CN102405433B - 光学反射元件 - Google Patents
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Abstract
光学反射元件具有反射镜部、使该反射镜部振动的一对高频振子以及一对低频振子。高频振子具有基材、形成于该基材上的下部电极层、压电体层、上部电极层即驱动电极、以及第1监视电极。低频振子的一方具有与高频振子共同的基材、下部电极层、压电体层及驱动电极、以及上部电极层即第2监视电极。低频振子的另一方具有与高频振子共同的基材、下部电极层、压电体层、驱动电极及第1监视电极、和作为抑制压电体层的压电作用影响第1监视电极的不灵敏带的绝缘体层。设置于低频振子上的第1监视电极从低频振子之上连接到引出电极。
Description
技术领域
本发明涉及上升显示器、头置式显示器等图像投影装置中使用的光学反射元件。
背景技术
图10是以往的二轴驱动的光学反射元件的立体图。光学反射元件1具有一对振子4、8、框体5、一对振子6、7、以及反射镜部9。振子4、8与反射镜部9的端部连结。框体5与振子4、8连结，并包围了振子4、8、以及反射镜部9的外周。振子6、7在框体5的外侧与端部连结。振子4、8具有与Y轴平行的中心轴S11，振子6、7具有与X轴平行的中心轴S12。振子4、8、6、7是蛇(meander)形。
在振子4、8、6、7中，配置有由下部电极层、压电体层、以及上部电极层构成的驱动元件(未图示)。通过对该驱动元件施加电压，可以使反射镜部9以中心轴S11以及中心轴S12为中心旋转。而且，通过对反射镜部9入射光，可以使其反射光在屏幕上的平面中进行扫描，可以对墙壁、屏幕等投影图像。
在振子4、8、6、7、反射镜部9中，还设置有由下部电极层、压电体层、上部电极层构成的监视元件(未图示)。如果将由该监视元件检测到的电信号经由反馈电路输入到驱动元件的上部电极，则理论上可以对光学反射元件1始终以共振频率进行驱动。通过这样的自激驱动方式，可以维持大振幅。这样的光学反射元件1例如公开于专利文献1中。
近年来，在二轴的光学反射元件中，要求实现高精度的自激驱动。其理由是因为，通过高精度的自激驱动，不论共振频率是否有偏差，都可以稳定地得到大的摆角。但是，在二轴的光学反射元件中，X轴监视用的电极在构造上不得不通过Y轴驱动用的梁上方。因此，X轴监视用的电极会拾取到Y轴驱动用梁的高次振动模式的信号。由此，Y轴驱动用梁的高次振动模式的信号成为杂散共振噪声，因此无法适当地自激驱动。
专利文献1：日本特开2008-040240号公报
发明内容
本发明是实现高精度的自激驱动的光学反射元件。本发明的光学反射元件具有框形状的支撑体、第1低频振子、第2低频振子、框体、第1高频振子、第2高频振子、以及反射镜部。第1、第2低频振子的第1端连接到支撑体的内侧。第1、第2低频振子的第2端连接到框体的外侧。框体配置于第1、第2低频振子之间。第1、第2高频振子的第1端连接到框体的内侧。反射镜部连接到第1、第2高频振子的第2端，配置于上述第1、第2高频振子之间。第1、第2高频振子具有用于使上述反射镜部绕第1中心轴转动的第1驱动部、和用于测定反射镜部的转动量的第1监视元件。第1驱动部具有基材、设置于基材之上的下部电极层、设置于下部电极层之上的压电体层、设置于压电体层之上的驱动电极。第1监视元件具有与第1驱动部共同的基材、下部电极层以及压电体层、和设置于压电体层之上的第1监视电极。第1、第2低频振子具有用于使框体和反射镜部绕与第1中心轴垂直的第2中心轴转动的第2驱动部。第2驱动部由与第1驱动部共同的基材、下部电极层、压电体层、以及驱动电极构成。第1低频振子还具有与第1、第2高频振子共同的第1监视电极、和形成于第1监视电极与压电体层之间并作为不灵敏带的绝缘体层，该不灵敏带抑制压电体层的压电作用影响第1监视电极。第2低频振子还具有用于测定框体和反射镜部的转动量的第2监视元件。设置于第1低频振子上的第1监视电极从第1低频振子上向支撑体上延伸，与设置于上述支撑体上的引出电极连接。通过该结构，可以提高从第1监视电极输出的监视信号的S/N比，提高第1监视元件的检测精度。其结果，可以使光学反射元件高精度地自激驱动。
