CN109946828A - 光扫描装置 - Google Patents

Abstract

在光扫描装置中更加抑制振响的产生。本发明的光扫描装置具备：具有光反射面的反射镜；支撑上述反射镜的反射镜支撑体；配置于上述反射镜支撑体的两侧并与上述反射镜支撑体连接的一对驱动梁；设于上述驱动梁并使上述反射镜绕在上述光反射面的中心通过的预定轴摆动的驱动源；以及支撑上述驱动梁的固定框，上述反射镜和上述反射镜支撑体的重心位于上述预定轴上。

Description

光扫描装置

技术领域

本发明涉及光扫描装置。

背景技术

一直以来，公知一种使反射镜部绕旋转轴旋转来扫描光的光扫描装置。在这样的光扫描装置中，驱动源使用锯齿状波形的电压，但有时在驱动时因反射镜部的共振振动产生振响。振响的产生导致通过光扫描装置的扫描而形成的图像的画质劣化。

并且，作为通过光扫描装置的扫描而形成的图像的画质劣化的原因，公知实际的旋转轴线相对于作为反射镜部的旋转轴线而设定的对称线偏离。作为抑制实际的旋转轴线相对于作为反射镜部的旋转轴线而设定的对称线的偏离的技术的一个例子，能够举出反射镜部相对于对称线形成为一半部分的重量比另一半部分的重量重的光扫描装置(例如参照专利文献1)。

并且，作为抑制实际的旋转轴线相对于作为反射镜部的旋转轴线而设定的对称线的偏离的技术的另一个例子，能够举出一种光扫描装置，其构成为，多个压电悬臂梁的与反射镜部相邻的第一悬臂梁由第一半部分和第二半部分构成，第一半部分从对称线延伸至将第一压电悬臂梁和与第一压电悬臂梁相邻的第二压电悬臂梁连结的折回部，第二半部分从对称线延伸至折回部的相反侧，并且第二半部分形成为比第一半部分重(例如参照专利文献2)。

并且，作为抑制曲折构造中的不必要的共振对反射镜部的正规动作产生负面影响的技术的一个例子，能够举出折回部的厚度与未设置压电部件的状态下的折回部以外的部分不同的光扫描装置(例如参照专利文献3)。

由蛇腹构造的DC驱动部驱动而旋转的促动器显现上下共振模式作为基本共振模式。此时，若相对于旋转轴，重量平衡差，则施加旋转振动，从而上下振动也放大。通常，垂直驱动波形是频率1～120Hz左右的锯齿波。上下的基本共振模式表现为300～1000Hz左右，从而锯齿波的成分包含上下模式所含有的倾斜成分。上下模式所含有的倾斜成分成为当反射镜在垂直侧振动时产生振响的原因，使光的扫描品质变差。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2015-184592号公报

专利文献2：日本特开2016-009050号公报

专利文献3：日本特开2017-116842号公报

然而，在上述的光扫描装置中需求进一步抑制振响的产生。

发明内容

本发明是鉴于上述方面而完成的，其目的在于，在光扫描装置中进一步抑制振响的产生。

本发明的一个方式的光扫描装置1000具备：反射镜110，其具有光反射面；反射镜支撑体161，其支撑上述反射镜；一对驱动梁170A、170B，其配置于上述反射镜支撑体的两侧并与上述反射镜支撑体连接；驱动源171A、171B，其设于上述驱动梁，使上述反射镜绕在上述光反射面的中心通过的预定轴V摆动；以及固定框180，其支撑上述驱动梁，上述反射镜和上述反射镜支撑体的重心位于上述预定轴上。

此外，上述符号是为了使理解变得容易而标注的，只不过是一个例子，不限定于图示的方式。

发明的效果如下。

根据公开的技术，在光扫描装置中，能够进一步抑制振响的产生。

附图说明

图1是示出第一实施方式的光扫描装置的一个例子的立体图(其1)。

图2是示出第一实施方式的光扫描装置的一个例子的立体图(其2)。

图3是示出第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的立体图。

图4的(A)是示出第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的反射镜左右部的一个例子的上表面侧的俯视图，(B)是下表面侧的俯视图。

图5的(A)是第一参考例的光扫描装置的光扫描部的反射镜左右部的上表面侧的俯视图，(B)是下表面侧的俯视图。

图6是说明施加于驱动源的电压波形与反射镜的动作波形的关系的图。

图7是说明使用光扫描装置进行图像显示时的状态的图。

图8是说明反射镜动作波形的钝化的图。

图9的(A)是说明光扫描装置的位移的频率特性的图，(B)是说明振动角的频率特性的图。

图10是说明光扫描装置的固有振动模式的图。

图11是示出第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的俯视图。

图12是示出第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下表面侧的俯视图。

图13是第二参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的俯视图。

图14是第二参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的俯视图。

图15的(A)是示出第三实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的俯视图，(B)是下表面侧的俯视图。

符号的说明

100、100B、100C、100D—光扫描部，110—反射镜，120—反射镜支撑部，122—狭缝，130A、130B—梁，140A、140B、140C、140D—连结梁，150A、150B、150C、150D—水平驱动梁，151A、151B、151C、151D—水平驱动源，160—可动框，161—反射镜支撑体，170A、170B、170C、170D—垂直驱动梁，171A、171B、171C、171D—垂直驱动源，172A、172B—连结梁，180—固定框，190A、190B—端子组，191、192、195、196—压电传感器，200—陶瓷封装体，300—封装罩，300A—开口部，1000—光扫描装置。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施发明的方式进行说明。各附图中，对同一构成部分标注同一符号，有时省略重复的说明。

〈第一实施方式〉

首先，对第一实施方式的光扫描装置进行说明。图1以及图2是示出第一实施方式的光扫描装置的一个例子的立体图，图1示出拆下封装罩后的状态下的光扫描装置，图2示出安装有封装罩的状态下的光扫描装置。

