像設備。此 光學偏轉設備優(yōu)選用在諸如掃描顯示單元、激光束打印機或數字復印機的成像設備中。
背景技術：
以往，已提出多種利用共振來驅動反射鏡的光學偏轉設備。與采用旋轉多面鏡例 如多角鏡的光學掃描光學系統(tǒng)相比，共振型光學偏轉設備具有的有利特征例如光學偏轉 設備能被制造得尺寸相當小；能耗低；鏡面在理論上無面傾斜；以及特別的，利用半導體加 工由硅單晶體制造的光學偏轉設備在理論上無金屬疲勞且具有良好的耐久性(參見美國 專利 No. 4317611)。另一方面，在諸如激光束打印機的電子照相中，通過用激光束掃描感光部件的表 面來形成圖像。掃描過程中的掃描速度希望在感光部件的表面上恒定。考慮到此，一般，在 要在電子照相中使用的光學掃描裝置中，在利用光學偏轉設備掃描光束后，執(zhí)行光學校正。例如，在使用旋轉多面鏡的光學掃描光學系統(tǒng)中，采用被稱為f θ透鏡的成像透 鏡，以將由該旋轉多面鏡的偏轉反射面以等角速度反射偏轉的光束變換為感光部件上的等 速掃描束。與之相比，在共振型偏轉設備中，由于反射鏡的位移角在理論上呈正弦地變化，所 以角速度不恒定。已提出一些技術來校正此特性。依據一種光學校正提案，采用被稱為反正 弦透鏡的成像透鏡，以將來自角速度呈正弦變化的反射鏡的光束變換為感光部件上的等速 掃描束。依據一種不基于光學校正的提案，采用共振型偏轉設備以實現近似斬波驅動(參 見美國專利No. 4859846)，其中該共振型偏轉設備具有基本頻率振蕩模式和頻率為三倍于 基本頻率的振蕩模式。依據另一種不基于光學校正的提案，采用包括套入型振蕩結構的系 統(tǒng)，其中該套入型振蕩結構具有多個彈性支撐部件和多個振蕩部件，從而實現近似等角速 度驅動(參見國際公開文獻No. W02005/063613)。

發(fā)明內容
然而，在前述提供近似斬波驅動或近似等角速度驅動的共振型偏轉設備中，由于 振蕩部件和彈性支撐部件串聯設置，所以減小該偏轉設備的尺寸非常困難。本發(fā)明提供一種能夠消除或者減少前述不便性的振蕩結構和/或具有該振蕩結 構的振蕩器設備。具體的，依據本發(fā)明的一方面，提供一種振蕩結構，所述振蕩結構包括支撐部件； 第一振蕩部件；第二振蕩部件；第一彈性支撐部件，被構造用于連接支撐部件與第一振蕩 部件，以及用于支撐第一振蕩部件以便該第一振蕩部件繞所述支撐部件作為中心軸線振蕩 運動；以及第二彈性支撐部件，被構造用于連接第一振蕩部件與第二振蕩部件，以及用于相 對于第一振蕩部件能夠運動地支撐第二振蕩部件，其中，第一彈性支撐部件從支撐部件延伸至第一振蕩部件的方向與第二彈性支撐部件從第一振蕩部件延伸至第二振蕩部件的方 向彼此相反。第一和第二振蕩部件以及第一和第二彈性支撐部件可由單個板狀部件制成。制造第一振蕩部件的一部分和第一彈性支撐部件的板狀部件與制造第一振蕩部 件的另一部分、第二彈性支撐部件和第二振蕩部件的板狀部件是分離的板狀部件，且第一 振蕩部件的上述兩個部分可連接到一起。第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件中的至少一方可包括多個扭轉彈簧。第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件中的包括多個扭轉彈簧的一方可被構造 成把第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件中的另一方夾在其間。第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件可具有公共的扭轉中心軸線。依據本發(fā)明的另一方面，提供一種振蕩結構，所述振蕩結構包括支撐部件；多個 振蕩部件；以及多個彈性支撐部件；其中，按照從支撐部件起的順序，彈性支撐部件和振蕩 部件交替地連接，并且其中，與第η個振蕩部件連接的第η個彈性支撐部件的延伸方向和與 第η+1個振蕩部件連接的第η+1個彈性支撐部件的延伸方向彼此相反，這里η是從支撐部 件側數起不小于1的整數。