附图说明
图1A是本发明的实施方式1中的光学反射元件的立体图。
图1B是图1A所示的光学反射元件的主要部分放大图。
图2是示出图1A所示的光学反射元件的高频振子的剖面的图。
图3是示出图1A所示的光学反射元件的低频振子的剖面的图。
图4是用于说明图1A所示的光学反射元件的驱动电路的框图。
图5是示出图1A所示的光学反射元件的高频振子的动作的示意图。
图6是示出本发明的实施方式1中的其他光学反射元件的低频振子的剖面的图。
图7是示出本发明的实施方式2中的光学反射元件的低频振子的剖面的图。
图8A是示出本发明的实施方式的光学反射元件以及以往的光学反射元件的第1监视元件的噪声信号电平的频率特性图。
图8B是图8A所示的频率特性图的放大图。
图9A是以往的光学反射元件的低频振子的主要部分剖面图。
图9B是图6所示的光学反射元件的低频振子的主要部分剖面图。
图9C是图7所示的光学反射元件的低频振子的主要部分剖面图。
图10是以往的光学反射元件的立体图。
(符号说明)
10、10A、10B：光学反射元件；11：反射镜部；11A：反射部；12、13：高频振子；12A、12B、12C、12D、13A、13B、13C、13D：振动膜；14：框体；15、16：低频振子；15A、15B、15C、15D、15E、16A、16B、16C、16D、16E：振动膜；17：支撑体；18：驱动元件；19、19A：第1监视元件；20：第2监视元件；21、91：基材；22、92：下部电极层；23、93：压电体层；24、24A：绝缘体层(不灵敏带)；25、94：驱动电极；26、95：第1监视电极；27：第2监视电极；28A、28B、29、30、31A、31B：引出电极；32、33：放大器；34、35：阻抗元件；36、37：滤波器；38、96：分断槽；39：槽。
具体实施方式
(实施方式1)
图1A是本发明的实施方式1中的光学反射元件的立体图，图1B是图1A所示的光学反射元件的主要部分放大图。图2是图1A所示的光学反射元件的2-2线(中心轴S1)中的剖面图，示出高频振子的剖面。图3是3-3线(中心轴S2)中的剖面图，示出低频振子的剖面。如图1A所示，本实施方式中的光学反射元件10具有反射镜部11、第1、第2高频振子即高频振子12、13、第1、第2低频振子即低频振子15、16、框体14、以及支撑体17。
高频振子12和高频振子13隔着反射镜部11对置，与反射镜部11的端部分别连结，并且与框体14的内侧连结。即，框体14与高频振子12、13连结并且包围高频振子12、13以及反射镜部11的外周。低频振子15和低频振子16与框体14的外侧分别连结，并且与框形状的支撑体17的内侧连结。即，支撑体17与低频振子15、16连结，并且包围低频振子15、16以及框体14的外周。
这样，低频振子15、16的第1端与支撑体17的内侧连接。低频振子15、16的第2端与框体14的外侧连接。框体14配置于低频振子15、16之间。高频振子12、13的第1端与框体14的内侧连接。反射镜部11与高频振子12、13的第2端连接，配置于高频振子12、13之间。
高频振子12、13的中心轴(第1中心轴)S1与低频振子15、16的中心轴(第2中心轴)S2交叉，在反射镜部11的重心处正交。高频振子12、13相对低频振子15、16的中心轴S2是线对称形。同样地低频振子15、16相对高频振子12、13的中心轴S1是线对称形。
进而，高频振子12、13分别具有与X轴方向平行(与中心轴S1垂直)的振动膜12A～12D、13A～13D。振动膜12A～12D、13A～13D在同一平面上折回而连结。这样，高频振子12、13是蛇形形状。同样地，低频振子15、16分别具有与Y轴方向平行(与中心轴S2垂直)的振动膜15A～15E、16A～16E。振动膜15A～15E、16A～16E在同一平面上折回而连结。这样，低频振子15、16也是蛇形形状。
