JP2020086316A - Movable device, image projection device, head-up display, laser head lamp, head-mount display, object recognition device and vehicle - Google Patents

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Abstract

To provide a movable device at a low cost.SOLUTION: A movable device according to an aspect of a disclosed technique comprises a movable part having a reflective surface, a pair of drive beams having one ends connected to the movable part and supporting the movable part rotatably while sandwiching the movable part therebetween, and a fixing part connected to the other ends of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams. The movable part includes a support layer and a movable layer provided in a lamination direction of the support layer. The fixing part includes a fixing support layer composed of the same material as that of the support layer. When thickness of the support layer is t, thickness of the movable layer is tand thickness of the fixing support layer is t, t≥tand t<tare satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 16

Description

本発明は、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、及び車両に関する。 The present invention relates to a movable device, an image projection device, a head-up display, a laser headlamp, a head mounted display, an object recognition device, and a vehicle.

近年、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンやガラスを微細加工して製造されるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスの開発が進んでいる。 2. Description of the Related Art In recent years, with the development of micromachining technology to which semiconductor manufacturing technology is applied, development of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices manufactured by microfabrication of silicon or glass has been advanced.

MEMSデバイスとして、反射面を設けた可動部と弾性梁とをウエハ上に一体に形成し、弾性梁に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した駆動梁で、可動部を駆動(回動)させる可動装置が知られている。 As a MEMS device, a movable part having a reflecting surface and an elastic beam are integrally formed on a wafer, and the movable beam is driven (rotated) by a drive beam configured by stacking a thinned piezoelectric material on the elastic beam. Movable devices are known.

このような可動装置では、可動部の下側に、可動部を駆動させるための空間を確保する必要があり、可動装置を収容するパッケージの構造が複雑化する場合があった。これに対し、可動部を収容しつつ、可動部の駆動を許容する内部空間を固定支持層により形成した可動装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In such a movable device, it is necessary to secure a space for driving the movable unit under the movable unit, which may complicate the structure of the package that houses the movable device. On the other hand, a movable device has been disclosed in which the fixed support layer forms an internal space that allows the movable part to be driven while accommodating the movable part (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1の装置では、固定支持層をウエハ状態で接合されたガラスウエハにより形成する必要があり、材料の異なる複数のウエハを用いるため、製造工程が複雑化し、可動装置のコストが増大する場合があった。 However, in the device of Patent Document 1, it is necessary to form the fixed support layer by a glass wafer bonded in a wafer state, and since a plurality of wafers of different materials are used, the manufacturing process becomes complicated and the cost of the movable device increases. There was a case to do.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、可動装置を低コスト化することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to reduce the cost of a movable device.

開示の技術の一態様に係る可動装置は、反射面を備える可動部と、前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能に支持する1対の駆動梁と、前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と、を有し、前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層を含み、前記支持層の厚みをtとし、前記可動層の厚みをtとし、前記固定支持層の厚みをtとした場合に、t≧tであり、かつt<tである。 A movable device according to an aspect of the disclosed technique includes a movable part having a reflecting surface, and a pair of movable ends that are connected to each other and rotatably support the movable part with the movable part interposed therebetween. Drive beams and fixed portions that are connected to the other ends of the pair of drive beams and fix the pair of drive beams, and the movable portion includes a support layer and a support layer. And a movable layer provided in the stacking direction, wherein the fixed portion includes a fixed support layer made of the same material as the support layer, and the thickness of the support layer is t 1 and the thickness of the movable layer is When t 2 and the thickness of the fixed support layer are t 3 , t 1 ≧t 2 and t 1 <t 3 .

開示の技術によれば、可動装置を低コスト化することができる。 According to the disclosed technology, the cost of the movable device can be reduced.

光走査システムの一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of an optical scanning system. 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of an example of an optical scanning system. 制御装置の一例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an example of a control device. 光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。It is a flow chart of an example of processing concerning an optical scanning system. ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of a car carrying a head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of a head-up display device. 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an example of an image forming apparatus including an optical writing device. 光書込装置の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of an optical writer. ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of a car carrying a lidar device. ライダ装置の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of a lidar device. レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining an example of composition of a laser headlamp. ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a structure of a head mounted display. ヘッドマウントディスプレイの構成の一部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a part of structure of a head mounted display. パッケージングされた可動装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the packaged movable device. 第1の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the movable device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の可動装置の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the movable device of 1st Embodiment. 比較例の可動装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the movable device of a comparative example. 可動層と支持層の厚みの比と、可動部の重心位置との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship of the thickness ratio of a movable layer and a support layer, and the gravity center position of a movable part. 第1の実施形態のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the packaged movable device of 1st Embodiment. 第2の実施形態の可動装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the movable device of 2nd Embodiment. 比較例のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the packaged movable device of a comparative example. 第2の実施形態のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a packaged movable device of a 2nd embodiment. 第2の実施形態の可動装置の変形例の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the modification of the movable device of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の可動装置の構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a structure of the movable device of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の可動装置の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the movable device of 4th Embodiment. 第5の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the movable device of 5th Embodiment. 第5の実施形態の可動装置の変形例の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the modification of the movable device of 5th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

[光走査システム]
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図1〜図4に基づいて詳細に説明する。
[Optical scanning system]
First, an optical scanning system to which the movable device according to the present embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS.

図1には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図1に示すように、光走査システム10は、制御装置11の制御に従って光源装置12から照射された光を可動装置13の有する反射面14により偏向して被走査面15を光走査するシステムである。 FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of an optical scanning system. As shown in FIG. 1, the optical scanning system 10 is a system that optically scans a surface to be scanned 15 by deflecting the light emitted from the light source device 12 under the control of the control device 11 by the reflecting surface 14 of the movable device 13. is there.

光走査システム10は、制御装置11,光源装置12、反射面14を有する可動装置13により構成される。 The optical scanning system 10 includes a control device 11, a light source device 12, and a movable device 13 having a reflecting surface 14.

制御装置11は、例えばCPU(Central Processing Unit)およびFPGA(Field-Programmable Gate Array)等を備えた電子回路ユニットである。可動装置13は、例えば反射面14を有し、反射面14を可動可能なMEMS(Micro Electromechanical Systems)デバイスである。光源装置12は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面15は、例えばスクリーンである。 The control device 11 is an electronic circuit unit including, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The movable device 13 is, for example, a MEMS (Micro Electromechanical Systems) device having a reflecting surface 14 and capable of moving the reflecting surface 14. The light source device 12 is, for example, a laser device that emits a laser. The scanned surface 15 is, for example, a screen.

制御装置11は、取得した光走査情報に基づいて光源装置12および可動装置13の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置12および可動装置13に駆動信号を出力する。 The control device 11 generates a control command for the light source device 12 and the movable device 13 based on the acquired optical scanning information, and outputs a drive signal to the light source device 12 and the movable device 13 based on the control command.

光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14を1軸方向または2軸方向の少なくともいずれかに可動させる。 The light source device 12 irradiates the light source based on the input drive signal. The movable device 13 moves the reflecting surface 14 in at least one of the uniaxial direction and the biaxial direction based on the input drive signal.

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置11の制御によって、可動装置13の反射面14を所定の範囲で2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する光源装置12からの照射光をある1軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面15に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。 As a result, for example, under the control of the control device 11 based on image information, which is an example of optical scanning information, the reflecting surface 14 of the movable device 13 is reciprocally moved in the biaxial direction within a predetermined range and is incident on the reflecting surface 14. By deflecting the irradiation light from the light source device 12 around a certain axis and performing optical scanning, it is possible to project an arbitrary image on the scanned surface 15. The details of the movable device and the control by the control device of this embodiment will be described later.

次に、光走査システム10一例のハードウェア構成について図2を用いて説明する。図2は、光走査システム10の一例のハードウェア構成図である。図2に示すように、光走査システム10は、制御装置11、光源装置12および可動装置13を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置11は、CPU20、RAM21(Random Access Memory)、ROM22(Read Only Memory)、FPGA23、外部I/F24、光源装置ドライバ25、可動装置ドライバ26を備えている。 Next, a hardware configuration of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an example of the optical scanning system 10. As shown in FIG. 2, the optical scanning system 10 includes a control device 11, a light source device 12, and a movable device 13, which are electrically connected to each other. Of these, the control device 11 includes a CPU 20, a RAM 21 (Random Access Memory), a ROM 22 (Read Only Memory), an FPGA 23, an external I/F 24, a light source device driver 25, and a movable device driver 26.

CPU20は、ROM22等の記憶装置からプログラムやデータをRAM21上に読み出し、処理を実行して、制御装置11の全体の制御や機能を実現する演算装置である。 The CPU 20 is an arithmetic device that reads programs and data from a storage device such as the ROM 22 onto the RAM 21 and executes processing to realize the overall control and functions of the control device 11.

RAM21は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。 The RAM 21 is a volatile storage device that temporarily holds programs and data.

ROM22は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、CPU20が光走査システム10の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。 The ROM 22 is a non-volatile storage device that can retain programs and data even when the power is turned off, and stores processing programs and data that the CPU 20 executes to control each function of the optical scanning system 10. There is.

FPGA23は、CPU20の処理に従って、光源装置ドライバ25および可動装置ドライバ26に適した制御信号を出力する回路である。 The FPGA 23 is a circuit that outputs a control signal suitable for the light source device driver 25 and the movable device driver 26 according to the processing of the CPU 20.

外部I/F24は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、PC(Personal Computer)等の上位装置、USBメモリ、SDカード、CD、DVD、HDD、SSD等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のCAN(Controller Area Network)やLAN(Local Area Network)、インターネット等である。外部I/F24は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部I/F24が用意されてもよい。 The external I/F 24 is an interface with, for example, an external device or a network. The external device includes, for example, a host device such as a PC (Personal Computer) and a storage device such as a USB memory, an SD card, a CD, a DVD, a HDD, and an SSD. The network is, for example, a CAN (Controller Area Network) of a car, a LAN (Local Area Network), the Internet, or the like. The external I/F 24 may be any configuration that enables connection or communication with an external device, and the external I/F 24 may be prepared for each external device.

光源装置トライバは、入力された制御信号に従って光源装置12に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。 The light source device triber is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the light source device 12 according to the input control signal.

可動装置ドライバ26は、入力された制御信号に従って可動装置13に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。 The movable device driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the movable device 13 according to the input control signal.

制御装置11において、CPU20は、外部I/F24を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、CPU20が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置11内のROM22やFPGA23に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置11内に新たにSSD等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。 In the control device 11, the CPU 20 acquires optical scanning information from an external device or network via the external I/F 24. It should be noted that the CPU 20 only needs to have a configuration capable of obtaining the optical scanning information, and the optical scanning information may be stored in the ROM 22 or the FPGA 23 in the control device 11, or the control device 11 may be newly provided with an SSD or the like. A storage device may be provided and the optical scanning information may be stored in the storage device.

ここで、光走査情報とは、被走査面15にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。 Here, the optical scanning information is information indicating how the surface to be scanned 15 is optically scanned. For example, when an image is displayed by optical scanning, the optical scanning information is image data. Further, for example, when optical writing is performed by optical scanning, the optical scanning information is write data indicating a writing order and a writing location. In addition, for example, when the object recognition is performed by optical scanning, the optical scanning information is irradiation data indicating the timing and the irradiation range of the light for object recognition.

