JP2017102232A - Optical device, image display device, and head mount display - Google Patents

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一幸 宮下
Kazuyuki Miyashita
一幸 宮下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device, an image display device and a head mount display excellent in impact resistance.SOLUTION: An optical scanner 1 as an optical device of the present invention includes: a movable part (111) having a light-reflecting part 114 having light-reflecting property disposed thereon and capable of swinging around a first axis; a frame part 13 capable of swinging around a second axis intersecting the first axis; first shafts 12a, 12b connecting the movable part (111) and the frame part 13; a fixed part 15; and second shafts 14a, 14b connecting the frame part 13 and the fixed part 15. The movable part (111), the first shafts 12a, 12b, and the second shafts 14a, 14b are formed of an oxide of zirconium (Zr) or aluminum (Al) or yttrium (Y).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学デバイス、画像表示装置、およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。   The present invention relates to an optical device, an image display device, and a head mounted display.

光ディスク装置やプロジェクター等に用いられ、光を２次元的に走査するＭＥＭＳミラー装置（光デバイス）が知られている。
例えば、特許文献１に記載のＭＥＭＳミラー装置は、矩形状のフレーム（枠体部）と、一方の面に反射手段を有し、フレームの内側にヒンジ（軸部）を介して連結されるミラー部と、ヒンジを軸としてミラー部（光反射部）を傾斜させるための駆動手段と、を備えている。フレーム、ヒンジ、およびミラー部をシリコン基板を用いて、半導体プロセス技術（フォトリソグラフィ技術等）を利用してＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により、一体的に形成している。 2. Description of the Related Art MEMS mirror devices (optical devices) that are used in optical disk devices, projectors, and the like and scan light two-dimensionally are known.
For example, a MEMS mirror device described in Patent Document 1 has a rectangular frame (frame body portion) and a mirror having a reflection means on one surface and connected to the inside of the frame via a hinge (shaft portion). And a driving means for tilting the mirror part (light reflecting part) about the hinge. The frame, hinge, and mirror are integrally formed using a silicon substrate and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique using a semiconductor process technique (such as a photolithography technique).

特開２００４−３３４９６６号公報JP 2004-334966 A

しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳミラー装置（光デバイス）は、ミラー部（光反射部）を傾斜させるためのヒンジ（軸部）を可動し易くするために、シリコンで薄く形成されている。そのため、落下等の衝撃によりヒンジ（軸部）が破損し易いという問題があった。   However, the MEMS mirror device (optical device) described in Patent Document 1 is thinly formed of silicon in order to make the hinge (shaft portion) for tilting the mirror portion (light reflecting portion) easy to move. Therefore, there is a problem that the hinge (shaft portion) is easily damaged by an impact such as dropping.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］本適用例に係る光学デバイスは、光反射性を有する光反射部が設けられ、かつ、第１の軸周りに揺動可能な可動部と、前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、前記可動部と前記枠体部とを接続する第１軸部と、固定部と、前記枠体部と前記固定部とを接続する第２軸部と、を備え、前記可動部と前記第１軸部と前記第２軸部とがジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で形成されていることを特徴とする。   Application Example 1 An optical device according to this application example is provided with a light reflecting portion having light reflectivity and intersects the first axis with a movable portion swingable around a first axis. A frame body portion swingable about a second axis, a first shaft portion connecting the movable portion and the frame body portion, a fixing portion, and a first connecting the frame body portion and the fixing portion. And the movable portion, the first shaft portion, and the second shaft portion are formed of an oxide of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y). And

本適用例によれば、光学デバイスの第１軸部および第２軸部とを靱性特性に優れたジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で形成されているため、落下等の衝撃に対して第１軸部および第２軸部における破壊強度を向上させることができる。そのため、耐衝撃特性に優れた光学デバイスを提供することができる。   According to this application example, the first shaft portion and the second shaft portion of the optical device are formed of an oxide of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y) having excellent toughness characteristics. The breaking strength in the first shaft portion and the second shaft portion can be improved against an impact such as dropping. Therefore, an optical device having excellent impact resistance can be provided.

［適用例２］本適用例に係る光学デバイスは、光反射性を有する光反射部が設けられ、かつ、第１の軸周りに揺動可能な可動部と、前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、前記可動部と前記枠体部とを接続する第１軸部と、固定部と、前記枠体部と前記固定部とを接続する第２軸部と、を備え、前記可動部と前記第１軸部と前記第２軸部との外周部がジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で覆われていることを特徴とする。   Application Example 2 An optical device according to this application example is provided with a light reflecting part having light reflectivity and intersects the first axis with a movable part that can swing around a first axis. A frame body portion swingable about a second axis, a first shaft portion connecting the movable portion and the frame body portion, a fixing portion, and a first connecting the frame body portion and the fixing portion. And an outer peripheral portion of the movable portion, the first shaft portion, and the second shaft portion is covered with an oxide of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y). It is characterized by that.

本適用例によれば、落下等の衝撃に対し破損し易い第１軸部および第２軸部の外周部を靱性特性に優れたジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で覆っているので、第１軸部および第２軸部の破壊強度を向上させることができ、耐衝撃特性に優れた光学デバイスを提供することができる。   According to this application example, oxidation of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y) having excellent toughness characteristics on the outer peripheral portions of the first shaft portion and the second shaft portion that are easily damaged by an impact such as dropping. Since it is covered with an object, the breaking strength of the first shaft portion and the second shaft portion can be improved, and an optical device having excellent impact resistance characteristics can be provided.

［適用例３］上記適用例に記載の光学デバイスにおいて、前記第１軸部および前記第２軸部には歪検出素子が配置されていることが好ましい。   Application Example 3 In the optical device according to the application example described above, it is preferable that a strain detection element is disposed on the first shaft portion and the second shaft portion.

本適用例によれば、第１軸部および第２軸部に歪検出素子が配置されているため、光を走査する可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの挙動を検出することができる。そのため、高精度に光を走査することができる光学デバイスを提供することができる。   According to this application example, since the strain detection elements are arranged on the first shaft portion and the second shaft portion, the behavior around the first axis and the second axis of the movable portion that scans the light is detected. be able to. Therefore, an optical device that can scan light with high accuracy can be provided.

［適用例４］上記適用例に記載の光学デバイスにおいて、前記歪検出素子はブリッジ回路で構成されていることが好ましい。   Application Example 4 In the optical device according to the application example described above, it is preferable that the strain detection element is configured by a bridge circuit.

本適用例によれば、歪検出素子をブリッジ回路で構成することで、外部磁場や温度の影響を補正することができる。そのため、可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの挙動を高精度で検出することができる。   According to this application example, the influence of the external magnetic field or temperature can be corrected by configuring the strain detection element with a bridge circuit. Therefore, the behavior around the first axis and the second axis of the movable part can be detected with high accuracy.

［適用例５］上記適用例に記載の光学デバイスにおいて、前記歪検出素子は２つのブリッジ回路で構成されていることが好ましい。   Application Example 5 In the optical device according to the application example described above, it is preferable that the strain detection element includes two bridge circuits.

本適用例によれば、歪検出素子を２つのブリッジ回路で構成することで、可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの変位をより正確に検出することができるので、外部磁場や温度の影響を受けずに、可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの挙動をより高精度で検出することができる。   According to this application example, by configuring the strain detection element with two bridge circuits, the displacement around the first axis and the second axis of the movable part can be detected more accurately. The behavior of the movable part around the first axis and the second axis can be detected with higher accuracy without being affected by the temperature.

［適用例６］上記適用例に記載の光学デバイスにおいて、前記２つのブリッジ回路は互いに傾いていることが好ましい。   Application Example 6 In the optical device according to the application example described above, it is preferable that the two bridge circuits are inclined with respect to each other.

本適用例によれば、歪検出素子の２つのブリッジ回路を互いに傾けることで、可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの変位を広角度で検出することができるので、外部磁場や温度の影響を受けずに、可動部の第１の軸周りおよび第２の軸周りの挙動をより高精度で検出することができる。   According to this application example, since the two bridge circuits of the strain detection element are tilted with respect to each other, the displacement around the first axis and the second axis of the movable part can be detected at a wide angle. The behavior of the movable part around the first axis and the second axis can be detected with higher accuracy without being affected by the temperature.

［適用例７］上記適用例に記載の光学デバイスにおいて、前記歪検出素子はポリシリコンで形成されていることが好ましい。   Application Example 7 In the optical device according to the application example described above, it is preferable that the strain detection element is made of polysilicon.

本適用例によれば、ポリシリコンは配向性がないため、引張応力やせん断応力に関する抵抗値変化率の結晶方向に対する依存性がない。そのため、歪検出素子を容易に形成することができる。   According to this application example, since polysilicon has no orientation, there is no dependence on the crystal direction of the rate of change in resistance value regarding tensile stress or shear stress. Therefore, the strain detection element can be easily formed.

［適用例８］本適用例に係る画像表示装置は、上記適用例に記載の光学デバイスと、光を出射する光源と、を備え、前記光源から出射した光を前記光反射部で反射し、画像を表示することを特徴とする。   Application Example 8 An image display apparatus according to this application example includes the optical device according to the application example described above and a light source that emits light, and reflects the light emitted from the light source by the light reflection unit. An image is displayed.

本適用例によれば、耐衝撃特性に優れ、高い信頼性を有する画像表示装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide an image display device having excellent impact resistance and high reliability.

［適用例９］本適用例に係るヘッドマウントディスプレイは、上記適用例に記載の光学デバイスと、光を出射する光源と、を備え、前記光源から出射した光を前記光反射部で反射し、画像を虚像として表示することを特徴とする。   Application Example 9 A head-mounted display according to this application example includes the optical device according to the application example described above and a light source that emits light, and reflects the light emitted from the light source by the light reflection unit. An image is displayed as a virtual image.

本適用例によれば、耐衝撃特性に優れ、高い信頼性を有するヘッドマウントディスプレイを提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a head mounted display having excellent impact resistance and high reliability.

本発明の第１実施形態に係る光学デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the optical device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示す光学デバイスの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view along the X axis) of the optical device shown in FIG. 1. 図１に示す光学デバイスの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the optical device shown in FIG. 図１に示す光学デバイスが備える駆動部の電圧印加部を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the voltage application part of the drive part with which the optical device shown in FIG. 1 is provided. 図４に示す第１の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage generated in the 1st voltage generation part shown in FIG. 図４に示す第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage generated in the 2nd voltage generation part shown in FIG. 図１に示す光学デバイスの歪検出素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distortion | strain detection element of the optical device shown in FIG. ２端子型の歪検出素子の姿勢とシリコンの結晶方位との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the attitude | position of a 2 terminal type strain sensing element, and the crystal orientation of a silicon | silicone. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type strain sensing element and the absolute value of the resistance value change rate by a tensile stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）とせん断応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type strain sensing element and the absolute value of the resistance value change rate by a shear stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type distortion | strain detection element, and the absolute value of the resistance value change rate by a tensile stress at the time of using n-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）とせん断応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type strain sensing element and the absolute value of the resistance value change rate by a shear stress in the case of using n-type silicon for a piezoresistive region. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化率の絶対値の比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type strain sensing element, and the ratio of the absolute value of the resistance value change rate by a tensile stress and a shear stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化率の絶対値の比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 2 terminal type strain sensing element, and the ratio of the absolute value of the resistance value change rate by a tensile stress and a shear stress at the time of using n-type silicon for a piezoresistive area | region. 枠体部に印加される第１の軸周りのトルクと可動部および枠体部の第１の軸周りの揺動角との比に関する周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic regarding the ratio of the torque around the 1st axis | shaft applied to a frame body part, and the rocking | fluctuation angle around the 1st axis | shaft of a movable part and a frame body part. 枠体部に印加される第１の軸周りのトルクと可動部および枠体部の第１の軸周りの揺動との位相差に関する周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic regarding the phase difference of the torque around the 1st axis | shaft applied to a frame part, and the rocking | fluctuation around the 1st axis | shaft of a movable part and a frame part. 図１１Ａの共振周波数付近を拡大したグラフである。It is the graph which expanded the resonance frequency vicinity of FIG. 11A. 図１１Ｂの共振周波数付近を拡大したグラフである。It is the graph which expanded the resonance frequency vicinity of FIG. 11B. 本発明の第１実施形態に係る光学デバイスの変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the optical device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る光学デバイスを示す断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。It is sectional drawing (sectional drawing along X-axis) which shows the optical device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る光学デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the optical device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１５に示す光学デバイスの歪検出素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distortion | strain detection element of the optical device shown in FIG. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element and the absolute value of resistance value change by a tensile stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）とせん断応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element, and the absolute value of resistance value change by a shear stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element and the absolute value of resistance value change by a tensile stress at the time of using n-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）とせん断応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element and the absolute value of resistance value change by a shear stress in the case of using n-type silicon for a piezoresistive area. ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化の絶対値の比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element, and the ratio of the absolute value of the resistance value change by a tensile stress and a shear stress at the time of using p-type silicon for a piezoresistive area | region. ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化の絶対値の比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the attitude | position (angle (alpha)) of a 4-terminal type strain sensing element and the absolute value ratio of the resistance value change by a tensile stress and a shear stress in the case of using n-type silicon for a piezoresistive region. 本発明の第４実施形態に係る光学デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the optical device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る光学デバイスの歪検出素子を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the distortion | strain detection element of the optical device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically embodiment of the image display apparatus of this invention. 図２１に示す画像表示装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the image display apparatus shown in FIG. 本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the application example 1 of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the application example 2 of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the application example 3 of the image display apparatus of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure shown below, the size and ratio of each component may be described differently from the actual component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. is there.

［光学デバイス］
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係る光学デバイスとして光スキャナー１を一例として挙げ、図１〜図５Ｂを参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光スキャナーを示す平面図である。図２は、図１に示す光スキャナーの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。図３は、図１に示す光スキャナーの制御を示すブロック図である。また、図４は、図１に示す光スキャナーが備える駆動部の電圧印加部を説明するためのブロック図である。図５Ａは、図４に示す第１の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。図５Ｂは、図４に示す第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。 [Optical device]
<First Embodiment>
First, an optical scanner 1 is cited as an example of an optical device according to the first embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIGS. 1 to 5B.
FIG. 1 is a plan view showing an optical scanner according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view along the X-axis) of the optical scanner shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the control of the optical scanner shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram for explaining a voltage application unit of a drive unit included in the optical scanner shown in FIG. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a voltage generated in the first voltage generation unit illustrated in FIG. 4. FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a voltage generated in the second voltage generation unit illustrated in FIG. 4.

なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１および図２に示すように、光学デバイスとしての光スキャナー１は、可動ミラー部１１と、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂと、枠体部１３と、１対の第２軸部１４ａ，１４ｂと、固定部１５と、永久磁石２１と、コイル３１と、磁心３２と、電圧印加部４と、歪検出素子５１（第１歪検出素子）および歪検出素子５２（第２歪検出素子）と、を備える。 In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical scanner 1 as an optical device includes a movable mirror portion 11, a pair of first shaft portions 12 a and 12 b, a frame body portion 13, and a pair of second shaft portions. 14a, 14b, the fixing portion 15, the permanent magnet 21, the coil 31, the magnetic core 32, the voltage applying portion 4, the strain detecting element 51 (first strain detecting element) and the strain detecting element 52 (second strain detecting). Element).

ここで、可動ミラー部１１および１対の第１軸部１２ａ，１２ｂは、Ｙ軸（第１の軸）周りに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動ミラー部１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、１対の第２軸部１４ａ，１４ｂ，および永久磁石２１は、Ｘ軸（第２の軸）周りに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
また、永久磁石２１、コイル３１、および電圧印加部４は、永久磁石２１およびコイル３１の磁界の相互作用により、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸周りに揺動）させる駆動部を構成する。 Here, the movable mirror portion 11 and the pair of first shaft portions 12a and 12b constitute a first vibration system that swings (reciprocates) around the Y axis (first axis). The movable mirror unit 11, the pair of first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the pair of second shaft portions 14a and 14b, and the permanent magnet 21 are arranged around the X axis (second axis). A second vibration system that swings (reciprocates) is configured.
The permanent magnet 21, the coil 31, and the voltage application unit 4 drive the first vibration system and the second vibration system described above by the interaction of the magnetic fields of the permanent magnet 21 and the coil 31 (that is, the movable mirror unit). 11 is configured to oscillate around the X axis and the Y axis.

特に、光スキャナー１では、歪検出素子５１，５２が第２軸部１４ａ，１４ｂに配置されており、歪検出素子５１，５２の検出信号は、それぞれ、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形および捩れ変形に基づく信号を含み、図３に示すように、第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に入力される。第１信号処理回路７１は、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号を出力する。第１信号処理回路７１から出力された信号は、制御部６に入力される。制御部６は、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出する。このように、歪検出素子５１，５２の検出信号に含まれる第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号を用いて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出する。これにより、歪検出素子５１，５２に接続される配線（図示せず）を第１軸部１２ａ，１２ｂに配置したり第２軸部１４ａ又は第２軸部１４ｂの長手方向での全域に亘って配置したりする必要がない。そのため、かかる配線の断線を抑制することができる。   In particular, in the optical scanner 1, the strain detection elements 51 and 52 are arranged on the second shaft portions 14a and 14b, and the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 are bent and deformed on the second shaft portions 14a and 14b, respectively. And a signal based on torsional deformation, and is input to the first signal processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72 as shown in FIG. The first signal processing circuit 71 outputs a signal based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b. The signal output from the first signal processing circuit 71 is input to the control unit 6. The control unit 6 detects the behavior around the Y axis of the movable mirror unit 11 based on the signal output from the first signal processing circuit 71. As described above, the behavior of the movable mirror portion 11 around the Y axis is detected using a signal based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b included in the detection signals of the strain detection elements 51 and 52. As a result, wiring (not shown) connected to the strain detection elements 51 and 52 is arranged on the first shaft portions 12a and 12b or over the entire area in the longitudinal direction of the second shaft portion 14a or the second shaft portion 14b. There is no need to place them. Therefore, disconnection of the wiring can be suppressed.

また、第２信号処理回路７２は、第２軸部１４ａ，１４ｂの捩れ変形に基づく信号を出力する。第２信号処理回路７２から出力された信号は、制御部６に入力される。制御部６は、第２信号処理回路７２から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を検出する。このように、歪検出素子５１，５２から出力される信号に含まれる第２軸部１４ａ，１４ｂの捩れ変形に基づく信号を用いて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を検出する。   The second signal processing circuit 72 outputs a signal based on the torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b. The signal output from the second signal processing circuit 72 is input to the control unit 6. The control unit 6 detects the behavior around the X axis of the movable mirror unit 11 based on the signal output from the second signal processing circuit 72. As described above, the behavior of the movable mirror portion 11 around the X axis is detected using the signal based on the torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b included in the signals output from the strain detection elements 51 and 52.

以下、光スキャナー１の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部１１は、可動部としての基部１１１と、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定された光反射板１１３とを有する。ここで、基部１１１は固定部１５に対して揺動（回動）可能な機能を有するものである。
光反射板１１３の上面（一方の面）には、光反射性を有する光反射部１１４が設けられている。
この光反射板１１３は、第１軸部１２ａ，１２ｂに対して光反射板１１３の板厚方向に離間するとともに、板厚方向からみたときに（以下、「平面視」ともいう）第１軸部１２ａ，１２ｂと重なって設けられている。 Hereinafter, each part of the optical scanner 1 will be described in detail sequentially.
The movable mirror part 11 has a base part 111 as a movable part and a light reflecting plate 113 fixed to the base part 111 via a spacer 112. Here, the base portion 111 has a function capable of swinging (turning) with respect to the fixed portion 15.
A light reflecting portion 114 having light reflectivity is provided on the upper surface (one surface) of the light reflecting plate 113.
The light reflecting plate 113 is separated from the first shaft portions 12a and 12b in the thickness direction of the light reflecting plate 113, and when viewed from the thickness direction (hereinafter also referred to as “plan view”). It overlaps with the parts 12a and 12b.

