JP2020020865A - Optical scanning device and driving method thereof - Google Patents

Optical scanning device and driving method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2020020865A
JP2020020865A JP2018142320A JP2018142320A JP2020020865A JP 2020020865 A JP2020020865 A JP 2020020865A JP 2018142320 A JP2018142320 A JP 2018142320A JP 2018142320 A JP2018142320 A JP 2018142320A JP 2020020865 A JP2020020865 A JP 2020020865A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
diaphragm
voltage
optical scanning
scanning device
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
Application number
JP2018142320A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6960889B2 (en
Inventor
佳敬 梶山
Yoshitaka Kajiyama
佳敬 梶山
健介 神田
Kensuke Kanda
健介 神田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
University of Hyogo
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
University of Hyogo
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, University of Hyogo filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2018142320A priority Critical patent/JP6960889B2/en
Publication of JP2020020865A publication Critical patent/JP2020020865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6960889B2 publication Critical patent/JP6960889B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

To provide an optical scanning device capable of vibrating a diaphragm vertically in both directions by applying unipolar voltage, and a driving method thereof.SOLUTION: An optical scanning device 1 includes a support 3, a diaphragm 5a, a diaphragm 5b and a reflector 9. The diaphragm 5a includes first piezoelectric element 13a, 13b and second piezoelectric element 21a, 21b arranged thereon. The diaphragm 5b includes first piezoelectric elements 13c and 13d and the second piezoelectric elements 21c and 21d arranged thereon. The first voltage applied to the first piezoelectric elements 13a and 13b and the second voltage applied to the second piezoelectric elements 21a and 21b are applied with their phases shifted from each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光走査装置およびその駆動方法に関し、特に、振動板を備えた光走査装置と、その光走査装置の駆動方法とに関するものである。   The present invention relates to an optical scanning device and a driving method thereof, and more particularly to an optical scanning device having a diaphragm and a driving method of the optical scanning device.

従来、反射板が弾性体を介在させて振動板に接続された光走査装置が知られている。この光走査装置では、振動板を振動させることで、反射板が回転運動をし、反射板に照射された光が走査される。振動板を振動させるため、振動板には圧電素子が配置される。圧電素子では、一の電極と他の電極との間に圧電体が挟み込まれている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical scanning device in which a reflection plate is connected to a vibration plate via an elastic body. In this optical scanning device, by vibrating the vibrating plate, the reflecting plate rotates and scans the light applied to the reflecting plate. In order to vibrate the diaphragm, a piezoelectric element is arranged on the diaphragm. In a piezoelectric element, a piezoelectric body is sandwiched between one electrode and another electrode.

この種の光走査装置を開示した特許文献の例として、特許文献1および特許文献2がある。特許文献1では、振動板に配置された圧電素子に180°位相が異なる双極性である交流電圧を印加することによって、反射板を回転運動させる光走査装置が提案されている。特許文献2では、振動板に配置された圧電素子に単極性の一定周波数の電圧を印加することによって、反射板を回転させる光走査装置が提案されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose examples of patent documents that disclose this type of optical scanning device. Patent Document 1 proposes an optical scanning device that rotates a reflecting plate by applying a bipolar alternating voltage having a phase difference of 180 ° to a piezoelectric element disposed on a diaphragm. Patent Literature 2 proposes an optical scanning device that rotates a reflecting plate by applying a voltage having a fixed frequency of a single polarity to a piezoelectric element disposed on a diaphragm.

圧電素子に双極性の電圧を印加させた場合には、分極疲労を起こしてしまい、特性が劣化することが知られており、長い寿命が要求される光走査装置への用途には適さない(非特許文献1)。一方、圧電素子に単極性の電圧を印加させる場合には、双極性の電圧を印加させる場合と比べて、圧電素子の分極疲労が大幅に低減することが知られている(非特許文献2)。   It is known that when a bipolar voltage is applied to a piezoelectric element, polarization fatigue is caused and its characteristics are deteriorated, and it is not suitable for use in an optical scanning device requiring a long life ( Non-patent document 1). On the other hand, it is known that when a unipolar voltage is applied to a piezoelectric element, polarization fatigue of the piezoelectric element is significantly reduced as compared with a case where a bipolar voltage is applied (Non-Patent Document 2). .

特開2005−128147号公報JP 2005-128147 A 特開2014−103360号公報JP 2014-103360 A

Lou, X. J. “Polarization fatigue in ferroelectric thin films and related materials.” Journal of Applied Physics 105.2 (2009):024101.Lou, X. J. “Polarization fatigue in ferroelectric thin films and related materials.” Journal of Applied Physics 105.2 (2009): 024101. Lou, X. J., and J. Wang. “Bipolar and unipolar electrical fatigue in ferroelectric lead zirconate titanate thin films: An experimental comparison study.” Journal of Applied Physics 108.3 (2010):034104.Lou, X. J., and J. Wang. “Bipolar and unipolar electrical fatigue in ferroelectric lead zirconate titanate thin films: An experimental comparison study.” Journal of Applied Physics 108.3 (2010): 034104.

圧電素子に単極性の電圧を印加させる場合において、圧電体の分極の向きが反転する抗電圧を超える電圧を印加させる場合には、圧電体の分極方向が、抗電圧を超える電圧の印加によって、電圧の印加方向に反転する。このため、入力電圧の極性にかかわらず、振動板の振動方向が一定になり、振動板を上方向または下方向の一方向にしか屈曲させることができないという問題があった。   When applying a voltage exceeding a coercive voltage in which the direction of polarization of the piezoelectric body is reversed when applying a unipolar voltage to the piezoelectric element, the polarization direction of the piezoelectric body is applied by applying a voltage exceeding the coercive voltage. Inverts in the direction of voltage application. Therefore, regardless of the polarity of the input voltage, the vibration direction of the diaphragm becomes constant, and there has been a problem that the diaphragm can be bent only in one direction, upward or downward.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、単極性の電圧を印加させて、振動板を上下双方向に振動させることが可能な光走査装置を提供することであり、他の目的は、そのような光走査装置の駆動方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of applying a unipolar voltage to vibrate a diaphragm in both up and down directions. Another object is to provide a method for driving such an optical scanning device.

本発明に係る光走査装置は、支持体と、振動板と、第1圧電素子および第2圧電素子と、反射板とを備えている。振動板は、距離を隔てて位置する第1端部と第2端部とを有し、第1端部が支持体に支持されている。第1圧電素子および第2圧電素子は、振動板に配置されている。反射板は、振動板の第2端部に弾性体を介在させて接続され、光を反射する反射面を有する。第1圧電素子は、単極性の第1電圧を印加することで第1モードで駆動する。第2圧電素子は、単極性の第2電圧を印加することで、第1モードとは異なる第2モードで駆動する。第1圧電素子または第2圧電素子が駆動することで、振動板が屈曲して反射板が傾けられる。   An optical scanning device according to the present invention includes a support, a diaphragm, a first piezoelectric element and a second piezoelectric element, and a reflector. The diaphragm has a first end and a second end located at a distance, and the first end is supported by a support. The first piezoelectric element and the second piezoelectric element are arranged on the diaphragm. The reflector is connected to the second end of the diaphragm via an elastic body, and has a reflective surface that reflects light. The first piezoelectric element is driven in the first mode by applying a unipolar first voltage. The second piezoelectric element is driven in a second mode different from the first mode by applying a unipolar second voltage. When the first piezoelectric element or the second piezoelectric element is driven, the diaphragm is bent and the reflector is tilted.

本発明に係る光走査装置の駆動方法は、距離を隔てて対向する第1端部と第2端部とを有し、第1端部が支持体に支持され、第2端部が弾性体を介在させて反射板に接続された振動板と、振動板に配置された、第1モードで駆動する第1圧電素子および第1モードとは異なる第2モードで駆動する第2圧電素子とを有する光走査装置の駆動方法である。第1圧電素子に単極性の第1電圧を印加することにより、第1圧電素子を第1モードで駆動させる。第2圧電素子に単極性の第2電圧を印加することにより、第2圧電素子を第1モードとは異なる第2モードで駆動させる。第1圧電素子と第2圧電素子とを駆動させることで、振動板が屈曲して反射板が傾けられる。第1電圧と第2電圧とを互いに位相をずらして印加することにより、第1圧電素子と第2圧電素子とを時間をずらして駆動させる。   A driving method of an optical scanning device according to the present invention has a first end and a second end facing each other at a distance, the first end is supported by a support, and the second end is an elastic body. A vibration plate connected to the reflection plate via the first and second piezoelectric elements disposed on the vibration plate, the first piezoelectric element being driven in the first mode, and the second piezoelectric element being driven in a second mode different from the first mode. It is a driving method of the optical scanning device having the above. The first piezoelectric element is driven in the first mode by applying a unipolar first voltage to the first piezoelectric element. By applying a unipolar second voltage to the second piezoelectric element, the second piezoelectric element is driven in a second mode different from the first mode. By driving the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, the diaphragm is bent and the reflector is tilted. By applying the first voltage and the second voltage with their phases shifted from each other, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are driven with a time shift.

本発明に係る光走査装置によれば、振動板に、第1モードで駆動する第1圧電素子と第1モードとは異なる第2モードで駆動する第2圧電素子とが配置されている。第1圧電素子または第2圧電素子を駆動させることで、振動板を双方向に振動させて、反射板を双方向に傾けることができる。   According to the optical scanning device of the present invention, the first piezoelectric element driven in the first mode and the second piezoelectric element driven in the second mode different from the first mode are arranged on the diaphragm. By driving the first piezoelectric element or the second piezoelectric element, the diaphragm can be vibrated in both directions, and the reflector can be tilted in both directions.

