JP2011170196A - Piezoelectric actuator and optical scanning device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、圧電アクチュエータおよび光走査デバイスに関し、特に、電極が分割された圧電アクチュエータおよび光走査デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator and an optical scanning device, and more particularly to a piezoelectric actuator and an optical scanning device in which electrodes are divided.
従来、電極が分割された圧電アクチュエータおよび光走査デバイスが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a piezoelectric actuator and an optical scanning device in which electrodes are divided are known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、ミラー素子と、ミラー素子の第1方向の両側にそれぞれ形成され、第1方向に延びる一対の圧電素子を備える光スイッチ(光走査デバイス)が開示されている。この一対の圧電素子の各々は、第1方向に延びるように形成された下部電極および圧電体と、圧電体の上面上に形成され、第1方向の一方側と他方側とに分割された2つの上部電極とによって構成されている。また、上記特許文献1の光スイッチでは、各々の圧電素子に設けられた2つの上部電極に対して、互いに逆の位相の交流電圧が常に印加されるように構成されている。ここで、圧電体は、印加した電圧に対する変位量が非線形的に増加するとともに、解除した電圧に対する変位量が非線形的に減少する特性(ヒステリシス特性)を有することが知られている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の光スイッチでは、各々の圧電素子に設けられた2つの上部電極に対して交流電圧が常に印加されるように構成されているため、上部電極の下部に対応する圧電体は、各々、ヒステリシス特性に基づく非線形的な変形を繰り返すと考えられる。このため、圧電体のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形が緩和されないという問題点がある。
However, since the optical switch described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、圧電体のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を緩和することが可能な圧電アクチュエータおよび光走査デバイスを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of mitigating non-linear deformation caused by the hysteresis characteristics of a piezoelectric body, and An optical scanning device is provided.
この発明の第1の局面による圧電アクチュエータは、第1方向に沿って直線状に延びるように形成され、電圧が印加されることによってヒステリシス特性に基づいて非線形的に変形する圧電体と、圧電体の一方表面上に、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第1電極と、圧電体の他方表面上に、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第2電極と、第1電極および第2電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、第1電極および第2電極の少なくとも一方は、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びる複数の分割電極に分割されており、電圧印加手段は、複数の分割電極に対して、個別に電圧を印加可能で、かつ、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させることにより、圧電体を変形させるかまたは圧電体の変形を戻すように構成されている。 A piezoelectric actuator according to a first aspect of the present invention is formed so as to extend linearly along a first direction and deforms nonlinearly based on hysteresis characteristics when a voltage is applied, and the piezoelectric body A first electrode formed on one surface of the piezoelectric body so as to extend linearly from one end side in the first direction of the piezoelectric body to the other end side; and a first electrode of the piezoelectric body on the other surface of the piezoelectric body. A second electrode formed so as to extend linearly from one end side to the other end side of the direction, and a voltage applying means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode. At least one of the two electrodes is divided into a plurality of divided electrodes extending linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body, and the voltage applying means is provided for the plurality of divided electrodes. Individual voltage can be applied and voltage can be Number by sequentially increasing or decreasing the divided electrodes to be pressurized, and is configured to return the deformation of or piezoelectric deforming the piezoelectric element.
この発明の第1の局面による圧電アクチュエータでは、上記のように、第1電極および第2電極の少なくとも一方を複数の分割電極に分割するとともに、電圧印加手段により、電圧を印加する分割電極の数を順次増加させることにより、圧電体を変形させるように構成することによって、圧電体を1回の電圧印加で全変位量分変形させる場合と異なり、圧電体の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体を変形させて、全変位量分の変形に達することができる。同様に、第1電極および第2電極の少なくとも一方を複数の分割電極に分割するとともに、電圧印加手段により、電圧を印加する分割電極の数を順次減少させることにより、圧電体の変形を戻すように構成することによって、電圧が印加されている圧電体を1回の電圧の解除で全変位量分の変形を戻す場合と異なり、圧電体の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体の変形を戻して、全変位量分の変形を戻すことができる。これらの結果、圧電体のヒステリシス特性(印加した電圧に対する変位量が非線形的に増加するとともに、解除した電圧に対する変位量が非線形的に減少する特性)に起因する非線形的な変形を分散することができるので、圧電体のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を緩和することができる。 In the piezoelectric actuator according to the first aspect of the present invention, as described above, at least one of the first electrode and the second electrode is divided into a plurality of divided electrodes, and the number of divided electrodes to which a voltage is applied by the voltage applying means. Unlike the case where the piezoelectric body is deformed by the total displacement amount by applying a single voltage, the small displacement amount obtained by dividing the total displacement amount of the piezoelectric body is configured by deforming the piezoelectric body by sequentially increasing. The piezoelectric body can be gradually deformed minute by minute to reach the deformation for the entire displacement amount. Similarly, at least one of the first electrode and the second electrode is divided into a plurality of divided electrodes, and the number of the divided electrodes to which the voltage is applied is sequentially decreased by the voltage applying means so that the deformation of the piezoelectric body is restored. Unlike the case where the piezoelectric body to which the voltage is applied is returned to the deformation of the entire displacement amount by releasing the voltage once, the piezoelectric body is gradually increased by the small displacement amount obtained by dividing the total displacement amount of the piezoelectric body. The deformation of the piezoelectric body can be returned and the deformation corresponding to the total displacement amount can be returned. As a result, it is possible to disperse the non-linear deformation caused by the hysteresis characteristic of the piezoelectric body (characteristic that the displacement amount with respect to the applied voltage increases nonlinearly and the displacement amount with respect to the released voltage decreases nonlinearly). Therefore, non-linear deformation due to the hysteresis characteristics of the piezoelectric body can be mitigated.
上記第1の局面による圧電アクチュエータにおいて、好ましくは、電圧印加手段は、複数の分割電極に対して、略一定の大きさの電圧が印加される状態と、電圧が印加されない状態とに個別に切り替えることによって、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させるように構成されている。このように構成すれば、ヒステリシス特性を考慮して電圧印加手段による電圧の大きさを制御する場合と比べて、電圧の大きさが略一定であり電圧の大きさを制御する必要がないので、複雑な制御を行うことなくより容易に、圧電体のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を分散して緩和することができる。 In the piezoelectric actuator according to the first aspect, preferably, the voltage application unit individually switches between a state in which a substantially constant voltage is applied to a plurality of divided electrodes and a state in which no voltage is applied. Thus, the number of divided electrodes to which a voltage is applied is configured to increase or decrease sequentially. If configured in this manner, the magnitude of the voltage is substantially constant and it is not necessary to control the magnitude of the voltage as compared with the case where the magnitude of the voltage by the voltage application means is controlled in consideration of the hysteresis characteristics. Non-linear deformation caused by the hysteresis characteristic of the piezoelectric body can be dispersed and relaxed more easily without performing complicated control.
