KR20130040794A - 광학 반사 소자 - Google Patents

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신스케 나카조노
도시아키 호리에
소이치로 히라오카
유타 야마모토
마사키 다다
가즈키 고마키
시게오 후루카와
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파나소닉 주식회사
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Abstract

광학 반사 소자는 프레임체와, 프레임체에 접속된 외측단을 갖는 지그재그형 진동부와, 지그재그형 진동부의 내측단에 지지된 미러부를 구비한다. 지그재그형 진동부는 교대로 연결되는 복수의 만곡부와 복수의 진동판을 갖는 지그재그 형상을 갖는다. 복수의 만곡부의 각각의 만곡부의 곡률은, 내측단에 따라 가까운 적어도 하나의 만곡부의 곡률보다 작다. 이 광학 반사 소자에서는, 미러부의 편향각을 크게 할 수 있다.

Description

광학 반사 소자{OPTICAL REFLECTION ELEMENT}
본 발명은 헤드업 디스플레이나 헤드마운트 디스플레이 등의 화상 투영 장치에 이용되는 광학 반사 소자에 관한 것이다.
압전 구동식의 광학 반사 소자에 있어서, 투영 화상의 해상도를 높이기 위해서 고주파 구동부를 고주파화하여도, 미러부의 소정의 편향각을 확보할 수 있는 광학 반사 소자가 바람직하다.
그 요망에 부응하는 하나의 방법으로서 지그재그형 진동부를 이용한 광학 반사 소자가 알려져 있다.
도 6은 특허문헌 1에 기재된 종래의 광학 반사 소자(501)의 사시도이다. 광학 반사 소자(501)의 고주파 구동부(502)는 미러부(30)와, 미러부(30)를 거쳐서 서로 대향하는 한쌍의 지그재그형 진동부(31)와, 한쌍의 지그재그형 진동부(31) 및 미러부(30)의 외주를 둘러싸는 프레임체(32)를 구비하고 있다. 한쌍의 지그재그형 진동부(31)의 각각의 일단은 미러부(30)에 연결한다. 한쌍의 지그재그형 진동부(31)의 각각의 타단은 프레임체(32)에 연결한다. 지그재그형 진동부(31) 상에는, 하부 전극과 하부 전극 상에 마련된 압전체와, 압전체 상에 마련된 상부 전극을 갖는 구동부가 마련되어 있다. 하부 전극과 상부 전극을 거쳐서 압전체에 교류 전압을 인가하여 공진 구동함으로써, 지그재그형 진동부(31)의 일단에 연결시킨 미러부(30)를 요동시키고 있다.
고주파 구동부(502)의 진동부(31)를 지그재그 형상으로 함으로써, 진동부(31)의 변위는 축적되고, 또한 공진 구동을 이용함으로써, 보다 저전압으로 미러부(30)의 편향각을 크게 할 수 있어서, 소정의 편향각을 확보할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2009-93120 호 공보
종래의 광학 반사 소자(501)에서는, 미러부(30)를 크게 요동시키려고 하면, 지그재그형 진동부(31)의 만곡부가 파괴하는 경우가 있어, 실질적으로는 미러부(30)의 편향각을 그만큼 확대할 수 없다.
광학 반사 소자는 프레임체와, 프레임체의 내측에 접속된 외측단을 갖는 지그재그형 진동부와, 지그재그형 진동부의 내측단에 지지된 미러부를 구비한다. 지그재그형 진동부는 교대(交互)로 연결하는 복수의 만곡부와 복수의 진동판을 갖는 지그재그 형상을 갖는다. 복수의 만곡부의 각각의 만곡부의 곡률은 내측단에 보다 가까운 적어도 하나의 만곡부의 곡률보다 작다.
이 광학 반사 소자에서는, 미러부의 편향각을 크게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자의 사시도,
도 2는 도 1에 도시하는 광학 반사 소자의 고주파 구동부의 사시도,
도 3a는 도 2에 도시하는 고주파 구동부의 중요부 사시도,
도 3b는 도 3a에 도시하는 고주파 구동부의 선 3B-3B에 있어서의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자의 동작을 도시하는 사시도,
도 5a는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 광학 반사 소자의 고주파 구동부의 중요부 사시도,
도 5b는 도 5a에 도시하는 고주파 구동부의 선 5B-5B에 있어서의 단면도,
도 6은 종래의 광학 반사 소자의 사시도.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)의 사시도이다. 광학 반사 소자(1)는 프레임체(2)와, 프레임체(2)에 접속된 지그재그형 진동부(103, 203)와, 지그재그형 진동부(103, 203)에 지지되어 있는 프레임체(4)와, 프레임체(4)에 접속된 지그재그형 진동부(105, 205)와, 지그재그형 진동부(105, 205)에 지지된 미러부(6)를 구비한다. 프레임체(2)는 직사각형 프레임 형상을 갖고, 중앙 공간(2P)을 거쳐서 대향하는 부분(102, 202)을 갖는다. 부분(102, 202)은 직사각형 프레임 형상의 단변이다. 프레임체(2)는 탑재대(1001A)에 고정되도록 구성되어 있다. 지그재그형 진동부(103, 203)는 프레임체(2)의 부분(102, 202)에 접속되어 지지되어 있는 외측단(103B, 203B)과, 외측단(103B, 203B)의 반대측인 내측단(103A, 203A)을 각각 갖는다. 지그재그형 진동부(103, 203)는 외측단(103B, 203B)으로부터 내측단(103A, 103B)까지 진동축(S2)을 따라서 지그재그 형상으로 연장된다. 프레임체(4)는 직사각형 프레임 형상을 갖고, 중앙 공간(4P)을 거쳐서 서로 대향하는 부분(104, 204)을 갖는다. 부분(104, 204)은 직사각형 프레임 형상의 단변이다. 프레임체(4)는 지그재그형 진동부(103, 203)의 내측단(103A, 203A)에 접속되어 지지되며, 진동축(S2)을 중심으로 요동하는 가동 프레임체이다. 지그재그형 진동부(105, 205)는 프레임체(4)의 부분(104, 204)에 접속되어 지지되어 있는 외측단(105B, 205B)과, 외측단(105B, 205B)의 반대측인 내측단(105A, 205A)을 각각 갖는다. 지그재그형 진동부(105, 205)는 외측단(105B, 205B)으로부터 내측단(105A, 105B)까지, 진동축(S2)과 직각인 진동축(S1)을 따라서 지그재그 형상으로 연장된다. 미러부(6)는 지그재그형 진동부(105, 205)의 내측단(105A, 205A)에 접속되어 지지되며, 진동축(S1)을 중심으로 요동한다. 프레임체(4)가 진동축(S2)을 중심으로 요동하므로, 미러부(6)는 진동축(S1, S2)을 중심으로 요동한다. 지그재그형 진동부(103, 203)와 프레임체(4)는 저주파수로 진동하는 저주파 구동부(1001C)를 구성한다. 지그재그형 진동부(105, 205)와 미러부(6)는 저주파 구동부(1001C)보다 높은 주파수로 진동하는 고주파 구동부(1001B)를 구성한다.