本発明に係る光走査装置の駆動方法によれば、第1圧電素子を単極性の第1電圧によって駆動させ、第2圧電素子を単極性の第2電圧によって駆動させる。第1電圧と第2電圧とを位相をずらして印加し、振動板を屈曲させることで、反射板を傾ける。これにより、光走査装置の振動板を双方向に振動させて反射板を傾けることができる。   According to the driving method of the optical scanning device according to the present invention, the first piezoelectric element is driven by the unipolar first voltage, and the second piezoelectric element is driven by the unipolar second voltage. The first voltage and the second voltage are applied with their phases shifted from each other, and the reflecting plate is inclined by bending the diaphragm. Thus, the reflecting plate can be tilted by vibrating the diaphragm of the optical scanning device in both directions.

本発明の実施の形態1に係る光走査装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. 同実施の形態において、光走査装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the optical scanning device in the embodiment. 同実施の形態において、第1圧電素子の部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a first piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、第1圧電素子の駆動のメカニズムの一例を説明するための部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view for explaining an example of a driving mechanism of a first piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、第2圧電素子の部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a second piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、第2圧電素子の駆動のメカニズムの一例を説明するための部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view for explaining an example of a driving mechanism of a second piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、第2圧電素子の電極の配置パターンの一例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of an arrangement pattern of electrodes of a second piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、第2圧電素子の電極の配置パターンの一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of an arrangement pattern of electrodes of a second piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、光走査装置の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing one step of a method of manufacturing the optical scanning device in the embodiment. 同実施の形態において、図9に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 9 in the embodiment. 同実施の形態において、図10に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 10 in the embodiment. 同実施の形態において、図11に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 11 in the embodiment. 同実施の形態において、図12に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 12 in the embodiment. 同実施の形態において、図13に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 13 in the embodiment. 同実施の形態において、図14に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 14 in the embodiment. 同実施の形態において、図15に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 15 in the embodiment. 同実施の形態において、第1圧電素子および第2圧電素子に印加する単極性の電圧の波形の一例を示すグラフである。3 is a graph illustrating an example of a waveform of a unipolar voltage applied to a first piezoelectric element and a second piezoelectric element in the embodiment. 同実施の形態において、振動板の屈曲態様の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a bending mode of the diaphragm in the embodiment. 同実施の形態において、振動板の屈曲態様の他の例を模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing another example of the bending mode of the diaphragm in the embodiment. 同実施の形態において、振動板の屈曲に伴う反射板の傾きを説明するための斜視図である。FIG. 4 is a perspective view for explaining the inclination of the reflector due to the bending of the diaphragm in the embodiment. 本発明の実施の形態2に係る光走査装置の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of an optical scanning device according to Embodiment 2 of the present invention. 同実施の形態において、光走査装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the optical scanning device in the embodiment. 比較例に係る光走査装置の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of an optical scanning device according to a comparative example. 比較例に係る光走査装置の平面図である。FIG. 9 is a plan view of an optical scanning device according to a comparative example.

実施の形態1.
実施の形態1に係る光走査装置について説明する。ここでは、説明の便宜上X軸、Y軸およびZ軸を示して構造等を説明する。図1および図2に示すように、X軸およびY軸は互いに直交しており、光走査装置1(支持体3)が配置されている面をX−Y平面とする。Z軸は、そのX−Y平面に直交する。
Embodiment 1 FIG.
The optical scanning device according to the first embodiment will be described. Here, the structure and the like will be described by showing the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis for convenience of explanation. As shown in FIGS. 1 and 2, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other, and the surface on which the optical scanning device 1 (support 3) is disposed is an XY plane. The Z axis is orthogonal to the XY plane.

光走査装置1は、支持体3、振動板5a、振動板5bおよび反射板9を備えている。振動板5aは、X軸方向に距離を隔てて対向する第1端部5aaと第2端部5abとを有する。第1端部5aaが支持体3に接続されている。第2端部5abが、弾性体7aを介して反射板9に接続されている。弾性体7aは、振動板5aの第2端部5abにおけるY軸方向の中央部に接続されている。   The optical scanning device 1 includes a support 3, a vibration plate 5a, a vibration plate 5b, and a reflection plate 9. The diaphragm 5a has a first end 5aa and a second end 5ab facing each other at a distance in the X-axis direction. The first end 5aa is connected to the support 3. The second end 5ab is connected to the reflection plate 9 via the elastic body 7a. The elastic body 7a is connected to the center of the second end 5ab of the diaphragm 5a in the Y-axis direction.

振動板5bは、X軸方向に距離を隔てて対向する第1端部5baと第2端部5bbとを有する。第1端部5baが支持体3に接続されている。第2端部5bbが、弾性体7bを介して反射板9に接続されている。弾性体7bは、振動板5bの第2端部5bbにおけるY軸方向の中央部に接続されている。反射板9には、反射面11が設けられている。   The diaphragm 5b has a first end 5ba and a second end 5bb facing each other at a distance in the X-axis direction. The first end 5ba is connected to the support 3. The second end 5bb is connected to the reflector 9 via the elastic body 7b. The elastic body 7b is connected to the center of the second end 5bb of the diaphragm 5b in the Y-axis direction. The reflection plate 9 is provided with a reflection surface 11.

振動板5aには、第1圧電素子13a、13bおよび第2圧電素子21a、21bが配置されている。第1端部5aaの側から第2端部5abの側に向かって、第1圧電素子13a、第2圧電素子21a、第1圧電素子13b、第2圧電素子21bの順に配置されている。振動板5bには、第1圧電素子13c、13dおよび第2圧電素子21c、21dが配置されている。第1端部5baの側から第2端部5bbの側に向かって、第2圧電素子21d、第1圧電素子13d、第2圧電素子21c、第1圧電素子13cの順に配置されている。   The first piezoelectric elements 13a and 13b and the second piezoelectric elements 21a and 21b are arranged on the diaphragm 5a. The first piezoelectric element 13a, the second piezoelectric element 21a, the first piezoelectric element 13b, and the second piezoelectric element 21b are arranged in this order from the first end 5aa to the second end 5ab. The first piezoelectric elements 13c and 13d and the second piezoelectric elements 21c and 21d are arranged on the diaphragm 5b. From the side of the first end 5ba to the side of the second end 5bb, the second piezoelectric element 21d, the first piezoelectric element 13d, the second piezoelectric element 21c, and the first piezoelectric element 13c are arranged in this order.

図2に示すように、振動板5a(第1圧電素子13a、13b、第2圧電素子21a、21b)、弾性体7a、反射板9、弾性体7b、振動板5b(第1圧電素子13c、13d、第2圧電素子21c、21d)は、仮想線としてのX軸に平行な軸線C1に対して、ほぼ線対称に配置されている。なお、反射板9の平面形状は軸線C1に対して線対称になるように矩形状に形成されているが、反射板9の傾きに伴って反射板に歪みが入らなければ、反射板9の平面形状としては、線対称になる形状にする必要はない。   As shown in FIG. 2, the diaphragm 5a (first piezoelectric elements 13a and 13b, second piezoelectric elements 21a and 21b), the elastic body 7a, the reflector 9, the elastic body 7b, and the diaphragm 5b (first piezoelectric element 13c, 13d and the second piezoelectric elements 21c and 21d) are arranged substantially line-symmetrically with respect to an axis C1 parallel to the X axis as a virtual line. The plane shape of the reflecting plate 9 is formed in a rectangular shape so as to be line-symmetric with respect to the axis C1, but if the reflecting plate 9 is not distorted due to the inclination of the reflecting plate 9, the reflecting plate 9 is The planar shape need not be a line-symmetric shape.

次に、第1圧電素子13a〜13d、第2圧電素子21a〜21dについて説明する。まず、第1圧電素子13a〜13dについて説明する。図3に示すように、第1圧電素子13(13a〜13d)は、下部電極15、圧電体17および上部電極19によって形成されている。下部電極15、圧電体17および上部電極19は、振動板5(5a、5b)の上に積層されている。   Next, the first piezoelectric elements 13a to 13d and the second piezoelectric elements 21a to 21d will be described. First, the first piezoelectric elements 13a to 13d will be described. As shown in FIG. 3, the first piezoelectric element 13 (13a to 13d) is formed by a lower electrode 15, a piezoelectric body 17, and an upper electrode 19. The lower electrode 15, the piezoelectric body 17, and the upper electrode 19 are stacked on the diaphragm 5 (5a, 5b).

圧電体17は、分極処理、または、抗電界を超えるような単極性の電圧を印加することによって、Z軸方向の正方向または負方向へ分極している。圧電体17の下部電極15と上部電極19との間に、単極性の電圧を分極方向と同じ方向へ印加することによって、圧電体17がX軸方向に収縮する。圧電体17のX軸方向の収縮によって、振動板5は、Z軸の負方向に凸となるように屈曲し、振動板5は、支持体3に対してZ軸の正方向に屈曲することになる。この第1圧電素子13の屈曲は、第1モードとしてのd31モードと称されている。 The piezoelectric body 17 is polarized in the positive direction or the negative direction in the Z-axis direction by a polarization process or by applying a unipolar voltage exceeding the coercive electric field. When a unipolar voltage is applied between the lower electrode 15 and the upper electrode 19 of the piezoelectric body 17 in the same direction as the polarization direction, the piezoelectric body 17 contracts in the X-axis direction. Due to the contraction of the piezoelectric body 17 in the X-axis direction, the diaphragm 5 is bent so as to be convex in the negative direction of the Z-axis, and the diaphragm 5 is bent relative to the support 3 in the positive direction of the Z-axis. become. Bending of the first piezoelectric element 13 is referred to as a d 31 mode as the first mode.

