JP6451078B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
[構成の説明]
第1実施形態の光走査装置1は、反射部3と、支持部5と、一対の梁部材7と、一対の外側駆動部9とを備えている(図1〜図7参照)。
外周部11は矩形の枠であり、その枠内に、円板状の内周部13及び内側駆動部17が配置されている。外周部11は、その外側の両端において、一対の梁部材7に接続している。梁部材7は棒状の部材である。一対の梁部材7は、内周部13の中心を通る一直線(以下、A軸18とする)上に配置されている。
また、外側駆動部9に設けられたリブの数は、2個に限らず、1個、或いは、3個以上であっても良い。
第1実施形態の光走査装置1は、以下の方法で製造することができる。まず、Siから成る厚さ350μmの支持層、SiO2から成る厚さ2μmの中間酸化膜、及びSiから成る厚さ10μmの活性層を積層したSOIウエハを用意する。
次に、このSOIウエハを選択的にエッチングすることで、支持部5(突出部5A,5Bを含む)、梁部材7、基板31,45、第1,第2リブ57,58、接続部9A、外周部11、反射部内梁部材15、及び内周部13を含む一体の部材を形成する。
第1実施形態の光走査装置1の動作を、図1,図5〜図7に基づき説明する。一対の端子55に、それぞれ、第1駆動信号源101を接続し、60Hzの駆動信号S1を印加する。駆動信号S1により、外側駆動部9における圧電薄膜47,49が図5に示すように屈曲する。反射部3の上端3Aは外側駆動部9の接続部9Aに接続しているので、外側駆動部9の上述した屈曲により、反射部3の上端3Aは、図1における紙面の表側(図5における上下方向)に変位する。
また、一対の端子43のうちの一方に、第2駆動信号源103を直接接続するとともに、他方の端子43に、位相反転回路105を介して第2駆動信号源103を接続する。この結果、一対の端子43のうちの一方には、30kHzの駆動信号S2が印加され、他方の端子43には、駆動信号S2とは逆位相の駆動信号S3が印加される。駆動信号S2,S3により、内側駆動部17が、高速で図6,図7に示すように屈曲し、内周部13に、反射部内梁部材15(B軸21)を中心軸とする捩れ振動を行わせる。この振動は共振振動である。
[第2実施形態]
[構成の説明]
第2実施形態の光走査装置1は、第1実施形態と同様、反射部3と、支持部5と、一対の外側駆動部9とを備えているが、梁部材7を備えていない点や、支持部5や外側駆動部9の構成において第1実施形態と相違している(図8,図9参照)。
支持部5は、第1実施形態と同様、矩形の枠であり、その枠内に、反射部3、及び一対の外側駆動部9が配置されているが、一対の突出部5A,5Bが設けられていない点で第1実施形態と相違する。
具体的には、例えば、L1=L2<L3<L4や、L1=L2=L3<L4等としても良い(換言すれば、各リブ配置間隔を、下端側に位置する他のリブ配置間隔と同じ長さか、又は、該リブ配置間隔よりも長くし、且つ、少なくとも1つのリブ配置間隔を、下端側に位置する他のリブ配置間隔よりも長くしても良い)。
また、外側駆動部9に設けられたリブの数は、3個に限らず、2個以下、或いは、4個以上であっても良い。
第2実施形態の光走査装置1は、以下の方法で製造することができる。まず、第1実施形態と同様のSOIウエハを用意し、次に、反射面19と、反射部3の駆動部材23,25,27,29における圧電薄膜と、外側駆動部9における圧電薄膜47と、配線41,53と、端子43,55とをSOIウエハの片面に製膜する。
第2実施形態の光走査装置1の動作を、図8に基づき説明する。一対の端子55に、それぞれ、第1駆動信号源101を接続し、60Hzの駆動信号S1を印加する。駆動信号S1により、外側駆動部9における圧電薄膜47が、第1実施形態と同様にして屈曲する(図5参照)。反射部3の上端3Aは外側駆動部9の接続部9Aに接続しているので、外側駆動部9の上述した屈曲により、反射部3の上端3Aは、図8における紙面の表側に変位する。
また、一対の端子43のうちの一方に、第2駆動信号源103を直接接続するとともに、他方の端子43に、位相反転回路105を介して第2駆動信号源103を接続する。この結果、一対の端子43のうちの一方には、30kHzの駆動信号S2が印加され、他方の端子43には、駆動信号S2とは逆位相の駆動信号S3が印加される。駆動信号S2,S3により、内側駆動部17が、第1実施形態と同様にして屈曲し(図6,図7参照)、内周部13に、反射部内梁部材15(B軸21)を中心軸とする捩れ振動を行わせる。この振動は共振振動である。
[第3実施形態]
第3実施形態の光走査装置1は、第2実施形態と同様の構成を有しているが、各外側駆動部9の裏側に設けられた第1〜第3リブ57〜59が圧電薄膜として構成されている点で、第2実施形態と相違している。すなわち、第1〜第3リブ57〜59は、第1,第2実施形態の圧電薄膜と同様、上部電極57a〜59a、PZT膜57b〜59b、及び下部電極57c〜59cを積層した構造を有する(図10参照)。なお、第1〜第3リブ57〜59に設けられたPZT膜57b〜59bは、外側駆動部9に設けられたPZT膜よりも厚くなっていても良い。
このとき、第2実施形態と同様、支持部5、内周部13の一部、及び外周部11は、支持層、中間酸化膜、及び活性層を有する。一方、上述した基板、接続部9A、反射部内梁部材15、及び内周部13の一部は活性層から成る。
第1〜第3実施形態の光走査装置1によれば、反射部3では、反射面19を高周波数でB軸21中心に捩れ振動させるため、内側駆動部17を構成する駆動部材23,25,27,29は、30kHzの駆動信号S2,S3により高速で屈曲変形する。このため、反射部3の左右両側に位置する一対の外側駆動部9にA軸18方向の共振振動(B軸21中心の捩れ振動の周波数の1/n(n=1,2,…)の周波数の共振振動)が生じ、走査軌跡が乱れる恐れがある。