そのため、第１軸部１２ａと第１軸部１２ｂとの間の距離を短くしつつ、光反射板１１３の板面の面積を大きくすることができる。また、第１軸部１２ａと第１軸部１２ｂとの間の距離を短くすることができることから、枠体部１３の小型化を図ることができる。さらに、枠体部１３の小型化を図ることができることから、第２軸部１４ａと第２軸部１４ｂとの間の距離を短くすることができる。
このようなことから、光反射板１１３の板面の面積を大きくしても、光スキャナー１の小型化を図ることができる。 Therefore, the area of the plate surface of the light reflecting plate 113 can be increased while shortening the distance between the first shaft portion 12a and the first shaft portion 12b. Moreover, since the distance between the 1st axial part 12a and the 1st axial part 12b can be shortened, size reduction of the frame part 13 can be achieved. Furthermore, since the size of the frame body portion 13 can be reduced, the distance between the second shaft portion 14a and the second shaft portion 14b can be shortened.
For this reason, even if the area of the plate surface of the light reflecting plate 113 is increased, the optical scanner 1 can be downsized.

また、光反射板１１３は、平面視にて、第１軸部１２ａ，１２ｂの全体を覆うように形成されている。言い換えると、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光（例えば、光反射部１１４に入射できなかった光）が第１軸部１２ａ，１２ｂで反射して迷光となるのを抑制することができる。   The light reflecting plate 113 is formed so as to cover the entire first shaft portions 12a and 12b in plan view. In other words, the first shaft portions 12a and 12b are respectively located on the inner side with respect to the outer periphery of the light reflecting plate 113 in plan view. Thereby, the area of the plate | board surface of the light reflection board 113 becomes large, As a result, the area of the light reflection part 114 can be enlarged. Further, unnecessary light (for example, light that could not be incident on the light reflecting portion 114) can be prevented from being reflected by the first shaft portions 12a and 12b and becoming stray light.

また、光反射板１１３は、平面視にて、枠体部１３の全体を覆うように形成されている。言い換えると、枠体部１３は、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部１３で反射して迷光となるのを抑制することができる。   The light reflecting plate 113 is formed so as to cover the entire frame body portion 13 in plan view. In other words, the frame body portion 13 is located on the inner side with respect to the outer periphery of the light reflecting plate 113 in plan view. Thereby, the area of the plate | board surface of the light reflection board 113 becomes large, As a result, the area of the light reflection part 114 can be enlarged. Moreover, it can suppress that unnecessary light reflects in the frame part 13 and becomes stray light.

さらに、光反射板１１３は、平面視にて、第２軸部１４ａ，１４ｂの全体を覆うように形成されている。言い換えると、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が第２軸部１４ａ，１４ｂで反射して迷光となるのを抑制することができる。   Furthermore, the light reflecting plate 113 is formed so as to cover the entire second shaft portions 14a and 14b in plan view. In other words, the second shaft portions 14a and 14b are respectively located on the inner side with respect to the outer periphery of the light reflecting plate 113 in plan view. Thereby, the area of the plate | board surface of the light reflection board 113 becomes large, As a result, the area of the light reflection part 114 can be enlarged. Moreover, it can suppress that unnecessary light reflects in the 2nd axial parts 14a and 14b, and becomes stray light.

本実施形態では、光反射板１１３は、平面視にて、円形をなしている。なお、光反射板１１３の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。また、光反射板１１３の平面視形状をＸ軸およびＹ軸に沿った方向に突出した形状にすることで、光反射板１１３の慣性モーメントを小さく抑えつつ各軸部での迷光を効率よく低減できる。
このような光反射板１１３の下面（他方の面、光反射板１１３の基部１１１側の面）には、硬質層１１５が設けられている。 In the present embodiment, the light reflecting plate 113 has a circular shape in plan view. In addition, the planar view shape of the light reflection plate 113 is not limited to this, and may be a polygon such as an ellipse or a rectangle. Further, by making the shape of the light reflecting plate 113 in plan view so as to protrude in the direction along the X axis and the Y axis, stray light at each shaft portion can be efficiently reduced while suppressing the moment of inertia of the light reflecting plate 113 to be small. it can.
A hard layer 115 is provided on the lower surface of the light reflecting plate 113 (the other surface, the surface on the base 111 side of the light reflecting plate 113).

硬質層１１５は、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料で構成されている。これにより、光反射板１１３の剛性を高めることができる。そのため、光反射板１１３の揺動時における撓みを抑制することができる。また、光反射板１１３の厚さを薄くし、光反射板１１３のＸ軸およびＹ軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる。
このような硬質層１１５の構成材料としては、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料であれば、特に限定されず、例えば、ダイヤモンド、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、カーボンナイトライド膜などを用いることができるが、特に、ダイヤモンドを用いるのが好ましい。 The hard layer 115 is made of a material harder than the constituent material of the light reflecting plate 113 main body. Thereby, the rigidity of the light reflecting plate 113 can be increased. Therefore, it is possible to suppress the bending when the light reflecting plate 113 swings. Further, the thickness of the light reflecting plate 113 can be reduced, and the moment of inertia when the light reflecting plate 113 swings around the X axis and the Y axis can be suppressed.
The constituent material of such a hard layer 115 is not particularly limited as long as it is a material harder than the constituent material of the light reflecting plate 113 main body. For example, diamond, crystal, sapphire, lithium tantalate, potassium niobate, A carbon nitride film or the like can be used, but it is particularly preferable to use diamond.

硬質層１１５の厚さ（平均）は、特に限定されないが、１〜１０μｍ程度であるのが好ましく、１〜５μｍ程度であるのがさらに好ましい。
また、硬質層１１５は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていてもよい。また、硬質層１１５は、光反射板１１３の下面全体に設けられていてもよいし、下面の一部に設けられていてもよい。なお、硬質層１１５は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。 The thickness (average) of the hard layer 115 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 10 μm, and more preferably about 1 to 5 μm.
Moreover, the hard layer 115 may be comprised by the single layer, and may be comprised by the laminated body of several layers. The hard layer 115 may be provided on the entire lower surface of the light reflecting plate 113 or may be provided on a part of the lower surface. The hard layer 115 is provided as necessary, and can be omitted.

このような硬質層１１５の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
また、光反射板１１３の下面は、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定されている。これにより、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３および第２軸部１４ａ，１４ｂとの接触を抑制しつつ、光反射板１１３をＹ軸周りに揺動させることができる。 The hard layer 115 can be formed by, for example, chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD, dry plating such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating, electrolytic plating, or immersion plating. Further, wet plating methods such as electroless plating, thermal spraying, and joining of sheet-like members can be used.
In addition, the lower surface of the light reflecting plate 113 is fixed to the base 111 via a spacer 112. Thereby, the light reflecting plate 113 can be swung around the Y axis while suppressing contact with the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13 and the second shaft portions 14a and 14b.

また、基部１１１は、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。また、基部１１１の平面視での面積は、基部１１１がスペーサー１１２を介して光反射板１１３を支持することができれば、できるだけ小さいのが好ましい。これにより、光反射板１１３の板面の面積を大きくしつつ、第１軸部１２ａと第１軸部１２ｂとの間の距離を小さくすることができる。   Further, the base 111 is located on the inner side with respect to the outer periphery of the light reflection plate 113 in plan view. The area of the base 111 in plan view is preferably as small as possible if the base 111 can support the light reflecting plate 113 via the spacer 112. Thereby, the distance between the 1st axial part 12a and the 1st axial part 12b can be made small, enlarging the area of the plate | board surface of the light reflection board 113. FIG.

枠体部１３は、枠状をなし、前述した可動ミラー部１１の基部１１１を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部１１の基部１１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。
この枠体部１３は、平面視にて、可動ミラー部１１の基部１１１および１対の第１軸部１２ａ，１２ｂからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー部１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂで構成された第１の振動系の振動、すなわち、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部１３の小型化を図ることができる。 The frame body portion 13 has a frame shape and is provided so as to surround the base portion 111 of the movable mirror portion 11 described above. In other words, the base 111 of the movable mirror portion 11 is provided inside the frame body portion 13 having a frame shape.
The frame body portion 13 has a shape along the outer shape of the structure including the base portion 111 of the movable mirror portion 11 and the pair of first shaft portions 12a and 12b in plan view. As a result, the frame body allows the vibration of the first vibration system constituted by the movable mirror portion 11 and the pair of first shaft portions 12a and 12b, that is, the swing of the movable mirror portion 11 around the Y axis. The size of the portion 13 can be reduced.

また、枠体部１３は、枠体部１３の厚さ方向に第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂよりも突出したリブ１３１を有する。このようなリブ１３１により枠体部１３の変形を小さくすることができる。また、このリブ１３１は、可動ミラー部１１が永久磁石２１に接触するのを抑制する機能（スペーサーとしての機能）も有する。
なお、枠体部１３の形状は、枠状であれば、図示のものに限定されない。 In addition, the frame body portion 13 includes ribs 131 that protrude from the first shaft portions 12 a and 12 b and the second shaft portions 14 a and 14 b in the thickness direction of the frame body portion 13. Such ribs 131 can reduce the deformation of the frame body portion 13. The rib 131 also has a function (function as a spacer) for suppressing the movable mirror portion 11 from coming into contact with the permanent magnet 21.
In addition, if the shape of the frame part 13 is a frame shape, it will not be limited to the thing of illustration.

また、枠体部１３は、Ｙ軸に沿った方向での長さがＸ軸に沿った方向での長さよりも長くなっている。これにより、第１軸部１２ａ，１２ｂに必要な長さを確保しつつ、Ｘ軸に沿った方向における光スキャナー１の長さを短くすることができる。
そして、枠体部１３は、第２軸部１４ａ，１４ｂを介して固定部１５に支持されている。また、可動ミラー部１１の基部１１１は、第１軸部１２ａ，１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。
第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、弾性変形可能である。 Further, the frame body portion 13 has a length in the direction along the Y-axis that is longer than a length in the direction along the X-axis. Thereby, the length of the optical scanner 1 in the direction along the X axis can be shortened while ensuring the necessary length for the first shaft portions 12a and 12b.
And the frame part 13 is supported by the fixing | fixed part 15 via 2nd axial part 14a, 14b. Further, the base 111 of the movable mirror part 11 is supported by the frame body part 13 via the first shaft parts 12a and 12b.
The first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portions 14a and 14b can be elastically deformed, respectively.

そして、第１軸部１２ａ，１２ｂは、可動ミラー部１１をＹ軸（第１の軸）周りに揺動（回動）可能とするように、可動ミラー部１１と枠体部１３とを接続している。また、第２軸部１４ａ，１４ｂは、枠体部１３をＹ軸に直交するＸ軸（第２の軸）周りに揺動（回動）可能とするように、枠体部１３と固定部１５とを接続している。
より具体的に説明すると、第１軸部１２ａ，１２ｂは、可動ミラー部１１の基部１１１を介して（挟んで）互いに対向するように配置されている。 The first shaft portions 12a and 12b connect the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 so that the movable mirror portion 11 can swing (rotate) around the Y axis (first axis). doing. Further, the second shaft portions 14a and 14b have a frame portion 13 and a fixed portion so that the frame portion 13 can swing (rotate) around the X axis (second axis) orthogonal to the Y axis. 15 is connected.
More specifically, the first shaft portions 12a and 12b are arranged so as to face each other via (base) the base portion 111 of the movable mirror portion 11.

また、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向に延びる長手形状（棒状）をなしている。そして、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、一方の端部が基部１１１に接続され、他方の端部が枠体部１３に接続されている。また、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ軸に一致するように配置されている。
このように、第１軸部１２ａ，１２ｂは、可動ミラー部１１の基部１１１を両側から支持している。そして、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動に伴って捩れ変形する。 The first shaft portions 12a and 12b each have a longitudinal shape (bar shape) extending in the direction along the Y axis. Each of the first shaft portions 12 a and 12 b has one end connected to the base 111 and the other end connected to the frame body portion 13. The first shaft portions 12a and 12b are arranged such that the central axis coincides with the Y axis.
Thus, the 1st axial parts 12a and 12b are supporting the base 111 of the movable mirror part 11 from both sides. The first shaft portions 12a and 12b are torsionally deformed as the movable mirror portion 11 swings around the Y axis.

なお、第１軸部１２ａ，１２ｂの形状は、それぞれ、可動ミラー部１１を枠体部１３に対してＹ軸周りに揺動可能に支持するものであれば、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に、屈曲又は湾曲した部分、分岐した部分、幅の異なる部分を有していてもよい。
第２軸部１４ａ，１４ｂは、枠体部１３を介して互いに対向するように配置されている。 The shapes of the first shaft portions 12a and 12b are not limited to those described above as long as the movable mirror portion 11 is supported so as to be swingable about the Y axis with respect to the frame body portion 13, respectively. For example, at least one part in the middle may have a bent or curved part, a branched part, or a part having a different width.
The second shaft portions 14 a and 14 b are disposed so as to face each other with the frame body portion 13 interposed therebetween.

また、１対の第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、平面視にてＸ軸上に沿って配置され、Ｘ軸に沿った長手形状（棒状）をなしている。そして、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、一方の端部が枠体部１３に接続され、他方の端部が固定部１５に接続されている。また、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、中心軸がＸ軸に一致するように配置されている。
このように、第２軸部１４ａ，１４ｂは、枠体部１３を両側から支持している。そして、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、枠体部１３のＸ軸周りの揺動に伴って捩れ変形する。 The pair of second shaft portions 14a and 14b are respectively arranged along the X axis in a plan view and have a longitudinal shape (bar shape) along the X axis. Each of the second shaft portions 14 a and 14 b has one end connected to the frame body portion 13 and the other end connected to the fixed portion 15. In addition, the second shaft portions 14a and 14b are arranged so that the central axis coincides with the X axis.
As described above, the second shaft portions 14a and 14b support the frame body portion 13 from both sides. The second shaft portions 14a and 14b are torsionally deformed as the frame body portion 13 swings around the X axis.

なお、第２軸部１４ａ，１４ｂの形状は、それぞれ、枠体部１３を固定部１５に対してＸ軸周りに揺動可能に支持するものであれば、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に、屈曲又は湾曲した部分、分岐した部分、幅の異なる部分を有していてもよい。
このように、可動ミラー部１１をＹ軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部１３をＸ軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部１１（換言すれば光反射板１１３）を互いに直交するＸ軸およびＹ軸の２軸周りに揺動（回動）させることができる。
以上説明したような基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５は、一体的に形成されている。 The shapes of the second shaft portions 14a and 14b are not limited to those described above as long as they support the frame body portion 13 so as to be swingable around the X axis with respect to the fixed portion 15, for example, In addition, at least one portion in the middle may have a bent or curved portion, a branched portion, or a portion having a different width.
As described above, the movable mirror unit 11 (in other words, the light reflecting plate 113) can be swung around the Y axis and the frame body unit 13 can be swung around the X axis. Can be swung (rotated) around two axes of the X axis and the Y axis orthogonal to each other.
The base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15 as described above are integrally formed.

本実施形態では、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂおよび固定部１５は、ジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物であるジルコニア（ＺｒＯ2）基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、ジルコニア（ＺｒＯ2）基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ジルコニア（ＺｒＯ2）基板を用いて基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光スキャナー１の小型化を図ることができる。 In this embodiment, the base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15 are made of a zirconia (ZrO 2 ) substrate that is an oxide of zirconium (Zr). It is formed by etching. Thereby, the vibration characteristics of the first vibration system and the second vibration system can be made excellent. Since the zirconia (ZrO 2 ) substrate can be finely processed by etching, the base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, and the second shaft portion are formed using the zirconia (ZrO 2 ) substrate. By forming 14a, 14b and the fixing part 15, these dimensional accuracy can be made excellent, and the optical scanner 1 can be reduced in size.

そして、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、ジルコニア（ＺｒＯ2）層で構成されている。これにより、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂの弾性を優れたものとすることができる。また、基部１１１がＹ軸周りに回動する際に枠体部１３に接触するのを抑制することができる。更に、ジルコニア（ＺｒＯ2）は、破壊靱性値が７．０〜８．０Ｍｐａｍ1/2とシリコン（Ｓｉ）の破壊靱性値１．１〜１．３Ｍｐａｍ1/2に比べ大きいため、脆性が小さく亀裂による破壊強度が低い、つまりシリコン（Ｓｉ）より粘り強い材料である。そのため、ジルコニア（ＺｒＯ2）で第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂを形成することにより、落下等の衝撃に対して、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂの強度を向上させることができる。 The base 111, the first shaft portions 12a and 12b, and the second shaft portions 14a and 14b are each composed of a zirconia (ZrO 2 ) layer. Thereby, the elasticity of 1st axial part 12a, 12b and 2nd axial part 14a, 14b can be made excellent. Further, it is possible to suppress the base portion 111 from coming into contact with the frame body portion 13 when rotating around the Y axis. Furthermore, since zirconia (ZrO 2 ) has a fracture toughness value of 7.0 to 8.0 Mpam 1/2 and a fracture toughness value of silicon (Si) of 1.1 to 1.3 Mpam 1/2 , the brittleness is small. It is a material that has low fracture strength due to cracks, that is, it is more tenacious than silicon (Si). Therefore, by forming the first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portions 14a and 14b with zirconia (ZrO 2 ), the first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portion 14a against an impact such as dropping. , 14b can be improved.

また、枠体部１３および固定部１５は、それぞれ、コイル３１が配置されている側に枠体部１３の第１軸部１２ａ，１２ｂ又は第２軸部１４ａ，１４ｂよりも厚いシリコン（Ｓｉ）層を備えており枠体部１３および固定部１５の剛性を優れたものとすることができる。
また、枠体部１３のシリコン（Ｓｉ）層、すなわち、枠体部１３の第１軸部１２ａ，１２ｂ又は第２軸部１４ａ，１４ｂよりも厚さ方向に突出した部分は、前述した枠体部１３の剛性を高めるリブ１３１を構成する。 Further, the frame body portion 13 and the fixing portion 15 are each made of silicon (Si) thicker than the first shaft portions 12a and 12b or the second shaft portions 14a and 14b of the frame body portion 13 on the side where the coil 31 is disposed. A layer is provided, and the rigidity of the frame body portion 13 and the fixing portion 15 can be made excellent.
Further, the silicon (Si) layer of the frame body portion 13, that is, the portion protruding in the thickness direction from the first shaft portions 12 a and 12 b or the second shaft portions 14 a and 14 b of the frame body portion 13 is the frame body described above. A rib 131 is provided to increase the rigidity of the portion 13.

また、平面視にて、光反射板１１３の外側に位置する部分（本実施形態では、固定部１５）の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、光反射板１１３以外に照射された不要光が迷光となるのを抑制することができる。
かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。 Moreover, it is preferable that the upper surface of the portion (in the present embodiment, the fixing portion 15) located outside the light reflecting plate 113 is subjected to an antireflection treatment in plan view. Thereby, it can suppress that the unnecessary light irradiated other than the light reflection board 113 turns into a stray light.
The antireflection treatment is not particularly limited, and examples thereof include formation of an antireflection film (dielectric multilayer film), roughening treatment, and black treatment.

なお、前述した基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂおよび固定部１５の構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、靱性特性に優れたアルミニウムの酸化物であるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）基板やイットリウム（Ｙ）の酸化物であるイットリア（ＹＯ）基板をエッチングすることにより、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂおよび固定部１５を形成してもよい。
また、本実施形態では、スペーサー１１２および光反射板１１３を、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ2層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。そして、スペーサー１１２は、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。また、光反射板１１３は、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。 In addition, the constituent material and the formation method of the base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15 described above are examples, and the present invention is not limited thereto. Is not to be done. For example, by etching an alumina (Al 2 O 3 ) substrate that is an oxide of aluminum having excellent toughness characteristics or an yttria (YO) substrate that is an oxide of yttrium (Y), the base 111 and the first shaft portion 12a are etched. , 12b, the frame body part 13, the second shaft parts 14a, 14b, and the fixing part 15 may be formed.
Further, in the present embodiment, the spacer 112 and the light reflecting plate 113 are laminated in this order on the first Si layer (device layer), the SiO 2 layer (box layer), and the second Si layer (handle layer). The SOI substrate is formed by etching. The spacer 112 is composed of a laminate composed of the SiO 2 layer and the second Si layer of the SOI substrate. The light reflecting plate 113 is composed of a first Si layer of an SOI substrate.

このように、ＳＯＩ基板を用いてスペーサー１１２および光反射板１１３を形成することにより、互いに接合されたスペーサー１１２および光反射板１１３を簡単かつ高精度に製造することができる。
このようなスペーサー１１２は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材（図示せず）により基部１１１に接合されている。 Thus, by forming the spacer 112 and the light reflecting plate 113 using the SOI substrate, the spacer 112 and the light reflecting plate 113 joined to each other can be manufactured easily and with high accuracy.
Such a spacer 112 is bonded to the base 111 by a bonding material (not shown) such as an adhesive or a brazing material.

