JPH07270700A - Optical deflector - Google Patents

Optical deflector

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JPH07270700A
JPH07270700A JP6164594A JP6164594A JPH07270700A JP H07270700 A JPH07270700 A JP H07270700A JP 6164594 A JP6164594 A JP 6164594A JP 6164594 A JP6164594 A JP 6164594A JP H07270700 A JPH07270700 A JP H07270700A
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JP
Japan
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plate
mirror
piezoelectric
displacement element
elastically deformable
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Application number
JP6164594A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Funazaki
純 船崎
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an inexpensive optical deflector capable of making the size small and making the weight light. CONSTITUTION:A torsion bar 2 is provided on this optical deflector. One end of the torsion bar 2 is rigidly fixed to a fixing part 4, and a mirror 6 is provided on the other end. The torsion bar 2 is virtually bisected by a bisector 10 along an extending direction. A piezoelectric member interposed between an upper and a lower driving electrodes is provided on each virtually bisected piece, so that a torsion driving part 8 is formed. The torsion driving part 8 can be displaced in the reverse direction to each other on both sides or a vertical virtual flat surface 10' formed by normals on the flat surface of the torsion bar 2. The displacement movement of the torsion driving part 8 makes the mirror 6 perform rotating and reciprocating movement around turning shaft 10 as the center as sown by an arrow 12, so that function as the optical deflector can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】一般的に本発明は、回動軸の回り
にミラーを変位駆動させ、ミラーからの反射光を偏向さ
せる装置に関する。更に詳しくは、バーコードリーダ
ー、レーザプリンタ、光ピックアップや光計測装置等に
使用される小型の光偏向装置とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a device for displacing and driving a mirror around a rotary shaft to deflect light reflected from the mirror. More specifically, the present invention relates to a small optical deflector used in a bar code reader, a laser printer, an optical pickup, an optical measuring device, etc., and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】光偏向装置は、ミラーを変位駆動するこ
とにより、ミラーからの反射光を偏向させる。公知の光
偏向装置の一つとして、ポリゴンミラーを用いた装置が
ある。しかし、これは装置の小型軽量化が困難であり、
しかも部品点数も多いため製作が困難で高価である。こ
のような問題点を解決するために、圧電部材を用いた変
位素子によりミラーを駆動することが検討されている。
2. Description of the Related Art An optical deflector deflects light reflected from a mirror by driving the mirror to be displaced. As one of known light deflecting devices, there is a device using a polygon mirror. However, it is difficult to reduce the size and weight of the device,
Moreover, since the number of parts is large, it is difficult and expensive to manufacture. In order to solve such a problem, driving a mirror by a displacement element using a piezoelectric member has been studied.

【0003】図24乃至図26は、上述の種の光偏向装
置に使用される公知の変位素子を示す。
24 to 26 show a known displacement element used in an optical deflecting device of the type described above.

【0004】図24(A)に示す変位素子は、圧電部材
110が分極方向112を上部電極114aに向けて、
上部及び下部電極114a,114bにより挟まれてな
る。一般に明らかなように、上部及び下部電極114
a,114bに図24(A)に示すように電圧を印加す
ると、圧電部材110は電極と平行な方向に沿って矢印
116で示すように縮少し、図24(B)に示すように
電圧を印加すると、圧電部材110は電極と平行な方向
に沿って矢印118で示すように延伸する。
In the displacement element shown in FIG. 24A, the piezoelectric member 110 directs the polarization direction 112 toward the upper electrode 114a,
It is sandwiched between the upper and lower electrodes 114a and 114b. As is generally apparent, the upper and lower electrodes 114
When a voltage is applied to a and 114b as shown in FIG. 24 (A), the piezoelectric member 110 contracts along the direction parallel to the electrodes as shown by an arrow 116, and the voltage is reduced as shown in FIG. 24 (B). Upon application, the piezoelectric member 110 stretches along the direction parallel to the electrodes as indicated by arrow 118.

【0005】このような圧電部材110の伸縮原理に基
づいて、図25(A)及び図25(B)に示されるバイ
モルフ型の変位素子が開発され、使用されている。
On the basis of the expansion and contraction principle of the piezoelectric member 110, the bimorph type displacement element shown in FIGS. 25A and 25B has been developed and used.

【0006】図25(A)に示される変位素子120は
パラレル型バイモルフと称される。この変位素子120
においては、上部及び下部圧電部材110a,110b
が中間電極114cを介してその分極方向112を平行
にして配置されている。上部圧電部材110aの上面に
は上部電極114aが、下部圧電部材110bの下面に
は下部電極114bがそれぞれ接合されている。このよ
うなパラレル型バイモルフ120は、その電極114
a,114b,114cに垂直な一端面が固定部122
に弾性固定されている。各電極114a,114b,1
14cに図25(A)に示される電圧を印加すると、バ
イモルフ120の固定端に対向する自由端が矢印118
で示す方向へ変位する。一方、逆の符号の電圧をそれぞ
れの電極154a,154b,154cに印加すると、
変位方向118とは逆方向116の変位が発生する。
The displacement element 120 shown in FIG. 25A is called a parallel type bimorph. This displacement element 120
, The upper and lower piezoelectric members 110a, 110b
Are arranged with their polarization directions 112 parallel to each other via the intermediate electrode 114c. The upper electrode 114a is bonded to the upper surface of the upper piezoelectric member 110a, and the lower electrode 114b is bonded to the lower surface of the lower piezoelectric member 110b. Such a parallel bimorph 120 has electrodes 114
One end surface perpendicular to a, 114b, 114c has a fixed portion 122.
It is elastically fixed to. Each electrode 114a, 114b, 1
When the voltage shown in FIG. 25A is applied to 14c, the free end facing the fixed end of the bimorph 120 is indicated by the arrow 118.
Displace in the direction indicated by. On the other hand, when voltages of opposite signs are applied to the respective electrodes 154a, 154b, 154c,
Displacement in the direction 116 opposite to the displacement direction 118 occurs.

【0007】図25(B)に示される変位素子124に
おいては、図25(A)の変位素子120における中間
電極114c及び下部圧電部材110bが省略され、上
部圧電部材110aと弾性変形部材126とが下部電極
114bを介して接合されている。上部圧電部材114
aの分極方向112は上部電極114aへ向けられてい
る。このような変位素子124は、図25(A)の変位
素子120と同様にして方向116及びその逆方向11
8への変位を発生できる。
In the displacement element 124 shown in FIG. 25 (B), the intermediate electrode 114c and the lower piezoelectric member 110b in the displacement element 120 of FIG. 25 (A) are omitted, and the upper piezoelectric member 110a and the elastic deformation member 126 are replaced. It is joined via the lower electrode 114b. Upper piezoelectric member 114
The polarization direction 112 of a is directed to the upper electrode 114a. Such a displacement element 124 has a direction 116 and its opposite direction 11 in the same manner as the displacement element 120 of FIG.
A displacement of 8 can be generated.

【0008】図26に示される変位素子128において
は、図25(A)の変位素子120における中間電極1
14cが省略され、上部及び下部圧電部材110a,1
10bの分極方向112a,112bが互いに逆向きと
されている。即ち、上部圧電部材114aの分極方向1
12aは上部電極114aへ向けられ、下部圧電部材1
10bの分極方向112bは下部電極114bへ向けら
れている。このような変位素子128においても、図2
5(A)の変位素子120と同様にして方向116及び
その逆方向118への変位を発生できる。
In the displacement element 128 shown in FIG. 26, the intermediate electrode 1 in the displacement element 120 of FIG.
14c is omitted, and the upper and lower piezoelectric members 110a, 1a
The polarization directions 112a and 112b of 10b are opposite to each other. That is, the polarization direction 1 of the upper piezoelectric member 114a
12a is directed to the upper electrode 114a, and the lower piezoelectric member 1
The polarization direction 112b of 10b is directed to the lower electrode 114b. Even in such a displacement element 128, as shown in FIG.
In the same manner as the displacement element 120 of 5 (A), displacement in the direction 116 and its opposite direction 118 can be generated.

【0009】図25(B)の変位素子124は、下部圧
電部材110bに代えて、より大きな弾性変形特性を持
つ弾性変形部材126を使用することが可能であり、図
25(A)の変位素子120よりも駆動力及び変位量を
大きくできることが明らかである。同様に図26の変位
素子128は、上部及び下部圧電部材110a,110
bの分極方向112a,112bを互いに逆向きとした
ことにより、図25(A)の変位素子120よりも駆動
力及び変位量を大きくできることが明らかである。
The displacement element 124 of FIG. 25B can use an elastic deformation member 126 having a larger elastic deformation characteristic in place of the lower piezoelectric member 110b, and the displacement element of FIG. It is clear that the driving force and the displacement amount can be made larger than 120. Similarly, the displacement element 128 of FIG. 26 includes the upper and lower piezoelectric members 110a, 110
Obviously, by making the polarization directions 112a and 112b of b opposite to each other, the driving force and the amount of displacement can be made larger than those of the displacement element 120 of FIG.

【0010】これら公知の変位素子においては、圧電部
材は単結晶材料に限られることなく、多結晶材料を用い
ても、上述と同様の効果が得られることも知られてい
る。
In these known displacement elements, it is known that the piezoelectric member is not limited to a single crystal material, and the same effect as described above can be obtained even if a polycrystalline material is used.

【0011】このような変位素子を用いた光偏向装置の
一例が、特開平4−139414号公報に開示されてい
る。
An example of an optical deflecting device using such a displacement element is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-139414.

【0012】図27及び図28は、上記公報に開示され
た光偏向装置を示す。
27 and 28 show the optical deflecting device disclosed in the above publication.

【0013】図27(A)に示す装置では、金属板から
なる弾性変形部材130の両端が一対の固定壁132
a,132bに弾性固定されている。この弾性変形部材
130の一面の略中央部には、ミラー134が配置され
ている。更に弾性変形部材130の両面には、それぞれ
ミラー134を挟むように強誘電体多結晶圧電素子13
6a,136bが配置されている。圧電素子136a,
136bはバイモルフとして作用し、電圧印加により図
27(B)に示す曲げ変形が発生する。従って、図27
(A)の装置において、ミラー134を挟んだ左右のバ
イモルフに対し、直流電源138からの直流電圧を印加
して逆方向に変形させることにより、図27(A)の波
線140で示す変位が誘起され、紙面に沿った平面内で
ミラー面が回動し、ミラー134から反射する光の偏向
が可能となる。
In the apparatus shown in FIG. 27A, the elastically deformable member 130 made of a metal plate has a pair of fixed walls 132 at both ends.
It is elastically fixed to a and 132b. A mirror 134 is arranged at a substantially central portion of one surface of the elastically deformable member 130. Further, the ferroelectric polycrystalline piezoelectric elements 13 are sandwiched on both sides of the elastically deformable member 130 so as to sandwich the mirrors 134, respectively.
6a and 136b are arranged. Piezoelectric element 136a,
136b acts as a bimorph, and the bending deformation shown in FIG. 27B occurs due to the voltage application. Therefore, FIG.
In the device of (A), by applying a DC voltage from a DC power supply 138 to the left and right bimorphs sandwiching the mirror 134 and deforming them in the opposite direction, a displacement indicated by a wavy line 140 in FIG. 27A is induced. Then, the mirror surface rotates in a plane along the paper surface, and the light reflected from the mirror 134 can be deflected.

【0014】図28(A)に示す装置では、金属板から
なる弾性変形部材130の両端が一対の固定壁132
a,132bに弾性固定されている。この弾性変形部材
130の一面の略中央部には、ミラー134が配置され
ている。更に弾性変形部材130の両面には、それぞれ
ミラー134を挟むように、リチウムナイオベイト強誘
電体単結晶圧電素子142a,142bが配置されてい
る。このリチウムナイオベイト強誘電体単結晶圧電素子
142a,142bは、分極の方向が整ったリチウムナ
イオベイトの結晶軸に沿って切り出された薄片として加
工されている。このような装置において、圧電素子14
2a,142bは面すべり素子として作用し、電圧印加
により図28(B)に示す捩じり変形が発生する。従っ
て、図28(A)の装置において、ミラー134を挟ん
だ左右の面すべり素子142a,142bを同方向に変
形させることにより、図28(B)に波線144で示す
変位が誘起され、ミラー面が回動し、紙面に垂直な平面
内で、ミラー134からの反射光の偏向が可能となる。
In the apparatus shown in FIG. 28A, the elastically deformable member 130 made of a metal plate has a pair of fixed walls 132 at both ends.
It is elastically fixed to a and 132b. A mirror 134 is arranged at a substantially central portion of one surface of the elastically deformable member 130. Further, lithium niobate ferroelectric single crystal piezoelectric elements 142a and 142b are arranged on both sides of the elastically deformable member 130 so as to sandwich the mirror 134, respectively. The lithium niobate ferroelectric single crystal piezoelectric elements 142a and 142b are processed as thin pieces cut out along the crystal axis of the lithium niobate whose polarization directions are aligned. In such a device, the piezoelectric element 14
2a and 142b act as surface sliding elements, and a torsional deformation shown in FIG. 28B occurs when a voltage is applied. Therefore, in the device of FIG. 28A, by deforming the left and right surface sliding elements 142a and 142b sandwiching the mirror 134 in the same direction, a displacement indicated by a wavy line 144 in FIG. Is rotated, and the reflected light from the mirror 134 can be deflected in a plane perpendicular to the paper surface.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】図27(A)及び図2
7(B)に示した装置では、一対の固定壁132a,1
32bの間に取り付けられた弾性変形部材130の面に
ミラー134及び圧電素子142a,142bが配置さ
れている。弾性変形部材130の両端には固定壁132
a,132bが存在するため、弾性変形部材130にお
ける部品実装可能領域には制約があり、光源その他の光
学素子を集積することが困難である。
Problems to be Solved by the Invention FIGS. 27 (A) and 2
In the device shown in FIG. 7 (B), the pair of fixed walls 132a, 1a
The mirror 134 and the piezoelectric elements 142a and 142b are arranged on the surface of the elastically deformable member 130 attached between the parts 32b. Fixed walls 132 are provided at both ends of the elastic deformation member 130.
Since a and 132b are present, the component mountable region of the elastically deformable member 130 is limited, and it is difficult to integrate the light source and other optical elements.

【0016】一方、図28(A)及び図28(B)に示
した面すべり素子142a,142bにおいては、面す
べり素子をなす強誘電体の分極方向を電極と平行な方向
に設定する必要があるが、この方向の強誘電体の寸法は
大きく、強誘電体を形成してからの分極化は極めて困難
である。
On the other hand, in the surface sliding elements 142a and 142b shown in FIGS. 28A and 28B, it is necessary to set the polarization direction of the ferroelectric substance forming the surface sliding element in a direction parallel to the electrodes. However, the size of the ferroelectric substance in this direction is large, and it is extremely difficult to polarize the ferroelectric substance after it is formed.

【0017】このため、面すべり素子142a,142
bは、上述したように分極の方向が整った強誘電体単結
晶から、その結晶軸に沿って切り出した薄片として加工
しなけばならず、その製造の困難さに起因して非常に高
価となる。
Therefore, the surface sliding elements 142a, 142
b must be processed as a thin piece cut out along the crystal axis from the ferroelectric single crystal whose polarization direction is aligned as described above, and is very expensive due to the difficulty of its manufacture. Become.

【0018】また、上述のように単結晶を用いる必要が
あるので、スパッタリングなどによる薄膜形成手法によ
り形成することができず、精密な組立工程が必要とな
る。その結果、光偏向装置の製作が複雑な上に、小型軽
量化が困難である。
Further, since it is necessary to use a single crystal as described above, it cannot be formed by a thin film forming method such as sputtering, and a precise assembling process is required. As a result, it is difficult to manufacture the optical deflector and it is difficult to reduce the size and weight.

【0019】一般に本発明は上述の従来技術の問題点を
解決することを目的とする。即ち本発明の第1の目的
は、小型軽量化が可能で安価な光偏向装置を提供するこ
とである。
The present invention is generally directed to overcoming the problems of the prior art described above. That is, the first object of the present invention is to provide an inexpensive optical deflector which can be made compact and lightweight.

【0020】本発明の第2の目的は、二軸偏向可能な光
偏向装置を提供することである。
A second object of the present invention is to provide an optical deflector capable of biaxial deflection.

【0021】本発明の第3の目的は、光源などの光学素
子との集積化が容易な光偏向装置を提供することであ
る。
A third object of the present invention is to provide an optical deflecting device which can be easily integrated with an optical element such as a light source.

