CN110892306B - 光扫描装置以及光扫描装置的调整方法 - Google Patents
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Abstract
光扫描装置(100)具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个支撑梁(2‑1)~(2‑4),能够摇动地支撑镜部(1);N个驱动梁(3‑1)~(3‑4);以及驱动用的多个压电元件(5‑i‑a~d(i=1~4)),被粘结到N个驱动梁上。通过将对多个压电元件(5‑i‑a、b、c、d)的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对多个压电元件(5‑i‑a、b、c、d)的各个提供的交流电压的相位设为与各压电元件的位置对应的确定的值,镜部(1)进动。
Description
技术领域
本发明涉及光扫描装置及其调整方法,特别涉及能够利用于激光距离传感器或者光扫描仪等的光扫描装置及其调整方法。
背景技术
作为在激光距离传感器或者光扫描仪等中使用的光扫描装置,已知MEMS(MicroElectro Mechanical Systems,微机电***)镜。MEMS镜的镜部使用静电力、电磁力或者压电力来驱动。
在使用静电力的情况下,存在产生驱动力小而得不到充分的偏转角这样的问题。在使用电磁力的情况下,需要在外部配置永久磁铁,所以存在设备的结构变得复杂而难以小型化这样的问题。
在使用压电力的情况下,在梁状的弹性部件上形成微小变形的压电元件而将压电力所致的面内方向的歪曲变换为翘曲,从而得到大的变形。在专利文献1记载的MEMS镜中,在直线状的梁上配置压电元件,直线梁轴上的镜在1轴或者2轴方向上扭转振动(专利文献1的[0099]~[00102]、图40)。
专利文献2记载的MEMS镜具备形成于四边形镜的对角部分的镜支撑部和包围镜部的周围地配置的第1致动器以及第2致动器。第1致动器以及第2致动器的各个具有以使长度方向朝向第1轴的方向的多个第1压电悬臂和长度方向朝向第2轴的方向的多个第2压电悬臂折叠的方式连结的构造。各致动器的一方的端部经由镜支撑部与镜部连接,另一方的端部在镜支撑部的附近与固定部连接。各致动器在绕X轴以及绕Y轴的2轴旋转振动(专利文献2的[0029]~[0067]、图1~图12)。
专利文献3记载的MEMS镜具备环状的弹性体的框架。在该框架的表面,设置有被分割成4个、相对中心对称、且具备具有相同的面积的电极的压电体。该MEMS镜具备在环状的框架的径方向延伸的多个扭杆和与扭杆连接的镜面板。MEMS镜在保持镜光轴的偏转角的同时在面内旋转振动,被二维扫描(专利文献3的[0009]~[0012]、图1)。
在专利文献1~3的哪一个MEMS镜中,都为了将压电力的微小变形变换为大的变形,以MEMS镜的共振频率驱动压电元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-197994号公报
专利文献2:日本特开2013-167681号公报
专利文献3:日本特开2007-206480号公报
发明内容
在激光距离传感器等中使用的MEMS镜要求宽的面内扫描角度。如果MEMS镜能够全周旋转变位,则能够实现面内360度全周围的信息收集。
然而,专利文献1~3记载的以往的MEMS镜由于将镜部用硅的梁支撑并扭动梁来扫描,所以存在由于硅的破坏应力界限而面内扫描范围受到限制这样的问题。
本发明鉴于上述问题,提供一种具有宽的面内扫描角度的光扫描装置及其调整方法。
本发明的某个方案的光扫描装置具备:镜部,具有对光进行反射的镜面;N个(N≥3)支撑梁,能够摇动地支撑镜部;以及N个驱动梁,与N个支撑梁分别连接。N个驱动梁以包围镜部的周围的方式配置。N个驱动梁各自的两端中的未与支撑梁连接的一方的端被固定。N个驱动梁的各个具有折弯1次以上的形状。光扫描装置还具备:驱动用的多个压电元件,被粘结到N个驱动梁上;电源部,对多个压电元件施加交流电压。通过将对多个压电元件的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对多个压电元件的各个提供的交流电压的相位设为与各压电元件的位置对应的确定的值,从而镜部进动。
根据本发明,镜部进动,所以镜部的面内扫描范围变宽。
附图说明
图1是示出实施方式1的光扫描装置的结构以及主要部的表面的图。
图2是示出实施方式1的光扫描装置的主要部的背面的图。
图3是示出驱动梁的翘曲变形的例子的图。
图4是示出固有振动模式1中的镜部1的变位的图。
图5是示出固有振动模式2中的镜部1的变位的图。
图6是示出固有振动模式3中的镜部1的变位的图。
图7是示出镜部的偏转角的图。
图8是用于说明实施方式2中的对驱动梁上的压电元件施加的交流电压的图。
图9是示出对一部分的压电元件施加式(1)的交流电压且对剩余的压电元件施加式(2)的交流电压时的镜部的变位的时间变化的图。
图10是用于说明第1电压施加方式A的图。
图11是用于说明第2电压施加方式B的图。
图12是用于说明第3电压施加方式C的图。
图13是示出第1电压施加方式A、第2电压施加方式B、第3电压施加方式C中的镜部的驱动特性的图。
图14是使用光扫描装置的激光距离传感器的概略图。
图15(a)~(i)是制造工序中的光扫描装置的剖面图。
图16是用于说明实施方式3中的对驱动梁上的压电元件施加的交流电压的图。
图17是示出实施方式4的光扫描装置的主要部的表面的图。
图18是示出实施方式5的光扫描装置的主要部的表面的图。
图19是示出实施方式6的光扫描装置的主要部的表面的图。
图20是示出实施方式7的光扫描装置的主要部的表面的图。
图21是示出3个图案的变位中的相对施加电压相位Φ的变化的镜最大变位圆周角ψm的变化的图。
图22是示出图21的描绘线B和描绘线B的近似直线的图。
图23是示出描绘线B的旋转线性误差的图。
图24是用于说明实施方式8的光扫描装置中的驱动压电元件的电压的图。
图25是示出施加固有振动模式2的共振频率F2的交流电压时的相对施加电压相位Φ的变化的镜最大变位圆周角ψm的变化的图。
图26是示出施加固有振动模式3的共振频率F3的交流电压时的施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的关系的图。
图27是示出施加固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3的中间频率的交流电压时的施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的关系的图。
图28是示出驱动电压的频率和旋转线性误差的关系的图。
图29是示出实施方式8的光扫描装置中的、用于使镜部以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源的电压的调整次序的流程图。
图30(a)~(d)是示出初始相位Φ1、Φ2、Φ3、Φ4和测定的旋转线性误差的关系的图。(e)~(h)是示出振幅Vs1、Vs2、Vs3、Vs4和测定的旋转线性误差的关系的图。
图31是示出在驱动电源的输出电压的振幅以及初始相位的调整后,施加电压相位Φ和测定的镜最大变位圆周角ψm的图。
图32是示出实施方式9的光扫描装置中的、用于使镜部以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源的输出电压的调整次序的流程图。
图33是用于说明实施方式10的光扫描装置中的驱动压电元件的电压的图。
图34是示出实施方式10的光扫描装置中的、用于使镜部以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源的电压的调整次序的流程图。
图35(a)是示出初始相位Φ1和测定的旋转线性误差的关系的图。(b)是示出振幅Vs1和测定的旋转线性误差的关系的图。
图36是示出实施方式11的光扫描装置的镜部的图。
图37是镜部的切边(trimming)图案的放大图。
图38是示出切边前的驱动频率和镜最大变位的关系的图。
图39是示出切边后的驱动频率和镜最大变位的关系的图。
图40是示出实施方式11的光扫描装置的调整次序的流程图。
图41是示出实施方式12的光扫描装置的调整次序的流程图。
图42是示出实施方式13的一个例子的光扫描装置的图。
图43是示出实施方式13的另一例子的光扫描装置的图。
图44是示出实施方式13的光扫描装置的调整次序的流程图。
(符号说明)
1、501、601:镜部;1B、501B、601B:镜面;1C、501C、601C:硅镜部;2-1~2-4、502-1~502-4、602-1~602-3:支撑梁;3-1~3-4、503-1~503-4、603-1~603-3:驱动梁;4-1~4-4、504-1~504-4、604-1~604-3:固定部;5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d、505-1-a~d、505-2-a~d、505-3-a~d、505-4-a~d、605-1-a~d、605-2-a~d、605-3-a~d:压电元件;6-1~6-4:检测用压电元件;10:SOI基板;101:硅支撑层;102:硅活性层;103:硅氧化膜;11:绝缘膜;12:下层电极;13:压电薄膜;14:上层电极;15:绝缘膜;16:布线电极;17:封装;18:切边图案;20-1~20-4:驱动电源;61:控制部;62:电源部;91:光学***;92:对象物;93:距离信息计算器;95:接收电路;96:驱动电路;99:传感部;100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300:光扫描装置;31、32:频率调整薄膜;LD:激光二极管;PD:光电二极管。
具体实施方式
以下,使用附图,说明本发明的实施方式。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的光扫描装置100的结构以及光扫描装置100的主要部的表面的图。图2是示出实施方式1的光扫描装置100的主要部的背面的图。
参照图1以及图2,光扫描装置100具备镜部1、驱动梁3-1、3-2、3-3、3-4、支撑梁2-1、2-2、2-3、2-4、压电元件5-1-a、b、c、d、压电元件5-2-a、b、c、d、压电元件5-3-a、b、c、d、压电元件5-4-a、b、c、d以及检测用压电元件6-1、6-2、6-3、6-4。
镜部1是MEMS镜。镜部1具备镜面1B和硅镜部1C。镜面1B接受来自光源的光,对光进行反射。镜部1的表面(镜面1B)以及背面是圆形。镜面1B由反射率高的金属薄膜等构成。硅镜部1C是通过对硅基板进行加工而得到的。
在镜部1静止时,将镜部1的法线方向设为Z轴。此时,镜部1的中心轴与Z轴一致。在镜部1静止时,将与镜部1的面(其一个是镜面1B)平行的2个正交的轴设为X轴以及Y轴。X轴的方向设为从镜部1的中心O向支撑梁2-1的方向。Y轴的方向设为从镜部1的中心O向支撑梁2-2的方向。Z轴还是镜部1的静止时的中心轴以及光轴。
将镜部1的圆周上的某个点的镜圆周角ψ设为连结该点和镜部1的中心O的线与X轴所成的角。
支撑梁2-1~2-4能够摇动地支撑硅镜部1C。支撑梁2-1~2-4具有同一形状以及大小。支撑梁2-1~2-4相对镜部1的中心轴(Z轴)90°旋转对称地配置。
驱动梁3-1~3-4以包围镜部1的周围的方式配置。驱动梁3-1~3-4的形状以及大小相同。驱动梁3-i(i=1~4)的一端与支撑梁2-i连接,驱动梁3-i的另一端与固定部4-i连接。驱动梁3-1~3-4相对镜部1的中心轴90°旋转对称地配置。驱动梁3-1~3-4具有以180°折弯1次的形状。驱动梁3-1~3-4具有在与镜部1的周向相同的方向延伸的2个周向部分和折弯部分。换言之,驱动梁3-1~3-4具有U字形状。但是,U字形状的长度方向的部分在与镜部1的周向相同的方向弯曲。
支撑梁2-1~2-4逆时针被附加顺序。支撑梁2-i设为第i个支撑梁。驱动梁3-1~3-4逆时针被附加顺序。驱动梁3-i设为第i个驱动梁。或者,也可以代替其,而支撑梁2-1~2-4以及驱动梁3-1~3-4顺时针被附加顺序。即,也可以将支撑梁2-1、2-2、2-3、2-4设为第1个、第4个、第3个、第2个支撑梁。也可以将驱动梁3-1、3-2、3-3、3-4设为第1个、第4个、第3个、第2个驱动梁。
压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)被粘结到驱动梁3-i之上。16个压电元件5-i-a、b、c、d具有同一形状以及大小。
在构成驱动梁3-i(i=1~4)的部分中的、在与镜部1的周向相同的方向延伸的2个周向部分中的第1部分配置压电元件5-i-a、b,在第2部分配置压电元件5-i-c、d。第1部分处于比第2部分更接近镜部1的位置。压电元件5-i-a和压电元件5-i-b隔开间隔而配置。压电元件5-i-c和压电元件5-i-d隔开间隔而配置。压电元件5-i-b和压电元件5-i-c隔着驱动梁3-i的折弯部分邻接。压电元件5-i-a配置于最接近与支撑梁2-i连接的驱动梁3-i的一端的位置。压电元件5-i-d配置于最接近与固定部4-i连接的驱动梁3-i的另一端的位置。
虽未图示,对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4),为了施加驱动电压,连接上侧电极以及下侧电极。在本实施方式中,通过使压电元件5-i-a、b、c、d的下侧电极接地,并对压电元件5-i-a、b、c、d的上侧电极施加驱动电压,使压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向全部相同。或者,也可以通过使压电元件5-i-a、b、c、d的上侧电极接地,并对压电元件5-i-a、b、c、d的下侧电极施加电压,使压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向全部相同。
电源部62对压电元件5-i-a、b、c、d施加交流电压。控制部61控制电源部62的输出电压。
在通过电源部62对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)施加驱动电压时,压电元件5-i-a、b、c、d在与XY平面平行的平面上伸缩,从而驱动梁3-i整体翘曲变形。图3是示出驱动梁3-i的翘曲变形的例子的图。驱动梁3-2~3-4也同样地变形。由于驱动梁3-i的翘曲变形,在Z轴方向驱动驱动梁3-i和支撑梁2-i的连接部分,镜部1被驱动。
通过将对多个压电元件5-i-a、b、c、d的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对多个压电元件5-i-a、b、c、d的各个提供的交流电压的相位设为与各压电元件的位置对应的确定的值,镜部1进动。
即,通过对多个压电元件提供这样的交流电压,镜部1的外周部的面外方向成为最大变位的镜圆周角ψ随着时间等间隔地变化,所以镜部1能够进动。
硅镜部1C由SOI(Silicon On Insulator,绝缘硅)基板的支撑层以及活性层形成。支撑梁2-1~2-4以及驱动梁3-1~3-4由SOI基板的支撑层形成。
如以上所述,根据实施方式1,镜部1进动,所以镜部1的面内扫描范围变宽。
(附记)
实施方式1的光扫描装置100具备以下的特征。
(1)光扫描装置100具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个(N≥3)支撑梁(2-1~2-4),能够摇动地支撑镜部(1);以及N个驱动梁(3-1~3-4),各个与N个支撑梁(2-1~2-4)分别连接。N个驱动梁(3-1~3-4)以包围镜部1的周围的方式配置。N个驱动梁(3-1~3-4)各自的两端中的未与支撑梁(2-1~2-4)连接的一方的端被固定。N个驱动梁(3-1~3-4)的各个具有折弯1次以上的形状。光扫描装置100还具备:驱动用的多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d),被粘结到N个驱动梁(3-1~3-4)上;以及电源部(62),对多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)施加交流电压。通过将对多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,并将对多个压电元件5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)的各个提供的交流电压的相位设为与各压电元件的位置对应的确定的值,镜部(1)进动。
通过这样的结构,镜部进动,所以能够使镜部的扫描范围变宽。
实施方式2.