依據本發(fā)明的再一方面，提供一種振蕩器設備，所述振蕩器設備包括如上所述的 振蕩結構；以及驅動裝置，被構造用于給該振蕩結構的第一和第二振蕩部件中的至少一方 施加扭矩。依據本發(fā)明的又另一方面，提供一種光學偏轉設備，所述光學偏轉設備包括如上 所述的振蕩器設備；以及光學偏轉部件，至少設在該振蕩器設備的第二振蕩部件處。依據本發(fā)明的又另一方面，提供一種成像設備，所述成像設備包括如上所述的光 學偏轉設備；光源；成像光學系統(tǒng)；以及要照射的對象，其中，來自光源的光束利用光學偏 轉設備掃描，且掃描光被集合到所述對象上。簡而言之，依據本發(fā)明，由于振蕩結構的多個彈性支撐部件折返，所以即便具有多 個振蕩部件，也能夠使設備的總體尺寸變小。例如，可由單個晶片獲得的振蕩結構的產品數 量增加，由此振蕩結構的成本降低。另外，能使采用本發(fā)明振蕩結構的振蕩器設備或其中結 合有光學偏轉設備的成像設備(如激光束打印機或數字復印機)的尺寸變小。另外，由于本發(fā)明的振蕩結構包括多個彈性支撐部件和多個振蕩部件，其可具有 多種振蕩模式。因而，在采用所述振蕩結構的共振型振蕩器設備中，能夠依據振蕩器設備的 用途靈活地綜合多種振蕩模式以產生驅動。例如，可在振蕩部件內產生繞中心軸線的所需 振蕩，在此振蕩中能夠良好地抑制角速度的波動。此共振型振蕩器設備優(yōu)選用在諸如激光 束打印機或數字復印機的成像設備中。當結合附圖考慮以下對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明時，本發(fā)明的這些及其它目的、 特征和優(yōu)點將變得更明顯。


圖IA和圖IB是示出依據本發(fā)明第一實施例的振蕩結構和振蕩器設備的示圖。圖2Α和圖2Β是示出依據本發(fā)明第一實施例的振蕩部件的鋸齒波形的位移角相對 于時間的變化以及近似等角速度的示圖。
圖3A和圖3B是示出依據本發(fā)明第二實施例的振蕩部件的斬波波形的位移角相對 于時間的變化以及近似等角速度的示圖。圖4A和圖4B是示出依據本發(fā)明一種實施例的光學偏轉設備的示圖。圖5是示出依據本發(fā)明一種實施例的成像設備的示圖。圖6是示出依據本發(fā)明第三實施例的振蕩結構的平面圖。圖7是示出依據本發(fā)明第四實施例的振蕩結構的平面圖。圖8是示出依據本發(fā)明第五實施例的振蕩結構的透視圖。圖9A和圖9B是示出依據本發(fā)明一種實施例的振蕩結構制造方法的平面圖。圖IOA和圖IOB是示出依據本發(fā)明另一實施例的振蕩結構制造方法的平面圖。圖IOC和圖IOD是示出依據本發(fā)明另一實施例的振蕩結構制造方法的平面圖。圖11是示出與比較例相比，本發(fā)明的振蕩結構制造方法的特征的平面圖。
具體實施例方式現在將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。依據本發(fā)明的振蕩結構的基本結構可以包括支撐部件、多個振蕩部件和多個彈性 支撐部件。從所述支撐部件延伸至第一振蕩部件的第一彈性支撐部件與從第一振蕩部件延 伸至第二振蕩部件的第二彈性支撐部件可朝近似相反的方向延伸而被折回。另外，若基本 結構還包括第三振蕩部件，則從第二振蕩部件延伸至第三振蕩部件的第三彈性支撐部件與 從第一振蕩部件延伸至第二振蕩部件的第二彈性支撐部件可朝近似相反的方向延伸而被 再次折回。若有必要提供第四或更多的振蕩部件，則重復此折返結構。另外，更一般的，依據本發(fā)明的振蕩結構的基本結構可以包括支撐部件、多個振蕩 部件和多個彈性支撐部件，其中，按照從所述支撐部件起的順序，彈性支撐部件和振蕩部件 交替地連接。這里，與第η個振蕩部件連接的第η個彈性支撐部件的延伸方向和與第η+1 個振蕩部件連接的第η+1個彈性支撐部件的延伸方向可以彼此相反，其中，η是從支撐部件 側數起的不小于1的整數。若包括三個或更多的振蕩部件和三個或更多的彈性支撐部件， 則可以包括多個彈性支撐部件的折返結構以及串聯設置的多個彈性支撐部件的結構。