上記第1の局面による圧電アクチュエータにおいて、好ましくは、電圧印加手段は、電圧を印加する分割電極の面積の合計が略一定の大きさで順次増加または減少するように、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させるように構成されている。このように構成すれば、電圧を印加する分割電極の面積の合計が異なる大きさで順次増加または減少する場合と異なり、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させる際に、常に略同じ変形量ずつ増加または減少するように圧電体を変形させることができるので、圧電体の変形を線形に近づけることができる。これにより、圧電アクチュエータをより安定的に駆動させることができる。 In the piezoelectric actuator according to the first aspect described above, preferably, the voltage applying means includes a split electrode that applies the voltage so that the total area of the split electrodes to which the voltage is applied increases or decreases sequentially with a substantially constant size. The number is configured to increase or decrease sequentially. With this configuration, unlike the case where the total area of the divided electrodes to which the voltage is applied is sequentially increased or decreased at different sizes, the number of divided electrodes to which the voltage is applied is always substantially increased or decreased. Since the piezoelectric body can be deformed so as to increase or decrease by the same amount of deformation, the deformation of the piezoelectric body can be made close to linear. Thereby, the piezoelectric actuator can be driven more stably.
上記第1の局面による圧電アクチュエータにおいて、好ましくは、複数の分割電極は、第1方向に略直交する第2方向における圧電体の中心を通り、第1方向に延びる中心線に対して略対称になるように配置されている。このように構成すれば、電圧印加手段による複雑な制御を行うことなく圧電アクチュエータが第2方向に沿って傾斜するのを抑制することができるので、圧電アクチュエータをより安定的に駆動させることができる。 In the piezoelectric actuator according to the first aspect, preferably, the plurality of divided electrodes pass through the center of the piezoelectric body in the second direction substantially orthogonal to the first direction and are substantially symmetrical with respect to the center line extending in the first direction. It is arranged to be. If comprised in this way, it can suppress that a piezoelectric actuator inclines along a 2nd direction, without performing complicated control by a voltage application means, Therefore A piezoelectric actuator can be driven more stably. .
この場合、好ましくは、複数の分割電極は、第2方向における中心を圧電体の中心線が通る第1分割電極と、第1分割電極の第2方向の両側にそれぞれ配置され、第1分割電極の略半分の面積を有する一対の第2分割電極とを含む。このように構成すれば、第1分割電極の電極面積と一対の第2分割電極の電極面積の合計とを略等しくすることにより、印加した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に増加する状態に近い状態および解除した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に減少する状態に近い状態で、圧電体を変形させることができる。 In this case, preferably, the plurality of divided electrodes are respectively disposed on the first divided electrode through which the center line of the piezoelectric body passes through the center in the second direction and on both sides of the first divided electrode in the second direction. And a pair of second divided electrodes having an approximately half area. If comprised in this way, by making the electrode area of a 1st division | segmentation electrode and the sum total of the electrode area of a pair of 2nd division | segmentation electrode into a substantially equal amount, the displacement amount with respect to the applied voltage has a proportional relationship and linearly The piezoelectric body can be deformed in a state close to an increasing state and a state close to a state in which the amount of displacement with respect to the released voltage has a proportional relationship and decreases linearly.
上記複数の分割電極が第1分割電極と一対の第2分割電極とを含む圧電アクチュエータにおいて、好ましくは、複数の分割電極は、一対の第2分割電極の第2方向における第1分割電極とは反対側にそれぞれ配置され、第1分割電極の略半分の面積を有する一対の第3分割電極と、一対の第3分割電極の第2方向における第1分割電極とは反対側にそれぞれ配置され、第1分割電極の略半分の面積を有する一対の第4分割電極とをさらに含む。このように構成すれば、第1分割電極の電極面積と、一対の第2分割電極の電極面積の合計と、一対の第3分割電極の電極面積の合計と、一対の第4分割電極の電極面積の合計とを略等しくすることにより、印加した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に増加する状態に近い状態および解除した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に減少する状態に近い状態で、圧電体を変形させることができる。また、分割電極の数を大きくすることによって、圧電体のヒステリシス特性の影響をより分散させた状態で圧電体を変形させることができる。 In the piezoelectric actuator in which the plurality of divided electrodes include a first divided electrode and a pair of second divided electrodes, preferably, the plurality of divided electrodes are the first divided electrodes in the second direction of the pair of second divided electrodes. A pair of third divided electrodes each disposed on the opposite side and having an approximately half area of the first divided electrode, and a first divided electrode in the second direction of the pair of third divided electrodes, respectively, disposed on the opposite side, And a pair of fourth divided electrodes having a substantially half area of the first divided electrode. According to this structure, the electrode area of the first divided electrode, the total electrode area of the pair of second divided electrodes, the total electrode area of the pair of third divided electrodes, and the electrode of the pair of fourth divided electrodes By making the total area substantially equal, the displacement amount with respect to the applied voltage has a proportional relationship and the state in which the displacement amount is linearly increased and the displacement amount with respect to the released voltage has a proportional relationship and has a linear relationship. The piezoelectric body can be deformed in a state close to the decreasing state. Further, by increasing the number of divided electrodes, the piezoelectric body can be deformed in a state where the influence of the hysteresis characteristic of the piezoelectric body is further dispersed.