도 2는 도 1에 도시하는 광학 반사 소자(1)의 고주파 구동부(1001B)의 사시도이다. 지그재그형 진동부(105)는 만곡하고 있는 만곡부(107A 내지 107F)와, 만곡부(107A 내지 107F)와 교대로 마련되어 만곡부(107A 내지 107F)를 지그재그 형상으로 연결하는 직선 형상을 갖는 진동판(108A 내지 108E)을 갖는다. 만곡부(107A 내지 107F)는 이 순서로 내측단(105A)으로부터 외측단(105B)을 향하는 방향으로 지그재그형 진동부(105)를 따라서 배열되며, 진동축(S1)의 양측에 위치한다. 내측단(105A)으로부터 외측단(105B)을 향함에 따라 만곡부(107A 내지 107F)의 곡률을 작게 하고 있다. 실시형태 1에서는, 만곡부(107A, 107B, 107C, 107D, 107E, 107F)의 곡률은 각각 0.0264㎛-1, 0.0231㎛-1, 0.0213㎛-1, 0.0201㎛-1, 0.0196㎛-1, 0.0196㎛-1이다.
마찬가지로, 지그재그형 진동부(205)는 만곡하고 있는 만곡부(207A 내지 207F)와, 만곡부(207A 내지 207F)와 교대로 마련되어 만곡부(207A 내지 207F)를 지그재그 형상으로 연결하는 직선 형상을 갖는 진동판(208A 내지 208E)을 갖는다. 만곡부(207A 내지 207F)는 이 순서로 내측단(205A)으로부터 외측단(205B)을 향하는 방향으로 지그재그형 진동부(205)를 따라서 배열되며, 진동축(S1)의 양측에 위치한다. 내측단(205A)으로부터 외측단(205B)을 향함에 따라 만곡부(207A 내지 207F)의 곡률을 작게 하고 있다. 실시형태 1에서는, 만곡부(207A, 207B, 207C, 207D, 207E, 207F)의 곡률은 각각 만곡부(107A, 107B, 107C, 107D, 107E, 107F)와 동일한 0.0264㎛-1, 0.0231㎛-1, 0.0213㎛-1, 0.0201㎛-1, 0.0196㎛-1, 0.0196㎛-1이다.
만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 내주와 외주는 원호 형상이나 타원호 형상 등의 완만하게 굽혀지는 형상을 갖는다.
도 3a는 도 2에 도시하는 고주파 구동부(1001B)의 중요부 사시도이다. 지그재그형 진동부(105)의 진동판(108A 내지 108E)은 진동축(S1)을 따라서 배열되고, 그들 진동판(108A, 108C, 108E)에는 번갈아가면서 압전 액추에이터(9)가 배치되어 있다. 압전 액추에이터(9)가 마련되어 있지 않은 진동판(108B, 108D)에는 배선(15)이 마련되어 있다. 배선(15)은 진동판(108A, 108C, 108E)에 각각 마련되어 있는 압전 액추에이터(9)의 상부 전극(14)을 연결한다. 마찬가지로, 지그재그형 진동부(205)의 진동판(208A 내지 208E)은 진동축(S1)을 따라서 배열되고, 그들 진동판(208A, 208C, 208E)에는 번갈아가면서 압전 액추에이터(9)가 배치되어 있다. 압전 액추에이터(9)가 마련되어 있지 않은 진동판(208B, 208D)에는 배선(15)이 마련되어 있다. 배선(15)은 진동판(208A, 208C, 208E)에 각각 마련되어 있는 압전 액추에이터(9)의 상부 전극(14)을 연결한다. 상부 전극(14)의 폭은 배선(15)보다 넓다.
도 3b는 도 3a에 도시하는 고주파 구동부(1001B)의 선 3B-3B에 있어서의 단면도이다. 지그재그형 진동부(105, 205)는 실리콘 기판(10)과, 실리콘 기판(10) 상에 마련된 실리콘 산화막(11)으로 이루어지는 기재(100)와, 기재(100) 상에 마련된 액추에이터(9)와, 액추에이터(9)의 상부 전극(14)을 접속하는 배선(15)으로 구성되어 있다. 지그재그형 진동부(105(205)), 즉 기재(100)의 표면(100A) 상에는 하부 전극(12)이 마련되어 있다. 하부 전극(12) 상에는 압전체(13)가 마련되어 있다. 압전 액추에이터(9)는, 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)에 있어서, 하부 전극(12)과, 압전체(13)와, 압전체(13) 상에 마련된 상부 전극(14)으로 이루어진다. 진동판(108B, 108D, 208B, 208D)에 있어서, 배선(15)은 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 실리콘 기판(10)과 실리콘 산화막(11)은 절연성을 갖는 표면(100A)을 갖는 기재(100)를 구성한다. 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)에는 상부 전극(14)이 형성되어 있다. 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)과 서로 이웃하는 진동판(108B, 108D, 208B, 208D)에 있어서, 압전체(13) 상에는 상부 전극(14)보다 폭이 좁은 배선(15)이 형성되어 있다.
또한, 실시형태 1에 있어서의 지그재그형 진동부(105, 205)에서는, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F), 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E)에 기재(100) 상방에 압전체(13)가 마련되어 있다. 그러나, 압전체(13)는 적어도 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)에 마련되어 있으면 좋고, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)에는 마련되지 않아도 좋다. 이 경우, 액추에이터(9)의 상부 전극(14)을 접속하는 배선(15)과 하부 전극(12) 사이에 절연층을 마련함으로써 배선(15)과 하부 전극(12) 사이의 단락을 방지한다.
광학 반사 소자(1)의 기재(100)로서 본 실시형태 1은 실리콘 기판(10)과 실리콘 산화막(11)을 이용했지만, 금속, 유리 또는 세라믹 기판 등의 탄성, 기계적 강도 및 높은 영률을 갖는 재료로 구성하는 것이 생산성의 관점으로부터 바람직하다. 예를 들면, 금속, 수정, 유리, 석영 또는 세라믹 재료를 이용하는 것이 기계적 특성과 입수성의 관점으로부터 바람직하다. 또한, 실리콘 이외에, 티탄, 스테인리스, 엘린바(elinvar), 황동 합금 등의 금속을 이용하면, 진동 특성, 가공성이 뛰어난 광학 반사 소자(1)를 실현할 수 있다. 기재(100)가 절연성을 갖는 경우에는, 그 표면에 실리콘 산화막(11) 등의 절연막을 마련할 필요는 없다.
압전체(13)에 이용하는 압전체 재료로서는, 티탄산 지르콘산연(PZT) 등의 높은 압전 정수를 갖는 재료가 바람직하다. 이 경우, 하부 전극(12)으로서 백금을 이용하는 것에 의해, 압전체(13)의 결정성을 향상시킬 수 있다. 상부 전극(14)으로서는, 티탄/금 등을 이용할 수 있다.
실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다.
