２次元走査装置及び携帯端末機
【課題】本発明は、第１軸周りの揺動と第２軸周りの揺動とを異なる周波数で行うことに適した２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材３１を具備するＭＥＭＳデバイス３と、回転力を発生させるモータ５と、モータ５が発生させる回転力をＭＥＭＳデバイス３を揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイス３に伝達することによって、ＭＥＭＳデバイス３を第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構６とを備えたことを特徴とする２次元走査装置２、及び該２次元走査装置２を備えた携帯端末機１を提供する。
【解決手段】本発明は、共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材３１を具備するＭＥＭＳデバイス３と、回転力を発生させるモータ５と、モータ５が発生させる回転力をＭＥＭＳデバイス３を揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイス３に伝達することによって、ＭＥＭＳデバイス３を第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構６とを備えたことを特徴とする２次元走査装置２、及び該２次元走査装置２を備えた携帯端末機１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元走査が可能な２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を反射して画像の読取り、書込み等を行う２次元走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されたＭＥＭＳデバイスが知られている。かかるＭＥＭＳデバイスは、レーザ光を反射して、レーザ光を２次元走査させる揺動部材を備えている。かかる揺動部材は、第１軸周り、及び、第１軸と直交する第２軸周りに揺動可能とされている。揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動は、小さな駆動力で大きな振れ角を得ることが可能なように、共振現象が利用されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２次元走査の代表的な方式として、ラスタスキャンを挙げることができる。このラスタスキャンは、副走査を１回行う間に主走査を複数回行う方式である。例えば、４８０画素×４８０画素の画像をラスタスキャンで読取る又は書込む場合においては、副走査を１回行う間に主走査が４８０回行われる。
【０００４】
揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動に共振現象を利用するＭＥＭＳデバイスによって、４８０画素×４８０画素の画像をラスタスキャンで読取る又は書込む場合、揺動部材の第１軸周りの固有振動数と揺動部材の第２軸周りの固有振動数とを４８０倍異ならせる必要がある。揺動部材の第１軸周りと揺動部材の第２軸周りとで固有振動数を４８０倍異ならせるためには、揺動部材の第１軸周りのねじり剛性と揺動部材の第２軸周りのねじり剛性とを４８０倍の２乗の約２３万倍異ならせる必要がある。このように第１軸周りと第２軸周りとでねじり剛性が大きく異なる揺動部材を作製することは非常に困難である。よって、揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動に共振現象を利用するＭＥＭＳデバイスにおいては、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが困難である。このため、このようなＭＥＭＳデバイスは、ラスタスキャンに適さない。
【０００５】
本発明は、第１軸周りと第２軸周りの揺動周波数を大きく異ならせることができ、ひいては、ラスタスキャンに適した２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の如く、共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材を具備するＭＥＭＳデバイスと、回転力を発生させるモータと、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構とを備えたことを特徴とする２次元走査装置を提供する。
【０００７】
本発明に係る２次元走査装置においては、揺動部材を具備したＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動させることで、揺動部材を第２軸周りに揺動させる。ＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動は、モータが発生させる回転力を変換することで得られた揺動力によって行われる。よって、揺動部材の第２軸周りの揺動は、共振現象を利用して行われるものでなく、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数は、揺動部材の第２軸周りの固有振動数によって決定されるものでない。このため、本発明に係る２次元走査装置は、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能である。従って、本発明に係る２次元走査装置は、ラスタスキャンに適する。
【０００８】
モータが発生させる回転力をＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイスに伝達する具体的構成として、特許請求の範囲の請求項２に記載の如く、前記動力伝達機構は、前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧カムと、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧部材とを具備し、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させることで、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達する構成を挙げることができる。
【０００９】
動力伝達機構が押圧カム及び押圧部材を具備した具体的構成として、特許請求の範囲の請求項３に記載の如く、前記押圧カムは、その回転軸に対して傾斜し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを前記回転軸方向の一方向に押圧する傾斜面を有し、前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することで、前記ＭＥＭＳデバイスを前記傾斜面に押圧し、前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが前記傾斜面に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１０】
また、動力伝達機構が押圧カム及び押圧部材を具備した他の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項４に記載の如く、前記押圧カムは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝が周方向に形成され、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、前記押圧カムは、前記摺動溝の底部で前記摺動部を前記深さ方向の一方向に押圧し、前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記摺動部を押圧することで、前記摺動部を前記摺動溝の底部に押圧し、前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記摺動部が前記摺動溝の底部に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１１】
また、押圧部材の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項５に記載の如く、前記押圧部材は、前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動可能に支持する第２軸部材で構成され、前記第２軸部材は、前記ＭＥＭＳデバイスと接続され、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスと共に第２軸周りに揺動する接続部と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部とを有し、前記押圧カムによって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧されることにより、前記接続部が前記固定部に対して第２軸周りに回動することで捻じれると、捻り復元力を前記ＭＥＭＳデバイスに付与することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する構成を挙げることができる。
【００１２】
また、押圧部材の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項６に記載の如く、前記押圧部材は、第２軸周りの一方向に回動するように付勢された付勢部と、前記付勢部の回動の中心となる回動中心部とを有し、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記付勢部と前記回動中心部とに固定され、前記押圧部材は、前記付勢部で前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りの一方向に押圧することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する構成を挙げることができる。
【００１３】
また、モータが発生させる回転力をＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイスに伝達する他の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項７に記載の如く、前記動力伝達機構は、前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、該回転によって前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させる確動カムを具備し、前記確動カムが回転することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることにより、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達する構成を挙げることができる。
【００１４】
動力伝達機構が確動カムを具備した具体的構成として、特許請求の範囲の請求項８に記載の如く、前記確動カムは、その回転軸方向に蛇行する摺動溝が周方向に形成され、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、前記動力伝達機構は、前記確動カムが回転することによって、前記摺動部を前記摺動溝に摺動させて前記摺ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１５】
本発明に係る２次元走査装置は、特許請求の範囲の請求項８及び９に記載の如く、前記モータと前記押圧カム又は前記確動カムとを連結し、前記モータと連結した前記押圧カム又は前記確動カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えてもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、押圧カム又は確動カムの回転速度がモータの回転速度より低くなるため、減速機構を備えない構成（モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムを回転させる構成）に比べて、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を低く抑えることができる。従って、かかる構成によれば、モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。
【００１７】
