JP2014164101A - Optical deflector - Google Patents

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奨 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical deflector capable of suppressing the deterioration of a deflection angle of the optical deflector, and accurately detecting the deflection angle of the optical deflector.SOLUTION: An optical deflector A1 includes: a moving portion 9 for supporting a reflecting portion 1 having an optical reflection surface 1b formed by a metallic thin film; a supporting base body 11 for supporting the moving portion 9; and outside piezoelectric actuators 101 and 102 for rocking the moving portion 9 about a second shaft X2 by piezoelectric drive. The outside piezoelectric actuators 101 and 102 are equipped with a plurality of piezoelectric cantilevers 31-34 which support a driving piezoelectric body 61 and bent and deformed with the driving piezoelectric body 61. The plurality of piezoelectric cantilevers 31-34 are coupled at end portions so as to accumulate each bending deformation. The moving portion 9 is provided with detecting cantilevers 91 and 92 bent and deformed according to the rocking about the second shaft X2, and the detecting cantilevers 91 and 92 support a detecting piezoelectric body 62 bent and deformed with their bending deformation.

Description

本発明は、反射面を揺動可能な光偏向器に関する。   The present invention relates to an optical deflector that can swing a reflecting surface.

従来、反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する圧電アクチュエータとを備える光偏向器が知られている(特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an optical deflector including a mirror unit having a reflecting surface and a piezoelectric actuator that drives the mirror unit is known (Patent Document 1).

この光偏向器では、圧電アクチュエータは、駆動電圧が印加される圧電体と、該圧電体を支持してこれと共に屈曲変形する支持体とを備える。   In this optical deflector, the piezoelectric actuator includes a piezoelectric body to which a driving voltage is applied, and a support body that supports the piezoelectric body and bends and deforms together with the piezoelectric body.

特開2008−40240号公報JP 2008-40240 A

特許文献1に記載されたような光偏向器において、実際の偏向角を検知してフィードバックすることで、偏向角を精度よく制御することができる。実際の偏向角を検知するためには、支持体上に、駆動用の圧電体と検知用の圧電体とを、配置することが考えられる。これにより、駆動用の圧電体の圧電駆動に伴って、支持体と共に検知用の圧電体が屈曲変形するので、その屈曲変形に応じた電圧が、検知用の圧電体から出力される。   In the optical deflector described in Patent Document 1, the deflection angle can be accurately controlled by detecting and feeding back the actual deflection angle. In order to detect the actual deflection angle, it is conceivable to dispose a driving piezoelectric member and a detecting piezoelectric member on the support. Accordingly, the piezoelectric body for detection is bent and deformed together with the support body as the driving piezoelectric body is driven, and a voltage corresponding to the bending deformation is output from the piezoelectric body for detection.

しかしながら、支持体に駆動用の圧電体及び検知用の圧電体を設けた場合には、支持体上に検知用の圧電体を設けない場合に比べて、支持体上に占める駆動用の圧電体の面積が減少するので、支持体の屈曲変形が小さくなる。このため、光偏向器の偏向角が低下するおそれがある。   However, when the driving piezoelectric member and the detection piezoelectric member are provided on the support, the driving piezoelectric member occupying on the support is less than when the detection piezoelectric member is not provided on the support. Therefore, the bending deformation of the support is reduced. For this reason, there exists a possibility that the deflection angle of an optical deflector may fall.

更に、圧電カンチレバー上を占める検知用の圧電体の面積の割合も小さいので、検知用の圧電体から出力される電圧も小さい。このため、検知用の圧電体から出力された検知電圧とノイズ成分とを判別することが難しくなり、光偏向器の偏向角の検知精度が低下するおそれがある。   Furthermore, since the ratio of the area of the detection piezoelectric material that occupies the piezoelectric cantilever is small, the voltage output from the detection piezoelectric material is also small. For this reason, it becomes difficult to discriminate between the detection voltage and the noise component output from the piezoelectric body for detection, and the detection accuracy of the deflection angle of the optical deflector may be lowered.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、光偏向器の偏向角の低下を抑制し、且つ光偏向器の偏向角を精度よく検知できる光偏向器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an optical deflector that can suppress a decrease in the deflection angle of the optical deflector and can accurately detect the deflection angle of the optical deflector. To do.

本発明は、反射面を有するミラー部と、前記ミラー部を圧電駆動により所定の軸(X2)周りに揺動させる圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータは、駆動電圧が印加される駆動用圧電体と、該駆動用圧電体を支持し該駆動用圧電体と共に屈曲変形する支持体とを備える光偏向器であって、前記ミラー部には、該ミラー部が前記所定の軸周りに揺動するときに、その揺動に応じて屈曲変形する検知用カンチレバーが設けられ、該検知用カンチレバーは、該検知用カンチレバーの屈曲変形と共に屈曲変形する検知用圧電体を支持していることを特徴とする。   The present invention includes a mirror portion having a reflecting surface and a piezoelectric actuator that swings the mirror portion around a predetermined axis (X2) by piezoelectric driving, and the piezoelectric actuator is a driving piezoelectric device to which a driving voltage is applied. An optical deflector comprising a body and a support body that supports the driving piezoelectric body and bends and deforms together with the driving piezoelectric body, wherein the mirror section swings around the predetermined axis. A detection cantilever that bends and deforms in response to the swinging of the detection cantilever, and the detection cantilever supports a detection piezoelectric body that bends and deforms along with the bending deformation of the detection cantilever. To do.

本発明によれば、ミラー部が、圧電アクチュエータによって所定の軸周りに揺動されるとき、当該揺動に応じて検知用カンチレバーが屈曲変形する。この屈曲変形に伴って、当該検知用カンチレバーに支持された検知用圧電体が屈曲変形する。従って、検知用圧電体から、ミラー部の揺動に応じた電圧信号(検知電圧)が出力される。   According to the present invention, when the mirror portion is swung around a predetermined axis by the piezoelectric actuator, the detection cantilever is bent and deformed according to the swing. Along with the bending deformation, the detection piezoelectric body supported by the detection cantilever is bent and deformed. Accordingly, a voltage signal (detection voltage) corresponding to the swing of the mirror portion is output from the detection piezoelectric body.

検知用圧電体は、圧電カンチレバー上に設けられるものではないので、圧電カンチレバー上に占める駆動用圧電体の面積は減少しない。これにより、圧電カンチレバーの屈曲変形が小さくなることを抑制し、ひいては、光偏向器の偏向角の低下を抑制できる。   Since the detection piezoelectric body is not provided on the piezoelectric cantilever, the area of the driving piezoelectric body on the piezoelectric cantilever does not decrease. Thereby, it is possible to suppress the bending deformation of the piezoelectric cantilever from being reduced, and consequently to suppress the decrease in the deflection angle of the optical deflector.

更に、駆動用圧電体を支持する圧電カンチレバーとは異なる検知用カンチレバーに検知用圧電体が配置されている。このため、検知用圧電体から出力される検知電圧が、当該検知電圧とノイズ成分とを判別できる大きさとなるように、当該検知用圧電体の大きさ(面積)を調整することが可能となり、光偏向器の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection piezoelectric body is arranged on a detection cantilever different from the piezoelectric cantilever supporting the drive piezoelectric body. For this reason, it becomes possible to adjust the size (area) of the detection piezoelectric body so that the detection voltage output from the detection piezoelectric body can be determined from the detection voltage and the noise component. The deflection angle of the optical deflector can be accurately detected.

本発明において、前記検知用カンチレバーは、その自由端側が基端側よりも重くなるように形成されていることが好ましい。基端側よりも自由端側が重いことにより、ミラー部の揺動に応じた検知用カンチレバーの屈曲変形を大きくすることができる。これにより、検知用圧電体の面積に対する検知電圧が大きくなり、光偏向器の偏向角を精度よく検知できる。   In the present invention, the detection cantilever is preferably formed such that its free end side is heavier than the base end side. Since the free end side is heavier than the base end side, the bending deformation of the detection cantilever corresponding to the swinging of the mirror portion can be increased. Thereby, the detection voltage with respect to the area of the piezoelectric substance for a detection becomes large, and the deflection angle of an optical deflector can be detected accurately.

本発明において、前記検知用カンチレバーは、その長手方向が、前記所定の軸の軸方向に対して直交するように形成されていることが好ましい。これにより、ミラー部の揺動に応じて検知用カンチレバーが屈曲変形しやすくなる。従って、光偏向器の偏向角を精度よく検知できる。   In the present invention, the detection cantilever is preferably formed such that its longitudinal direction is perpendicular to the axial direction of the predetermined axis. Accordingly, the detection cantilever is easily bent and deformed according to the swinging of the mirror portion. Therefore, the deflection angle of the optical deflector can be detected with high accuracy.

本発明において、前記検知用カンチレバーは、その基端が、前記所定の軸よりも当該検知用カンチレバーの自由端側に位置するように形成されていることが好ましい。これにより、揺動の中心軸となる所定の軸を含まないように検知用カンチレバーが形成される。従って、ミラー部の揺動に応じて検知用カンチレバーが屈曲変形しやすくなり、光偏向器の偏向角を精度よく検知できる。   In the present invention, it is preferable that the detection cantilever is formed such that a base end thereof is positioned on a free end side of the detection cantilever with respect to the predetermined axis. As a result, the detection cantilever is formed so as not to include a predetermined axis that is the central axis of oscillation. Accordingly, the detection cantilever is easily bent and deformed according to the swing of the mirror portion, and the deflection angle of the optical deflector can be detected with high accuracy.

本発明において、前記圧電アクチュエータは、前記駆動用圧電体と前記支持体とを有する複数の圧電カンチレバーを備え、前記複数の圧電カンチレバーは、各々の屈曲変形を累積するように端部が連結されていることが好ましい。これにより、複数の圧電カンチレバーの屈曲変形が累積されるので、光偏向器の偏向角を大きくできる。   In the present invention, the piezoelectric actuator includes a plurality of piezoelectric cantilevers each having the driving piezoelectric body and the support, and the plurality of piezoelectric cantilevers have end portions connected so as to accumulate respective bending deformations. Preferably it is. Thereby, since the bending deformation of the plurality of piezoelectric cantilevers is accumulated, the deflection angle of the optical deflector can be increased.

本発明において、前記ミラー部は、前記反射面を有する反射部と、前記反射部を、圧電駆動により前記所定の軸とは別の軸(X1)周りに揺動させる別の圧電アクチュエータと、該別の圧電アクチュエータを介して前記反射部を支持する支持部とを備え、前記別の圧電アクチュエータは、駆動電圧が印加される別の駆動用圧電体と、該別の駆動用圧電体を支持し、該別の駆動用圧電体と共に屈曲変形する複数の別の圧電カンチレバーとを備え、前記複数の別の圧電カンチレバーは、各々の屈曲変形を累積するように端部が連結され、前記反射部には、該反射部が前記別の軸周りに揺動するときに、その揺動に応じて屈曲変形する別の検知用カンチレバーが設けられ、該別の検知用カンチレバーは、該別の検知用カンチレバーの屈曲変形と共に屈曲変形する別の検知用圧電体を支持していることが好ましい。   In the present invention, the mirror unit includes a reflecting unit having the reflecting surface, another piezoelectric actuator that swings the reflecting unit around an axis (X1) different from the predetermined axis by piezoelectric driving, A support portion that supports the reflection portion via another piezoelectric actuator, and the another piezoelectric actuator supports another drive piezoelectric body to which a drive voltage is applied, and the other drive piezoelectric body. A plurality of other piezoelectric cantilevers that bend and deform together with the other driving piezoelectric body, and the plurality of other piezoelectric cantilevers are connected at their ends so as to accumulate each bending deformation, and are connected to the reflecting portion. Is provided with another detection cantilever that bends and deforms in response to the swinging of the reflecting portion about the other axis, and the other detection cantilever is provided with the other detection cantilever. With bending deformation It is preferred to support the different sensing piezoelectric member to tune deformed.

これにより、ミラー部が、別の圧電アクチュエータによって別の軸周りに揺動されるとき、当該揺動に応じて別の検知用カンチレバーが屈曲変形する。この屈曲変形に伴って、当該別の検知用カンチレバーに支持された別の検知用圧電体が屈曲変形する。従って、別の検知用圧電体から、ミラー部の揺動に応じた電圧信号(検知電圧)が出力される。   Thus, when the mirror portion is swung around another axis by another piezoelectric actuator, another detection cantilever is bent and deformed in accordance with the swing. Along with this bending deformation, another detection piezoelectric member supported by the other detection cantilever is bent and deformed. Accordingly, a voltage signal (detection voltage) corresponding to the swing of the mirror portion is output from another detection piezoelectric body.

別の検知用圧電体は、別の圧電カンチレバー上に設けられるものではないので、別の圧電カンチレバー上に占める別の駆動用圧電体の面積が減少することがない。これにより、別の圧電カンチレバーの屈曲変形が小さくなることを抑制し、ひいては、光偏向器の別の軸周りの偏向角の低下を抑制できる。   Since another detection piezoelectric body is not provided on another piezoelectric cantilever, the area of another driving piezoelectric body occupying on another piezoelectric cantilever is not reduced. Thereby, it is possible to suppress the bending deformation of another piezoelectric cantilever from being reduced, and consequently to suppress a decrease in the deflection angle around another axis of the optical deflector.

