CN103700762A - 压电致动器以及光扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可以降低驱动电压的压电致动器以及光扫描装置。具有多层压电体、以夹持所述多层压电体的各个压电体的方式而形成的多个电极、在其上部形成所述多层压电体和所述多个电极的基板。

Description

压电致动器以及光扫描装置
技术领域
本发明涉及压电致动器和具有压电致动器的光扫描装置。
背景技术
至今已知一种利用了由于施加电压压电体变形的现象的压电致动器。
现有的压电致动器的结构为,如专利文献1所记载的那样,压电体设置在基板上。压电元件设置有压电体和以夹持压电体的方式设置的一对电极。该压电元件通过将驱动电压施加到一对电极上而使压电体位移。
[专利文献1]日本特开2011-217447号公报
发明内容
近年来,大多的电子设备追求节能化。例如在搭载压电致动器的电子设备中,也同样追求耗电量的降低。作为其中的一环,例如追求压电致动器的驱动电压的下降。
本申请是鉴于所述情况而用于解决所述问题而提出的,目的在于提供可降低驱动电压的压电致动器以及光扫描装置。
本发明为了达到上述目的而采用以下结构。
本发明的压电致动器具有多层压电体(12,13);以夹持所述多层压电体(12,13)的各个压电体的方式形成的多个电极(20,30,40);以及基板(11),在其上部形成所述多层压电体(12,13)和所述多个电极(20,30,40)。
本发明的光扫描装置(100)通过扭转梁(130A,130B)从轴方向两侧来支承用于支承反射镜(110)的反射镜支承部(120),通过所述扭转梁(130A,130B)的扭转使所述反射镜支承部(120)在轴四周方向摇动,所述光扫描装置具有:
以夹持所述反射镜(110)以及所述反射镜支承部(120)的方式成对设置的第1驱动梁(150A,150B);
将所述第1驱动梁(150A,150B)的一侧与所述扭转梁连结的连结梁(140A,140B);
包围所述反射镜(110)以及所述反射镜支承部(120)、所述扭转梁(130A,130B)、所述第1驱动梁(150A,150B)、所述连结梁(140A,140B)的可动框(160),
具有所述第1驱动梁(150A,150B)的第1驱动源(151A,151B)具有:
多层压电体(12,13);
以夹持所述多层压电体(12,13)的各个压电体的方式而形成的多个电极(20,30,40);
基板(11),在其上部形成所述多层的压电体(12,13)和所述多个电极(20,30,40)。
另外,所述括号内的参照符号是为了便于理解而加上的,只是一个例子,不限定图示的方式。
根据本发明可以降低驱动电压。
附图说明
图1是说明第一实施方式的压电致动器的结构的图。
图2是说明评价介质特性时的压电致动器的图。
图3是表示压电致动器中LNO薄膜的膜厚度发生变化时的介质特性的图。
图4是表示驱动电压和变化的关系的图。
图5是说明施加到压电致动器的驱动电压的图。
图6是说明第二实施方式的光扫描装置的图。
图7是说明第二实施方式的光扫描控制装置的图。
图8是说明第三实施方式的压电致动器的结构的图。
图9是说明第三实施方式的光扫描装置的图。
图10是局部91的扩大图。
图11是局部92的扩大图。
图12是表示检测垂直方向的倾斜情况的压电传感器的输出波形的图。
符号说明
10、10A 压电致动器
11 基板
12、13 压电体
20 下部电极
30 中间电极
40 上部电极
100、100A 光扫描装置
110 反射镜
200 光扫描控制装置
具体实施方式
(第一实施方式)
以下参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1是说明第一实施方式的压电致动器的结构的图。
本实施方式的压电致动器10在基板11上形成下部电极20,在下部电极20上形成压电体12。并且本实施方式的压电致动器10在压电体12上形成中间电极30,在中间电极30上形成压电体13,在压电体13上形成上部电极40。
在本实施方式的压电致动器10中,例如中间电极30与大地连接,对上部电极40和下部电极20提供使压电致动器10进行驱动的驱动信号。上部电极40和下部电极20在被提供了驱动信号后,根据驱动信号的电压进行位移。
本实施方式的下部电极20是由3层形成的膜。本实施方式的下部电极20由第一层21、第二层22、第三层23形成。本实施方式的下部电极20中,第一层21和第三层23是LNO(LaNi03)薄膜,膜厚度例如分别是30nm。本实施方式的第二层22是Pt薄膜,膜厚度例如是150nm。
本实施方式的中间电极30也同样是由3层形成的膜。本实施方式的中间电极30由第一层31、第二层32、第三层33形成。本实施方式的中间电极30中,第一层31和第三层33是LNO(LaNi03)薄膜,膜厚度例如分别是80nm。本实施方式的第二层32是Pt薄膜,膜厚度例如是150nm。另外,本实施方式的中间电极30的第一层31和第三层33的膜厚度为80nm,但是不限于此。第一层31和第三层33的膜厚度可以是30nm以上。30nm是为了使LNO薄膜均匀成膜而必需的厚度。
本实施方式的上部电极40是由2层形成的膜。本实施方式的上部电极40由第一层41、第二层42形成。本实施方式的上部电极40中,第一层41是LNO(LiNa03)薄膜,膜厚度例如是80nm。第二层42是Pt薄膜,膜厚度例如是100nm。