【0022】[0022]

【課題を達成するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、ミラーを回動軸の回りに変位駆動させ、前記ミラ
ーからの反射光を偏向させる光偏向装置が提供される。
この光偏向装置は、弾性固定された固定端と前記ミラー
を支持する自由端とを有する板状の変位素子を備え、こ
の変位素子は、弾性変形板と、一対の板状の駆動電極に
挟持され、前記変位素子の板面の法線方向に分極した圧
電部材を含み、前記弾性変形板の少なくとも一面に接合
された圧電駆動板とを有し、前記変位素子は、回動軸及
び法線方向に沿って延在するように規定された仮想平面
を境として互いに逆方向に変位可能に構成したことを特
徴とする。
According to one aspect of the present invention, there is provided a light deflecting device for displacing and driving a mirror around a rotation axis to deflect light reflected from the mirror.
The optical deflector includes a plate-shaped displacement element having a fixed end that is elastically fixed and a free end that supports the mirror, and the displacement element is sandwiched between an elastically deformable plate and a pair of plate-shaped drive electrodes. And a piezoelectric driving plate joined to at least one surface of the elastically deformable plate, the piezoelectric element including a piezoelectric member polarized in a direction normal to a plate surface of the displacement element, wherein the displacement element has a rotation axis and a normal line. It is characterized in that it is configured such that it can be displaced in opposite directions with respect to an imaginary plane that is defined so as to extend along the direction.

【0023】本発明の他の観点によれば、互いに直交す
る第1と第2の回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、
ミラーからの反射光を二軸方向へ偏向させる二軸光偏向
装置が提供される。この二軸光偏向装置は、弾性固定さ
れた固定端と前記ミラーを支持する自由端とを有する第
1の板状の変位素子を備え、この第1の変位素子は、第
1の弾性変形板と、この第1の弾性変形板の少なくとも
一方の面に接合され、且つ一対の第1の板状の駆動電極
に挟持され、第1の変位素子の板面の法線方向に分極し
た第1の圧電部材を含む第1の圧電駆動板とを有し、第
1の変位素子は、その板面の法線方向及び第1の回動軸
に沿って延在するように規定される第1の仮想平面を境
として互いに逆方向に変位可能であり、第1の変位素子
の近傍に弾性固定された第2の板状の変位素子を備え、
この第2の変位素子は、第2の弾性変形板と、この第2
の弾性変形板の少なくとも一方の面に接合され、且つ一
対の第2の板状の駆動電極に挟持され、第2の変位素子
の板面の法線方向に分極した第2の圧電部材を含む第2
の圧電駆動板とを有し、第2の変位素子は、その板面の
法線方向及び第2の回動軸に沿って延在するように規定
される第2の仮想平面を境として互いに逆方向に変位可
能に構成したことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, the mirror is driven to displace about the first and second rotation axes which are orthogonal to each other,
Provided is a biaxial light deflecting device that deflects reflected light from a mirror in biaxial directions. This biaxial optical deflector includes a first plate-shaped displacement element having a fixed end that is elastically fixed and a free end that supports the mirror, and the first displacement element is the first elastically deformable plate. A first elastic member which is joined to at least one surface of the first elastically deformable plate and is sandwiched by a pair of first plate-shaped drive electrodes, and which is polarized in the normal direction of the plate surface of the first displacement element. A first piezoelectric drive plate including a piezoelectric member of the first displacement element, the first displacement element being defined so as to extend along the normal direction of the plate surface and the first rotation axis. And a second plate-shaped displacement element elastically fixed in the vicinity of the first displacement element.
The second displacement element includes a second elastic deformation plate and a second elastic deformation plate.
A second piezoelectric member that is bonded to at least one surface of the elastically deformable plate and is sandwiched between a pair of second plate-shaped drive electrodes, and that is polarized in the direction normal to the plate surface of the second displacement element. Second
And a second displacing element, the second displacing element having a second imaginary plane defined as extending along the normal direction of the plate surface and the second rotation axis as a boundary. It is characterized in that it can be displaced in the opposite direction.

【0024】本発明の更に他の観点によれば、回動軸の
回りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反射光を偏
向させるように半導体単結晶基板に集積された光偏向装
置が提供される。この光偏向装置は、前記基板の一面か
らの異方性エッチングにより、前記基板の結晶面に沿っ
て形成された第1の傾斜部と、前記基板の他面からの異
方性エッチングにより、前記基板の結晶面に沿って形成
され、且つ第1の傾斜部に対向して平行をなす第2の傾
斜部と、一端と他端とを有し、その一端が第1の傾斜部
の前記基板の他面に接合された第1の弾性変形部材と、
一端と他端とを有し、その一端が第2の傾斜部の前記基
板の他面に接合された第2の弾性変形部材と、第1の弾
性変形部材の他端と第2の弾性変形部材の他端とを連結
する傾斜面を有するように、前記基板の異方性エッチン
グにより前記基板に形成され、且つ前記ミラーが接合さ
れた傾斜連結部と、一対の第1の駆動電極により第1の
圧電部材を挟んでなり、第1の弾性変形部材に接合され
た第1の圧電駆動板と、一対の第2の駆動電極により第
2の圧電部材を挟んでなり、第2の弾性変形部材に接合
された第2の圧電駆動板とを備え、前記ミラーと第1と
第2の弾性変形部及び第1と第2の圧電駆動板の各々の
中心軸が前記回動軸と同軸であることを特徴とする。
According to still another aspect of the present invention, there is provided an optical deflecting device integrated on a semiconductor single crystal substrate for displacing and driving a mirror around a rotation axis to deflect light reflected from the mirror. It This optical deflector uses the anisotropic etching from one surface of the substrate to form the first inclined portion formed along the crystal plane of the substrate and the anisotropic etching from the other surface of the substrate to perform the anisotropic etching. The substrate having a second inclined part formed along the crystal plane of the substrate and facing the first inclined part and being parallel to each other, one end and the other end, and one end of which is the first inclined part. A first elastically deformable member joined to the other surface of the
A second elastically deformable member having one end and the other end, one end of which is joined to the other surface of the substrate of the second inclined portion; the other end of the first elastically deformable member and the second elastically deformable member; An inclined connecting portion formed on the substrate by anisotropic etching of the substrate and having the mirror bonded thereto so as to have an inclined surface connecting the other end of the member, and a pair of first drive electrodes. A first piezoelectric drive plate sandwiching the first piezoelectric member and joined to the first elastically deformable member, and a second piezoelectric member sandwiched by the pair of second drive electrodes, and a second elastically deformable member. A second piezoelectric drive plate joined to the member, wherein the central axes of the mirror, the first and second elastically deforming portions, and the first and second piezoelectric drive plates are coaxial with the rotary shaft. It is characterized by being.

【0025】本発明において用語「強誘電性部材」と
は、所定の方法により分極方向を反転可能な圧電部材を
意味する。
In the present invention, the term "ferroelectric member" means a piezoelectric member whose polarization direction can be reversed by a predetermined method.

【0026】本発明において用語「弾性変形板」とは、
トーションバーを含む意味とする。
In the present invention, the term "elastically deformable plate" means
It is meant to include the torsion bar.

【0027】[0027]

【作用】請求項1記載の光偏向装置によれば、変位素子
が仮想平面を境として、仮想平面を境として互いに逆方
向に変位することにより、回動軸を中心として捩じれて
回動往復運動する。従って変位素子に支持されたミラー
も変位素子と同様に回動往復運動して、ミラーからの反
射光を偏向させる。
According to the optical deflecting device of the first aspect, the displacement elements are displaced in opposite directions with respect to the virtual plane as a boundary, so that the displacement element is twisted about the rotation axis and reciprocally rotated. To do. Therefore, the mirror supported by the displacement element also pivotally reciprocates similarly to the displacement element to deflect the light reflected from the mirror.

【0028】請求項2記載の二軸光偏向装置によれば、
第1と第2の変位素子がそれぞれ互いに直交する第1と
第2の仮想平面を境として、各々に対応する仮想平面を
境として互いに逆方向に変位することにより、互いに直
交する第1と第2の回動軸を中心として捩じれて回動往
復運動する。従って第1と第2の変位素子に支持された
ミラーは二軸方向へ回動往復運動して、ミラーからの反
射光を二軸方向へ偏向させる。
According to the two-axis optical deflector of claim 2,
The first and second displacement elements are displaced in opposite directions with the virtual planes corresponding to the first and second virtual planes, which are orthogonal to each other as boundaries, respectively, so that the first and second displacement elements are orthogonal to each other. It is twisted about the rotation axis of 2 and reciprocally rotates. Therefore, the mirrors supported by the first and second displacement elements rotate and reciprocate in the biaxial directions to deflect the reflected light from the mirrors in the biaxial directions.

【0029】請求項3記載の光偏向装置によれば、光偏
向装置をなすべき各構成要素が半導体単結晶基板上に形
成されるので、半導体単結晶基板に集積された光偏向装
置が形成される。
According to the optical deflecting device of the third aspect, since the respective constituent elements which form the optical deflecting device are formed on the semiconductor single crystal substrate, the optical deflecting device integrated on the semiconductor single crystal substrate is formed. It

【0030】[0030]

【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す。光偏向装
置はトーションバー2または弾性変形部材2′を有す
る。このトーションバーまたは弾性変形部材(第1実施
例では弾性変形部材に代表させる)は、一端及び他端を
有し、その一端は固定部4に剛性固定され、他端にはミ
ラー6が設けられている。この弾性変形部材2′は、後
述のように圧電部材及び駆動電極を設けることにより、
捩じり駆動部8として形成されている。この捩じり駆動
部8は、弾性変形部材2′の平面上の法線方向がなす垂
直な仮想平面10′の両側で互いに逆方向に変位可能で
ある。この捩じり駆動部8の詳細については後述する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The optical deflector has a torsion bar 2 or an elastically deformable member 2 '. The torsion bar or the elastically deformable member (represented by the elastically deformable member in the first embodiment) has one end and the other end, one end of which is rigidly fixed to the fixing portion 4 and the other end of which is provided with a mirror 6. ing. This elastically deformable member 2'is provided with a piezoelectric member and a drive electrode as described later,
It is formed as a twist drive 8. The torsion drive unit 8 is displaceable in opposite directions on both sides of a virtual plane 10 'perpendicular to the plane of the elastically deformable member 2'. The details of the twist drive unit 8 will be described later.

【0031】この捩じり駆動部8の変位運動により、矢
印12で示すようにミラー6が回動軸10を中心として
回転往復運動することにより、光偏向装置としての機能
が達成される。
Due to the displacement movement of the torsion drive unit 8, the mirror 6 reciprocates about the rotation axis 10 as shown by an arrow 12, thereby achieving the function as an optical deflector.

【0032】ミラー6の回転往復運動の範囲、即ち偏向
範囲は、弾性変形部材2′及び捩じり駆動部8の回動軸
に沿った長さを適宜に設定することにより所望の大きさ
に調整できる。
The range of the rotational reciprocating motion of the mirror 6, that is, the deflection range is set to a desired size by appropriately setting the lengths of the elastically deformable member 2'and the torsion drive unit 8 along the rotation axis. Can be adjusted.

【0033】更に、回動軸10に対して、捩じり駆動部
8、弾性変形部材2′及びミラー6を対称に配置するこ
とにより、回動軸10の変位が低減される。その結果、
ミラー6により反射して偏向される光線の光軸変化は低
減される。
Further, by arranging the torsion drive unit 8, the elastic deformation member 2'and the mirror 6 symmetrically with respect to the rotary shaft 10, the displacement of the rotary shaft 10 is reduced. as a result,
The change in the optical axis of the light beam reflected and deflected by the mirror 6 is reduced.

【0034】このような光偏向装置は、スパッター成膜
法やフォトリソグラフィー法等の公知の半導体IC製造
技術を利用して大量に生産することが可能である。更
に、装置構成が極めて簡略であるので、軽量且つ安価で
あり、しかも微細化が可能である。
Such an optical deflector can be mass-produced by utilizing a known semiconductor IC manufacturing technique such as a sputtering film forming method or a photolithography method. Furthermore, since the device configuration is extremely simple, it is lightweight and inexpensive, and can be miniaturized.

【0035】図2を参照して、図1における捩じり駆動
部8について更に詳細に説明する。固定部4に一端が剛
性固定された一つの細長い弾性変形部材2′は、その延
在方向に沿った二等分線14により仮想的に二分割され
ている。二等分線14は上記回動軸10と一致してい
る。
With reference to FIG. 2, the torsion drive unit 8 in FIG. 1 will be described in more detail. One elongated elastically deformable member 2 ′ whose one end is rigidly fixed to the fixed portion 4 is virtually divided into two by a bisector 14 along the extending direction. The bisector 14 coincides with the rotating shaft 10.

【0036】一方の仮想分割片には、上部及び下部駆動
電極18,20に挟まれた圧電部材16が設けられ、他
方の仮想分割片にも上部及び下部駆動電極24,26に
挟まれた圧電部材22が設けられている。圧電部材の分
極方向は電極に垂直で同一向きとして設けられている。
従って、図2の光偏向装置は、二組の変位素子を有す
る。
The piezoelectric member 16 sandwiched between the upper and lower drive electrodes 18 and 20 is provided on one virtual segment, and the piezoelectric member 16 sandwiched between the upper and lower drive electrodes 24 and 26 on the other virtual segment. A member 22 is provided. The polarization direction of the piezoelectric member is perpendicular to the electrodes and provided in the same direction.
Therefore, the optical deflecting device of FIG. 2 has two sets of displacement elements.

【0037】図3(A)に示すように、上述の二つの下
部電極20,26を接地し、上述の二つの上部電極1
8,24の端子18a,24aに符号が異なり絶対値の
等しい電圧を印加すると、バイモルフ型変位素子の特性
により、図2に波線28で示すように、二等分線14を
中心とした捩じり変形が発生する。上部電極18,24
に印可する電圧の符号を変えれば、波線28とは逆の捩
じり変形が発生する。更に、図3(B)に示すように、
二つの上部電極18,24に交流電源18bによる電圧
を印加すれば、上述の二つの逆方向の変位が交互に発生
し、二等分線14を回動軸とする回転往復運動が生じ、
捩じり駆動部が得られる。
As shown in FIG. 3A, the above-mentioned two lower electrodes 20 and 26 are grounded, and the above-mentioned two upper electrodes 1 are connected.
When voltages having different signs and equal absolute values are applied to the terminals 18a and 24a of 8 and 24, due to the characteristics of the bimorph type displacement element, as shown by the wavy line 28 in FIG. Deformation occurs. Upper electrodes 18, 24
If the sign of the voltage applied to is changed, torsional deformation opposite to that of the wavy line 28 occurs. Further, as shown in FIG.
When a voltage from the AC power supply 18b is applied to the two upper electrodes 18 and 24, the above-mentioned two displacements in the opposite directions are alternately generated, and a rotary reciprocating motion with the bisector 14 as a rotation axis occurs.
A torsional drive is obtained.

【0038】ここで圧電部材16,22としてはZn
O、トーションバー2または弾性変形部材2′としては
シリコン単結晶、窒化シリコン或いはポリイミドを用い
ることができる。但し、本発明はこれらの材料に限定さ
れるものではなく、これらの材料と同様な特性を有する
様々な材料を用いることが可能であり、これは後述の全
ての実施例についても同様である図4(A)は捩じり駆
動部8の第2実施例を示す。第2実施例の第1実施例に
対する差異は、弾性変形部材2′には、単一の下部電極
30及び単一の圧電部材32が弾性変形部材2′を二分
割することなく設けられていることである。圧電部材3
2の分極方向34は電極30に垂直な方向であり、回動
軸10に沿って弾性変形部材2′を二分割するように第
1と第2の上部電極36,38が設けられている。下部
電極30を接地し、二つの上部電極36,38の端子3
6a,38aにそれぞれ符号が異なり絶対値の等しい電
圧を印加するか、その二つの上部電極36,38の間に
交流電圧を印加すれば、第1実施例と同様の変形が生
じ、捩じり駆動が可能となる。本実施例では、下部電極
30及び圧電部材32を分割することなく形成できるの
で、装置構成が簡略になり、その製作が容易になる。
Here, Zn is used as the piezoelectric members 16 and 22.
As the O, torsion bar 2 or elastic deformation member 2 ', silicon single crystal, silicon nitride or polyimide can be used. However, the present invention is not limited to these materials, and various materials having the same characteristics as these materials can be used, and this is the same for all the examples described later. 4 (A) shows a second embodiment of the torsion drive unit 8. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the elastically deformable member 2'is provided with a single lower electrode 30 and a single piezoelectric member 32 without dividing the elastically deformable member 2'into two parts. That is. Piezoelectric member 3
The second polarization direction 34 is a direction perpendicular to the electrode 30, and the first and second upper electrodes 36 and 38 are provided along the rotation axis 10 so as to divide the elastically deformable member 2 ′ into two parts. The lower electrode 30 is grounded, and the terminals 3 of the two upper electrodes 36 and 38 are
6a and 38a are applied with voltages having different signs and equal absolute values, or if an AC voltage is applied between the two upper electrodes 36 and 38, the same deformation as in the first embodiment occurs and the twisting occurs. It becomes possible to drive. In the present embodiment, since the lower electrode 30 and the piezoelectric member 32 can be formed without being divided, the device configuration is simplified and its manufacture is facilitated.