우선 처음에, 기재(100)로서 두께가 약 0.5㎜의 실리콘 기판(10)을 준비하고, 실리콘 기판(10) 상에 절연막으로서 실리콘 산화막(11)을 형성한다. 그리고, 실리콘 산화막(11) 상에 스퍼터링법 또는 증착법 등의 박막 프로세스를 이용하여 하부 전극(12)을 적층한다. 이 때, 실리콘 기판(10)의 두께는 바꾸어도 좋다. 두께를 바꾸는 것에 의해, 고유 주파수를 조정할 수 있다.
그 후, 하부 전극(12) 상에 스퍼터링법 등에 의해서 압전체(13)를 형성한다. 이 때, 압전체(13)와 하부 전극(12) 사이에는, Pb와 Ti를 포함한 산화물 유전체로 이루어지는 배향 제어층을 형성하는 것이 바람직하고, PLMT로 이루어지는 배향 제어층을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해서, 압전체(13)의 결정 배향성이 보다 높아지고, 압전 특성이 뛰어난 압전 액추에이터(9)를 형성할 수 있다.
다음에, 압전체(13) 상에 티탄막을 형성하고, 티탄막 상에 금막을 형성함으로써 상부 전극(14)과 배선(15)으로 되는 티탄/금막을 형성한다.
이 때, 금막인 하층의 티탄막은 PZT 박막 등의 압전체(13)와의 밀착력을 높이기 위해 형성하고 있으며, 티탄 이외에 크롬 등의 금속을 이용할 수 있다. 이것에 의해서, 압전체(13)와의 밀착성이 뛰어나고, 또한 금 전극과는 강고한 확산층을 형성하고 있으므로, 밀착 강도가 높은 압전 액추에이터(9)를 형성할 수 있다.
또한, 실시형태 1에서는, 백금의 하부 전극(12)의 두께는 0.2㎛, 압전체(13)의 두께는 3.5㎛, 상부 전극(14)의 티탄막의 두께는 0.01㎛이며, 금막의 두께는 0.3㎛이다.
다음에, 하부 전극(12), 압전체(13), 상부 전극(14) 및 배선(15)을 포토리소그래피 기술을 이용하여 에칭하고, 패터닝한다.
이 때, 상부 전극(14) 및 배선(15)을 에칭하는 에칭액으로서는 요오드/요오드화 칼륨 혼합 용액과 수산화 암모늄, 과산화 수소 혼합 용액으로 이루어지는 에칭액을 이용하여, 상부 전극(14) 및 배선(15)의 소정의 전극 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 하부 전극(12), 압전체(13)를 에칭하는 방법으로서는, 드라이 에칭법과 웨트 에칭법 중 어느 하나의 방법, 또는 이들을 조합한 방법 등을 이용할 수 있다.
드라이 에칭법이면 탄화 플루오르계의 에칭 가스, 또는 SF6 가스 등을 이용할 수 있다.
그 이외, 압전체(13)를, 비산(沸酸), 질산, 초산(酢酸) 및 과산화 수소의 혼합 용액을 이용하여 웨트 에칭하고, 패터닝하고, 그 후 드라이 에칭에 의해서 하부 전극(12)을 에칭하여 패터닝해도 좋다.
다음에, XeF2 가스를 이용하여 실리콘 기판(10)을 등방적으로 드라이 에칭하는 것에 의해서 불필요한 부분을 제거하고, 기재(100)를 패터닝함으로써, 도 1에 도시하는 형상의 광학 반사 소자(1)를 형성할 수 있다.
또한, 실리콘 기판(10)을 보다 고정밀도로 에칭하는 경우는, 실리콘의 이방성을 이용한 드라이 에칭이 바람직하다. 이 경우는, 에칭을 촉진하는 SF6 가스와 에칭을 억제하는 C4F8 가스의 혼합 가스를 이용하거나, 또는 이들 가스를 교대로 전환하여 이용하는 것에 의해, 표면에 직각 방향으로 직선적으로 에칭할 수 있다.
이상과 같은 제조 방법에 의하여, 소형이며, 고정밀도의 광학 반사 소자(1)를 일괄하여 효율적으로 제작할 수 있다.
실시형태 1에서는, 미러부(6), 지그재그형 진동부(105, 205), 지그재그형 진동부(103, 203), 프레임체(4), 프레임체(2)의 기재를, 실리콘 기판(10)[기재(100)]으로부터 일체적으로 형성한다. 이것에 의해서, 안정된 진동 특성과 생산성이 뛰어난 광학 반사 소자(1)를 실현할 수 있다.
또한, 미러부(6)는 기재(100)의 표면을 경면 연마하는 것에 의해서도 형성할 수 있지만, 빛의 반사 특성이 뛰어난 금이나 은, 알루미늄 등의 금속 박막을 기재(100)의 표면에 미러막으로서 형성하여도 좋다. 실시형태 1에서는, 상부 전극(14)으로 하여 금막을 형성하므로, 이 금막을 그대로 미러막으로서 이용할 수 있어서, 광학 반사 소자(1)의 생산 효율을 높일 수 있다.
실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)의 동작에 대하여 하기에 설명한다.
우선, 도 3b에 도시하는 지그재그형 진동부(105, 205)의 하부 전극(12)을 접지하고, 상부 전극(14)에는, 광학 반사 소자(1)의 공진 주파수에 상당하는 주파수(30㎑)의 교류 전압을 인가한다.
교류 전압의 인가에 의해, 도 3a에 도시하는 폭이 넓은 상부 전극(14)이 배치되어 있는 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)에서는, 하부 전극(12)과 상부 전극(14) 사이에 끼워진 압전체(13)에 전압이 인가된다. 이것에 의해, 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E)은 서로 반대 방향으로 교대로 볼록 상태로 만곡하도록 변위한다.
이 때, 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)에 인접한 진동판(108B, 108D, 208B, 208D)에 배치되어 있는 배선(15)에도 상부 전극(14)과 동일한 교류 전압이 인가된다. 그러나, 배선(15)은 상부 전극(14)보다 폭이 좁기 때문에, 진동판(108B, 108D, 208B, 208D)에 배치된 압전체(13)에는 전압이 대부분 인가되지 않는다. 따라서, 진동판(108B, 108D, 208B, 208D)은, 공진의 원리에 의해, 서로 이웃하는 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)과 180도 다른 반대 방향으로 변위한다.
실시형태 1에서는, 1개의 상부 전극(14)에서, 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E)과 서로 이웃하는 진동판이 180도 다른 방향으로 변위한다. 따라서, 지그재그형 진동부(105, 205)에서는, 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E)의 수가 증가하는데 따라서, 외측단(105B, 205B)으로부터 진동축(S1)의 주위에서 변위가 축적되고, 1개의 상부 전극(14)에서도 내측단(105A, 205A)이 크게 변위하여 요동한다.