高频振子12、13和低频振子15、16分别具有不同的共振驱动频率，其频率比是10～200倍左右。例如，高频振子12、13的共振频率是10kHz，低频振子15、16的共振频率是200Hz左右。
如图2所示，在构成高频振子12、13的振动膜12A～12D、13A～13D之上，分别配置了驱动元件18以及第1监视元件19。驱动元件18是用于使反射镜部11绕高频振子12、13的中心轴S1进行转动的第1驱动部。第1监视元件19用于检测高频振子12、13的振动，是为了测定反射镜部11的转动量而设置的。
驱动元件18包括基材21、下部电极层22、压电体层23、以及驱动电极25。下部电极层22形成于基材21上，压电体层23层叠于下部电极层22上。上部电极层即驱动电极25层叠于压电体层23上。驱动电极25是用于施加驱动信号的电极。
第1监视元件19包括第1监视电极26、和与驱动元件18共同的基材21、下部电极层22以及压电体层23。上部电极层即第1监视电极26在压电体层23上与驱动电极25绝缘，层叠于驱动电极25的旁边。第1监视电极26是用于监视高频振子12、13的驱动信号的电极。
另一方面，如图3所示，在构成低频振子16的振动膜16A～16E之上，配置有驱动元件18以及第2监视元件20。另外，在构成低频振子15的振动膜15A～15E之上，配置有驱动元件18、和从高频振子12、13的第1监视元件19引出的第1监视电极26。低频振子15、16中的驱动元件18是用于使框体14和反射镜部11绕中心轴S2进行转动的第2驱动部。第2监视元件20是为了测定框体14和反射镜部11的转动量而设置的。
驱动元件18包括基材21、下部电极层22、压电体层23、以及驱动电极25。这样构成驱动元件18的各要素通过高频振子12、13和低频振子15、16而连续形成。
第2监视元件20包括第2监视电极27、和与驱动元件18共同的基材21、下部电极层22以及压电体层23。上部电极层即第2监视电极27在压电体层23上与驱动电极25绝缘，层叠于驱动电极25的旁边。第2监视电极27是用于监视低频振子15、16的驱动信号的电极。
配置于振动膜15A～15E上的第1监视电极26设置于压电体层23的不灵敏带、即压电体层23的压电特性未影响到的区域中。换言之，低频振子15具有第1监视电极26和不灵敏带。第1监视电极26与高频振子12、13共同地形成。不灵敏带形成于第1监视电极26与压电体层23之间，抑制压电体层23的压电作用影响第1监视电极26。
具体而言，在第1监视电极26与压电体层23之间，设置有不灵敏带即电阻值高的绝缘体层24。即，绝缘体层24设置于在基材21的上方设置的压电体层23之上，第1监视电极26设置于绝缘体层24之上。通过绝缘体层24，可以不在第1监视电极26的正下方设置压电体层23，而在压电体层23的不灵敏带设置第1监视电极26。
另外，在支撑体17的低频振子15侧设置了引出电极28A、29、31A，在低频振子16侧设置了引出电极28B、30、31B。配置在高频振子12、13上和低频振子15、16上的驱动电极25引出到引出电极28A、28B。即，驱动电极25从引出电极28A经由低频振子15之上、高频振子12之上、反射镜部11之上、高频振子13之上、低频振子16之上而与引出电极28B连接。
另外，如图1B所示，配置在高频振子12、13上以及反射镜部11上的第1监视电极26引出到低频振子15上，进而引出到引出电极29。即，设置于低频振子15上的第1监视电极26从低频振子15上向支撑体17上延伸，与设置于支撑体17上的引出电极29连接。
配置于低频振子16上的第2监视电极27引出到引出电极30。形成驱动元件18、第1监视元件19、第2监视元件20的下部电极层22引出到引出电极31A、31B。
另外，在支撑体17内，特别是在引出电极的正下方，层叠形成了驱动元件18以及第1监视元件19、第2监视元件20各自的下部电极层22所连接的内层电极(未图示)，引出电极31A、31B经由该内层电极与下部电极层22连接。