在此 結構中，事實上，在相鄰振蕩部件與彈性支撐部件之間應保持間隔，以使它們在操作過程中 不彼此接觸。第η個彈性支撐部件和第η個振蕩部件可視為成一對，其中，η是不小于1的整數， 所有這種對可設在同一平面內。選擇性的，某對或某些對可設在與由第一彈性支撐部件和 第一振蕩部件限定的平面在垂直方向上分隔開的分離平面內。若彈性支撐部件和振蕩部件 的所有對都設在同一平面內，則它們之間的間隔應形成在同一平面內。若存在位于在垂直 方向上分隔開的平面內的對，則彈性支撐部件和振蕩部件之間的間隔可由分離平面之間的 距離或者沿著同一平面的間隔提供。選擇性的，此間隔可由它們兩者提供。另外，振蕩部件可被支撐為繞彈性支撐部件進行振蕩運動(扭轉振蕩)。也就是 說，彈性支撐部件可作為扭轉彈簧。采用例如上述的多個彈性支撐部件的折返結構，可在包括多個振蕩部件的同時使 整個振蕩結構的尺寸變小。[實施例1]
參照圖IA至圖5，說明依據本發(fā)明的振蕩結構、振蕩器設備、光學偏轉設備和成像 設備的第一實施例。首先，使用圖IA至圖3B說明本實施例的振蕩結構和振蕩器設備的結 構特征和操作原理。圖IA是示出依據本實施例的振蕩結構(例如微型振蕩結構)的平面圖。此振蕩 結構106包括一對支撐部件101、第一振蕩部件102、第二振蕩部件103、由一對彈簧構成的 第一扭轉彈簧104 (第一彈性支撐部件)、以及第二扭轉彈簧105 (第二彈性支撐部件)。第 一扭轉彈簧104的各個彈簧從對應的支撐部件101延伸至第一振蕩部件102，以便相對于該 支撐部件101可運動地支撐該第一振蕩部件102。作為單個部件的第二扭轉彈簧105從第 一振蕩部件102延伸至第二振蕩部件103，以便相對于該第一振蕩部件102可運動地支撐該 第二振蕩部件103。在此結構中，第一扭轉彈簧104被構造成使得振蕩結構基于兩個彈簧部件的撓曲 產生扭轉驅動。這里，第一扭轉彈簧104和第二扭轉彈簧105具有作為扭轉運動中心的共 同軸線X。為此，該設備的各個組件應優(yōu)選具有左右對稱的形狀以便穩(wěn)定地操作。然而，事 實上，依據應用，組件也可形成為具有左右不對稱的形狀。圖IB是示出采用上述振蕩結構106的本實施例的振蕩器設備110的透視圖。振 蕩器設備包括圖IA的振蕩結構106，同時棒狀永磁體107安裝在振蕩結構106上，振蕩結構 106附接在支撐部件109上，同時電磁線圈108安裝在該支撐部件109上。永磁體107和 電磁線圈108構成用于給第一和第二振蕩部件中的至少一個施加扭矩的驅動裝置。振蕩結 構106的一對支撐部件101分別附接在支撐部件109的一對突出部上。位于支撐部件109 的平面部上的電磁線圈108設在位于振蕩結構106的第一振蕩部件102上的永磁體107附 近。當電流從用于控制驅動裝置的驅動控制裝置施加給具有上述結構的振蕩器設備 110的電磁線圈108時，在該電磁線圈108與永磁體107之間產生排斥力和吸引力。永磁 體107的磁極被設置成產生此排斥力和吸引力，電磁線圈108的電氣布線也被相應地設定。 利用此排斥力和吸引力，圍繞軸線X的扭矩作用于振蕩結構106，由此振蕩部件被振蕩。更 具體的，力偶被提供給永磁體107，且其使振蕩結構106產生圍繞軸線X的振蕩運動。在此 情況下，若使施加給電磁線圈108的電流的間隔頻率近似等于振蕩結構106的固有振蕩模 式的固有振蕩頻率或者其η倍(η是整數)，則可增大該振蕩結構106的扭轉角度(振幅)。換句話說，本實施例的振蕩結構106具有多種離散的固有振蕩模式。在這些離散 的固有振蕩模式中，包括基準振蕩模式和整數倍振蕩模式，所述基準振蕩模式是具有基準 頻率的固有振蕩模式，所述整數倍振蕩模式是頻率為基準頻率的近似η倍(η是整數)的固 有振蕩模式。這里，若基準振蕩模式的共振頻率用表示、整數倍振蕩模式的共振頻率用 f2表示，且N是不小于2的整數，則存在關系0. 98N 彡 fjfx 彡 1. 02N一般，所述結構具有各種固有振蕩模式。對于本實施例的振蕩結構106，其具有第 一扭轉彈簧104和第二扭轉彈簧105繞軸線X朝相同方向扭轉的模式以及它們朝相反方 向扭轉的模式。