CN113917681A - 光扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光扫描装置，其中用与以往不同的方法抑制振铃的产生。本光扫描装置具有：反射镜，具有光反射面；一对驱动梁，配置于上述反射镜的两侧；以及驱动源，设置于上述驱动梁且使上述反射镜绕通过上述光反射面的中心的规定轴摆动，上述驱动梁具备向与上述规定轴垂直的方向延伸的多个梁、以及连结相邻的上述梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状，多个上述梁包括配置于上述反射镜的两侧的相邻的第一梁、第二梁、以及第三梁，上述折回部包括连结上述第一梁和上述第二梁的第一折回部、以及连结上述第二梁和上述第三梁的第二折回部，上述第一折回部和上述第二折回部的重量不同。

Description

光扫描装置
本发明专利申请是申请日为2018年04月03日、申请号为201810290251.6、发明创造名称为“光扫描装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光扫描装置。
背景技术
以往，公知有使反射镜部绕旋转轴旋转来使光扫描的光扫描装置。在这种光扫描装置中，驱动源使用锯齿状波形的电压，但存在驱动时由于反射镜部的共振振动而产生振铃的情况。振铃的产生导致通过光扫描装置的扫描形成的图像的画质劣化。
因此，研究出各种抑制反射镜部的振铃的技术。作为一个例子，能够举出一种光扫描装置，具备：传感器，将与反射镜部的旋转角对应的振幅的传感器信号输出到控制装置；以及控制装置，生成输出到压电促动器并使反射镜部绕旋转轴线旋转驱动的驱动信号。
在该光扫描装置中，控制装置对于通过对传感器信号进行傅里叶变换而生成的频率区域信号，使用通过对基准传感器信号进行傅里叶变换而生成的基准频率区域信号的振幅以及相位，来生成修正驱动信号的频率区域信号，并通过对于生成的频率区域信号进行逆傅里叶变换，来生成修正驱动信号作为驱动信号(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2016-118726号公报
然而，在上述的光扫描装置中不仅需要复杂的信号处理，还因为信号处理对振铃的抑制使锯齿波的直线位移区域迟钝，使扫描线品质恶化，而要求利用光扫描装置的形状变更等机械方法抑制振铃的产生。
发明内容
本发明是鉴于上述的点而完成的，其目的在于，在光扫描装置中，用与以往不同的方法抑制振铃的产生。
本光扫描装置1000具有：反射镜110，具有光反射面；一对驱动梁170A、170B，配置于上述反射镜110的两侧；以及驱动源171A、171B，设置于上述驱动梁170A、170B且使上述反射镜110绕通过上述光反射面的中心的规定轴摆动，上述驱动梁170A、170B具备向与上述规定轴垂直的方向延伸的多个梁、以及连结相邻的上述梁的端部彼此的折回部171X1～171X5、171Y1～171Y5，整体是Z字形状，多个上述梁包括配置于上述反射镜110的两侧的相邻的第一梁、第二梁、以及第三梁，上述折回部171X1～171X5、171Y1～171Y5包括连结上述第一梁和上述第二梁的第一折回部、以及连结上述第二梁和上述第三梁的第二折回部，上述第一折回部和上述第二折回部的重量不同。
此外，上述括号内的参照附图标记是为了容易理解而标注的，只不过是一个例子，并不局限于图示的方式。
根据公开的技术，在光扫描装置中，能够用与以往不同的方法抑制振铃的产生。
附图说明
图1是表示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是表示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是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上面侧的立体图。
图4是对折回部的高度进行说明的图。
图5是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下面侧的立体图。
图6是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的其他的例子的上面侧的立体图。
图7是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的其他的例子的下面侧的立体图。
图8是对施加于驱动源的电压波形与反射镜的动作波形的关系进行说明的图。
图9是对使用光扫描装置进行图像显示时的状态进行说明的图。
图10是对反射镜动作波形的迟钝进行说明的图。
图11是对光扫描装置的频率特性进行说明的图。
图12是对固有振动模式进行说明的图。
图13是表示第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上面侧的立体图。
图14是表示第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下面侧的立体图。
图15是表示第三实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上面侧的立体图。
图16是对折回部的高度进行说明的图。
附图标记说明