また、本発明は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の如く、請求項１〜９の何れか１項に記載の２次元走査装置を備え、前記２次元走査装置は、前記モータと前記動力伝達機構とを連結解除自在に連結させる連結部を具備し、前記モータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであることを特徴とする携帯端末機を提供することもできる。
【００１８】
本発明に係る携帯端末機においては、２次元走査装置が備えるモータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであり、該モータは、動力伝達機構と連結解除自在に連結されている。モータと動力伝達機構とを連結すると、モータが発生させる回転力が動力伝達機構に伝達されるため、モータをＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動に使用できる。一方、モータと動力伝達機構との連結を解除すると、モータが発生させる回転力が動力伝達機構に伝達されないため、モータの回転によってイベントの発生を知らせる振動が携帯端末機に生じる。よって、本発明に係る携帯端末機によれば、１つのモータで、ＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動と、イベントの発生を知らせることを実現できる。従って、本発明に係る２次元走査装置を備える携帯端末機は、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能であり、ひいては、ラスタスキャンに適した２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る携帯端末機１の概略構成図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、モータ５と動力伝達機構６とが連結している状態のときの概略構成図を示す。図１（ｃ）は、モータ５と動力伝達機構６とが連結していない状態のときの概略構成図を示す。携帯端末機１には、例えば、携帯電話を用いることができる。図１に示すように、携帯端末機１に備えられる２次元走査装置２は、ＭＥＭＳデバイス３と、モータ５と、動力伝達機構６とを備える。更に、２次元走査装置２は、ＭＥＭＳデバイス３と、モータ５と、動力伝達機構６との他、連結部７と、レーザ８とを備える。
【００２１】
ＭＥＭＳデバイス３は、ＭＥＭＳデバイス本体とＭＥＭＳデバイス本体を収容する筐体４０とを備える。図２は、図１（ａ）の矢印Ａ方向から見たＭＥＭＳデバイス３の外観図である。図３は、ＭＥＭＳデバイス本体３０の分解図である。図３に示すように、ＭＥＭＳデバイス本体３０は、シリコン材から形成された上層基板３Ａと絶縁材料（例えばガラス材）から形成された下層基板３Ｂとが上下に積層された構造を有している（図３は、上層基板３Ａと下層基板３Ｂとが分離した状態を示すが、実際には両者は接合されている）。尚、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス本体３０は、エッチングや成膜などの公知のＭＥＭＳ技術を適用することにより当業者であれば容易に作製することが可能であるため、その具体的な製造方法については説明を省略する。
【００２２】
上層基板３Ａには、中央に平面視楕円状の揺動部材３１が形成されていると共に、その第１軸（図３に示すＸ軸。尚、各図において矢印Ｘは、第１軸を表す）方向両端部に、それぞれ接続部３２を介してサスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂが形成されている。揺動部材３１は、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂによって第１軸周り（図２及び図３に示す矢印Ｕ方向）に揺動可能に支持されている。
【００２３】
サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂの第１軸方向端部（揺動部材３１に接続されている側と反対側の端部）は、ヒンジ３５Ａ、３５Ｄを介して、アンカーとなる接着パッド３４Ａ、３４Ｂにそれぞれ接続されている。また、サスペンションビーム３３Ａには、接着パッド３４Ｃと、ヒンジ３５Ｂとが形成されており、ヒンジ３５Ｂが接着パッド３４Ｃに接続されている。同様にして、サスペンションビーム３３Ｂには、接着パッド３４Ｄとヒンジ３５Ｃとが形成されており、ヒンジ３５Ｃが接着パッド３４Ｄに接続されている。
【００２４】
また、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂの第２軸（図３に示すＹ軸。尚、各図において矢印Ｙは、第２軸を表す）方向の端部には、電極として第２軸方向に延びる揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂが形成されている。尚、第２軸とは、第１軸と直交し、且つ、揺動部材３１の楕円状表面と平行な軸である。かかる揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂは、上層基板３Ａの本体３９に形成された電極として第２軸方向に延びる固定櫛歯３９Ａ、３９Ｂと第１軸方向に沿って交互に配置されている。このような揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に交流電圧を印加できるように、揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂと固定櫛歯３９Ａ、３９Ｂとは、交流電源（図示しない）に接続されている。
【００２５】
一方、下層基板３Ｂには、上層基板３Ａに形成された揺動部材３１とサスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂとを第１軸周りに揺動可能とするべく、揺動部材３１に対応する位置に楕円形の掘り込み領域３６が形成され、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂに対応する位置に矩形の掘り込み領域３６Ａ、３６Ｂが形成されている。また、下層基板３Ｂには、上層基板３Ａと下層基板３Ｂとが積層された状態で上層基板３Ａに形成された接着パッド３４Ｃ、３４Ｄの裏面をそれぞれ固着するべく、固定用パッド３７Ａ、３７Ｂが形成されている。また、接着パッド３４Ａ、３４Ｂの裏面は、下層基板３Ｂの周壁３７Ｃに固着される。
【００２６】
以上に説明した構成を有するＭＥＭＳデバイス本体３０において、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に交流電圧を印加すると、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａ、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に静電力が作用する。この静電力が作用することにより、揺動部材３１は、接着パッド３４Ａ〜３４Ｄを固定端とし、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄの弾性力に抗しながら第１軸周りに揺動することになる。
【００２７】
この第１軸周りの揺動を共振現象を利用して行うために、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に印加する交流電圧の周波数は、揺動部材３１の第１軸周りの固有振動数の約２倍とされている。
【００２８】
以上に説明した構成を有するＭＥＭＳデバイス本体３０が収容される筐体４０は、図２に示すように、光学窓４１と第２軸部材４２とを備える。
【００２９】
光学窓４１は、筐体４０に収容されたＭＥＭＳデバイス本体３０の揺動部材３１と対向する位置に設けられている。この光学窓４１が設けられることにより、筐体４０の外部に設置されたレーザ８（図１参照）からのレーザ光８１を揺動部材３１で反射し、レーザ光８１の反射光８２を筐体４０の外部に出射させることが可能とされている。尚、揺動部材３１の光学窓４１側の表面は、レーザ光８１を効率良く反射させるために、アルミ蒸着などのミラー加工が表面に施されている。
【００３０】
第２軸部材４２は、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りに揺動可能に支持している。第２軸部材４２は、筐体４０の外側に延出され、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０に、第２軸周りに揺動可能に支持されている。このように第２軸周りに揺動可能に支持されることにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周り（図１（ａ）及び図２に示す矢印Ｖ方向）に揺動することができる構成とされている。
【００３１】
図１に示すように、モータ５は、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータである。携帯端末機１が携帯電話である場合、イベントとしては、電話の着信、メールの受信などを挙げることができる。モータ５は、回転子５１と、回転子５１との相互作用により図１（ａ）及び図１（ｂ）の矢印Ｐ方向に回転子５１を回転させる回転力を発生させる固定子５２と、回転子５１の回転を外部に伝える回転軸５３と、回転軸５３に偏心して取り付けられた分銅５４とを備えている。上述の回転力により回転子５１が回転すると、該回転力によって分銅５４が回転し、分銅５４の回転によってモータ５自身が振動する。分銅５４は、連結部７と連結解除自在に連結される。本実施形態では、分銅５４が連結部７と連結解除自在に連結できるように、モータ５の回転軸５３は、進退可能に構成されている。分銅５４が連結部７と連結しているときは、分銅５４が回転すると、連結部７が回転する。よって、分銅５４が連結部７と連結しているときは、モータ５が発生させた回転力は、連結部７に伝達される。
【００３２】
図１に示すように、動力伝達機構６は、モータ５が発生させる回転力をＭＥＭＳデバイス３を揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイス３に伝達することによって、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周り（図１（ａ）及び図２に示す矢印Ｖ方向）に揺動させる。かかる動力伝達機構６は、押圧カム６１と押圧部材６２とを備える。
【００３３】
押圧カム６１は、モータ５が発生させる回転力によって回転し、ＭＥＭＳデバイス３を押圧する。かかる押圧カム６１の回転軸６１１には、連結部７が固定されている。押圧カム６１は、連結部７を介してモータ５が発生させる回転力が伝達される。押圧カム６１は、連結部７を介してモータ５が発生させる回転力が伝達されると、回転軸６１１を中心にして矢印Ｐ方向に回転する（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）。
【００３４】
このような押圧カム６１は、その回転軸６１１に対して傾斜し、且つ、ＭＥＭＳデバイス３をその回転軸方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ１方向）に押圧する傾斜面６１２を有している。この傾斜面６１２には、ＭＥＭＳデバイス３の筐体４０が当接している。押圧カム６１が回転して、押圧カム６１が、図１（ａ）から図１（ｂ）に示す状態となる際には、筐体４０は、傾斜面６１２によって押圧カム６１の回転軸方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ１方向）に押圧され、これにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周りの一方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）に回転する。
【００３５】
一方、押圧部材６２は、押圧カム６１の押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、ＭＥＭＳデバイス３を傾斜面６１２に押圧する。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、押圧部材６２は、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０に固定された固定部６２１と、固定部６２１との接続部分を中心にして、第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に回動するように付勢された付勢部６２２とを備える。付勢部６２２が当接する筐体４０の部分は、傾斜面６１２が当接する部位に対して第２軸部材４２を挟んで反対側の部分である。付勢部６２２は、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に押圧して、押圧カム６１の押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、ＭＥＭＳデバイス３を傾斜面６１２に押圧する。尚、押圧部材６２には、例えば、つる巻きバネ等の弾性体を用いることができる。