制御装置11は、CPU20の命令および図2に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。 The control device 11 can realize the functional configuration described below by the instruction of the CPU 20 and the hardware configuration shown in FIG.

次に、光走査システム10の制御装置11の機能構成について図3を用いて説明する。図3は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。 Next, the functional configuration of the control device 11 of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of an example of a control device of the optical scanning system.

図3に示すように、制御装置11は、機能として制御部30と駆動信号出力部31とを有する。 As shown in FIG. 3, the control device 11 has a control unit 30 and a drive signal output unit 31 as functions.

制御部30は、例えばCPU20、FPGA23等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部31に出力する。例えば、制御部30は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部31に出力する。
駆動信号出力部31は、光源装置ドライバ25、可動装置ドライバ26等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置12または可動装置13に駆動信号を出力する。
The control unit 30 is realized by, for example, the CPU 20, the FPGA 23, and the like, acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into a control signal, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31. For example, the control unit 30 acquires image data as optical scanning information from an external device or the like, generates a control signal from the image data by a predetermined process, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31.
The drive signal output unit 31 is realized by the light source device driver 25, the movable device driver 26, and the like, and outputs a drive signal to the light source device 12 or the movable device 13 based on the input control signal.

駆動信号は、光源装置12または可動装置13の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置12においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置13においては、可動装置13の有する反射面14を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。 The drive signal is a signal for controlling the drive of the light source device 12 or the movable device 13. For example, in the light source device 12, it is a drive voltage that controls the irradiation timing and irradiation intensity of the light source. Further, for example, in the movable device 13, it is a drive voltage for controlling the timing and the movable range in which the reflecting surface 14 of the movable device 13 is moved.

次に、光走査システム10が被走査面15を光走査する処理について図4を用いて説明する。図4は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。 Next, a process in which the optical scanning system 10 optically scans the surface 15 to be scanned will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart of an example of processing related to the optical scanning system.

ステップS11において、制御部30は、外部装置等から光走査情報を取得する。 In step S11, the control unit 30 acquires optical scanning information from an external device or the like.

ステップS12において、制御部30は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部31に出力する。 In step S12, the control unit 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information and outputs the control signal to the drive signal output unit 31.

ステップS13において、駆動信号出力部31は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置12および可動装置13に出力する。 In step S13, the drive signal output unit 31 outputs a drive signal to the light source device 12 and the movable device 13 based on the input control signal.

ステップ14において、光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14の可動を行う。光源装置12および可動装置13の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。 In step 14, the light source device 12 performs light irradiation based on the input drive signal. Further, the movable device 13 moves the reflecting surface 14 based on the input drive signal. By driving the light source device 12 and the movable device 13, light is deflected in an arbitrary direction and optically scanned.

なお、上記光走査システム10では、1つの制御装置11が光源装置12および可動装置13を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。 In the optical scanning system 10, one control device 11 has a device and a function for controlling the light source device 12 and the movable device 13. However, a control device for the light source device and a control device for the movable device, It may be provided separately.

また、上記光走査システム10では、一つの制御装置11に光源装置12および可動装置13の制御部30の機能および駆動信号出力部31の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部30を有した制御装置11とは別に駆動信号出力部31を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム10のうち、反射面14を有した可動装置13と制御装置11により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。 Further, in the above-described optical scanning system 10, one control device 11 is provided with the functions of the control unit 30 of the light source device 12 and the movable device 13 and the function of the drive signal output unit 31, but these functions exist separately. Alternatively, the drive signal output device having the drive signal output unit 31 may be provided separately from the control device 11 having the control unit 30. In the above optical scanning system 10, the movable device 13 having the reflecting surface 14 and the control device 11 may constitute an optical deflection system for performing optical deflection.

[画像投影装置]
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図5および図6を用いて詳細に説明する。
[Image projection device]
Next, an image projection device to which the movable device according to the present embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置500を搭載した自動車400の実施形態に係る概略図である。また、図6はヘッドアップディスプレイ装置500の一例の概略図である。 FIG. 5 is a schematic diagram according to an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. FIG. 6 is a schematic diagram of an example of the head-up display device 500.

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。 The image projection device is a device that projects an image by optical scanning, and is, for example, a head-up display device.

図5に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、例えば、自動車400のウインドシールド(フロントガラス401等)の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置500から発せられる投射光Lがフロントガラス401で反射され、ユーザーである観察者(運転者402)に向かう。これにより、運転者402は、ヘッドアップディスプレイ装置500によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。 As shown in FIG. 5, the head-up display device 500 is installed, for example, near the windshield (the windshield 401 or the like) of the automobile 400. The projection light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and travels to the observer (driver 402) who is the user. As a result, the driver 402 can visually recognize the image projected by the head-up display device 500 as a virtual image. A combiner may be installed on the inner wall surface of the windshield so that the user can visually recognize the virtual image by the projection light reflected by the combiner.

図6に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、赤色、緑色、青色のレーザ光源501R,501G,501Bからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ502,503,504と、2つのダイクロイックミラー505,506と、光量調整部507と、から構成される入射光学系を経た後、反射面14を有する可動装置13にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー509と、中間スクリーン510と、投射ミラー511とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置500では、レーザ光源501R,501G,501B、コリメータレンズ502,503,504、ダイクロイックミラー505,506は、光源ユニット530として光学ハウジングによってユニット化されている。 As shown in FIG. 6, in the head-up display device 500, laser light is emitted from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system including collimator lenses 502, 503, 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505, 506, and a light amount adjusting unit 507, and It is deflected by a movable device 13 having a reflecting surface 14. Then, the deflected laser light is projected on the screen through a projection optical system including a free-form surface mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511. In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G and 501B, the collimator lenses 502, 503 and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized by the optical housing as the light source unit 530.

上記ヘッドアップディスプレイ装置500は、中間スクリーン510に表示される中間像を自動車400のフロントガラス401に投射することで、その中間像を運転者402に虚像として視認させる。 The head-up display device 500 projects the intermediate image displayed on the intermediate screen 510 onto the windshield 401 of the automobile 400 to make the driver 402 visually recognize the intermediate image as a virtual image.

レーザ光源501R,501G,501Bから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ502,503,504で略平行光とされ、2つのダイクロイックミラー505,506により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部507で光量が調整された後、反射面14を有する可動装置13によって二次元走査される。可動装置13で二次元走査された投射光Lは、自由曲面ミラー509で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン510に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン510は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン510に入射してくる投射光Lをマイクロレンズ単位で拡大する。 The laser lights of the respective colors emitted from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are made into substantially parallel lights by the collimator lenses 502, 503, and 504, respectively, and are combined by the two dichroic mirrors 505 and 506. The combined laser light is two-dimensionally scanned by the movable device 13 having the reflecting surface 14, after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507. The projection light L two-dimensionally scanned by the movable device 13 is reflected by the free-form surface mirror 509 to correct the distortion, and then is condensed on the intermediate screen 510 to display an intermediate image. The intermediate screen 510 is composed of a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and magnifies the projection light L incident on the intermediate screen 510 in units of microlenses.

可動装置13は、反射面14を2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する投射光Lを二次元走査する。この可動装置13の駆動制御は、レーザ光源501R,501G,501Bの発光タイミングに同期して行われる。 The movable device 13 reciprocally moves the reflecting surface 14 in two axial directions, and two-dimensionally scans the projection light L incident on the reflecting surface 14. The drive control of the movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B.

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置500の説明をしたが、画像投影装置は、反射面14を有した可動装置13により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。 The head-up display device 500 as an example of the image projection device has been described above, but the image projection device may be any device that projects an image by performing optical scanning with the movable device 13 having the reflecting surface 14. .. For example, a projector placed on a desk or the like, which projects an image on a display screen, or a mounting member mounted on an observer's head or the like, is projected on a reflection/transmission screen of the mounting member, or an eyeball is used as a screen. The present invention can be similarly applied to a head mounted display device that projects an image.

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。 Further, the image projection device is not limited to the vehicle or the mounting member, but is, for example, an aircraft, a ship, a moving body such as a mobile robot, or a work robot that operates a driving target such as a manipulator without moving from the place. It may be mounted on a non-moving body.

尚、ヘッドアップディスプレイ装置500は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。また自動車400は、特許請求の範囲に記載の「車両」の一例である。 The head-up display device 500 is an example of the "head-up display" described in the claims. The automobile 400 is an example of the “vehicle” described in the claims.

[光書込装置]
次に、本実施形態の可動装置13を適用した光書込装置について図7および図8を用いて詳細に説明する。
[Optical writing device]
Next, an optical writing device to which the movable device 13 of this embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.

図7は、光書込装置600を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図8は、光書込装置の一例の概略図である。 FIG. 7 is an example of an image forming apparatus incorporating the optical writing device 600. FIG. 8 is a schematic diagram of an example of the optical writing device.

図7に示すように、上記光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ650等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置600は、1本または複数本のレーザビームで被走査面15である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。 As shown in FIG. 7, the optical writing device 600 is used as a constituent member of an image forming apparatus typified by a laser printer 650 having a printer function using laser light. In the image forming apparatus, the optical writing device 600 performs optical writing on the photosensitive drum by optically scanning the photosensitive drum, which is the surface to be scanned 15, with one or a plurality of laser beams.

図8に示すように、光書込装置600において、レーザ素子などの光源装置12からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系601を経た後、反射面14を有する可動装置13により1軸方向または2軸方向に偏向される。そして、可動装置13で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ602aと第二レンズ602b、反射ミラー部602cからなる走査光学系602を経て、被走査面15(例えば感光体ドラムや感光紙)に照射し、光書込みを行う。走査光学系602は、被走査面15にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置12および反射面14を有する可動装置13は、制御装置11の制御に基づき駆動する。 As shown in FIG. 8, in the optical writing device 600, the laser light from the light source device 12 such as a laser element passes through an image forming optical system 601 such as a collimator lens, and then is moved by a movable device 13 having a reflecting surface 14 It is deflected axially or biaxially. Then, the laser light deflected by the movable device 13 then passes through the scanning optical system 602 including the first lens 602a, the second lens 602b, and the reflection mirror section 602c, and the surface to be scanned 15 (for example, a photosensitive drum or a photosensitive paper). ) To perform optical writing. The scanning optical system 602 forms a light beam in a spot shape on the surface 15 to be scanned. The movable device 13 having the light source device 12 and the reflecting surface 14 is driven under the control of the control device 11.

このように上記光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて1軸方向だけでなく2軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。 As described above, the optical writing device 600 can be used as a constituent member of an image forming apparatus having a printer function using laser light. Also, by making the scanning optical system different so that the optical scanning can be performed not only in the one-axis direction but also in the two-axis direction, the laser light is deflected to the thermal medium, optically scanned, and heated to print a laser label device. Can be used as a constituent member of the image forming apparatus.

上記光書込装置に適用される反射面14を有した可動装置13は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置13の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置13の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。 The movable device 13 having the reflecting surface 14 applied to the above-mentioned optical writing device consumes less power for driving as compared with the rotary polygon mirror using a polygon mirror or the like, and therefore saves power in the optical writing device. It is advantageous. Further, since the wind noise when the movable device 13 vibrates is smaller than that of the rotary polygon mirror, it is advantageous in improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires a much smaller installation space than the rotary polygon mirror, and the amount of heat generated by the movable device 13 is small, so that the optical writing device can be easily downsized, which is advantageous for downsizing the image forming apparatus. is there.

