JP2017009866A - 圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 - Google Patents
圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017009866A JP2017009866A JP2015126828A JP2015126828A JP2017009866A JP 2017009866 A JP2017009866 A JP 2017009866A JP 2015126828 A JP2015126828 A JP 2015126828A JP 2015126828 A JP2015126828 A JP 2015126828A JP 2017009866 A JP2017009866 A JP 2017009866A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- piezoelectric
- voltage waveform
- numbered
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
【解決手段】回転軸O1に対して回転可能な可動部17と、可動部17を支持する、回転軸方向Yと交差するX方向に伸び蛇行するように連続して形成された複数の梁部13を有する一対の蛇行状梁部12a、12bと、複数の梁部13にそれぞれ設けられ、梁部13を変形させる複数の圧電部21と、複数の圧電部21の両面にそれぞれ設けられた電極部と、を有し、電極部は、圧電部21の一方の面側に設けられ、圧電部21に第1の電圧波形を印加するための上部電極と、圧電部21を挟んで上部電極と対向して設けられ、圧電部21に第2の電圧波形を印加するための下部電極と、を有し、第1の電圧波形と、第2の電圧波形とは、正負が逆である圧電アクチュエータ装置10。
【選択図】図1
Description
振動ミラー10は、第1可動部17を支持する複数の梁部13を備えた一対の蛇行状梁部12a、12bと、各梁部13の−Z方向側に設けられた圧電素子である圧電部としての第1圧電部21と、を有している。
振動ミラー10は、各第1圧電部21の両面にそれぞれ設けられた電極部30と、第1可動部17及び蛇行状梁部12a、12bを囲繞するように形成された基板部たる枠部50と、を有している。
振動ミラー10は、第2可動部18と第1可動部17との間に、回転軸O2上に回転軸O1を挟んで対称に設けられた梁状の部材である一対の第2支持梁部19と、第2支持梁部19のそれぞれに設けられた矩形の2つの第2圧電部22と、を有している。
振動ミラー10は、第1圧電部21と第2圧電部22とに電圧を印加するためのパッドたる電圧制御部52を有している。
第1可動部17は、蛇行状梁部12a、12bに対向する辺において、後述する接合点A、Bとは反対側の頂点に、曲率Rで丸められた曲端部171、172を有している。具体的には、曲端部171、172は、第1可動部17の矩形形状における4つの頂点のうち、+X方向側かつ−Y方向側にある頂点と、−X方向かつ+Y方向にある頂点とに形成された曲率を有する端部である。
言い換えると、曲端部171の、重心O’を中心として点対称の位置に、曲端部172が設けられている。
第2可動部18は、第1可動部17の回転とは独立して、第2圧電部22に電圧を印加したときの伸縮の量に応じて第2支持梁部19が反って変形することによって、回転軸O2を中心に回転する略円形の部材である。
第2可動部18は、反射率の高い部材を用いた反射部としての機能を有しており、入射した光束が第2可動部18の表面に形成された反射面18aによって反射される。
振動ミラー10は、回転軸O1を中心に回転するときに反射光が移動する方向である副走査方向たるY方向と、回転軸O2を中心に回転するときに反射光が移動する方向である主走査方向X方向と、を備えた光走査装置たる光偏向器としての機能を有する。
測定点C、Dに対向する−Z方向側には、レーザー光によるドップラー効果を測定するためのドップラー干渉計が配置されている。以降、第2可動部18の振動変位の量や、振れ角を測定するときには、かかるドップラー干渉計を用いて測定することとする。
蛇行状梁部12a、12bは、各梁部13の少なくとも一方の端部に設けられて、互いに隣り合う梁部13を互いに接続するためのY方向に平行な屈曲部16を有している。
第1可動部17の−Y方向側に配置された蛇行状梁部12aを形成する複数の梁部13は、X軸に平行に、本実施形態では8つ設けられている。以降の説明では、特にその位置を区別する必要がある場合には、最も−Y方向側にある梁部13aから順に、梁部13a〜hとする。
蛇行状梁部12aと第1可動部17とは、回転軸Oとずれた位置にある接合点Aにおいて一体に接合され、蛇行状梁部12bと第1可動部17とは、重心O’について接合点Aと対称な接合点Bにおいて一体に接合されている。
すなわち、第1可動部17の+Y方向側に配置された蛇行状梁部12bを形成する複数の梁部13もまた、X軸に平行に、8つ設けられている。蛇行状梁部12bにおいて最も−Y方向側にある梁部13iから順に、梁部13i〜pとする。