接下来，说明构成光学反射元件10的各部件的组成。从生产性的观点来看，基材21优选由硅晶片、金属、玻璃或者陶瓷基板等具有弹性、机械性强度以及高的杨氏模量的材料构成。例如，从机械性特性和取材性的观点来看，优选使用金属、水晶、玻璃、石英或者陶瓷材料。进而，硅、钛、MgO、不锈钢、埃林瓦尔镍铬合金、黄铜合金等金属在光学反射元件10的振动特性、加工性的方面是优选的。
另外，对基材21使用了硅等导电性材料的情况下，在基材21与下部电极层22之间形成绝缘层，预先使基材21和下部电极层22电绝缘即可。此时，作为绝缘层，优选为二氧化硅。
作为使用于压电体层23的压电体材料，优选为锆钛酸铅(PZT)等具有高的压电常数的压电体材料。
作为使用于绝缘体层24的材料，可以举出永久抗蚀剂。这种抗蚀剂是以环氧树脂为基的化学放大类的负型抗蚀剂，通过在曝光时生成强酸，由此通过曝光后的热处理以酸为触媒，进行树脂的交联反应。因此，对通常的有机溶剂、酸/碱等的耐受性高。
另外，通过在压电体层23的整面涂敷绝缘体层24并进行曝光，由此可以在压电体层23上形成绝缘体层24的图案。之后通过以180～200℃进行热处理，可以进一步促进交联反应，提高对通常的有机溶剂、酸/碱等的耐受性。
作为绝缘体层24，除了使用永久抗蚀剂以外，还可以使用二氧化硅、氮化硅等。这些可以通过光刻、干蚀刻等来形成图案。
作为下部电极层22而使用铂，从而可以提高压电体层23的结晶性。作为上部电极层即驱动电极25、第1监视电极26、第2监视电极27的材料，可以举出金、钛/金等。
另外，下部电极层22、压电体层23、上部电极层可以通过蒸镀、溶胶-凝胶、CVD、溅射法等进行薄膜化而层叠。
另外，如图2、图3所示，反射镜部11的上表面的大部分被由铝等反射率高的材料构成的反射部11A所覆盖。在反射镜部11的上表面的除了形成了反射部11A以外的部分，形成了第1监视电极26和驱动电极25。另外，也可以用第1监视电极26覆盖反射镜部11的上表面的大部分。也可以在这样的第1监视电极26之上进一步层叠铝等反射率高的材料。另外，图2、图3所示的反射镜部11虽然具有基材21、下部电极层22、以及压电体层23，但不限于该结构。例如，也可以是：在反射镜部11的该部分中不设置下部电极层22和压电体层23，而仅由上表面处于与高频振子12、13的压电体层23的上表面相同的平面上的基材构成。
接下来，参照图4，说明本实施方式中的光学反射元件的驱动方法。图4是用于说明光学反射元件10的驱动电路的框图。
首先，向放大器32输入使高频振子12、13驱动的电信号(交流电压)，并进行放大。另外，向与放大器32并联地配置的放大器33，输入使低频振子15、16驱动的电信号(交流电压)，并进行放大。
另外，向高频振子12、13输入具有高频振子12、13固有的振动频率的电信号，高频振子12、13被共振驱动。另外，向低频振子15、16输入具有低频振子15、16固有的振动频率的电信号，低频振子15、16被共振驱动。由此，始终以共振频率被驱动，所以可以高效地使高频振子12、13以及低频振子15、16驱动，可以使位移增大，得到大的摆角。
然后，前述的电信号分别经由电阻器等阻抗元件34、35而合成，被供给到引出电极28A、28B。
然后，该合成的电信号从引出电极28A、28B流到在低频振子15、16以及高频振子12、13中共同的驱动电极25，各个驱动元件18被驱动。
另外，配置于高频振子12、13上的第1监视元件19的第1监视电极26将高频振子12、13的位移作为电信号进行探测。然后，该电信号经由形成于低频振子15上的第1监视电极26，引出到引出电极29。另外，配置于低频振子16上的第2监视元件20的第2监视电极27将低频振子16的位移作为电信号进行探测。该电信号被引出到引出电极30。
引出到引出电极29的电信号经由滤波器36取出，并再次输入到放大器32。同样地，引出到引出电极30的电信号也经由滤波器37取出，并再次输入到放大器33。这样从第1监视电极26、第2监视电极27输出的电信号被反馈到位于高频振子12、13、低频振子15、16中的驱动电极25。由此，光学反射元件10被自激驱动。
