CN102648150A - 驱动装置 - Google Patents

驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102648150A
CN102648150A CN2009801624847A CN200980162484A CN102648150A CN 102648150 A CN102648150 A CN 102648150A CN 2009801624847 A CN2009801624847 A CN 2009801624847A CN 200980162484 A CN200980162484 A CN 200980162484A CN 102648150 A CN102648150 A CN 102648150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
elastic portion
along
torsion bar
basal part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801624847A
Other languages
English (en)
Inventor
铃木纯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corp filed Critical Pioneer Corp
Publication of CN102648150A publication Critical patent/CN102648150A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/0051For defining the movement, i.e. structures that guide or limit the movement of an element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05Type of movement
    • B81B2203/058Rotation out of a plane parallel to the substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

驱动装置(100)具有:基底部(110);被驱动部(130),能够以沿着一个方向(Y轴)的轴为中心轴旋转;弹性部(120),连接基底部和被驱动部,且沿着一个方向延伸;以及施加部(140),将使弹性部沿着一个方向伸缩的力作为用于使被驱动部旋转的激振力施加,以使被驱动部以由被驱动部及弹性部确定的共振频率共振。

Description

驱动装置
技术领域
本发明涉及一种例如使反射镜等被驱动物旋转的MEMS扫描仪等的驱动装置的技术领域。
背景技术
例如,在显示器、打印装置、精密测定、精密加工、信息记录重放等多种技术领域中,对通过半导体工程技术制造的MEMS(MicroElectro Mechanical System/微机电系统)设备的研究正广泛开展。作为该MEMS设备,例如在将从光源入射的光对规定的画面区域扫描并使图像呈现的显示器领域、或者在对规定的画面区域扫描光线以接受反射的光并读入图像信息的扫描领域中,微小构造的反射镜驱动装置(光扫描仪或MEMS扫描仪)受到关注。
一般情况下,人们知道反射镜驱动装置的构成具有:作为基底的固定的主体;可围绕规定的中心轴旋转的反射镜;连接或接合主体和反射镜的扭杆(扭转部件)(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2007-522529号公报
发明内容
发明要解决的问题
在具有该构成的反射镜驱动装置中,使用线圈和磁铁来驱动反射镜的构成较为普遍。在该构成中,作为一例,例如包括在反射镜上直接粘贴线圈的构成。这种情况下,通过向线圈流入电流而产生的磁场和磁铁的磁场间的相互作用,对反射镜直接施加旋转方向的力,结果使反射镜旋转。并且,在上述专利文献1中,线圈和磁铁采用如下配置的构成:使扭杆产生扭转方向(换言之,反射镜的旋转轴方向)的应变。此时,因通过向线圈流入电流而产生的磁场和磁铁的磁场之间的相互作用,扭杆向扭转方向应变,扭杆的扭转方向的应变使反射镜旋转。
针对该现有的反射镜驱动装置,本发明的课题是,提供一种例如通过直接产生反射镜的旋转的力、或直接产生扭杆的扭转方向的应变的力以外的力(即作用于反射镜的旋转方向的力以外的力)的作用,可驱动反射镜(或者旋转的被驱动物)的驱动装置(即MEMS扫描仪)。
用于解决问题的手段
为解决上述课题,驱动装置具有:基底部;被驱动部,能够以沿着一个方向的轴为中心轴旋转;弹性部,连接上述基底部和上述被驱动部,且沿着上述一个方向延伸;施加部,将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力作为使上述被驱动部旋转的激振力施加,以使上述被驱动部以由上述被驱动部及上述弹性部确定的共振频率共振。
本发明的作用和优点通过以下说明的实施方式得以明确。
附图说明
图1是概念性表示第1实施例涉及的驱动装置的构成的俯视图。
图2是概念性表示第1实施例涉及的驱动装置的动作方式的俯视图,及概念性表示第1实施例涉及的驱动装置驱动时、从驱动源部施加的力的信号波形的图表。
图3是概念性表示第2实施例涉及的驱动装置的构成的俯视图。
图4是概念性表示第3实施例涉及的驱动装置的构成的俯视图。
图5是概念性表示第3实施例涉及的驱动装置的动作方式的俯视图。
图6是概念性表示第4实施例涉及的驱动装置的构成的俯视图。
图7是概念性表示第4实施例涉及的驱动装置的动作方式的俯视图。
具体实施方式
以下作为实施发明的最佳方式,依次说明驱动装置相关的实施方式。
本实施方式的驱动装置具有:基底部;被驱动部,能够以沿着一个方向的轴为中心轴旋转;弹性部,连接上述基底部和上述被驱动部,且沿着上述一个方向延伸;施加部,将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力作为使上述被驱动部旋转的激振力施加,以使上述被驱动部以由上述被驱动部及上述弹性部确定的共振频率共振。
根据本实施方式的驱动装置,作为基础的基底部和可旋转地配置的被驱动部(例如下述反射镜等),通过具有弹性的弹性部(例如下述扭杆等)直接或间接连接。被驱动部通过弹性部的弹性(例如可使被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转的弹性),以沿着一个方向的轴为中心轴被旋转驱动。并且,弹性部沿着一个方向延伸。即,弹性部具有以下形状:沿着一个方向(换言之,沿着被驱动部的旋转的中心轴的方向)具有长边,并且沿着与一个方向正交的另一方向具有短边。
在本实施方式的驱动装置中,通过施加部的动作,施加被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转的激振力。尤其是,通过施加部的动作,施加使被驱动部以由被驱动部及弹性部确定的共振频率共振的激振力。即,通过由施加部施加的激振力,被驱动部以共振频率共振的同时旋转(换言之,可动)。此外,这里的“旋转”不一定是指360度的旋转,其含义也包括以沿着一个方向的轴为中心轴略微旋转的状态(例如在限定的角度内旋转的状态,或重复在限定的角度内的旋转运动的状态)的较大范围。
