CN102597847B - 光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明的光扫描装置具有：对入射的光进行反射的振动镜；与振动镜的一端连结的第一梁部；与振动镜的另一端连结的第二梁部；与第一梁部连结、配置在第一梁部与第一调整部之间、使振动镜摆动的第一驱动部；与第一驱动部连结、通过使第一梁部弹性变形来对第一梁部的弹性系数进行调整的第一调整部。

Description

光扫描装置

技术领域

本发明涉及通过使入射的光与反射面的角度变化来进行该反射光的扫描的光扫描装置。

背景技术

扫描光的光扫描装置被广泛使用于数字复印机或激光打印机、条形码读取器、扫描仪、投影仪等。作为该光扫描装置，以往一般大多使用的是利用了马达的多棱镜或电流计镜等。

另一方面，由于近年来的微细加工技术的发展，应用MEMS技术进行制造的光扫描装置取得了较大进展。其中，通过以梁部为旋转轴而使振动镜往复振动来扫描光的光扫描装置备受瞩目。对于通过MEMS技术形成的振动镜，与以往使用马达的多棱镜等依靠旋转的光扫描装置相比较，具有以下优点：结构简单、可通过半导体处理进行一体成形，从而容易实现小型化、低成本化，另外还由小型化容易实现高速化。

上述依靠MEMS技术的振动镜，为了设大振动角，一般是使驱动频率与结构体的共振频率一致。镜的共振频率fr根据梁部的扭转弹性系数k和振动镜的惯性力矩IM以下式求得。

$\mathrm{fr}=1/\left(2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{}}(k/\mathrm{IM})\right)---\left(1\right)$

当设梁部的宽度为w、厚度为t、长度为L且假设t<w时，以下式求得式（1）中的扭转弹性系数k。

k＝（Gβtw³）/L    （2）

在此，G为横向弹性常数，利用形成梁部的材料的杨氏模量E与泊松比ν以G＝E/（2（1+ν））进行表示。Β是根据梁w与t之比确定的常数。

在振动镜振动时，梁部以高速且在长时间进行扭转变形。但是，由于梁部以及振动镜由单晶的硅一体成形，因而，考虑相对于该变形也具有充分的耐久性。

这样，共振频率根据振动镜的惯性力矩和梁部的扭转弹簧常数等确定。但是，另一方面，这些值无法回避因加工精度或周围温度等的差异造成的偏差。为此，在共振频率上也出现了偏差。

于是，为了解决上述的问题，提出了设有振动镜的共振频率的调整机构的光扫描装置。该光扫描装置利用调整机构，对因部件的加工精度的偏差或周围温度的变化造成的共振频率的变动进行调整，能够将共振频率保持为恒定。

作为这样的构成，例如在专利文献1中公开了具有第一梁部、第二梁部、第一压电元件部和电源部的共振型光扫描装置。第一梁部与振动镜的一端连结。第二梁部与振动镜的另一端连结。第一压电元件部使第一梁部弹性变形。电源部将用于驱动振动镜的电压施加给第一压电元件部。该共振型光扫描装置利用电源部，对第一压电元件部施加直流电压成分，在第一梁部和第二梁部中产生张力，从而使梁部的弹性系数变化，进行共振频率的调整。

然而，在专利文献1中，层积在梁部的表面上的压电元件（金属薄膜或陶瓷多晶体）由于直接受到共振时的扭转变形影响，所以，从结晶粒界出现缺陷，容易发生疲劳破坏。也就是，存在共振频率的调整精度下降、或变得不能调整这样的问题。

相对于此，在专利文献2中，公开了以下装置，其具备：与振动镜的一端连结的第一梁部；与振动镜的另一端连结的第二梁部；用于使第一梁部弹性变形的第一结构体。该装置通过对第一结构体施加电压而在第一梁部上产生张力，进行共振频率的调整。此时，设想振动镜通过配置在镜下部或是侧面的电极由静电力进行驱动。

先行技术文献

专利文献1：日本特开2007-25608号公报

专利文献2：日本特开2006-195290号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献2的装置的构成中，由于第一结构体与第一梁部连结的关系，即使在从镜下部或是侧面通过静电来驱动振动镜的情况下，第一结构体自身也不得不摆动。为此，存在第一结构体的压电元件受到镜振动的影响、共振频率的调整精度降低这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供可通过简易的构成来对共振频率进行高精度调整、能够维持稳定的动作的光扫描装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题，本发明的光扫描装置具有：对入射的光进行反射的振动镜；与上述振动镜的一端连结的第一梁部；与上述振动镜的另一端连结的第二梁部；与上述第一梁部连结、配置在上述第一梁部与上述第一调整部之间、使上述振动镜摆动的第一驱动部；和与上述第一驱动部连结、通过使上述第一梁部弹性变形来对上述第一梁部的弹性系数进行调整的第一调整部。