또한, 실시형태 1에서는, 압전 액추에이터(9)에 교류 전압을 인가하여 공진시키므로, 진동판(108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E)의 진동의 반주기마다 만곡하는 방향이 역으로 되어, 변위량도 배증한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 지그재그형 진동부(105, 205)의 내측단(105A, 205A)에 미러부(6)가 연결되어 있으므로, 지그재그형 진동부(105, 205)의 진동 에너지가 미러부(6)에 전파되어, 미러부(6)가 진동축(S1)을 중심으로 요동한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 저주파 구동부(1001C)를 구성하는 지그재그형 진동부(103, 203)의 진동축(S2)은 지그재그형 진동부(105, 205)의 진동축(S1)과 직교한다. 지그재그형 진동부(103, 203)는 지그재그형 진동부(105, 205)와 동일한 구조, 동일한 동작을 실행하는 것에 의해 진동축(S2)을 중심으로 프레임체(4)를 요동시킬 수 있어서, 프레임체(4)를 거쳐서 진동축(S2)을 중심으로 미러부(6)를 요동시킬 수 있다. 실시형태 1에서는, 1㎑의 주파수로 진동축(S2)을 중심으로 프레임체(4)와 미러부(6)를 공진 요동한다.
도 4는 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)의 동작을 도시하는 사시도이며, 투영 장치(1001)를 도시한다. 투영 장치(1001)는 광학 반사 소자(1)와, 광학 반사 소자(1)의 미러부(6)에 입사광(19)을 입사시키는 광원(18)과, 광학 반사 소자(1)를 탑재하여 고정하는 탑재대(1001A)를 구비한다. 광원(18)으로부터 미러부(6)에 입사한 입사광(19)은 미러부(6)에서 반사되어 반사광(20)이 되며, 반사광(20)은 스크린(21)에 도달한다. 미러부(6)가 진동축(S2)을 중심으로 요동함으로써 반사광(20)을 낮은 주파수로 수직 방향으로 움직이고, 미러부(6)가 진동축(S1)을 중심으로 요동함으로써 반사광(20)을 수직 방향보다 높은 주파수로 수평 방향으로 움직여, 반사광(20)을 2축 주사할 수 있다. 미러부(6)에 의해 수직 방향과 수평 방향으로 움직인 반사광(20)은 스크린(21)을 주사하여 스크린(21)에 화상(22)을 투영할 수 있다. 또한, 미러부(6)가 수직 방향에 의해 낮은 주파수로 반사광(20)을 움직임으로써 화상(22)의 해상도를 높일 수 있다.
지그재그형 진동부(105, 205)가 진동하는 진동축(S1)과 지그재그형 진동부(103, 203)가 진동하는 진동축(S2)은 미러부(6) 상의 점(6C)(도 1 참조)에서 교차하고 있다. 따라서, 미러부(6)의 점(6C)은 광원(18)이나 탑재대(1001A), 스크린(21)에 대하여 변위하지 않는 부동점이 된다. 점(6C)에 입사광(19)을 입사함으로써, 입사광(19)과 반사광(20)의 광로 길이가 일정하게 되어, 고정밀의 화상(22)을 투영할 수 있다.
광학 반사 소자(1)는 큰 각도로 미러부(6)를 요동시킬 수 있다. 따라서, 광학 반사 소자(1)와 스크린(21)의 거리를 바꾸지 않는 경우는, 고해상도의 화상(22)의 면적을 확대할 수 있다. 또한, 화상(22)의 면적을 바꾸지 않는 경우에는, 광학 반사 소자(1)와 스크린(21)의 거리를 줄일 수 있다. 따라서, 광학 반사 소자(1)를, 예를 들면 헤드업 디스플레이나 헤드마운트 디스플레이 등의 투영 장치(1001)에 이용함으로써, 전자 기기를 소형으로 하면서, 영상을 대화면으로 투영할 수 있다.
또한, 고주파 구동부(1001B)의 구조를 구비하고 저주파 구동부(1001C)를 갖지 않는 투영 장치는 1개의 진동축(S1)을 중심으로 미러부(6)를 요동하므로, 반사광을 1축 주사시킬 수 있다. 이것은, 예를 들면 레이저 프린트 등에 이용할 수 있다.
도 6에 도시하는 종래의 광학 반사 소자(501)에서는, 미러부(30)를 크게 요동시키려고 하면, 지그재그형 진동부(31)의 만곡부가 파괴하는 경우가 있다. 지그재그형 진동부(31)의 각각의 만곡부에 가해지는 변위 응력에 편향이 있어, 진동을 반복함으로써, 가장 큰 변위 응력을 받는 만곡부로부터 열화하여 그 만곡부가 파손된다. 그 때문에, 지그재그형 진동부(31)를 이용한 종래의 광학 반사 소자(501)에서는, 실질적으로는 미러부(30)의 편향각을 그만큼 확대할 수 없다.
실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)에서는, 지그재그형 진동부(105, 205)의 진동축(S1)의 양측의 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)에 있어서, 내측단(105A, 205A)으로부터 외측단(105B, 205B)을 향함에 따라 곡률을 작게 한다. 이것에 의해, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 파괴를 억제할 수 있다.
구체적으로는, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)에 있어서, 내측단(105A, 205A)으로부터 외측단(105B, 205B)을 향함에 따라 곡률을 작게 한다. 이것에 의해, 고주파 구동부(1001B)의 지그재그형 진동부(105, 205)에 있어서, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)에 가해지는 변위 응력의 편향을 저감하여, 균등하게 되도록 분산시켜, 파괴 한계의 변위 응력을 저감할 수 있다. 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 곡률이 작을수록, 거기에 가해지는 변위 응력은 작아진다. 지그재그형 진동부(105, 205)의 외측단(105B, 205B)은 내측단(105A, 205A)보다 움직이기 어렵기 때문에, 진동축(S1)을 중심으로 요동할 때에 의해 큰 변위 응력이 가해진다. 보다 큰 변위 응력이 가해지는 외측단(105B, 205B)에 의해 가까운 만곡부의 곡률을 내측단(105A, 205A)에 의해 가까운 만곡부의 곡률에 비해 작게 함으로써, 변위 응력의 편향을 저감할 수 있다.
이것에 의해, 고주파 구동부(1001B)의 구동 주파수를 높게 해도, 미러부(6)의 편향각을 증대하는 것이 가능하게 된다.
또한, 실시형태 1의 광학 반사 소자(1)에서는, 공진 구동을 이용하는 경우에서도 공진 주파수를 저하시키는 일이 없이, 미러부(6)의 한계 편향각을 증대시킬 수 있다. 즉, 구동 주파수를 높게 하려고 하면 편향각이 작아지고, 편향각을 증대시키려고 하면 공진 주파수가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 지그재그형 진동부(105, 205)를 길게 함으로써, 편향각을 증대시킬 수 있지만, 광학 반사 소자(1)의 사이즈가 커질 뿐만 아니라, 공진 주파수가 저하한다. 또한, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 곡률을 균등하게 작게 하는, 또는 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 폭을 균등하게 작게 하는 것도 미러부(6)의 편향각을 증대시킬 수 있지만, 공진 주파수가 저하한다.