[物体認識装置]
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した物体認識装置について、図9および図10を用いて詳細に説明する。
[Object recognition device]
Next, an object recognition device to which the movable device according to the present embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、物体認識装置の一例であるライダ(LiDAR;Laser Imaging Detection and Ranging)装置を搭載した自動車の概略図である。また、図10はライダ装置の一例の概略図である。 FIG. 9 is a schematic view of an automobile equipped with a LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) device which is an example of an object recognition device. Further, FIG. 10 is a schematic diagram of an example of a lidar device.

物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばライダ装置である。 The object recognition device is a device that recognizes an object in the target direction, and is, for example, a lidar device.

図9に示すように、ライダ装置700は、例えば自動車701に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物702からの反射光を受光することで、被対象物702を認識する。 As shown in FIG. 9, the lidar device 700 is mounted on, for example, an automobile 701, optically scans in a target direction, and receives reflected light from a target object 702 existing in the target direction, whereby the target object 702 is detected. Recognize.

図10に示すように、光源装置12から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ703と、平面ミラー704とから構成される入射光学系を経て、反射面14を有する可動装置13で1軸もしくは2軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ705等を経て装置前方の被対象物702に照射される。光源装置12および可動装置13は、制御装置11により駆動を制御される。被対象物702で反射された反射光は、光検出器709により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ706等を経て撮像素子707により受光され、撮像素子707は検出信号を信号処理回路708に出力する。信号処理回路708は、入力された検出信号に2値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路710に出力する。 As shown in FIG. 10, the laser light emitted from the light source device 12 is reflected by an incident optical system including a collimator lens 703, which is an optical system that makes divergent light into substantially parallel light, and a plane mirror 704. A movable device 13 having a surface 14 scans in a uniaxial or biaxial direction. Then, the object 702 in front of the apparatus is irradiated with the light through a light projecting lens 705 which is a light projecting optical system. The drive of the light source device 12 and the movable device 13 is controlled by the control device 11. The reflected light reflected by the object 702 is detected by the photodetector 709. That is, the reflected light is received by the image sensor 707 through the condenser lens 706, which is an incident light detection/light receiving optical system, and the image sensor 707 outputs a detection signal to the signal processing circuit 708. The signal processing circuit 708 performs predetermined processing such as binarization and noise processing on the input detection signal, and outputs the result to the distance measuring circuit 710.

測距回路710は、光源装置12がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器709でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子707の画素ごとの位相差によって、被対象物702の有無を認識し、さらに被対象物702との距離情報を算出する。 The distance measuring circuit 710 uses the time difference between the timing at which the light source device 12 emits the laser light and the timing at which the photodetector 709 receives the laser light, or the phase difference for each pixel of the image pickup element 707 that receives the object. The presence or absence of 702 is recognized, and the distance information to the object 702 is calculated.

反射面14を有する可動装置13は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなライダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。 Since the movable device 13 having the reflecting surface 14 is less likely to be damaged than the polygon mirror and is small in size, it is possible to provide a small radar device having high durability. Such a rider device is attached to, for example, a vehicle, an aircraft, a ship, a robot, or the like, and can optically scan a predetermined range to recognize the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle.

上記物体認識装置では、一例としてのライダ装置700の説明をしたが、物体認識装置は、反射面14を有した可動装置13を制御装置11で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物702を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。 In the above object recognition device, the lidar device 700 as an example has been described. However, the object recognition device performs optical scanning by controlling the movable device 13 having the reflecting surface 14 by the control device 11, and uses the photodetector. The device is not limited to the above-described embodiment as long as it is a device that recognizes the target object 702 by receiving the reflected light.

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、3次元データとして出力する3次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。 For example, the object information such as the shape is calculated from the distance information obtained by optically scanning the hand or face, and the object is recognized by referring to the record, or the intruder is recognized by the optical scanning to the object range. The present invention can be similarly applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as a shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs the three-dimensional data as three-dimensional data.

[レーザヘッドランプ]
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ50について、図11 を用いて説明する。図11は、レーザヘッドランプ50の構成の一例を説明する概略図である。
[Laser headlamp]
Next, a laser headlamp 50 in which the movable device of the present embodiment is applied to a headlight of an automobile will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the laser headlamp 50.

レーザヘッドランプ50は、制御装置11と、光源装置12bと、反射面14を有する可動装置13と、ミラー51と、透明板52とを有する。 The laser headlamp 50 includes a control device 11, a light source device 12b, a movable device 13 having a reflecting surface 14, a mirror 51, and a transparent plate 52.

光源装置12bは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置12bから発せられた光は、可動装置13に入射し、反射面14にて反射される。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、反射面をXY方向に可動し、光源装置12bからの青色のレーザ光をXY方向に二次元走査する。 The light source device 12b is a light source that emits blue laser light. The light emitted from the light source device 12b enters the movable device 13 and is reflected by the reflecting surface 14. The movable device 13 moves the reflecting surface in the XY directions based on the signal from the control device 11, and two-dimensionally scans the blue laser light from the light source device 12b in the XY directions.

可動装置13による走査光は、ミラー51で反射され、透明板52に入射する。透明板52は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー51からの青色のレーザ光は、透明板52における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板52からの白色光で照明される。 The scanning light from the movable device 13 is reflected by the mirror 51 and enters the transparent plate 52. The transparent plate 52 has a front surface or a back surface covered with a yellow phosphor. When the blue laser light from the mirror 51 passes through the coating of the yellow phosphor on the transparent plate 52, it changes to white within the range legally stipulated as the color of the headlight. As a result, the front of the vehicle is illuminated with white light from the transparent plate 52.

可動装置13による走査光は、透明板52の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。 The scanning light from the movable device 13 is scattered a predetermined amount when passing through the phosphor of the transparent plate 52. As a result, the glare on the illumination target in front of the vehicle is reduced.

可動装置13を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置12b及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置12bを近紫外線とし、透明板52を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板52を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。 When the movable device 13 is applied to an automobile headlight, the colors of the light source device 12b and the phosphor are not limited to blue and yellow, respectively. For example, the light source device 12b may be near-ultraviolet light, and the transparent plate 52 may be covered with a mixture of the three primary light colors of blue, green, and red phosphors. Even in this case, the light passing through the transparent plate 52 can be converted to white, and the front of the vehicle can be illuminated with white light.

[ヘッドマウントディスプレイ]
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ60について、図12〜13を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ60は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではHMDと省略して示す。
[Head mounted display]
Next, a head mounted display 60 to which the movable device according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. Here, the head-mounted display 60 is a head-mounted display that can be mounted on a human head, and may have a shape similar to glasses, for example. The head mounted display is abbreviated as HMD hereinafter.

図12は、HMD60の外観を例示する斜視図である。図12において、HMD60は、左右に1組ずつ略対称に設けられたフロント60a、及びテンプル60bにより構成されている。フロント60aは、例えば、導光板61により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル60bに内蔵することができる。 FIG. 12 is a perspective view illustrating the appearance of the HMD 60. In FIG. 12, the HMD 60 is composed of a front 60a and a temple 60b which are provided substantially symmetrically one by one on the left and right. The front 60a can be configured by, for example, the light guide plate 61, and the optical system, the control device, and the like can be built in the temple 60b.

図13は、HMD60の構成を部分的に例示する図である。なお、図13では、左眼用の構成を例示しているが、HMD60は右眼用としても同様の構成を有している。 FIG. 13 is a diagram partially illustrating the configuration of the HMD 60. Although FIG. 13 illustrates the configuration for the left eye, the HMD 60 has the same configuration for the right eye.

HMD60は、制御装置11と、光源ユニット530と、光量調整部507と、反射面14を有する可動装置13と、導光板61と、ハーフミラー62とを有している。 The HMD 60 includes the control device 11, a light source unit 530, a light amount adjustment unit 507, the movable device 13 having the reflection surface 14, a light guide plate 61, and a half mirror 62.

光源ユニット530は、上述したように、レーザ光源501R、501G、及び501Bと、コリメータレンズ502、503、及び504と、ダイクロイックミラー505、及び506とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット530において、レーザ光源501R、501G、及び501Bからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー505及び506で合成される。光源ユニット530からは、合成された平行光が発せられる。 As described above, the light source unit 530 is a unit in which the laser light sources 501R, 501G, and 501B, the collimator lenses 502, 503, and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized by an optical housing. In the light source unit 530, the three color laser lights from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are combined by the dichroic mirrors 505 and 506. The combined parallel light is emitted from the light source unit 530.

光源ユニット530からの光は、光量調整部507により光量調整された後、可動装置13に入射する。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、反射面14をXY方向に可動し、光源ユニット530からの光を二次元走査する。この可動装置13の駆動制御は、レーザ光源501R、501G、501Bの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。 The light from the light source unit 530 is incident on the movable device 13 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507. The movable device 13 moves the reflecting surface 14 in the XY directions based on the signal from the control device 11, and two-dimensionally scans the light from the light source unit 530. The drive control of the movable device 13 is performed in synchronization with the emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B, and a color image is formed by the scanning light.

可動装置13による走査光は、導光板61に入射する。導光板61は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー62に導光する。導光板61は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。 The scanning light from the movable device 13 enters the light guide plate 61. The light guide plate 61 guides the scanning light to the half mirror 62 while reflecting the scanning light on the inner wall surface. The light guide plate 61 is made of a resin or the like that is transparent to the wavelength of the scanning light.

ハーフミラー62は、導光板61からの光をHMD60の背面側に反射し、HMD60の装着者63の眼の方向に出射する。ハーフミラー62は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー62での反射により、装着者63の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー62での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者63の網膜に結像する。またハーフミラー62での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者63は、XY方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。 The half mirror 62 reflects the light from the light guide plate 61 to the back side of the HMD 60 and emits the light toward the eye of the wearer 63 of the HMD 60. The half mirror 62 has, for example, a free-form surface shape. The image formed by the scanning light is focused on the retina of the wearer 63 by being reflected by the half mirror 62. Alternatively, an image is formed on the retina of the wearer 63 due to the reflection at the half mirror 62 and the lens effect of the crystalline lens in the eyeball. Further, due to the reflection on the half mirror 62, the spatial distortion of the image is corrected. The wearer 63 can observe the image formed by the light scanned in the XY directions.

62はハーフミラーであるため、装着者63には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー62に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。 Since 62 is a half mirror, the wearer 63 observes the image formed by the light from the outside and the image formed by the scanning light in a superimposed manner. By providing a mirror instead of the half mirror 62, it is possible to eliminate the light from the outside and to observe only the image by the scanning light.

[パッケージング]
次に、本実施形態の可動装置のパッケージングについて図14を用いて説明する。
[Packaging]
Next, packaging of the movable device of this embodiment will be described with reference to FIG.

図14は、パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。 FIG. 14 is a schematic view of an example of a packaged movable device.

図14に示すように、可動装置13は、パッケージ部材801の内側に配置される取付部材802に取り付けられ、パッケージ部材801の一部を透過部材803で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、可動装置13の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。 As shown in FIG. 14, the movable device 13 is mounted on a mounting member 802 arranged inside the package member 801, and a part of the package member 801 is covered with a transparent member 803 to be hermetically sealed. To be done. Further, the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. As a result, deterioration of the movable device 13 due to oxidation is suppressed, and the durability against changes in the environment such as temperature is further improved.