【0039】図4(B)は捩じり駆動部8の第3の実施
例を示す。第3実施例の第1実施例に対する差異は、弾
性変形部材2′を用いることなく、下部電極30を挟む
ように一対の圧電部材32a,32bが配置されている
ことである。一対の圧電部材32a,32bの分極方向
34は共に電極30に垂直な方向とされ、その一対の圧
電部材32a,32bの下部電極30とは反対の面に、
回動軸10に沿って圧電部材32a,32bを分割する
ようにして第1乃至第4の上部電極36,38,40,
42が設けられている。下部電極30を接地し、この下
部電極30を挟んで対向する上部電極36,38,4
0,42をそれぞれ結合して導通させてなる二つの端子
44,46に、それぞれ符号が異なり絶対値の等しい電
圧を印加するか、その二つの端子44,46の間に交流
電圧を印加すれば、第1実施例と同様の変形が生じ、捩
じり駆動が可能となる。
FIG. 4B shows a third embodiment of the twist drive section 8. The difference between the third embodiment and the first embodiment is that a pair of piezoelectric members 32a and 32b are arranged so as to sandwich the lower electrode 30 without using the elastic deformation member 2 '. The polarization directions 34 of the pair of piezoelectric members 32a and 32b are both perpendicular to the electrode 30, and the surfaces of the pair of piezoelectric members 32a and 32b opposite to the lower electrode 30 are
The first to fourth upper electrodes 36, 38, 40, so as to divide the piezoelectric members 32a, 32b along the rotary shaft 10.
42 are provided. The lower electrode 30 is grounded, and the upper electrodes 36, 38, 4 facing each other with the lower electrode 30 in between are grounded.
0 and 42 are connected to each other to make them conductive, and a voltage having a different sign and an equal absolute value is applied to the two terminals 44 and 46, or an AC voltage is applied between the two terminals 44 and 46. The same deformation as that of the first embodiment occurs, and torsional driving becomes possible.

【0040】本実施例では、特に弾性変形部材2′を用
いることなく、トーションバー及び捩じり駆動部8を形
成することができるので、第2実施例と同様な効果、即
ち装置構成が簡略になり、その製作が容易になる効果が
達成される。更に、本実施例では、上述したように、駆
動力及び駆動範囲を大きくすることができる。
In this embodiment, since the torsion bar and the twisting drive portion 8 can be formed without using the elastically deformable member 2 ', the same effect as that of the second embodiment, that is, the device structure is simplified. The effect of facilitating its production is achieved. Further, in this embodiment, as described above, the driving force and the driving range can be increased.

【0041】図5(A)は捩じり駆動部8の第4実施例
を示す。本実施例は第3実施例(図4(B))に示した
下部電極30を二つ配置し、その間に弾性変形部材2′
を配置したものである。二つの下部電極30を接地し、
二つの下部電極を挟んで対向する第1乃至第4の上部電
極36,38,40,42をそれぞれ結合して導通させ
てなる二端子44,46に、それぞれ符号が異なり絶対
値の等しい電圧を印加するか、この二つの端子44,4
6の間に交流電圧を印加すると、第1実施例と同様の変
形が生じ、捩じり駆動が可能となる。本実施例では、特
に弾性変形部材2′を用いてトーションバーを形成する
ことが必要な場合において、第3実施例と同様な効果、
即ち駆動力及び駆動範囲を大きくすることを達成でき
る。
FIG. 5A shows a fourth embodiment of the twist drive section 8. In this embodiment, two lower electrodes 30 shown in the third embodiment (FIG. 4 (B)) are arranged, and an elastically deformable member 2'is arranged between them.
Is arranged. Ground the two lower electrodes 30,
Voltages with different signs and equal absolute values are applied to the two terminals 44 and 46, which are formed by connecting the first to fourth upper electrodes 36, 38, 40 and 42 facing each other with the two lower electrodes sandwiched therebetween and making them conductive. Apply these two terminals 44, 4
When an AC voltage is applied during 6, the same deformation as in the first embodiment occurs, and torsional driving becomes possible. In the present embodiment, the same effect as that of the third embodiment, especially when it is necessary to form the torsion bar using the elastically deformable member 2 ',
That is, it is possible to increase the driving force and the driving range.

【0042】図5(B)は捩じり駆動部8の第5実施例
を示す。本実施例では、二つの圧電部材32a,32b
が、その分極方向を互いに逆方向とし、且つ接合面に垂
直な方向として接着されている。その圧電部材32a,
32bの接合面に対向する表面には、回動軸10を挟ん
で第1乃至第4の上部電極36,38,40,42が分
割して設けられている。
FIG. 5 (B) shows a fifth embodiment of the twist drive section 8. In this embodiment, the two piezoelectric members 32a and 32b are used.
However, they are bonded so that their polarization directions are opposite to each other and are perpendicular to the joint surface. The piezoelectric member 32a,
First to fourth upper electrodes 36, 38, 40, 42 are provided in a divided manner on the surface of the joint surface 32b opposed to the joint surface with the rotary shaft 10 interposed therebetween.

【0043】接合面を挟んで対向する二つの上部電極3
6,38;40,42をそれぞれ結合して導通させてな
る二端子44,46に、それぞれ符号が異なり絶対値の
等しい電圧を印加するか、二つの端子44,46の間に
交流電圧を印加すると、第1実施例と同様の変形が生
じ、捩じり駆動が可能となる。本実施例では、特に弾性
変形部材2′及び下部電極30を用いることなく、トー
ションバー及び捩じり駆動部を形成することができ、第
2及び第3実施例と同様な効果が得られる。
Two upper electrodes 3 facing each other with the joint surface in between.
6, 38; 40, 42 are connected to each other to make two terminals 44, 46 respectively, and voltages having different signs and equal absolute values are applied, or an AC voltage is applied between the two terminals 44, 46. Then, the same deformation as that of the first embodiment occurs, and the torsional drive becomes possible. In this embodiment, the torsion bar and the torsional drive can be formed without using the elastic deformation member 2'and the lower electrode 30, and the same effects as those of the second and third embodiments can be obtained.

【0044】図6(A)は、捩じり駆動部8の第6実施
例を示す。本実施例では、圧電部材として多結晶強誘電
性部材48が使用されている。多結晶強誘電性部材とし
ては例えばチタン酸鉛が使用される。これは以下の各実
施例においても同様である。図6(A)において、弾性
変形部材2′からなるトーションバーに対し、上部電極
50、下部電極30及び多結晶強誘電性部材48が、弾
性変形部材2′を分割することなく配置されている。こ
こで強誘電性部材とは、圧電部材による所定の方法によ
り分極方向を反転できる部材を意味するものとする。
FIG. 6A shows a sixth embodiment of the twist drive section 8. In this embodiment, the polycrystalline ferroelectric member 48 is used as the piezoelectric member. Lead titanate, for example, is used as the polycrystalline ferroelectric member. This also applies to each of the following embodiments. In FIG. 6A, the upper electrode 50, the lower electrode 30, and the polycrystalline ferroelectric member 48 are arranged without dividing the elastically deformable member 2 ′ with respect to the torsion bar made of the elastically deformable member 2 ′. . Here, the ferroelectric member means a member capable of reversing the polarization direction by a predetermined method using a piezoelectric member.

【0045】多結晶強誘電性部材48は、その分極方向
52を電極30,50に垂直な方向とし、回動軸10を
挟んで分極方向を反転させて配置されている。下部及び
上部電極30,50の端子30′,50′にそれぞれ符
号が異なり絶対値の等しい電圧を印加するか、二つの電
極30,50の間に交流電圧を印加すると、第1実施例
と同様の変形が生じ、捩じり駆動が可能となる。
The polycrystalline ferroelectric member 48 is arranged with its polarization direction 52 perpendicular to the electrodes 30 and 50, and the polarization direction is reversed with the rotary shaft 10 interposed therebetween. Similar to the first embodiment, if voltages having different signs and equal absolute values are applied to the terminals 30 'and 50' of the lower and upper electrodes 30 and 50 or an AC voltage is applied between the two electrodes 30 and 50, respectively. Is deformed, and torsional driving becomes possible.

【0046】本実施例では、下部及び上部電極30,5
0、圧電部材を分割することなく形成することができ、
第2実施例と同様な効果が達成される。
In this embodiment, the lower and upper electrodes 30, 5 are
0, it can be formed without dividing the piezoelectric member,
The same effect as the second embodiment is achieved.

【0047】尚、多結晶強誘電性部材48の分極方向5
2の反転は、上部電極50を形成する以前に、多結晶強
誘電性部材48の上面の任意の部分に、所定の電位を持
った導電部材を接触させる等の方法により、簡単に実行
できる。また、多結晶強誘電性部材48は多結晶材料に
限られることなく、単結晶材料を用いても同様の効果が
得られる。この多結晶強誘電性部材の分極方向の反転方
法及びその材料は、以下の実施例においても同様であ
る。
The polarization direction 5 of the polycrystalline ferroelectric member 48
The inversion of 2 can be easily performed by a method of bringing a conductive member having a predetermined potential into contact with an arbitrary part of the upper surface of the polycrystalline ferroelectric member 48 before forming the upper electrode 50. Further, the polycrystalline ferroelectric member 48 is not limited to the polycrystalline material, and the same effect can be obtained by using a single crystal material. The method of inverting the polarization direction of this polycrystalline ferroelectric member and its material are the same in the following examples.

【0048】図6(B)は、捩じり駆動部8の第7実施
例を示す。本実施例では、圧電部材として多結晶強誘電
性部材48a,48bが使用されている。弾性変形部材
2′からなるトーションバーの上面には、第1の下部電
極30a、第1の多結晶強誘電性部材48a及び第1の
上部電極50aが弾性変形部材2′を分割することなく
積層されている。弾性変形部材2′の下面には、第2の
下部電極30b、第2の多結晶強誘電性部材48b及び
第2の上部電極50bが弾性変形部材2′を分割するこ
となく積層されている。多結晶強誘電性部材48a,4
8bの分極方向52は、電極30a,30b,50a,
50bに垂直な方向であり、且つ回動軸10を挟んで分
極方向を反転させ、しかも多結晶強誘電性部材48a,
48bを挟んで対向する部分では同じ分極方向とするよ
うに配置されている。第1と第2の下部電極30a,3
0bを接地し、第1と第2の上部電極50a,50bに
それぞれ符号が異なり絶対値の等しい電圧を印加する
か、その二つの上部電極50a,50bの間に交流電圧
を印加すると、第1実施例と同様の変形が生じ、捩じり
駆動が可能となる。
FIG. 6 (B) shows a seventh embodiment of the twist drive section 8. In this embodiment, polycrystalline ferroelectric members 48a and 48b are used as piezoelectric members. The first lower electrode 30a, the first polycrystalline ferroelectric member 48a, and the first upper electrode 50a are laminated on the upper surface of the torsion bar made of the elastically deformable member 2'without dividing the elastically deformable member 2 '. Has been done. A second lower electrode 30b, a second polycrystalline ferroelectric member 48b, and a second upper electrode 50b are laminated on the lower surface of the elastic deformation member 2'without dividing the elastic deformation member 2 '. Polycrystalline ferroelectric members 48a, 4
The polarization direction 52 of 8b is defined by the electrodes 30a, 30b, 50a,
50b, and the polarization direction is reversed with the rotating shaft 10 sandwiched between the polycrystalline ferroelectric members 48a,
The portions facing each other with the 48b in between are arranged so as to have the same polarization direction. First and second lower electrodes 30a, 3
0b is grounded, and voltages having different signs and equal absolute values are applied to the first and second upper electrodes 50a and 50b, or an AC voltage is applied between the two upper electrodes 50a and 50b. The same deformation as that of the embodiment occurs, and torsional driving becomes possible.

【0049】本実施例では、特に弾性変形部材を用いて
トーションバーを形成することが必要な場合において、
上述したように、第3実施例と同様な効果を達成でき
る。
In this embodiment, especially when it is necessary to form the torsion bar using the elastically deformable member,
As described above, the same effect as the third embodiment can be achieved.

【0050】また、本実施例では、上部電極50a,5
0b、下部電極30a,30b及び圧電部材を分割する
ことなく形成することができ、第2実施例と同様な効果
を達成できる。
Further, in this embodiment, the upper electrodes 50a, 5
0b, the lower electrodes 30a and 30b, and the piezoelectric member can be formed without dividing, and the same effect as the second embodiment can be achieved.

【0051】図7は、捩じり駆動部8の第8実施例を示
す。本実施例では、圧電部材として多結晶強誘電性部材
48を用いている。本実施例は、第7実施例(図6
(B))において、弾性変形部材2′を省き、下部電極
30を共通としたものであり、各電極へ第7実施例と同
様の電圧を印加し、同様の変形を得ることができる。本
実施例では、上部電極50a,50b、下部電極30及
び圧電部材を分割することなく形成することができる。
また、特に弾性変形部材を用いることなく多結晶強誘電
性部材48からトーションバーを形成することができ、
第2及び第3実施例と同様な効果を達成できる。
FIG. 7 shows an eighth embodiment of the twist drive section 8. In this embodiment, a polycrystalline ferroelectric member 48 is used as the piezoelectric member. This embodiment is the seventh embodiment (see FIG. 6).
In (B), the elastic deformation member 2'is omitted, and the lower electrode 30 is commonly used. The same deformation can be obtained by applying the same voltage to each electrode as in the seventh embodiment. In this embodiment, the upper electrodes 50a and 50b, the lower electrode 30 and the piezoelectric member can be formed without dividing them.
Further, the torsion bar can be formed from the polycrystalline ferroelectric member 48 without using an elastically deformable member,
The same effects as those of the second and third embodiments can be achieved.

【0052】図8及び図9(A)は本発明の第9実施例
を示す。
FIG. 8 and FIG. 9A show a ninth embodiment of the present invention.

【0053】図8を参照すると、光偏向装置は、弾性変
形部材からなるトーションバー2を有する。このトーシ
ョンバー2は、その固定端が固定部4に弾性固定され、
その自由端近傍にはミラー6が載置され固定されてい
る。トーションバー2は、その中心線14に関して対称
に側方に薄く延出された第1及び第2の弾性変形板2
a,2bを有する。図9(A)に示すように、二つの弾
性変形板2a,2bに対し、第7実施例(図6(B))
のように多結晶強誘電性部材(圧電部材)48a,48
b及び駆動電極30a,30b,50a,50bを配置
することにより、中心線14に対して垂直な方向に屈曲
可能な二つの曲り駆動部60a,60bが形成されてい
る。
Referring to FIG. 8, the optical deflector has a torsion bar 2 made of an elastically deformable member. The fixed end of the torsion bar 2 is elastically fixed to the fixed portion 4,
A mirror 6 is placed and fixed near the free end. The torsion bar 2 includes a first elastically deformable plate 2 and a second elastically deformable plate 2 which are thinly laterally extended symmetrically with respect to a center line 14 thereof.
a and 2b. As shown in FIG. 9A, the seventh embodiment (FIG. 6B) is applied to the two elastically deformable plates 2a and 2b.
Polycrystalline ferroelectric material (piezoelectric material) 48a, 48
By arranging b and the drive electrodes 30a, 30b, 50a, 50b, two bending drive parts 60a, 60b that can be bent in a direction perpendicular to the center line 14 are formed.

【0054】図8のような光偏向装置に、図9(A)に
示すように、下部電極30a,30bを接地し、上部電
極50a,50bの端子50a′,50b′に電圧を印
加すると、図9(A)に波線62で示される変形が生ず
る。従って二つの上部電極50a,50bの間に交流電
圧を印加すると、その周期に対応して、波線62で示さ
れる変形と、その逆の変形とが交互に生じる。この変形
により、トーションバー2がその中心線14を回動軸1
0として捩じれ、その結果、トーションバー2に取り付
けられたミラー6が回転することにより、ミラー6にて
反射される光線が偏向される。
As shown in FIG. 9A, when the lower electrodes 30a and 30b are grounded and a voltage is applied to the terminals 50a 'and 50b' of the upper electrodes 50a and 50b, as shown in FIG. The deformation shown by the broken line 62 in FIG. Therefore, when an AC voltage is applied between the two upper electrodes 50a and 50b, the deformation indicated by the wavy line 62 and the opposite deformation alternately occur corresponding to the period. Due to this deformation, the torsion bar 2 moves its center line 14 around the rotation axis 1.
It is twisted as 0, and as a result, the mirror 6 attached to the torsion bar 2 is rotated, whereby the light beam reflected by the mirror 6 is deflected.

