CN110187495A - 驱动器及光扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供驱动器及光扫描装置。在驱动器中，抑制机械串扰的发生。本发明的驱动器具有：第一驱动梁，其在表面形成有第一驱动源，且设置成能够将驱动对象物绕第一轴摆动驱动；第二驱动梁，其在表面形成有第二驱动源，具有沿垂直于与上述第一轴正交的第二轴的方向延伸的多个梁，相邻的上述梁的端部彼此通过折回部连结而作为整体具有锯齿状波纹结构，且设置成能够将上述驱动对象物绕上述第二轴摆动驱动；固定框，其连接于上述第二驱动梁，支撑上述第二驱动梁；以及肋，其在上述第二驱动梁的背面，形成于从上述梁与上述折回部的连结位置向上述第二轴侧分离的位置。
Description
技术领域
本发明涉及驱动器及光扫描装置。
背景技术
目前，已知通过使反射镜部绕旋转轴旋转而对光进行扫描的光扫描装置。作为这样的光扫描装置之一，可举出压电型双轴驱动MEMS反射镜。在压电型双轴驱动MEMS反射镜中，水平驱动梁共振驱动时的水平驱动梁的振动传播至垂直驱动梁，垂直驱动梁的共振振动被激发，从而产生水平驱动梁与垂直驱动梁之间的机械串扰。机械串扰的原因是水平驱动时的向与水平方向正交的垂直方向的振动激发。
若产生机械串扰，则通过仅驱动水平驱动梁，垂直驱动梁也会振动，导致在垂直方向上具有振动成分。另外，若产生机械串扰，则扫描光具有垂直振动成分，导致照射光品质恶化。
另外，由于因制造偏差而导致的共振频率的偏差、因温度变化而导致的MEMS结构体的杨氏模量变化所引起的共振频率变动等，也会产生机械串扰。
为了抑制机械串扰，需要抑制水平共振驱动时的反射镜反射面或者由垂直驱动梁悬吊的工作框的垂直方向的变动。
作为使光扫描装置的扫描轨迹不受干扰的技术之一，能够举出在使反射部进行扭转振动的外侧驱动部设有肋的光扫描装置(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2015-215562号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述的光扫描装置中，需要进一步抑制机械串扰的产生。
本发明鉴于上述的点而做成，因此，其目的在于，在构成光扫描装置等的驱动器中，进一步抑制机械串扰的产生。
用于解决课题的方案
本发明的一方案的驱动器具有：第一驱动梁150A、150B，其在表面形成有第一驱动源151A、151B，且设置成能够将驱动对象物120绕第一轴H摆动驱动；第二驱动梁170A、170B，其在表面形成有第二驱动源171A、171B，具有沿垂直于与上述第一轴正交的第二轴V的方向延伸的多个梁(垂直梁)173X1～173X6、173Y1～173Y6，相邻的上述梁的端部彼此通过折回部171X1～171X5、171Y1～171Y5连结而作为整体具有锯齿状波纹结构，且设置成能够将上述驱动对象物绕上述第二轴摆动驱动；固定框180，其连接于上述第二驱动梁并支撑上述第二驱动梁，以及肋175X、175Y，其在上述第二驱动梁的背面，形成于从上述梁与上述折回部的连结位置向上述第二轴侧分离的位置。
此外，上述参照符号是为了容易理解而标注的，仅为一例，并非限于图示的方式。
发明效果
根据本发明的技术，能够在驱动器中抑制机械串扰的产生。
附图说明
图1是表示实施方式的光扫描装置的一例的第一立体图。
图2是表示实施方式的光扫描装置的一例的第二立体图。
图3是表示实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的上表面侧的平面图。
图4是表示实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的下表面侧的平面图。
图5是将实施方式的光扫描装置的光扫描部的主要部分放大后的立体图。
图6是表示实施方式的光扫描装置的光扫描部的相对于梁宽度的肋的长度与f2摆角及f0位移量的关系的图。
图7是表示实施方式的光扫描装置的光扫描部的相对于梁的厚度的肋的宽度与f2摆角及f0位移量的关系的图。
图8是表示实施方式和第一参考例的光扫描装置的位移的频率特性的图。
图9是表示实施方式的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。
图10是表示实施方式的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。
图11是表示实施方式的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。
图12是第一变形例的光扫描装置的立体图。
图13是第二变形例的光扫描装置的立体图。
图14是第三变形例的光扫描装置的立体图。
图15是没有发生机械串扰的情况(A)和发生了机械串扰的情况(B)下的以水平单轴进行激光扫描时的激光照射面的照片的示意图。
图16是表示第二参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。
