JP2020101588A - Movable device, distance measuring device, image projection device, vehicle, and seating - Google Patents

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Abstract

To increase the angle of scanning of light by a movable device.SOLUTION: The movable device according to the technique of an embodiment of the disclosure includes: a movable unit having a reflection surface; a pair of drive beams, with the movable unit in between, the drive beams rotatably supporting the movable unit around a predetermined axis of rotation; a supporting unit supporting the pair of drive beams; and a seating unit including side wall members to which the supporting unit is fixed. The side wall members are located on both sides of the movable unit in the direction crossing the axis of rotation in a flat surface along the reflection surface when the movable unit is not rotating, and are provided with a light transmission unit for transmitting light reflected by the reflection surface.SELECTED DRAWING: Figure 27

Description

本発明は、可動装置、距離測定装置、画像投影装置、車両、及び台座に関する。 The present invention relates to a movable device, a distance measuring device, an image projection device, a vehicle, and a pedestal.

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.

また、反射面で反射される光を可動部の回動により走査させる可動装置であって、可動部を囲んで可動部を回動可能に支持する支持枠を備え、支持枠を分離させたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a movable device that scans the light reflected by the reflecting surface by rotating the movable portion, and includes a support frame that surrounds the movable portion and rotatably supports the movable portion, and the support frame is separated. Is disclosed (for example, see Patent Document 1).

ところで、可動部を囲む支持枠を備える可動装置の場合、可動部と支持枠が近接しているため、可動部の回動角度が大きくなると、反射面で走査される光の一部が支持枠で遮られ、光の走査角度が制限される場合があった。特許文献1に記載の装置では、回動軸と交差する方向では支持枠が分離されておらず、また分離した箇所と走査角度との関係が開示されていないため、走査角度が制限される課題を解決することはできない。 By the way, in the case of a movable device including a support frame surrounding the movable part, since the movable part and the support frame are close to each other, when the rotation angle of the movable part becomes large, a part of the light scanned by the reflecting surface is partially supported by the support frame. There was a case where the scanning angle of light was restricted due to being blocked by. In the device described in Patent Document 1, the support frame is not separated in the direction intersecting the rotation axis, and the relationship between the separated position and the scan angle is not disclosed, so that the scan angle is limited. Can not be solved.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、可動装置による光の走査角度を大きく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 increase the scanning angle of light by 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、前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する1対の駆動梁と、前記1対の駆動梁を支持する支持部と、前記支持部が固定される側壁部材を含む台座部と、を有し、前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側の前記側壁部材には、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられている。 A movable device according to an aspect of the disclosed technique includes: a movable portion having a reflecting surface; and a pair of drive beams that rotatably support the movable portion with a predetermined rotation axis with the movable portion interposed therebetween. A support portion that supports the pair of drive beams, and a pedestal portion that includes a side wall member to which the support portion is fixed are provided, and the support portion extends along the reflecting surface in a state where the movable portion is not rotated. A light passage portion that allows the light reflected by the reflection surface to pass is provided on the side wall member on both sides of the movable portion in the plane in the direction intersecting the rotation axis.

開示の技術によれば、可動装置による光の走査角度を大きくすることができる。 According to the disclosed technology, the scanning angle of light by the movable device can be increased.

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 view of an example of an image forming apparatus equipped with 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. 可動装置の一例を+Z方向から見たときの平面図である。It is a top view when an example of a movable device is seen from the +Z direction. 図15に記載の可動装置の断面図であり、(a)は図15のL−L'断面図であり、(b)は図15のN−N'断面図であり、(c)は図15のM−M'断面図である。It is sectional drawing of the movable device described in FIG. 15, (a) is LL' sectional drawing of FIG. 15, (b) is NN' sectional drawing of FIG. 15, (c) is a figure. FIG. 15 is a sectional view taken along line MM′ of 15; 可動装置の駆動梁の変形を模式的に表した模式図である。It is a schematic diagram which represented typically the deformation|transformation of the drive beam of a movable device. (a)は、可動装置の圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧Aの波形の一例である。(b)は、可動装置の圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧Bの波形の一例である。(c)は、(a)の駆動電圧の波形と(b)の駆動電圧の波形を重ね合わせた図である。(A) is an example of the waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive part group A of a movable device. (B) is an example of a waveform of the drive voltage B applied to the piezoelectric drive unit group B of the movable device. (C) is a diagram in which the waveform of the drive voltage in (a) and the waveform of the drive voltage in (b) are superimposed. 比較例の可動装置の構成を説明する図であり、(a)は平面図であり、(b)は可動部の振れ角が小さい場合を説明する(a)のP−P'断面図であり、(c)は可動部の振れ角が大きい場合を説明する(a)のP−P'断面図である。It is a figure explaining the structure of the movable device of a comparative example, (a) is a top view, (b) is a PP' sectional drawing of (a) explaining the case where the deflection angle of a movable part is small. , (C) are sectional views taken along the line P-P' of (a) for explaining a case where the deflection angle of the movable portion is large. 第1の実施形態の変形例1の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of composition of a movable device of modification 1 of a 1st embodiment. 第1の実施形態の変形例2の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of composition of a movable device of modification 2 of a 1st embodiment. 可動部が駆動梁の屈曲変形に応じて回動する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that a movable part rotates according to bending deformation of a drive beam. 第1の実施形態の変形例3の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of composition of a movable device of modification 3 of a 1st embodiment. 第2の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of composition of a mobile of a 2nd embodiment. 第3の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of composition of a moveable device of a 3rd embodiment. 図25のQ−Q'断面図である。FIG. 26 is a sectional view taken along line QQ′ of FIG. 25. 第4の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of composition of a moveable device of a 4th embodiment. 第4の実施形態の台座部の構成の一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of composition of a pedestal part of a 4th embodiment. 可動部が回動した場合の様子の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a mode when a movable part rotates. 第4の実施形態の可動装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the movable device of 4th Embodiment. 第4の実施形態の可動装置の製造方法の一例を説明する斜視図であり、(a)は接着剤塗布工程を説明する図、(b)は位置決め部材設置工程を説明する図、(c)は支持部の台座部への固定工程を説明する図、(d)は製造工程終了後の可動装置を説明する図である。9A and 9B are perspective views illustrating an example of a method for manufacturing a movable device according to a fourth embodiment, FIG. 9A is a diagram illustrating an adhesive application step, FIG. 8B is a diagram illustrating a positioning member installation step, and FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a process of fixing the support portion to the pedestal portion, and FIG. 8D is a diagram illustrating a movable device after the manufacturing process is completed. 第4の実施形態の可動装置の変形例の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the modification of the movable device of a 4th embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate description may be omitted.

[光走査システム]
まず、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 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 the optical scanning system. As shown in FIG. 1, the optical scanning system 10 is a system that optically scans a surface 15 to be scanned 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 reflective surface 14 and capable of moving the reflective 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、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, by the control of the control device 11 based on the image information which is an example of the 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 scanning the light, an arbitrary image can be projected on the surface 15 to be scanned. The details of the movable device of the embodiment and the control by the control device 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 an example 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, an 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 have a 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 in accordance with 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 a network via the external I/F 24. It should be noted that the CPU 20 may be configured to acquire 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、光走査により距離測定を行う場合は、光走査情報は距離測定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 the writing order and the writing location. In addition, for example, when the distance measurement is performed by optical scanning, the optical scanning information is irradiation data indicating the timing and the irradiation range of the distance measuring light.

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。 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.

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 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 irradiates light based on the input drive signal. The movable device 13 also 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 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, for example. 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、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 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. Further, FIG. 6 is a schematic view 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、「車両」の一例である自動車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 a windshield (a windshield 401 or the like) of an automobile 400 which is an example of a “vehicle”. 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. Accordingly, 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 to allow the user to 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トレンズ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、コリメートレンズ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, the head-up display device 500 emits laser light from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system including collimating 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 the movable device 13 having the 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 collimating 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 cause the driver 402 to 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、コリメートレンズ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 light of each color emitted from the laser light sources 501R, 501G, 501B is made into substantially parallel light by the collimating lenses 502, 503, 504, respectively, and is combined by the two dichroic mirrors 505, 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 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 and the mounting member, and is, for example, a moving body such as an aircraft, a ship, or 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.

[光書込装置]
次に、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 the 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 represented by a laser printer 650 or the like 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、コリメート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 the movable device 13 having the reflecting surface 14 It is deflected axially or biaxially. Then, the laser light deflected by the movable device 13 then passes through a scanning optical system 602 including a first lens 602a, a second lens 602b, and a reflection mirror section 602c, and then a 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. Further, 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 beam 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 than a rotary polygon mirror using a polygon mirror or the like. 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 for 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.

[距離測定装置]
次に、上記実施形態の可動装置を適用した距離測定装置について、図9および図10を用いて詳細に説明する。
[Distance measuring device]
Next, a distance measuring device to which the movable device of the above embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、距離測定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 diagram of an automobile equipped with a LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) device which is an example of a distance measuring device. Further, FIG. 10 is a schematic diagram of an example of a lidar device.

距離測定装置は、対象方向の距離を測定する装置であり、例えばライダ装置である。 The distance measuring device is a device that measures the distance 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「車両」の一例である自動車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の距離を測定する。 As shown in FIG. 9, the lidar device 700 is mounted on, for example, an automobile 701, which is an example of a “vehicle”, optically scans a target direction, and receives reflected light from a target object 702 existing in the target direction. Thus, the distance of the object 702 is measured.

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. The movable device 13 having the surface 14 scans in a uniaxial or biaxial direction. Then, the object 702 in front of the apparatus is irradiated with 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 and 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測定することができる。ライダ装置700の搭載位置は、自動車701の上部前方に限定されず、側面や後方に搭載されてもよい。 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 lidar 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 measure the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle. The mounting position of the rider device 700 is not limited to the front of the upper part of the automobile 701 and may be mounted on the side or the rear.

上記距離測定装置では、一例としてのライダ装置700の説明をしたが、距離測定装置は、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の距離を測定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 distance measuring device, the lidar device 700 as an example has been described. However, the distance measuring 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 measures the distance of the 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, and the invading object is recognized by the optical scanning to the object range. Similarly, it can be applied to a security sensor, a constituent member of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as a shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs it as three-dimensional data.

[レーザヘッドランプ]
次に、上記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 above 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 reflection 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, 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 phosphors of the three primary colors of light, that is, blue, green, and red. 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 above 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. Note that FIG. 13 illustrates the configuration for the left eye, but 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 a control device 11, a light source unit 530, a light amount adjustment unit 507, a movable device 13 having a 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、コリメートレンズ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 collimating 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 laser lights of three colors 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 formed 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. An 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. In addition, the spatial distortion of the image is corrected by the reflection on the half mirror 62. 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、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 according to the 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 diagram 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.

[第1の実施形態]
以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投射装置、光書込装置、距離測定装置に使用される第1の実施形態の可動装置について説明する。
[First Embodiment]
The movable device of the first embodiment used in the optical deflection system, the optical scanning system, the image projection device, the optical writing device, and the distance measuring device described above will be described.

<第1の実施形態の可動装置の構成>
第1の実施形態の可動装置の構成を、図15及び図16を参照して説明する。
<Structure of the movable device of the first embodiment>
The configuration of the movable device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

図15は、1軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの可動装置の平面図である。また図16は可動装置の断面図であり、(a)は図15のL−L'断面図、(b)は図15のM−M'断面図、(c)は図15のN−N'断面図である。 FIG. 15 is a plan view of a both-end-type movable device that can deflect light in one axis direction. 16 is a cross-sectional view of the movable device. (a) is a LL′ cross-sectional view of FIG. 15, (b) is a MM′ cross-sectional view of FIG. 15, and (c) is a N-N of FIG. 15. 'It is a sectional view.

図15に示すように、可動装置13は、入射した光を反射する矩形形状の反射面14と、反射面14が形成された可動部120と、可動部120に接続され、反射面14及び可動部120をX軸に平行なE軸周りに駆動させる駆動梁130a、130bと、駆動梁を支持する支持部140と、駆動梁および制御装置に電気的に接続される電極接続部150とを有する。 As shown in FIG. 15, the movable device 13 includes a rectangular reflecting surface 14 that reflects incident light, a movable portion 120 on which the reflecting surface 14 is formed, and a movable portion 120. Drive beams 130a and 130b for driving the part 120 around an E axis parallel to the X axis, a support part 140 for supporting the drive beam, and an electrode connection part 150 electrically connected to the drive beam and the control device. ..