另外,本实施方式中,说明了第一层21、31、41以及第三层23、33为LNO(LiNa03)薄膜,第二层22、32、42为Pt薄膜,但不限于此。第一层21、31、41以及第三层23、33是钙钛矿结构以及包括了(110)取向的薄膜即可,例如可以使用SRO(Sr2Ru04)等。另外,第二层22、32、42可以是Pt之外的白金族,可以作为例如使用了Ir、Os的薄膜。
本实施方式的压电体12、13是PZT(锆钛酸铅)薄膜。利用溶胶凝胶法分别在下部电极20上形成压电体12,在中间电极30上形成压电体13。另外,本实施方式的基板11是使用了硅的基板。
本实施方式中,下部电极20和中间电极30使在各自的上层形成的压电体12、13结晶化,因此使基板11的温度在500度以上,使LNO的面内垂直方向的结晶方位进行(110)优先取向地通过溅射而成膜。本实施方式中,通过在该条件下形成下部电极20和中间电极30可以使PZT薄膜结晶化而得到良好的压电特性,还可以降低驱动电压。
本实施方式中,下部电极20的第三层23和中间电极30的第三层33使得位于各自的上层的压电体12、13结晶化。另外,本实施方式中,中间电极30的第一层31和上部电极40的第一层41抑制位于各自的下层的压电体12、13的氧化。
接着,说明本实施方式的压电致动器10的介质特性。图2是说明评价介质特性时的压电致动器的图。
本实施方式中,如图2所示,连接压电致动器10的各个电极并评价介质特性。在图2所示的压电致动器10中,在下部电极20、中间电极30、上部电极40上分别形成有连接用的电极25、35、45。图2的例子中,在电极25和电极35之间的连接点与电极45之间连接有AC电源50。AC电源50将驱动电压提供给压电致动器10。
图3是表示在压电致动器中LNO薄膜的膜厚度发生了变化时的介质特性的图。本实施方式中,可以说在LNO薄膜的膜厚度为30nm以上100nm以内的范围中,压电致动器10的饱和极化值Pm、剩余极化值Pr、矫顽电场Ec的值的变化变小,介质特性稳定。
因此,在本实施方式中,在30nm以上100nm以下的范围内,取LNO薄膜的膜厚度为最薄的30nm。另外,本实施方式的LNO薄膜的膜厚度在30nm以上100nm以下的范围内即可。
接着说明本实施方式的压电致动器10上施加的驱动电压和位移。图4是表示驱动电压和变化的关系的图。
图4表示现有的压电体由单层的致动器生成的悬臂的驱动电压和振动量(位移)之间的关系以及由压电致动器10生成的悬臂的驱动电压和量(位移)之间的关系。
图4中,虚线表示由现有的压电致动器生成的悬臂的驱动电压和振动量之间的关系,实线表示由本实施方式的压电致动器10生成的悬臂的驱动电压和振动量之间的关系。另外,图4的驱动电压是250Hz的交流电压,振动量是通过多普勒振动计等进行测量而得的值。
由图4可知,在由本实施方式的压电致动器10所生成的悬臂中,与现有的压电致动器所生成的悬臂相比,可以由大约一半的驱动电压得到同量的振动量。具体地说,例如得到4um的振动量时,在由现有的压电致动器所生成的悬臂中,需要约45V的驱动电压。对此,在由压电致动器10所生成的悬臂中,可以由约20V的驱动电压得到4um的振动量。因此,在本实施方式的压电致动器10中可以降低驱动电压。
图5是说明施加到压电致动器的驱动电压的图。图5中,点线的波形表示施加到现有的压电致动器的驱动电压,实线的波形表示施加到本实施方式的压电致动器10的驱动电压。
图5中,将施加到压电致动器10的驱动电压的振幅值设为V1,将施加到现有的压电致动器的驱动电压的振幅值设为V2时,振幅值V1为V2/2左右。
因此,本实施方式的压电致动器10与现有的压电体为单层的致动器相比,可以将驱动电压下降到大约一半左右。
另外,本实施方式的压电致动器10的压电体为2层,但是不限于此。本实施方式的压电致动器10中,压电体可以为4层也可以为6层。
(第二实施方式)
以下参照附图说明本发明的第二实施方式。本实施方式的第二实施方式是使用了第一实施方式的压电致动器10的光扫描装置。本发明的第二实施方式中,对于具有与第一实施方式相同功能的结构赋予与第一实施方式的说明中使用的符号相同的符号,省略其说明。
图6是说明第二实施方式的光扫描装置的图。
本实施方式的光扫描装置100具备:反射镜110;反射镜支承部120;扭转梁130A、130B;连结梁140A、140B;第1驱动梁150A、150B;可动框160;第2驱动梁170A、170B和固定框180。另外,本实施方式的第1驱动梁150A、150B分别具备驱动源151A、151B。第2驱动梁170A、170B分别具备驱动源171A、171B。
本实施方式的反射镜支承部120中,沿着反射镜110的圆周形成狭缝122。通过该狭缝122可以持续使反射镜支承部120轻量化以及持续缓和应力,并将扭转梁130A、130B的扭转传达给反射镜110。
在本实施方式的光扫描装置100中,在反射镜支承部120的表面支承反射镜110,反射镜支承部120与位于两侧的扭转梁130A、130B的端部连结。扭转梁130A、130B构成摇动轴,在轴方向延伸并从轴方向两侧支承反射镜支承部120。通过扭转梁130A、130B扭转,反射镜支承部120所支承的反射镜110摇动,进行使照射到反射镜110的光的反射光扫描的动作。扭转梁130A、130B分别与连结梁140A、140B进行连结支承,与第1驱动梁150A、150B连结。