更に、別の駆動用圧電体を支持する別の圧電カンチレバーとは異なる別の検知用カンチレバーに別の検知用圧電体が配置されている。このため、別の検知用圧電体から出力される検知電圧が、当該検知電圧とノイズ成分とを判別できる大きさとなるように、当該別の検知用圧電体の大きさ(面積)を調整することが可能となり、光偏向器の別の軸周りの偏向角を精度よく検知できる。   Further, another detection piezoelectric body is arranged on another detection cantilever different from another piezoelectric cantilever supporting another drive piezoelectric body. For this reason, the size (area) of the other detection piezoelectric member is adjusted so that the detection voltage output from the other detection piezoelectric member is large enough to distinguish the detection voltage and the noise component. Therefore, the deflection angle around another axis of the optical deflector can be accurately detected.

本発明の第1実施形態の光偏向器の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the optical deflector of 1st Embodiment of this invention. 図1の光偏向器の検知用カンチレバーの拡大図。The enlarged view of the detection cantilever of the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器に備える圧電カンチレバー等の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically structures, such as a piezoelectric cantilever with which the optical deflector of FIG. 1 is equipped. 本発明の第2実施形態の光偏向器の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the optical deflector of 2nd Embodiment of this invention.

[第1実施形態]
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態の光偏向器について説明する。
[First Embodiment]
The optical deflector according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、本実施形態の光偏向器A1は、入射された光を反射する反射面1bを有する反射部1と、反射部1が搭載された可動部9と、反射部1を可動部9に対して第1軸X1の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ(以下、「内側圧電アクチュエータ」という)81,82と、反射部1及び可動部9を支持基体11に対して第2軸X2(第1軸X1に直交する軸。但し、第1軸X1と第2軸X2とが正確に直交している必要はない。)の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ(以下、「外側圧電アクチュエータ」という)101,102とを備えている。   As shown in FIG. 1, the optical deflector A1 of the present embodiment includes a reflection unit 1 having a reflection surface 1b that reflects incident light, a movable unit 9 on which the reflection unit 1 is mounted, and the reflection unit 1. Piezoelectric actuators (hereinafter referred to as “inner piezoelectric actuators”) 81 and 82 for causing the movable portion 9 to swing around the first axis X 1, and the reflecting portion 1 and the movable portion 9 with respect to the support base 11. Piezoelectric actuator (hereinafter referred to as “axis perpendicular to the first axis X1; however, the first axis X1 and the second axis X2 do not have to be exactly perpendicular to each other”). 101 and 102 (referred to as “outer piezoelectric actuators”).

反射部1は、円板状の反射部基体1aと、この反射部基体1a上に金属薄膜で形成された反射面1bとを備え、反射部基体1aの直径方向の両端から外側へ向かって延設された1対のトーションバー2a,2bを介して、可動部9に連結されている。   The reflecting portion 1 includes a disk-shaped reflecting portion base 1a and a reflecting surface 1b formed of a metal thin film on the reflecting portion base 1a, and extends outward from both ends in the diameter direction of the reflecting portion base 1a. It is connected to the movable part 9 via a pair of torsion bars 2a, 2b provided.

詳細には、可動部9は方形枠状に形成され、反射部1の周囲を囲むように設けられている。そして、反射部基体1aから延設されたトーションバー2a,2bの各々の先端部が、可動部9の内周部に連結されている。これにより、反射部1は、可動部9に連結されると共に、トーションバー2a,2bの捩れによって、該トーションバー2a,2bの軸心となる第1軸X1の周りに揺動可能となっている。   Specifically, the movable portion 9 is formed in a rectangular frame shape and is provided so as to surround the periphery of the reflecting portion 1. And the front-end | tip part of each torsion bar 2a, 2b extended from the reflection part base | substrate 1a is connected with the inner peripheral part of the movable part 9. As shown in FIG. As a result, the reflecting portion 1 is connected to the movable portion 9 and can swing around the first axis X1 that is the axis of the torsion bars 2a and 2b by twisting the torsion bars 2a and 2b. Yes.

また、可動部9には、外側圧電アクチュエータ101,102によって、当該可動部9が第2軸X2の軸周りに揺動するときに、当該揺動に応じて屈曲変形する検知用カンチレバー91,92が設けられている。詳細には、検知用カンチレバー91,92は、その長手方向が、第2軸X2の軸方向に対して直交するように形成されている。このとき、検知用カンチレバー91,92は、第1軸X1の軸に平行な方向において、外側圧電アクチュエータ101,102と可動部9とが連結されている連結部側に当該検知用カンチレバー91,92の基端91a,92aがあり、該基端91a,92aに対して、当該連結部とは反対側に当該検知用カンチレバー91,92の自由端91b,92bが設けられている。   In addition, when the movable portion 9 swings around the second axis X2 by the outer piezoelectric actuators 101 and 102, the movable cantilever 91 and 92 for detection are bent and deformed in response to the swing. Is provided. Specifically, the detection cantilevers 91 and 92 are formed so that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the axial direction of the second axis X2. At this time, the detection cantilevers 91 and 92 are connected to the connecting portion where the outer piezoelectric actuators 101 and 102 and the movable portion 9 are connected in the direction parallel to the axis of the first axis X1. The base ends 91a and 92a are provided, and the free ends 91b and 92b of the detection cantilevers 91 and 92 are provided on the side opposite to the connection portion with respect to the base ends 91a and 92a.

また、検知用カンチレバー91,92は、第1軸X1の軸方向において、その基端91a,92aが、第2軸X2よりも当該検知用カンチレバー91,92の自由端91b,92b側に位置するように形成されている。   Further, the detection cantilevers 91 and 92 have their base ends 91a and 92a positioned closer to the free ends 91b and 92b of the detection cantilevers 91 and 92 than the second axis X2 in the axial direction of the first axis X1. It is formed as follows.

本実施形態においては、第2軸X2は、第1軸X1の軸方向において、可動部9の中央に位置している。このため、検知用カンチレバー91,92の基端91a,92aは、可動部9の中央よりも、やや自由端91b,92b側に位置するように形成されている。   In the present embodiment, the second axis X2 is located at the center of the movable portion 9 in the axial direction of the first axis X1. For this reason, the base ends 91 a and 92 a of the detection cantilevers 91 and 92 are formed so as to be located slightly on the free ends 91 b and 92 b side from the center of the movable portion 9.

また、検知用カンチレバー91,92は、その自由端91b,92b側が、基端91a,92a側よりも重くなるように形成されている。詳細には、自由端91b,92b側の厚みが、基端91a,92a側に比べて厚くなるように肉厚部91c,92cが形成されている(図2及び図3参照)。   The detection cantilevers 91 and 92 are formed such that the free ends 91b and 92b are heavier than the base ends 91a and 92a. Specifically, the thick portions 91c and 92c are formed so that the thickness on the free ends 91b and 92b side is thicker than that on the base ends 91a and 92a side (see FIGS. 2 and 3).

反射部1を可動部9に対して揺動させる内側圧電アクチュエータ81,82は、各々が半円弧形状に形成され、互いに反射部1を囲むように空隙を隔てて配置されている。内側圧電アクチュエータ81,82は、各々の一方の端部が一方のトーションバー2aを挟んで対向して配置され、各々の他方の端部が他方のトーションバー2bを挟んで対向して配置されている。各内側圧電アクチュエータ81,82は、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された圧電カンチレバーにより構成されている。これにより、各内側圧電アクチュエータ81,82が圧電駆動によって屈曲変形することで、トーションバー2a,2bに捩れが生じる。   The inner piezoelectric actuators 81 and 82 that swing the reflecting portion 1 with respect to the movable portion 9 are each formed in a semicircular arc shape, and are disposed with a gap so as to surround the reflecting portion 1. The inner piezoelectric actuators 81 and 82 are arranged such that one end of each is opposed to sandwich one torsion bar 2a, and the other end of each is opposed to sandwich the other torsion bar 2b. Yes. Each of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 is configured by a piezoelectric cantilever configured to bend and deform by piezoelectric driving. As a result, the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are bent and deformed by the piezoelectric drive, whereby the torsion bars 2a and 2b are twisted.

支持基体11は方形枠状に形成され、可動部9の周囲を囲むように設けられている。そして、反射部1及び可動部9を支持基体11に対して揺動させる一対の外側圧電アクチュエータ101,102が、支持基体11の内周部と可動部9の外周部との間で、可動部9を挟んで第2軸X2の方向に対向するようにして配置されており、これらの外側圧電アクチュエータ101,102を介して、可動部9が支持基体11に支持されている。   The support base 11 is formed in a rectangular frame shape and is provided so as to surround the periphery of the movable portion 9. A pair of outer piezoelectric actuators 101 and 102 that swing the reflecting portion 1 and the movable portion 9 with respect to the support base 11 are provided between the inner peripheral portion of the support base 11 and the outer peripheral portion of the movable portion 9. The movable portion 9 is supported by the support base 11 via the outer piezoelectric actuators 101 and 102 via the outer piezoelectric actuators 101 and 102.

各外側圧電アクチュエータ101,102は、圧電駆動によって屈曲変形するように各々構成された複数(図示例では4つ)の圧電カンチレバー31〜34を連結して構成されている。この場合、各外側圧電アクチュエータ101,102を構成する複数の圧電カンチレバー31〜34は、支持基体11の内周部と可動部9の外周部との間で、第2軸X2と直交する方向に延在して、第2軸X2の方向に間隔を存して並ぶように配置されると共に、その各圧電カンチレバー31〜34が隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。従って、各外側圧電アクチュエータ101,102は、第2軸X2と直交する方向を振幅方向として蛇行するようにして延在している。   Each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 is configured by connecting a plurality of (four in the illustrated example) piezoelectric cantilevers 31 to 34 each configured to bend and deform by piezoelectric driving. In this case, the plurality of piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting the respective outer piezoelectric actuators 101 and 102 are arranged in a direction perpendicular to the second axis X2 between the inner peripheral portion of the support base 11 and the outer peripheral portion of the movable portion 9. The piezoelectric cantilevers 31 to 34 are connected so as to be folded with respect to the adjacent piezoelectric cantilevers while extending and arranged so as to be aligned in the direction of the second axis X2. Therefore, each outer piezoelectric actuator 101, 102 extends so as to meander with the direction orthogonal to the second axis X2 as the amplitude direction.

そして、各外側圧電アクチュエータ101,102の一端部(最も支持基体11寄りの圧電カンチレバー34の基端部)が、支持基体11の内周部に連結されると共に、他端部(最も可動部9寄りの圧電カンチレバー31の先端部)が、可動部9の外周部に連結されている。   One end of each outer piezoelectric actuator 101, 102 (the base end of the piezoelectric cantilever 34 closest to the support base 11) is connected to the inner periphery of the support base 11, and the other end (most movable part 9). A distal end portion of the piezoelectric cantilever 31 on the side is connected to the outer peripheral portion of the movable portion 9.

これにより、可動部9が、外側圧電アクチュエータ101,102を介して支持基体11に支持されると共に、各外側圧電アクチュエータ101,102を構成する圧電カンチレバー31〜34の屈曲変形によって支持基体11に対して第2軸X2の周りに揺動可能となっている。   As a result, the movable portion 9 is supported by the support base 11 via the outer piezoelectric actuators 101 and 102, and the support base 11 is deformed by bending deformation of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting the outer piezoelectric actuators 101 and 102. Thus, it can swing around the second axis X2.

以降の説明では、各外側圧電アクチュエータ101,102を構成する圧電カンチレバー31〜34を各々、可動部9側から順番に1番目、2番目、3番目、4番目の圧電カンチレバーと規定する。また、圧電カンチレバー31,33を奇数番目の圧電カンチレバー、圧電カンチレバー32,34を偶数番目の圧電カンチレバーということがある。   In the following description, the piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are respectively defined as the first, second, third, and fourth piezoelectric cantilevers in order from the movable portion 9 side. The piezoelectric cantilevers 31 and 33 may be referred to as odd-numbered piezoelectric cantilevers, and the piezoelectric cantilevers 32 and 34 may be referred to as even-numbered piezoelectric cantilevers.

なお、図示例の光偏向器A1では、各外側圧電アクチュエータ101,102を構成する圧電カンチレバー31〜34の個数は4個であるが、より多くの圧電カンチレバーにより各外側圧電アクチュエータ101,102を構成するようにしてもよいことはもちろんである。   In the illustrated optical deflector A1, the number of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 is four. However, the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are composed of more piezoelectric cantilevers. Of course, you may do it.