100、100A...光扫描部；110...反射镜；120...反射镜支撑部；122...狭缝；125...肋；130A、130B...梁；140A、140B、172A、172B...连结梁；150A、150B、150C、150D...第一驱动梁；151A、151B、151C、151D、171A、171B、171C、171D...驱动源；151X1～151X3、151Y1～151Y3、171X1～171X5、171Y1～171Y5...折回部；160...可动框；170A、170B、170C、170D...第二驱动梁；175A、175B、176A1～176A5、176B1～176B5...肋；180...固定框；190A...端子组；190B...端子组；191、192、195、196...压电传感器；200...陶瓷封装；300...封装盖；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形态进行说明。在各附图中，存在对同一构成部分标注同一附图标记，省略重复的说明的情况。
<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是表示第一实施方式的光扫描装置的一个例子的立体图，图1示出拆下封装盖的状态的光扫描装置，图2示出安装有封装盖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、安装光扫描部100的陶瓷封装200、以及配置在陶瓷封装200上且覆盖光扫描部100的封装盖300。光扫描装置1000也可以在陶瓷封装200的下侧具备基板或控制电路等。
在光扫描装置1000中，在封装盖300的大致中央部设置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为不遮挡向反射镜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)。
此外，在开口部300A中，激光入射光Li通过的一侧比激光射出光Lo通过的一侧较小地开口。即，激光入射光Li侧呈大致半圆形状地较窄地开口，相对于此，激光射出光Lo侧呈大致矩形状地较宽地开口。这是因为激光入射光Li从恒定的方向入射所以仅将其方向开口即可，相对于此，激光射出光Lo被二维扫描，所以需要将被扫描的全部范围开口以免遮挡被二维扫描的激光射出光Lo。
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个例子的上面侧的立体图。
如图3所示，光扫描部100是使反射镜110摆动而使从光源照射的激光入射光扫描的部分。光扫描部100例如是通过压电元件驱动反射镜110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，具有光反射面；可动框160，从外侧支撑反射镜110；以及一对驱动梁170A、170B，从两侧支撑可动框160。
可动框连接部A11是连接有可动框160和第二驱动梁170A的部分。另外，固定框连接部A12是连接有固定框180和第二驱动梁170A的部分。可动框连接部A11对于通过反射镜110的光反射面的中心通的轴(以下，也称为“垂直旋转轴V”)配置于与配置有固定框连接部A12的一侧大致相反的一侧。
另外，可动框连接部A13是连接有可动框160和第二驱动梁170B的部分。另外，固定框连接部A14是连接有固定框180和第二驱动梁170B的部分。可动框连接部A13对于垂直旋转轴V配置于与配置有固定框连接部A14的一侧大致相反的一侧。
另外，可动框连接部A11、A13也可以为其端部包括垂直旋转轴V，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。另外，第二驱动梁170A和第二驱动梁170B成为以通过反射镜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、扭转梁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、以及固定框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作为使反射镜110上下或者左右摆动使激光扫描的促动器发挥作用。
反射镜支撑部120形成有沿着反射镜110的圆周的狭缝122。通过狭缝122，能够使反射镜支撑部120轻型化并且将扭转梁130A、130B的扭转传递到反射镜110。
在光扫描部100中，在反射镜支撑部120的上表面支撑有反射镜110，反射镜支撑部120与位于两侧的扭转梁130A、130B的端部连结。扭转梁130A、130B构成摆动轴，向轴向延伸并从轴向两侧支撑反射镜支撑部120。通过扭转梁130A、130B扭转，从而支撑于反射镜支撑部120的反射镜110摆动，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分别连结支撑于连结梁140A、140B，与第一驱动梁150A、150B连结。
第一驱动梁150A、150B、连结梁140A、140B、扭转梁130A、1306、反射镜支撑部120以及反射镜110被可动框160从外侧支撑。第一驱动梁150A、150B各自的一侧被可动框160支撑。第一驱动梁150A的另一侧向内周侧延伸并与连结梁140A、140B连结。第一驱动梁150B的另一侧也相同地向内周侧延伸并与连结梁140A、140B连结。