第1驱动梁150A、150B、连结梁140A、140B、扭转梁130A、130B、反射镜支承部120以及反射镜110被可动框160包围。第1驱动梁150A、150B的一侧分别由可动框160支承。第1驱动梁150A的另一侧在内周侧延伸并与连结梁140A、140B连接。第1驱动梁150B的另一侧也同样在内周侧延伸并与连结梁140A、140B连接。
第1驱动梁150A、150B在与扭转梁130A、130B成正交的方向以夹持反射镜110以及反射镜支承部120的方式成对设置。
第1驱动梁150A、150B的表面分别形成驱动源151A、151B。驱动源151A、151B由在第1驱动梁150A、150B的表面上所形成的下部电极20、压电体12、中间电极30、压电体13、上部电极40构成。驱动源151A、151B,根据施加到下部电极20以及上部电极40和中间电极30的驱动电压的极性而伸长或缩小。因此,如果在第1驱动梁150A和第1驱动梁150B交替施加不同相位的驱动电压,则在反射镜110的左侧和右侧,第1驱动梁150A和第1驱动梁150B在上下相对侧交替振动,将扭转梁130A、130B作为摇动轴或者旋转轴,使得反射镜110可以沿轴四周摇动。以后将反射镜110沿扭转梁130A、130B的轴四周进行摇动的方向称为水平方向。例如在第1驱动梁150A、150B进行的水平驱动中可以使用共振振动而高速地摇动驱动反射镜110。
另外,可动框160的外部连结有第2驱动梁170A、170B的一端。第2驱动梁170A、170B以从左右两侧夹持可动框160的方式成对设置。第2驱动梁170A的与第1驱动梁150A平行延伸的梁在端部与相邻的梁连结,作为整体具有锯齿状的形状。并且,第2驱动梁170A的另一端与固定框180的内侧连结。第2驱动梁170B也同样,与第1驱动梁150B平行延伸的梁在端部与相邻的梁连结,作为整体具有锯齿状的形状。并且,第2驱动梁170B的另外一端与固定框180的内侧连接。
在第2驱动梁170A、170B的表面按每个不包括曲线部的矩形单位分别形成驱动源171A、171B。驱动源171A由在第2驱动梁170A的表面上形成的下部电极20、压电体12、中间电极30、压电体13、上部电极40构成。驱动源171B由在第2驱动梁170B的表面上形成的下部电极20、压电体12、中间电极30、压电体13、上部电极40构成。
在第2驱动梁170A、170B中,通过在按照矩形单位而相邻的驱动源171A、171B之间施加不同极性的驱动电压,使得相邻的矩形梁向上下相反的方向后仰,将各个矩形梁的上下移动的累计传达给可动框160。第2驱动梁170A、170B通过该动作使得反射镜110向与水平方向正交的方向即垂直方向摇动。例如可以在第2驱动梁170A、170B的垂直驱动中使用非共振振动。
例如将驱动源171B作为包括从左侧朝向可动框160排列的驱动源171DL、171CL、171BL、171AL的驱动源,将右侧的驱动源171A作为从可动框160向右侧排列的驱动源171AR、171BR、171CR、171DR的驱动源时,通过以相同波形对驱动源171Ax和驱动源171Cx(4个)进行驱动,以与前者相位不同的相同波形对驱动源171Bx和驱动源171Dx(4个)进行驱动,可以向垂直方向进行摇动。另外,本实施方式的驱动源171Ax、171Bx、171Cx、171Dx也和驱动源171A、171B同样具有多层的压电体12、13和下部电极20、中间电极30、上部电极40。
本实施方式的光扫描装置100中,如上所述将驱动源151A、151B、171A、171B作为在第一实施方式所说明的压电体为两层的压电致动器10。本实施方式中,根据该结构,可以使提供给驱动源151A、151B、171A、171B的驱动电压减半。
另外,在本实施方式的光扫描装置100中,在连结梁140B中设置有压电传感器191,用于检测反射镜110在水平方向摇动的状态下的反射镜110的水平方向的倾斜情况。
在本实施方式中,可以使用压电传感器191检测反射镜110的水平方向的倾斜情况,根据检测出的结果来控制驱动电压。在本实施方式的光扫描装置100中,形成提供使压电传感器191驱动的压电传感器用驱动电压的驱动配线和从压电传感器191引出的传感器配线。驱动配线和传感器配线与端子群TA或者TB连接。端子群TA,TB是连接光扫描装置100和后述的光扫描装置200的端子。
另外,在本实施方式中,检测反射镜110在垂直方向摇动的状态下的反射镜110的垂直方向的倾斜情况的压电传感器195可以设置在第2驱动梁170A具有的一个矩形梁上。
接着参照图7说明本实施方式的光扫描控制装置200。图7是说明第二实施方式的光扫描控制装置的图。
本实施方式的光扫描控制装置200具有光扫描装置100、前端IC(IntegratedCircuit:集成电路)400、LD(Laser Diode:激光二极管)440、反射镜驱动器IC500。
本实施方式的前端IC400对所输入的视频信号实施信号处理,提供给LD440。另外,本实施方式的前端IC400将控制反射镜110的摇动的信号提供给光扫描装置100。