如图1以及图2所示，光扫描装置1000具有光扫描部100、搭载光扫描部100的陶瓷封装体200、以及配设在陶瓷封装体200上且覆盖光扫描部100的封装罩300。也可以在光扫描装置1000的陶瓷封装体200的下侧具备基板、控制电路等。

在光扫描装置1000中，在封装罩300的大致中央部，设有使具有光反射面的反射镜110的左右露出的开口部300A。开口部300A形成为不遮挡向反射镜110射入的激光入射光Li以及从反射镜110射出的激光出射光Lo(扫描光)的形状。

此外，在开口部300A中，激光入射光Li所通过的一侧与激光出射光Lo所通过的一侧相比较小地开口。即，激光入射光Li侧大致呈半圆形地较窄地开口，与此相对，激光出射光Lo侧大致呈矩形地较宽地开口。这是因为：激光入射光Li从一定的方向射入，从而仅使该方向开口即可，与此相对，由于激光出射光Lo被二维地扫描，所以需要以不遮挡被二维地扫描的激光出射光Lo的方式使被扫描的整个范围开口。

接下来，对光扫描装置1000的光扫描部100进行说明。图3是示出第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的立体图。

如图3所示，光扫描部100是使反射镜110摆动来扫描从光源照射的激光入射光的部分。光扫描部100例如是利用压电元件使反射镜110驱动的MEMS(Micro ElectroMechanical Systems，微机电系统)反射镜等。

光扫描部100具有反射镜110、反射镜支撑部120、扭力梁130A、130B、连结梁140A、140B、水平驱动梁150A、150B、可动框160、垂直驱动梁170A、170B、以及固定框180。在反射镜支撑部120的上表面支撑有反射镜110。在本实施方式中，将反射镜支撑部120、扭力梁130A、130B、连结梁140A、140B、水平驱动梁150A、150B、以及可动框160统一称作支撑反射镜110的反射镜支撑体161。

在反射镜支撑体161的两侧配置有与反射镜支撑体161连接的一对垂直驱动梁170A、170B。反射镜支撑体161与垂直驱动梁170A通过反射镜支撑体连接部A11连接。固定框180与垂直驱动梁170A通过固定框连接部A12连接。反射镜支撑体161与垂直驱动梁170B通过反射镜支撑体连接部A13连接。固定框180与垂直驱动梁170B通过固定框连接部A14连接。在下文中对垂直驱动梁170A、170B进行详细说明。

图4(A)是示出本实施方式的光扫描装置的光扫描部的反射镜左右部的一个例子的上表面侧的俯视图，图4(B)是下表面侧的俯视图(B)。如图4(A)以及图4(B)所示，在支撑反射镜110的反射镜支撑部120的两侧配置有与反射镜支撑部120连接的一对水平驱动梁150A、150B。并且，水平驱动梁150A、150B、连结梁140A、140B、扭力梁130A、130B、反射镜支撑部120以及反射镜110由可动框160从外侧支撑。即，水平驱动梁150A、150B各自的一侧支撑于可动框160。水平驱动梁150A的另一侧向内周侧延伸而与连结梁140A、140B连结。水平驱动梁150B的另一侧也相同地向内周侧延伸而与连结梁140A、140B连结。连结梁140A、140B与沿水平旋转轴H方向延伸的扭力梁130A、130B连接，扭力梁130A、130B从水平旋转轴H方向的两侧支撑反射镜支撑部120。如上所述，水平驱动梁150A、150B以在与扭力梁130A、130B所延伸的水平旋转轴H方向正交的方向上夹住反射镜110以及反射镜支撑部120的方式成对设置。在下文中说明水平旋转轴H方向。

水平驱动梁150A、150B分别具有水平驱动源151A、151B。并且，垂直驱动梁170A、170B分别具有垂直驱动源171A、171B。水平驱动梁150A、150B、垂直驱动梁170A、170B作为使反射镜110向上下或者左右摆动来扫描激光的促动器发挥功能。

在水平驱动梁150A、150B的上表面分别形成有水平驱动源151A、151B。水平驱动源151A、151B包括形成于水平驱动梁150A、150B的上表面的压电元件的薄膜(以下也称作“压电薄膜”。)之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。水平驱动源151A、151B根据施加于上部电极和下部电极的驱动电压的极性而伸长或者缩小。

因此，若在水平驱动梁150A和水平驱动梁150B中交替地施加不同相位的驱动电压，则水平驱动梁150A和水平驱动梁150B在反射镜110的左侧和右侧交替地向上下相反侧振动。由此，能够以扭力梁130A、130B作为摆动轴或者旋转轴地使反射镜110绕水平旋转轴H的轴摆动。将反射镜110绕扭力梁130A、130B的轴摆动的方向称作水平方向，并将在反射镜110的光反射面的中心C通过的上述的摆动轴称作水平旋转轴H。例如水平驱动梁150A、150B所进行的水平驱动使用共振振动，能够驱动反射镜110使之高速地摆动。

在反射镜支撑部120，以沿反射镜110的圆周的方式形成有狭缝122。因狭缝122，能够使反射镜支撑部120变得轻型，并且能够将扭力梁130A、130B的扭力传递至反射镜110。

并且，如图3所示，垂直驱动梁170A具有沿水平旋转轴H方向延伸的多个矩形的垂直梁，并且相邻的垂直梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。

例如，从反射镜支撑体161侧起数第一个垂直梁的端部与第二个垂直梁的端部通过折回部171X1连结。并且，第二个垂直梁的端部与第三个垂直梁的端部通过折回部171X2连结。并且，第三个垂直梁的端部与第四个垂直梁的端部通过折回部171X3连结。并且，第四个垂直梁的端部与第五个垂直梁的端部通过折回部171X4连结。并且，第五个垂直梁的端部与第六个垂直梁的端部通过折回部171X5连结。此外，图3中，为便于说明，以梨皮状花纹示出各折回部。