说明镜部1的模态解析的结果。
图4是示出固有振动模式1中的镜部1的变位的图。图5是示出固有振动模式2中的镜部1的变位的图。图6是示出固有振动模式3中的镜部1的变位的图。
参照图4~图6,在固有振动模式1中,镜部1在Z轴方向平移变位。在固有振动模式2中,镜部1绕第1轴旋转变位。在固有振动模式3中,镜部1绕第2轴旋转变位。
第1轴与镜面1B平行,第1轴的方向是连结镜部1的中心和镜部1与支撑梁2-1的连接部位的直线的方向。第2轴与镜面1B平行。第2轴的方向是连结镜部1的中心和镜部1与支撑梁2-2的连接部位的直线的方向。在图4中,第1轴是X轴,第2轴是Y轴。
在光扫描装置具备相对镜部1的中心轴(360°/N)旋转对称地配置的N个支撑梁时,如以下所述。
第1轴与镜面1B平行。第1轴的方向是连结镜部1的中心和镜部1与N个支撑梁中的1个支撑梁的连接部位的直线的方向。第2轴与镜面1B平行,与第1轴正交。
在镜部1的形状是在XY平面中90度旋转对称形状的情况下,固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率一致。将镜部1的形状是在XY平面中90度旋转对称形状的情况的固有振动模式2以及固有振动模式3的共振频率设为F0。
通过电源部62对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)施加将共振频率F0作为频率的交流电压,能够通过压电元件5-i-a、b、c、d的小的歪曲,使驱动梁3-i(i=1~4)大幅变位。由此,能够使镜部1在Z轴方向偏转。
图7是示出镜部1的偏转角θ的图。
如图7所示,镜部1的偏转角θ是镜部1和XY平面所成的角度。
图8是用于说明实施方式2中的对驱动梁3-i(i=1~4)上的压电元件5-i-a~d施加的交流电压的图。
电源部62对驱动梁3-i(i=1~4)上的压电元件5-i-a、5-i-c施加式(1)的交流电压。i=1~4。
Vi(1)=Vs×sin(ωt+90°×(i-1))…(1)
在此,ω=2π×F0。F0是固有振动模式2的共振频率以及固有振动模式3的共振频率。t是时间。
电源部62对驱动梁3-i(i=1~4)上的压电元件5-i-b、5-i-d施加式(2)的交流电压。i=1~4。
Vi(2)=-Vi(1)=-Vs×sin(ωt+90°×(i-1))…(2)
式(1)的Vi(1)和式(2)的Vi(2)的符号反转,所以式(1)的Vi(1)的相位和式(2)的Vi(2)的相位相异180°。
图9是示出对压电元件5-i-a、c(i=1~4)施加式(1)的交流电压、且对压电元件5-i-b、d施加式(2)的交流电压时的镜部1的变位的时间变化的图。如图9所示,随着时刻的行进(t1→t2→t3→t4),镜部1的在Z轴方向偏转的部分以Z轴为中心旋转。将这样的变位称为镜部1的全周旋转变位。换言之,镜部1的全周旋转变位是指,使得在将镜部1的偏转角θ维持恒定的同时,镜部1的中心轴旋转一周的镜部1的变位。
再次参照图1,检测用压电元件6-i配置于支撑梁2-i和驱动梁3-i的连结部。配置于连结部的原因在于,连结部的应力高。虽未图示,对检测用压电元件6-i,连接上侧电极以及下侧电极。检测用压电元件6-i产生与镜部1的偏转角θ成比例的电荷。
控制部61通过监视在检测用压电元件6-i产生的电荷,测量镜部1的偏转角θ。控制部61能够通过调整式(1)以及(2)的振幅Vs的值来控制偏转角θ。
接下来,说明上述本实施方式中的第1电压施加方式A和其他第2、第3电压施加方式B、C所致的镜部1的驱动特性的相异。
图10是用于说明第1电压施加方式A的图。在第1电压施加方式A中,对压电元件5-i-a和压电元件5-i-c提供式(1)的电压,对压电元件5-i-b和压电元件5-i-d提供式(2)的电压。
图11是用于说明第2电压施加方式B的图。在第2电压施加方式B中,对压电元件5-i-a和压电元件5-i-b提供式(1)的电压,对压电元件5-i-c和压电元件5-i-d提供式(2)的电压。
图12是用于说明第3电压施加方式C的图。在第3电压施加方式C中,对压电元件5-i-a和压电元件5-i-d提供式(1)的电压,对压电元件5-i-b和压电元件5-i-c提供式(2)的电压。
图13是示出第1电压施加方式A、第2电压施加方式B、第3电压施加方式C中的镜部1的驱动特性的图。
图13的纵轴是镜部1的偏转角θ。如图13所示,在第1电压施加方式A中,偏转角θ变得最大。
图14是使用光扫描装置100的激光距离传感器的概略图。
激光距离传感器具备传感部99、光学***91以及光扫描装置100。传感部99具备距离信息计算器93、驱动电路96、激光二极管LD、光电二极管PD以及接收电路95。
距离信息计算器93为了计算直至对象物92的距离,对驱动电路96指示射出光的输出。
驱动电路96驱动激光二极管LD。由激光二极管LD射出的发送光通过光学***91被聚光,照射到镜部1。由镜部1反射的光被光学***91反射,而送到对象物92。
由对象物92散射的光再次朝向镜部1。由镜部1反射的光被光学***91聚光而被送到光电二极管PD。光电二极管PD将检测到的接收光变换为电压,送到接收电路95。接收电路95根据来自光电二极管PD的电压的变化,对距离信息计算器93通知被输入接收光。
距离信息计算器93根据输出射出光的时刻和被输入接收光的时刻的差,计算直至对象物92的距离。
接下来,说明光扫描装置100的制造法。
图15(a)~(i)是制造工序中的光扫描装置100的剖面图。
镜部1等是利用作为半导体基板的一种的SOI基板的结晶面(100)而形成的。
在图15(a)中,使用单晶硅支撑层101和单晶硅活性层102夹住硅氧化膜103的SOI基板10。SOI基板的结晶面(100)的机械物性4次对称。
在图15(b)中,在SOI基板10的表面以及背面通过热氧化等形成绝缘膜11。
在图15(c)中,在SOI基板10的表面侧用溅射等形成Ti/Pt等的下层电极12,并在其之上用溅射或者溶胶凝胶法等形成钛酸锆酸铅(PZT)等的压电薄膜13之后,在其之上用溅射等形成Ti/Pt等的上层电极14。
在图15(d)中,对下层电极12、压电薄膜13以及上层电极14进行构图。压电薄膜13成为镜部1的驱动用的压电元件5-i-a~d(i=1~4)以及检测用压电元件6-i。下层电极12不仅是压电薄膜13的下层电极,而且还被用于布线用途。图15(d)的左侧的下层电极12是布线电极。
在图15(e)中,形成氧化膜等绝缘膜15并构图。绝缘膜15是压电薄膜13的保护以及电极间短路防止膜,为了取出电极,形成与下层电极12以及上层电极14的接触孔。
在图15(f)中,形成布线电极16以及镜面1B。布线电极16是Ti/Pd/Au等低电阻金属,镜面1B的表面是Au等高反射率材料。布线电极16和镜面1B也可以是同一材料。另外,镜面1B也可以在表面形成高反射率电介质多层膜等。
在图15(g)中,将氧化膜103作为蚀刻停止层,用深蚀刻(Deep Reactive IonEtching:DRIE),对硅活性层102进行加工。用该蚀刻,形成驱动梁3-1~3-4、支撑梁2-1~2-4等光扫描装置100的主要构成部。
在图15(h)中,从背面用DRIE对硅支撑层101进行加工,去除硅氧化膜103的不需要部。用该加工形成镜部1等,光扫描装置的晶片工艺完成。
在图15(i)中,在将芯片分离后,对封装17模片键合,通过引线键合等进行与外部的电连接。此外,封装17也可以根据需要以能够使偏转角θ变大的方式在减压气氛下密封。本实施方式的光扫描装置的制造法不包括特殊的工序,所以能够通过通常的硅MEMS制造设备和压电元件制造设备实施。
如以上所述,在实施方式2中,通过利用绕支撑梁的旋转变位共振频率,以90度的相位差驱动4根驱动梁,镜部1能够以大的偏转角(倾斜角)全周旋转变位。
另外,通过将驱动梁设为沿着外周的构造,能够减小驱动梁的专有面积。通过将驱动梁设为按照U字型折弯的形状,相比于无折弯构造的驱动梁,如果镜部1的变位量相同,则能够减小施加到驱动梁的应力以及施加到成为驱动源的压电元件的应力。其结果,能够增大偏转角。进而,通过将驱动梁设为U字形状,能够减小镜面内方向的驱动梁弹簧常数,所以即使由于温度变化等而驱动梁的固定部的位置偏移,也能够减小镜面的位置偏移以及偏转角的变化。
此外,偏转角θ受到空气的粘性的影响,所以根据必要的偏转角θ,在减压气氛下对光扫描装置整体进行密封封装即可。
在以往的光扫描装置中,由于面内扫描范围的限制,光扫描装置的周边的仅1部分成为测量对称,但通过在本实施方式的光扫描装置中组合全周旋转变位和偏转角的扫描,能够以Z轴为中心实施360度的全周围的距离信息收集。例如,通过使偏转角θ以10±5度扫描,能够对入射到绕Z轴的360度全周的偏转角θ为10±5度的镜面1B的光进行受光。
(附记)
实施方式2的光扫描装置100具备以下的特征。
(2)光扫描装置100具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个(N≥3)支撑梁(2-1~2-4),能够摇动地支撑镜部(1);以及N个驱动梁(3-1~3-4),各个与N个支撑梁(2-1~2-4)分别连接。N个驱动梁(3-1~3-4)以包围镜部1的周围的方式配置。N个驱动梁(3-1~3-4)各自的两端中的未与支撑梁(2-1~2-4)连接的一方的端被固定。N个驱动梁(3-1~3-4)的各个具有折弯1次以上的形状。光扫描装置100还具备:驱动用的多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d),被粘结到N个驱动梁(3-1~3-4)上;以及电源部(62),对多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)施加交流电压。N个支撑梁(2-1~2-4)相对镜部(1)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。镜部(1)具有绕第1轴(X轴)旋转变位的第1固有振动模式(固有振动模式2)和绕第2轴(Y轴)旋转变位的第2固有振动模式(固有振动模式3)。第1轴(X轴)以及第2轴(Y轴)与镜面(1B)平行。第1轴(X轴)的方向是连结镜部(1)的中心和镜部(1)与N个支撑梁(2-1~2-4)中的1个的连接部位的直线的方向。第2轴(Y轴)与第1轴(X轴)正交。第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率都是第1频率(F0)。电源部(62)施加第1频率(F0)的交流电压。
通过这样的结构,能够使镜部(1)以大的偏转角全周旋转变位。
(3)在构成N个驱动梁的各个(3-i)的部分中的、在与镜部(1)的周向相同的方向延伸的多个周向部分的各个之上,配置2个压电元件(5-i-a和5-i-b或者5-i-c和5-i-d)。
由此,能够将多个压电元件的个数设为最低限,设置于邻接的压电元件之间的间隔的个数也能够设为最小限。其结果,能够增大能够粘结到驱动梁之上的压电元件的面积,所以能够增大镜部(1)的驱动力。
(4)配置于N个驱动梁的各个(3-i)之上的多个压电元件(5-i-a~d)的电介质极化方向相同。电源部(62)对配置于多个周向部分的各个之上的2个压电元件(5-i-a和5-i-b以及5-i-c和5-i-d)施加逆相位的电压,对隔着折弯部分邻接的2个压电元件(5-i-b和5-i-c)施加相互逆相位的交流电压。
通过这样的结构,能够以使镜部(1)全周旋转变位的方式向多个压电元件(5-i-a~d)供给交流电压。
(5)控制部(61)通过控制从电源部(62)输出的交流电压的振幅,对镜部(1)的偏转角(θ)进行扫描。
通过这样的结构,能够取得对象物的三维信息。
(6)镜部(1)是利用半导体基板的结晶面(100)形成的部件。N是4×n(n为自然数)。镜面(1B)的形状是圆形。
通过这样的结构,能够使多个驱动梁的机械特性均匀。
实施方式3.
