CN109960028B - 光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光扫描装置，即使被驱动部与压电传感器的距离接近也能够使对压电传感器的应力集中缓和。本光扫描装置具有：一对扭梁，其沿着预定的轴配置于反射镜的两侧并使所述反射镜绕所述轴进行摆动；一对连结梁，其与所述扭梁分别连结；以及压电传感器，其形成在所述连结梁上，并对因所述反射镜的绕所述轴的摆动而发生的所述连结梁的位移进行检测，所述压电传感器具备：下部电极；压电薄膜，其层叠在所述下部电极上；以及上部电极，其层叠在所述压电薄膜上，所述压电薄膜的底面与侧面形成倾斜角θ，所述倾斜角θ为0°＜θ≤50°。

Description

光扫描装置

技术领域

本发明涉及光扫描装置。

背景技术

在喷射液体的液体喷射装置等中，有时采用压电元件作为驱动源。另外，在使反射镜部旋转而使光进行扫描的光扫描装置中，将压电元件用作驱动反射镜部的驱动源，此外，有时采用结构与驱动源相同的压电元件作为检测反射镜部的振角的压电传感器。

作为驱动源、压电传感器使用的压电元件例如构成为：在由金属等制成的下部电极上层叠由PZT等制成的压电薄膜并在压电薄膜上层叠由金属等制成的上部电极。

在这样的压电元件中，为了缓和压电薄膜上的应力集中、提高压电薄膜的耐久性等目的，提出了使压电薄膜的侧面为倾斜面的方案(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－100035号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，为了从检测被驱动部的振角的压电传感器获得S/N高的输出，优选将被驱动源驱动的被驱动部和压电传感器以一定程度接近配置。但是，被驱动部与压电传感器越近，则因驱动源的驱动而产生的应力就越容易在构成压电传感器的压电薄膜上集中，增大了压电传感器发生破损可能性。

本发明针对上述问题做出，目的在于提供一种光扫描装置，其即使在被驱动部与压电传感器的距离接近的情况下，也能够缓和对压电传感器的应力集中。

用于解决课题的方案

本光扫描装置1000的要点在于，具有：沿着预定的轴H配置于反射镜110的两侧并使所述反射镜110绕所述轴H进行摆动的一对扭梁130A、130B；与所述扭梁130A、130B分别连结的一对连结梁140A、140B；以及形成在所述连结梁140A、140B上并对因所述反射镜110绕所述轴H的摆动而产生的所述连结梁140A、140B的位移进行检测的压电传感器192，所述压电传感器192具备：下部电极192a；层叠在所述下部电极192a上的压电薄膜192b；以及层叠在所述压电薄膜192b上的上部电极192e，所述压电薄膜192b的底面与侧面形成倾斜角θ，所述倾斜角θ为0°＜θ≤50°。

此外，上述参照符号是为了容易理解而附加的且仅为一例而并不限定于图示方式。

发明的效果

根据本发明公开的技术，能够提供一种光扫描装置，其即使在被驱动部与压电传感器的距离接近的情况下，也能够缓和对压电传感器的应力集中。

附图说明

图1是表示第一实施方式的光扫描装置的一例的立体图(其一)。

图2是表示第一实施方式的光扫描装置的一例的立体图(其二)。

图3是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的上表面侧的立体图。

图4是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的下表面侧的立体图。

图5是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的另一例的上表面侧的立体图。

图6是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的另一例的下表面侧的立体图。

图7(a)至(b)是对压电传感器进行说明的图。

图8(a)至(d)是对使压电薄膜的侧面成为倾斜面的方法进行说明的图。

图9是使反射镜110在水平方向上摆动时产生的应力的模拟结果的一例。

图10(a)至(d)是倾斜角与应力的关系的模拟结果的一例。

图11是对距离与应力的关系的模拟的内容进行说明的图。

图12是对距离与应力的关系的模拟的结果进行说明的图(其一)。

图13的对距离与应力的关系的模拟的结果进行说明的图(其二)。

图14(a)至(b)是对压电薄膜的形状变更进行说明的图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各图中有时对于同一构成部分标记同一符号而省略重复说明。

〈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和图2是表示第一实施方式的光扫描装置的一例的立体图，图1示出了取下了封装盖的状态的光扫描装置，图2示出了安装了封装盖的状态的光扫描装置。