以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置、レーザヘッドランプ、及びヘッドマウントディスプレイに使用される本実施形態の可動装置の詳細について、以下で図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 The details of the movable device of the present embodiment used for the optical deflection system, the optical scanning system, the image projection device, the optical writing device, the object recognition device, the laser headlamp, and the head mounted display described above are described below. Will be described with reference to. In addition, in each drawing, the same components may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

実施形態の説明では、第1軸を回動の中心とした光走査を副走査とし、第2軸を回動の中心とした光走査を主走査とする。また実施形態の用語における回動、揺動、可動は同義であるとする。さらに、矢印により示した方向のうち、X方向は第1軸と平行な方向、Y方向は第2軸と平行な方向、Z方向はXY平面と直交する方向とする。なお、Z方向は「積層方向」の一例である。 In the description of the embodiment, the optical scanning with the first axis as the center of rotation is the sub-scan, and the optical scanning with the second axis as the center of the rotation is the main scan. Further, in the terms of the embodiments, turning, swinging, and moving are synonymous. Further, among the directions indicated by the arrows, the X direction is parallel to the first axis, the Y direction is parallel to the second axis, and the Z direction is orthogonal to the XY plane. The Z direction is an example of the “stacking direction”.

[第1の実施形態]
<可動装置の構成>
図15は、第1の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。可動装置13は、第1軸、及び第2軸回りに回動可能な両持ちタイプ(両端支持梁)の可動装置である。
[First Embodiment]
<Movable device configuration>
FIG. 15 is a plan view showing an example of the configuration of the movable device according to the first embodiment. The movable device 13 is a both-sided type (both ends supporting beam) movable device that is rotatable around the first axis and the second axis.

図15に示すように、可動装置13は、可動部110と、第1駆動梁120a及び120bと、固定部130と、電極端子140とを有する。また可動部110は、反射面14を含む反射部112と、支持部113と、接続部114a及び114bと、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bとを有する。 As shown in FIG. 15, the movable device 13 includes a movable portion 110, first drive beams 120a and 120b, a fixed portion 130, and an electrode terminal 140. Further, the movable part 110 has a reflection part 112 including the reflection surface 14, a support part 113, connection parts 114a and 114b, torsion bars 115a and 115b, and second drive beams 116a and 116b.

反射部112は、シリコン活性層等から形成される。但しこれに限定されるものではなく、酸化材料や無機材料、有機材料等で構成してもよい。反射面14は、反射部112の正のZ方向の面上に形成される。反射面14は、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜やその多層膜を用いて、図示されているように、円形状に形成される。 The reflection part 112 is formed of a silicon active layer or the like. However, the material is not limited to this, and may be made of an oxide material, an inorganic material, an organic material, or the like. The reflecting surface 14 is formed on the surface of the reflecting portion 112 in the positive Z direction. The reflecting surface 14 is formed in a circular shape using a metal thin film containing aluminum, gold, silver or the like or a multilayer film thereof as shown in the drawing.

反射部112の負のZ方向の面には、反射部112を補強するためのリブが設けられている。リブは、シリコン支持層及び酸化シリコン層等で形成され、リブを設けることで、可動時に生じる反射部112及び反射面14の変形歪が抑制されている。 A rib for reinforcing the reflecting portion 112 is provided on the surface of the reflecting portion 112 in the negative Z direction. The rib is formed of a silicon support layer, a silicon oxide layer, or the like, and by providing the rib, the deformation distortion of the reflecting portion 112 and the reflecting surface 14 that occurs during movement is suppressed.

トーションバー115a及び115bは、Y方向に延在し、Y方向において反射部112を挟み込むように形成される。トーションバー115aの一端は反射部112に接続され、トーションバー115bの一端は反射部112に接続されている。反射部112は、トーションバー115a及び115bにより支持されている。 The torsion bars 115a and 115b extend in the Y direction and are formed so as to sandwich the reflecting section 112 in the Y direction. One end of the torsion bar 115a is connected to the reflection part 112, and one end of the torsion bar 115b is connected to the reflection part 112. The reflector 112 is supported by the torsion bars 115a and 115b.

トーションバー115aの他端は、第2駆動梁116aに接続され、トーションバー115bの他端は、第2駆動梁116bに接続されている。第2駆動梁116a及び116bには、弾性梁の正のZ方向の面に圧電部が設けられている。第2駆動梁116aは、電極端子140からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー115aにねじれを生じさせる。 The other end of the torsion bar 115a is connected to the second drive beam 116a, and the other end of the torsion bar 115b is connected to the second drive beam 116b. The second drive beams 116a and 116b are provided with piezoelectric portions on the surfaces of the elastic beams in the positive Z direction. When a drive voltage is applied to the second drive beam 116a through the electrical wiring laid out from the electrode terminal 140, the second drive beam 116a bends and deforms, causing the torsion bar 115a to twist.

同様に、第2駆動梁116bは、電極端子140からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー115bにねじれを生じさせる。 Similarly, the second drive beam 116b bends and deforms when the drive voltage is applied through the electrical wiring laid out from the electrode terminal 140, causing the torsion bar 115b to be twisted.

このようなトーションバー115a及び115bのねじれが回動力となり、反射部112は、第2軸回りに回動する。 Such torsion of the torsion bars 115a and 115b serves as a turning force, and the reflecting portion 112 rotates about the second axis.

一方、支持部113は、反射部112と、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bとを四方から囲むように形成されている。支持部113は、第2駆動梁116a及び116bに接続され、第2駆動梁116a及び116bを支持拘束する。また支持部113は、第2駆動梁116a及び116bを介して、間接的に反射部112と、トーションバー115a及び115bとを支持している。 On the other hand, the support portion 113 is formed so as to surround the reflection portion 112, the torsion bars 115a and 115b, and the second drive beams 116a and 116b from all sides. The support portion 113 is connected to the second drive beams 116a and 116b and supports and restrains the second drive beams 116a and 116b. Further, the support portion 113 indirectly supports the reflection portion 112 and the torsion bars 115a and 115b via the second drive beams 116a and 116b.

支持部113の図中の右上角には接続部114aが形成され、支持部113は、接続部114aを介して第1駆動梁120aに接続している。接続部114aは、第1駆動梁120aとの接続箇所から負のX方向に延在して、第1駆動梁120aと支持部113とを接続している。 A connection portion 114a is formed in the upper right corner of the support portion 113 in the figure, and the support portion 113 is connected to the first drive beam 120a via the connection portion 114a. The connection portion 114a extends in the negative X direction from the connection portion with the first drive beam 120a and connects the first drive beam 120a and the support portion 113.

また支持部113の図中の左下角には接続部114bが形成され、支持部113は、接続部114bを介して第1駆動梁120bに接続している。接続部114bは、第1駆動梁120bとの接続箇所から正のX方向に延在して、第1駆動梁120bと支持部113とを接続している。 A connecting portion 114b is formed at the lower left corner of the supporting portion 113 in the figure, and the supporting portion 113 is connected to the first drive beam 120b via the connecting portion 114b. The connection portion 114b extends in the positive X direction from the connection portion with the first drive beam 120b and connects the first drive beam 120b and the support portion 113.

第1駆動梁120aと第1駆動梁120bは、X方向の両側から支持部113を挟み込むようにして支持する。 The first drive beam 120a and the first drive beam 120b support the support portion 113 so as to sandwich the support portion 113 from both sides in the X direction.

第1駆動梁120aは、3つの折り返し部と3つの連結部とを有し、複数の弾性梁が連結されたミアンダ構造を含んでいる。複数の弾性梁の正のZ方向の面には、それぞれ圧電部が設けられている。第1駆動梁120aの接続部114aと接続していない側の端部は、固定部130に接続され、固定部130は第1駆動梁120aを固定(支持拘束)する。 The first drive beam 120a has three folded portions and three connecting portions, and includes a meander structure in which a plurality of elastic beams are connected. Piezoelectric portions are provided on the surfaces of the plurality of elastic beams in the positive Z direction. The end portion of the first drive beam 120a on the side not connected to the connection portion 114a is connected to the fixed portion 130, and the fixed portion 130 fixes (supports and restrains) the first drive beam 120a.

同様に第1駆動梁120bは、3つの折り返し部と3つの連結部とを有し、複数の弾性梁が連結されたミアンダ構造を含む。複数の弾性梁の正のZ側の面には、それぞれ圧電部が設けられている。第1駆動梁120bの接続部114bと接続していない側の端部は、固定部130に接続され、固定部130は第1駆動梁120bを固定(支持拘束)する。尚、第1駆動梁120a及び120bは、「1対の駆動梁」の一例である。 Similarly, the first drive beam 120b includes three meandering structures in which a plurality of elastic beams are connected to each other, which has three folded portions and three connecting portions. A piezoelectric portion is provided on each of the positive Z-side surfaces of the plurality of elastic beams. The end portion of the first drive beam 120b on the side not connected to the connection portion 114b is connected to the fixed portion 130, and the fixed portion 130 fixes (supports and restrains) the first drive beam 120b. The first drive beams 120a and 120b are examples of “a pair of drive beams”.

図15に示すように、固定部130は、4つの枠辺を有する長方形状の枠構造をしており、4つの枠辺により、可動部110、並びに第1駆動梁120a及び120bを四方から囲んでいる。 As shown in FIG. 15, the fixed part 130 has a rectangular frame structure having four frame sides, and the four frame sides surround the movable part 110 and the first drive beams 120a and 120b from four sides. I'm out.

一方、第1駆動梁120a及び120bに設けられた圧電部には、電極端子140からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加される。 On the other hand, a drive voltage is applied to the piezoelectric portions provided on the first drive beams 120a and 120b through electrical wiring laid out from the electrode terminals 140.

ここで、第1駆動梁120aが有する複数の弾性梁うち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁に設けられた圧電部を圧電駆動部群150Aとする。また第1駆動梁120bが有する複数の弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁に設けられた圧電部を同様に圧電駆動部群150Aとする。圧電駆動部群150Aは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が第1軸回りに回動する。 Here, among the plurality of elastic beams included in the first drive beam 120a, the piezoelectric units provided on the odd-numbered elastic beams counted from the one having the closest distance to the reflection unit 112 are referred to as a piezoelectric drive unit group 150A. Further, among the plurality of elastic beams included in the first drive beam 120b, the piezoelectric units provided on the even-numbered elastic beams counting from the one having the closest distance to the reflecting unit 112 are similarly defined as the piezoelectric drive unit group 150A. The piezoelectric drive unit group 150A bends and deforms in the same direction when a drive voltage is simultaneously applied to each piezoelectric unit. The movable portion 110 rotates about the first axis by using this deformation as a turning force.