그러나, 실시형태 1의 광학 반사 소자(1)에서는, 만곡부(107A 내지 107F, 207A 내지 207F)의 곡률을 전술가 같이 설정함으로써, 사이즈나 공진 주파수를 바꾸지 않고 미러부(6)의 한계 편향각을 증대시킬 수 있다.
구체적으로는, 실시형태 1에서는, 만곡부(107A, 207A)의 내주의 곡률을 0.0264㎛-1로 설정하고, 만곡부(107B, 207B)의 내주의 곡률을 0.0231㎛-1로 설정하며, 만곡부(107C, 207C)의 내주의 곡률을 0.0213㎛-1로 설정하고, 만곡부(107D, 207D)의 내주의 곡률을 0.0201㎛-1로 설정하며, 만곡부(107E, 207E)의 곡률을 0.0196㎛-1로 설정하고, 만곡부(107F, 207F)의 곡률을 0.0196㎛-1로 설정한다. 이와 같이, 지그재그형 진동부(105, 205)를 따라서 외측단(105B, 205B)에 따라 가까이 위치하는 만곡부의 곡률을 서서히 작게 함으로써, 소자 사이즈나 공진 주파수(30㎑)를 바꾸지 않고, 미러부(6)가 큰 한계 편향각(±12.6도)을 확보할 수 있다.
예를 들면, 만곡부의 내주의 곡률을 일률적으로 0.01428㎛-1로 한 비교예의 광학 반사 소자의 미러부의 한계 편향각은 ±9.5도이다. 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)에서는, 비교예로부터 소자 사이즈나 공진 주파수(30㎑)를 바꾸지 않고, 미러부(6)의 한계 편향각을 30% 정도 증대시킬 수 있다. 이것에 의해서는, 화상(22)의 고해상도화와 면적 확대를 동시에 실현할 수 있는 것이며, 전자기기의 소형화나 성능을 향상시킨다.
실시형태 1에 있어서는, 지그재그형 진동부(103, 203)를 1㎑로 구동하여 요동 진동시키고, 또한 지그재그형 진동부(105, 205)를 30㎑로 구동하여 요동 진동시킨다. 이들 구동 주파수에 대해서는, 이것에 한정되는 것이 아니고, 지그재그형 진동부(103, 203)가 저속으로 구동되어 요동 진동하고, 지그재그형 진동부(105, 205)가 지그재그형 진동부(103, 203)보다 고속으로 구동되어 요동 진동한다.
상술과 같이, 프레임체(4)는 서로 대향하는 2개의 부분(104, 204)을 갖는다. 지그재그형 진동부(103)는, 프레임체(4)의 내측에 있어서 프레임체(4)의 부분(104, 204) 중 한쪽에 접속된 외측단(105B)과, 외측단(105B)의 반대측인 내측단(105A)을 갖는다. 지그재그형 진동부(205)는, 프레임체(4)의 내측에 있어서 프레임체(4)의 2개의 부분(104, 204)의 다른쪽에 접속된 외측단(205B)과, 외측단(205B)의 반대측인 내측단(205A)을 갖는다. 미러부(6)는 지그재그형 진동부(105, 205)의 내측단(105A, 205A)에 지지되어 있다. 지그재그형 진동부(105)는 외측단(105B)과 내측단(105A) 사이에 교대로 연결하는 복수의 만곡부(107A 내지 107F)와 복수의 진동판(108A 내지 108E)을 갖는 지그재그 형상을 갖는다. 지그재그형 진동부(205)는 외측단(205B)과 내측단(205A) 사이에 교대로 연결되는 복수의 만곡부(207A 내지 207F)와 복수의 진동판(108A 내지 108E)을 갖는 지그재그 형상을 갖는다. 복수의 만곡부(107A 내지 107F)의 각각의 만곡부의 곡률은, 복수의 만곡부(107A 내지 107F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(105A)에 따라 가까운 적어도 하나의 만곡부의 곡률보다 작다. 복수의 만곡부(107A 내지 107F)의 각각의 만곡부의 곡률은, 복수의 만곡부(107A 내지 107F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(105A)에 따라 가까운 모든 1개 이상의 만곡부의 곡률보다 크지 않아도 좋다. 복수의 만곡부(207A 내지 207F)의 각각의 만곡부의 곡률은, 복수의 만곡부(207A 내지 207F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(205A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 곡률보다 작다. 특히, 복수의 만곡부(107A 내지 107F)의 각각의 만곡부의 내주의 곡률은, 복수의 만곡부(107A 내지 107F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(105A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 내주의 곡률보다 작다. 특히, 복수의 만곡부(207A 내지 207F)의 각각의 만곡부의 내주의 곡률은, 복수의 만곡부(207A 내지 207F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(205A)에 따라 가까운 적어도 하나의 만곡부의 내주의 곡률보다 작다. 복수의 만곡부(207A 내지 207F)의 각각의 만곡부의 내주의 곡률은, 복수의 만곡부(207A 내지 207F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(205A)에 따라 가까운 모든 1개 이상의 만곡부의 내주의 곡률보다 크지 않아도 좋다.
지그재그형 진동부(105)를 진동시키는 압전 액추에이터(9)는 지그재그형 진동부(105)를 구성하는 기재(100) 상에 마련된 하부 전극(12)과, 하부 전극(12) 상에 마련된 압전체(13)와, 압전체(13) 상에 마련된 적어도 하나의 상부 전극(14)을 갖는다. 하부 전극(12)은 복수의 진동판(108A 내지 108E)과, 복수의 진동판(108A 내지 108E)에 기재(100) 상에 마련되어 있다. 압전체(13)는 복수의 진동판(108A 내지 108E)과 복수의 만곡부(107A 내지 107F)에 하부 전극(12) 상에 마련되어 있다. 상부 전극(14)은 복수의 진동판(108A 내지 108E)의 적어도 하나에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 지그재그형 진동부(205)를 진동시키는 압전 액추에이터(9)는 지그재그형 진동부(205)를 구성하는 기재(100) 상에 마련된 하부 전극(12)과, 하부 전극(12) 상에 마련된 압전체(13)와, 압전체(13) 상에 마련된 적어도 하나의 상부 전극(14)을 갖는다. 하부 전극(12)은 복수의 진동판(208A 내지 208E)과, 복수의 만곡부(207A 내지 207F)에 기재(100) 상에 마련되어 있다. 압전체(13)는 복수의 진동판(208A 내지 208E)과 복수의 만곡부(207A 내지 207F)에 하부 전극(12) 상에 마련되어 있다. 상부 전극(14)은 복수의 진동판(208A 내지 208E)의 적어도 하나에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다.