上記第1の局面による圧電アクチュエータにおいて、好ましくは、電圧印加手段は、圧電体の中心線側の分割電極から第1方向に略直交する第2方向の両端部側の分割電極に向かって電圧を順次印加して印加した状態を保持することによって、電圧を印加する分割電極の数を順次増加させることにより、圧電体を変形させるとともに、第2方向の両端部側の分割電極から圧電体の中心線側の分割電極に向かって保持していた電圧を順次解除することによって、電圧を印加する分割電極の数を順次減少させることにより、圧電体の変形を戻すように構成されている。このように構成すれば、複数の分割電極のうち、任意の分割電極に電圧を印加して印加した状態を保持する場合と異なり、中心線側の分割電極から両端部側の分割電極に向かって順次圧電体を変形させることができるので、圧電体を均一に変形させやすくすることができる。同様に、複数の分割電極のうち、任意の分割電極の電圧を解除する場合と異なり、両端部側の分割電極から中心線側の分割電極に向かって順次圧電体の変形を解除することができるので、圧電体の変形を均一に解除させやすくすることができる。これらにより、圧電アクチュエータをより安定的に駆動させることができる。 In the piezoelectric actuator according to the first aspect, preferably, the voltage applying means applies a voltage from the divided electrode on the center line side of the piezoelectric body toward the divided electrodes on both ends in the second direction substantially orthogonal to the first direction. By sequentially applying and maintaining the applied state, the number of divided electrodes to which a voltage is applied is sequentially increased, so that the piezoelectric body is deformed and the center of the piezoelectric body is separated from the divided electrodes on both ends in the second direction. By sequentially releasing the voltage held toward the line-side divided electrode, the number of divided electrodes to which the voltage is applied is sequentially reduced, so that the deformation of the piezoelectric body is restored. If comprised in this way, unlike the case where the state which applied and applied the voltage to arbitrary division electrodes among a plurality of division electrodes is held, from the division electrode on the center line side toward the division electrode on the both end portions side Since the piezoelectric body can be sequentially deformed, the piezoelectric body can be easily deformed uniformly. Similarly, unlike the case of releasing the voltage of an arbitrary divided electrode among a plurality of divided electrodes, the deformation of the piezoelectric body can be released sequentially from the divided electrodes on both ends toward the divided electrode on the center line side. Therefore, the deformation of the piezoelectric body can be easily released. As a result, the piezoelectric actuator can be driven more stably.
この発明の第2の局面による光走査デバイスは、第1方向に沿って直線状に延びるように形成され、電圧が印加されることによってヒステリシス特性に基づいて非線形的に変形する圧電体と、圧電体の一方表面上に、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第1電極と、圧電体の他方表面上に、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第2電極と、第1電極および第2電極に電圧を印加する電圧印加手段とを含む圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータによって回動中心回りに回動されるミラー部とを備え、第1電極および第2電極の少なくとも一方は、圧電体の第1方向の一方端部側から他方端部側まで延びる複数の分割電極に分割されており、電圧印加手段は、複数の分割電極に対して、個別に電圧を印加可能で、かつ、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させることにより、圧電体を変形させるかまたは圧電体の変形を戻すように構成されている。 An optical scanning device according to a second aspect of the present invention is formed so as to extend linearly along a first direction, and a piezoelectric body that deforms nonlinearly based on hysteresis characteristics when a voltage is applied thereto, and a piezoelectric A first electrode formed on one surface of the body so as to extend linearly from one end side in the first direction of the piezoelectric body to the other end side; and a first electrode of the piezoelectric body on the other surface of the piezoelectric body. A piezoelectric actuator including a second electrode formed to extend linearly from one end side to the other end side in one direction; and a voltage applying means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode; A plurality of divisions extending from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body, at least one of the first electrode and the second electrode. Divided into electrodes, The voltage applying means can individually apply a voltage to the plurality of divided electrodes, and can sequentially deform or deform the piezoelectric body by increasing or decreasing the number of divided electrodes to which the voltage is applied. It is comprised so that a deformation | transformation may be returned.