发明的效果

根据本发明，由于将第一驱动部夹在中间地在第一梁部的相反侧配置第一调整部，所以，在梁部摆动时，第一调整部难以受到因梁部的变形等造成的影响。由此，能够高精度地进行依靠第一调整部的共振频率的调整，因而，能够抑制以往那样因温度变化或加工处理等造成的共振频率的偏差。其结果，能够提供可以维持稳定动作的可靠性高的光扫描装置。

另外，在结构方面，也获得了在第一驱动部的第一梁部的相反侧配置用于调整第一梁部的弹性系数的第一调整部这样的简易构成，无需新的加工处理这一点也成为优点。因此，能够抑制伴随于第一调整部追加的作业效率以及成本的增加。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的图像显示装置的整体构成的方框图。

图2是表示本发明的第一实施方式中的光扫描元件的构成的俯视图。

图3是沿着图2的A-A线的剖视图。

图4A是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图4B是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图4C是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图4D是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图4E是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图5A是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图5B是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图5C是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图5D是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图5E是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图6A是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图6B是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图6C是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图6D是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图6E是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图7A是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图7B是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图7C是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图7D是用于说明图2所示的光扫描元件的制造方法的工序图，是与图3相当的剖视图。

图8是表示本发明的第二实施方式中的光扫描元件的构成的图，是与图3相当的剖视图。

图9是表示本发明的第三实施方式中的光扫描元件的构成的图，是与图3相当的剖视图。

图10是表示本发明的第四实施方式中的光扫描元件的构成的图，是与图3相当的剖视图。

图11是表示本发明的第五实施方式中的光扫描元件的构成的图，是与图3相当的剖视图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

（第一实施方式）

（图像显示装置）

最初，对组装有本发明的实施方式的光扫描装置的图像显示装置的整体构成以及动作进行说明。图1是表示本发明的实施方式中的图像显示装置的整体构成的方框图。

如图1所示那样，本实施方式的图像显示装置1具备生成光束的光束生成装置11，该光束对应于从外部供给的影像信号S进行了调制。光束生成装置11具备：信号处理电路21、光源部31、准直光学系统12和合成光学系统13。信号处理电路21基于影像信号S来产生成为用于构成图像的要素的信号。光源部31分别将从信号处理电路21输出的三个影像信号（R、G、B）形成为光束。准直光学系统12对光束进行平行光化。合成光学系统13对光束进行合成。另外，图像显示装置1还具备：为了进行图像显示而在水平方向扫描由合成光学系统13合成的光的水平扫描部14；在垂直方向扫描由水平扫描部14在水平方向扫描过的光束的垂直扫描部15。图像显示装置1将由水平扫描部14以及垂直扫描部15在水平方向和垂直方向扫描到的光束射出到屏幕16上。

在信号处理电路21中，生成红（R）、绿（G）、蓝（B）的各影像信号，将各影像信号输出给各激光驱动电路（红色激光驱动电路22、绿色激光驱动电路23、蓝色激光驱动电路24）。信号处理电路21经由水平扫描同步电路25输出水平扫描部14所使用的水平同步信号，另外，经由垂直扫描同步电路26输出垂直扫描部15所使用的垂直同步信号。

光源部31具备红色激光32以及红色激光驱动电路22、绿色激光33以及绿色激光驱动电路23和蓝色激光34以及蓝色激光驱动电路24。红色激光32产生红色的光束。红色激光驱动电路22驱动红色激光32。绿色激光33产生绿色的光束。绿色激光驱动电路23驱动绿色激光33。蓝色激光34产生蓝色的光束。蓝色激光驱动电路24驱动蓝色激光34。作为各激光32～34，也可以使用半导体激光或者带高频波发生机构（SHG）的固定激光等。

从各激光32～34射出的各个光束，在由准直光学系统12分别进行了平行光化以后，入射到合成光学系统13的分色镜36～38。通过这些分色镜36～38，使各激光按照波长有选择地进行反射或是透过。

入射到这三个分色镜36～38的红、绿、蓝的光束按照波长有选择地进行反射或是透过，被输出给水平扫描部14。

水平扫描部14为了将从合成光学系统13入射的光束形成图像来进行投影，在水平方向扫描光束。垂直扫描部15为了将从合成光学系统13入射的光束形成图像来进行投影，在垂直方向扫描光束。