固定部１５は、枠体部１３を支持するものであれば、前述したものに限定されず、例えば、固定部１５と第２軸部１４ａ，１４ｂが別体であってもよい。
前述した枠体部１３の下面（光反射板１１３とは反対側の面）、すなわちリブ１３１の先端面には、永久磁石２１が接合されている。
永久磁石２１と枠体部１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に磁化されている。 The fixing portion 15 is not limited to the above-described one as long as it supports the frame body portion 13. For example, the fixing portion 15 and the second shaft portions 14 a and 14 b may be separate.
The permanent magnet 21 is joined to the lower surface (the surface opposite to the light reflecting plate 113) of the frame body portion 13, that is, the tip surface of the rib 131.
Although it does not specifically limit as a joining method of the permanent magnet 21 and the frame part 13, For example, the joining method using an adhesive agent can be used.
The permanent magnet 21 is magnetized in a direction inclined with respect to the X axis and the Y axis in plan view.

本実施形態では、永久磁石２１は、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石２１は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石２１は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。
また、永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸とＹ軸との交点を中心として対称となるように設けられている。 In the present embodiment, the permanent magnet 21 has a longitudinal shape (bar shape) extending in a direction inclined with respect to the X axis and the Y axis. The permanent magnet 21 is magnetized in the longitudinal direction. That is, the permanent magnet 21 is magnetized so that one end is an S pole and the other end is an N pole.
Further, the permanent magnet 21 is provided so as to be symmetric with respect to the intersection of the X axis and the Y axis in plan view.

なお、本実施形態では、枠体部１３に１つの永久磁石を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、平面視にて基部１１１を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。
Ｘ軸に対する永久磁石２１の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、３０°以上４５°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石２１を設けることで、円滑かつ確実に可動ミラー部１１をＸ軸の周りに回動させることができる。 In this embodiment, a case where one permanent magnet is installed in the frame body portion 13 will be described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, two permanent magnets may be installed in the frame body portion 13. . In this case, for example, two long permanent magnets may be installed on the frame body portion 13 so as to face each other via the base portion 111 in a plan view and to be parallel to each other.
The inclination angle θ in the magnetization direction (extending direction) of the permanent magnet 21 with respect to the X axis is not particularly limited, but is preferably 30 ° or more and 60 ° or less, and more preferably 30 ° or more and 45 ° or less. 45 ° is more preferable. By providing the permanent magnet 21 in this way, the movable mirror portion 11 can be rotated around the X axis smoothly and reliably.

これに対し、傾斜角θが前記下限値未満であると、電圧印加部４によりコイル３１に印加される電圧の強さなどの諸条件によっては、可動ミラー部１１を十分にＸ軸周りに回動させることができない場合がある。一方、傾斜角θが前記上限値を超えると、諸条件によっては、可動ミラー部１１を十分にＹ軸周りに回動させることができない場合がある。
このような永久磁石２１としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石２１は、高磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の高磁性体を枠体部１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石２１を枠体部１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石２１を所望の位置に設置できない場合があるからである。 On the other hand, if the tilt angle θ is less than the lower limit value, the movable mirror unit 11 is sufficiently rotated around the X axis depending on various conditions such as the strength of the voltage applied to the coil 31 by the voltage application unit 4. It may not be possible to move it. On the other hand, if the inclination angle θ exceeds the upper limit value, the movable mirror unit 11 may not be sufficiently rotated around the Y axis depending on various conditions.
As such a permanent magnet 21, for example, a neodymium magnet, a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet, an alnico magnet, a bond magnet, or the like can be suitably used. Such a permanent magnet 21 is obtained by magnetizing a high magnetic material, and is formed, for example, by magnetizing a high magnetic material before magnetizing after being installed in the frame body portion 13. This is because if the permanent magnet 21 that has already been magnetized is to be installed in the frame body portion 13, the permanent magnet 21 may not be installed at a desired position due to the influence of the magnetic field of the outside or other components.

永久磁石２１の直下には、コイル３１が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル３１が設けられている。これにより、コイル３１から発生する磁界を効率的に永久磁石２１に作用させることができる。これにより、光スキャナー１の省電力化および小型化を図ることができる。
本実施形態では、コイル３１は、磁心３２に巻回されて設けられている。これにより、コイル３１で発生した磁界を効率的に永久磁石２１に作用させることができる。なお、磁心３２は、省略してもよい。
このようなコイル３１は、電圧印加部４に電気的に接続されている。 A coil 31 is provided immediately below the permanent magnet 21. That is, the coil 31 is provided so as to face the lower surface of the frame body portion 13. Thereby, the magnetic field generated from the coil 31 can be applied to the permanent magnet 21 efficiently. Thereby, power saving and size reduction of the optical scanner 1 can be achieved.
In the present embodiment, the coil 31 is provided by being wound around the magnetic core 32. Thereby, the magnetic field generated by the coil 31 can be efficiently applied to the permanent magnet 21. The magnetic core 32 may be omitted.
Such a coil 31 is electrically connected to the voltage application unit 4.

そして、電圧印加部４によりコイル３１に電圧が印加されることで、コイル３１からＸ軸およびＹ軸に直交する方向の磁界が発生する。
電圧印加部４は、図４に示すように、可動ミラー部１１をＹ軸周りに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部４１と、可動ミラー部１１をＸ軸周りに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部４２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳する電圧重畳部４３とを備え、電圧重畳部４３で重畳した電圧をコイル３１に印加する。 Then, when a voltage is applied to the coil 31 by the voltage application unit 4, a magnetic field in a direction orthogonal to the X axis and the Y axis is generated from the coil 31.
As shown in FIG. 4, the voltage application unit 4 includes a first voltage generation unit 41 that generates a first voltage V1 for rotating the movable mirror unit 11 around the Y axis, and the movable mirror unit 11 as X. A voltage superimposing unit comprising a second voltage generating unit for generating a second voltage V2 for rotation about an axis, and a voltage superimposing unit 43 for superimposing the first voltage V1 and the second voltage V2. The voltage superimposed by the unit 43 is applied to the coil 31.

第１の電圧発生部４１は、図５Ａに示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１の電圧発生部４１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の電圧Ｖ１を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。 As shown in FIG. 5A, the first voltage generator 41 generates a first voltage V1 (horizontal scanning voltage) that periodically changes in a cycle T1. In other words, the first voltage generator 41 generates the first voltage V1 having the first frequency (1 / T1).
The first voltage V1 has a waveform like a sine wave. Therefore, the optical scanner 1 can perform main scanning of light effectively. Note that the waveform of the first voltage V1 is not limited to this.

また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。
本実施形態では、第１周波数は、可動ミラー部１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂで構成される第１の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、その捩り共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動ミラー部１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。 The first frequency (1 / T1) is not particularly limited as long as it is suitable for horizontal scanning, but is preferably 10 to 40 kHz.
In the present embodiment, the first frequency is equal to the torsional resonance frequency (f1) of the first vibration system (torsional vibration system) composed of the movable mirror unit 11 and the pair of first shaft portions 12a and 12b. Is set to That is, the first vibration system is designed (manufactured) so that the torsional resonance frequency f1 is a frequency suitable for horizontal scanning. Thereby, the rotation angle of the movable mirror portion 11 around the Y axis can be increased.

一方、第２の電圧発生部４２は、図５Ｂに示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２の電圧発生部４２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２の電圧Ｖ２を発生させるものである。
第２の電圧Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the second voltage generator 42 generates a second voltage V2 (vertical scanning voltage) that periodically changes at a period T2 different from the period T1. In other words, the second voltage generator 42 generates the second voltage V2 having the second frequency (1 / T2).
The second voltage V2 has a sawtooth waveform. Therefore, the optical scanner 1 can effectively perform vertical scanning (sub-scanning) of light. Note that the waveform of the second voltage V2 is not limited to this.

第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜１２０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動ミラー部１１を互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。   The second frequency (1 / T2) is not particularly limited as long as it is different from the first frequency (1 / T1) and is suitable for vertical scanning, but is preferably 30 to 120 Hz (about 60 Hz). . Thus, by setting the frequency of the second voltage V2 to about 60 Hz and the frequency of the first voltage V1 to 10 to 40 kHz as described above, the movable mirror unit 11 has a frequency suitable for drawing on the display. Can be rotated around each of two axes (X axis and Y axis) orthogonal to each other. However, the combination of the frequency of the first voltage V1 and the frequency of the second voltage V2 is not particularly limited as long as the movable mirror unit 11 can be rotated about the X axis and the Y axis.

本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動ミラー部１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、１対の第２軸部１４ａ，１４ｂおよび永久磁石２１で構成された第２の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１の電圧Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動ミラー部１１をＹ軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２周波数で回動させることができる。 In the present embodiment, the frequency of the second voltage V <b> 2 is determined by the movable mirror portion 11, the pair of first shaft portions 12 a and 12 b, the frame body portion 13, the pair of second shaft portions 14 a and 14 b, and the permanent magnet 21. The frequency is adjusted to be different from the torsional resonance frequency (resonance frequency) of the configured second vibration system (torsional vibration system).
The frequency (second frequency) of the second voltage V2 is preferably smaller than the frequency (first frequency) of the first voltage V1. That is, the period T2 is preferably longer than the period T1. Thereby, the movable mirror part 11 can be rotated around the X axis at the second frequency while rotating the movable mirror unit 11 around the Y axis at a second frequency more reliably and smoothly.

また、第１の振動系の捩り共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系の捩り共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動ミラー部１１を、Ｙ軸周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２周波数による第１の振動系の振動が起こる可能性がある。   Further, when the torsional resonance frequency of the first vibration system is f1 [Hz] and the torsional resonance frequency of the second vibration system is f2 [Hz], f1 and f2 satisfy the relationship of f2 <f1. Is preferable, and it is more preferable to satisfy the relationship of f1 ≧ 10f2. Accordingly, the movable mirror unit 11 can be rotated more smoothly around the X axis at the frequency of the second voltage V2 while being rotated at the frequency of the first voltage V1. On the other hand, when f1 ≦ f2, the vibration of the first vibration system may occur due to the second frequency.

このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２は、それぞれ、制御部６に接続され、この制御部６からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２には、電圧重畳部４３が接続されている。
電圧重畳部４３は、コイル３１に電圧を印加するための加算器４３ａを備えている。加算器４３ａは、第１の電圧発生部４１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部４２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル３１に印加するようになっている。 The first voltage generation unit 41 and the second voltage generation unit 42 are connected to the control unit 6 and are driven based on signals from the control unit 6. A voltage superimposing unit 43 is connected to the first voltage generating unit 41 and the second voltage generating unit 42 as described above.
The voltage superimposing unit 43 includes an adder 43 a for applying a voltage to the coil 31. The adder 43 a receives the first voltage V <b> 1 from the first voltage generator 41 and receives the second voltage V <b> 2 from the second voltage generator 42, and superimposes and applies these voltages to the coil 31. It has become.

次に、光スキャナー１の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数と等しく設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系の捩り共振周波数と異なる値に、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が１８ｋＨｚ、第２の電圧Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。
例えば、図５Ａに示すような第１の電圧Ｖ１と、図５Ｂに示すような第２の電圧Ｖ２とを電圧重畳部４３にて重畳し、重畳した電圧をコイル３１に印加する。 Next, a method for driving the optical scanner 1 will be described. In the present embodiment, as described above, the frequency of the first voltage V1 is set equal to the torsional resonance frequency of the first vibration system, and the frequency of the second voltage V2 is the second vibration frequency. It is set to a value different from the torsional resonance frequency of the system and lower than the frequency of the first voltage V1 (for example, the frequency of the first voltage V1 is 18 kHz, and the frequency of the second voltage V2 is 60Hz).
For example, the first voltage V 1 as shown in FIG. 5A and the second voltage V 2 as shown in FIG. 5B are superimposed by the voltage superimposing unit 43, and the superimposed voltage is applied to the coil 31.

すると、第１の電圧Ｖ１によって、永久磁石２１の一方の磁極をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他方の磁極をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石２１の一方の磁極をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他方の磁極をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。   Then, the first voltage V1 tries to attract one magnetic pole of the permanent magnet 21 to the coil 31, and to magnetically separate the other magnetic pole of the permanent magnet 21 from the coil 31 (this magnetic field is referred to as "magnetic field A1. )) And a magnetic field (this magnetic field is referred to as “magnetic field A2”) that attempts to separate one magnetic pole of the permanent magnet 21 from the coil 31 and to attract the other magnetic pole of the permanent magnet 21 to the coil 31. Are switched alternately.

ここで、上述したように、図１の平面視において、Ｙ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、枠体部１３にＹ軸周りの捩り振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、第１軸部１２ａ，１２ｂを捩れ変形させつつ、可動ミラー部１１が第１の電圧Ｖ１の周波数でＹ軸まわりに回動する。
また、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数と等しい。そのため、第１の電圧Ｖ１によって、効率的に、可動ミラー部１１をＹ軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部１３のＹ軸周りの捩り振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動ミラー部１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。 Here, as described above, in the plan view of FIG. 1, the north pole of the permanent magnet 21 is located on one side of the Y axis, and the south pole of the permanent magnet 21 is located on the other side. Therefore, by alternately switching between the magnetic field A1 and the magnetic field A2, vibration having a torsional vibration component around the Y axis is excited in the frame body portion 13, and the first shaft portions 12a and 12b are twisted along with the vibration. While being deformed, the movable mirror 11 rotates around the Y axis at the frequency of the first voltage V1.
The frequency of the first voltage V1 is equal to the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, the movable mirror part 11 can be efficiently rotated around the Y axis by the first voltage V1. That is, even if the vibration having the torsional vibration component around the Y axis of the frame portion 13 described above is small, the rotation angle of the movable mirror portion 11 around the Y axis associated with the vibration can be increased.

一方、第２の電圧Ｖ２によって、永久磁石２１の一方の磁極をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他方の磁極をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、永久磁石２１の一方の磁極をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他方の磁極をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。   On the other hand, the second voltage V2 causes one magnetic pole of the permanent magnet 21 to be attracted to the coil 31, and the other magnetic pole of the permanent magnet 21 is separated from the coil 31 (this magnetic field is referred to as "magnetic field B1. )) And a magnetic field (this magnetic field is referred to as “magnetic field B2”) that attempts to separate one magnetic pole of the permanent magnet 21 from the coil 31 and to attract the other magnetic pole of the permanent magnet 21 to the coil 31. Are switched alternately.

ここで、上述したように、図１の平面視において、Ｘ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、第２軸部１４ａ，１４ｂをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が可動ミラー部１１とともに、第２の電圧Ｖ２の周波数でＸ軸周りに回動する。   Here, as described above, the N pole of the permanent magnet 21 is located on one side and the S pole of the permanent magnet 21 is located on the other side in the plan view of FIG. Therefore, by alternately switching between the magnetic field B1 and the magnetic field B2, the frame portion 13 together with the movable mirror portion 11 is rotated at the frequency of the second voltage V2 while twisting and deforming the second shaft portions 14a and 14b. Rotate around the axis.

また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系の捩り共振周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動ミラー部１１が第２の電圧Ｖ２の周波数でＹ軸周りに回動してしまうことを抑制することができる。
このように、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル３１に印加することで、可動ミラー部１１を、Ｙ軸周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これにより、装置の低コスト化および小型化を図るとともに、電磁駆動方式（ムービングマグネット方式）により、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸周りに回動させることができる。また、駆動源を構成する部品（永久磁石およびコイル）の数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。また、コイル３１が光スキャナー１の振動系と離間しているので、かかる振動系に対するコイル３１の発熱による悪影響を抑制することができる。
このような可動ミラー部１１の挙動は、歪検出素子５１，５２の検出信号に基づいて検出される。 Further, the frequency of the second voltage V2 is set to be extremely lower than the frequency of the first voltage V1. Further, the torsional resonance frequency of the second vibration system is designed to be lower than the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, it is possible to suppress the movable mirror unit 11 from rotating around the Y axis at the frequency of the second voltage V2.
In this way, by applying a voltage obtained by superimposing the first voltage V1 and the second voltage V2 to the coil 31, the movable mirror unit 11 is rotated around the Y axis at the frequency of the first voltage V1. While rotating, it can be rotated around the X axis at the frequency of the second voltage V2. Accordingly, the cost and size of the apparatus can be reduced, and the movable mirror portion 11 can be rotated around the X axis and the Y axis by an electromagnetic drive system (moving magnet system). In addition, since the number of parts (permanent magnets and coils) constituting the drive source can be reduced, a simple and small configuration can be achieved. In addition, since the coil 31 is separated from the vibration system of the optical scanner 1, adverse effects due to heat generated by the coil 31 with respect to the vibration system can be suppressed.
Such behavior of the movable mirror unit 11 is detected based on the detection signals of the strain detection elements 51 and 52.

以下、歪検出素子５１，５２について詳述する。
図６は、図１に示す光スキャナーの歪検出素子を説明するための図である。また、図７は、２端子型の歪検出素子の姿勢とシリコンの結晶方位との関係を説明するための図である。また、図８Ａと図８Ｂは、ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。また、図９Ａと図９Ｂは、ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化率の絶対値との関係を示すグラフである。また、図１０Ａと図１０Ｂは、２端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化率の絶対値の比との関係を示すグラフである。 Hereinafter, the strain detection elements 51 and 52 will be described in detail.
FIG. 6 is a diagram for explaining a strain detection element of the optical scanner shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the orientation of the two-terminal strain detection element and the crystal orientation of silicon. 8A and 8B show the orientation (angle α) of the two-terminal strain detection element and the absolute value of the rate of change in resistance value due to tensile stress and shear stress when p-type silicon is used for the piezoresistive region. It is a graph which shows a relationship. 9A and 9B show the orientation (angle α) of the two-terminal strain detection element and the absolute value of the rate of change in resistance value due to tensile stress and shear stress when n-type silicon is used in the piezoresistive region. It is a graph which shows a relationship. 10A and 10B are graphs showing the relationship between the attitude (angle α) of the two-terminal strain detection element and the ratio of the absolute value of the resistance value change rate due to tensile stress and shear stress.

歪検出素子５１（第１歪検出素子）は、第２軸部１４ａに配置され、第２軸部１４ａの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。一方、歪検出素子５２（第２歪検出素子）は、第２軸部１４ｂに配置され、第２軸部１４ｂの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。
歪検出素子５１，５２は、平面視にて、Ｙ軸に対して対称となるように配置されている。なお、以下では、歪検出素子５１について主に説明し、歪検出素子５２については、歪検出素子５１と同様であるため、その説明を省略する。 The strain detection element 51 (first strain detection element) is disposed on the second shaft portion 14a and detects deformation (bending deformation and torsion deformation) of the second shaft portion 14a. On the other hand, the strain detection element 52 (second strain detection element) is disposed on the second shaft portion 14b and detects deformation (bending deformation and torsion deformation) of the second shaft portion 14b.
The strain detection elements 51 and 52 are arranged so as to be symmetric with respect to the Y axis in plan view. In the following description, the strain detection element 51 will be mainly described, and the strain detection element 52 is the same as the strain detection element 51, and thus the description thereof is omitted.

本実施形態では、歪検出素子５１は、第２軸部１４ａの固定部１５側の端部に配置されているシリコン単結晶５０に形成されている。これにより、歪検出素子５１に接続される配線を固定部１５に引き回すに際し、かかる配線の第２軸部１４ａに配置される部分を少なくすることができる。
この歪検出素子５１は、２端子型のピエゾ抵抗素子である。
具体的に説明すると、歪検出素子５１は、図６に示すように、ピエゾ抵抗領域５１１と、ピエゾ抵抗領域５１１上に配置された１対の端子５１２，５１３とを有している。 In the present embodiment, the strain detection element 51 is formed in the silicon single crystal 50 disposed at the end of the second shaft portion 14a on the fixed portion 15 side. As a result, when the wiring connected to the strain detection element 51 is routed to the fixed portion 15, the portion of the wiring disposed on the second shaft portion 14a can be reduced.
The strain detecting element 51 is a two-terminal piezoresistive element.
More specifically, as shown in FIG. 6, the strain detection element 51 includes a piezoresistive region 511 and a pair of terminals 512 and 513 disposed on the piezoresistive region 511.