垂直驱动梁170B也相同地具有沿水平旋转轴H方向延伸的多个矩形的垂直梁，并且相邻的垂直梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。

例如，从反射镜支撑体161侧起数第一个垂直梁的端部与第二个垂直梁的端部通过折回部171Y1连结。并且，第二个垂直梁的端部与第三个垂直梁的端部通过折回部171Y2连结。并且，第三个垂直梁的端部与第四个垂直梁的端部通过折回部171Y3连结。并且，第四个垂直梁的端部与第五个垂直梁的端部通过折回部171Y4连结。并且，第五个垂直梁的端部与第六个垂直梁的端部通过折回部171Y5连结。与上述相同，为便于说明，以梨皮状花纹示出各折回部。

在垂直驱动梁170A、170B的上表面，分别按照每个作为不包括曲线部的矩形单位的垂直梁地形成有垂直驱动源171A、171B。垂直驱动源171A包括形成于垂直驱动梁170A的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。垂直驱动源171B包括形成于垂直驱动梁170B的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。

垂直驱动梁170A、170B通过由在每个垂直梁中相邻的垂直驱动源171A、171B彼此施加不同极性的驱动电压，使相邻的垂直梁向上下相反方向翘曲，将各垂直梁的上下运动的积累传递至反射镜支撑体161。垂直驱动梁170A、170B因该动作使反射镜110以及反射镜支撑体161在与水平旋转轴H的方向正交的方向上摆动，将该摆动的方向称作垂直方向，并将在反射镜110的光反射面的中心C通过的上述的摆动轴称作垂直旋转轴V。例如垂直驱动梁170A、170B所进行的垂直驱动能够使用非共振振动。

例如，垂直驱动源171A包括分别形成于构成垂直驱动梁170A的第一个至第六个各垂直梁之上的六个垂直驱动源171A1、171A2、171A3、171A4、171A5以及171A6。并且，垂直驱动源171B包括分别形成于构成垂直驱动梁170B的第一个至第六个各垂直梁之上的六个垂直驱动源171B1、171B2、171B3、171B4、171B5以及171B6。在该情况下，通过以同波形驱动垂直驱动源171A1、171B1、171A3、171B3、171A5、171B5，并以与前者相位不同的同波形驱动垂直驱动源171A2、171B2、171A4、171B4、171A6以及171B6，能够使反射镜110以及反射镜支撑体161在垂直方向上摆动。

在本实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上。由此，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，能够抑制在垂直驱动时产生振响。

另外，如上所述，在能够使反射镜110在垂直旋转轴V方向和水平旋转轴H方向上摆动的本实施方式的光扫描装置中，反射镜110以及反射镜支撑部120的重心优选位于垂直旋转轴V与水平旋转轴H的交点、即反射镜110的中心C。由此，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，能够抑制在垂直驱动时产生振响，并且反射镜110和反射镜支撑部120的重量平衡变得最佳，能够抑制在水平驱动时产生振响。由此，能够抑制在垂直驱动以及水平驱动时产生振响。

在本实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑体161优选形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重。由此，能够使反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，并且能够容易在垂直旋转轴V上调整反射镜110和反射镜支撑体161的重心位置。例如，通过将可动框160做成与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重的结构，从而作为反射镜110和反射镜支撑体161的重量，也能够调整成与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重。上述的结构例如能够通过使可动框160形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，宽度在一方侧的相反侧较宽来实现。

图4(B)所示的光扫描装置构成为：可动框160的区域X2内的宽度形成为比区域X1内的宽度宽，并且在可动框设有角部。具体而言，区域X2内的可动框160具有：内周面具有相对于垂直旋转轴V以及水平旋转轴H倾斜的角度的部分；和内周面与垂直旋转轴V平行的部分。对于内周面具有相对于垂直旋转轴V以及水平旋转轴H倾斜的角度的部分而言，随着远离垂直旋转轴V而可动框160的宽度变宽，并且在该部分设有角部。另外，内周面与垂直旋转轴V平行的部分也可以形成为比区域X1内的宽度宽。另外，通过取消在区域X1内能够省略的肋，能够实现轻型化。由此，反射镜110和反射镜支撑体161调整成与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重。

图5(A)是第一参考例的光扫描装置的光扫描部的反射镜左右部的上表面侧的俯视图，图5(B)是下表面侧的俯视图。在图5(A)以及图5(B)所示的光扫描装置中，可动框160的区域X2内的宽度与区域X1内宽度程度相同，并且与位置无关，可动框的宽度大致均等。另外，在连接区域X1内的可动框160与垂直驱动梁170A、170B的部分的背面侧形成有肋。这一点与图4(A)以及图4(B)所示的本实施方式的光扫描装置不同。在图5(A)以及图5(B)所示的光扫描装置中，相对于垂直旋转轴V的一方侧和一方侧的相反侧为相同程度的重量，因此，反射镜110和反射镜支撑体161的重心从垂直旋转轴V上偏离，并从垂直旋转轴V上向反射镜支撑体连接部A11、A13侧偏离。另一方面，在本实施方式的光扫描装置中，如上所述，成为反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上的结构。

在本实施方式的光扫描装置中，也可以如图3所示，例如，反射镜支撑体连接部A11也可以相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A12的一侧相同的一侧。并且，反射镜支撑体连接部A13也可以相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A14的一侧相同的一侧。在本实施方式的光扫描装置的光扫描部中，反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于一方侧，并且反射镜支撑体161形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧(区域X2侧)较重。即，可动框160形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧(区域X2侧)较重。另外，可动框连接部A12、A14相对于垂直旋转轴V配置于一方侧。