図4に示すように、たとえば、圧電体17における下部電極15側が正となり、上部電極19側が負となるように分極している場合には、下部電極15と上部電極19との間に、下部電極15に印加する電圧に対して、上部電極19に印加する電圧が高くなるように電圧を印加することで、圧電体17がX軸方向に収縮して、振動板5が、矢印に示すように、Z軸の負方向に凸となるように屈曲する。   As shown in FIG. 4, for example, when the piezoelectric body 17 is polarized so that the lower electrode 15 side is positive and the upper electrode 19 side is negative, the lower electrode 15 and the upper electrode 19 By applying a voltage so that the voltage applied to the upper electrode 19 becomes higher than the voltage applied to the electrode 15, the piezoelectric body 17 contracts in the X-axis direction, and the diaphragm 5 moves as shown by the arrow. Then, it is bent so as to be convex in the negative direction of the Z axis.

なお、圧電体17の分極の向きが、図4に示す向きと逆向きに分極している場合には、下部電極15と上部電極19との間に、下部電極15に印加する電圧に対して、上部電極19に印加する電圧が低くなるように電圧を印加することで、振動板5は、Z軸の負方向に凸となるように屈曲する。したがって、電圧の極性にかかわらず、抗電圧を超える単極性の電圧を印加することで、振動板5は、Z軸の負方向に凸となるように屈曲することになる。   When the polarization direction of the piezoelectric body 17 is opposite to the direction shown in FIG. 4, the voltage applied between the lower electrode 15 and the upper electrode 19 with respect to the voltage applied to the lower electrode 15 is increased. By applying a voltage so that the voltage applied to the upper electrode 19 decreases, the diaphragm 5 bends so as to be convex in the negative direction of the Z axis. Therefore, regardless of the polarity of the voltage, by applying a unipolar voltage exceeding the coercive voltage, the diaphragm 5 bends so as to be convex in the negative direction of the Z axis.

次に、第2圧電素子21a〜21dについて説明する。図5に示すように、第2圧電素子21(21a〜21d)は、第1電極23、第2電極25および圧電体27によって形成されている。第1電極23および第2電極25は圧電体27の表面に形成されている。第1電極23と第2電極25とは、間隔を隔てて配置されている。圧電体27は、振動板5の上に形成されている。   Next, the second piezoelectric elements 21a to 21d will be described. As shown in FIG. 5, the second piezoelectric element 21 (21a to 21d) is formed by a first electrode 23, a second electrode 25, and a piezoelectric body 27. The first electrode 23 and the second electrode 25 are formed on the surface of the piezoelectric body 27. The first electrode 23 and the second electrode 25 are arranged at an interval. The piezoelectric body 27 is formed on the vibration plate 5.

圧電体27は、分極処理、または、抗電界を超えるような単極性の電圧を印加することによって、X軸方向の正方向または負方向へ分極している。圧電体27の第1電極23と第2電極25との間に、単極性の電圧を分極方向と同じ方向へ印加することによって、圧電体27がX軸方向に伸長する。圧電体27がX軸方向に伸長によって、振動板5は、Z軸の正方向に凸となるように屈曲する。第2圧電素子21は、第2モードとしてのd33モードで駆動することになる。 The piezoelectric body 27 is polarized in the positive direction or the negative direction in the X-axis direction by a polarization process or by applying a unipolar voltage exceeding the coercive electric field. By applying a unipolar voltage between the first electrode 23 and the second electrode 25 of the piezoelectric body 27 in the same direction as the polarization direction, the piezoelectric body 27 extends in the X-axis direction. When the piezoelectric body 27 extends in the X-axis direction, the diaphragm 5 is bent so as to be convex in the positive direction of the Z-axis. The second piezoelectric element 21 will be driven at d 33 mode as the second mode.

図6に示すように、たとえば、圧電体27におけるX軸方向の中央部が正となり、X軸方向の端部が負となるように分極している場合には、第1電極23と第2電極25との間に、第2電極25に印加する電圧に対して、第1電極23に印加する電圧が高くなるように電圧を印加することで、圧電体27が、X軸方向に伸長する。圧電体27のX軸方向の伸長によって、振動板5は、矢印に示すように、Z軸の正方向に凸となるように屈曲し、振動板5は、Z軸の負方向に屈曲することになる。   As shown in FIG. 6, for example, when the piezoelectric body 27 is polarized such that the center in the X-axis direction is positive and the end in the X-axis direction is negative, the first electrode 23 and the second electrode By applying a voltage between the electrode 25 and the second electrode 25 so that the voltage applied to the first electrode 23 is higher than the voltage applied to the second electrode 25, the piezoelectric body 27 extends in the X-axis direction. . Due to the extension of the piezoelectric body 27 in the X-axis direction, the diaphragm 5 bends so as to be convex in the positive direction of the Z-axis as shown by the arrow, and the diaphragm 5 bends in the negative direction of the Z-axis. become.

なお、圧電体27の分極の向きが、図6に示す向きと逆向きに分極している場合には、第1電極23と第2電極25との間に、第2電極25に印加する電圧に対して、第1電極23に印加する電圧が低くなるように電圧を印加することで、圧電体27が、X軸方向に伸長する。したがって、電圧の極性にかかわらず、抗電圧を超える単極性の電圧を印加することで、振動板5は、Z軸の正方向に凸となるように屈曲することになる。   When the polarization direction of the piezoelectric body 27 is opposite to the direction shown in FIG. 6, the voltage applied to the second electrode 25 is applied between the first electrode 23 and the second electrode 25. On the other hand, by applying a voltage so that the voltage applied to the first electrode 23 becomes lower, the piezoelectric body 27 extends in the X-axis direction. Therefore, regardless of the polarity of the voltage, by applying a unipolar voltage exceeding the coercive voltage, the diaphragm 5 is bent so as to be convex in the positive direction of the Z axis.

第2圧電素子21における第1電極23と第2電極25とは、たとえば、1μm〜10μm程度の間隔を隔てて圧電体27の表面に配置されている。第1電極23と第2電極25との間に電圧を印加することで、圧電体27のX軸方向の電圧印加が可能になる。図7および図8に示すように、このような第1電極23と第2電極25の電極構造は、典型的には、櫛場型電極構造と称される。第1電極23は、X軸方向に延在する部分と、互いに間隔を隔てて、Y軸方向に延在する部分を有する。第2電極25は、X軸方向に延在する部分と、互いに間隔を隔てて、Y軸方向に延在する部分を有する。Y軸方向に延在する第1電極23の部分とY軸方向に延在する第2電極25の部分とが、X軸方向に互いに間隔を開けて交互に配置されている。   The first electrode 23 and the second electrode 25 in the second piezoelectric element 21 are arranged on the surface of the piezoelectric body 27 with an interval of about 1 μm to 10 μm, for example. By applying a voltage between the first electrode 23 and the second electrode 25, a voltage can be applied to the piezoelectric body 27 in the X-axis direction. As shown in FIGS. 7 and 8, such an electrode structure of the first electrode 23 and the second electrode 25 is typically called a comb field electrode structure. The first electrode 23 has a portion extending in the X-axis direction and a portion extending in the Y-axis direction at an interval from each other. The second electrode 25 has a portion extending in the X-axis direction and a portion extending in the Y-axis direction at an interval from each other. A portion of the first electrode 23 extending in the Y-axis direction and a portion of the second electrode 25 extending in the Y-axis direction are alternately arranged at intervals in the X-axis direction.

光走査装置1の構成要素とされる反射板9、弾性体7、振動板5および支持体3の主たる材料は、シリコンである。これらの構成要素は、SOI(Silicon On Insulator)ウェハをエッチングすることによって、一体に形成されることが望ましい。SOIウェハを用いることで、構成要素のそれぞれの厚みを変えることができる。   The main material of the reflection plate 9, the elastic body 7, the vibration plate 5, and the support 3, which are constituent elements of the optical scanning device 1, is silicon. These components are desirably formed integrally by etching an SOI (Silicon On Insulator) wafer. By using an SOI wafer, the thickness of each component can be changed.

たとえば、反射板9の厚さを厚くして,反射板9の歪みを低減する一方、振動板5の厚さを薄くすることで、振動板5の変位を大きくすることが可能になる。半導体プロセスを用いて、それぞれの構成要素を一体に形成することにより、各構成要素を接合または接着の方法を用いて、各構成要素を組み合わせる方法と比較して、アライメント精度が向上し、また、小型化、軽量化も容易になる。   For example, by increasing the thickness of the reflection plate 9 to reduce the distortion of the reflection plate 9, while reducing the thickness of the vibration plate 5, the displacement of the vibration plate 5 can be increased. By using a semiconductor process to form each component integrally, using a method of joining or bonding each component, compared with a method of combining each component, alignment accuracy is improved, and, It is easy to reduce the size and weight.