图16是用于说明实施方式3中的对光扫描装置200的驱动梁3-i(i=1~4)上的压电元件5-i-a~d施加的交流电压的图。
实施方式3的光扫描装置200与实施方式2的光扫描装置100相异的点如下。
在实施方式2中,通过使压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)的下侧电极接地,并对压电元件5-i-a、b、c、d的上侧电极施加电压,16个压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向全部相同。
相对于此,在本实施方式中,通过使压电元件5-i-a、c(i=1~4)的下侧电极接地,并对压电元件5-i-a、c的上侧电极施加电压,将8个压电元件5-i-a、c的电介质极化方向设为第1方向,通过使压电元件5-i-b、d的上侧电极接地,并对压电元件5-i-b、d的下侧电极施加电压,将8个压电元件5-i-b、d的电介质极化方向设为与第1方向相逆的第2方向。
在实施方式2中,电源部62对驱动梁3-i(i=1~4)上的8个压电元件5-i-a、5-i-c施加式(1)的交流电压,对驱动梁3-i上的8个压电元件5-i-b、5-i-d施加式(2)的交流电压。
相对于此,在实施方式3中,电源部62对驱动梁3-i(i=1~4)上的16个压电元件5-i-a、5-i-b、5-i-c、5-i-c施加式(1)的交流电压。
在实施方式3中,也得到与实施方式1同样的效果。
(附记)
实施方式3的光扫描装置200具备以下的特征。
(7)配置于多个周向部分的各个之上的2个压电元件(5-i-a和5-i-b以及5-i-c和5-i-d)的电介质极化方向相逆。隔着折弯部分邻接的2个压电元件(5-i-b和5-i-c)的电介质极化方向相逆。电源部(62)对配置于N个驱动梁的各个(3-i)之上的多个压电元件(5-i-a~d)施加同一相位的交流电压。
通过这样的结构,即使邻接的压电元件的电介质极化方向是逆方向,也能够以使镜部(1)全周旋转变位的方式驱动多个压电元件(5-i-a~d)。
实施方式4.
图17是示出实施方式4的光扫描装置300的主要部的表面的图。
实施方式4的光扫描装置400与实施方式2的光扫描装置100相异的点如下。
参照图17,驱动梁3-1~3-4以包围镜部1的周围的方式配置。驱动梁3-1~3-4的形状以及大小相同。驱动梁3-1~3-4相对镜部1的中心轴90°旋转对称地配置。
驱动梁3-i(i=1~4)的一端与支撑梁2-i连接,驱动梁3-i的另一端与固定部4-i连接。驱动梁3-i具有以180°折弯2次的形状。
驱动梁3-i(i=1~4)具有在与镜部1的周向相同的方向延伸的3个周向部分和折弯部分。换言之,驱动梁3-1~3-4具有以使U字部交替朝向相反方向的方式蛇行地形成的连续U字形状。但是,U字形状的长度方向的部分在与镜部1的周向相同的方向弯曲。
压电元件5-i-a、b、c、d、e、f(i=1~4)被粘结到驱动梁3-i之上。压电元件5-i-a、b、c、d、e、f具有同一形状以及大小。
在构成驱动梁3-i(i=1~4)的部分中的、在与镜部1的周向相同的方向延伸的3个周向部分中的第1部分配置压电元件5-i-a、b,在第2部分配置压电元件5-i-c、d,在第3部分配置压电元件5-i-e、f。第1部分处于最接近镜部1的位置,第3部分处于最远离镜部1的位置。
压电元件5-i-a(i=1~4)和压电元件5-i-b隔开间隔而配置。压电元件5-i-c和压电元件5-i-d隔开间隔而配置。压电元件5-i-e和压电元件5-i-f隔开间隔而配置。压电元件5-i-b和压电元件5-i-c隔着驱动梁3-i的第1折弯部分邻接。压电元件5-i-d和压电元件5-i-e隔着驱动梁3-i的第2折弯部分邻接。压电元件5-i-a配置于最接近与支撑梁2-i连接的驱动梁3-i的一端的位置。压电元件5-i-f配置于最接近与固定部4-i连接的驱动梁3-i的另一端的位置。
对压电元件5-i-a、b、c、d、e、f(i=1~4),为了施加驱动电压,连接未图示的上侧电极以及下侧电极。压电元件5-i-a、b、c、d、e、f的电介质极化方向相同。
电源部62对驱动梁3-i(i=1~4)上的压电元件5-i-a、5-i-c、5-i-e施加式(1)的交流电压,对驱动梁3-i上的压电元件5-i-b、5-i-d、5-i-f施加式(2)的交流电压。
如以上所述,在本实施方式中,通过将驱动梁3-i的折弯次数设为2次,驱动梁3-i所提供的驱动力变大,其结果,镜部1的偏转角θ变大。
此外,在上述实施方式中,驱动梁3-i(i=1~4)具有以180°折弯2次的形状,但也可以具有以180°折弯3次以上的形状。在驱动梁3-i的折弯次数变多时,驱动梁3-i所提供的驱动力变大,其结果,镜部1的偏转角变大,但共振频率变小。因此,根据必要的共振频率和必要的偏转角,调整驱动梁3-i的折弯次数即可。
实施方式5.
图18是示出实施方式5的光扫描装置400的主要部的表面的图。
实施方式5的光扫描装置400与实施方式2的光扫描装置100相异的点如下。
参照图18,镜部1是利用作为半导体基板的一种的SOI基板的结晶面(111)形成的部件。SOI基板的结晶面(111)的机械物性是3次对称。
支撑梁2-1~2-3能够摇动地支撑硅镜部1C。支撑梁2-1~2-3具有同一形状以及大小。支撑梁2-1~2-3相对镜部1的中心轴(Z轴)120°旋转对称地配置。
驱动梁3-1~3-3以包围镜部1的周围的方式配置。驱动梁3-1~3-3的形状以及大小相同。驱动梁3-1~3-3相对镜部1的中心轴120°旋转对称地配置。
驱动梁3-i(i=1~3)的一端与支撑梁2-i连接,驱动梁3-i的另一端与固定部4-i连接。驱动梁3-i具有以180°折弯1次的形状。驱动梁3-i具有在与镜部1的周向相同的方向延伸的2个周向部分和折弯部分。
压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~3)被粘结到驱动梁3-i之上。压电元件5-i-a、b、c、d具有同一形状以及大小。
在构成驱动梁3-i(i=1~3)的部分中的、在与镜部1的周向相同的方向延伸的2个周向部分中的第1部分配置压电元件5-i-a、b,在第2部分配置压电元件5-i-c、d。压电元件5-i-a和压电元件5-i-b隔开间隔而配置。压电元件5-i-c和压电元件5-i-d隔开间隔而配置。压电元件5-i-b和压电元件5-i-c隔着驱动梁3-i的折弯部分邻接。压电元件5-i-a配置于最接近与支撑梁2-i连接的驱动梁3-i的一端的位置。压电元件5-i-d配置于最接近与固定部4-i连接的驱动梁3-i的另一端的位置。
对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~3),为了施加驱动电压,连接上侧电极以及下侧电极。压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向相同。
作为固有振动模式2的旋转轴的第1轴与镜面1B平行。第1轴的方向是连结镜部1的中心和镜部1与支撑梁2-1的连接部位的直线的方向。作为固有振动模式3的旋转轴的第2轴与镜面1B平行,与第1轴正交。在图18中,第1轴是X轴,第2轴是Y轴。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-a、5-i-c施加式(3)的交流电压。i=1~3。
Vi(1)=Vs×sin(ωt+120°×(i-1))…(3)
在此,ω=2π×F0。F0是固有振动模式2的共振频率以及固有振动模式3的共振频率。t是时间。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-b、5-i-d施加式(4)的交流电压。i=1~3。
Vi(2)=-Vi(1)=-Vs×sin(ωt+120°×(i-1))…(4)
式(3)的Vi(1)和式(4)的Vi(2)的符号反转,所以式(3)的Vi(1)的相位和式(4)的Vi(2)的相位相异180°。
在本实施方式的光扫描装置中,驱动梁的数量比实施方式2少,所以能够减少在电源部62中生成的驱动电压的数量。其结果,能够简化电源部62的结构。另外,减少使镜部1变位的支撑点,所以能够容易地增大偏转角。
在本实施方式中,驱动梁的个数设为3个,但不限定于此,也可以是N个。另外,3个驱动梁3-1~3-3逆时针被附加顺序,但不限定于此,也可以顺时针被附加顺序。即,也可以N个驱动梁顺时针或者逆时针被附加顺序。
在驱动梁的个数是N个的情况下,电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-a、5-i-c施加式(3A)的交流电压。i=1~N。
Vi(1)=Vs×sin(ωt+(360°/N)×(i-1))…(3A)
在此,ω=2π×F0。F0是固有振动模式2的共振频率以及固有振动模式3的共振频率。t是时间。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-b、5-i-d施加式(4A)的交流电压。i=1~N。
Vi(2)=-Vi(1)=-Vs×sin(ωt+(360°/N)×(i-1))…(4A)
式(3A)的Vi(1)和式(4A)的Vi(2)的符号反转,所以式(3A)的Vi(1)的相位和式(4A)的Vi(2)的相位相异180°。
因此,在该情况下,对第i个驱动梁(3-i)的第1压电元件(5-i-a、b、c或者d)提供的交流电压的相位比对第(i-1)个驱动梁(3-(i-1))的第2压电元件(5-(i-1)-a、b、c或者d)提供的电压的相位大360°/N。
此外,在本实施方式中,设为N=3×1,将镜部1的表面(镜面1B)的形状设为圆形,但不限于此。也可以设为N=3×n(n为自然数),将镜部1的表面(镜面1B)的形状设为圆形。
(附记)
实施方式5的光扫描装置400具备以下的特征。
(8)N个驱动梁(3-1~3-3)顺时针或者逆时针被附加顺序。电源部(62)对第i个驱动梁(例如3-2)的第1压电元件(5-2-a、b、c或者d)提供的交流电压的相位比对第(i-1)个驱动梁(例如3-1)的第2压电元件(5-1-a、b、c或者d)提供的电压的相位大(360°/N)。第(i-1)个驱动梁(3-1)内的第2压电元件(5-1-a、b、c或者d)的位置与第i个驱动梁(3-2)内的第1压电元件(5-2-a、b、c或者d)的位置相同。
通过这样的结构,能够以使镜部1平滑地全周旋转变位的方式,对N个驱动梁的多个压电元件供给交流电压。
(9)镜部(1)是利用半导体基板的结晶面(111)形成的部件。N是3×n(n为自然数)。镜面(1B)的形状是圆形。
通过这样的结构,能够实现具有机械特性均匀的驱动梁的光扫描装置。
实施方式6.