また、可動部120面上の反射面14以外の領域、及び駆動梁130a、130b面上には、電極接続部150を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部123が設けられている。 In addition, a wiring portion 123 for transmitting a current or voltage signal applied via the electrode connecting portion 150 is provided on a region other than the reflecting surface 14 on the movable portion 120 surface and on the driving beam 130 a and 130 b surfaces. There is.

ここで、E軸は「回動軸」の一例であり、駆動梁130a、130bは「1対の駆動梁」の一例である。また、図15では、反射面14を矩形形状の反射面とした例を示したが、これに限定されるものではなく、反射面の形状は、円形、楕円等の他の形状であってもよい。 Here, the E-axis is an example of a “rotating shaft”, and the drive beams 130a and 130b are an example of “a pair of drive beams”. Further, although FIG. 15 shows an example in which the reflecting surface 14 is a rectangular reflecting surface, the present invention is not limited to this, and the reflecting surface may have another shape such as a circle or an ellipse. Good.

可動装置13は、例えば、1枚のSOI(Silicon On Insulator)基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面14や圧電駆動部131a〜131d、132a〜132d、電極接続部150等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、SOI基板の成形後に行ってもよいし、SOI基板の成形中に行ってもよい。また、圧電駆動部131a〜131d、132a〜132dは、それぞれ「梁部」の一例である。 The movable device 13 is formed by, for example, molding one SOI (Silicon On Insulator) substrate by etching or the like, and the reflecting surface 14, the piezoelectric driving units 131a to 131d, 132a to 132d, the electrode connecting unit 150, etc. on the molded substrate. By forming the above, each component is integrally formed. Note that the above-described components may be formed after the SOI substrate is molded or may be formed during the molding of the SOI substrate. The piezoelectric drive units 131a to 131d and 132a to 132d are examples of "beam portions".

SOI基板は、単結晶シリコン(Si)からなる第1のシリコン層の上に酸化シリコン層が設けられ、その酸化シリコン層の上にさらに単結晶シリコンからなる第2のシリコン層が設けられている基板である。以降、第1のシリコン層をシリコン支持層、第2のシリコン層をシリコン活性層とする。 In the SOI substrate, a silicon oxide layer is provided on a first silicon layer made of single crystal silicon (Si), and a second silicon layer made of single crystal silicon is further provided on the silicon oxide layer. The substrate. Hereinafter, the first silicon layer will be referred to as a silicon support layer, and the second silicon layer will be referred to as a silicon active layer.

シリコン活性層は、X軸方向またはY軸方向に対してZ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。 Since the silicon active layer has a small thickness in the Z-axis direction with respect to the X-axis direction or the Y-axis direction, the member composed of only the silicon active layer has a function as an elastic portion having elasticity.

なお、SOI基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば可動装置13の形成に用いられる部材はSOI基板に限られない。 Note that the SOI substrate does not necessarily have to be planar and may have a curvature or the like. The member used for forming the movable device 13 is not limited to the SOI substrate as long as it is a substrate that can be integrally formed by etching or the like and can have elasticity partially.

図16(a)に示すように、可動部120は、シリコン活性層121と、シリコン活性層121の+Z側の面に形成された層間絶縁膜122と、層間絶縁膜122の+Z側の面に形成された配線部123及び保護膜124と、保護膜124の+Z側の面に形成された反射面14とを有している。また、可動部120は、シリコン活性層121の−Z側の面には、BOX(Buried Oxide)層125と、BOX層125の−Z側の面に形成されたシリコン支持層126とを有している。 As shown in FIG. 16A, the movable portion 120 includes a silicon active layer 121, an interlayer insulating film 122 formed on the +Z side surface of the silicon active layer 121, and a +Z side surface of the interlayer insulating film 122. The wiring portion 123 and the protective film 124 are formed, and the reflection surface 14 is formed on the +Z side surface of the protective film 124. Further, the movable portion 120 has a BOX (Buried Oxide) layer 125 on the −Z side surface of the silicon active layer 121 and a silicon support layer 126 formed on the −Z side surface of the BOX layer 125. ing.

層間絶縁膜122は酸化シリコン等から構成され、配線部123はアルミニウム(Al)等から構成され、保護膜124は酸化シリコンや感光性ポリイミド等から構成され、反射面14は、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成されている。なお、保護膜124は透明である。 The interlayer insulating film 122 is made of silicon oxide or the like, the wiring portion 123 is made of aluminum (Al) or the like, the protective film 124 is made of silicon oxide or photosensitive polyimide, and the reflecting surface 14 is made of aluminum, gold, silver. It is composed of a metal thin film including the above. The protective film 124 is transparent.

BOX層125は酸化シリコン等から構成されている。BOX層125とシリコン支持層126は、可動によって生じる反射面14の歪みを抑制する補強用のリブとして作用することができる。 The BOX layer 125 is made of silicon oxide or the like. The BOX layer 125 and the silicon support layer 126 can act as reinforcing ribs that suppress the distortion of the reflecting surface 14 caused by the movement.

また、図16(b)に示すように、支持部140は、シリコン支持層161、酸化シリコン層162、シリコン活性層163等から構成され、可動部120および駆動梁130a、130bを挟む支持体である。 In addition, as shown in FIG. 16B, the support 140 is a support that includes a silicon support layer 161, a silicon oxide layer 162, a silicon active layer 163, and the like, and that sandwiches the movable section 120 and the drive beams 130a and 130b. is there.

但し、図15に示すように、支持部140には、図中Y方向(可動部120が回動していない状態での反射面14に沿った平面内で、E軸に交差する方向)における可動部120の両側に、支持部140の一部を開放し(取り除き)、可動部120が回動した場合に反射面14による反射光を通過させる光通過部16及び17が設けられている。 However, as shown in FIG. 15, the support portion 140 is arranged in the Y direction in the drawing (the direction intersecting the E axis in the plane along the reflecting surface 14 when the movable portion 120 is not rotated). Light passing portions 16 and 17 are provided on both sides of the movable portion 120 so that a part of the support portion 140 is opened (removed) and the light reflected by the reflecting surface 14 passes when the movable portion 120 rotates.

光通過部116及び17が設けられることで、支持部140の駆動梁130aに接続される部分と、支持部140の駆動梁130bに接続される部分とは、光通過部116及び17を挟んで分離した構成となっている。 By providing the light passage portions 116 and 17, the portion of the support portion 140 connected to the drive beam 130 a and the portion of the support portion 140 connected to the drive beam 130 b sandwich the light passage portions 116 and 17. It has a separate structure.

また、光通過部116及び17は、E軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されている。 In addition, the light passage portions 116 and 17 are formed in a shape in which the width in the direction along the E-axis increases in a taper shape with increasing distance from the E-axis.

なお、本実施形態では、支持部140が光通過部116及び17を含む枠状の支持体の例を示すが、これに限定されるものではない。光通過部116及び17が設けられていれば、支持部140は、可動部120及び駆動梁130a、130bを2つの梁で挟む梁状の支持体等であってもよい。 In addition, in the present embodiment, an example in which the supporting portion 140 is a frame-shaped supporting body including the light passing portions 116 and 17 is shown, but the supporting portion 140 is not limited to this. If the light passing portions 116 and 17 are provided, the support portion 140 may be a beam-shaped support body that sandwiches the movable portion 120 and the drive beams 130a and 130b with two beams.

また、上述した例では、光通過部16及び17は、E軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されたものを示したが、これに限定されるものではない。可動部120が回動した場合に反射面14による反射光を通過させることができれば、光通過部16及び17の形状は、任意の形状であってもよい。 Further, in the above-described example, the light passage portions 16 and 17 are shown to have a shape in which the width in the direction along the E axis increases in a taper shape with increasing distance from the E axis, but the present invention is not limited to this. It is not something that will be done. The shapes of the light passing portions 16 and 17 may be arbitrary as long as the light reflected by the reflecting surface 14 can pass when the movable portion 120 rotates.

さらに、上述した例では、支持部140の一部を開放する(取り除く)ことで、光通過部16及び17を形成したものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射面14による反射光に対して透過性を有する部材(透明部材)で、支持部140の可動部120の両側を構成し、反射面14による反射光にこの透明部材を透過させるようにしてもよい。換言すると、光通過部16及び17には、単に光を通過させるものだけでなく、透明部材を介して反射面14による反射光を通過させる光透過部も含まれる。 Furthermore, in the above-described example, the light passage portions 16 and 17 are formed by opening (removing) a part of the support portion 140, but the present invention is not limited to this. For example, a member (transparent member) that is transparent to the light reflected by the reflecting surface 14 constitutes both sides of the movable portion 120 of the support 140, and the light reflected by the reflecting surface 14 is transmitted through the transparent member. May be. In other words, the light passing portions 16 and 17 include not only a light passing portion but also a light transmitting portion that allows the light reflected by the reflecting surface 14 to pass through the transparent member.

次に、駆動梁130a、130bは、折り返すように連結された複数の圧電駆動部131a〜131d、132a〜132dから構成されており、駆動梁130a、130bの一端は可動部120の外周部に接続され、他端は支持部140の内周部に接続されている。このとき、駆動梁130aと可動部120の接続箇所、及び駆動梁130bと可動部120の接続箇所、さらに駆動梁130aと支持部140aの接続箇所、及び駆動梁130bと支持部140bの接続箇所は、反射面14の中心に対して点対称となっている。 Next, the drive beams 130a and 130b are composed of a plurality of piezoelectric drive units 131a to 131d and 132a to 132d connected so as to be folded back, and one ends of the drive beams 130a and 130b are connected to the outer peripheral portion of the movable unit 120. The other end is connected to the inner peripheral part of the support part 140. At this time, the connection point between the drive beam 130a and the movable section 120, the connection point between the drive beam 130b and the movable section 120, the connection point between the drive beam 130a and the support section 140a, and the connection point between the drive beam 130b and the support section 140b are , Is symmetrical with respect to the center of the reflecting surface 14.

図16(c)に示すように、駆動梁130a、130bは、弾性部であるシリコン活性層121の+Z側の面上に層間絶縁膜122、下部電極201、圧電部202、上部電極203、層間絶縁膜204、配線部123、保護膜124の順に形成されて構成される。 As shown in FIG. 16C, the drive beams 130a and 130b have the interlayer insulating film 122, the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, the upper electrode 203, and the interlayer on the +Z side surface of the silicon active layer 121 that is the elastic portion. The insulating film 204, the wiring part 123, and the protective film 124 are formed in this order.

上部電極203および下部電極201は、例えば金(Au)または白金(Pt)等から構成される。圧電部202は、例えば、圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる。 The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt). The piezoelectric portion 202 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate) which is a piezoelectric material.

電極接続部150は、正の電圧が印加される正電極接続部150aと、GNDに接続されるGND接続部150bと、負の電圧が印加される負電極接続部150cとを有し、それぞれが支持部140の+Z側の面上に形成されている。 The electrode connecting portion 150 has a positive electrode connecting portion 150a to which a positive voltage is applied, a GND connecting portion 150b to be connected to GND, and a negative electrode connecting portion 150c to which a negative voltage is applied, each of which is It is formed on the +Z side surface of the support 140.

電極接続部150は、配線部123を介して圧電駆動部131a〜131d及び132a〜132dの備える各上部電極203および各下部電極201に電気的に接続され、また、アルミニウム等の電極配線を介して制御装置11に電気的に接続されている。なお、上部電極または下部電極は、それぞれが電極接続部と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。 The electrode connecting portion 150 is electrically connected to the upper electrodes 203 and the lower electrodes 201 of the piezoelectric driving portions 131a to 131d and 132a to 132d via the wiring portion 123, and also via electrode wiring such as aluminum. It is electrically connected to the control device 11. The upper electrode or the lower electrode may be directly connected to the electrode connecting portion, or may be indirectly connected by connecting the electrodes to each other.

配線部123は、正の電圧信号を伝達する正電圧配線部123aと、GNDに接続されるGND配線部123bと、負の電圧信号を伝達する負電圧配線部123cとを有している。正電圧配線部123aは正電極接続部150aに接続され、GND配線部123bはGND接続部150bに接続され、負電圧配線部123cは負電極接続部150cにそれぞれ接続されている。 The wiring portion 123 has a positive voltage wiring portion 123a for transmitting a positive voltage signal, a GND wiring portion 123b connected to GND, and a negative voltage wiring portion 123c for transmitting a negative voltage signal. The positive voltage wiring portion 123a is connected to the positive electrode connecting portion 150a, the GND wiring portion 123b is connected to the GND connecting portion 150b, and the negative voltage wiring portion 123c is connected to the negative electrode connecting portion 150c.