第一驱动梁150A、150B在与扭转梁130A、130B正交的方向上成对设置以夹持反射镜110以及反射镜支撑部120。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包括在第一驱动梁150A、150B的上表面的压电元件的薄膜(以下也称为“压电薄膜”)上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源151A、151B根据对上部电极和下部电极施加的驱动电压的极性来伸长或缩小。
因此，若在第一驱动梁150A和第一驱动梁150B中交替地施加不同的相位的驱动电压，则在反射镜110的左侧和右侧第一驱动梁150A和第一驱动梁150B交替地向上下相反侧振动。由此，能够使反射镜110将扭转梁130A、130B作为摆动轴或者旋转轴来绕轴摆动。以后将反射镜110绕扭转梁130A、130B的轴摆动的方向以后称为水平方向。例如第一驱动梁150A、150B的水平驱动使用共振振动，能够高速地对反射镜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在可动框连接部A11、A13中连结。第二驱动梁170A、170B成对设置以从左右两侧夹持可动框160。而且，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摆动。而且，第二驱动梁170A的另一端在固定框连接部A12中与固定框180的内侧连结。另外，第二驱动梁170B的另一端在固定框连接部A14中与固定框180的内侧连结。
这样，在光扫描部100中，连接有可动框160和第二驱动梁170A的可动框连接部A11相对于垂直旋转轴V配置于与配置有连接有固定框180和第二驱动梁170A的定框连接部A12的一侧大致相反的一侧。
另外，在光扫描部100中，连接有可动框160和第二驱动梁170B的可动框连接部A13相对于垂直旋转轴V配置于与配置有连接有固定框180和第二驱动梁170B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也可以为其端部包括垂直旋转轴V，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，第二驱动梁170A和第二驱动梁170B为以水平旋转轴H为对称轴的线对称的配置关系。
如图3以及图4所示，第二驱动梁170A具备向与水平旋转轴H垂直的方向(与第一驱动梁150A平行的方向)延伸的多个矩形状的垂直梁、以及连结相邻的垂直梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状。
例如，从第一驱动梁150A侧开始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。此外，在图3以及图4中，为了方便，用梨皮花纹示出各折回部。
第二驱动梁170B也相同地具备向与水平旋转轴H垂直的方向(与第一驱动梁150B平行的方向)延伸的多个矩形状的垂直梁、以及连结相邻的垂直梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状。
例如，从第一驱动梁150B侧开始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。
折回部171X1、171X2、171X3、171X4、以及171X5的高度分别为H11、H12、H13、H14、以及H15。另外，折回部171Y1、171Y2、171Y3、171Y4、以及171Y5的高度分别为H21、H22、H23、H24、以及H25。此外，所谓折回部的高度是与水平旋转轴H平行的方向(与垂直旋转轴V垂直的方向)的最大长度。
在第二驱动梁170A、170B的上表面对每个不包括曲线部的矩形单位亦即垂直梁分别形成有驱动源171A、171B。驱动源171A包括在第二驱动梁170A的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源171B包括在第二驱动梁170B的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。
第二驱动梁170A、170B通过在与每个垂直梁相邻的驱动源171A、171B彼此中施加不同的极性的驱动电压，来使相邻的垂直梁向上下相反方向弯曲，将各垂直梁的上下动作的积蓄传递到可动框160。第二驱动梁170A、170B通过该动作使反射镜110向与平行方向正交的方向亦即垂直方向摆动。例如第二驱动梁170A、170B的垂直驱动能够使用非共振振动。
例如，使驱动源171A包括从可动框160侧朝向右侧排列的驱动源171A1、171A2、171A3、171A4、171A5以及171A6。另外，使驱动源171B包括从可动框160侧朝向左侧排列的驱动源171B1、171B2、171B3、171B4、171B5以及171B6。该情况下，通过用相同波形对驱动源171A1、171B1、171A3、171B3、171A5、171B5进行驱动，并用相位与前者不同的相同波形对驱动源171A2、171B2、171A4、171B4、171A6以及171B6进行驱动来向垂直方向摇摆。