图19是示出实施方式6的光扫描装置500的主要部的表面的图。
实施方式6的光扫描装置500与实施方式2的光扫描装置100相异的点如下。
参照图19,镜部501与实施方式2同样地,是利用作为半导体基板的一种的SOI基板的结晶面(100)形成的部件。
镜部501的表面(镜面501B)以及背面是正方形。
支撑梁2-1~2-4能够摇动地支撑硅镜部501C。支撑梁2-1~2-4具有同一形状以及大小。支撑梁2-1~2-4相对镜部501的中心轴(Z轴)90°旋转对称地配置。
驱动梁3-1~3-4以包围镜部501的周围的方式配置。驱动梁3-1~3-4的形状以及大小相同。驱动梁3-1~3-4相对镜部501的中心轴90°旋转对称地配置。
驱动梁3-i(i=1~4)的一端与支撑梁2-i连接,驱动梁3-i的另一端与固定部4-i连接。驱动梁3-i具有以180°折弯1次的形状。驱动梁3-i具有在与镜部501的周向相同的方向延伸的2个周向部分和折弯部分。
压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)被粘结到驱动梁3-i之上。压电元件5-i-a、b、c、d具有同一形状以及大小。
在构成驱动梁3-i(i=1~4)的部分中的、在与镜部501的周向相同的方向延伸的2个周向部分中的第1部分配置压电元件5-i-a、b,在第2部分配置压电元件5-i-c、d。压电元件5-i-a和压电元件5-i-b隔开间隔而配置。压电元件5-i-c和压电元件5-i-d隔开间隔而配置。压电元件5-i-b和压电元件5-i-c隔着驱动梁3-i的折弯部分邻接。压电元件5-i-a配置于最接近与支撑梁2-i连接的驱动梁3-i的一端的位置。压电元件5-i-d配置于最接近与固定部4-i连接的驱动梁3-i的另一端的位置。
对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4),为了施加驱动电压,连接上侧电极以及下侧电极。压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向相同。
作为固有振动模式2的旋转轴的第1轴与镜面501B平行。第1轴的方向是连结镜部501的中心和镜部501与支撑梁502-1的连接部位的直线的方向。作为固有振动模式3的旋转轴的第2轴与镜面501B平行,与第1轴正交。在图19中,第1轴是X轴,第2轴是Y轴。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-a、5-i-c施加式(5)的交流电压。i=1~4。
Vi(1)=Vs×sin(ωt+90°×(i-1))…(5)
在此,ω=2π×F0。F0是固有振动模式2的共振频率以及固有振动模式3的共振频率。t是时间。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-b、5-i-d施加式(6)的交流电压。i=1~4。
Vi(2)=-Vi(1)=-Vs×sin(ωt+90°×(i-1))…(6)
式(5)的Vi(1)和式(6)的Vi(2)的符号反转,所以式(5)的Vi(1)的相位和式(6)的Vi(2)的相位相异180°。
此外,在本实施方式中,设为N=4×1,将镜部501的表面(镜面501B)的形状设为正(4×1)边形,但不限于此。也可以设为N=4×n(n为自然数),将镜部501的表面(镜面501B)的形状设为正(4×n)形。
(附记)
实施方式6的光扫描装置500具备以下的特征。
(10)镜部(1)是利用半导体基板的结晶面(100)形成的部件。N是4×n(n为自然数)。镜面(501B)的形状是正(4×n)边形。
通过这样的结构,能够使多个驱动梁的机械特性均匀。
实施方式7.
图20是示出实施方式7的光扫描装置600的主要部的表面的图。
镜部601是利用作为半导体基板的一种的SOI基板的结晶面(111)形成的部件。SOI基板的结晶面(111)的机械物性是3次对称。
镜部601的表面(镜面601B)以及背面是正三角形。
支撑梁2-1~2-3能够摇动地支撑硅镜部601C。支撑梁2-1~2-3具有同一形状以及大小。支撑梁2-1~2-3相对镜部601的中心轴(Z轴)120°旋转对称地配置。
驱动梁3-1~3-3以包围镜部601的周围的方式配置。驱动梁3-1~3-3的形状以及大小相同。驱动梁3-1~3-3相对镜部601的中心轴120°旋转对称地配置。
驱动梁3-i(i=1~3)的一端与支撑梁2-i连接,驱动梁3-i的另一端与固定部4-i连接。驱动梁3-i具有以180°折弯1次的形状。驱动梁3-i具有在与镜部601的周向相同的方向延伸的2个周向部分和折弯部分。
压电元件5-i-a、b、c、d(=1~3)被粘结到驱动梁3-i之上。压电元件5-i-a、b、c、d具有同一形状以及大小。在构成驱动梁3-i的部分中的、在与镜部601的周向相同的方向延伸的2个周向部分中的第1部分配置压电元件5-i-a、b,在第2部分配置压电元件5-i-c、d。压电元件5-i-a和压电元件5-i-b隔开间隔而配置。压电元件5-i-c和压电元件5-i-d隔开间隔而配置。压电元件5-i-b和压电元件5-i-c隔着驱动梁3-i的折弯部分邻接。压电元件5-i-a配置于最接近与支撑梁2-i连接的驱动梁3-i的一端的位置。压电元件5-i-d配置于最接近与固定部4-i连接的驱动梁3-i的另一端的位置。
对压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~3),为了施加驱动电压,连接上侧电极以及下侧电极。压电元件5-i-a、b、c、d的电介质极化方向相同。
作为固有振动模式2的旋转轴的第1轴与镜面601B平行。第1轴的方向是连结镜部601的中心和镜部601与支撑梁602-2的连接部位的直线的方向。作为固有振动模式3的旋转轴的第2轴与镜面601B平行,与第1轴正交。在图20中,第1轴是Y轴,第2轴是X轴。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-a、5-i-c施加式(7)的正弦波电压。i=1~3。
Vi(1)=Vs×sin(ωt+120°×(i-1))…(7)
在此,ω=2π×F0。其中,F0是固有振动模式2的共振频率以及固有振动模式3的共振频率。t是时间。
电源部62对驱动梁3-i上的压电元件5-i-b、5-i-d施加式(8)的正弦波电压。i=1~3。
Vi(2)=-Vi(1)=-Vs×sin(ωt+120°×(i-1))…(8)
式(7)的Vi(1)和式(8)的Vi(2)的符号反转,所以式(7)的Vi(1)的相位和式(8)的Vi(2)的相位相异180°。
在本实施方式中,设为N=3×1,将镜部601的表面(镜面601B)的形状设为正(3×1)边形,但不限于此。也可以设为N=3×n(n为自然数),将镜部601的表面(镜面601B)的形状设为正(3×n)形。
在本实施方式中,3个支撑梁2-1~2-3相对镜部601的中心轴(360°/3)旋转对称地配置,3个驱动梁3-1~3-3相对镜部601的中心轴(360°/3)旋转对称地配置,镜部601的形状设为相对镜部601的中心轴(360°/3)旋转对称,但不限定于此。也可以是N个支撑梁相对镜部601的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,N个驱动梁相对镜部601的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,镜部601的形状设为相对镜部601的中心轴(360°/N)旋转对称。
(附记)
实施方式7的光扫描装置600具备以下的特征。
(11)镜部(601)是利用半导体基板的结晶面(111)形成的部件。N是3×n(n为自然数)。镜面(601B)的形状是正(3×n)边形。
通过这样的结构,能够实现具有机械特性均匀的驱动梁的光扫描装置。
(12)N个支撑梁(2-1~2-3)相对镜部(601)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。N个驱动梁(3-1~3-3)相对镜部(601)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。镜部(601)的形状相对镜部(601)的中心轴是(360°/N)旋转对称。
通过这样的结构,能够使第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率一致。其结果,能够使镜部(1)平滑地全周旋转变位。
实施方式8.