本实施方式的前端IC400具有视频信号处理部410、LD驱动器420、反射镜控制部430。视频信号处理部410进行将所输入的视频信号中包括的同步信号、亮度信号以及色度信号分离的处理。视频信号处理部410将亮度信号以及色度信号提供给LD驱动器420,将同步信号提供给反射镜控制部430。
LD驱动器420根据从视频信号处理部410输出的信号来控制LD440。
反射镜控制部430根据反射镜驱动器IC500输出的压电传感器191的输出和同步信号来控制反射镜110的摇动。更具体地说反射镜控制部430经由反射镜驱动器IC500来输出光扫描装置100的驱动源151A、B的驱动电压(以下称为驱动信号)。
本实施方式的反射镜驱动器IC500具有相位反相部510、511和噪音消除部600。
相位反相部510、511使反射镜控制部430输出的驱动信号的相位反相。具体地说相位反相部510使提供给驱动源151A的驱动信号的相位反相后,作为提供给驱动源151B的驱动信号。另外,相位反相部511使提供给驱动源171A的驱动信号的相位反相后,作为提供给驱动源171B的驱动信号。
本实施方式的噪音消除部600降低重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分。重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分是由于驱动配线的长度和配线的间隔而微妙产生的串扰成分,是从提供给驱动源151A、151B、171A、171B的驱动信号接收到的成分。
另外,噪音消除部600消除从提供给驱动源151A、151B的驱动信号接收到的成分。虽然没有图示,但是在本实施方式的光扫描控制装置200中,具有消除从提供给驱动源171A、171B的驱动信号接收到的噪音成分的噪音消除部。与驱动源171A、171B对应的噪音消除部的结构与噪音消除部600相同。
本实施方式的噪音消除部600具有增益/相位调整部520、530、加法电路540、缓冲器550、减法电路560。
增益/相位调整部520、530根据分别提供给驱动源151A、151B的驱动信号生成与重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分相同的成分。以下的说明中,将提供给驱动源151A的驱动信号作为驱动信号1,将提供给驱动源151B的驱动信号作为驱动信号2。
本实施方式的增益/相位调整部520生成与在驱动源151A上施加驱动信号1时重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分相同的成分。本实施方式的增益/相位调整部530生成与在驱动源151B上施加驱动信号2时重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分相同的成分。
加法电路540加上增益/相位调整部520、530的输出,并使加法结果反相。本实施方式中,通过加上增益/相位调整部520、530的输出后反相,分别将驱动信号1和驱动信号2同时提供给驱动源151A、151B时,生成与重叠在压电传感器191的输出上的噪音成分相同的成分。
缓冲器550放大压电传感器191的输出。另外,本实施方式中,设置在光扫描装置100的压电传感器只有压电传感器191。压电传感器191根据反射镜110的水平方向的倾斜情况,输出从扭转梁130B传输的与连结梁140B的位移相对应的电流值。
减法电路560从缓冲器550的输出减去加法电路540的输出。本实施方式的缓冲器550的输出是在压电传感器191的输出上重叠了噪音后的信号。另外,加法电路540的输出是与重叠在传感器191的输出上的噪音成分相同的成分。因此,通过从缓冲器550的输出减去加法电路540的输出,可以从压电传感器191的输出消除噪音成分。减法电路560的输出作为噪音消除部600的输出而提供给前端IC400的反射镜控制部430。反射镜控制部430根据噪音消除部600的输出来输出驱动信号。
本实施方式中,可以通过这样控制驱动信号来控制反射镜110的摇动。
另外,本实施方式中,压电传感器191也可以为具有下部电极20、压电体12、中间电极30、压电体13和上部电极40的结构。
如上所述,在本实施方式的光扫描控制装置200中,通过将光扫描装置100的驱动源151A、151B、171A、171B作为在第一实施方式中说明的压电致动器10的结构,可以降低提供给光扫描装置100的驱动电压。另外,本实施方式中,通过例如将压电传感器191也作为第一实施方式的压电致动器10的结构,可以增加传感器输出。进而本实施方式中,由于从传感器输出消除噪音成分,因此可以得到高精度的传感器输出。
(第三实施方式)
以下参照附图说明本发明的第三实施方式。本实施方式的第三实施方式与第一以及第二实施方式不同的点在于,在压电致动器中将上部电极以及下部电极与基板连接。在以下的第三实施方式的说明中,对于和第一实施方式的不同点进行说明,对具有与第一实施方式相同的功能结构的结构赋予与第一实施方式的说明中所使用的符号相同的符号,并省略其说明。
图8是说明第三实施方式的压电致动器的结构的图。本实施方式的压电致动器10A中,上部电极40和下部电极20与大地连接,将使压电致动器10A驱动的驱动信号提供给中间电极30。中间电极30在被提供驱动信号后,根据驱动信号的电压进行位移。