对驱动源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置于固定框180的端子组190A所包含的规定的端子连接。另外，对驱动源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置于固定框180的端子组190B所包含的规定的端子连接。另外，对驱动源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置于固定框180的端子组190A所包含的规定的端子连接。另外，对驱动源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置于固定框180的端子组190B所包含的规定的端子连接。
另外，光扫描部100具有压电传感器191、192作为检测对驱动源151A、1516施加驱动电压而反射镜110在水平方向上摇摆的状态中的反射镜110的水平方向的倾斜情况(水平方向的振动角)的水平振动角传感器。压电传感器191设置于连结梁140A，压电传感器192设置于连结梁140B。
另外，光扫描部100具有压电传感器195、196作为检测对驱动源171A、171B施加驱动电压而反射镜110在垂直方向摆动的状态中的反射镜110的垂直方向的倾斜情况(垂直方向的振动角)的垂直振动角传感器。压电传感器195设置于第二驱动梁170A所具有的垂直梁之一，压电传感器196设置于第二驱动梁170B所具有的垂直梁之一。
压电传感器191伴随反射镜110的水平方向的倾斜情况，输出与从扭转梁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的水平方向的倾斜情况，输出与从扭转梁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的垂直方向的倾斜情况，输出与第二驱动梁170A中设置有压电传感器195的垂直梁的位移对应的电流值。压电传感器196伴随反射镜110的垂直方向的倾斜情况，输出与第二驱动梁170B中设置有压电传感器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191、192的输出检测反射镜110的水平方向的倾斜情况，使用压电传感器195、196的输出检测反射镜110的垂直方向的倾斜情况。此外，根据从各压电传感器输出的电流值进行反射镜110的倾斜情况的检测的倾斜检测部也可以设置于光扫描部100的外部。另外，根据倾斜检测部的检测结果控制供给至驱动源151A、1516、驱动源171A、171B的驱动电压的驱动控制部也可以设置于光扫描部100的外部。
压电传感器191、192、195、196包括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为与上部电极和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置于固定框180的端子组190B所包含的规定的端子连接。另外，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置于固定框180的端子组190A所包含的规定的端子连接。另外，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置于固定框180的端子组190B所包含的规定的端子连接。另外，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置于固定框180的端子组190B所包含的规定的端子连接。
图5是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下面侧的立体图。
如图5所示，在反射镜支撑部120的下表面设置有肋125。通过设置肋125，抑制驱动时反射镜110产生形变，能够将反射镜110保持平坦。肋125形成为外形几乎与反射镜110的形状一致。由此，能够使反射镜110整体平坦。另外，通过形成于反射镜支撑部120的狭缝122，能够使从扭转梁130A、130B传递的应力在反射镜支撑部120内分散，防止应力传递到肋125。
在第二驱动梁170A、170B的下表面中，在与连结梁172A、172B的连结部分设置有肋175A、175B。通过设置肋175A、175B，能够加固连结第二驱动梁170A、170B和连结梁172A、172B的部分，提高刚性并防止变形。
在第二驱动梁170A中，在折回部171X1、171X2、171X3、171X4、171X5的下表面，分别设置有肋176A1、176A2、176A3、176A4、176A5。相同地，在第二驱动梁170B中，在折回部171Y1、171Y2、171Y3、171Y4、171Y5的下表面分别设置有肋176B1、176B2、176B3、176B4、176B5。通过设置肋176A1～176A5以及176B1～176B5，能够加强连结相邻的垂直梁彼此的折回部171X1～171X5以及171Y1～171Y5，提高刚性并防止变形。
光扫描部100在配置于可动框160的两侧的相邻的3个垂直梁(第一梁、第二梁、第三梁)中，设计为连结第一梁和第二梁的折回部与连结第二梁和第三梁的折回部的重量不同。但是，也可以在相邻的3个以上的垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同。
此外，在本申请中，“折回部的重量”是指“折回部本身的重量+设置于折回部的肋的重量”。因此，改变折回部的重量的第一方法是改变折回部的高度来改变折回部自身的重量。另外，改变折回部的重量的第二方法是改变设置于折回部的肋的重量。第一方法和第二方法既可以仅使用任意一方，也可以并用双方。