或者，例如，反射镜支撑体连接部A11也可以相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A12的一侧相反的一侧。并且，反射镜支撑体连接部A13也可以相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A14的一侧相反的一侧。并且，反射镜支撑体连接部A11、A13也可以以使其端部包括垂直旋转轴V的方式相对于垂直旋转轴V配置于与配置有固定框连接部A12、A14的一侧相反的一侧。

并且，垂直驱动梁170A和垂直驱动梁170B也可以成为以水平旋转轴H作为对称轴的线对称的配置关系。由此，能够使反射镜110和反射镜支撑部120的重量平衡变得最佳，并且能够容易在水平旋转轴H上调整反射镜110和反射镜支撑部120的重心位置。

对水平驱动源151A的上部电极以及下部电极施加驱动电压的驱动布线与设于固定框180的端子组190A所包括的预定端子连接。对水平驱动源151B的上部电极以及下部电极施加驱动电压的驱动布线与设于固定框180的端子组190B所包括的预定端子连接。并且，对垂直驱动源171A的上部电极以及下部电极施加驱动电压的驱动布线与设于固定框180的端子组190A所包括的预定端子连接。对垂直驱动源171B的上部电极以及下部电极施加驱动电压的驱动布线与设于固定框180的端子组190B所包括的预定端子连接。

并且，光扫描部100具有压电传感器191、192作为检测对水平驱动源151A、151B施加驱动电压使反射镜110在水平方向上摆动的状态下的反射镜110在水平方向上的倾斜程度(水平方向的振动角)的水平振动角传感器。压电传感器191设于连结梁140A，并且压电传感器192设于连结梁140B。

并且，光扫描部100具有压电传感器195、196作为检测对垂直驱动源171A、171B施加驱动电压使反射镜110在垂直方向上摆动的状态下的反射镜110在垂直方向上的倾斜程度(垂直方向的振动角)的垂直振动角传感器。压电传感器195设于构成垂直驱动梁170A的垂直梁之一，并且压电传感器196设于构成垂直驱动梁170B的垂直梁之一。

压电传感器191伴随反射镜110在水平方向上的倾斜程度，输出与从扭力梁130A传递的连结梁140A的位移对应的电流值。压电传感器192伴随反射镜110在水平方向上的倾斜程度，输出与从扭力梁130B传递的连结梁140B的位移对应的电流值。压电传感器195伴随反射镜110在垂直方向上的倾斜程度，输出与垂直驱动梁170A中的设有压电传感器195的垂直梁的位移对应的电流值。压电传感器196伴随反射镜110在垂直方向上的倾斜程度，输出与垂直驱动梁170B中的设有压电传感器196的垂直梁的位移对应的电流值。

在第一实施方式中，使用压电传感器191、192的输出来检测反射镜110在水平方向上的倾斜程度，并使用压电传感器195、196的输出来检测反射镜110在垂直方向上的倾斜程度。此外，也可以在光扫描部100的外部设有倾斜检测部，该倾斜检测部根据从各压电传感器输出的电流值来进行反射镜110的倾斜程度的检测。并且，也可以在光扫描部100的外部设有驱动控制部，该驱动控制部基于倾斜检测部的检测结果来控制向水平驱动源151A、151B、垂直驱动源171A、171B供给的驱动电压。

压电传感器191、192、195、196包括形成于压电薄膜的上表面的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。在第一实施方式中，各压电传感器的输出成为与上部电极以及下部电极连接的传感器布线的电流值。

从压电传感器191的上部电极以及下部电极引出的传感器布线与设于固定框180的端子组190B所包括的预定端子连接。从压电传感器195的上部电极以及下部电极引出的传感器布线与设于固定框180的端子组190A所包括的预定端子连接。并且，从压电传感器192的上部电极以及下部电极引出的传感器布线与设于固定框180的端子组190B所包括的预定端子连接。从压电传感器196的上部电极以及下部电极引出的传感器布线与设于固定框180的端子组190B所包括的预定端子连接。

光扫描部100例如能够使用具有支撑层、埋入(BOX：Buried Oxide)层以及活性层的SOI(Silicon On Insulator)基板来形成。例如，设于可动框160和水平驱动梁150A、150B的背面的肋、以及设于垂直驱动梁170A、170B的背面的肋等是由支撑层形成图案的部件。并且，水平驱动梁150A、150B和垂直驱动梁170A、170B等是由活性层以及BOX层、或者活性层形成图案的部件。

接下来，对光扫描装置1000的动作进行说明。图6是说明施加于垂直驱动源171A、171B的电压波形与反射镜110的动作波形的关系的图。图6中，虚线表示驱动电压波形V₁，实线表示反射镜动作波形V₂。图7是说明使用光扫描装置1000进行图像显示时的状态的图。

例如如图6所示，对垂直驱动源171A、171B施加锯齿状波形的电压。由此，与例如施加正弦波形的电压的情况比较，能够延长利用反射镜110来扫描光的速度变为恒定的区间。

然而，若如图6所示，将对垂直驱动源171A、171B施加的驱动电压波形V₁设为锯齿状波形并使反射镜110驱动，则产生反射镜110的反射镜动作波形V₂振动的所谓振响。而且，若产生振响，则在使用光扫描装置1000进行图像显示的情况下，例如如图7所示地产生横条纹。

为了抑制振响的产生，也考虑使用陷波滤波器等滤波器来除去与成为产生振响的原因的固有频率对应的频率成分、固有频率的高次谐波成分的方法。

然而，在存在多个成为除去对象的固有振动模式的情况下，为了除去与固有频率对应的频率成分、固有频率的高次谐波成分，需要使用了多个滤波器的宽带的滤波。若以宽带进行滤波，则作为锯齿状波形的驱动电压波形V₁(虚线)如图8所示的反射镜动作波形V₃(实线)那样钝化而成为直线性降低的波形。