图17是表示第二参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。
图18是用于说明因质量被加重的折回部而引起的反效应(カウンター効果)的图。
图19是表示第二参考例和第一参考例的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。
图20是表示第二参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。
图21是表示第三参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。
图22是表示第三参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。
图23是表示第三参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。
图24是表示第四参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。
图25是表示第四参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。
图26是表示第四参考例和第一参考例的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。
图27是表示第四参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。
图中：
100—光扫描部，100A、100X、100Y、100Z—光扫描部，110—反射镜，120—驱动对象物，120—反射镜支撑部，122—狭缝，130A、130B—扭转梁，140A、140B—连结梁，150A、150B—水平驱动梁，151A、151B—水平驱动源，160—可动框，161—反射镜支撑体，170A、170B—垂直驱动梁，171A、171B—垂直驱动源，171X1～171X5、171Y1～171Y5—折回部，173X1～173X6、173Y1～173Y6—垂直梁，174X0～174X5、174Y0～174Y5—肋，175X、175Y—肋，176X1、176X2、176Y1、176Y2—肋，177X1、177X2、177Y1、177Y2—肋，178X1～178X6、178Y1～178Y6—肋，180—固定框，181X、181Y—固定部，191、192、195、196—压电传感器，200—陶瓷封装件，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。在各附图中，对相同构成部分标注相同符号，且有时省略重复的说明。
＜实施方式＞
首先，对实施方式的光扫描装置进行说明。图1以及图2是表示实施方式的光扫描装置的一例的立体图，图1表示卸下了封装罩的状态的光扫描装置，图2表示安装有封装罩的状态的光扫描装置。
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的陶瓷封装件200、以及配设于陶瓷封装件200上并覆盖光扫描部100的封装罩300。光扫描装置1000也可以在陶瓷封装件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的大致中央部设有将具有光反射面的反射镜110的附近露出的开口部300A。开口部300A形成为不遮挡至反射镜110的激光入射光Li以及来自反射镜110的激光射出光Lo(扫描光)的形状。
此外，在开口部300A中，相较于供激光射出光Lo通过的一侧，供激光入射光Li通过的一侧开口较小。即，激光入射光Li侧呈大致半圆形状狭窄地开口，与之相对，激光射出光Lo侧呈大致矩形状较宽地开口。这是因为，由于激光入射光Li从固定的方向入射，因此，只要仅在该方向开口即可，与之相对，由于激光射出光Lo被二维地扫描，因此，需要对扫描的整个范围开口，以使得不遮挡被二维地扫描的激光射出光Lo。
接着，对光扫描装置1000的光扫描部100进行说明。图3是表示实施方式的光扫描装置的一例的光扫描部100A的上表面侧的平面图。图4是表示实施方式的光扫描装置的光扫描部的一例的下表面侧的平面图。
如图3及图4所示，光扫描部100A是使反射镜110摆动，对从光源照射的激光入射光进行扫描的部分。光扫描部100A是通过例如压电元件使反射镜110驱动的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)反射镜等。
光扫描部100A具有反射镜110、反射镜支撑部120、扭转梁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、扭转梁130A、130B、连结梁140A、140B、水平驱动梁150A、150B、以及可动框160总称为支撑反射镜110的反射镜支撑体161。