在本实施方式中,施加部将使弹性部沿着一个方向伸缩的力作为上述激振力,以周期性、非周期性、定期、非定期、连续、或不连续、或者其他方式施加。换言之,施加部将使弹性部伸长或压缩(或者缩小)的力作为上述激振力施加。更具体而言,如考虑到弹性部向一个方向伸长的情况,在本实施方式中,施加部将作用于与被驱动部的旋转方向正交的方向(即沿着被驱动部的旋转中心轴的方向,一个方向)的力,作为激振力施加到弹性部,从而使弹性部沿着一个方向伸缩。其结果是,基于沿着弹性部的一个方向的伸缩的振动或者运动传送到被驱动部,被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转。
这样一来,在本实施方式中,无需将直接产生被驱动部的旋转的力、或直接产生弹性部的扭转方向(即被驱动部的旋转方向)的应变的力(换言之,作用于被驱动部的旋转方向的力)作为激振力直接施加,另一方面,可通过与施加直接产生弹性部的扭转方向的应变的激振力时一样的方式,使被驱动部旋转。
在本实施方式的驱动装置的一个方式中,上述弹性部和上述施加部一体化,且构成为包括压电元件。
根据该方式,通过对包括压电元件而构成的弹性部施加电压,弹性部本身沿着一个方向伸缩。其结果是,可使被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转。
在本实施方式的驱动装置的其他方式中,上述施加部将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力,作为上述激振力直接施加到上述弹性部,上述弹性部通过上述激振力沿着上述一个方向伸缩。
根据该方式,激振力直接施加到弹性部,从而可使弹性部沿着一个方向伸缩。其结果是,可使被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转。
在本实施方式的驱动装置的其他方式中,上述基底部是包围内部空隙的框形,上述被驱动部被上述基底部包围地配置在上述基底部的内部空隙,上述弹性部的沿着上述一个方向的一个端部和上述基底部连接,且上述弹性部的沿着上述一个方向的另一个端部和上述被驱动部连接,上述施加部将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力,作为上述激振力施加到上述基底部,上述基底部通过上述激振力应变,并且上述弹性部随着上述基底部的应变沿着上述一个方向伸缩。
根据该方式,弹性部的一个端部和基底部连接,且弹性部的另一个端部和被驱动部连接。即,基底部和弹性部沿着一个方向排列地配置。并且,替代激振力直接施加到弹性部,激振力施加到基底部。其中,因基底部的形状是包围内部空隙的框形,所以在被施加了激振力的基底部中,沿着激振力的方向产生应变。因此,该基底部的应变引起与该基底部连接的弹性部的伸缩。此时,优选配置被驱动部,以使被驱动部的一个方向上的位置基本或完全不变。具体而言,例如将向使基底部靠近弹性部的方向作用的力(换言之,使弹性部压缩地作用的力)作为激振力施加到基底部时,基底部压缩弹性部(或使弹性部缩小)地应变。因此,这种情况下,弹性部被压缩。另一方面,例如将向使基底部远离弹性部的方向作用的力(换言之,使弹性部伸长地作用的力)作为激振力施加到基底部时,基底部以使弹性部伸长的方式应变。因此,这种情况下,弹性部伸长。这样一来,在激振力不直接施加到弹性部的情况下,也可使弹性部沿着一个方向伸缩。其结果是,可使被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转。
在本实施方式的驱动装置的其他方式中,上述基底部是包围内部空隙的框形,上述被驱动部被上述基底部包围地配置在上述基底部的内部空隙,上述弹性部具有:(i)一侧弹性部,将沿着上述一个方向相对的上述基底部的2个区域部分中的一个区域部分和与该一个区域部分相对的上述被驱动部的区域部分连接;(ii)另一侧弹性部,将沿着上述一个方向相对的上述基底部的2个区域部分中的另一个区域部分和与该另一个区域部分相对的上述被驱动部的区域部分连接,上述施加部以使上述一侧弹性部的伸缩方式和上述另一侧弹性部的伸缩方式彼此同步的方式施加上述激振力。
根据该方式,弹性部具有一侧弹性部和另一侧弹性部。一侧弹性部将沿着一个方向相对的基底部的2个区域部分中的一个区域部分和与该一个区域部分相对的被驱动部的区域部分连接。另一侧弹性部将沿着一个方向相对的基底部的2个区域部分中的另一个区域部分和与该另一个区域部分相对的被驱动部的区域部分连接。即,在本方式中,基底部的一个区域部分、一侧弹性部、被驱动部、另一侧弹性部及基底部的另一个区域部分沿着一个方向排列地配置。更具体而言,例如,基底部具有正方形或长方形等矩形的框形、且被驱动部具有正方形或长方形等矩形的形状时,一侧弹性部将基底部的相对的2条边(换言之,面对空隙的2条边)中的一条边和与该一条边相对的被驱动部的边连接。同样,另一侧弹性部将基底部的相对的2条边中的另一条边和与该另一条边相对的被驱动部的边连接。
尤其是在该方式中,通过施加部的动作,使一侧弹性部的伸缩方式和另一侧弹性部的伸缩方式彼此同步地施加激振力。例如,当一侧弹性部被压缩时,夹持被驱动部而配置在一侧弹性部的相反一侧的另一侧弹性部也同样被压缩。同样,例如一侧弹性部被伸长时,夹持被驱动部而配置在第1弹性部的相反一侧的另一侧弹性部也同样被伸长。这样一来,通过弹性部的伸缩,被驱动部不会偏向一侧弹性部侧配置或偏向另一侧弹性部侧配置。换言之,被驱动部基本不会沿着一个方向无意地移动。因此,可良好地保持被驱动部的姿态稳定性。
如上所述,在使一侧弹性部的伸缩方向和另一侧弹性部的伸缩方向彼此逆向地施加激振力的驱动装置的方式中,可如下构成:上述施加部以使上述一侧弹性部的伸缩量的绝对值和上述另一侧弹性部的伸缩量的绝对值彼此相同的方式施加上述激振力。
根据该方式,通过施加部的动作,施加激振力,以使一侧弹性部的伸缩方式和另一侧弹性部的伸缩方式彼此同步,且一侧弹性部的伸缩量的绝对值和另一侧弹性部的伸缩量的绝对值彼此相同。例如,当一侧弹性部以规定量压缩时,夹持被驱动部而配置在一侧弹性部的相反一侧的另一侧弹性部也同样以规定量压缩。同样,例如,当一侧弹性部以规定量伸长时,夹持被驱动部而配置在一侧弹性部的相反一侧的另一侧弹性部也同样以规定量伸长。这样一来,通过弹性部的伸缩,被驱动部不会偏向一侧弹性部侧配置或偏向另一侧弹性部侧配置。换言之,被驱动部基本不会沿着一个方向无意地移动。因此,可良好地保持被驱动部的姿态稳定性。
在本发明的驱动装置涉及的实施方式的其他方式中,上述基底部具有:第1基底部和被该第1基底包围的第2基底部,上述弹性部具有:第1弹性部,连接上述第1基底部和上述第2基底部,且沿着和上述一个方向不同的另一方向延伸;以及第2弹性部,连接上述第2基底部和上述被驱动部,且沿着上述一个方向延伸,上述施加部,(i)施加使上述第2基底部以沿着上述另一方向的轴为中心轴旋转的驱动力,并且(ii)将该驱动力作为使上述第2弹性部沿着上述一个方向伸缩的力的上述激振力利用。
根据该方式,第2基底部通过第1弹性部被第1基底部支持(换言之,垂吊),并且被驱动部通过第2弹性部被第2基底部支持(换言之,垂吊)。并且,施加部施加使第2基底部以沿着另一方向的轴为中心轴旋转的驱动力。其结果是,第2基底部利用第1弹性部的弹性,以沿着另一方向的轴为中心轴旋转。并且,施加部将上述驱动力作为使第2弹性部沿着一个方向伸缩的力(即使被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转的激振力)利用。其结果是,被驱动部利用第2弹性部的弹性,以沿着一个方向的轴为中心轴旋转。
其中,被驱动部通过第2弹性部被第2基底部支持,且第2基底部以沿着另一方向的轴为中心轴旋转,因此被驱动部以沿着一个方向的轴为中心轴旋转,并且以沿着另一方向的轴为中心轴旋转。即,根据该方式,可实现被驱动部的双轴旋转驱动。并且,根据该方式,使用从单一的施加部施加的力,可实现以沿着一个方向的轴为中心轴的被驱动部的旋转、及以沿着另一方向的轴为中心轴的被驱动部的旋转。因此,在实践上具有以下非常有利的效果:无需单独独立设置用于实现以沿着一个方向的轴为中心轴的被驱动部的旋转的施加部、及用于实现以沿着另一方向的轴为中心轴的被驱动部的旋转的施加部。