この発明の第2の局面による光走査デバイスでは、上記のように、圧電アクチュエータの第1電極および第2電極の少なくとも一方を複数の分割電極に分割するとともに、電圧印加手段により、電圧を印加する分割電極の数を順次増加させることにより、圧電体を変形させるように構成することによって、圧電体を1回の電圧印加で全変位量分変形させる場合と異なり、圧電体の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体を変形させて、全変位量分の変形に達することができる。同様に、第1電極および第2電極の少なくとも一方を複数の分割電極に分割するとともに、電圧印加手段により、電圧を印加する分割電極の数を順次減少させることにより、圧電体の変形を戻すように構成することによって、電圧が印加されている圧電体を1回の電圧の解除で全変位量分の変形を戻す場合と異なり、圧電体の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体の変形を戻して、全変位量分の変形を戻すことができる。これらの結果、圧電体のヒステリシス特性(印加した電圧に対する変位量が非線形的に増加するとともに、解除した電圧に対する変位量が非線形的に減少する特性)に起因する非線形的な変形を分散することができるので、圧電体のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を緩和することができる。これにより、ミラー部を安定的に回動させることができる。 In the optical scanning device according to the second aspect of the present invention, as described above, at least one of the first electrode and the second electrode of the piezoelectric actuator is divided into a plurality of divided electrodes, and a voltage is applied by the voltage applying means. Unlike the case where the piezoelectric body is deformed by the amount of total displacement by applying a single voltage, the total displacement amount of the piezoelectric body is divided by configuring the piezoelectric body to be deformed by sequentially increasing the number of divided electrodes. The piezoelectric body can be gradually deformed by the small displacement amount to reach the deformation for the entire displacement amount. Similarly, at least one of the first electrode and the second electrode is divided into a plurality of divided electrodes, and the number of the divided electrodes to which the voltage is applied is sequentially decreased by the voltage applying means so that the deformation of the piezoelectric body is restored. Unlike the case where the piezoelectric body to which the voltage is applied is returned to the deformation of the entire displacement amount by releasing the voltage once, the piezoelectric body is gradually increased by the small displacement amount obtained by dividing the total displacement amount of the piezoelectric body. The deformation of the piezoelectric body can be returned and the deformation corresponding to the total displacement amount can be returned. As a result, it is possible to disperse the non-linear deformation caused by the hysteresis characteristic of the piezoelectric body (characteristic that the displacement amount with respect to the applied voltage increases nonlinearly and the displacement amount with respect to the released voltage decreases nonlinearly). Therefore, non-linear deformation due to the hysteresis characteristics of the piezoelectric body can be mitigated. Thereby, a mirror part can be rotated stably.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1〜図6を参照して、本発明の一実施形態による光走査デバイス100の構成について説明する。
First, the configuration of an
本発明の一実施形態による光走査デバイス100は、図1および図2に示すように、印加電圧制御部1(図1参照)と、後述するミラー11を用いてX方向に光を走査するためのX方向光走査部10と、ミラー11を用いてX方向と直交するY方向に光を走査するためのY方向光走査部30とを備えている。また、X方向光走査部10およびY方向光走査部30は、共通のSi基板3(図5参照)上に一体的に形成されている。なお、印加電圧制御部1は、本発明の「電圧印加手段」の一例であり、X方向光走査部10は、本発明の「ミラー部」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
印加電圧制御部1は、図3に示すように、X方向光走査部10の後述する内側駆動部16および17の上部電極43と、Y方向光走査部30の後述する駆動部31および33の上部電極51とに電気的に接続されている。この印加電圧制御部1が、内側駆動部16および17の上部電極43およびY方向光走査部30の駆動部31および33の上部電極51に電圧を印加することによって、X方向光走査部10およびY方向光走査部30を駆動させるように構成されている。なお、印加電圧制御部1の具体的な電圧の制御については後述する。
As shown in FIG. 3, the applied
また、図2に示すように、光走査デバイス100は、図示しないプロジェクタなどの光を走査する機器に組み込まれ、X方向光走査部10により回動中心R1回りにX方向に光を走査するとともに、Y方向光走査部30により回動中心R2回りにY方向に光を走査するように構成されている。また、X方向光走査部10は、印加電圧制御部1(図1参照)によって、約30kHzの共振周波数で共振駆動するように制御されるように構成されている一方、Y方向光走査部30は、約60Hzの周波数で非共振駆動するように制御されるように構成されている。ここで、Y方向光走査部30を非共振駆動するように構成することによって、光走査デバイス100の周囲の温度変化に起因した共振周波数の変化が存在しないので、後述するミラー11を安定的に駆動させることが可能である。
As shown in FIG. 2, the
また、X方向光走査部10は、図1および図2に示すように、ミラー11と、ミラー11と接続され、ねじり変形可能なトーションバー12および13と、トーションバー12と接続され、傾斜可能なバー14と、トーションバー13と接続され、傾斜可能なバー15と、バー14および15と接続される内側駆動部16および17と、内側駆動部16および17を固定する固定部18および19と、枠体20とを含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the X-direction
また、図1に示すように、ミラー11とトーションバー12および13とは、共振によってバー14および15の傾斜角度以上に傾斜されるように構成されている。また、内側駆動部16および17は、それぞれ、固定部18および19を固定端として、Z方向に凹形状または凸形状に変形するように構成されている。この内側駆動部16と内側駆動部17とを互いに逆方向に変形させることによって、ミラー11を回動中心R1(図2参照)回りにA1方向またはA2方向に傾斜させることが可能なように構成されている。また、この変形動作を繰り返すことによって、X方向光走査部10は、ミラー11を回動中心R1回りにA方向に振動させてX方向に光を走査させるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、図6に示すように、内側駆動部16および17は、Si基板3の上面(Z1側の面)上に形成された圧電アクチュエータ40によって駆動するように構成されている。この圧電アクチュエータ40は、Si基板3側(Z2側)から、下部電極41と圧電体42と上部電極43とが積層された構造を有している。
Further, as shown in FIG. 6, the
下部電極41は、TiまたはPtなどからなり、Si基板3の上面上に形成されている。これにより、下部電極41への配線処理をSi基板3の任意の部分に対して行うことが可能なように構成されている。なお、本実施形態では、下部電極41は、図1に示すように、枠体20の上面から配線2を介して接地されている。
The
また、圧電体42は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなり、膜厚方向(Z方向)に分極されることによって、電圧を印加されると伸縮するように構成されている。この圧電体42は、図7に示すように、印加した電圧に対する変位量が非線形的に増加するとともに、解除した電圧に対する変位量が非線形的に減少する、いわゆるヒステリシス特性を有している。なお、圧電体42は、ミラー支持部32および34(図2参照)の下部電極41の上面上にも形成されている。
The
また、上部電極43は、Al、Cr、Cu、AuまたはPtなどの導電性を有する金属材料からなる。なお、上部電極43は、図1および図2に示すように、駆動部31および33の後述する上部電極51と異なり複数に分割されていない。また、内側駆動部16および17の上部電極43には、印加電圧制御部1(図1参照)によって、互いに逆位相の電圧が印加されるように構成されている。
The
また、Y方向光走査部30は、図2に示すように、X方向光走査部10のX1側に形成された駆動部31およびミラー支持部32と、X方向光走査部10のX2側に形成された駆動部33およびミラー支持部34とを備える。また、駆動部31および33とミラー支持部32および34とは、Y方向に直線状に延びるように形成されている。また、駆動部31および33は、X方向に幅W1を有するとともに、Y方向に長さL1を有する。
In addition, as shown in FIG. 2, the Y-direction