지그재그형 진동부(105)는 진동축(S1)을 중심으로 요동하도록 진동한다. 복수의 만곡부(107A 내지 107F)는 진동축(S1)의 양측에 위치한다. 복수의 만곡부(107A 내지 107F)의 각각의 만곡부의 곡률은, 지그재그형 진동부(105)를 따르며 복수의 만곡부(107A 내지 107F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(105A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 곡률보다 작다. 특히, 복수의 만곡부(107A 내지 107F)의 각각의 만곡부의 내주의 곡률은, 지그재그형 진동부(105)를 따르며 복수의 만곡부(107A 내지 107F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(105A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 내주의 곡률보다 작다. 지그재그형 진동부(205)는 진동축(S1)을 중심으로 요동하도록 진동한다. 복수의 만곡부(207A 내지 207F)는 진동축(S1)의 양측에 위치한다. 복수의 만곡부(207A 내지 207F)의 각각의 만곡부의 곡률은, 지그재그형 진동부(205)를 따르며 복수의 만곡부(207A 내지 207F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(205A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 곡률보다 작다. 특히, 복수의 만곡부(207A 내지 207F)의 각각의 만곡부의 내주의 곡률은, 지그재그형 진동부(205)를 따르며 복수의 만곡부(207A 내지 207F) 중 그 만곡부에 비하여 내측단(205A)에 따라 가까운 어느 만곡부의 내주의 곡률보다 작다. 지그재그형 진동부(105)의 복수의 만곡부(107A 내지 107F)에 있어서, 지그재그형 진동부(105)를 따르며 외측단(105B)에 의해 가까운 만곡부의(특히 내주의) 곡률을 보다 작게 한다. 또한, 지그재그형 진동부(205)의 복수의 만곡부(207A 내지 207F)에 있어서, 지그재그형 진동부(205)를 따라서 외측단(205B)에 따라 가까운 만곡부의(특히 내주의) 곡률을 보다 작게 한다.
지그재그형 진동부(105)의 복수의 진동판(108A 내지 108E)은 진동축(S1)을 따라서 배열되어 있다. 지그재그형 진동부(205)의 복수의 진동판(208A 내지 208E)을 진동축(S1)을 따라서 배열되어 있다. 복수의 상부 전극(14)은 배열된 복수의 진동판(108A 내지 108E) 중 번갈아가면서 진동판(108A, 108C, 108E)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 마찬가지로, 복수의 상부 전극(14)은 배열된 복수의 진동판(208A 내지 208E) 중 번갈아가면서 진동판(208A, 208C, 208E)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다.
배선(15)은 복수의 진동판(108A 내지 108E) 중 복수의 상부 전극(14)이 마련되지 않은 진동판(108B, 108D)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되며, 복수의 상부 전극(14)을 연결한다. 배선(15)은 복수의 진동판(208A 내지 208E) 중 복수의 상부 전극(14)이 마련되지 않은 진동판(208B, 208D)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되며, 복수의 상부 전극(14)을 연결한다.
프레임체(2)는 서로 대향하는 2개의 부분(102, 202)을 갖는다. 지그재그형 진동부(103)는 프레임체(2)의 2개의 부분(102, 202) 중 한쪽에 접속된 외측단(103B)과, 외측단(103B)의 반대측에 위치하여 프레임체(4)를 지지하는 내측단(103A)을 갖는다. 지그재그형 진동부(203)는 프레임체(2)의 2개의 부분(102, 202) 중 다른쪽에 접속된 외측단(203B)과, 외측단(203B)의 반대측에 위치하며 프레임체(4)를 지지하는 내측단(203A)을 갖는다.
실시형태 1에서는, 고주파 구동부(1001B)를 중심으로 설명했지만, 저주파 구동부(1001C)를 구성하는 지그재그형 진동부(103, 203)도 지그재그형 진동부(105, 205)와 만곡부의 곡률에 관하여 동일한 구조로 함으로써, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 지그재그형 진동부(103, 203)의 외측단(103B, 203B)은 탑재대(1001A)에 고정되도록 구성되어 있으므로, 내측단(103A, 203A) 보다 움직이기 어려워, 진동시에 보다 강한 응력이 가해진다. 지그재그형 진동부(103, 203)의 복수의 만곡부의 내주와 외주는 원호 형상이나 타원호 형상 등의 완만하게 굽혀지는 형상을 갖는다. 지그재그형 진동부(103)의 복수의 만곡부에 있어서, 지그재그형 진동부(103)를 따라서 외측단(103B)에 따라 가까운 만곡부의(특히 내주의) 곡률을 보다 작게 한다. 또한, 지그재그형 진동부(203)의 복수의 만곡부에 있어서, 지그재그형 진동부(203)를 따라서 외측단(203B)에 따라 가까운 만곡부의(특히 내주의) 곡률을 보다 작게 한다. 즉, 지그재그형 진동부(103)의 복수의 만곡부의 각각의 만곡부의(특히 내주의) 곡률은, 복수의 만곡부 중 그 만곡부에 비하여 내측단(103A)에 따라 가까운 어느 만곡부의(특히 내주의) 곡률보다 작게 한다. 또한, 지그재그형 진동부(203)의 복수의 만곡부의 각각의 만곡부의(특히 내주의) 곡률은, 복수의 만곡부 중 그 만곡부에 비하여 내측단(203A)에 따라 가까운 어느 만곡부의(특히 내주의) 곡률보다 작게 한다. 이것에 의해, 각 만곡부에 가해지는 응력을 균등하게 할 수 있어서, 진동축(S2)을 중심으로 보다 큰 각도로 미러부(6)를 요동시킬 수 있다.
또한, 실시형태 1에서는, 지그재그형 진동부(103, 203)와 지그재그형 진동부(105, 205)의 진동판의 수는 5개이지만, 이것보다 적어도, 많아도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 프레임체(2, 4)와 지그재그형 진동부(103, 203)나 지그재그형 진동부(105, 205)의 접속 위치에 대해서도, 진동축(S1, S2) 상이라도, 그 이외라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
도 5a는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 광학 반사 소자(1)의 고주파 구동부(1001B)의 중요부 사시도이다. 도 5b는 도 5a에 도시하는 고주파 구동부(1001B)의 선 5B-5B에 있어서의 단면도이다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 실시형태 1에 있어서의 고주파 구동부(1001B)와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여한다. 도 5a 및 도 5b에 도시하는 실시형태 2에 있어서의 고주파 구동부(1001B)에서는, 지그재그형 진동부(105, 205)의 압전체(13) 상에 상부 전극(14)과 모니터 전극(16)이 교대로 배치되어 있다.
구체적으로는, 모니터 전극(16)은, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 상부 전극(14)과 동일하게 압전체(13) 상에 적층되어 있다. 진동판(108A 내지 108E) 중 번갈아가면서 진동판(108A, 108C, 108E)에 있어서, 압전체(13) 상에 상부 전극(14)이 마련되어 있다. 진동판(108B, 108D)에 있어서, 모니터 전극(16)은 배선(15)과 함께 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 진동판(108B, 108D)에 있어서, 모니터 전극(16)을 연결하는 배선(17)이 상부 전극(14)과 함께 압전체(13) 상에 배치되어 있다.