より詳しくは、GND配線部123bは、圧電駆動部131a〜131d及び132a〜132dの各上部電極203に接続されている。また、正電圧配線部123aは、圧電駆動部132d、132b、131a、及び131cの下部電極201に接続され、これらに正の電圧信号を伝達して正の駆動電圧を印加させることができる。この場合、正電圧配線部123aは、圧電駆動部132c、132a、131b、及び131dでは、下部電極201には接続せずに通過する。 More specifically, the GND wiring part 123b is connected to the upper electrodes 203 of the piezoelectric drive parts 131a to 131d and 132a to 132d. Further, the positive voltage wiring part 123a is connected to the lower electrodes 201 of the piezoelectric driving parts 132d, 132b, 131a, and 131c, and a positive voltage signal can be transmitted to these to apply a positive driving voltage. In this case, the positive voltage wiring part 123a passes through the piezoelectric drive parts 132c, 132a, 131b, and 131d without being connected to the lower electrode 201.

一方、負電圧配線部123cは、圧電駆動部132c、132a、131b、及び131dの下部電極201に接続され、これらに負の電圧信号を伝達して負の駆動電圧を印加させることができる。この場合、負電圧配線部123cは、圧電駆動部132d、132b、131a、及び131cでは、下部電極201には接続せずに通過する。 On the other hand, the negative voltage wiring part 123c is connected to the lower electrodes 201 of the piezoelectric driving parts 132c, 132a, 131b, and 131d, and a negative voltage signal can be transmitted to these to apply a negative driving voltage. In this case, the negative voltage wiring portion 123c passes through the piezoelectric driving portions 132d, 132b, 131a, and 131c without being connected to the lower electrode 201.

このようにして、配線部123は、電極接続部150を介して印加される電圧信号を圧電駆動部131a〜131d及び132a〜132dに伝達し、駆動電圧を印加することができる。なお、配線部123は、電圧信号に代えて、電流信号を伝達してもよい。 In this way, the wiring part 123 can transmit the voltage signal applied via the electrode connecting part 150 to the piezoelectric driving parts 131a to 131d and 132a to 132d to apply the driving voltage. The wiring portion 123 may transmit a current signal instead of the voltage signal.

駆動電圧の印加による圧電駆動部の動作は、図17を用いて別途説明する。 The operation of the piezoelectric drive unit by applying the drive voltage will be described separately with reference to FIG.

ここで、配線部123が設けられた層間絶縁膜204は、上部電極203または下部電極201と電極配線とが接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁膜を除去または絶縁膜を形成しない構成にしてもよい。これにより、駆動梁130a、130bおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。また、層間絶縁膜204等を構成する酸化シリコン膜は、反射防止材としていの機能も備える。 Here, in the interlayer insulating film 204 provided with the wiring portion 123, the insulating film is partially removed or an insulating film is formed as an opening portion only in a connection spot where the upper electrode 203 or the lower electrode 201 and the electrode wiring are connected. It may be configured not to. As a result, the degree of freedom in designing the drive beams 130a and 130b and the electrode wiring can be increased, and a short circuit due to contact between electrodes can be suppressed. The silicon oxide film forming the interlayer insulating film 204 and the like also has a function as an antireflection material.

なお、本実施形態では、圧電部202が弾性部であるシリコン活性層121の一面(+Z側の面)のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面(例えば−Z側の面)に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。 Note that, in the present embodiment, the case where the piezoelectric portion 202 is formed only on one surface (the surface on the +Z side) of the silicon active layer 121 that is the elastic portion has been described as an example, but the other surface of the elastic portion (for example, -Z). It may be provided on one surface and the other surface of the elastic portion.

また、可動部120をE軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。 Further, the shape of each component is not limited to the shape of the embodiment as long as the movable portion 120 can be driven around the E axis.

<第1の実施形態の可動装置の制御方法>
次に、可動装置の駆動梁を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
<Control Method of Mobile Device of First Embodiment>
Next, details of the control of the control device that drives the drive beam of the movable device will be described.

駆動梁130a、130bが有する圧電部202は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形(例えば、伸縮)が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。駆動梁130a、130bは、上記の逆圧電効果を利用して可動部120を可動させる。 When a positive or negative voltage is applied in the polarization direction, the piezoelectric portion 202 of the drive beams 130a and 130b is deformed (for example, expanded or contracted) in proportion to the potential of the applied voltage, and exhibits a so-called inverse piezoelectric effect. The drive beams 130a and 130b move the movable part 120 by utilizing the above-mentioned inverse piezoelectric effect.

このとき、可動部120の反射面14がXY平面に対して+Z方向または−Z方向へ傾いたときのXY平面と反射面14により成す角度を、振れ角とよぶ。このとき、+Z方向を正の振れ角、−Z方向を負の振れ角とする。 At this time, an angle formed by the reflecting surface 14 and the XY plane when the reflecting surface 14 of the movable portion 120 is tilted in the +Z direction or the −Z direction with respect to the XY plane is called a deflection angle. At this time, the +Z direction is a positive deflection angle and the −Z direction is a negative deflection angle.

駆動梁を駆動させる制御装置の制御について、図17を用いて説明する。 The control of the control device for driving the drive beam will be described with reference to FIG.

図17は、可動装置13の駆動梁130bの駆動を模式的に表した模式図である。点線で表されているのは可動部120等である。なお、紙面向かって右方向が+X方向、紙面向かって上方向が+Y方向、紙面手前が+Z方向である。 FIG. 17 is a schematic diagram schematically showing driving of the drive beam 130b of the movable device 13. The movable portion 120 and the like are represented by dotted lines. The right direction toward the paper surface is the +X direction, the upward direction toward the paper surface is the +Y direction, and the front side is the +Z direction.

図17(a)に示すように、駆動梁130bに駆動電圧が印加されていない状態では、駆動梁による振れ角はゼロである。 As shown in FIG. 17A, the deflection angle due to the drive beam is zero when the drive voltage is not applied to the drive beam 130b.

駆動梁130aが有する複数の圧電駆動部131a〜131dのうち、最も可動部120に距離が近い圧電駆動部(131a)から数えて偶数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部131b、131dを圧電駆動部群Aとする。また、さらに駆動梁130bが有する複数の圧電駆動部132a〜132dのうち、最も可動部120に距離が近い圧電駆動部(132a)から数えて奇数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部132a、132cを同様に圧電駆動部群Aとする。圧電駆動部群Aは、駆動電圧が並行(同時)に印加されると、図17(b)に示すように、圧電駆動部群Aが同一方向に屈曲変形し、可動部120が−Z方向にE軸周りに可動する。 Among the plurality of piezoelectric drive units 131a to 131d included in the drive beam 130a, even-numbered piezoelectric drive units, that is, the piezoelectric drive units 131b and 131d counting from the piezoelectric drive unit (131a) closest to the movable unit 120, are piezoelectrically driven. Group A. Further, among the plurality of piezoelectric drive units 132a to 132d included in the drive beam 130b, an odd-numbered piezoelectric drive unit counting from the piezoelectric drive unit (132a) closest to the movable unit 120, that is, the piezoelectric drive units 132a and 132c. Is similarly defined as a piezoelectric drive unit group A. When the drive voltage is applied in parallel (simultaneously) to the piezoelectric drive unit group A, the piezoelectric drive unit group A is bent and deformed in the same direction as shown in FIG. 17B, and the movable unit 120 is moved in the −Z direction. Moves around the E axis.

また、駆動梁130aが有する複数の圧電駆動部131a〜131dのうち、最も可動部120に距離が近い圧電駆動部(131a)から数えて奇数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部131a、131cを圧電駆動部群Bとする。また、さらに駆動梁130bが有する複数の圧電駆動部132a〜132dのうち、最も可動部120に距離が近い圧電駆動部(132a)から数えて偶数番目の圧電駆動部、すなわち、132b、132dを同様に圧電駆動部群Bとする。圧電駆動部群Bは、駆動電圧が並行に印加されると、図17(d)に示すように、圧電駆動部群Bが同一方向に屈曲変形し、可動部120が+Z方向にE軸周りに可動する。 In addition, among the plurality of piezoelectric drive units 131a to 131d included in the drive beam 130a, an odd-numbered piezoelectric drive unit, that is, the piezoelectric drive units 131a and 131c counting from the piezoelectric drive unit (131a) closest to the movable unit 120, is provided. A piezoelectric drive unit group B is used. Further, among the plurality of piezoelectric drive units 132a to 132d included in the drive beam 130b, even-numbered piezoelectric drive units, that is, 132b and 132d, counting from the piezoelectric drive unit (132a) closest to the movable unit 120, are the same. And a piezoelectric drive unit group B. When a driving voltage is applied in parallel to the piezoelectric drive unit group B, the piezoelectric drive unit group B bends and deforms in the same direction as shown in FIG. 17D, and the movable unit 120 moves around the E axis in the +Z direction. Move to.

図17(b)、(d)に示すように、駆動梁130aまたは130bでは、圧電駆動部群Aが有する複数の圧電部202または圧電駆動部群Bが有する複数の圧電部202を同時に屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、可動部120のE軸周りの振れ角度を大きくすることができる。 As shown in FIGS. 17B and 17D, in the drive beam 130a or 130b, the plurality of piezoelectric sections 202 included in the piezoelectric drive section group A or the plurality of piezoelectric sections 202 included in the piezoelectric drive section group B are simultaneously bent and deformed. By doing so, the movable amount due to bending deformation can be accumulated, and the swing angle of the movable portion 120 around the E axis can be increased.

例えば、図15に示すように、駆動梁130a、130bが、可動部120の中心点に対して可動部120に点対称で接続されている。そのため、圧電駆動部群Aに駆動電圧を印加すると、駆動梁130aでは可動部120と駆動梁130aの接続部に+Z方向に動かす駆動力が生じ、駆動梁130bでは可動部120と駆動梁130bの接続部に−Z方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されて可動部120のE軸周りの振れ角度を大きくすることができる。 For example, as shown in FIG. 15, the drive beams 130a and 130b are connected to the movable portion 120 in point symmetry with respect to the center point of the movable portion 120. Therefore, when a drive voltage is applied to the piezoelectric drive unit group A, a drive force for moving the movable portion 120 and the drive beam 130a in the +Z direction is generated at the connection portion between the movable portion 120 and the drive beam 130a, and a drive beam 130b causes the movable portion 120 and the drive beam 130b to move. A driving force for moving the connecting portion in the −Z direction is generated, and the movable amount is accumulated, so that the swing angle of the movable portion 120 around the E axis can be increased.

また、図17(c)に示すように、電圧印加による圧電駆動部群Aによる可動部120の可動量と電圧印加による圧電駆動群Bによる可動部120の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 Further, as shown in FIG. 17C, when the movable amount of the movable unit 120 by the piezoelectric driving unit group A by voltage application and the movable amount of the movable unit 120 by the piezoelectric drive group B by voltage application are balanced, shake The angle is zero.

図17(b)〜図17(d)を連続的に繰り返すように圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、可動部120をE軸周りに駆動させることができる。 The movable portion 120 can be driven around the E axis by applying a drive voltage to the piezoelectric drive portion so as to continuously repeat FIGS. 17B to 17D.

駆動梁に印加される駆動電圧は、制御装置によって制御される。 The drive voltage applied to the drive beam is controlled by the controller.

圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧A)、圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧B)について、図18を用いて説明する。 The drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group A (hereinafter, drive voltage A) and the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group B (hereinafter, drive voltage B) will be described with reference to FIG.

図18(a)は、可動装置13の圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧Aの波形の一例である。図18(b)は、可動装置の圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧の波形Bの一例である。図18(c)は、駆動電圧Aの波形と駆動電圧Bの波形を重ね合わせた図である。 FIG. 18A is an example of a waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A of the movable device 13. FIG. 18B is an example of the waveform B of the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group B of the movable device. FIG. 18C is a diagram in which the waveform of the drive voltage A and the waveform of the drive voltage B are superimposed.