这样，在至少相邻的3个垂直梁中，通过使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同，能够使驱动第二驱动梁170A以及170B时的振动能量分散。因此，能够减少特定的固有振动模式的增益。详细内容参照图8～图12后述。
在图4中，作为一个例子，H11＝H15＞H13＞H12＝H14、H21＝H25＞H23＞H22＝H24。在图5中，作为一个例子，使肋176A2、176A3、以及176A4的重量相同，并使肋176A2～176A4各个的重量＜肋176A1的重量＜肋176A5的重量。另外，使肋176B2、176B3、以及176B4的重量相同，并使肋176B2～176B4各个的重量＜肋176B1的重量＜肋176B5的重量。
其结果，在图4以及图5的例子中，折回部171X1的重量和折回部171X2的重量不同。另外，折回部171Y1的重量和折回部171Y2的重量不同。
另外，折回部171X2的重量和折回部171X3的重量不同。另外，折回部171Y2的重量和折回部171Y3的重量不同。
另外，折回部171X3的重量和折回部171X4的重量不同。另外，折回部171Y3的重量和折回部171Y4的重量不同。
另外，折回部171X4的重量和折回部171X5的重量不同。另外，折回部171Y4的重量和折回部171Y5的重量不同。
另外，折回部171X1的重量和折回部171X3的重量不同。另外，折回部171Y1的重量和折回部171Y3的重量不同。
另外，折回部171X2的重量和折回部171X4的重量相同。另外，折回部171Y2的重量和折回部171Y4的重量相同。其中，根据需要，也可以使折回部171X2的重量和折回部171X4的重量不同。另外，也可以使折回部171Y2的重量和折回部171Y4的重量不同。
另外，折回部171X3的重量和折回部171X5的重量不同。另外，折回部171Y3的重量和折回部171Y5的重量不同。
其中，如上所述，在至少相邻的3个垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同即可。在相邻的3个以上的垂直梁中，是否使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同能够通过与固有振动模式的增益有关的模拟或实验适当地决定。另外，使折回部的重量有哪种程度不同能够通过与固有振动模式的增益有关的模拟或实验适当地决定。
图6是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的其他例子的上面侧的立体图。图7是表示第一实施方式的光扫描装置的光扫描部的其他例子的下面侧的立体图。
光扫描部100能够使用例如具有支撑层、埋氧(BOX：Buried Oxide：)层以及活性层的SOI(Silicon On Insulator：绝缘硅)基板形成。该情况下，如图6以及图7所示，连结梁172A、172B和可动框160也可以通过活性层以及BOX层连接。此外，在图6中，由虚线区域B11表示连结梁172A和可动框160通过活性层以及BOX层连接的部分，由虚线区域B13表示连结梁172B和可动框160通过活性层以及BOX层连接的部分。另外，连结梁172A、172B和可动框160也可以仅通过活性层连接。
接下来，对光扫描装置1000的动作进行说明。图8是对施加到驱动源171A、171B的电压波形与反射镜110的动作波形的关系进行说明的图。在图8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9是对使用光扫描装置1000进行图像显示时的状态进行说明的图。
例如图8所示，对驱动源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相比较，能够加长通过反射镜110使光扫描的速度恒定的区间。
然而，如图8所示，若将对驱动源171A、171B施加的驱动电压波形V1作为锯齿状波形使反射镜110驱动，则产生反射镜110的反射镜动作波形V2振动的所谓振铃。而且，若产生振铃，则使用光扫描装置1000进行图像显示的情况下，例如图9所示，产生横纹。
为了抑制振铃的产生，也考虑有使用陷波过滤器等过滤器来除去与成为振铃的产生原因的固有振动频率对应的频率成分或固有振动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，为了除去与固有振动频率对应的频率成分或固有振动频率的高次谐波成分而需要使用多个过滤器的宽带过滤。若在宽带中过滤，则作为锯齿状波形的驱动电压波形V1(虚线)成为如图10所示的反射镜动作波形V3(实线)那样迟钝而直线性降低的波形。
其结果，作为垂直描绘区域(光扫描装置的扫描速度恒定的区间)的图10的直线区域S变短，所以图像显示能够使用的区域变窄。因此，为了确保图像显示能够使用的区域，并且抑制振铃的产生，与进行宽带过滤相比，减少成为除去对象的固有振动模式的数量更有效。
图11是对光扫描装置的频率特性进行说明的图。在图11中，实线表示光扫描装置1000的频率特性，虚线表示比较例的光扫描装置的频率特性。另外，在图11中，横轴表示驱动电压波形V1的频率(Hz)，纵轴表示反射镜110的振动角(倾斜)。此外，比较例的光扫描装置是使折回部的重量全部相同这点与光扫描装置1000不同，其他的点与光扫描装置1000相同的装置。