另外，作为阻抗元件34、35，除了上述电阻器以外，还可以举出电容器、线圈等电抗元件、或者阻抗元件和电抗元件的组合等。
另外，在上述说明中，向高频振子12、13和低频振子15、16的驱动元件18，施加合成后的电信号。因此，共同的上部电极层即驱动电极25形成于高频振子12、13和低频振子15、16，并如图1A所示绕回。但是，还可以通过其他电路结构使光学反射元件10驱动。例如，对于高频振子12、13的驱动电极和低频振子15、16的驱动电极25，也可以互相以电方式独立地形成。
接下来，说明光学反射元件10的动作。如图2所示，在高频振子12、13的振动膜12A～12D、13A～13D上，每隔一根形成了宽幅的驱动元件18(驱动电极25)。因此，通过向驱动电极25施加高频振子12、13的共振频率的交流电压(电信号)，形成有宽幅的驱动元件18的振动膜12A、12C、13A、13C在其厚度方向上引起弯曲振动。于是，根据共振的原理，与振动膜12A、12C、13A、13C邻接的振动膜12B、12D、13B、13D，在逆方向上引起弯曲振动。因此，振动膜12A～12D、13A～13D交替逆相位地振动，如图5所示以中心轴S1为中心而位移被积蓄。因此，可以使反射镜部11以中心轴S1为中心而大幅反复旋转振动。
另外，在与振动膜12A、12C、13A、13C邻接的振动膜12B、12D、13B、13D上，形成了窄幅的驱动元件18。因此，实质上电压几乎不被施加到振动膜12B、12D、13B、13D。因此，振动膜12B、12D、13B、13D与振动膜12A、12C、13A、13C逆相位地位移。
同样地，如图3所示，在低频振子15、16的振动膜15A～15E、16A～16E上，每隔一根形成了宽幅的驱动元件18(驱动电极25)。因此，如果向驱动电极25施加了低频振子15、16的共振频率的交流电压(电信号)，则振动膜15A、15C、15E、16A、16C、16E在其厚度方向上引起弯曲振动。于是，根据共振的原理，与振动膜15A、15C、15E、16A、16C、16E邻接的振动膜15B、15D、16B、16D，在逆方向上引起弯曲振动。因此，振动膜15A～15E、16A～16E交替逆相位地振动，以中心轴S2为中心而位移被积蓄。因此，可以使反射镜部11以中心轴S2为中心而大幅反复旋转振动。
另外，在与振动膜15A、15C、15E、16A、16C、16E邻接的振动膜15B、15D、16B、16D上，形成了窄幅的驱动元件18。因此，实质上电压几乎不被施加到振动膜15B、15D、16B、16D。因此，振动膜15B、15D、16B、16D与振动膜15A、15C、15E、16A、16C、16E逆相位地位移。
通过以上的结构，在光学反射元件10中，可以使反射镜部11以其中心为不动点，并且使其在二轴方向上进行转动。
接下来，说明本实施方式中的效果。在光学反射元件10中，在低频振子15上绕回的第1监视电极26在压电体层23的不灵敏带中绕回。具体而言，在构成低频振子15的振动膜15A～15E上配置的第1监视电极26与压电体层23之间，设置了电阻值高的绝缘体层24。由此，可以大幅抑制由于低频振子15中的多余的高次振动模式的信号而引起的杂散共振噪声。因此，可以提高监视信号的S/N比，提高第1监视元件19的检测精度，使光学反射元件10高精度地自激驱动。因此，可以可靠地捕捉监视信号，无论共振频率是否有偏差，都可以稳定地得到大的摆角。
另外，如果使驱动频率增大，则阻抗变小。因此，本实施方式的结构特别对提高以高频驱动的高频振子12的第1监视元件19的检测精度是有用的。
另外，驱动电极25在高频振子12、13、低频振子15、16中是共同的。因此，可以减少在光学反射元件10上绕回的电极的布线数，可以提高生产效率，并且还可以降低电极之间的干扰。