図18(a)に示すように、圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧Aは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば60HZである。また、駆動電圧Aの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をTrA、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をTfAとしたとき、例えば、TrA:TfA=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TrAの比率を駆動電圧Aのシンメトリという。 As shown in FIG. 18A, the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A is, for example, a drive voltage having a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 HZ. Further, the waveform of the drive voltage A is TrA, which is the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of TfA is TfA, for example, a ratio of TrA:TfA=9:1 is set in advance. At this time, the ratio of TrA to one cycle is called symmetry of the drive voltage A.

図18(b)に示すように、圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧Bは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば60HZである。また、駆動電圧Bの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をTrB、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をTfBとしたとき、例えば、TfB:TrB=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TfBの比率を駆動電圧Bのシンメトリという。また、図18(c)に示すように、例えば、駆動電圧Aの波形の周期TAと駆動電圧Bの波形の周期TBは、同一となるように設定されている。 As shown in FIG. 18B, the drive voltage B applied to the piezoelectric drive unit group B is, for example, a drive voltage having a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 HZ. The waveform of the drive voltage B is TrB, which is the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of TfB is TfB, for example, a ratio of TfB:TrB=9:1 is set in advance. At this time, the ratio of TfB to one cycle is called the symmetry of the drive voltage B. Further, as shown in FIG. 18C, for example, the cycle TA of the waveform of the drive voltage A and the cycle TB of the waveform of the drive voltage B are set to be the same.

なお、上記の駆動電圧Aおよび駆動電圧B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。また、実施形態では、駆動電圧A、Bとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、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など、可動装置のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。 The sawtooth waveforms of the drive voltage A and the drive voltage B are generated by superposition of sine waves. Further, in the embodiment, the drive voltage of the sawtooth waveform is used as the drive voltages A and B, but the drive voltage is not limited to this, and the drive voltage of the waveform with the apex of the sawtooth waveform or the sawtooth waveform is used. It is also possible to change the waveform according to the device characteristics of the movable device, such as a drive voltage having a waveform with a linear region as a curve.

<第1の実施形態の可動装置の効果>
次に、本実施形態の可動装置の効果について説明するが、先ず、比較例の可動装置について説明する。
<Effects of the movable device according to the first embodiment>
Next, the effect of the movable device of the present embodiment will be described. First, the movable device of the comparative example will be described.

図19は、比較例の可動装置の構成を説明する図であり、(a)は平面図であり、(b)は可動部の振れ角が小さい場合を説明する(a)のP−P'断面図であり、(c)は可動部の振れ角が大きい場合を説明する(a)のP−P'断面図である。 19A and 19B are diagrams illustrating a configuration of a movable device of a comparative example, FIG. 19A is a plan view, and FIG. 19B illustrates a case where a swing angle of a movable portion is small. It is sectional drawing, (c) is PP' sectional drawing of (a) explaining the case where a deflection angle of a movable part is large.

図19(a)に示すように、比較例の可動装置300は、反射面314を備える可動部320と、可動部320をE軸周りに回動可能に支持する支持部340と、電極接続部350とを有している。 As shown in FIG. 19A, in the movable device 300 of the comparative example, the movable portion 320 including the reflecting surface 314, the support portion 340 that supports the movable portion 320 to be rotatable about the E axis, and the electrode connection portion. And 350.

図19(b)は、可動部320の反射面314に−Z方向に入射光301が入射し、回動した可動部320の反射面314で反射されている様子を示している。この場合、可動部320の振れ角(回動角)は小さいため、可動部320の+Y側に存在する支持部340で、反射面314の反射光が遮られることはない。 FIG. 19B shows a state in which the incident light 301 is incident on the reflecting surface 314 of the movable portion 320 in the −Z direction and is reflected by the reflecting surface 314 of the rotated movable portion 320. In this case, since the deflection angle (rotation angle) of the movable portion 320 is small, the reflected light of the reflection surface 314 is not blocked by the support portion 340 that is present on the +Y side of the movable portion 320.

図19(c)も同様に、可動部320の反射面314に−Z方向に入射光301が入射し、回動した可動部320の反射面314で反射されている様子を示している。この場合は、可動部320の振れ角が大きいため、可動部320の+Y側に存在する支持部340で、反射面314の反射光が遮られている。 Similarly, FIG. 19C also shows that the incident light 301 is incident on the reflecting surface 314 of the movable portion 320 in the −Z direction and is reflected by the reflecting surface 314 of the rotated movable portion 320. In this case, since the swing angle of the movable portion 320 is large, the reflected light of the reflection surface 314 is blocked by the support portion 340 that is present on the +Y side of the movable portion 320.

このように、比較例の可動装置300では、可動部320の振れ角が大きくなると、可動部320の±Y側に存在する支持部340で、反射面314の反射光が遮られるため、可動部320による光の走査角度が制限させ、大きな走査角度を得ることはできない。 As described above, in the movable device 300 of the comparative example, when the deflection angle of the movable portion 320 becomes large, the supporting portion 340 existing on the ±Y side of the movable portion 320 blocks the reflected light of the reflecting surface 314, so that the movable portion is movable. The scanning angle of light by 320 is limited, and a large scanning angle cannot be obtained.

これに対し、本実施形態では、上述したように、支持部140には、可動部120が回動していない状態での反射面14に沿った平面内で、E軸に交差する方向(図19の±Y方向)における可動部120の両側に光通過部16及び17が設けられている。可動部120の±Y側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部120の振れ角が大きくなっても、反射面14の反射光が遮られることはない。これにより、可動部120の光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, in the support portion 140, in the plane along the reflecting surface 14 when the movable portion 120 is not rotated, the direction intersecting the E axis (see the figure). Light passing portions 16 and 17 are provided on both sides of the movable portion 120 in the ±Y direction of 19. Since no member such as a support portion exists on the ±Y side of the movable portion 120, even if the deflection angle of the movable portion 120 becomes large, the reflected light of the reflecting surface 14 is not blocked. Thereby, the scanning angle of the light of the movable part 120 is not limited, and a large scanning angle can be obtained.

また、図9〜10で説明したLiDAR装置等の距離測定装置で可動装置13を用いる場合、水平方向には可動装置13でレーザ光を走査し、鉛直方向にはレーザ光を広げる(発散させる)ことで、車両の進行方向と交差する2次元平面内における車両前方の被対象物を検出する場合がある。この場合、可動部120の振れ角が大きくなると、E軸に平行なX方向に広がるレーザ光が支持部140に遮られ、広がり角度が制限される場合がある。 When the movable device 13 is used in the distance measuring device such as the LiDAR device described in FIGS. 9 to 10, the movable device 13 scans the laser beam in the horizontal direction and spreads (diverges) the laser beam in the vertical direction. As a result, an object in front of the vehicle may be detected in a two-dimensional plane that intersects the traveling direction of the vehicle. In this case, when the deflection angle of the movable part 120 becomes large, the laser beam that spreads in the X direction parallel to the E axis may be blocked by the support part 140, and the spread angle may be limited.

これに対して、本実施形態では、図15で説明したように、光通過部16及び17は、E軸に沿った方向の幅がE軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されている。光通過部16及び17は、±X方向に広がる光に沿って、テーパ状に幅が広くなる形状であるため、±X方向における光の広がり角度の制限を緩和させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 15, the light passage portions 16 and 17 are formed in a shape in which the width in the direction along the E axis becomes wider as the distance from the E axis increases. ing. Since the light passage portions 16 and 17 have a shape in which the width is tapered wide along the light that spreads in the ±X directions, it is possible to relax the limitation on the spread angle of the light in the ±X directions.

一方で、図19(a)に示す可動装置300のように、可動部320を挟んで±X方向の位置に設けられた駆動梁に駆動電圧を印加するために、支持部340のE軸に沿った方向を長手とする一方の辺部に電極接続部350が設けられる場合がある。この場合、電極接続部350が設けられた支持部340の辺部により、上述のように反射面314の反射光が遮られ、可動部320による光の走査角度が制限される場合がある。 On the other hand, like the movable device 300 shown in FIG. 19A, in order to apply the drive voltage to the drive beams provided at the positions in the ±X direction with the movable portion 320 interposed, the E axis of the support portion 340 is applied. The electrode connecting portion 350 may be provided on one side portion having the longitudinal direction as the longitudinal direction. In this case, the reflected light of the reflection surface 314 may be blocked by the side portion of the support portion 340 provided with the electrode connection portion 350, and the light scanning angle by the movable portion 320 may be limited.

これに対し、本実施形態では、電極接続部150を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部123を、可動部120上の反射面14以外の領域と、駆動梁130a、130bの各駆動梁上に備えている。これにより、支持部140のE軸と交差する方向を長手とする辺部に電極接続部150を設けた場合でも(図15参照)、可動部120を挟んで±X方向の位置に設けられた駆動梁130a、130bの両方に駆動電圧を印加することができる。可動部120の±Y側に支持部等の部材を配置する必要がないため、可動部120の光の走査角度が制限されることなく、大きな走査角度を得ることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the wiring portion 123 that transmits the current or voltage signal applied via the electrode connection portion 150 is provided in the regions other than the reflective surface 14 on the movable portion 120 and the drive beams 130a and 130b. Provided on each drive beam. As a result, even when the electrode connecting portion 150 is provided on the side portion having the longitudinal direction in the direction intersecting the E axis of the supporting portion 140 (see FIG. 15), the electrode connecting portion 150 is provided at the positions in the ±X direction with the movable portion 120 interposed therebetween. A drive voltage can be applied to both drive beams 130a and 130b. Since it is not necessary to dispose a member such as a support portion on the ±Y side of the movable portion 120, a large scanning angle can be obtained without limiting the light scanning angle of the movable portion 120.

また、配線部123を設けることで、可動部120の面上に凹凸ができる場合がある。そのため、反射面14が設けられる領域に配線部123を形成すると、反射面14に入射した光が配線部123による凹凸で拡散される等して、反射面14での光の反射が阻害される場合がある。そこで、本実施形態では、図16(a)に示したように、可動部120の面上で反射面14が設けられていない外周近傍の領域(反射面以外の領域)に配線部123を形成している。これにより、反射面14での光の反射が阻害されることを防いでいる。また、本実施形態では、配線部123が保護膜124で覆われていることで、導体のゴミや水分の付着によるショートや、部材との接触による断線等を防止することができる。 Further, by providing the wiring portion 123, unevenness may be formed on the surface of the movable portion 120. Therefore, when the wiring portion 123 is formed in the area where the reflecting surface 14 is provided, the light incident on the reflecting surface 14 is diffused by the unevenness of the wiring portion 123, and the reflection of the light on the reflecting surface 14 is disturbed. There are cases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 16A, the wiring portion 123 is formed on the surface of the movable portion 120 in the area near the outer periphery where the reflection surface 14 is not provided (the area other than the reflection surface). doing. This prevents the reflection of light on the reflecting surface 14 from being hindered. Further, in the present embodiment, since the wiring portion 123 is covered with the protective film 124, it is possible to prevent a short circuit due to adhesion of dust or water on the conductor, a disconnection due to contact with a member, or the like.

<変形例>
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。なお、既に説明した実施の形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification>
Next, a modified example of the first embodiment will be described. The description of the same components as those in the above-described embodiments may be omitted.

ここで、以下に説明する変形例及び実施形態の可動装置でも第1の実施形態の可動装置13と同様に、可動部120、及び駆動梁130a、130b上の配線部123が設けられているが、図を見やすくするためにこれらの図示を以下では省略する。 Here, in the movable devices of the modified examples and the embodiments described below, the movable part 120 and the wiring part 123 on the drive beams 130a and 130b are provided as in the movable device 13 of the first embodiment. However, these illustrations are omitted below for the sake of clarity.

(変形例1)
変形例1では、光通過部は、E軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成されている例を説明する。
(Modification 1)
In the first modification, an example will be described in which the light passage portion is formed in a shape in which the width in the direction along the E axis widens non-linearly as the distance from the E axis increases.

図20は、変形例1の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図20に示すように、可動装置13aは、図中Y方向(可動部120が回動していない状態での反射面14に沿った平面内で、E軸に交差する方向)における可動部120の両側に、それぞれ光通過部16a及び17aが設けられた支持部140aを有している。 20: is a top view explaining an example of a structure of the movable device of the modified example 1. FIG. As shown in FIG. 20, the movable device 13a has a movable portion 120 in the Y direction (a direction intersecting the E axis in a plane along the reflecting surface 14 when the movable portion 120 is not rotated) in the drawing. Has support portions 140a provided with the light passage portions 16a and 17a on both sides of the support portion 140a.