在反射镜支撑体161的两侧配置有连接于反射镜支撑体161的一对垂直驱动梁170A、170B。反射镜支撑体161和垂直驱动梁170A通过反射镜支撑体连接部A11连接。固定框180和垂直驱动梁170A通过固定框连接部A12连接。反射镜支撑体161和垂直驱动梁170B通过反射镜支撑体连接部A13连接。固定框180和垂直驱动梁170B通过固定框连接部A14连接。关于垂直驱动梁170A、170B的详细情况，后文进行描述。
如图3及图4所示，在支撑反射镜110的反射镜支撑部120的两侧配置有连接于反射镜支撑部120的一对水平驱动梁150A、150B。另外，水平驱动梁150A、150B、连结梁140A、140B、扭转梁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的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并与连结梁140A、140B连结。水平驱动梁150B的另一侧也同样向内周侧延伸并与连结梁140A、140B连结。连结梁140A、140B连接于在水平旋转轴H方向上延伸的扭转梁130A、130B，扭转梁130A、130B从水平旋转轴H方向的两侧支撑反射镜支撑部120。如上述那样，水平驱动梁150A、150B在与扭转梁130A、130B延伸的水平旋转轴H方向正交的方向上以夹着反射镜110以及反射镜支撑部120的方式成对设置。关于水平旋转轴H方向，后文进行描述。
水平驱动梁150A、150B分别具有水平驱动源151A、151B。另外，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、以及连接于垂直驱动梁170A、170B的固定框180作为使反射镜110上下或左右摆动而对激光光束进行扫描的驱动器发挥作用。
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包括在水平驱动梁150A、150B的上表面的压电元件的薄膜(以下也称为“压电薄膜”)上所形成的上部电极和在压电薄膜的下表面所形成的下部电极。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、缩小。
因此，如果在水平驱动梁150A和水平驱动梁150B施加成为逆相位的正弦波的驱动电压，则在反射镜110的左侧和右侧，水平驱动梁150A和水平驱动梁150B向上下相反侧交替振动。由此，能够将扭转梁130A、130B作为摆动轴或旋转轴，使反射镜110绕水平旋转轴H摆动。将反射镜110绕扭转梁130A、130B的轴摆动的方向称为水平方向，将通过反射镜110的光反射面的中心C的上述的摆动轴称为水平旋转轴H。例如，因水平驱动梁150A、150B而引起的水平驱动使用共振振动，能够对反射镜110高速地进行摆动驱动。
在反射镜支撑部120，以沿着反射镜110的圆周的方式形成有狭缝122。通过狭缝122，能够使反射镜支撑部120轻量化，并且能够将扭转梁130A、130B的扭转传递至反射镜110。
另外，如图3及图4所示，垂直驱动梁170A具有在水平旋转轴H方向上延伸的多个矩形状的垂直梁，相邻的垂直梁的端部彼此连结而作为整体具有锯齿状的形状。
例如，从反射镜支撑体161侧数，第一个垂直梁的端部和第二个垂直梁的端部通过折回部171X1连结。另外，第二个垂直梁的端部和第三个垂直梁的端部通过折回部171X2连结。另外，第三个垂直梁的端部和第四个垂直梁的端部通过折回部171X3连结。另外，第四个垂直梁的端部和第五个垂直梁的端部通过折回部171X4连结。另外，第五个垂直梁的端部和第六个垂直梁的端部通过折回部171X5连结。
垂直驱动梁170B也同样具有在水平旋转轴H方向上延伸的多个矩形状的垂直梁，相邻的垂直梁的端部彼此连结而作为整体具有锯齿状的形状。
例如，从反射镜支撑体161侧数，第一个垂直梁的端部和第二个垂直梁的端部通过折回部171Y1连结。另外，第二个垂直梁的端部和第三个垂直梁的端部通过折回部171Y2连结。另外，第三个垂直梁的端部和第四个垂直梁的端部通过折回部171Y3连结。另外，第四个垂直梁的端部和第五个垂直梁的端部通过折回部171Y4连结。另外，第五个垂直梁的端部和第六个垂直梁的端部通过折回部171Y5连结。
在垂直驱动梁170A、170B的上表面，分别在每个作为不包括曲线部的矩形单位的垂直梁形成有垂直驱动源171A、171B。垂直驱动源171A包括在垂直驱动梁170A的上表面的压电薄膜上所形成的上部电极和在压电薄膜的下表面所形成的下部电极。垂直驱动源171B包括在垂直驱动梁170B的上表面的压电薄膜上所形成的上部电极和在压电薄膜的下表面所形成的下部电极。