本实施方式的上述作用及其他优点可通过以下说明的实施例得以明确。
如上所述,根据本实施方式的驱动装置,具有:基底部、台部、弹性部、施加部。因此,不再需要直接施加直接产生被驱动部的旋转的力、或直接产生弹性部的扭转方向的应变的激振力,另一方面,可以通过和施加直接产生弹性部的扭转方向的应变的激振力时一样的方式,使被驱动部旋转。
实施例
以下参照附图说明驱动装置的实施例。此外,以下说明将驱动装置适用于MEMS扫描仪的例子。
(1)第1实施例
首先,参照图1及图2说明MEMS扫描仪的第1实施例。
(1-1)基本构成
首先,参照图1说明第1实施例涉及的MEMS扫描仪100的基本构成。其中,图1是概念性表示第1实施例涉及的MEMS扫描仪100的基本构成的俯视图。
如图1所示,第1实施例涉及的MEMS扫描仪100具有:构成上述“基底部”的一个具体例的基底110;构成上述“弹性部(或者一侧弹性部)”的一个具体例的扭杆120a;构成上述“弹性部(或另一侧弹性部)”的一个具体例的扭杆120b;构成上述“被驱动部”的一个具体例的反射镜130;构成上述“施加部”的一个具体例的驱动源部140a;构成上述“施加部”的一个具体例的驱动源部140b。
基底110是内部具有空隙的框形。即,基底110具有在图1中的Y轴方向延伸的2条边、及在图1中的X轴方向(即和Y轴正交的轴方向)延伸的2条边,并且具有具备由在Y轴方向延伸的2条边和在X轴方向延伸的2条边包围的空隙的框形。在图1所示的例子中,基底110具有正方形的形状,但不限于此,例如也可具有其他形状(例如长方形等矩形形状、圆形形状等)。并且,基底110优选:是作为第1实施例涉及的MEMS扫描仪100的基础的构造体,固定到未图示的基板或支持部件(换言之,在MEMS扫描仪100这一系统的内部固定)。
此外,在图1中,示出了基底110具有框形的例子,当然也可具有其他形状。例如,基底110可具有内部具有空隙的箱型形状。即,基底110具有在由X轴及Y轴规定的平面上分布的2个面、在由X轴和未图示的Z轴(即与X轴及Y轴两者正交的轴)规定的平面上分布的2个面、及在由Y轴和未图示的Z轴规定的平面上分布的2个面,并且具有具备由该6个面包围的空隙的箱形状。或者,可对应配置反射镜130的方式,将基底110的形状适当替换为任意的形状。
扭杆120a例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。扭杆120a在图1中的Y轴方向上延伸地配置。换言之,扭杆120a具有以下形状:具有在Y轴方向延伸的长边,并且具有在X轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,扭杆120a可具有下述形状:具有在Y轴方向延伸的短边,并且具有在X轴方向延伸的长边的形状。扭杆120a的一个端部121a在中间存在驱动源部140a的状态下,连接到基底110的内侧的边111。扭杆120a的另一个端部122a沿着Y轴方向连接到和基底110的内侧的边111相对的反射镜130的一条边131。
同样,扭杆120b例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。扭杆120b在图1中的Y轴方向上延伸地配置。换言之,扭杆120b具有以下形状:具有在Y轴方向延伸的长边,并且具有在X轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,扭杆120b可具有下述形状:具有在Y轴方向延伸的短边,并且具有在X轴方向延伸的长边的形状。扭杆120b的一个端部121b在中间存在驱动源部140b的状态下,沿着Y轴方向连接到与基底110的内侧的边(换言之,区域部分)111(即连接了扭杆120a的一个端部121a的基底110的内侧的边111)相对的基底110的内侧的边112。扭杆120b的另一个端部122b沿着Y轴方向连接到与基底110的内侧的边112相对的反射镜130的另一条边132。即,在第1实施例中,以使沿着Y轴方向按照基底110的内侧的边111、驱动源部140a、扭杆120a、反射镜130的一条边131、反射镜130、反射镜130的另一条边132、扭杆120b、驱动源部140b及基底110的内侧的边112的顺序排列的方式,配置基底110、扭杆120a及120b、反射镜130、被驱动源部140a及140b。
反射镜130配置为:在基底110的内部空隙中,由扭杆120a及120b垂吊或支持。反射镜130通过扭杆120a及120b的弹性以沿着Y轴方向的轴为中心轴旋转地构成。
驱动源部140a分别固定到基底110的内侧的边111及扭杆120a的一个端部121a上,被夹持在基底110的内侧的边111和扭杆120a的一个端部121a之间。驱动源部140a将使扭杆120a沿着Y轴方向伸缩的力,施加到扭杆120a。更具体而言,驱动源部140a将使扭杆120a沿着Y轴方向伸长的力(具体而言,例如是向Y轴的正向(图1的上侧)拉伸扭杆120a的力,向Y轴的正向作用的力)、使扭杆120a沿着Y轴方向压缩的力(具体而言,例如是向Y轴的负向(图1的下侧)推入扭杆120a的力,向Y轴负向作用的力)施加到扭杆120a。
同样,驱动源部140b分别固定到基底110的内侧的边112及扭杆120b的一个端部121b上,被夹持在基底110的内侧的边112和扭杆120b的一个端部121b之间。驱动源部140b将使扭杆120b沿着Y轴方向伸缩的力,施加到扭杆120b。具体而言,驱动源部140b将使扭杆120b沿着Y轴方向伸长的力(具体而言,例如是向Y轴的负向(图1的下侧)拉伸扭杆120b的力,向Y轴的负向作用的力)、或使扭杆120b沿着Y轴方向压缩的力(具体而言,例如是向Y轴的正向(图1的上侧)推入扭杆120b的力,向Y轴正向作用的力)施加到扭杆120b。
作为该驱动源部140a及140b的各自的具体示例包括:(i)施加源自压电效果的力的驱动源部;(ii)施加源自电磁力的力的驱动源部;及(iii)施加源自静电力的力的驱动源部。当然,也可使用其他方式。
例如,施加源自压电效果的力的驱动源部具有:固定到基底110上的第1电极;固定到扭杆120a(或扭杆120b)上的第2电极;以及夹持在第1电极和第2电极之间的压电元件。这种情况下,对第1电极及第2电极的至少一个,从未图示的驱动源部控制电路以规定的时序施加所需的电压。通过对第1电极及第2电极的至少一个施加电压,压电元件改变其形状。其中,第1电极固定到作为基础的基底110,且第2电极固定到扭杆120a(或者扭杆120b),因此压电元件的形状变化经由第2电极作为力施加到扭杆120a(或扭杆120b)。其结果是,源自基于电压施加的压电元件形状变化(即压电效果)的力,施加到扭杆120a(或者扭杆120b)。
另外,施加源自电磁力的力的被驱动源部具有:固定到基底110的磁极;固定到扭杆120a(或扭杆120b)的线圈。这种情况下,对线圈从未图示的驱动源部控制电路以所需的时序施加所需的电压。通过对线圈施加电压而流入电流,在线圈和磁极之间产生电磁相互作用。结果产生基于电磁相互作用的电磁力。其中,磁极固定到作为基础的基底110,且线圈固定到扭杆120a(或者扭杆120b),因此源自该电磁力的力施加到扭杆120a(或扭杆120b)。其结果是,源自电磁力的力施加到扭杆120a(或者扭杆120b)。
另外,施加源自静电力的力的被驱动源部具有:固定到基底110上的梳状的第1电极;以及固定在扭杆120a(或扭杆120b)上,并且在第1电极间分布的梳状的第2电极。这种情况下,从未图示的驱动源部控制电路以所需的时序向第1电极施加所需的电压。其中,因第1电极和第2电极之间的电位差,在第1电极和第2电极之间产生静电力(换言之,库仑力)。其中,第1电极固定在作为基础的基底110上,且第2电极固定在扭杆120a(或扭杆120b)上,所以源自该静电力的力施加到扭杆120a(或扭杆120b)。结果是,源自静电力的力施加到扭杆120a(或扭杆120b)。