(1)第1実施形態の光走査装置1の各外側駆動部9には、長手方向に沿った1本のスリット51が設けられているが、長手方向に沿った2本以上のスリットを設ける構成としても良い。また、スリット51は、変形部9Bの長手方向と同じ長さを有し、変形部9Bの上端から下端にわたって配されている。しかしながら、これに限らず、スリットの長さを、変形部9Bの長手方向よりも長くしても良いし、短くしても良い。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
また、各リブは、外側駆動部9における変形部9Bの短手方向と同じ長さを有しており、変形部9Bの左端から右端にかけて配されている。しかしながら、これに限らず、リブの長さを変形部9Bの短手方向よりも短くし、変形部9Bの左右方向の中央や、変形部9Bの左端又は右端よりの位置にリブを配しても良い。
(3)また、第1〜第3実施形態の光走査装置1では、反射部3の左右両側に一対の外側駆動部9が配されている。しかしながら、これに限らず、反射部3の片側に第1〜第3実施形態と同様に構成された1つの外側駆動部9を配し、該外側駆動部9により反射部3にA軸18を中心とした捩れ振動を生じさせる構成としても良い。
[特許請求の範囲との対応]
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。
Claims (7)
- 光ビームを反射させる反射面(19)と、屈曲変形することで、前記反射面に、第1の方向に延びる第1の軸(21)を中心とした捩れ振動を行わせる第1の駆動部(17)と、を有する反射部(3)と、
屈曲変形することで、前記反射部に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の軸(18)を中心とした捩れ振動を行わせる第2の駆動部(9B)と、
を備え、
前記第2の駆動部は、板状に形成されており、前記第2の方向に延びるリブが設けられていること、
を特徴とする光走査装置(1)であって、
前記第2の駆動部は、当該第2の駆動部における一方の面に配された圧電素子により、屈曲変形可能に構成されており、
前記リブは、前記第2の駆動部の他方の面に設けられており、当該リブの両端が前記一方の面に配された圧電素子の変位する方向とは反対の方向に変位するように屈曲変形する圧電素子を有すること、
を特徴とする光走査装置。 - 光ビームを反射させる反射面(19)と、屈曲変形することで、前記反射面に、第1の方向に延びる第1の軸(21)を中心とした捩れ振動を行わせる第1の駆動部(17)と、を有する反射部(3)と、
屈曲変形することで、前記反射部に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の軸(18)を中心とした捩れ振動を行わせる第2の駆動部(9B)と、
を備え、
前記第2の駆動部は、板状に形成されており、前記第2の方向に延びるリブが設けられていること、
を特徴とする光走査装置(1)であって、
前記第2の駆動部における前記第2の方向に直交する方向の一端を上端とすると共に、他端を下端とし、
隣接する前記リブの間隔、前記第2の駆動部における前記上端と、該上端に隣接する前記リブとの間隔、及び、前記第2の駆動部における前記下端と、該下端に隣接する前記リブとの間隔を、リブ配置間隔とし、
少なくとも2つの前記リブ配置間隔は、異なる長さであること、
を特徴とする光走査装置。 - 請求項2に記載の光走査装置において、
前記下端を支持することで、前記第2の駆動部が屈曲変形した際に、前記上端が変位するようにする支持部(5)をさらに備え、
前記リブ配置間隔は、前記下端側に位置する他の前記リブ配置間隔と同じ長さであるか、又は、該リブ配置間隔よりも長く、
少なくとも1つの前記リブ配置間隔は、前記下端側に位置する他の前記リブ配置間隔よりも長いこと、
を特徴とする光走査装置。 - 光ビームを反射させる反射面(19)と、屈曲変形することで、前記反射面に、第1の方向に延びる第1の軸(21)を中心とした捩れ振動を行わせる第1の駆動部(17)と、を有する反射部(3)と、
屈曲変形することで、前記反射部に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の軸(18)を中心とした捩れ振動を行わせる第2の駆動部(9B)と、
を備え、
前記第2の駆動部は、板状に形成されており、前記第2の方向に延びるリブが設けられていること、
を特徴とする光走査装置(1)であって、
前記第2の駆動部における前記第2の方向に直交する方向の一端を上端とすると共に、他端を下端とし、
前記下端を支持することで、前記第2の駆動部が屈曲変形した際に、前記上端が変位するようにする支持部(5)をさらに備え、
前記第2の駆動部には、複数の前記リブが配されており、
前記リブは、該上端側に位置する他の前記リブと同じ重さであるか、又は、該他のリブよりも重く、
少なくとも1つの前記リブは、該上端側に位置する他の前記リブよりも重いこと、
を特徴とする光走査装置。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記第2の駆動部には、前記第1の方向に延びるスリット(51)が形成されていること、
を特徴とする光走査装置。 - 請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記リブは、前記第2の方向に対面する前記第2の駆動部の一端から他端にかけて形成されていること、
を特徴とする光走査装置。 - 請求項2から請求項6のうちのいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記第2の駆動部は、当該第2の駆動部における一方の面に配された圧電素子により、屈曲変形可能に構成されており、
前記リブは、前記第2の駆動部における圧電素子が配されていない面に配されていること、
を特徴とする光走査装置。
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