【0055】本実施例においては、第1実施例と同様
に、トーションバー2及び曲がり駆動部60a,60b
の回動軸14に垂直な方向の長さを適宜に設定すること
により、回転往復運動の範囲を調整することができる。
更に、第1実施例と同様に、回動軸14に対して、曲が
り駆動部60a,60b、トーションバー2及びミラー
6を対称に配置することにより、回動軸10の変位が低
減される。その結果、ミラー6により反射して偏向され
る光線の光軸変化が低減される。また、その製造上の効
果も第1実施例と全く同様である。
In this embodiment, as in the first embodiment, the torsion bar 2 and the bending drive parts 60a and 60b are used.
The range of rotational reciprocating motion can be adjusted by appropriately setting the length in the direction perpendicular to the rotating shaft 14.
Further, similarly to the first embodiment, by disposing the bending driving units 60a and 60b, the torsion bar 2 and the mirror 6 with respect to the rotary shaft 14, the displacement of the rotary shaft 10 is reduced. As a result, the change in the optical axis of the light beam reflected and deflected by the mirror 6 is reduced. Also, the manufacturing effect thereof is exactly the same as that of the first embodiment.

【0056】図9(B)は本発明の第10実施例を示
す。第9実施例と同様の構成要素については同様の参照
符号を付して示す。第10実施例は第9実施例に対して
三つの差異を有する。第1の差異は、回動軸10上に絶
縁体62を配置したことである。
FIG. 9B shows a tenth embodiment of the present invention. The same components as those in the ninth embodiment are designated by the same reference numerals. The tenth embodiment has three differences from the ninth embodiment. The first difference is that the insulator 62 is arranged on the rotating shaft 10.

【0057】第2の差異は、多結晶強誘電性部材(圧電
部材)48a,48bを絶縁体62を挟んで分極方向を
逆にして配置したことである。第3の差異は、強誘電性
部材48a,48bの各々に共通の上部及び下部電極5
0及び30を配置したことである。本実施例によれば、
一対の駆動用電極30,50の間に交流電圧を印加する
ことより、第9実施例と同様の効果が達成される。ま
た、本実施例によれば、電極及びその配線が減少するの
で、装置構造が一層に簡略化される。
The second difference is that the polycrystalline ferroelectric members (piezoelectric members) 48a and 48b are arranged with the insulators 62 in between, with the polarization directions reversed. The third difference is that the upper and lower electrodes 5 common to each of the ferroelectric members 48a and 48b.
0 and 30 are arranged. According to this embodiment,
By applying an AC voltage between the pair of driving electrodes 30 and 50, the same effect as that of the ninth embodiment can be achieved. Further, according to the present embodiment, since the electrodes and the wirings thereof are reduced, the device structure is further simplified.

【0058】図10は本発明の第11実施例を示す。第
9及び第10実施例と同様の構成要素については同様の
参照符号を付して示す。本実施例においては、一対の駆
動用電極50及び30により挟まれた一つの多結晶強誘
電性部材48が、弾性変形板部70に配置されている。
ここで強誘電性部材48a,48bは、回動軸10を挟
んで、分極方向が反転するように配置されている。一対
の電極50,30間に交流電圧を印加することにより、
第10実施例と同様の効果が達成される。しかも必要な
多結晶強誘電性部材48は一つのみであるので、装置構
造が更に簡略化される。
FIG. 10 shows an eleventh embodiment of the present invention. The same components as those in the ninth and tenth embodiments are designated by the same reference numerals. In this embodiment, one polycrystalline ferroelectric member 48 sandwiched by the pair of drive electrodes 50 and 30 is arranged on the elastically deformable plate portion 70.
Here, the ferroelectric members 48a and 48b are arranged so that the polarization directions are reversed with the rotary shaft 10 interposed therebetween. By applying an alternating voltage between the pair of electrodes 50, 30,
The same effect as the tenth embodiment is achieved. Moreover, since only one polycrystalline ferroelectric member 48 is required, the device structure is further simplified.

【0059】図11は本発明の第12実施例を示す。第
9実施例(図8)と同様の構成要素については同様の参
照符号を付して示す。図11において、トーションバー
2の一端は、その回動軸14を中心として固定部4に剛
性支持されている。トーションバー2の自由端には、弾
性変形板2a′がその中心軸を回動軸14と同軸にして
設けられている。この弾性変形板2a′の中央にはミラ
ー6が配置されている。更に弾性変形板2a′には、回
動軸14を挟んで対称に二つの曲り駆動部60a,60
bが形成されている。
FIG. 11 shows a twelfth embodiment of the present invention. The same components as those in the ninth embodiment (FIG. 8) are designated by the same reference numerals. In FIG. 11, one end of the torsion bar 2 is rigidly supported by the fixed portion 4 about the rotation shaft 14 thereof. An elastically deformable plate 2a 'is provided at the free end of the torsion bar 2 with its central axis coaxial with the rotating shaft 14. A mirror 6 is arranged at the center of this elastically deformable plate 2a '. Further, the elastically deformable plate 2a 'has two bending drive parts 60a, 60 symmetrically sandwiching the rotary shaft 14 therebetween.
b is formed.

【0060】本実施例によれば、第9実施例と同様の作
用及び効果を達成できる。また当然に曲り駆動部60
a,60bは、第9実施例で説明した様々な設計を採る
ことが可能であり、その設計に対応した効果が期待され
る。
According to this embodiment, the same operation and effect as those of the ninth embodiment can be achieved. Also, of course, the bending drive unit 60
The a and 60b can adopt various designs described in the ninth embodiment, and an effect corresponding to the design can be expected.

【0061】図12は本発明の第13実施例の光偏向装
置を示す。ミラー6は、第1と第2のトーションバー2
a,2bの一端により同軸に支持されている。第1と第
2のトーションバー2a,2bの他端はそれぞれ固定部
4a,4bに剛性支持されている。第1のトーションバ
ー2aは、その表面に圧電駆動板64aが接合され、回
動軸10を中心にミラー6が回転変位可能な捩じり駆動
部8aを形成している。この装置も第1実施例と同様な
効果を達成できる。
FIG. 12 shows an optical deflector according to the 13th embodiment of the present invention. The mirror 6 includes the first and second torsion bars 2
It is coaxially supported by one end of a and 2b. The other ends of the first and second torsion bars 2a and 2b are rigidly supported by the fixed portions 4a and 4b, respectively. The piezoelectric drive plate 64a is joined to the surface of the first torsion bar 2a, and forms a twist drive portion 8a in which the mirror 6 can be rotationally displaced about the rotary shaft 10. This device can also achieve the same effect as the first embodiment.

【0062】更に、本実施例においては、ミラー6がト
ーションバー2a,2bにより支持されているため、ミ
ラー駆動時の不要な方向への変位を低減することができ
る。捩じり駆動部は、当然に第1乃至第12実施例で説
明した捩じり駆動部8に代えることが可能であり、それ
ぞれの捩じり駆動部に応じた効果が期待できる。このこ
とは以下の第14乃至第16実施例においても同様であ
る。
Further, in this embodiment, since the mirror 6 is supported by the torsion bars 2a and 2b, it is possible to reduce the displacement in the unnecessary direction when driving the mirror. Of course, the twisting drive unit can be replaced with the twisting drive unit 8 described in the first to twelfth embodiments, and an effect corresponding to each twisting drive unit can be expected. This also applies to the following 14th to 16th embodiments.

【0063】図13は本発明の第14実施例の光偏向装
置を示す。第12実施例と同様の構成要素については同
様の参照符号を付して示す。第13実施例の第12実施
例に対する差異は、第2のトーションバー2bにも圧電
駆動板64bが接合され、回動軸10を中心にミラー6
が回転変位可能な第2の捩じり駆動部8bを形成してい
ることである。第1と第2の捩じり駆動部8a,8b
は、ミラー6を同一の方向へ変位させるように同期して
駆動される。本実施例によれば、第12実施例の効果に
加えて、ミラー駆動力が大きくなり、ミラー6の駆動範
囲を拡大し、また、ミラー6の変位を安定させることが
できる。
FIG. 13 shows an optical deflector according to the 14th embodiment of the present invention. The same components as in the twelfth embodiment are designated by the same reference numerals. The difference between the thirteenth embodiment and the twelfth embodiment is that the piezoelectric drive plate 64b is also joined to the second torsion bar 2b, and the mirror 6 with the rotary shaft 10 as the center.
Forms a second torsional drive portion 8b that can be rotationally displaced. First and second torsion drive units 8a, 8b
Are driven synchronously so as to displace the mirror 6 in the same direction. According to this embodiment, in addition to the effect of the twelfth embodiment, the mirror driving force is increased, the driving range of the mirror 6 is expanded, and the displacement of the mirror 6 can be stabilized.

【0064】図14は本発明の第15実施例を示す。本
実施例によれば、ミラー6をそれぞれ一軸駆動可能な二
組の基本構造を組み合わせることにより、ミラー6を二
軸駆動可能な二軸光偏向装置が提供される。図14にお
いて、ミラー6は、第1の回動軸10aを中心に変位可
能なように第1と第2のトーションバー2a,2bによ
り同軸に支持されている。第1と第2のトーションバー
2a,2bは、第1の矩形状フレーム66aに固定され
ている。この第1フレーム66aは、第2の回動軸10
bを中心に変位可能なように、第3と第4のトーション
バー2c,2dに同軸に支持されている。ここで第2の
回動軸10bは、第1の回動軸10aに対して直交し、
且つミラー6の中央で交差するように設定されている。
従って、第1と第2の回動軸10a,10bに沿って、
その法線方向に規定される二つの仮想平面(図示せず)
も互いに直交している。
FIG. 14 shows a fifteenth embodiment of the present invention. According to the present embodiment, a two-axis optical deflecting device capable of biaxially driving the mirror 6 is provided by combining two sets of basic structures capable of uniaxially driving the mirror 6, respectively. In FIG. 14, the mirror 6 is coaxially supported by the first and second torsion bars 2a and 2b so as to be displaceable around the first rotation shaft 10a. The first and second torsion bars 2a and 2b are fixed to the first rectangular frame 66a. The first frame 66a is provided on the second rotating shaft 10
It is coaxially supported by the third and fourth torsion bars 2c and 2d so as to be displaceable around b. Here, the second rotating shaft 10b is orthogonal to the first rotating shaft 10a,
Moreover, it is set so as to intersect at the center of the mirror 6.
Therefore, along the first and second rotation shafts 10a and 10b,
Two virtual planes (not shown) defined in the normal direction
Are also orthogonal to each other.

【0065】第3と第4のトーションバー2c,2d
は、第2の矩形状フレーム66bに固定されて設けられ
ている。第2の矩形状フレーム66bは、第1の矩形状
フレーム66aの内側に位置し、且つ第1の矩形状フレ
ーム66aと一体をなしている。
Third and fourth torsion bars 2c, 2d
Are fixedly provided on the second rectangular frame 66b. The second rectangular frame 66b is located inside the first rectangular frame 66a and is integral with the first rectangular frame 66a.

【0066】更に、第1と第3のトーションバー2a,
2dは、その表面上にそれぞれ圧電駆動板64a,64
dが接合され、第13実施例の捩じり駆動部8aと同様
な二つの捩じり駆動部8a,8bを形成している。
Furthermore, the first and third torsion bars 2a,
2d has piezoelectric drive plates 64a, 64 on its surface, respectively.
d is joined to form two torsional drive parts 8a and 8b similar to the torsional drive part 8a of the thirteenth embodiment.

【0067】本実施例によれば、単一の基板を用いて二
軸光偏向装置を容易に製作することができる。
According to this embodiment, the biaxial optical deflector can be easily manufactured using a single substrate.

【0068】更に、本実施例に第14実施例(図13)
を適用することにより、第2と第3のトーションバー2
b,2cをそれぞれ第3と第4の捩じり駆動部として形
成することができ、第14実施例と同様の効果を達成で
きる。
Furthermore, the fourteenth embodiment (FIG. 13) is added to this embodiment.
By applying the second and third torsion bar 2
b and 2c can be formed as the third and fourth torsional drive portions, respectively, and the same effect as that of the fourteenth embodiment can be achieved.

【0069】また、第1実施例(図1)に示した基本構
造を用いて、第2と第3のトーションバー2b,2cを
省くことも可能である。
Further, it is possible to omit the second and third torsion bars 2b and 2c by using the basic structure shown in the first embodiment (FIG. 1).

【0070】図15は本発明の第16実施例を示す。本
実施例によれば、二自由度の振動系をなす光偏向装置が
提供される。図15において、第1の板状部68aと、
ミラー6が表面に接合された第2の板状部68bとが、
回動軸10を中心として変位可能なように、第1乃至第
3のトーションバー2a,2b,2cにより同軸に支持
されている。
FIG. 15 shows a sixteenth embodiment of the present invention. According to this embodiment, an optical deflecting device forming a vibration system having two degrees of freedom is provided. In FIG. 15, a first plate-shaped portion 68a,
The second plate-like portion 68b having the mirror 6 bonded to the surface thereof,
It is coaxially supported by the first to third torsion bars 2a, 2b, 2c so as to be displaceable around the rotating shaft 10.

【0071】一端が第1の板状部68aを支持する第1
トーションバー2aの他端は、固定部4aに剛性支持さ
れている。一端が第2の板状部68bを支持する第3ト
ーションバー2cの他端は、固定部4aに対向する固定
部4bに剛性支持されている。第2トーションバー2b
は、第1と第2の板状部68a,68bを連結してい
る。
A first end of which supports the first plate-like portion 68a.
The other end of the torsion bar 2a is rigidly supported by the fixed portion 4a. The other end of the third torsion bar 2c, one end of which supports the second plate-shaped portion 68b, is rigidly supported by the fixed portion 4b facing the fixed portion 4a. Second torsion bar 2b
Connects the first and second plate-shaped portions 68a and 68b.

【0072】第1トーションバー2aは、その表面に圧
電駆動板64aが接合されることにより、第13実施例
(図12)に示すような捩じり駆動部8aとして形成さ
れている。
The first torsion bar 2a is formed as a torsional drive portion 8a as shown in the thirteenth embodiment (FIG. 12) by bonding the piezoelectric drive plate 64a to the surface thereof.

【0073】このような二自由度の振動系をなす光偏向
装置は、例えば「機械工学便覧」A3−47、日本機械
学会編等の文献から明らかなように、各トーションバー
2a,2b,2cや各板状部68a,68bの大きさ等
の物理的な条件を調節することにより、第1と第2の板
状部68a,68bの間の振幅比を調節可能である。従
って、駆動される第1の板状部68aの振幅より、ミラ
ー6を有する第2の板状部68bの振幅を大きくするこ
とが可能である。その結果、ミラー6の変位範囲が拡が
り、光偏向範囲を拡大することができる。更に、第13
実施例と同様な効果を達成できる。
Such an optical deflecting device forming a two-degree-of-freedom oscillating system can be used for each of the torsion bars 2a, 2b, 2c, as is clear from the literatures such as "Mechanical Engineering Handbook" A3-47 and the Japan Society of Mechanical Engineers. The amplitude ratio between the first and second plate-shaped portions 68a and 68b can be adjusted by adjusting physical conditions such as the size of the plate-shaped portions 68a and 68b. Therefore, it is possible to make the amplitude of the second plate-shaped portion 68b having the mirror 6 larger than the amplitude of the driven first plate-shaped portion 68a. As a result, the displacement range of the mirror 6 is expanded, and the light deflection range can be expanded. Furthermore, thirteenth
The same effect as the embodiment can be achieved.

【0074】図16は本発明の第17実施例を示す。本
実施例は第16実施例と同様に二自由度の振動系をなす
光偏向装置を提供する。本実施例の第16実施例に対す
る差異は、第1トーションバー2aを捩じり駆動部8a
として形成するのに代えて、第1の板状部68aの表面
に回動軸10を挟んで対称に圧電駆動板64a,64b
を接合することにより、第12実施例(図11)と同様
の曲り駆動部60a,60bを形成したことである。
FIG. 16 shows a seventeenth embodiment of the present invention. This embodiment provides an optical deflector forming a vibration system with two degrees of freedom as in the sixteenth embodiment. The difference of this embodiment from the sixteenth embodiment is that the first torsion bar 2a is twisted by the drive unit 8a.
Instead of being formed as, the piezoelectric drive plates 64a and 64b are symmetrically disposed on the surface of the first plate-shaped portion 68a with the rotary shaft 10 interposed therebetween.
That is, the bending driving portions 60a and 60b similar to those in the twelfth embodiment (FIG. 11) are formed by joining the above.