【００３６】
このように傾斜面６１２にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、押圧カム６１が、図１（ｂ）から図１（ａ）に示す状態となる際には、筐体４０の傾斜面６１２と当接する当接部位が、図１（ａ）の矢印Ｍ１方向と反対方向に移動する。これにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に回転する。
【００３７】
以上のように、押圧カム６１が矢印Ｐ方向に回転することで、筐体４０の傾斜面６１２と当接する当接部位が往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りに揺動する。
【００３８】
このようにＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りに揺動すると、揺動部材３１も第２軸周りに揺動する。よって、揺動部材３１の第２軸周りの揺動周波数は、揺動部材３１の第２軸周りの固有振動数によって決定されない。このため、２次元走査装置２は、揺動部材３１の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能である。よって、２次元走査装置２は、ラスタスキャンに適する。この２次元走査装置２は、光源８からのレーザ光８１を揺動部材３１で反射させて、例えば携帯端末機１に備えられたモニタに画像を表示する（書込む）ことができる。また、２次元走査装置２は、反射光８２を用いて画像の読取りを行うこともできる。
【００３９】
尚、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。ラスタスキャンにおいては、主走査に対応する揺動は副走査に対応する揺動よりも高い揺動周波数（通常、２０ｋＨｚ以上）で行うことが要求される。モータ５の回転力を変換させて生じた揺動力によって、このような高い揺動周波数での揺動を実現するためには、回転数が１，２００，０００ｒｐｍ以上のモータが必要である。しかし、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータは、通常、回転数が１０，０００ｒｐｍ以下である。従って、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することで、モータ５にイベントの発生を知らせるための振動を生じさせる一般的な振動モータを用いた場合であっても、ラスタスキャンを行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態のように、２次元走査装置２を携帯端末機１に搭載する場合は、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性を高める観点からも、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。 ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現するために、第１軸周りの揺動周波数を高くする場合、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄのねじり剛性を高くして、揺動部材３１の第１軸周りの固有振動数が高くなる構造を採る必要がある。このように、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄのねじり剛性を高くすると、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性が向上する。よって、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性を高める観点からも、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。
【００４１】
また、上述のように、携帯端末機１に備えられたモニタに画像を表示する際に、モータ５が回転することにより生じる振動を小さくするために、分銅５４、連結部７、動力伝達機構６及びＭＥＭＳデバイス３を一体物と見なしたときの該一体物のモータの回転軸５３に対する偏心量が小さくなるように設計することが好ましい。
【００４２】
尚、連結部７と分銅５４との連結が解除されているときは、分銅５４が回転しても連結部７は回転しない。よって、連結部７と分銅５４との連結が解除されているときは、モータ５の回転によって、イベントの発生を知らせる振動が携帯端末機１に生じる。
【００４３】
よって、携帯端末機１は、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータとは別のモータを実装することなく、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りに揺動させて画像の表示等ができると共に、イベントの発生を知らせることができる。従って、２次元走査装置２を備える携帯端末機１は、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【００４４】
（実施形態２）
本実施形態に係る携帯端末機１Ａは、ＭＥＭＳデバイス３Ａを第２軸周りに揺動させる方法が実施形態１に係る携帯端末機１と異なる。図４は、本実施形態に係る携帯端末機１Ａの概略構成図である。図４（ａ）は正面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｂ方向からみた携帯端末機１Ａの側面図を示す。
【００４５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳデバイス３Ａは摺動部４４Ａを備え、摺動部４４Ａは、筐体４０Ａの第１軸（Ｘ軸）方向の一方の端部に取り付けられている。
【００４６】
図４に示すように、携帯端末機１Ａの動力伝達機構６Ａは、押圧カム６１Ａと押圧部材６２Ａとを備える。押圧カム６１Ａは、その回転軸６１１Ａが、第２軸（Ｙ軸）方向と平行である。押圧カム６１Ａは、回転軸６１１Ａが中心に位置した円板状に形成されている。更に、押圧カム６１Ａは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝６１３Ａが周方向に形成されている。ここで、深さとは、押圧カム６１Ａの径方向の寸法を意味する。かかる摺動溝６１３Ａは、全周に亘って形成されている。図４（ａ）に示すように、摺動溝６１３Ａは、深さが最も浅い部分６１４Ａから周方向一方側（図４（ａ）においては、矢印Ｐ方向）に向かうに従い徐々に深さが大きくなっており、最も深い部分６１５Ａと最も浅い部分６１４Ａとの間は、深さが大きく変化する段差部６１６Ａが形成
されている。かかる摺動溝６１３Ａは、上述の摺動部４４Ａの先端が挿入され、底部６１７Ａに挿入された摺動部４４Ａが当接している。
【００４７】
押圧カム６１Ａは、モータ５Ａが発生させる回転力により、図４（ａ）の矢印Ｐ方向に回転する。このような方向に押圧カム６１Ａが回転すると、摺動溝６１３Ａにおいて、摺動部４４Ａの先端が挿入される部分の深さが徐々浅くなるため、摺動部４４Ａは、底部６１７Ａによって押圧カム６１Ａの径外方向Ｒ１に押圧され、径外方向Ｒ１に移動する。これにより、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が、径外方向Ｒ１に移動し、これにより、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、第２軸周りの一方向（図４（ａ）の矢印Ｖ１方向）に回転する。
【００４８】
一方、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、実施形態１に係るＭＥＭＳデバイス３と同様に、押圧部材６２Ａによって押圧カム６１Ａの押圧方向と反対方向に押圧されている。このため、摺動溝６１３Ａにおいて、摺動部４４Ａの先端が挿入される部分が段差部６１６Ａを介して最も浅い部分６１４Ａから最も深い部分６１５Ａに遷移する際には、摺動部４４Ａは押圧カム６１Ａの径内方向（図４（ａ）の矢印Ｒ１方向と反対方向）に移動する。よって、該遷移時において、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が、押圧カム６１Ａの径内方向に移動する。これにより、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、第２軸周りの他方向（図４（ａ）の矢印Ｖ２方向）に回転する。
【００４９】
以上のように、押圧カム６１Ａが矢印Ｐ方向に回転することで、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３Ａが第２軸周りに揺動する。
【００５０】
（実施形態３）
図５は、本実施形態に係る携帯端末機１Ｂの概略構成図である。本実施形態に係る携帯端末機１Ｂは、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを第２軸周りに揺動させる方法が実施形態１に係る携帯端末機１と異なる。
【００５１】
図５に示すように、ＭＥＭＳデバイス３Ｂは摺動部４４Ｂを備え、摺動部４４Ｂは、筐体４０Ｂの第１軸（Ｘ軸）方向の一方の端部に取り付けられている。
【００５２】
一方、動力伝達機構６Ｂは、確動カム６６Ｂを備える。確動カム６６Ｂは、モータ５Ｂが発生させる回転力によって回転し、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを往復運動させる。確動カム６６Ｂの回転軸６６１Ｂは、連結部７Ｂが固定されている。確動カム６６Ｂは、連結部７Ｂがモータ５Ｂの回転子５１Ｂの回転によって回転すると、その回転軸６６１Ｂを中心にして図５の矢印Ｐ方向に回転する。確動カム６６Ｂの周面には、回転軸６６１Ｂ方向に蛇行する摺動溝６６３Ｂが周面の全周に亘って形成されている。
【００５３】
このような構成の摺動溝６６３Ｂには、上述の摺動部４４Ｂの先端が挿入されている。よって、確動カム６６Ｂが回転すると、摺動部４４Ｂが摺動溝６６３Ｂに沿って摺動する。摺動溝６６３Ｂが回転軸方向（図５の矢印Ｎ方向）に蛇行していることで、摺動部４４Ｂは、確動カム６６Ｂが回転すると、往復運動する。摺動部４４Ｂが往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３Ｂは第２軸周りに揺動する。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る動力伝達機構６Ｂは、モータ５Ｂが発生させる回転力により確動カム６６Ｂを回転させることによって、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを第２軸周りに揺動させる。
【００５５】
＜第２軸部材の変形例＞
実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａが備える第２軸部材４２、４２Ａの変形例について説明する。本変形例に係る第２軸部材を図２を用いて説明する。図２に示すように、本変形例に係る第２軸部材４２は、筐体４０と共に第２軸周り（図２の矢印Ｖ方向）に揺動する接続部４２１と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部４２２を有する。かかる固定部４２２は、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０等に第２軸周りの揺動が不能に支持されている。
【００５６】
図１に示すように、ＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りの一方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）に回転すると、第２軸部材４２の接続部４２１がＭＥＭＳデバイス３と共に第２軸周りの一方向に回転する。固定部４２２が第２軸周りの揺動が不能に支持されているため、接続部４２１が回転すると、第２軸部材４２に捻じれが生じる。この捻じれにより生じる捻じれ復元力によって、ＭＥＭＳデバイス３に第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）のモーメントが生じ、該モーメントにより、押圧カムの押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３が回転しようとする。
【００５７】
よって、本変形例に係る第２軸部材４２は、実施形態１及び２に係る押圧部材６２、６２Ａと同様の機能を有する。押圧部材６２、６２Ａと同様の機能を有するため、本変形例に係る第２軸部材４２を備えることで、押圧部材６２、６２Ａが不要となり、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａの部品の削減、及び、コンパクト化等を図ることができる。