(1-2)MEMS扫描仪的动作
接着,参照图2说明第1实施例涉及的MEMS扫描仪100的动作方式(具体而言,使反射镜130旋转的动作的方式)。其中,图2是概念性表示第1实施例涉及的MEMS扫描仪100的动作方式的俯视图,及概念性表示第1实施例涉及的MEMS扫描仪100驱动时、从驱动源部140a及140b施加的力的信号波形的图表。
如图2(a)所示,旋转反射镜130时,驱动源部140a对扭杆120a施力。其中,驱动源部140a对扭杆120a施力,以重复进行扭杆120a的沿着Y轴方向的伸缩。其结果是,扭杆120a沿着Y轴方向重复伸缩。
同时,旋转反射镜130时,驱动源部140b对扭杆120b施力。其中,驱动源部140b对扭杆120b施力,以重复进行扭杆120b的沿着Y轴方向的伸缩。其结果是,扭杆120b沿着Y轴方向重复伸缩。
此外,在以下说明中,将为使反射镜130旋转(尤其是以共振频率旋转)而施加的力(换言之,为使扭杆120a及120b伸缩而施加的力),称为“激振力”来进行说明。
在此,如图2(b)所示,优选扭杆120a的伸缩方式和扭杆120b的伸缩方式同步。具体而言,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向压缩的激振力时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向压缩的激振力。其结果是,当扭杆120a沿着Y轴方向被压缩时,扭杆120b也沿着Y轴方向被压缩。更具体地说,如图2(b)所示,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向压缩的激振力(具体而言,例如是向Y轴的负向(图2(a)的下侧)推入扭杆120a的力,向Y轴负向作用的力)时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向压缩的激振力(具体而言,例如是向Y轴的正向(图2(a)的上侧)推入扭杆120b的力,向Y轴正向作用的力)。同样,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向伸长的激振力时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向伸长的激振力。其结果是,当扭杆120a沿着Y轴方向伸长时,扭杆120b也沿着Y轴方向伸长。更具体而言,如图2(b)所示,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向伸长的激振力(具体而言,例如是向Y轴的正向(图2(a)的上侧)拉伸扭杆120a的力,向Y轴正向作用的力)时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向拉伸的激振力(具体而言,例如是向Y轴的负向(图2(a)的下侧)推入扭杆120b的力,向Y轴负向作用的力)。
进一步,优选扭杆120a的伸缩量的绝对值和扭杆120b的伸缩量的绝对值相同。
例如,当扭杆120a的弹性系数和扭杆120b的弹性系数相等时,优选从驱动源部140a施加到扭杆120a的激振力的绝对值和从驱动源部140b施加到扭杆120b的激振力的绝对值相同。具体而言,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向以规定量压缩的激振力时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向以规定量压缩的激振力。更具体而言,如图2(b)所示,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向以规定量压缩的激振力(具体而言是称为“-A”的Y轴方向的激振力)时(即时刻T2时),优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向以规定量压缩的激振力(具体而言是称为“+A”的Y轴方向的激振力)。同样,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向以规定量伸长的激振力时,优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向以规定量伸长的激振力。更具体而言,如图2(b)所示,驱动源部140a施加使扭杆120a沿着Y轴方向以规定量伸长的激振力(具体而言是称为“+A”的Y轴方向的激振力)时(即时刻T1时),优选驱动源部140b也施加使扭杆120b沿着Y轴方向以规定量伸长的激振力(具体而言是称为“-A”的Y轴方向的激振力)。
或者,当扭杆120a的弹性系数和扭杆120b的弹性系数不相等时,为使扭杆120a的伸长量的绝对值和扭杆120b的伸长量的绝对值相同,优选适当调节从驱动源部140a施加到扭杆120a的激振力的绝对值和从驱动源部140b施加到扭杆120b的激振力的绝对值。
并且优选:从驱动源部140a向扭杆120a施加激振力的周期(换言之,是激振力的增减周期,扭杆120a的伸缩周期)及从驱动源部140b向扭杆120b施加激振力的周期(换言之,是激振力的增减周期,扭杆120b的伸缩周期),分别是与由扭杆120a及120b、反射镜130确定的共振频率同步的周期,或是与由扭杆120a及120b、反射镜130确定的共振频率的2倍频率同步的周期。例如优选:如果反射镜130的惯性力矩为I、且将扭杆120a及120b视作1根弹簧时的扭转弹簧常数为k,则从驱动源部140a向扭杆120a施加激振力的周期及从驱动源部140b向扭杆120b施加激振力的周期,分别与
Figure BDA00001650244800151
的频率同步的周期(即的周期)、或与
Figure BDA00001650244800153
的频率的2倍频率同步的周期(即
Figure BDA00001650244800154
的周期)同步。并且,作为施加的信号的波形,除了正弦波外,可适当使用正弦半波、矩形波、脉冲波、锯齿形波、它们的合成波等任意波形。
通过以该周期施加激振力,如图2(a)所示,扭杆120a及120b分别以和共振频率同步的周期、或与共振频率的2倍频率同步的周期沿着Y轴方向重复伸缩。这样一来,基于扭杆120a及120b的伸缩的振动传送到反射镜130,结果是反射镜130旋转。尤其是,反射镜130以由扭杆120a及120b、反射镜130确定的共振频率重复旋转动作地旋转。换言之,反射镜130如图2(a)所示,在规定的角度范围内重复共振频率下的旋转动作(换言之,重复规定角度范围内的旋转的往返运动)地旋转。即,反射镜130自励共振。
其中,  “共振”是指通过无限小的力的重复,产生无限大的位移的现象。因此,即使减小为使反射镜130旋转而分别施加到扭杆120a及120b的激振力,也可增大反射镜130的旋转范围(换言之,旋转方向的振幅)。即,可相对减小反射镜130旋转所需的激振力。因此,也可减少施加反射镜130的旋转所需的力所需的电量。因此,可更高效地移动反射镜130,结果可实现MEMS扫描仪100的低耗电化。