如图11所示，在比较例的光扫描装置中，在f0(700Hz附近)、f1(900Hz附近)、f2(2900Hz附近)、以及f3(3100Hz附近)的频率中，出现光扫描部的固有振动模式。对于此，在光扫描装置1000中，与比较例相同地，在f1(900Hz附近)、f2(2900Hz附近)、以及f3(3100Hz附近)的频率中，出现光扫描部的固有振动模式，但如箭头D所示，f2(2900Hz附近)的振动角增益减少为1/10以下。
这被认为是在光扫描装置1000中，因为在至少相邻的3个垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同，所以第二驱动梁170A以及170B共振时的振动能量分散，f2(2900Hz附近)的振动角增益减少。
此外，在图11中，f0(700Hz附近)的峰值极小。这是因为由于下述理由，在光扫描装置1000中已完成机械对策。即，在光扫描装置1000中，可动框连接部A11对于垂直旋转轴V配置于与配置有固定框连接部A12的一侧大致相反的一侧，并且，可动框连接部A13对于垂直旋转轴V配置于与配置有固定框连接部A14的一侧大致相反的一侧。
在光扫描装置1000中，通过f2(2900Hz附近)的振动角增益减少，能够不在宽带过滤，机械地抑制振铃。即，能够不使锯齿状的驱动电压波形V1(虚线)迟钝(充分地确保图10的直线区域S)地防止投影图像产生图9所示那样的能够视觉确认的横纹(连续的明暗)。
光扫描装置1000的固有振动模式如图12所示。图12(a)示出f0，图12(b)示出f1，图12(c)示出f2，图12(d)示出f3。如图12(a)以及图12(d)所示，在f0以及f3中反射镜110几乎不倾斜，所以不产生由振铃引起的能够视觉确认的横纹。与此相对，如图12(b)以及图12(c)所示，在f1以及f2中反射镜110倾斜，所以需要振铃对策。此外，在f0中反射镜110不倾斜的理由是上述的机械对策的结果。换言之，f0已完成机械振铃对策。
如上所述，对于f2，通过在至少相邻的3个垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同而完成振铃对策，但f1也需要振铃对策。关于f1，因为成为除去对象的固有振动模式是一个，所以能够通过在驱动信号中加入陷波过滤器使驱动波形最佳化，而控制为不产生振铃。该情况下，通过陷波过滤器减少f1附近的频率即可，不需要宽带过滤，所以图10的直线区域S不变短，能够抑制由f1引起的振铃的产生。
这样，在光扫描部100中，在至少相邻的3个垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同。由此，能够使第二驱动梁170A以及170B共振时的振动能量分散，减少f2(2900Hz附近)的振动角增益。
其结果，能够使应该通过过滤进行振铃对策的固有振动模式的数量仅为f1，能够不进行宽带过滤地除去与成为振铃的产生原因的固有振动频率对应的频率成分或固有振动频率的高次谐波成分。因此，能够将直线性高的电压，即，在1个周期的期间成为直线的区间长的电压施加给驱动源171A、171B。其结果，能够确保图像显示能够使用的区域，并且抑制振铃的产生。
此外，为了减小f2的振动角增益，优选使折回部171X1以及171X5比折回部171X2、171X3、以及171X4重。相同地，优选使折回部171Y1以及171Y5比折回部171Y2、171Y3、以及171Y4重。
另外，为了减小f2的振动角增益，在折回部171X2、171X3、以及171X4之间，优选使折回部171X3比折回部171X2以及171X4重。相同地，在折回部171Y2、171Y3、以及171Y4之间，优选使折回部171Y3比折回部171Y2以及171Y4重。
另外，上述的折回部的轻重关系在垂直旋转轴V方向上，越改变接近固定框180(远离反射镜110)的折回部的重量，f2的振动角增益的变化越迟钝，越改变接近可动框160(接近反射镜110)的折回部的重量，f2的振动角增益的变化越敏感。因此，为了减少相对于制造上的形状偏差的特性偏差，所以优选f2的振动角增益的推进在f2的振动角增益的变化迟钝的接近固定框180的一侧进行。
例如，在加重折回部171X1或者171X5即可的情况下，优选使171X5加重。另外，在折回部171X2、171X3、以及171X4之间调整重量的情况下，优选折回部171X3比折回部171X2重，折回部171X4比折回部171X3重。折回部171Y侧也相同。
具体而言，折回部的重量的关系优选为171X2＜171X1、171X4＜171X5、171X1≤171X5、171Y2＜171Y1、171Y4＜171Y5、171Y1≤171Y5。并且，进一步优选为171X3＜171X1≤171X5、171Y3＜171Y1≤171Y5。并且，进一步优选为171X2≤171X4、171Y2≤171Y4。
特别优选在折回部171X侧中，使折回部171X5最重，改变全部的折回部的重量。相同地，在折回部171Y侧中，使折回部171Y5最重，改变全部的折回部的重量。
<第二实施方式>
对第二实施方式的光扫描装置进行说明。图13是表示第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上面侧的立体图。图14是表示第二实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的下面侧的立体图。
如图13以及图14所示，第二实施方式的光扫描部100A在第二驱动梁170A和第二驱动梁170B成为以反射镜110的光反射面的中心C为对称点的点对称的配置关系的点上与第一实施方式的光扫描部100不同。