ピエゾ抵抗領域５１１は、第２軸部１４ａ表面に配置されているシリコン単結晶５０に不純物をドーピングすることにより形成されている。より具体的には、第２軸部１４ａ上のシリコン単結晶５０がｐ型シリコン単結晶基板を加工することにより形成されている場合、ピエゾ抵抗領域５１１は、第２軸部１４ａ表面のシリコン単結晶５０にリン等の不純物をドーピングすることにより形成されたｎ型シリコン単結晶（ｎ型抵抗領域）である。一方、第２軸部１４ａ上のシリコン単結晶５０がｎ型シリコン単結晶基板を加工することにより形成されている場合、ピエゾ抵抗領域５１１は、第２軸部１４ａ表面のシリコン単結晶５０にボロン等の不純物をドーピングすることにより形成されたｐ型シリコン単結晶（ｐ型抵抗領域）である。   The piezoresistive region 511 is formed by doping impurities into the silicon single crystal 50 disposed on the surface of the second shaft portion 14a. More specifically, when the silicon single crystal 50 on the second shaft portion 14a is formed by processing a p-type silicon single crystal substrate, the piezoresistive region 511 has a silicon single crystal on the surface of the second shaft portion 14a. This is an n-type silicon single crystal (n-type resistance region) formed by doping the crystal 50 with an impurity such as phosphorus. On the other hand, when the silicon single crystal 50 on the second shaft portion 14a is formed by processing an n-type silicon single crystal substrate, the piezoresistive region 511 has boron in the silicon single crystal 50 on the surface of the second shaft portion 14a. A p-type silicon single crystal (p-type resistance region) formed by doping impurities such as.

また、ピエゾ抵抗領域５１１は、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）に対して傾斜した方向に延びる長手形状をなしている。また、ピエゾ抵抗領域５１１は、平面視にて、第２軸部１４ａの幅方向での中心を跨って配置されている。
なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１全体が第２軸部１４ａ上に設けられているが、ピエゾ抵抗領域５１１は、第２軸部１４ａの曲げ変形による引張応力又は圧縮応力を受けるとともに第２軸部１４ａの捩れ変形によるせん断応力を受けることができれば、図示の位置に限定されず、例えば、第２軸部１４ａと固定部１５との境界部を跨るように設けられていてもよい。 The piezoresistive region 511 has a longitudinal shape extending in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction). Further, the piezoresistive region 511 is disposed across the center in the width direction of the second shaft portion 14a in plan view.
In the present embodiment, the entire piezoresistive region 511 is provided on the second shaft portion 14a. However, the piezoresistive region 511 is subjected to tensile stress or compressive stress due to bending deformation of the second shaft portion 14a. As long as the shear stress due to the torsional deformation of the biaxial portion 14a can be received, the position is not limited to the illustrated position. For example, the biaxial portion 14a may be provided so as to straddle the boundary between the second axial portion 14a and the fixed portion 15.

このようなピエゾ抵抗領域５１１上には、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）に対して傾斜した方向に並んで１対の端子５１２，５１３が配置されている。
本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１の長手方向での両端部に１対の端子５１２，５１３が配置されている。
１対の端子５１２，５１３は、第１信号処理回路７１に電気的に接続されている。なお、図６では、図示しないが、１対の端子５１２，５１３は、図３に示す第２信号処理回路７２にも電気的に接続されている。 On such a piezoresistive region 511, a pair of terminals 512 and 513 are arranged side by side in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction).
In the present embodiment, a pair of terminals 512 and 513 are arranged at both ends in the longitudinal direction of the piezoresistive region 511.
The pair of terminals 512 and 513 are electrically connected to the first signal processing circuit 71. In FIG. 6, although not shown, the pair of terminals 512 and 513 are also electrically connected to the second signal processing circuit 72 shown in FIG.

このような歪検出素子５１では、第２軸部１４ａの曲げ変形に伴ってピエゾ抵抗領域５１１に引張応力又は圧縮応力が生じると、その引張応力又は圧縮応力の程度に応じて、ピエゾ抵抗領域５１１の比抵抗値が変化する。
また、歪検出素子５１では、第２軸部１４ａの捩れ変形に伴ってピエゾ抵抗領域５１１にせん断応力が生じると、そのせん断応力の程度に応じて、ピエゾ抵抗領域５１１の比抵抗値が変化する。
したがって、歪検出素子５１の検出信号は、第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形に基づく信号を含んでいる。 In such a strain detection element 51, when a tensile stress or a compressive stress is generated in the piezoresistive region 511 along with the bending deformation of the second shaft portion 14a, the piezoresistive region 511 is selected according to the degree of the tensile stress or the compressive stress. The specific resistance value changes.
In the strain detection element 51, when a shear stress is generated in the piezoresistive region 511 due to the torsional deformation of the second shaft portion 14a, the specific resistance value of the piezoresistive region 511 changes according to the degree of the shear stress. .
Therefore, the detection signal of the strain detection element 51 includes a signal based on bending deformation and torsional deformation of the second shaft portion 14a.

本実施形態では、１対の端子５１２，５１３がピエゾ抵抗領域５１１上にＸ軸方向に対して傾斜した方向に並んで配置されているので、歪検出素子５１から出力される信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形のそれぞれに基づく信号を大きくすることができる。
このような歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号と第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号との比は、歪検出素子５１の角度α（傾斜角度）に応じて変化する。ここで、角度αは、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）と、１対の端子５１２，５１３とが並ぶ方向（１対の端子５１２，５１３を最短距離で結ぶ直線の方向）とのなす角度である。 In the present embodiment, since the pair of terminals 512 and 513 are arranged side by side on the piezoresistive region 511 in a direction inclined with respect to the X-axis direction, the first signal included in the signal output from the strain detection element 51 is included. A signal based on each of the bending deformation and the torsional deformation of the biaxial portion 14a can be increased.
The ratio between the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a and the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detecting element 51 is the angle α (inclination of the strain detecting element 51. It changes according to the angle. Here, the angle α is the direction in which the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction) and the pair of terminals 512 and 513 are aligned (the direction of a straight line connecting the pair of terminals 512 and 513 with the shortest distance). ).

以下、歪検出素子５１の検出信号について、図７に示すように、第２軸部１４ａの長手方向を歪検出素子５１が形成されるシリコン単結晶５０の結晶軸の＜１１０＞方向とした場合を例に詳細に説明する。
ピエゾ抵抗領域５１１をｐ型のシリコン単結晶５０で構成した場合、図８Ａに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１の引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度α（＜１１０＞からのオフセット）が大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号が小さくなる。 Hereinafter, with respect to the detection signal of the strain detection element 51, as shown in FIG. 7, the longitudinal direction of the second shaft portion 14a is the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50 on which the strain detection element 51 is formed. Is described in detail as an example.
When the piezoresistive region 511 is composed of the p-type silicon single crystal 50, as shown in FIG. 8A, the absolute value of the resistance value change rate related to the tensile stress of the piezoresistive region 511 between a pair of terminals 512 and 513 is It becomes smaller as the angle α (offset from <110>) becomes larger. That is, as the angle α increases, the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 decreases.

一方、この場合、図８Ｂに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１のせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号が大きくなる。ただし、捩れ変形に基づく信号の角度αによる変化は、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化よりも小さい。   On the other hand, in this case, as shown in FIG. 8B, the absolute value of the resistance value change rate related to the shear stress in the piezoresistive region 511 between the pair of terminals 512 and 513 increases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 increases. However, the change due to the angle α of the signal based on the torsional deformation is smaller than the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation.

また、ピエゾ抵抗領域５１１をｎ型のシリコン単結晶５０で構成した場合、図９Ａに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１の引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号が小さくなる。ただし、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化は小さい。   Further, when the piezoresistive region 511 is composed of the n-type silicon single crystal 50, as shown in FIG. 9A, the absolute value of the rate of change in the resistance value related to the tensile stress of the piezoresistive region 511 between the pair of terminals 512 and 513. Decreases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 decreases. However, the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation is small.

一方、この場合、図９Ｂに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１のせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号が大きくなる。しかも、捩れ変形に基づく信号の角度αによる変化は、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化よりも大きい。   On the other hand, in this case, as shown in FIG. 9B, the absolute value of the resistance value change rate related to the shear stress of the piezoresistive region 511 between the pair of terminals 512 and 513 increases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 increases. Moreover, the change due to the angle α of the signal based on the torsional deformation is larger than the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation.

また、ピエゾ抵抗領域５１１をｐ型のシリコン単結晶５０で構成した場合、図１０Ａに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１の引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ１）とせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ２）との比（Ｒ１／Ｒ２）は、角度αが大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号に対する曲げ変形に基づく信号の割合が小さくなる。   Further, when the piezoresistive region 511 is composed of the p-type silicon single crystal 50, as shown in FIG. 10A, the absolute value of the rate of change in the resistance value related to the tensile stress of the piezoresistive region 511 between the pair of terminals 512 and 513. The ratio (R1 / R2) between (R1) and the absolute value (R2) of the resistance value change rate related to the shear stress decreases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the ratio of the signal based on the bending deformation to the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 decreases.

また、ピエゾ抵抗領域５１１をｎ型のシリコン単結晶５０で構成した場合も、図１０Ｂに示すように、１対の端子５１２，５１３間におけるピエゾ抵抗領域５１１の引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ１）とせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ２）との比（Ｒ１／Ｒ２）は、角度αが大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１の検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号に対する曲げ変形に基づく信号の割合が小さくなる。ただし、かかる割合は、角度αによらず小さく、角度αによる変化も小さい。
以上のようなことから、第２軸部１４ａの長手方向をシリコン単結晶５０の結晶軸の＜１１０＞方向とした場合、ピエゾ抵抗領域５１１をｐ型のシリコン単結晶５０で構成することにより、歪検出素子５１から出力される信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形のそれぞれに基づく信号を効率的に大きくすることができる。 Further, even when the piezoresistive region 511 is composed of the n-type silicon single crystal 50, as shown in FIG. 10B, the absolute value of the resistance value change rate related to the tensile stress of the piezoresistive region 511 between a pair of terminals 512 and 513 is obtained. The ratio (R1 / R2) between the value (R1) and the absolute value (R2) of the resistance value change rate related to the shear stress decreases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the ratio of the signal based on the bending deformation to the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51 decreases. However, this ratio is small irrespective of the angle α, and the change due to the angle α is also small.
As described above, when the longitudinal direction of the second shaft portion 14a is the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50, the piezoresistive region 511 is configured by the p-type silicon single crystal 50. A signal based on each of the bending deformation and the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the signal output from the strain detection element 51 can be efficiently increased.

また、角度αは、第２軸部１４ａ，１４ｂ上に形成されたシリコン単結晶５０の導電型や結晶軸の方向によって異なり、特に限定されないが、例えば、第２軸部１４ａ，１４ｂの長手方向をシリコン単結晶５０の結晶軸の＜１１０＞方向とし、かつ、ピエゾ抵抗領域５１１をｐ型のシリコン単結晶５０で構成した場合、３°以上２５°以下であることが好ましく、５°以上８°以下であることがより好ましい。図１０Ａに示すように、角度αを３°以上２５°以下とすることにより、上述した比（Ｒ１／Ｒ２）を約１０％から９０％までの範囲とすることができる。また、角度αを５°以上８°以下とすることにより、上述した比（Ｒ１／Ｒ２）を約４０％から６０％までの範囲とすることができる。   The angle α varies depending on the conductivity type and crystal axis direction of the silicon single crystal 50 formed on the second shaft portions 14a and 14b, and is not particularly limited. For example, the longitudinal direction of the second shaft portions 14a and 14b Is in the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50 and the piezoresistive region 511 is composed of the p-type silicon single crystal 50, it is preferably 3 ° or more and 25 ° or less. More preferably, it is not more than 0 °. As shown in FIG. 10A, by setting the angle α to 3 ° or more and 25 ° or less, the above-described ratio (R1 / R2) can be in the range of about 10% to 90%. Further, by setting the angle α to 5 ° or more and 8 ° or less, the above-described ratio (R1 / R2) can be set in a range from about 40% to 60%.

このような歪検出素子５１の検出信号は、固定部１５に設けられた１対の端子８１ａ、８１ｂを介して、第１信号処理回路７１（第１信号処理部）および第２信号処理回路７２（第２信号処理部）に入力される（図３参照）。なお、歪検出素子５２の検出信号は、固定部１５に設けられた１対の端子８２ａ、８２ｂを介して、第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に入力される。   Such a detection signal of the strain detection element 51 is sent to the first signal processing circuit 71 (first signal processing unit) and the second signal processing circuit 72 via a pair of terminals 81 a and 81 b provided in the fixing unit 15. (Second signal processing unit) (see FIG. 3). The detection signal of the strain detection element 52 is input to the first signal processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72 via a pair of terminals 82 a and 82 b provided in the fixing unit 15.

第１信号処理回路７１は、歪検出素子５１，５２の検出信号を所定の処理により信号処理に適した信号に変換する機能を有する。
第１信号処理回路７１における具体的な処理としては、例えば、インピーダンス変換、温度補償、信号増幅、フィルター、ＡＤコンバーター等が挙げられる。
前述したように、歪検出素子５１，５２の検出信号は、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形および捩れ変形に基づく信号を含んでいる。そして、第１信号処理回路７１は、上述したような処理を必要に応じて行って、歪検出素子５１，５２の検出信号から第２軸部１４ａ，１４ｂの捩れ変形に基づく信号を除去し、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号を出力する。これにより、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出することができる。 The first signal processing circuit 71 has a function of converting the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 into signals suitable for signal processing by predetermined processing.
Specific processing in the first signal processing circuit 71 includes, for example, impedance conversion, temperature compensation, signal amplification, a filter, an AD converter, and the like.
As described above, the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 include signals based on bending deformation and torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b. Then, the first signal processing circuit 71 performs the processing as described above as necessary to remove signals based on the torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b from the detection signals of the strain detection elements 51 and 52, A signal based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b is output. Thereby, based on the signal output from the first signal processing circuit 71, the behavior of the movable mirror unit 11 around the Y axis can be detected.

本実施形態では、第１信号処理回路７１は、図６に示すように、抵抗素子７１１，７１２，７１３および処理部７１４を有している。
この抵抗素子７１１，７１２，７１３および歪検出素子５１は、ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このブリッジ回路は、歪検出素子駆動回路５３により電力が供給され、歪検出素子５１の抵抗値の変化に応じた信号（電圧）を処理部７１４へ出力する。
このような抵抗素子７１１，７１２，７１３は、それぞれ、歪検出素子５１と同等の温度特性を有していることが好ましい。これにより、歪検出素子５１の温度特性によらず、第２軸部１４ａの曲げ変形量に応じた信号（電圧）を安定して出力することができる。 In the present embodiment, the first signal processing circuit 71 includes resistance elements 711, 712, 713 and a processing unit 714 as shown in FIG.
The resistance elements 711, 712, 713 and the strain detection element 51 constitute a bridge circuit (Wheatstone bridge circuit). The bridge circuit is supplied with electric power from the strain detection element drive circuit 53 and outputs a signal (voltage) corresponding to a change in the resistance value of the strain detection element 51 to the processing unit 714.
Each of such resistance elements 711, 712, and 713 preferably has a temperature characteristic equivalent to that of the strain detection element 51. Accordingly, a signal (voltage) corresponding to the bending deformation amount of the second shaft portion 14a can be stably output regardless of the temperature characteristics of the strain detection element 51.

なお、抵抗素子７１１，７１２，７１３は、第２軸部１４ａ，１４ｂの変形に伴う応力を受けない位置で、固定部１５に配置してもよい。この場合、抵抗素子７１１，７１２，７１３は、それぞれ、歪検出素子５１のピエゾ抵抗領域と同様に構成された抵抗領域と、その抵抗領域に設けられた１対の端子とで構成することができる。また、この場合、抵抗素子７１１，７１２，７１３は、それぞれ、歪検出素子５１と同等の温度条件となる位置に配置されることが好ましい。
処理部７１４は、上述したような歪検出素子５１を含むブリッジ回路からの信号（電圧）から第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく成分を除去する。 Note that the resistance elements 711, 712, and 713 may be disposed on the fixed portion 15 at positions where they do not receive stress due to deformation of the second shaft portions 14a and 14b. In this case, each of the resistance elements 711, 712, and 713 can be configured by a resistance region configured similarly to the piezoresistance region of the strain detection element 51 and a pair of terminals provided in the resistance region. . Further, in this case, it is preferable that the resistance elements 711, 712, and 713 are respectively arranged at positions where the temperature condition is equivalent to that of the strain detection element 51.
The processing unit 714 removes a component based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a from the signal (voltage) from the bridge circuit including the strain detection element 51 as described above.

例えば、処理部７１４は、差動増幅回路であり、歪検出素子５１を含むブリッジ回路からの信号（電圧）と、このブリッジ回路と同様に構成された歪検出素子５２を含むブリッジ回路からの信号（電圧）との差を増幅する。これにより、これらのブリッジ回路からの信号に含まれる捩れ変形成分を除去するとともに、曲げ変形成分を増幅することができる。   For example, the processing unit 714 is a differential amplifier circuit, and a signal (voltage) from a bridge circuit including the distortion detection element 51 and a signal from a bridge circuit including the distortion detection element 52 configured similarly to the bridge circuit. Amplifies the difference from (voltage). As a result, the torsional deformation component included in the signals from these bridge circuits can be removed and the bending deformation component can be amplified.

このように、枠体部１３を挟んで設けられた１対の第２軸部１４ａ，１４ｂに配置された１対の歪検出素子５１，５２の検出信号から、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号を構成率的に取り出すことができる。
このような第１信号処理回路７１から出力された信号は、図３に示す制御部６に入力される。 As described above, from the detection signals of the pair of strain detection elements 51 and 52 disposed on the pair of second shaft portions 14a and 14b provided with the frame body portion 13 interposed therebetween, the second shaft portions 14a and 14b A signal based on the bending deformation can be extracted in a composition ratio.
Such a signal output from the first signal processing circuit 71 is input to the control unit 6 shown in FIG.

一方、第２信号処理回路７２は、歪検出素子５１，５２の検出信号を所定の処理により信号処理に適した信号に変換する機能を有する。
第２信号処理回路７２における具体的な処理としては、例えば、インピーダンス変換、温度補償、信号増幅、フィルター、ＡＤコンバーター等が挙げられる。
前述したように、歪検出素子５１，５２の検出信号は、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形および捩れ変形に基づく信号を含んでいる。そして、第２信号処理回路７２は、上述したような処理を必要に応じて行って、歪検出素子５１，５２の検出信号から第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号を除去し、第２軸部１４ａ，１４ｂの捩れ変形に基づく信号を出力する。これにより、第２信号処理回路７２から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を検出することができる。 On the other hand, the second signal processing circuit 72 has a function of converting the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 into signals suitable for signal processing by predetermined processing.
Specific processing in the second signal processing circuit 72 includes, for example, impedance conversion, temperature compensation, signal amplification, a filter, an AD converter, and the like.
As described above, the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 include signals based on bending deformation and torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b. Then, the second signal processing circuit 72 performs the processing as described above as necessary, and removes signals based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b from the detection signals of the strain detection elements 51 and 52, A signal based on the torsional deformation of the second shaft portions 14a and 14b is output. Thereby, based on the signal output from the second signal processing circuit 72, the behavior of the movable mirror unit 11 around the X axis can be detected.

例えば、第２信号処理回路７２は、差動増幅回路を含み、上述したような歪検出素子５１を含むブリッジ回路からの信号（電圧）と、このブリッジ回路と同様に構成された歪検出素子５２を含むブリッジ回路からの信号（電圧）との和を増幅する。これにより、これらのブリッジ回路からの信号に含まれる曲げ変形成分を除去するとともに、捩れ変形成分を増幅することができる。   For example, the second signal processing circuit 72 includes a differential amplifier circuit, a signal (voltage) from a bridge circuit including the strain detection element 51 as described above, and a strain detection element 52 configured similarly to the bridge circuit. The sum with the signal (voltage) from the bridge circuit including is amplified. As a result, the bending deformation component included in the signals from these bridge circuits can be removed and the torsional deformation component can be amplified.

このように、枠体部１３を挟んで設けられた１対の第２軸部１４ａ，１４ｂに配置された１対の歪検出素子５１，５２の検出信号から、第２軸部１４ａ，１４ｂの捩れ変形に基づく信号を構成率的に取り出すことができる。
このような第２信号処理回路７２から出力された信号は、図３に示す制御部６に入力される。 As described above, from the detection signals of the pair of strain detection elements 51 and 52 disposed on the pair of second shaft portions 14a and 14b provided with the frame body portion 13 interposed therebetween, the second shaft portions 14a and 14b A signal based on torsional deformation can be extracted in a compositional ratio.
The signal output from the second signal processing circuit 72 is input to the control unit 6 shown in FIG.