利用圖IB說明此點，振蕩結構106操作以產生扭轉振蕩，從而使第一振蕩 部件102和第二振蕩部件103的扭轉振蕩與A-C的組合(相同方向的振蕩的組合)或者 可選地B-C的組合(相反方向的振蕩的組合)匹配。以下，A-C的組合將被稱為并進模式(translational mode)，而 B-C 的組合將被稱為逆進模式(regress mode)。若基于并進模式和逆進模式的組合執(zhí)行驅動，則能夠獲得振蕩部件的鋸齒波形的 位移角相對于時間的變化。這在前述專利文獻1中進行了說明。設備的形狀等可被設計成 在Sin(G) *t)產生并進模式以及在sin(2· ω · t)產生逆進模式，將它們乘以各自的預 定系數，這些彼此相加(方程1)。這里，假設ω = 2 · π · f，于是變得可使第二振蕩部件 103產生這樣一種扭轉振蕩，該扭轉振蕩具有如圖2A所示的鋸齒波形的位移角相對于時間 的變化。這里，采用f = 1000 [赫茲]。f (t) = sin (ω · t) +0. 2 · sin (2 · ω · t)... (1)若對方程(1)進行微分，則能夠獲得圖2B所示的角速度F(t)。由此，能夠確定近 似等角速度時間201和近似等角速度范圍(速度變化容差范圍)202。這里，近似等角速度 范圍和近似等角速度時間依據應用或者設計而變化。例如，這些可通過改變方程(1)中0. 2 的值而變化。在基于此鋸齒波形進行驅動時，第二振蕩部件103的位移角增大的時間與已 增大的位移角減小的時間不同。當采用本實施例的振蕩器設備110的光學偏轉設備被結合到成像設備內時，可依 據設置在下述的感光部件與光學偏轉設備之間的成像光學系統(tǒng)的設計，確定近似等角速度 范圍和近似等角速度時間。通過采用如上所述的鋸齒波形，可迅速地且重復地利用近似等 角速度范圍。當感光部件通過單向掃描由激光束掃描時，此波形特別合適。由于圖IA所示的本實施例的振蕩結構106具有第一扭轉彈簧104和第二扭轉彈 簧105彼此平行延伸而然后被折返的形狀，所以可使其尺寸特別小。結果，制造成本降低， 且具有此光學偏轉設備的成像設備的尺寸也減小。在圖IA所示的本實施例的振蕩結構106中，第一扭轉彈簧104包括多個彈簧，第 二扭轉彈簧105被該第一扭轉彈簧104夾在其間。采用此布置，能夠容易地使這些彈簧的 扭轉中心軸線彼此對準。采用此結構，能夠避免在操作過程中扭轉中心的不希望移位，并確 保振蕩結構的穩(wěn)定振蕩?，F在將進一步說明本實施例的振蕩結構。圖IA所示的本實施例的振蕩結構106 具有兩個第一扭轉彈簧104。這些彈簧在其與第二扭轉彈簧105之間具有間隙，以使它們在 振蕩過程中不與該第二扭轉彈簧105接觸。若考慮被施加給彈簧的應力，則希望第一扭轉 彈簧104靠近第二扭轉彈簧105。然而，在振蕩過程中，應使它們彼此靠近直至它們不彼此 接觸。另外，不總是需要第一扭轉彈簧104平行于第二扭轉彈簧105形成。若從應力或頻 率設計的觀點來看希望延長彈簧長度，則第一扭轉彈簧104可成形為相對于第二扭轉彈簧 105傾斜，或者其可成形為蜿蜒形狀。另外，可根據需要在扭轉彈簧104、105與振蕩部件102、103和支撐部件101的連 接部處提供圓角(fillet)。通過提供此圓角，則能夠分散此部分的應力并獲得更大振幅的 振蕩。另外，在圖IA中，盡管第二扭轉彈簧105由單個彈簧構成，但其也可由多個彈簧制 成。這可基于對扭轉彈簧的應力、共振模式、頻率設計等來選擇。接著，將更詳細地說明本實施例的振蕩器設備。圖IB所示的本實施例的振蕩器設 備110利用電磁力操作。另外，在圖IB中，永磁體107由單片構成。然而，本實施例的振蕩 器設備不限于此，多個永磁體可安裝在第一振蕩部件102的兩個表面上。選擇性的，第一振裝配在該通孔內。所采用的永磁體的數量和 安裝位置可由成本、對動力特性的影響、所需要的磁力等確定。事實上，電磁線圈可形成在 第一振蕩部件102上，而磁體可安裝在圖IB的電磁線圈的位置上。對于驅動裝置，可采用除電磁力以外的任何驅動裝置。