由此，折回部171X1～171X5和折回部171Y1～171Y5也为以反射镜110的光反射面的中心C为对称点的点对称的配置关系。另外，肋176A1～176A5和肋176B1～176B5也为以反射镜110的光反射面的中心C为对称点的点对称的配置关系。其他的构成能够与第一实施方式的光扫描部100相同。
在第二实施方式的光扫描部100A中，与第一实施方式相同地，连接有可动框160和第二驱动梁170A的可动框连接部A21对于垂直旋转轴V配置于与配置有连接有固定框180和第二驱动梁170A的固定框连接部A22的一侧大致相反的一侧。另外，连接有可动框160和第二驱动梁170B的可动框连接部A23对于垂直旋转轴V配置于与配置有连接有固定框180和第二驱动梁170B的固定框连接部A24的一侧大致相反的一侧。
在光扫描部100A中，与光扫描部100相同地，通过在至少相邻的3个垂直梁中，使连结相邻的垂直梁的折回部的重量不同，从而起到与光扫描部100相同的效果。
即，与第一实施方式相同地，能够使应该通过过滤进行振铃对策的固有振动模式的数量仅为f1，所以能够不进行宽带过滤地除去与成为振铃的产生原因的固有振动频率对应的频率成分或固有振动频率的高次谐波成分。因此，能够将直线性高的电压，即，在1个周期的期间成为直线的区间长的电压施加到驱动源171A、171B。其结果，能够确保图像显示能够使用的区域，并且抑制振铃的产生。
<第三实施方式>
对第三实施方式的光扫描装置进行说明。图15是表示第三实施方式的光扫描装置的光扫描部的一个例子的上面侧的立体图。图16是对折回部的高度进行说明图。此外，在第三实施方式中，存在省略与第一以及第二实施方式共通的部分的说明的情况。
在第一实施方式中，水平驱动使用了第一驱动梁150A、150B的共振振动。在图15以及图16所示的第三实施方式的光扫描部100B中，代替光扫描部100的第一驱动梁150A、150B，设置有第一驱动梁150C、150D。第一驱动梁150C、150D的水平驱动使用非共振振动。
在第一驱动梁150C、150D的上表面分别对每个不包括曲线部的矩形单位亦即水平梁形成有驱动源151C、151D。驱动源151C包括在第一驱动梁150C的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源151D包括在第一驱动梁150D的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。
驱动源151C包括从反射镜110侧沿着水平旋转轴H朝向上侧排列的驱动源151C1、151C2、151C3、以及151C4。相同地，驱动源151D包括从反射镜110侧沿着水平旋转轴H朝向下侧排列的驱动源151D1、151D2、151D3、以及151D4。该情况下，通过用相同波形对驱动源151C1、151D1、151C3、151D3进行驱动，并用相位与前者不同的相同波形对驱动源151C2、151D2、151C4、151D4进行驱动而向水平方向摇摆。
另外，在光扫描部100B中，代替光扫描部100的第二驱动梁170A、170B，设置有第二驱动梁170C、170D。第二驱动梁170C、170D的垂直驱动与第一实施方式相同地使用非共振振动。
在第二驱动梁170C、170D的上表面分别对每个作为不包括曲线部的矩形单位的垂直梁形成有驱动源171C、171D。驱动源171C包括在第二驱动梁170C的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。驱动源171D包括在第二驱动梁170D的上表面的压电薄膜上形成的上部电极和在压电薄膜的下表面形成的下部电极。
驱动源171C包括从反射镜110侧沿着垂直旋转轴V朝向右侧排列的驱动源171C1以及171C2。相同地，驱动源171C包括从反射镜110侧沿着垂直旋转轴V朝向左侧排列的驱动源171D1以及171D2。该情况下，通过用相同波形对驱动源171C1以及171D1进行驱动，用相位与前者不同的相同波形对驱动源171C2以及171D2进行驱动而向垂直方向摇摆。
如图15以及图16所示，第一驱动梁150C具备连结向与垂直旋转轴V垂直的方向延伸的多个矩形状的水平梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状。
例如，在第一驱动梁150C中，从反射镜110侧开始数第一个水平梁的端部和第二个水平梁的端部通过折回部151X1连结。另外，第二个水平梁的端部和第三个水平梁的端部通过折回部151X2连结。另外，第三个水平梁的端部和第四个水平梁的端部通过折回部151X3连结。此外，在图15以及图16中，为了方便，用梨皮花纹表示各折回部。
第一驱动梁150D也相同地，具备连结向与垂直旋转轴V垂直的方向延伸的多个矩形状的水平梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状。
例如，在第一驱动梁150D中，从反射镜110侧开始数第一个水平梁的端部和第二个水平梁的端部通过折回部151Y1连结。另外，第二个水平梁的端部和第三个水平梁的端部通过折回部151Y2连结。另外，第三个水平梁的端部和第四个水平梁的端部通过折回部151Y3连结。
折回部151X1、151X2、以及151X3的高度分别为H31、H32、以及H33。另外，折回部151Y1、151Y2、以及151Y3的高度分别为H41、H42、以及H43。此外，在图16中，所谓折回部的高度是与垂直旋转轴V平行的方向(与水平旋转轴H垂直的方向)的最大长度。