制御部６では、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出する。これにより、検出した挙動に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を所望の状態となるように制御したり、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動と他の装置の動作とを同期させたりすることができる。
制御部６では、第２信号処理回路７２から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を検出する。これにより、検出した挙動に基づいて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を所望の状態となるように制御したり、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動と他の装置の動作とを同期させたりすることができる。 The control unit 6 detects the behavior of the movable mirror unit 11 around the Y axis based on the signal output from the first signal processing circuit 71. Thus, based on the detected behavior, the behavior of the movable mirror unit 11 around the Y axis is controlled to be in a desired state, or the behavior of the movable mirror unit 11 around the Y axis and the operation of other devices are controlled. Can be synchronized.
The control unit 6 detects the behavior around the X axis of the movable mirror unit 11 based on the signal output from the second signal processing circuit 72. Thereby, based on the detected behavior, the behavior of the movable mirror unit 11 around the X axis is controlled to be in a desired state, or the behavior of the movable mirror unit 11 around the X axis and the operation of other devices are controlled. Can be synchronized.

本実施形態では、制御部６は、図３に示すように、Ｈ検出部６１と、Ｖ検出部６２と、Ｈ制御部６３と、Ｖ制御部６４と、Ｈ目標値記憶部６５と、Ｖ目標値生成部６６とを有している。
Ｈ検出部６１は、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、水平走査の制御に必要な信号として、例えば可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角に応じた信号を生成する。なお、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角の検出方法については、後に詳述する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the control unit 6 includes an H detection unit 61, a V detection unit 62, an H control unit 63, a V control unit 64, an H target value storage unit 65, and a V And a target value generation unit 66.
Based on the signal output from the first signal processing circuit 71, the H detection unit 61 generates a signal corresponding to the swing angle of the movable mirror unit 11 around the Y axis, for example, as a signal necessary for horizontal scanning control. To do. A method for detecting the swing angle of the movable mirror 11 around the Y axis will be described in detail later.

Ｖ検出部６２は、第２信号処理回路７２から出力された信号に基づいて、垂直走査の制御に必要な信号として、例えば可動ミラー部１１のＸ軸周りの揺動角に応じた信号を生成する。
Ｈ制御部６３は、Ｈ目標値記憶部６５に予め記憶されたＨ目標値と、Ｈ検出部６１から出力された信号とに基づいて、水平走査用の駆動信号を生成する。 Based on the signal output from the second signal processing circuit 72, the V detection unit 62 generates a signal corresponding to, for example, the swing angle of the movable mirror unit 11 around the X axis as a signal necessary for vertical scanning control. To do.
The H control unit 63 generates a horizontal scanning drive signal based on the H target value stored in advance in the H target value storage unit 65 and the signal output from the H detection unit 61.

Ｈ目標値記憶部６５には、Ｈ目標値として、例えば、水平走査用の駆動信号との位相差、可動ミラー部１１のＹ軸周りの最大揺動角が格納（記憶）されている。
Ｖ制御部６４は、Ｖ目標値生成部６６から出力されたＶ目標値と、Ｖ検出部６２から出力された信号とに基づいて、垂直走査用の駆動信号を生成する。
Ｖ目標値生成部６６は、外部から入力された垂直走査方向へのライン情報に基づいて、Ｖ目標値として、例えば、垂直走査用の駆動信号との位相差、可動ミラー部１１のＸ軸周りの最大揺動角を生成する。
ここで、歪検出素子５１，５２の検出信号を用いて可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出する方法について、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角を検出する場合を例として説明する。 The H target value storage unit 65 stores (stores) the H target value, for example, the phase difference from the horizontal scanning drive signal and the maximum swing angle around the Y axis of the movable mirror unit 11.
The V control unit 64 generates a drive signal for vertical scanning based on the V target value output from the V target value generation unit 66 and the signal output from the V detection unit 62.
Based on the line information in the vertical scanning direction inputted from the outside, the V target value generation unit 66 uses, for example, a phase difference from the vertical scanning drive signal, and the X axis of the movable mirror unit 11 as the V target value. The maximum swing angle is generated.
Here, as a method for detecting the behavior around the Y axis of the movable mirror unit 11 using the detection signals of the strain detection elements 51 and 52, the case of detecting the swing angle of the movable mirror unit 11 around the Y axis is taken as an example. explain.

（第１検出方法）
第１検出方法では、オブザーバーを用いて、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動（本例では揺動角）を推定する。
以下、第１検出方法について詳述する。
光スキャナー１は、前述したように、水平走査のための第１の電圧と垂直走査のための第２の電圧を重畳してコイル３１に印加することによって、可動ミラー部１１をＹ軸（第１の軸）周りに第１の電圧の周波数で揺動させるとともにＸ軸（第２の軸）周りに第２の電圧の周波数で揺動させる。 (First detection method)
In the first detection method, the behavior around the Y axis of the movable mirror unit 11 (in this example, the swing angle) is estimated based on the signal output from the first signal processing circuit 71 using an observer.
Hereinafter, the first detection method will be described in detail.
As described above, the optical scanner 1 applies the first voltage for horizontal scanning and the second voltage for vertical scanning to the coil 31 by superimposing the first voltage for horizontal scanning on the Y-axis (first axis). The first voltage is oscillated at the frequency of the first voltage and the second voltage is oscillated around the X axis (second axis).

ここで、第１の電圧の周波数（水平走査の駆動周波数）と第２の電圧の周波数（垂直走査の駆動周波数）とは十分に離れているため、第１の電圧によって生じるトルクと第２の電圧によって生じるトルクとのクロストークを考慮しなくてもよい。したがって、光スキャナー１におけるＸ軸周りに関する運動とＹ軸周りに関する運動とを独立して考えることができる。
そうすると、光スキャナー１のＹ軸周りに関する運動方程式は、下記式（１）で表すことができる。 Here, since the frequency of the first voltage (horizontal scanning drive frequency) and the frequency of the second voltage (vertical scanning driving frequency) are sufficiently separated, the torque generated by the first voltage and the second voltage It is not necessary to consider the crosstalk with the torque generated by the voltage. Therefore, the movement about the X axis and the movement about the Y axis in the optical scanner 1 can be considered independently.
Then, the equation of motion about the Y axis of the optical scanner 1 can be expressed by the following equation (1).

Figure 2017102232
Figure 2017102232

ここで、前記式（１）中、θhh：可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角、θvh：枠体部１３のＹ軸周りの揺動角、Ｉhh：可動ミラー部１１のＹ軸周りのイナーシャ、Ｉvh：枠体部１３のＹ軸周りのイナーシャ、Ｃhh：可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動（振動）の減衰係数、Ｃvh：枠体部１３のＹ軸周りの揺動（振動）の減衰係数、ｋhh：第１軸部１２ａ，１２ｂのＹ軸周りの捩りばね定数、ｋvh：第２軸部１４ａ，１４ｂのＹ軸周りの捩りばね定数、Ｔ（ｔ）：永久磁石２１およびコイル３１の磁界の相互作用によって枠体部１３が受けるＹ軸周りのトルクである。
そして、 Here, in the formula (1), θ hh : the swing angle of the movable mirror portion 11 around the Y axis, θ vh : the swing angle of the frame body portion 13 around the Y axis, I hh : the swing mirror portion 11. Inertia around the Y axis, I vh : Inertia around the Y axis of the frame part 13, C hh : Damping coefficient of oscillation (vibration) around the Y axis of the movable mirror part 11, C vh : Y of the frame part 13 Damping coefficient of oscillation (vibration) around the axis, k hh : torsion spring constant around the Y axis of the first shaft parts 12 a and 12 b, k vh : torsion spring constant around the Y axis of the second shaft parts 14 a and 14 b, T (t): A torque around the Y axis received by the frame body portion 13 due to the interaction between the magnetic field of the permanent magnet 21 and the coil 31.
And

Figure 2017102232
Figure 2017102232

とし、第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ応力に関する歪検出素子５１，５２の検出信号の出力（曲げ成分）をｙとし、歪検出素子５１，５２の変換係数をαとしたとき、前記式（１）から、次に示すようなＸおよびｙの関係を導くことができる。 When the output (bending component) of the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 relating to the bending stress of the second shaft portions 14a and 14b is y and the conversion coefficient of the strain detection elements 51 and 52 is α, the above formula ( From 1), the following relationship between X and y can be derived.

Figure 2017102232
Figure 2017102232

このようなＸおよびｙの関係で与えられるシステムの可観測係数を   The observable coefficient of the system given by the relationship between X and y is

Figure 2017102232
Figure 2017102232

とすると、次の式が得られる。 Then, the following equation is obtained.

Figure 2017102232
Figure 2017102232

ここで、Ｍｏｂｓ＝４であるから、このシステムは可観測である。したがって、第２軸部１４ａ，１４ｂに配置した歪検出素子５１，５２の検出信号に含まれる第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号に基づいて、オブザーバーによって、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角（振れ角）を推定することができる。
かかるオブザーバーは、オブザーバーゲインをＬとし、Ｘおよびｙの推定値の関係は、次のように表される。 Here, since Mobs = 4, this system is observable. Therefore, based on the signal based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b included in the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 disposed on the second shaft portions 14a and 14b, the observer can confirm that the Y of the movable mirror portion 11 is Y. The swing angle (swing angle) around the axis can be estimated.
In such an observer, the observer gain is L, and the relationship between the estimated values of X and y is expressed as follows.

Figure 2017102232
Figure 2017102232

このようなＸおよびｙの推定値の関係を用いることにより、歪検出素子５１，５２の検出信号に含まれる第２軸部１４ａ，１４ｂの曲げ変形に基づく信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動角を推定することができる。
以上説明したような第１検出方法によれば、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動が共振状態でなくても、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出することができる。 By using such a relationship between the estimated values of X and y, based on the signal based on the bending deformation of the second shaft portions 14a and 14b included in the detection signals of the strain detection elements 51 and 52, the movable mirror portion 11 The rocking angle around the Y axis can be estimated.
According to the first detection method as described above, based on the signal output from the first signal processing circuit 71, even if the swing of the movable mirror unit 11 around the Y-axis is not in a resonance state, the movable mirror unit 11 behaviors around the Y-axis can be detected.

（第２検出方法）
第２検出方法では、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動に関する共振周波数における振幅と、枠体部１３のＹ軸周りの揺動に関する共振周波数における振幅との比を用いて、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動（本例では揺動角）を推定する。
以下、第２検出方法について詳述する。
前記式（１）において、θhhおよびθvhのラプラス変換をそれぞれＸhhおよびＸvhとし、初期値をすべて０とすると、下記式（２）が得られる。 (Second detection method)
In the second detection method, the first signal is obtained by using the ratio of the amplitude at the resonance frequency related to the oscillation of the movable mirror 11 around the Y axis to the amplitude at the resonance frequency related to the oscillation of the frame body 13 around the Y axis. Based on the signal output from the processing circuit 71, the behavior of the movable mirror unit 11 around the Y axis (in this example, the swing angle) is estimated.
Hereinafter, the second detection method will be described in detail.
In the above equation (1), if Laplace transforms of θ hh and θ vh are X hh and X vh respectively and the initial values are all 0, the following equation (2) is obtained.

Figure 2017102232
Figure 2017102232

この式（２）を変形すると、下記式（３）が得られる。   When this equation (2) is transformed, the following equation (3) is obtained.

Figure 2017102232
Figure 2017102232

ここで、可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動に関する共振周波数は、それぞれ、前記式（３）の分母が最小となるときのｓ（＝ｊω、ω：角周波数）によって決まる。前記式（３）からわかるように、ＸhhおよびＸvhの分母は互いに等しいため、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動に関する共振周波数と、枠体部１３のＹ軸周りの揺動に関する共振周波数とは一致する。 Here, the resonance frequencies related to the swing of the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 about the Y axis depend on s (= jω, ω: angular frequency) when the denominator of the equation (3) is minimum. Determined. As can be seen from the equation (3), since the denominators of X hh and X vh are equal to each other, the resonance frequency relating to the oscillation of the movable mirror portion 11 around the Y axis and the oscillation of the frame body portion 13 around the Y axis are concerned. The resonance frequency matches.

具体的には、枠体部１３に印加されるＹ軸周りのトルクと可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動角との比に関する周波数特性は、図１１Ａおよび図１２Ａに示すようになる。
また、枠体部１３に印加されるＹ軸周りのトルクと可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動との位相差に関する周波数特性は、図１１Ｂおよび図１２Ｂに示すようになる。 Specifically, the frequency characteristics regarding the ratio between the torque around the Y axis applied to the frame body portion 13 and the swing angle around the Y axis of the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 are shown in FIGS. 11A and 12A. As shown.
Further, the frequency characteristics regarding the phase difference between the torque around the Y-axis applied to the frame body portion 13 and the swing of the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 around the Y-axis are as shown in FIGS. 11B and 12B. Become.

なお、図１１Ａは、枠体部に印加される第１の軸周りのトルクと可動部および枠体部のＹ軸周りの揺動角との比に関する周波数特性を示すグラフであり、図１１Ｂは、枠体部に印加される第１の軸周りのトルクと可動部および枠体部の第１の軸周りの揺動との位相差に関する周波数特性を示すグラフである。また、図１２Ａは、図１１Ａの共振周波数付近を拡大したグラフであり、図１２Ｂは、図１１Ｂの共振周波数付近を拡大したグラフである。   FIG. 11A is a graph showing frequency characteristics regarding the ratio between the torque around the first axis applied to the frame body part and the swing angle around the Y axis of the movable part and the frame body part, and FIG. FIG. 5 is a graph showing a frequency characteristic regarding a phase difference between a torque around a first axis applied to a frame body portion and swinging of the movable portion and the frame body portion around the first axis. FIG. 12A is a graph in which the vicinity of the resonance frequency in FIG. 11A is enlarged, and FIG. 12B is a graph in which the vicinity of the resonance frequency in FIG. 11B is enlarged.

ところで、可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動は、第２軸部１４ａ，１４ｂの引張応力として現れる。したがって、第２軸部１４ａ，１４ｂに配置された歪検出素子５１，５２の検出信号に基づいて、可動ミラー部１１がＹ軸周りの揺動に関する共振状態であるか否かを把握することができる。より具体的には、枠体部１３に印加されるＹ軸周りのトルクと可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動との位相差に基づいて、可動ミラー部１１がＹ軸周りの揺動に関する共振状態であるか否かを把握することができる。   By the way, the swing of the movable mirror portion 11 and the frame portion 13 around the Y axis appears as tensile stress of the second shaft portions 14a and 14b. Therefore, based on the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 arranged on the second shaft portions 14a and 14b, it is possible to grasp whether or not the movable mirror portion 11 is in a resonance state related to oscillation around the Y axis. it can. More specifically, based on the phase difference between the torque around the Y-axis applied to the frame body portion 13 and the swing of the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 around the Y-axis, the movable mirror portion 11 Whether or not the resonance state is related to the oscillation around the axis can be grasped.

歪検出素子５１，５２の検出信号に基づいて可動ミラー部１１の揺動角（振れ角）を推定するには、歪検出素子５１，５２の応答に、可動ミラー部１１のＹ軸周りの揺動に関する共振状態における可動ミラー部１１のＹ軸周りの振幅と枠体部１３のＹ軸周りの振幅との比を乗じればよい。
かかる比が温度変化により変化する場合には、光スキャナー１付近に温度センサーを設置し、その温度センサーによって検知された温度に応じて、当該比を補正すればよい。
以上説明したような第２検出方法によれば、比較的簡単な構成で、第１信号処理回路７１から出力された信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を高精度に検出することができる。 In order to estimate the swing angle (swing angle) of the movable mirror unit 11 based on the detection signals of the strain detection elements 51 and 52, the swing of the movable mirror unit 11 around the Y axis is determined based on the response of the strain detection elements 51 and 52. What is necessary is just to multiply the ratio of the amplitude around the Y axis of the movable mirror portion 11 and the amplitude around the Y axis of the frame body portion 13 in the resonance state related to the motion.
When such a ratio changes due to a temperature change, a temperature sensor may be installed near the optical scanner 1 and the ratio may be corrected according to the temperature detected by the temperature sensor.
According to the second detection method as described above, the behavior around the Y axis of the movable mirror unit 11 can be detected with high accuracy based on the signal output from the first signal processing circuit 71 with a relatively simple configuration. can do.

以上説明したような光スキャナー１によれば、第２軸部１４ａ，１４ｂに配置された歪検出素子５１，５２の検出信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りおよびＸ軸周りの挙動を検出することができる。しかも、第２軸部１４ａ，１４ｂのみに歪検出素子５１，５２が配置されているので、歪検出素子５１，５２に接続される配線（図示せず）を第１軸部１２ａ，１２ｂに配置したり第２軸部１４ａ，１４ｂの長手方向での全域に亘って配置したりする必要がない。そのため、かかる配線の断線を抑制することができる。   According to the optical scanner 1 as described above, the behavior of the movable mirror portion 11 around the Y axis and around the X axis is based on the detection signals of the strain detection elements 51 and 52 arranged on the second shaft portions 14a and 14b. Can be detected. In addition, since the strain detection elements 51 and 52 are disposed only on the second shaft portions 14a and 14b, wirings (not shown) connected to the strain detection elements 51 and 52 are disposed on the first shaft portions 12a and 12b. It is not necessary to arrange the second shaft portions 14a and 14b over the entire area in the longitudinal direction. Therefore, disconnection of the wiring can be suppressed.

なお、本実施形態では、歪検出素子５１，５２をシリコン単結晶５０で形成する例を説明したが、これに限定されず、例えば、ポリシリコンでも構わない。ポリシリコンは、結晶軸が揃ってない、つまり配向性がないため、引張応力やせん断応力に関する抵抗値変化率の結晶方向に対する依存性がない。そのため、結晶方向に依存せず、歪検出素子５１，５２を容易に形成することができる。ポリシリコンの形成方法としては、減圧ＣＶＤ法やＣＶＤ法によってアモルファスシリコンを堆積した後、アニールによって結晶化して形成することができる。また、歪検出素子５１，５２にするためにはポリシリコンをｎ型もしくはｐ型にする必要があり、これはＣＶＤ法の成膜時にホスフィンやジボランを混ぜて成膜する方法やイオン注入によって形成することができる。   In the present embodiment, the example in which the strain detection elements 51 and 52 are formed of the silicon single crystal 50 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, polysilicon may be used. Polysilicon does not have a uniform crystal axis, that is, has no orientation, and therefore, there is no dependence on the crystal direction of the rate of change in resistance with respect to tensile stress or shear stress. Therefore, the strain detection elements 51 and 52 can be easily formed without depending on the crystal direction. Polysilicon can be formed by depositing amorphous silicon by low pressure CVD or CVD, and then crystallizing by annealing. In addition, in order to obtain the strain detection elements 51 and 52, it is necessary to make the polysilicon n-type or p-type. can do.

＜変形例＞
次に、本発明の第１実施形態に係る光スキャナー１の変形例について説明する。
図１３は、本発明の第１実施形態に係る光スキャナーの変形例を示す平面図である。
本変形例に係る光スキャナー１０は、２つのシリコン単結晶５０に形成された歪検出素子５１，５４が配置されている。
歪検出素子５１は、第１実施形態に係る光スキャナー１と同様に、第２軸部１４ａの固定部１５側の端部に配置されている。そのため、第２軸部１４ａの変形（主に曲げ変形）を検出し、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検出することができる。 <Modification>
Next, a modification of the optical scanner 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a plan view showing a modification of the optical scanner according to the first embodiment of the present invention.
In the optical scanner 10 according to this modification, strain detection elements 51 and 54 formed on two silicon single crystals 50 are arranged.
Similar to the optical scanner 1 according to the first embodiment, the strain detection element 51 is disposed at the end of the second shaft portion 14a on the fixed portion 15 side. Therefore, the deformation (mainly bending deformation) of the second shaft portion 14a can be detected, and the behavior around the Y axis of the movable mirror portion 11 can be detected.