如图1和图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200、以及在陶瓷封装200上配设且覆盖光扫描部100的封装盖300。光扫描装置1000也可以在陶瓷封装200的下侧具有基板、控制电路等。

在光扫描装置1000中，在封装盖300的大致中央部设有开口部300A，该开口部300A使得具有光反射面的反射镜110的附近露出。开口部300A的形状使得向反射镜110入射的激光入射光Li和从反射镜110射出的激光出射光Lo(扫描光)不会被遮挡。

此外，在开口部300A开口为激光入射光Li通过的一侧比激光出射光Lo通过的一侧小。也就是说，激光入射光Li侧以大致半圆形状较窄地开口，与此相对，激光出射光Lo侧则是以大致矩形状开阔地开口。其原因在于：由于激光入射光Li从恒定的方向入射而仅在该方向开口即可，与此相对，由于激光出射光Lo进行二维扫描，从而为了避免进行二维扫描的激光出射光Lo被遮挡而需要在进行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是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的上表面侧的立体图。

如图3所示，光扫描部100是通过使反射镜110摆动而使从光源照射的激光入射光进行扫描的部分。光扫描部100例如是利用压电元件使反射镜110驱动的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微机电系统)反射镜等。

光扫描部100具有：具有光反射面的反射镜110、从外侧支撑反射镜110的可动框160、以及从两侧支撑可动框160的一对驱动梁171A、171B。

可动框连接部A11是将可动框160与第二驱动梁170A连接的部分。另外，固定框连接部A12是将固定框180与第二驱动梁170A连接的部分。可动框连接部A11相对于通过反射镜110的光反射面的中心C的轴(以下也称为“垂直旋转轴V”)，配置于与配置固定框连接部A12的一侧大致相反的一侧。

另外，可动框连接部A13是将可动框160与第二驱动梁170B连接的部分。另外，固定框连接部A14是将固定框180与第二驱动梁170B连接的部分。可动框连接部A13相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A14的一侧大致相反的一侧。

另外，可动框连接部A11、A13也可以是以其端部包含垂直旋转轴V的方式相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A12、A14的一侧相反的一侧。另外，第二驱动梁170A与第二驱动梁170B具有以通过反射镜110的光反射面的中心C且与垂直旋转轴V垂直的直线(以下称为“水平旋转轴H”)为对称轴的线对称的配置关系。以下详细地进行说明。

光扫描部100具有：反射镜110、反射镜支撑部120、扭梁130A、130B、连结梁140A、140B、第一驱动梁150A、150B、可动框160、第二驱动梁170A、170B、固定框180。另外，第一驱动梁150A、150B分别具有驱动源151A、151B。另外，第二驱动梁170A、170B分别具有驱动源171A、171B。第一驱动梁150A、150B、第二驱动梁170A、170B发挥致动器的功能，即：使反射镜110向上下或左右摆动而使激光进行扫描。

在反射镜支撑部120上以沿着反射镜110的圆周的方式形成有狭缝122。利用狭缝122能够使反射镜支撑部120轻量化并使扭梁130A、130B的扭转向反射镜110传递。

在光扫描部100中，在反射镜支撑部120的上表面支撑反射镜110，反射镜支撑部120与位于两侧的扭梁130A、130B的端部连结。扭梁130A、130B构成摆动轴且在轴向上延伸并从轴向两侧支撑反射镜支撑部120。通过扭梁130A、130B进行扭转，从而使反射镜支撑部120所支撑的反射镜110进行摆动，来执行使照射至反射镜110的光的反射光进行扫描的操作。扭梁130A、130B的与反射镜支撑部120相反侧的端部分别连结支撑于连结梁140A、140B并与第一驱动梁150A、150B连结。

第一驱动梁150A、150B、连结梁140A、140B、扭梁130A、130B、反射镜支撑部120及反射镜110被可动框160从外侧支撑。第一驱动梁150A、150B各自的一侧支撑于可动框160。第一驱动梁150A的另一侧向内周侧延伸而与连结梁140A、140B连结。第一驱动梁150B的另一侧也同样地向内周侧延伸而与连结梁140A、140B连结。

第一驱动梁150A、150B在与扭梁130A、130B正交的方向上夹着反射镜110和反射镜支撑部120成对地设置。在第一驱动梁150A、150B的上表面分别形成有驱动源151A、151B。驱动源151A、151B包含：在第一驱动梁150A、150B的上表面的压电元件的薄膜(以下也称为“压电薄膜”)上形成的上部电极、以及在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源151A、151B根据向上部电极和下部电极施加的驱动电压的极性进行伸长或缩小。