また、第1駆動梁120aが有する弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁に設けられた圧電部を圧電駆動部群150Bとする。また第1駆動梁120bが有する弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁を同様に圧電駆動部群150Bとする。圧電駆動部群150Bは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が、圧電駆動部群150Aによる回動とは逆方向に第1軸回りに回動する。 Further, among the elastic beams included in the first drive beam 120a, the piezoelectric units provided in the even-numbered elastic beams counted from the closest one to the reflection unit 112 are referred to as a piezoelectric drive unit group 150B. Further, among the elastic beams included in the first drive beam 120b, an odd-numbered elastic beam counted from the one having the closest distance to the reflection section 112 is similarly defined as the piezoelectric drive section group 150B. The piezoelectric drive unit group 150B bends and deforms in the same direction when a drive voltage is simultaneously applied to each piezoelectric unit. The movable portion 110 rotates about the first axis in the opposite direction to the rotation by the piezoelectric drive unit group 150A by using this deformation as a turning force.

第1駆動梁120a及び120bでは、圧電駆動部群150A及び150Bが有する複数の圧電部を同時に屈曲変形させることで、屈曲変形による回動量を累積させ、可動部110の第1軸回りの振れ角度を大きくすることができる。電圧を印加された時の圧電駆動部群150Aによる可動部110の回動量と、電圧を印加された時の圧電駆動部群150Bによる可動部110の回動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 In the first drive beams 120a and 120b, the plurality of piezoelectric units included in the piezoelectric drive unit groups 150A and 150B are simultaneously bent and deformed to accumulate the amount of rotation due to the bending deformation, and the swing angle of the movable unit 110 around the first axis. Can be increased. When the amount of rotation of the movable unit 110 by the piezoelectric drive unit group 150A when a voltage is applied and the amount of rotation of the movable unit 110 by the piezoelectric drive unit group 150B when a voltage is applied are balanced, the deflection angle is It becomes zero.

ここで、可動装置13を形成する基板(ウエハ)には、SOI(Silicon On Insulator)基板等の半導体を用いることができる。半導体製造技術で加工することで、可動装置13の各構成要素を一体的に形成することができる。なお、第1駆動梁120a及び120b、並びに第2駆動梁116a及び116bの形成は、SOI基板を成形した後に行ってもよいし、SOI基板の成形中に行ってもよい。 Here, a semiconductor such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate can be used for the substrate (wafer) forming the movable device 13. By processing with the semiconductor manufacturing technology, each component of the movable device 13 can be integrally formed. The first drive beams 120a and 120b and the second drive beams 116a and 116b may be formed after the SOI substrate is molded or may be formed during the molding of the SOI substrate.

<可動装置の駆動方法>
次に、可動装置13の駆動方法の一例を、図15を参照して説明する。第2軸回りの回動のために、反射部112と、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bからなる一体構造の共振周波数で、第2駆動梁116a及び116bに駆動電圧が印加される。共振周波数は、20kHz等である。
<Driving method of movable device>
Next, an example of a method of driving the movable device 13 will be described with reference to FIG. Due to the rotation about the second axis, the drive voltage is applied to the second drive beams 116a and 116b at the resonance frequency of the integral structure including the reflection portion 112, the torsion bars 115a and 115b, and the second drive beams 116a and 116b. Is applied. The resonance frequency is 20 kHz or the like.

トーションバー115aの一端が接続された第2駆動梁116aの圧電部は、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第2駆動梁116aは屈曲変形し、トーションバー115aがねじれる。 The piezoelectric portion of the second drive beam 116a, to which one end of the torsion bar 115a is connected, deforms when a drive voltage is applied through the upper electrode and the lower electrode. Due to the deformation of the piezoelectric portion, the second drive beam 116a is bent and deformed, and the torsion bar 115a is twisted.

同様に、トーションバー115bの一端が接続された第2駆動梁116bの圧電部は、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第2駆動梁116bは屈曲変形し、トーションバー115bがねじれる。 Similarly, the piezoelectric portion of the second drive beam 116b to which one end of the torsion bar 115b is connected is deformed when a drive voltage is applied through the upper electrode and the lower electrode. Due to the deformation of the piezoelectric portion, the second drive beam 116b is bent and deformed, and the torsion bar 115b is twisted.

トーションバー115a及び115bのねじれが回動力となり、反射部112は第2軸回りに往復回動する。第2駆動梁116a及び116bに印加される駆動電圧の波形は、正弦波等である。反射部112は、正弦波の駆動電圧波形の周期で共振駆動し、往復回動する。 The torsion of the torsion bars 115a and 115b serves as a turning force, and the reflecting portion 112 reciprocally rotates about the second axis. The waveform of the drive voltage applied to the second drive beams 116a and 116b is a sine wave or the like. The reflector 112 is resonantly driven and reciprocally rotates in a cycle of a sinusoidal drive voltage waveform.

第1軸回りの回動においては、圧電駆動部群150Aに印加される駆動電圧の波形は、例えばノコギリ波状の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、60HZ等である。駆動電圧の波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加する立ち上がり期間の時間幅をTr、電圧値が極大値から次の極小値まで減少する立ち下がり期間の時間幅をTfとすると、例えば、Tr:Tf=9:1となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するTrの比率を駆動電圧のシンメトリという。 In the rotation around the first axis, the waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group 150A includes, for example, a sawtooth waveform. The frequency of the drive voltage is 60 HZ or the like. In the waveform of the driving voltage, the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is Tr, and the time width of the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value is Tf. For example, the ratio of Tr:Tf=9:1 is preset. At this time, the ratio of Tr to one cycle is called the symmetry of the drive voltage.

圧電駆動部群150Bに印加される駆動電圧の波形は、同様に、ノコギリ波状等の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、60HZ等である。駆動電圧の波形は、例えば、Tf:Tr=9:1となる比率があらかじめ設定されている。 Similarly, the waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group 150B includes a sawtooth waveform. The frequency of the drive voltage is 60 HZ or the like. The waveform of the drive voltage is preset with a ratio of Tf:Tr=9:1, for example.

また、圧電駆動部群150Aに印加される駆動電圧の波形の周期と、圧電駆動部群150Bに印加される駆動電圧の波形の周期は、同一となるように設定されている。 Further, the cycle of the waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group 150A and the cycle of the waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group 150B are set to be the same.

上記の駆動電圧のノコギリ波状の波形は、正弦波の重ね合わせによって生成される。ここで本実施形態では、駆動電圧の波形としてノコギリ波状の波形を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧等、可動装置のデバイス特性に応じて波形を変えてもよい。 The sawtooth waveform of the drive voltage is generated by superposition of sine waves. Here, in the present embodiment, an example in which a sawtooth waveform is used as the drive voltage waveform is shown, but the present invention is not limited to this. The waveform may be changed according to the device characteristics of the movable device, such as a drive voltage having a waveform with the apex of the sawtooth waveform rounded or a drive voltage having a curved linear region of the sawtooth waveform.

駆動電圧を印加された場合の第1駆動梁120a及び120bの動作は上述の通りで、圧電駆動部群150A及び150Bの屈曲変形により、可動部110が第1軸回りに往復回動する。 The operation of the first drive beams 120a and 120b when the drive voltage is applied is as described above, and the movable portion 110 reciprocally rotates about the first axis due to the bending deformation of the piezoelectric drive portion groups 150A and 150B.

<可動装置の断面形状>
次に、可動装置13の断面形状を、図16を参照して説明する。図16は、図15において破線で示されているAA断面の断面図である。
<Cross-sectional shape of movable device>
Next, the cross-sectional shape of the movable device 13 will be described with reference to FIG. 16 is a cross-sectional view of the AA cross section indicated by the broken line in FIG.

図16は、第1駆動梁120a及び120b、可動部110、並びに固定部130の断面構造を示している。 FIG. 16 shows a cross-sectional structure of the first drive beams 120a and 120b, the movable part 110, and the fixed part 130.

第1駆動梁120a及び120bは、活性層303と、活性層303の正のZ方向側の面上に形成された圧電駆動部群150A及び150Bとを有している。 The first drive beams 120a and 120b have an active layer 303 and piezoelectric drive unit groups 150A and 150B formed on the surface of the active layer 303 on the positive Z direction side.

活性層303は、圧電駆動部群150A及び150Bの変形に応じて変形する弾性体であり、SOI基板のシリコン活性層で構成される。 The active layer 303 is an elastic body that deforms according to the deformation of the piezoelectric drive unit groups 150A and 150B, and is composed of a silicon active layer of the SOI substrate.

圧電駆動部群150A及び150Bは、活性層303の正のZ方向の面上に順に形成された下部電極201と、圧電材料202と、上部電極203とを含んでいる。下部電極201及び上部電極203は、金(Au)又は白金(Pt)等の金属薄膜で構成され、圧電材料202は、圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等から構成される。 The piezoelectric drive unit groups 150A and 150B include a lower electrode 201, a piezoelectric material 202, and an upper electrode 203 which are sequentially formed on the surface of the active layer 303 in the positive Z direction. The lower electrode 201 and the upper electrode 203 are made of a metal thin film such as gold (Au) or platinum (Pt), and the piezoelectric material 202 is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate).

圧電駆動部群150A及び150Bに含まれる各圧電駆動部は、何れも上記と同様の層構成を含んでいる。なお、圧電駆動部群150A及び150BをSiO2(酸化シリコン)のような絶縁層で覆い、その正のZ方向に電気配線を施してもよい。 Each of the piezoelectric drive units included in the piezoelectric drive unit groups 150A and 150B includes the same layer structure as described above. The piezoelectric drive unit groups 150A and 150B may be covered with an insulating layer such as SiO2 (silicon oxide), and electrical wiring may be provided in the positive Z direction.

次に、可動部110は、支持層351と、支持層351の正のZ方向の面に積層された層間膜352と、層間膜352の正のZ方向の面に積層された可動層353とを有している。 Next, the movable portion 110 includes a support layer 351, an interlayer film 352 stacked on the surface of the support layer 351 in the positive Z direction, and a movable layer 353 stacked on the surface of the interlayer film 352 in the positive Z direction. have.

支持層351は、SOI基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、層間膜352は、酸化シリコン等で構成される。また可動層353は、第2駆動梁116a及び116bの変形に応じて変形する弾性体であり、SOI基板のシリコン活性層等で構成される。ここで、支持層351には、図16に示すように、反射面14の負のZ方向側にある反射面支持層351aと、支持部113の負のZ方向側にある支持部支持層351bとが含まれている。 The support layer 351 is made of single crystal silicon of an SOI substrate, or an inorganic material, an organic material, or the like, and the interlayer film 352 is made of silicon oxide or the like. The movable layer 353 is an elastic body that deforms according to the deformation of the second drive beams 116a and 116b, and is composed of a silicon active layer or the like of the SOI substrate. Here, in the support layer 351, as shown in FIG. 16, the reflection surface support layer 351a on the negative Z direction side of the reflection surface 14 and the support portion support layer 351b on the negative Z direction side of the support portion 113. And are included.

次に、固定部130は、固定支持層361と、固定支持層361の正のZ方向の面に積層された層間膜362と、層間膜362の正のZ方向の面に積層された活性層363とを有する。 Next, the fixed part 130 includes a fixed support layer 361, an interlayer film 362 stacked on the surface of the fixed support layer 361 in the positive Z direction, and an active layer stacked on the surface of the interlayer film 362 in the positive Z direction. 363 and.

固定支持層361は、SOI基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、層間膜362は、酸化シリコン等で構成される。また活性層363は、SOI基板のシリコン活性層で構成される。 The fixed support layer 361 is made of single crystal silicon of an SOI substrate, or an inorganic material, an organic material, or the like, and the interlayer film 362 is made of silicon oxide or the like. The active layer 363 is composed of a silicon active layer of the SOI substrate.