一方、歪検出素子５４は、図１３に示すように、第１軸部１２ｂの枠体部１３側の端部に配置されている。そのため、第１軸部１２ｂの変形（主に捩れ変形）を検出し、可動ミラー部１１および枠体部１３のＸ軸周りの挙動を検出することができる。
したがって、本変形例に係る光スキャナー１０は、可動ミラー部１１のＸ軸周りおよびＹ軸周りの挙動を検出することができるので、可動ミラー部１１を高精度に制御することができる。
なお、本変形例では、歪検出素子５１は、第１軸部１２ｂの枠体部１３側の端部に配置されているので、歪検出素子５４に接続される配線（図示せず）の第１軸部１２ｂに配置される部分を少なくし、かかる配線の断線を防止することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 13, the strain detection element 54 is disposed at the end of the first shaft portion 12 b on the frame body portion 13 side. Therefore, the deformation (mainly torsional deformation) of the first shaft portion 12b can be detected, and the behavior of the movable mirror portion 11 and the frame body portion 13 around the X axis can be detected.
Therefore, the optical scanner 10 according to this modification can detect the behavior of the movable mirror unit 11 around the X axis and the Y axis, so that the movable mirror unit 11 can be controlled with high accuracy.
In the present modification, the strain detection element 51 is disposed at the end of the first shaft portion 12b on the frame body portion 13 side, and therefore, a first wiring (not shown) connected to the strain detection element 54 is used. It is possible to reduce the number of portions arranged in the single shaft portion 12b and prevent disconnection of the wiring.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第２実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a sectional view showing an optical scanner according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態に係る光スキャナー１Ａは、基部（可動部）１１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂ、および１対の第２軸部１４ａ，１４ｂなどの構成材料が異なる以外は、前述した第１実施形態に係る光スキャナー１と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The optical scanner 1A according to this embodiment is the same as that described above except that the base (movable portion) 111, the pair of first shaft portions 12a and 12b, and the pair of second shaft portions 14a and 14b are different. This is the same as the optical scanner 1 according to the first embodiment.
In the following description, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 14, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.

図１４に示す光スキャナー１Ａは、前述した第１実施形態の基部（可動部）１１１、１対の第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、１対の第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５の構成材料が異なる。   An optical scanner 1A shown in FIG. 14 includes a base (movable part) 111 according to the first embodiment, a pair of first shaft portions 12a and 12b, a frame body portion 13, and a pair of second shaft portions 14a and 14b. And the constituent material of the fixing | fixed part 15 differs.

本実施形態では、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ2層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、ＳＯＩ基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ＳＯＩ基板を用いて基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂおよび固定部１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光スキャナー１の小型化を図ることができる。 In the present embodiment, the base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15 are composed of the first Si layer (device layer) and the SiO 2 layer ( A box layer) and a second Si layer (handle layer) are formed by etching an SOI substrate in this order. Thereby, the vibration characteristics of the first vibration system and the second vibration system can be made excellent. Further, since the SOI substrate can be finely processed by etching, the base portion 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15 are formed using the SOI substrate. By forming, the dimensional accuracy can be made excellent, and the optical scanner 1 can be downsized.

そして、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。これにより、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂの弾性を優れたものとすることができる。また、基部１１１がＹ軸周りに回動する際に枠体部１３に接触するのを抑制することができる。
ここで、このＳＯＩ基板の第１のＳｉ層は、ｐ型シリコン単結晶基板又はｎ型シリコン単結晶基板である。そして、例えば、この第１のＳｉ層が（１００）面のｐ型シリコン単結晶基板である場合、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、（１００）面のｐ型シリコン単結晶基板の結晶軸の＜１１０＞方向に沿って延びている。また、この第１のＳｉ層が（１００）面のｎ型シリコン単結晶基板である場合、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、（１００）面のｎ型シリコン単結晶基板の結晶軸の＜１００＞方向に沿って延びている。 The base 111, the first shaft portions 12a and 12b, and the second shaft portions 14a and 14b are each composed of a first Si layer of an SOI substrate. Thereby, the elasticity of 1st axial part 12a, 12b and 2nd axial part 14a, 14b can be made excellent. Further, it is possible to suppress the base portion 111 from coming into contact with the frame body portion 13 when rotating around the Y axis.
Here, the first Si layer of the SOI substrate is a p-type silicon single crystal substrate or an n-type silicon single crystal substrate. For example, when the first Si layer is a (100) plane p-type silicon single crystal substrate, the second shaft portions 14a and 14b are formed on the crystal of the (100) plane p-type silicon single crystal substrate, respectively. It extends along the <110> direction of the shaft. In addition, when the first Si layer is a (100) plane n-type silicon single crystal substrate, the second shaft portions 14a and 14b are respectively aligned with the crystal axis of the (100) plane n-type silicon single crystal substrate. It extends along the <100> direction.

また、枠体部１３および固定部１５は、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層、ＳｉＯ2層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部１３および固定部１５の剛性を優れたものとすることができる。
また、枠体部１３のＳｉＯ2層および第２のＳｉ層、すなわち、枠体部１３の第１軸部１２ａ，１２ｂ又は第２軸部１４ａ，１４ｂよりも厚さ方向に突出した部分は、前述した枠体部１３の剛性を高めるリブ１３１を構成する。 The frame body portion 13 and the fixing portion 15 are each composed of a laminated body made up of the first Si layer, the SiO 2 layer, and the second Si layer of the SOI substrate. Thereby, the rigidity of the frame body part 13 and the fixing | fixed part 15 can be made excellent.
Further, the SiO 2 layer and the second Si layer of the frame body portion 13, that is, the portion protruding in the thickness direction from the first shaft portions 12a and 12b or the second shaft portions 14a and 14b of the frame body portion 13, The rib 131 which raises the rigidity of the frame part 13 mentioned above is comprised.

また、基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５の外周部の表面がジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物であるジルコニア（ＺｒＯ2）で構成される被覆層２０で覆われている。第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂを靱性特性に優れたジルコニア（ＺｒＯ2）の被覆層２０で覆うことにより、ＳＯＩ基板で形成した場合に比べ、落下等の衝撃に対して、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび第２軸部１４ａ，１４ｂの強度を向上させることができる。 The base 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the outer peripheral surface of the fixed portion 15 have zirconia (ZrO 2 ) whose surface is an oxide of zirconium (Zr). It is covered with the coating layer 20 comprised by these. By covering the first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portions 14a and 14b with a coating layer 20 of zirconia (ZrO 2 ) having excellent toughness characteristics, compared to the case where the first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portions 14a and 14b are formed of an SOI substrate, Thus, the strength of the first shaft portions 12a and 12b and the second shaft portions 14a and 14b can be improved.

なお、ジルコニア（ＺｒＯ2）の被覆層２０を基部１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、枠体部１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ、および固定部１５の外周部へ形成するには、例えば、複雑な構造でも均一に成膜することができる原子層堆積（ＡＬＤ）装置等を用いることができる。また、本実施形態では、被覆層２０としてジルコニア（ＺｒＯ2）を用いているが、これに限定されるものではなく、靱性特性に優れたアルミニウムの酸化物であるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やイットリウム（Ｙ）の酸化物であるイットリア（ＹＯ）を用いても構わない。 In order to form the coating layer 20 of zirconia (ZrO 2 ) on the outer periphery of the base portion 111, the first shaft portions 12a and 12b, the frame body portion 13, the second shaft portions 14a and 14b, and the fixing portion 15, for example An atomic layer deposition (ALD) apparatus or the like that can form a uniform film even in a complicated structure can be used. In this embodiment, zirconia (ZrO 2 ) is used as the coating layer 20, but is not limited to this, and alumina (Al 2 O 3 ), which is an oxide of aluminum having excellent toughness characteristics, You may use the yttria (YO) which is an oxide of yttrium (Y).

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す平面図である。図１６は、図１５に示す光スキャナーの歪検出素子を説明するための図である。また、図１７Ａと図１７Ｂとは、ピエゾ抵抗領域にｐ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。また、図１８Ａと図１８Ｂとは、ピエゾ抵抗領域にｎ型シリコンを用いた場合における４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化の絶対値との関係を示すグラフである。また、図１９Ａと図１９Ｂとは、４端子型の歪検出素子の姿勢（角度α）と引張応力およびせん断応力による抵抗値変化の絶対値の比との関係を示すグラフである。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a plan view showing an optical scanner according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram for explaining a strain detection element of the optical scanner shown in FIG. 17A and 17B show the orientation (angle α) of the four-terminal strain detection element and the absolute value of the change in resistance value due to tensile stress and shear stress when p-type silicon is used in the piezoresistive region. It is a graph which shows a relationship. 18A and 18B show the orientation (angle α) of the 4-terminal strain detection element and the absolute value of the change in resistance value due to tensile stress and shear stress when n-type silicon is used in the piezoresistive region. It is a graph which shows a relationship. FIGS. 19A and 19B are graphs showing the relationship between the attitude (angle α) of the four-terminal strain detection element and the ratio of the absolute value of the resistance value change due to the tensile stress and shear stress.

本実施形態に係る光スキャナー１Ｂは、歪検出素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態に係る光スキャナー１と同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１５および図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The optical scanner 1B according to the present embodiment is the same as the optical scanner 1 according to the first embodiment described above except that the configuration of the strain detection element is different.
In the following description, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. Further, in FIGS. 15 and 16, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.

図１５に示す光スキャナー１Ｂは、前述した第１実施形態の歪検出素子５１，５２に代えて、歪検出素子５１Ａ，５２Ａを有する。
歪検出素子５１Ａ（第１歪検出素子）は、第２軸部１４ａ上のシリコン単結晶５０Ａに配置され、第２軸部１４ａの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。一方、歪検出素子５２Ａ（第２歪検出素子）は、第２軸部１４ｂ上のシリコン単結晶５０Ａに配置され、第２軸部１４ｂの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。 An optical scanner 1B shown in FIG. 15 includes strain detection elements 51A and 52A instead of the strain detection elements 51 and 52 of the first embodiment described above.
The strain detection element 51A (first strain detection element) is arranged on the silicon single crystal 50A on the second shaft portion 14a, and detects deformation (bending deformation and torsion deformation) of the second shaft portion 14a. On the other hand, the strain detection element 52A (second strain detection element) is disposed on the silicon single crystal 50A on the second shaft portion 14b, and detects deformation (bending deformation and twist deformation) of the second shaft portion 14b.

歪検出素子５１Ａ，５２Ａは、平面視にて、Ｙ軸に対して対称となるように配置されている。なお、以下では、歪検出素子５１Ａについて主に説明し、歪検出素子５２Ａについては、歪検出素子５１Ａと同様であるため、その説明を省略する。
本実施形態では、歪検出素子５１Ａは、第２軸部１４ａの固定部１５側の端部に配置されている。 The strain detection elements 51A and 52A are arranged so as to be symmetric with respect to the Y axis in plan view. In the following, the strain detection element 51A will be mainly described, and since the strain detection element 52A is the same as the strain detection element 51A, the description thereof will be omitted.
In the present embodiment, the strain detection element 51A is disposed at the end of the second shaft portion 14a on the fixed portion 15 side.

この歪検出素子５１Ａは、４端子型のピエゾ抵抗素子である。
具体的に説明すると、歪検出素子５１Ａは、図１６に示すように、ピエゾ抵抗領域５１１Ａと、ピエゾ抵抗領域５１１Ａ上に配置された１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａおよび１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａとを有している。
ピエゾ抵抗領域５１１Ａは、第２軸部１４ａ表面のシリコン単結晶５０Ａに不純物をドーピングすることにより形成されている。
本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１Ａは、平面視にて、四角形をなしている。 The strain detection element 51A is a four-terminal piezoresistive element.
Specifically, as shown in FIG. 16, the strain detection element 51A includes a piezoresistive region 511A, a pair of input terminals 512A and 513A, and a pair of output terminals 514A arranged on the piezoresistive region 511A. 515A.
The piezoresistive region 511A is formed by doping impurities into the silicon single crystal 50A on the surface of the second shaft portion 14a.
In the present embodiment, the piezoresistive region 511A has a quadrangular shape in plan view.

なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１Ａ全体が第２軸部１４ａ上に設けられているが、ピエゾ抵抗領域５１１Ａは、第２軸部１４ａの曲げ変形による引張応力又は圧縮応力を受けるとともに第２軸部１４ａの捩れ変形によるせん断応力を受けることができれば、図示の位置に限定されず、例えば、第２軸部１４ａと固定部１５との境界部を跨るように設けられていてもよい。   In the present embodiment, the entire piezoresistive region 511A is provided on the second shaft portion 14a. However, the piezoresistive region 511A is subjected to tensile stress or compressive stress due to bending deformation of the second shaft portion 14a. As long as the shear stress due to the torsional deformation of the biaxial portion 14a can be received, the position is not limited to the illustrated position. For example, the biaxial portion 14a may be provided so as to straddle the boundary between the second axial portion 14a and the fixed portion 15.

このようなピエゾ抵抗領域５１１Ａ上には、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）に対して傾斜した方向に並んで１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａが配置されているとともに、１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａが並ぶ方向に対して垂直な方向に並んで１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａが配置されている。
１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａは、固定部１５に設けられた１対の端子８３ａ，８３ｂを介して、歪検出素子駆動回路５３に電気的に接続されている。 On the piezoresistive region 511A, a pair of input terminals 512A and 513A are arranged side by side in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction). A pair of output terminals 514A and 515A are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the pair of input terminals 512A and 513A are arranged.
The pair of input terminals 512 </ b> A and 513 </ b> A are electrically connected to the strain detection element driving circuit 53 via a pair of terminals 83 a and 83 b provided on the fixed portion 15.

一方、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａは、固定部１５に設けられた１対の端子８３ｃ，８３ｄを介して、第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に電気的に接続されている。
このような歪検出素子５１Ａでは、歪検出素子駆動回路５３が１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａ間に定電圧又は定電流で電圧を印加する。これにより、ピエゾ抵抗領域５１１Ａ上に第２軸部１４ａの長手方向に対して傾斜した方向の電界Ｅを生じさせる。この電界Ｅのもと、第２軸部１４ａの捩れ変形に伴ってピエゾ抵抗領域５１１Ａにせん断応力が生じると、そのせん断応力の程度に応じて、ピエゾ抵抗領域５１１Ａの比抵抗値が変化し、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間の電位差が変化する。 On the other hand, the pair of output terminals 514A and 515A are electrically connected to the first signal processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72 via a pair of terminals 83c and 83d provided in the fixed portion 15. Yes.
In such a strain detection element 51A, the strain detection element drive circuit 53 applies a voltage at a constant voltage or a constant current between the pair of input terminals 512A and 513A. Thereby, an electric field E in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the second shaft portion 14a is generated on the piezoresistive region 511A. Under this electric field E, when shear stress is generated in the piezoresistive region 511A due to the torsional deformation of the second shaft portion 14a, the specific resistance value of the piezoresistive region 511A changes according to the degree of the shear stress, The potential difference between the pair of output terminals 514A and 515A changes.

この電位差は、第２軸部１４ａの捩れ変形量や、可動ミラー部１１および枠体部１３のＸ軸周りの揺動角に応じて変化する。したがって、かかる電位差に基づいて、可動ミラー部１１のＸ軸周りの挙動を検知することができる。
また、この電界Ｅのもと、第２軸部１４ａの曲げ変形に伴ってピエゾ抵抗領域５１１Ａに引張応力が生じると、その引張応力の程度に応じて、ピエゾ抵抗領域５１１Ａの比抵抗値が変化し、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間の電位差が変化する。 This potential difference changes according to the torsional deformation amount of the second shaft portion 14a and the swing angles of the movable mirror portion 11 and the frame portion 13 around the X axis. Therefore, the behavior around the X axis of the movable mirror unit 11 can be detected based on the potential difference.
In addition, when a tensile stress is generated in the piezoresistive region 511A in accordance with the bending deformation of the second shaft portion 14a under the electric field E, the specific resistance value of the piezoresistive region 511A changes according to the degree of the tensile stress. The potential difference between the pair of output terminals 514A and 515A changes.

この電位差は、第２軸部１４ａの曲げ変形量や、可動ミラー部１１および枠体部１３のＹ軸周りの揺動角に応じて変化する。したがって、かかる電位差に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りの挙動を検知することができる。
したがって、歪検出素子５１Ａの検出信号は、第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形に基づく信号を含んでいる。 This potential difference changes in accordance with the bending deformation amount of the second shaft portion 14a and the swing angles of the movable mirror portion 11 and the frame portion 13 around the Y axis. Therefore, the behavior around the Y axis of the movable mirror unit 11 can be detected based on the potential difference.
Therefore, the detection signal of the strain detection element 51A includes a signal based on bending deformation and torsional deformation of the second shaft portion 14a.

本実施形態では、１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａがピエゾ抵抗領域５１１Ａ上にＸ軸方向に対して傾斜した方向に並んで配置されているので、歪検出素子５１Ａから出力される信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形のそれぞれに基づく信号を大きくすることができる。
このような歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号と第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号との比は、歪検出素子５１Ａの角度α（傾斜角度）に応じて変化する。ここで、角度αは、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）と、１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａとが並ぶ方向（１対の入力端子５１２Ａ，５１３Ａ間を最短距離で結ぶ直線の方向）とのなす角度である。 In this embodiment, since the pair of input terminals 512A and 513A are arranged side by side in the direction inclined with respect to the X-axis direction on the piezoresistive region 511A, they are included in the signal output from the strain detection element 51A. A signal based on each of the bending deformation and the torsional deformation of the second shaft portion 14a can be increased.
The ratio of the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a and the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detecting element 51A is the angle α (inclination of the strain detecting element 51A. It changes according to the angle. Here, the angle α is the shortest distance between the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction) and the direction in which the pair of input terminals 512A and 513A are arranged (the pair of input terminals 512A and 513A). (The direction of the straight line).

以下、歪検出素子５１Ａの検出信号について、第２軸部１４ａの長手方向をシリコン単結晶５０Ａの結晶軸の＜１１０＞方向とした場合を例に詳細に説明する。
ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｐ型のシリコン単結晶５０Ａで構成した場合、図１７Ａに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａの引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度α（＜１１０＞からのオフセット）が大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号が大きくなる。 Hereinafter, the detection signal of the strain detection element 51A will be described in detail by taking as an example the case where the longitudinal direction of the second shaft portion 14a is the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50A.
When the piezoresistive region 511A is composed of a p-type silicon single crystal 50A, as shown in FIG. 17A, the absolute value of the resistance value change rate related to the tensile stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A is The angle α (offset from <110>) increases as the angle increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A increases.

一方、この場合、図１７Ｂに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａのせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号が小さくなる。ただし、捩れ変形に基づく信号の角度αによる変化は、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化よりも小さい。   On the other hand, in this case, as shown in FIG. 17B, the absolute value of the resistance value change rate related to the shear stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A decreases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A decreases. However, the change due to the angle α of the signal based on the torsional deformation is smaller than the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation.

また、ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｎ型のシリコン単結晶５０Ａで構成した場合、図１８Ａに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａの引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形に基づく信号が大きくなる。ただし、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化は小さい。   Further, when the piezoresistive region 511A is composed of an n-type silicon single crystal 50A, as shown in FIG. 18A, the absolute value of the resistance value change rate related to the tensile stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A. The value increases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the bending deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A increases. However, the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation is small.

一方、この場合、図１８Ｂに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａのせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値は、角度αが大きくなるに従い小さくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号が小さくなる。ただし、捩れ変形に基づく信号の角度αによる変化は、曲げ変形に基づく信号の角度αによる変化よりも大きい。   On the other hand, in this case, as shown in FIG. 18B, the absolute value of the resistance value change rate related to the shear stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A decreases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A decreases. However, the change due to the angle α of the signal based on the torsional deformation is larger than the change due to the angle α of the signal based on the bending deformation.

また、ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｐ型のシリコン単結晶５０Ａで構成した場合、図１９Ａに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａの引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ１）とせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ２）との比（Ｒ１／Ｒ２）は、角度αが大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号に対する曲げ変形に基づく信号の割合が大きくなる。   Further, when the piezoresistive region 511A is composed of the p-type silicon single crystal 50A, as shown in FIG. 19A, the absolute value of the rate of change in resistance value regarding the tensile stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A. The ratio (R1 / R2) between the value (R1) and the absolute value (R2) of the resistance value change rate relating to the shear stress increases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the ratio of the signal based on the bending deformation to the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A increases.