内側圧電アクチュエータ81,82の各々と、外側圧電アクチュエータ101,102を構成する圧電カンチレバー31〜34の各々と、検知用カンチレバー91,92の各々とは、図3に模式的な断面図で示すように、起歪体(カンチレバー本体)としての支持体4の層上に下部電極5、圧電体6及び上部電極7の層を積層した構造の圧電カンチレバーである。   Each of the inner piezoelectric actuators 81 and 82, each of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting the outer piezoelectric actuators 101 and 102, and each of the detection cantilevers 91 and 92 is shown in a schematic sectional view in FIG. Further, the piezoelectric cantilever has a structure in which a layer of a lower electrode 5, a piezoelectric body 6, and an upper electrode 7 is laminated on a layer of a support body 4 as a strain generating body (cantilever body).

このうち内側圧電アクチュエータ81,82の各々と、外側圧電アクチュエータ101,102を構成する圧電カンチレバー31〜34の各々とは、下部電極5と上部電極7との間で圧電体6に駆動電圧を印加することで、圧電体6と共に支持体4が屈曲変形するようになっている。また、検知用カンチレバー91,92は、その支持体4及び圧電体6が屈曲変形することで、当該屈曲変形に応じた電圧が、当該圧電体6から出力されるようになっている。   Among these, each of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 and each of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 constituting the outer piezoelectric actuators 101 and 102 apply a driving voltage to the piezoelectric body 6 between the lower electrode 5 and the upper electrode 7. By doing so, the support body 4 is bent and deformed together with the piezoelectric body 6. Further, the detection cantilevers 91 and 92 are configured such that a voltage corresponding to the bending deformation is output from the piezoelectric body 6 when the support body 4 and the piezoelectric body 6 are bent and deformed.

以降の説明では、圧電カンチレバー31〜34に配置された圧電体6を、駆動用圧電体61と称し、検知用カンチレバー91,92に配置された圧電体6を、検知用圧電体62と称する。   In the following description, the piezoelectric body 6 disposed in the piezoelectric cantilevers 31 to 34 is referred to as a driving piezoelectric body 61, and the piezoelectric body 6 disposed in the detection cantilevers 91 and 92 is referred to as a detection piezoelectric body 62.

上記外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34のうち隣合う圧電カンチレバーの連結部は、その隣合う圧電カンチレバーの各々の支持体4を一体に連結した部分となっており、その連結部には、圧電体6及び上部電極7の層は設けられていない。   The connecting portions of the adjacent piezoelectric cantilevers among the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are portions where the supporting bodies 4 of the adjacent piezoelectric cantilevers are integrally connected, The layers of the piezoelectric body 6 and the upper electrode 7 are not provided.

支持基体11上には、10個の電極パッド121〜126,131,132,141,142が設けられている。   On the support base 11, ten electrode pads 121 to 126, 131, 132, 141, 142 are provided.

これらの電極パッド121〜126,131,132,141,142のうち、2つの電極パッド131,132が、基準電位点となる電極パッド(以下、「下部電極パッド」という)である。   Of these electrode pads 121 to 126, 131, 132, 141, 142, two electrode pads 131, 132 are electrode pads that serve as reference potential points (hereinafter referred to as “lower electrode pads”).

また、以降の説明では、下部電極パッド131,132以外の8つの電極パッド121〜126,141,142を、上部電極パッドということがある。   In the following description, the eight electrode pads 121 to 126, 141, and 142 other than the lower electrode pads 131 and 132 may be referred to as upper electrode pads.

8つの上部電極パッド121〜126,141,142は、内側圧電アクチュエータ81,82及び外側圧電アクチュエータ101,102を圧電駆動するための6つの上部電極パッド(以下、「駆動電極パッド」という)121〜126と、検知用カンチレバー91,92の屈曲変形に応じて当該検知用カンチレバー91,92から出力される電圧を取得するための2つの上部電極パッド(以下、「検知電極パッド」という)141,142とからなる。   The eight upper electrode pads 121 to 126, 141, and 142 are six upper electrode pads (hereinafter referred to as “drive electrode pads”) 121 to piezoelectrically drive the inner piezoelectric actuators 81 and 82 and the outer piezoelectric actuators 101 and 102. 126 and two upper electrode pads (hereinafter referred to as “detection electrode pads”) 141 and 142 for acquiring a voltage output from the detection cantilevers 91 and 92 according to the bending deformation of the detection cantilevers 91 and 92. It consists of.

駆動電極パッド121は、内側圧電アクチュエータ81の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。駆動電極パッド122は、内側圧電アクチュエータ82の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。   The drive electrode pad 121 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the inner piezoelectric actuator 81. The drive electrode pad 122 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the inner piezoelectric actuator 82.

駆動電極パッド123は、外側圧電アクチュエータ101の奇数番目の圧電カンチレバー31,33の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。駆動電極パッド124は、外側圧電アクチュエータ101の偶数番目の圧電カンチレバー32,34の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。   The drive electrode pad 123 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 of the outer piezoelectric actuator 101. The drive electrode pad 124 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of the outer piezoelectric actuator 101.

駆動電極パッド125は、外側圧電アクチュエータ102の奇数番目の圧電カンチレバー31,33の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。駆動電極パッド126は、外側圧電アクチュエータ102の偶数番目の圧電カンチレバー32,34の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。   The drive electrode pad 125 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 of the outer piezoelectric actuator 102. The drive electrode pad 126 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of the outer piezoelectric actuator 102.

検知電極パッド141は、検知用カンチレバー91の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)から出力される電圧を取得するための上部電極パッドである。検知電極パッド142は、検知用カンチレバー92の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)から出力される電圧を取得するための上部電極パッドである。   The detection electrode pad 141 is an upper electrode pad for acquiring a voltage output from the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilever 91. The detection electrode pad 142 is an upper electrode pad for acquiring a voltage output from the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilever 92.

下部電極パッド131は、上部電極パッド121,123,124,141に対して共通の下部電極パッドである。下部電極パッド132は、上部電極パッド122,125,126,142に対して共通の下部電極パッドである。   The lower electrode pad 131 is a lower electrode pad common to the upper electrode pads 121, 123, 124, and 141. The lower electrode pad 132 is a common lower electrode pad for the upper electrode pads 122, 125, 126, and 142.

下部電極5と下部電極パッド131,132とは、支持体4を構成する半導体基板(例えばシリコン基板)上の金属薄膜(本実施形態では2層の金属薄膜。以下、下部電極層ということがある)を、半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば、1層目(下層)にはチタン(Ti)を用い、2層目(上層)には白金(Pt)が用いられる。   The lower electrode 5 and the lower electrode pads 131 and 132 are a metal thin film (in this embodiment, two metal thin films; hereinafter referred to as a lower electrode layer) on a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) constituting the support 4. ) Is processed by using a semiconductor planar process. As a material of the metal thin film, for example, titanium (Ti) is used for the first layer (lower layer), and platinum (Pt) is used for the second layer (upper layer).

各内側圧電アクチュエータ81,82(圧電カンチレバー)の下部電極5は、該内側圧電アクチュエータ81,82の支持体4上のほぼ全面に形成されている。各外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34の下部電極5は、各々、支持体4(直線部(各圧電カンチレバー31〜34が延在する部分)と連結部とを合わせた全体)上のほぼ全面に形成されている。各検知用カンチレバー91,92の下部電極5は、各々、その支持体4上のほぼ全面に形成されている。   The lower electrodes 5 of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 (piezoelectric cantilevers) are formed on almost the entire surface of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 on the support 4. The lower electrodes 5 of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are respectively on the support body 4 (the whole of the linear portion (the portion where each piezoelectric cantilever 31 to 34 extends) and the connecting portion are combined). It is formed on almost the entire surface. The lower electrodes 5 of the detection cantilevers 91 and 92 are formed on substantially the entire surface of the support 4.

そして、下部電極パッド131,132は、支持基体11上及び可動部9上に形成された下部電極層を介して、各々、内側圧電アクチュエータ81,82の下部電極5、外側圧電アクチュエータ101,102の下部電極5、及び検知用カンチレバー91,92の下部電極5に導通される。   The lower electrode pads 131 and 132 are respectively connected to the lower electrode 5 of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 and the outer piezoelectric actuators 101 and 102 via lower electrode layers formed on the support base 11 and the movable portion 9. Conduction is conducted to the lower electrode 5 and the lower electrodes 5 of the detection cantilevers 91 and 92.

各内側圧電アクチュエータ81,82(圧電カンチレバー)、各外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34、及び各検知用カンチレバー91,92の各々の圧電体6は、半導体プレーナプロセスを用いて、下部電極層上の1層の圧電膜(以下、圧電体層ということがある)を形状加工することにより、各々の圧電カンチレバーの下部電極5上に互いに分離して形成されている。この圧電膜の材料としては、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が用いられる。   The inner piezoelectric actuators 81 and 82 (piezoelectric cantilevers), the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102, and the piezoelectric bodies 6 of the detection cantilevers 91 and 92 are formed using a semiconductor planar process. By forming a single piezoelectric film (hereinafter sometimes referred to as a piezoelectric layer) on the electrode layer, the piezoelectric films are formed separately on the lower electrode 5 of each piezoelectric cantilever. As a material of this piezoelectric film, for example, lead zirconate titanate (PZT) which is a piezoelectric material is used.

この場合、各内側圧電アクチュエータ81,82の圧電体6は、各内側圧電アクチュエータ81,82毎に、下部電極5上のほぼ全面に形成されている。また、各外側圧電アクチュエータ101,102の圧電体6(詳細には、駆動用圧電体61)は、各圧電カンチレバー31〜34の延在部分(直線部)において、下部電極5上のほぼ全面に形成されている。また、各検知用カンチレバー91,92の圧電体6(詳細には、検知用圧電体62)は、当該検知用カンチレバー91,92の下部電極5上のほぼ全面に形成されている。   In this case, the piezoelectric body 6 of each of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 is formed on almost the entire surface of the lower electrode 5 for each of the inner piezoelectric actuators 81 and 82. In addition, the piezoelectric body 6 (specifically, the driving piezoelectric body 61) of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 is disposed on almost the entire surface of the lower electrode 5 in the extending portion (straight portion) of each piezoelectric cantilever 31-34. Is formed. The piezoelectric bodies 6 (specifically, the detection piezoelectric bodies 62) of the detection cantilevers 91 and 92 are formed on substantially the entire surface of the lower electrode 5 of the detection cantilevers 91 and 92.

各上部電極7と、上部電極パッド121〜126,141,142と、これらを導通する上部電極配線(図示せず)は、半導体プレーナプロセスを用いて、圧電体層上の金属薄膜(本実施形態では1層の金属薄膜。以下、上部電極層ということがある)を形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば白金(Pt)又は金(Au)が用いられる。   Each upper electrode 7, upper electrode pads 121 to 126, 141, and 142, and upper electrode wiring (not shown) that conducts them are formed using a metal thin film (this embodiment) on the piezoelectric layer using a semiconductor planar process. Then, a single metal thin film (hereinafter sometimes referred to as an upper electrode layer) is formed by shape processing. For example, platinum (Pt) or gold (Au) is used as the material of the metal thin film.

この場合、内側圧電アクチュエータ81,82の上部電極7は、各圧電カンチレバー毎に、圧電体6上のほぼ全面に形成されている。外側圧電アクチュエータ101,102の上部電極7は、各圧電カンチレバー毎に、圧電体6上のほぼ全面に形成されている。各検知用カンチレバー91,92の上部電極7は、当該検知用カンチレバー91,92の圧電体6上のほぼ全面に形成されている。   In this case, the upper electrodes 7 of the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are formed on almost the entire surface of the piezoelectric body 6 for each piezoelectric cantilever. The upper electrodes 7 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are formed on almost the entire surface of the piezoelectric body 6 for each piezoelectric cantilever. The upper electrodes 7 of the detection cantilevers 91 and 92 are formed on almost the entire surface of the piezoelectric can 6 of the detection cantilevers 91 and 92.

そして、駆動電極パッド121,122は、各々、内側圧電アクチュエータ81の上部電極7、内側圧電アクチュエータ82の上部電極7に、上部電極配線(図示せず)を介して導通される。   The drive electrode pads 121 and 122 are electrically connected to the upper electrode 7 of the inner piezoelectric actuator 81 and the upper electrode 7 of the inner piezoelectric actuator 82 via upper electrode wiring (not shown), respectively.

また、駆動電極パッド123〜126は、各々、外側圧電アクチュエータ101の奇数番目の圧電カンチレバー31,33の上部電極7、外側圧電アクチュエータ101の偶数番目の圧電カンチレバー32,34の上部電極7、外側圧電アクチュエータ102の奇数番目の圧電カンチレバー31,33の上部電極7、及び外側圧電アクチュエータ102の偶数番目の圧電カンチレバー32,34の上部電極7の各々に、上部電極配線(図示せず)を介して導通される。   Further, the drive electrode pads 123 to 126 are respectively the upper electrodes 7 of the odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 of the outer piezoelectric actuator 101, the upper electrodes 7 of the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of the outer piezoelectric actuator 101, and the outer piezoelectric. The upper electrode 7 of the odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 of the actuator 102 and the upper electrode 7 of the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of the outer piezoelectric actuator 102 are electrically connected to each other via an upper electrode wiring (not shown). Is done.