并且,在第1实施例中,驱动源部140a及140b分别将向与反射镜130的旋转方向正交的方向(换言之,是反射镜130的旋转的中心轴,在第1实施例中是沿着Y轴的方向)作用的力,作为激振力分别施加到扭杆120a及120b,从而使反射镜130旋转。即,在第1实施例中,即使不将直接产生反射镜130的旋转的力(即直接作用于反射镜130的旋转方向的力)或者直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向(即反射镜130的旋转方向)的应变的力(换言之作用于反射镜130的旋转方向的力)作为激振力直接施加,也可通过和将直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向的应变的力作为激振力施加时一样的方式,使反射镜130旋转。
(2)第2实施例
接着参照图3说明MEMS扫描仪的第2实施例。其中,图3是概念性表示第2实施例涉及的MEMS扫描仪101的基本构成的俯视图。此外,对和上述第1实施例涉及的MEMS扫描仪100相同的构成附加同样的参考标记,从而省略其详细说明。
如图3所示,第2实施例涉及的MEMS扫描仪101和第1实施例涉及的MEMS扫描仪100一样,具有:基底110、扭杆120a、扭杆120b、反射镜130。
尤其是在第2实施例涉及的MEMS扫描仪101中,驱动源部140a与扭杆120a一体化,驱动源部140b与扭杆120b一体化,且扭杆120a及120b分别由压电元件构成,在这一点上和第1实施例涉及的MEMS扫描仪100不同。因此,扭杆120a的一个端部121a直接连接到基底110的内侧的边111。并且,扭杆120b的一个端部121b直接连接到基底110的内侧的边112。
扭杆120a及120b分别向构成该扭杆120a及120b的压电元件施加电压,从而沿着图3中Y轴的方向伸缩地构成。因此,通过向扭杆120a及120b本身施加电压,可使扭杆120a及120b分别以上述方式伸缩。其结果是,即使不将直接产生反射镜130的旋转的力(即直接作用于反射镜130的旋转方向的力)或者直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向(即反射镜130的旋转方向)的应变的力(换言之,作用于反射镜130的旋转方向的力)作为激振力直接施加,也可与将直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向的应变的力作为激振力施加时一样的方式,使反射镜130旋转。即,可享受和第1实施例涉及的MEMS扫描仪100享受的效果同样的效果。
(3)第3实施例
接着参照图4及图5说明MEMS扫描仪的第3实施例。
(3-1)基本构成
首先参照图4说明第3实施例涉及的MEMS扫描仪102的基本构成。在此,图4是概念性表示第3实施例涉及的MEMS扫描仪102的基本构成的俯视图。此外,对和上述第1实施例涉及的MEMS扫描仪100相同的构成,附加同样的参考标记,从而省略其详细说明。
如图4所示,第3实施例涉及的MEMS扫描仪102和第1实施例涉及的MEMS扫描仪100一样,具有:基底110、扭杆120a、扭杆120b、反射镜130、驱动源部140a、驱动源部140b。
尤其是在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,驱动源部140a及140b各自的配置位置与第1实施例涉及的MEMS扫描仪100中的驱动源部140a及140b各自的配置位置不同。具体而言,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,驱动源部140a固定到基底110的外侧的边113(具体而言,相对上述基底110的内侧的边111在反射镜130的相反一侧相对的基底110的外侧的边113)上。并且,扭杆120a的一个端部121a直接固定到基底的内侧的边111。同样,驱动源部140b固定到基底110的外侧的边114(具体而言,相对上述基底110的内侧的边112在反射镜130的相反一侧相对的外侧的边114,是沿着Y轴方向与基底110的外侧的边113相对的边114)上。并且,扭杆12ba的一个端部121b直接固定到基底的内侧的边112上。
(3-2)MEMS扫描仪的动作
接着参照图5说明第3实施例涉及的MEMS扫描仪102的动作方式(具体而言,使反射镜130旋转的动作方式)。其中,图5是概念性表示第3实施例涉及的MEMS扫描仪102的动作方式的俯视图。
如图5(a)及图5(b)所示,使反射镜130旋转时,驱动源部140a对基底110(尤其是基底110的外侧的边113)施加激振力。同样,驱动源部140b对基底110(尤其是基底110的外侧的边114)施加激振力。
其中,驱动源部140a将基底110的外侧的边113沿着Y轴负方向推入的力作为激振力施加、且驱动源部140b将基底110的外侧的边114沿着Y轴的正方向推入的力作为激振力施加时,如图5(a)所示,基底110的边113及边114分别向基底110的空隙推入地应变。其结果是,扭杆120a及120b分别沿着Y轴方向被压缩。
同样,驱动源部140a将基底110的外侧的边113沿着Y轴正方向拉伸的力作为激振力施加、且驱动源部140b将基底110的外侧的边114沿着Y轴的负方向拉伸的力作为激振力施加时,如图5(b)所示,基底110的边113及边114分别从基底110的空隙飞出地应变。其结果是,扭杆120a及120b分别沿着Y轴方向伸长。
通过以和共振频率同步的周期重复进行该激振力的施加,在第3实施例中和第1实施例一样,扭杆120a及120b分别以和共振频率同步的周期沿着Y轴方向重复伸缩。这样一来,基于扭杆120a及120b的伸缩的振动传送到反射镜130,结果使反射镜130旋转。尤其是,反射镜130以由扭杆120a及120b、反射镜130确定的共振频率重复旋转动作地进行旋转。换言之,反射镜130如图5(a)及(b)所示,在规定的角度范围内重复共振频率下的旋转动作(换言之,重复规定角度范围内的旋转的往返运动)地旋转。即,反射镜130自励共振。因此,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,和第1实施例涉及的MEMS扫描仪100一样,即使不将直接产生反射镜130的旋转的力(即直接作用于反射镜130的旋转方向的力)或者直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向(即反射镜130的旋转方向)的应变的力(换言之,作用于反射镜130的旋转方向的力)作为激振力直接施加,也可与将直接产生扭杆120a及120b各自的扭转方向的应变的力作为激振力施加时一样的方式,使反射镜130旋转。
并且,在第3实施例中,将激振力施加到基底110。换言之,将用于施加激振力的驱动源部140a及140b分别固定到基底110。因此,无需将驱动源部140a及140b固定到包括扭杆120a及120b、反射镜130的可动部上。这样一来,可相对抑制包括扭杆120a及120b、反射镜130的可动部中的、源自驱动源部140a及140b的热的产生。结果可良好地抑制对包括扭杆120a及120b、反射镜130的可动部的热的不良影响。
并且,因将激振力施加到基底110,所以无需对包括扭杆120a及120b、反射镜130的可动部附加驱动源部140a及140b。因此,可不增加包括扭杆120a及120b、反射镜130的可动部的质量地施加激振力。因此,可增加反射镜130移动的灵敏度。
此外,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,利用基底110的应变实现扭杆120a及120b各自的Y轴方向上的伸缩。因此,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,替代基底110完全固定的结构,优选实质上在允许包括边113的构造部分及包括边114的构造部分的各自的应变的状态下固定。
并且,当然可将在上述第1实施例、第2实施例中说明的各种构成适当适用于上述第3实施例涉及的MEMS扫描仪102。