また、ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｎ型のシリコン単結晶５０Ａで構成した場合も、図１９Ｂに示すように、１対の出力端子５１４Ａ，５１５Ａ間におけるピエゾ抵抗領域５１１Ａの引張応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ１）とせん断応力に関する抵抗値変化率の絶対値（Ｒ２）との比（Ｒ１／Ｒ２）は、角度αが大きくなるに従い大きくなる。すなわち、角度αが大きくなるほど、歪検出素子５１Ａの検出信号に含まれる第２軸部１４ａの捩れ変形に基づく信号に対する曲げ変形に基づく信号の割合が大きくなる。ただし、かかる割合は、角度αによらず小さく、角度αによる変化も小さい。
以上のようなことから、第２軸部１４ａの長手方向をシリコン単結晶５０Ａの結晶軸の＜１１０＞方向とした場合、ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｐ型のシリコン単結晶５０Ａで構成することにより、歪検出素子５１Ａから出力される信号に含まれる第２軸部１４ａの曲げ変形および捩れ変形のそれぞれに基づく信号を効率的に大きくすることができる。 Further, even when the piezoresistive region 511A is composed of an n-type silicon single crystal 50A, as shown in FIG. 19B, the rate of change in the resistance value related to the tensile stress of the piezoresistive region 511A between the pair of output terminals 514A and 515A. The ratio (R1 / R2) between the absolute value (R1) and the absolute value (R2) of the resistance value change rate relating to the shear stress increases as the angle α increases. That is, as the angle α increases, the ratio of the signal based on the bending deformation to the signal based on the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the detection signal of the strain detection element 51A increases. However, this ratio is small irrespective of the angle α, and the change due to the angle α is also small.
As described above, when the longitudinal direction of the second shaft portion 14a is the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50A, the piezoresistive region 511A is configured by the p-type silicon single crystal 50A. A signal based on each of the bending deformation and the torsional deformation of the second shaft portion 14a included in the signal output from the strain detection element 51A can be efficiently increased.

また、角度αは、第２軸部１４ａ，１４ｂ上に形成されたシリコン単結晶５０Ａの導電型や結晶軸の方向によって異なり、特に限定されないが、例えば、第２軸部１４ａ，１４ｂの長手方向をシリコン単結晶５０Ａの結晶軸の＜１１０＞方向とし、かつ、ピエゾ抵抗領域５１１Ａをｐ型のシリコン単結晶５０Ａで構成した場合、２２°以上４２°以下であることが好ましく、３８°以上４２°以下であることがより好ましい。図１９Ａに示すように、角度αを２２°以上４２°以下とすることにより、上述した比（Ｒ１／Ｒ２）を約１０％から９０％までの範囲とすることができる。また、角度αを３８°以上４２°以下とすることにより、上述した比（Ｒ１／Ｒ２）を約４０％から６０％までの範囲とすることができる。   The angle α varies depending on the conductivity type of the silicon single crystal 50A formed on the second shaft portions 14a and 14b and the direction of the crystal axis, and is not particularly limited. For example, the longitudinal direction of the second shaft portions 14a and 14b Is in the <110> direction of the crystal axis of the silicon single crystal 50A and the piezoresistive region 511A is composed of the p-type silicon single crystal 50A, it is preferably 22 ° or more and 42 ° or less, and 38 ° or more and 42 More preferably, it is not more than 0 °. As shown in FIG. 19A, by setting the angle α to 22 ° or more and 42 ° or less, the above-described ratio (R1 / R2) can be in the range of about 10% to 90%. Further, by setting the angle α to 38 ° or more and 42 ° or less, the above-described ratio (R1 / R2) can be set in a range from about 40% to 60%.

このような歪検出素子５１Ａの検出信号は、第１信号処理回路７１（第１信号処理部）および第２信号処理回路７２（第２信号処理部）に入力される。同様に、歪検出素子５２Ａの検出信号は、第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に入力される。なお、歪検出素子５２は、端子８４ａ、８４ｂを介して歪検出素子駆動回路５３に電気的に接続され、端子８４ｃ、８４ｄを介して第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に電気的に接続されている。   Such a detection signal of the strain detection element 51A is input to the first signal processing circuit 71 (first signal processing unit) and the second signal processing circuit 72 (second signal processing unit). Similarly, the detection signal of the strain detection element 52 </ b> A is input to the first signal processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72. The strain detection element 52 is electrically connected to the strain detection element driving circuit 53 via terminals 84a and 84b, and is electrically connected to the first signal processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72 via terminals 84c and 84d. Connected.

例えば、第１信号処理回路７１は、差動増幅回路を含み、上述したような歪検出素子５１Ａの検出信号と、この歪検出素子５１Ａと同様に構成された歪検出素子５２Ａの検出信号との差を増幅する。これにより、これらの歪検出素子５１Ａ，５２Ａからの信号に含まれる捩れ変形成分を除去するとともに、曲げ変形成分を増幅することができる。
同様に、例えば、第２信号処理回路７２は、差動増幅回路を含み、上述したような歪検出素子５１Ａの検出信号と、この歪検出素子５１Ａと同様に構成された歪検出素子５２Ａの検出信号との差を増幅する。これにより、これらの歪検出素子５１Ａ，５２Ａからの信号に含まれる曲げ変形成分を除去するとともに、捩れ変形成分を増幅することができる。 For example, the first signal processing circuit 71 includes a differential amplifier circuit, and includes a detection signal of the strain detection element 51A as described above and a detection signal of the strain detection element 52A configured similarly to the strain detection element 51A. Amplify the difference. As a result, the torsional deformation component included in the signals from these strain detection elements 51A and 52A can be removed and the bending deformation component can be amplified.
Similarly, for example, the second signal processing circuit 72 includes a differential amplifier circuit, and the detection signal of the strain detection element 51A as described above and the detection of the strain detection element 52A configured similarly to the strain detection element 51A. Amplifies the difference from the signal. Thereby, it is possible to remove the bending deformation component included in the signals from these strain detection elements 51A and 52A and to amplify the torsional deformation component.

以上説明したような第３実施形態に係る光スキャナー１Ｂによっても、第２軸部１４ａ，１４ｂに配置された歪検出素子５１Ａ，５２Ａの検出信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸周りおよびＸ軸周りの挙動を検出することができる。しかも、第２軸部１４ａ，１４ｂのみに歪検出素子５１Ａ，５２Ａが配置されているので、歪検出素子５１Ａ，５２Ａに接続される配線（図示せず）を第１軸部１２ａ，１２ｂに配置したり第２軸部１４ａ，１４ｂの長手方向での全域に亘って配置したりする必要がない。そのため、かかる配線の断線を抑制することができる。   Also by the optical scanner 1B according to the third embodiment as described above, based on the detection signals of the strain detection elements 51A and 52A arranged in the second shaft portions 14a and 14b, and around the Y axis of the movable mirror portion 11 and The behavior around the X axis can be detected. In addition, since the strain detection elements 51A and 52A are disposed only on the second shaft portions 14a and 14b, wiring (not shown) connected to the strain detection elements 51A and 52A is disposed on the first shaft portions 12a and 12b. It is not necessary to arrange the second shaft portions 14a and 14b over the entire area in the longitudinal direction. Therefore, disconnection of the wiring can be suppressed.

なお、本実施形態では、第２軸部１４ａ，１４ｂ上に歪検出素子５１Ａ，５２Ａを配置する構成を例に説明しているが、これに限定されることはなく、歪検出素子５１Ａ又は歪検出素子５２Ａを第１軸部１２ａ，１２ｂ上に配置する構成でも構わない。また、歪検出素子５１Ａ，５２Ａをシリコン単結晶５０Ａで形成する構成を例に説明しているが、これに限定されることはなく、ポリシリコンで形成する構成でも構わない。   In the present embodiment, the configuration in which the strain detection elements 51A and 52A are arranged on the second shaft portions 14a and 14b is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The detection element 52A may be arranged on the first shaft portions 12a and 12b. In addition, the configuration in which the strain detection elements 51A and 52A are formed of the silicon single crystal 50A has been described as an example. However, the configuration is not limited thereto, and a configuration in which the strain detection elements 51A and 52A are formed of polysilicon may be used.

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図２０は、本発明の第４実施形態に係る光スキャナーを示す平面図である。図２１は、図２０に示す光スキャナーの歪検出素子を説明するための図である。 <Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 20 is a plan view showing an optical scanner according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 21 is a diagram for explaining a strain detection element of the optical scanner shown in FIG.

本実施形態に係る光スキャナー１Ｃは、歪検出素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態に係る光スキャナー１と同様である。
なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２０および図２１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The optical scanner 1C according to the present embodiment is the same as the optical scanner 1 according to the first embodiment described above except that the configuration of the strain detection element is different.
In the following description, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. 20 and 21, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.

図２０に示す光スキャナー１Ｃは、前述した第１実施形態の歪検出素子５１，５２に代えて、歪検出素子５１Ｂ，５２Ｂを有する。さらに、歪検出素子５１Ｃ，５２Ｃを有する。
歪検出素子５１Ｂ（第１歪検出素子）と歪検出素子５１Ｃ（第３歪検出素子）とは、第２軸部１４ａ上のシリコン単結晶５０Ｂ，５０Ｃに配置され、第２軸部１４ａの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。一方、歪検出素子５２Ｂ（第２歪検出素子）と歪検出素子５２Ｃ（第４歪検出素子）とは、第２軸部１４ｂ上のシリコン単結晶５０Ｂ，５０Ｃに配置され、第２軸部１４ｂの変形（曲げ変形および捩れ変形）を検出する。 An optical scanner 1C shown in FIG. 20 includes strain detection elements 51B and 52B instead of the strain detection elements 51 and 52 of the first embodiment described above. Furthermore, strain detection elements 51C and 52C are provided.
The strain detection element 51B (first strain detection element) and the strain detection element 51C (third strain detection element) are disposed in the silicon single crystals 50B and 50C on the second shaft portion 14a, and are deformed from the second shaft portion 14a. (Bending deformation and torsional deformation) are detected. On the other hand, the strain detection element 52B (second strain detection element) and the strain detection element 52C (fourth strain detection element) are arranged in the silicon single crystals 50B and 50C on the second shaft portion 14b, and the second shaft portion 14b. The deformation (bending deformation and torsional deformation) is detected.

歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃは、平面視にて、Ｙ軸に対して対称となるように配置されている。なお、以下では、歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃについて主に説明し、歪検出素子５２Ｂ，５２Ｃについては、歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃと同様であるため、その説明を省略する。
本実施形態では、歪検出素子５１Ｂは、第２軸部１４ａの固定部１５側の端部に配置され、歪検出素子５１Ｃは、第２軸部１４ａの枠体部１３側に配置されている。 The strain detection elements 51B, 51C, 52B, and 52C are arranged so as to be symmetric with respect to the Y axis in plan view. Hereinafter, the strain detection elements 51B and 51C will be mainly described, and the strain detection elements 52B and 52C are the same as the strain detection elements 51B and 51C, and thus the description thereof is omitted.
In the present embodiment, the strain detection element 51B is disposed at the end of the second shaft portion 14a on the fixed portion 15 side, and the strain detection element 51C is disposed on the frame body portion 13 side of the second shaft portion 14a. .

この歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃは、４端子型のピエゾ抵抗素子である。
具体的に説明すると、図２１に示すように、歪検出素子５１Ｂは、シリコン単結晶５０Ｂのピエゾ抵抗領域５１１Ｂと、ピエゾ抵抗領域５１１Ｂ上に配置された１対の入力端子５１２Ｂ，５１３Ｂおよび１対の出力端子５１４Ｂ，５１５Ｂとを有している。歪検出素子５１Ｃは、シリコン単結晶５０Ｃのピエゾ抵抗領域５１１Ｃと、ピエゾ抵抗領域５１１Ｃ上に配置された１対の入力端子５１２Ｃ，５１３Ｃおよび１対の出力端子５１４Ｃ，５１５Ｃとを有している。つまり、第２軸部１４ａ上に２つのブリッジ回路を構成する歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃが形成されている。
ピエゾ抵抗領域５１１Ｂ，５１１Ｃは、第２軸部１４ａ表面のシリコン単結晶５０Ｂ，５０Ｃに不純物をドーピングすることにより形成されている。
本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１Ｂ，５１１Ｃは、平面視にて、四角形をなしている。 The strain detection elements 51B and 51C are four-terminal piezoresistive elements.
More specifically, as shown in FIG. 21, the strain detecting element 51B includes a piezoresistive region 511B of a silicon single crystal 50B, a pair of input terminals 512B and 513B arranged on the piezoresistive region 511B, and a pair. Output terminals 514B and 515B. The strain detection element 51C has a piezoresistive region 511C of the silicon single crystal 50C, a pair of input terminals 512C and 513C, and a pair of output terminals 514C and 515C arranged on the piezoresistive region 511C. That is, the strain detection elements 51B and 51C constituting two bridge circuits are formed on the second shaft portion 14a.
The piezoresistive regions 511B and 511C are formed by doping impurities into the silicon single crystals 50B and 50C on the surface of the second shaft portion 14a.
In the present embodiment, the piezoresistive regions 511B and 511C are rectangular in plan view.

なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗領域５１１Ｂ，５１１Ｃ全体が第２軸部１４ａ上に設けられているが、ピエゾ抵抗領域５１１Ｂ，５１１Ｃは、第２軸部１４ａの曲げ変形による引張応力又は圧縮応力を受けるとともに第２軸部１４ａの捩れ変形によるせん断応力を受けることができれば、図示の位置に限定されず、例えば、第２軸部１４ａと固定部１５との境界部を跨るように設けられていてもよい。   In the present embodiment, the entire piezoresistive regions 511B and 511C are provided on the second shaft portion 14a. However, the piezoresistive regions 511B and 511C have tensile stress or compressive stress due to bending deformation of the second shaft portion 14a. If it can receive the shear stress by the torsional deformation of the 2nd axis part 14a, it will not be limited to the position of illustration, for example, it is provided so that the boundary part of the 2nd axis part 14a and fixed part 15 may be straddled May be.

このようなピエゾ抵抗領域５１１Ｂ上には、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）に対して傾斜した方向に並んで１対の入力端子５１２Ｂ，５１３Ｂが配置されているとともに、１対の入力端子５１２Ｂ，５１３Ｂが並ぶ方向に対して垂直な方向に並んで１対の出力端子５１４Ｂ，５１５Ｂが配置されている。また、ピエゾ抵抗領域５１１Ｃ上には、第２軸部１４ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）に沿った方向に並んで１対の入力端子５１２Ｃ，５１３Ｃが配置されているとともに、１対の入力端子５１２Ｃ，５１３Ｃが並ぶ方向に対して垂直な方向に並んで１対の出力端子５１４Ｃ，５１５Ｃが配置されている。つまり、第２軸部１４ａ上には２つのブリッジ回路を構成する歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃが互いに傾いて形成されている。   On such a piezoresistive region 511B, a pair of input terminals 512B and 513B are arranged side by side in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction). A pair of output terminals 514B and 515B are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the pair of input terminals 512B and 513B are arranged. Further, on the piezoresistive region 511C, a pair of input terminals 512C and 513C are arranged side by side in a direction along the longitudinal direction of the second shaft portion 14a (that is, the X-axis direction), and a pair of input terminals A pair of output terminals 514C and 515C are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the terminals 512C and 513C are arranged. That is, the strain detection elements 51B and 51C constituting the two bridge circuits are formed on the second shaft portion 14a so as to be inclined with respect to each other.

１対の入力端子５１２Ｂ，５１３Ｂおよび１対の入力端子５１２Ｃ，５１３Ｃは、固定部１５に設けられた１対の端子８３ａ，８３ｂおよび１対の端子８５ａ，８５ｂを介して、歪検出素子駆動回路５３に電気的に接続されている。
一方、１対の出力端子５１４Ｂ，５１５Ｂおよび１対の出力端子５１４Ｃ，５１５Ｃは、固定部１５に設けられた１対の端子８３ｃ，８３ｄおよび１対の端子８５ｃ，８５ｄを介して、第１信号処理回路７１および第２信号処理回路７２に電気的に接続されている。 The pair of input terminals 512B and 513B and the pair of input terminals 512C and 513C are connected to the strain detection element driving circuit via the pair of terminals 83a and 83b and the pair of terminals 85a and 85b provided in the fixed portion 15, respectively. 53 is electrically connected.
On the other hand, the pair of output terminals 514B and 515B and the pair of output terminals 514C and 515C are connected to the first signal via the pair of terminals 83c and 83d and the pair of terminals 85c and 85d provided in the fixed portion 15, respectively. The processing circuit 71 and the second signal processing circuit 72 are electrically connected.

このような２つのブリッジ回路を第２軸部１４ａ，１４ｂ上に歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃで構成することにより、可動部である基部１１１の第１の軸周りおよび第２の軸周りの変位を広角度で検出することができるので、外部磁場や温度の影響を受けずに、可動部である基部１１１の第１の軸周りおよび第２の軸周りの挙動をより高精度で検出することができる。   By constructing such two bridge circuits on the second shaft portions 14a and 14b with the strain detection elements 51B, 51C, 52B, and 52C, the first shaft of the base 111 that is the movable portion and the second shaft Since the surrounding displacement can be detected at a wide angle, the behavior around the first axis and the second axis of the base 111 which is a movable part can be detected with higher accuracy without being affected by an external magnetic field or temperature. Can be detected.

なお、本実施形態では、第２軸部１４ａ，１４ｂ上に歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃを配置する構成を例に説明しているが、これに限定されることはなく、歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃ又は歪検出素子５２Ｂ，５２Ｃを第１軸部１２ａ，１２ｂ上に配置する構成でも構わない。また、歪検出素子５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃをシリコン単結晶５０Ｂ，５０Ｃで形成する構成を例に説明しているが、これに限定されることはなく、ポリシリコンで形成する構成でも構わない。   In the present embodiment, the configuration in which the strain detection elements 51B, 51C, 52B, and 52C are arranged on the second shaft portions 14a and 14b is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and strain detection is performed. The elements 51B and 51C or the strain detection elements 52B and 52C may be arranged on the first shaft portions 12a and 12b. In addition, the strain detection elements 51B, 51C, 52B, and 52C have been described as an example of a configuration in which the silicon single crystals 50B and 50C are formed. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which polysilicon is formed may be used. .

以上説明したような光スキャナー１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１０は、それぞれ、例えば、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）のようなイメージング用ディスプレイ等の画像表示装置が備える光スキャナーに好適に適用することができる。このような画像表示装置は、耐衝撃特性に優れ、高い信頼性を有し、高品位な画像を表示することができる。   The optical scanners 1, 1 </ b> A, 1 </ b> B, 1 </ b> C, and 10 described above are provided in an image display device such as an imaging display such as a projector, a head-up display (HUD), and a head-mounted display (HMD). It can be suitably applied to an optical scanner. Such an image display device is excellent in impact resistance, has high reliability, and can display a high-quality image.

＜画像表示装置の実施形態＞
図２２は、本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。図２３は、図２２に示す画像表示装置の制御系を示すブロック図である。なお、図２３において、前述した構成と同様の構成については同一符号を付している。
本実施形態では、画像表示装置の一例として、光スキャナー１をイメージング用ディスプレイの光スキャナーとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンＳの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、Ｘ軸がスクリーンＳの横方向と平行であり、Ｙ軸がスクリーンＳの縦方向と平行である。 <Embodiment of Image Display Device>
FIG. 22 is a diagram schematically showing an embodiment of the image display device of the present invention. 23 is a block diagram showing a control system of the image display apparatus shown in FIG. In FIG. 23, the same reference numerals are given to the same components as those described above.
In the present embodiment, a case where the optical scanner 1 is used as an optical scanner of an imaging display will be described as an example of an image display device. The longitudinal direction of the screen S is referred to as “lateral direction”, and the direction perpendicular to the longitudinal direction is referred to as “vertical direction”. Further, the X axis is parallel to the horizontal direction of the screen S, and the Y axis is parallel to the vertical direction of the screen S.

画像表示装置（プロジェクター）９は、レーザーなどの光を出射する光源装置（光源）９１と、複数のダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃと、光スキャナー１と、光源駆動回路９４と、光検出部９５と、光強度検出回路９６と、制御部６Ａと、トリガー生成部７３とを有している。
トリガー生成部７３は、第２信号処理回路７２から出力された信号に基づいて、水平走査方向の描画開始のためのトリガーを生成するための信号を生成する。このトリガー生成部７３は、例えば、コンパレーターである。 The image display device (projector) 9 includes a light source device (light source) 91 that emits light such as a laser, a plurality of dichroic mirrors 92A, 92B, and 92C, the optical scanner 1, a light source drive circuit 94, and a light detection unit 95. A light intensity detection circuit 96, a control unit 6A, and a trigger generation unit 73.
The trigger generation unit 73 generates a signal for generating a trigger for starting drawing in the horizontal scanning direction based on the signal output from the second signal processing circuit 72. The trigger generation unit 73 is, for example, a comparator.

制御部６Ａは、画像処理部６７と、光源駆動信号生成部６８と、ＡＰＣ制御部６９と、光量目標値記憶部７０とを有している。
画像処理部６７は、画像信号が入力され、その画像信号に基づいて、描画に必要となる描画信号を生成し、その描画信号を、トリガー生成部７３から出力された信号に基づいて、光源駆動信号生成部６８へ出力する。また、画像処理部６７は、垂直走査方向のライン情報をＶ目標値生成部６６へ出力する。 The control unit 6A includes an image processing unit 67, a light source drive signal generation unit 68, an APC control unit 69, and a light amount target value storage unit 70.
The image processing unit 67 receives an image signal, generates a drawing signal necessary for drawing based on the image signal, and drives the light source based on the signal output from the trigger generation unit 73. The signal is output to the signal generator 68. Further, the image processing unit 67 outputs line information in the vertical scanning direction to the V target value generation unit 66.