【００５８】
＜押圧部材の変形例＞
実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａが備える押圧部材６１、６２の変形例を説明する。図６は、本変形例に係る押圧部材６２Ｃの構成図である。図６に示すように、本変形例に係る押圧部材６２Ｃは、固定部６２１Ｃと、付勢部６２２Ｃと、回動中心部６２３Ｃとを備えている。固定部６２１Ｃは、実施形態１で説明した固定部６２１と同一の構成である。付勢部６２２Ｃは、回動中心部６２３Ｃを介して固定部６２１Ｃと接続され、回動中心部６２３Ｃを中心にして、第２軸周りの他方向（押圧カムの押圧方向と反対方向となる第２軸周りの一方向）に回動するように付勢されている。回動中心部６２３Ｃと付勢部６２２Ｃとには、ＭＥＭＳデバイス３Ｃの筐体４０Ｃが固定されている。
【００５９】
ＭＥＭＳデバイス３Ｃが押圧部材６２Ｃの付勢部６２２Ｃ及び回動中心部６２３Ｃと固定されているので、押圧部材６２Ｃを介してＭＥＭＳデバイス３Ｃを実施形態１及び２に係る携帯端末機１、１Ａ又は２次元走査装置２、２Ａの筐体１０、１０Ａに支持させることができる。
【００６０】
よって、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａにおいて、本変形例に係る押圧部材６２Ｃを具備すれば、第２軸部材４２、４２Ａが無くても、ＭＥＭＳデバイス３、３Ａを第２軸周りに揺動させることができると共に、ＭＥＭＳデバイス３、３Ａを携帯端末機１、１Ａ又は２次元走査装置２、２Ａの筐体１０、１０Ａに支持させることができる。このため、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａにおいて、本変形例に係る押圧部材６２Ｃを具備すれば、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａの部品の削減、及び、コンパクト化等を図ることができる。
【００６１】
実施形態１に係る２次元走査装置は、筐体の外部に設置されたレーザからのレーザ光を用いて２次元走査をする場合について説明したが、本発明に係る２次元走査装置は、図２に示すように、揺動部材３１の表面に設置された発光素子９から発せられるレーザ光を用いて２次元走査を行うこともできる。
【００６２】
このような方式であれば、光を揺動部材で反射させる必要がないため、揺動部材の表面にアルミ蒸着などのミラー加工を施す必要がない。また、ミラー加工を施さなければ、光学窓と揺動部材との間で多重反射が起こらず、ゴーストの発生を防止することができる。また、揺動部材の大きさを発光素子が載置できる大きさまで小さくすることができ、揺動部材のコンパクト化を図ることができ、コンパクト化により揺動部材の揺動に必要な駆動力を低減できる。また、筐体の外部から光を取り込まなくてもよいので、光学窓から光が入射する際に、光が反射したり、減衰したりすることを防止できる。
【００６３】
また、本発明に係る２次元走査装置は、画像の読取り及び書込み以外にも、例えば、２次元走査装置から目標物までの距離の測定に用いることもできる。
例えば、揺動部材で反射した反射光を目標物に向けて出射し、出射した時から当該反射光が目標物に反射して当該２次元走査装置に戻ってくるまでの時間に基づいて２次元走査装置から目標物までの距離を測定することができる。
【００６４】
実施形態１〜３においては、２次元走査装置は、携帯端末機に備えられているが、２次元走査装置が備えられる機器は、携帯端末機に限らず、例えば、プロジェクター、プリンター、スキャナなどの据え置き型の機器とすることもできる。
【００６５】
また、本発明に係る２次元走査装置は、モータと押圧カム又は確動カムとを連結し、モータと連結した押圧カム又は確動カムをモータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えてもよい。図７は、減速機構１０の構成の一具体例を示す。図７に示すように、本具体例においては、減速機１０は、
連結部７Ｄと同軸周りに回転可能に連結部７Ｄに連結された第１部材１１と、押圧カム６１Ｄと同軸周りに回転可能に押圧カム６１Ｄに連結された第２部材１２と、減速部１３とを備える。減速部１３は、第１部材１１と同軸周りに回転可能に第１部材１１に取り付けられた第１歯車１３ａと、第２部材１２と同軸周りに回転可能に第２部材１２に取り付けられた第２歯車１３ｂとを備える。第１歯車１３ａと第２歯車１３ｂとは噛み合っており、よって、連結部７Ｄが回転すると、押圧カム６１Ｄが回転する。第２歯車１３ｂは、第１歯車１３ａより歯数が多く、よって、押圧カム６１Ｄは、連結部７Ｄより低い回転速度で回転する。よって、モータ５Ｄの回転子５１Ｄが回転し、連結部７Ｄが回転すると、押圧カム６１Ｄは、モータ５Ｄの回転速度（回転子５１Ｄの回転速度）より低い回転速度で回転する。従って、本発明に係る２次元走査装置が減速機構を備えることで、モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。また、減速機構を備えることで、押圧カム又は確動カムを回転させるトルクが上昇し、モータの回転力が小さくても、押圧カム又は確動カムを十分に回転させることができる。
【００６６】
尚、モータとして、回転軸を回転子の回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構が具備されたモータを用いることもできる。このような減速機構が具備されたモータを用いれば、回転子の回転速度と同一の回転速度で押圧カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。
【００６７】
また、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数は、モータに供給する電流等を制御してモータの回転数を制御することにより、調整することが可能である。 また、本発明に係る２次元走査装置を、モニタへの画像の表示に用いる場合、モニタ全体の走査が２又はそれ以上の回数の行われる毎に、表示する画像を変更することで、画像のフレームレートを１／２又はそれ以下となるようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、実施形態１に係る携帯端末機の概略構成図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、モータと動力伝達機構とが連結している状態のときの概略構成図を示す。図１（ｃ）は、モータと動力伝達機構とが連結していない状態のときの概略構成図を示す。
【図２】図２は、図１（ａ）の矢印Ａ方向から見たＭＥＭＳデバイスの外観図である。
【図３】図３は、ＭＥＭＳデバイス本体の分解図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る携帯端末機の概略構成図である。図４（ａ）は、正面図を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｂ方向からみた携帯端末機の側面図を示す。
【図５】図５は、実施形態３に係る携帯端末機の概略構成図である。
【図６】図６は、変形例に係る押圧部材の構成図である。
【図７】図７は、減速機構の構成の一具体例を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１、１Ａ、１Ｂ…携帯端末機、２、２Ａ、２Ｂ…２次元走査装置、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…ＭＥＭＳデバイス、３０…ＭＥＭＳデバイス本体、３１、３１Ａ、３１Ｂ…揺動部材、５Ａ、５Ｂ、５Ｄ…モータ、６、６Ａ、６Ｂ…動力伝達機構、７、７Ａ、７Ｂ、７Ｄ…連結部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元走査が可能な２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を反射して画像の読取り、書込み等を行う２次元走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されたＭＥＭＳデバイスが知られている。かかるＭＥＭＳデバイスは、レーザ光を反射して、レーザ光を２次元走査させる揺動部材を備えている。かかる揺動部材は、第１軸周り、及び、第１軸と直交する第２軸周りに揺動可能とされている。揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動は、小さな駆動力で大きな振れ角を得ることが可能なように、共振現象が利用されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２次元走査の代表的な方式として、ラスタスキャンを挙げることができる。このラスタスキャンは、副走査を１回行う間に主走査を複数回行う方式である。例えば、４８０画素×４８０画素の画像をラスタスキャンで読取る又は書込む場合においては、副走査を１回行う間に主走査が４８０回行われる。
【０００４】
揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動に共振現象を利用するＭＥＭＳデバイスによって、４８０画素×４８０画素の画像をラスタスキャンで読取る又は書込む場合、揺動部材の第１軸周りの固有振動数と揺動部材の第２軸周りの固有振動数とを４８０倍異ならせる必要がある。揺動部材の第１軸周りと揺動部材の第２軸周りとで固有振動数を４８０倍異ならせるためには、揺動部材の第１軸周りのねじり剛性と揺動部材の第２軸周りのねじり剛性とを４８０倍の２乗の約２３万倍異ならせる必要がある。このように第１軸周りと第２軸周りとでねじり剛性が大きく異なる揺動部材を作製することは非常に困難である。よって、揺動部材の第１軸周り及び第２軸周りの揺動に共振現象を利用するＭＥＭＳデバイスにおいては、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが困難である。このため、このようなＭＥＭＳデバイスは、ラスタスキャンに適さない。
【０００５】
本発明は、第１軸周りと第２軸周りの揺動周波数を大きく異ならせることができ、ひいては、ラスタスキャンに適した２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の如く、共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材を具備するＭＥＭＳデバイスと、回転力を発生させるモータと、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構とを備えたことを特徴とする２次元走査装置を提供する。
【０００７】
本発明に係る２次元走査装置においては、揺動部材を具備したＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動させることで、揺動部材を第２軸周りに揺動させる。ＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動は、モータが発生させる回転力を変換することで得られた揺動力によって行われる。よって、揺動部材の第２軸周りの揺動は、共振現象を利用して行われるものでなく、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数は、揺動部材の第２軸周りの固有振動数によって決定されるものでない。このため、本発明に係る２次元走査装置は、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能である。従って、本発明に係る２次元走査装置は、ラスタスキャンに適する。
【０００８】
モータが発生させる回転力をＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイスに伝達する具体的構成として、特許請求の範囲の請求項２に記載の如く、前記動力伝達機構は、前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧カムと、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧部材とを具備し、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させることで、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達する構成を挙げることができる。
【０００９】