なお、上記の活性層303及び363と、可動層353は、SOI基板のシリコン活性層に限定されるものではなく、酸化剤や無機材料、有機材料等で構成されてもよい。また支持層351及び固定支持層361は、無機材料、有機材料等で構成されてもよい。 The active layers 303 and 363 and the movable layer 353 are not limited to the silicon active layer of the SOI substrate, and may be made of an oxidizer, an inorganic material, an organic material, or the like. The support layer 351 and the fixed support layer 361 may be made of an inorganic material, an organic material, or the like.

ところで、可動部110における第2駆動梁116a及び116b(図15参照)は、梁状部材と、該梁状部材に上部電極、圧電部材、下部電極を有し、少なくとも上部電極、圧電部材、下部電極が絶縁層で覆われている。また、絶縁層は駆動梁が駆動すると圧電部材と共に伸縮する。 By the way, the second drive beams 116a and 116b (see FIG. 15) in the movable portion 110 have a beam-shaped member and an upper electrode, a piezoelectric member, and a lower electrode on the beam-shaped member, and at least the upper electrode, the piezoelectric member, and the lower portion. The electrodes are covered with an insulating layer. Further, the insulating layer expands and contracts together with the piezoelectric member when the drive beam is driven.

さらに、第2駆動梁116aの一端はトーションバー115aと接続されており、第2駆動梁116aの他端は、可動枠(支持部113)に接続されており、上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の第2駆動梁116aの一端の側の先端の角が面取形状(例えば円弧形状やテーパ形状)になっている。 Further, one end of the second drive beam 116a is connected to the torsion bar 115a, and the other end of the second drive beam 116a is connected to the movable frame (support portion 113), and at least one of the upper electrode and the lower electrode is connected. The corner of the tip of the electrode on the one end side of the second drive beam 116a has a chamfered shape (for example, an arc shape or a tapered shape).

同様に、第2駆動梁116bの一端はトーションバー115bと接続されており、第2駆動梁116bの他端は、可動枠(支持部113)に接続されており、上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の第2駆動梁116bの一端の側の先端の角が面取形状(例えば円弧形状やテーパ形状)になっている。 Similarly, one end of the second drive beam 116b is connected to the torsion bar 115b, the other end of the second drive beam 116b is connected to the movable frame (support portion 113), and at least the upper electrode and the lower electrode are connected. The corner of the tip of one electrode on the one end side of the second drive beam 116b has a chamfered shape (for example, an arc shape or a tapered shape).

なお、本実施形態では、第2駆動梁116a及び116bを、それぞれの両端が支持部113に接続する両持ち梁構造とする例を示したが、第2駆動梁116a及び116bを片持ち梁構造としてもよい。片持ち梁構造においては、第2駆動梁116aの一端は支持部113に接続し、他端はトーションバー115aに接続する。また第2駆動梁116bの一端は支持部113に接続し、他端はトーションバー115bに接続する。 In addition, in the present embodiment, the example in which the second drive beams 116a and 116b have the both-end supported beam structure in which both ends thereof are connected to the support portion 113 is shown, but the second drive beams 116a and 116b are the cantilever structure. May be In the cantilever structure, one end of the second drive beam 116a is connected to the support 113 and the other end is connected to the torsion bar 115a. Further, one end of the second drive beam 116b is connected to the support portion 113, and the other end is connected to the torsion bar 115b.

片持ち梁構造とした場合には、第2駆動梁116a及び116bに設けられた上部電極と下部電極の少なくとも一方は、トーションバーに接続している側の先端の角部が円弧形状またはテーパ形状に形成される。より好ましくは、上部電極と下部電極の両方が同じく円弧形状またはテーパ形状に形成される。 In the case of the cantilever structure, at least one of the upper electrode and the lower electrode provided on the second drive beams 116a and 116b has an arc-shaped or taper-shaped corner at the tip on the side connected to the torsion bar. Formed in. More preferably, both the upper electrode and the lower electrode are similarly formed in an arc shape or a taper shape.

以上の構成により、第2駆動梁116a及び116bの駆動に伴う絶縁耐力の低下が発生しても、沿面放電を抑制する事が可能となり、可動装置13の耐久性の向上が図られる。 With the above configuration, even if the dielectric strength is reduced due to the driving of the second drive beams 116a and 116b, the creeping discharge can be suppressed, and the durability of the movable device 13 can be improved.

図16に戻り、本実施形態では可動装置13では、可動部110の支持層351の厚みをtとし、可動部110の可動層353の厚みをtとし、固定部130の固定支持層361の厚みをtとした場合、次の数式(1)及び数式(2)の関係を満たすように、各部が形成されている。 Returning to FIG. 16, in the movable device 13 in the present embodiment, the thickness of the support layer 351 of the movable portion 110 is t 1 , the thickness of the movable layer 353 of the movable portion 110 is t 2, and the fixed support layer 361 of the fixed portion 130. The respective portions are formed so as to satisfy the relationship of the following mathematical formula (1) and mathematical formula (2) when the thickness of is defined as t 3 .

≧ t ・・・(1)
< t ・・・(2)
また本実施形態では、シリコン活性層と層間膜とシリコン支持層からなる多層構造のSOI基板(ウエハ)等から半導体製造技術により可動装置13を形成している。支持層351と固定支持層361を同じシリコン支持層から形成するため、支持層351と固定支持層361は同じ材料で構成されることになる。なお、層間膜352及び362も、同じ層から形成するため、同じ材料となり、また可動層353と活性層303及び363も、同じシリコン支持層で形成するため、同じ材料となる。
t 1 ≧t 2 (1)
t 1 <t 3 (2)
Further, in this embodiment, the movable device 13 is formed by a semiconductor manufacturing technique from an SOI substrate (wafer) having a multi-layered structure including a silicon active layer, an interlayer film, and a silicon supporting layer. Since the support layer 351 and the fixed support layer 361 are formed from the same silicon support layer, the support layer 351 and the fixed support layer 361 are made of the same material. The interlayer films 352 and 362 are also made of the same layer and therefore made of the same material, and the movable layer 353 and the active layers 303 and 363 are also made of the same silicon support layer, and thus made of the same material.

図17に、比較例の可動装置13Gの断面図を示すが、可動装置13Gでは、厚みtと厚みtが等しくなっている。これに対し、図16に示す本実施形態の可動装置13では、厚みtより厚みtが大きく(厚く)なっており、その結果、可動部110の負のZ方向側に空隙部が形成されている。 FIG. 17 shows a cross-sectional view of the movable device 13G of the comparative example. In the movable device 13G, the thickness t 1 and the thickness t 3 are equal. On the other hand, in the movable device 13 of the present embodiment shown in FIG. 16, the thickness t 3 is larger (thicker) than the thickness t 1 , and as a result, a void portion is formed on the negative Z direction side of the movable portion 110. Has been done.

ところで、可動部110の可動層353の厚みtが、支持層351の厚みtより大きくなると、可動部110の重量が増えることで、可動部110の共振周波数が低下したり、第1駆動梁120a及び120b、第2駆動梁116a及び116bの梁の破損リスクが高くなったりする場合がある。 By the way, when the thickness t 2 of the movable layer 353 of the movable portion 110 is larger than the thickness t 1 of the support layer 351, the weight of the movable portion 110 is increased, so that the resonance frequency of the movable portion 110 is lowered or the first driving is performed. The beams 120a and 120b and the second drive beams 116a and 116b may be more likely to be damaged.

また、可動部110の重心位置が可動層353の負のZ方向側の面よりも低い状態になると、可動部110等がZ方向に並進しやすくなって、外乱に対する耐性や走査の均一性が低下する場合がある。 When the position of the center of gravity of the movable section 110 is lower than the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side, the movable section 110 and the like are easily translated in the Z direction, and resistance to disturbance and uniformity of scanning are improved. It may decrease.

本実施形態によれば、数式(1)の関係を満たすことで、可動部110の重心位置を可動層353の負のZ方向側の面に対して高い状態を維持することができる。これにより上記の共振周波数の低下や梁の破損リスク、外乱に対する耐性の低下、走査の均一性の低下等を回避することができる。 According to the present embodiment, by satisfying the relationship of the mathematical expression (1), it is possible to maintain the position of the center of gravity of the movable portion 110 high relative to the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side. As a result, it is possible to avoid the above-mentioned decrease in the resonance frequency, the risk of beam damage, the decrease in resistance to disturbance, the decrease in scanning uniformity, and the like.

ここで、図18は、可動部110における支持層351の厚みtと可動層353の厚みtの比と、可動部110の重心位置との関係の一例を示す図である。図18の横軸は厚みtと厚みtの比t/tを示し、縦軸は可動部の重心位置を示している。重心位置が可動層353の負のZ方向側の面上にある状態を、重心位置がゼロの状態としている。 Here, FIG. 18 is a diagram showing an example of the relationship between the ratio of the thickness t 1 of the support layer 351 and the thickness t 2 of the movable layer 353 in the movable portion 110 and the position of the center of gravity of the movable portion 110. The horizontal axis of FIG. 18 represents the ratio t 1 /t 2 of the thickness t 1 and the thickness t 2 , and the vertical axis represents the position of the center of gravity of the movable portion. The state where the center of gravity is on the negative Z-direction side surface of the movable layer 353 is the state where the center of gravity is zero.

図18に示すように、比t/tが5より大きくなると、可動部110の重心位置が可動層353の負のZ方向側の面より低くなる。従って厚みtを厚みtの5倍以下とすることで、可動部110の重心位置を可動層353の負のZ方向側の面に対して高い状態を維持することができ、好適である。つまり、t≧tであり、かつt≦5×tとなるように可動部110を形成することが好適である。 As shown in FIG. 18, when the ratio t 1 /t 2 is larger than 5, the position of the center of gravity of the movable portion 110 becomes lower than the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side. Therefore, by setting the thickness t 1 to 5 times or less than the thickness t 2 , it is possible to maintain the center of gravity of the movable portion 110 in a high state with respect to the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side, which is preferable. .. That is, it is preferable to form the movable portion 110 so that t 1 ≧t 2 and t 1 ≦5×t 2 .

図16に戻り、数式(2)の関係を満たすことで、固定部130の固定支持層361が厚くなるため、固定部130の剛性が上がる。これにより、固定部130は第1駆動梁120a及び120bを安定して固定することができる。また固定部130の剛性が上がることで、可動装置13のハンドリング時の破損を抑制することができ、さらにダイボンド時の安定性を確保することができる。 Returning to FIG. 16, by satisfying the relationship of Expression (2), the fixed support layer 361 of the fixed portion 130 becomes thicker, so that the rigidity of the fixed portion 130 increases. Accordingly, the fixing portion 130 can stably fix the first drive beams 120a and 120b. Further, since the rigidity of the fixed portion 130 is increased, it is possible to suppress damage to the movable device 13 during handling, and it is possible to ensure stability during die bonding.

