WO2011121945A1 - 光学反射素子 - Google Patents

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WO2011121945A1
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diaphragms
portions
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meandering
curvature
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晋輔 中園
寿彰 堀江
聡一郎 平岡
山本　雄大
多田　真樹
小牧　一樹
Shigeo FURUKAWA (古川 成男)
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パナソニック株式会社
古川 喜代美
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Definitions

  • the present invention relates to an optical reflecting element used in an image projection apparatus such as a head-up display or a head-mounted display.
  • An optical reflection element using a meandering vibration part is known as one method to meet the demand.
  • FIG. 6 is a perspective view of a conventional optical reflecting element 501 described in Patent Document 1.
  • the high-frequency driving unit 502 of the optical reflecting element 501 includes a mirror unit 30, a pair of meander-type vibrating units 31 that face each other via the mirror unit 30, and a frame that surrounds the outer periphery of the pair of meander-type vibrating units 31 and the mirror unit 30. And a body 32. One end of each of the pair of meandering vibration portions 31 is connected to the mirror portion 30. The other ends of the pair of meander-shaped vibrating portions 31 are connected to the frame body 32.
  • a drive unit having a lower electrode, a piezoelectric body provided on the lower electrode, and an upper electrode provided on the piezoelectric body is provided on the meandering vibration section 31.
  • the mirror unit 30 connected to one end of the meandering vibration unit 31 is swung.
  • the vibration unit 31 of the high frequency drive unit 502 By making the vibration unit 31 of the high frequency drive unit 502 into a meander shape, the displacement of the vibration unit 31 is accumulated. Further, by using resonance drive, the deflection angle of the mirror unit 30 can be increased at a lower voltage, A deflection angle can be secured.
  • the curved part of the meandering vibration part 31 may be destroyed, and the deflection angle of the mirror part 30 is substantially enlarged so much. I can't.
  • the optical reflection element includes a frame, a meandering vibration part having an outer end connected to the inside of the frame, and a mirror part supported by the inner end of the meandering vibration part.
  • the meandering vibration part has a meandering shape having a plurality of curved parts and a plurality of diaphragms that are alternately connected. The curvature of each curved portion of the plurality of curved portions is smaller than the curvature of at least one curved portion closer to the inner end.
  • the deflection angle of the mirror part can be increased.
  • FIG. 1 is a perspective view of an optical reflecting element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a high-frequency driving unit of the optical reflecting element shown in FIG. 3A is a perspective view of a main part of the high-frequency driving unit shown in FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line 3B-3B of the high-frequency driving unit shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the operation of the optical reflecting element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5A is a perspective view of a main part of a high-frequency driving unit of the optical reflecting element according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B of the high-frequency drive unit shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a perspective view of a conventional optical reflecting element.
  • FIG. 1 is a perspective view of an optical reflecting element 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical reflecting element 1 is connected to the frame 2, the meandering vibration parts 103 and 203 connected to the frame 2, the frame 4 supported by the meandering vibration parts 103 and 203, and the frame 4.
  • the meandering vibration parts 105 and 205 and the mirror part 6 supported by the meandering vibration parts 105 and 205 are provided.
  • the frame body 2 has a rectangular frame shape and includes portions 102 and 202 that face each other with the central space 2P interposed therebetween.
  • the portions 102 and 202 are short sides of a rectangular frame shape.
  • the frame 2 is configured to be fixed to the mounting base 1001A.
  • the meandering vibration sections 103 and 203 have outer ends 103B and 203B connected to and supported by the portions 102 and 202 of the frame 2, and inner ends 103A and 203A opposite to the outer ends 103B and 203B, respectively.
  • the meander-shaped vibrating portions 103 and 203 extend in a meander shape along the vibration axis S2 from the outer ends 103B and 203B to the inner ends 103A and 103B.
  • the frame body 4 has a rectangular frame shape and includes portions 104 and 204 that face each other with the central space 4P interposed therebetween.
  • the portions 104 and 204 are short sides of a rectangular frame shape.
  • the frame 4 is a movable frame that is connected to and supported by the inner ends 103A and 203A of the meandering vibration units 103 and 203, and swings about the vibration axis S2.
  • the meandering vibration portions 105 and 205 have outer ends 105B and 205B connected to and supported by the portions 104 and 204 of the frame body 4, and inner ends 105A and 205A opposite to the outer ends 105B and 205B, respectively.
  • the meandering vibration portions 105 and 205 extend from the outer ends 105B and 205B to the inner ends 105A and 105B in a meander shape along the vibration axis S1 perpendicular to the vibration axis S2.