因此，如果在第一驱动梁150A和第一驱动梁150B交替地施加相位不同的驱动电压，则第一驱动梁150A和第一驱动梁150B会在反射镜110的左侧和右侧向上下相反侧交替地进行振动。由此，能够以扭梁130A、130B为摆动轴或旋转轴，使反射镜110绕轴进行摆动。以后将反射镜110绕扭梁130A、130B的轴进行摆动的方向称为水平方向。例如能够在通过第一驱动梁150A、150B进行水平驱动中利用共振振动高速地对反射镜110进行摆动驱动。

另外，在可动框160的外部，第二驱动梁170A、170B的一端分别经由连结梁172A、172B连结于可动框连接部A11、A13。第二驱动梁170A、170B以从左右两侧夹持可动框160的方式成对地设置。并且，第二驱动梁170A、170B从两侧支撑可动框160并且绕垂直旋转轴V进行摆动。

就第二驱动梁170A而言，与第一驱动梁150A平行地延设的多个(例如偶数个)矩形梁各自与相邻的矩形梁通过端部连结且作为整体具有呈曲折状的形状。并且，第二驱动梁170A的另一端在固定框连接部A12连结于固定框180的内侧。

第二驱动梁170B也是同样地，与第一驱动梁150B平行地延设的多个(例如偶数个)矩形梁各自与相邻的矩形梁通过端部连结且作为整体具有呈曲折状的形状。并且，第二驱动梁170B的另一端在固定框连接部A14连结于固定框180的内侧。

这样，在光扫描部100中，将可动框160与第二驱动梁170A连接的可动框连接部A11，相对于垂直旋转轴V配置于与配置将固定框180与第二驱动梁170A连接的固定框连接部A12的一侧大致相反的一侧。

另外，在光扫描部100中，将可动框160与第二驱动梁170B连接的可动框连接部A13，相对于垂直旋转轴V配置于与配置将固定框180与第二驱动梁170B连接的固定框连接部A14的一侧大致相反的一侧。

另外，可动框连接部A11、A13也可以是以其端部包含垂直旋转轴V的方式相对于垂直旋转轴V配置于与配置固定框连接部A12、A14的一侧相反的一侧。此外，第二驱动梁170A与第二驱动梁170B具有以水平旋转轴H为对称轴的线对称的配置关系。

在第二驱动梁170A、170B的上表面分别在作为不含曲线部的矩形单元的每个垂直梁上形成有驱动源171A、171B。驱动源171A包含：在第二驱动梁170A的上表面的压电薄膜的上形成的上部电极、以及在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源171B包含：在第二驱动梁170B的上表面的压电薄膜的上形成的上部电极、以及在压电薄膜的下表面形成的下部电极。

第二驱动梁170A、170B在与每个垂直梁相邻的驱动源171A、171B之间施加极性不同的驱动电压，从而使相邻的垂直梁向上下相反方向翘曲，将各垂直梁的上下移动的蓄积向可动框160传递。第二驱动梁170A、170B通过该操作使反射镜110向与平行方向正交的方向即垂直方向进行摆动。例如在通过第二驱动梁170A、170B进行的垂直驱动中能够利用非共振振动。

例如使驱动源171A包含从可动框160侧朝向右侧排列的驱动源171A1、171A2、171A3、171A4、171A5及171A6。另外，使驱动源171B包含从可动框160侧朝向左侧排列的驱动源171B1、171B2、171B3、171B4、171B5及171B6。该情况下，使驱动源171A1、171B1、171A3、171B3、171A5、171B5以相同波形进行驱动，并使驱动源171A2、171B2、171A4、171B4、171A6及171B6以与前者相位不同的相同波形进行驱动，从而能够向垂直方向进行摆动。

向驱动源151A的上部电极和下部电极施加驱动电压的驱动配线与设于固定框180的端子群190A所含的预定的端子连接。另外，向驱动源151B的上部电极和下部电极施加驱动电压的驱动配线与设于固定框180的端子群190B所含的预定的端子连接。另外，向驱动源171A的上部电极和下部电极施加驱动电压的驱动配线与设于固定框180的端子群190A所含的预定的端子连接。另外，向驱动源171B的上部电极和下部电极施加驱动电压的驱动配线与设于固定框180的端子群190B所含的预定的端子连接。