動力伝達機構が押圧カム及び押圧部材を具備した具体的構成として、特許請求の範囲の請求項３に記載の如く、前記押圧カムは、その回転軸に対して傾斜し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを前記回転軸方向の一方向に押圧する傾斜面を有し、前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することで、前記ＭＥＭＳデバイスを前記傾斜面に押圧し、前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが前記傾斜面に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１０】
また、動力伝達機構が押圧カム及び押圧部材を具備した他の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項４に記載の如く、前記押圧カムは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝が周方向に形成され、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、前記押圧カムは、前記摺動溝の底部で前記摺動部を前記深さ方向の一方向に押圧し、前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記摺動部を押圧することで、前記摺動部を前記摺動溝の底部に押圧し、前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記摺動部が前記摺動溝の底部に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１１】
また、押圧部材の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項５に記載の如く、前記押圧部材は、前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動可能に支持する第２軸部材で構成され、前記第２軸部材は、前記ＭＥＭＳデバイスと接続され、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスと共に第２軸周りに揺動する接続部と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部とを有し、前記押圧カムによって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧されることにより、前記接続部が前記固定部に対して第２軸周りに回動することで捻じれると、捻り復元力を前記ＭＥＭＳデバイスに付与することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する構成を挙げることができる。
【００１２】
また、押圧部材の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項６に記載の如く、前記押圧部材は、第２軸周りの一方向に回動するように付勢された付勢部と、前記付勢部の回動の中心となる回動中心部とを有し、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記付勢部と前記回動中心部とに固定され、前記押圧部材は、前記付勢部で前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りの一方向に押圧することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する構成を挙げることができる。
【００１３】
また、モータが発生させる回転力をＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイスに伝達する他の具体的構成として、特許請求の範囲の請求項７に記載の如く、前記動力伝達機構は、前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、該回転によって前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させる確動カムを具備し、前記確動カムが回転することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることにより、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達する構成を挙げることができる。
【００１４】
動力伝達機構が確動カムを具備した具体的構成として、特許請求の範囲の請求項８に記載の如く、前記確動カムは、その回転軸方向に蛇行する摺動溝が周方向に形成され、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、前記動力伝達機構は、前記確動カムが回転することによって、前記摺動部を前記摺動溝に摺動させて前記摺ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させる構成を挙げることができる。
【００１５】
本発明に係る２次元走査装置は、特許請求の範囲の請求項８及び９に記載の如く、前記モータと前記押圧カム又は前記確動カムとを連結し、前記モータと連結した前記押圧カム又は前記確動カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えてもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、押圧カム又は確動カムの回転速度がモータの回転速度より低くなるため、減速機構を備えない構成（モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムを回転させる構成）に比べて、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を低く抑えることができる。従って、かかる構成によれば、モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。
【００１７】
また、本発明は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の如く、請求項１〜９の何れか１項に記載の２次元走査装置を備え、前記２次元走査装置は、前記モータと前記動力伝達機構とを連結解除自在に連結させる連結部を具備し、前記モータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであることを特徴とする携帯端末機を提供することもできる。
【００１８】
本発明に係る携帯端末機においては、２次元走査装置が備えるモータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであり、該モータは、動力伝達機構と連結解除自在に連結されている。モータと動力伝達機構とを連結すると、モータが発生させる回転力が動力伝達機構に伝達されるため、モータをＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動に使用できる。一方、モータと動力伝達機構との連結を解除すると、モータが発生させる回転力が動力伝達機構に伝達されないため、モータの回転によってイベントの発生を知らせる振動が携帯端末機に生じる。よって、本発明に係る携帯端末機によれば、１つのモータで、ＭＥＭＳデバイスの第２軸周りの揺動と、イベントの発生を知らせることを実現できる。従って、本発明に係る２次元走査装置を備える携帯端末機は、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、揺動部材の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能であり、ひいては、ラスタスキャンに適した２次元走査装置、及び、該２次元走査装置を備えた携帯端末機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る携帯端末機１の概略構成図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、モータ５と動力伝達機構６とが連結している状態のときの概略構成図を示す。図１（ｃ）は、モータ５と動力伝達機構６とが連結していない状態のときの概略構成図を示す。携帯端末機１には、例えば、携帯電話を用いることができる。図１に示すように、携帯端末機１に備えられる２次元走査装置２は、ＭＥＭＳデバイス３と、モータ５と、動力伝達機構６とを備える。更に、２次元走査装置２は、ＭＥＭＳデバイス３と、モータ５と、動力伝達機構６との他、連結部７と、レーザ８とを備える。
【００２１】
ＭＥＭＳデバイス３は、ＭＥＭＳデバイス本体とＭＥＭＳデバイス本体を収容する筐体４０とを備える。図２は、図１（ａ）の矢印Ａ方向から見たＭＥＭＳデバイス３の外観図である。図３は、ＭＥＭＳデバイス本体３０の分解図である。図３に示すように、ＭＥＭＳデバイス本体３０は、シリコン材から形成された上層基板３Ａと絶縁材料（例えばガラス材）から形成された下層基板３Ｂとが上下に積層された構造を有している（図３は、上層基板３Ａと下層基板３Ｂとが分離した状態を示すが、実際には両者は接合されている）。尚、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス本体３０は、エッチングや成膜などの公知のＭＥＭＳ技術を適用することにより当業者であれば容易に作製することが可能であるため、その具体的な製造方法については説明を省略する。
【００２２】
上層基板３Ａには、中央に平面視楕円状の揺動部材３１が形成されていると共に、その第１軸（図３に示すＸ軸。尚、各図において矢印Ｘは、第１軸を表す）方向両端部に、それぞれ接続部３２を介してサスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂが形成されている。揺動部材３１は、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂによって第１軸周り（図２及び図３に示す矢印Ｕ方向）に揺動可能に支持されている。
【００２３】
サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂの第１軸方向端部（揺動部材３１に接続されている側と反対側の端部）は、ヒンジ３５Ａ、３５Ｄを介して、アンカーとなる接着パッド３４Ａ、３４Ｂにそれぞれ接続されている。また、サスペンションビーム３３Ａには、接着パッド３４Ｃと、ヒンジ３５Ｂとが形成されており、ヒンジ３５Ｂが接着パッド３４Ｃに接続されている。同様にして、サスペンションビーム３３Ｂには、接着パッド３４Ｄとヒンジ３５Ｃとが形成されており、ヒンジ３５Ｃが接着パッド３４Ｄに接続されている。
【００２４】
また、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂの第２軸（図３に示すＹ軸。尚、各図において矢印Ｙは、第２軸を表す）方向の端部には、電極として第２軸方向に延びる揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂが形成されている。尚、第２軸とは、第１軸と直交し、且つ、揺動部材３１の楕円状表面と平行な軸である。かかる揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂは、上層基板３Ａの本体３９に形成された電極として第２軸方向に延びる固定櫛歯３９Ａ、３９Ｂと第１軸方向に沿って交互に配置されている。このような揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に交流電圧を印加できるように、揺動櫛歯３８Ａ、３８Ｂと固定櫛歯３９Ａ、３９Ｂとは、交流電源（図示しない）に接続されている。
【００２５】
一方、下層基板３Ｂには、上層基板３Ａに形成された揺動部材３１とサスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂとを第１軸周りに揺動可能とするべく、揺動部材３１に対応する位置に楕円形の掘り込み領域３６が形成され、サスペンションビーム３３Ａ、３３Ｂに対応する位置に矩形の掘り込み領域３６Ａ、３６Ｂが形成されている。また、下層基板３Ｂには、上層基板３Ａと下層基板３Ｂとが積層された状態で上層基板３Ａに形成された接着パッド３４Ｃ、３４Ｄの裏面をそれぞれ固着するべく、固定用パッド３７Ａ、３７Ｂが形成されている。また、接着パッド３４Ａ、３４Ｂの裏面は、下層基板３Ｂの周壁３７Ｃに固着される。
【００２６】