以降の説明では、特に必要がない限り、蛇行状梁部12aについてのみ説明を行い、重心O’を中心に蛇行状梁部12aに回転対称な蛇行状梁部12bの説明を適宜省略する。
梁部13aはまた、他方の端部、すなわち+X方向側の端部を、Y方向に平行に伸びた屈曲部16に連結されている。
梁部13b〜hは、両端を屈曲部16に連結されている。言い換えると、隣り合う2つの梁部13の間を連結するように、屈曲部16が配置されている。
また、梁部13のうち最も第1可動部17側に配置される梁部13hの−X側の端部に接続された屈曲部16は、他方側の端部を第1可動部17に接合されている。
第1圧電部21は、電極部30によって電圧を印加されることにより、梁部13の長手方向すなわちX方向に伸縮して、梁部13の厚み方向すなわち+Z方向あるいは−Z方向に反り量Δzを生じさせる。
また、図1に示す第1圧電部21のうち、−Y方向側から順に数えたときに奇数番目に配置された、具体的には梁部13a、13c、13e、13gに取り付けられた第1圧電部21を、特に奇数側圧電部21aとする。
同様に、第1圧電部21のうち、−Y方向側から順に数えたときに偶数番目に配置された、具体的には梁部13b、13d、13f、13hに取り付けられた第1圧電部21を、特に偶数側圧電部21bとする。
電極部30は、偶数側圧電部21bの−Z方向側の面に設けられた上部電極たる偶数側上部電極302と、偶数側圧電部21bの+Z方向側の面に設けられた下部電極たる偶数側下部電極304と、を有している。
以降の説明では、特に奇数側、偶数側の区別を要しないときには、奇数側上部電極301と偶数側上部電極302との総称として上部電極301、302との文言を用いる。同様に奇数側下部電極303と、偶数側下部電極304との総称として下部電極303、304との文言を用いる。
上部電極301、302と、下部電極303、304とは何れも金属製の薄膜電極である。
なお、ここでは振動ミラー10の外部電源としたが、振動ミラー10に備えられた電源であっても良い。
電圧制御部52は、奇数側下部電極303に印加するための奇数側の第2の電圧波形たる奇数側第2電圧V303を制御するための第2電圧制御部522を有している。
電圧制御部52は、偶数側上部電極302に印加するための偶数側の第1の電圧波形たる偶数側第1電圧V302を制御するための第3電圧制御部523を有している。
電圧制御部52は、偶数側下部電極304に印加するための偶数側の第2の電圧波形たる偶数側第2電圧V304を制御するための第4電圧制御部524を有している。
電圧制御部52は、第2圧電部22に印加するための正弦波電圧を制御する第5電圧制御部525を有している。
第2圧電部22は、圧電体膜が伸縮することで、第2支持梁部19に+Z方向あるいは−Z方向に凸の反りを生じさせることで、第2支持梁部19を変形させる。
第2圧電部22に印加される電圧は、通常は画像のフレームレートから決定される駆動周波数例えば20kHz等の比較的高い周波数でサイン波電圧が印加される。
このとき駆動周波数を第2可動部18の重量と、第2支持梁部19のばね定数から決定される共振周波数に近い周波数とすることで、共振により第2可動部18が高速に回転駆動される。この主走査方向への振動ミラー10の回転駆動方法に関しては、一般的なサイン波の駆動方法であるため具体的な説明を省略する。
枠部50は、Y方向において、第1可動部17と同じ位置を占めて、X方向において第1可動部17の+X側と、−X側とに配置された一対の凸部51を有している。
凸部51は、第1可動部17と凸部51との間に形成される空隙の幅と、支持梁部14aと凸部51との間に形成される空隙の幅と、梁部13iと凸部51との間に形成される空隙の幅とが、何れも等しくなるように設けられている。
該SOI基板の表面にはシリコン酸化膜が成膜され、その後、下部電極303、304、第1圧電部21の材料であるPZT、上部電極301、302が順に成膜される。成膜された下部電極303、304、第1圧電部21の材料であるPZT、上部電極301、302は、それぞれ異なるパターンに基づいてエッチング処理などによりパターン化される。
上部電極301の−Z方向側には絶縁膜や配線パターンが成膜されるが、本実施形態の説明では簡単のため、また図面の可読性を考慮して省略する。
このように形成された半導体ウェハ上からチップに個片化する方法は、ブレードによるダイシング技術であったり、レーザーダイシング技術であったり、ドライエッチング技術であったりする。
振動ミラー10を駆動して第1可動部17を動かすためには、まず、第1圧電部21に取り付けられた電極部30に電圧を印加する。
かかる電圧に基づいてそれぞれの第1圧電部21と接している梁部13は、既に述べたように、+Z方向あるいは−Z方向に梁部13の1本あたり、反り量Δzの反りを生じさせる。
また、梁部13aの−X側の端部は、枠部50に固定されているから、各梁部13の反り量Δzが累積して、蛇行状梁部12aの+X方向側の端部は−Z方向へ上昇し、−X方向側の端部は+Z方向側へ下降する。
同様に、梁部13pの+X側の端部も、枠部50に固定されているから、蛇行状梁部12bの+X方向側の端部は−Z方向に上昇するとともに、−X方向側の端部は+Z方向へ下降する。