【0075】本実施例によれば、第16実施例と同様の
作用及び効果が達成され、更に第13実施例(図1
2)、第14実施例(図13)及び第16実施例(図1
5)と同様の効果が達成できる。
According to this embodiment, the same operation and effect as those of the 16th embodiment can be achieved, and further, the 13th embodiment (FIG. 1).
2), 14th embodiment (FIG. 13) and 16th embodiment (FIG. 1)
The same effect as 5) can be achieved.

【0076】また、曲がり駆動部としては、第9乃至第
12実施例(図8乃至図11)で説明したような様々な
設計を採ることが可能であり、それぞれの設計に応じた
効果が期待される。
Further, as the bending drive section, various designs as described in the ninth to twelfth embodiments (FIGS. 8 to 11) can be adopted, and the effects corresponding to each design can be expected. To be done.

【0077】図17(A)及び図17(B)は本発明の
第18実施例を示す。本実施例は、他の光学素子との集
積化が容易であり、しかも小型軽量化が可能で安価な光
偏向装置を提供する。
17A and 17B show an eighteenth embodiment of the present invention. The present embodiment provides an inexpensive optical deflector which can be easily integrated with other optical elements, can be reduced in size and weight.

【0078】図17(A)の光偏向装置において、結晶
基板70には、その一部を結晶異方性エッチングで薄く
することにより、第1と第2の弾性変形部分72a,7
2bが形成されている。結晶基板70は、好ましくはシ
リコン半導体単結晶基板であり、これは以下の実施例に
おいても同様である。
In the optical deflecting device of FIG. 17A, the crystal substrate 70 is partially thinned by crystal anisotropic etching, so that the first and second elastically deforming portions 72a, 72a.
2b is formed. The crystal substrate 70 is preferably a silicon semiconductor single crystal substrate, and this is the same in the following examples.

【0079】第1と第2の弾性変形部分72a,72b
及びその傾斜連結部分(剛性部分)74を含む基板面に
は、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜76が形成されて
いる。
First and second elastically deformable portions 72a and 72b
An insulating film 76 made of a silicon oxide film or the like is formed on the substrate surface including the inclined connecting portion (rigid portion) 74.

【0080】弾性変形部分72a,72bには、図示の
左右に間隔をもって対向する一対の圧電部材78a,7
8bと、これら圧電部材78a,78bをそれぞれ挟む
駆動電極80a,80b;80c,80dが配置されて
いる。
The elastically deformable portions 72a and 72b are provided with a pair of piezoelectric members 78a and 7 opposed to each other with a space left and right in the drawing.
8b and drive electrodes 80a, 80b; 80c, 80d sandwiching the piezoelectric members 78a, 78b, respectively.

【0081】第1弾性変形部分72aにおける圧電部材
78a及び駆動電極80a,80bは第1のバイモルフ
82aを形成し、第2弾性変形部分72bにおける圧電
部材78b及び駆動電極80c,80dは第2のバイモ
ルフ82bを形成している。二つの弾性変形部分72
a,72bを連結する剛性部分74には、ミラー6が配
置されている。基板70の表面には、結晶異方性エッチ
ングにより凹部84が形成されている。この凹部84の
底面には、端面発光型の半導体レーザダイオード(L
D)等からなる光源86及びガラス等からなるコリメー
トレンズ88が接合されている。
The piezoelectric member 78a and the drive electrodes 80a and 80b in the first elastically deformable portion 72a form a first bimorph 82a, and the piezoelectric member 78b and the drive electrodes 80c and 80d in the second elastically deformable portion 72b are the second bimorph. 82b is formed. Two elastically deformable parts 72
The mirror 6 is arranged in the rigid portion 74 connecting the a and 72b. A recess 84 is formed on the surface of the substrate 70 by crystal anisotropic etching. An edge-emitting semiconductor laser diode (L
A light source 86 made of D) and a collimator lens 88 made of glass are joined together.

【0082】いま、図17(B)に波線90で示すよう
に、一対の対向する第1と第2のバイモルフ82a,8
2bを反対方向に変形させ、ミラー6が回動軸94をほ
ぼ保った状態で回動させる。この場合、基板70上の光
源86からの光をコリメートレンズ88によりミラー6
への平行入射光92とし、この平行入射光を回動するミ
ラー6で反射して偏向することができる。
Now, as shown by a wavy line 90 in FIG. 17B, a pair of opposing first and second bimorphs 82a, 82a, 8a.
2b is deformed in the opposite direction, and the mirror 6 is rotated while the rotation shaft 94 is substantially maintained. In this case, the light from the light source 86 on the substrate 70 is reflected by the collimator lens 88 to the mirror 6
The parallel incident light 92 can be reflected and deflected by the rotating mirror 6.

【0083】圧電部材78a,78b及び弾性変形部分
72a,72bの変形は、第6実施例で述べたように、
分極方向と印加電圧を任意に設定することにより可能で
ある。
The deformation of the piezoelectric members 78a and 78b and the elastically deformable portions 72a and 72b is as described in the sixth embodiment.
This is possible by arbitrarily setting the polarization direction and applied voltage.

【0084】本実施例の光偏向装置は、結晶異方性エッ
チング、スパッター成膜法やフォトリソグラフィー法等
の公知の半導体IC製造技術により大量生産可能であ
る。例えば、基板70の隣接し合う二つの領域に対し、
基板の両面から結晶異方性エッチングを施すことによ
り、一方の領域の基板表面部分を第1の弾性変形部分7
2aaとし、他方の領域の基板裏面部分を第2の弾性変
形部分72bとして、これら弾性変形部の境界において
基板厚み方向に接続する傾斜連結部分74を形成するこ
とができる。この場合、傾斜連結部分74の板面にミラ
ー6を接合し、一対の弾性変形部分72a,72bの板
面に、圧電部材78a,78b及び駆動電極80a,8
0b,80c,80dを接合すればよい。この際、例え
ばシリコンからなる結晶基板の面方位を(100)と
し、結晶異方性エッチング液として水酸化カリウム等を
用いると、一対の弾性変形部分72a,72baの傾斜
連結部分74には基板結晶の〈111〉面が現れ、その
基板表面に対する角度は約54度となる。従って、結晶
基板の面方位を調節することにより、ミラー6を形成す
る傾斜連結部分74の板面の基板70の表面に対する角
度は一意的に決定され、製造方法の誤差が含まれること
はない。このため、ミラー6が駆動されない状態におけ
る基板70に対する光偏向角度は、製品によるばらつき
を極めて低くすることができる。
The optical deflecting device of this embodiment can be mass-produced by known semiconductor IC manufacturing techniques such as crystal anisotropic etching, sputter film forming method and photolithography method. For example, for two adjacent areas of substrate 70,
By performing crystal anisotropic etching from both sides of the substrate, the substrate surface portion in one region is made into the first elastically deformable portion 7.
2aa, and the back surface portion of the other region of the substrate is used as the second elastically deforming portion 72b, and an inclined connecting portion 74 that connects in the substrate thickness direction can be formed at the boundary of these elastically deforming portions. In this case, the mirror 6 is joined to the plate surface of the inclined connecting portion 74, and the piezoelectric members 78a and 78b and the drive electrodes 80a and 8 are attached to the plate surfaces of the pair of elastically deforming portions 72a and 72b.
It suffices to bond 0b, 80c, and 80d. At this time, for example, when the crystal substrate made of silicon has a plane orientation of (100) and potassium hydroxide or the like is used as the crystal anisotropic etching solution, the substrate crystal is formed in the inclined connecting portion 74 of the pair of elastically deforming portions 72a and 72ba. The <111> plane of appears and its angle with respect to the substrate surface is about 54 degrees. Therefore, by adjusting the plane orientation of the crystal substrate, the angle of the plate surface of the inclined connecting portion 74 forming the mirror 6 with respect to the surface of the substrate 70 is uniquely determined, and no error in the manufacturing method is included. For this reason, the light deflection angle with respect to the substrate 70 in a state where the mirror 6 is not driven can be made extremely low depending on the product.

【0085】この実施例の装置構成は極めて簡略で軽量
であると共に、微細化が可能なことは明らかである。
It is clear that the device structure of this embodiment is extremely simple and lightweight and can be miniaturized.

【0086】図18乃至図20は本発明の第19実施例
を示す。第18実施例と同様の構成要素については同様
の参照符号を付して示す。本実施例の第18実施例に対
する差異は、弾性変形部分72a,72bに弾性変形特
性を持たせるために、この部分72a,72bを薄くす
るのではなく、この部分72a,72bから独立した弾
性変形部材96a,96bを使用したことである。
18 to 20 show a nineteenth embodiment of the present invention. The same components as those of the eighteenth embodiment are designated by the same reference numerals. The difference between this embodiment and the eighteenth embodiment is that the elastic deformation portions 72a, 72b are not thinned in order to have elastic deformation characteristics, but elastic deformation independent of the portions 72a, 72b is performed. That is, the members 96a and 96b are used.

【0087】図19及び図20を参照して、図18に示
される光偏向装置の構造について、その製造工程に沿っ
て説明する。
Referring to FIGS. 19 and 20, the structure of the optical deflecting device shown in FIG. 18 will be described along with its manufacturing process.

【0088】結晶基板70に、第18実施例の方法と同
様にして第1と第2の弾性変形部分72a,72b及び
傾斜連結部分74を形成し、ミラー6を配置する。但
し、第1と第2の弾性変形部分72a,72bは、第1
8実施例ほどには薄くする必要がない(図19
(A))。
The first and second elastically deforming portions 72a and 72b and the inclined connecting portion 74 are formed on the crystal substrate 70 in the same manner as in the eighteenth embodiment, and the mirror 6 is arranged. However, the first and second elastically deformable portions 72a and 72b are
It is not necessary to make it as thin as the eight examples (FIG. 19).
(A)).

【0089】その後、第1と第2の弾性変形部分72
a,72bの板面に対し、弾性変形特性を有する部材9
6a,96b、圧電部材78a,78b及び駆動電極8
0a,80b,80c,80dを接合する(図19
(B))一対の弾性変形部分72a,72bの弾性変形
部材96a,96bを設けた側とは反対の面を除いて、
基板70をレジストなどの保護膜98で被覆する(図2
0(A))。
Then, the first and second elastically deformable portions 72 are formed.
A member 9 having elastic deformation characteristics with respect to the plate surfaces of a and 72b.
6a, 96b, piezoelectric members 78a, 78b and drive electrode 8
0a, 80b, 80c, 80d are joined (FIG. 19).
(B) Except for the surface of the pair of elastically deformable portions 72a, 72b opposite to the side on which the elastically deformable members 96a, 96b are provided,
The substrate 70 is covered with a protective film 98 such as a resist (FIG. 2).
0 (A)).

【0090】更に、弾性変形部分72a,72bにおい
て基板70をエッチング除去した後、保護膜98を除去
することにより、光偏向装置の基本構造が製作される
(図20(B))。その他の構造は、第18実施例と同
様である。
Further, the basic structure of the optical deflecting device is manufactured by removing the protective film 98 after etching and removing the substrate 70 at the elastically deforming portions 72a and 72b (FIG. 20B). The other structure is similar to that of the eighteenth embodiment.

【0091】本実施例においては、第18実施例と同様
の作用及び効果を達成できる。特に本実施例において
は、適宜な変形特性を持つ弾性変形部材96a,96b
を選択することにより、ミラー6の駆動範囲を第18実
施例よりも一層に拡大することが可能である。
In this embodiment, the same operation and effect as those of the 18th embodiment can be achieved. Particularly in this embodiment, the elastic deformation members 96a and 96b having appropriate deformation characteristics are provided.
By selecting, the drive range of the mirror 6 can be further expanded as compared with the eighteenth embodiment.

【0092】図21乃至図23は本発明の第20実施例
を示す。第18実施例と同様の構成要素については同様
の参照符号を付して示す。
21 to 23 show a twentieth embodiment of the present invention. The same components as those of the eighteenth embodiment are designated by the same reference numerals.

【0093】図22及び図23を参照して、図21に示
される光偏向装置の構造について、その製造工程に沿っ
て説明する。
With reference to FIGS. 22 and 23, the structure of the optical deflecting device shown in FIG. 21 will be described along with its manufacturing process.

【0094】結晶基板70に対し、一面側から結晶異方
性エッチングを施すことにより、斜面100を有する第
1のピット102aを形成する(図22(A))。
The crystal substrate 70 is subjected to crystal anisotropic etching from one surface side to form the first pit 102a having the slope 100 (FIG. 22A).

【0095】その斜面100に対し、弾性変形特性を有
する部材96a、圧電部材78a、駆動電極80a,8
0b及びミラー6を配置する(図22(B))。
With respect to the slope 100, a member 96a having elastic deformation characteristics, a piezoelectric member 78a, and drive electrodes 80a, 8
0b and the mirror 6 are arranged (FIG. 22 (B)).

【0096】その後、斜面100に隣接する基板面を除
いて、基板70をレジストなどの保護膜98で被覆し、
結晶異方性エッチングにより第2のピット102bを形
成し、斜面100を形成している基板部材を除去する
(図23(A))。
Thereafter, except for the substrate surface adjacent to the slope 100, the substrate 70 is covered with a protective film 98 such as a resist,
The second pit 102b is formed by crystal anisotropic etching, and the substrate member forming the slope 100 is removed (FIG. 23A).

【0097】次いで、保護膜98を除去し、第1のピッ
ト102a内に、曲がり変形可能なカンチレバー104
を所定の角度で形成する(図23(B))。
Next, the protective film 98 is removed, and the cantilever 104 which can be bent and deformed is formed in the first pit 102a.
Are formed at a predetermined angle (FIG. 23 (B)).

【0098】カンチレバー104にミラー6を配置し、
結晶異方性エッチングにより基板70の板面に凹部84
を形成し、この凹部84の底面に、第17実施例と同様
な光源86及びコリメートレンズ88を接合する。その
結果、図21に示される構造の光偏向装置が製作され
る。
The mirror 6 is arranged on the cantilever 104,
A concave portion 84 is formed on the plate surface of the substrate 70 by crystal anisotropic etching.
And a light source 86 and a collimator lens 88 similar to those in the seventeenth embodiment are joined to the bottom surface of the recess 84. As a result, the optical deflector having the structure shown in FIG. 21 is manufactured.

【0099】この光偏向装置においては、第18実施例
(図17)の変形原理に基づき、一対の駆動電極80
a,80bに任意の電圧を印加することにより、カンチ
レバー104が曲がる。その結果、ミラー6の角度が変
化する。従って、基板70上の光源86から射出された
光を第18実施例と同様にして偏向させることができ、
第18実施例と同様な効果が達成される。
In this optical deflecting device, a pair of drive electrodes 80 are used based on the modification principle of the eighteenth embodiment (FIG. 17).
The cantilever 104 is bent by applying an arbitrary voltage to a and 80b. As a result, the angle of the mirror 6 changes. Therefore, the light emitted from the light source 86 on the substrate 70 can be deflected in the same manner as in the eighteenth embodiment,
The same effect as the 18th embodiment is achieved.

【0100】本実施例によれば、弾性変形特性部材96
a、圧電部材78a及び駆動電極80a,80bからな
る変形部分が一つであり、その構成を極めて簡略とする
ことができる。
According to this embodiment, the elastic deformation characteristic member 96
There is only one deformed portion including a, the piezoelectric member 78a, and the drive electrodes 80a and 80b, and the configuration can be extremely simplified.

【0101】以上実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
ある。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention.

【0102】ここで本発明の要旨を纏めると以下の通り
である。
The summary of the present invention is summarized below.

【0103】(1)第1乃至第20実施例(図1,2及
び図4乃至11に対応) ミラーを回動軸の回りに変位駆動させ、前記ミラーから
の反射光を偏向させる光偏向装置であって、弾性固定さ
れた固定端と前記ミラーを支持する自由端とを有する板
状の変位素子を備え、この変位素子は、弾性変形板と、
一対の板状の駆動電極に挟持され、前記変位素子の板面
の法線方向に分極した圧電部材を含み、前記弾性変形板
の少なくとも一面に接合された圧電駆動板とからなり、
前記変位素子は、回動軸及び法線方向に沿って延在する
ように規定された仮想平面を境として互いに逆方向に変
位可能に構成したことを特徴とする光偏向装置である。
このような光偏向装置によれば、前記変位素子が、前記
仮想平面を境として互いに逆方向に変位することによ
り、この変位素子に支持されたミラーを回転往復運動さ
せることができ、小型軽量化が可能で安価な装置を提供
できる。
(1) First to twentieth embodiments (corresponding to FIGS. 1, 2 and 4 to 11) An optical deflecting device for displacing and driving a mirror around a rotating shaft to deflect reflected light from the mirror. Is provided with a plate-shaped displacement element having a fixed end that is elastically fixed and a free end that supports the mirror, and the displacement element includes an elastic deformation plate,
Sandwiched between a pair of plate-shaped drive electrodes, including a piezoelectric member polarized in the normal direction of the plate surface of the displacement element, consisting of a piezoelectric drive plate bonded to at least one surface of the elastic deformation plate,
The displacement element is an optical deflecting device characterized in that it can be displaced in mutually opposite directions with a virtual plane defined as extending along a rotation axis and a normal direction being a boundary.
According to such an optical deflecting device, the displacement elements are displaced in opposite directions with the virtual plane as a boundary, whereby the mirror supported by the displacement elements can be rotationally reciprocated, and the size and weight can be reduced. It is possible to provide an inexpensive device.