另外,本实施方式的压电致动器10A中,上部电极40以及下部电极20通过配线60与基板11连接。在本实施方式的上部电极40上形成连接用的电极61,在下部电极20上形成连接用的电极62。另外,在本实施方式的基板63上形成连接用的电极63。本实施方式的上部电极40以及下部电极20和基板11通过配线60与设置在它们上的电极61、62以及63进行连接。
以下参照图9来说明使用了本实施方式的压电致动器10A的光扫描装置。图9是说明第三实施方式的光扫描装置的图。
本实施方式中,着眼于因将驱动信号提供给驱动源171A、171B的驱动配线而产生的噪音成分,经由基板11而重叠在压电传感器195的输出上这点,对于应该降低噪音的驱动源171A、171B应用了压电致动器10A。
即,本实施方式的驱动源171A、171B通过配线60将在第2驱动梁170A、170B的表面上形成的下部电极20以及上部电极40与基板11相连接。
本实施方式的光扫描装置100A中,通过对驱动源171A、171B应用本实施方式的压电致动器10A来降低重叠在用于检测垂直方向的倾斜情况的压电传感器195的输出上的噪音。另外,本实施方式的噪音成分例如是由于提供驱动信号的驱动配线的长度、配线的间隔而微妙地产生的串扰成分等。
以下,参照作为图9所示的局部91和局部92的放大图的图10和图11来说明本实施方式的配线60。
图10是局部91的放大图。
图10表示将驱动源171B中包含的驱动源171BL和驱动源171CL的上部电极40以及下部电极20与基板11连接的配线60BC。
驱动源171BL具有上部电极40B和下部电极20B。上部电极40B经由接触孔61B与配线60BC连接。下部电极20B经由接触孔62B与配线60BC连接。另外,将上部电极40B和下部电极20B连接的配线60BC通过接触孔63BC与基板11连接。
驱动源171CL具有上部电极40C和下部电极20C。上部电极40C经由接触孔61C与配线60BC连接。下部电极20C经由接触孔62C与配线60BC连接。另外,将上部电极40C和下部电极20C连接的配线60BC通过接触孔63BC与基板11连接。
因此,驱动源171BL和驱动源171CL中分别具有的上部电极40以及下部电极20通过配线60BC与基板11连接,上部电极40以及下部电极20与基板11成为相同电位。
图11是局部92的放大图。
图11中表示将驱动源171AL和驱动源171BL各自的上部电极40以及下部电极20与基板11连接的配线60AB。另外,图11中表示将驱动源171B中包含的驱动源171CL和驱动源171DL各自的上部电极40以及下部电极20与基板11连接的配线60CD。
驱动源171AL具有上部电极40A和下部电极20A。上部电极40A经由接触孔61a与配线60AB连接。下部电极20A经由接触孔62a与配线60AB连接。另外,将上部电极40A和下部电极20A连接的配线60AB通过接触孔63AB和基板11连接。
另外,在驱动源171BL中,上部电极40B经由接触孔61b与配线60AB连接,下部电极20B经由接触孔62b与配线60AB连接。
因此,在驱动源171AL和驱动源171BL中,各自所具有的上部电极40以及下部电极20通过配线60AB与基板11连接,上部电极40以及下部电极20与基板11成为相同电位。
驱动源171DL具有上部电极40D和下部电极20D。上部电极40D经由接触孔61d与配线60CD连接。下部电极20D经由接触孔62d与配线60CD连接。另外,将上部电极40D和下部电极20D连接的配线60CD通过接触孔63CD与基板11连接。
另外,驱动源171CL中,上部电极40C经由接触孔61c与配线60CD连接,下部电极20C经由接触孔62c与配线60CD连接。
因此,在驱动源171CL和驱动源171DL中,各自具有的上部电极40以及下部电极20通过配线60CD与基板11连接,上部电极40以及下部电极20与基板11成为相同电位。
另外,本实施方式中,驱动源171BL的上部电极40B经由多个接触孔61B、61b与基板11连接,下部电极20B经由多个接触孔62B、62b与基板11连接。本实施方式的驱动源171CL的上部电极40C经由多个接触孔61C、61c与基板11连接,下部电极20C经由多个接触孔62C、62c与基板11连接。
本实施方式中,如上所述,在1个压电致动器10A中,通过设置多个上部电极40以及下部电极20和基板11的连接部,可以抑制连接部中发生电阻漂移。
图12是表示用于检测垂直方向的倾斜情况的压电传感器的输出波形的图。
图12(A-1)、(A-2)表示驱动电压的峰值之间的电位差为10Vp-p时的压电传感器195的输出波形。图12(B-1)、(B-2)表示驱动电压的峰值之间的电位差为20Vp-p时的压电传感器195的输出波形。图12(C-1)、(C-2)表示驱动电压的峰值之间的电位差为40Vp-p时的压电传感器195的输出波形。
图12(A-1)、(B-1)、(C-1)表示没有应用压电致动器10A的情况,图12(A-2)、(B-2)、(C-2)表示应用了压电致动器10A的情况。
压电传感器195的输出波形如图12(A-1)、(B-1)、(C-1)所示,随着驱动电压增大而产生畸变。
与此相对,应用了压电致动器10A时的输出波形如图12(A-2)、(B-2)、(C-2)所示,不产生畸变。
因此,可知本实施方式的光扫描装置100A中,重叠在压电传感器195的输出上的噪音成分降低。