另外，高频振子12、13以及低频振子15、16可以分别利用共振的原理，通过一根驱动电极25使振动膜12A～12D、13A～13D、和振动膜15A～15E、16A～16E交替逆相位地振动，并积蓄位移。因此，可以维持高的驱动效率，并且减少电极的布线数。
另外，高频振子12、13与反射镜部11的连接位置和高频振子12、13与框体14的连接位置优选关于振动轴处于相互相反的位置。通过设成这样的构造，可以使振动轴接近于通过反射镜部11的中心部的S1轴，可以得到更大的反射镜振幅。
另外，高频振子12、13具有对相邻的振动膜进行连接并与中心轴S1平行的折弯部。也可以改变各振动膜的与中心轴S2平行的方向的长度，使该折弯部在与中心轴S1正交的方向、即与中心轴S2平行的方向上移动。通过这样的构造变化，即使改变了高频振子12、13的共振频率，也可以使振动轴接近于通过反射镜部11中心部的S1轴。因此，可以得到大的反射镜振幅。
另外，在本实施方式中，经由阻抗元件合成了二个电信号，但也可以例如经由前置放大器、饱和放大器、带通滤波器和加法合成电路来合成。在该情况下，由于由有源元件构成电路，所以可以对它们进行IC芯片化，可以使安装工序合理化。
另外，将高频振子12、13、低频振子15、16的形状设为了蛇形，但不限于此，即使是例如悬臂型、十字形型、音叉型、各种形状也可以应用。
接下来，参照图6，说明光学反射元件的更优选的构造。图6是示出本发明的实施方式1中的其他光学反射元件的低频振子的剖面的图。
在图6所示的光学反射元件10A中，在驱动元件18与第1监视元件19、或者驱动元件18与第2监视元件20之间设置了分断槽38。其以外的结构与图1A～图3所示的光学反射元件10相同。
分断槽38形成至基材21，其底部在基材21中形成了槽39。另外，分断槽38具有使驱动元件18中的下部电极层22和第1监视元件19中的下部电极层22分断的深度即可。另外，具有使驱动元件18中的下部电极层22和第2监视元件20中的下部电极层22分断的深度即可。通过这样的结构，驱动元件18和第1监视元件19或者驱动元件18和第2监视元件20被分离配置。因此，驱动元件18和第1监视元件19或者第2监视元件20电绝缘。
另外，分断槽38、槽39可以以如下方式形成。首先，通过干蚀刻或者湿蚀刻等对驱动电极25、或者第1监视电极26、第2监视电极27、绝缘体层24进行图案化。如此形成分断槽38。之后，依次通过干蚀刻对压电体层23、下部电极层22进行图案化。如此形成槽39。
另外，在由硅等导电性材料形成了基材21的情况下，在基材21与下部电极层22之间进一步设置绝缘层。通过以使分断槽38的底部(槽39)达到绝缘体层24或者其下层的基材21的方式形成分断槽38，可以可靠地使驱动电极25和第1监视电极26或者驱动电极25和第2监视电极27电绝缘。此时，作为绝缘层，优选为硅的自然氧化膜、热氧化膜即二氧化硅。
根据这样的结构，在光学反射元件10A中，大幅抑制低频振子15中的多余的高次振动模式的噪声信号，并且降低驱动元件18以及第1监视元件19之间的泄漏，从而可以提高第1监视电极26的检测精度，可以使光学反射元件10A高精度地自激驱动。
即，在光学反射元件10A中，使第1监视元件19和第2监视元件20的下部电极层22、以及驱动元件18的下部电极层22通过分断槽38电绝缘。因此，可以抑制由于高次振动模式的信号引起的杂散共振噪声，进而，可以抑制在第1监视元件19与驱动元件18之间、或者第2监视元件20与驱动元件18之间流过泄漏电流。
进而，在高频振子12、13、低频振子15、16中，都蚀刻至在基材21中形成槽39。由此，可以使下部电极层22大致可靠地分离，以不会使驱动电极25、和第1监视电极26以及第2监视电极27由于下部电极层22的残渣而引起电容耦合或者导通。因此，即使增大了下部电极层22的布线距离，也可以降低驱动电极25与第1监视电极26之间、或者驱动电极25与第2监视电极27之间的泄漏电流。