  • the mirror unit 6 is connected to and supported by the inner ends 105A and 205A of the meandering vibration units 105 and 205, and swings about the vibration axis S1. Since the frame body 4 swings about the vibration axis S2, the mirror unit 6 swings about the vibration axes S1 and S2.
  • the meandering vibration units 103 and 203 and the frame body 4 constitute a low frequency driving unit 1001C that vibrates at a low frequency.
  • the meandering vibration units 105 and 205 and the mirror unit 6 constitute a high frequency driving unit 1001B that vibrates at a higher frequency than the low frequency driving unit 1001C.
  • FIG. 2 is a perspective view of the high-frequency driving unit 1001B of the optical reflecting element 1 shown in FIG.
  • the meandering vibration portion 105 includes bending portions 107A to 107F that are curved, and vibration plates 108A to 108E that are provided alternately with the bending portions 107A to 107F and have a linear shape that connects the bending portions 107A to 107F in a meander shape.
  • the bending portions 107A to 107F are arranged along the meandering vibration portion 105 in this order in the direction from the inner end 105A to the outer end 105B, and are located on both sides of the vibration axis S1.
  • the curvatures of the curved portions 107A to 107F are reduced from the inner end 105A toward the outer end 105B.
  • the curvatures of the bending portions 107A, 107B, 107C, 107D, 107E, and 107F are 0.0264 ⁇ m ⁇ 1 , 0.0231 ⁇ m ⁇ 1 , 0.0213 ⁇ m ⁇ 1 , 0.0201 ⁇ m ⁇ 1 , and 0.0196 ⁇ m, respectively. ⁇ 1 , 0.0196 ⁇ m ⁇ 1 .
  • the meandering vibration part 205 is provided with alternating curved parts 207A to 207F and curved parts 207A to 207F, and has a diaphragm 208A having a linear shape that connects the curved parts 207A to 207F in a meander shape.
  • the curved portions 207A to 207F are arranged along the meandering vibration portion 205 in this order in the direction from the inner end 205A to the outer end 205B, and are located on both sides of the vibration axis S1.
  • the curvatures of the curved portions 207A to 207F are made smaller from the inner end 205A toward the outer end 205B.
  • the bending portion 207A, 207B, 207C, 207D, 207E respectively bend 107A curvature of 207F, 107B, 107C, 107D, 107E, same 0.0264Myuemu -1 and 107F, 0.0231 ⁇ m -1, 0.0213 ⁇ m ⁇ 1 , 0.0201 ⁇ m ⁇ 1 , 0.0196 ⁇ m ⁇ 1 , and 0.0196 ⁇ m ⁇ 1 .
  • the inner and outer peripheries of the curved portions 107A to 107F and 207A to 207F have a gently curved shape such as an arc shape or an elliptic arc shape.
  • FIG. 3A is a perspective view of a main part of the high-frequency drive unit 1001B shown in FIG.
  • the vibration plates 108A to 108E of the meandering vibration portion 105 are arranged along the vibration axis S1, and the piezoelectric actuator 9 is disposed on every other vibration plate 108A, 108C, 108E.
  • Wirings 15 are provided on the diaphragms 108B and 108D where the piezoelectric actuator 9 is not provided.
  • the wiring 15 connects the upper electrodes 14 of the piezoelectric actuators 9 provided on the diaphragms 108A, 108C, and 108E, respectively.
  • the vibration plates 208A to 208E of the meandering vibration portion 205 are arranged along the vibration axis S1, and the piezoelectric actuator 9 is disposed on each of the vibration plates 208A, 208C, 208E.
  • Wirings 15 are provided on the diaphragms 208B and 208D where the piezoelectric actuator 9 is not provided.
  • the wiring 15 connects the upper electrode 14 of the piezoelectric actuator 9 provided on each of the vibration plates 208A, 208C, and 208E.
  • the upper electrode 14 is wider than the wiring 15.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line 3B-3B of the high-frequency drive unit 1001B shown in FIG. 3A.
  • the meander-shaped vibrating portions 105 and 205 include a silicon substrate 10, a base material 100 made of a silicon oxide film 11 provided on the silicon substrate 10, an actuator 9 provided on the base material 100, and an upper electrode of the actuator 9. 14 and wiring 15 for connecting 14 to each other.
  • a lower electrode 12 is provided on the meandering vibration portion 105 (205), that is, on the surface 100A of the base material 100.
  • a piezoelectric body 13 is provided on the lower electrode 12.