另外,本实施方式中,说明了压电致动器10A的上部电极40以及下部电极20与基板11连接的情况,但不限于此。例如可以将中间电极30作为大地与基板11连接,将驱动信号提供给上部电极40以及下部电极20。
以上,根据各实施方式对本发明进行了说明,但是本发明不仅限于所述实施方式所示的要素。关于这些点,可以在不损害本发明的主旨的范围内进行变更,可以根据该应用方式适当地进行决定。

Claims (11)

1.一种压电致动器,其特征在于,具有:
多层压电体;
以夹持所述多层压电体的各个压电体的方式形成的多个电极;
基板,在其上部形成所述多层压电体和所述多个电极。
2.根据权利要求1所述的压电致动器,其特征在于,
所述多个电极分别是由多层形成的膜。
3.根据权利要求1或2所述的压电致动器,其特征在于,
所述多层压电体至少具有第一压电体和第二压电体,
所述多个电极包括:
在所述基板上形成的下部电极;
在所述下部电极上形成的所述第一压电体的上部形成的中间电极;
在所述中间电极上形成的所述第二压电体的上部形成的上部电极。
4.根据权利要求3所述的压电致动器,其特征在于,
所述下部电极和所述中间电极分别是由3层形成的膜,
所述上部电极是由2层形成的膜。
5.根据权利要求4所述的压电致动器,其特征在于,
在所述下部电极以及所述中间电极中,在所述基板侧形成的第一层是钙钛矿结构,且包括(110)取向的薄膜,
在所述第一层上形成的第二层是由白金族组成的薄膜,
在所述第二层上形成的第三层是钙钛矿结构,且包括(110)取向的薄膜。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的压电致动器,其特征在于,
所述多个电极中,与大地连接的电极和所述基板连接。
7.根据权利要求3~6中的任意一项所述的压电致动器,其特征在于,
具备:配线,其将与大地连接的所述上部电极和所述下部电极与所述基板连接。
8.一种光扫描装置,其通过扭转梁从轴方向两侧来支承用于支承反射镜的反射镜支承部,通过所述扭转梁的扭转使所述反射镜支承部在轴四周方向摇动,所述光扫描装置的特征在于,具有:
以夹持所述反射镜以及所述反射镜支承部的方式成对设置的第1驱动梁;
将所述第1驱动梁的一侧和所述扭转梁连结的连结梁;
包围所述反射镜以及所述反射镜支承部、所述扭转梁、所述第1驱动梁和所述连结梁的可动框,
所述第1驱动梁具有的第1驱动源具有:
多层压电体;
以夹持所述多层压电体的各个压电体的方式而形成的多个电极;
基板,在其上部形成所述多层压电体和所述多个电极。
9.根据权利要求8所述的光扫描装置,其特征在于,
具有:第2驱动梁,其以夹持所述可动框的方式成对设置,一端与所述可动框连结,并使所述反射镜以及所述反射镜支承部在与所述轴四周正交的方向摇动,
所述第2驱动梁具有的第2驱动源具有:
多层压电体;
以夹持所述多层压电体的各个压电体的方式形成的多个电极;
基板,在其上部形成所述多层压电体和所述多个电极。
10.根据权利要求8~9中的任意一项所述的光扫描装置,其特征在于,
所述多个电极中,与大地连接的电极和所述基板连接。
11.根据权利要求8~10中的任意一项所述的光扫描装置,其特征在于,
所述多层压电体至少具有第一压电体和第二压电体,
所述多个电极包括:
在所述基板上形成的下部电极;
在所述下部电极上形成的所述第一压电体的上部形成的中间电极;
在所述中间电极上形成的所述第二压电体的上部形成的上部电极,
所述上部电极以及所述下部电极与大地连接,
具备将所述上部电极以及所述下部电极与所述基板连接的配线。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105823904A (zh) * 2016-03-21 2016-08-03 中国科学院半导体研究所 双自由度mems压电梁结构
JP2018022004A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 株式会社リコー 光偏向器、画像表示システム
CN109960028A (zh) * 2017-12-14 2019-07-02 三美电机株式会社 光扫描装置
CN110095859A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 三美电机株式会社 光扫描装置以及光扫描装置的制造方法
CN110462485A (zh) * 2017-03-30 2019-11-15 三菱电机株式会社 光扫描装置及其制造方法
CN110687679A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描驱动器
CN110858030A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描器
CN110858029A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描器
CN111146327A (zh) * 2019-12-25 2020-05-12 诺思(天津)微系统有限责任公司 单晶压电结构及其制造方法、单晶压电层叠结构的电子设备
CN111352234A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 三美电机株式会社 光扫描装置