また、検知電極パッド141,142は、各々、検知用カンチレバー91の上部電極7、検知用カンチレバー92の上部電極7に、上部電極配線(図示せず)を介して導通される。   The detection electrode pads 141 and 142 are electrically connected to the upper electrode 7 of the detection cantilever 91 and the upper electrode 7 of the detection cantilever 92 via an upper electrode wiring (not shown).

反射部1の反射面1bは、半導体プレーナプロセスを用いて、反射部基体1a上の金属薄膜(本実施形態では1層の金属薄膜)を形状加工して形成されている。その金属薄膜の材料としては、例えば、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)等が用いられる。   The reflecting surface 1b of the reflecting portion 1 is formed by processing a metal thin film (one metal thin film in this embodiment) on the reflecting portion base 1a using a semiconductor planar process. As the material of the metal thin film, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), aluminum (Al), or the like is used.

また、反射部基体1aと、トーションバー2a,2bと、支持体4と、可動部9と、支持基体11とは、複数の層から構成される半導体基板(シリコン基板)を形状加工することにより一体的に形成されている。半導体基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術又はドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びMEMSプロセスが用いられる。   Further, the reflecting portion base 1a, the torsion bars 2a and 2b, the support 4, the movable portion 9, and the supporting base 11 are formed by processing a semiconductor substrate (silicon substrate) composed of a plurality of layers. It is integrally formed. As a technique for processing a shape of a semiconductor substrate, a semiconductor planar process and a MEMS process using a photolithography technique or a dry etching technique are used.

また、可動部9の検知用カンチレバー91,92に設けられた肉厚部91c,92cは、当該検知用カンチレバー91,92の支持体4の下部電極5等が設けられる面とは反対側の面から、その面の法線方向に向かって突出して設けられている(図2及び図3参照)。この肉厚部91c,92cは、シリコン基板を形状加工するときに形成される。   Further, the thick portions 91c and 92c provided on the detection cantilevers 91 and 92 of the movable portion 9 are surfaces opposite to the surfaces on which the lower electrodes 5 and the like of the support 4 of the detection cantilevers 91 and 92 are provided. From, it protrudes toward the normal direction of the surface (refer to Drawing 2 and Drawing 3). The thick portions 91c and 92c are formed when the silicon substrate is processed.

更に、光偏向器A1は、反射部1の揺動(偏向及び走査)を制御する制御回路(図示省略)に接続されている。制御回路は、CPU、プロセッサ、記憶装置等を含む電子回路ユニットである。制御回路は、内側圧電アクチュエータ81,82及び外側圧電アクチュエータ101,102に印加する駆動電圧を制御する。   Further, the optical deflector A1 is connected to a control circuit (not shown) that controls the swinging (deflection and scanning) of the reflection unit 1. The control circuit is an electronic circuit unit including a CPU, a processor, a storage device, and the like. The control circuit controls drive voltages applied to the inner piezoelectric actuators 81 and 82 and the outer piezoelectric actuators 101 and 102.

制御回路は、検知用カンチレバー91,92の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)から出力された電圧を検知する。そして、制御回路は、当該検知した電圧に基づいて、可動部9の支持基体11に対する揺動が目標となる揺動となるように(すなわち、反射部1の第2軸X2周りの偏向角が、目標となる偏向角となるように)、外側圧電アクチュエータ101,102に印加する駆動電圧をフィードバック制御する。   The control circuit detects the voltage output from the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilevers 91 and 92. Based on the detected voltage, the control circuit so that the swing of the movable portion 9 with respect to the support base 11 becomes a target swing (that is, the deflection angle of the reflecting portion 1 around the second axis X2 is The drive voltage applied to the outer piezoelectric actuators 101 and 102 is feedback controlled so that the target deflection angle is obtained.

本実施形態において、反射部1、トーションバー2a,2b、内側圧電アクチュエータ81,82、及び可動部9が、本発明におけるミラー部を構成している。外側圧電アクチュエータ101,102が、本発明における「圧電アクチュエータ」に相当する。外側圧電アクチュエータ101,102の各圧電カンチレバー31〜34の支持体4が、本発明における「支持体」に相当する。第2軸X2が、本発明における「所定の軸」に相当する。   In the present embodiment, the reflecting portion 1, the torsion bars 2a and 2b, the inner piezoelectric actuators 81 and 82, and the movable portion 9 constitute a mirror portion in the present invention. The outer piezoelectric actuators 101 and 102 correspond to “piezoelectric actuators” in the present invention. The support 4 of each of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 corresponds to the “support” in the present invention. The second axis X2 corresponds to the “predetermined axis” in the present invention.

次に、本実施形態の光偏向器A1の作動について説明する。   Next, the operation of the optical deflector A1 of this embodiment will be described.

光偏向器A1は、例えば、電子写真の画像形成装置又は走査型ディスプレイ等の画像表示装置に備えられ、反射部1に入射する光を、画像投影面等に対して偏向及び走査する。   The optical deflector A1 is provided in an image display apparatus such as an electrophotographic image forming apparatus or a scanning display, for example, and deflects and scans light incident on the reflection unit 1 with respect to an image projection surface or the like.

この場合、内側圧電アクチュエータ81,82を圧電駆動することで反射部1の第1軸X1周りの揺動が行われ、外側圧電アクチュエータ101,102を圧電駆動することで反射部1(もしくは、可動部9)の第2軸X2周りの揺動が行われる。反射部1の第1軸X1周りの揺動と、第2軸X2周りの揺動とは、各々、例えば水平方向の偏向及び走査、垂直方向の偏向及び走査のための揺動である。   In this case, the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are piezoelectrically driven to swing the reflecting portion 1 around the first axis X1, and the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are piezoelectrically driven to reflect the reflecting portion 1 (or moveable). Part 9) is swung around the second axis X2. The swinging around the first axis X1 and the swinging around the second axis X2 of the reflecting unit 1 are, for example, swinging for horizontal deflection and scanning, vertical deflection and scanning, respectively.

反射部1の第1軸X1周りの揺動は、以下のように行われる。すなわち、制御回路は、内側圧電アクチュエータ81の上部電極7と下部電極5との間に第1駆動電圧を印加すると共に、内側圧電アクチュエータ82の上部電極7と下部電極5との間に第2駆動電圧を印加する。この場合、第1駆動電圧と第2駆動電圧とは、互いに逆位相、或いは位相のずれた所定周波数の交流電圧(例えば正弦波形)である。   The reflection unit 1 is swung around the first axis X1 as follows. In other words, the control circuit applies a first drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the inner piezoelectric actuator 81 and performs a second drive between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the inner piezoelectric actuator 82. Apply voltage. In this case, the first drive voltage and the second drive voltage are alternating voltages (for example, sine waveforms) having a predetermined frequency that are opposite in phase or shifted in phase.

これにより、内側圧電アクチュエータ81,82が、互いに逆方向に屈曲変形するように圧電駆動される。これらの屈曲変形により、トーションバー2a,2bの捩れ変形が発生する。ひいては、反射部1は、第1軸X1周りに揺動する。これにより、第1軸X1周りでの光の偏向及び走査が行われる。   As a result, the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are piezoelectrically driven so as to bend and deform in opposite directions. These bending deformations cause torsional deformation of the torsion bars 2a and 2b. As a result, the reflecting portion 1 swings around the first axis X1. As a result, light deflection and scanning around the first axis X1 are performed.

本実施形態においては、内側圧電アクチュエータ81,82を含む反射部1の機械的な共振周波数付近の周波数の電圧信号を、内側圧電アクチュエータ81,82に印加して共振駆動させている。   In the present embodiment, a voltage signal having a frequency near the mechanical resonance frequency of the reflector 1 including the inner piezoelectric actuators 81 and 82 is applied to the inner piezoelectric actuators 81 and 82 for resonance driving.

反射部1(もしくは可動部9)の第2軸X2周りの揺動は、次のように行われる。制御回路は、外側圧電アクチュエータ101,102の各々の偶数番目の圧電カンチレバー32,34を圧電駆動するための第3駆動電圧を出力すると共に、外側圧電アクチュエータ101,102の各々の奇数番目の圧電カンチレバー31,33を圧電駆動するための第4駆動電圧を出力する。ここで、第4駆動電圧は、第3駆動電圧の波形の逆位相の波形の電圧信号である。   The reflection unit 1 (or the movable unit 9) swings around the second axis X2 as follows. The control circuit outputs a third drive voltage for piezoelectrically driving the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102, and also outputs the odd-numbered piezoelectric cantilevers of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102. A fourth drive voltage for piezoelectrically driving 31 and 33 is output. Here, the fourth drive voltage is a voltage signal having a waveform having an opposite phase to the waveform of the third drive voltage.

このとき、制御回路は、外側圧電アクチュエータ101,102の各々の偶数番目の圧電カンチレバー32,34の各々の下部電極5と上部電極7との間に、第3駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー32,34を圧電駆動して屈曲変形させる。同時に、制御回路は、外側圧電アクチュエータ101,102の各々の奇数番目の圧電カンチレバー31,33の各々の下部電極5と上部電極7との間に、第4駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー31,33を圧電駆動して屈曲変形させる。   At this time, the control circuit applies a third drive voltage between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 of each of the even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102, thereby The piezoelectric cantilevers 32 and 34 are bent and deformed by piezoelectric driving. At the same time, the control circuit applies a fourth drive voltage between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 of each of the odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102, thereby The cantilevers 31 and 33 are piezoelectrically driven to bend and deform.

これにより、圧電カンチレバー34の先端部(可動部9との連結部分)と、圧電カンチレバー32の先端部(圧電カンチレバー33との連結部分)とが、各々の圧電カンチレバー32,34の基端部に対して同じ向きに変位するように、偶数番目の圧電カンチレバー32,34が屈曲変形する。圧電カンチレバー33の先端部(圧電カンチレバー34との連結部分)と、圧電カンチレバー31の先端部(圧電カンチレバー32との連結部分)とが、各々の圧電カンチレバー31,33の基端部に対して、圧電カンチレバー32,34の場合と逆向きに変位するように、奇数番目の圧電カンチレバー31,33が屈曲変形する。これにより、外側圧電アクチュエータ101,102では、各圧電カンチレバー31〜34の屈曲変形の大きさを累積した大きさの角度変位が発生する。   As a result, the distal end portion of the piezoelectric cantilever 34 (connecting portion with the movable portion 9) and the distal end portion of the piezoelectric cantilever 32 (connecting portion with the piezoelectric cantilever 33) are located at the base end portion of each piezoelectric cantilever 32, 34. The even-numbered piezoelectric cantilevers 32 and 34 are bent and deformed so as to be displaced in the same direction. The distal end portion of the piezoelectric cantilever 33 (connection portion with the piezoelectric cantilever 34) and the distal end portion of the piezoelectric cantilever 31 (connection portion with the piezoelectric cantilever 32) are relative to the base end portions of the piezoelectric cantilevers 31 and 33, respectively. The odd-numbered piezoelectric cantilevers 31 and 33 are bent and deformed so as to be displaced in the direction opposite to that of the piezoelectric cantilevers 32 and 34. Thereby, in the outer piezoelectric actuators 101 and 102, an angular displacement having a magnitude obtained by accumulating the magnitudes of the bending deformations of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 is generated.

以上のような外側圧電アクチュエータ101,102の作動により、反射部1が第2軸X2の周りに揺動する。詳細には、第3駆動電圧及び第4駆動電圧の波形に概ね追従するような波形で、反射部1の偏向角(揺動量)が変化する。   By the operation of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 as described above, the reflecting portion 1 swings around the second axis X2. Specifically, the deflection angle (swing amount) of the reflecting portion 1 changes in a waveform that substantially follows the waveforms of the third drive voltage and the fourth drive voltage.

このとき、外側圧電アクチュエータ101,102には、駆動電圧として外側圧電アクチュエータ101,102を含む可動部9の機械的な共振周波数付近の周波数の電圧信号を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。   At this time, the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are driven to resonate by applying a voltage signal having a frequency near the mechanical resonance frequency of the movable portion 9 including the outer piezoelectric actuators 101 and 102 as a drive voltage, thereby increasing the driving voltage. Optical scanning can be performed at a deflection angle.

また、外側圧電アクチュエータ101,102は、各圧電カンチレバー31〜34の屈曲変形の大きさを累積するように構成されているので、光偏向器A1の機械的な共振周波数ではない非共振周波数の電圧信号を印加した場合であっても、充分に、光走査可能な偏向角を得ることができる。   Further, since the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are configured to accumulate the magnitude of the bending deformation of each piezoelectric cantilever 31 to 34, the voltage of the non-resonant frequency that is not the mechanical resonant frequency of the optical deflector A1. Even when a signal is applied, a deflection angle capable of optical scanning can be obtained sufficiently.