在能够全周旋转的MEMS镜中,在旋转变位歪曲而线性差的情况下,在取得的距离信息中产生误差,所以需要线性高的旋转变位。专利文献1-3记载的装置不具备控制镜变位的线性的机构。本实施方式的光扫描装置控制镜变位的线性。
首先,说明全周旋转变位的线性。
在镜部1的圆周中,将在Z轴方向最大变位的点的圆周角ψ设为镜最大变位圆周角ψm。将对压电元件5-i-a、b、c、d施加的交流电压的相位设为施加电压相位Φ。
图21是示出3个图案的变位中的相对施加电压相位Φ的变化的镜最大变位圆周角ψm的变化的图。
在图21中,横轴表示施加电压相位Φ(0°~360°(1周期))。纵轴表示镜最大变位圆周角ψm。在将施加电压的角速度设为ω时,成为Φ=ωt(t:时间)。
描绘线A是将描绘在如实施方式2的全周旋转变位的情况下测定的采样数据的点连接的线。描绘线A成为右下降的直线。即,随着施加电压相位Φ的增加,镜最大变位圆周角ψm线性地减少。线性高,所以呈现镜部1平滑地旋转变位。其原因为,镜部1的圆周上的最大变位的位置随着时间等间隔地变化。右下降表示逆时针方向旋转变位。
描绘线B是将描绘在蛇行的旋转变位的情况下测定的采样数据的点连接的线。描绘线B脱离直线。
描绘线C是将描绘在并非旋转变位而绕1轴的振动变位的情况下测定的采样数据的点连接的线。描绘线C未成为右下降。描绘线C表示使得镜最大变位圆周角ψm在180°~360°的范围变化的变位。
图22是示出图21的描绘线B和描绘线B的近似直线的图。
作为表示描绘线B的从镜部(1)的全周旋转变位的线性的偏移的量,使用线路线性误差。用式(9)表示近似直线。近似直线能够通过最小二乘法求出。
Ψb(Φ)=a×Φ+b…(9)
将Ψm(Φ)作为实测值。偏移量Δ(Φ)用式(10)表示。
Δ(Φ)=abs((Ψm(Φ)-Ψb(Φ))/(360×a))…(10)
在此,abs(s)表示s的绝对值。
即,偏移量Δ(Φ)是用镜最大圆周角Ψm的1周期全刻度(360×a)对实测值和近似直线的差进行标准化而得到的。图23是示出描绘线B的旋转线性误差的图。
将偏移量Δ(Φ)的最大值定义为旋转线性误差。在图23中,示出将作为0以上且1以下的值的偏移量Δ(Φ)变换为%而得到的值。在图23的例子中,旋转线性误差是8%(0.08)。旋转线性误差越接近0,线性越高,成为平滑的全周旋转变位。此外,也可以代替将偏移量Δ(Φ)的最大值作为旋转线性误差,而将偏移量Δ(Φ)的平均值、平方平均值等作为旋转线性误差。
如实施方式2所示,本实施方式的光扫描装置在小的电压下得到大的变位,所以将2个固有振动模式中的一致的共振频率F0的交流电压施加到压电元件5-i-a~d(i=1~4),使镜部1全周旋转变位。然而,在由于制造误差等而在2个固有振动模式的共振频率中产生差的情况下,成为如描绘线B或者描绘线C的变位。其结果,存在无法实现线性良好的平滑的全周旋转变位这样的问题。
在实施方式8中,为了解决该问题,使用能够分别独立地调整输出电压的振幅以及初始相位的多个驱动电源。
图24是用于说明实施方式8的光扫描装置700中的驱动压电元件5-i-a~d(i=1~4)的电压的图。电源部62为了驱动梁3-i(i=1~4)的压电元件5-i-a、b、c、d的驱动而具备驱动电源20-i。
驱动电源20-i(i=1~4)对驱动梁3-i上的4个压电元件5-i-a~d之中的5-i-a、c施加交流电压,对5-i-b、d施加符号反转的交流电压。驱动电源20-i的交流电压的相位以及振幅能够与其他驱动电源独立地控制。驱动电源20-1~20-4的交流电压的频率相同,但能够设定为与共振频率对应的值。
接下来,说明固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率不一致时的镜部1的变位。设为在由于镜部1的对称性崩溃等原因,而固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率不一致的状态下,被施加式(1)以及式(2)所示的交流电压。
图25是示出施加固有振动模式2的共振频率F2的交流电压时的相对施加电压相位Φ的变化的镜最大变位圆周角ψm的变化的图。
图26是示出施加固有振动模式3的共振频率F3的交流电压时的施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的关系的图。图27是示出施加固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3的中间频率的交流电压时的施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的关系的图。
如图25以及图26所示,在固有振动模式2的共振频率F2、固有振动模式3的共振频率F3,连接施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的各描绘的线(描绘线)具有右下降的特性。该描绘线未成为直线。其表示蛇行的旋转变位。
如图27所示,在固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3的中间频率(F2+F3)/2(以下为固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm),连接施加电压相位Φ和镜最大变位圆周角ψm的各描绘的线(描绘线)具有右上升的特性。该描绘线表示逆向地旋转变位。
图28是示出驱动电压的频率和旋转线性误差的关系的图。
如图28所示,在固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm下,旋转线性误差非常大。
在本实施方式中,通过将施加的交流电压的频率设为固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm,调整施加的交流电压的初始相位以及振幅,使旋转线性误差减少。虽然还能够通过将施加的交流电压的频率设为固有振动模式2的共振频率F2或者固有振动模式3的共振频率F3,调整施加的交流电压的初始相位以及振幅,使旋转线性误差减少,但存在无法增大镜部1的偏转角θ这样的问题。
在使用固有振动模式2的共振频率F2,调整交流电压的初始相位以及振幅而使旋转线性误差减少的情况下,偏转角θ由固有振动模式3的变位确定。固有振动模式3的Z轴方向的变位小,所以偏转角θ变小。在使用固有振动模式3的共振频率F3,调整交流电压的初始相位以及振幅而使旋转线性误差减少的情况下,偏转角θ由固有振动模式2的变位确定。固有振动模式2的Z轴方向的变位小,所以偏转角θ变小。因此,在本实施方式中,为了减小旋转线性误差、且使偏转角θ为最大,使用固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率的中间频率Fm。
驱动电源20-i(i=1~4)输出以下的交流电压Vi(1)、Vi(2)。
V1(1)=Vs1×sin(ωt+Φ1)…(11)
V1(2)=-Vs1×sin(ωt+Φ1)…(12)
V2(1)=Vs2×sin(ωt+90°+Φ2)…(13)
V2(2)=-Vs2×sin(ωt+90°+Φ2)…(14)
V3(1)=Vs3×sin(ωt+180°+Φ3)…(15)
V3(2)=-Vs3×sin(ωt+180°+Φ3)…(16)
V4(1)=Vs4×sin(ωt+270°+Φ4)…(17)
V4(2)=-Vs4×sin(ωt+270°+Φ4)…(18)
在此,ω=2π×(F2+F3)/2。F2是固有振动模式2的共振频率,F3是固有振动模式3的共振频率。t是时间。
图29是示出实施方式8的光扫描装置700中的、用于使镜部1以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源20-1~20-4的电压的调整次序的流程图。
在步骤S101中,控制部61将驱动电源20-1~20-4的电压的振幅Vs1~Vs4固定为恒定值V0。
在步骤S102中,控制部61将驱动电源20-2~20-4的电压的初始相位Φ2、Φ3、Φ4固定为恒定值(=0),在使驱动电源20-1的电压初始相位Φ1变化的同时,测定旋转线性误差。图30(a)是示出步骤S102中的、初始相位Φ1和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S103中,控制部61将旋转线性误差最小的Φ1设定为Φ1d。
在步骤S104中,控制部61将驱动电源20-1的电压的初始相位Φ1固定为Φ1d,并且将驱动电源20-3、20-4的电压的初始相位Φ3、Φ4固定为恒定值(=0),在使驱动电源20-2的电压的初始相位Φ2变化的同时,测定旋转线性误差。图30(b)是示出步骤S104中的、初始相位Φ2和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S105中,控制部61将旋转线性误差最小的Φ1设定为Φ2d。
在步骤S106中,控制部61将驱动电源20-1、20-2的电压的初始相位Φ1、Φ2固定为Φ1d、Φ2d,并且将驱动电源20-4的电压的初始相位Φ4固定为恒定值(=0),在使驱动电源20-3的电压的初始相位Φ3变化的同时,测定旋转线性误差。图30(c)是示出步骤S106中的、初始相位Φ3和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S107中,控制部61将旋转线性误差最小的Φ3设定为Φ3d。
在步骤S108中,控制部61将驱动电源20-1、20-2、20-3的电压的初始相位Φ1、Φ2、Φ3固定为Φ1d、Φ2d、Φ3d,在使驱动电源20-4的电压的初始相位Φ4变化的同时,测定旋转线性误差。图30(d)是示出步骤S108中的、初始相位Φ4和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S109中,控制部61将旋转线性误差最小的Φ4设定为Φ4d。
在步骤S110中,控制部61将驱动电源20-1~20-4的电压的初始相位Φ1、Φ2、Φ3、Φ4固定为Φ1d、Φ2d、Φ3d、Φ4d。
在步骤S111中,控制部61将驱动电源20-2、20-3、20-4的电压的振幅Vs2、Vs3、Vs4固定为恒定值V0,在使驱动电源20-1的电压的振幅Vs1变化的同时,测定旋转线性误差。图30(e)是示出步骤S111中的、振幅Vs1和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S112中,控制部61将旋转线性误差最小的Vs1设定为Vs1d。
在步骤S113中,控制部61将驱动电源20-3、20-4的电压的振幅Vs3、Vs4固定为恒定值V0,并且将驱动电源20-1的电压的振幅Vs1固定为Vs1d,在使驱动电源20-2的电压的振幅Vs2变化的同时,测定旋转线性误差。图30(f)是示出步骤S113中的、振幅Vs2和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S114中,控制部61将旋转线性误差最小的Vs2设定为Vs2d。
在步骤S115中,控制部61将驱动电源20-4的电压的振幅Vs4固定为恒定值V0,并且将驱动电源20-1、20-2的电压的振幅Vs1、Vs2固定为Vs1d、Vs2d,在使驱动电源20-3的电压的振幅Vs3变化的同时,测定旋转线性误差。图30(g)是示出步骤S115中的、振幅Vs3和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S116中,控制部61将旋转线性误差最小的Vs3设定为Vs3d。
在步骤S117中,控制部61将驱动电源20-1、20-2、20-3的电压的振幅Vs1、Vs2、Vs3固定为Vs1d、Vs2d、Vs3d,在使驱动电源20-4的电压的振幅Vs4变化的同时,测定旋转线性误差。图30(h)是示出步骤S117中的、振幅Vs4和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S118中,控制部61将旋转线性误差最小的Vs4设定为Vs4d。
在上述调整后,控制部61通过将式(11)~(18)的初始相位Φ1~Φ4设定为Φ1d~Φ4d,将振幅Vs1~Vs4设定为Vs1d~Vs4d,驱动镜部1。
图31是示出在驱动电源20-i(i=1~4)的输出电压的振幅以及初始相位的调整后,施加电压相位Φ和测定的镜最大变位圆周角ψm的图。
判明通过控制驱动电源20-1~20-4的初始相位以及振幅,在调整前逆向地歪曲的旋转的镜部1平滑地线性良好地旋转。
另外,控制部61还能够通过将驱动电源20-1、20-2、20-3、20-4的电压的初始相位固定为Φ1d、Φ2d、Φ3d、Φ4d,将振幅设为k×Vs1d、k×Vs2d、k×Vs3d、k×Vs4d,使k变化,控制镜部1的偏转角θ。
(附记)
实施方式8的光扫描装置700具备以下的特征。
(13)光扫描装置(700)具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个(N≥3)支撑梁(2-1~2-4),能够摇动地支撑镜部(1);以及N个驱动梁(3-1~3-4),与N个支撑梁(2-1~2-4)分别连接。N个驱动梁(3-1~3-4)以包围镜部1的周围的方式配置。N个驱动梁(3-1~3-4)各自的两端中的未与支撑梁(2-1~2-4)连接的一方的端被固定。N个驱动梁(3-1~3-4)的各个具有以180°折弯1次以上的形状。光扫描装置(700)还具备:驱动用的多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d),被粘结到N个驱动梁(3-1~3-4)上;以及电源部(62),对多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)施加交流电压。N个支撑梁(2-1~2-4)相对镜部(1)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。镜部(1)具有绕第1轴(X轴)旋转变位的第1固有振动模式(固有振动模式2)和绕第2轴(Y轴)旋转变位的第2固有振动模式(固有振动模式3)。第1轴(X轴)以及第2轴(Y轴)与镜面(1B)平行。第1轴(X轴)的方向是连结镜部(1)的中心和镜部(1)与N个支撑梁(2-1~2-4)中的1个的连接部位的直线的方向。第2轴(Y轴)与第1轴(X轴)正交。电源部(62)施加第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的中间频率(Fm)的交流电压。交流电压的振幅以及初始相位能够调整。
因此,即使在第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3相异的情况下,由于向多个压电元件的交流电压的频率是(F2+F3)/2,且交流电压的振幅以及初始相位能够调整,所以能够使镜部(1)平滑地全周旋转变位。
(14)电源部(62)具备分别向对应的驱动梁(3-i)的多个压电元件(5-i-a~d)施加交流电压的N个驱动电源(20-i)(i=1~4)。
因此,通过个别地调整N个驱动电源的输出电压,能够调整向多个压电元件施加的交流电压的振幅以及初始相位。
(15)控制部(61)在交流电压的初始相位的调整中,从N个驱动梁(3-1~3-4)之中选择1个驱动梁(例如3-2),固定对选择的驱动梁以外的1个以上的驱动梁(3-1、3-3、3-4)的多个压电元件(5-1-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)提供的交流电压的振幅以及初始相位,且固定对选择的驱动梁(3-2)的多个压电元件(5-2-a~d)提供的交流电压的振幅(Vs2),并且使初始相位(Φ2)变化,将旋转线性误差最小时的初始相位(Φ2)决定为对选择的驱动梁(3-2)的多个压电元件(5-2-a~d)提供的交流电压的初始相位的调整值(Φ2d)。旋转线性误差是表示从镜部(1)的全周旋转变位的线性的偏移的量。镜部1的全周旋转变位是使得在将镜部(1)的偏转角(θ)维持为恒定的同时,镜部(1)的中心轴旋转一周的镜部(1)的变位。
因此,即使在第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3相异的情况下,通过将向多个压电元件的交流电压的频率设为(F2+F3)/2,并且以使旋转线性线误差变小的方式调整初始相位,能够使镜部(1)平滑地全周旋转变位。
(16)控制部(61)在交流电压的振幅的调整中,从N个驱动梁(3-1~3-4)之中选择1个驱动梁(例如3-2),固定对选择的驱动梁以外的1个以上的驱动梁(3-1、3-3、3-4)的多个压电元件(5-1-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d)提供的交流电压的振幅以及初始相位,且固定对选择的驱动梁(3-2)的多个压电元件(5-2-a~d)提供的交流电压的初始相位(Φ2),并且使振幅(Vs2)变化,将旋转线性误差最小时的振幅(Vs2)决定为对选择的驱动梁(3-2)的多个压电元件(5-2-a~d)提供的交流电压的振幅的调整值(Vs2d)。
因此,即使在第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3相异的情况下,通过将向多个压电元件的交流电压的频率设为(F2+F3)/2,并且以使旋转线性线误差变小的方式调整振幅,能够使镜部(1)平滑地全周旋转变位。
实施方式9.