垂直驱动梁170A、170B通过在按照垂直梁相邻的垂直驱动源171A、171B彼此施加以驱动波形的中央值为基准上下翻转的波形的驱动电压，从而使相邻的垂直梁的向上方向的变形量变化，且将各垂直梁的上下运动的累积传递至可动框160。通过垂直驱动梁170A、170B的动作，反射镜110及反射镜支撑部120在与水平旋转轴H的方向正交的方向上摆动，将该摆动的方向称为垂直方向，将通过反射镜110的光反射面的中心的上述的摆动轴称为垂直旋转轴V。例如，垂直驱动梁170A、170B的垂直驱动能够使用非共振振动。
例如，垂直驱动源171A包括在构成垂直驱动梁170A的第一至第六个的各垂直梁上分别形成的六个垂直驱动源171A1、171A2、171A3、171A4、171A5以及171A6。另外，垂直驱动源171B包括在构成垂直驱动梁170B的第一至第六个的各垂直梁上分别形成的六个垂直驱动源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，且以相位与前者不同的同波形驱动垂直驱动源171A2、171B2、171A4、171B4、171A6以及171B6，从而能够使反射镜110以及反射镜支撑体161在垂直方向上摆动。
另外，光扫描部100A具有压电传感器191、192作为水平摆角传感器，检测通过对水平驱动源151A、151B施加驱动电压而反射镜110在水平方向上摆动的状态下的反射镜110的水平方向的倾斜程度(水平方向的摆角)。压电传感器191设于连结梁140A，压电传感器192设于连结梁140B。
另外，光扫描部100A具有压电传感器195、196作为垂直摆角传感器，检测通过对垂直驱动源171A、171B施加驱动电压而反射镜110在垂直方向上摆动的状态下的反射镜110的垂直方向的倾斜程度(垂直方向的摆角)。压电传感器195设于构成垂直驱动梁170A的垂直梁的一个，压电传感器196设于构成垂直驱动梁170B的垂直梁的一个。
在本实施方式的光扫描装置中，光扫描部例如由具有活性层、埋入氧化(BOX)膜以及支撑层的SOI(SiliCon on Insulator)基板形成。固定框180、可动框160以及肋由活性层、埋入氧化膜以及支撑层构成。另外，扭转梁130A、130B、水平驱动梁150A、150B以及垂直驱动梁170A、170B由活性层构成。或者，扭转梁130A、130B、水平驱动梁150A、150B以及垂直驱动梁170A、170B也可以由活性层及埋入氧化膜构成。因此，固定框180、可动框160以及肋为比扭转梁130A、130B、水平驱动梁150A、150B以及垂直驱动梁170A、170B重的部分。
关于本实施方式的光扫描装置，在垂直驱动梁170A的背面，在垂直梁的连结位置形成有肋。在最内侧的垂直梁173X1与可动框160连结的位置形成有肋174X0。在垂直梁173X1、173X2与折回部171X1的连结位置形成有肋174X1。在垂直梁173X2、173X3与折回部171X2的连结位置形成有肋174X2。在垂直梁173X3、173X4与折回部171X3的连结位置形成有肋174X3。在垂直梁173X4、173X5与折回部171X4的连结位置形成有肋174X4。在垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置形成有肋174X5。在此，肋174X5在折回部171X5侧形成得宽，垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置的质量比其它连结位置重。
另外，在垂直驱动梁170B的背面，同样地在垂直梁的连结位置形成有肋。在最内侧的垂直梁173Y1与可动框160连结的位置形成有肋174Y0。在垂直梁173Y1、173Y2与折回部171Y1的连结位置形成有肋174Y1。在垂直梁173Y2、173Y3与折回部171Y2的连结位置形成有肋174Y2。在垂直梁173Y3、173Y4与折回部171Y3的连结位置形成有肋174Y3。在垂直梁173Y4、173Y5与折回部171Y4的连结位置形成有肋174Y4。在垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置形成有肋174Y5。在此，肋174Y5在折回部171Y5侧形成得宽，垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量比其它连结位置重。
在本实施方式的光扫描装置中，垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置的质量和垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量比其它连结位置重。垂直驱动梁共振振动时，在质量被加重的折回部产生相位滞后，具有抑制其它梁的振动的反效应。
另外，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。这是通过将可动框160如下形成等来实现的，即，可动框160形成为，相对于垂直旋转轴V，相较于一侧，在该一侧的相反侧(区域X2的侧)更重。进一步地，在能够如上所述地使反射镜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及反射镜支撑部120的重心位于垂直旋转轴V与水平旋转轴H的交点。由此，反射镜110和反射镜支撑体161的质量平衡被最佳化，能够抑制垂直驱动时的振荡的发生。