また、可動部9を第2軸X2周りに揺動する場合には、上述したように周期性を有する電圧信号を印加する必要はなく、直流の電圧信号を印加してもよい。この場合、圧電カンチレバー31〜34で発生する屈曲変形の大きさは、直流電圧の大きさに応じて線形的に変化する。従って、例えば周期性を有する電圧信号を印加して圧電カンチレバーを共振駆動させる場合と異なり、直流電圧の大きさを制御することで外側圧電アクチュエータ101,102から任意の出力を得ることができる。   Further, when the movable part 9 is swung around the second axis X2, it is not necessary to apply a voltage signal having periodicity as described above, and a DC voltage signal may be applied. In this case, the magnitude of bending deformation generated in the piezoelectric cantilevers 31 to 34 changes linearly according to the magnitude of the DC voltage. Therefore, for example, unlike the case where the piezoelectric cantilever is driven by resonance by applying a voltage signal having periodicity, an arbitrary output can be obtained from the outer piezoelectric actuators 101 and 102 by controlling the magnitude of the DC voltage.

このように、光偏向器A1では、第2軸X2周りに揺動する場合には、駆動電圧として印加した直流電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。   Thus, in the optical deflector A1, when swinging around the second axis X2, the deflection angle can be controlled linearly in accordance with the magnitude of the DC voltage applied as the drive voltage. An arbitrary deflection angle can be obtained at a speed of.

なお、本実施形態の光偏向器A1においては、反射部1を第1軸X1周りの揺動させるときに印加する第1駆動電圧及び第2駆動電圧の周波数は30[kHz]である。また、反射部1(もしくは、可動部9)を第2軸X2周りの揺動させるときに印加する第3駆動電圧及び第4駆動電圧の周波数は60[Hz]である。   In the optical deflector A1 of the present embodiment, the frequency of the first drive voltage and the second drive voltage applied when the reflecting unit 1 is swung around the first axis X1 is 30 [kHz]. The frequency of the third drive voltage and the fourth drive voltage applied when the reflecting portion 1 (or the movable portion 9) is swung around the second axis X2 is 60 [Hz].

このように、外側圧電アクチュエータ101,102によって、反射部1(もしくは可動部9)が第2軸X2周りに揺動しているとき、当該揺動に応じて、検知用カンチレバー91,92が屈曲変形する。この屈曲変形に伴って、当該検知用カンチレバー91,92の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)が屈曲変形し、当該検知用カンチレバー91,92が図2の矢印で示される方向に振動する。従って、検知用カンチレバー91,92の検知用圧電体62から、反射部1(もしくは可動部9)の揺動に応じた電圧信号(検知電圧)が出力される。   As described above, when the reflecting portion 1 (or the movable portion 9) is swung around the second axis X2 by the outer piezoelectric actuators 101 and 102, the detection cantilevers 91 and 92 bend according to the swing. Deform. With this bending deformation, the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilevers 91 and 92 is bent and deformed, and the detection cantilevers 91 and 92 vibrate in the direction indicated by the arrow in FIG. To do. Accordingly, a voltage signal (detection voltage) corresponding to the swing of the reflecting portion 1 (or the movable portion 9) is output from the detecting piezoelectric body 62 of the detecting cantilevers 91 and 92.

このとき、検知用圧電体62は、外側圧電アクチュエータ101,102に設けられるものではないので、各圧電カンチレバー31〜34上に占める圧電体6(すなわち、駆動用圧電体61)の面積は減少しない。これにより、各圧電カンチレバー31〜34の屈曲変形が小さくなることを抑制し、ひいては、光偏向器A1の偏向角の低下を抑制できる。   At this time, since the detecting piezoelectric body 62 is not provided in the outer piezoelectric actuators 101 and 102, the area of the piezoelectric body 6 (that is, the driving piezoelectric body 61) occupying on each of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 does not decrease. . Thereby, it can suppress that the bending deformation of each piezoelectric cantilever 31-34 becomes small, and can suppress the fall of the deflection angle of optical deflector A1 by extension.

更に、駆動用圧電体61を支持する圧電カンチレバー31〜34とは異なる検知用カンチレバー91,92に検知用圧電体62が配置されている。このため、検知用圧電体62から出力される検知電圧が、当該検知電圧とノイズ成分とを判別できる大きさとなるように、検知用カンチレバー91,92及び当該検知用圧電体62の大きさ(面積)を調整することが可能となり、光偏向器A1の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection piezoelectric body 62 is disposed on detection cantilevers 91 and 92 different from the piezoelectric cantilevers 31 to 34 that support the drive piezoelectric body 61. For this reason, the size (area) of the detection cantilevers 91 and 92 and the detection piezoelectric body 62 is set so that the detection voltage output from the detection piezoelectric body 62 can be distinguished from the detection voltage and the noise component. ) Can be adjusted, and the deflection angle of the optical deflector A1 can be accurately detected.

また、検知用カンチレバー91,92は、その自由端91b,92b側が、基端91a,92a側よりも厚くなるように形成されている。これにより、検知用カンチレバー91,92において、自由端91b,92b側が基端91a,92a側よりも重い。検知用カンチレバー91,92は、その基端91a,92a側を基点として自由端91b,92b側が動くので、自由端91b,92bが重いほど当該検知用カンチレバー91,92の屈曲変形が大きくなる(すなわち、可動部9の揺動に応じた検知用カンチレバー91,92の屈曲変形が大きくなる)。これにより、検知用圧電体62から出力される電圧が、当該検知用圧電体62の面積に比べて大きくなり、光偏向器A1の偏向角を精度よく検知できる。   The detection cantilevers 91 and 92 are formed such that the free ends 91b and 92b are thicker than the base ends 91a and 92a. Thereby, in the detection cantilevers 91 and 92, the free ends 91b and 92b are heavier than the base ends 91a and 92a. Since the detection cantilevers 91 and 92 move on the free ends 91b and 92b from the base ends 91a and 92a as base points, the bending deformation of the detection cantilevers 91 and 92 increases as the free ends 91b and 92b become heavier (that is, The bending deformation of the detection cantilevers 91 and 92 corresponding to the swing of the movable portion 9 is increased). As a result, the voltage output from the detection piezoelectric body 62 becomes larger than the area of the detection piezoelectric body 62, and the deflection angle of the optical deflector A1 can be detected with high accuracy.

また、検知用カンチレバー91,92は、その長手方向が、第2軸X2の軸方向に対して直交するように形成されている。これにより、反射部1(もしくは可動部9)の揺動に応じて検知用カンチレバー91,92が屈曲変形しやすくなる。従って、検知用圧電体62から出力される電圧が大きくなり、光偏向器A1の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection cantilevers 91 and 92 are formed such that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the axial direction of the second axis X2. Thereby, the detection cantilevers 91 and 92 are easily bent and deformed in accordance with the swinging of the reflecting portion 1 (or the movable portion 9). Therefore, the voltage output from the detection piezoelectric body 62 is increased, and the deflection angle of the optical deflector A1 can be detected with high accuracy.

また、検知用カンチレバー91,92は、その基端91a,92aが、第2軸X2よりも当該検知用カンチレバー91,92の自由端91b,92b側に位置するように形成されている。換言すれば、反射部1(もしくは可動部9)の揺動の中心軸となる第2軸X2を含まないように検知用カンチレバー91,92が形成されている。従って、反射部1(もしくは可動部9)の揺動に応じて検知用カンチレバー91,92が屈曲変形しやすくなり、光偏向器A1の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection cantilevers 91 and 92 are formed such that their base ends 91a and 92a are located closer to the free ends 91b and 92b of the detection cantilevers 91 and 92 than the second axis X2. In other words, the detection cantilevers 91 and 92 are formed so as not to include the second axis X2 that is the central axis of the swing of the reflecting portion 1 (or the movable portion 9). Accordingly, the detection cantilevers 91 and 92 are easily bent and deformed in accordance with the swing of the reflecting portion 1 (or the movable portion 9), and the deflection angle of the optical deflector A1 can be detected with high accuracy.

[第2実施形態]
次に、図4を参照して、第2実施形態の光偏向器A2について説明する。本実施形態の光偏向器A2は、第1実施形態の光偏向器A1における、反射部1(本実施形態における201に相当する)、及び内側圧電アクチュエータ81,82(本実施形態における281,282に相当する)の構成が主に異なっている。以降、本実施形態の光偏向器A2の説明は、第1実施形態の光偏向器A1と異なっている点について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the optical deflector A2 of the second embodiment will be described with reference to FIG. The optical deflector A2 of the present embodiment is the same as the optical deflector A1 of the first embodiment, the reflecting portion 1 (corresponding to 201 in the present embodiment), and inner piezoelectric actuators 81 and 82 (281 and 282 in the present embodiment). The structure of Hereinafter, the description of the optical deflector A2 of the present embodiment will be made of differences from the optical deflector A1 of the first embodiment.

本実施形態において、反射部201は、方形板状の反射部基体201aと、この反射部基体201a上の中央部において、光の反射面として形成された長方形状の金属薄膜で形成された反射面201bとを備えている。   In the present embodiment, the reflecting portion 201 is a reflecting surface formed of a rectangular plate-shaped reflecting portion base 201a and a rectangular metal thin film formed as a light reflecting surface at the central portion on the reflecting portion base 201a. 201b.

そして、反射部基体201aには、内側圧電アクチュエータ281,282によって、当該反射部基体201aが第1軸X1の軸周りに揺動するときに、当該揺動に応じて屈曲変形する検知用カンチレバー291,292が設けられている。詳細には、検知用カンチレバー291,292は、その長手方向が、第1軸X1の軸方向に対して直交するように形成されている。このとき、検知用カンチレバー291,292は、第2軸X2の軸方向において、内側圧電アクチュエータ281,282と反射部基体201aとが連結されている連結部側に当該検知用カンチレバー291,292の基端291a,292aがあり、該基端291a,292aに対して、当該連結部とは反対側に当該検知用カンチレバー291,292の自由端291b,292bが設けられている。   Then, when the reflecting portion base 201a swings around the first axis X1 by the inner piezoelectric actuators 281 and 282, the detecting cantilever 291 that bends and deforms in response to the swinging. , 292 are provided. Specifically, the detection cantilevers 291 and 292 are formed such that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the axial direction of the first axis X1. At this time, the detection cantilevers 291 and 292 are connected to the bases of the detection cantilevers 291 and 292 on the connecting portion side where the inner piezoelectric actuators 281 and 282 are connected to the reflecting portion base 201a in the axial direction of the second axis X2. Ends 291a and 292a are provided, and free ends 291b and 292b of the detection cantilevers 291 and 292 are provided on the side opposite to the connecting portion with respect to the base ends 291a and 292a.

また、検知用カンチレバー291,292は、第2軸X2の軸方向において、その基端291a,292aが、第1軸X1よりも当該検知用カンチレバー291,292の自由端291b,292b側に位置するように形成されている。   In addition, the detection cantilevers 291 and 292 have base ends 291a and 292a that are positioned closer to the free ends 291b and 292b of the detection cantilevers 291 and 292 than the first axis X1 in the axial direction of the second axis X2. It is formed as follows.

なお、本実施形態においては、第1軸X1は、第2軸X2の軸方向において、反射部基体201aの中央に位置している。このため、検知用カンチレバー291,292の基端291a,292aは、反射部基体201aの中央よりも、やや自由端291b,292b側に位置するように形成されている。   In the present embodiment, the first axis X1 is located at the center of the reflecting portion base 201a in the axial direction of the second axis X2. For this reason, the base ends 291a and 292a of the detection cantilevers 291 and 292 are formed so as to be located slightly on the free ends 291b and 292b side from the center of the reflecting portion base 201a.

また、検知用カンチレバー291,292は、その自由端291b,292b側が、基端291a,292a側よりも重くなるように形成されている。詳細には、自由端291b,292b側の厚みが、基端291a,292a側に比べて厚くなるように肉厚部(検知用カンチレバー91,92の肉厚部91c,92cと同様の構成)が形成されている。   The detection cantilevers 291 and 292 are formed such that the free ends 291b and 292b are heavier than the base ends 291a and 292a. Specifically, the thick portion (similar to the thick portions 91c and 92c of the detection cantilevers 91 and 92) is formed so that the thickness of the free ends 291b and 292b is thicker than the base ends 291a and 292a. Is formed.

本実施形態において、内側圧電アクチュエータ281,282は、外側圧電アクチュエータ101,102と同様の構成となっている。詳細には、圧電駆動によって屈曲変形するように各々構成された複数(図示例では4つ)の内側圧電カンチレバー231〜234を連結して構成されている。この場合、各内側圧電アクチュエータ281,282を構成する複数の内側圧電カンチレバー231〜234は、可動部9の内周部と反射部基体1aの外周部との間で、第1軸X1と直交する方向に延在して、該第1軸X1の方向に間隔を存して並ぶように配置されると共に、その各々の内側圧電カンチレバー231〜234が隣合う内側圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。従って、各内側圧電アクチュエータ281,282は、第1軸X1と直交する方向を振幅方向として蛇行するようにして延在している。   In the present embodiment, the inner piezoelectric actuators 281 and 282 have the same configuration as the outer piezoelectric actuators 101 and 102. Specifically, a plurality of (four in the illustrated example) inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 each configured to bend and deform by piezoelectric driving are connected. In this case, the plurality of inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the inner piezoelectric actuators 281 and 282 are orthogonal to the first axis X1 between the inner peripheral portion of the movable portion 9 and the outer peripheral portion of the reflecting portion base 1a. The inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 are folded back with respect to the adjacent inner piezoelectric cantilevers while extending in the direction and arranged in the direction of the first axis X1 with a space therebetween. It is connected. Accordingly, the inner piezoelectric actuators 281 and 282 extend so as to meander with the direction orthogonal to the first axis X1 as the amplitude direction.