마찬가지로, 모니터 전극(16)은 상부 전극(14)과 마찬가지로 압전체(13) 상에 적층되어 있다. 진동판(208A 내지 208E) 중 교대로 진동판(208A, 208C, 208E)에 있어서, 압전체(13) 상에 상부 전극(14)이 마련되어 있다. 진동판(208B, 208D)에 있어서, 모니터 전극(16)은 배선(15)과 함께 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 진동판(208B, 208D)에 있어서, 모니터 전극(16)을 연결하는 배선(17)이 상부 전극(14)과 함께 압전체(13) 상에 배치되어 있다. 모니터 전극(16)의 폭은 배선(15, 17)보다 넓다. 상부 전극(14)의 폭은 배선(15, 17)보다 넓다.
모니터 전극(16)은 압전체(13)의 변형을 전기 신호로 검지할 수 있으며, 지그재그형 진동부(105, 205)의 진동에 따른 신호를 출력한다. 상부 전극(14)과 모니터 전극(16)이 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E)에 있어서 교대로 배치됨으로써, 모니터 전극(16)이 출력하는 신호는 상부 전극(14)에 인가되는 교류 전압과는 역위상이 된다. 따라서, 이 신호를 피드백 회로를 거쳐서 상부 전극(14)에 입력함으로써, 지그재그형 진동부(105, 205)를 고정밀도로 자체 구동시킬 수 있다.
실시형태 2에서는, 도 1에 도시하는 실시형태 1에 있어서의 광학 반사 소자(1)와 마찬가지로 압전 액추에이터(9)는 진동판(108A 내지 108E, 208A 내지 208E) 중 번갈아가면서 배치되어 있다. 따라서, 지그재그형 진동부(105, 205)로 둘러지는 배선(15, 17)이 접속되는 전극의 수는 모니터 전극(16)과 상부 전극(14)을 합해서 2개이면 좋다. 따라서, 전극의 수의 증대를 억제할 수 있어서, 소형의 광학 반사 소자(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
전술과 같이, 복수의 상부 전극(14)을 연결하는 복수의 배선(15)은, 복수의 진동판(108A 내지 108E) 중 복수의 상부 전극(14)이 마련되지 않은 복수의 진동판(108B, 108D)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 지그재그형 진동부(105)의 진동에 따른 신호를 출력하는 복수의 모니터 전극(16)은, 복수의 진동판(108A 내지 108E) 중 배선(15)이 마련되어 있는 복수의 진동판(108B, 108D)에 있어서 압전체(13) 상에 배선(15)과 함께 각각 마련되어 있다. 복수의 상부 전극(14)을 연결하는 복수의 배선(15)은, 복수의 진동판(208A 내지 208E) 중 상부 전극(14)이 마련되어 있지 않은 복수의 진동판(208B, 208D)에 있어서 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 지그재그형 진동부(205)의 진동에 따른 신호를 출력하는 복수의 모니터 전극(16)은, 복수의 진동판(208A 내지 208E) 중 배선(15)이 마련되어 있는 복수의 진동판(208B, 208D)에 있어서, 압전체(13) 상에 배선(15)과 함께 각각 마련되어 있다. 복수의 모니터 전극(16)을 연결하는 배선(17)은, 복수의 진동판(108A 내지 108E) 중 복수의 상부 전극(14)의 적어도 하나가 마련되어 있는 진동판(108C(108E))에 있어서, 압전체(13) 상에 마련되어 있다. 복수의 모니터 전극(16)을 연결하는 배선(17)은, 복수의 진동판(208A 내지 208E) 중 복수의 상부 전극(14)의 적어도 하나가 마련되어 있는 진동판(208C(208E))에 있어서, 압전체(13) 상에 마련되어 있다.
또한, 저주파 구동부(1001C)를 구성하는 지그재그형 진동부(103, 203)에도 압전 액추에이터(9)와 모니터 전극(16), 배선(15, 17)을 갖는 동일한 구성으로 함으로써, 고주파 구동부(1001B)와 동일한 동작 및 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서의 광학 반사 소자는 미러부의 진폭각 증대, 해상도 향상이 가능하며, 헤드업 디스플레이나 헤드마운트 디스플레이, 레이저 프린트 등의 화상 투영 장치에 적용할 수 있다.
2 : 프레임체(제 2 프레임체)
4 : 프레임체(제 1 프레임체)
6 : 미러부
9 : 압전 액추에이터(제 1 압전 액추에이터, 제 2 압전 액추에이터)
12 : 하부 전극(제 1 하부 전극, 제 2 하부 전극)
13 : 압전체(제 1 압전체, 제 2 압전체)
14 : 상부 전극(제 1 상부 전극, 제 2 상부 전극)
15 : 배선(제 1 배선, 제 2 배선)
16 : 모니터 전극
17 : 배선(제 3 배선, 제 4 배선)
103 : 지그재그형 진동부(제 3 지그재그형 진동부)
105 : 지그재그형 진동부(제 1 지그재그형 진동부)
107A 내지 107F : 만곡부(제 1 만곡부)
108A 내지 108E : 진동판(제 1 진동판)
203 : 지그재그형 진동부(제 4 지그재그형 진동부)
205 : 지그재그형 진동부(제 2 지그재그형 진동부)
207A 내지 207F : 만곡부(제 2 만곡부)
208A 내지 208E : 진동판(제 2 진동판)
S1 : 진동축(제 1 진동축)
S2 : 진동축(제 2 진동축)

Claims (9)

  1. 서로 대향하는 2개의 부분을 갖는 제 1 프레임체와,
    상기 제 1 프레임체의 내측에 있어서 상기 제 1 프레임체의 상기 2개의 부분 중 한쪽에 접속된 제 1 외측단과, 상기 제 1 외측단의 반대측인 제 1 내측단을 갖는 제 1 지그재그형 진동부와,
    상기 제 1 프레임체의 내측에 있어서 상기 제 1 프레임체의 상기 2개의 부분의 다른쪽에 접속된 제 2 외측단과, 상기 제 2 외측단의 반대측인 제 2 내측단을 갖는 제 2 지그재그형 진동부와,
    상기 제 1 지그재그형 진동부의 상기 제 1 내측단과 상기 제 2 지그재그형 진동부의 상기 제 2 내측단에 지지된 미러부를 구비하고,
    상기 제 1 지그재그형 진동부는, 상기 제 1 외측단과 상기 제 1 내측단 사이에 교대로 연결되는 복수의 제 1 만곡부와 복수의 제 1 진동판을 갖는 지그재그 형상을 갖고,
    상기 제 2 지그재그형 진동부는, 상기 제 2 외측단과 상기 제 2 내측단 사이에 교대로 연결되는 복수의 제 2 만곡부와 복수의 제 2 진동판을 갖는 지그재그 형상을 갖고,
    상기 복수의 제 1 만곡부의 각각의 제 1 만곡부의 곡률은, 상기 복수의 제 1 만곡부 중 상기 각각의 제 1 만곡부에 비하여 상기 제 1 내측단에 따라 가까운 적어도 하나의 제 1 만곡부의 곡률보다 작으며,