また、図5および図6に示すように、駆動部31および33は、Si基板3の上面(Z1側の面)上に圧電アクチュエータ50が形成された構造を有している。この圧電アクチュエータ50は、Si基板3側(Z2側)から、下部電極41と圧電体42と上部電極51とが積層された構造を有している。なお、下部電極41は、本発明の「第1電極」の一例であり、上部電極51は、本発明の「第2電極」の一例である。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
また、図2に示すように、圧電アクチュエータ50は駆動部31および33の全体に形成されている。すなわち、下部電極41および圧電体42(図6参照)は、駆動部31のY1側の端部31aからY2側の端部31bまでY方向に沿って直線状に延びるように形成されているとともに、駆動部33のY1側の端部33aからY2側の端部33bまで直線状に延びるように形成されている。また、圧電アクチュエータ50の下部電極41および圧電体42は、内側駆動部16および17の圧電アクチュエータ40の下部電極41および圧電体42と同様の構造を有する。また、上部電極51は、Al、Cr、Cu、AuまたはPtなどの導電性を有する金属材料からなる。
Further, as shown in FIG. 2, the
ここで、本実施形態では、図5に示すように、上部電極51は、複数に分割された状態で圧電体42の上面(Z1側の面)上に積層されている。具体的には、上部電極51は、7つの分割電極51a〜51gに分割されているとともに、駆動部31および33の全体に形成されている。この分割電極51a〜51gは、図4に示すように、各々、駆動部31のY1側の端部31aからY2側の端部31bまでY方向に沿って直線状に延びるように形成されているとともに、駆動部33のY1側の端部33aからY2側の端部33bまでY方向に沿って直線状に延びるように形成されている。すなわち、分割電極51a〜51gは、Y方向に長さL1を有する。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
また、図1に示すように、駆動部31および33の分割電極51a〜51gは、それぞれ、印加電圧制御部1と接続されている。これにより、印加電圧制御部1は、駆動部31および33の分割電極51a〜51gに対して、略一定の大きさの電圧が印加される状態と、電圧が印加されない状態とに個別に切り替えることが可能なように構成されている。この結果、駆動部31および33を駆動させる際に、分割電極51a〜51gのうち、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を一定時間ごとに増加および減少させることが可能なように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the divided
また、本実施形態では、図4および図5に示すように、分割電極51a〜51gは、間隙51hを隔ててX方向に沿って並べられているとともに、駆動部31および33のY方向に延びる中心線R3およびR4に対して略対称になるように配置されている。具体的には、分割電極51aは、X方向における中心を駆動部31および33の中心線R3およびR4が通るように配置されている。この分割電極51aは、X方向に幅W2を有する。また、分割電極51aのX1側およびX2側には、間隙51hを介して、それぞれ、分割電極51bおよび51cが配置されている。この分割電極51bおよび51cは、各々、X方向に幅W3を有する。なお、分割電極51aは、本発明の「第1分割電極」の一例であり、分割電極51bおよび51cは、本発明の「第2分割電極」の一例である。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the divided
また、分割電極51bのX1側には、間隙51hを介して、分割電極51dが配置されている。また、分割電極51cのX2側には、間隙51hを介して、分割電極51eが配置されている。この分割電極51dおよび51eは、各々、X方向に幅W3を有する。また、分割電極51dのX1側には、間隙51hを介して、分割電極51fが配置されている。また、分割電極51eのX2側には、間隙51hを介して、分割電極51gが配置されている。この分割電極51fおよび51gは、各々、X方向に幅W3を有する。また、分割電極51fは、圧電アクチュエータ50の圧電体42のX1側の端部に位置するとともに、分割電極51gは、圧電アクチュエータ50の圧電体42のX2側の端部に位置する。なお、分割電極51dおよび51eは、本発明の「第3分割電極」の一例であり、分割電極51fおよび51gは、本発明の「第4分割電極」の一例である。
A divided
また、分割電極51aのX方向の幅W2は、分割電極51b〜51gのX方向の幅W3の約2倍になるように構成されている。これにより、図4に示すように、分割電極51b〜51gの電極面積(W3×L1)は、分割電極51aの電極面積(W2×L1)の約半分になるように構成されている。なお、間隙51hのX方向の幅は、駆動部31および33のX方向の幅W1、分割電極51aのX方向の幅W2および分割電極51b〜51gのX方向の幅W3と比べて非常に小さくなるように構成されている。
Further, the width W2 in the X direction of the divided
また、図1および図2に示すように、駆動部31のY1側の端部31aと駆動部33のY1側の端部33aとは、図示しない外枠体によって固定されている。すなわち、駆動部31および33は、それぞれ、端部31aおよび33aを固定端とするとともに、駆動部31のY2側の端部31bおよび駆動部33のY2側の端部33bを自由端とする片持ち梁状の構造を有している。これにより、駆動部31および33が駆動する際には、駆動部31および33が反るように変形することにより、端部31bおよび33bがZ方向(図1参照)に変位されるとともに、傾斜されるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、駆動部31のY2側の端部31bの近傍には、接続部31cが設けられている。駆動部31は、接続部31cにおいてミラー支持部32のY2側の端部32aの近傍の接続部32bと接続されている。また、駆動部33のY2側の端部33bの近傍には、接続部33cが設けられている。駆動部33は、接続部33cにおいてミラー支持部34のY2側の端部34aの近傍の接続部34bと接続されている。
Further, a
また、ミラー支持部32および34は、略撓まないように構成されている。これにより、ミラー支持部32は、駆動部31の駆動状態において、所定の傾斜角度で傾斜するように構成されている。同様に、ミラー支持部34は、駆動部33の駆動状態において、所定の傾斜角度で傾斜するように構成されている。
Moreover, the
また、ミラー支持部32は、Y1側の端部32cにおいて、X方向光走査部10の枠体20のY2側の側面のX1側の端部近傍で接続されている。また、ミラー支持部34は、Y1側の端部34cにおいて、X方向光走査部10の枠体20のY2側の側面のX2側の端部近傍で接続されている。これにより、X方向光走査部10は、ミラー支持部32および34と同様に、所定の傾斜角度で傾斜するように構成されている。
Further, the
次に、図1、図4、図5および図7を参照して、本発明の一実施形態による圧電アクチュエータ50への電圧の制御について説明する。
Next, with reference to FIG. 1, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 7, control of the voltage to the
駆動部31および33に電圧を印加する際には、図5に示すように、1段階目として、印加電圧制御部1(図1参照)は、分割電極51aと下部電極41との間に所定の電圧Vを印加するとともに、電圧Vの印加を保持する。そして、分割電極51aと下部電極41との間に電圧を印加して所定の時間経過した後に、2段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51bと下部電極41との間および分割電極51cと下部電極41との間に所定の電圧Vを印加するとともに、電圧Vの印加を保持する。
When applying a voltage to the
その後、分割電極51bと下部電極41との間および分割電極51cと下部電極41との間に電圧を印加して所定の時間経過した後に、3段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51dと下部電極41との間および分割電極51eと下部電極41との間に所定の電圧Vを印加するとともに、電圧Vの印加を保持する。最後に、分割電極51dと下部電極41との間および分割電極51eと下部電極41との間に電圧を印加して所定の時間経過した後に、4段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51fと下部電極41との間および分割電極51gと下部電極41との間に所定の電圧Vを印加するとともに、電圧Vの印加を保持する。すなわち、印加電圧制御部1は、駆動部31および33の圧電体42の中心線R3およびR4側の分割電極51aからX1側の分割電極51fおよびX2側の分割電極51gに向かって電圧Vを順次印加して印加した状態を保持することによって、電圧Vを印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加させることにより、駆動部31および33の圧電アクチュエータ50を徐々に変形させる。
Then, after a predetermined time has elapsed after applying a voltage between the divided
一方、駆動部31および33に電圧が印加されている状態から駆動部31および33に印加されている電圧を解除する際には、図5に示すように、1段階目として、印加電圧制御部1(図1参照)は、分割電極51fと下部電極41との間および分割電極51gと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除する。そして、分割電極51fと下部電極41との間および分割電極51gと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除して所定の時間経過した後に、2段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51dと下部電極41との間および分割電極51eと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除する。