そして、各内側圧電アクチュエータ281,282の一端部(最も可動部9寄りの内側圧電カンチレバー234の基端部)が、可動部9の内周部に連結されると共に、他端部(最も反射部基体1a寄りの内側圧電カンチレバー231の先端部)が、反射部基体1aの外周部に連結されている。   One end portion of each inner piezoelectric actuator 281, 282 (the base end portion of the inner piezoelectric cantilever 234 closest to the movable portion 9) is connected to the inner peripheral portion of the movable portion 9 and the other end portion (most reflective portion). The tip of the inner piezoelectric cantilever 231 near the base 1a is connected to the outer periphery of the reflecting base 1a.

これにより、反射部201が、内側圧電アクチュエータ281,282を介して可動部9に支持されると共に、各内側圧電アクチュエータ281,282を構成する内側圧電カンチレバー231〜234の屈曲変形によって可動部9に対して第1軸X1の周りに揺動可能となっている。   As a result, the reflecting portion 201 is supported by the movable portion 9 via the inner piezoelectric actuators 281 and 282, and is moved to the movable portion 9 by bending deformation of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the inner piezoelectric actuators 281 and 282. On the other hand, it can swing around the first axis X1.

以降の説明では、各内側圧電アクチュエータ281,282を構成する内側圧電カンチレバー231〜234を各々、反射部201側から順番に1番目、2番目、3番目、4番目の内側圧電カンチレバーと規定する。また、内側圧電カンチレバー231,233を奇数番目の内側圧電カンチレバー、内側圧電カンチレバー232,234を偶数番目の内側圧電カンチレバーということがある。   In the following description, the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the inner piezoelectric actuators 281 and 282 are respectively defined as the first, second, third, and fourth inner piezoelectric cantilevers in order from the reflecting portion 201 side. The inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 may be referred to as odd-numbered inner piezoelectric cantilevers, and the inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 may be referred to as even-numbered inner piezoelectric cantilevers.

なお、図示例の光偏向器A2では、各内側圧電アクチュエータ281,282を構成する内側圧電カンチレバー231〜234の個数は4個であるが、より多くの内側圧電カンチレバーにより各内側圧電アクチュエータ281,282を構成するようにしてもよいことはもちろんである。また、内側圧電アクチュエータ281,282の内側圧電カンチレバー231〜234の個数と、外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34の個数とが、異なるように構成してもよいことはもちろんである。   In the illustrated optical deflector A2, the number of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting each of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 is four. However, the inner piezoelectric actuators 281 and 282 are configured by a larger number of inner piezoelectric cantilevers. Of course, you may make it comprise. Of course, the number of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 may be different from the number of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102.

そして、内側圧電アクチュエータ281,282を構成する内側圧電カンチレバー231〜234の各々と、検知用カンチレバー291,292の各々とは、外側圧電アクチュエータ101,102を構成する内側圧電カンチレバー231〜234等と同様に、起歪体(カンチレバー本体)としての支持体4の層上に下部電極5、圧電体6及び上部電極7の層を積層した構造の圧電カンチレバーである。   The inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the inner piezoelectric actuators 281 and 282 and the detection cantilevers 291 and 292 are the same as the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the outer piezoelectric actuators 101 and 102, etc. Further, the piezoelectric cantilever has a structure in which a layer of a lower electrode 5, a piezoelectric body 6, and an upper electrode 7 is laminated on a layer of a support 4 as a strain generating body (cantilever body).

内側圧電アクチュエータ281,282を構成する内側圧電カンチレバー231〜234の各々とは、下部電極5と上部電極7との間で圧電体6に駆動電圧を印加することで、圧電体6と共に支持体4が屈曲変形するようになっている。また、検知用カンチレバー291,292は、その支持体4及び圧電体6が屈曲変形することで、当該屈曲変形に応じた電圧が、当該圧電体6から出力されるようになっている。   Each of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 constituting the inner piezoelectric actuators 281 and 282 applies a driving voltage to the piezoelectric body 6 between the lower electrode 5 and the upper electrode 7, thereby supporting the support body 4 together with the piezoelectric body 6. Is bent and deformed. Further, the detection cantilevers 291 and 292 are configured such that a voltage corresponding to the bending deformation is output from the piezoelectric body 6 when the support body 4 and the piezoelectric body 6 are bent and deformed.

以降の説明では、内側圧電カンチレバー231〜234に配置された圧電体6を、駆動用圧電体61と称し、また、検知用カンチレバー291,292に配置された圧電体6を、検知用圧電体62と称する。   In the following description, the piezoelectric body 6 disposed on the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 is referred to as a driving piezoelectric body 61, and the piezoelectric body 6 disposed on the detection cantilevers 291 and 292 is referred to as the detection piezoelectric body 62. Called.

なお、内側圧電アクチュエータ281,282の各々の隣合う内側圧電カンチレバー231〜234の連結部は、その隣合う内側圧電カンチレバー231〜234の各々の支持体4を一体に連結した部分となっており、その連結部には、圧電体6及び上部電極7の層は設けられていない。   The connecting portions of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 adjacent to each other of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 are portions integrally connecting the supports 4 of the adjacent inner piezoelectric cantilevers 231 to 234, The connecting portion is not provided with the layers of the piezoelectric body 6 and the upper electrode 7.

支持基体11上には、第1実施形態の電極パッドに加え、2つの電極パッド127,128が、内側圧電アクチュエータ281,282を圧電駆動するための駆動電極パッドとして設けられ、2つの電極パッド143,144が、検知用カンチレバー291,292の屈曲変形に応じて当該検知用カンチレバー291,292から出力される電圧を取得するための検知電極パッドとして設けられている。   On the support base 11, in addition to the electrode pads of the first embodiment, two electrode pads 127 and 128 are provided as drive electrode pads for piezoelectrically driving the inner piezoelectric actuators 281 and 282, and the two electrode pads 143 are provided. , 144 are provided as detection electrode pads for acquiring the voltage output from the detection cantilevers 291, 292 according to the bending deformation of the detection cantilevers 291, 292.

本実施形態において、駆動電極パッド121は、内側圧電アクチュエータ281の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。また、駆動電極パッド122は、内側圧電アクチュエータ282の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。   In the present embodiment, the drive electrode pad 121 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 of the inner piezoelectric actuator 281. The drive electrode pad 122 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 of the inner piezoelectric actuator 282.

駆動電極パッド127は、内側圧電アクチュエータ281の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。駆動電極パッド128は、内側圧電アクチュエータ282の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234の上部電極7と下部電極5との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッドである。   The drive electrode pad 127 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of the inner piezoelectric actuator 281. The drive electrode pad 128 is an upper electrode pad for applying a drive voltage between the upper electrode 7 and the lower electrode 5 of the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of the inner piezoelectric actuator 282.

検知電極パッド143は、検知用カンチレバー291の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)から出力される電圧を取得するための上部電極パッドである。検知電極パッド144は、検知用カンチレバー292の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)から出力される電圧を取得するための上部電極パッドである。   The detection electrode pad 143 is an upper electrode pad for acquiring a voltage output from the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilever 291. The detection electrode pad 144 is an upper electrode pad for acquiring a voltage output from the piezoelectric body 6 (that is, the detection piezoelectric body 62) of the detection cantilever 292.

また、本実施形態においては、下部電極パッド131は、上部電極パッド121,123,124,127,141,143に対して共通の下部電極パッドである。下部電極パッド132は、上部電極パッド122,125,126,128,142,144に対して共通の下部電極パッドである。   In the present embodiment, the lower electrode pad 131 is a common lower electrode pad for the upper electrode pads 121, 123, 124, 127, 141, and 143. The lower electrode pad 132 is a lower electrode pad common to the upper electrode pads 122, 125, 126, 128, 142, and 144.

内側圧電カンチレバー231〜234及び検知用カンチレバー291,292の各々において、下部電極5、圧電体6、及び上部電極7の構成は、他の圧電カンチレバーと同様であるので、説明を省略する。   In each of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 and the detection cantilevers 291 and 292, the configurations of the lower electrode 5, the piezoelectric body 6, and the upper electrode 7 are the same as those of the other piezoelectric cantilevers, and thus the description thereof is omitted.

そして、駆動電極パッド121,122,127,128は、各々、内側圧電アクチュエータ281の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233の上部電極7、内側圧電アクチュエータ282の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233の上部電極7、内側圧電アクチュエータ281の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234の上部電極7、内側圧電アクチュエータ282の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234の上部電極7に、上部電極配線(図示せず)を介して導通される。   The drive electrode pads 121, 122, 127, and 128 are the upper electrodes 7 of the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 of the inner piezoelectric actuator 281 and the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 of the inner piezoelectric actuator 282, respectively. Upper electrode wiring (not shown) is connected to the upper electrode 7, the upper electrode 7 of the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of the inner piezoelectric actuator 281, and the upper electrode 7 of the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of the inner piezoelectric actuator 282. ).

また、検知電極パッド143,144は、各々、検知用カンチレバー291の上部電極7、検知用カンチレバー292の上部電極7に、上部電極配線(図示せず)を介して導通される。   The detection electrode pads 143 and 144 are electrically connected to the upper electrode 7 of the detection cantilever 291 and the upper electrode 7 of the detection cantilever 292 via upper electrode wiring (not shown).

反射部基体201aの検知用カンチレバー291,292に設けられた肉厚部は、当該検知用カンチレバー291,292の支持体4の下部電極5等が設けられる面とは反対側の面から、その面の法線方向に向かって突出して設けられている。この肉厚部91c,92cは、複数の層から構成される半導体基板(シリコン基板)を形状加工することにより一体的に形成されている。   The thick part provided in the detection cantilevers 291 and 292 of the reflecting portion base 201a is the surface from the surface opposite to the surface on which the lower electrode 5 and the like of the support 4 of the detection cantilevers 291 and 292 are provided. It protrudes toward the normal direction. The thick portions 91c and 92c are integrally formed by processing a semiconductor substrate (silicon substrate) composed of a plurality of layers.

ここで、本実施形態において、可動部9が、本発明における「支持部」に相当する。外側圧電アクチュエータ101,102が、本発明における「圧電アクチュエータ」に相当する。外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34が、本発明における「圧電カンチレバー」に相当する。外側圧電アクチュエータ101,102の各圧電カンチレバー31〜34の圧電体6が、本発明における「駆動用圧電体」に相当する。可動部9に設けられた検知用カンチレバー91,92の圧電体6が、本発明における「検知用圧電体」に相当する。内側圧電アクチュエータ281,282が、本発明における「別の圧電アクチュエータ」に相当する。内側圧電アクチュエータ281,282の内側圧電カンチレバー231〜234が、本発明における「別の圧電カンチレバー」に相当する。内側圧電アクチュエータ281,282の各内側圧電カンチレバー231〜234の圧電体6が、本発明における「別の駆動用圧電体」に相当する。反射部基体201aに設けられた検知用カンチレバー291,292の圧電体6が、本発明における「別の検知用圧電体」に相当する。第2軸X2が、本発明における「所定の軸」に相当する。第1軸X1が、本発明における「別の軸」に相当する。   Here, in the present embodiment, the movable portion 9 corresponds to a “support portion” in the present invention. The outer piezoelectric actuators 101 and 102 correspond to “piezoelectric actuators” in the present invention. The piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 correspond to “piezoelectric cantilevers” in the present invention. The piezoelectric bodies 6 of the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 correspond to the “driving piezoelectric body” in the present invention. The piezoelectric body 6 of the detection cantilevers 91 and 92 provided in the movable portion 9 corresponds to the “detection piezoelectric body” in the present invention. The inner piezoelectric actuators 281 and 282 correspond to “another piezoelectric actuator” in the present invention. The inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 correspond to “another piezoelectric cantilever” in the present invention. The piezoelectric bodies 6 of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 correspond to “another driving piezoelectric body” in the present invention. The piezoelectric body 6 of the detection cantilevers 291 and 292 provided on the reflecting portion base 201a corresponds to “another detection piezoelectric body” in the present invention. The second axis X2 corresponds to the “predetermined axis” in the present invention. The first axis X1 corresponds to “another axis” in the present invention.

次に、本実施形態の光偏向器A2の作動について説明する。   Next, the operation of the optical deflector A2 of this embodiment will be described.

反射部201(もしくは可動部9)の第2軸X2周りの揺動は、第1実施形態と同じである。反射部201の第1軸X1周りの揺動は、外側圧電アクチュエータ101,102による反射部201(もしくは可動部9)の第2軸X2周りの揺動と同様に行われる。   The swinging of the reflecting portion 201 (or the movable portion 9) about the second axis X2 is the same as in the first embodiment. The swinging of the reflecting part 201 around the first axis X1 is performed in the same manner as the swinging of the reflecting part 201 (or the movable part 9) around the second axis X2 by the outer piezoelectric actuators 101 and 102.