CN113126278A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 中芯集成电路(宁波)有限公司 扫描机构及扫描机构的形成方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107003511A (zh) * 2014-11-18 2017-08-01 奥林巴斯株式会社 光扫描用致动器和光扫描装置
JP6606865B2 (ja) * 2015-05-29 2019-11-20 ミツミ電機株式会社 光走査装置及びその製造方法、光走査制御装置
WO2017110694A1 (ja) 2015-12-22 2017-06-29 株式会社リコー 回動装置、光走査装置及び画像表示装置
JP7473774B2 (ja) * 2019-09-12 2024-04-24 ミツミ電機株式会社 圧電アクチュエータ、光走査装置
JP7423967B2 (ja) 2019-10-03 2024-01-30 株式会社リコー 電気-機械変換素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置
CN113891820A (zh) * 2020-03-19 2022-01-04 株式会社村田制作所 振动装置和振动控制方法
JP7457249B2 (ja) 2020-06-03 2024-03-28 ミツミ電機株式会社 圧電アクチュエータ、光走査装置
DE102020115315B4 (de) 2020-06-09 2022-05-05 Tdk Electronics Ag Piezoelektrische Baugruppe und Prozess zum Bilden einer piezoelektrischen Baugruppe
WO2021256265A1 (ja) * 2020-06-18 2021-12-23 株式会社村田製作所 圧電デバイス

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805163A (zh) * 2004-12-28 2006-07-19 精工爱普生株式会社 压电元件和压电激励器和压电泵及喷墨式记录头
JP2007266346A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Seiko Epson Corp 圧電薄膜、圧電素子、液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置および液滴噴射ヘッドの製造方法
CN100411214C (zh) * 2003-12-16 2008-08-13 松下电器产业株式会社 压电体薄膜装置和压电体薄膜装置的驱动方法
CN100544049C (zh) * 2006-03-31 2009-09-23 株式会社东芝 压电驱动mems器件
US20100245966A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Stanley Electric Co., Ltd. Actuator device for optical deflector
JP2011217447A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Brother Industries Ltd 圧電アクチュエータ
CN102474204A (zh) * 2009-09-04 2012-05-23 三美电机株式会社 压电致动器以及具有压电致动器的光扫描装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165553A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Seiko Epson Corp 圧電素子およびその製造方法、圧電アクチュエータ、並びに、インクジェット式記録ヘッド
JP4720717B2 (ja) * 2006-10-27 2011-07-13 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
US8035277B2 (en) * 2007-08-14 2011-10-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte.Ltd. Method for forming a multi-layer electrode underlying a piezoelectric layer and related structure
JP2011088369A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子
JP2011170196A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Funai Electric Co Ltd 圧電アクチュエータおよび光走査デバイス
JP5733943B2 (ja) * 2010-10-15 2015-06-10 株式会社アルバック 誘電体デバイスの製造方法