かかる蛇行状梁部12aの動作に従って、第1可動部17は、回転軸Oを中心に傾斜する。なお、かかる傾斜動作を行った際には、振動などの原因により、回転軸O1を中心とする回動以外の方向への回転が生じるおそれがある。本実施形態では、曲端部171、172が設けられているので、かりにかかる予期しない回転動作が生じた場合でも、第1可動部17の枠部50への衝突、破損を抑止する。
このように梁部13の数に比例して、第1可動部17が大きく傾く。
かかる構成により、振動ミラー10は、X方向とY方向で大きな速度差が得られて、高画質で2次元に投影可能な光偏向器である。
なお、第2圧電部22と第2支持梁部19とによって走査を行う方向を副走査方向、蛇行状梁部12a、12bによって走査を行う方向を主走査方向としても良い。
すなわち、下部電極510は、蛇行状梁部全体で一つの共通電極として接地されて共有されている。
他方、上部電極710のうち、奇数番目に配置された奇数側上部電極710aには駆動電圧V1、偶数番目に配置された偶数側上部電極710bには駆動電圧V2が印加される。
蛇行状梁部を構成する隣り合う圧電部610に印加される電圧は、図16(a)に示すように所定の位相差を有して鋸波状の駆動電圧V1、V2が印加される。
このような鋸波状の駆動電圧V1、V2には、電圧波形を形成するときに生じる高調波振動成分、すなわち高調波成分が含まれている。かかる高調波成分を含んだ電圧波形によって駆動された蛇行状梁部には、高調波成分による振動が生じて、誤差等の原因となりうる。
図16(b)、(c)に示されたように、単に隣り合う圧電部610に駆動電圧V1、V2を所定の位相差で印加するのみでは、各圧電部610においてそれぞれ生じた高調波成分による振動が、互いに打ち消しあうに過ぎないことがわかる。
したがって、図15に示すような構成では、梁部に生じる高調波成分を抑制するとまでは言えず、かりに経時劣化や環境温度の変化などが生じたときには、図16(b)に示されたような高調波振動が、ミラー11aの振れ角に影響を与えるおそれがある。
具体的には、図5(a)に示すように、奇数側第1電圧V301と、奇数側第2電圧V303とは、電圧の波形形状が同一で正負が逆転した反転波形である。
さらにいうと、奇数側第1電圧V301と、奇数側第2電圧V303とは、互いに周期が等しく、電圧の絶対値が常に等しい。
また、図5(a)、(b)に示すように、奇数側第1電圧V301と、偶数側第1電圧V302とは、奇数側第1電圧V301の絶対値が最大になる点と、偶数側第1電圧V302の絶対値が最小になる点とが同じタイミングである。さらに、周波数と電圧の絶対値とが等しい互いに逆位相の波形である。
さらに言い換えると、奇数側第1電圧V301は、電圧の絶対値の半値を中心軸として線対称に反転したとき、奇数側第2電圧V303と一致するように形成された電圧波形である。
また、互いに逆位相の波形とは、第1圧電部21に与える影響が微小であって位相差が略180度、具体的には180度±10度以内であることを含む。
また同様に、図5(b)に示すように、偶数側第1電圧V302と、偶数側第2電圧V304とは、電圧の波形形状が同一で正負が逆転した反転波形である。
さらに偶数側第1電圧V302と、偶数側第2電圧V304とは、互いに周期が等しく、電圧の絶対値が常に等しい。
このように、一対に形成された奇数側上部電極301と、奇数側下部電極303とのそれぞれに、互いに正負の逆転した、逆方向の電圧波形を印加することにより、奇数側上部電極301と、奇数側下部電極303とで同一の高調波成分が生じて打ち消しあう。
したがって、図6(b)に示すように、振動ミラー10の振れ角には、後述する高調波成分による影響が乗らず、振動ミラー10は安定した振れ角で駆動される。
奇数側上部電極301と、奇数側下部電極303とに図5(a)に示す電圧が印加されたとき、基準電圧たるV=0は筐体電位あるいは接地電位である。従って、第1圧電部21には、奇数側第1電圧V301と、奇数側第2電圧V303との差分電圧V(t)=V303−V301が印加される。
ここで、接地電位に対してある電圧をかけたときに高調波成分が生じると仮定すると、奇数側第1電圧V301と、奇数側第2電圧V303とに生じる高調波成分は同じタイミングで互いに逆方向に作用することになる。
すなわち、図7に模式的に示したように、高調波成分をδVとすると、差分電圧V(t)=(V303+δV)−(V301+δV)となって、差分電圧V(t)において打ち消しあう。
従って、第1圧電部21に+Z方向と−Z方向とから図5(a)のように電圧を印加したとき、第1圧電部21に生じる高調波成分は、正味で打ち消しあう。
かかる構成により、1つの梁部13aにおいて、第1圧電部21の両面に形成された電極部30で生じた高調波成分が打ち消しあうので、梁部13aにおける高調波成分による振動の発生を抑制するから、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
かかる構成により、1つの梁部13bにおいて、第1圧電部21の両面に形成された電極部30で生じた高調波成分が打ち消しあうので、梁部13bにおける高調波成分による振動の発生を抑制するから、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