詳細には、制御回路は、内側圧電アクチュエータ281,282の各々の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234を圧電駆動するための第1駆動電圧を出力すると共に、内側圧電アクチュエータ281,282の各々の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233を圧電駆動するための第2駆動電圧を出力する。ここで、第1駆動電圧は、第2駆動電圧の波形の逆位相の波形の電圧信号である。   Specifically, the control circuit outputs a first drive voltage for piezoelectrically driving the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of each of the inner piezoelectric actuators 281 and 282, and also outputs each of the inner piezoelectric actuators 281 and 282. A second drive voltage for piezoelectrically driving the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 is output. Here, the first drive voltage is a voltage signal having a waveform having an opposite phase to the waveform of the second drive voltage.

このとき、制御回路は、内側圧電アクチュエータ281,282の各々の偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234の各々の下部電極5と上部電極7との間に、第1駆動電圧を印加することで、各内側圧電カンチレバー231〜234を圧電駆動して屈曲変形させる。同時に、制御回路は、外側圧電アクチュエータ101,102の各々の奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233の各々の下部電極5と上部電極7との間に、第2駆動電圧を印加することで、各内側圧電カンチレバー231〜234を圧電駆動して屈曲変形させる。   At this time, the control circuit applies a first drive voltage between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 of each of the even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 of each of the inner piezoelectric actuators 281 and 282, Each inner piezoelectric cantilever 231 to 234 is bent and deformed by piezoelectric driving. At the same time, the control circuit applies a second drive voltage between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 of each of the odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 of each of the outer piezoelectric actuators 101 and 102, thereby The inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 are bent and deformed by piezoelectric driving.

これにより、内側圧電カンチレバー234の先端部(反射部基体201aとの連結部分)と、内側圧電カンチレバー232の先端部(圧電カンチレバー233との連結部分)とが、各々の内側圧電カンチレバー232,234の基端部に対して同じ向きに変位するように、偶数番目の内側圧電カンチレバー232,234が屈曲変形する。内側圧電カンチレバー233の先端部(内側圧電カンチレバー234との連結部分)と、内側圧電カンチレバー231の先端部(内側圧電カンチレバー232との連結部分)とが、各々の内側圧電カンチレバー231,233の基端部に対して、内側圧電カンチレバー232,234の場合と逆向きに変位するように、奇数番目の内側圧電カンチレバー231,233が屈曲変形する。これにより、内側圧電アクチュエータ281,282では、各内側圧電カンチレバー231〜234の屈曲変形の大きさを累積した大きさの角度変位が発生する。   As a result, the front end portion of the inner piezoelectric cantilever 234 (the connection portion with the reflecting portion base 201a) and the front end portion of the inner piezoelectric cantilever 232 (the connection portion with the piezoelectric cantilever 233) are connected to each of the inner piezoelectric cantilevers 232 and 234. The even-numbered inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 are bent and deformed so as to be displaced in the same direction with respect to the base end portion. The distal end of the inner piezoelectric cantilever 233 (the connecting portion with the inner piezoelectric cantilever 234) and the distal end of the inner piezoelectric cantilever 231 (the connecting portion with the inner piezoelectric cantilever 232) are the base ends of the inner piezoelectric cantilevers 231 and 233, respectively. The odd-numbered inner piezoelectric cantilevers 231 and 233 are bent and deformed so as to be displaced in the opposite direction to the inner piezoelectric cantilevers 232 and 234 with respect to the portion. Thereby, in the inner piezoelectric actuators 281 and 282, an angular displacement having a magnitude obtained by accumulating the magnitude of the bending deformation of each inner piezoelectric cantilever 231 to 234 is generated.

これによって、内側圧電アクチュエータ281,282においても、外側圧電アクチュエータ101,102と同様に、光偏向器A2の機械的な共振周波数付近の周波数の電圧信号、非共振周波数の電圧信号のいずれを印加した場合であっても、充分に光走査可能な偏向角を得ることができるという効果が得られると共に、直流の電圧信号を印加する場合には、当該電圧信号の大きさを制御することで内側圧電アクチュエータ281,282から任意の出力を得ることができるという効果が得られる。   As a result, in the inner piezoelectric actuators 281 and 282, as in the outer piezoelectric actuators 101 and 102, either a voltage signal having a frequency near the mechanical resonance frequency of the optical deflector A2 or a voltage signal having a non-resonance frequency is applied. Even in this case, it is possible to obtain a sufficient deflection angle capable of optical scanning, and when applying a DC voltage signal, the inner piezoelectric element can be controlled by controlling the magnitude of the voltage signal. The effect that an arbitrary output can be obtained from the actuators 281 and 282 is obtained.

このように、光偏向器A2では、第1軸X1及び第2軸X2のいずれの軸周りに揺動する場合であっても、駆動電圧として印加した直流電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。   As described above, in the optical deflector A2, even when it swings around any of the first axis X1 and the second axis X2, linearly according to the magnitude of the DC voltage applied as the drive voltage. Since the deflection angle can be controlled, an arbitrary deflection angle can be obtained at an arbitrary speed.

このように、内側圧電アクチュエータ281,282によって、反射部201が第1軸X1周りに揺動しているとき、当該揺動に応じて、検知用カンチレバー291,292が屈曲変形する。この屈曲変形に伴って、当該検知用カンチレバー291,292の圧電体6(すなわち、検知用圧電体62)が屈曲変形する。従って、検知用カンチレバー291,292の検知用圧電体62から、反射部201の揺動に応じた電圧信号(検知電圧)が出力される。   Thus, when the reflecting portion 201 is swung around the first axis X1 by the inner piezoelectric actuators 281 and 282, the detection cantilevers 291 and 292 are bent and deformed according to the swing. Along with this bending deformation, the piezoelectric body 6 (that is, the detecting piezoelectric body 62) of the detection cantilevers 291 and 292 is bent and deformed. Accordingly, a voltage signal (detection voltage) corresponding to the swinging of the reflecting portion 201 is output from the detection piezoelectric body 62 of the detection cantilevers 291 and 292.

このとき、検知用圧電体62は、内側圧電アクチュエータ281,282に設けられるものではないので、各内側圧電カンチレバー231〜234上に占める圧電体6(すなわち、駆動用圧電体61)の面積は減少しない。これにより、各内側圧電カンチレバー231〜234の屈曲変形が小さくなることを抑制し、ひいては、光偏向器A2の第1軸X1周りの偏向角の低下を抑制できる。   At this time, since the detecting piezoelectric body 62 is not provided in the inner piezoelectric actuators 281 and 282, the area of the piezoelectric body 6 (that is, the driving piezoelectric body 61) occupying on each inner piezoelectric cantilever 231 to 234 is reduced. do not do. Thereby, it is possible to suppress the bending deformation of each of the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 from being reduced, and as a result, it is possible to suppress a decrease in the deflection angle around the first axis X1 of the optical deflector A2.

更に、駆動用圧電体61を支持する内側圧電カンチレバー231〜234とは異なる検知用カンチレバー291,292に検知用圧電体62が配置されている。このため、検知用圧電体62から出力される検知電圧が、当該検知電圧とノイズ成分とを判別できる大きさとなるように、検知用カンチレバー291,292及び当該検知用圧電体62の大きさ(面積)を調整することが可能となり、光偏向器A2の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection piezoelectric body 62 is disposed on detection cantilevers 291 and 292 different from the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 that support the drive piezoelectric body 61. Therefore, the sizes (areas) of the detection cantilevers 291 and 292 and the detection piezoelectric body 62 are set so that the detection voltage output from the detection piezoelectric body 62 can be determined from the detection voltage and the noise component. ) Can be adjusted, and the deflection angle of the optical deflector A2 can be accurately detected.

また、検知用カンチレバー291,292は、その自由端291b,292b側が、基端291a,292a側よりも厚くなるように形成されている。これにより、検知用カンチレバー291,292において、自由端291b,292b側が基端291a,292a側よりも重い。検知用カンチレバー291,292は、その基端291a,292a側を基点として自由端291b,292b側が動くので、自由端291b,292bが重いほど当該検知用カンチレバー291,292の屈曲変形が大きくなる(すなわち、可動部9の揺動に応じた検知用カンチレバー291,292の屈曲変形が大きくなる)。これにより、検知用圧電体62から出力される電圧が、当該検知用圧電体62の面積に比べて大きくなり、光偏向器A2の偏向角を精度よく検知できる。   The detection cantilevers 291 and 292 are formed such that the free ends 291b and 292b are thicker than the base ends 291a and 292a. As a result, in the detection cantilevers 291 and 292, the free ends 291b and 292b are heavier than the base ends 291a and 292a. Since the detection cantilevers 291 and 292 move from the base ends 291a and 292a to the free ends 291b and 292b, the bending deformation of the detection cantilevers 291 and 292 increases as the free ends 291b and 292b are heavier (that is, The bending deformation of the detection cantilevers 291 and 292 corresponding to the swing of the movable portion 9 is increased). As a result, the voltage output from the detection piezoelectric body 62 becomes larger than the area of the detection piezoelectric body 62, and the deflection angle of the optical deflector A2 can be detected with high accuracy.

また、検知用カンチレバー291,292は、その長手方向が、第1軸X1の軸方向に対して直交するように形成されている。これにより、反射部201の揺動に応じて検知用カンチレバー291,292が屈曲変形しやすくなる。従って、検知用圧電体62から出力される電圧が大きくなり、光偏向器A2の偏向角を精度よく検知できる。   The detection cantilevers 291 and 292 are formed such that the longitudinal direction thereof is orthogonal to the axial direction of the first axis X1. Accordingly, the detection cantilevers 291 and 292 are easily bent and deformed in accordance with the swinging of the reflecting portion 201. Therefore, the voltage output from the detection piezoelectric body 62 is increased, and the deflection angle of the optical deflector A2 can be detected with high accuracy.

また、検知用カンチレバー291,292は、その基端291a,292aが、第2軸X2よりも当該検知用カンチレバー291,292の自由端291b,292b側に位置するように形成されている。換言すれば、反射部201の揺動の中心軸となる第2軸X2を含まないように検知用カンチレバー291,292が形成されている。従って、反射部201の揺動に応じて検知用カンチレバー291,292が屈曲変形しやすくなり、光偏向器A2の偏向角を精度よく検知できる。   Further, the detection cantilevers 291 and 292 are formed such that their base ends 291a and 292a are located closer to the free ends 291b and 292b of the detection cantilevers 291 and 292 than the second axis X2. In other words, the detection cantilevers 291 and 292 are formed so as not to include the second axis X <b> 2 that is the central axis of the swing of the reflection unit 201. Accordingly, the detection cantilevers 291 and 292 are easily bent and deformed according to the swinging of the reflecting portion 201, and the deflection angle of the optical deflector A2 can be detected with high accuracy.

なお、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、検知用のカンチレバー91,92,291,292の自由端91b,92b,291b,292b側が、基端91a,92a,291a,292a側に比べて重くなるように構成する態様であるが、自由端側と基端側とが、同じ重さに構成された態様であってもよい。この場合であっても光偏向器の偏向角の低下を抑制し、且つ光偏向器の偏向角を精度よく検知できるという効果が得られる。   In the first and second embodiments, the free ends 91b, 92b, 291b, and 292b of the detection cantilevers 91, 92, 291, and 292 are compared to the base ends 91a, 92a, 291a, and 292a. However, the free end side and the base end side may be configured to have the same weight. Even in this case, it is possible to obtain an effect of suppressing a decrease in the deflection angle of the optical deflector and accurately detecting the deflection angle of the optical deflector.

また、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、検知用のカンチレバー91,92,291,292の自由端91b,92b,291b,292b側を、基端91a,92a,291a,292a側に比べて重くなるように構成するために、自由端91b,92b,291b,292b側の厚さが、基端91a,92aに比べて厚くなるように構成した態様である。しかしながら、これらの厚さが同じであっても、例えば、異なる材料を用いる(自由端側に比重の大きい材料を用いる)等により、自由端側の重さが基端側に比べて重くなるように構成される態様であれば、検知用圧電体の面積に対する検知電圧が大きくなり、光偏向器の偏向角を精度よく検知できるという効果が得られる。   In the first and second embodiments, the free ends 91b, 92b, 291b, and 292b of the detection cantilevers 91, 92, 291, and 292 are set to the base ends 91a, 92a, 291a, and 292a. In order to be configured to be heavier in comparison, the free end 91b, 92b, 291b, 292b side is configured to be thicker than the base ends 91a, 92a. However, even if these thicknesses are the same, the weight on the free end side becomes heavier than the base end side, for example, by using different materials (using a material having a large specific gravity on the free end side). If it is the aspect comprised by this, the detection voltage with respect to the area of the piezoelectric material for a detection will become large, and the effect that the deflection angle of an optical deflector can be detected accurately will be acquired.