反射板9の表面に形成される反射面11は、走査される光の波長に対する反射率が高い金属膜から形成されることが望ましい。たとえば、走査される光が赤外線(IR:Infrared)である場合には、金属膜として、金(Au)膜が好適である。金膜を使用する場合には、金膜とシリコン層との密着性を向上させるために、金膜とシリコン層との間に、密着層を介在させることが望ましい。密着層を含む反射面11の膜構造としては、たとえば、クロム(Cr)膜)/ニッケル(Ni)膜/金(Au)膜、または、チタン(Ti)膜/白金(Pt)膜/金(Au)膜のような膜構造が適している。   The reflection surface 11 formed on the surface of the reflection plate 9 is desirably formed of a metal film having a high reflectance with respect to the wavelength of light to be scanned. For example, when the light to be scanned is infrared (IR), a gold (Au) film is preferable as the metal film. When a gold film is used, it is desirable to interpose an adhesion layer between the gold film and the silicon layer in order to improve the adhesion between the gold film and the silicon layer. As a film structure of the reflection surface 11 including the adhesion layer, for example, a chromium (Cr) film / nickel (Ni) film / gold (Au) film, or a titanium (Ti) film / platinum (Pt) film / gold ( A film structure such as an Au) film is suitable.

また、反射面11が酸化されるおそれが非常に少ないと考えられる場合には、反射面11をアルミニウム(Al)膜によって形成してもよい。反射面11が酸化されるそれが少ない場合とは、たとえば、光走査装置1が、真空封止されている場合がある。また、光走査装置1に対して、窒素等の不活性ガスを充填等する措置が施されている場合等がある。   When it is considered that the reflection surface 11 is very unlikely to be oxidized, the reflection surface 11 may be formed of an aluminum (Al) film. The case where the reflection surface 11 is less oxidized is, for example, the case where the optical scanning device 1 is vacuum-sealed. In some cases, the optical scanning device 1 is provided with measures such as filling with an inert gas such as nitrogen.

圧電体17、27の材料としては、圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O)、窒化アルミニウム(AlN)、または、ニオブ酸ナトリウムカリウム(KNN:(K,Na)NbO)等の材料を用いる。これらの材料の中では、圧電定数が大きいとされ、比較的低い電圧で大きな駆動力が得られるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が好適である。 As a material of the piezoelectric bodies 17 and 27, lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), aluminum nitride (AlN), or sodium potassium niobate (KNN: (K, Na) A material such as NbO 3 ) is used. Among these materials, lead zirconate titanate (PZT), which has a large piezoelectric constant and can provide a large driving force at a relatively low voltage, is preferable.

第1圧電素子13および第2圧電素子21は、SOIウェハ上に形成された第1圧電素子13または第2圧電素子21となる各膜を、ウェットエッチング処理またはドライエッチング処理によりパターニングすることによって形成される。第1圧電素子13または第2圧電素子21となる各膜は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタ法、または、CSD(Chemical Solution Deposition)法等によって形成される。   The first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21 are formed by patterning each film to be the first piezoelectric element 13 or the second piezoelectric element 21 formed on the SOI wafer by wet etching or dry etching. Is done. Each film to be the first piezoelectric element 13 or the second piezoelectric element 21 is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, a CSD (Chemical Solution Deposition) method, or the like.

次に、その光走査装置1の製造方法の一例について説明する。ここでは、SOIウェハに、第1圧電素子と第2圧電素子とが同時に形成される。まず、SOIウェハ31(図9参照)を用意する。SOIウェハ31は、初期状態では、シリコン層33、シリコン酸化膜35およびシリコン層37の三層構造とされる(図9参照)。シリコン層37の厚さは、たとえば、2〜200μm程度である。シリコン層33の厚さは、たとえば、100〜1000μm程度である。   Next, an example of a method for manufacturing the optical scanning device 1 will be described. Here, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are simultaneously formed on the SOI wafer. First, an SOI wafer 31 (see FIG. 9) is prepared. The SOI wafer 31 has a three-layer structure of a silicon layer 33, a silicon oxide film 35, and a silicon layer 37 in an initial state (see FIG. 9). The thickness of the silicon layer 37 is, for example, about 2 to 200 μm. The thickness of the silicon layer 33 is, for example, about 100 to 1000 μm.

図9に示すように、SOIウェハ31の表面(シリコン層37)に、シリコン酸化膜41が形成され、SOIウェハ31の裏面(シリコン層33)に、シリコン酸化膜39が形成される。シリコン酸化膜41、39の形成方法としては、各種あるが、膜質がよく、SOIウェハ31の表面と裏面とに同時に形成することが可能な熱酸化法が好適である。   As shown in FIG. 9, a silicon oxide film 41 is formed on the front surface (silicon layer 37) of SOI wafer 31, and a silicon oxide film 39 is formed on the back surface (silicon layer 33) of SOI wafer 31. There are various methods for forming the silicon oxide films 41 and 39, but a thermal oxidation method that has good film quality and can be simultaneously formed on the front surface and the back surface of the SOI wafer 31 is preferable.

次に、図10に示すように、シリコン酸化膜41の表面に、金属膜43が形成される。金属膜43は、第1圧電素子の下部電極となる膜である。次に、その金属膜43を覆うように、スパッタ法、または、CSD法によって、圧電膜45が形成される。圧電膜45は、第1圧電素子および第2圧電素子の圧電体となる膜である。次に、その圧電膜45を覆うように、金属膜47が形成される。金属膜47は、第1圧電素子の上部電極となる膜である。また、金属膜47は、第2圧電素子の第1電極および第2電極となる膜である。   Next, as shown in FIG. 10, a metal film 43 is formed on the surface of the silicon oxide film 41. The metal film 43 is a film serving as a lower electrode of the first piezoelectric element. Next, a piezoelectric film 45 is formed by sputtering or CSD so as to cover the metal film 43. The piezoelectric film 45 is a film that becomes a piezoelectric body of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. Next, a metal film 47 is formed so as to cover the piezoelectric film 45. The metal film 47 is a film serving as an upper electrode of the first piezoelectric element. The metal film 47 is a film that becomes the first electrode and the second electrode of the second piezoelectric element.

金属膜43、47としては、圧電素子に一般的に使用されるチタン(Ti)膜と白金(Pt)膜との積層膜が望ましい。電極として十分な導電性を有し、下地等との良好な密着性が確保することができる膜であれば、他の積層膜を適用してもよい。また、分極疲労を低減する効果があるとされる酸化ストロンチウム(SrO)膜等の酸化電極膜を、金属膜43、47と圧電膜45との間に介在させてもよい。   As the metal films 43 and 47, a laminated film of a titanium (Ti) film and a platinum (Pt) film generally used for a piezoelectric element is desirable. Other stacked films may be used as long as they have sufficient conductivity as electrodes and can ensure good adhesion to a base or the like. Further, an oxide electrode film such as a strontium oxide (SrO) film, which is considered to have an effect of reducing polarization fatigue, may be interposed between the metal films 43 and 47 and the piezoelectric film 45.

次に、図11に示すように、金属膜47がパターニングされる。金属膜47は、第1圧電素子の上部電極が形成される領域と、第2圧電素子の第1電極および第2電極が形成される領域とを残すようにパターニングされる。金属膜47のパターニングには、レジスト膜を保護膜として利用したフォトリソグラフィー技術が好適である。金属膜47のエッチング処理には、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)、または、エッチャントを使用したウェットエッチング処理が利用される。   Next, as shown in FIG. 11, the metal film 47 is patterned. The metal film 47 is patterned so as to leave a region where the upper electrode of the first piezoelectric element is formed and a region where the first electrode and the second electrode of the second piezoelectric element are formed. For patterning the metal film 47, a photolithography technique using a resist film as a protective film is suitable. Reactive ion etching (RIE: Reactive Ion Etching) or wet etching using an etchant is used for the etching of the metal film 47.

いずれのエッチング処理においても、金属膜47と下地の膜とで、十分なエッチング選択比が得られる条件を設定する必要がある。たとえば、圧電膜45としてのPZT膜の表面に形成された金属膜47としてのチタン膜と白金膜との積層膜を、反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、塩素(Cl)/アルゴン(Ar)系のガスが好適である。金属膜47のパターニング後、レジスト膜が除去される。レジスト膜の除去には、酸素(O)アッシング処理等が使用される。 In any of the etching processes, it is necessary to set conditions for obtaining a sufficient etching selectivity between the metal film 47 and the underlying film. For example, when a laminated film of a titanium film and a platinum film as the metal film 47 formed on the surface of the PZT film as the piezoelectric film 45 is patterned by reactive ion etching, chlorine (Cl 2 ) / argon is used. (Ar) -based gases are preferred. After the patterning of the metal film 47, the resist film is removed. An oxygen (O 2 ) ashing process or the like is used for removing the resist film.

次に、図12に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング処理とによって、圧電膜45がパターニングされる。圧電膜45は、第1圧電素子の圧電体が形成される領域と、第2圧電素子の圧電体が形成される領域とを残すように形成される。エッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。   Next, as shown in FIG. 12, the piezoelectric film 45 is patterned by photolithography and etching. The piezoelectric film 45 is formed so as to leave a region where the piezoelectric body of the first piezoelectric element is formed and a region where the piezoelectric body of the second piezoelectric element is formed. As the etching process, a reactive ion etching process or a wet etching process is used.