かかる構成により、さらに精度良く第1圧電部21の両面に形成された電極部30で生じた高調波成分が打ち消しあうので、梁部13aにおける高調波成分による振動の発生を抑制して、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
さらに、奇数側第2電圧V303と、偶数側第2電圧V304とも奇数側第2電圧V303の絶対値が最小になる点と、偶数側第2電圧V304の絶対値が最大になる点とが時間的に一致する。
かかる構成により、互いに隣り合う上部電極と下部電極とにおいても高調波成分が打ち消しあうので、第2可動部18における高調波成分の発生をさらに抑制して、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
さらにいうと、奇数側第1電圧V301と、偶数側第1電圧V302との2つの第1の電圧波形の和は、時間によらず常に一定値を取るように設定されると言い換えても良い。
すなわち、下部電極303、304に印加される電位は、常に0以上である。
言い換えると、第1圧電部21の上面と下面に電位差を与えたときの圧電部材内の電場の方向が常に+Z方向側に向くようになっている。
かかる構成により、差分電圧V(t)が常に0以上であるから、PZTの分極状態が維持されて脱分極による駆動能力の低下が抑制される。
梁部13b〜g、及び梁部13j〜oについては、図1からも明らかなように、隣り合う梁部13同士の長さが等しいから、第1圧電部21に印加する電圧が一様であれば、それぞれの反り量Δzは一定であると考えられる。
また、本実施形態においては、梁部13hの反り量が、梁部13のうち第1可動部17から最も離れた梁部13aの反り量と等しくなるように、調整されている。
かかる構成により、回転軸O1と異なる方向への傾きの発生を抑制し、第1可動部17の回転軸O1を中心とする回動が安定する。
なお、第1の実施形態と同様の構成については、簡便のため同じ番号を付して説明は適宜省略する。
また、偶数側第1電圧V306と偶数側第2電圧V308とは、電圧の波形形状が同一で、正負が逆転した反転波形であるが、奇数側第1電圧V305と奇数側第2電圧V307と同じ値である位相差δfだけずれている。
従って、奇数側第1電圧V305と、偶数側第1電圧V306とは、互いに周期が等しく、電圧の絶対値の最大値が等しい。
言い換えると、隣り合う梁部13に印加される奇数側第1電圧V305と、偶数側第1電圧V306とは、奇数側第1電圧V305の絶対値が最大になる点と、偶数側第1電圧V306の絶対値が最小になる点とが時間的に一致する。
さらにいうと、奇数側第1電圧V305と、偶数側第1電圧V306との2つの第1の電圧波形の和は、時間によらず常に一定値を取るように設定される。
なお、奇数側第2電圧V307と、偶数側第2電圧V308とについても、上で述べたような奇数側と同様の関係が成立する。
かかる構成により、上部電極301、302と下部電極303、304とへの配線を簡単化しながらも高調波振動の発生を抑制する。
図9(a)、(b)から明らかなように、第1の電圧波形と、第2の電圧波形とが互いに所定の位相差δfだけずれた場合であっても、高調波成分が打ち消しあう。
かかる構成により、1つの梁部13aにおいて、第1圧電部21の両面に形成された電極部30で生じた高調波成分が打ち消しあうので、梁部13aにおける高調波成分による振動の発生を抑制するから、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
言い換えると、第1圧電部21の上面と下面に電位差を与えたときの圧電部材内の電場の方向が常に+Z方向側に向くようになっている。
かかる構成により、差分電圧V(t)が常に0以上であるから、PZTの分極状態が維持されて脱分極による駆動能力の低下が抑制される。
第3の実施形態において、奇数側第1電圧V315は、電圧波形のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第1急変化部Duty1を有している。
また、奇数側第2電圧V317のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第2急変化部Duty2を有している。
偶数側第1電圧V316は、電圧波形のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第1急変化部Duty3を有している。
偶数側第2電圧V318のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第2急変化部Duty4を有している。
また、第3の実施形態においては、Duty1≠Duty2、Duty3≠Duty4である。なお、Duty1=Duty2、Duty3=Duty4の場合には第1の実施形態と同様の関係である。
第1急変化部Duty1、Duty3と、第2急変化部Duty2、Duty4と、は、言い換えると電圧波形の微分値が最大値となる部分の時間的な長さであり、かかる鋸波形状の電圧波形においては、Duty幅に等しい。
したがって、第3の実施形態においても、奇数側第1電圧V315と、偶数側第1電圧V316とは、奇数側第1電圧V315の絶対値が最大になる点と、偶数側第1電圧V316の絶対値が最小になる点とが同じタイミングである。またさらに、周波数と電圧の絶対値とが等しい互いに逆位相の波形である。