此处，在需要大振幅的光学反射元件10A中，有时将高频振子12、13、低频振子15、16设为蛇形，振子的梁长变得非常长。进而，由于第1监视电极26成为在低频振子15上绕回的结构，所以振子的梁长进一步变长。在该情况下，从下部电极层22的布线距离也会变长来看，认为下部电极层22的接地并不充分。即使这样成为下部电极层22的接地并不充分的状态，通过设置分断槽38，也可以降低第1监视元件19与驱动元件18之间、或者第2监视元件20与驱动元件18之间的泄漏电流。
另外，形成分断槽38直至达到基材21，由此导电体物质或者电介体物质难以附着，可以进一步降低泄漏。
另外，槽39的底面平坦地形成，但也可以将槽39的形状构成为在从剖面观察时从其外周朝向中央变深。通过该结构，驱动元件18的下部电极层22与第1监视元件19的下部电极层22之间的绝缘距离变长，可以降低泄漏。另外，即使在槽39中附着了导电体成分、电介体成分，与底面是平坦的情况相比，实际距离也会变长。因此，可以进一步降低驱动元件18的下部电极层22与第1监视元件19的下部电极层22之间、或者驱动元件18的下部电极层22与第2监视元件20的下部电极层22之间的泄漏。
(实施方式2)
以下，使用图7，说明本发明的实施方式2中的光学反射元件10B。图7是示出本发明的实施方式2中的光学反射元件的低频振子的剖面的图。另外，对于具有与实施方式1同样的结构的部分，省略其说明，详述不同点。
在光学反射元件10B中，在低频振子15的振动膜15A～15E上的基材21之上设置了绝缘体层24A，第1监视电极26设置于绝缘体层24A之上。即，在第1监视电极26之下没有设置压电体层23和下部电极层22，而仅设置绝缘体层24A和基材21，由此构成了第1监视元件19A。该点与实施方式1不同。另外，在图7中，低频振子16具有与图6同样的构造，但也可以具有与图2同样的构造。另外，绝缘体层24A可以由与实施方式1的绝缘体层24同样的材料构成。
在这样的结构中，第1监视电极26也设置于压电体层23的不灵敏带即绝缘体层24A之上。绝缘体层24A设置于第1监视电极26与压电体层23之间。在该结构中，也抑制压电体层23的压电作用影响第1监视电极26。即，可以大幅抑制低频振子15中的多余的高次振动模式的噪声信号影响第1监视电极26。另外，驱动元件18与第1监视元件19A之间的泄漏被降低，可以提高第1监视电极26的检测精度，使光学反射元件10B高精度地自激驱动。另外，该构造与实施方式1的图6的构造相比，更容易进行微细加工。因此，在元件的小型化、生产性的方面优异。
实施例
接下来，参照图8A～图9C，说明通过上述实施方式的图6的结构以及实施方式2的结构形成光学反射元件10A、10B，并验证了各自的S/N比改善的效果的结果。
图8A是示出本发明的实施方式的光学反射元件以及以往的光学反射元件的第1监视元件的噪声信号电平的频率特性图，图8B是其放大图，示出峰值B附近。横轴表示驱动频率、纵轴表示来自第1监视元件的噪声信号电平。另外，峰值A表示光学反射元件的驱动频率(基本模式)，峰值B表示在该驱动振动下感应的高次的振动模式。在本实施例中，峰值A被设定为大致10000Hz附近，峰值B在20000Hz附近产生。
图9A所示的参照用的以往的光学反射元件具有驱动元件97和监视元件98。驱动元件97包括基材91、下部电极层92、压电体层93、以及驱动电极94。监视元件98包括基材91、下部电极层92、压电体层93、以及第1监视电极95。驱动元件97和监视元件98被贯通下部电极层92和基材91的一部分的分断槽96所分离。在实施方式1的结构中，如图9B所示，驱动元件18和监视元件19被分断槽38所分离，并且在第1监视电极26与压电体层23之间设置了绝缘体层24。在实施方式2的结构中，如图9C所示，在与下部电极层22以及基材21的一部分一起去除了压电体层23之后，形成了绝缘体层24A和第1监视电极26。即，不形成分断槽而驱动元件18和第1监视元件19A被分离。
从图8A、图8B可知，通过设成实施方式1以及实施方式2的结构，在与高次的振动模式即峰值B对应的频率处，噪声信号电平大幅衰减，并且频率特性变得平坦。