在折回部151X1、151X2、151X3的下表面、以及折回部151Y1、151Y2、151Y3的下表面能够设置与肋176A1等相同的肋。在各折回部的下表面形成的肋的重量能够适当地调整。
光扫描部100B与第一实施方式相同地，在配置于反射镜110的两侧的相邻的3个水平梁(第一梁、第二梁、第三梁)中，设计为连结第一梁和第二梁的折回部与连结第二梁和第三梁的折回部的重量不同。但是，也可以在相邻的3个以上的水平梁中，使连结相邻的水平梁的折回部的重量不同。
例如，能够为使折回部151X3最重，折回部151X1的重量＞折回部151X2的重量，折回部151X2的重量＜折回部151X3的重量，折回部151X1的重量＜折回部151X3的重量。折回部151Y侧也相同。
为了改变各折回部的重量，既可以改变折回部的高度(H31、H32、H33、H41、H42、H43)，也可以改变各折回部的下表面的肋的重量，还可以改变上述双方。
这样，在光扫描部100B中，与光扫描部100相同地，在至少相邻的3个水平梁中，使连结相邻的水平梁的折回部的重量不同。由此，能够使第一驱动梁150C以及150D共振时的振动能量分散，使振动角增益减少。
其结果，能够不进行宽带的过滤就除去与作为振铃的产生原因的固有振动频率对应的频率成分或固有振动频率的高次谐波成分。因此，能够将直线性高的电压，即，在1个周期的期间成为直线的区间长的电压施加给驱动源151C、151D。其结果，能够确保图像显示能够使用的区域，并且抑制振铃的产生。
此外，在图15以及图16的例子中，沿着水平旋转轴H的水平梁在一侧设置4个，沿着垂直旋转轴V的垂直梁在一侧设置2个，但并不局限于此。特别是在一侧设置3个以上沿着垂直旋转轴V的垂直梁的情况下，也可以与第一实施方式相同地使垂直梁侧的折回部的重量不同。
以上，对优选的实施方式进行了说明，但并不局限于上述的实施方式，能够不脱离技术方案所记载的范围对上述的实施方式施加各种变形以及置换。

Claims (13)

1.一种光扫描装置，具有：
反射镜，具有光反射面；
一对驱动梁，配置于上述反射镜的两侧；以及
驱动源，设置于上述驱动梁，且使上述反射镜绕通过上述光反射面的中心的规定轴摆动，
上述驱动梁具备向与上述规定轴垂直的方向延伸的多个梁、以及连结相邻的上述梁的端部彼此的折回部，整体是Z字形状，
多个上述梁包括配置于上述反射镜的两侧的相邻的第一梁、第二梁以及第三梁，
上述折回部包括连结上述第一梁和上述第二梁的第一折回部、以及连结上述第二梁和上述第三梁的第二折回部，
上述第一折回部和上述第二折回部的重量不同，
在上述折回部分别设置有肋，通过改变上述肋的重量来改变上述折回部的重量，
上述肋中的至少一个与其他肋形状不同。
2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，
上述反射镜支撑于可动框，
多个上述梁包括从两侧支撑上述可动框且配置于上述可动框的两侧的与上述第三梁相邻的第四梁，
上述折回部包括连结上述第三梁和上述第四梁的第三折回部，
上述第三折回部和上述第二折回部的重量不同。
3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其特征在于，
上述第三折回部和上述第一折回部的重量不同。
4.根据权利要求2或3所述的光扫描装置，其特征在于，
多个上述梁包括配置于上述可动框的两侧的与上述第四梁相邻的第五梁，
上述折回部包括连结上述第四梁和上述第五梁的第四折回部，
上述第四折回部和上述第三折回部的重量不同。
5.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于，
多个上述梁包括配置于上述可动框的两侧的与上述第五梁相邻的第六梁，
上述折回部包括连结上述第五梁和上述第六梁的第五折回部，
上述第五折回部和上述第四折回部的重量不同。
6.根据权利要求5所述的光扫描装置，其特征在于，
上述第五折回部和上述第三折回部的重量不同。
7.根据权利要求5或6所述的光扫描装置，其特征在于，
上述第一折回部比上述第二折回部重，
上述第五折回部比上述第四折回部重，
上述第五折回部比上述第一折回部重，或者是与上述第一折回部相同的重量。
8.根据权利要求7所述的光扫描装置，其特征在于，
上述第一折回部比上述第三折回部重。
9.根据权利要求7或8所述的光扫描装置，其特征在于，
上述第四折回部比上述第二折回部重，或者是与上述第二折回部相同的重量。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的光扫描装置，其特征在于，
通过改变上述折回部的高度来改变上述折回部的重量。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的光扫描装置，其特征在于，
构成上述一对驱动梁的各驱动梁处于以通过上述光反射面的中心且与上述规定轴垂直的直线为对称轴的线对称的配置关系。
12.根据权利要求1～10的任一项所述的光扫描装置，其特征在于，
构成上述一对驱动梁的各驱动梁处于以上述光反射面的中心为对称点的点对称的配置关系。
13.根据权利要求1～12的任一项所述的光扫描装置，其特征在于，
上述肋具有沿上述规定轴的方向延伸的第一部分和沿与上述规定轴正交的方向延伸的第二部分，通过改变上述第二部分的形状来改变重量。
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