なお、この逆位相の関係は、奇数側第2電圧V317と、偶数側第2電圧V318とについても成り立つ。
図11(a)、(b)から明らかなように、第1の電圧波形と、第2の電圧波形とで、時間的な変化の度合いが最も大きい部分の長さが異なる場合にも、高調波成分が打ち消しあう。
かかる構成により、1つの梁部13aにおいて、第1圧電部21の両面に形成された電極部30で生じた高調波成分が打ち消しあうので、梁部13aにおける高調波成分による振動の発生を抑制するから、環境温度や経時変化の影響を少なくする。
画像投影装置100は、光走査装置55の他に、図12(a)に示すように、基本色に対応する3つの光源たる赤色光源装置1Rと、青色光源装置1Bと、緑色光源装置1Gと、を有している。
画像投影装置100は、赤色光源装置1Rと、青色光源装置1Bと、緑色光源装置1Gと、のそれぞれからの入射光を合成するダイクロイックプリズム2と、投影面104に向けて光を反射する光走査装置55と、を有している。
画像投影装置100は、ダイクロイックプリズム2から出射された光束を、振動ミラー10の反射面たる第2可動部18によって反射し、投影面104上の所定の点に投射することで画像を形成する。
青色光源装置1Bは、中心波長が430nm前後である半導体レーザーである。
緑色光源装置1Gは、中心波長が540nm前後である緑色のレーザー光を射出するレーザー射出装置である。
振動ミラー10は、既に述べたように、回転軸O1と回転軸O2との2軸周りに回動して反射光を走査させるから、光走査装置55は投影面104の水平方向及び垂直方向にレーザー光を走査させることが出来る。
かかる構成により、投影面104の各地点における赤色光源装置1Rと、青色光源装置1Bと、緑色光源装置1Gと、のそれぞれの光量を調整することで、画像投影装置100は投影面104に任意の画像を投影する。
また、第4の実施形態では、カラー画像を投影する場合について述べたが、白色光源のみを用いて投影像を形成するモノクロの画像投影装置としても良い。
画像形成装置200は、第1〜3の実施形態で述べた振動ミラー10を備えた光走査装置55と、光走査装置55によって潜像を形成される被走査面たる感光層を備えた像担持体たる感光体110と、を有している。
光走査装置55は、光束を射出する光源53と、光束を収束させる収束光学系54と、収束した光束を走査光として反射する振動ミラー10と、走査光を感光体110の表面に結像させる結像光学系56と、を有している。
感光体110は、C方向に回転しながら、静電潜像にトナーを付着させて現像し、転写位置Nにおいて用紙Pにトナーを転写することで画像を形成する。
かかる構成により、振動ミラー10の駆動安定性によって、走査光の歪みの発生を抑制するから、光走査装置55によって生じる画像の歪みを抑制して高精度の画像が得られる。
画像投影表示装置300は、複数の発光点を備えた基本色に対応する3つの光源素子たる半導体レーザー素子111R、111B、111Gを有している。
画像投影表示装置300は、半導体レーザー素子111R、111B、111Gから放射された光束を平行光へと変換するためのカップリングレンズ112R、112B、112Gを有している。
画像投影表示装置300は、カップリングレンズ112R、112B、112Gを透過した光束の光量を制限する絞り部材たるアパーチャ113R、113B、113Gを有している。
画像投影表示装置300は、各光源から射出された光束を合成するプリズム状のダイクロイックミラー115と、投射光学系116と、振動ミラー10を備えた光走査装置117と、を有している。
画像投影表示装置300は、光走査装置117よりも光束の進行方向下流側に、投射レンズたるカバーレンズ119を有している。
半導体レーザー素子111R、111B、111Gから放射された光束は、3つのカップリングレンズ112R、112B、112Gにそれぞれ入射し、アパーチャ113R、113B、113Gによって光量と断面形状とを整えられて射出される。
ダイクロイックミラー115は、これら各光源からの光束を、偏向して合成し、投射光学系116へと射出する。
投射光学系116は、光走査装置117に向かって凹面を向けた少なくとも1つのメニスカスレンズLを有する光学系である。なお、ここではメニスカスレンズLのみを図示したが、複数のレンズを組み合わせた光学系であっても良い。
光走査装置117によって偏向された光束は、カバーレンズ119を透過して画像投影表示装置300の外部に設置された投影面104へ画像として投射される。
また、支持梁部と可動部との接合位置が複数あっても良いが、支持梁部の反り量が小さくなってしまうために、それぞれの支持梁部と可動部とが1点で接合される構成がより望ましい。
また、第1圧電部は、屈曲部に設けられていても良い。
かかる構成により、振れ角による走査幅に制限があっても、走査領域を拡大可能である。
また、可動部は片持ち梁構造として記載したが、かかる構成に限定されるものではなく、両持ち梁構造であっても良い。
また、隣り合う複数の上部電極及び下部電極にそれぞれ印加される2つの第1の電圧波形の和は、時間によらず常に一定値を取るように設定されるとしたが、最大値と最小値とが、梁部の振動に影響を与えない程度に時間的なタイミングがずれてもよい。