例如，壓電元件可粘附在 (例如，支撐部件109上的)適當位置，所述壓電元件被用作驅動力源。選擇性的，梳齒形電 極可設在(例如，第一振蕩部件102或第一扭轉彈簧104上的)適當位置，利用靜電吸引力 驅動設備。接著，將參照圖4A和4B說明依據本實施例的光學偏轉設備。圖4A示出光學偏轉 部件401形成在本實施例的振蕩結構106的第二振蕩部件103上。圖4B是示出采用振蕩 結構106的本實施例的光學偏轉設備402的透視圖。在此光學偏轉設備中，棒狀永磁體107 附接在圖4A的振蕩結構106的第一振蕩部件102上，此振蕩結構106附接在支撐部件109 上，同時電磁線圈108安裝在該支撐部件109上。光學偏轉部件可例如依據成像設備中使 用的光源來選擇。光學偏轉部件用于偏轉來自光源的光。在此情況下，光學偏轉部件形成 在至少第二振蕩部件103上。然而，依據振蕩結構106的制造方法，光學偏轉部件也可成形 為覆蓋第一振蕩部件102、扭轉彈簧104和105、以及支撐部件101。如上所述，光學偏轉設 備402可由振蕩器設備和設在至少第二振蕩部件103上的光學偏轉部件401構成。若有必要，光學偏轉部件可設在第二振蕩部件103的兩側面上。在此情況下，可利 用第二振蕩部件103的兩側面進行光學偏轉。這適用于采用多個光源的彩色成像設備。接著，將參照圖5說明依據本實施例的成像設備。從光源501發(fā)射的激光束502 通過輸出光學系統(tǒng)503被光學偏轉設備504偏轉。偏轉方向由光學偏轉設備504的操作決 定。偏轉后的光束通過成像光學系統(tǒng)505集中在作為要照射對象的感光部件506上。激光502在依據所需圖像進行適當通斷的同時投射到感光部件506上。由此，在 感光部件506上形成電位圖案。然后，調色劑顆粒依據該圖案粘附在感光部件506上，所附 著的調色劑根據需要通過轉印帶轉印到記錄介質(未示出)上。最后，執(zhí)行調色劑定影等。作為一例，如下執(zhí)行本實施例的成像設備中的振蕩器設備的操作控制。在本實施例的成像設備中，在激光束502的偏轉范圍的相對兩端附近提供一個或 兩個光束檢測器，且通過測量光束經過光束檢測器的時間來檢測振蕩部件的振蕩狀態(tài)?；?于此執(zhí)行運動控制。在此情況下，若在偏轉范圍的相對兩端附近提供一個或兩個光路折曲 鏡，則光束檢測器的位置可以變化。例如，光束檢測器可設在光學偏轉設備504附近。在此 情況下，若運動控制需要電路板，則光束檢測器和振蕩器設備可采用公共板。如上所述，成像設備可由光學偏轉設備504、光源501和成像光學系統(tǒng)508構成。作為其它運動控制方法，可通過在扭轉彈簧104或105的一部分內提供壓電電阻 傳感器來進行運動控制。在電磁驅動的情況下，可利用電線圈內產生的感應電動勢檢測振 蕩部件的振蕩狀態(tài)，并基于此進行運動控制。依據上述的本實施例，由于振蕩結構的多個彈性支撐部件被回轉設置，所以能夠 在包括多個振蕩部件的同時使整個系統(tǒng)的尺寸變小。另外，如果為了滿足較高速度的驅動 而有必要增厚材料以解決組件所有部分動態(tài)撓曲的問題，即便彈性支撐部件被加長，也能 使整個振蕩結構的尺寸緊湊。另外，在成像設備中，由于反正弦透鏡的使用不再是必需的，所以能夠避免在利用反正弦透鏡進行光學掃描校正的過程中感光部件上的激光束的射束點的尺寸變化的問題。[實施例2]現在將說明第二實施例。其基本結構與第一實施例相同。參照圖3A和3B，說明第 二實施例的振蕩器設備的操作。在此實施例中，基于并進模式和逆進模式的組合進行驅動，實現例如圖3A所示的 三角波形。設備的形狀等可被設計成在sin (ω -t)產生并進模式以及在sin (3 · ω -t+π) 產生逆進模式，將它們乘以各自的預定系數，將其彼此相加(方程2)。同樣，假設ω = 2· π · ·，變得可使第二振蕩部件103產生這樣一種扭轉振蕩，該扭轉振蕩具有如圖3Α所 示的斬波波形的位移角相對于時間的變化。同樣，這里采用f = 1000[赫茲]。f (t) = sin (ω · t) +0. 