其结果，成为垂直描绘区域(光扫描装置的扫描速度恒定的区间)的图8的直线区域S变短，从而能够用于图像显示的区域变窄。因此，为了确保能够用于图像显示的区域并且抑制振响的产生，与进行宽带的滤波相比，减少成为除去对象的固有振动模式的个数更有效。

图9(A)以及图9(B)是说明光扫描装置的频率特性的图。图9(A)以及图9(B)中，实线a示出第一参考例的光扫描装置的频率特性，点线b示出本实施方式的光扫描装置1000的频率特性。图9(A)中，横轴示出驱动电压波形V₁的频率(Hz)，纵轴示出反射镜110向垂直侧的位移(m/V)。图9(B)中，横轴示出驱动电压波形V₁的频率(Hz)，纵轴示出反射镜110向垂直侧的振动角(deg)。此外，第一参考例的光扫描装置是如下装置：如图5(A)以及图5(B)所示，与位置无关，可动框的宽度大致均等，并且反射镜110和反射镜支撑体161的重心从垂直旋转轴V上偏离，这一方面与光扫描装置1000不同，其它方面与光扫描装置1000相同。

如图9(A)的位移的频率特性所示，在第一参考例的光扫描装置中，固有振动模式在P1所示的700Hz左右的频率f0处显现，并且固有振动模式在P2所示的900Hz左右的频率f1处显现。并且，如图9(B)的振动角的频率特性所示，在第一参考例的光扫描装置中，固有振动模式在P3所示的700Hz左右的频率f0处显现，并且固有振动模式在P4所示的900Hz左右的频率f1处显现。在第一参考例的光扫描装置中，上限+倾斜模式在700Hz左右的频率f0处显现，并且倾斜模式在900Hz左右的频率f1处显现。

另一方面，如图9(A)的位移的频率特性所示，在本实施方式的光扫描装置1000中，固有振动模式在P1所示的700Hz左右的频率f0处消失，并且固有振动模式在P2所示的900Hz左右的频率f1处显现。如图9(B)的振动角的频率特性所示，在本实施方式的光扫描装置1000中，固有振动模式在P3所示的700Hz左右的频率f0处消失，并且固有振动模式在P4所示的900Hz左右的频率f1处显现。在本实施方式的光扫描装置1000中，上限+倾斜模式实际上在700Hz左右的频率f0处消失，并且仅倾斜模式在900Hz左右的频率f1处显现。

图10是说明光扫描装置的固有振动模式的图。图10(A)是示出第一参考例的光扫描装置的f0的固有振动模式中的驱动梁以及反射镜的位置和姿势的示意图。图10(B)是示出本实施方式的光扫描装置1000的f0的固有振动模式中的驱动梁以及反射镜的位置和姿势的示意图。并且，图10(C)是示出第一参考例的光扫描装置的f1的固有振动模式中的驱动梁以及反射镜的位置和姿势的示意图。图10(D)是示出本实施方式的光扫描装置1000的f1的固有振动模式中的驱动梁以及反射镜的位置和姿势的示意图。

在反射镜和反射镜支撑体的重心从垂直旋转轴V上偏离的第一参考例的光扫描装置中，在f0处，上下振动和倾斜振动均较大。在相对于垂直旋转轴V使重量平衡变得最佳而反射镜和反射镜支撑体的重心位于垂直旋转轴V上的本实施方式的光扫描装置中，在f0处，不仅倾斜振动消失，上下振动也变小至DC等级。并且，在f1的固有振动模式中，在第一参考例与本实施方式的光扫描装置之间不存在较大的差异，均成为倾斜振动较大的状态。

认为这是因为：在光扫描装置1000中，反射镜和反射镜支撑体的重心位置对f0的固有振动模式产生的影响较大，通过使反射镜和反射镜支撑体的重心位于垂直旋转轴V上，难以产生f0的共振状态。

关于f0，通过如上所述地以使反射镜和反射镜支撑体的重心位于垂直旋转轴V上的方式调整重量来进行振响对策。关于f1，成为除去对象的固有振动模式是一个，从而通过在驱动信号中放入陷波滤波器来使驱动波形变得最佳，能够控制为不产生振响。在该情况下，利用陷波滤波器仅使f1左右的频率减少即可，不需要宽带的滤波，从而图8的直线区域S不会变短，就能够抑制起因于f1的振响的产生。

这样，在光扫描部100中，反射镜和反射镜支撑体的重心位于垂直旋转轴V上。由此，能够使f0处的上下振动和倾斜振动大致为零。其结果，能够使应该通过滤波来进行振响对策的固有振动模式的个数仅为f1，从而不进行宽带的滤波，就能够除去与成为产生振响的原因的固有频率对应的频率成分、固有频率的高次谐波成分。因此，能够对垂直驱动源171A、171B施加直线性较高的电压、即在一个周期内成为直线的区间较长的电压。其结果，可确保能够用于图像显示的区域，并且抑制振响的产生。

〈第二实施方式〉

对第二实施方式的光扫描装置进行说明。图11是示出第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的俯视图。图12是示出第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下表面侧的俯视图。

如图11以及图12所示，在光扫描部100B中，在可动框160的外部，经由连结梁172A、172B在反射镜支撑体连接部A11、A13处连结有垂直驱动梁170A、170B的一端。此处，在本实施方式的光扫描装置中，连接反射镜支撑体和垂直驱动梁的一对反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于与配置有连接固定框180和垂直驱动梁170A、170B的一对固定框连接部A12、A14的一侧相反的一侧。在本实施方式的光扫描装置的光扫描部中，固定框连接部A12、A14相对于垂直旋转轴V配置于一方侧，并且反射镜支撑体161形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧(区域X2侧)较重。即，可动框160形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧(区域X2侧)较重。另外，反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于一方侧的相反侧。