エッチング処理では、圧電膜45と下地の膜とで、十分なエッチング選択比が得られる条件を設定する必要がある。たとえば、金属膜43としてのチタン膜と白金膜との積層膜の表面に形成された圧電膜45としてのPZT膜を、反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、Cl/BCl/CH系のガスが好適である。圧電膜45のパターニング後、酸素(O)アッシング処理等によってレジスト膜が除去される。 In the etching process, it is necessary to set conditions for obtaining a sufficient etching selectivity between the piezoelectric film 45 and the underlying film. For example, when the PZT film as the piezoelectric film 45 formed on the surface of the laminated film of the titanium film and the platinum film as the metal film 43 is patterned by the reactive ion etching, Cl 2 / BCl 2 / CH Four- system gases are preferred. After the patterning of the piezoelectric film 45, the resist film is removed by an oxygen (O 2 ) ashing process or the like.

次に、図13に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング処理とによって、金属膜43がパターニングされる。金属膜43は、第1圧電素子の下部電極が形成される領域と、第2圧電素子が形成される領域とを残すようにパターニングされる。エッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。   Next, as shown in FIG. 13, the metal film 43 is patterned by photolithography and etching. The metal film 43 is patterned so as to leave a region where the lower electrode of the first piezoelectric element is formed and a region where the second piezoelectric element is formed. As the etching process, a reactive ion etching process or a wet etching process is used.

エッチング処理では、金属膜43と下地の膜とで、十分なエッチング選択比が得られる条件を設定する必要がある。シリコン酸化膜41の表面に形成された金属膜43としてのチタン膜と白金膜との積層膜を、反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、塩素(Cl)/アルゴン(Ar)系のガスが好適である。金属膜43のパターニング後、酸素(O)アッシング処理等によってレジスト膜が除去される。 In the etching process, it is necessary to set conditions for obtaining a sufficient etching selectivity between the metal film 43 and the underlying film. When a laminated film of a titanium film and a platinum film as the metal film 43 formed on the surface of the silicon oxide film 41 is patterned by reactive ion etching, a chlorine (Cl 2 ) / argon (Ar) system is used. Gas is preferred. After the patterning of the metal film 43, the resist film is removed by an oxygen (O 2 ) ashing process or the like.

次に、反射板9に反射面11が形成され、その後、反射板9、弾性体7、振動板5および支持体3が形成される。   Next, the reflection surface 11 is formed on the reflection plate 9, and thereafter, the reflection plate 9, the elastic body 7, the vibration plate 5, and the support 3 are formed.

図14に示すように、反射板が形成される領域に、反射面となる金属膜49がパターニングされる。まず、SOIウェハを覆うように、たとえば、スパッタ法または真空蒸着法等によって、金属膜49が形成される。このとき、下地の膜との密着性を図るために、クロム(Cr)膜またはニッケル(Ni)膜等の密着層を、金属膜49と下地の膜との間に介在させてもよい。次に、フォトリソグラフィー技術とエッチング処理とによって、金属膜49がパターニングされる。エッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。金属膜49のパターニング後、酸素(O)アッシング処理等によってレジスト膜が除去される。 As shown in FIG. 14, a metal film 49 serving as a reflection surface is patterned in a region where the reflection plate is formed. First, a metal film 49 is formed to cover the SOI wafer by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method. At this time, an adhesion layer such as a chromium (Cr) film or a nickel (Ni) film may be interposed between the metal film 49 and the underlying film in order to achieve adhesion with the underlying film. Next, the metal film 49 is patterned by photolithography and etching. As the etching process, a reactive ion etching process or a wet etching process is used. After the patterning of the metal film 49, the resist film is removed by an oxygen (O 2 ) ashing process or the like.

次に、フォトリソグラフィー技術とエッチング処理とによって、シリコン層37の表面に形成されたシリコン酸化膜41がパターニングされる。エッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。シリコン酸化膜41は、次の工程において、シリコン層37にエッチング処理が行われる領域に位置する部分が除去される。シリコン酸化膜41を反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、塩素(Cl)系のガスが好適である。 Next, the silicon oxide film 41 formed on the surface of the silicon layer 37 is patterned by photolithography and etching. As the etching process, a reactive ion etching process or a wet etching process is used. In the next step, a portion of the silicon oxide film 41 located in a region where the silicon layer 37 is etched is removed. When patterning the silicon oxide film 41 by reactive ion etching, a chlorine (Cl 2 ) -based gas is preferable.

次に、図15に示すように、シリコン酸化膜41をパターニングするレジスト膜と、残されたシリコン酸化膜41とをエッチングマスク(保護膜)として、シリコン層37にエッチング処理が行われる。エッチング処理としては、高いアスペクト比をもってエッチング処理が可能なボッシュ法による深堀エッチング(DRIE:Deep Reactive Ion Etching)処理が望ましい。エッチング処理は、シリコン酸化膜35が露出するまで行われる。エッチング処理の後、酸素(O)アッシング処理等によってレジスト膜が除去される。 Next, as shown in FIG. 15, the silicon layer 37 is etched using the resist film for patterning the silicon oxide film 41 and the remaining silicon oxide film 41 as an etching mask (protective film). As the etching process, a deep etching (DRIE: Deep Reactive Ion Etching) process by the Bosch method which can perform an etching process with a high aspect ratio is preferable. The etching process is performed until the silicon oxide film 35 is exposed. After the etching process, the resist film is removed by an oxygen (O 2 ) ashing process or the like.

次に、光走査装置の裏面側になる部分に加工が行われる。フォトリソグラフィー技術とエッチング処理とによって、シリコン層33の表面に形成されたシリコン酸化膜39がパターニングされる。エッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。シリコン酸化膜39は、次の工程において、シリコン層33にエッチング処理が行われる領域に位置する部分が除去される。シリコン酸化膜39を反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、塩素(Cl)系のガスが好適である。 Next, processing is performed on a portion on the rear surface side of the optical scanning device. The silicon oxide film 39 formed on the surface of the silicon layer 33 is patterned by photolithography and etching. As the etching process, a reactive ion etching process or a wet etching process is used. In the next step, a portion of the silicon oxide film 39 located in a region where the silicon layer 33 is etched is removed. When patterning the silicon oxide film 39 by reactive ion etching, a chlorine (Cl 2 ) -based gas is preferable.

次に、図16に示すように、シリコン酸化膜39をパターニングするレジスト膜と、残されたシリコン酸化膜39とをエッチングマスク(保護膜)として、シリコン層33にエッチング処理が行われる。エッチング処理としては、ボッシュ法による深堀エッチング(DRIE)処理が望ましい。エッチング処理は、シリコン酸化膜35が露出するまで行われる。   Next, as shown in FIG. 16, the silicon layer 33 is etched using the resist film for patterning the silicon oxide film 39 and the remaining silicon oxide film 39 as an etching mask (protective film). As the etching process, a deep trench etching (DRIE) process by the Bosch method is preferable. The etching process is performed until the silicon oxide film 35 is exposed.

引き続き、露出したシリコン酸化膜35にエッチング処理を行うことで、シリコン酸化膜35が除去される。シリコン酸化膜35のエッチング処理として、反応性イオンエッチング処理またはウェットエッチング処理が利用される。シリコン酸化膜39を反応性イオンエッチング処理によってパターニングする場合には、塩素(Cl)系のガスが好適である。その後、ダイシングによって、支持体となるSOIウェハ31の部分を所望のサイズに切り出すことによって、光走査装置が完成する。 Subsequently, the silicon oxide film 35 is removed by performing an etching process on the exposed silicon oxide film 35. As an etching process of the silicon oxide film 35, a reactive ion etching process or a wet etching process is used. When patterning the silicon oxide film 39 by reactive ion etching, a chlorine (Cl 2 ) -based gas is preferable. Thereafter, the portion of the SOI wafer 31 serving as a support is cut out to a desired size by dicing, whereby the optical scanning device is completed.

次に、光走査装置の駆動方法について説明する。第1圧電素子13と第2圧電素子21とに対して、分極方向と同一方向に単極性の一定の周期を有する電圧が、たとえば、逆位相で印加されるか、または、位相をずらして印加される。そのような電圧の一例として、正弦波の半波のグラフを図17に示す。グラフの横軸は位相であり、縦軸は電圧である。図17に示すように、第1圧電素子13に印加される電圧は実線で示されている。第2圧電素子21に印加される電圧は、点線で示されている。すなわち、第1圧電素子13に印加される電圧と第2圧電素子21に印加される電圧とは、それぞれ極性が同じで、位相が180度ずれている。   Next, a driving method of the optical scanning device will be described. A voltage having a unipolar fixed period in the same direction as the polarization direction is applied to the first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21 in, for example, an opposite phase or a phase shift. Is done. As an example of such a voltage, a graph of a half wave of a sine wave is shown in FIG. The horizontal axis of the graph is the phase, and the vertical axis is the voltage. As shown in FIG. 17, the voltage applied to the first piezoelectric element 13 is shown by a solid line. The voltage applied to the second piezoelectric element 21 is shown by a dotted line. That is, the voltage applied to the first piezoelectric element 13 and the voltage applied to the second piezoelectric element 21 have the same polarity and are 180 degrees out of phase.

第1圧電素子13の圧電体17が、たとえば、図4に示される分極状態である場合には、下部電極15を基準電位として、上部電極19に、正の正弦波の半波の波形を有する電圧が印加されることになる。図4に示すように、この電圧が印加されることで、第1圧電素子13では、圧電体17がX軸方向に収縮する。圧電体17が収縮することによって、振動板5は、Z軸の負方向に凸となるように屈曲し、振動板5は、支持体3に対してZ軸の正方向に屈曲することになる。   When the piezoelectric body 17 of the first piezoelectric element 13 is, for example, in the polarized state shown in FIG. 4, the upper electrode 19 has a half-wave of a positive sine wave with the lower electrode 15 as a reference potential. A voltage will be applied. As shown in FIG. 4, when this voltage is applied, in the first piezoelectric element 13, the piezoelectric body 17 contracts in the X-axis direction. Due to the contraction of the piezoelectric body 17, the diaphragm 5 bends so as to be convex in the negative direction of the Z axis, and the diaphragm 5 bends in the positive direction of the Z axis with respect to the support 3. .