On the other hand, when releasing the voltage applied to the
その後、分割電極51dと下部電極41との間および分割電極51eと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除して所定の時間経過した後に、3段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51bと下部電極41との間および分割電極51cと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除する。最後に、分割電極51bと下部電極41との間および分割電極51cと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除して所定の時間経過した後に、4段階目として、印加電圧制御部1は、分割電極51aと下部電極41との間に印加されている所定の電圧Vを解除する。すなわち、印加電圧制御部1は、X1側の分割電極51fおよびX2側の分割電極51gから中心線R3およびR4側の分割電極51aに向かって保持していた電圧Vを順次解除することによって、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次減少させることにより、駆動部31および33の圧電アクチュエータ50を変形していない状態に徐々に戻す。
Then, after the predetermined voltage V applied between the divided
ここで、本実施形態では、図4に示すように、分割電極51b〜51gの電極面積(W3×L1)は、分割電極51aの電極面積(W2×L1)の約半分になるように構成されているため、1段階目において電圧Vが印加される分割電極51aの電極面積(W2×L1)と、2段階目において電圧Vが印加される分割電極51bおよび51cの電極面積の合計(2×(W3×L1)=(W2×L1))と、3段階目において電圧Vが印加される分割電極51dおよび51eの電極面積の合計(2×(W3×L1)=(W2×L1))と、4段階目において電圧Vが印加される分割電極51fおよび51gの電極面積の合計(2×(W3×L1)=(W2×L1))とは、共に略等しくなる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the electrode areas (W3 × L1) of the divided
同様に、1段階目において印加されている電圧Vが解除される分割電極51fおよび51gの電極面積と、2段階目において印加されている電圧Vが解除される分割電極51dおよび51eの電極面積の合計と、3段階目において印加されている電圧Vが解除される分割電極51bおよび51cの電極面積の合計と、4段階目において印加されている電圧Vが解除される分割電極51aの電極面積の合計とは、共に略等しくなる。すなわち、電圧を印加する分割電極51a〜51gの面積の合計が略一定の大きさ(W2×L1)で順次増加または減少するように、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加または減少させる。
Similarly, the electrode areas of the divided
これにより、図7に示すように、各々の分割電極51a〜51gにおけるヒステリシス特性は依然残るものの、上部電極51が分割されていない比較例(一点破線)と比べて、上部電極51が複数の分割電極51a〜51gに分割された本実施形態では、印加電圧制御部1による制御によって、圧電アクチュエータ50の圧電体42におけるヒステリシス特性に起因する非線形的な変形が4段階に分散される。すなわち、圧電体42を1回の電圧印加で全変位量分変形させる場合と異なり、圧電体42の全変位量を4つに分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体42を変形させて、全変位量分の変形に達することが可能になる。また、電圧が印加されている圧電体42を1回の電圧の解除で全変位量分の変形を戻す場合と異なり、圧電体42の全変位量を4つに分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体42の変形を戻して、全変位量分の変形を戻すことが可能になる。これにより、印加した電圧Vに対する変位量(電圧と電圧が印加される分割電極の面積の合計との積)の増加および解除した電圧Vに対する変位量の減少が共に線形に近くなる。
As a result, as shown in FIG. 7, the hysteresis characteristics of the respective divided
次に、図1、図8および図9を参照して、本発明の一実施形態による光走査デバイス100のY方向光走査部30の駆動動作を説明する。
Next, the driving operation of the Y-direction
図1に示すような駆動部31および33が非駆動状態であることにより水平に保たれている状態から、図8に示すように、印加電圧制御部1が、駆動部31および33に圧電アクチュエータ50の上面側(Z1側)が下面側(Z2側)よりも収縮されるような電圧を上記した電圧の制御に基づいて印加すると、駆動部31および33の上面側(Z1側)は、下面側(Z2側)よりも収縮される。
From the state where the
これにより、駆動部31では、自由端であるY2側の端部31bが固定端であるY1側の端部31aよりも上方(Z1側)に位置することにより、駆動部31は上方に反るように変形される。この際、図9に示すように、駆動部31の端部(自由端)31bのB1方向への傾斜角度は、端部(固定端)31aにおける接線C1に対してθ1になる。同様に、駆動部33では、自由端であるY2側の端部33bが固定端であるY1側の端部33aよりも上方に位置することにより、駆動部33は上方に反るように変形される。この際、駆動部33の端部(自由端)33bのB1方向への傾斜角度は、端部(固定端)33aにおける接線C2に対してθ1になる。
Thereby, in the
この結果、図9に示すように、駆動部31のY2側の接続部31cと接続されているミラー支持部32は、接線C1に対する駆動部31の端部31bの傾斜角度θ1を保った状態で、撓まない状態でB1方向に傾斜される。同様に、駆動部33のY2側の接続部33cと接続されているミラー支持部34は、接線C2に対する駆動部33の端部33bの傾斜角度θ1を保った状態で、撓まない状態でB1方向に傾斜される。これにより、ミラー支持部32にX1側で、かつ、Y2側で支持されているとともに、ミラー支持部34にX2側で、かつ、Y2側で支持されているX方向光走査部10(ミラー11)は、ミラー支持部32および34と同様に接線C1およびC2に対して傾斜角度θ1でB1方向に傾斜される。
As a result, as shown in FIG. 9, the
さらに、Y方向光走査部30の駆動部31および33は、約60Hzの周波数で圧電アクチュエータ50の上面側(Z1側)が下面側(Z2側)よりも収縮される方向に非共振駆動するように電圧が印加される。これにより、X方向光走査部10(ミラー11)は、図1の水平な状態から、図8および図9の傾斜角度θ1で傾斜された後に、再度、図1の水平な状態に戻される。この一連の変形動作を繰り返すことによって、駆動部31および33とミラー支持部32および34とにより、ミラー11を回動中心R2回りにB1方向に傾斜させてY方向に光を走査させる。
Further, the
本実施形態では、上記のように、上部電極51を複数の分割電極51a〜51gに分割するとともに、印加電圧制御部1により、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加させることにより、圧電体42を変形させるように構成することによって、圧電体42を1回の電圧印加で全変位量分変形させる場合と異なり、圧電体42の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体42を変形させて、全変位量分の変形に達することができる。同様に、上部電極51を複数の分割電極51a〜51gに分割するとともに、印加電圧制御部1により、圧電体42を1回の電圧印加で全変位量分の変形を戻すように構成することによって、電圧が印加されている圧電体42を1回の電圧の解除で全変位量分の変形を戻す場合と異なり、圧電体42の全変位量を分割した小さい変位量分ずつ徐々に圧電体42の変形を戻して、全変位量分の変形を戻すことができる。これらの結果、圧電体42のヒステリシス特性(印加した電圧に対する変位量が非線形的に増加するとともに、解除した電圧に対する変位量が非線形的に減少する特性)に起因する非線形的な変形を分散することができるので、圧電体42のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を緩和することができる。これにより、X方向光走査部10(ミラー11)を安定的に回動させることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、印加電圧制御部1が、駆動部31および33の分割電極51a〜51gに対して、略一定の大きさの電圧(電圧V)が印加される状態と、電圧が印加されない状態とに個別に切り替えることによって、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を一定時間ごとに増加および減少させることが可能なように構成することによって、ヒステリシス特性を考慮して印加電圧制御部1による電圧の大きさを制御する場合と比べて、電圧の大きさが略一定(電圧V)であり電圧の大きさを制御する必要がないので、複雑な制御を行うことなくより容易に、圧電体42のヒステリシス特性に起因した非線形的な変形を分散して緩和することができる。
In the present embodiment, as described above, the applied
また、本実施形態では、上記のように、電圧を印加する分割電極51a〜51gの面積の合計が略一定の大きさ(W2×L1)で順次増加または減少するように、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加または減少させるように構成することによって、電圧を印加する分割電極51a〜51gの面積の合計が異なる大きさで順次増加または減少する場合と異なり、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加または減少させる際に、常に略同じ変形量ずつ増加または減少するように圧電体42を変形させることができるので、圧電体42の変形を線形に近づけることができる。これにより、圧電アクチュエータ50をより安定的に駆動させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the division in which the voltage is applied so that the sum of the areas of the divided