光源駆動信号生成部６８は、画像処理部６７から出力された描画信号に基づいて、光源駆動回路９４を駆動する駆動信号を生成する。画像処理部６７からの描画信号と光源駆動回路９４のための駆動信号との対応付けは、ＡＰＣ制御部６９からの信号に基づいて、定期的に更新される。
ＡＰＣ制御部６９は、光源装置９１の発光強度と画像信号のデータとの対応が環境変化によらず目標値となるように対応付けを補正するための信号を光源駆動信号生成部６８へ出力する。 The light source drive signal generation unit 68 generates a drive signal for driving the light source drive circuit 94 based on the drawing signal output from the image processing unit 67. The association between the drawing signal from the image processing unit 67 and the driving signal for the light source driving circuit 94 is periodically updated based on the signal from the APC control unit 69.
The APC control unit 69 outputs a signal for correcting the correspondence to the light source driving signal generation unit 68 so that the correspondence between the light emission intensity of the light source device 91 and the data of the image signal becomes the target value regardless of the environmental change. .

光源駆動回路９４は、光源駆動信号生成部６８からの駆動信号に基づいて、光源装置９１を駆動させる駆動電流を生成する。
光強度検出回路９６は、光源装置９１の発光強度を検出するフォトダイオード等の光検出部９５からの出力を信号処理に必要な信号に変換する。この光強度検出回路９６は、例えば、増幅回路、フィルター、ＡＤコンバーター等を含んで構成されている。
光源装置９１は、赤色光を出射する赤色光源装置９１１と、青色光を出射する青色光源装置９１２と、緑色光を出射する緑色光源装置９１３とを備えている。 The light source drive circuit 94 generates a drive current that drives the light source device 91 based on the drive signal from the light source drive signal generation unit 68.
The light intensity detection circuit 96 converts the output from the light detection unit 95 such as a photodiode that detects the light emission intensity of the light source device 91 into a signal necessary for signal processing. The light intensity detection circuit 96 includes, for example, an amplifier circuit, a filter, an AD converter, and the like.
The light source device 91 includes a red light source device 911 that emits red light, a blue light source device 912 that emits blue light, and a green light source device 913 that emits green light.

各ダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃは、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから出射された光を合成する光学素子である。
このような画像表示装置９は、図示しないホストコンピューターからの画像情報（画像信号）に基づいて、光源装置９１（赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３）から出射された光をダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃでそれぞれ合成し、この合成された光が光スキャナー１によって２次元走査され、スクリーンＳ上でカラー画像を形成する。 The dichroic mirrors 92A, 92B, and 92C are optical elements that synthesize light emitted from the red light source device 911, the blue light source device 912, and the green light source device 913, respectively.
Such an image display device 9 receives light emitted from the light source device 91 (red light source device 911, blue light source device 912, green light source device 913) based on image information (image signal) from a host computer (not shown). The light is combined by the dichroic mirrors 92A, 92B, and 92C, and the combined light is two-dimensionally scanned by the optical scanner 1 to form a color image on the screen S.

２次元走査の際、光スキャナー１の可動ミラー部１１のＹ軸周りの回動により光反射部１１４で反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、光スキャナー１の可動ミラー部１１のＸ軸周りの回動により光反射部１１４で反射した光がスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。
なお、図２２中では、ダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃで合成された光を光スキャナー１によって２次元的に走査した後、その光を固定ミラー９３で反射させてからスクリーンＳに画像を形成するように構成されているが、固定ミラー９３を省略し、光スキャナー１によって２次元的に走査された光を直接スクリーンＳに照射してもよい。 During the two-dimensional scanning, the light reflected by the light reflecting portion 114 due to the rotation of the movable mirror portion 11 of the optical scanner 1 around the Y axis is scanned in the horizontal direction of the screen S (main scanning). On the other hand, the light reflected by the light reflecting portion 114 by the rotation of the movable mirror portion 11 of the optical scanner 1 around the X axis is scanned (sub-scanned) in the vertical direction of the screen S.
In FIG. 22, the light synthesized by the dichroic mirrors 92A, 92B, and 92C is scanned two-dimensionally by the optical scanner 1, and then the light is reflected by the fixed mirror 93 and then an image is formed on the screen S. However, the fixed mirror 93 may be omitted, and the screen S may be directly irradiated with light two-dimensionally scanned by the optical scanner 1.

以下に、画像表示装置の応用例について説明する。
＜画像表示装置の応用例１＞
図２４は、本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。
図２４に示すように、画像表示装置９は、携帯用画像表示装置１００に適用することができる。 Hereinafter, application examples of the image display apparatus will be described.
<Application Example 1 of Image Display Device>
FIG. 24 is a perspective view showing an application example 1 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 24, the image display device 9 can be applied to a portable image display device 100.

この携帯用画像表示装置１００は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング１１０と、ケーシング１１０内に内蔵された画像表示装置９とを有している。この携帯用画像表示装置１００により、例えば、スクリーンＳや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。
また、携帯用画像表示装置１００は、所定の情報を表示するディスプレイ１２０と、キーパット１３０と、オーディオポート１４０と、コントロールボタン１５０と、カードスロット１６０と、ＡＶポート１７０とを有している。
なお、携帯用画像表示装置１００は、通話機能、ＧＳＰ受信機能等の他の機能を備えていてもよい。 The portable image display device 100 includes a casing 110 formed with dimensions that can be grasped by a hand, and an image display device 9 built in the casing 110. The portable image display device 100 can display a predetermined image on a predetermined surface such as a screen S or a desk.
In addition, the portable image display device 100 includes a display 120 that displays predetermined information, a keypad 130, an audio port 140, a control button 150, a card slot 160, and an AV port 170.
Note that the portable image display device 100 may have other functions such as a call function and a GSP reception function.

＜画像表示装置の応用例２＞
図２５は、本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。
図２５に示すように、画像表示装置９は、ヘッドアップディスプレイシステム２００に適用することができる。
このヘッドアップディスプレイシステム２００では、画像表示装置９は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ２１０を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ２１０により、フロントガラス２２０に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。
なお、ヘッドアップディスプレイシステム２００は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。 <Application Example 2 of Image Display Device>
FIG. 25 is a perspective view showing an application example 2 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 25, the image display device 9 can be applied to a head-up display system 200.
In the head-up display system 200, the image display device 9 is mounted on a dashboard of an automobile so as to constitute a head-up display 210. With this head-up display 210, a predetermined image such as a guidance display to the destination can be displayed on the windshield 220, for example.
Note that the head-up display system 200 can be applied not only to automobiles but also to aircrafts, ships, and the like.

＜画像表示装置の応用例３＞
図２６は、本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。
図２６に示すように、画像表示装置９は、ヘッドマウントディスプレイ３００に適用することができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０と、眼鏡３１０に搭載された画像表示装置９とを有している。そして、画像表示装置９により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。 <Application Example 3 of Image Display Device>
FIG. 26 is a perspective view showing an application example 3 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 26, the image display device 9 can be applied to a head mounted display 300.
That is, the head mounted display 300 includes glasses 310 and the image display device 9 mounted on the glasses 310. Then, the image display device 9 displays a predetermined image that is visually recognized by one eye on the display unit 320 provided in a portion that is originally a lens of the glasses 310.

表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置９からの情報を上乗せして使用することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つ画像表示装置９を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。 The display unit 320 may be transparent or opaque. When the display unit 320 is transparent, information from the image display device 9 can be used by adding information from the real world.
Note that the head-mounted display 300 may be provided with two image display devices 9 so that images viewed with both eyes may be displayed on the two display units.

以上、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイでは、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。   The optical scanner, the image display device, and the head mounted display of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the optical scanner, the image display device, and the head mounted display of the present invention, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration having the same function, and any other arbitrary configuration is added. You can also.

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、光スキャナーの駆動方式としてムービングマグネット方式を採用した場合を例に説明したが、これに限定されず、ムービングコイル方式を採用した光スキャナーにも本発明を適用できる。また、本発明は、ムービングマグネット方式やムービングコイル方式のような電磁駆動方式に限定されず、例えば、圧電駆動方式、静電駆動方式等の他の駆動方式にも適用可能である。 Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
In the above-described embodiments, the case where the moving magnet method is adopted as the driving method of the optical scanner has been described as an example. Further, the present invention is not limited to an electromagnetic drive method such as a moving magnet method or a moving coil method, and can be applied to other drive methods such as a piezoelectric drive method and an electrostatic drive method.

また、前述した実施形態では、第１軸部が２つ（１対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第１軸部が４つ（２対）以上設けられていてもよい。
また、前述した実施形態では、第２軸部が２つ（１対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第２軸部が４つ（２対）以上であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where two first shaft portions (one pair) are provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, four first shaft portions (two pairs) are provided. It may be provided above.
In the above-described embodiment, the case where two second shaft portions (one pair) are provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, four second shaft portions (two pairs) are provided. It may be the above.

また、前述した実施形態では、第１軸部が２つ（１対）と第２軸部が２つ（１対）と設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第１軸部が２つ（１対）又は第２軸部が２つ（１対）のどちらか一方が設けられ、１軸方向にのみ駆動する構成であっても構わない。   In the above-described embodiment, the case where two first shaft portions (one pair) and two second shaft portions (one pair) are provided has been described as an example. For example, either one of two first shaft portions (one pair) or two second shaft portions (one pair) may be provided and driven in only one axial direction.

また、前述した実施形態では、平面視にて光反射板が第１軸部全体、枠体部全体および第２軸部全体を覆う場合を例に説明したが、平面視にて光反射板が第１軸部の少なくとも一部（可動ミラー部の基部側の端部）が覆われていれば、前述したような光学デバイスの小型化、光反射板の大面積化、光反射板の動撓みの抑制、第１軸部の基部側の端部による迷光の抑制等の効果を奏することができる。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated as an example the case where a light reflecting plate covered the whole 1st axial part, the whole frame part, and the whole 2nd axial part by planar view, a light reflecting plate is planar view. If at least a part of the first shaft part (the end part on the base part side of the movable mirror part) is covered, the optical device as described above can be downsized, the area of the light reflecting plate can be increased, and the light reflecting plate can be flexibly deformed. It is possible to achieve effects such as suppression of stray light and suppression of stray light by the base side end of the first shaft portion.

また、前述した実施形態では、ジルコニア（ＺｒＯ2）やＳＯＩ基板を加工することにより光反射板およびスペーサーを形成した場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、光反射板およびスペーサーを別々の基板から形成してもよい。
また、光反射板と基部との間のスペーサーは、ハンダボールであってもよい。この場合、例えば、光反射板および基部のスペーサー側の面にそれぞれ金属膜を形成しておき、これらの金属膜同士をハンダボールを介して接合すればよい。 In the above-described embodiment, the case where the light reflecting plate and the spacer are formed by processing zirconia (ZrO 2 ) or an SOI substrate is described as an example. However, the present invention is not limited to this. May be formed from separate substrates.
The spacer between the light reflecting plate and the base may be a solder ball. In this case, for example, metal films may be formed on the light reflecting plate and the spacer side surfaces of the base, and these metal films may be bonded to each other via solder balls.

また、前述した実施形態では、光反射板に光反射部が設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、光反射板を省略し、基部（可動部）に光反射部を設けてもよい。
また、歪検出素子の配置、数、形状、大きさ、端子数等は、第２軸部の曲げ変形および捩れ変形を検出し得るものであれば、前述した実施形態に限定されず、公知の歪検出素子を用いることができる。 In the above-described embodiment, the case where the light reflecting portion is provided on the light reflecting plate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the light reflecting plate is omitted, and the base (movable portion) has light. A reflective part may be provided.
Further, the arrangement, number, shape, size, number of terminals, and the like of the strain detection elements are not limited to the above-described embodiment as long as they can detect the bending deformation and the torsional deformation of the second shaft portion. A strain detection element can be used.

また、前述した実施形態では、１対の第２軸部のそれぞれに歪検出素子を配置した場合を例に説明したが、変形例として、１対の第２軸部の一方のみに、第２軸部の曲げ変形および捩れ変形を検出する歪検出素子が設けられていてもよい。この場合、例えば、第１信号処理部が歪検出素子の検出信号から捩れ成分を除去するフィルターを備え、第２信号処理部が歪検出素子の検出信号から曲げ成分を除去するフィルターを備えていればよい。   In the above-described embodiment, the case where the strain detection element is arranged in each of the pair of second shaft portions has been described as an example. However, as a modification, only one of the pair of second shaft portions has the second A strain detecting element for detecting bending deformation and torsional deformation of the shaft portion may be provided. In this case, for example, the first signal processing unit may include a filter that removes the twist component from the detection signal of the strain detection element, and the second signal processing unit may include a filter that removes the bending component from the detection signal of the strain detection element. That's fine.

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…光学デバイスとしての光スキャナー、４…電圧印加部、６，６Ａ…制御部、９…画像表示装置、１０…光学デバイスとしての光スキャナー、１１…可動ミラー部、１２ａ，１２ｂ…第１軸部、１３…枠体部、１４ａ，１４ｂ…第２軸部、１５…固定部、２０…被覆層、２１…永久磁石、３１…コイル、３２…磁心、４１…第１の電圧発生部、４２…第２の電圧発生部、４３…電圧重畳部、４３ａ…加算器、５１，５１Ａ，５２，５２Ａ…歪検出素子、５３…歪検出素子駆動回路、５４…歪検出素子、６１…Ｈ検出部、６２…Ｖ検出部、６３…Ｈ制御部、６４…Ｖ制御部、６５…Ｈ目標値記憶部、６６…Ｖ目標値生成部、６７…画像処理部、６８…光源駆動信号生成部、６９…ＡＰＣ制御部、７０…光量目標値記憶部、７１…第１信号処理回路、７２…第２信号処理回路、７３…トリガー生成部、８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ…端子、９１…光源装置、９２Ａ…ダイクロイックミラー、９２Ｂ…ダイクロイックミラー、９２Ｃ…ダイクロイックミラー、９３…固定ミラー、９４…光源駆動回路、９５…光検出部、９６…光強度検出回路、１００…携帯用画像表示装置、１１０…ケーシング、１１１…可動部としての基部、１１２…スペーサー、１１３…光反射板、１１４…光反射部、１１５…硬質層、１２０…ディスプレイ、１３０…キーパット、１３１…リブ、１４０…オーディオポート、１５０…コントロールボタン、１６０…カードスロット、１７０…ポート、２００…ヘッドアップディスプレイシステム、２１０…ヘッドアップディスプレイ、２２０…フロントガラス、３００…ヘッドマウントディスプレイ、３１０…眼鏡、３２０…表示部、５１１…ピエゾ抵抗領域、５１１Ａ…ピエゾ抵抗領域、５１２，５１３…端子、５１２Ａ，５１３Ａ…入力端子、５１４Ａ，５１５Ａ…出力端子、７１１，７１２，７１３…抵抗素子、７１４…処理部、９１１…赤色光源装置、９１２…青色光源装置、９１３…緑色光源装置、Ｓ…スクリーン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 1C ... Optical scanner as optical device, 4 ... Voltage application part, 6, 6A ... Control part, 9 ... Image display apparatus, 10 ... Optical scanner as optical device, 11 ... Movable mirror part, 12a , 12b ... first shaft portion, 13 ... frame body portion, 14a, 14b ... second shaft portion, 15 ... fixing portion, 20 ... covering layer, 21 ... permanent magnet, 31 ... coil, 32 ... magnetic core, 41 ... first Voltage generating unit, 42 ... second voltage generating unit, 43 ... voltage superimposing unit, 43a ... adder, 51, 51A, 52, 52A ... strain detecting element, 53 ... strain detecting element driving circuit, 54 ... strain detecting element , 61 ... H detection unit, 62 ... V detection unit, 63 ... H control unit, 64 ... V control unit, 65 ... H target value storage unit, 66 ... V target value generation unit, 67 ... image processing unit, 68 ... light source Drive signal generation unit, 69 ... APC control unit, 70 ... light quantity target value storage unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st signal processing circuit, 72 ... 2nd signal processing circuit, 73 ... Trigger production | generation part, 81a, 81b, 82a, 82b, 83a, 83b, 83c, 83d, 84a, 84b, 84c, 84d ... terminal, 91 ... Light source device, 92A ... Dichroic mirror, 92B ... Dichroic mirror, 92C ... Dichroic mirror, 93 ... Fixed mirror, 94 ... Light source drive circuit, 95 ... Light detection unit, 96 ... Light intensity detection circuit, 100 ... Portable image display device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Casing, 111 ... Base as a movable part, 112 ... Spacer, 113 ... Light reflecting plate, 114 ... Light reflecting part, 115 ... Hard layer, 120 ... Display, 130 ... Keypad, 131 ... Rib, 140 ... Audio port, 150 ... Control button, 160 ... Card slot, 170 ... Port, 200 ... Head Display system, 210 ... head-up display, 220 ... front glass, 300 ... head mounted display, 310 ... glasses, 320 ... display unit, 511 ... piezoresistive area, 511A ... piezoresistive area, 512,513 ... terminal, 512A , 513A ... input terminal, 514A, 515A ... output terminal, 711,712,713 ... resistive element, 714 ... processing section, 911 ... red light source device, 912 ... blue light source device, 913 ... green light source device, S ... screen.

Claims (9)

光反射性を有する光反射部が設けられ、かつ、第１の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記可動部と前記枠体部とを接続する第１軸部と、
固定部と、
前記枠体部と前記固定部とを接続する第２軸部と、を備え、
前記可動部と前記第１軸部と前記第２軸部とがジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で形成されていることを特徴とする光学デバイス。 A movable part provided with a light reflecting part having light reflectivity and swingable about a first axis;
A frame portion swingable around a second axis intersecting the first axis;
A first shaft portion connecting the movable portion and the frame body portion;
A fixed part;
A second shaft portion that connects the frame body portion and the fixed portion;
The optical device, wherein the movable portion, the first shaft portion, and the second shaft portion are formed of an oxide of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y). 光反射性を有する光反射部が設けられ、かつ、第１の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記可動部と前記枠体部とを接続する第１軸部と、
固定部と、
前記枠体部と前記固定部とを接続する第２軸部と、を備え、
前記可動部と前記第１軸部と前記第２軸部との外周部がジルコニウム（Ｚｒ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）もしくはイットリウム（Ｙ）の酸化物で覆われていることを特徴とする光学デバイス。 A movable part provided with a light reflecting part having light reflectivity and swingable about a first axis;
A frame portion swingable around a second axis intersecting the first axis;
A first shaft portion connecting the movable portion and the frame body portion;
A fixed part;
A second shaft portion that connects the frame body portion and the fixed portion;
An optical device, wherein outer peripheral portions of the movable portion, the first shaft portion, and the second shaft portion are covered with an oxide of zirconium (Zr), aluminum (Al), or yttrium (Y). 前記第１軸部および前記第２軸部には歪検出素子が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein a strain detection element is disposed on the first shaft portion and the second shaft portion. 前記歪検出素子はブリッジ回路で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 3, wherein the strain detection element includes a bridge circuit. 前記歪検出素子は２つのブリッジ回路で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 3, wherein the strain detection element includes two bridge circuits. 前記２つのブリッジ回路は互いに傾いていることを特徴とする請求項５に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 5, wherein the two bridge circuits are inclined with respect to each other. 前記歪検出素子はポリシリコンで形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 3, wherein the strain detection element is made of polysilicon. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学デバイスと、
光を出射する光源と、を備え、
前記光源から出射した光を前記光反射部で反射し、画像を表示することを特徴とする画像表示装置。 The optical device according to any one of claims 1 to 7,
A light source that emits light,
An image display device characterized in that light emitted from the light source is reflected by the light reflecting portion to display an image. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学デバイスと、
光を出射する光源と、を備え、
前記光源から出射した光を前記光反射部で反射し、画像を虚像として表示することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The optical device according to any one of claims 1 to 7,
A light source that emits light,
A head-mounted display, wherein light emitted from the light source is reflected by the light reflecting portion and an image is displayed as a virtual image.
JP2015234475A 2015-12-01 2015-12-01 Optical device, image display device, and head mount display Pending JP2017102232A (en)

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