一方、第2圧電素子21の圧電体27が、たとえば、図6に示される分極状態である場合には、第2電極25を基準電位として、第1電極23に、正の正弦波の半波の波形を有する電圧が印加されることになる。図6に示すように、この電圧が印加されることで、第2圧電素子21では、圧電体27がX軸方向に伸長する。圧電体27が伸長することによって、振動板5は、Z軸の正方向に凸となるように屈曲し、振動板5は、支持体3に対してZ軸の負方向に屈曲することになる。   On the other hand, when the piezoelectric body 27 of the second piezoelectric element 21 is in a polarized state shown in FIG. 6, for example, a half-wave of a positive sine wave is applied to the first electrode 23 with the second electrode 25 as a reference potential. Will be applied. As shown in FIG. 6, by applying this voltage, in the second piezoelectric element 21, the piezoelectric body 27 extends in the X-axis direction. Due to the extension of the piezoelectric body 27, the diaphragm 5 is bent so as to be convex in the positive direction of the Z axis, and the diaphragm 5 is bent relative to the support 3 in the negative direction of the Z axis. .

こうして、第1圧電素子13に電圧を印加している状態では、振動板5は、支持体3からZ軸の正方向に向かって屈曲することになる(d31モード)。一方、第2圧電素子21に電圧を印加している状態では、振動板5は、支持体3からZ軸の負方向に向かって屈曲することになる(d33モード)。第1圧電素子13に印加する電圧と、第2圧電素子21に印加する電圧とを、交互に印加することで、振動板5をZ軸の正方向と負方向とに屈曲させることができる。 Thus, in the state where a voltage is applied to the first piezoelectric element 13, the vibrating plate 5, the support 3 will be bent toward the positive direction of the Z-axis (d 31 mode). Meanwhile, in the state where a voltage is applied to the second piezoelectric element 21, the vibrating plate 5, the support 3 will be bent toward the negative direction of the Z-axis (d 33 mode). By alternately applying the voltage applied to the first piezoelectric element 13 and the voltage applied to the second piezoelectric element 21, the diaphragm 5 can be bent in the positive and negative directions of the Z axis.

振動板5が屈曲した状態の一例として、振動板5aが支持体3からZ軸の正方向側に屈曲し、振動板5bが支持体3からZ軸の負方向側に屈曲した状態を、図18に示す。振動板5aでは、第1圧電素子13a、13bがd31モードであり、第2圧電素子21a、21bには電圧が印加されていない状態である。振動板5bでは、第2圧電素子21c、21dがd33モードであり、第1圧電素子13c、13dには電圧が印加されていない状態である。 As an example of a state in which the diaphragm 5 is bent, a state in which the diaphragm 5a is bent from the support 3 in the positive direction of the Z-axis, and the diaphragm 5b is bent from the support 3 in the negative direction of the Z-axis. 18. In the vibrating plate 5a, the first piezoelectric element 13a, 13b is d 31 mode, a second piezoelectric element 21a, the 21b is a state where no voltage is applied. In the vibrating plate 5b, the second piezoelectric element 21c, 21d is d 33 mode, the first piezoelectric element 13c, the 13d is a state where no voltage is applied.

この場合には、振動板5aの第2端部5abが上に向き、振動板5bの第2端部5bbが下に向くように屈曲する。振動板5a、5bに弾性体7a、7bを介在させて接続された反射板9は、振動板5a、5bの屈曲によって、支持体3(X−Y平面)に対して傾けられることになる。   In this case, the diaphragm 5a is bent so that the second end 5ab of the diaphragm 5a faces upward and the second end 5bb of the diaphragm 5b faces downward. The reflection plate 9 connected to the vibration plates 5a and 5b with the elastic members 7a and 7b interposed therebetween is inclined with respect to the support 3 (XY plane) by the bending of the vibration plates 5a and 5b.

次に、振動板5が屈曲した状態の他の例として、振動板5aが支持体3からZ軸の負方向側に屈曲し、振動板5bが支持体3からZ軸の正方向側に屈曲した状態を、図19に示す。図19に示す振動板5a、5bの状態は、図18に示す振動板5a、5bの状態から、正弦波の周期の半分の時間が経過後の状態に対応する。振動板5aでは、第2圧電素子21a、21bがd33モードであり、第1圧電素子13a、13bには電圧が印加されていない状態である。振動板5bでは、第1圧電素子13c、13dがd31モードであり、第2圧電素子21c、21dには電圧が印加されていない状態である。 Next, as another example of the state where the diaphragm 5 is bent, the diaphragm 5a is bent from the support 3 in the negative direction of the Z axis, and the diaphragm 5b is bent from the support 3 in the positive direction of the Z axis. FIG. 19 shows this state. The state of the diaphragms 5a and 5b shown in FIG. 19 corresponds to the state after a lapse of half the period of the sine wave from the state of the diaphragms 5a and 5b shown in FIG. In the vibrating plate 5a, the second piezoelectric element 21a, 21b is d 33 mode, the first piezoelectric element 13a, the 13b is a state where no voltage is applied. In the vibration plate 5b, the first piezoelectric elements 13c and 13d are in the d31 mode, and no voltage is applied to the second piezoelectric elements 21c and 21d.

この場合には、振動板5aの第2端部5abが下に向き、振動板5bの第2端部5bbが上に向くように屈曲する。振動板5a、5bに弾性体7a、7bを介在させて接続された反射板9は、振動板5a、5bの屈曲によって、支持体3(X−Y平面)に対して傾けられることになる。   In this case, the diaphragm 5a is bent such that the second end 5ab of the diaphragm 5a faces downward and the second end 5bb of the diaphragm 5b faces upward. The reflection plate 9 connected to the vibration plates 5a and 5b with the elastic members 7a and 7b interposed therebetween is inclined with respect to the support 3 (XY plane) by the bending of the vibration plates 5a and 5b.

図20に示すように、第1圧電素子13および第2圧電素子21へ電圧を周期的(図17参照)に印加することで、反射板9は、Y軸に平行で反射板9のX軸方向の中央部を通る軸線C2(仮想線)を回転軸として回転することになる。反射板9の反射面11に照射された光は、反射面11において反射される。その反射面11が形成された反射板9が回転運動をすることで、反射面11の回転に伴って反射光が走査される。   As shown in FIG. 20, by periodically applying a voltage to the first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21 (see FIG. 17), the reflecting plate 9 is parallel to the Y axis and the X axis of the reflecting plate 9. The rotation is performed with the axis C2 (virtual line) passing through the center in the direction as the rotation axis. The light applied to the reflection surface 11 of the reflection plate 9 is reflected on the reflection surface 11. When the reflecting plate 9 on which the reflecting surface 11 is formed rotates, the reflected light is scanned with the rotation of the reflecting surface 11.

上述した光走査装置1では、振動板5a(5b)に第1圧電素子13a、13b(13c、13d)と第2圧電素子21a、21b(21c、21d)が配置されている。第1圧電素子13a、13b(13c、13d)と第2圧電素子21a、21b(21c、21d)とは、互いに逆方向に屈曲する(d33モード、d31モード)。その第1圧電素子13a、13b(13c、13d)と第2圧電素子21a、21b(21c、21d)とに対して、単極性の電圧を交互に印加することで、振動板5a(5b)を支持体3に対して、上下双方向(Z軸方向)に屈曲させて、反射板9を回転させることができる。 In the optical scanning device 1 described above, the first piezoelectric elements 13a and 13b (13c and 13d) and the second piezoelectric elements 21a and 21b (21c and 21d) are arranged on the diaphragm 5a (5b). The first piezoelectric element 13a, 13b (13c, 13d) and the second piezoelectric element 21a, and the 21b (21c, 21d), bent in opposite directions to each other (d 33 mode, d 31 mode). By alternately applying a unipolar voltage to the first piezoelectric elements 13a, 13b (13c, 13d) and the second piezoelectric elements 21a, 21b (21c, 21d), the diaphragm 5a (5b) is moved. The reflecting plate 9 can be rotated by bending the support 3 vertically in both directions (Z-axis direction).

また、単極性の電圧を印加することで、双極性の電圧を印加させて振動板を上下双方向に屈曲させる場合と比べて、圧電体の分極疲労を低減することができ、光走査装置の長寿命化に寄与することができる。   Further, by applying a unipolar voltage, polarization fatigue of the piezoelectric body can be reduced as compared with the case where a bipolar voltage is applied to bend the diaphragm vertically in both directions. This can contribute to a longer life.

さらに、振動板5a、5b、弾性体7a、7bおよび反射板9は、第1圧電素子13a〜13dおよび第2圧電素子21a〜21dを含めて、軸線C1に対して、ほぼ線対称に配置されている(図2参照)。これにより、第1圧電素子13a〜13dおよび第2圧電素子21a〜21dの駆動に際して、弾性体7a、7bおよび反射板9等にねじれを生じさせることなく、反射板9を回転させることができる。   Further, the vibration plates 5a and 5b, the elastic bodies 7a and 7b, and the reflection plate 9 are arranged substantially line-symmetrically with respect to the axis C1, including the first piezoelectric elements 13a to 13d and the second piezoelectric elements 21a to 21d. (See FIG. 2). Accordingly, when driving the first piezoelectric elements 13a to 13d and the second piezoelectric elements 21a to 21d, the reflector 9 can be rotated without causing the elastic bodies 7a and 7b and the reflector 9 to be twisted.