また、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、検知用のカンチレバー91,92,291,292の自由端91b,92b,291b,292b側において、当該検知用カンチレバー91,92,291,292の支持体4の下部電極5等が設けられる面とは反対側の面から、その面の法線方向に向かって突出して設けられているが、突出方向は、これに限らない。例えば、上部電極7及びその上に配置される電極配線を覆う酸化膜等の上に、更に所定の部材を積層して厚みを設けてもよい。一例としては、自由端側が、基端側よりも酸化膜が厚くなるように、エッチング処理等を施すこと等が考えられる。   In the first and second embodiments, the detection cantilevers 91, 92, 291, 292 are located on the free ends 91 b, 92 b, 291 b, 292 b side of the detection cantilevers 91, 92, 291, 292. The support 4 is provided so as to protrude from the surface opposite to the surface on which the lower electrode 5 and the like are provided toward the normal direction of the surface, but the protruding direction is not limited thereto. For example, a predetermined member may be further laminated on the oxide film or the like covering the upper electrode 7 and the electrode wiring disposed thereon to provide a thickness. As an example, an etching process or the like may be performed so that the free end side is thicker than the base end side.

また、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、検知用のカンチレバー91,92,291,292は、その長手方向が、第2軸X2又は第1軸X1の軸方向に対して直交するように形成される態様であるが、これに限らず、圧電アクチュエータ又は別の圧電アクチュエータによる揺動によって、当該揺動に応じて当該検知用カンチレバーが屈曲変形するのであれば、検知用のカンチレバーは、どのような向きに構成される態様でもよい。   In the first and second embodiments, the detection cantilevers 91, 92, 291, and 292 have their longitudinal directions orthogonal to the axial direction of the second axis X 2 or the first axis X 1. However, the present invention is not limited to this, and if the detection cantilever bends and deforms in response to the swing by the swing of the piezoelectric actuator or another piezoelectric actuator, the detection cantilever is , Any orientation may be adopted.

また、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、検知用のカンチレバー91,92,291,292は、その基端91a,92a,291a,292aが、第2軸X2又は第1軸X1よりも当該検知用カンチレバー91,92,291,292の自由端91b,92b,291b,292b側に位置するように形成されている態様であるが、当該態様に限るものではない。   In the first and second embodiments, the detection cantilevers 91, 92, 291, 292 have base ends 91 a, 92 a, 291 a, 292 a from the second axis X 2 or the first axis X 1. Is a mode in which the detection cantilevers 91, 92, 291, and 292 are formed on the free ends 91 b, 92 b, 291 b, and 292 b side, but is not limited to this mode.

また、上記第1実施形態及び第2実施形態においては、外側圧電アクチュエータ101,102の圧電カンチレバー31〜34、及び内側圧電アクチュエータ281,282の内側圧電カンチレバー231〜234は、各々の長さは、同一(又はほぼ同一)に形成されている態様であるが、これに限らず、例えば、外側圧電アクチュエータ101,102が、以下に説明するように構成された態様であってもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the piezoelectric cantilevers 31 to 34 of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 and the inner piezoelectric cantilevers 231 to 234 of the inner piezoelectric actuators 281 and 282 have the respective lengths. Although it is the aspect currently formed (or substantially the same), it is not restricted to this, For example, the outside piezoelectric actuators 101 and 102 may be comprised as demonstrated below.

詳細には、第1実施形態における1番目の圧電カンチレバー31と4番目の圧電カンチレバー34の長さが、2番目の圧電カンチレバー32と3番目の圧電カンチレバー33の長さの半分弱に形成され、1番目の圧電カンチレバー31の先端部が、可動部9の外周部のうち第1軸X1方向における中央部付近に連結され、4番目の圧電カンチレバー34の基端部が、支持基体11の内周部のうち第1軸X1方向における中央部付近に連結されている態様であってもよい。   Specifically, the length of the first piezoelectric cantilever 31 and the fourth piezoelectric cantilever 34 in the first embodiment is formed to be less than half the length of the second piezoelectric cantilever 32 and the third piezoelectric cantilever 33, The distal end portion of the first piezoelectric cantilever 31 is connected to the vicinity of the central portion of the outer peripheral portion of the movable portion 9 in the first axis X1 direction, and the proximal end portion of the fourth piezoelectric cantilever 34 is the inner periphery of the support base 11. The aspect connected with the center part vicinity in the 1st axis | shaft X1 direction among parts may be sufficient.

このとき、可動部9に設けられる検知用カンチレバー91,92は、第2軸X2方向において、1番目の圧電カンチレバー31と同一の位置で、且つ第1軸X1方向において、1番目の圧電カンチレバー31とは反対側の位置に形成される。このとき、検知用カンチレバー91,92の基端91a,92aは、第1軸X1の軸方向において、1番目の圧電カンチレバー31と可動部9とが連結されている連結部側にあり、当該連結部とは反対側に当該検知用カンチレバー91,92の自由端91b,92bが設けられている。   At this time, the detection cantilevers 91 and 92 provided in the movable portion 9 are at the same position as the first piezoelectric cantilever 31 in the second axis X2 direction and in the first axis X1 direction. It is formed at a position on the opposite side to. At this time, the base ends 91a and 92a of the detection cantilevers 91 and 92 are on the connecting portion side where the first piezoelectric cantilever 31 and the movable portion 9 are connected in the axial direction of the first axis X1. Free ends 91b and 92b of the detection cantilevers 91 and 92 are provided on the side opposite to the part.

なお、第2実施形態のような光偏向器A2においては、外側圧電アクチュエータ101,102及び内側圧電アクチュエータ281,282の少なくともいずれかが上記のような態様であってもよい。   In the optical deflector A2 as in the second embodiment, at least one of the outer piezoelectric actuators 101 and 102 and the inner piezoelectric actuators 281 and 282 may have the above-described mode.

このように、本発明における圧電アクチュエータ及び別の圧電アクチュエータは、圧電駆動によって、ミラー部を所定の軸周りに揺動させるか、又は反射部を別の軸周りに揺動させることができる態様であれば、本実施形態の態様に限らず、他の態様であってもよい。   As described above, the piezoelectric actuator and the other piezoelectric actuator according to the present invention can swing the mirror portion around a predetermined axis or swing the reflecting portion around another axis by piezoelectric driving. If there is, it is not limited to the aspect of the present embodiment, but may be other aspects.

また、上記第1実施形態又は第2実施形態では、光偏向器を第1軸X1及び第2軸X2の二軸周りで揺動するような態様であるが、これに限らず、一軸周りのみに揺動するような態様でもよい。すなわち、光偏向器は、複数の圧電カンチレバーが、圧電アクチュエータによって、反射部を所定の軸(例えば、第2軸X2)周りにのみ揺動するような態様でもよい。より詳細には、光偏向器は、例えば、第1実施形態の光偏向器A1において、内側圧電アクチュエータ81,82が設けられず、且つ可動部9に反射部1が固定されるような態様であってもよい。また、他の態様の例としては、第1実施形態の光偏向器A1において、内側圧電アクチュエータ81,82が設けられず、且つ外側圧電アクチュエータ101,102が第1実施形態の内側圧電アクチュエータ81,82のように構成された態様であってもよい。   Moreover, in the said 1st Embodiment or 2nd Embodiment, although it is an aspect which rocks | fluctuates an optical deflector around the 2nd axis | shaft of the 1st axis | shaft X1 and the 2nd axis | shaft X2, it is not restricted to this, It is only about 1 axis | shaft It is also possible to have a mode that swings. That is, the optical deflector may be configured such that the plurality of piezoelectric cantilevers swing the reflecting portion only around a predetermined axis (for example, the second axis X2) by the piezoelectric actuator. More specifically, the optical deflector is configured such that, for example, in the optical deflector A1 of the first embodiment, the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are not provided, and the reflecting portion 1 is fixed to the movable portion 9. There may be. As another example, in the optical deflector A1 of the first embodiment, the inner piezoelectric actuators 81 and 82 are not provided, and the outer piezoelectric actuators 101 and 102 are the inner piezoelectric actuators 81 and 82 of the first embodiment. The aspect comprised like 82 may be sufficient.

A1…光偏向器、X1…第1軸、X2…第2軸、1…反射部、1b…反射面、61…駆動用圧電体、62…検知用圧電体、9…可動部、91a,92a…基端、91b,92b…自由端、101,102…外側圧電アクチュエータ、A2…光偏向器、201…反射部、201b…反射面、291a,292a…基端、291b,292b…自由端。

A1 ... Optical deflector, X1 ... first axis, X2 ... second axis, 1 ... reflecting part, 1b ... reflecting surface, 61 ... piezoelectric element for driving, 62 ... piezoelectric element for detection, 9 ... moving part, 91a, 92a ... proximal end, 91b, 92b ... free end, 101, 102 ... outer piezoelectric actuator, A2 ... optical deflector, 201 ... reflector, 201b ... reflecting surface, 291a, 292a ... proximal end, 291b, 292b ... free end.

Claims (6)

反射面を有するミラー部と、前記ミラー部を圧電駆動により所定の軸(X2)周りに揺動させる圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータは、駆動電圧が印加される駆動用圧電体と、該駆動用圧電体を支持し該駆動用圧電体と共に屈曲変形する支持体とを備える光偏向器であって、
前記ミラー部には、該ミラー部が前記所定の軸周りに揺動するときに、その揺動に応じて屈曲変形する検知用カンチレバーが設けられ、該検知用カンチレバーは、該検知用カンチレバーの屈曲変形と共に屈曲変形する検知用圧電体を支持していることを特徴とする光偏向器。
A mirror section having a reflecting surface; and a piezoelectric actuator that swings the mirror section about a predetermined axis (X2) by piezoelectric driving, the piezoelectric actuator including a driving piezoelectric body to which a driving voltage is applied; An optical deflector comprising: a supporting body that supports the driving piezoelectric body and bends and deforms together with the driving piezoelectric body;
The mirror portion is provided with a detection cantilever that bends and deforms in response to the swinging of the mirror portion around the predetermined axis, and the detection cantilever is bent by the detection cantilever. An optical deflector that supports a piezoelectric body for detection that bends and deforms with deformation.
請求項1に記載の光偏向器において、前記検知用カンチレバーは、その自由端側が基端側よりも重くなるように形成されていることを特徴とする光偏向器。   2. The optical deflector according to claim 1, wherein the detection cantilever is formed such that a free end side thereof is heavier than a base end side. 請求項1又は2に記載の光偏向器において、前記検知用カンチレバーは、その長手方向が、前記所定の軸の軸方向に対して直交するように形成されていることを特徴とする光偏向器。   3. The optical deflector according to claim 1, wherein the detection cantilever is formed so that a longitudinal direction thereof is orthogonal to an axial direction of the predetermined axis. . 請求項3に記載の光偏向器において、前記検知用カンチレバーは、その基端が、前記所定の軸よりも当該検知用カンチレバーの自由端側に位置するように形成されていることを特徴とする光偏向器。   4. The optical deflector according to claim 3, wherein the detection cantilever is formed such that a base end thereof is positioned on a free end side of the detection cantilever with respect to the predetermined axis. Optical deflector. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光偏向器において、
前記圧電アクチュエータは、前記駆動用圧電体と前記支持体とを有する複数の圧電カンチレバーを備え、
前記複数の圧電カンチレバーは、各々の屈曲変形を累積するように端部が連結されていることを特徴とする光偏向器。
In the optical deflector according to any one of claims 1 to 4,
The piezoelectric actuator includes a plurality of piezoelectric cantilevers having the driving piezoelectric body and the support,
The plurality of piezoelectric cantilevers are connected at their ends so as to accumulate each bending deformation.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光偏向器において、
前記ミラー部は、前記反射面を有する反射部と、前記反射部を、圧電駆動により前記所定の軸とは別の軸(X1)周りに揺動させる別の圧電アクチュエータと、該別の圧電アクチュエータを介して前記反射部を支持する支持部とを備え、
前記別の圧電アクチュエータは、駆動電圧が印加される別の駆動用圧電体と、該別の駆動用圧電体を支持し、該別の駆動用圧電体と共に屈曲変形する複数の別の圧電カンチレバーとを備え、
前記複数の別の圧電カンチレバーは、各々の屈曲変形を累積するように端部が連結され、
前記反射部には、該反射部が前記別の軸周りに揺動するときに、その揺動に応じて屈曲変形する別の検知用カンチレバーが設けられ、該別の検知用カンチレバーは、該別の検知用カンチレバーの屈曲変形と共に屈曲変形する別の検知用圧電体を支持していることを特徴とする光偏向器。
The optical deflector according to any one of claims 1 to 5,
The mirror section includes a reflecting section having the reflecting surface, another piezoelectric actuator that swings the reflecting section around an axis (X1) different from the predetermined axis by piezoelectric driving, and the another piezoelectric actuator. A support part for supporting the reflection part via
The another piezoelectric actuator includes another driving piezoelectric body to which a driving voltage is applied, and a plurality of other piezoelectric cantilevers that support the other driving piezoelectric body and bend and deform together with the other driving piezoelectric body. With
The plurality of other piezoelectric cantilevers are connected at their ends so as to accumulate each bending deformation,
The reflective portion is provided with another detection cantilever that bends and deforms in response to the swing of the reflective portion when the reflective portion swings around the other axis. An optical deflector which supports another detection piezoelectric body that bends and deforms along with the bending deformation of the detection cantilever.
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