06 ‘ sin (3 ‘ ω · t+ π )... (2)若對方程⑵進行微分，則能夠獲得圖3Β所示的角速度F(t)。由此，能夠確定近似 等角速度時間301和近似等角速度范圍(速度變化容差范圍)302。這里，近似等角速度范 圍和近似等角速度時間依據應用或者設計而變化。例如，這些可通過改變方程(2)中0.06 的值而變化。當采用本實施例的振蕩器設備110的光學偏轉設備被結合到成像設備內時，也可 依據設在下述的感光部件與光學偏轉設備之間的成像光學系統(tǒng)的設計，確定近似等角速度 范圍和近似等角速度時間。通過采用如上所述的斬波波形，可迅速地且重復地利用近似等 角速度范圍。當感光部件通過往復掃描由激光束掃描時，此波形特別合適。[實施例3]參照圖6，說明依據本發(fā)明第三實施例的振蕩結構。圖6是示出本實施例的振蕩結 構的平面圖。在此實施例中，第一振蕩部件702和第二振蕩部件703利用兩個第二扭轉彈 簧705連接。支撐部件701由第一扭轉彈簧704連接到第一振蕩部件702。支撐部件701 和第一扭轉彈簧704被兩個第二扭轉彈簧705夾在中間。當要減小操作過程中第二振蕩部 件703的變形時，本實施例的形狀有效。如上所述，本實施例中，第二扭轉彈簧705由多個彈簧組成，且第一扭轉彈簧704 被由多個彈簧組成的第二扭轉彈簧705夾在中間。本實施例的操作和有利特征類似于第一 實施例。由第一和第二實施例的布置可見，在本發(fā)明的振蕩結構中，第一彈性支撐部件和 第二彈性支撐部件中至少一方由多個扭轉彈簧組成。另外，第一彈性支撐部件和第二彈性 支撐部件中包括多個扭轉彈簧的那方被構造成把第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件 中的另一方夾在其間。[實施例4]參照圖7，說明依據本發(fā)明第四實施例的振蕩結構。圖7是示出本實施例的振蕩結 構的平面圖。在此實施例中，第二振蕩部件803被兩個第一扭轉彈簧804夾在中間。支撐 部件801利用兩個第一扭轉彈簧804與第一振蕩部件802連接，且第一振蕩部件802利用 第二扭轉彈簧805與第二振蕩部件803連接。在本例中，能使支撐部件801與第一振蕩部件802之間的距離較大。結果，若電磁 線圈設在例如第一振蕩部件802附近，則可較自由地選擇其安裝位置或者其尺寸。本實施 例的操作和有利特征類似于第一實施例。
[實施例5]參照圖8，說明依據本發(fā)明第五實施例的振蕩結構。圖8是示出本實施例的振蕩 結構的透視圖。在此實施例中，第一振蕩部件902的一部分、第一扭轉彈簧904和支撐部件 901由單片板狀材料制成。然后，使第一振蕩部件902的另一部分、第二扭轉彈簧905和第 二振蕩部件903也由一單片板狀材料制成。第一振蕩部件902的前述兩部分被連接到一起。 這里，通過在第一振蕩部件902的兩部分之間提供分隔件906，能夠避免在操作過程中第一 扭轉彈簧904與第二扭轉彈簧905的不希望接觸。在例如圖8所示結構的情況下，第一扭轉彈簧904和第二扭轉彈簧905中的每個 可被制造成單個扭轉彈簧。事實上，第一扭轉彈簧和第二扭轉彈簧可由多個扭轉彈簧組成。 若扭轉彈簧904或905均由單個彈簧制成，則可僅利用扭轉彈簧904和905的扭轉(無任 何撓曲)使振蕩部件901和903振蕩。因此，彈簧的空氣阻力可幾乎忽略，幾乎不必要考慮 由于彈簧的空氣阻力導致的顫動，顫動與振蕩的不穩(wěn)定性有關。當振蕩結構由一塊板材制成時，若扭轉彈簧或振蕩部件中存在缺陷，則該振蕩結 構本身就變得有缺陷。然而，若像本實施例那樣把組成部件組裝成振蕩結構，則由于可僅選 擇和組裝無缺陷部件，能夠顯著地減少浪費。在如上所述的本實施例中，制造第一振蕩部件的一部分和第一彈性支撐部件的板 狀部件與制造第一振蕩部件的另一部分、第二彈性支撐部件和第二振蕩部件的板狀部件是 分離的板狀材料，且第一振蕩部件的上述兩部分連接到一起。本實施例的操作和有利特征 也類似于第一實施例。[實施例6]參照圖9A至11，說明制造依據本發(fā)明的振蕩結構的方法的一例。首先，在圖9A和9B所示的制造方法中，制備作為振蕩結構用材料的板材。