关于本实施方式的光扫描装置，还在垂直驱动梁170A、170B的背面，在从垂直梁与折回部的连结位置向垂直旋转轴V侧分离的位置形成有肋175X、175Y。肋形成于多个垂直梁中的至少一个。即，本在实施方式中，构成为：在垂直驱动梁170A、170B的变形部的背面，沿与垂直驱动梁的长边方向大致正交的方向(垂直旋转轴方向)追加有肋。垂直驱动梁170A、170B的变形部是构成垂直驱动梁170A、170B的矩形状的垂直梁173X1～173X6、173Y1～173Y6，该部分在被施加驱动电压时变形。在本实施方式中，肋也可以形成于多个垂直梁中的两个以上。肋具有垂直旋转轴V的方向为长边方向，水平旋转轴H的方向为短边方向的形状。
另外，肋形成于多个垂直梁中的最外梁、也就是通过与固定框180连接的固定框连接部A12、A14连接于固定框180的垂直梁173X6、173Y6，而且肋的至少一个能够构成为，形成于最外梁的从垂直旋转轴V向固定框连接部A12、A14侧分离的位置。如图4所示，从固定框180的固定框连接部A12、A14向垂直梁173X6、173Y6侧伸出的部分为固定部181X、181Y。固定部181X、181Y与固定框180相同地由SOI基板的活性层、埋入氧化膜、支撑层这三层形成，是比垂直驱动梁170A、170B重的部分，且成为垂直驱动梁170A、170B的振动的起点。肋的位置越靠近振动的起点，因肋质量而引起的力矩越低，因此，在作为最外梁的垂直梁173X6、173Y6中，通过靠近固定部181X、181Y配置肋，能够防止垂直驱动梁170A、180B的共振频率的降低。
通过在垂直驱动梁的变形部的背面设置一处以上的肋，能够不对水平共振频率、垂直共振频率产生影响，而且兼顾水平驱动时的垂直方向变动抑制和f0及f2的位移/摆角的抑制。由此，能够抑制振荡，并抑制机械串扰。在此，f0及f2是本征振动模式下的共振频率，分别对应于一阶模式和三阶模式。另外，是指各共振频率下的本征振动模式。
图5是将实施方式的光扫描装置的光扫描部的主要部分(肋175Y的部分)放大后的立体图。作为肋(175Y)的形状，将垂直旋转轴V方向的肋长设为RL，将水平旋转轴H方向的肋宽设为RW，将相距垂直梁(173Y6)的表面的肋的高度设为RT。
若f0及f2的摆角大，则成为产生振荡的原因。另外，即使f0能够抑制摆角，若存在位移，则产生垂直传感器输出，并在控制中引起误检测。由此，通过f0位移和f2摆角来决定肋形状的最优范围。在此，若消除f0位移，则f2摆角也消失。以下，通过模拟计算归一化的f0位移量和f2摆角的肋形状依存性，并通过图表来表示。
图6是表示本实施方式的光扫描装置的光扫描部的相对于梁宽度的肋的长度与f2摆角及f0位移量的关系的图。图中的横轴是设定为(肋长度RL)＝α×(梁宽度BW)时的系数α。若设f0位移量的标准值为0±0.2、f2摆角的标准值为0±0.2，则作为肋形状而被允许的容许范围PL为0.5×BW≤RL≤BW。即，如果以设定为(肋长度RL)＝α×(梁宽度BW)时的系数α记载，则为0.5≤α≤1。
图7是表示本实施方式的光扫描装置的光扫描部的相对于梁的厚度的肋的宽度与f2摆角及f0位移量的关系的图。图中的横轴为设定为(肋宽度RW)＝β×(梁的厚度BT)时的系数β。若f0位移量的标准值为0±0.2、f2摆角的标准值为0±0.2，则作为肋形状而被允许的容许范围PL为0.5×BT≤RW≤3×BT。即，如果以设定为(肋宽度RW)＝β×(梁的厚度BT)时的系数β记载，则为0.5≤β≤3。
另外，水平驱动梁150A、150B、垂直驱动梁170A、170B、固定框180以及肋175X、175Y由具有活性层、埋入氧化膜以及支撑层的SOI基板形成。这时，肋的高度RT等于支撑层及埋入氧化膜的厚度的和。若将SOI基板的厚度设为T，并使BOX膜的厚度充分薄，则可以说肋的高度RT为SOI基板的厚度T－梁的厚度BT。即，RT≈T－BT。
肋175X、175Y与垂直梁的长边方向大致垂直，与垂直旋转轴V方向大致平行。即，肋175X、175Y具有垂直旋转轴V的方向为长边方向、且水平旋转轴H的方向为短边方向的形状。
另外，如图5所示，肋175X、175Y的垂直旋转轴V方向的两端部优选形成为标准圆弧状或者角弧形状等圆形状R。由此，能够防止肋175X、175Y的长边方向(垂直旋转轴V方向)的端部的BOX层的应力集中。
＜第一参考例＞
相对于上述的本实施方式的光扫描装置，第一参考例在以下三个方面不同，除此之外，与本实施方式的光扫描装置相同。(1)垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置和垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量相比其它连结位置未被加重。(2)可动框160未以相对于垂直旋转轴V，相较于一侧，在该一侧的相反侧(区域X2的侧)更重的方式形成，反射镜110及反射镜支撑部120的重心不位于旋转轴V上。(3)在垂直驱动梁170A、170B的背面，未在从垂直梁与折回部的连结位置向垂直旋转轴V侧分离的位置形成肋175X、175Y。