另外，光扫描部100作为水平振角传感器具有压电传感器192，用于对向驱动源151A、151B施加驱动电压而反射镜110在水平方向上进行摆动的状态下的反射镜110的水平方向的倾斜状态(水平方向的振角)进行检测。压电传感器192设于连结梁140B。压电传感器192例如能够配置于连结梁140B的在与水平旋转轴H垂直的方向上延设的部分。

在连结梁140A上还具有压电元件191和193，在连结梁140B上还具有压电元件194。这是为了使连结梁140A与连结梁140B的重量平衡均匀而形成为与压电传感器192同样的结构，且设置于与水平旋转轴H和垂直旋转轴V分别呈线对称的位置。此外，也可以通过在压电元件191、193及194形成配线而与压电传感器192同样地作为对水平方向的振角进行检测的水平振角传感器进行使用。

另外，光扫描部100作为垂直振角传感器具有压电传感器195、196，用于对向驱动源171A、171B施加驱动电压而反射镜110在垂直方向上进行摆动的状态下的反射镜110的垂直方向的倾斜状态(垂直方向的振角)进行检测。压电传感器195设于第二驱动梁170A具有的垂直梁之一，压电传感器196设于第二驱动梁170B具有的垂直梁之一。

压电传感器192伴随着反射镜110的水平方向的倾斜状态而输出与从扭梁130B传递的连结梁140B的位移对应的电流值。压电传感器195伴随着反射镜110的垂直方向的倾斜状态而输出与第二驱动梁170A中的设置有压电传感器195的垂直梁的位移对应的电流值。压电传感器196伴随着反射镜110的垂直方向的倾斜状态而输出与第二驱动梁170B中的设置有压电传感器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192的输出来检测反射镜110的水平方向的倾斜状态，使用压电传感器195、196的输出来检测反射镜110的垂直方向的倾斜状态。此外，也可以在光扫描部100的外部设置倾斜检测部，其根据从各压电传感器输出的电流值来进行反射镜110的倾斜状态的检测。另外，也可以在光扫描部100的外部设置驱动控制部，其基于倾斜检测部的检测结果来控制向驱动源151A、151B、驱动源171A、171B供给的驱动电压。

压电传感器192、195、196包含：在压电薄膜的上表面形成的上部电极、和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。在第一实施方式中，各压电传感器的输出是与上部电极和下部电极连接的传感器配线的电流值。

从压电传感器192的上部电极和下部电极引出的传感器配线与设于固定框180的端子群190B所含的预定的端子连接。另外，从压电传感器195的上部电极和下部电极引出的传感器配线与设于固定框180的端子群190A所含的预定的端子连接。另外，从压电传感器196的上部电极和下部电极引出的传感器配线与设于固定框180的端子群190B所含的预定的端子连接。

图4是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的下表面侧的立体图。

如图4所示，在反射镜支撑部120的下表面设有筋肋125。通过设置筋肋125，从而能够在进行驱动时抑制反射镜110发生变形而确保反射镜110平坦。筋肋125形成为外形与反射镜110的形状大致一致。由此，能够使反射镜110整体平坦。另外，能够利用形成于反射镜支撑部120的狭缝122使从扭梁130A、130B传递的应力在反射镜支撑部120内分散并防止应力传递到筋肋125。

在第二驱动梁170A、170B的下表面与连结梁172A、172B的连结部分设有筋肋175A、175B。通过设置筋肋175A、175B而能够对将第二驱动梁170A、170B与连结梁172A、172B连结的部分进行加固并提高刚性而防止变形。

另外，在第二驱动梁170A、170B的下表面的将相邻的驱动梁彼此连结的部分设有筋肋176A、176B。通过设置筋肋176A、176B而能够对将相邻的驱动梁彼此连结的部分进行加固并提高刚性而防止变形。

图5是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的另一例的上表面侧的立体图。图6是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的另一例的下表面侧的立体图。

光扫描部100例如能够使用具有支撑层、埋入(BOX：Buried Oxide)层及活性层的SOI(Silicon On Insulator)基板来形成。该情况下，如图5和图6所示，可以将连结梁172A、172B与可动框160通过活性层和BOX层进行连接。此外，在图5中，以虚线区域B11来表示将连结梁172A与可动框160通过活性层和BOX层进行连接的部分，并以虚线区域B13来表示将连结梁172B与可动框160通过活性层和BOX层进行连接的部分。另外，也可以将连结梁172A、172B与可动框160仅通过活性层进行连接。