以上に説明した構成を有するＭＥＭＳデバイス本体３０において、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に交流電圧を印加すると、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａ、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に静電力が作用する。この静電力が作用することにより、揺動部材３１は、接着パッド３４Ａ〜３４Ｄを固定端とし、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄの弾性力に抗しながら第１軸周りに揺動することになる。
【００２７】
この第１軸周りの揺動を共振現象を利用して行うために、揺動櫛歯３８Ａと固定櫛歯３９Ａとの間、及び、揺動櫛歯３８Ｂと固定櫛歯３９Ｂとの間に印加する交流電圧の周波数は、揺動部材３１の第１軸周りの固有振動数の約２倍とされている。
【００２８】
以上に説明した構成を有するＭＥＭＳデバイス本体３０が収容される筐体４０は、図２に示すように、光学窓４１と第２軸部材４２とを備える。
【００２９】
光学窓４１は、筐体４０に収容されたＭＥＭＳデバイス本体３０の揺動部材３１と対向する位置に設けられている。この光学窓４１が設けられることにより、筐体４０の外部に設置されたレーザ８（図１参照）からのレーザ光８１を揺動部材３１で反射し、レーザ光８１の反射光８２を筐体４０の外部に出射させることが可能とされている。尚、揺動部材３１の光学窓４１側の表面は、レーザ光８１を効率良く反射させるために、アルミ蒸着などのミラー加工が表面に施されている。
【００３０】
第２軸部材４２は、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りに揺動可能に支持している。第２軸部材４２は、筐体４０の外側に延出され、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０に、第２軸周りに揺動可能に支持されている。このように第２軸周りに揺動可能に支持されることにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周り（図１（ａ）及び図２に示す矢印Ｖ方向）に揺動することができる構成とされている。
【００３１】
図１に示すように、モータ５は、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータである。携帯端末機１が携帯電話である場合、イベントとしては、電話の着信、メールの受信などを挙げることができる。モータ５は、回転子５１と、回転子５１との相互作用により図１（ａ）及び図１（ｂ）の矢印Ｐ方向に回転子５１を回転させる回転力を発生させる固定子５２と、回転子５１の回転を外部に伝える回転軸５３と、回転軸５３に偏心して取り付けられた分銅５４とを備えている。上述の回転力により回転子５１が回転すると、該回転力によって分銅５４が回転し、分銅５４の回転によってモータ５自身が振動する。分銅５４は、連結部７と連結解除自在に連結される。本実施形態では、分銅５４が連結部７と連結解除自在に連結できるように、モータ５の回転軸５３は、進退可能に構成されている。分銅５４が連結部７と連結しているときは、分銅５４が回転すると、連結部７が回転する。よって、分銅５４が連結部７と連結しているときは、モータ５が発生させた回転力は、連結部７に伝達される。
【００３２】
図１に示すように、動力伝達機構６は、モータ５が発生させる回転力をＭＥＭＳデバイス３を揺動させる揺動力に変換し、該揺動力をＭＥＭＳデバイス３に伝達することによって、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周り（図１（ａ）及び図２に示す矢印Ｖ方向）に揺動させる。かかる動力伝達機構６は、押圧カム６１と押圧部材６２とを備える。
【００３３】
押圧カム６１は、モータ５が発生させる回転力によって回転し、ＭＥＭＳデバイス３を押圧する。かかる押圧カム６１の回転軸６１１には、連結部７が固定されている。押圧カム６１は、連結部７を介してモータ５が発生させる回転力が伝達される。押圧カム６１は、連結部７を介してモータ５が発生させる回転力が伝達されると、回転軸６１１を中心にして矢印Ｐ方向に回転する（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）。
【００３４】
このような押圧カム６１は、その回転軸６１１に対して傾斜し、且つ、ＭＥＭＳデバイス３をその回転軸方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ１方向）に押圧する傾斜面６１２を有している。この傾斜面６１２には、ＭＥＭＳデバイス３の筐体４０が当接している。押圧カム６１が回転して、押圧カム６１が、図１（ａ）から図１（ｂ）に示す状態となる際には、筐体４０は、傾斜面６１２によって押圧カム６１の回転軸方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ１方向）に押圧され、これにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周りの一方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）に回転する。
【００３５】
一方、押圧部材６２は、押圧カム６１の押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、ＭＥＭＳデバイス３を傾斜面６１２に押圧する。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、押圧部材６２は、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０に固定された固定部６２１と、固定部６２１との接続部分を中心にして、第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に回動するように付勢された付勢部６２２とを備える。付勢部６２２が当接する筐体４０の部分は、傾斜面６１２が当接する部位に対して第２軸部材４２を挟んで反対側の部分である。付勢部６２２は、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に押圧して、押圧カム６１の押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、ＭＥＭＳデバイス３を傾斜面６１２に押圧する。尚、押圧部材６２には、例えば、つる巻きバネ等の弾性体を用いることができる。
【００３６】
このように傾斜面６１２にＭＥＭＳデバイス３を押圧することで、押圧カム６１が、図１（ｂ）から図１（ａ）に示す状態となる際には、筐体４０の傾斜面６１２と当接する当接部位が、図１（ａ）の矢印Ｍ１方向と反対方向に移動する。これにより、ＭＥＭＳデバイス３は、第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ２方向）に回転する。
【００３７】
以上のように、押圧カム６１が矢印Ｐ方向に回転することで、筐体４０の傾斜面６１２と当接する当接部位が往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りに揺動する。
【００３８】
このようにＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りに揺動すると、揺動部材３１も第２軸周りに揺動する。よって、揺動部材３１の第２軸周りの揺動周波数は、揺動部材３１の第２軸周りの固有振動数によって決定されない。このため、２次元走査装置２は、揺動部材３１の揺動周波数を第１軸周りと第２軸周りとで大きく異ならせることが容易に可能である。よって、２次元走査装置２は、ラスタスキャンに適する。この２次元走査装置２は、光源８からのレーザ光８１を揺動部材３１で反射させて、例えば携帯端末機１に備えられたモニタに画像を表示する（書込む）ことができる。また、２次元走査装置２は、反射光８２を用いて画像の読取りを行うこともできる。
【００３９】
尚、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。ラスタスキャンにおいては、主走査に対応する揺動は副走査に対応する揺動よりも高い揺動周波数（通常、２０ｋＨｚ以上）で行うことが要求される。モータ５の回転力を変換させて生じた揺動力によって、このような高い揺動周波数での揺動を実現するためには、回転数が１，２００，０００ｒｐｍ以上のモータが必要である。しかし、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータは、通常、回転数が１０，０００ｒｐｍ以下である。従って、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することで、モータ５にイベントの発生を知らせるための振動を生じさせる一般的な振動モータを用いた場合であっても、ラスタスキャンを行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態のように、２次元走査装置２を携帯端末機１に搭載する場合は、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性を高める観点からも、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。 ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現するために、第１軸周りの揺動周波数を高くする場合、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄのねじり剛性を高くして、揺動部材３１の第１軸周りの固有振動数が高くなる構造を採る必要がある。このように、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｄのねじり剛性を高くすると、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性が向上する。よって、ＭＥＭＳデバイス本体３０の耐衝撃性を高める観点からも、ラスタスキャンの主走査を行うための揺動を第１軸周りの揺動で実現し、ラスタスキャンの副走査を行うための揺動を第２軸周りの揺動で実現することが好ましい。
【００４１】
また、上述のように、携帯端末機１に備えられたモニタに画像を表示する際に、モータ５が回転することにより生じる振動を小さくするために、分銅５４、連結部７、動力伝達機構６及びＭＥＭＳデバイス３を一体物と見なしたときの該一体物のモータの回転軸５３に対する偏心量が小さくなるように設計することが好ましい。
【００４２】
尚、連結部７と分銅５４との連結が解除されているときは、分銅５４が回転しても連結部７は回転しない。よって、連結部７と分銅５４との連結が解除されているときは、モータ５の回転によって、イベントの発生を知らせる振動が携帯端末機１に生じる。
【００４３】
よって、携帯端末機１は、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータとは別のモータを実装することなく、ＭＥＭＳデバイス３を第２軸周りに揺動させて画像の表示等ができると共に、イベントの発生を知らせることができる。従って、２次元走査装置２を備える携帯端末機１は、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【００４４】
（実施形態２）
本実施形態に係る携帯端末機１Ａは、ＭＥＭＳデバイス３Ａを第２軸周りに揺動させる方法が実施形態１に係る携帯端末機１と異なる。図４は、本実施形態に係る携帯端末機１Ａの概略構成図である。図４（ａ）は正面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｂ方向からみた携帯端末機１Ａの側面図を示す。
【００４５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳデバイス３Ａは摺動部４４Ａを備え、摺動部４４Ａは、筐体４０Ａの第１軸（Ｘ軸）方向の一方の端部に取り付けられている。
【００４６】
図４に示すように、携帯端末機１Ａの動力伝達機構６Ａは、押圧カム６１Ａと押圧部材６２Ａとを備える。押圧カム６１Ａは、その回転軸６１１Ａが、第２軸（Ｙ軸）方向と平行である。押圧カム６１Ａは、回転軸６１１Ａが中心に位置した円板状に形成されている。更に、押圧カム６１Ａは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝６１３Ａが周方向に形成されている。ここで、深さとは、押圧カム６１Ａの径方向の寸法を意味する。かかる摺動溝６１３Ａは、全周に亘って形成されている。図４（ａ）に示すように、摺動溝６１３Ａは、深さが最も浅い部分６１４Ａから周方向一方側（図４（ａ）においては、矢印Ｐ方向）に向かうに従い徐々に深さが大きくなっており、最も深い部分６１５Ａと最も浅い部分６１４Ａとの間は、深さが大きく変化する段差部６１６Ａが形成
されている。かかる摺動溝６１３Ａは、上述の摺動部４４Ａの先端が挿入され、底部６１７Ａに挿入された摺動部４４Ａが当接している。