JP5736766B2 (ja) 2010-12-22 2015-06-17 ミツミ電機株式会社 光走査装置
JP2012213500A (ja) 2011-03-31 2012-11-08 Daiichi Shokai Co Ltd 遊技機
JP5836755B2 (ja) 2011-10-04 2015-12-24 富士フイルム株式会社 圧電体素子及び液体吐出ヘッド
JP5569546B2 (ja) 2012-02-23 2014-08-13 住友電気工業株式会社 画像表示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100411214C (zh) * 2003-12-16 2008-08-13 松下电器产业株式会社 压电体薄膜装置和压电体薄膜装置的驱动方法
CN1805163A (zh) * 2004-12-28 2006-07-19 精工爱普生株式会社 压电元件和压电激励器和压电泵及喷墨式记录头
JP2007266346A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Seiko Epson Corp 圧電薄膜、圧電素子、液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置および液滴噴射ヘッドの製造方法
CN100544049C (zh) * 2006-03-31 2009-09-23 株式会社东芝 压电驱动mems器件
US20100245966A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Stanley Electric Co., Ltd. Actuator device for optical deflector
CN102474204A (zh) * 2009-09-04 2012-05-23 三美电机株式会社 压电致动器以及具有压电致动器的光扫描装置
JP2011217447A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Brother Industries Ltd 圧電アクチュエータ

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105823904A (zh) * 2016-03-21 2016-08-03 中国科学院半导体研究所 双自由度mems压电梁结构
JP2018022004A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 株式会社リコー 光偏向器、画像表示システム
CN110462485B (zh) * 2017-03-30 2021-07-20 三菱电机株式会社 光扫描装置及其制造方法
CN110462485A (zh) * 2017-03-30 2019-11-15 三菱电机株式会社 光扫描装置及其制造方法
CN109960028A (zh) * 2017-12-14 2019-07-02 三美电机株式会社 光扫描装置
CN110095859B (zh) * 2018-01-29 2022-06-17 三美电机株式会社 光扫描装置以及光扫描装置的制造方法
CN110095859A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 三美电机株式会社 光扫描装置以及光扫描装置的制造方法
CN110687679A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描驱动器
CN110687679B (zh) * 2018-07-06 2024-02-06 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描驱动器
CN110858030A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描器
CN110858029A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描器
CN111352234A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 三美电机株式会社 光扫描装置
CN111352234B (zh) * 2018-12-21 2023-08-08 三美电机株式会社 光扫描装置
CN111146327A (zh) * 2019-12-25 2020-05-12 诺思(天津)微系统有限责任公司 单晶压电结构及其制造方法、单晶压电层叠结构的电子设备
CN113126278A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 中芯集成电路(宁波)有限公司 扫描机构及扫描机构的形成方法
CN113126278B (zh) * 2019-12-31 2022-10-14 中芯集成电路(宁波)有限公司 扫描机构及扫描机构的形成方法

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