此外,在上述第1实施例到第3实施例中,说明以Y轴为中心轴旋转反射镜130的MEMS扫描仪100至102。即,在上述第1实施例及第2实施例中,说明采用单轴旋转驱动方式的MEMS扫描仪。但是,对于以Y轴为中心轴旋转反射镜130的同时以X轴为中心轴旋转反射镜130的MEMS扫描仪,也可采用上述构成。这种情况下,可如下构成:通过施加使沿Y轴方向延伸的扭杆120沿着Y轴方向伸缩的激振力,从而以Y轴为中心轴旋转反射镜130,并且通过施加使沿X轴方向延伸的扭杆120沿X轴方向伸缩的激振力,从而以X轴为中心轴旋转反射镜130。或者,可如下构成:通过施加使沿Y轴方向延伸的扭杆120沿着Y轴方向伸缩的激振力,从而以Y轴为中心轴旋转反射镜130,并且通过施加使沿X轴方向延伸的扭杆120沿扭转方向(即以X轴为中心轴的旋转方向)扭转的激振力,从而以X轴为中心轴旋转反射镜130。
(4)第4实施例
接着参照图6及图7说明MEMS扫描仪的第4实施例。
(4-1)基本构成
首先参照图6说明第4实施例涉及的MEMS扫描仪103的基本构成。其中,图6是概念性表示第4实施例涉及的MEMS扫描仪103的基本构成的俯视图。此外,对和上述第1实施例涉及的MEMS扫描仪100到第3实施例涉及的MEMS扫描仪102相同的构成,附加同样的参考标记,从而省略其详细说明。
如图6所示,第4实施例涉及的MEMS扫描仪103具有:构成上述“第1基底部”的一个具体例的第1基底110-1;构成上述“第1弹性部”的一个具体例的第1扭杆120a-1;构成上述“第1弹性部”的一个具体例的第1扭杆120b-1;构成上述“第2基底部”的一个具体例的第2基底110-2;构成上述“第2弹性部”的一个具体例的第2扭杆120a-2;构成上述“第2弹性部”的一个具体例的第2扭杆120b-2;构成上述“被驱动部”的一个具体例的反射镜130;构成上述“施加部”的一个具体例的驱动源部140a;构成上述“施加部”的一个具体例的驱动源部140b。
第1基底部110-1是内部具有空隙的框形。即,第1基底110-1具有在图6中的Y轴方向延伸的2条边、及在图6中的X轴方向(即和Y轴正交的轴方向)延伸的2条边,并且具有具备由在Y轴方向延伸的2条边和在X轴方向延伸的2条边包围的空隙的框形。在图6所示的例子中,第1基底110-1具有正方形的形状,但不限于此,例如也可具有其他形状(例如长方形等矩形形状、圆形形状等)。并且,第1基底110-1优选:是作为第4实施例涉及的MEMS扫描仪103的基础的构造体,固定到未图示的基板或支持部件(换言之,在MEMS扫描仪102这一系统的内部固定)。
此外,在图6中,示出了第1基底110-1具有框形的例子,当然也可具有其他形状。例如,第1基底110-1可具有内部具有空隙的箱型形状。即,第1基底110-1具有在由X轴及Y轴规定的平面上分布的2个面、在由X轴和未图示的Z轴(即与X轴及Y轴两者正交的轴)规定的平面上分布的2个面、及在由Y轴和未图示的Z轴规定的平面上分布的2个面,并且具有具备由该6个面包围的空隙的箱形状。或者,可对应配置反射镜130的方式,将第1基底110-1的形状适当替换为任意的形状。
第1扭杆120a-1例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。第1扭杆120a-1在图6中的X轴方向上延伸地配置。换言之,第1扭杆120a-1具有以下形状:具有在X轴方向延伸的长边,并且具有在Y轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,第1扭杆120a-1可具有下述形状:具有在X轴方向延伸的短边,并且具有在Y轴方向延伸的长边的形状。第1扭杆120a-1的一个端部121a-1连接到第1基底110-1的内侧的边115-1。第1扭杆120a-1的另一个端部122a-1沿着X轴方向连接到和第1基底110-1的内侧的边115-1相对的第2基底110-2的外侧的边117-2。
同样,第1扭杆120b-1例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。第1扭杆120b-1在图6中的X轴方向上延伸地配置。换言之,第1扭杆120b-1具有以下形状:具有在X轴方向延伸的长边,并且具有在Y轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,第1扭杆120b-1可具有下述形状:具有在X轴方向延伸的短边,并且具有在Y轴方向延伸的长边的形状。第1扭杆120b-1的一个端部121b-1沿着X轴方向连接到与第1基底110-1的内侧的边(换言之,区域部分)115-1(即连接了第1扭杆120a-1的一个端部121a-1的第1基底110-1的内侧的边115-1)相对的第1基底110-1的内侧的边116-1。第1扭杆120b-1的另一个端部122b-1沿着X轴方向连接到与第1基底110-1的内侧的边116-1相对的第2基底110-2的外侧的边118-2。
第2基底部110-2是内部具有空隙的框形。即,第2基底110-2具有在图6中的Y轴方向延伸的2条边、及在图6中的X轴方向(即和Y轴正交的轴方向)延伸的2条边,并且具有具备由在Y轴方向延伸的2条边和在X轴方向延伸的2条边包围的空隙的框形。在图6所示的例子中,第2基底110-2具有正方形的形状,但不限于此,例如也可具有其他形状(例如长方形等矩形形状、圆形形状等)。
并且,第2基底110-2在第1基底110-1的内部空隙中,由第1扭杆120a-1及120b-1垂吊或支持地配置。第2基底110-2通过第1扭杆120a-1及120b-1的弹性,以X轴方向为中心轴旋转地构成。
此外,在图6中,示出了第2基底110-2具有框形的例子,当然也可具有其他形状。例如,第2基底110-2可具有内部具有空隙的箱型形状。即,第2基底110-2具有在由X轴及Y轴规定的平面上分布的2个面、在由X轴和未图示的Z轴(即与X轴及Y轴两者正交的轴)规定的平面上分布的2个面、及在由Y轴和未图示的Z轴规定的平面上分布的2个面,并且具有具备由该6个面包围的空隙的箱形状。或者,可对应配置反射镜130的方式,将第2基底110-2的形状适当替换为任意的形状。
第2扭杆120a-2例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。第2扭杆120a-2在图6中的Y轴方向上延伸地配置。换言之,第2扭杆120a-2具有以下形状:具有在Y轴方向延伸的长边,并且具有在X轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,第2扭杆120a-2可具有下述形状:具有在Y轴方向延伸的短边,并且具有在X轴方向延伸的长边的形状。第2扭杆120a-2的一个端部121a-2连接到第2基底110-2的内侧的边111-2。第2扭杆120a-2的另一个端部122a-2沿着Y轴方向连接到和第2基底110-2的内侧的边111-2相对的反射镜130的一条边131。
同样,第2扭杆120b-2例如是以硅、铜合金、铁类合金、其他金属、树脂等为材料的弹簧等具有弹性的部件。第2扭杆120b-2在图6中的Y轴方向上延伸地配置。换言之,第2扭杆120b-2具有以下形状:具有在Y轴方向延伸的长边,并且具有在X轴方向延伸的短边的形状。也可根据下述共振频率的设定情况,第2扭杆120b-2可具有下述形状:具有在Y轴方向延伸的短边,并且具有在X轴方向延伸的长边的形状。第2扭杆120b-2的一个端部121b-2沿着Y轴方向连接到与第2基底110-2的内侧的边(换言之,区域部分)111-2(即连接了第2扭杆120a-2的一个端部121a-2的第2基底110-2的内侧的边111-2)相对的第2基底110-2的内侧的边112-2。第2扭杆120b-2的另一个端部122b-2沿着Y轴方向连接到与第2基底110-2的内侧的边112-2相对的反射镜130的另一条边132。