图7(a)至(b)是对压电传感器进行说明的图，图7(a)为局部俯视图、图7(b)是沿着图7(a)的A－A线的剖视图。

如图7(a)至(b)所示，压电传感器192形成在硅基板210上，且能够构成为依次层叠有下部电极192a、压电薄膜192b、中间电极192c、压电薄膜192d以及上部电极192e。压电传感器192的上部电极192e与配线197电连接且上部电极192e和配线197的一部分被绝缘膜198覆盖。

但是，压电传感器192的结构并不限定于图7(a)至(b)的例子。例如在压电传感器192中，压电薄膜最少可以是1层，该情况下成为在压电薄膜的上下形成有下部电极和上部电极的3层结构而不需要中间电极。另外，也可以设置3层以上的压电薄膜，该情况下以所需数量在下部电极上交替地层叠压电薄膜和中间电极，且最后在最上层的中间电极上依次层叠压电薄膜和上部电极。

作为压电薄膜192b和192d的材料，例如可以采用PZT(锆钛酸铅)、BaTiO₃(钛酸钡)等。作为下部电极192a和上部电极192e的材料，例如可以使用Pt(白金)等。

压电传感器195、196可以采用与压电传感器192同样的层叠结构。另外，驱动源151A、151B、171A、171B能够采用与压电传感器192同样的层叠结构。在驱动源151A、151B、171A、171B中使压电薄膜为n层，从而能够使用于使反射镜110为相同振角的电压为1层时的1/n。

压电薄膜192b的侧面成为倾斜面，且压电薄膜192b的侧面相对于底面的倾斜角θ1例如能够为50度以下的程度。同样地，压电薄膜192d的侧面成为倾斜面，且压电薄膜192d的侧面的相对于底面的倾斜角θ2例如能够为50度以下的程度。也可以构成为倾斜角θ1与倾斜角θ2为相同角度。

此外，在本申请中，所谓压电薄膜的侧面相对于底面的倾斜角是指：当以在压电薄膜的基底形成的电极为底边、且以将压电薄膜开始具有倾斜的点(与电极为相反侧)和压电薄膜与电极相接的点连结的线为斜边时，由底边和斜边形成的角度。在这里，所谓在压电薄膜的基底形成的电极例如是图7(a)至(b)所示的下部电极192a、中间电极192c。

图8(a)至(d)是对使压电薄膜的侧面成为倾斜面的方法进行说明的图。在使压电薄膜的侧面成为倾斜面的情况下，首先如图8(a)至(d)的箭头上侧所示，在硅基板210上的整面隔着下部电极192a(在这里省略图示)形成压电薄膜192b(在这里作为一例采用PZT膜)，进而在压电薄膜192b(PZT膜)上的整面形成作为抗蚀剂500的抗蚀剂材料。并且，在对抗蚀剂材料进行加热(烘烤)后进行曝光以及显影而获得预定形状的抗蚀剂500。

在图8(a)至(d)中，覆盖压电薄膜192b的抗蚀剂500的侧面的倾斜角不同。具体而言，按照从图8(a)到(d)的顺序，抗蚀剂500的侧面的倾斜角变小。抗蚀剂500的侧面的倾斜角能够通过使抗蚀剂材料、加热温度、曝光量等变更来进行控制。

接下来，如图8(a)至(d)的箭头下侧所示，例如采用ICP－RIE装置等的干蚀刻装置来对从抗蚀剂500露出的PZT膜进行干蚀刻。此时，能够根据PZT膜与抗蚀剂500的蚀刻速率的选择性来形成侧面为倾斜面的PZT膜(压电薄膜192b)。例如能够使用PZT膜与抗蚀剂500的选择比为1：3的干蚀刻装置。

但是，PZT膜与抗蚀剂500的蚀刻率的选择性也能够通过对在干蚀刻中使用的气体来进行调整。例如在干蚀刻使用SF6(六氟化硫)和C4F8(八氟环丁烷)的混合气体的情况下，能够通过变更SF6与C4F8的混合比来对PZT膜与抗蚀剂500的蚀刻速率的选择性进行调整。

或者，也可以通过使干蚀刻装置的参数即“真空度”、“Bias功率”等改变而对PZT膜与抗蚀剂500的蚀刻速率的选择性进行调整。另外，也可以适当地对以上的方法进行组合来调整PZT膜与抗蚀剂500的蚀刻速率的选择性。