実施の形態2.
実施の形態2に係る光走査装置について説明する。
Embodiment 2 FIG.
An optical scanning device according to the second embodiment will be described.

図21および図22に示すように、光走査装置1では、振動板5a、弾性体7a、反射板9、弾性体7bおよび振動板5bは、X軸に平行な軸線C1(仮想線)に対して、ほぼ線対称に配置されている。振動板5aには、第1圧電素子13a、13bと第2圧電素子21aとが配置されている。第2圧電素子21aは、軸線C1を跨ぐ態様で軸線C1に対して線対称に配置されている。第1圧電素子13aと第1圧電素子13bは、第2圧電素子21aを挟み込む態様で、軸線C1に対して線対称に配置されている。   As shown in FIGS. 21 and 22, in the optical scanning device 1, the diaphragm 5a, the elastic member 7a, the reflecting plate 9, the elastic member 7b, and the diaphragm 5b move with respect to an axis C1 (virtual line) parallel to the X axis. And are arranged almost line-symmetrically. The first piezoelectric elements 13a and 13b and the second piezoelectric element 21a are arranged on the diaphragm 5a. The second piezoelectric element 21a is arranged symmetrically with respect to the axis C1 so as to straddle the axis C1. The first piezoelectric element 13a and the first piezoelectric element 13b are arranged symmetrically with respect to the axis C1 so as to sandwich the second piezoelectric element 21a.

振動板5bには、第1圧電素子13c、13dと第2圧電素子21bとが配置されている。第2圧電素子21bは、軸線C1を跨ぐ態様で軸線C1に対して線対称に配置されている。第1圧電素子13cと第1圧電素子13dは、第2圧電素子21bを挟み込む態様で、軸線C1に対して線対称に配置されている。なお、これ以外の構成については、図1および図2に示す光走査装置1と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。   The first piezoelectric elements 13c and 13d and the second piezoelectric element 21b are arranged on the vibration plate 5b. The second piezoelectric element 21b is arranged symmetrically with respect to the axis C1 so as to straddle the axis C1. The first piezoelectric element 13c and the first piezoelectric element 13d are arranged symmetrically with respect to the axis C1 so as to sandwich the second piezoelectric element 21b. Since the other configuration is the same as that of the optical scanning device 1 shown in FIGS. 1 and 2, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated unless necessary.

次に、上述した光走査装置1の製造方法について説明する。上述した光走査装置1では、振動板5に配置される第1圧電素子13および第2圧電素子21のパターンが、前述した光走査装置1(図1および図2参照)の振動板5に配置される第1圧電素子13および第2圧電素子21のパターンと異なっている。このため、図11に示す工程において、第1圧電素子13および第2圧電素子21のパターンを変更するだけで、前述した製造工程と実質的に同じ製造工程によって製造することができる。   Next, a method for manufacturing the above-described optical scanning device 1 will be described. In the optical scanning device 1 described above, the patterns of the first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21 arranged on the diaphragm 5 are arranged on the diaphragm 5 of the optical scanning device 1 (see FIGS. 1 and 2). This is different from the patterns of the first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21 that are performed. For this reason, in the process shown in FIG. 11, it is possible to manufacture by substantially the same manufacturing process as the above-described manufacturing process only by changing the patterns of the first piezoelectric element 13 and the second piezoelectric element 21.

次に、光走査装置の駆動方法について説明する。第1圧電素子13a、13b(13c、13d)に電圧を印加している状態では、振動板5a(5b)は、支持体3からZ軸の正方向に向かって屈曲することになる(d31モード)。一方、第2圧電素子21a(21b)に電圧を印加している状態では、振動板5a(5b)は、支持体3からZ軸の負方向に向かって屈曲することになる(d33モード)。第1圧電素子13に印加する電圧と、第2圧電素子21に印加する電圧とを、交互に印加することで、振動板5をZ軸の正方向と負方向とに屈曲させることができる。 Next, a driving method of the optical scanning device will be described. The first piezoelectric element 13a, in the state where the 13b (13c, 13d) a voltage is applied to the diaphragm 5a (5b) will be bent toward the positive direction of the Z axis from the support 3 (d 31 mode). Meanwhile, in the state where a voltage is applied to the second piezoelectric element 21a (21b), the vibration plate 5a (5b) from the support 3 will be bent toward the negative direction of the Z-axis (d 33 mode) . By alternately applying the voltage applied to the first piezoelectric element 13 and the voltage applied to the second piezoelectric element 21, the diaphragm 5 can be bent in the positive and negative directions of the Z axis.

上述した光走査装置1では、振動板5の屈曲に対して反射板9等の歪を低減することができる。これについて、比較例に係る光走査装置と比べて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態に係る光走査装置1と同一部材については同じ参照符号を付して説明する。   In the optical scanning device 1 described above, the distortion of the reflection plate 9 and the like can be reduced with respect to the bending of the diaphragm 5. This will be described in comparison with the optical scanning device according to the comparative example. For convenience of description, the same members as those of the optical scanning device 1 according to the embodiment will be described with the same reference numerals.

図23および図24に示すように、比較例に係る光走査装置1では、振動板5aに、第1圧電素子13aと第2圧電素子21aとが、軸線C1に対して非対称に配置されている。また、振動板5bに、第1圧電素子13bと第2圧電素子21bとが、軸線C1に対して非対称に配置されている。   As shown in FIGS. 23 and 24, in the optical scanning device 1 according to the comparative example, the first piezoelectric element 13a and the second piezoelectric element 21a are arranged on the vibration plate 5a asymmetrically with respect to the axis C1. . Further, the first piezoelectric element 13b and the second piezoelectric element 21b are arranged on the diaphragm 5b asymmetrically with respect to the axis C1.

第1圧電素子13a(13b)に電圧を印加している状態では、振動板5a(5b)は、支持体3からZ軸の正方向に向かって屈曲することになる(d31モード)。一方、第2圧電素子21a(21b)に電圧を印加している状態では、振動板5a(5b)は、支持体3からZ軸の負方向に向かって屈曲することになる(d33モード)。第1圧電素子13に印加する電圧と、第2圧電素子21に印加する電圧とを、交互に印加することで、振動板5は、Z軸の正方向と負方向とに屈曲する。 In a state where a voltage is applied to the first piezoelectric element 13a (13b), the vibration plate 5a (5b) from the support 3 will be bent toward the positive direction of the Z-axis (d 31 mode). Meanwhile, in the state where a voltage is applied to the second piezoelectric element 21a (21b), the vibration plate 5a (5b) from the support 3 will be bent toward the negative direction of the Z-axis (d 33 mode) . By alternately applying the voltage applied to the first piezoelectric element 13 and the voltage applied to the second piezoelectric element 21, the diaphragm 5 bends in the positive and negative directions of the Z axis.

第1圧電素子13a(13b)と第2圧電素子21a(21b)とが、軸線C1に対して非対称に配置されているため、振動板5では、軸線C1に対してY軸正方向側およびY軸負方向側のいずれかに位置する振動板の部分が屈曲しようとする。このため、弾性体7と反射板9にはねじれが生じることになる。反射板9にねじれが生じることで、反射面11に歪みが生じ、所望の光走査を行うことができないことがある。   Since the first piezoelectric element 13a (13b) and the second piezoelectric element 21a (21b) are arranged asymmetrically with respect to the axis C1, the diaphragm 5 has a positive Y-axis direction with respect to the axis C1 and Y The portion of the diaphragm located on either side of the negative axis direction is about to bend. Therefore, the elastic body 7 and the reflection plate 9 are twisted. When the reflecting plate 9 is twisted, the reflecting surface 11 may be distorted, so that desired optical scanning may not be performed.

比較例に対して実施の形態2に係る光走査装置1では、振動板5aに、第1圧電素子13a、第1圧電素子13bおよび第2圧電素子21aが、軸線C1に対して線対称に配置されている。また、振動板5bに、第1圧電素子13c、第1圧電素子13dおよび第2圧電素子21bが、軸線C1に対して線対称に配置されている。このため、振動板5a、5bの屈曲に対して、弾性体7と反射板9にねじれが生じることが抑えられて、反射面11が歪むのを低減することができる。   In the optical scanning device 1 according to the second embodiment with respect to the comparative example, the first piezoelectric element 13a, the first piezoelectric element 13b, and the second piezoelectric element 21a are arranged on the diaphragm 5a symmetrically with respect to the axis C1. Have been. Further, the first piezoelectric element 13c, the first piezoelectric element 13d, and the second piezoelectric element 21b are arranged on the vibration plate 5b symmetrically with respect to the axis C1. For this reason, twisting of the elastic body 7 and the reflecting plate 9 due to the bending of the vibration plates 5a and 5b is suppressed, and the distortion of the reflecting surface 11 can be reduced.

なお、各実施の形態において説明した光走査装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。   Note that the optical scanning devices described in the embodiments can be variously combined as needed.

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the range described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、振動板を備えた光走査装置に有効に利用される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effectively used for an optical scanning device having a diaphragm.