ヘッドアップディスプレイは、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載されて、光により画像を形成し、該画像を形成した透過反射部剤に導くことで、該透過反射部材を介して該画像の虚像を視認可能にする。
ここで透過反射部材とは、光の一部を透過させ、残光の少なくとも一部を反射させるような部材を指す。
11a ミラー
12a 蛇行状梁部
12b 蛇行状梁部
13、13a〜h 梁部
17 可動部(第1可動部)
18 可動部(第2可動部)
20 圧電アクチュエータ装置
21 圧電部(第1圧電部)
22 第2圧電部
30 電極部
50 枠部
51 凸部
52 電圧制御部
55 光偏向器(光走査装置)
100 画像投影装置
200 画像形成装置
300 画像投影表示装置
301 上部電極(奇数側上部電極)
302 上部電極(偶数側上部電極)
303 下部電極(奇数側下部電極)
304 下部電極(偶数側下部電極)
V301 第1の電圧波形(奇数側第1電圧)
V302 第1の電圧波形(偶数側第1電圧)
V303 第2の電圧波形(奇数側第2電圧)
V304 第2の電圧波形(偶数側第2電圧)
V305 第1の電圧波形(奇数側第1電圧)
V306 第1の電圧波形(偶数側第1電圧)
V307 第2の電圧波形(奇数側第2電圧)
V308 第2の電圧波形(偶数側第2電圧)
V315 第1の電圧波形(奇数側第1電圧)
V316 第1の電圧波形(偶数側第1電圧)
V317 第2の電圧波形(奇数側第2電圧)
V318 第2の電圧波形(偶数側第2電圧)
Duty1、Duty3 第1急変化部
Duty2、Duty4 第2急変化部
δf 位相差
O1 回転軸
O2 回転軸
O’ 重心
X 主走査方向
Y 副走査方向
Z 光軸方向
Claims (10)
- 所定の回転軸に対して回転可能な可動部と、
前記可動部を支持する、前記回転軸方向と交差する方向に伸び蛇行するように連続して形成された複数の梁部を有する一対の蛇行状梁部と、
前記複数の梁部にそれぞれ設けられ、前記梁部を変形させる複数の圧電部と、
前記複数の圧電部の両面にそれぞれ設けられた電極部と、を有し、
前記電極部は、前記圧電部の一方の面側に設けられ、当該圧電部に第1の電圧波形を印加するための上部電極と、
前記圧電部を挟んで前記上部電極と対向して設けられ、前記圧電部に第2の電圧波形を印加するための下部電極と、
を有し、
前記第1の電圧波形と、前記第2の電圧波形とは、正負が逆である圧電アクチュエータ装置。 - 前記第1の電圧波形と、前記第2の電圧波形とは、何れも周期的な電圧波形であり、第1の電圧波形と第2の電圧波形とは、互いに周期が等しく、電圧の絶対値が常に等しいことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ装置。
- 隣り合う複数の前記上部電極に印加される前記第1の電圧波形は、互いに周期が等しく、一方の前記第1の電圧波形の絶対値が最大になる点と、他方の前記第1の電圧波形の絶対値が最小になる点とが時間的に一致し、
隣り合う複数の前記下部電極に印加される前記第2の電圧波形は、互いに周期が等しく、一方の前記第2の電圧波形の絶対値が最大になる点と、他方の前記第2の電圧波形の絶対値が最小になる点とが時間的に一致することを特徴とする請求項1または2に記載の圧電アクチュエータ装置。 - 前記第1の電圧波形と、前記第2の電圧波形とは、任意の位相差を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の圧電アクチュエータ装置。
- 前記第2の電圧波形は、前記第1の電圧波形より常に大きいことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1つに記載の圧電アクチュエータ装置。
- 前記第1の電圧波形のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第1急変化部と、
前記第2の電圧波形のうち時間的な変化の度合いが最も大きい部分である第2急変化部と、を有し、
前記電極部に備えられた一対の前記上部電極と前記下部電極とにおける前記第1急変化部と第2急変化部との時間的な長さが異なり、
隣り合う複数の前記電極部にそれぞれ備えられた前記上部電極に印加される前記第1急変化部の時間的な長さが等しく、
隣り合う複数の前記電極部にそれぞれ備えられた前記下部電極に印加される前記第2急変化部の時間的な長さが等しいことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1つに記載の圧電アクチュエータ装置。 - 請求項1乃至6の何れか1つに記載の圧電アクチュエータ装置と、前記可動部に設けられた反射面と、を有し、
前記圧電アクチュエータ装置に入射した光束を、前記反射面で反射することで走査させる光偏向器。 - 請求項7に記載の光偏向器を有し、前記反射面で反射された前記光束を投影面に結像させることで画像を表示する画像投影装置。