また、本実施形態では、上記のように、駆動部31および33のY方向に延びる中心線R3およびR4を略中心とする位置に分割電極51aを配置し、分割電極51aのX1側およびX2側に、それぞれ、分割電極51bおよび51cを配置し、分割電極51bのX1側に分割電極51dを配置し、分割電極51cのX2側に分割電極51eを配置し、分割電極51dのX1側に分割電極51fを配置し、分割電極51eのX2側に分割電極51gを配置するとともに、分割電極51aの電極面積(W2×L1)と、一対の第2分割電極の電極面積の合計(2×(W3×L1))と、一対の第3分割電極の電極面積の合計(2×(W3×L1))と、一対の第4分割電極の電極面積の合計(2×(W3×L1))とを略等しくすることによって、印加した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に増加する状態に近い状態および解除した電圧に対する変位量が比例関係を有して線形的に減少する状態に近い状態で、圧電体42を変形させることができる。また、印加電圧制御部1による複雑な制御を行うことなく圧電アクチュエータ50がX方向に沿って傾斜するのを抑制することができるので、圧電アクチュエータ50をより安定的に駆動させることができる。また、分割電極51a〜51gの数を大きくすることによって、圧電体42のヒステリシス特性の影響をより分散させた状態で圧電体42を変形させることができる。
In the present embodiment, as described above, the divided
また、本実施形態では、上記のように、印加電圧制御部1が、駆動部31および33の圧電体42の中心線R3およびR4側の分割電極51aからX1側の端部の分割電極51fおよびX2側の端部の分割電極51gに向かって電圧を順次印加して印加した状態を保持することによって、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加させることにより、駆動部31および33の圧電アクチュエータ50を変形させるように構成することによって、複数の分割電極51a〜51gのうち、任意の分割電極51a〜51gに電圧を印加して印加した状態を保持する場合と異なり、中心線R3およびR4側の分割電極51aから、X1側の端部の分割電極51fおよびX2側の端部の分割電極51gに向かって順次圧電体42を変形させることができる。さらに、順次電圧を印加する分割電極51a〜51gの面積の合計を略同一(W2×L1)にすることによって、中心線R3およびR4に対して略対称になるように圧電体42を略均一に変形させることができる。これにより、圧電アクチュエータ50をより安定的に駆動させることができる。
In the present embodiment, as described above, the applied
また、本実施形態では、上記のように、印加電圧制御部1が、X1側の分割電極51fおよびX2側の分割電極51gから中心線R3およびR4側の分割電極51aに向かって保持していた電圧を順次解除することによって、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次減少させることにより、駆動部31および33の圧電アクチュエータ50を変形していない状態に戻すように構成することによって、複数の分割電極51a〜51gのうち、任意の分割電極51a〜51gの電圧を解除する場合と異なり、X1側の端部の分割電極51fおよびX2側の端部の分割電極51gから、中心線R3およびR4側の分割電極51aに向かって順次圧電体42の変形を解除することができる。さらに、順次印加していた電圧を解除する分割電極51a〜51gの面積の合計を略同一(W2×L1)にすることによって、中心線R3およびR4に対して略対称になるように圧電体42の変形を略均一に解除することができる。これにより、圧電アクチュエータ50をより安定的に駆動させることができる。
In the present embodiment, as described above, the applied
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、上部電極51が複数の分割電極51a〜51gに分割された圧電アクチュエータ50を、光走査デバイス100に適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1電極および第2電極の少なくとも一方が複数の分割電極を有する圧電アクチュエータを、走査型電子顕微鏡の検知部など光走査デバイス以外の用途に用いてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、上記実施形態では、駆動部31および33の圧電アクチュエータ50の上部電極51を分割した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧電アクチュエータの上部電極を分割せずに下部電極を分割してもよい。また、上部電極および下部電極の両方を分割してもよい。なお、下部電極を分割する場合は、上部電極を接地し、分割された下部電極に個別に電圧を順次印加するように構成すればよい。また、上部電極および下部電極の両方を分割する場合は、分割された上部電極または分割された下部電極のいずれか一方を接地し、他方に個別に電圧を順次印加するように構成すればよい。また、電極を接地せずに電圧印加手段と接続することによって、オフセット電圧の調整を行うことが可能である。
Moreover, although the example which divided | segmented the
また、上記実施形態では、Y方向光走査部30の駆動部31および33の圧電アクチュエータ50において、上部電極51を分割した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、X方向光走査部の内側駆動部の圧電アクチュエータにおいて、電極を分割してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the example which divided | segmented the
また、上記実施形態では、電圧を印加する分割電極51a〜51gの面積の合計が略一定の大きさ(W2×L1)で順次増加または減少するように、電圧を印加する分割電極51a〜51gの数を順次増加または減少させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電圧を印加する分割電極の面積の合計が異なる大きさで順次増加または減少するように、電圧を印加する分割電極の数を順次増加または減少させてもよい。
In the above-described embodiment, the divided
また、上記実施形態では、分割電極51a〜51gを駆動部31および33のY方向に延びる中心線R3およびR4に対して略対称になるように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、分割電極を駆動部のY方向に延びる中心線に対して非対称になるように配置してもよい。
In the above embodiment, the example in which the divided
また、上記実施形態では、印加電圧制御部1が、駆動部31および33の圧電体42の中心線R3およびR4側の分割電極51aからX1側の分割電極51fおよびX2側の分割電極51gに向かって電圧を順次印加して印加した状態を保持するとともに、印加電圧制御部1が、X1側の分割電極51fおよびX2側の分割電極51gから中心線R3およびR4側の分割電極51aに向かって保持していた電圧を順次解除する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記実施形態とは逆に、制御部は、X1側の分割電極およびX2側の分割電極から中心線側の分割電極に向かって電圧を順次印加して印加した状態を保持するとともに、圧電体の中心線側の分割電極からX1側の分割電極およびX2側の分割電極に向かって保持していた電圧を順次解除するように構成してもよい。また、制御部は、電圧が印加されていない任意の位置の分割電極に電圧を印加して保持してもよいし、電圧が印加されている分割電極のうちの任意の分割電極の電圧を解除してもよい。
Further, in the above embodiment, the applied
また、上記実施形態では、圧電体42がチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、PZT以外の鉛、チタンおよびジルコニウムを主成分とした酸化物からなる圧電材料や、他の圧電材料により形成されていてもよい。具体的には、圧電体は、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛((Pb、La)(Zr、Ti)O3)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ニオブ酸ナトリウム(NaNbO3)などの圧電材料により形成されていてもよい。
Moreover, although the
1 印加電圧制御部(電圧印加手段)
10 X方向光走査部(ミラー部)
41 下部電極(第1電極)
42 圧電体
50 圧電アクチュエータ
51 上部電極(第2電極)
51a 分割電極(第1分割電極)
51b、51c 分割電極(第2分割電極)
51d、51e 分割電極(第3分割電極)
51f、51g 分割電極(第4分割電極)
100 光走査デバイス
R2 回動中心
R3、R4 中心線
1 Applied voltage controller (voltage application means)
10 X-direction optical scanning unit (mirror unit)
41 Lower electrode (first electrode)
42
51a Split electrode (first split electrode)
51b, 51c Split electrode (second split electrode)