图9示出了当使反射镜110在水平方向上摆动时所产生的应力的模拟结果的一例。如图9所示，若使反射镜110在水平方向上摆动，则应力会集中于扭梁130B。夹着反射镜110而位于扭梁130B的相反侧的扭梁130A也是同样的。此外，在图9中，如箭头A所示颜色浓的部分是应力集中的部分。

这样，在使反射镜110在水平方向上摆动时，如果使水平方向的振角逐渐增大，则应力会集中于扭梁130A及130B。因此，若使水平方向的振角进一步增大，则扭梁130A和130B必将最先发生破坏。

但是，发明人发现：如果使水平方向的振角逐渐增大，则有时在扭梁130A和130B发生破坏之前，连结梁140B的压电传感器192的附近会发生破坏。

另外，发明人通过研究而认为原因在于：如果构成压电传感器的压电薄膜的倾斜面(侧面)的倾斜角增大，则应力会集中于压电薄膜的倾斜面，在扭梁130A和130B发生破坏之前，压电薄膜的倾斜面的附近会发生破坏。例如压电传感器192若为图7(b)所示的结构，则当倾斜角θ1和θ2较大时会在压电传感器192的附近发生破坏。

图10(a)至(d)示出了倾斜角与应力的关系的模拟结果的一例。图10(a)和图10(b)是在图7(b)中使倾斜角θ1＝θ2＝60度的情况的例子，图10(a)示出了剖面而图10(b)则表示模拟结果。另外，图10(c)和图10(d)是在图7(b)中使倾斜角θ1＝θ2＝30度的情况的例子，图10(c)示出了剖面而图10(d)则表示模拟结果。

在倾斜角θ1＝θ2＝60度的情况下，则如图10(b)所示，在虚线B包围的倾斜面的端部发生了应力集中(点的密度越高则表示应力越集中)。与此相对，在倾斜角θ1＝θ2＝30度的情况下，则如图10(d)所示，未发生应力集中。这样，当倾斜角θ1和θ2较大时则应力会在压电传感器的附近集中，有时会先于扭梁发生破坏。

接下来，对构成压电传感器的压电薄膜的倾斜角的较佳值进行研究。压电薄膜的倾斜面的倾斜角的较佳值依存于从水平旋转轴H到压电传感器的距离。

也就是说，从水平旋转轴H到压电传感器的距离越长，就越不容易在压电传感器上产生使反射镜110在水平方向上摆动时的应力，因此即使倾斜角大也没有关系。换言之，从水平旋转轴H到压电传感器的距离越短，就越容易在压电传感器上集中使反射镜110在水平方向上摆动时的应力，因此需要减小倾斜角来缓和作用于压电传感器的应力。

另外，若从水平旋转轴H到压电传感器的距离较长，则会在反射镜110的摆动与压电传感器的输出之间产生相位差而不优选，希望从水平旋转轴H到压电传感器的距离尽量短。

因此，能够通过模拟求出从水平旋转轴H到压电传感器的距离与较佳倾斜角的关系，实现具有与从水平旋转轴H到压电传感器的距离对应的较佳倾斜角的压电传感器。

图11是对距离与应力的关系的模拟的内容进行说明的图。以构成压电传感器192的压电薄膜的倾斜角θ为参数通过模拟来求出：从图11所示的水平旋转轴H到压电传感器192的端部的距离L、与在压电传感器192的端部产生的应力的关系。

图12和图13是对距离与应力的关系的模拟的结果进行说明的图。图12的纵轴所示的压电传感器端部的应力以压电传感器端部的硅基板发生破坏的极限应力进行标准化。另外，图12的阴影标记的部分表示未超过极限应力的范围(也就是说，压电传感器端部的硅基板不会破坏的范围)。此外，虽然图12和图13以压电传感器端部的硅基板的极限应力进行了标准化，但是在即便假设压电传感器端部以外的压电传感器部分发生破坏的情况下，或者压电传感器部分和硅基板两方发生破坏的情况下也是同样的范围。

如图12所示，在各倾斜角θ下，在预定的距离L，压电传感器端部的应力达到最大，在此以后，则随着距离L增大而压电传感器端部的应力会降低。另外，倾斜角θ越小则压电传感器端部的应力越小。