光通過部16a及び17aは、E軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成されている。換言すると、図20に曲面部141で示したように、E軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて、曲面のテーパ状に広くなる形状に形成されている。 The light passage portions 16a and 17a are formed in a shape in which the width in the direction along the E axis widens non-linearly as the distance from the E axis increases. In other words, as shown by the curved surface portion 141 in FIG. 20, the width in the direction along the E axis is formed in a shape in which the width of the curved surface becomes wider as the distance from the E axis increases.

ここで、可動装置をLiDAR装置等の装置に配置する場合、可動装置は、支持部の面を被固定部位として、LiDAR装置の基台に接着等により固定される。従って、支持部の面積が小さくなると被固定部位と基台との接触面積が小さくなるため、接着強度が低下して、固定の安定性に欠ける場合がある。 Here, when the movable device is arranged in a device such as a LiDAR device, the movable device is fixed to the base of the LiDAR device by adhesion or the like, with the surface of the support portion as a fixed portion. Therefore, when the area of the support portion is small, the contact area between the fixed portion and the base is small, and thus the adhesive strength is reduced, and the fixing stability may be lacking.

第1の実施形態の可動装置13のように、支持部140が光通過部16及び17を含む場合、光通過部16及び17の面積だけ、支持部140の接着面積が小さくなる。 When the support part 140 includes the light passage parts 16 and 17 as in the movable device 13 of the first embodiment, the adhesion area of the support part 140 is reduced by the area of the light passage parts 16 and 17.

そこで、本変形例では、光通過部16a及び17aのE軸に沿った方向の幅が、E軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成することで、非線形(曲面)にした分だけ支持部140の接着面積を大きくする構成としている。 Therefore, in this modification, the widths of the light passage portions 16a and 17a in the direction along the E-axis are formed to have a shape that widens non-linearly as the distance from the E-axis increases. The adhesive area of 140 is increased.

これにより、可動部120の振れ角が大きくなった場合に、支持部140aにより反射光が遮られることを、光通過部16a及び17aにより回避するとともに、支持部140aの基台への接着面積を確保し、可動装置13aの固定の安定性を向上させることができる。 Accordingly, when the deflection angle of the movable portion 120 becomes large, the light passing portions 16a and 17a prevent the reflected light from being blocked by the support portion 140a, and the adhesion area of the support portion 140a to the base is increased. It is possible to secure and improve the stability of fixing the movable device 13a.

また、E軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状とすることで、例えば、反射面14でのレーザ光のビームスポット形状が曲面、或いは楕円形状のときでも、支持部140aにより反射光が遮られることを回避しつつ、支持部140aの基台への接着面積を確保し、可動装置13aの安定性を向上させることができる。 Further, by making the shape to widen non-linearly as it goes away from the E-axis, even if the beam spot shape of the laser light on the reflecting surface 14 is a curved surface or an elliptical shape, the reflected light is blocked by the supporting portion 140a. While avoiding the above, it is possible to secure the adhesion area of the support portion 140a to the base and improve the stability of the movable device 13a.

(変形例2)
図21は、変形例2の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図21に示すように、可動装置13bは、駆動梁133aと、駆動梁133bとを有している。
(Modification 2)
21: is a top view explaining an example of a structure of the movable device of the modified example 2. FIG. As shown in FIG. 21, the movable device 13b has a drive beam 133a and a drive beam 133b.

駆動梁133a及び133bは、それぞれE軸と交差する方向を長手とする複数の圧電駆動部が折り返し部で接続された蛇行梁(ミアンダ構造)を含み、可動部120に隣接する圧電駆動部134a及び134bは、E軸と交差する方向の一端側で可動部120に接続され、またE軸と交差する方向の他端側に直線部を含む切欠き形状20a及び20bが形成されている。 The drive beams 133a and 133b include a meandering beam (meander structure) in which a plurality of piezoelectric drive portions each having a length in a direction intersecting with the E axis are connected at a folded portion, and the piezoelectric drive portions 134a and 134a adjacent to the movable portion 120 are provided. The portion 134b is connected to the movable portion 120 at one end side in the direction intersecting with the E axis, and cutout shapes 20a and 20b including a straight portion are formed at the other end side in the direction intersecting with the E axis.

ここで、図22は、図17でも説明したように、可動装置13の可動部120が駆動梁130bの屈曲変形に応じて回動する様子を説明する図である。可動部120が回動する際に、可動部120に隣接する圧電駆動部132aで可動部120に接続している部分は、可動部120とともに動くが、可動部120に接続していない部分は可動部120から離れて動く場合がある。この場合、圧電駆動部132aで可動部120に接続する一端側とは反対側にある他端部21が、可動部120に対して離れる距離が最も長くなる。そして、可動部120から離れることで、可動部120の反射面14の反射光の光路内に他端部21の一部が入り、反射光を遮る場合がある。 Here, FIG. 22 is a diagram for explaining the manner in which the movable portion 120 of the movable device 13 rotates in accordance with the bending deformation of the drive beam 130b, as described with reference to FIG. When the movable portion 120 rotates, the portion of the piezoelectric drive portion 132a adjacent to the movable portion 120 that is connected to the movable portion 120 moves together with the movable portion 120, but the portion that is not connected to the movable portion 120 moves. It may move away from section 120. In this case, the other end portion 21, which is on the opposite side of the one end side where the piezoelectric drive portion 132a is connected to the movable portion 120, has the longest distance from the movable portion 120. When the movable portion 120 is separated from the movable portion 120, a part of the other end portion 21 may enter the optical path of the reflected light on the reflecting surface 14 of the movable portion 120 and block the reflected light.

本変形例では、この他端部21の部分に切欠き形状20a及び20bを形成することで、他端部21が反射面14の反射光を遮ることを抑制している。これにより、可動部120の光の走査角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。なお、図21では切欠き形状20a及び20bは直線部を含む例を示したが、曲面部を含む切欠き形状であってもよい。 In this modification, the other end 21 is formed with the cutout shapes 20a and 20b to prevent the other end 21 from blocking the light reflected by the reflecting surface 14. Accordingly, it is possible to suppress the limitation of the scanning angle of the light of the movable section 120 and obtain a large scanning angle. In addition, although the cutout shapes 20a and 20b include the linear portions in FIG. 21, the cutout shapes may include the curved portions.

(変形例3)
図23は、変形例3の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図23に示すように、可動装置13cは、駆動梁135aと、駆動梁135bとを有している。
(Modification 3)
FIG. 23 is a plan view illustrating an example of the configuration of the movable device of Modification 3. As shown in FIG. 23, the movable device 13c has a drive beam 135a and a drive beam 135b.

変形例2で説明したように、可動部120に隣接する圧電駆動部の他端部21の一部が可動部120の反射面14の反射光の光路内に入り、反射光を遮る場合がある。 As described in Modification 2, a part of the other end 21 of the piezoelectric drive unit adjacent to the movable unit 120 may enter the optical path of the reflected light of the reflective surface 14 of the movable unit 120 and block the reflected light. ..

そこで、本変形例では、駆動梁135a及び135bは、それぞれE軸と交差する方向を長手とする複数の圧電駆動部が折り返し部で接続された蛇行梁を含み、可動部120に隣接する圧電駆動部136aと可動部120との間隔21aは、隣接する圧電駆動部間の間隔22aより大きく、また可動部120に隣接する圧電駆動部136bと可動部120との間隔21bは、隣接する圧電駆動部間の間隔22bより大きくしている。これにより、可動部120に隣接する圧電駆動部の他端部21の一部が可動部120の反射面14の反射光を遮ることを抑制している。そして、可動部120の光の走査角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。なお、隣接する圧電駆動部間の間隔22a及び22bは、「梁部間の間隔」の一例である。 Therefore, in the present modification, the drive beams 135a and 135b include a meandering beam in which a plurality of piezoelectric drive portions each having a length in a direction intersecting with the E axis are connected by a folded portion, and the piezoelectric drive portions adjacent to the movable portion 120 are provided. The distance 21a between the movable portion 120 and the portion 136a is larger than the distance 22a between the adjacent piezoelectric driving portions, and the distance 21b between the piezoelectric driving portion 136b and the movable portion 120 adjacent to the movable portion 120 is adjacent to the piezoelectric driving portion. It is made larger than the interval 22b between them. As a result, a part of the other end portion 21 of the piezoelectric drive unit adjacent to the movable unit 120 is suppressed from blocking the reflected light of the reflective surface 14 of the movable unit 120. Then, it is possible to suppress the limitation of the scanning angle of the light of the movable portion 120 and obtain a large scanning angle. The intervals 22a and 22b between the adjacent piezoelectric drive units are examples of the "interval between the beam portions".

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態の可動装置を、図24を参照して説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の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. The description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.

図24は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図24に示すように、可動装置13dは、支持部140dと、可動部120dとを有している。 FIG. 24 is a plan view illustrating an example of the configuration of the movable device according to this embodiment. As shown in FIG. 24, the movable device 13d has a support portion 140d and a movable portion 120d.

支持部140dは、可動部120が回動していない状態での反射面14に沿った平面内で、E軸に交差する方向における可動部120dの両側に、光通過部16d及び17dを含んでいる。光通過部16d及び17dは、光通過部16d及び17dのE軸に沿った方向の幅が、可動部120dのE軸に沿った方向の幅より広くなるように形成されている。 The support portion 140d includes light passing portions 16d and 17d on both sides of the movable portion 120d in the direction intersecting the E axis within a plane along the reflecting surface 14 when the movable portion 120 is not rotated. There is. The light passage portions 16d and 17d are formed such that the width of the light passage portions 16d and 17d in the direction along the E axis is larger than the width of the movable portion 120d in the direction along the E axis.

また、可動部120dのE軸に沿った外周面120paと、支持部140dのE軸に沿った外周面140paは、段差がなく平行(フラット)な状態に形成されている。換言すると、外周面120paと外周面140paは、同一平面内に配置される状態で形成されている。 Further, the outer peripheral surface 120pa of the movable portion 120d along the E axis and the outer peripheral surface 140pa of the supporting portion 140d along the E axis are formed in a parallel (flat) state without a step. In other words, the outer peripheral surface 120pa and the outer peripheral surface 140pa are formed so as to be arranged in the same plane.

同様に、可動部120dのE軸に沿った外周面120pbと、支持部140dのE軸に沿った外周面140pbは、段差がなく平行な状態に形成されている。換言すると、外周面120paと外周面140paは、同一平面内に配置される状態で形成されている。但し、この「段差がなく平行な状態」は、段差が完全にない状態を意味するのではなく、一般に加工誤差と認められる程度の段差は許容されるものである。 Similarly, the outer peripheral surface 120pb of the movable portion 120d along the E axis and the outer peripheral surface 140pb of the supporting portion 140d along the E axis are formed in a parallel state without a step. In other words, the outer peripheral surface 120pa and the outer peripheral surface 140pa are formed so as to be arranged in the same plane. However, this “state without steps and parallel state” does not mean a state in which there are no steps, but steps that are generally recognized as processing errors are allowed.

なお、外周面120paは、「第1の可動部外周面」の一例であり、外周面140paは、「第1の支持部外周面」の一例である。また、外周面120pbは、「第2の可動部外周面」の一例であり、外周面140pbは、「第2の支持部外周面」の一例である。 The outer peripheral surface 120pa is an example of the “first movable portion outer peripheral surface”, and the outer peripheral surface 140pa is an example of the “first support portion outer peripheral surface”. The outer peripheral surface 120pb is an example of the “second movable portion outer peripheral surface”, and the outer peripheral surface 140pb is an example of the “second support portion outer peripheral surface”.

このように構成することで、可動部120dの±Y側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部120dの振れ角が大きくなっても、反射面14の反射光が遮られることはない。これにより、可動部120dの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。 With this configuration, since members such as a support portion do not exist on the ±Y side of the movable portion 120d, the reflected light of the reflecting surface 14 is not blocked even if the deflection angle of the movable portion 120d becomes large. Absent. Thereby, the scanning angle of the light of the movable part 120d is not limited, and a large scanning angle can be obtained.

また、段差がなく平行な状態は、エッチング等の加工法において加工しやすい状態であるため、加工効率を上げ、可動装置13dの生産性を向上させることができる。 Further, since the parallel state without steps is a state in which it is easy to process by a processing method such as etching, the processing efficiency can be increased and the productivity of the movable device 13d can be improved.