また可動装置13をパッケージング部材にパッケージングする場合、可動部110の負のZ方向側に空間が確保されていないと、回動時に、可動部110がパッケージング部材内の底部に衝突する場合がある。そのため可動部110の負のZ方向側に空間を確保するために、パッケージング部材内の底部に座繰り孔を設けたり、スペーサ部材を設けたりしなければならない場合があった。 When packaging the movable device 13 in a packaging member, if the movable unit 110 collides with the bottom of the packaging member during rotation unless a space is secured on the negative Z direction side of the movable unit 110. There is. Therefore, in order to secure a space on the negative Z direction side of the movable portion 110, it may be necessary to provide a counterbore hole or a spacer member at the bottom of the packaging member.

本実施形態では、数式(2)の関係を満たすことで、可動部110の負のZ方向側に空隙部を形成できるため、可動部110が回動するための空間を確保することができる。座繰り孔やスペーサ部材等を設ける必要がないため、パッケージングされた可動装置13を低コスト化することができる。 In the present embodiment, by satisfying the relationship of the mathematical expression (2), the void portion can be formed on the negative Z direction side of the movable portion 110, so that the space for rotating the movable portion 110 can be secured. Since it is not necessary to provide a counterbore hole or a spacer member, the cost of the packaged movable device 13 can be reduced.

図19は、可動装置13を筐体にパッケージングした場合の構成の一例を示す図であり、図13と比較して、スペーサ部材として機能する取付部材802を設けることなく、可動部110の負のZ方向側に、可動部110が回動するための空間が確保されている。 FIG. 19 is a diagram showing an example of a configuration in which the movable device 13 is packaged in a housing. Compared with FIG. 13, the movable member 110 has a negative member without the mounting member 802 functioning as a spacer member. A space for rotating the movable portion 110 is secured on the Z direction side.

尚、パッケージング部材801は「筐体」の一例であり、パッケージングは「収容」の一例である。 The packaging member 801 is an example of a “housing”, and the packaging is an example of “housing”.

一方、半導体基板とガラス基板等の異なる基板を組み合わせて可動装置を構成し、可動部110の負のZ方向側に空隙部を形成することも考えられるが、このようにすると材料の異なる複数のウエハを用いるため、製造工程が複雑化して可動装置のコストが増大する場合がある。 On the other hand, it is possible to form a movable device by combining different substrates such as a semiconductor substrate and a glass substrate to form a void portion on the negative Z direction side of the movable portion 110. However, in this case, a plurality of different materials are used. Since a wafer is used, the manufacturing process may be complicated and the cost of the movable device may increase.

本実施形態では、シリコン活性層と層間膜とシリコン支持層からなる多層構造のSOI基板(ウエハ)等から半導体製造技術により可動装置13を形成し、支持層351と固定支持層361を同じ材料で構成する。そのため、製造工程を複雑化することなく可動装置13を製造でき、可動装置13を低コスト化することができる。 In this embodiment, the movable device 13 is formed by a semiconductor manufacturing technique from an SOI substrate (wafer) having a multi-layered structure including a silicon active layer, an interlayer film, and a silicon supporting layer, and the supporting layer 351 and the fixed supporting layer 361 are made of the same material. Constitute. Therefore, the movable device 13 can be manufactured without complicating the manufacturing process, and the cost of the movable device 13 can be reduced.

なお、上述では、圧電材料を活性層303の正のZ方向の面に形成する例を説明したが、活性層303の負のZ方向の面に設けてもよいし、活性層303の両面に設けてもよい。 In the above description, an example in which the piezoelectric material is formed on the surface of the active layer 303 in the positive Z direction has been described, but it may be provided on the surface of the active layer 303 in the negative Z direction, or on both surfaces of the active layer 303. It may be provided.

また反射部112を第1軸回り、又は第2軸回りに回動させられるのであれば、各構成要素の形状は本実施形態で説明した形状に限定されない。例えば、トーションバー115a及び115b、第1駆動梁120a及び120b、第2駆動梁116a及び116b等は、平面形状でなく曲率を有する形状にしても構わない。 Further, the shape of each component is not limited to the shape described in the present embodiment as long as the reflecting section 112 can be rotated around the first axis or the second axis. For example, the torsion bars 115a and 115b, the first drive beams 120a and 120b, the second drive beams 116a and 116b, etc. may have a shape having a curvature instead of a plane shape.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態の可動装置を、図20を参照して説明する。なお、第2の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
[Second Embodiment]
Next, the movable device of the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, in the second embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.

図14を用いて上述したように、透過部材803を含むパッケージ部材801の内部に可動装置13をパッケージングし、透過部材803を介して可動装置13により光を走査させる場合がある。この場合、透過部材803で多重反射される光がパッケージ部材801の外に出ないように、透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させて、可動装置13をパッケージ部材801に配置する場合がある。 As described above with reference to FIG. 14, the movable device 13 may be packaged inside the package member 801 including the transparent member 803, and the movable device 13 may scan the light via the transparent member 803. In this case, the movable member 13 is arranged on the package member 801 by inclining the transparent member 803 and the movable device 13 relative to each other so that light that is multiply reflected by the transparent member 803 does not go out of the package member 801. There are cases.

図21は、比較例として、透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させた場合を示している。この例では、透過部材803をパッケージ部材801に対して傾斜して取り付けることで、パッケージ部材801に配置された可動装置13に対して透過部材803を傾斜させている。傾斜角度は、可動装置13に含まれる反射面14と透過部材803との間で多重反射された光がパッケージ部材801の外に出ないような角度に設定されている。 As a comparative example, FIG. 21 shows a case where the transmissive member 803 and the movable device 13 are relatively inclined. In this example, the transmissive member 803 is inclinedly attached to the package member 801, so that the transmissive member 803 is inclined with respect to the movable device 13 arranged in the package member 801. The inclination angle is set to an angle such that the light multiply reflected between the reflecting surface 14 included in the movable device 13 and the transmitting member 803 does not go out of the package member 801.

このような構成により、多重反射光による画像ノイズ等が防止される。しかしながら、透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させるための部材が必要となるため、パッケージングされた可動装置13のコストが増大する場合があった。 With such a configuration, image noise or the like due to multiple reflected light is prevented. However, since a member for inclining the transparent member 803 and the movable device 13 relative to each other is necessary, the cost of the packaged movable device 13 may increase.

そこで、本実施形態の可動装置13Aでは、固定部130Aは可動部110及び第1駆動梁120a及び120bを囲み、それぞれに固定支持層が含まれる4つの枠辺を備え、枠辺毎に固定支持層の厚みが異ならせている。 Therefore, in the movable device 13A of the present embodiment, the fixed portion 130A surrounds the movable portion 110 and the first drive beams 120a and 120b, is provided with four frame sides each including a fixed support layer, and fixedly supports each frame side. The layers have different thicknesses.

図20は、本実施形態の可動装置13Aの構成の一例を示す断面図である。可動装置13Aの平面図は図15で示したものと同様であり、図20は図15におけるAA断面を示す断面図である。 FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the movable device 13A of this embodiment. The plan view of the movable device 13A is similar to that shown in FIG. 15, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing the AA cross section in FIG.

可動装置13Aは固定部130Aを備えている。固定部130Aは、固定部130と同様に4つの枠辺を有する長方形状の枠構造をしており、4つの枠辺により、可動部110、並びに第1駆動梁120a及び120bを囲んでいる(図15参照)。 The movable device 13A includes a fixed portion 130A. The fixed part 130A has a rectangular frame structure having four frame sides like the fixed part 130, and the four frame sides surround the movable part 110 and the first drive beams 120a and 120b ( (See FIG. 15).

4つの枠辺のうち、X方向において対向する2つの枠辺の一方の枠辺の固定支持層361aと、他方の枠辺の固定支持層361bは、図20に示すように厚みが異なっている。 Of the four frame sides, the fixed support layer 361a on one of the two frame sides facing each other in the X direction and the fixed support layer 361b on the other frame side have different thicknesses as shown in FIG. ..

一方、図22は、可動装置13Aを、透過部材803を含むパッケージ部材801の内部にパッケージングした場合の構成の一例を示す図である。 On the other hand, FIG. 22 is a diagram showing an example of a configuration when the movable device 13A is packaged inside a package member 801 including a transparent member 803.

固定部130Aの固定支持層361aと固定支持層361bとで厚みを異ならせているため、可動装置13Aをパッケージ部材801内の底部に配置すると、図22に示すように、透過部材803に対して可動装置13Aは傾斜する。 Since the fixed support layer 361a and the fixed support layer 361b of the fixed portion 130A have different thicknesses, when the movable device 13A is arranged at the bottom of the package member 801, as shown in FIG. The movable device 13A tilts.

これにより、透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させることができ、多重反射光を抑制することができる。透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させるための部材を設けないため、パッケージングされた可動装置13Aを低コスト化することができる。 Thereby, the transmissive member 803 and the movable device 13 can be relatively inclined, and the multiple reflected light can be suppressed. Since the member for relatively inclining the transparent member 803 and the movable device 13 is not provided, the cost of the packaged movable device 13A can be reduced.

さらに図23は、第2の実施形態の可動装置の変形例である可動装置13Bの構成の一例を示す断面図である。可動装置13Bの固定部130Bは、固定支持層361c及び361dの負のZ方向側の面が活性層363等の積層方向(厚み方向)に対して傾斜している。 Further, FIG. 23 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a movable device 13B which is a modification of the movable device of the second embodiment. In the fixed portion 130B of the movable device 13B, the surfaces of the fixed support layers 361c and 361d on the negative Z direction side are inclined with respect to the stacking direction (thickness direction) of the active layer 363 and the like.

これにより、透過部材803を含むパッケージ部材801の内部に可動装置13Bを配置し、可動装置13Bをパッケージングした場合に、透過部材803に対して可動装置13Bを傾斜させることができ、上記と同様の効果を得ることができる。 Accordingly, when the movable device 13B is arranged inside the package member 801 including the transparent member 803 and the movable device 13B is packaged, the movable device 13B can be tilted with respect to the transparent member 803, and the same as above. The effect of can be obtained.

尚、固定支持層361c及び361dの負のZ方向側の面は、「積層方向に対して傾斜した面」の一例である。 The surfaces of the fixed support layers 361c and 361d on the negative Z direction side are examples of “a surface inclined with respect to the stacking direction”.

[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態の可動装置を、図24を参照して説明する。
[Third Embodiment]
Next, the movable device according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

可動装置13CによりY方向(図15参照)に光を走査する場合、Y方向では反射面14と枠辺までの距離が短いため、走査角が大きくなると、固定部130Cの枠辺により光が遮光される場合がある。 When light is scanned in the Y direction (see FIG. 15) by the movable device 13C, the distance between the reflecting surface 14 and the frame side is short in the Y direction, so when the scanning angle becomes large, the light is blocked by the frame side of the fixed portion 130C. May be done.

そこで、本実施形態では、固定部130Cの備える4つの枠辺のうち、長い方の枠辺の固定支持層の厚みを、短い方の枠辺の固定支持層の厚みに対して薄くしている。 Therefore, in the present embodiment, of the four frame sides of the fixing portion 130C, the thickness of the fixed support layer on the longer frame side is smaller than the thickness of the fixed support layer on the shorter frame side. ..

図24は、第3の実施形態の可動装置13Cの構成の一例を示す斜視図である。 FIG. 24 is a perspective view showing an example of the configuration of the movable device 13C of the third embodiment.