图13基于图12的结果示出了倾斜角θ与距离L的关系，阴影标记的部分表示未超过极限应力的范围。如图12和图13所示，如果倾斜角θ为0°＜θ≤50°，则不论距离L如何，压电传感器端部的应力都不会达到极限应力。另外，在θ＞50的情况下，如果在满足L≥8θ－310的范围内，则压电传感器端部的应力不会达到极限应力。此外，在图13中，θ＞50°时的阴影下端的倾斜部分为L＝8θ－310。

这样，通过使倾斜角θ为0°＜θ≤50°，则能够与距离L无关地防止压电传感器端部的硅基板的破坏。另外，在倾斜角θ＞50°的情况下，则通过使距离L在满足L≥8θ－310的范围内，则能够防止压电传感器端部的硅基板的破坏。

此外，虽然以上示出了与压电传感器192有关的模拟结果，但是对于在构成压电元件191、193及194的压电薄膜上形成配线而作为压电传感器使用的情况也能够导出同样的结果。

〈第一实施方式的变形例1〉

在第一实施方式的变形例1中，示出了改变压电薄膜的平面形状的例子。此外，在第一实施方式的变形例1中，有时对于和已经说明的实施方式相同构成部分省略说明。

图14(a)至(b)为说明压电薄膜的形状变更的图。图14(a)为第一实施方式的压电传感器192的放大图，在这里为了方便而仅图示了构成压电传感器192的压电薄膜192b。压电薄膜192b的平面形状为四角呈圆角形状的大致矩形状且四角的圆角形状(曲率半径)全部相同。

图14(b)为第一实施方式的变形例1的压电传感器292的放大图，在这里为方便而仅图示了构成压电传感器292的压电薄膜292b。压电薄膜292b的平面形状与压电薄膜192b同样地为四角呈圆角形状的大致矩形状。但是在压电薄膜292b中，与扭梁130B相反侧的两角的圆角形状与压电薄膜192b的曲率半径相同，而扭梁130B侧的两角的圆角形状(图14(b)的C部)的曲率半径则比压电薄膜192b大。

也就是说，在压电薄膜292b中与不易作用应力的扭梁130B相反侧的两角的圆角形状与压电薄膜192b相同，而容易作用应力的扭梁130B侧的两角的圆角形状的曲率半径则比压电薄膜192b大。

这样，通过在压电薄膜292b中使容易作用应力的扭梁130B侧(靠近水平旋转轴H侧)的两角的圆角形状的曲率半径比另外两角(远离水平旋转轴H侧)的圆角形状的曲率半径大，从而能够进一步使作用于压电薄膜292b的应力缓和。

也就是说，压电薄膜292b的侧面除了满足使用图12和图13说明的倾斜角θ和距离L的关系之外，通过在压电薄膜292b中使容易作用应力的扭梁130B侧的两角的圆角形状的曲率半径比另外两角的圆角形状的曲率半径大，从而能够进一步使作用于压电薄膜292b的应力缓和。

此外，在压电传感器292为与图7(b)同样的层叠结构的情况下，优选全部的压电薄膜都使扭梁130B侧的两角的曲率半径比另外两角的曲率半径大。

另外，虽然也可以考虑在压电薄膜292b中使四角的曲率半径都比压电薄膜192b大，但是并不优选。这是由于：曲率半径越大则压电薄膜292b的面积就越小，因此阻抗提高而抗噪声减弱。因此，优选在压电薄膜292b中仅使容易作用应力的扭梁130B侧的两角的曲率半径比另外两角的曲率半径大，而尽量确保面积。由此，能够尽量抑制阻抗升高并提高使应力缓和的效果。

在这里示出了将构成压电传感器192的压电薄膜192b置换为平面形状不同的压电薄膜292b的例子，但在构成压电元件191、193及194的压电薄膜上形成配线并作为压电传感器使用的情况也是同样的。也就是说，在构成压电元件191、193及194的压电薄膜中，使容易作用应力的扭梁130A侧、扭梁130B侧的两角的曲率半径比其它两角的曲率半径大，从而能够进一步缓和应力。