水平扫描部14和信号处理电路21作为水平光扫描装置发挥作用。垂直扫描部15和信号处理电路21作为垂直光扫描装置发挥作用。

水平扫描部14具有：用于在水平方向扫描光束的水平扫描元件（光扫描装置）51；驱动水平扫描元件51的水平扫描驱动电路41；用于对水平扫描元件51的共振频率进行调整的共振频率调整电路42。

垂直扫描部15具备：用于在垂直方向扫描光束的垂直扫描元件43；用于驱动垂直扫描元件43的垂直扫描驱动电路44。水平扫描驱动电路41基于从水平扫描同步电路25输出的水平同步信号进行驱动。垂直扫描驱动电路44基于从垂直扫描同步电路26输出的垂直同步信号进行驱动。

（光扫描元件）

接着，对上述的水平扫描元件（以下称为光扫描元件）进行说明。图2是表示第一实施方式中的光扫描元件的构成的俯视图。图3是沿着图2的A-A线的剖视图。

如图2、图3所示那样，光扫描元件51是共振类型的光扫描元件。光扫描元件51通过经由以SiO₂等构成的氧化膜54（参照图3）来接合上部框体52与下部框体53（参照图3）而形成。上部框体52以及下部框体53通过能够进行微细加工且具有适度刚性的单晶硅基板一体形成。

上部框体52具备矩形框状的基架部56、俯视观看时呈矩形状的振动镜57和一对桥架部59。振动镜57配置在基架部56内的中央部。一对桥架部59从基架部56的相向的边（以下称为短边部58）分别朝向振动镜57延伸，从两端支承振动镜57。

各桥架部59具有一对梁部（第一梁部以及第二梁部）62、驱动部（第一驱动部以及第二驱动部）63和调整部（第一调整部以及第二调整部）64。一对梁部62从振动镜57的两端侧沿着长边部61的延伸方向（长度方向）相互朝相反方向延伸。驱动部63与这些梁部62分别连结来驱动振动镜57。调整部64分别连结各驱动部63与基架部56的各短边部58，而且，对梁部62的弹性系数进行调整。这些调整部64、驱动部63以及梁部62以从短边部58朝相振动镜57宽度逐级缩小的方式进行延伸，从基架部56到振动镜57一体形成。各桥架部59是以振动镜57为中心对称的部件，因而，在以下的说明中，对一方的桥架部59的构成进行说明。

振动镜57具备镜基板66和形成在镜基板66上的反射膜67。镜基板66由一体形成于两侧面的梁部62分别在一边的中央附近受到支承。反射膜67由相对所使用的光具有充分的反射率的金属薄膜形成。振动镜57和两根梁部62的尺寸设计成可获得所需的共振频率。

驱动部63具备：宽度形成得比梁部62宽的驱动部基板71；经由氧化膜60形成在驱动部基板71上的压电元件72。驱动部基板71的前端与梁部62一体地连结。另一方面，驱动部基板71的基端与调整部64一体地连结。如图3所示那样，压电元件72在驱动部基板71的氧化膜60上依次层积形成有下部电极73、压电层74、上部电极75。在压电元件72（上部电极75）上，形成有由通过溅射法进行了掩膜成膜的Al薄膜等构成的电极垫76。

调整部64位于驱动部63和基架部56之间，具备：宽度形成得比驱动部63宽的调整部基板79；经由氧化膜60形成在调整部基板79上的压电元件80。调整部基板79的前端与驱动部基板71一体地连结。调整部基板79的基端与基架部56中的短边部58的内周面一体地连结。压电元件80在调整部基板79的氧化膜60上依次层积形成有下部电极81、压电层82、上部电极83。在上部电极83上，形成有由通过溅射法进行了掩膜成膜的Al薄膜等构成的电极垫84。电极垫76、84可以形成在压电区域（驱动部63以及调整部64）中的上部电极75、83上的适当位置。

在短边部58中的与调整部64的连结部分，经由氧化膜60形成有与压电元件72、80的下部电极73、81连接的焊盘部86。焊盘部86作为驱动部63和调整部64的共用电极发挥作用。焊盘部86具备：从驱动部63以及调整部64的下部电极73、81连续地形成的电极膜87；形成在该电极膜87上的电极垫88。即，驱动部63以及调整部64的下部电极73、81和焊盘部86的电极膜87一体地形成，另一方面，在焊盘部86上并未形成压电层74、82以及上部电极75、83。在驱动部63与调整部64之间，压电元件72、80之中的压电层74、82以及上部电极75、83分离。各压电元件72、80构成为能够独立地驱动。在此，作为上述的电极垫76、84、88通过溅射法形成有Al薄膜，但若可获得充分的紧密接合性和与硅基板的导通，则也可以选择Pt等其它材料。另外，作为成膜方法也可以通过其它方法进行成膜。从上述的水平扫描驱动电路41经由电极垫76、84、88对压电元件72、80施加电压。