这样，通过采用本实施方式中的第1监视元件的结构，可以对于第1监视元件可靠地分离并降低由于驱动信号而产生的高次模式的信号。其结果，可以提高来自第1监视元件的信号的S/N比来高精度地驱动光学反射元件。
产业上的可利用性
本发明的光学反射元件可以与以往相比更高精度地自激驱动，可以利用于上升显示器、头置式显示器等图像投影装置。
Claims (10)
1.一种光学反射元件，其特征在于，具有：
框形状的支撑体；
第1低频振子，第1端连接到所述支撑体的内侧；
第2低频振子，第1端连接到所述支撑体的内侧；
框体，外侧与所述第1、第2低频振子的第2端连接，配置于所述第1、第2低频振子之间；
第1高频振子，第1端连接到所述框体的内侧；
第2高频振子，第1端连接到所述框体的内侧；以及
反射镜部，与所述第1、第2高频振子的第2端连接，配置于所述第1、第2高频振子之间，
所述第1、第2高频振子具有用于使所述反射镜部绕所述第1、第2高频振子的第1中心轴转动的第1驱动部、和用于测定所述反射镜部的转动量的第1监视元件，
所述第1驱动部具有基材、设置于所述基材之上的下部电极层、设置于所述下部电极层之上的压电体层、以及设置于所述压电体层之上的驱动电极，所述第1监视元件具有与所述第1驱动部共同的所述基材、所述下部电极层以及所述压电体层、和设置于所述压电体层之上的第1监视电极，
所述第1、第2低频振子具有用于使所述框体和所述反射镜部绕与所述第1中心轴垂直的第2中心轴转动的第2驱动部，所述第2驱动部由与所述第1驱动部共同的所述基材、所述下部电极层、所述压电体层以及所述驱动电极构成，
所述第1低频振子还具有与所述第1、第2高频振子共同的所述第1监视电极、以及形成于所述第1监视电极与所述压电体层之间且作为不灵敏带的绝缘体层，该不灵敏带抑制所述压电体层的压电作用影响所述第1监视电极，
所述第2低频振子还具有用于测定所述框体和所述反射镜部的转动量的第2监视元件，
设置于所述第1低频振子上的所述第1监视电极从所述第1低频振子之上向所述支撑体延伸，并连接到设置于所述支撑体的引出电极。
2.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
在所述第1低频振子中，所述绝缘体层设置于在所述基材的上方设置的所述压电体层之上，所述第1监视电极设置于所述绝缘体层之上。
3.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
在所述第1低频振子中，所述绝缘体层设置于所述基材之上，所述第1监视电极设置于所述绝缘体层之上。
4.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
在所述第1低频振子的所述驱动电极与所述第1监视电极之间、第2低频振子的所述驱动电极与所述第2监视电极之间、所述第1、第2高频振子的所述驱动电极与所述第1监视电极之间，分别设置了分断槽，所述分断槽具有至少使所述下部电极层分断的深度。
5.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
所述第1、第2高频振子与所述第1、第2低频振子的共振频率比是10倍～200倍。
6.根据权利要求5所述的光学反射元件，其特征在于，
所述第1、第2高频振子与所述第1、第2低频振子的共振频率比是50倍。
7.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
所述第1、第2高频振子与所述第1、第2低频振子被设置成所述第1中心轴与所述第2中心轴在所述反射镜部的重心处正交。
8.根据权利要求4所述的光学反射元件，其特征在于，
所述分断槽的底部的面是平坦的。
9.根据权利要求4所述的光学反射元件，其特征在于，
所述分断槽的剖面从外周朝向中央变深。
10.根据权利要求1所述的光学反射元件，其特征在于，
所述第1、第2高频振子具有对相邻的振动膜进行连接并与所述第1中心轴平行的折弯部。
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