- 請求項7に記載の光偏向器を備えた光走査装置と、前記光走査装置によって潜像を形成される感光体と、を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項7に記載の光偏向器を備えた光走査装置と、前記光走査装置からの光の一部を透過させ、前記光の他の一部を反射させて前記光を画像として投射するための透過反射部材と、を有することを特徴とする移動体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015126828A JP6617444B2 (ja) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | 圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015126828A JP6617444B2 (ja) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | 圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017009866A true JP2017009866A (ja) | 2017-01-12 |
JP6617444B2 JP6617444B2 (ja) | 2019-12-11 |
Family
ID=57763279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015126828A Active JP6617444B2 (ja) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | 圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6617444B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021067722A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 株式会社リコー | 可動装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び車両 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03208007A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Fujitsu Ltd | 光スイッチ |
WO2010021216A1 (ja) * | 2008-08-22 | 2010-02-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 駆動装置 |
JP2010237492A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Stanley Electric Co Ltd | 光偏向器用アクチュエータ装置 |
JP5654158B1 (ja) * | 2014-05-07 | 2015-01-14 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 可動反射素子および二次元走査装置 |
JP2015055829A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 株式会社リコー | 光偏向装置、画像形成装置、車両、光偏向装置の制御方法、及び光偏向装置の調整方法 |
US20150168714A1 (en) * | 2012-06-13 | 2015-06-18 | Lemoptix Sa | Mems device |
JP2017003717A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 可動反射装置およびこれを利用した反射面駆動システム |
-
2015
- 2015-06-24 JP JP2015126828A patent/JP6617444B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03208007A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Fujitsu Ltd | 光スイッチ |
WO2010021216A1 (ja) * | 2008-08-22 | 2010-02-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 駆動装置 |
JP2010237492A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Stanley Electric Co Ltd | 光偏向器用アクチュエータ装置 |
US20150168714A1 (en) * | 2012-06-13 | 2015-06-18 | Lemoptix Sa | Mems device |
JP2015055829A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 株式会社リコー | 光偏向装置、画像形成装置、車両、光偏向装置の制御方法、及び光偏向装置の調整方法 |