＜频率特性＞
图8是表示本实施方式的光扫描装置和第一参考例的光扫描装置的位移的频率特性的图。用100A表示本实施方式的光扫描装置，用C表示第一参考例的光扫描装置。
如图8所示，根据第一参考例的光扫描装置(图8中的C)，水平共振点的位移大，且在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化也大。根据本实施方式的光扫描装置(图8中的100A)，水平共振点的位移得以抑制，而且，在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化被抑制为较小。
图9是表示本实施方式的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。如图9所示，相对于质量被加重的折回部171X5的肋174X5，折回部171X3的肋174X3及折回部171X1的肋174X1质量轻。折回部171X3及折回部171X1的相位从折回部171X5滞后约180度。由此，显现反效应，抑制反射镜垂直端MT(参照图3)的振动。虽然由于制造偏差、温度变化，MEMS反射镜的共振频率最大变化±600Hz左右，但是，相位偏移大致为180度，因此，根据制造偏差、温度变化，也不会发生机械串扰。因此，能够抑制水平驱动时的水平共振点及其相邻共振点的反射镜反射面的垂直方向位移。这样，能够抑制水平共振驱动时的垂直方向变动。
图10是表示本实施方式的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。700～800Hz附近的f0的位移和摆角的变动得以抑制。另外，3000Hz附近的f2的位移和摆角的变动得以抑制。
图11是表示本实施方式的光扫描装置的各部位的相位的频率特性的图。相对于质量被加重的折回部171X5的肋174X5，折回部171X3的肋174X3及折回部171X1的肋174X1质量轻。相对于折回部171X5，折回部171X3、171X1的相位滞后180度。由此，显现反效应，抑制f2的反射镜垂直端MT的振动。虽然由于制造偏差、温度变化，MEMS反射镜的f2最大变化±40Hz左右，但是，相位偏移大致为180度，因此，即使存在制造偏差、温度变化，也能够抑制f2振动，不会发生振荡。因此，能够抑制反射镜反射面的f0及f2的位移/摆角，能够抑制振荡。
通过在垂直驱动梁的变形部的背面，沿与垂直梁的长边方向大致垂直的方向(垂直旋转轴V方向)追加肋，能够抑制因f0及f2而导致的振荡振动，并且防止机械串扰的发生。另外，即使发生因制造偏差而引起的共振频率偏差、因温度变化而引起的共振频率变化，也能够抑制振荡振动，并且防止机械串扰的发生。
＜变形例＞
图12是第一变形例的光扫描装置的立体图。图13是第二变形例的光扫描装置的立体图。图14是第三变形例的光扫描装置的立体图。在图12所示的第一变形例中，在光扫描部100B的垂直驱动梁的最外梁且接近固定框的垂直梁分别形成有两个、共计形成有四个肋176X1、176X2、176Y1、176Y2。在图13所示的第二变形例中，在光扫描部100C的垂直驱动梁的最外梁且接近固定框的垂直梁、和从最外梁起第三个垂直梁分别形成有一个、共计形成有四个肋177X1、177X2、177Y1、177Y2。在图14所示的第三变形例中，在光扫描部100D的垂直驱动梁的各垂直梁分别形成有六个、共计形成有十二个肋178X1、178X2、178X3、178X4、178X5、178X6、178Y1、178Y2、178Y3、178Y4、178Y5、178Y6。
肋形成于垂直驱动梁的最外侧的垂直梁，但即使在其它垂直梁的背面添加肋，也能够获得大致相同的效果。但是，若考虑到防止f0降低，则优选在构成垂直驱动梁的垂直梁中的最外梁且接近固定框的位置左右各配置一个。即使在将肋形成于垂直驱动梁的最外侧的垂直梁的情况下，越接近固定框连接部A12、A14越优选。但是，若在压电传感器195、196的背面设有肋，则肋的存在有可能影响压电传感器的摆角测定，因此，优选避开相当于压电传感器195、196的背面的部分。
图15是示意性表示在共振/非共振双轴驱动MEMS反射镜中以水平单轴进行共振驱动而扫描激光时的激光照射面的照片的图。图15(A)是没有发生机械串扰的情况，图15(B)是存在机械串扰的情况。图中，用实线表示激光光束的照射部与非照射部的边界。在没有机械串扰的情况下，如图15(A)所示，在垂直方向上仅具有激光光束的点径的扩散，得到仅在水平方向上延伸的激光光束照射部的像。在存在机械串扰的情况下，如图15(B)所示，得到在垂直方向上具有垂直振动成分的扩散的激光光束照射部的像。