さらに、E軸と交差する方向(Y方向)において、可動部120dと支持部140を同じサイズにできるため、可動装置13dのサイズを小さくでき、或いは反射面14のサイズを大きくすることができる。 Furthermore, since the movable part 120d and the support part 140 can be made the same size in the direction intersecting the E axis (Y direction), the size of the movable device 13d can be reduced, or the size of the reflecting surface 14 can be increased.

可動装置13dのサイズを小さくすることで、可動装置13dの配置の自由度を高めることができる。また、可動装置13dを構成する材料を減らせるため、可動装置13dのコストを低減することができ、さらに1枚のウエハ基板から製造可能な可動装置13dの数を増やすことができるため、生産性を向上させることができる。 By reducing the size of the movable device 13d, the degree of freedom in arranging the movable device 13d can be increased. In addition, since the material forming the movable device 13d can be reduced, the cost of the movable device 13d can be reduced, and the number of movable devices 13d that can be manufactured from one wafer substrate can be increased. Can be improved.

一方、反射面14のサイズを大きくすることで、可動装置13dの振動等によって、入射光が反射面14から外れること等を抑制することができる。 On the other hand, by increasing the size of the reflecting surface 14, it is possible to prevent the incident light from deviating from the reflecting surface 14 due to the vibration of the movable device 13d or the like.

なお、上述した以外の効果は、第1の実施形態で説明したものと同様である。 The effects other than those described above are the same as those described in the first embodiment.

[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態の可動装置の構成を、図25及び図26を参照して説明する。図25は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。また、図26は、図25のQ−Q'断面図である。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the movable device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. 25 is a plan view illustrating an example of the configuration of the movable device according to this embodiment. 26 is a cross-sectional view taken along the line QQ' of FIG.

可動装置13eは、可動部120eと、可動部120eをX軸に平行なE軸周りに駆動させる駆動梁110a、110bと、を有している。また、可動部120eの面上であって反射面14e以外の領域と、駆動梁110a、110bの面上には、電極接続部150を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部127が設けられている。ここで、駆動梁110a、110bは「1対の駆動梁」の一例である。 The movable device 13e has a movable portion 120e and drive beams 110a and 110b for driving the movable portion 120e around an E axis parallel to the X axis. In addition, on the surface of the movable portion 120e other than the reflection surface 14e and on the surfaces of the drive beams 110a and 110b, the wiring portion 127 that transmits a current or voltage signal applied via the electrode connection portion 150. Is provided. Here, the drive beams 110a and 110b are examples of “a pair of drive beams”.

可動部120eは、基体と、基体の+Z側の面上に形成された反射面14eとを有している。基体は、シリコン活性層163等から構成される。反射面14eは、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、可動部120eは、基体の−Z側の面に反射面14eの補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、シリコン支持層161および酸化シリコン層162から構成され、可動によって生じる反射面14eの歪みを抑制することができる。なお、反射面14eは円形形状である例を示したが、楕円や矩形等の他の形状であってもよい。 The movable portion 120e has a base and a reflecting surface 14e formed on the +Z side surface of the base. The base is composed of a silicon active layer 163 and the like. The reflecting surface 14e is made of a metal thin film containing aluminum, gold, silver or the like. Further, the movable portion 120e may have a rib for reinforcing the reflection surface 14e formed on the −Z side surface of the base body. The rib is composed of the silicon support layer 161 and the silicon oxide layer 162, and can suppress the distortion of the reflecting surface 14e caused by the movement. Although the reflecting surface 14e has been described as an example having a circular shape, it may have another shape such as an ellipse or a rectangle.

駆動梁110a、110bは、可動部120eに一端が接続され、E軸方向にそれぞれ延びて可動部120eを回動可能に支持する2つのトーションバー111a、111bと、+X側の一端がトーションバー111aに接続され、他端が支持部140の内周部に接続される圧電駆動部112a及び113aと、−X側の一端がトーションバー111bに接続され、他端が支持部140の内周部に接続される圧電駆動部112b及び113bとから構成される。 One end of each of the drive beams 110a and 110b is connected to the movable portion 120e, and each of the torsion bars 111a and 111b extends in the E-axis direction and rotatably supports the movable portion 120e, and one end on the +X side is the torsion bar 111a. To the torsion bar 111b and one end on the -X side is connected to the torsion bar 111b, and the other end is connected to the inner peripheral part of the support part 140. It is composed of piezoelectric drive units 112b and 113b connected to each other.

トーションバー111a、111bはシリコン活性層163等から構成される。また、圧電駆動部112a、113a、112b、及び113bは、弾性部であるシリコン活性層163の+Z側の面上に下部電極201、圧電部202、上部電極203の順に形成されて構成される。 The torsion bars 111a and 111b are composed of a silicon active layer 163 and the like. The piezoelectric driving units 112a, 113a, 112b, and 113b are formed by sequentially forming the lower electrode 201, the piezoelectric unit 202, and the upper electrode 203 on the +Z side surface of the silicon active layer 163 that is the elastic unit.

上部電極203および下部電極201は、金または白金等から構成される。圧電部202は、圧電材料であるPZT等から構成される。 The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of gold, platinum or the like. The piezoelectric section 202 is made of PZT or the like, which is a piezoelectric material.

なお、本実施形態では、圧電部202が弾性部であるシリコン活性層163の一面(+Z側の面)のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面(例えば−Z側の面)に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。 Note that, in the present embodiment, the case where the piezoelectric portion 202 is formed only on one surface (the surface on the +Z side) of the silicon active layer 163 that is the elastic portion has been described as an example, but the other surface of the elastic portion (for example, -Z). It may be provided on one surface and the other surface of the elastic portion.

また、可動部120eをE軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は本実施形態の形状に限定されない。トーションバー111a、111bや圧電駆動部112a、113a、112b、及び113bが曲率を有した形状を有していてもよい。 Further, the shape of each component is not limited to the shape of this embodiment as long as the movable portion 120e can be driven around the E axis. The torsion bars 111a and 111b and the piezoelectric driving units 112a, 113a, 112b, and 113b may have a curved shape.

配線部127は、正の電圧信号を伝達する正電圧配線部127aと、GNDに接続されるGND配線部127bと、負の電圧信号を伝達する負電圧配線部127cとを有している。正電圧配線部127aは正電極接続部150aに接続され、GND配線部127bはGND接続部150bに接続され、負電圧配線部127cは負電極接続部150cにそれぞれ接続されている。 The wiring portion 127 has a positive voltage wiring portion 127a for transmitting a positive voltage signal, a GND wiring portion 127b connected to GND, and a negative voltage wiring portion 127c for transmitting a negative voltage signal. The positive voltage wiring portion 127a is connected to the positive electrode connecting portion 150a, the GND wiring portion 127b is connected to the GND connecting portion 150b, and the negative voltage wiring portion 127c is connected to the negative electrode connecting portion 150c.

より詳しくは、GND配線部127bは、圧電駆動部112a、113a、112b、及び113bの各上部電極203に接続されている。また、正電圧配線部127aは、圧電駆動部112a及び112bの下部電極201に接続され、これらに正の電圧信号を伝達して正の駆動電圧を印加させることができる。 More specifically, the GND wiring part 127b is connected to the respective upper electrodes 203 of the piezoelectric driving parts 112a, 113a, 112b, and 113b. Further, the positive voltage wiring part 127a is connected to the lower electrodes 201 of the piezoelectric driving parts 112a and 112b, and a positive voltage signal can be transmitted to these to apply a positive driving voltage.

一方、負電圧配線部127cは、圧電駆動部113a及び113bの下部電極201に接続され、これらに負の電圧信号を伝達して負の駆動電圧を印加させることができる。 On the other hand, the negative voltage wiring part 127c is connected to the lower electrodes 201 of the piezoelectric driving parts 113a and 113b, and a negative voltage signal can be transmitted to these to apply a negative driving voltage.

このようにして、配線部127は、電極接続部150を介して印加される電圧信号を圧電駆動部112a、113a、112b、及び113bに伝達し、駆動電圧を印加することができる。なお、配線部127は、電圧信号に代えて、電流信号を伝達してもよい。 In this way, the wiring unit 127 can transmit the voltage signal applied via the electrode connection unit 150 to the piezoelectric driving units 112a, 113a, 112b, and 113b, and apply the driving voltage. The wiring unit 127 may transmit a current signal instead of the voltage signal.

駆動電圧の印加による圧電駆動部の動作等は、既に説明した駆動梁130a、130bと同様である。 The operation and the like of the piezoelectric drive unit by applying the drive voltage are the same as those of the drive beams 130a and 130b described above.

本実施形態では、支持部140には、可動部120eが回動していない状態での反射面14eに沿った平面内で、E軸に交差する方向(図25の±Y方向)における可動部120eの両側に、それぞれ光通過部16及び17が設けられている。可動部120eの±Y側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部120eの振れ角が大きくなっても、反射面14eの反射光が遮られることはない。これにより、可動部120eの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。 In the present embodiment, in the support portion 140, the movable portion in the direction intersecting the E axis (±Y direction in FIG. 25) in the plane along the reflecting surface 14e when the movable portion 120e is not rotated. Light passing portions 16 and 17 are provided on both sides of 120e, respectively. Since no member such as a support portion exists on the ±Y side of the movable portion 120e, the reflected light of the reflecting surface 14e is not blocked even if the deflection angle of the movable portion 120e becomes large. Thereby, the scanning angle of the light of the movable part 120e is not limited, and a large scanning angle can be obtained.

また、光通過部16及び17、電極接続部150、及び配線部127による各効果は、第1の実施形態で説明したものと同様である。 Further, the respective effects of the light passing parts 16 and 17, the electrode connecting part 150, and the wiring part 127 are the same as those described in the first embodiment.

[第4の実施形態]
<第4の実施形態の可動装置の構成>
次に、第4の実施形態の可動装置を、図27〜図32を参照して説明する。先ず、図27は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する斜視図である。
[Fourth Embodiment]
<Structure of Movable Device of Fourth Embodiment>
Next, the movable device of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 27 to 32. First, FIG. 27 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the movable device according to the present embodiment.

図27に示すように、可動装置13fは、台座部70を有し、台座部70の+Z側の面に第3の実施形態の可動装置13eが固定され、構成されている。但し、台座部70の+Z側の面には、上述の実施形態で説明した可動装置13、13a、13b、13c、及び13dが固定され、可動装置13fが構成されてもよい。以降では、可動装置13fが構成の一部として可動装置13eを備えるものとして説明する。なお、台座部70に固定された可動装置13eは、「光偏向素子」の一例である。 As shown in FIG. 27, the movable device 13f has a pedestal portion 70, and the movable device 13e of the third embodiment is fixed to the +Z side surface of the pedestal portion 70. However, the movable device 13f may be configured by fixing the movable devices 13, 13a, 13b, 13c, and 13d described in the above embodiment to the +Z side surface of the pedestal portion 70. Hereinafter, the movable device 13f will be described as including the movable device 13e as a part of the configuration. The movable device 13e fixed to the pedestal portion 70 is an example of the “light deflection element”.

図28は台座部の構成の一例を説明する斜視図である。図28に示すように、台座部70は、側壁部材71a及び71bと、底部部材72とを有している。ここで、台座部70は、「台座」の一例である。 FIG. 28 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the pedestal portion. As shown in FIG. 28, the pedestal portion 70 has side wall members 71 a and 71 b and a bottom member 72. Here, the pedestal portion 70 is an example of a “pedestal”.

側壁部材71aは、Z軸に直交する断面がコの字型の形状の部材であり、コの字の開放側が+X方向を向くようにして、板状の部材である底部部材72の+Z側の面に接着等で固定されている。側壁部材71bも同様に、Z軸に直交する断面がコの字の形状の部材であり、コの字の開放側が−X方向を向くようにして底部部材72の+Z側の面に接着等で固定されている。 The side wall member 71a is a member having a U-shaped cross section orthogonal to the Z axis, and the open side of the U-shape faces the +X direction so that the +Z side of the bottom member 72, which is a plate-shaped member, is provided. It is fixed to the surface by adhesion or the like. Similarly, the side wall member 71b is also a member having a U-shaped cross section orthogonal to the Z-axis, and is bonded to the +Z-side surface of the bottom member 72 so that the open side of the U-shaped faces the −X direction. It is fixed.