光扫描部100B例如能够使用具有支撑层、埋入(BOX：Buried Oxide)层以及活性层的SOI基板来形成。在该情况下，如图11以及图12所示，连结梁172A、172B与可动框160也可以通过活性层以及BOX层连接。此外，图11以及图12中，以虚线区域B11示出连结梁172A与可动框160通过活性层以及BOX层连接的部分，并且以虚线区域B13示出连结梁172B与可动框160通过活性层以及BOX层连接的部分。并且，连结梁172A、172B与可动框160也可以仅通过活性层连接。除上述结构之外，实际上具有与第一实施方式的光扫描装置相同的结构。

在本实施方式的光扫描部100B中，与第一实施方式相同，反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上。由此，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，能够抑制在垂直驱动时产生振响。如上所述，在反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于与固定框连接部A12、A14相反的一侧的结构中，通过使反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上，能够抑制在垂直驱动时产生振响。

图13是示出第二参考例的光扫描装置的光扫描部100C的上表面侧的俯视图。图14是示出第二参考例的光扫描装置的光扫描部100C的下表面侧的俯视图。在图11以及图12所示的第二实施方式和图13以及图14所示的第二参考例中，连接反射镜支撑体161和垂直驱动梁170A、170B的连结梁172A、172B相对于垂直旋转轴V配置于一方侧，并且反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于另一方侧。可动框160成为在垂直旋转轴V的左右悬吊在空中的构造。此处，在图11以及图12所示的第二实施方式中，作为设有连结梁172A、172B的一侧的相反侧的区域X2内的可动框160具有宽度形成为比区域X2以外的区域的宽度宽的部分，并且形成为比区域X2以外的区域重。具体而言，区域X2内的可动框160具有：内周面具有相对于垂直旋转轴V以及水平旋转轴H倾斜的角度；和内周面与垂直旋转轴V平行的部分。内周面具有相对于垂直旋转轴V以及水平旋转轴H倾斜的角度的部分形成为宽度比区域X2以外的区域大。并且，内周面与垂直旋转轴V平行的部分宽度与区域X2以外的区域的宽度相同程度，但也可以形成为宽度比区域X2以外的区域的宽度大。由此，在图11以及图12所示的第二实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上。另一方面，在图13和图14所示的第二参考例中，作为设有连结梁172A、172B的一侧的相反侧的区域X2内的可动框160具有与区域X2以外的区域相同程度的宽度，并以与区域X2以外的区域相同程度的重量形成。反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡未变得最佳，反射镜110和反射镜支撑体161的重心从垂直旋转轴V上偏离。

另外，反射镜110以及反射镜支撑部120的重心优选位于垂直旋转轴V与水平旋转轴H的交点、即反射镜110的中心C。由此，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，能够抑制在垂直驱动时产生振响，并且反射镜110和反射镜支撑部120的重量平衡变得最佳，能够抑制在水平驱动时产生振响。由此，能够抑制在垂直驱动以及水平驱动时产生振响。

在光扫描部100B中，与光扫描部100相同，如上所述，在反射镜支撑体连接部A11、A13相对于垂直旋转轴V配置于与固定框连接部A12、A14相反的一侧的结构中，也通过使反射镜110和反射镜支撑体161的重心位于垂直旋转轴V上，能够抑制在垂直驱动时产生振响。另外，能够抑制在垂直驱动以及水平驱动时产生振响。这样，起到与第一实施方式的光扫描部100相同的效果。

即，与第一实施方式相同，能够使应该通过滤波来进行振响对策的固有振动模式的个数仅为f1，从而不进行宽带的滤波，就能够除去与成为产生振响的原因的固有频率对应的频率成分、固有频率的高次谐波成分。因此，能够对垂直驱动源171A、171B施加直线性较高的电压、即在一个周期内成为直线的区间较长的电压。其结果，可确保能够用于图像显示的区域，并且抑制振响的产生。

在上述的图11以及图12所示的第二实施方式的光扫描装置的光扫描部100B中，连结梁172A、172B的与可动框160连接的一侧的端部存在于垂直旋转轴V的附近。而且，与图3、图4(A)以及图4(B)所示的第一实施方式的光扫描装置的光扫描部100的反射镜支撑体连接部A11、A13的位置相比，相对于垂直旋转轴V位于中央侧。对于重量平衡所引起的对振动特性的影响而言，可动框悬吊于空中而变得可动的部位的位置的影响较强。若可动框悬吊的部位远离垂直旋转轴V，则重量平衡所引起的对振动特性的影响变小，若接近，则重量平衡所引起的对振动特性的影响变大。在图3、图4的(A)以及图4的(B)所示的第一实施方式的光扫描装置的光扫描部100中，可动框160在可动框160的端部处悬吊，即可动框160悬吊的部位远离垂直旋转轴V，有上下共振振动模式的上下摆动、倾斜在制造中产生差别的可能性。在图11以及图12所示的第二实施方式的光扫描装置的光扫描部100B中，可动框160悬吊的部位从垂直旋转轴V接近，由此难以产生制造差别，振动特性难以产生差别。

〈第三实施方式〉

图15(A)是示出第三实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上表面侧的俯视图。图15(B)是示出第三实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下表面侧的俯视图。本实施方式的光扫描部100D与第一实施方式相同地能够收纳于陶瓷封装体和封装罩等封装部件来使用，并且光扫描部以外的结构与第一实施方式相同。光扫描部100D是使反射镜110摆动来扫描从光源照射的激光入射光的部分。光扫描部100例如是利用压电元件使反射镜110驱动的MEMS反射镜等。向设于光扫描部100D的反射镜110射入激光入射光，并二维地扫描从反射镜110射出的光。