【００４７】
押圧カム６１Ａは、モータ５Ａが発生させる回転力により、図４（ａ）の矢印Ｐ方向に回転する。このような方向に押圧カム６１Ａが回転すると、摺動溝６１３Ａにおいて、摺動部４４Ａの先端が挿入される部分の深さが徐々浅くなるため、摺動部４４Ａは、底部６１７Ａによって押圧カム６１Ａの径外方向Ｒ１に押圧され、径外方向Ｒ１に移動する。これにより、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が、径外方向Ｒ１に移動し、これにより、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、第２軸周りの一方向（図４（ａ）の矢印Ｖ１方向）に回転する。
【００４８】
一方、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、実施形態１に係るＭＥＭＳデバイス３と同様に、押圧部材６２Ａによって押圧カム６１Ａの押圧方向と反対方向に押圧されている。このため、摺動溝６１３Ａにおいて、摺動部４４Ａの先端が挿入される部分が段差部６１６Ａを介して最も浅い部分６１４Ａから最も深い部分６１５Ａに遷移する際には、摺動部４４Ａは押圧カム６１Ａの径内方向（図４（ａ）の矢印Ｒ１方向と反対方向）に移動する。よって、該遷移時において、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が、押圧カム６１Ａの径内方向に移動する。これにより、ＭＥＭＳデバイス３Ａは、第２軸周りの他方向（図４（ａ）の矢印Ｖ２方向）に回転する。
【００４９】
以上のように、押圧カム６１Ａが矢印Ｐ方向に回転することで、筐体４０の摺動部４４Ａが取り付けられた部分が往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３Ａが第２軸周りに揺動する。
【００５０】
（実施形態３）
図５は、本実施形態に係る携帯端末機１Ｂの概略構成図である。本実施形態に係る携帯端末機１Ｂは、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを第２軸周りに揺動させる方法が実施形態１に係る携帯端末機１と異なる。
【００５１】
図５に示すように、ＭＥＭＳデバイス３Ｂは摺動部４４Ｂを備え、摺動部４４Ｂは、筐体４０Ｂの第１軸（Ｘ軸）方向の一方の端部に取り付けられている。
【００５２】
一方、動力伝達機構６Ｂは、確動カム６６Ｂを備える。確動カム６６Ｂは、モータ５Ｂが発生させる回転力によって回転し、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを往復運動させる。確動カム６６Ｂの回転軸６６１Ｂは、連結部７Ｂが固定されている。確動カム６６Ｂは、連結部７Ｂがモータ５Ｂの回転子５１Ｂの回転によって回転すると、その回転軸６６１Ｂを中心にして図５の矢印Ｐ方向に回転する。確動カム６６Ｂの周面には、回転軸６６１Ｂ方向に蛇行する摺動溝６６３Ｂが周面の全周に亘って形成されている。
【００５３】
このような構成の摺動溝６６３Ｂには、上述の摺動部４４Ｂの先端が挿入されている。よって、確動カム６６Ｂが回転すると、摺動部４４Ｂが摺動溝６６３Ｂに沿って摺動する。摺動溝６６３Ｂが回転軸方向（図５の矢印Ｎ方向）に蛇行していることで、摺動部４４Ｂは、確動カム６６Ｂが回転すると、往復運動する。摺動部４４Ｂが往復運動することで、ＭＥＭＳデバイス３Ｂは第２軸周りに揺動する。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る動力伝達機構６Ｂは、モータ５Ｂが発生させる回転力により確動カム６６Ｂを回転させることによって、ＭＥＭＳデバイス３Ｂを第２軸周りに揺動させる。
【００５５】
＜第２軸部材の変形例＞
実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａが備える第２軸部材４２、４２Ａの変形例について説明する。本変形例に係る第２軸部材を図２を用いて説明する。図２に示すように、本変形例に係る第２軸部材４２は、筐体４０と共に第２軸周り（図２の矢印Ｖ方向）に揺動する接続部４２１と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部４２２を有する。かかる固定部４２２は、携帯端末機１又は２次元走査装置２の筐体１０等に第２軸周りの揺動が不能に支持されている。
【００５６】
図１に示すように、ＭＥＭＳデバイス３が第２軸周りの一方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）に回転すると、第２軸部材４２の接続部４２１がＭＥＭＳデバイス３と共に第２軸周りの一方向に回転する。固定部４２２が第２軸周りの揺動が不能に支持されているため、接続部４２１が回転すると、第２軸部材４２に捻じれが生じる。この捻じれにより生じる捻じれ復元力によって、ＭＥＭＳデバイス３に第２軸周りの他方向（図１（ｂ）の矢印Ｖ１方向）のモーメントが生じ、該モーメントにより、押圧カムの押圧方向と反対方向にＭＥＭＳデバイス３が回転しようとする。
【００５７】
よって、本変形例に係る第２軸部材４２は、実施形態１及び２に係る押圧部材６２、６２Ａと同様の機能を有する。押圧部材６２、６２Ａと同様の機能を有するため、本変形例に係る第２軸部材４２を備えることで、押圧部材６２、６２Ａが不要となり、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａの部品の削減、及び、コンパクト化等を図ることができる。
【００５８】
＜押圧部材の変形例＞
実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａが備える押圧部材６１、６２の変形例を説明する。図６は、本変形例に係る押圧部材６２Ｃの構成図である。図６に示すように、本変形例に係る押圧部材６２Ｃは、固定部６２１Ｃと、付勢部６２２Ｃと、回動中心部６２３Ｃとを備えている。固定部６２１Ｃは、実施形態１で説明した固定部６２１と同一の構成である。付勢部６２２Ｃは、回動中心部６２３Ｃを介して固定部６２１Ｃと接続され、回動中心部６２３Ｃを中心にして、第２軸周りの他方向（押圧カムの押圧方向と反対方向となる第２軸周りの一方向）に回動するように付勢されている。回動中心部６２３Ｃと付勢部６２２Ｃとには、ＭＥＭＳデバイス３Ｃの筐体４０Ｃが固定されている。
【００５９】
ＭＥＭＳデバイス３Ｃが押圧部材６２Ｃの付勢部６２２Ｃ及び回動中心部６２３Ｃと固定されているので、押圧部材６２Ｃを介してＭＥＭＳデバイス３Ｃを実施形態１及び２に係る携帯端末機１、１Ａ又は２次元走査装置２、２Ａの筐体１０、１０Ａに支持させることができる。
【００６０】
よって、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａにおいて、本変形例に係る押圧部材６２Ｃを具備すれば、第２軸部材４２、４２Ａが無くても、ＭＥＭＳデバイス３、３Ａを第２軸周りに揺動させることができると共に、ＭＥＭＳデバイス３、３Ａを携帯端末機１、１Ａ又は２次元走査装置２、２Ａの筐体１０、１０Ａに支持させることができる。このため、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａにおいて、本変形例に係る押圧部材６２Ｃを具備すれば、実施形態１及び２に係る２次元走査装置２、２Ａの部品の削減、及び、コンパクト化等を図ることができる。
【００６１】
実施形態１に係る２次元走査装置は、筐体の外部に設置されたレーザからのレーザ光を用いて２次元走査をする場合について説明したが、本発明に係る２次元走査装置は、図２に示すように、揺動部材３１の表面に設置された発光素子９から発せられるレーザ光を用いて２次元走査を行うこともできる。
【００６２】
このような方式であれば、光を揺動部材で反射させる必要がないため、揺動部材の表面にアルミ蒸着などのミラー加工を施す必要がない。また、ミラー加工を施さなければ、光学窓と揺動部材との間で多重反射が起こらず、ゴーストの発生を防止することができる。また、揺動部材の大きさを発光素子が載置できる大きさまで小さくすることができ、揺動部材のコンパクト化を図ることができ、コンパクト化により揺動部材の揺動に必要な駆動力を低減できる。また、筐体の外部から光を取り込まなくてもよいので、光学窓から光が入射する際に、光が反射したり、減衰したりすることを防止できる。
【００６３】
また、本発明に係る２次元走査装置は、画像の読取り及び書込み以外にも、例えば、２次元走査装置から目標物までの距離の測定に用いることもできる。
例えば、揺動部材で反射した反射光を目標物に向けて出射し、出射した時から当該反射光が目標物に反射して当該２次元走査装置に戻ってくるまでの時間に基づいて２次元走査装置から目標物までの距離を測定することができる。
【００６４】
実施形態１〜３においては、２次元走査装置は、携帯端末機に備えられているが、２次元走査装置が備えられる機器は、携帯端末機に限らず、例えば、プロジェクター、プリンター、スキャナなどの据え置き型の機器とすることもできる。
【００６５】
また、本発明に係る２次元走査装置は、モータと押圧カム又は確動カムとを連結し、モータと連結した押圧カム又は確動カムをモータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えてもよい。図７は、減速機構１０の構成の一具体例を示す。図７に示すように、本具体例においては、減速機１０は、
連結部７Ｄと同軸周りに回転可能に連結部７Ｄに連結された第１部材１１と、押圧カム６１Ｄと同軸周りに回転可能に押圧カム６１Ｄに連結された第２部材１２と、減速部１３とを備える。減速部１３は、第１部材１１と同軸周りに回転可能に第１部材１１に取り付けられた第１歯車１３ａと、第２部材１２と同軸周りに回転可能に第２部材１２に取り付けられた第２歯車１３ｂとを備える。第１歯車１３ａと第２歯車１３ｂとは噛み合っており、よって、連結部７Ｄが回転すると、押圧カム６１Ｄが回転する。第２歯車１３ｂは、第１歯車１３ａより歯数が多く、よって、押圧カム６１Ｄは、連結部７Ｄより低い回転速度で回転する。よって、モータ５Ｄの回転子５１Ｄが回転し、連結部７Ｄが回転すると、押圧カム６１Ｄは、モータ５Ｄの回転速度（回転子５１Ｄの回転速度）より低い回転速度で回転する。従って、本発明に係る２次元走査装置が減速機構を備えることで、モータの回転速度と同一の回転速度で押圧カム又は確動カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。また、減速機構を備えることで、押圧カム又は確動カムを回転させるトルクが上昇し、モータの回転力が小さくても、押圧カム又は確動カムを十分に回転させることができる。
【００６６】
尚、モータとして、回転軸を回転子の回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構が具備されたモータを用いることもできる。このような減速機構が具備されたモータを用いれば、回転子の回転速度と同一の回転速度で押圧カムが回転すると、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数が要求される揺動周波数より高くなる場合であっても、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数を要求される揺動周波数に合わせることができる。
【００６７】
また、揺動部材の第２軸周りの揺動周波数は、モータに供給する電流等を制御してモータの回転数を制御することにより、調整することが可能である。 また、本発明に係る２次元走査装置を、モニタへの画像の表示に用いる場合、モニタ全体の走査が２又はそれ以上の回数の行われる毎に、表示する画像を変更することで、画像のフレームレートを１／２又はそれ以下となるようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、実施形態１に係る携帯端末機の概略構成図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、モータと動力伝達機構とが連結している状態のときの概略構成図を示す。図１（ｃ）は、モータと動力伝達機構とが連結していない状態のときの概略構成図を示す。
【図２】図２は、図１（ａ）の矢印Ａ方向から見たＭＥＭＳデバイスの外観図である。
【図３】図３は、ＭＥＭＳデバイス本体の分解図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る携帯端末機の概略構成図である。図４（ａ）は、正面図を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｂ方向からみた携帯端末機の側面図を示す。
【図５】図５は、実施形態３に係る携帯端末機の概略構成図である。
【図６】図６は、変形例に係る押圧部材の構成図である。