以上对优选实施方式进行了说明，但是并不限于上述实施方式，在不脱离权利要求书记载的范围内，能够对上述实施方式进行各种变形及置换。

符号说明

100—光扫描部；110—反射镜；120—反射镜支撑部；122—狭缝；125—筋肋；130A、130B—扭梁；140A、140B、172A、172B—连结梁；150A、150B—第一驱动梁；151A、151B、171A、171B—驱动源；160—可动框；170A、170B—第二驱动梁；175A、175B、176A、176B—筋肋；180—固定框；190A—端子群；190B—端子群；191、193、194—压电元件；192、195、196、292—压电传感器；192a—下部电极；192b、192d、292b—压电薄膜；192c—中间电极；192e—上部电极；197—配线；198—绝缘膜；200—陶瓷封装；210—硅基板；300—封装盖；300A—开口部；1000—光扫描装置。

Claims (12)

1.一种光扫描装置，其特征在于，具有：

一对扭梁，其沿着预定的轴配置于反射镜的两侧并使所述反射镜绕所述轴进行摆动；

一对连结梁，其与所述扭梁分别连结；以及

压电传感器，其形成在所述连结梁上，并对因所述反射镜的绕所述轴的摆动而产生的所述连结梁的位移进行检测，

所述压电传感器具备：

下部电极；

压电薄膜，其层叠在所述下部电极上；以及

上部电极，其层叠在所述压电薄膜上，

所述压电薄膜的底面与侧面形成倾斜角θ，

所述倾斜角θ为0°＜θ≤50°，

其中，所述压电薄膜的平面形状是四角呈圆角形状的大致矩形状，

所述四角中的靠近所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径比远离所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径大。

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电传感器具有两层压电薄膜，第一层压电薄膜的底面与侧面形成倾斜角θ1，第二层压电薄膜的底面与侧面形成倾斜角θ2，其中，0°＜θ1≤50°，0°＜θ2≤50°，且倾斜角θ1与倾斜角θ2为相同角度。

3.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电传感器在所述下部电极与所述上部电极之间具备夹着中间电极而层叠的多个压电薄膜，

所述多个压电薄膜各自的倾斜角θ为0°＜θ≤50°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光扫描装置，其特征在于，

具有支撑所述反射镜的反射镜支撑部，

所述扭梁从所述轴的两侧支撑所述反射镜支撑部，

所述连结梁具有与各所述扭梁的与所述反射镜支撑部相反侧的端部连结并在与所述轴垂直的方向上延伸的部分。

5.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于，

在所述连结梁的与所述轴垂直的方向上延伸的部分逐个地配置有所述压电传感器。

6.一种光扫描装置，其特征在于，具有：

一对扭梁，其沿着预定的轴配置于反射镜的两侧并使所述反射镜绕所述轴进行摆动；

一对连结梁，其与所述扭梁分别连结；以及

压电传感器，其形成在所述连结梁上，并对因所述反射镜的绕所述轴的摆动而产生的所述连结梁的位移进行检测，

所述压电传感器具备：

下部电极；

压电薄膜，其层叠在所述下部电极上；以及

上部电极，其层叠在所述压电薄膜上，

所述压电薄膜的底面与侧面形成大于50°的倾斜角θ，

所述轴与所述压电传感器的距离L和所述倾斜角θ满足：L≥8θ－310，其中的θ采用其以度为单位时的数值大小，L的单位为μm。

7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电传感器在所述下部电极与所述上部电极之间具备夹着中间电极而层叠的多个压电薄膜，

就所述多个压电薄膜各自的距离L及倾斜角θ而言，θ＞50°，并且L≥8θ－310，其中的θ采用其以度为单位时的数值大小，L的单位为μm。

8.根据权利要求6或7所述的光扫描装置，其特征在于，

具有支撑所述反射镜的反射镜支撑部，

所述扭梁从所述轴的两侧支撑所述反射镜支撑部，

所述连结梁具有与各所述扭梁的与所述反射镜支撑部相反侧的端部连结并在与所述轴垂直的方向上延伸的部分。

9.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

在所述连结梁的与所述轴垂直的方向上延伸的部分逐个地配置有所述压电传感器。

10.根据权利要求6或7所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电薄膜的平面形状是四角呈圆角形状的大致矩形状，

所述四角中的靠近所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径比远离所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径大。

11.根据权利要求8所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电薄膜的平面形状是四角呈圆角形状的大致矩形状，

所述四角中的靠近所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径比远离所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径大。

12.根据权利要求9所述的光扫描装置，其特征在于，

所述压电薄膜的平面形状是四角呈圆角形状的大致矩形状，

所述四角中的靠近所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径比远离所述轴的一侧的两角的圆角形状的曲率半径大。

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