【0104】(2)第1及び第2実施例(図2、4
(A)及び図5(A)に対応) 上記(1)において、前記圧電駆動板の駆動電極が、仮
想平面を境として分割して配置した光偏向装置である。
この場合、上記(1)と同様な効果を有すると共に、装
置構成をより簡略にすることができる。
(2) First and second embodiments (FIGS. 2 and 4)
(A) and FIG. 5 (A)) In the above-mentioned (1), the drive electrode of the piezoelectric drive plate is an optical deflecting device divided and arranged with a virtual plane as a boundary.
In this case, the same effect as the above (1) can be obtained, and the device configuration can be further simplified.

【0105】(3)第4実施例(図5(A)に対応) 上記(2)において、前記弾性変形板の他面に、前記圧
電駆動板を接合したものである。この場合、光偏向装置
の回転変位量が上記(1)よりも大きくなり、偏向範囲
を大きくできる。
(3) Fourth Embodiment (corresponding to FIG. 5A) In the above (2), the piezoelectric drive plate is joined to the other surface of the elastically deformable plate. In this case, the rotational displacement amount of the optical deflector becomes larger than that in (1) above, and the deflection range can be increased.

【0106】(4)第6及び第7実施例(図6(A),
(B)に対応) 上記(1)乃至(3)において、前記圧電駆動板の圧電
部材の分極方向を、仮想平面を境として互いに逆向きと
した光偏向装置である。 この場
合、上記(1)と同様な効果を有すると共に、装置構成
をより簡略且つ安価にすることができる。更に、前記圧
電部材を、多結晶強誘電性部材としてもよい。この場
合、各駆動電圧板の構造を簡略にするか、或いは駆動電
圧板の必要個数を削減することが可能になり、より小型
軽量化が可能で安価な光偏向装置を提供できる。
(4) Sixth and seventh embodiments (FIG. 6 (A),
(Corresponding to (B)) The optical deflecting device according to the above (1) to (3), wherein the polarization directions of the piezoelectric members of the piezoelectric drive plate are opposite to each other with a virtual plane as a boundary. In this case, the same effect as (1) above can be obtained, and the device configuration can be made simpler and cheaper. Further, the piezoelectric member may be a polycrystalline ferroelectric member. In this case, the structure of each drive voltage plate can be simplified, or the required number of drive voltage plates can be reduced, and it is possible to provide an inexpensive optical deflector that can be made smaller and lighter.

【0107】(5)第7実施例(図6(B)に対応) 上記(4)において、複数の前記圧電駆動板を有し、こ
れら圧電駆動板が前記弾性変形板の一面と他面とに接合
されている光偏向装置である。
(5) Seventh Embodiment (corresponding to FIG. 6 (B)) In the above (4), a plurality of the piezoelectric driving plates are provided, and these piezoelectric driving plates form one surface and the other surface of the elastic deformation plate. Is a light deflecting device that is bonded to.

【0108】この場合、光偏向装置の回転変位量が上記
(4)よりも大きくなり、偏向範囲を大きくできる。更
に、第1の圧電部材が第1の駆動電極へ向かって分極さ
れ、第2の圧電部材が第2の駆動電極へ向かって分極さ
れていてもよい。この場合、光偏向装置の回転変位量が
より大きくなり、偏向範囲を大きくできる。
In this case, the rotational displacement amount of the optical deflector becomes larger than that in (4) above, and the deflection range can be increased. Furthermore, the first piezoelectric member may be polarized towards the first drive electrode and the second piezoelectric member may be polarized towards the second drive electrode. In this case, the rotational displacement amount of the optical deflector becomes larger, and the deflection range can be increased.

【0109】(6)第3、第5、第8実施例(図4
(B)、図5(B)及び図7に対応) ミラーを回動軸の回りに変位駆動させ、ミラーからの反
射光を偏向させる光偏向装置であって、弾性固定された
固定端と前記ミラーを支持する自由端とを有する板状の
変位素子を備え、この変位素子は、一面に第1の板状の
駆動電極が接合された第1の圧電部材を含む第1の圧電
駆動板と、第1の圧電駆動板の第1の圧電部材の他面に
一面が対向し、他面に第2の板状の駆動電極が接合され
た第2の圧電部材を含む第2の圧電駆動板とを有し、前
記変位素子は、その板面の法線方向及び回動軸に沿って
延在するように規定された仮想平面を境として互いに逆
方向に変位可能としたことを特徴とする光偏向装置であ
る。このような光偏向装置によれば、上記(1).
(2)及び(4)と同等の効果を有すると共に、変位素
子の構造を簡略にでき、より小型軽量化が可能で安価な
光偏向装置を提供できる。 (7)第5実施例(図5(B)に対応) 上記(6)において、第1と第2の圧電部材の分極方向
が等方向であり、第3の駆動電極と第2の圧電駆動板と
の間に、弾性変形特性を有する板状部材と、第4の駆動
電極とが介在され、前記板状部材は、第3と第4の駆動
電極に挟まれている光偏向装置である。この場合、上記
(6)よりも光偏向装置の回転変位量がより大きくな
り、偏向範囲を大きくできる。
(6) Third, fifth and eighth embodiments (FIG. 4)
(B), corresponding to FIG. 5 (B) and FIG. 7) An optical deflecting device for displacing and driving a mirror around a rotating shaft to deflect reflected light from the mirror, wherein the elastic fixed end and the fixed end are provided. A first piezoelectric drive plate including a first piezoelectric member having a first plate-shaped drive electrode bonded to one surface, and a plate-shaped displacement element having a free end for supporting a mirror. A second piezoelectric drive plate including a second piezoelectric member, one surface of which is opposed to the other surface of the first piezoelectric member of the first piezoelectric drive plate, and the other surface of which is joined to a second plate-shaped drive electrode And the displacement element is displaceable in mutually opposite directions with a virtual plane defined as extending along the normal line direction of the plate surface and the rotation axis as a boundary. It is a light deflection device. According to such an optical deflector, the above (1).
It is possible to provide an inexpensive optical deflector that has the same effects as (2) and (4), can simplify the structure of the displacement element, and can be made smaller and lighter. (7) Fifth embodiment (corresponding to FIG. 5B) In the above (6), the polarization directions of the first and second piezoelectric members are the same, and the third drive electrode and the second piezoelectric drive are performed. A plate-shaped member having elastic deformation characteristics and a fourth drive electrode are interposed between the plate and the plate-shaped member, and the plate-shaped member is an optical deflecting device sandwiched between the third and fourth drive electrodes. . In this case, the amount of rotational displacement of the optical deflector becomes larger than that in the above (6), and the deflection range can be increased.

【0110】(8)第8実施例(図7に相当) 上記(6)において、第1と第2の圧電駆動板との間に
第3の駆動電極が介在され、この第3の駆動電極は、第
1と第2の圧電駆動板に共用されている光偏向装置であ
る。この場合、上記(6)と同等の効果を有すると共
に、必要な駆動電極の個数を削減できる。更に、第1の
圧電部材の分極方向を、仮想平面を境として互いに逆向
きとし、仮想平面を境とする第2の圧電部材の分極方向
を、第1の圧電部材の分極方向と等方向としてもよい。
この場合、構成がより簡略な光偏向装置を提供できる。
或いは、第1と第2の駆動電極を、仮想平面を境として
分割配置してもよい。この場合、上記(1)、(6)と
同様な効果を有すると共に、装置構成をより簡略にする
ことができる。
(8) Eighth Embodiment (corresponding to FIG. 7) In the above (6), the third drive electrode is interposed between the first and second piezoelectric drive plates, and the third drive electrode is provided. Is an optical deflecting device shared by the first and second piezoelectric drive plates. In this case, the same effect as (6) above can be obtained, and the number of necessary drive electrodes can be reduced. Further, the polarization directions of the first piezoelectric member are opposite to each other with a virtual plane as a boundary, and the polarization direction of the second piezoelectric member with the virtual plane as a boundary is equal to the polarization direction of the first piezoelectric member. Good.
In this case, it is possible to provide an optical deflector having a simpler configuration.
Alternatively, the first and second drive electrodes may be divided and arranged with a virtual plane as a boundary. In this case, the same effects as the above (1) and (6) can be obtained, and the device configuration can be further simplified.

【0111】(9)第13及び14実施例(図12及び
図13に相当) 一端と他端とを有するミラーを回動軸の回りに変位駆動
させ、ミラーからの反射光を偏向させる光偏向装置であ
って、第1の固定端に弾性固定された固定端と、前記ミ
ラーの一端を支持する支持端とを有する板状の変位素子
を備え、この変位素子は、第1の弾性変形板と、この第
1の弾性変形板の少なくとも一方の面に接合され、且つ
一対の板状の駆動電極に挟持され、前記変位素子の板面
の法線方向に分極した圧電部材を含む圧電駆動板とを有
し、前記変位素子は、その板面の法線方向及び回動軸に
沿って延在するように規定される仮想平面を境として互
いに逆方向に変位可能であることと、第1の固定端に対
向する第2の固定端に弾性固定された固定端と、前記ミ
ラーの一端を支持する支持端とを有する第2の弾性変形
板とを備える光偏向装置である。このような光偏向装置
によれば、ミラーが第1と第2の弾性変形板により支持
されているので、ミラーの駆動時の不所望な方向への変
位を低減できる。この場合、ミラーの駆動力及び駆動範
囲を大きくし、且つミラーの変位を安定させる目的で、
第14実施例(図13に相当)のように、第2の弾性変
形板が、その少なくとも一方の面に接合され、且つ一対
の板状の駆動電極に挟持され、第2の弾性変形の板面の
法線方向に分極した圧電部材を含む圧電駆動板を有する
ことにより、更なる板状の変位素子をなし、この変位素
子は、その板面の法線方向及び中心軸に沿って延在する
ように規定される仮想平面を境として互いに逆方向に変
位可能としてもよい。
(9) Thirteenth and fourteenth embodiments (corresponding to FIG. 12 and FIG. 13) Optical deflection for displacing and driving a mirror having one end and the other end around a rotation axis to deflect reflected light from the mirror An apparatus includes a plate-shaped displacement element having a fixed end elastically fixed to a first fixed end and a support end supporting one end of the mirror, and the displacement element includes a first elastic deformation plate. And a piezoelectric drive plate including a piezoelectric member that is bonded to at least one surface of the first elastically deformable plate and is sandwiched by a pair of plate-shaped drive electrodes, and that is polarized in the direction normal to the plate surface of the displacement element. The displacement element is displaceable in mutually opposite directions with respect to an imaginary plane defined to extend along the normal line direction of the plate surface and the rotation axis, and A fixed end elastically fixed to a second fixed end facing the fixed end of the mirror; And a second elastically deformable plate having a support end that supports one end of the optical deflector. According to such an optical deflector, since the mirror is supported by the first and second elastically deformable plates, the displacement of the mirror in an undesired direction during driving can be reduced. In this case, for the purpose of increasing the driving force and driving range of the mirror and stabilizing the displacement of the mirror,
As in the fourteenth embodiment (corresponding to FIG. 13), the second elastically deformable plate is joined to at least one surface of the second elastically deformable plate, and is sandwiched by a pair of plate-shaped drive electrodes. By having a piezoelectric drive plate including a piezoelectric member polarized in the normal direction of the plane, a further plate-shaped displacement element is formed, and the displacement element extends along the normal direction of the plate surface and the central axis. It is also possible to displace in opposite directions with respect to an imaginary plane defined as above.