在实施方式9中,与实施方式8同样地,通过将对压电元件施加的交流电压的频率设为固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm,调整施加的交流电压的初始相位以及振幅,使旋转线性误差减少。
在实施方式9中,控制部61将驱动电源20-4的初始相位Φ4固定为恒定值(=0),将振幅Vs4固定为恒定值V0。在调整并固定驱动电源20-1~20-3的输出电压的初始相位以及振幅之后,不调整驱动电源20-4的输出电压的初始相位以及振幅的原因在于,如果调整则旋转线性误差有时反而增大。
图32是示出实施方式9的光扫描装置800中的、用于使镜部1以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源20-1~20-4的输出电压的调整次序的流程图。
该流程图与图29的流程图相异的点在于,不包括步骤S108、S117,代替步骤S109而具备步骤S209,代替步骤S118而具备步骤S218的点。
在步骤S209中,控制部61将Φ4d设定为恒定值(=0)。
在步骤S218中,控制部61将Vs4d设定为恒定值V0。
如以上所述,通过本实施方式,能够通过不调整驱动电源20-4的输出电压的初始相位以及振幅而防止旋转线性误差增大。
实施方式10.
图33是说明实施方式10的光扫描装置900中的驱动压电元件5-i-a~d(i=1~4)的电压的图。电源部62具备驱动电源20-1和驱动电源20-2。
驱动电源20-1对驱动梁3-1、3-3的压电元件5-1-a~d、5-3-a~d供给交流电压。驱动电源20-2对驱动梁3-2、3-4的压电元件5-2-a~d、5-4-a~d供给交流电压。
驱动电源20-i的交流电压的相位以及振幅能够与其他驱动电源独立地控制。驱动电源20-1、20-2的交流电压的频率相同,但能够设定为与共振频率对应的值。
在本实施方式中,也与实施方式8、9同样地,在固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3不一致的情况下,调整驱动电源20-i的交流电压的相位以及振幅。
驱动电源20-1输出以下的交流电压Vi(1)、Vi(2)。
V1(1)=Vs1×sin(ωt+Φ1)…(19)
V1(2)=-Vs1×sin(ωt+Φ1)…(20)
在此,ω=2π×(F2+F3)/2。F2是固有振动模式2的共振频率,F3是固有振动模式3的共振频率。t是时间。
驱动电源20-2输出以下的交流电压V2(1)、V2(2)。
V2(1)=Vs2×sin(ωt+90°+Φ2)…(21)
V2(2)=-Vs2×sin(ωt+90°+Φ2)…(22)
V1(1)被供给到第1个驱动梁3-1上的压电元件5-1-a、5-1-c,并且被供给到第3个驱动梁3-3上的压电元件5-3-b、5-3-d。
V1(2)被供给到第1个驱动梁3-1上的压电元件5-1-b、5-1-d,并且被供给到第3个驱动梁3-3上的压电元件5-3-a、5-3-c。
V2(1)被供给到第2个驱动梁3-2上的压电元件5-2-a、5-2-c,并且被供给到第4个驱动梁3-4上的压电元件5-4-b、5-4-d。
V2(2)被供给到第2个驱动梁3-2上的压电元件5-2-b、5-2-d,并且被供给到第4个驱动梁3-4上的压电元件5-4-a、5-4-c。
图34是示出实施方式10的光扫描装置900中的、用于使镜部1以固有振动模式2和固有振动模式3的中间频率Fm全周旋转变位的驱动电源20-1、20-2的电压的调整次序的流程图。
在步骤S301中,控制部61将驱动电源20-1、20-2的电压的振幅Vs1、Vs2固定为恒定值V0。
在步骤S302中,控制部61将驱动电源20-2的电压的初始相位Φ2固定为恒定值(=0),在使驱动电源20-1的电压的初始相位Φ1变化的同时,测定旋转线性误差。图35(a)是示出步骤S302中的、初始相位Φ1和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S303中,控制部61将旋转线性误差最小的Φ1设定为Φ1d。
在步骤S304中,控制部61将Φ2d设定为恒定值(=0)。
在步骤S305中,控制部61将驱动电源20-1、20-2的电压的初始相位Φ1、Φ2固定为Φ1d、Φ2d。
在步骤S306中,控制部61将驱动电源20-2的电压的振幅Vs2固定为恒定值V0,在使驱动电源20-1的电压的振幅Vs1变化的同时,测定旋转线性误差。图35(b)是示出步骤S306中的、振幅Vs1和测定的旋转线性误差的关系的图。
在步骤S307中,控制部61将旋转线性误差最小的Vs1设定为Vs1d。
在步骤S218中,控制部61将Vs4d设定为恒定值V0。
在上述调整后,控制部61通过将式(19)~(22)的初始相位Φ1、Φ2设定为Φ1d、Φ2d,将振幅Vs1、Vs2设定为Vs1d、Vs2d,驱动镜部1。
如以上所述,也可以在调整并固定驱动电源20-1的输出电压的初始相位以及振幅之后,不调整驱动电源20-2的输出电压的初始相位以及振幅的原因在于,能够通过调整固有振动模式2和固有振动模式3的相对的振幅以及初始相位,调整旋转线性。固有振动模式2是绕X轴的旋转振动,固有振动模式3是绕Y轴的旋转振动。能够通过调整驱动电源20-1的输出电压来调整固有振动模式2的振动特性。能够通过调整驱动电源20-2的输出电压来调整固有振动模式3的振动特性。如果从最初固定驱动电源20-2的输出电压的振幅以及初始相位,并固定绕Y轴的旋转振动特性,则能够通过驱动电源20-1的输出电压的振幅以及相位的调整,调整绕Y轴和绕X轴的相对的驱动特性。
控制部61通过将驱动电源20-1、20-2的电压的初始相位固定为Φ1d、Φ2d,将振幅设为k×Vs1d、k×Vs2d,使k变化,能够控制镜部1的偏转角θ。
本实施方式所示的光扫描装置有能够简化驱动电源并且还能够简化旋转变位的调整的优点。
在本实施方式中,4个驱动梁3-1~3-4逆时针被附加顺序,但不限定于此,也可以顺时针被附加顺序。
(附记)
实施方式10的光扫描装置900具备以下的特征。
(17)N=4,4个驱动梁按照顺时针或者逆时针被附加顺序。4个支撑梁(2-1~2-4)相对镜部(1)的中心轴90°旋转对称地配置。4个驱动梁(3-1~3-4)相对镜部(1)的中心轴90°旋转对称地配置。在构成4个驱动梁(3-1~3-4)的各个(3-i)的部分中的、在与镜部(1)的周向相同的方向延伸的多个周向部分的各个之上,配置2个压电元件(5-i-a和5-i-b、5-i-c和5-i-d)。电源部(61)具备:第1驱动电源(20-1),输出具有第1初始相位(Φ1)及第1振幅(Vs1)的第1交流电压(V1(1))和相位与第1交流电压(V1(1))相差180度的第2交流电压(V1(2));以及第2驱动电源(20-2),输出具有第2初始相位(Φ2)及第2振幅(Vs2)的第3交流电压(V2(1))和相位与第3交流电压(V2(1))相差180度的第4交流电压(V2(2))。第1驱动电源(20-1)对配置于第1个驱动梁(3-1)的多个压电元件中的、接近支撑梁(2-1)的第1压电元件(5-1-a)施加第1交流电压(V1(1)),对配置于第1个驱动梁(3-1)的其他压电元件(5-1-b~d)施加第1交流电压(V1(1))或者第2交流电压(V1(2))。第1驱动电源(20-1)对配置于第3个驱动梁(3-3)的多个压电元件中的、接近支撑梁(2-3)的第2压电元件(5-3-a)施加第2交流电压(V1(2)),对配置于第3个驱动梁(3-3)的其他压电元件(5-3-b~d)施加第1交流电压(V1(1))或者第2交流电压(V1(2))。第2驱动电源(20-2)对配置于第2个驱动梁(3-2)的多个压电元件中的、接近支撑梁(2-2)的第3压电元件(5-2-a)施加第3交流电压(V2(1)),对配置于第2个驱动梁(3-2)的其他压电元件(5-2-b~d)施加第3交流电压(V2(1))或者第4交流电压(V2(2))。第2驱动电源(20-2)对配置于第4个驱动梁(3-4)的多个压电元件中的、接近支撑梁(2-4)的第4压电元件(5-4-a)施加第4交流电压(V2(2)),对配置于第4个驱动梁(3-4)的其他压电元件(5-4-b~d)施加第3交流电压(V2(1))或者第4交流电压(V2(2))。
这样,能够仅通过2个驱动电源(20-1、20-2),对4个驱动梁(3-1~3-4)上的压电元件(5-i-a~d:i=1~4)供给交流电压。
(18)控制部(61)固定第2初始相位(Φ2)以及第2振幅(Vs2),且固定第1振幅(Vs1),并且使第1初始相位(Φ1)变化,而将旋转线性误差最小时的第1初始相位(Φ1)决定为第1初始相位的调整值(Φ1d)。控制部(61)固定第2初始相位(Φ2)以及第2振幅(Vs2),且固定第1初始相位(Φ1),并且使第1振幅(Vs1)变化,而将旋转线性误差最小时的第1振幅(Vs1)决定为第1振幅的调整值(Vs1d)。旋转线性误差是表示从镜部(1)的全周旋转变位的线性的偏移的量。镜部(1)的全周旋转变位是使得在将镜部(1)的偏转角维持为恒定的同时,镜部(1)的中心轴旋转一周的镜部(1)的变位。
通过这样的结构,仅通过调整第1驱动电源(20-2)的交流电压的第1初始相位(Φ1)和第1振幅(Vs1),就能够减小旋转线性误差。
实施方式11.