對于此 板材，可采用金屬材料或者金屬氧化物。當單晶硅用作板材時，能夠制造機械特性優(yōu)良的振 蕩結構，例如微型振蕩結構。具體地，能夠制造這樣一種振蕩結構，該振蕩結構具有高Q值 (例如，利用小電壓的大振蕩)且具有在振蕩過程中較少撓曲的振蕩部件。采用半導體工藝來加工單晶硅。因此，通過以微米數量級的加工精度來加工和精 整單晶硅，能夠獲得共振頻率近似正好為所設計的共振頻率的振蕩結構。接著，在板材上形成掩膜層，并在該掩膜層內形成適當的開口。移除板材的經由開 口露出的部分，以在那里形成通孔1002。通過這樣做，獲得如圖9A所示的分離前的振蕩結 構1001。在此情況下，對于移除方法，可以選擇諸如激光加工、噴砂、干蝕刻和濕蝕刻的加工 方法中的任一種。接著，通過沿著如圖9B所示的切割線1003切割分離前的振蕩結構1001，獲得如圖 IB所示的振蕩結構。在振蕩結構的上述制造方法中，由于振蕩結構被一體地制造，能夠精確地制造該 振蕩結構。特別的，此實施例適于應使振蕩結構正好具有目標共振頻率的情況。在圖IOA和IOB所示的制造方法中，所有通孔都是四邊形孔1100。當采用作為濕 蝕刻工藝的晶體各向異性蝕刻來形成通孔時，這特別有效。這是因為晶體各向異性蝕刻易 于形成四邊形孔。接著，沿著圖IOB所示的切割平面線切割并斷開分離前的振蕩結構，并在圖IOC所示的追加工部1101處進行追加工。采用例如激光加工機來進行此追加工。于是，獲得諸如 圖IOD所示的微型振蕩結構的振蕩結構。此振蕩結構設置有用于第一振蕩部件1103的重 量調整部件1107和用于第二振蕩部件1104的重量調整部件1108。若要調整各振蕩部件的 重量或其橫過扭轉中心軸線的左右平衡，則可進一步地切割重量調整部件，或者選擇性地， 形成槽或孔。也可附接額外的重量調整部件。重量調整部件可在僅一個振蕩部件處設置。 此振蕩結構同樣包括一對支撐部件1102、第一振蕩部件1103、第二振蕩部件1104、由一對 彈簧(第一彈性支撐部件)組成的第一扭轉彈簧1105、以及作為第二彈性支撐部件的第二 扭轉彈簧1106。依據圖9A至圖IOD所示的制造方法，在利用本發(fā)明的振蕩結構的緊湊性特征的同 時，能夠增加可由單個晶片獲得的產物振蕩結構的數量。圖11在視覺上示出與振蕩結構具 有串聯設置的多個彈性支撐部件的情況相比，每單個晶片可獲得的產物振蕩結構的數量的 增加。在串聯設置的情況下，明顯地，又一個振蕩結構位于面積增大的區(qū)域處，因此每單個 晶片可獲得的振蕩結構的數量必然減少(在所示的示例中，數量變成大約一半)。另外，大 量材料不得不被移除，導致極大的浪費。[其它實施例]在前述實施例中，振蕩部件的數量和彈性支撐部件的數量為兩個。然而，所述數量 可以是三個或更多。在此情況下，固有振蕩模式的數量也可增加，并能實現更多的驅動用模 式組合。從而，能夠以更多的方式進行振蕩部件的振蕩運動的設計。另外，由于振蕩部件的 數量和彈性支撐部件的數量的增加，近似等速區(qū)域擴大。結果，掃描區(qū)域中可用于近似等速 的區(qū)域擴大。另外，近似等速的近似等速性也得以改善。例如，透鏡校正更便利。為了提供具有三個或更多振蕩部件和彈性支撐部件的結構，在圖1的例子中，例 如，第二彈性支撐部件105可由兩個彈簧組成，且在這兩個第二彈性支撐部件之間，第三彈 性支撐部件可在從第二振蕩部件103折返的同時自該第二振蕩部件103延伸，且第三振蕩 部件可設在該第三彈性支撐部件的末端。在圖6的例子中，例如，在第二彈性支撐部件705的兩個彈簧的外側，由兩個彈簧 組成的第三彈性支撐部件可在從第二振蕩部件703折返的同時延伸，且第三振蕩部件可設 在該第三彈性支撐部件的末端。在圖7的例子中，例如，第二彈性支撐部件805可由兩個彈簧組成，且在這兩個第 二彈性支撐部件之間，第三彈性支撐部件可在從第二振蕩部件803折返的同時延伸，且第 三振蕩部件可設在該第三彈性支撐部件的末端。在圖8的例子中，例如，第二振蕩部件903可具有像第一振蕩部件902那樣的結 構，第三彈性支撐部件可在從第二振蕩部件903折返的同時延伸，且第三振蕩部件可設在 該第三彈性支撐部件的末端。另外，上述結構可以以適當的方式組合。例如，若振蕩部件的數量為三個或更多， 則圖8的結構能夠容易地與其它實施例組合。另外，在振蕩結構包括三個或多個振蕩部件和三個或多個彈性支撐部件的情況 下，除了參照前述實施例所述的多個彈性支撐部件的折返結構以外，還包括具有串聯設置 的多個彈性支撐部件的結構。盡管已參照這里所公開的結構對本發(fā)明進行了說明，但不限于所闡述的細節(jié)，且本申請旨在覆蓋落在改進目的或者以下權利要求書的范圍內的變型或變更。