【0112】(10)第15実施例(図14に相当) 互いに直交する第1と第2の回動軸の回りにミラーを変
位駆動させ、ミラーからの反射光を二軸方向へ偏向させ
る二軸光偏向装置であって、弾性固定された固定端と前
記ミラーを支持する自由端とを有する第1の板状の変位
素子を備え、この第1の変位素子は、第1の弾性変形板
と、この第1の弾性変形板の少なくとも一方の面に接合
され、且つ一対の第1の板状の駆動電極に挟持され、第
1の変位素子の板面の法線方向に分極した第1の圧電部
材を含む第1の圧電駆動板とを有し、第1の変位素子
は、その板面の法線方向及び第1の回動軸に沿って延在
するように規定される第1の仮想平面を境として互いに
逆方向に変位可能であり、第1の変位素子の近傍に弾性
固定された第2の板状の変位素子を備え、この第2の変
位素子は、第2の弾性変形板と、この第2の弾性変形板
の少なくとも一方の面に接合され、且つ一対の第2の板
状の駆動電極に挟持され、第2の変位素子の板面の法線
方向に分極した第2の圧電部材を含む第2の圧電駆動板
とを有し、第2の変位素子は、その板面の法線方向及び
第2の回動軸に沿って延在するように規定される第2の
仮想平面を境として互いに逆方向に変位可能に構成した
ことを特徴とする二軸光偏向装置である。このような二
軸光偏向装置によれば、ミラーを二軸駆動可能な装置が
提供される。この場合、第1の回動軸に沿った第2の弾
性変形板の幅を、第2の回動軸に沿った第1の弾性変形
板の幅よりも大きくすることにより、ミラーの変位範囲
が拡大し、結果として偏向範囲を大きくすることができ
る。また、装置構成をより簡略にする目的で、第2の圧
電駆動板の第2の駆動電極を、第2の仮想平面を境とし
て分割して配置してもよく、或いは第2の圧電駆動板の
第2の圧電部材の分極方向を、第2の仮想平面を境とし
て互いに逆向きにしてもよい。更に、各駆動電圧板の構
造を簡略にするか、或いは駆動電圧板の必要個数を削減
し、より小型軽量化が可能で安価な二軸光偏向装置を提
供する目的で、第2の圧電駆動板の第2の圧電部材を、
多結晶強誘電性部材としてもよい。 (11)第16実施例(図13に相当) 回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反
射光を偏向させる光偏向装置であって、弾性変形板を備
え、この弾性変形板は、互いに対向する第1と第2の固
定部の間に固定され、第1の固定部側で第1の回動軸に
直行する軸方向に沿って延出された第1の幅広部分と、
この第1の幅広部分から第1の回動軸に沿って間隔をお
いた第2の固定部側で、前記直行軸に沿って延出された
第2の幅広部分とを有し、第2の幅広部分は前記ミラー
を支持し、この第2の幅広部分の幅は、前記直行軸に沿
って見て、第1の幅広部分の幅よりも大きいことと、第
1の固定部と第1の幅広部分との間の領域における前記
弾性変形板は、この弾性変形板の少なくとも一方の面に
接合され、且つ一対の板状の駆動電極に挟持され、前記
弾性変形板の法線方向に分極した圧電部材とを備えるこ
とにより、その法線方向及び回動軸に沿って延在するよ
うに規定される仮想平面を境として互いに逆方向に変位
可能である光偏向装置である。このような光偏向装置に
よれば、駆動される第1の幅広部分の振幅よりも、ミラ
ーを支持する第2の幅広部分の振幅を大きくすることが
でき、その結果、ミラーの変位範囲が拡がり、光変更範
囲が拡大される。 (12)第15実施例(図14に相当) 互いに直交する第1と第2の回動軸の回りにミラーを変
位駆動させ、ミラーからの反射光を二軸方向へ偏向させ
る二軸光偏向装置であって、前記ミラーを第1の回動軸
と同軸な第1の位置で支持する第1の支持体を備えるこ
とと、第1の位置に対向する第2の位置で第1の枠体に
弾性固定された固定端と前記ミラーを支持する支持端と
を有する第1の板状の変位素子を備え、この第1の変位
素子は、第1の弾性変形板と、この第1の弾性変形板の
少なくとも一方の面に接合され、且つ一対の第1の板状
の駆動電極に挟持され、第1の変位素子の板面の法線方
向に分極した第1の圧電部材を含む第1の圧電駆動板と
を有し、第1の変位素子は、その板面の法線方向及び第
1の中心軸に沿って延在するように規定される第1の仮
想平面を境として互いに逆方向に変位可能であること
と、第1の枠体を第2の回動軸と同軸な第3の位置で支
持する第2の支持体を備えることと、第3の位置に対向
する第4の位置で第2の支持体に弾性固定された固定端
と第1の支持体を支持する支持端とを有する第2の板状
の変位素子を備え、この第2の変位素子は、第2の弾性
変形板と、この第2の弾性変形板の少なくとも一方の面
に接合され、且つ一対の第2の板状の駆動電極に挟持さ
れ、第1の変位素子の板面の法線方向に分極した第2の
圧電部材を含む第2の圧電駆動板とを有し、第2の変位
素子は、その板面の法線方向及び第2の中心軸に沿って
延在するように規定される第2の仮想平面を境として互
いに逆方向に変位可能であることからなる二軸光偏向装
置である。このような二軸光偏向装置によれば、第1と
第2の支持体及び第1と2の弾性変形板を、一体的な基
板から形成することが可能であり、装置の製作が容易で
ある。
(10) Fifteenth embodiment (corresponding to FIG. 14) The mirror is driven to displace about the first and second rotating shafts which are orthogonal to each other, and the reflected light from the mirror is deflected in two axial directions. An axial light deflector, comprising a first plate-shaped displacement element having an elastically fixed end and a free end supporting the mirror, the first displacement element being a first elastically deformable plate. A first elastic member which is joined to at least one surface of the first elastically deformable plate and is sandwiched by a pair of first plate-shaped drive electrodes, and which is polarized in the normal direction of the plate surface of the first displacement element. A first piezoelectric drive plate including a piezoelectric member of the first displacement element, the first displacement element being defined so as to extend along the normal direction of the plate surface and the first rotation axis. Second plate-like members that are displaceable in opposite directions with respect to the virtual plane of and are elastically fixed near the first displacement element. The second displacement element is joined to the second elastically deformable plate and at least one surface of the second elastically deformable plate, and is connected to the pair of second plate-shaped drive electrodes. A second piezoelectric driving plate that includes a second piezoelectric member that is sandwiched and is polarized in the direction normal to the plate surface of the second displacement element, wherein the second displacement element has a direction normal to the plate surface. And a biaxial optical deflector which is configured to be displaceable in mutually opposite directions with a second virtual plane defined as extending along the second rotation axis as a boundary. According to such a biaxial light deflecting device, a device capable of biaxially driving the mirror is provided. In this case, the width of the second elastically deformable plate along the first rotation axis is made larger than the width of the first elastically deformable plate along the second rotation axis, so that the displacement range of the mirror is increased. Can be expanded, and as a result, the deflection range can be increased. Further, for the purpose of further simplifying the device configuration, the second drive electrode of the second piezoelectric drive plate may be divided and arranged with the second virtual plane as a boundary, or the second piezoelectric drive plate. The polarization directions of the second piezoelectric member may be opposite to each other with the second virtual plane as a boundary. Further, for the purpose of providing a biaxial optical deflector which is simple in structure of each drive voltage plate or reduces the required number of drive voltage plates, can be reduced in size and weight, and is inexpensive, a second piezoelectric drive device is provided. The second piezoelectric member of the plate,
It may be a polycrystalline ferroelectric member. (11) Sixteenth embodiment (corresponding to FIG. 13) A light deflecting device for displacing and driving a mirror around a rotating shaft to deflect reflected light from the mirror, the elastic deforming plate being provided. Is a first wide portion fixed between the first and second fixing portions facing each other and extending along the axial direction orthogonal to the first rotation axis on the first fixing portion side. ,
A second wide portion extending along the orthogonal axis on the side of the second fixed portion that is spaced from the first wide portion along the first rotation axis; and A wide portion of the first supporting portion supports the mirror, and a width of the second wide portion is larger than a width of the first wide portion when viewed along the orthogonal axis, and the first fixing portion and the first fixing portion The elastically deformable plate in a region between the elastically deformable plate and the wide portion of the elastically deformable plate is bonded to at least one surface of the elastically deformable plate and is sandwiched by a pair of plate-shaped drive electrodes, and polarized in the normal direction of the elastically deformable plate. By including the piezoelectric member described above, the light deflecting device can be displaced in mutually opposite directions with a virtual plane defined as extending along the normal direction and the rotation axis as a boundary. According to such an optical deflector, the amplitude of the second wide portion that supports the mirror can be made larger than the amplitude of the first wide portion that is driven, and as a result, the displacement range of the mirror is expanded. , The light change range is expanded. (12) Fifteenth embodiment (corresponding to FIG. 14) Biaxial light deflection for displacing and driving the mirror around first and second rotation axes orthogonal to each other and deflecting reflected light from the mirror in biaxial directions. An apparatus comprising: a first support for supporting the mirror at a first position coaxial with a first rotation axis; and a first frame at a second position opposite the first position. A first plate-shaped displacement element having a fixed end elastically fixed to the body and a support end for supporting the mirror is provided, and the first displacement element includes a first elastic deformation plate and the first elastic deformation plate. A first piezoelectric member, which is joined to at least one surface of the elastically deformable plate, is sandwiched by a pair of first plate-shaped drive electrodes, and is polarized in the direction normal to the plate surface of the first displacement element; A piezoelectric drive plate, and the first displacement element extends along the normal direction of the plate surface and the first central axis. And a second support body that supports the first frame body at a third position that is coaxial with the second rotation axis. And a second plate-shaped displacement having a fixed end elastically fixed to the second support at a fourth position opposite to the third position and a support end supporting the first support. The second displacement element is joined to the second elastically deformable plate and at least one surface of the second elastically deformable plate, and is sandwiched between the pair of second plate-shaped drive electrodes. A second piezoelectric driving plate including a second piezoelectric member polarized in a direction normal to a plate surface of the first displacement element, the second displacement element having a direction normal to the plate surface and a second piezoelectric driving plate. Two-axis optical deflection comprising being displaceable in opposite directions with respect to a second virtual plane defined to extend along the central axis of the two. It is the location. According to such a biaxial light deflector, the first and second supports and the first and second elastically deformable plates can be formed from an integral substrate, and the device can be easily manufactured. is there.

【0113】(13)第18実施例(図17(A)、
(B)に相当) 回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反
射光を偏向させるように半導体単結晶基板に集積された
光偏向装置であって、半導体単結晶基板の一面からの異
方性エッチングにより、前記基板の他面に沿って形成さ
れた薄板状の第1の弾性変形部と、前記基板の他面から
の異方性エッチングにより、前記基板の一面に沿って形
成された薄板状の第2の弾性変形部と、第1と第2の弾
性変形部の間を傾斜して連結するように形成され、前記
ミラーが接合された傾斜連結部と、第1の圧電部材を一
対の第1の駆動電極により挟んでなり、前記基板の第1
の弾性変形部に接合された第1の圧電駆動板と、第2の
圧電部材を一対の第2の駆動電極により挟んでなり、前
記基板の第2の弾性変形部に接合された第2の圧電駆動
板とを備え、前記ミラーと第1と第2の弾性変形部及び
第1と第2の圧電駆動板の各々の中心軸が前記回動軸と
同軸であることを特徴とする光偏向装置である。このよ
うな光偏向装置によれば、他の光学要素との集積化が容
易であり、しかも軽量化及び微細化が可能で安価な光偏
向装置が提供される。この場合、他の光学要素との集積
化の目的で、前記半導体単結晶基板の一面から異方性エ
ッチングにより形成され、底部を有する凹部と、この凹
部の底面に接合され、前記ミラーへ光を導くための光学
要素とを更に備えてもよい。
(13) Eighteenth embodiment (FIG. 17A,
(Equivalent to (B)) An optical deflecting device integrated on a semiconductor single crystal substrate for displacing and driving a mirror around a rotation axis to deflect reflected light from the mirror, wherein A first elastically deformable portion in the shape of a thin plate that is formed along the other surface of the substrate by anisotropic etching, and is formed along the one surface of the substrate by anisotropic etching from the other surface of the substrate A thin plate-shaped second elastically deforming portion, and an inclined connecting portion formed so as to incline between the first and second elastically deforming portions and to which the mirror is joined; The member is sandwiched by a pair of first drive electrodes, and the first drive electrode of the substrate is provided.
A first piezoelectric drive plate joined to the elastically deformable portion of the second piezoelectric member and a second piezoelectric member sandwiched by a pair of second drive electrodes, and a second piezoelectrically joined portion to the second elastically deformable portion of the substrate. A light deflector, comprising: a piezoelectric drive plate, wherein the central axes of the mirror, the first and second elastically deformable portions, and the first and second piezoelectric drive plates are coaxial with the rotation axis. It is a device. According to such an optical deflecting device, an inexpensive optical deflecting device can be provided which can be easily integrated with other optical elements, can be reduced in weight and can be miniaturized. In this case, for the purpose of integration with other optical elements, a concave portion which is formed by anisotropic etching from one surface of the semiconductor single crystal substrate and has a bottom portion and a concave portion which is joined to the bottom surface of the concave portion and which transmits light to the mirror. It may further include an optical element for guiding.

【0114】(14)第19実施例(図18乃至図20
に相当) 回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反
射光を偏向させるように半導体単結晶基板に集積された
光偏向装置であって、前記基板の一面からの異方性エッ
チングにより、前記基板の結晶面に沿って形成された第
1の傾斜部と、前記基板の他面からの異方性エッチング
により、前記基板の結晶面に沿って形成され、且つ第1
の傾斜部に対向して平行をなす第2の傾斜部と、一端と
他端とを有し、その一端が第1の傾斜部の前記基板の他
面に接合された第1の弾性変形部材と、一端と他端とを
有し、その一端が第2の傾斜部の前記基板の他面に接合
された第2の弾性変形部材と、第1の弾性変形部材の他
端と第2の弾性変形部材の他端とを連結する傾斜面を有
するように、前記基板の異方性エッチングにより前記基
板に形成され、且つ前記ミラーが接合された傾斜連結部
と、一対の第1の駆動電極により第1の圧電部材を挟ん
でなり、第1の弾性変形部材に接合された第1の圧電駆
動板と、一対の第2の駆動電極により第2の圧電部材を
挟んでなり、第2の弾性変形部材に接合された第2の圧
電駆動板とを備える光偏向装置である。このような光偏
向装置によれば、適宜な変形特性を有する第1と第2の
弾性変形部材を選択することにより、ミラーの駆動範囲
を上記(13)よりも一層に拡大することができる。勿
論、上記(13)と同様な効果も達成できる。この場
合、他の光学要素との集積化の目的で、前記基板の一面
からの異方性エッチングにより形成され、底面を有する
凹部と、この凹部の底面に接合され、前記ミラーへ光を
導くための光学要素とを更に備えてもよい。
(14) Ninth embodiment (FIGS. 18 to 20)
An optical deflecting device integrated on a semiconductor single crystal substrate for displacing and driving a mirror around a rotation axis to deflect reflected light from the mirror, wherein anisotropic etching from one surface of the substrate is performed. The first inclined portion formed along the crystal plane of the substrate, and the first inclined portion formed along the crystal plane of the substrate by anisotropic etching from the other surface of the substrate.
First elastically deformable member having a second inclined portion facing the inclined portion and parallel to each other, one end and the other end, and one end of which is joined to the other surface of the substrate of the first inclined portion. A second elastically deformable member having one end and the other end, one end of which is joined to the other surface of the substrate of the second inclined portion, the other end of the first elastically deformable member and the second elastically deformable member. An inclined connection portion formed on the substrate by anisotropic etching of the substrate and having the mirror joined thereto so as to have an inclined surface connecting the other end of the elastically deformable member, and a pair of first drive electrodes. The first piezoelectric member is sandwiched by the first piezoelectric member, and the second piezoelectric member is sandwiched by the first piezoelectric drive plate joined to the first elastically deformable member and the pair of second drive electrodes. It is an optical deflecting device including a second piezoelectric drive plate joined to an elastically deformable member. According to such an optical deflecting device, by selecting the first and second elastically deforming members having appropriate deforming characteristics, the drive range of the mirror can be further expanded as compared with the above (13). Of course, the same effect as the above (13) can be achieved. In this case, for the purpose of integration with other optical elements, a concave portion formed by anisotropic etching from one surface of the substrate and having a bottom surface is joined to the bottom surface of this concave portion to guide light to the mirror. The optical element may be further provided.

【0115】(15)第20実施例(図21乃至図23
に相当) 回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反
射光を偏向させるように半導体単結晶基板に集積された
光偏向装置であって、前記基板の一面からの異方性エッ
チングにより形成された逆台形状の凹部と、この凹部の
実質的に中央に形成され、前記凹部の傾斜面に対して平
行に傾斜した弾性変形板と、板状の圧電部材の一面に板
状の駆動電極を有し、前記圧電部材の他面が前記弾性変
形板に接合されると共に、前記ミラーが接合された圧電
駆動板とを備える光偏向装置である。このような光偏向
装置によれば、弾性変形板、圧電部材及び駆動電極が一
体であるので、装置構成を極めて簡略化することができ
る。更に、上記(13)と同様な効果も達成できる。こ
の場合、他の光学要素との集積化の目的で、前記基板の
一面異方性エッチングにより形成され、底部を有する逆
台形状の更なる凹部と、この凹部の底面に接合された、
前記ミラーへ光を導くための光学要素とを更に備えても
よい。
(15) Twentieth Embodiment (FIGS. 21 to 23)
An optical deflecting device integrated on a semiconductor single crystal substrate for displacing and driving a mirror around a rotation axis to deflect reflected light from the mirror, wherein anisotropic etching from one surface of the substrate is performed. An inverted trapezoidal concave portion formed by, an elastically deformable plate formed substantially in the center of the concave portion and inclined parallel to the inclined surface of the concave portion, and a plate-shaped piezoelectric member on one surface of the plate-shaped piezoelectric member. An optical deflecting device having a drive electrode, the other surface of the piezoelectric member being bonded to the elastically deformable plate, and the piezoelectric drive plate having the mirror bonded thereto. According to such an optical deflector, since the elastically deformable plate, the piezoelectric member and the drive electrode are integrated, the device configuration can be extremely simplified. Further, the same effect as the above (13) can be achieved. In this case, for the purpose of integration with other optical elements, a further inverted trapezoidal concave portion having a bottom portion formed by one-sided anisotropic etching of the substrate and joined to the bottom surface of this concave portion,
An optical element for guiding light to the mirror may be further provided.

【0116】[0116]

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項1に
係る光偏向装置によれば、装置の小型軽量化が可能で安
価な光偏向装置が提供される。
As described above, according to the optical deflecting device according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide an inexpensive optical deflecting device which can be reduced in size and weight.

【0117】本願の請求項2に係る光偏向装置によれ
ば、装置の小型軽量化が可能で安価であると共に、二軸
変更可能な光偏向装置が提供される。
According to the optical deflecting device according to the second aspect of the present application, it is possible to reduce the size and weight of the device and to provide it at a low cost, and to provide the optical deflecting device capable of changing the two axes.

【0118】本願の請求項3に係る光偏向装置によれ
ば、装置の小型軽量化が可能で安価であると共に、光源
などの光学素子との集積化が容易な光偏向装置が提供さ
れる。
According to the optical deflecting device according to claim 3 of the present application, there is provided an optical deflecting device which can be reduced in size and weight, is inexpensive, and can be easily integrated with an optical element such as a light source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る光偏向装置を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an optical deflecting device according to a first embodiment of the invention.

【図2】図1の装置における上下電極に挟まれて二分割
された圧電部材を用いた捩じり駆動部を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a torsional drive section using a piezoelectric member that is sandwiched between upper and lower electrodes and divided into two in the apparatus of FIG.

【図3】図1のA−A線方向に沿った断面図(A),
(B)を含み、(A)は捩じり駆動部に直流電流を印加
する配置を示し、(B)は捩じり駆動部に直流電流を印
加する配置を示す。
3 is a cross-sectional view (A) taken along the line AA of FIG.
Including (B), (A) shows an arrangement for applying a DC current to the torsion drive section, and (B) shows an arrangement for applying a DC current to the torsion drive section.

【図4】図1のA−A線方向に沿った断面図(A),
(B)を含み、(A)は第2実施例に係る一体的な圧電
部材を用いた捩じり駆動部を示し、(B)は第3実施例
に係る分極方向を等方向とした一対の圧電部材を用いた
捩じり駆動部を示す。
4 is a cross-sectional view (A) taken along the line AA of FIG.
Including (B), (A) shows a torsional drive part using an integral piezoelectric member according to the second embodiment, and (B) shows a pair in which the polarization directions according to the third embodiment are equal. 7 shows a torsional drive unit using the piezoelectric member of FIG.