    상기 복수의 제 2 만곡부의 각각의 제 2 만곡부의 곡률은, 상기 복수의 제 2 만곡부 중 상기 각각의 제 2 만곡부에 비하여 상기 제 2 내측단에 따라 가까운 적어도 하나의 제 2 만곡부의 곡률보다 작은
    광학 반사 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 진동판에 걸쳐서 상기 제 1 지그재그형 진동부 상에 마련된 제 1 하부 전극과,
    상기 복수의 제 1 진동판에 걸쳐서 상기 제 1 하부 전극 상에 마련된 제 1 압전체와,
    상기 복수의 제 1 진동판의 적어도 하나에 대하여 상기 제 1 압전체 상에 마련된 적어도 하나의 제 1 상부 전극을 갖고,
    상기 제 1 지그재그형 진동부를 진동시키는 제 1 압전 액추에이터와;
    상기 복수의 제 2 진동판에 걸쳐서 상기 제 2 지그재그형 진동부 상에 마련된 제 2 하부 전극체와,
    상기 복수의 제 2 진동판에 걸쳐서 상기 제 2 하부 전극 상에 마련된 제 2 압전체와,
    상기 복수의 제 2 진동판의 적어도 하나에 대하여 상기 제 2 압전체 상에 마련된 적어도 하나의 제 2 상부 전극을 갖고,
    상기 제 2 지그재그형 진동부를 진동시키는 제 2 압전 액추에이터를 더 구비하는
    광학 반사 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지그재그형 진동부는 제 1 진동축을 중심으로 요동하도록 진동하고,
    상기 복수의 제 1 만곡부는 상기 제 1 진동축의 양측에 위치하며,
    상기 복수의 제 1 만곡부의 각각의 제 1 만곡부의 곡률은, 상기 제 1 지그재그형 진동부를 따라서 상기 복수의 제 1 만곡부 중 상기 각각의 제 1 만곡부보다 상기 제 1 내측단에 가까운 적어도 하나의 제 1 만곡부의 곡률보다 작고,
    상기 제 2 지그재그형 진동부는 상기 제 1 진동축을 중심으로 요동하도록 진동하며,
    상기 복수의 제 2 만곡부는 상기 제 1 진동축의 양측에 위치하고,
    상기 복수의 제 2 만곡부의 각각의 제 2 만곡부의 곡률은, 상기 제 2 지그재그형 진동부를 따라서 상기 복수의 제 2 만곡부 중 상기 각각의 제 2 만곡부보다 상기 제 2 내측단에 가까운 적어도 하나의 제 2 만곡부의 곡률보다 작은
    광학 반사 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지그재그형 진동부의 상기 복수의 제 1 진동판은 상기 제 1 진동축을 따라 배열되어 있으며,
    상기 적어도 하나의 제 1 상부 전극은, 상기 배열된 복수의 제 1 진동판 중 번갈아가면서 상기 제 1 압전체 상에 마련된 복수의 제 1 상부 전극을 포함하고,
    상기 제 2 지그재그형 진동부의 상기 복수의 제 2 진동판은 상기 제 1 진동축을 따라 배열되어 있으며,
    상기 적어도 하나의 제 2 상부 전극은, 상기 배열된 복수의 제 2 진동판 중 번갈아가면서 상기 제 2 압전체 상에 마련된 복수의 제 2 상부 전극을 포함하는
    광학 반사 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 진동판 중 상기 복수의 제 1 상부 전극이 마련되어 있지 않은 제 1 진동판에 있어서 상기 제 1 압전체 상에 마련되어 상기 복수의 상부 전극을 연결하는 제 1 배선과,
    상기 복수의 제 2 진동판 중 상기 복수의 제 2 상부 전극이 마련되어 있지 않은 제 2 진동판에 있어서 상기 제 2 압전체 상에 마련되어 상기 복수의 제 2 상부 전극을 연결하는 제 2 배선을 더 구비하는
    광학 반사 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 진동판 중 상기 복수의 제 1 상부 전극이 마련되어 있지 않은 복수의 제 1 진동판에 있어서 상기 제 1 압전체 상에 마련되어, 상기 복수의 제 1 상부 전극을 연결하는 복수의 제 1 배선과,
    상기 복수의 제 1 진동판 중 상기 제 1 배선이 마련되어 있는 상기 복수의 제 1 진동판에 있어서 상기 제 1 압전체 상에 상기 복수의 제 1 배선과 함께 각각 마련되어, 상기 제 1 지그재그형 진동부의 진동에 따른 신호를 출력하는 복수의 제 1 모니터 전극과,
    상기 복수의 제 2 진동판 중 상기 복수의 제 2 상부 전극이 마련되어 있지 않은 복수의 제 2 진동판에 있어서 상기 제 2 압전체 상에 마련되어, 상기 복수의 제 2 상부 전극을 연결하는 복수의 제 2 배선과,
    상기 복수의 제 2 진동판 중 상기 제 2 배선이 마련되어 있는 복수의 제 2 진동판에 있어서, 상기 제 2 압전체 상에 상기 복수의 제 2 배선과 함께 각각 마련되어, 상기 제 2 지그재그형 진동부의 진동에 따른 신호를 출력하는 복수의 제 2 모니터 전극과,
    상기 복수의 제 1 진동판 중 상기 복수의 제 1 상부 전극의 적어도 하나가 마련되어 있는 제 1 진동판에 있어서 상기 제 1 압전체 상에 마련되어, 상기 복수의 제 1 모니터 전극을 연결하는 제 3 배선과,
    상기 복수의 제 2 진동판 중 상기 복수의 제 2 상부 전극의 적어도 하나가 마련되어 있는 제 2 진동판에 있어서 상기 제 2 압전체 상에 마련되어, 상기 복수의 제 2 모니터 전극을 연결하는 제 4 배선을 더 구비하는
    광학 반사 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    서로 대향하는 2개의 부분을 갖는 제 2 프레임체와,
    상기 제 2 프레임체의 상기 2개의 부분 중 한쪽에 접속된 제 3 외측단과, 상기 제 3 외측단의 반대측에 위치하여 상기 제 1 프레임체를 지지하는 제 3 내측단을 갖는 제 3 지그재그형 진동부와,
    상기 제 2 프레임체의 상기 2개의 부분 중 다른쪽에 접속된 제 4 외측단과, 상기 제 4 외측단의 반대측에 위치하여 상기 제 1 프레임체를 지지하는 제 4 내측단을 갖는 제 4 지그재그형 진동부를 더 구비하는
    광학 반사 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 만곡부의 상기 각각의 제 1 만곡부의 곡률은, 상기 복수의 제 1 만곡부 중 상기 각각의 제 1 만곡부에 비하여 상기 제 1 내측단에 따라 가까운 모든 1개 이상의 제 1 만곡부의 곡률보다 크지 않은
    광학 반사 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 만곡부의 상기 각각의 제 2 만곡부의 곡률은, 상기 복수의 제 2 만곡부 중 상기 각각의 제 2 만곡부에 비하여 상기 제 2 내측단에 따라 가까운 모든 1개 이상의 제 2 만곡부의 곡률보다 크지 않은
    광학 반사 소자.
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