1 光走査装置、3 支持体、5 振動板、5a 振動板、5aa 第1端部、5ab 第2端部、5b 振動板、5ba 第1端部、5bb 第2端部、7 弾性体、7a 弾性体、7b 弾性体、9 反射板、11 反射面、13 第1圧電素子、13a、13b 第1圧電素子、13c、13d 第1圧電素子、15 下部電極、17 圧電体、19 上部電極、21 第2圧電素子、21a、21b 第2圧電素子、21c、21d 第2圧電素子、23 第1電極、25 第2電極、27 圧電体、31 SOIウェハ、33 シリコン層、35 シリコン酸化膜、37 シリコン層、39、41 シリコン酸化膜、43 金属膜、45 圧電膜、47、49 金属膜、C1、C2 軸線。   Reference Signs List 1 optical scanning device, 3 support, 5 diaphragm, 5a diaphragm, 5aa first end, 5ab second end, 5b diaphragm, 5ba first end, 5bb second end, 7 elastic body, 7a Elastic body, 7b Elastic body, 9 reflector, 11 reflection surface, 13 first piezoelectric element, 13a, 13b first piezoelectric element, 13c, 13d first piezoelectric element, 15 lower electrode, 17 piezoelectric body, 19 upper electrode, 21 2nd piezoelectric element, 21a, 21b 2nd piezoelectric element, 21c, 21d 2nd piezoelectric element, 23 1st electrode, 25 2nd electrode, 27 piezoelectric, 31 SOI wafer, 33 silicon layer, 35 silicon oxide film, 37 silicon Layers, 39, 41 silicon oxide film, 43 metal film, 45 piezoelectric film, 47, 49 metal film, C1, C2 axis.

Claims (8)

支持体と、
距離を隔てて位置する第1端部と第2端部とを有し、前記第1端部が前記支持体に支持された振動板と、
前記振動板に配置された、第1圧電素子および第2圧電素子と、
前記振動板の前記第2端部に弾性体を介在させて接続され、光を反射する反射面を有する反射板と
を備え、
前記第1圧電素子は、単極性の第1電圧を印加することで第1モードで駆動し、
前記第2圧電素子は、単極性の第2電圧を印加することで、前記第1モードとは異なる第2モードで駆動し、
前記第1圧電素子または前記第2圧電素子が駆動することで、前記振動板が屈曲して前記反射板が傾けられる、光走査装置。
A support,
A diaphragm having a first end and a second end located at a distance, wherein the first end is supported by the support;
A first piezoelectric element and a second piezoelectric element disposed on the diaphragm,
A reflector having a reflective surface that reflects light and is connected to the second end of the diaphragm with an elastic body interposed therebetween;
The first piezoelectric element is driven in a first mode by applying a unipolar first voltage,
The second piezoelectric element is driven in a second mode different from the first mode by applying a unipolar second voltage,
The optical scanning device, wherein the diaphragm is bent and the reflector is tilted by driving the first piezoelectric element or the second piezoelectric element.
前記第1電圧と前記第2電圧とを互いに位相をずらして印加することにより、前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とを時間をずらして駆動させる、請求項1記載の光走査装置。   2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are driven with a time lag by applying the first voltage and the second voltage with a phase shifted from each other. 3. 前記振動板、前記第1圧電素子、前記第2圧電素子および前記弾性体は、第1方向に延在する仮想線に対して線対称に配置された、請求項1記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the diaphragm, the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the elastic body are arranged symmetrically with respect to a virtual line extending in a first direction. 前記第1圧電素子および前記第2圧電素子のそれぞれは、前記第1方向と交差する第2方向に延在し、
前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とは、前記第1方向に間隔を開けて配置された、請求項3記載の光走査装置。
Each of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element extends in a second direction that intersects the first direction,
The optical scanning device according to claim 3, wherein the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are arranged at an interval in the first direction.
前記第1圧電素子は、前記仮想線を跨ぐように配置され、
前記第2圧電素子は、前記第1圧電素子を挟んで、前記仮想線に対して線対称に配置された、請求項3記載の光走査装置。
The first piezoelectric element is disposed so as to straddle the virtual line,
The optical scanning device according to claim 3, wherein the second piezoelectric element is arranged symmetrically with respect to the virtual line with the first piezoelectric element interposed therebetween.
前記支持体、前記振動板、前記弾性体および前記反射板は、シリコン層から形成された、請求項1記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the support, the vibration plate, the elastic body, and the reflection plate are formed from a silicon layer. 距離を隔てて位置する第1端部と第2端部とを有し、前記第1端部が支持体に支持され、前記第2端部が弾性体を介在させて反射板に接続された振動板と、
前記振動板に配置された第1圧電素子および第2圧電素子と
を有する光走査装置の駆動方法であって、
前記第1圧電素子に単極性の第1電圧を印加することにより、前記第1圧電素子を第1モードで駆動させ、
前記第2圧電素子に単極性の第2電圧を印加することにより、前記第2圧電素子を前記第1モードとは異なる第2モードで駆動させ、
前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とを駆動させることで、前記振動板が屈曲して前記反射板が傾けられ、
前記第1電圧と前記第2電圧とを互いに位相をずらして印加することにより、前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とを時間をずらして駆動させる、光走査装置の駆動方法。
It has a first end and a second end located at a distance, the first end is supported by a support, and the second end is connected to a reflector via an elastic body. A diaphragm,
A method for driving an optical scanning device having a first piezoelectric element and a second piezoelectric element disposed on the diaphragm,
Driving the first piezoelectric element in a first mode by applying a unipolar first voltage to the first piezoelectric element;
By applying a unipolar second voltage to the second piezoelectric element, the second piezoelectric element is driven in a second mode different from the first mode,
By driving the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, the diaphragm is bent and the reflector is tilted,
A method for driving an optical scanning device, wherein the first voltage and the second voltage are applied with their phases shifted from each other to thereby drive the first piezoelectric element and the second piezoelectric element with a time shift.
前記第1電圧と前記第2電圧とは、それぞれ周期性の波形を有する、請求項7記載の光走査装置の駆動方法。
The driving method of the optical scanning device according to claim 7, wherein the first voltage and the second voltage each have a periodic waveform.
JP2018142320A 2018-07-30 2018-07-30 Optical scanning device and its driving method Active JP6960889B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018142320A JP6960889B2 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Optical scanning device and its driving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018142320A JP6960889B2 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Optical scanning device and its driving method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020020865A true JP2020020865A (en) 2020-02-06
JP6960889B2 JP6960889B2 (en) 2021-11-05

Family

ID=69588478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018142320A Active JP6960889B2 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Optical scanning device and its driving method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6960889B2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005022165A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp Liquid drop ejecting member and liquid drop ejector
US20050078169A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Tumer Arthur Monroe Apparatus and methods for adjusting the rotational frequency of a scanning device
JP2006075944A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Seiko Epson Corp Actuator
JP2008257226A (en) * 2007-03-15 2008-10-23 Ricoh Co Ltd Optical deflector and optical device
WO2011058884A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 日本電気株式会社 Optical scanning device
JP2012080682A (en) * 2010-10-01 2012-04-19 Panasonic Corp Vibration power generating element and vibration power generator using the same
JP2014178387A (en) * 2013-03-13 2014-09-25 Stanley Electric Co Ltd Optical deflection module
JP2015041051A (en) * 2013-08-23 2015-03-02 スタンレー電気株式会社 Optical scanner

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005022165A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp Liquid drop ejecting member and liquid drop ejector
US20050078169A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Tumer Arthur Monroe Apparatus and methods for adjusting the rotational frequency of a scanning device
JP2006075944A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Seiko Epson Corp Actuator
JP2008257226A (en) * 2007-03-15 2008-10-23 Ricoh Co Ltd Optical deflector and optical device
WO2011058884A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 日本電気株式会社 Optical scanning device
JP2012080682A (en) * 2010-10-01 2012-04-19 Panasonic Corp Vibration power generating element and vibration power generator using the same
JP2014178387A (en) * 2013-03-13 2014-09-25 Stanley Electric Co Ltd Optical deflection module
JP2015041051A (en) * 2013-08-23 2015-03-02 スタンレー電気株式会社 Optical scanner

Also Published As

Publication number Publication date
JP6960889B2 (en) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8098415B2 (en) Vibrating mirror element
JP5446122B2 (en) Meander type vibrator and optical reflection element using the same
JP5264954B2 (en) Mirror drive apparatus and method
US7926369B2 (en) Actuator
JP7237146B2 (en) Micromirror device and driving method of micromirror device
CN206757183U (en) Utilize piezoelectric actuated oscillating structure, projection MEMS system
WO2016052547A1 (en) Mirror drive device and drive method therefor
WO2016052548A1 (en) Mirror drive device and drive method therefor
JP2009093120A (en) Optical reflection element
JP2015022064A (en) Mirror drive device and driving method thereof
JP2010148265A (en) Meander type oscillator and optical reflective element using the same
JP2009258210A (en) Optical reflection element
JP2009265560A (en) Optical reflection element
JP5045470B2 (en) Optical reflection element
JP6960889B2 (en) Optical scanning device and its driving method
JP2009223115A (en) Optical reflecting element
JP2009098253A (en) Optical reflection element and image projector using the same
JP2009258339A (en) Optical reflection element
JP2023162175A (en) Micromirror device
WO2020218585A1 (en) Micromirror device
JP2013186224A (en) Optical reflection element
JP2010181179A (en) Angular velocity detection device
JP2001272626A (en) Optical scanner
US20230263065A1 (en) Piezoelectric element and mems mirror
JP5045463B2 (en) Optical reflection element

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180731

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201030

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210811

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: 20210914

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6960889

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250