但し、側壁部材71a及び71bと、底部部材72とは一体化された部材であってもよい。金属系の材料を用いる場合は、鋳造、切削加工、金属射出成形等により、このような部材を製作することができる。また、樹脂系の材料を用いる場合は、射出成形や3Dプリンタ等により、このような部材を製作することができる。 However, the side wall members 71a and 71b and the bottom member 72 may be integrated members. When a metal material is used, such a member can be manufactured by casting, cutting, metal injection molding, or the like. When a resin-based material is used, such a member can be manufactured by injection molding, a 3D printer, or the like.

側壁部材71a及び71は、+Z側の面で可動装置13eの支持部140を固定することができる。ここで、側壁部材71a及び71bの+Z側の面は、「一方の端面」の一例であり、側壁部材71a及び71の−Z側の面は、「他方の端面」の一例である。 The side wall members 71a and 71 can fix the support portion 140 of the movable device 13e on the +Z side surface. Here, the +Z side surfaces of the side wall members 71a and 71b are an example of “one end surface”, and the −Z side surfaces of the side wall members 71a and 71 are an example of “the other end surface”.

側壁部材71aと側壁部材71bとはX方向に間隔を空けて配置され、これにより、台座部70の−Y側には光通過部73が形成され、台座部70の+Y側には光通過部74が形成されている。光通過部73及び74は、それぞれ側壁部材71a及び71bからなる側壁部材の一部を開放する光通過部の一例である。 The side wall member 71a and the side wall member 71b are arranged with a space in the X direction, whereby a light passage portion 73 is formed on the −Y side of the pedestal portion 70, and a light passage portion on the +Y side of the pedestal portion 70. 74 are formed. The light passage portions 73 and 74 are an example of a light passage portion that opens a part of the side wall members including the side wall members 71a and 71b, respectively.

ここで、図29は、可動部120eが回動(駆動)した場合の様子の一例を説明する図である。図29において、可動装置13eは、側壁部材71a及び71bの+Z側の面に固定されている。可動装置13eの可動部120eはE軸周りに回動し、反射面14eに太い実線の矢印81で示す方向に入射する光は、反射面14eにより太い破線の矢印82で示す方向に反射されている。 Here, FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a state in which the movable portion 120e rotates (drives). In FIG. 29, the movable device 13e is fixed to the +Z side surfaces of the side wall members 71a and 71b. The movable portion 120e of the movable device 13e rotates around the E axis, and the light incident on the reflecting surface 14e in the direction indicated by the thick solid arrow 81 is reflected by the reflecting surface 14e in the direction indicated by the thick broken arrow 82. There is.

台座部70の±Y側に光通過部73及び74が形成されることで、図29に示すように、可動部120eの±Y側に反射面14eの反射光を遮る部材が存在しない状態になる。これにより、反射面14eの反射光を通過させる空間が確保されている。また、側壁部材71a及び71bの+Z側の面に支持部140を固定したことで、可動部120eの−Z側にも、所定の角度範囲で反射面14eの反射光を通過させる空間が確保されている。 By forming the light passage portions 73 and 74 on the ±Y side of the pedestal portion 70, as shown in FIG. 29, there is no member that blocks the reflected light of the reflecting surface 14e on the ±Y side of the movable portion 120e. Become. As a result, a space for passing the light reflected by the reflecting surface 14e is secured. Further, by fixing the supporting portion 140 to the +Z side surfaces of the side wall members 71a and 71b, a space for allowing the reflected light of the reflecting surface 14e to pass through within a predetermined angle range is secured on the −Z side of the movable portion 120e. ing.

このように、光通過部73及び74は、可動部120eが大きく回動した場合でも反射面14eの反射光を通過させることができる。なお、反射面14eの反射光を通過させるために、光通過部73及び74のX方向の幅は、反射面14eのX方向の幅より広くすることが好適である。 In this way, the light passing portions 73 and 74 can pass the reflected light of the reflecting surface 14e even when the movable portion 120e is largely rotated. In addition, in order to pass the reflected light of the reflecting surface 14e, it is preferable that the widths of the light passing portions 73 and 74 in the X direction be wider than the width of the reflecting surface 14e in the X direction.

また、本実施形態では、側壁部材71a及び71bとして、コの字型の形状の部材を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。光通過部73及び74を形成できるのであれば、側壁部材71a及び71bの少なくとも1つに平板状部材等を用いてもよい。 Further, in the present embodiment, the example in which the U-shaped members are used as the side wall members 71a and 71b has been shown, but the present invention is not limited to this. A flat plate member or the like may be used for at least one of the side wall members 71a and 71b as long as the light passage portions 73 and 74 can be formed.

<第4の実施形態の可動装置の製造方法>
次に、可動装置13fの製造方法について、図30及び図31を参照して説明する。
<The manufacturing method of the movable device of 4th Embodiment>
Next, a method of manufacturing the movable device 13f will be described with reference to FIGS. 30 and 31.

図30は、可動装置13fの製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図31は、可動装置13fの製造方法の一例を説明する斜視図であり、(a)は接着剤塗布工程を説明する図、(b)は位置決め部材設置工程を説明する図、(c)は可動装置13eの台座部への固定工程を説明する図、(d)は製造工程終了後の可動装置を説明する図である。なお、図30及び図31の説明では、台座部70は既に組み立てられ、また、台座部70に固定される可動装置13eは、上述したように、SOI基板のエッチング処理等で既に加工されているものとする。 FIG. 30 is a flowchart showing an example of a method of manufacturing the movable device 13f. 31A and 31B are perspective views illustrating an example of a method of manufacturing the movable device 13f, FIG. 31A illustrates an adhesive application step, FIG. 31B illustrates a positioning member installation step, and FIG. FIG. 8A is a diagram illustrating a step of fixing the movable device 13e to the pedestal portion, and FIG. 8D is a diagram illustrating the movable device after the manufacturing process is completed. In the description of FIGS. 30 and 31, the pedestal portion 70 is already assembled, and the movable device 13e fixed to the pedestal portion 70 is already processed by the etching process of the SOI substrate or the like as described above. I shall.

図30において、先ず、ステップS301において、台座部70(側壁部材71a及び71b)の+Z側の面に接着剤75が塗布される(図31(a)参照)。接着剤75として、銀ペーストなどの導電性金属ペーストやエポキシ樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等の熱硬化性の接着剤を用いることができる。なお、シリコーンとは、二酸化ケイ素を還元してシリコンにした後、有機化合物を結合させた化合物であり、特性として有機と無機を併せ持っている。 In FIG. 30, first, in step S301, the adhesive 75 is applied to the +Z side surface of the pedestal portion 70 (side wall members 71a and 71b) (see FIG. 31(a)). As the adhesive 75, a conductive metal paste such as a silver paste or a thermosetting adhesive such as an epoxy resin adhesive or a silicone resin adhesive can be used. Silicone is a compound obtained by reducing silicon dioxide to silicon, and then binding an organic compound, and has both organic and inorganic characteristics.

続いて、ステップS303において、台座部70の±X側及び±Y側の面のうち、少なくとも3つの面に接触するように位置決め部材76が設置される。この場合、図31(b)に示すように、各位置決め部材76のZ方向の面の一部を台座部70の側壁部材71a及び71bの面に接触させ、Z方向の他の部分は、後の工程で可動装置13eの支持部140の外周面を突き当てられるように、台座部70の側壁部材71a及び71bの面に接触させない状態にしておく必要がある。位置決め部材76のZ方向の高さを調整するために、Z方向の高さを規定したブロック部材等を用意し、ブロック部材等の上に位置決め部材76を設置するようにしてもよい。 Subsequently, in step S303, the positioning member 76 is installed so as to come into contact with at least three of the ±X side surfaces and the ±Y side surfaces of the pedestal portion 70. In this case, as shown in FIG. 31B, a part of the surface of each positioning member 76 in the Z direction is brought into contact with the surfaces of the side wall members 71a and 71b of the pedestal part 70, and the other parts of the Z direction are rearward. It is necessary to keep the surfaces of the side wall members 71a and 71b of the pedestal portion 70 out of contact so that the outer peripheral surface of the support portion 140 of the movable device 13e can be abutted in the step of. In order to adjust the height of the positioning member 76 in the Z direction, a block member or the like whose height in the Z direction is defined may be prepared, and the positioning member 76 may be installed on the block member or the like.

図30に戻り、説明を続ける。 Returning to FIG. 30, the description will be continued.

ステップS305において、可動装置13eの支持部140の外周面を位置決め部材76の面に突き当てながら、支持部140を台座部70の+Z側の面に載置する(図31(c)参照)。これにより、可動装置13fは仮配置の状態となる。 In step S305, the support portion 140 is placed on the +Z side surface of the pedestal portion 70 while abutting the outer peripheral surface of the support portion 140 of the movable device 13e against the surface of the positioning member 76 (see FIG. 31C). As a result, the movable device 13f is in a temporary arrangement state.

続いて、ステップS307において、位置決め部材76が取り除かれる。 Then, in step S307, the positioning member 76 is removed.

続いて、ステップS309において、仮配置の状態の可動装置13fを熱処理炉内に設置し、加熱する。これにより、可動装置13eの支持部140が台座部70の+Z側の面に接着され、固定される。 Subsequently, in step S309, the movable device 13f in the temporarily arranged state is installed in the heat treatment furnace and heated. As a result, the support portion 140 of the movable device 13e is bonded and fixed to the +Z side surface of the pedestal portion 70.

続いて、ステップS311において、可動装置13fが熱処理炉から取り出される。 Subsequently, in step S311, the movable device 13f is taken out of the heat treatment furnace.

このようにして、可動装置13fを製造することができる。 In this way, the movable device 13f can be manufactured.

<第4の実施形態の可動装置の効果>
以上説明したように、本実施形態では、台座部70の±Y側に光通過部73及び74を設けることで、可動部120eの±Y側、及び−Z側の所定の角度範囲で、反射面14eの反射光を遮る部材が存在しない状態にする。これにより、可動部120eの振れ角が大きくなっても、反射面14の反射光が遮られることはないため、可動部120eの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。例えば図29の−Y方向から+Y方向までを、反射面14eによる光の走査角度が180度の角度範囲とした場合、本実施形態では、180度以上の走査角度を実現することが可能となる。
<Effect of Mobile Device of Fourth Embodiment>
As described above, in the present embodiment, by providing the light passage portions 73 and 74 on the ±Y side of the pedestal portion 70, the light is reflected within a predetermined angle range of the ±Y side and the −Z side of the movable portion 120e. There is no member that blocks the reflected light from the surface 14e. As a result, even if the deflection angle of the movable portion 120e becomes large, the reflected light of the reflecting surface 14 is not blocked, so that the scanning angle of the light of the movable portion 120e is not limited and a large scanning angle can be obtained. .. For example, in the case where the light scanning angle by the reflecting surface 14e is set to an angle range of 180 degrees from the −Y direction to the +Y direction in FIG. 29, in the present embodiment, a scanning angle of 180 degrees or more can be realized. ..

一方、可動装置13fの製造時や使用時において、可動装置13fの周囲の温度変化により、可動装置13fに含まれる可動装置13eがX方向に膨張、又は収縮する場合がある。また、台座部70の底部部材72も周囲の温度変化により、X方向に膨張、又は収縮する場合がある。この場合に、可動装置13eと、底部部材72との間で膨張率、又は収縮率に違いがあると、両者を接着する箇所で応力が発生し、可動部120eが所望の回動をできなくなる場合がある。 On the other hand, when the movable device 13f is manufactured or used, the movable device 13e included in the movable device 13f may expand or contract in the X direction due to a temperature change around the movable device 13f. In addition, the bottom member 72 of the pedestal portion 70 may expand or contract in the X direction depending on the ambient temperature change. In this case, if there is a difference in the expansion rate or the contraction rate between the movable device 13e and the bottom member 72, stress is generated at the place where the two are bonded, and the movable part 120e cannot rotate as desired. There are cases.