51d, 51e Split electrode (third split electrode)
51f, 51g Split electrode (fourth split electrode)
100 Optical scanning device R2 Center of rotation R3, R4 Center line
Claims (8)
前記圧電体の一方表面上に、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第1電極と、
前記圧電体の他方表面上に、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一方は、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びる複数の分割電極に分割されており、
前記電圧印加手段は、前記複数の分割電極に対して、個別に電圧を印加可能で、かつ、電圧を印加する前記分割電極の数を順次増加または減少させることにより、前記圧電体を変形させるかまたは前記圧電体の変形を戻すように構成されている、圧電アクチュエータ。 A piezoelectric body that is formed to extend linearly along the first direction and deforms nonlinearly based on hysteresis characteristics when a voltage is applied;
A first electrode formed on one surface of the piezoelectric body so as to extend linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body;
A second electrode formed on the other surface of the piezoelectric body so as to extend linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body;
Voltage applying means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode,
At least one of the first electrode and the second electrode is divided into a plurality of divided electrodes extending linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body,
The voltage applying means can individually apply a voltage to the plurality of divided electrodes, and can deform the piezoelectric body by sequentially increasing or decreasing the number of the divided electrodes to which the voltage is applied. Alternatively, a piezoelectric actuator configured to return deformation of the piezoelectric body.
前記圧電体の一方表面上に、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第1電極と、
前記圧電体の他方表面上に、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びるように形成される第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極に電圧を印加する電圧印加手段とを含む圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータによって回動中心回りに回動されるミラー部とを備え、
前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一方は、前記圧電体の前記第1方向の一方端部側から他方端部側まで直線状に延びる複数の分割電極に分割されており、
前記電圧印加手段は、前記複数の分割電極に対して、個別に電圧を印加可能で、かつ、電圧を印加する前記分割電極の数を順次増加または減少させることにより、前記圧電体を変形させるかまたは前記圧電体の変形を戻すように構成されている、光走査デバイス。 A piezoelectric body that is formed to extend linearly along the first direction and deforms nonlinearly based on hysteresis characteristics when a voltage is applied;
A first electrode formed on one surface of the piezoelectric body so as to extend linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body;
A second electrode formed on the other surface of the piezoelectric body so as to extend linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body;
A piezoelectric actuator including voltage applying means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode;
A mirror portion rotated about the rotation center by the piezoelectric actuator,
At least one of the first electrode and the second electrode is divided into a plurality of divided electrodes extending linearly from one end side to the other end side in the first direction of the piezoelectric body,
The voltage applying means can individually apply a voltage to the plurality of divided electrodes, and can deform the piezoelectric body by sequentially increasing or decreasing the number of the divided electrodes to which the voltage is applied. Alternatively, an optical scanning device configured to return deformation of the piezoelectric body.
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JP2010035178A JP2011170196A (en) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Piezoelectric actuator and optical scanning device |
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JP2010035178A JP2011170196A (en) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Piezoelectric actuator and optical scanning device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012042666A (en) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Ricoh Co Ltd | Optical deflector, optical scanner, image forming apparatus and image projecting device |
JP2014082464A (en) * | 2012-09-27 | 2014-05-08 | Mitsumi Electric Co Ltd | Piezoelectric actuator and optical scanner |
-
2010
- 2010-02-19 JP JP2010035178A patent/JP2011170196A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012042666A (en) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Ricoh Co Ltd | Optical deflector, optical scanner, image forming apparatus and image projecting device |
JP2014082464A (en) * | 2012-09-27 | 2014-05-08 | Mitsumi Electric Co Ltd | Piezoelectric actuator and optical scanner |
US9581810B2 (en) | 2012-09-27 | 2017-02-28 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Piezoelectric actuator and optical scanning apparatus having a plurality of piezoelectric layers |
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