图36是示出实施方式11的光扫描装置1000的镜部1的图。
如图36所示,镜部1在硅镜部1C的外周具备切边图案18。切边图案18由多个突起构成。
图37是镜部1的切边图案的放大图。
在固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3的差大的情况下,通过用激光等使切边图案18局部地断裂或者蒸发来进行切边,能够减小共振频率F2和共振频率F3的差。
图38是示出切边前的驱动频率和镜最大变位的关系的图。
镜最大变位表示镜部1的圆周上的点的向Z轴方向的最大变位。在切边前,共振频率F2和共振频率F3的差大,所以中间频率Fm下的镜最大变位小。
图39是示出切边后的驱动频率和镜最大变位的关系的图。
在切边后,共振频率F2和共振频率F3的差小,所以中间频率Fm下的镜最大变位大。
在使镜部1以2个共振频率F2、F3的中间频率(F2+F3)/2全周旋转变位的情况下,通过控制如在实施方式8~10中说明的驱动电源的初始相位以及振幅,能够实现线性良好的旋转变位。
然而,如图38所示,在切边前,没有共振所起到的变位增大效果,所以无法增大镜部1的偏转角。如果增大驱动电压的振幅则偏转角变大,但在增大驱动电压的振幅时,对压电元件5-i-a~d施加超过耐压上限的压力。
另一方面,如图39所示,在切边后,使镜部1以2个共振频率F2、F3的中间频率(F2+F3)/2的频率全周旋转变位的情况下,能够将压电元件5-i-a~d的微小变位变换为驱动梁3-i的大的变位,能够增大镜部1的偏转角。
在光扫描装置1000的制造途中的晶片级下的检查工序或者封装后的检查工序中,实施切边工序。
图40是示出实施方式11的光扫描装置1000的调整次序的流程图。
在步骤S501中,作为ω=2π{(F3+F3)/2},电源部62将式(1)、(2)的电压施加到压电元件5-i-a、b、c、d(i=1~4)。
在步骤S502中,检测用压电元件6-i(i=1~4)产生与镜部1的偏转角θ成比例的电荷。控制部61根据由检测用压电元件6-i产生的电荷,计算镜部1的偏转角,并显示于未图示的监视器。
在步骤S503中,检查者根据显示于监视器的镜部1的偏转角,通过激光等,对镜部1的外周上的切边图案18的一部分或者全部进行切边。
此外,在本实施方式中,切边图案由多个微小突起构成,但不限于此,切边图案也可以具有其他形状。
(附记)
实施方式11的光扫描装置1000具备以下的特征。
(19)镜部(1)在外周具备切边图案(18)。
通过这样的结构,即使由于第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的差大,所以在中间频率Fm下无法进行共振驱动的情况下,由于在镜部(1)的外周设置有切边图案,所以通过对其进行切边,能够减小共振频率F2和共振频率F3的差,使得以中间频率Fm能够进行共振驱动。
实施方式12.
在实施方式11中,在镜部1的外周配置切边图案,但不限定于此。
在实施方式12中,通过用激光等去除光扫描装置1100的镜部1的一部分、驱动梁3-1~3-4的一部分或者支撑梁2-1~2-4的一部分,能够得到等同的效果。
图41是示出实施方式12的光扫描装置1100的调整次序的流程图。
在步骤S501中,作为ω=2π{(F3+F3)/2},电源部62将式(1)、(2)的电压施加到压电元件5-i-a~d(i=1~4)。
在步骤S502中,检测用压电元件6-i(i=1~4)产生与镜部1的偏转角θ成比例的电荷。控制部61根据由检测用压电元件6-i产生的电荷,计算镜部1的偏转角,并显示于未图示的监视器。
在步骤S603中,检查者根据显示于监视器的镜部1的偏转角,通过激光等对镜部1的一部分(在有切边图案的情况下还包括切边图案的一部分)、驱动梁3-1~3-4的一部分或者支撑梁2-1~2-4的一部分进行切边。
此外,也可以在切边之后,进而如上述实施方式调整交流电压的初始相位以及振幅。
(附记)
实施方式12的光扫描装置1100具备以下的特征。
(20)在光扫描装置(1100)的调整方法中,光扫描装置(1100)具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个(N≥3)支撑梁(2-1~2-4),能够摇动地支撑镜部(1);以及N个驱动梁(3-1~3-4),与N个支撑梁(2-1~2-4)分别连接。N个驱动梁(3-1~3-4)以包围镜部1的周围的方式配置。N个驱动梁(3-1~3-4)各自的两端中的未与支撑梁(2-1~2-4)连接的一方的端被固定。N个驱动梁(3-1~3-4)的各个具有以180°折弯1次以上的形状。光扫描装置(1100)还具备:驱动用的多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d),被粘结到N个驱动梁(3-1~3-4)上;以及电源部(62)。N个支撑梁(2-1~2-4)相对镜部(1)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。镜部(1)具有绕第1轴(X轴)旋转变位的第1固有振动模式(固有振动模式2)和绕第2轴(Y轴)旋转变位的第2固有振动模式(固有振动模式3)。第1轴(X轴)以及第2轴(Y轴)与镜面(1B)平行。第1轴(X轴)的方向是连结镜部(1)的中心和镜部(1)与N个支撑梁(2-1~2-4)中的1个的连接部位的直线的方向。第2轴(Y轴)与第1轴(X轴)正交。该调整方法具备电源部(62)对多个压电元件(5-i-a~d)施加交流电压的步骤。交流电压的相位是与压电元件的位置对应的值,交流电压的频率是第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的中间频率(Fm)。该调整方法还具备:测定镜部(1)的偏转角的步骤;以及对镜部(1)的一部分、支撑梁(2-1~2-4)的一部分或者驱动梁(3-1~3-4)的一部分进行切边的步骤。
因此,即使由于第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的差大,所以在中间频率Fm下无法进行共振驱动的情况下,通过利用激光对镜部(1)的一部分、支撑梁(2-1~2-4)的一部分或者驱动梁(3-1~3-4)的一部分进行切边,能够减小共振频率F2和共振频率F3的差,使得以中间频率Fm能够进行共振驱动。
实施方式13.
图42是示出实施方式13的一个例子的光扫描装置1200的图。
在本实施方式中,如图42所示,在镜部1的周围形成有频率调整膜31。频率调整膜31能够通过利用激光CVD等局部薄膜成膜法使钨等的薄膜局部生长来形成。
在实施方式12中,为了固有振动模式2的共振频率F2和固有振动模式3的共振频率F3的调整,用激光等使镜构造的一部分局部地断裂或者蒸发,从而减少共振频率F2和共振频率F3的差。在本实施方式中,通过镜部1的周围的频率调整膜31,调整共振频率差。
图43是示出实施方式13的另一例子的光扫描装置1300的图。
如图43所示,通过在支撑梁2-1上形成频率调整膜32,调整共振频率差。
此外,频率调整膜不限定于形成于镜部1的周围以及支撑梁2-1上,也可以形成于镜部1的一部分、驱动梁3-1~3-4的一部分或者支撑梁2-1~2-4的一部分。
图44是示出实施方式13的光扫描装置1200、1300的调整次序的流程图。
在步骤S501中,作为ω=2π{(F3+F3)/2},电源部62将式(1)、(2)的电压施加到压电元件5-i-a~d(i=1~4)。
在步骤S502中,检测用压电元件6-i(i=1~4)产生与镜部1的偏转角θ成比例的电荷。控制部61根据由检测用压电元件6-i产生的电荷,计算镜部1的偏转角,并显示于未图示的监视器。
在步骤S603中,检查者根据显示于监视器的镜部1的偏转角,在镜部1的一部分、驱动梁3-1~3-4的一部分或者支撑梁2-1~2-4的一部分形成薄膜。
在利用局部薄膜的频率调整中,薄膜形成的自由度高,所以具有相比于切边,调整范围更宽,且能够进行微调整这样的优点。另外,具有虽然在切边中有蒸发的构造体再附着而产生共振频率偏移的可能性,但在局部薄膜中有不产生再附着所致的问题的优点。
(附记)
实施方式13的光扫描装置1200、1300具备以下的特征。
(21)在光扫描装置(1200、1300)的调整方法中,光扫描装置(1100)具备:镜部(1),具有对光进行反射的镜面(1B);N个(N≥3)支撑梁(2-1~2-4),能够摇动地支撑镜部(1);以及N个驱动梁(3-1~3-4),与N个支撑梁(2-1~2-4)分别连接。N个驱动梁(3-1~3-4)以包围镜部1的周围的方式配置。N个驱动梁(3-1~3-4)各自的两端中的未与支撑梁(2-1~2-4)连接的一方的端被固定。N个驱动梁(3-1~3-4)的各个具有以180°折弯1次以上的形状。光扫描装置(1100)还具备:驱动用的多个压电元件(5-1-a~d、5-2-a~d、5-3-a~d、5-4-a~d),被粘结到N个驱动梁(3-1~3-4)上;以及电源部(62)。N个支撑梁(2-1~2-4)相对镜部(1)的中心轴(360°/N)旋转对称地配置。镜部(1)具有绕第1轴(X轴)旋转变位的第1固有振动模式(固有振动模式2)和绕第2轴(Y轴)旋转变位的第2固有振动模式(固有振动模式3)。第1轴(X轴)以及第2轴(Y轴)与镜面(1B)平行。第1轴(X轴)的方向是连结镜部(1)的中心和镜部(1)与N个支撑梁(2-1~2-4)中的1个的连接部位的直线的方向。第2轴(Y轴)与第1轴(X轴)正交。该调整方法具备电源部(62)对多个压电元件(5-i-a~d)施加交流电压的步骤。交流电压的相位是与压电元件的位置对应的值,交流电压的频率是第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的中间频率(Fm)。该调整方法还具备:测定镜部(1)的偏转角的步骤;以及在镜部(1)的一部分、支撑梁(2-1~2-4)的一部分或者驱动梁(3-1~3-4)的一部分形成薄膜(31、32)的步骤。
因此,即使由于第1固有振动模式(固有振动模式2)的共振频率F2和第2固有振动模式(固有振动模式3)的共振频率F3的差大,所以在中间频率Fm下无法进行共振驱动的情况下,通过在镜部(1)的一部分、支撑梁(2-1~2-4)的一部分或者驱动梁(3-1~3-4)的一部分中形成薄膜(31、32),能够减小共振频率F2和共振频率F3的差,使得以中间频率Fm能够进行共振驱动。
(变形例)
本发明不限于上述实施方式,例如,还包括如以下的变形例。
(A)镜部1的形状
在实施方式2~7中,设为以使固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率一致的方式,镜部1具有以Z轴为中心的360°/N旋转对称形状,但不限定于此。镜部1即使未具有以Z轴为中心的360°/N旋转对称形状,也能够通过调整驱动梁、支撑梁、镜部的机械刚性,使固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率一致。但是,在镜部1具有以Z轴为中心的360°/N旋转对称形状时,能够减小旋转线性误差。
(B)压电元件的数量
在实施方式1~11中,设为在1个驱动梁的在与镜部1的周向相同的方向延伸的多个周向部分的各个配置2个压电元件,但不限于此。例如,在1个驱动梁从端依次配置有A、B、C、D、折弯部分、E、F、G、H的压电元件的情况下,也可以对A、B、E、F提供相位P的交流电压,对C、D、G、H提供相位(P+180°)的交流电压。由此,施加到压电元件的机械应力减少,压电元件的破坏以及剥离被减轻。另一方面,在如实施方式1~11配置2个压电元件时,能够增大压电元件的配置面积,能够增大驱动力。
(C)实施方式3~7的结构
实施方式3~7的镜部、驱动梁、支撑梁以及压电元件的结构以固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率一致为前提,但不限于此。实施方式3~7的镜部、驱动梁、支撑梁以及压电元件的结构在利用实施方式8~12记载的固有振动模式2的共振频率和固有振动模式3的共振频率的中间频率的情况下也能够应用。
应认为本次公开的实施方式在所有点仅为例示而不限定于此。本发明的范围并非由上述说明而由权利要求书示出,意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。
Claims (12)
1.一种光扫描装置,具备:
镜部,具有对光进行反射的镜面;
N个支撑梁,能够摇动地支撑所述镜部,其中,N≥3;以及
N个驱动梁,与所述N个支撑梁分别连接,
所述N个驱动梁以包围所述镜部的周围的方式配置,所述N个驱动梁各自的两端中的未与所述支撑梁连接的一方的端被固定,所述N个驱动梁的各个具有折弯1次以上的形状,
所述光扫描装置还具备:
驱动用的多个压电元件,被粘结到所述N个驱动梁上;以及
电源部,对所述多个压电元件施加交流电压,
通过将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的相位设为与所述各压电元件的位置对应的确定的值,从而所述镜部进动,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部具有绕第1轴旋转变位的第1固有振动模式和绕第2轴旋转变位的第2固有振动模式,所述第1轴以及所述第2轴与所述镜面平行,所述第1轴的方向是连结所述镜部的中心和所述镜部与所述N个支撑梁中的1个支撑梁的连接部位的直线的方向,所述第2轴与所述第1轴正交,