図24に示すように、長い方の枠辺の固定支持層の厚みが、短い方の枠辺の固定支持層の厚みに対して薄くなっている。短い方の枠辺に対して長い方の枠辺が反射面14に近い。また枠辺の厚みを薄くすることで、反射面の高さに対して枠辺の遮光部の高さを近づけることができる。 As shown in FIG. 24, the thickness of the fixed support layer on the longer frame side is smaller than the thickness of the fixed support layer on the shorter frame side. The longer frame side is closer to the reflecting surface 14 than the shorter frame side. Further, by reducing the thickness of the frame side, the height of the light shielding part of the frame side can be made closer to the height of the reflecting surface.

これにより、長い方の枠辺の固定支持層の厚みを、短い方の枠辺の固定支持層の厚みに対して薄くすることで、走査光の枠辺による遮光を抑制し、走査光の光量の減少を抑制することができる。 Thus, by making the thickness of the fixed support layer on the longer frame side thinner than the thickness of the fixed support layer on the shorter frame side, blocking of the scanning light by the frame side is suppressed, and the light amount of the scanning light is reduced. Can be suppressed.

なお、長い方の枠辺の固定支持層の厚みを部分的に薄くしてもよい。 Note that the thickness of the fixed support layer on the longer frame side may be partially reduced.

[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態の可動装置を、図25を参照して説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, the movable device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

パッケージングされた可動装置13において、固定部130はパッケージ部材801の底部に接着される。この場合、固定部130の底面(固定支持層361の負のZ方向側の面)全体がパッケージ部材801に接触すると、固定部130と第1駆動梁120a及び120bとの接続部109a及び109b(図15参照)が、パッケージ部材801に加わる振動や電気的な外乱ノイズの影響を直接的に受ける場合がある。これにより可動部110が適切に回動しなくなる場合がある。 In the packaged movable device 13, the fixed part 130 is bonded to the bottom of the package member 801. In this case, when the entire bottom surface of the fixed portion 130 (the surface of the fixed support layer 361 on the negative Z direction side) contacts the package member 801, the connection portions 109a and 109b (the connecting portions 109a and 109b of the fixed portion 130 and the first drive beams 120a and 120b ( (See FIG. 15) may be directly affected by vibration applied to the package member 801 or electrical disturbance noise. As a result, the movable part 110 may not rotate properly.

そこで、本実施形態の可動装置13Dでは、固定部130Dの厚みを部分的に変え、パッケージ部材801の底部から接続部109a及び109b(図15参照)までのノイズの伝達経路を長く(遠回りに)している。 Therefore, in the movable device 13D according to the present embodiment, the thickness of the fixed portion 130D is partially changed so that the noise transmission path from the bottom of the package member 801 to the connection portions 109a and 109b (see FIG. 15) is long (in a detour). is doing.

図25は、図15におけるBB断面の一例を示す断面図である。 FIG. 25 is a cross-sectional view showing an example of the BB cross section in FIG.

図25に示すように、固定部130Dの固定支持層361Dに凹部361Daが設けられ、固定支持層361Dの厚みtが、部分的に厚みt3Dになっている。尚、凹部361Daは固定支持層501DをY方向に貫通する溝である。但し、これに限定されるものではなく、窪みであってもよい。 As shown in FIG. 25, the fixed support layer 361D of the fixed portion 130D is provided with a recess 361Da, and the thickness t 3 of the fixed support layer 361D is partially the thickness t 3D . The recess 361Da is a groove that penetrates the fixed support layer 501D in the Y direction. However, it is not limited to this, and may be a depression.

このように構成することで、パッケージ部材801の底部から接続部109a及び109b(図15参照)までのノイズの伝達経路を長く(遠回りに)し、パッケージ部材801に加わる振動や電気的な外乱ノイズの影響を抑制することができる。 With such a configuration, the noise transmission path from the bottom of the package member 801 to the connecting portions 109a and 109b (see FIG. 15) is lengthened (circumnavigated), and vibration or electrical disturbance noise applied to the package member 801 is increased. The influence of can be suppressed.

なお、部分的に厚みを変えるための凹部361Daを設ける箇所は、1箇所に限定されるものではなく、複数設けてもよい。また、可動装置13Dを製造後に、ポストプロセスにより凹部361Daを設けてもよい。 The location where the recess 361Da for partially changing the thickness is provided is not limited to one location, and a plurality of locations may be provided. Further, the recess 361Da may be provided by a post process after the movable device 13D is manufactured.

[第5の実施形態]
図26は、第5の実施形態の可動装置13Eの構成の一例を示す平面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 26 is a plan view showing an example of the configuration of the movable device 13E of the fifth embodiment.

可動装置13Eは、第1駆動梁120a及び120bと、反射面14を備える可動部110Eとを有し、X軸回りにのみ回動が可能な1軸の可動装置である。 The movable device 13E is a uniaxial movable device that includes the first drive beams 120a and 120b and the movable portion 110E including the reflecting surface 14, and is rotatable only around the X axis.

また図27は第5の実施形態の可動装置13Eの変形例である可動装置13Fの構成の一例を示す平面図である。 27 is a plan view showing an example of the configuration of a movable device 13F that is a modification of the movable device 13E of the fifth embodiment.

可動装置13Fは、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bと、反射面14を備える可動部110Fとを有し、Y軸回りにのみ回動が可能な1軸の可動装置である。 The movable device 13F includes the torsion bars 115a and 115b, the second drive beams 116a and 116b, and the movable portion 110F including the reflecting surface 14, and is a uniaxial movable device that can rotate only around the Y axis. is there.

このような1軸の可動装置13E及び13Fにおいても、上述の実施形態を適用し、上述の効果を得ることができる。 The above-described embodiment can be applied to the uniaxial movable devices 13E and 13F to obtain the above-described effects.

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such a specific embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be modified and changed.

10 光走査システム
11 制御装置
12、12b 光源装置
13、13A、13B、13C、13D、13E、13F 可動装置
14 反射面
15 被走査面
25 光源装置ドライバ
26 可動装置ドライバ
30 制御部
31 駆動信号出力部
50 レーザヘッドランプ
51 ミラー
52 透明板
60 ヘッドマウントディスプレイ
60a フロント
60b テンプル
61 導光板
62 ハーフミラー
63 装着者
110 可動部
112 反射部
113 支持部
114a、114b 接続部
115a、115b トーションバー
116a、116b 第2駆動梁
120a、120b 第1駆動梁
130 固定部
140 電極端子
150A、150B 圧電駆動部群
201 下部電極
202 圧電材料
203 上部電極
303 活性層
351 支持層
351a 反射面支持層
351b 支持部支持層
352 層間膜
353 可動層
361、361a、361b、361c、361d 固定支持層
362 層間膜
363 活性層
400 自動車(車両の一例)
500 ヘッドアップディスプレイ装置(画像投影装置の一例、ヘッドアップディスプレイの一例)
650 レーザプリンタ
700 ライダ装置(物体認識装置の一例)
702 被対象物
801 パッケージ部材
802 取付部材
803 透過部材
10 Optical Scanning System 11 Control Device 12, 12b Light Source Device 13, 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F Movable Device 14 Reflective Surface 15 Scanned Surface 25 Light Source Device Driver 26 Movable Device Driver 30 Control Unit 31 Drive Signal Output Unit 50 Laser headlamp 51 Mirror 52 Transparent plate 60 Head mount display 60a Front 60b Temple 61 Light guide plate 62 Half mirror 63 Wearer 110 Movable part 112 Reflecting part 113 Support part 114a, 114b Connecting part 115a, 115b Torsion bar 116a, 116b Second Driving beam 120a, 120b First driving beam 130 Fixed part 140 Electrode terminal 150A, 150B Piezoelectric drive part group 201 Lower electrode 202 Piezoelectric material 203 Upper electrode 303 Active layer 351 Support layer 351a Reflective surface support layer 351b Support part support layer 352 Interlayer film 353 movable layer 361, 361a, 361b, 361c, 361d fixed support layer 362 interlayer film 363 active layer 400 automobile (an example of vehicle)
500 Head-up display device (one example of image projection device, one example of head-up display)
650 laser printer 700 lidar device (an example of an object recognition device)
702 Object 801 Package member 802 Mounting member 803 Transparent member

特許6092590号公報Japanese Patent No. 6092590

Claims (13)

反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層を含み、
前記支持層の厚みをtとし、前記可動層の厚みをtとし、前記固定支持層の厚みをtとした場合に、t≧tであり、かつt<tである
可動装置。
A movable part having a reflecting surface,
A pair of drive beams, each of which has one end connected to the movable portion and rotatably supports the movable portion with the movable portion interposed therebetween.
A fixing portion that is connected to the other end of each of the pair of drive beams and that fixes the pair of drive beams,
The movable part includes a support layer and a movable layer provided in the stacking direction of the support layers,
The fixed portion includes a fixed support layer made of the same material as the support layer,
When the thickness of the support layer is t 1 , the thickness of the movable layer is t 2, and the thickness of the fixed support layer is t 3 , then t 1 ≧t 2 and t 1 <t 3 . Mobile device.
≧tであり、かつt≦5×tである
請求項1に記載の可動装置。
The movable device according to claim 1 , wherein t 1 ≧t 2 and t 1 ≦5×t 2 .
前記固定部は、前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる4つの枠辺を備え、前記枠辺毎に前記固定支持層の厚みが異なる
請求項1、又は2に記載の可動装置。
The fixed portion includes four frame sides that surround the movable portion and the pair of drive beams, each of which includes the fixed support layer, and the fixed support layer has a different thickness for each frame side. Or the movable device according to item 2.
前記固定部は、前記積層方向に対して傾斜した面を備える
請求項1乃至3の何れか1項に記載の可動装置。
The movable device according to claim 1, wherein the fixed portion includes a surface inclined with respect to the stacking direction.
前記固定部は、前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる長方形状の4つの枠辺を備え、前記4つの枠辺のうちの長い方の枠辺は、短い方の枠辺に対し、前記固定支持層の厚みが薄い
請求項1乃至4の何れか1項に記載の可動装置。
The fixed part surrounds the movable part and the pair of drive beams, and includes four rectangular frame sides each including the fixed support layer, and the longer frame side of the four frame sides. The movable device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixed support layer has a smaller thickness with respect to the shorter frame side.
前記固定支持層は、部分的に厚みが異なる凹部を有する
請求項1乃至5の何れか1項に記載の可動装置。
The movable device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fixed support layer has a recess having a partially different thickness.
透過部材を備え、前記可動装置を収容する筐体を備える
請求項1乃至6の何れか1項に記載の可動装置。
7. The movable device according to claim 1, further comprising a transparent member and a housing that houses the movable device.
請求項1乃至7の何れか1項に記載の可動装置を有する画像投影装置。 An image projection apparatus comprising the movable device according to claim 1. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の可動装置を備えるヘッドアップディスプレイ。 A head-up display comprising the movable device according to claim 1. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の可動装置を備えるレーザヘッドランプ。 A laser headlamp comprising the movable device according to claim 1. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の可動装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。 A head mount display comprising the movable device according to claim 1. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の可動装置を備える物体認識装置。 An object recognition device comprising the movable device according to claim 1. 請求項9に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項10に記載のレーザヘッドランプ、及び請求項12に記載の物体認識装置の少なくとも1つを有する車両。 A vehicle comprising at least one of the head-up display according to claim 9, the laser headlamp according to claim 10, and the object recognition device according to claim 12.
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