如图15(A)以及图15(B)所示，光扫描部100D具有反射镜110、反射镜支撑部120、连结梁140C、140D、水平驱动梁150C、150D、可动框160、垂直驱动梁170C、170D、以及固定框180。反射镜110支撑于反射镜支撑部120的上表面。在本实施方式中，将反射镜支撑部120、连结梁140C、140D、水平驱动梁150C、150D、可动框160统一称作支撑反射镜110的反射镜支撑体161。

在支撑反射镜110的反射镜支撑部120的两侧配置有与反射镜支撑部120连接的一对水平驱动梁150C、150D。并且，水平驱动梁150C、150D、连结梁140C、140D、反射镜支撑部120以及反射镜110由可动框160从外侧支撑。水平驱动梁150C具有沿与水平旋转轴H垂直的垂直旋转轴V的方向延伸的多个矩形的水平梁，并且相邻的水平梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。水平驱动梁150C的一侧与可动框160的内周侧连接，另一侧经由连结梁140C而与反射镜支撑部120连接。并且，水平驱动梁150D具有沿与水平旋转轴H垂直的垂直旋转轴V的方向延伸的多个矩形的水平梁，并且相邻的水平梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。水平驱动梁150D的一侧与可动框160的内周侧连接，另一侧经由连结梁140D而与反射镜支撑部120连接。

并且，在反射镜支撑体161的两侧配置有与反射镜支撑体161连接的一对垂直驱动梁170C、170D。垂直驱动梁170C具有沿水平旋转轴H方向延伸的多个矩形的垂直梁，并且相邻的垂直梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。垂直驱动梁170C的一侧与固定框180的内周侧连接，另一侧与可动框160的外周侧连接。并且，垂直驱动梁170D具有沿水平旋转轴H方向延伸的多个矩形的垂直梁，并且相邻的垂直梁的端部彼此连结，从而整体具有之字形状的形状。垂直驱动梁170D的一侧与固定框180的内周侧连接，另一侧与可动框160的外周侧连接。

水平驱动梁150C、150D分别具有水平驱动源151C、151D。并且，垂直驱动梁170C、170D分别具有垂直驱动源171C、171D。水平驱动梁150C、150D、垂直驱动梁170C、170D作为使反射镜110向上下或者左右摆动来扫描激光的促动器发挥功能。

在水平驱动梁150C、150D的上表面，分别按照每个作为不包括曲线部的矩形单位的水平梁地形成有水平驱动源151C、151D。水平驱动源151C包括形成于水平驱动梁150C的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。水平驱动源151D包括形成于水平驱动梁150D的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。

水平驱动梁150C、150D通过由在每个水平梁中相邻的水平驱动源151C、151D彼此施加不同极性的驱动电压，使相邻的水平梁向上下相反方向翘曲，将各水平梁的上下运动的积累传递至反射镜支撑部120。水平驱动梁150C、150D因该动作使反射镜110以及反射镜支撑部120在水平旋转轴H上摆动，将该摆动的方向称作水平方向，并将在反射镜110的光反射面的中心C通过的上述的摆动轴称作水平旋转轴H。例如水平驱动梁150C、150D所进行的水平驱动能够使用非共振振动。

例如，水平驱动源151C包括分别形成于构成水平驱动梁150C的第一个至第四个各水平梁之上的四个水平驱动源151C1、151C2、151C3、151C4。并且，水平驱动源151D包括分别形成于构成水平驱动梁150D的第一个至第四个各水平梁之上的四个水平驱动源151D1、151D2、151D3、151D4。在该情况下，通过以同波形驱动水平驱动源151C1、151D1、151C3、151D3，并以与前者相位不同的同波形驱动水平驱动源151C2、151D2、151C4、151D4，能够使反射镜110以及反射镜支撑部120在水平方向上摆动。

在垂直驱动梁170C、170D的上表面，分别按照每个作为不包括曲线部的矩形单位的垂直梁地形成有垂直驱动源171C、171D。垂直驱动源171C包括形成于垂直驱动梁170C的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。垂直驱动源171D包括形成于垂直驱动梁170D的上表面的压电薄膜之上的上部电极、和形成于压电薄膜的下表面的下部电极。

垂直驱动梁170C、170D通过由在每个垂直梁中相邻的垂直驱动源171C、171D彼此施加不同极性的驱动电压，使相邻的垂直梁向上下相反方向翘曲，将各垂直梁的上下运动的积累传递至反射镜支撑体161。垂直驱动梁170C、170D因该动作使反射镜110以及反射镜支撑体161在与水平旋转轴H的方向正交的方向上摆动，将该摆动的方向称作垂直方向，并将在反射镜110的光反射面的中心C通过的上述的摆动轴称作垂直旋转轴V。例如垂直驱动梁170C、170D所进行的垂直驱动能够使用非共振振动。

例如，垂直驱动源171C包括分别形成于构成垂直驱动梁170C的第一个至第二个各垂直梁之上的两个垂直驱动源171A1、171A2。并且，垂直驱动源171D包括分别形成于构成垂直驱动梁170D的第一个至第二个各垂直梁之上的两个垂直驱动源171B1、171B2。在该情况下，通过以同波形驱动垂直驱动源171A1、171B1，并以与前者相位不同的同波形驱动垂直驱动源171A2、171B2，能够使反射镜110以及反射镜支撑体161在垂直方向上摆动。

在本实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑体161优选形成为与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重。由此，能够使反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，并且能够容易在垂直旋转轴V上调整反射镜110和反射镜支撑体161的重心位置。例如，通过将可动框160设为与垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重的结构，作为反射镜110和反射镜支撑体161的重量，也能够调整成与相对于垂直旋转轴V的一方侧相比，一方侧的相反侧较重。上述的结构例如能够通过使可动框160形成为与垂直旋转轴V的一方侧相比，宽度在一方侧的相反侧较宽来实现。在本实施方式的光扫描装置的光扫描部中，固定框连接部A15、A16相对于垂直旋转轴V配置于一方侧，并且反射镜支撑体161形成为与垂直旋转轴V的一侧相比一侧的相反侧(区域X2侧)较重。即，可动框160形成为与相对于垂直旋转轴V的一侧相比一侧的相反侧(区域X2侧)较重。