即使发生了图15(B)所示的机械串扰，如本实施方式的光扫描装置那样，通过在垂直驱动梁的变形部的背面沿与垂直梁的长边方向大致垂直的方向(垂直旋转轴V方向)追加肋，也能够抑制机械串扰。
＜第二参考例＞
图16是表示第二参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。图17是表示第二参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。相对于上述的本实施方式的光扫描装置，第二参考例在以下的两个方面不同，除此之外与本实施方式的光扫描装置相同。(1)可动框160未形成为，相对于垂直旋转轴V，相较于一侧，在该一侧的相反侧(区域X2的侧)更重，而且，反射镜110及反射镜支撑部120的重心未位于旋转轴V上。(2)在垂直驱动梁170A、170B的背面，未在从垂直梁与折回部的连结位置向垂直旋转轴V侧分离的位置形成肋175X、175Y。另一方面，与实施方式相同的是，垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置和垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量比其它连结位置重。
通过改变垂直驱动梁的相邻折回部的质量，对质量进行最佳化，从而具有抑制水平共振驱动时的垂直方向变动的效果。即使将最内周折回部质量加重，也能够得到相同的效果，但会导致f0降低，由此，驱动波形的线性驱动部减少，产生分辨率降低。通过将最外周折回部质量加重、并将其它部分质量减轻，从而不会产生f0的降低。
图18是用于说明质量被加重的折回部带来的反效应的图。垂直驱动梁共振振动时，在图18中的用虚线圆CT表示的部分，在质量被加重的折回部发生相位滞后，具有抑制其它梁的振动的反效应。
图19是表示第二参考例的光扫描装置和第一参考例的光扫描装置的位移的频率特性的图。用100X表示第二参考例的光扫描装置，用C表示第一参考例的光扫描装置。
如图19所示，根据第一参考例的光扫描装置(图8中的C)，水平共振点的位移大，在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化也大。根据第二参考例的光扫描装置(图8中的100X)，水平共振点的位移得以抑制，而且在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化被抑制为较小。
图20是表示第二参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。700～800Hz附近的f0的位移恶化。另外，3000Hz附近的f2的位移和摆角恶化。如上所述地，若通过垂直驱动梁的振动的反效应来抑制水平驱动时的水平共振点及其相邻共振点的垂直方向位移，则f0及f2的位移/摆角发生变化。不能兼顾水平驱动时的垂直方向变动防止和作为原本的目的的f2摆角的抑制。
＜第三参考例＞
图21是表示第三参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。图22是表示第三参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。相对于上述的本实施方式的光扫描装置，第三参考例在以下两个方面不同，除此之外与本实施方式的光扫描装置相同。(1)垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置和垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量相比其它连结位置未被加重。(2)在垂直驱动梁170A、170B的背面，未在从垂直梁与折回部的连结位置向垂直旋转轴V侧分离的位置形成肋175X、175Y。另一方面，与实施方式相同的是，可动框160形成为，相对于垂直旋转轴V，相较于一侧，在该一侧的相反侧(区域X2的侧)更重，而且反射镜110及反射镜支撑部120的重心位于垂直旋转轴V上。
图23是表示第三参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。700～800Hz附近的f0的位移得以抑制。另一方面，3000Hz附近的f2的位移和摆角恶化。如上所述，通过可动框质量调整能够将f0的位移/摆角最佳化，但无法将f2的位移/摆角最佳化。
＜第四参考例＞
图24是表示第四参考例的光扫描装置的光扫描部的上表面侧的平面图。图25表示第四参考例的光扫描装置的光扫描部的下表面侧的平面图。相对于上述的本实施方式的光扫描装置，第四参考例在以下一个方面不同，除此之外与本实施方式的光扫描装置相同。(1)在垂直驱动梁170A、170B的背面，未在从垂直梁与折回部的连结位置向垂直旋转轴V侧分离的位置形成肋175X、175Y。另一方面，与实施方式相同的是，垂直梁173X5、173X6与折回部171X5的连结位置和垂直梁173Y5、173Y6与折回部171Y5的连结位置的质量与其它连结位置相比被加重；以及可动框160构成为，相对于垂直旋转轴V，相较于一侧，该一侧的相反侧(区域X2的侧)更重，而且反射镜110及反射镜支撑部120的重心位于垂直旋转轴V上。