反射镜130在第2基底110-2的内部空隙中,由第2扭杆120a-2及120b-2垂吊或支持地配置。反射镜130通过第2扭杆120a-2及120b-2的弹性以Y轴方向为中心轴旋转地构成。
驱动源部140a分别固定到第1基底110-1的内侧的边111-1及第2基底110-2的外侧的边113-2上,以被夹持在第1基底110-1的内侧的边111-1和第2基底110-2的外侧的边113-2之间。更具体而言,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,作为驱动源部140a,采用源自静电力的力的驱动源部。因此,驱动源部140a具有:固定在第1基底110-1的内侧的边111-1上的梳状的第1电极141a;固定在第2基底110-2的外侧的边113-2上,并且在第1电极141a之间分布的梳状的第2电极142a。这种情况下,向第1电极141a从未图示的驱动源部控制电路以所需的时序施加所需的电压。其中,因第1电极141a和第2电极142a之间的电位差,在第1电极141a和第2电极142a之间产生静电力(换言之库仑力)。其中,因第1电极141a固定到作为基础的第1基底110-1上,且第2电极142a固定到第2基底110-2上,所以源自该静电力的力施加到第2基底110-2。结果使源自静电力的力施加到第2基底110-2。
驱动源部140b分别固定到第1基底110-1的内侧的边112-1及第2基底110-2的外侧的边114-2上,以被夹持在第1基底110-1的内侧的边112-1和第2基底110-2的外侧的边114-2之间。更具体而言,在第3实施例涉及的MEMS扫描仪102中,作为驱动源部140b,采用源自静电力的力的驱动源部。因此,驱动源部140b具有:固定在第1基底110-1的内侧的边112-1上的梳状的第1电极141b;固定在第2基底110-2的外侧的边114-2上,并且在第1电极141b之间分布的梳状的第2电极142b。这种情况下,向第1电极141b从未图示的驱动源部控制电路以所需的时序施加所需的电压。其中,因第1电极141b和第2电极142b之间的电位差,在第1电极141b和第2电极142b之间产生静电力(换言之库仑力)。其中,因第1电极141b固定到作为基础的第1基底110-1上,且第2电极142b固定到第2基底110-2上,所以源自该静电力的力施加到第2基底110-2。结果使源自静电力的力施加到第2基底110-2。
此外,在第4实施例中,使用施加源自静电力的力的驱动源部140a及140b进行说明,但如上所述,当然也可采用施加源自压电效果的力的驱动源部或施加源自电磁力的力的驱动源部。
(4-2)MEMS扫描仪的动作
接着参照图7说明第4实施例涉及的MEMS扫描仪103的动作方式(具体而言,使反射镜130旋转的动作方式)。其中,图7是概念性表示第4实施例涉及的MEMS扫描仪103的动作方式的俯视图。
如图7(a)及图7(b)所示,使反射镜130旋转时,驱动源部140a对第2基底110-2(尤其是第2基底110-2的外侧的边113-2)施加源自静电力的力。同样,驱动源部140b对第2基底110-2(尤其是第2基底110-2的外侧的边114-2)施加源自静电力的力。
此时,从驱动源部140a及140b分别被施加了源自静电力的力的第2基底110-2如图7(a)及图7(b)所示,利用第1扭杆120a-1及120b-1的弹性,以沿着X轴的方向为中心轴旋转。
同时,第2基底110-2对应从驱动源部140a及140b分别施加的源自静电力的力,外侧的边113-2沿着Y轴的负方向被推入,且外侧的边114-2沿着Y轴的正方向被推入。结果如图7(a)所示,第2基底110-2的边113-2及边114-2分别向第2基底110-2的空隙推入地应变。结果是,第2扭杆120a-2及120b-2分别沿着Y轴方向被压缩。
同样,第2基底110-2对应从驱动源部140a及140b分别施加的源自静电力的力,外侧的边113-2沿着Y轴的正方向拉伸,且外侧的边114-2沿着Y轴的负方向拉伸。结果如图7(b)所示,第2基底110-2的边113-2及边114-2分别从第2基底110-2的空隙飞出地应变。结果是,第2扭杆120a-2及120b-2分别沿着Y轴方向伸长。
即,在第4实施例中,在第2基底110-2、第2扭杆120a-2及120b-2及反射镜130这一系统的内部,以和第3实施例涉及的MEMS扫描仪102同样的方式,反射镜130以沿着Y轴的轴为中心轴旋转。此时,支持反射镜130的第2基底110-2本身以沿着X轴的轴为中心轴旋转,因此反射镜130以沿着Y轴的轴为中心轴旋转,并且以沿着X轴的轴为中心轴旋转。因此,可实现反射镜130的双轴旋转驱动。
尤其是在第4实施例中,可将以沿着X轴的轴为中心轴使第2基底110-2旋转的力,作为以沿着Y轴的轴为中心轴使反射镜130旋转的力(即激振力,是使第2扭杆120a-2及120b-2伸缩的力)来使用。因此,在实践上具有以下非常有利的效果:无需单独独立设置施加以沿着X轴的轴为中心轴使第2基底110-2旋转的力的施加部、及施加以沿着Y轴的轴为中心轴使反射镜130旋转的力的施加部。
此外,在上述说明中,为使说明简化或明确化,说明了扭杆120a及120b沿着反射镜130的旋转轴的方向具有长边的例子。但其构成也可以是:扭杆120a及120b沿着反射镜130的旋转轴的方向具有短边(即,扭杆120a及120b沿着与反射镜130的旋转轴正交的方向具有长边)。此时,和扭杆120a及120b沿着反射镜130的旋转轴方向具有长边时相比,共振频率变高。
并且,本发明在不违反可从权利要求范围及说明书整体读取的发明主旨或思想的范围内,可适当变更,伴随着该变更的驱动装置也包含在本发明的技术思想中。
符号说明
100MEMS扫描仪
110基底
120扭杆
130反射镜
140驱动源部

Claims (7)

1.一种驱动装置,其特征在于,具有:
基底部;
被驱动部,能够以沿着一个方向的轴为中心轴旋转;
弹性部,连接上述基底部和上述被驱动部,且沿着上述一个方向延伸;
施加部,将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力作为使上述被驱动部旋转的激振力施加,以使上述被驱动部以由上述被驱动部及上述弹性部确定的共振频率共振。
2.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述弹性部和上述施加部一体化,且构成为包括压电元件。
3.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,
上述施加部将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力,作为上述激振力直接施加到上述弹性部,
上述弹性部通过上述激振力沿着上述一个方向伸缩。
4.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,
上述基底部是包围内部空隙的框形,
上述被驱动部被上述基底部包围地配置在上述基底部的内部空隙,
上述弹性部的沿着上述一个方向的一个端部和上述基底部连接,且上述弹性部的沿着上述一个方向的另一个端部和上述被驱动部连接,
上述施加部将使上述弹性部沿着上述一个方向伸缩的力,作为上述激振力施加到上述基底部,
上述基底部通过上述激振力而应变,并且上述弹性部随着上述基底部的应变沿着上述一个方向伸缩。
5.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,
上述基底部是包围内部空隙的框形,
上述被驱动部被上述基底部包围地配置在上述基底部的内部空隙,