调整部64按在梁部62振动时不受变形等影响那样的宽度以及厚度形成。如上述那样，在上部框体52中的压电元件72、80以及焊盘部86的背面形成氧化膜60，经由该氧化膜60形成有压电元件72、80、电极膜87以及电极垫76、84、88。上述的基架部56、镜基板66、驱动部基板71以及调整部基板79通过半导体处理一体成形。

下部框体53是在俯视观看时形成为与基架部56同样形状的矩形框型的部件。下部框体53具有去除了振动镜57进行振动的区域的开口部53a。下部框体53的厚度比振动镜57的振动范围要厚，且考虑了在操作振动镜57时不带来障碍的情形而进行了设计。

（光扫描元件的动作方法）

接着，对上述的光扫描元件的动作进行说明。

在图2、图3的构成中，从水平扫描驱动电路41经由各电极垫76、88，对配置在驱动部基板71的压电层74的表面或是背面的各电极73、75间施加交流电压。通过该交流电压的施加，压电层74受到驱动，压电层74的长度沿着梁部62的延伸方向发生变化。此时，通过对驱动部63的压电层74施加交流电压，发生在驱动部63中的内部应力发挥使振动镜57振动的作用。

这样，在振动镜57起动以后，能够通过共振振动来增大振动角。在此，说明了作为用于使振动镜57共振振动的驱动力使用了由上部电极75以及下部电极73夹着压电层74的压电元件72的情况，但不限于此。作为驱动力，也可以使用电磁力、静电力。

（共振频率的调整方法）

振动镜57的共振频率如上述那样，根据振动镜57的惯性力矩和梁部62的刚性等各自的材料、形状来确定。因此，有时会由于加工精度或温度变化等而无法获得作为目标的共振频率。

下面，说明用于解决该问题的方法。

从水平扫描驱动电路41经由电极垫84、88对调整部64的压电元件80施加直流电压，从而压电层82受到驱动，压电层74的长度沿着梁部62的延伸方向发生变化，在调整部64中产生应力。该应力经由驱动部63传递至梁部62，随之梁部62接受到应力。具体来讲，梁部62的延伸方向上的长度或梁部62的横剖面形状发生变化。具体来讲，在调整部64伸长的情况下，在梁部62上作用有压缩的内部应力，在调整部64变短的情况下，在梁部62上作用有拉伸的内部应力。由此，梁部62的弹性系数发生变化，从而能够使共振频率变化。梁部62的弹性系数通过对施加于压电元件80的电压进行控制而进行变化。

于是，若能检测光扫描元件51的共振频率，则通过对应于该检测值来对被施加于调整部64的压电元件80的施加电压进行反馈，能够将共振频率维持成恒定值。作为共振频率检测用的方法之一，例如考虑图3所示那样的结构。将构成电极面的振动镜57作为一方的电极，与该电极相向地设置相向电极90。利用静电容量检测电路（共振频率检测部）91来检测对应于这些电极90以及振动镜57间的变化而进行变化的静电容量，能够检测共振频率。由此，向调整部64发送的信号适当地传递给调整系统，能够将共振频率保持为所期望的值。

该静电容量检测电路91是共振频率检测部的一例，也可以通过其它方法检测共振频率。共振频率也能够通过振动镜57的振动角进行检测。通过预先设定驱动频率，由对来自振动镜57的扫描射束进行检测的光检测元件、或者对扭转梁的形变进行检测的形变检测元件等来检测振动角，同时对压电元件80加以控制，从而能够控制成共振频率与驱动频率一致。进而，也能够应对因环境温度的变动造成的振动角的降低。为此，只要以振动角维持恒定值的方式对压电元件80的位移进行反馈控制即可。

（光扫描元件的制造方法）

参照图4A～4E以及图5A～5E，对于上述的光扫描元件的制造方法进行说明。

工序1

首先，如图4A所示那样，准备将支承Si层100（例如，厚度475μm）和活性层101（例如，厚度50μm）通过氧化膜102（例如，厚度2μm）接合到一起的SOI（Silicon on Insulator）基板103。在本实施方式中，对由一张SOI基板103利用半导体处理统一形成多个光扫描元件51的情况进行说明。支承Si层100作为形成下部框体53的设备基板使用。活性层101作为形成上部框体52的设备基板使用。活性层101的表面预先进行氧化处理，预先形成氧化膜60。