图26是表示第四参考例的光扫描装置和第一参考例的光扫描装置的位移的频率特性的图。用100Z表示第四参考例的光扫描装置，用C表示第一参考例的光扫描装置。
如图26所示，根据第一参考例的光扫描装置(图8中的C)，水平共振点的位移大，在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化也大。根据第四参考例的光扫描装置(图26中的100Z)，水平共振点的位移未得到控制。而且，在相邻共振点，相对于频率的位移的特性变化未被充分抑制。
图27是表示第四参考例的光扫描装置的摆角和位移的频率特性的图。700～800Hz附近的f0的位移得以抑制。另外，3000Hz附近的f2的位移和摆角得以抑制。如上所述，若通过垂直驱动梁的振动的反效应及可动框质量平衡来最佳化f0及f2的位移/摆角，则即使想要抑制水平驱动时的水平共振点及其相邻共振点的垂直方向的位移，也无法最佳化。
根据本实施方式的光扫描装置，700～800Hz附近的f0的位移和摆角的变动得以抑制。另外，3000Hz附近的f2的位移和摆角的变动得以抑制。另外，通过在垂直驱动梁的变形部的背面，沿与垂直梁的长边方向大致垂直的方向(垂直旋转轴V方向)追加肋，能够抑制f0及f2导致的振荡振动，并且防止机械串扰的发生。另外，即使发生因制造偏差而引起的共振频率偏差、因温度变化而引起的共振频率变化，也能够抑制振荡振动，并且防止机械串扰的发生。
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。例如，在上述的在实施方式中，对将驱动器应用于具有反射镜的光扫描装置的方式进行了说明，但驱动器的驱动对象物也可以不是反射镜，本发明也能够应用于不具有反射镜的驱动器。另外，本发明的光扫描装置也能够应用于投影装置。
Claims (11)
1.一种驱动器，其特征在于，具有：
第一驱动梁，其在表面形成有第一驱动源，且设置成能够将驱动对象物绕第一轴摆动驱动；
第二驱动梁，其在表面形成有第二驱动源，具有沿垂直于与上述第一轴正交的第二轴的方向延伸的多个梁，相邻的上述梁的端部彼此通过折回部连结而作为整体具有锯齿状波纹结构，且设置成能够将上述驱动对象物绕上述第二轴摆动驱动；
固定框，其连接于上述第二驱动梁，支撑上述第二驱动梁；以及
肋，其在上述第二驱动梁的背面，形成于从上述梁与上述折回部的连结位置向上述第二轴侧分离的位置。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，
上述肋形成于多个上述梁中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，
上述肋形成于多个上述梁中的两个以上的上述梁。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的驱动器，其特征在于，
上述肋形成于多个上述梁中的最外梁。
5.根据权利要求4所述的驱动器，其特征在于，
上述最外梁通过与上述固定框连接的固定框连接部连接于上述固定框，
上述肋的至少一个形成于上述最外梁的从上述第二轴向固定框连接部侧分离的位置。
6.根据权利要求1～3以及5中任一项所述的驱动器，其特征在于，
上述肋具有上述第二轴的方向为长边方向、上述第一轴的方向为短边方向的形状。
7.根据权利要求1～3以及5中任一项所述的驱动器，其特征在于，
上述肋的上述第二轴的方向的长度为上述梁的上述第二轴的方向的宽度的0.5倍以上且1倍以下。
8.根据权利要求1～3以及5中任一项所述的驱动器，其特征在于，
上述肋的上述第二轴的方向的宽度为上述梁的厚度的0.5倍以上且3倍以下。
9.根据权利要求1～3以及5中任一项所述的驱动器，其特征在于，
上述第一驱动梁、上述第二驱动梁、上述固定框以及上述肋由具有活性层、埋入氧化膜以及支撑层的SOI基板形成。
10.根据权利要求9所述的驱动器，其特征在于，
上述肋的高度等于上述支撑层及上述埋入氧化膜的厚度的和。
11.一种光扫描装置，其特征在于，具有：
反射镜，其具有光反射面；
反射镜支撑部，其支撑上述反射镜；
第一驱动梁，其在表面形成有第一驱动源，且设置成能够将上述反射镜支撑部绕第一轴摆动驱动；
第二驱动梁，其在表面形成有第二驱动源，具有沿垂直于与上述第一轴正交的第二轴的方向延伸的多个梁，相邻的上述梁的端部彼此通过折回部连结而作为整体具有锯齿状波纹结构，且设置成能够将上述反射镜支撑部绕上述第二轴摆动驱动；
固定框，其连接于上述第二驱动梁，支撑上述第二驱动梁；以及
肋，其在上述第二驱动梁的背面，形成于从上述梁与上述折回部的连结位置向上述第二轴侧分离的位置。
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