【図７】図７は、減速機構の構成の一具体例を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１、１Ａ、１Ｂ…携帯端末機、２、２Ａ、２Ｂ…２次元走査装置、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…ＭＥＭＳデバイス、３０…ＭＥＭＳデバイス本体、３１、３１Ａ、３１Ｂ…揺動部材、５Ａ、５Ｂ、５Ｄ…モータ、６、６Ａ、６Ｂ…動力伝達機構、７、７Ａ、７Ｂ、７Ｄ…連結部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材を具備するＭＥＭＳデバイスと、
回転力を発生させるモータと、
前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構とを備えたことを特徴とする２次元走査装置。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、
前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧カムと、
前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧部材とを具備し、
前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させることで、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することを特徴とする請求項１に記載の２次元走査装置。
【請求項３】
前記押圧カムは、その回転軸に対して傾斜し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを前記回転軸方向の一方向に押圧する傾斜面を有し、
前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することで、前記ＭＥＭＳデバイスを前記傾斜面に押圧し、
前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが前記傾斜面に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項２に記載の２次元走査装置。
【請求項４】
前記押圧カムは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝が周方向に形成され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、
前記押圧カムは、前記摺動溝の底部で前記摺動部を前記深さ方向の一方向に押圧し、
前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記摺動部を押圧することで、前記摺動部を前記摺動溝の底部に押圧し、
前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記摺動部が前記摺動溝の底部に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項２に記載の２次元走査装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動可能に支持する第２軸部材で構成され、
前記第２軸部材は、前記ＭＥＭＳデバイスと接続され、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスと共に第２軸周りに揺動する接続部と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部とを有し、前記押圧カムによって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧されることにより、前記接続部が前記固定部に対して第２軸周りに回動することで捻じれると、捻り復元力を前記ＭＥＭＳデバイスに付与することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、第２軸周りの一方向に回動するように付勢された付勢部と、前記付勢部の回動の中心となる回動中心部とを有し、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記付勢部と前記回動中心部とに固定され、
前記押圧部材は、前記付勢部で前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りの一方向に押圧することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項７】
前記動力伝達機構は、
前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、該回転によって前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させる確動カムを具備し、
前記確動カムが回転することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることにより、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することを特徴とする請求項１に記載の２次元走査装置。
【請求項８】
前記確動カムは、その回転軸方向に蛇行する摺動溝が周方向に形成され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、
前記動力伝達機構は、前記確動カムが回転することによって、前記摺動部を前記摺動溝に摺動させて前記摺ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項７に記載の２次元走査装置。
【請求項９】
前記モータと前記押圧カムを連結し、前記押圧カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１０】
前記モータと前記確動カムとを連結し、前記確動カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の２次元走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の２次元走査装置を備え、
前記２次元走査装置は、前記モータと前記動力伝達機構とを連結解除自在に連結させる連結部を具備し、
前記モータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであることを特徴とする携帯端末機。
【請求項１】
共振現象を利用した第１軸周りの揺動が可能に支持された揺動部材を具備するＭＥＭＳデバイスと、
回転力を発生させるモータと、
前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記第１軸と直交する第２軸周りに揺動させる動力伝達機構とを備えたことを特徴とする２次元走査装置。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、
前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧カムと、
前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧する押圧部材とを具備し、
前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させることで、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することを特徴とする請求項１に記載の２次元走査装置。
【請求項３】
前記押圧カムは、その回転軸に対して傾斜し、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスを前記回転軸方向の一方向に押圧する傾斜面を有し、
前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することで、前記ＭＥＭＳデバイスを前記傾斜面に押圧し、
前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記ＭＥＭＳデバイスが前記傾斜面に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項２に記載の２次元走査装置。
【請求項４】
前記押圧カムは、周方向に沿って深さが変動する摺動溝が周方向に形成され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、
前記押圧カムは、前記摺動溝の底部で前記摺動部を前記深さ方向の一方向に押圧し、
前記押圧部材は、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記摺動部を押圧することで、前記摺動部を前記摺動溝の底部に押圧し、
前記動力伝達機構は、前記押圧部材によって前記摺動部が前記摺動溝の底部に押圧された状態で前記押圧カムが回転することにより、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項２に記載の２次元走査装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りに揺動可能に支持する第２軸部材で構成され、
前記第２軸部材は、前記ＭＥＭＳデバイスと接続され、且つ、前記ＭＥＭＳデバイスと共に第２軸周りに揺動する接続部と、第２軸周りの揺動が不能に支持された固定部とを有し、前記押圧カムによって前記ＭＥＭＳデバイスが押圧されることにより、前記接続部が前記固定部に対して第２軸周りに回動することで捻じれると、捻り復元力を前記ＭＥＭＳデバイスに付与することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、第２軸周りの一方向に回動するように付勢された付勢部と、前記付勢部の回動の中心となる回動中心部とを有し、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記付勢部と前記回動中心部とに固定され、
前記押圧部材は、前記付勢部で前記ＭＥＭＳデバイスを第２軸周りの一方向に押圧することで、前記押圧カムの押圧方向と反対方向に前記ＭＥＭＳデバイスを押圧することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項７】
前記動力伝達機構は、
前記モータが発生させる回転力によって回転し、且つ、該回転によって前記ＭＥＭＳデバイスを往復運動させる確動カムを具備し、
前記確動カムが回転することによって、前記ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることにより、前記モータが発生させる回転力を前記ＭＥＭＳデバイスを揺動させる揺動力に変換し、該揺動力を前記ＭＥＭＳデバイスに伝達することを特徴とする請求項１に記載の２次元走査装置。
【請求項８】
前記確動カムは、その回転軸方向に蛇行する摺動溝が周方向に形成され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記摺動溝を摺動する摺動部を具備し、
前記動力伝達機構は、前記確動カムが回転することによって、前記摺動部を前記摺動溝に摺動させて前記摺ＭＥＭＳデバイスを前記往復運動させることを特徴とする請求項７に記載の２次元走査装置。
【請求項９】
前記モータと前記押圧カムを連結し、前記押圧カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１０】
前記モータと前記確動カムとを連結し、前記確動カムを前記モータの回転速度より低い回転速度で回転させる減速機構を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の２次元走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の２次元走査装置を備え、
前記２次元走査装置は、前記モータと前記動力伝達機構とを連結解除自在に連結させる連結部を具備し、
前記モータは、イベントの発生を知らせるための振動を生じさせる振動モータであることを特徴とする携帯端末機。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【公開番号】特開２００９−５８９４０（Ｐ２００９−５８９４０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５３０１（Ｐ２００８−１７５３０１）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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