并且，在本实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑部120的重心优选位于水平旋转轴H上。由此，反射镜110和反射镜支撑部120的重量平衡变得最佳，能够抑制在水平驱动时产生振响。例如，反射镜110和反射镜支撑部120的重心位于水平旋转轴H与垂直旋转轴V的交点。例如，连接反射镜支撑部120和连结梁140C、140D的反射镜支撑部连接部相对于水平旋转轴H配置于一侧，能够通过使反射镜110和反射镜支撑部120形成为与相对于水平旋转轴H的上述一方侧相比，相反侧较重来进行调整。上述的结构例如能够通过使反射镜支撑部120形成为与相对于水平旋转轴H的一方侧相比，宽度在相反侧较宽来实现。在本实施方式的光扫描装置的光扫描部中，可动框连接部A17、A18相对于水平旋转轴H配置于一侧，并且反射镜支撑部120形成为与相对于水平旋转轴H的一方侧相比，一方侧的相反侧(区域X3侧)较重。

在本实施方式的光扫描装置中，反射镜110和反射镜支撑体161的重量平衡变得最佳，能够抑制在垂直驱动时产生振响，并且反射镜110和反射镜支撑部120的重量平衡变得最佳，能够抑制在水平驱动时产生振响。由此，能够抑制在垂直驱动以及水平驱动时产生振响。

以上，对优选的实施方式进行了说明，但并不限定于上述的实施方式，在不脱离权利要求书所记载的范围的情况下，能够对上述的实施方式施加各种变形以及置换。

Claims (17)

1.一种光扫描装置，其特征在于，具备：

反射镜，其具有光反射面；

反射镜支撑体，其支撑上述反射镜；

一对驱动梁，其配置于上述反射镜支撑体的两侧并与上述反射镜支撑体连接；

驱动源，其设于上述驱动梁，使上述反射镜绕在上述光反射面的中心通过的预定轴摆动；以及

固定框，其支撑上述驱动梁，

上述反射镜和上述反射镜支撑体的重心位于上述预定轴上。

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

上述驱动梁具有沿与上述预定轴垂直的方向延伸的多个梁，并且相邻的上述梁的端部彼此连结，从而整体呈之字形状的形状。

3.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，

上述反射镜支撑体具有：

反射镜支撑部，其支撑上述反射镜；

一对第二驱动梁，其配置于上述反射镜支撑部的两侧并与上述反射镜支撑部连接；

可动框，其连接上述驱动梁和上述第二驱动梁；以及

第二驱动源，其设于上述第二驱动梁，与上述预定轴大致正交，使上述反射镜绕在上述光反射面的中心通过的第二预定轴摆动。

4.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述反射镜支撑体和上述驱动梁的一对反射镜支撑体连接部相对于上述预定轴配置于一方侧，

上述反射镜支撑体形成为，与相对于上述预定轴的上述一方侧相比，上述一方侧的相反侧较重。

5.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述固定框和上述驱动梁的一对固定框连接部相对于上述预定轴配置于一方侧，

上述反射镜支撑体形成为，与相对于上述预定轴的上述一方侧相比，上述一方侧的相反侧较重。

6.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述固定框和上述驱动梁的一对固定框连接部相对于上述预定轴配置于上述一方侧。

7.根据权利要求5所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述反射镜支撑体和上述驱动梁的一对反射镜支撑体连接部相对于上述预定轴配置于上述一方侧的相反侧。

8.根据权利要求3所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述可动框和上述驱动梁的一对反射镜支撑体连接部相对于上述预定轴配置于一方侧，

上述可动框形成为，与相对于上述预定轴的上述一方侧相比，上述一方侧的相反侧较重。

9.根据权利要求3所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述固定框和上述驱动梁的一对固定框连接部相对于上述预定轴配置于一方侧，

上述可动框形成为，与相对于上述预定轴的上述一方侧相比，上述一方侧的相反侧较重。

10.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述固定框和上述驱动梁的一对固定框连接部相对于上述预定轴配置于上述一方侧。

11.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述反射镜支撑体和上述驱动梁的一对反射镜支撑体连接部相对于上述预定轴配置于上述一方侧的相反侧。

12.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

上述可动框形成为，与相对于上述预定轴的上述一方侧相比，宽度在上述一方侧的相反侧较宽。

13.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

上述反射镜以及上述反射镜支撑部的重心位于上述预定轴与上述第二预定轴的交点。

14.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

上述第二驱动梁与上述反射镜支撑部通过能够使上述反射镜绕上述第二预定轴摆动的扭力梁连接。

15.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

上述第二驱动梁具有沿与上述第二预定轴垂直的方向延伸的多个第二梁，并且相邻的上述第二梁的端部彼此连结，从而整体呈之字形状的形状。

16.根据权利要求15所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述反射镜支撑部和上述第二驱动梁的一对反射镜支撑部连接部相对于上述第二预定轴配置于第二一方侧，

上述反射镜支撑部形成为，与相对于上述第二预定轴的上述第二一方侧相比，上述第二一方侧的相反侧较重。

17.根据权利要求15所述的光扫描装置，其特征在于，

连接上述可动框和上述第二驱动梁的一对可动框连接部相对于上述第二预定轴配置于第二一方侧，

上述反射镜支撑部形成为，与相对于上述第二预定轴的上述第二一方侧相比，上述第二一方侧的相反侧较重。