工序2

接着，如图4B所示那样，采用溅射法等，在活性层101上的整个区域层积下部电极73、81、压电层74、82以及上部电极75、83和焊盘部86的电极膜87的溅射制膜105～107。

工序3

接着，如图4C所示那样，在上部电极75、83的溅射制膜107上涂敷抗蚀剂110，利用光蚀刻技术，进行曝光以及显影，从而以在上部电极75、83的形成区域残留抗蚀剂110的方式形成图案。

工序4

如图4D所示那样，将抗蚀剂110作为掩膜，对上部电极75、83以及压电层74、82的溅射制膜106、107进行蚀刻。

工序5

之后，如图4E所示那样，剥离抗蚀剂110。由此，形成上部电极75、83以及压电层74、82。

工序6

接着，如图5A所示那样，在活性层101上的整个区域以覆盖上部电极75、83的方式涂敷抗蚀剂111。通过利用光蚀刻技术进行曝光以及显影，以在下部电极73、81以及电极膜87以及氧化膜60的形成区域残留抗蚀剂111的方式形成图案。

工序7

接着，如图5B所示那样，将抗蚀剂111作为掩膜，对下部电极73、81以及电极膜87的溅射制膜107以及氧化膜60进行蚀刻。

工序8

之后，如图5C所示那样，剥离抗蚀剂111。由此，形成下部电极73、81、电极膜87以及氧化膜60。

工序9

接着，在活性层101上的振动镜57的形成区域形成反射膜67。具体来讲，如图5D所示那样，在活性层101上的整个区域涂敷抗蚀剂112。通过利用光蚀刻技术进行曝光以及显影，以在反射膜67的形成区域（振动镜57的形成区域）以外的区域残留抗蚀剂112的方式形成图案。即，在反射膜67的形成区域形成抗蚀剂112的开口部112a。

工序10

接着，如图5E所示那样，将抗蚀剂112作为掩膜，当通过蒸镀法等对银等进行成膜时，在活性层101上穿过抗蚀剂112的开口部112a地形成蒸镀制膜113。

工序11

之后，如图6A所示那样，剥离抗蚀剂112。由此，在振动镜57的形成区域形成反射膜67。

工序12

接着，形成振动镜57以及桥架部59的外形。具体来讲，如图6B所示那样，在活性层101上的整个区域涂敷抗蚀剂114。通过利用光蚀刻技术进行曝光以及显影，以在上部框体52（基架部56、振动镜57以及桥架部59）的形成区域残留抗蚀剂114的方式形成图案。

工序13

并且，如图6C所示那样，将抗蚀剂114作为掩膜来进行蚀刻（DRIE：Deep Reactive Ion Etching）。若必要的话，在此之前预先进行氧化膜去除（BOE蚀刻等）。

工序14

之后，如图6D所示那样，剥离抗蚀剂114。由此，成为在基架部56的内侧将振动镜57与桥架部59（一同参照图3）连结起来的状态。

工序15

接着，形成下部框体53。具体来讲，如图6E所示那样，首先形成覆盖上部框体52的保护膜115。

工序16

接着，如图7A所示那样，在支承Si层100的背面整个区域涂敷抗蚀剂116。通过利用光蚀刻技术进行曝光以及显影，以在下部框体53的形成区域残留抗蚀剂116的方式形成图案。

工序17

接着，如图7B所示那样，将抗蚀剂116作为掩膜来对支承Si层100进行蚀刻（DRIE），形成下部框体53。

工序18

并且，如图7C所示那样，将抗蚀剂116作为掩膜而再次进行蚀刻（DRIE），去除下部框体53的内侧的氧化膜102。

工序19

如图7D所示那样，剥离抗蚀剂116以及保护膜115。由此，在SOI基板103上以连结的状态形成多个光扫描元件51。

工序20

最后，通过对SOI基板103进行切分，单片化成为各个光扫描元件51。由此，能够由一张SOI基板103制造出多个上述的光扫描元件51。

这样，在本实施方式中，构成为，在将驱动部63夹在中间的梁部62的相反侧设置对梁部62的弹性系数进行调整的调整部64。

根据该构成，在振动镜57的驱动时被施加交流电压的驱动部63与在梁部62的弹性系数的调整中被施加直流电压的调整部64分离。因此，作用于调整部64的因梁部62的扭转振动造成的影响有所降低。由此，能够高精度地进行依靠调整部64的共振频率的调整。从而，能够抑制以往那样因温度变化或加工处理等造成的共振频率的偏差。而且，调整部64按照在梁部62振动时不受变形等影响那样的宽度以及厚度形成。为此，能够可靠地防止伴随于梁部62的振动的调整部64的变形。

因此，可提供能使共振频率的调整精度提高、能稳定地维持动作的可靠性高的光扫描元件51。

另外，由于在各桥架部59分别设置驱动部63，所以，从两端侧对振动镜57施加应力。为此，可增大振动镜57的旋转角（振动角），且能高精度地进行驱动。

进而，在各桥架部59分别设置调整部64。为此，能够增大作用于梁部62的内部应力，能够提高频率调整率。另外，能够均匀地调整各梁部62的弹性系数。由此，能够实现扫描精度的提高。

另外，驱动部63以及调整部64分别具备压电元件72、80。为此，能够分别独立地进行依靠驱动部63的振动镜57的驱动以及依靠调整部64的共振频率的调整。进而，由于压电元件72、80通过半导体处理一体形成，所以，可抑制制造处理的增加，能够实现低成本化。

在本实施方式中，通过半导体处理一体成形光扫描元件51，能够实现光扫描元件51的小型化以及低成本化。另外，通过小型化可实现高速化。另外，由于从驱动部63向梁部62作用的应力被直接传递，故能获得高的驱动效率。

而且，在本实施方式中，在驱动部63与基架部56之间能够一体地形成调整部64。为此，实现了构成的简化，而且，无需用于追加调整部64的新处理。因此，能够抑制伴随于追加调整部64的作业效率以及成本的增加。

（第二实施方式）

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图8是第二实施方式中的光扫描元件的俯视图。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记而省略说明。

如图8所示那样，本实施方式的光扫描元件151具备振动镜57、一对梁部62、驱动部63、多个调整部164a、164b和基架部56。一对梁部62与振动镜57连结。驱动部63与梁部62连结，驱动振动镜57。多个调整部164a、164b对梁部62的弹性系数进行调整。基架部56从其外侧固定调整部164a、164b。

在驱动部63的基端侧，形成有汇总连结驱动部63的基端与各调整部164a、164b的前端的连结部165。在该连结部165上，连结有从连结部165的宽度方向两端侧朝向基架部56的长边部61延伸成两岔状的一对调整部164a、164b。这些调整部164a、164b配置在相对于驱动部63的宽度方向对称的位置上。驱动部63、连结部165以及调整部164a、164b在俯视观看时一体形成为Y字状。即，调整部164a、164b沿着与长边部61以及短边部58的延伸方向交叉的方向延伸。在本实施方式的光扫描元件151中，驱动部63（连结部165）和长边部61由一对调整部164a、164b架设。各调整部164a、164b与上述的第一实施方式同样，通过在调整部基板179a、179b上形成压电元件180a、180b而构成。在连结部165上，形成电极膜187和电极垫188。电极膜187从压电元件180a、180b的下部电极73、81（参照图3）连续地形成。电极垫188形成在电极膜190上，用于对调整部164a、164b以及驱动部63的下部电极73、81施加电压。

根据本实施方式，发挥与上述的第一实施方式同样的效果。进而，根据本实施方式，多个（两个）调整部164a、164b配置在相对于驱动部63以及梁部62的宽度方向对称的位置上，因而，能够稳定地支承驱动部63以及梁部62。由此，从驱动部63作用的内部应力在各调整部164a、164b被均等地分散，所以，能够进一步降低因振动镜57的振动造成的影响。

另外，调整部64朝向相对于梁部62的延伸方向倾斜的方向。为此，与调整部64相对于梁部62的延伸方向正交的情况相比，能够将由调整部64的压电元件180a、180b生成的应力之中的沿着梁部62的延伸方向的力成分作为梁部62的压缩以及伸缩成分进行最大限度的有效利用。

（第三实施方式）

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图9是第三实施方式中的光扫描元件的俯视图。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记而省略说明。在上述的第二实施方式中，对驱动部63与基架部56经由连结部165由两根调整部164a、164b连结在一起的构成进行了说明，但不限于此。调整部也可以是两个以上的多个。

具体来讲，如图9所示那样，本实施方式的光扫描元件251具备三个调整部164a、164b、164c。两个调整部164a、164b从连结部165的宽度方向两端侧朝向长边部61沿倾斜方向延伸。调整部164c从连结部165的基端侧朝向短边部58延伸。即，本实施方式的光扫描元件251具备：并联连接在相对于驱动部63的宽度方向对称的位置上的一对调整部164a、164b；沿着驱动部63的延伸方向串联连接的调整部164c。各调整部164c与上述的第一实施方式同样，构成为在调整部基板179c上形成压电元件180c。

根据本实施方式，除了发挥与上述的第二实施方式同样的效果之外，还通过由三个调整部164a～164c支承驱动部63，能够更加稳定地支承驱动部63以及梁部62。由此，从驱动部63作用的内部应力被均等地向各调整部164a～164c分散，能够进一步降低因振动镜57的振动造成的影响。

（第四实施方式）

接着，对本发明的第四实施方式进行说明。图10是第四实施方式中的光扫描元件的俯视图。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记而省略说明。本实施方式在设置多个驱动部的方面与上述的各实施方式不同。

如图10所示那样，本实施方式的光扫描元件351具备振动镜57、梁部62、连结部365、多个驱动部363a、363b和调整部64。梁部62与振动镜57连结。连结部365与梁部62的基端侧连结。多个驱动部363a、363b经由连结部365分别向与梁部62的延伸方向正交的方向延伸。调整部64经由连结部365沿着梁部62的延伸方向延伸。

驱动部363a、363b从连结部365的宽度方向两端侧分别朝着相向的长边部61延伸。驱动部363a、363b形成为由驱动部363a、363b以及连结部365架设于长边部61间。各驱动部363a、363b与上述的第一实施方式同样，通过在驱动部基板371a、371b上形成压电元件372a、372b而构成。在各长边部61上，形成有从各驱动部363a、363b的下部电极73（参照图3）连续地形成的电极膜377a、377b。在电极膜377a、377b上，形成有电极垫378a、378b。

调整部64与上述的第一实施方式同样，通过在调整部基板79上形成压电元件80而构成。在各短边部58上，形成有从各调整部64中的压电元件80的下部电极81（参照图3）连续地形成的电极膜385。在电极膜385上，形成有电极垫386。

此时，当在配置于驱动部363a、363b中的压电层74（参照图3）的表面或是背面的电极73、75（参照图3）间施加电压时，驱动压电层74，压电层74的长度沿着梁部62的延伸方向发生变化。具体来讲，通过对支承一方的梁部62的驱动部363a的压电元件372a施加交流电压，产生内部应力。另外，对支承一方的梁部62的驱动部363b的压电元件372b施加与驱动部363a反相的交流电压。由此，产生于梁部62的内部应力发挥使振动镜57振动的作用。这样，在起动以后，能够通过共振振动来增大振动角。

相对于此，对支承另一方的梁部62的驱动部363a，施加与支承一方的梁部62的驱动部363a同相的交流电压，对支承另一方的梁部62的驱动部363b，施加与支承一方的梁部62的驱动部363b同相的交流电压。通过这样施加交流电压，能够增强发生在梁部62的内部应力。即，在一对驱动部363a、363b间分别施加反相的交流电压，另一方面，对在各梁部62间相当的驱动部彼此（驱动部363a彼此以及驱动部363b彼此）施加同相的交流电压。

这样，根据本实施方式，除了发挥与上述的实施方式同样的效果之外，还将调整部64配置在相对于驱动部363a、363b的延伸方向正交的位置上。由此，能够进一步降低从驱动部363a、363b作用于调整部64的内部应力。而且，由于调整部64沿着梁部62的延伸方向平行配置，所以，调整部64所生成的应力之中的作用在梁部62的延伸方向的成分被最大化。因此，能够高精度地进行依靠调整部64的共振频率的调整，而且，能够降低因作用于调整部64的振动镜57造成的影响。

另外，抑制了驱动部363a、363b给与梁部62的驱动力之中的横向振动（在俯视观看时与梁部62的延伸方向正交的方向），最大限度地有效利用了振动镜57的驱动力。

（第五实施方式）

接着，对本发明的第五实施方式进行说明。图11是第五实施方式中的光扫描元件的俯视图。在以下的说明中，对于与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记而省略说明。

如图11所示那样，本实施方式中的光扫描元件451的梁部462具备：梁部主体401；两个梁支承部402、403。梁部主体401分别从振动镜57的两端部延伸。两根梁支承部402、403从梁部主体401的基端侧延伸两岔状，在驱动部63的宽度方向两侧连结成一体。即，各梁部462在俯视观看时形成为Y字状。

此时，通过经由电极垫84、88对调整部64的压电元件80施加直流电压，在调整部64中产生内部应力。该应力经由驱动部63传递至梁支承部402、403，而后传递至梁部主体401。随之，梁支承部402、403或是梁部主体401的长度或是形状有所变化。

由此，通过梁支承部402、403或是梁部主体401的弹性系数变化，能够使共振频率变化。另外，梁支承部402、403或是梁部主体401的弹性系数的变化量通过对施加于压电元件80的电压进行控制来进行变化。

在本实施方式中，可发挥与上述的实施方式同样的效果，而且，从调整部64经由驱动部63施加在梁支承部402、403上的应力容易产生在梁部主体401的形状变化中，能够使频率调整的效率提高。此时，通过梁支承部402、403的变形，作为梁部主体401以及梁支承部402、403整体的扭转弹性系数发生变化，因而，适于提高依靠调整部64的应力的效果。

显而易见的是，上述的第二至第四实施方式也由于具有同样的梁支承部402、403而放大了依靠调整部64的频率调整的效果。

以上，虽参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的构成并不限于该实施方式，也包含处于不脱离本发明构思的范围内的设计变更等。

例如，在第一实施方式中，构成为在各梁部62上分别连结驱动部63，但不限于此。也可以构成为在至少一方的梁部62上连结驱动部63。另外，虽构成为在各驱动部63与基架部56之间配置调整部64，但不限于此。也可以构成为仅在一方的驱动部63与基架部56之间配置调整部64。

也可以构成为对上述的各实施方式的构成适当地加以组合。

在上述内容中，对在图像显示装置1的水平扫描元件51中利用本发明的实施方式的光扫描装置的构成进行了说明，但也可以在垂直扫描元件43中加以利用。

上述的本发明的实施方式的光扫描装置不限于利用在图像显示装置1的光扫描元件51中，也可以作为数字复印机或激光打印机、条形码读取器等的光扫描装置加以利用。

另外，驱动部以及调整部也可以设置两个以上的多个。

该申请要求以在2009年11月16日申请的日本申请特愿2009-260881为基础的优先权，在此引入其所有公开内容。

产业上的可利用性

本发明能够适用于光扫描装置。根据该光扫描装置，能够通过简易的构成对共振频率进行高精度调整，能够维持稳定的动作。

符号说明

51、151、251、351、451水平扫描元件（光扫描装置）

57振动镜

62、462梁部（第一梁部、第二梁部）

63、363a、363b驱动部（第一驱动部、第二驱动部）

64、164a、164b、164c调整部（第一调整部、第二调整部）

72压电元件

80、180a、180b、180c压电元件

91静电容量检测电路（共振频率检测部）

Claims (17)

1.一种光扫描装置，其特征在于，具有：

对入射的光进行反射的振动镜；

与上述振动镜的一端连结的第一梁部；

与上述振动镜的另一端连结的第二梁部；

与上述第一梁部连结的第一驱动部；和

与上述第一驱动部连结的第一调整部，

上述第一驱动部配置在上述第一梁部与上述第一调整部之间，使上述振动镜摆动；

上述第一调整部通过使上述第一梁部弹性变形，对上述第一梁部的弹性系数进行调整。

2.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，上述第一驱动部包括压电元件。

3.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，上述第一调整部包括压电元件。

4.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，上述第一梁部具备梁支承部，该梁支承部具有朝向上述第一驱动部分支成至少两根的结构。

5.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，上述第一驱动部形成在相对于上述第一梁部对称的位置的至少两个的部位。

6.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，上述第一调整部形成在相对于上述第一梁部对称的位置的至少两个的部位。

7.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，上述振动镜、上述第一梁部、上述第一驱动部以及上述第一调整部一体成形。

8.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，还具备对上述振动镜的共振频率进行检测的共振频率检测部，以共振频率恒定的方式对上述第一调整部进行控制。

9.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，还具有与上述第二梁部连结、使上述振动镜摆动的第二驱动部。

10.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，还具有与上述第二驱动部连结、使上述第二梁部弹性变形、对上述第二梁部的弹性系数进行调整的第二调整部。

11.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，上述第二驱动部包括压电元件。

12.如权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于，上述第二调整部包括压电元件。

13.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，上述第二梁部具备梁支承部，该梁支承部具有朝向第二驱动部分支成至少两根的结构。

14.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，上述第二驱动部形成在相对于上述第二梁部对称的位置的至少两个的部位。

15.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，上述第二调整部形成在相对于上述第二梁部对称的位置的至少两个的部位。

16.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，上述振动镜、上述第二梁部、上述第二驱动部以及上述第二调整部一体成形。

17.如权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，还具备对上述振动镜的共振频率进行检测的共振频率检测部，以共振频率恒定的方式对上述第二调整部进行控制。

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