JP5654158B1 (ja) * | 2014-05-07 | 2015-01-14 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 可動反射素子および二次元走査装置 |
JP2017003717A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 可動反射装置およびこれを利用した反射面駆動システム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021067722A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 株式会社リコー | 可動装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び車両 |
JP7363352B2 (ja) | 2019-10-18 | 2023-10-18 | 株式会社リコー | 可動装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び車両 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6617444B2 (ja) | 2019-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5702230B2 (ja) | 光走査装置 | |
US9766450B2 (en) | Light deflector, two-dimensional image display apparatus, optical scanner, and image forming apparatus | |
JP6459422B2 (ja) | 光偏向器、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ及びレーザレーダ | |
JP2006243251A (ja) | 光偏向器 | |
JP2014115612A (ja) | 光偏向装置及び画像形成装置 | |
JP2008151887A (ja) | レーザー投射装置 | |
JP5400925B2 (ja) | 揺動体装置、光偏向器、及びそれを用いた光学機器 | |
JP6123290B2 (ja) | 圧電アクチュエータ装置、2次元走査装置、画像形成装置、及び画像投影装置 | |
JP2011095331A (ja) | 光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 | |
JP6743353B2 (ja) | 光偏向器、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置及びヘッドアップディスプレイ | |
JP2009251596A (ja) | 光走査装置、これを採用した画像形成装置及び光走査方法 | |
JP2016102812A (ja) | 光偏向器、画像表示装置及び物体装置 | |
JP2017116842A (ja) | 光偏向器及び画像投影装置 | |
JP2009025617A (ja) | 揺動体装置、光偏向器およびそれを用いた光学機器 | |
JP6617444B2 (ja) | 圧電アクチュエータ装置、光偏向器、画像投影装置、画像形成装置及び移動体装置 | |
JP2015129801A (ja) | 光偏向装置、光走査装置、画像表示装置及び画像形成装置 | |
JP5554895B2 (ja) | 揺動構造体、及び揺動構造体を用いた揺動体装置 | |
JP2017016018A (ja) | 光偏向器、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ装置、およびレーダ装置 | |
JP2015175889A (ja) | 光偏向装置、光偏向ミラー及び画像表示装置 | |
JP4598286B2 (ja) | 光走査装置及び画像形成装置 | |
JP2015175984A (ja) | アクチュエータ、光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 | |
JP4447963B2 (ja) | 光偏向器制御装置 | |
JP2011013621A (ja) | 光偏向器、画像形成装置及び画像投影装置 | |
JP2016206541A (ja) | 光偏向装置、2次元画像表示装置、光走査装置及び画像形成装置 | |
JP5716992B2 (ja) | 光偏向装置、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180531 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191015 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191028 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6617444 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |