JP7247553B2 - Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles - Google Patents

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本発明は、可動装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び車両に関する。 The present invention relates to mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles.

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 applying semiconductor manufacturing technology, the development of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices manufactured by microfabrication of silicon or glass is progressing.

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 provided with a reflective surface and an elastic beam are integrally formed on a wafer, and the movable part is driven (rotated) by a drive beam configured by superimposing a thin piezoelectric material on the elastic beam. Mobile devices are known that allow

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

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

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

開示の技術の一態様に係る可動装置は、反射面を備える可動部と、前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能に支持する1対の駆動梁と、前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と、を有し、前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層と、前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる4つの枠辺と、を含み、前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みをt3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、前記枠辺毎に前記固定支持層の厚みが異なる
A movable device according to an aspect of the technology disclosed herein includes a movable portion having a reflecting surface, and a pair of movable portions connected to the movable portion at one end thereof and rotatably supporting the movable portion with the movable portion sandwiched therebetween. and a fixed portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams, wherein the movable portion includes a support layer and the support layer. and a movable layer provided in the stacking direction, wherein the fixed portion surrounds the fixed support layer made of the same material as the support layer, and the movable portion and the pair of drive beams, and the fixed portions are respectively attached to the fixed support layer. and four frame sides including a support layer, wherein t1≧t2, where t1 is the thickness of the support layer, t2 is the thickness of the movable layer, and t3 is the thickness of the fixed support layer. , and t1<t3 , and the fixed support layer has a different thickness for each frame side .

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

光走査システムの一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example optical scanning system; FIG. 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。1 is a hardware configuration diagram of an example of an optical scanning system; FIG. 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。4 is a flowchart of an example of processing related to 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。1 is a schematic diagram of an example of a vehicle equipped with a head-up display device; FIG. ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of a head-up display device; FIG. 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。1 is a schematic diagram of an example of an image forming apparatus equipped with an optical writing device; FIG. 光書込装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of an optical writing device; FIG. ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example vehicle equipped with a lidar device; FIG. ライダ装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example lidar device; FIG. 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。1 is a schematic diagram illustrating an example of a packaged mobile device; FIG. 第1の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view showing an example of composition of a movable device of a 1st embodiment. 第1の実施形態の可動装置の構成の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of composition of a movable device of a 1st embodiment. 比較例の可動装置の構成を示す断面図である。It is a sectional view showing composition of a movable device of a comparative example. 可動層と支持層の厚みの比と、可動部の重心位置との関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the thickness ratio of the movable layer and the support layer and the position of the center of gravity of the movable portion. 第1の実施形態のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram of a packaged mobile device of the first embodiment; FIG. 第2の実施形態の可動装置の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a movable device of a 2nd embodiment. 比較例のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a comparative example packaged mobile device; 第2の実施形態のパッケージングされた可動装置を示す概略図である。Fig. 3 is a schematic diagram of a packaged mobile device of the second embodiment; 第2の実施形態の可動装置の変形例の構成の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of composition of a modification of a movable device of a 2nd embodiment. 第3の実施形態の可動装置の構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of composition of a mobile of a 3rd embodiment. 第4の実施形態の可動装置の構成の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of composition of a movable device of a 4th embodiment. 第5の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the movable apparatus of 5th Embodiment. 第5の実施形態の可動装置の変形例の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the modification of the movable apparatus of 5th Embodiment.

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

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

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。 A schematic diagram of an example of an optical scanning system is shown in FIG. As shown in FIG. 1, an optical scanning system 10 is a system that optically scans a surface 15 to be scanned by deflecting light emitted from a light source device 12 by a reflecting surface 14 of a movable device 13 under the control of a control device 11 . be.

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 comprises a control device 11 , a light source device 12 and a movable device 13 having a reflecting surface 14 .

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

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 directions of one axis and the directions of two axes based on the input drive signal.

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置11の制御によって、可動装置13の反射面14を所定の範囲で2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する光源装置12からの照射光をある1軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面15に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。 As a result, for example, the reflecting surface 14 of the movable device 13 is reciprocated in two axial directions within a predetermined range under the control of the control device 11 based on image information, which is an example of optical scanning information, and the light is incident on the reflecting surface 14 . An arbitrary image can be projected onto the surface 15 to be scanned by deflecting the irradiation light from the light source device 12 around a certain axis and performing optical scanning. In addition, the detail of the movable apparatus of this embodiment and the detail of control by a control apparatus are mentioned 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. 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. Among 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 achieve 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 nonvolatile 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 control signals 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, for example, an interface with an external device, network, or the like. External devices include, for example, host devices such as PCs (Personal Computers), and storage devices such as USB memories, SD cards, CDs, DVDs, HDDs, and SSDs. The network is, for example, a CAN (Controller Area Network) of an automobile, a LAN (Local Area Network), the Internet, or the like. The external I/F 24 may be configured to enable 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 driver 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 mobile device driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the mobile device 13 according to the input control signal.

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

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

制御装置11は、CPU20の命令および図2に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。 The control device 11 can implement the functional configuration described below by means of commands from 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 controller 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 the controller 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 section 30 and a drive signal output section 31 as functions.

制御部30は、例えばCPU20、FPGA23等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部31に出力する。例えば、制御部30は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部31に出力する。
駆動信号出力部31は、光源装置ドライバ25、可動装置ドライバ26等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置12または可動装置13に駆動信号を出力する。
The control unit 30 is realized by, for example, the CPU 20 and the FPGA 23 , acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into control signals, and outputs the control signals 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 through predetermined processing, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31 .
The drive signal output unit 31 is realized by the light source device driver 25, the movable device driver 26, etc., 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 driving of the light source device 12 or the movable device 13 . For example, in the light source device 12, it is a driving voltage for controlling 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 movable range for moving the reflecting surface 14 of the movable device 13 .

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 of optically scanning the surface 15 to be scanned by the optical scanning system 10 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 S<b>12 , the control section 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information and outputs the control signal to the drive signal output section 31 .

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

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

なお、上記光走査システム10では、1つの制御装置11が光源装置12および可動装置13を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。 In the optical scanning system 10, one control device 11 has a device and functions for controlling the light source device 12 and the movable device 13. The control device for the light source device and the 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。 In the optical scanning system 10, one control device 11 is provided with the functions of the control section 30 of the light source device 12 and the movable device 13 and the function of the drive signal output section 31, but these functions exist as separate entities. Alternatively, for example, a configuration in which a drive signal output device having a drive signal output section 31 is provided separately from the control device 11 having the control section 30 may be employed. In the optical scanning system 10, the movable device 13 having the reflecting surface 14 and the control device 11 may constitute an optical deflection system that deflects the light.

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

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 of an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Also, FIG. 6 is a schematic diagram of an example of the head-up display device 500 .

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

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

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

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 so that the driver 402 can visually recognize the intermediate image as a virtual image.

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

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 reciprocates 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 this movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timings 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 has been described above as an example of the image projection device, 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 that is placed on a desk or the like and projects an image onto a display screen, is mounted on a mounting member that is worn on the head of an observer, etc., and projects onto a reflective transmission screen that the mounting member has, or uses the eyeball as a screen. The same can be applied to a head-mounted display device or the like 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。 In addition, the image projection device is used not only for vehicles and mounting members, but also for mobile objects such as aircraft, ships, and mobile robots, or working robots that operate objects to be driven such as manipulators without moving from the spot. It may be mounted on a non-moving object.

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

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

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 shows an example of an image forming apparatus in which the optical writing device 600 is incorporated. Also, FIG. 8 is a schematic diagram of an example of an optical writing device.

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

図8に示すように、光書込装置600において、レーザ素子などの光源装置12からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系601を経た後、反射面14を有する可動装置13により1軸方向または2軸方向に偏向される。そして、可動装置13で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ602aと第二レンズ602b、反射ミラー部602cからなる走査光学系602を経て、被走査面15(例えば感光体ドラムや感光紙)に照射し、光書込みを行う。走査光学系602は、被走査面15にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置12および反射面14を有する可動装置13は、制御装置11の制御に基づき駆動する。 As shown in FIG. 8, in an optical writing device 600, a laser beam from a light source device 12 such as a laser element passes through an imaging optical system 601 such as a collimator lens, and then passes through a movable device 13 having a reflecting surface 14. Axially or biaxially deflected. The laser beam deflected by the movable device 13 then passes through a scanning optical system 602 consisting of a first lens 602a, a second lens 602b, and a reflecting mirror portion 602c, and passes through the surface to be scanned 15 (for example, a photosensitive drum or photosensitive paper). ) to perform optical writing. The scanning optical system 602 forms a spot-like light beam on the surface 15 to be scanned. Also, the movable device 13 having the light source device 12 and the reflecting surface 14 is driven based on 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。 Thus, the optical writing device 600 can be used as a component of an image forming apparatus having a printer function using laser light. In addition, by making the scanning optical system different so that optical scanning can be performed not only in one axial direction but also in two axial directions, a laser label device or the like that prints by deflecting a laser beam onto a thermal medium, performing optical scanning, and heating the media. can be used as a component 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 optical writing device consumes less power for driving than a rotating polygonal mirror using a polygon mirror or the like, so it contributes to power saving of the optical writing device. Advantageous. In addition, since wind noise when the movable device 13 vibrates is smaller than that of the rotating polygon mirror, it is advantageous for improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires an overwhelmingly smaller installation space than the rotary polygon mirror, and the amount of heat generated by the movable device 13 is also very small. be.

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

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

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

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

図10に示すように、光源装置12から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ703と、平面ミラー704とから構成される入射光学系を経て、反射面14を有する可動装置13で1軸もしくは2軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ705等を経て装置前方の被対象物702に照射される。光源装置12および可動装置13は、制御装置11により駆動を制御される。被対象物702で反射された反射光は、光検出器709により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ706等を経て撮像素子707により受光され、撮像素子707は検出信号を信号処理回路708に出力する。信号処理回路708は、入力された検出信号に2値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路710に出力する。 As shown in FIG. 10, the laser light emitted from the light source device 12 passes through an incident optical system composed of a collimating lens 703, which is an optical system that converts diverging light into substantially parallel light, and a plane mirror 704, and is reflected. A movable device 13 having a surface 14 is scanned in one or two axes. Then, the light is projected onto an object 702 in front of the device through a projection lens 705 or the like, which is a projection optical system. The light source device 12 and the movable device 13 are driven and controlled by the control device 11 . Reflected light reflected by the target object 702 is photodetected by a photodetector 709 . That is, the reflected light is received by an imaging element 707 via a condensing lens 706 or the like, which is an incident light detecting and receiving optical system, and the imaging element 707 outputs a detection signal to a 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 measurement 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 detects the target object based on the time difference between the timing at which the light source device 12 emits laser light and the timing at which the photodetector 709 receives the laser light, or the phase difference for each pixel of the image sensor 707 that receives the light. The presence or absence of the object 702 is recognized, and distance information to the target object 702 is calculated.

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

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

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, biometric authentication that recognizes an object by calculating object information such as shape from distance information obtained by optically scanning the hand or face, recording and referring to it, or recognizing an intruder by optically scanning the target range. The present invention can also be applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as 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、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ50について、図11 を用いて説明する。図11は、レーザヘッドランプ50の構成の一例を説明する概略図である。
[Laser headlamp]
Next, a laser headlamp 50 in which the movable device of the present embodiment is applied to an automobile headlight will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the laser headlamp 50. As shown in FIG.

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 has a control device 11 , a light source device 12 b , 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. Light emitted from the light source device 12 b enters the movable device 13 and is reflected by the reflecting surface 14 . The movable device 13 moves the reflecting surface in the XY directions based on a 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 is coated with a yellow phosphor on its front or back surface. As the blue laser light from the mirror 51 passes through the yellow phosphor coating on the transparent plate 52, it changes to white within the legal headlight color range. As a result, the front of the automobile 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 undergoes predetermined scattering when passing through the phosphor of the transparent plate 52 . This alleviates the glare in the illuminated object in front of the vehicle.

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 applying the movable device 13 to a headlight of a car, 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 rays, and the transparent plate 52 may be coated with a uniform mixture of phosphors of the three primary colors of light: blue, green, and red. Even in this case, the light passing through the transparent plate 52 can be converted into white light, and the front of the automobile can be illuminated with white light.

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

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. FIG. In FIG. 12, the HMD 60 is composed of a front 60a and a temple 60b, which are provided approximately symmetrically in pairs on the left and right sides. The front 60a can be composed of, for example, a light guide plate 61, and the optical system, control device, and the like can be incorporated 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. As shown in FIG. Although FIG. 13 illustrates the configuration for the left eye, the HMD 60 has the same configuration for the right eye.

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

光源ユニット530は、上述したように、レーザ光源501R、501G、及び501Bと、コリメータレンズ502、503、及び504と、ダイクロイックミラー505、及び506とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット530において、レーザ光源501R、501G、及び501Bからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー505及び506で合成される。光源ユニット530からは、合成された平行光が発せられる。 The light source unit 530 unitizes the laser light sources 501R, 501G and 501B, the collimator lenses 502, 503 and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 with an optical housing as described above. In the light source unit 530, the three-color laser beams from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are synthesized by the dichroic mirrors 505 and 506. 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 section 507 . The movable device 13 moves the reflecting surface 14 in the XY directions based on a signal from the control device 11 and two-dimensionally scans the light from the light source unit 530 . The driving control of the movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B, and a color image is formed by 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。 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 it on the inner wall surface. The light guide plate 61 is made of 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 toward the back side of the HMD 60 and emits the light toward the eyes of the wearer 63 of the HMD 60 . The half mirror 62 has, for example, a free curved surface shape. An image of the scanning light is reflected by the half mirror 62 and formed on the retina of the wearer 63 . Alternatively, an image is formed on the retina of the wearer 63 by the reflection on the half mirror 62 and the lens effect of the crystalline lens in the eyeball. Further, the spatial distortion of the image is corrected by the reflection on the half mirror 62 . The wearer 63 can observe an image formed by 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 an image of light from the outside and an image of scanning light superimposed. By providing a mirror in place of the half mirror 62, the light from the outside may be eliminated and only the image by the scanning light may be observed.

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

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 mobile 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 attached to an attachment member 802 arranged inside a package member 801, and a part of the package member 801 is covered with a transparent member 803 to be sealed. be done. Furthermore, the inside of the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. As a result, deterioration due to oxidation of the movable device 13 is suppressed, and durability against environmental changes such as temperature is improved.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図16に戻り、本実施形態では可動装置13では、可動部110の支持層351の厚みをtとし、可動部110の可動層353の厚みをtとし、固定部130の固定支持層361の厚みをtとした場合、次の数式(1)及び数式(2)の関係を満たすように、各部が形成されている。 Returning to FIG. 16, in the movable device 13 in this embodiment, the thickness of the support layer 351 of the movable portion 110 is t1 , the thickness of the movable layer 353 of the movable portion 110 is t2 , and the fixed support layer 361 of the fixed portion 130 is Each part is formed so as to satisfy the following equations (1) and (2), where t3 is the thickness of .

≧ t ・・・(1)
< t ・・・(2)
また本実施形態では、シリコン活性層と層間膜とシリコン支持層からなる多層構造のSOI基板(ウエハ)等から半導体製造技術により可動装置13を形成している。支持層351と固定支持層361を同じシリコン支持層から形成するため、支持層351と固定支持層361は同じ材料で構成されることになる。なお、層間膜352及び362も、同じ層から形成するため、同じ材料となり、また可動層353と活性層303及び363も、同じシリコン支持層で形成するため、同じ材料となる。
t1t2 (1)
t 1 < t 3 (2)
Further, in this embodiment, the movable device 13 is formed by a semiconductor manufacturing technology from a multi-layer SOI substrate (wafer) or the like composed of a silicon active layer, an interlayer film, and a silicon support layer. Since the support layer 351 and the fixed support layer 361 are formed from the same silicon support layer, the support layer 351 and the fixed support layer 361 are composed of the same material. Since the interlayer films 352 and 362 are also formed from the same layer, they are made of the same material, and the movable layer 353 and the active layers 303 and 363 are also made of the same silicon support layer, so they are made of the same material.

図17に、比較例の可動装置13Gの断面図を示すが、可動装置13Gでは、厚みtと厚みtが等しくなっている。これに対し、図16に示す本実施形態の可動装置13では、厚みtより厚みtが大きく(厚く)なっており、その結果、可動部110の負のZ方向側に空隙部が形成されている。 FIG. 17 shows a cross-sectional view of a mobile device 13G of a comparative example. In the mobile device 13G, the thickness t1 and the thickness t3 are equal. In contrast, in the movable device 13 of the present embodiment shown in FIG. 16, the thickness t3 is larger (thick) than the thickness t1 , and as a result, a gap is formed on the negative Z direction side of the movable portion 110. It is

ところで、可動部110の可動層353の厚みtが、支持層351の厚みtより大きくなると、可動部110の重量が増えることで、可動部110の共振周波数が低下したり、第1駆動梁120a及び120b、第2駆動梁116a及び116bの梁の破損リスクが高くなったりする場合がある。 By the way, when the thickness t2 of the movable layer 353 of the movable section 110 becomes larger than the thickness t1 of the support layer 351, the weight of the movable section 110 is increased, which causes the resonance frequency of the movable section 110 to decrease, or The beam breakage risk of the beams 120a and 120b and the second drive beams 116a and 116b may increase.

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

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

ここで、図18は、可動部110における支持層351の厚みtと可動層353の厚みtの比と、可動部110の重心位置との関係の一例を示す図である。図18の横軸は厚みtと厚みtの比t/tを示し、縦軸は可動部の重心位置を示している。重心位置が可動層353の負のZ方向側の面上にある状態を、重心位置がゼロの状態としている。 Here, FIG. 18 is a diagram showing an example of the relationship between the ratio of the thickness t 1 of the support layer 351 to the thickness t 2 of the movable layer 353 in the movable section 110 and the position of the center of gravity of the movable section 110 . The horizontal axis of FIG. 18 indicates the ratio t1 / t2 between the thickness t1 and the thickness t2 , and the vertical axis indicates the position of the center of gravity of the movable portion. A state where the center of gravity is on the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side is defined as a state where the center of gravity is zero.

図18に示すように、比t/tが5より大きくなると、可動部110の重心位置が可動層353の負のZ方向側の面より低くなる。従って厚みtを厚みtの5倍以下とすることで、可動部110の重心位置を可動層353の負のZ方向側の面に対して高い状態を維持することができ、好適である。つまり、t≧tであり、かつt≦5×tとなるように可動部110を形成することが好適である。 As shown in FIG. 18, when the ratio t 1 /t 2 is greater than 5, the position of the center of gravity of the movable part 110 is lower than the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side. Therefore, by setting the thickness t1 to 5 times or less than the thickness t2 , it is possible to maintain the position of the center of gravity of the movable part 110 higher than the surface of the movable layer 353 on the negative Z direction side, which is preferable. . That is, it is preferable to form the movable portion 110 so that t 1 ≧t 2 and t 1 ≦5×t 2 .

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

また可動装置13をパッケージング部材にパッケージングする場合、可動部110の負のZ方向側に空間が確保されていないと、回動時に、可動部110がパッケージング部材内の底部に衝突する場合がある。そのため可動部110の負のZ方向側に空間を確保するために、パッケージング部材内の底部に座繰り孔を設けたり、スペーサ部材を設けたりしなければならない場合があった。 Further, when the movable device 13 is packaged in a packaging member, if a space is not secured on the negative Z direction side of the movable portion 110, the movable portion 110 may collide with the bottom portion in the packaging member during rotation. There is Therefore, in order to secure a space on the negative Z direction side of the movable part 110, it was sometimes necessary to provide a counterbored hole or a spacer member at the bottom of the packaging member.

本実施形態では、数式(2)の関係を満たすことで、可動部110の負のZ方向側に空隙部を形成できるため、可動部110が回動するための空間を確保することができる。座繰り孔やスペーサ部材等を設ける必要がないため、パッケージングされた可動装置13を低コスト化することができる。 In the present embodiment, by satisfying the relationship of formula (2), a gap can be formed on the negative Z direction side of the movable part 110, so that a space for the movable part 110 to rotate can be secured. Since there is no need to provide counterbore holes, spacer members, etc., the cost of the packaged movable device 13 can be reduced.

図19は、可動装置13を筐体にパッケージングした場合の構成の一例を示す図であり、図13と比較して、スペーサ部材として機能する取付部材802を設けることなく、可動部110の負のZ方向側に、可動部110が回動するための空間が確保されている。 FIG. 19 is a diagram showing an example of a configuration in which the movable device 13 is packaged in a housing. A space for the movable part 110 to rotate is secured on the Z direction side of .

尚、パッケージング部材801は「筐体」の一例であり、パッケージングは「収容」の一例である。 Note that the packaging member 801 is an example of a "casing", and the packaging is an example of a "accommodation".

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図25に示すように、固定部130Dの固定支持層361Dに凹部361Daが設けられ、固定支持層361Dの厚みtが、部分的に厚みt3Dになっている。尚、凹部361Daは固定支持層501DをY方向に貫通する溝である。但し、これに限定されるものではなく、窪みであってもよい。 As shown in FIG. 25, the fixed support layer 361D of the fixed part 130D is provided with a concave portion 361Da, and the thickness t3 of the fixed support layer 361D is partially reduced to the thickness t3D . Note that the recess 361Da is a groove penetrating the fixed support layer 501D in the Y direction. However, it is not limited to this, and may be a depression.

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

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

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

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

また図27は第5の実施形態の可動装置13Eの変形例である可動装置13Fの構成の一例を示す平面図である。 Moreover, FIG. 27 is a top view which shows an example of a structure of the mobile device 13F which is a modification of the mobile device 13E of 5th Embodiment.

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

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

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

10 光走査システム
11 制御装置
12、12b 光源装置
13、13A、13B、13C、13D、13E、13F 可動装置
14 反射面
15 被走査面
25 光源装置ドライバ
26 可動装置ドライバ
30 制御部
31 駆動信号出力部
50 レーザヘッドランプ
51 ミラー
52 透明板
60 ヘッドマウントディスプレイ
60a フロント
60b テンプル
61 導光板
62 ハーフミラー
63 装着者
110 可動部
112 反射部
113 支持部
114a、114b 接続部
115a、115b トーションバー
116a、116b 第2駆動梁
120a、120b 第1駆動梁
130 固定部
140 電極端子
150A、150B 圧電駆動部群
201 下部電極
202 圧電材料
203 上部電極
303 活性層
351 支持層
351a 反射面支持層
351b 支持部支持層
352 層間膜
353 可動層
361、361a、361b、361c、361d 固定支持層
362 層間膜
363 活性層
400 自動車(車両の一例)
500 ヘッドアップディスプレイ装置(画像投影装置の一例、ヘッドアップディスプレイの一例)
650 レーザプリンタ
700 ライダ装置(物体認識装置の一例)
702 被対象物
801 パッケージ部材
802 取付部材
803 透過部材
REFERENCE SIGNS LIST 10 optical scanning system 11 control device 12, 12b light source device 13, 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F movable device 14 reflecting surface 15 surface to be scanned 25 light source device driver 26 movable device driver 30 control section 31 drive signal output section 50 laser headlamp 51 mirror 52 transparent plate 60 head mounted display 60a front 60b temple 61 light guide plate 62 half mirror 63 wearer 110 movable part 112 reflecting part 113 supporting part 114a, 114b connecting part 115a, 115b torsion bar 116a, 116b second Drive beams 120a, 120b First drive beam 130 Fixed part 140 Electrode terminal 150A, 150B Piezoelectric drive part group 201 Lower electrode 202 Piezoelectric material 203 Upper electrode 303 Active layer 351 Support layer 351a Reflective surface support layer 351b Support part support layer 352 Interlayer film 353 movable layer 361, 361a, 361b, 361c, 361d fixed support layer 362 interlayer film 363 active layer 400 automobile (an example of a vehicle)
500 head-up display device (an example of an image projection device, an example of a head-up display)
650 laser printer 700 lidar device (an example of an object recognition device)
702 target object 801 package member 802 attachment member 803 transparent member

特許6092590号公報Japanese Patent No. 6092590

Claims (12)

反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層と、
前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる4つの枠
辺と、を含み、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みを
t3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、
前記枠辺毎に前記固定支持層の厚みが異なる可動装置。
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixed part includes a fixed support layer made of the same material as the support layer;
four frame sides surrounding the movable portion and the pair of drive beams, each including the fixed support layer;
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and
A movable device in which the fixed support layer has a different thickness for each of the frame sides.
反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層を含み、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みを
t3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、
前記固定部は、前記積層方向に対して傾斜した面を備える可動装置。
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixing part includes a fixing support layer made of the same material as the support layer,
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and
The fixed part is a movable device having a surface inclined with respect to the stacking direction.
照射された光を走査する可動装置であって、
反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層と、
前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる長方形状
の4つの枠辺と、を含み、
前記4つの枠辺のうちの長い方の枠辺は、前記光を走査する方向と交差する位置に設けられ、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みを
t3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、前記4つの枠辺のうちの
長い方の枠辺は、短い方の枠辺に対し、前記固定支持層の厚みが薄い可動装置。
A movable device that scans irradiated light,
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixed part includes a fixed support layer made of the same material as the support layer;
four rectangular frame sides that surround the movable portion and the pair of drive beams and each include the fixed support layer;
The longer frame side of the four frame sides is provided at a position that intersects with the light scanning direction,
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and the four frame sides are The movable device in which the fixed support layer is thinner on the longer frame side than on the shorter frame side.
反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層を含み、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みをt3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、
前記固定支持層は、部分的に厚みが異なる凹部を有する可動装置。
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixing part includes a fixing support layer made of the same material as the support layer,
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and
The movable device, wherein the fixed support layer has recesses with partially different thicknesses.
反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層と、
前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる4つの枠
辺と、を含み、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みを
t3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、
前記4つの枠辺のうち、対向する2つの前記固定支持層の厚みが異なる可動装置。
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixed part includes a fixed support layer made of the same material as the support layer;
four frame sides surrounding the movable portion and the pair of drive beams, each including the fixed support layer;
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and
A movable device in which thicknesses of two of the fixed support layers facing each other among the four sides of the frame are different.
照射された光を走査する可動装置であって、
反射面を備える可動部と、
前記可動部にそれぞれの一端が接続され、前記可動部を挟んで、前記可動部を回動可能
に支持する1対の駆動梁と、
前記1対の駆動梁のそれぞれの他端に接続され、前記1対の駆動梁を固定する固定部と
、を有し、
前記可動部は、支持層と、前記支持層の積層方向に設けられた可動層と、を含み、
前記固定部は、前記支持層と同じ材料で構成された固定支持層と、
前記可動部及び前記1対の駆動梁を囲み、それぞれに前記固定支持層が含まれる4つの枠
辺と、を含み、
前記4つの枠辺のうち、第1の枠辺は、前記光を走査する方向と交差する位置に設けられ、
前記第1の枠辺と前記可動部との距離は、前記第1の枠辺と交差する方向に設けられた第2の枠辺と前記可動部との距離よりも短く、
前記支持層の厚みをt1とし、前記可動層の厚みをt2とし、前記固定支持層の厚みを
t3とした場合に、t1≧t2であり、かつt1<t3であり、
前記第1の枠辺が含む前記固定支持層は、前記第2の枠辺が含む前記固定支持層よりも薄い可動装置。
A movable device that scans irradiated light,
a movable portion comprising a reflective surface;
a pair of drive beams each having one end connected to the movable portion and rotatably supporting the movable portion with the movable portion therebetween;
a fixing portion connected to the other end of each of the pair of drive beams and fixing the pair of drive beams;
The movable portion includes a support layer and a movable layer provided in a stacking direction of the support layer,
The fixed part includes a fixed support layer made of the same material as the support layer;
four frame sides surrounding the movable portion and the pair of drive beams, each including the fixed support layer;
Among the four frame sides, the first frame side is provided at a position that intersects with the light scanning direction,
a distance between the first frame side and the movable portion is shorter than a distance between the movable portion and a second frame side provided in a direction intersecting the first frame side;
When the thickness of the support layer is t1, the thickness of the movable layer is t2, and the thickness of the fixed support layer is t3, t1≧t2 and t1<t3, and
The fixed support layer included in the first frame side is thinner than the fixed support layer included in the second frame side .
請求項1乃至6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 any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の可動装置を備えるヘッドアップディスプレイ。 A head-up display comprising the movable device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の可動装置を備えるレーザヘッドランプ。 A laser headlamp comprising a mobile device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の可動装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。 A head mounted display comprising the movable device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の可動装置を備える物体認識装置。 An object recognition device comprising the movable device according to any one of claims 1 to 6. 請求項8に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項10に記載のレーザヘッドランプ
、及び請求項11に記載の物体認識装置の少なくとも1つを有する車両。
A vehicle comprising at least one of the head-up display according to claim 8, the laser headlamp according to claim 10, and the object recognition device according to claim 11.
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