所述电源部施加所述第1固有振动模式的共振频率和所述第2固有振动模式的共振频率的中间频率的交流电压,
所述交流电压的振幅以及初始相位能够调整,
所述电源部具备:分别向对应的驱动梁的多个压电元件施加交流电压的N个驱动电源,
所述光扫描装置具备控制部,该控制部在所述交流电压的初始相位的调整中,从所述N个驱动梁之中选择1个驱动梁,固定对选择的所述驱动梁以外的1个以上的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅以及初始相位,且固定对选择的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅,并且使初始相位变化,将旋转线性误差最小时的初始相位决定为对选择的所述驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的初始相位的调整值,
所述旋转线性误差是表示从所述镜部的全周旋转变位的线性的偏移的量,所述镜部的全周旋转变位是使得在将所述镜部的偏转角维持为恒定的同时,所述镜部的中心轴旋转一周的所述镜部的变位。
2.一种光扫描装置,具备:
镜部,具有对光进行反射的镜面;
N个支撑梁,能够摇动地支撑所述镜部,其中,N≥3;以及
N个驱动梁,与所述N个支撑梁分别连接,
所述N个驱动梁以包围所述镜部的周围的方式配置,所述N个驱动梁各自的两端中的未与所述支撑梁连接的一方的端被固定,所述N个驱动梁的各个具有折弯1次以上的形状,
所述光扫描装置还具备:
驱动用的多个压电元件,被粘结到所述N个驱动梁上;以及
电源部,对所述多个压电元件施加交流电压,
通过将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的相位设为与所述各压电元件的位置对应的确定的值,从而所述镜部进动,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部具有绕第1轴旋转变位的第1固有振动模式和绕第2轴旋转变位的第2固有振动模式,所述第1轴以及所述第2轴与所述镜面平行,所述第1轴的方向是连结所述镜部的中心和所述镜部与所述N个支撑梁中的1个支撑梁的连接部位的直线的方向,所述第2轴与所述第1轴正交,
所述电源部施加所述第1固有振动模式的共振频率和所述第2固有振动模式的共振频率的中间频率的交流电压,
所述交流电压的振幅以及初始相位能够调整,
所述电源部具备:分别向对应的驱动梁的多个压电元件施加交流电压的N个驱动电源,
所述光扫描装置具备控制部,该控制部在所述交流电压的振幅的调整中,从所述N个驱动梁之中选择1个驱动梁,固定对选择的所述驱动梁以外的1个以上的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅以及初始相位,且固定对选择的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的初始相位,并且使振幅变化,将旋转线性误差最小时的振幅决定为对选择的所述驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅的调整值,
所述旋转线性误差是表示从所述镜部的全周旋转变位的线性的偏移的量,所述镜部的全周旋转变位是使得在将所述镜部的偏转角维持为恒定的同时,所述镜部的中心轴旋转一周的所述镜部的变位。
3.一种光扫描装置,具备:
镜部,具有对光进行反射的镜面;
N个支撑梁,能够摇动地支撑所述镜部,其中,N≥3;以及
N个驱动梁,与所述N个支撑梁分别连接,
所述N个驱动梁以包围所述镜部的周围的方式配置,所述N个驱动梁各自的两端中的未与所述支撑梁连接的一方的端被固定,所述N个驱动梁的各个具有折弯1次以上的形状,
所述光扫描装置还具备:
驱动用的多个压电元件,被粘结到所述N个驱动梁上;以及
电源部,对所述多个压电元件施加交流电压,
通过将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的频率设为确定的共同的值,将对所述多个压电元件的各个提供的交流电压的相位设为与所述各压电元件的位置对应的确定的值,从而所述镜部进动,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部具有绕第1轴旋转变位的第1固有振动模式和绕第2轴旋转变位的第2固有振动模式,所述第1轴以及所述第2轴与所述镜面平行,所述第1轴的方向是连结所述镜部的中心和所述镜部与所述N个支撑梁中的1个支撑梁的连接部位的直线的方向,所述第2轴与所述第1轴正交,
所述电源部施加所述第1固有振动模式的共振频率和所述第2固有振动模式的共振频率的中间频率的交流电压,
所述交流电压的振幅以及初始相位能够调整,
N=4,
4个驱动梁顺时针或者逆时针被附加顺序,
4个所述支撑梁相对所述镜部的中心轴90°旋转对称地配置,4个所述驱动梁相对所述镜部的中心轴90°旋转对称地配置,在构成所述4个驱动梁的各个驱动梁的部分中的、在与所述镜部的周向相同的方向延伸的多个周向部分的各个之上配置2个所述压电元件,
所述电源部具备:
第1驱动电源,输出具有第1初始相位及第1振幅的第1交流电压和相位与所述第1交流电压相差180度的第2交流电压;以及
第2驱动电源,输出具有第2初始相位及第2振幅的第3交流电压和相位与所述第3交流电压相差180度的第4交流电压,
所述第1驱动电源对配置于所述第1个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第1压电元件施加所述第1交流电压,对配置于所述第1个驱动梁的其他压电元件施加所述第1交流电压或者所述第2交流电压,对配置于所述第3个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第2压电元件施加所述第2交流电压,对配置于所述第3个驱动梁的其他压电元件施加所述第1交流电压或者所述第2交流电压,
所述第2驱动电源对配置于所述第2个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第3压电元件施加所述第3交流电压,对配置于所述第2个驱动梁的其他压电元件施加所述第3交流电压或者所述第4交流电压,对配置于所述第4个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第4压电元件施加所述第4交流电压,对配置于所述第4个驱动梁的其他压电元件施加所述第3交流电压或者所述第4交流电压。
4.根据权利要求3所述的光扫描装置,其中,
具备控制部,该控制部固定所述第2初始相位以及所述第2振幅,且固定所述第1振幅,并且使所述第1初始相位变化,将旋转线性误差最小时的所述第1初始相位决定为所述第1初始相位的调整值,固定所述第2初始相位以及所述第2振幅,且固定所述第1初始相位,并且使所述第1振幅变化,将旋转线性误差最小时的所述第1振幅决定为所述第1振幅的调整值,
所述旋转线性误差是表示从所述镜部的全周旋转变位的线性的偏移的量,所述镜部的全周旋转变位是使得在将所述镜部的偏转角维持为恒定的同时,所述镜部的中心轴旋转一周的所述镜部的变位。
5.根据权利要求1或2所述的光扫描装置,其中,
所述镜部在外周具备切边图案。
6.根据权利要求1或2所述的光扫描装置,其中,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,所述N个驱动梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部的形状相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称,
所述镜部是利用半导体基板的结晶面(100)形成的部件,所述N是4×n,
所述镜面的形状是圆形,n是自然数。
7.根据权利要求1或2所述的光扫描装置,其中,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,所述N个驱动梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部的形状相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称,
所述镜部是利用半导体基板的结晶面(100)形成的部件,所述N是4×n,
所述镜面的形状是正(4×n)边形,n是自然数。
8.根据权利要求1或2所述的光扫描装置,其中,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,所述N个驱动梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部的形状相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称,
所述镜部是利用半导体基板的结晶面(111)形成的部件,
所述N是3×n,
所述镜面的形状是圆形,n是自然数。
9.根据权利要求1所述的光扫描装置,其中,
具备控制部,该控制部在所述交流电压的振幅的调整中,从所述N个驱动梁之中选择1个驱动梁,固定对选择的所述驱动梁以外的1个以上的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅以及初始相位,且固定对选择的驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的初始相位,并且使振幅变化,将旋转线性误差最小时的振幅决定为对选择的所述驱动梁的多个压电元件提供的交流电压的振幅的调整值,
所述旋转线性误差是表示从所述镜部的全周旋转变位的线性的偏移的量,所述镜部的全周旋转变位是使得在将所述镜部的偏转角维持为恒定的同时,所述镜部的中心轴旋转一周的所述镜部的变位。
10.根据权利要求1或2所述的光扫描装置,其中,
N=4,
4个驱动梁顺时针或者逆时针被附加顺序,
4个所述支撑梁相对所述镜部的中心轴90°旋转对称地配置,4个所述驱动梁相对所述镜部的中心轴90°旋转对称地配置,在构成所述4个驱动梁的各个驱动梁的部分中的、在与所述镜部的周向相同的方向延伸的多个周向部分的各个之上配置2个所述压电元件,
所述电源部具备:
第1驱动电源,输出具有第1初始相位及第1振幅的第1交流电压和相位与所述第1交流电压相差180度的第2交流电压;以及
第2驱动电源,输出具有第2初始相位及第2振幅的第3交流电压和相位与所述第3交流电压相差180度的第4交流电压,
所述第1驱动电源对配置于所述第1个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第1压电元件施加所述第1交流电压,对配置于所述第1个驱动梁的其他压电元件施加所述第1交流电压或者所述第2交流电压,对配置于所述第3个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第2压电元件施加所述第2交流电压,对配置于所述第3个驱动梁的其他压电元件施加所述第1交流电压或者所述第2交流电压,
所述第2驱动电源对配置于所述第2个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第3压电元件施加所述第3交流电压,对配置于所述第2个驱动梁的其他压电元件施加所述第3交流电压或者所述第4交流电压,对配置于所述第4个驱动梁的多个压电元件中的、接近所述支撑梁的第4压电元件施加所述第4交流电压,对配置于所述第4个驱动梁的其他压电元件施加所述第3交流电压或者所述第4交流电压。
11.根据权利要求1至3中任意一项所述的光扫描装置,其中,
所述N个驱动梁顺时针或者逆时针被附加顺序,
所述电源部对第i个驱动梁的第1压电元件提供的交流电压的相位比对第(i-1)个驱动梁的第2压电元件提供的电压的相位大(360°/N),
第(i-1)个驱动梁内的所述第2压电元件的位置与第i个驱动梁内的所述第1压电元件的位置相同。
12.一种光扫描装置的调整方法,其中,
所述光扫描装置具备:
镜部,具有对光进行反射的镜面;
N个支撑梁,能够摇动地支撑所述镜部,其中,N≥3;以及
N个驱动梁,与所述N个支撑梁分别连接,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴旋转对称地配置,是同一形状,
所述N个驱动梁以包围所述镜部的周围的方式配置,所述N个驱动梁各自的两端中的未与所述支撑梁连接的一方的端被固定,所述N个驱动梁的各个具有折弯1次以上的形状,
所述光扫描装置具备:
驱动用的多个压电元件,被粘结到所述N个驱动梁上;以及
电源部,
所述N个支撑梁相对所述镜部的中心轴(360°/N)旋转对称地配置,
所述镜部具有绕第1轴旋转变位的第1固有振动模式和绕第2轴旋转变位的第2固有振动模式,所述第1轴以及所述第2轴与所述镜面平行,所述第1轴的方向是连结所述镜部的中心和所述镜部与所述N个支撑梁中的1个支撑梁的连接部位的直线的方向,所述第2轴与所述第1轴正交,
所述光扫描装置的调整方法具备:所述电源部对所述多个压电元件的各个施加交流电压的步骤,所述交流电压的相位是与所述压电元件的位置对应的值,所述交流电压的频率是所述第1固有振动模式的共振频率和所述第2固有振动模式的共振频率的中间频率,
所述光扫描装置的调整方法具备:
测定所述镜部的偏转角的步骤;以及
对所述镜部的一部分、所述支撑梁的一部分或者所述驱动梁的一部分进行切边的步骤。
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