【図5】図1のA−A線方向に沿った断面図(A),
(B)を含み、(A)は第4実施例に係る二つの下部電
極に挟まれた圧電部材を用いた捩じり駆動部を示し、
(B)は第5実施例に係る分極方向を逆方向とした一対
の圧電部材を用いた捩じり駆動部を示す。
5 is a sectional view (A) taken along the line AA of FIG.
Including (B), (A) shows a torsion drive unit using a piezoelectric member sandwiched between two lower electrodes according to the fourth embodiment,
(B) shows a torsion drive unit using a pair of piezoelectric members in which the polarization directions are opposite to each other according to the fifth embodiment.

【図6】図1のA−A線方向に沿った断面図(A),
(B)を含み、(A)は第6実施例に係る多結晶誘電部
材と弾性変形板とを有する捩じり駆動部を示し、(B)
は第7実施例に係る一対の多結晶誘電部材に挟まれた弾
性変形板を有する捩じり駆動部を示す。
6 is a sectional view (A) taken along the line AA of FIG.
Including (B), (A) shows a torsion drive unit having a polycrystalline dielectric member and an elastically deformable plate according to the sixth embodiment, and (B).
Shows a torsion drive unit having an elastically deformable plate sandwiched between a pair of polycrystalline dielectric members according to the seventh embodiment.

【図7】図1のA−A線方向に沿って第8実施例に係る
捩じり駆動部を示す断面図であり、し、第7実施例にお
ける捩じり駆動部から弾性変形板を省いた構造の捩じり
駆動部を示す。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the torsional drive unit according to the eighth embodiment along the line AA of FIG. 1, in which the elastically deformable plate is removed from the torsional drive unit in the seventh embodiment. The torsion drive part of the structure omitted is shown.

【図8】第9実施例に係る並列された一対の曲り駆動部
を有する光偏向装置を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing an optical deflecting device having a pair of bending driving units arranged in parallel according to a ninth embodiment.

【図9】図8のB−B線方向に沿った断面図(A),
(B)を含み、(A)は第9実施例に係る捩じり駆動部
を示し、(B)は第10実施例に係る並列された一対の
多結晶誘電部材を有する捩じり駆動部を示す。
9 is a sectional view (A) taken along the line BB of FIG.
(B) is included, (A) shows the torsion drive part which concerns on 9th Example, (B) is a torsion drive part which has a pair of juxtaposed polycrystalline dielectric member which concerns on 10th Example. Indicates.

【図10】図8のB−B線方向に沿った断面図であり、
第11実施例に係る一体的な多結晶誘電部材を有する捩
じり駆動部を示す。
10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
12 shows a torsional drive having an integral polycrystalline dielectric member according to the eleventh embodiment.

【図11】第12実施例に係る並列された一対の曲り駆
動部の間にミラーを配置した構造の光偏向装置を示す斜
視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing an optical deflecting device having a structure in which a mirror is arranged between a pair of parallel bending driving units according to a twelfth embodiment.

【図12】第13実施例を示す斜視図であり、一対のト
ーションバーの間にミラーが支持され、ミラーの一端側
を支持するトーションバーが捩じり駆動部である光偏向
装置を示す。
FIG. 12 is a perspective view showing a thirteenth embodiment, showing a light deflecting device in which a mirror is supported between a pair of torsion bars, and a torsion bar supporting one end side of the mirror is a torsion drive unit.

【図13】第14実施例を示す斜視図であり、一対のト
ーションバーの間にミラーが支持され、一対のトーショ
ンバーが共に捩じり駆動部である光偏向装置を示す。
FIG. 13 is a perspective view showing a fourteenth embodiment, showing a light deflecting device in which a mirror is supported between a pair of torsion bars, and the pair of torsion bars are both torsion driving units.

【図14】第15実施例を示す斜視図であり、二軸方向
へ光を偏向可能な二軸光偏向装置を示す。
FIG. 14 is a perspective view showing a fifteenth embodiment, showing a biaxial light deflector capable of deflecting light in biaxial directions.

【図15】第16実施例を示す斜視図であり、三つのト
ーションバーの間に二つの幅広板が支持され、一方の幅
広板にミラーが配置され、ミラーから最も離間したトー
ションバーが捩じり駆動部である光偏向装置を示す。
FIG. 15 is a perspective view showing a sixteenth embodiment, in which two wide plates are supported between three torsion bars, a mirror is arranged on one of the wide bars, and the torsion bar farthest from the mirror is twisted. 2 shows an optical deflector that is a drive unit.

【図16】第17実施例を示す斜視図であり、三つのト
ーションバーの間に二つの幅広板が支持され、一方の幅
広板にミラーが配置され、他方の幅広板が捩じり駆動部
である光偏向装置を示す。
FIG. 16 is a perspective view showing a seventeenth embodiment, in which two wide plates are supported between three torsion bars, one wide plate is provided with a mirror, and the other wide plate is a twist drive unit. 2 shows an optical deflecting device.

【図17】(A),(B)を含み、(A)は第18実施
例に係る半導体結晶基板のエッチングにより形成された
光偏向装置を部分的に透視して示す断面図、(B)は
(A)の装置の動作を示す模式図である。
FIG. 17 includes (A) and (B), where (A) is a cross-sectional view partially showing a light deflecting device formed by etching a semiconductor crystal substrate according to an eighteenth embodiment; FIG. 4A is a schematic view showing the operation of the device of FIG.

【図18】第19実施例に係る半導体結晶基板のエッチ
ングにより形成された光偏向装置を部分的に透視して示
す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view partially showing a light deflecting device formed by etching a semiconductor crystal substrate according to a nineteenth embodiment.

【図19】図18の光偏向装置の製造工程を示す断面図
(A),(B)を含み、(A)は第1製造工程を示し、
(B)は第2製造工程を示す。
FIG. 19 includes cross-sectional views (A) and (B) showing a manufacturing process of the optical deflecting device of FIG. 18, (A) showing a first manufacturing process,
(B) shows a 2nd manufacturing process.

【図20】図18の光偏向装置の製造工程を示す断面図
(A),(B)を含み、(A)は第3製造工程を示し、
(B)は第4製造工程を示す。
20 includes sectional views (A) and (B) showing a manufacturing process of the optical deflecting device of FIG. 18, where (A) shows a third manufacturing process,
(B) shows a 4th manufacturing process.

【図21】第20実施例に係る半導体結晶基板のエッチ
ングにより形成された光偏向装置を部分的に透視して示
す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view partially showing a light deflecting device formed by etching a semiconductor crystal substrate according to a twentieth embodiment.

【図22】図21の光偏向装置の製造工程を示す断面図
(A),(B)を含み、(A)は第1製造工程を示し、
(B)は第2製造工程を示す。
FIG. 22 includes cross-sectional views (A) and (B) showing a manufacturing process of the optical deflecting device of FIG. 21, where (A) shows a first manufacturing process,
(B) shows a 2nd manufacturing process.

【図23】図21の光偏向装置の製造工程を示す断面図
(A),(B)を含み、(A)は第3製造工程を示し、
(B)は第4製造工程を示す。
FIG. 23 includes cross-sectional views (A) and (B) showing a manufacturing process of the optical deflecting device of FIG. 21, where (A) shows a third manufacturing process,
(B) shows a 4th manufacturing process.

【図24】従来の変位素子を示す断面図(A),(B)
を含み、(A)は変位素子の縮小状態を示し、(B)は
変位素子の延伸状態を示す。
FIG. 24 is a sectional view showing a conventional displacement element (A), (B).
(A) shows the contracted state of the displacement element, and (B) shows the expanded state of the displacement element.

【図25】従来のバイモルフ型変位素子を示す断面図
(A),(B)を含み、(A)はパラレル型バイモル
フ、(B)は(A)における下部圧電部材を弾性変形部
材に置き換えた変位素子を示す。
FIG. 25 includes cross-sectional views (A) and (B) showing a conventional bimorph type displacement element, (A) is a parallel type bimorph, and (B) is a lower piezoelectric member in (A) replaced by an elastically deformable member. A displacement element is shown.

【図26】図25の中間電極を省いた従来の変位素子を
示す断面図である。
26 is a sectional view showing a conventional displacement element in which the intermediate electrode of FIG. 25 is omitted.

【図27】従来の一つの光偏向装置を示す図(A),
(B)を含み、(A)は光偏向装置の側面図、(B)は
(A)における変位素子を示す斜視図である。
FIG. 27 is a diagram showing one conventional optical deflector (A),
FIG. 3A is a side view of the optical deflecting device including FIG. 3B, and FIG. 3B is a perspective view showing the displacement element in FIG.

【図28】従来の他の光偏向装置を示す図(A),
(B)を含み、(A)は光偏向装置の側面図、(B)は
(A)における変位素子を示す斜視図である。
FIG. 28 is a diagram (A) showing another conventional light deflector.
FIG. 3A is a side view of the optical deflecting device including FIG. 3B, and FIG. 3B is a perspective view showing the displacement element in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,2a,2b,2c,2d…トーションバー(弾性変
形板)、2′…弾性変形部材、6…ミラー、10…回動
軸、10′…仮想平面、10a…第1の回動軸、10b
…第2の回動軸、14…中心軸、16,22,32,3
2a,32b…圧電部材、18,24,36,38,4
0,42,50,50a、50b,80a,80c…上
部駆動電極、20,26,30,30a,30b,80
c,80d…下部駆動電極、48,48a,48b…多
結晶強誘電部材、64a,64b…圧電駆動板、66a
…第1のフレーム(第1の支持体)、66b…第2のフ
レーム(第2の支持体)、68a…第1の板状部(第1
の幅広部)、68b…第2の板状部(第2の幅広部)、
70…半導体結晶基板、84…凹部、86…光源(光学
要素)、88…コリメートレンズ(光学要素)。
2, 2a, 2b, 2c, 2d ... Torsion bar (elastic deformation plate) 2 '... Elastic deformation member, 6 ... Mirror, 10 ... Rotation axis, 10' ... Virtual plane, 10a ... First rotation axis, 10b
... second rotation axis, 14 ... central axis, 16, 22, 32, 3
2a, 32b ... Piezoelectric member, 18, 24, 36, 38, 4
0, 42, 50, 50a, 50b, 80a, 80c ... Upper drive electrode, 20, 26, 30, 30a, 30b, 80
c, 80d ... Lower drive electrode, 48, 48a, 48b ... Polycrystalline ferroelectric member, 64a, 64b ... Piezoelectric drive plate, 66a
... 1st frame (1st support body), 66b ... 2nd frame (2nd support body), 68a ... 1st plate-shaped part (1st)
Wide portion), 68b ... second plate-shaped portion (second wide portion),
70 ... Semiconductor crystal substrate, 84 ... Recessed part, 86 ... Light source (optical element), 88 ... Collimating lens (optical element).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミラーを回動軸の回りに変位駆動させ、
前記ミラーからの反射光を偏向させる光偏向装置であっ
て、 弾性固定された固定端と前記ミラーを支持する自由端と
を有する板状の変位素子を備え、この変位素子は、 弾性変形板と、 一対の板状の駆動電極に挟持され、前記変位素子の板面
の法線方向に分極した圧電部材を含み、前記弾性変形板
の少なくとも一面に接合された圧電駆動板とからなり、 前記変位素子は、回動軸及び法線方向に沿って延在する
ように規定された仮想平面を境として互いに逆方向に変
位可能に構成したことを特徴とする光偏向装置。
1. A displacement drive of a mirror about a rotation axis,
An optical deflecting device for deflecting reflected light from the mirror, comprising a plate-shaped displacement element having an elastically fixed fixed end and a free end supporting the mirror, the displacement element including an elastically deformable plate and an elastically deformable plate. A piezoelectric drive plate that is sandwiched between a pair of plate-shaped drive electrodes and that is polarized in the direction normal to the plate surface of the displacement element, and that is joined to at least one surface of the elastically deformable plate. The optical deflecting device is characterized in that the elements are configured to be displaceable in opposite directions with respect to a virtual plane defined as extending along the rotation axis and the normal direction.
【請求項2】 互いに直交する第1と第2の回動軸の回
りにミラーを変位駆動させ、ミラーからの反射光を二軸
方向へ偏向させる二軸光偏向装置であって、弾性固定さ
れた固定端と前記ミラーを支持する自由端とを有する第
1の板状の変位素子を備え、この第1の変位素子は、 第1の弾性変形板と、 この第1の弾性変形板の少なくとも一方の面に接合さ
れ、且つ一対の第1の板状の駆動電極に挟持され、第1
の変位素子の板面の法線方向に分極した第1の圧電部材
を含む第1の圧電駆動板とを有し、 第1の変位素子は、その板面の法線方向及び第1の回動
軸に沿って延在するように規定される第1の仮想平面を
境として互いに逆方向に変位可能であり、 第1の変位素子の近傍に弾性固定された第2の板状の変
位素子を備え、この第2の変位素子は、 第2の弾性変形板と、 この第2の弾性変形板の少なくとも一方の面に接合さ
れ、且つ一対の第2の板状の駆動電極に挟持され、第2
の変位素子の板面の法線方向に分極した第2の圧電部材
を含む第2の圧電駆動板とを有し、 第2の変位素子は、その板面の法線方向及び第2の回動
軸に沿って延在するように規定される第2の仮想平面を
境として互いに逆方向に変位可能に構成したことを特徴
とする二軸光偏向装置。
2. A biaxial light deflecting device for displacing and driving a mirror about first and second rotating shafts orthogonal to each other to deflect light reflected from the mirror in biaxial directions, which is elastically fixed. A first plate-shaped displacement element having a fixed end and a free end supporting the mirror, and the first displacement element includes a first elastic deformation plate and at least the first elastic deformation plate. The first electrode is joined to one surface and is sandwiched by a pair of first plate-shaped drive electrodes.
A first piezoelectric drive plate including a first piezoelectric member polarized in the direction normal to the plate surface of the displacement element of the first displacement element, and the first displacement element includes a first piezoelectric element and a first piezoelectric member. A second plate-shaped displacement element that is displaceable in mutually opposite directions with a first imaginary plane defined to extend along the moving axis as a boundary and is elastically fixed in the vicinity of the first displacement element. The second displacement element is joined to a second elastically deformable plate and at least one surface of the second elastically deformable plate, and is sandwiched by a pair of second plate-shaped drive electrodes, Second
A second piezoelectric drive plate including a second piezoelectric member polarized in the direction normal to the plate surface of the displacement element of the second displacement element, and the second displacement element includes the second piezoelectric drive plate and the second direction. A two-axis optical deflector which is configured to be displaceable in mutually opposite directions with a second virtual plane defined to extend along a moving axis as a boundary.
【請求項3】 回動軸の回りにミラーを変位駆動させ、
ミラーからの反射光を偏向させるように半導体単結晶基
板に集積された光偏向装置であって、 半導体単結晶基板の一面からの異方性エッチングによ
り、前記基板の他面に沿って形成された薄板状の第1の
弾性変形部と、 前記基板の他面からの異方性エッチングにより、前記基
板の一面に沿って形成された薄板状の第2の弾性変形部
と、 第1と第2の弾性変形部の間を傾斜して連結するように
形成され、前記ミラーが接合された傾斜連結部と、 第1の圧電部材を一対の第1の駆動電極により挟んでな
り、前記基板の第1の弾性変形部に接合された第1の圧
電駆動板と、 第2の圧電部材を一対の第2の駆動電極により挟んでな
り、前記基板の第2の弾性変形部に接合された第2の圧
電駆動板とを備え、 前記ミラーと第1と第2の弾性変形部及び第1と第2の
圧電駆動板の各々の中心軸が前記回動軸と同軸であるこ
とを特徴とする光偏向装置。
3. Displacement driving of a mirror around a rotation axis,
A light deflecting device integrated on a semiconductor single crystal substrate for deflecting light reflected from a mirror, which is formed along the other surface of the semiconductor single crystal substrate by anisotropic etching from one surface of the substrate. A thin plate-shaped first elastic deformation portion, and a thin plate-shaped second elastic deformation portion formed along one surface of the substrate by anisotropic etching from the other surface of the substrate; The first piezoelectric member is sandwiched between the inclined connecting portion to which the elastically deforming portions of the first and second mirrors are joined, and the first piezoelectric member is sandwiched by the pair of first driving electrodes. A first piezoelectric drive plate joined to one elastically deformable portion and a second piezoelectric member sandwiched by a pair of second drive electrodes, and a second piezoelectric actuator plate joined to the second elastically deformable portion of the substrate. A piezoelectric drive plate, and the mirror, the first and second elastic deformation portions, and Light deflecting device central axis of each of the first and second piezoelectric drive plate, wherein the a rotating shaft coaxial.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325935A (en) * 1997-05-01 1998-12-08 Rockwell Internatl Corp Integrated optical resonator, optical scanner engine and method for generating scanning light beam suitably used therein
JP2010097216A (en) * 2008-10-15 2010-04-30 Samsung Techwin Co Ltd Lens driving unit and camera module comprising the same

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