上述弹性部具有:(i)一侧弹性部,将沿着上述一个方向相对的上述基底部的2个区域部分中的一个区域部分和与该一个区域部分相对的上述被驱动部的区域部分连接;(ii)另一侧弹性部,将沿着上述一个方向相对的上述基底部的2个区域部分中的另一个区域部分和与该另一个区域部分相对的上述被驱动部的区域部分连接,
上述施加部以使上述一侧弹性部的伸缩方式和上述另一侧弹性部的伸缩方式彼此同步的方式施加上述激振力。
6.根据权利要求4所述的驱动装置,其特征在于,上述施加部以使上述一侧弹性部的伸缩量的绝对值和上述另一侧弹性部的伸缩量的绝对值彼此相同的方式施加上述激振力。
7.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,
上述基底部具有:第1基底部和被该第1基底包围的第2基底部,
上述弹性部具有:第1弹性部,连接上述第1基底部和上述第2基底部,且沿着和上述一个方向不同的另一方向延伸;以及第2弹性部,连接上述第2基底部和上述被驱动部,且沿着上述一个方向延伸,
上述施加部,(i)施加使上述第2基底部以沿着上述另一方向的轴为中心轴旋转的驱动力,并且(ii)将该驱动力作为使上述第2弹性部沿着上述一个方向伸缩的力的上述激振力利用。
CN2009801624847A 2009-11-19 2009-11-19 驱动装置 Pending CN102648150A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/069637 WO2011061832A1 (ja) 2009-11-19 2009-11-19 駆動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102648150A true CN102648150A (zh) 2012-08-22

Family

ID=44059333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801624847A Pending CN102648150A (zh) 2009-11-19 2009-11-19 驱动装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120228996A1 (zh)
JP (1) JP4849497B2 (zh)
CN (1) CN102648150A (zh)
WO (1) WO2011061832A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104820285A (zh) * 2014-01-31 2015-08-05 意法半导体股份有限公司 静电驱动的mems器件
CN112352185A (zh) * 2018-06-27 2021-02-09 微软技术许可有限责任公司 调整扫描镜的谐振频率

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011061833A1 (ja) * 2009-11-19 2011-05-26 パイオニア株式会社 駆動装置
JP7108211B2 (ja) * 2018-06-26 2022-07-28 ミツミ電機株式会社 回転往復駆動アクチュエータ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3129219B2 (ja) * 1997-01-14 2001-01-29 日本電気株式会社 光スキャナ
JPH11119137A (ja) * 1997-10-15 1999-04-30 Minolta Co Ltd 光走査装置
US20050280879A1 (en) * 2004-02-09 2005-12-22 Gibson Gregory T Method and apparatus for scanning a beam of light
JP4910668B2 (ja) * 2006-12-06 2012-04-04 セイコーエプソン株式会社 光学デバイス、光スキャナ、および画像形成装置
JP2009044876A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Canon Inc アクチュエーター
WO2011061833A1 (ja) * 2009-11-19 2011-05-26 パイオニア株式会社 駆動装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104820285A (zh) * 2014-01-31 2015-08-05 意法半导体股份有限公司 静电驱动的mems器件
US9670056B2 (en) 2014-01-31 2017-06-06 Stmicroelectronics S.R.L. Electrostatically driven MEMS device
CN108710203A (zh) * 2014-01-31 2018-10-26 意法半导体股份有限公司 静电驱动mems器件
CN108710203B (zh) * 2014-01-31 2021-09-28 意法半导体股份有限公司 静电驱动mems器件
CN112352185A (zh) * 2018-06-27 2021-02-09 微软技术许可有限责任公司 调整扫描镜的谐振频率

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011061832A1 (ja) 2013-04-04
US20120228996A1 (en) 2012-09-13
JP4849497B2 (ja) 2012-01-11
WO2011061832A1 (ja) 2011-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100911144B1 (ko) 2축구동 전자기 액추에이터
CN102648577A (zh) 驱动装置
CN102027404B (zh) 感应共振梳齿驱动扫描仪
KR100817470B1 (ko) 압전 선형 모터
KR101345288B1 (ko) 2축 구동 전자기 스캐너
CN101925845B (zh) 图像投影的振动反射镜
US7220009B2 (en) Optical deflector
EP2208103B1 (en) Mems scanning micromirror
CN103180772A (zh) 光学扫描设备
JP2009104102A (ja) ミラーから分離されたアクチュエータを備えたmemsスキャナ
US20140111839A1 (en) Driving apparatus
CN102648150A (zh) 驱动装置
JP2005137102A (ja) アクチュエータ
JP6208772B2 (ja) 駆動装置
JP4958195B2 (ja) 駆動装置
JP2016032351A (ja) 振動型アクチュエータ、光学機器、及び撮像装置
KR20000019345A (ko) 평판형 선형 초음파 모터
JP4958196B2 (ja) 駆動装置
JP4896270B1 (ja) 駆動装置
JPH11218709A (ja) 光走査装置
CN221175124U (zh) 振镜框、光学振镜结构及投影系统
JP5624213B2 (ja) 駆動装置
KR100997691B1 (ko) 압전소자를 이용한 소형카메라 구동장치
WO2012172653A1 (ja) 駆動装置
JP4958197B2 (ja) 駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120822