これに対し、本実施形態では、可動装置13eの支持部140、可動部120e、及び駆動梁110a、110bの構成材料と同じ材料、或いは熱膨張係数が近い材料で、底部部材72を構成している。これにより、可動装置13fの周囲の温度変化による支持部140、可動部120e、及び駆動梁110a、110bと底部部材72との間のX方向への膨張率、又は収縮率の違いを低減し、可動部120eに所望の回動をさせることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the bottom member 72 is made of the same material as that of the support portion 140 of the movable device 13e, the movable portion 120e, and the drive beams 110a and 110b, or a material having a similar thermal expansion coefficient. There is. Thereby, the difference in the expansion rate or the contraction rate in the X direction between the support member 140, the movable portion 120e, and the drive beams 110a and 110b and the bottom member 72 due to the temperature change around the movable device 13f is reduced, The movable part 120e can be rotated as desired.

具体的には、可動装置13eの支持部140、可動部120e、及び駆動梁110a、110bは、上述したようにSiを材料として構成されているため、底部部材72は同じSiか、或いは熱膨張係数がSiに近いテンパックスガラスを材料として構成されると好適である。 Specifically, since the support portion 140, the movable portion 120e, and the drive beams 110a and 110b of the movable device 13e are made of Si as described above, the bottom member 72 has the same Si or thermal expansion. It is preferable to use Tempax glass having a coefficient close to Si as a material.

また、台座部70全体を熱膨張係数の小さな材料で構成してもよい。具体的には、293K(ケルビン)〜2473Kの温度範囲での線熱膨張係数が0.0〜5.0(10−6/K)の材料等が好適である。側壁部材71a及び71bと、底部部材72とを一体的に形成する場合は、シリコンやテンパックスガラス等を切削加工して、側壁部材71a及び71bと、底部部材72とを一体化した部材を製作してもよい。また、熱膨張係数の低い金属(インバー等)を鋳造加工や切削加工して、側壁部材71a及び71bと、底部部材72とを一体化した部材を製作してもよい。 Alternatively, the entire pedestal portion 70 may be made of a material having a small thermal expansion coefficient. Specifically, a material having a linear thermal expansion coefficient of 0.0 to 5.0 (10 −6 /K) in a temperature range of 293 K (Kelvin) to 2473 K is suitable. When the side wall members 71a and 71b are integrally formed with the bottom member 72, silicon or Tempax glass or the like is cut to manufacture a member in which the side wall members 71a and 71b and the bottom member 72 are integrated. You may. Further, a member having the side wall members 71a and 71b and the bottom member 72 integrated may be manufactured by casting or cutting a metal having a low coefficient of thermal expansion (Invar or the like).

<変形例>
ここで、図32は、第4の実施形態の可動装置の変形例の一例を説明する図である。
<Modification>
Here, FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a modification of the movable device according to the fourth embodiment.

可動装置13gでは、光通過部74を形成する側壁部材71aの面に、傾斜面74gが形成されている。また、傾斜面74gは、E軸から離れるにつれ、光通過部74のX軸方向における幅が広くなるように形成されている。 In the movable device 13g, the inclined surface 74g is formed on the surface of the side wall member 71a forming the light passage portion 74. Further, the inclined surface 74g is formed such that the width in the X-axis direction of the light passage portion 74 becomes wider as the distance from the E-axis increases.

同様に、光通過部74を形成する側壁部材71b、光通過部73を形成する側壁部材71aの面、及び光通過部73を形成する側壁部材71bの面にも、それぞれ傾斜面が設けられている。 Similarly, the side wall member 71b forming the light passing portion 74, the surface of the side wall member 71a forming the light passing portion 73, and the surface of the side wall member 71b forming the light passing portion 73 are also provided with inclined surfaces, respectively. There is.

この構成により、反射面14eによる反射光が±X方向に広がる光が台座部に遮られることを抑制できるため、広がり角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。 With this configuration, it is possible to prevent light reflected by the reflecting surface 14e that spreads in the ±X directions from being blocked by the pedestal portion, and thus it is possible to suppress restrictions on the spread angle and obtain a large scanning angle.

更に、第1〜3の実施形態で説明した光通過部16及び17をガラスや透明樹脂材料などの透光性を持つ光学材料で接続、あるいは充填することにより、反射面14eの反射光を遮ることなく大きな走査角度を得ることができる。第1〜3の実施形態において、光通過部16及び17を設けることで生じる可動装置の剛性の低下を抑制し、光通過部16及び17により分離された対向する支持部140間距離などの位置関係の変化を防止することができる。このことにより、パッケージ部材に可動装置を接着するパッケージング工程において、可動装置の取り扱いを簡単にできる。 Further, the light passing portions 16 and 17 described in the first to third embodiments are connected or filled with a light-transmitting optical material such as glass or a transparent resin material to block the reflected light from the reflecting surface 14e. It is possible to obtain a large scanning angle. In the first to third embodiments, a decrease in rigidity of the movable device caused by providing the light passing portions 16 and 17 is suppressed, and positions such as a distance between the opposing support portions 140 separated by the light passing portions 16 and 17 are suppressed. It is possible to prevent changes in relationships. This makes it possible to easily handle the movable device in the packaging step of adhering the movable device to the package member.

更に、第4の実施形態で説明した光通過部73及び74をガラスや透明樹脂材料などの透光性を持つ光学材料で接続、あるいは充填することにより、反射面14eの反射光を遮ることなく大きな走査角度を得ることができる。光通過部73及び74を設けることで生じる可動装置の剛性の低下を抑制し、光通過部73及び74により分離された対向する側壁部材71aと側壁部材71b間の距離などの位置関係の変化を防止することができる。このことにより、パッケージ部材に可動装置を接着するパッケージング工程において、可動装置の取り扱いを簡単にできる。 Further, by connecting or filling the light passing portions 73 and 74 described in the fourth embodiment with a light transmitting optical material such as glass or a transparent resin material, the light reflected by the reflecting surface 14e is not blocked. A large scanning angle can be obtained. A decrease in rigidity of the movable device caused by providing the light passing portions 73 and 74 is suppressed, and a change in the positional relationship such as a distance between the side wall members 71a and 71b facing each other separated by the light passing portions 73 and 74 is suppressed. Can be prevented. This makes it possible to easily handle the movable device in the packaging step of adhering the movable device to the package member.

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、13g 可動装置
14、14e 反射面
15 被走査面
16、16a、17、17a 光通過部
20a、20b 切欠き形状
21a、21b 可動部に隣接する圧電駆動部と可動部との間隔
22a、22b 隣接する圧電駆動部間の間隔(梁部間の間隔の一例)
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
70、70g 台座部(台座の一例)
71a、71b 側壁部材
72 底部部材
73、74 光通過部
74g 傾斜面
75 接着剤
76 位置決め部材
110a、110b 駆動梁(1対の駆動梁の一例)
111a、111b トーションバー
112a、112b、113a、113b 圧電駆動部
120、120d、120e 可動部
120pa、120pb 可動部の回動軸に沿った外周面
121 シリコン活性層
122 層間絶縁膜
123、127 配線部
124 保護膜
125 BOX層
126 シリコン支持層
130a、130b 駆動梁(1対の駆動梁の一例)
134a、134b 可動部に隣接する圧電駆動部
140、140a、140d、 支持部
140pa、140pb 支持部の回動軸に沿った外周面
141 曲面部
150 電極接続部
161 シリコン支持層
162 酸化シリコン層
163 シリコン活性層
201 下部電極
202 圧電部
203 上部電極
204 層間絶縁膜
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)
650 レーザプリンタ
700 ライダ装置(距離測定装置の一例)
701 自動車(車両の一例)
702 被対象物
801 パッケージ部材
802 取付部材
803 透過部材
E軸 回動軸の一例
10 Optical Scanning System 11 Control Device 12, 12b Light Source Device 13, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g Movable Device 14, 14e Reflective Surface 15 Scanned Surface 16, 16a, 17, 17a Light Passing Portion 20a, 20b Notch shape 21a, 21b Interval between piezoelectric drive section and movable section adjacent to movable section 22a, 22b Interval between adjacent piezoelectric drive sections (an example of interval between beam sections)
25 light source device driver 26 movable device driver 30 control unit 31 drive signal output unit 50 laser head lamp 51 mirror 52 transparent plate 60 head mount display 60a front 60b temple 61 light guide plate 62 half mirror 63 wearer 70, 70g pedestal part (of pedestal) One case)
71a, 71b Side wall member 72 Bottom member 73, 74 Light passage part 74g Inclined surface 75 Adhesive 76 Positioning member 110a, 110b Drive beam (an example of a pair of drive beams)
111a, 111b Torsion bar 112a, 112b, 113a, 113b Piezoelectric drive part 120, 120d, 120e Movable part 120pa, 120pb Outer peripheral surface 121 along the rotation axis of the movable part 121 Silicon active layer 122 Interlayer insulating film 123, 127 Wiring part 124 Protective film 125 BOX layer 126 Silicon support layers 130a, 130b Driving beams (an example of a pair of driving beams)
134a, 134b Piezoelectric drive parts 140, 140a, 140d adjacent to the movable part, Support parts 140pa, 140pb Outer peripheral surface 141 along the rotation axis of the support part 141 Curved part 150 Electrode connection part 161 Silicon support layer 162 Silicon oxide layer 163 Silicon Active layer 201 Lower electrode 202 Piezoelectric unit 203 Upper electrode 204 Interlayer insulating film 400 Automobile (an example of vehicle)
500 Head-up display device (an example of an image projection device)
650 laser printer 700 lidar device (an example of distance measuring device)
701 automobile (an example of vehicle)
702 Target object 801 Package member 802 Mounting member 803 Transparent member E axis One example of rotation axis

特許3552601号公報Japanese Patent No. 3552601

Claims (8)

反射面を備える可動部と、
前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁を支持する支持部と、
前記支持部が固定される側壁部材を含む台座部と、を有し、
前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側の前記側壁部材には、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられている
可動装置。
A movable part having a reflective surface,
A pair of drive beams that rotatably support the movable portion around a predetermined rotation axis with the movable portion interposed therebetween;
A support portion that supports the pair of drive beams,
A pedestal portion including a side wall member to which the support portion is fixed,
In the plane along the reflection surface when the movable portion is not rotated, the side wall members on both sides of the movable portion in the direction intersecting the rotation axis are reflected by the reflection surface. A movable device that is provided with a light passage portion that allows light to pass therethrough.
前記光通過部は、前記回動軸に沿った方向の幅が、前記回動軸から離れるにつれて広くなる形状に形成されている
請求項1に記載の可動装置。
The movable device according to claim 1, wherein the light passage portion is formed in a shape in which a width in a direction along the rotation axis becomes wider as the distance from the rotation axis increases.
前記台座部は、前記側壁部材とは異なる材料で構成され、前記側壁部材の他方の端面で前記側壁部材を固定する底部部材を含む
請求項1、又は2に記載の可動装置。
The movable device according to claim 1 or 2, wherein the pedestal portion is made of a material different from that of the side wall member, and includes a bottom member that fixes the side wall member at the other end surface of the side wall member.
前記可動部、前記1対の駆動梁、及び前記支持部の構成材料にはシリコンが含まれ、
前記台座部は、シリコン、又はテンパックスガラスで構成され、前記側壁部材の他方の端面で前記側壁部材を固定する底部部材を含む
請求項1乃至3の何れか1項に記載の可動装置。
Silicon is included in the constituent materials of the movable portion, the pair of drive beams, and the support portion,
The movable device according to claim 1, wherein the pedestal portion is made of silicon or Tempax glass, and includes a bottom member that fixes the side wall member at the other end surface of the side wall member.
請求項1乃至4の何れか1項に記載の可動装置を有する距離測定装置。 A distance measuring device comprising the movable device according to any one of claims 1 to 4. 請求項1乃至4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 device comprising the movable device according to claim 1. 請求項5に記載の距離測定装置、及び請求項6に記載の画像投影装置の少なくとも1つを有する車両。 A vehicle having at least one of the distance measuring device according to claim 5 and the image projecting device according to claim 6. 反射面を備える可動部と、
前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁を支持する支持部と、
を有する光偏向素子が固定可能な台座であって、
前記支持部が固定される側壁部材を有し、前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側の前記側壁部材には、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられている
台座。
A movable part having a reflective surface,
A pair of drive beams that rotatably support the movable portion around a predetermined rotation axis with the movable portion interposed therebetween;
A support portion that supports the pair of drive beams,
A pedestal to which an optical deflection element having can be fixed,
A side wall member to which the support section is fixed, and on both sides of the movable section in a direction intersecting the rotation axis in a plane along the reflection surface when the movable section is not rotated. A pedestal in which the side wall member is provided with a light passage portion for transmitting the light reflected by the reflection surface.
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