權利要求
一種振蕩結構，包括支撐部件；第一振蕩部件；第二振蕩部件；第一彈性支撐部件，被構造用于連接所述支撐部件與所述第一振蕩部件，以及用于支撐所述第一振蕩部件以便所述第一振蕩部件繞所述支撐部件作為中心軸線振蕩運動；以及第二彈性支撐部件，被構造用于連接所述第一振蕩部件與所述第二振蕩部件，以及用于相對于所述第一振蕩部件能夠運動地支撐所述第二振蕩部件，其中，所述第一彈性支撐部件從所述支撐部件延伸至所述第一振蕩部件的方向與所述第二彈性支撐部件從所述第一振蕩部件延伸至所述第二振蕩部件的方向彼此相反。
2.根據權利要求1所述的振蕩結構，其中，所述第一和第二振蕩部件以及所述第一和 第二彈性支撐部件由單個板狀部件制成。
3.根據權利要求1所述的振蕩結構，其中，制造所述第一振蕩部件的一部分和所述第 一彈性支撐部件的板狀部件與制造所述第一振蕩部件的另一部分、所述第二彈性支撐部件 和所述第二振蕩部件的板狀部件是分離的板狀部件，且其中，所述第一振蕩部件的上述兩 個部分連接到一起。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的振蕩結構，其中，所述第一彈性支撐部件和所述 第二彈性支撐部件中的至少一方包括多個扭轉彈簧。
5.根據權利要求4所述的振蕩結構，其中，所述第一彈性支撐部件和所述第二彈性支 撐部件中的包括多個扭轉彈簧的一方被構造成把所述第一彈性支撐部件和所述第二彈性 支撐部件中的另一方夾在其間。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的振蕩結構，其中，所述第一彈性支撐部件和所述 第二彈性支撐部件具有公共的扭轉中心軸線。
7.一種振蕩結構，包括支撐部件；多個振蕩部件；以及多個彈性支撐部件，其中，按照從所述支撐部件起的順序，所述彈性支撐部件和所述振蕩部件交替地連接，以及與第η個振蕩部件連接的第η個彈性支撐部件的延伸方向和與第η+1個振蕩部件連接 的第η+1個彈性支撐部件的延伸方向彼此相反，這里η是從所述支撐部件側數起不小于1 的整數。
8.一種振蕩器設備，包括如權利要求1-7中任一項所述的振蕩結構；以及驅動裝置，被構造用于給所述振蕩結構的所述第一和第二振蕩部件中的至少一方施加 扭矩。
9.一種光學偏轉設備，包括如權利要求8所述的振蕩器設備；以及光學偏轉部件，至少設置在所述振蕩器設備的所述第二振蕩部件處。
10. 一種成像設備，包括 如權利要求9所述的光學偏轉設備； 光源；成像光學系統(tǒng)；以及 要照射的對象，其中，來自所述光源的光束利用所述光學偏轉設備掃描，且所掃描的光被集合到所述 對象上。
全文摘要
一種振蕩結構包括支撐部件；第一振蕩部件；第二振蕩部件；第一彈性支撐部件，被構造用于連接支撐部件與第一振蕩部件，以及用于支撐第一振蕩部件以便該第一振蕩部件繞所述支撐部件作為中心軸線振蕩運動；以及第二彈性支撐部件，被構造用于連接第一振蕩部件與第二振蕩部件，以及用于相對于第一振蕩部件能夠運動地支撐第二振蕩部件，其中，第一彈性支撐部件從支撐部件延伸至第一振蕩部件的方向與第二彈性支撐部件從第一振蕩部件延伸至第二振蕩部件的方向彼此相反。
文檔編號G02B26/10GK101952764SQ20098010549
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權日2008年2月20日
發(fā)明者宮川卓, 渡邊信一郎, 牛島隆志 申請人:佳能株式會社