  • the piezoelectric actuator 9 includes a lower electrode 12, a piezoelectric body 13, and an upper electrode 14 provided on the piezoelectric body 13 in the diaphragms 108 ⁇ / b> A, 108 ⁇ / b> C, 108 ⁇ / b> E, 208 ⁇ / b> A, 208 ⁇ / b> C, 208 ⁇ / b> E.
  • the wiring 15 is provided on the piezoelectric body 13.
  • the silicon substrate 10 and the silicon oxide film 11 constitute a base material 100 having an insulating surface 100A.
  • Upper electrodes 14 are formed on the diaphragms 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, and 208E.
  • wiring 15 that is narrower than upper electrode 14 is formed on piezoelectric body 13.
  • the piezoelectric body 13 is provided above the base material 100 across the curved portions 107A to 107F and 207A to 207F, and the vibrating plates 108A to 108E and 208A to 208E. ing.
  • the piezoelectric body 13 may be provided at least on the vibration plates 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, and 208E, and may not be provided on the bending portions 107A to 107F and 207A to 207F.
  • an insulating layer is provided between the wiring 15 connecting the upper electrode 14 of the actuator 9 and the lower electrode 12 to prevent a short circuit between the wiring 15 and the lower electrode 12.
  • the silicon substrate 10 and the silicon oxide film 11 are used as the base material 100 of the optical reflecting element 1.
  • the material is made of a material having elasticity, mechanical strength, and high Young's modulus, such as a metal, glass, or ceramic substrate. It is preferable from the viewpoint of productivity. For example, it is preferable to use metal, quartz, glass, quartz, or a ceramic material from the viewpoint of mechanical properties and availability. Furthermore, if a metal such as titanium, stainless steel, Elinvar, or a brass alloy is used in addition to silicon, the optical reflecting element 1 having excellent vibration characteristics and workability can be realized.
  • the base material 100 has insulating properties, it is not necessary to provide an insulating film such as the silicon oxide film 11 on the surface thereof.
  • the piezoelectric material used for the piezoelectric body 13 is preferably a material having a high piezoelectric constant such as lead zirconate titanate (PZT).
  • PZT lead zirconate titanate
  • the crystallinity of the piezoelectric body 13 can be improved by using platinum as the lower electrode 12.
  • As the upper electrode 14, titanium / gold or the like can be used.
  • a silicon substrate 10 having a thickness of about 0.5 mm is prepared as a base material 100, and a silicon oxide film 11 is formed on the silicon substrate 10 as an insulating film. Then, the lower electrode 12 is laminated on the silicon oxide film 11 using a thin film process such as sputtering or vapor deposition. At this time, the thickness of the silicon substrate 10 may be changed. The natural frequency can be adjusted by changing the thickness.
  • the piezoelectric body 13 is formed on the lower electrode 12 by sputtering or the like.
  • an orientation control layer made of an oxide dielectric containing Pb and Ti is preferably formed between the piezoelectric body 13 and the lower electrode 12, and an orientation control layer made of PLMT is more preferably formed. .
  • the crystal orientation of the piezoelectric body 13 is further improved, and the piezoelectric actuator 9 having excellent piezoelectric characteristics can be formed.
  • a titanium film is formed on the piezoelectric body 13, and a gold film is formed on the titanium film to form a titanium / gold film that becomes the upper electrode 14 and the wiring 15.
  • the titanium film under the gold film is formed in order to enhance the adhesion with the piezoelectric body 13 such as a PZT thin film, and a metal such as chromium can be used in addition to titanium.
  • a diffusion layer that is excellent in adhesion to the piezoelectric body 13 and is strong with the gold electrode is formed, so that the piezoelectric actuator 9 having high adhesion strength can be formed.
  • the thickness of the platinum lower electrode 12 is 0.2 ⁇ m
  • the thickness of the piezoelectric body 13 is 3.5 ⁇ m
  • the thickness of the titanium film of the upper electrode 14 is 0.01 ⁇ m
  • the thickness of the gold film is 0.3 ⁇ m.
  • the lower electrode 12, the piezoelectric body 13, the upper electrode 14, and the wiring 15 are etched and patterned using a photolithography technique.
  • an etching solution for etching the upper electrode 14 and the wiring 15 an etching solution made of an iodine / potassium iodide mixed solution, ammonium hydroxide, and hydrogen peroxide mixed solution is used.
  • An electrode pattern can be formed.
  • any one of a dry etching method and a wet etching method, or a combination of these methods can be used.
  • a fluorocarbon-based etching gas or SF 6 gas can be used.
  • the piezoelectric body 13 may be patterned by wet etching using a mixed solution of boiling acid, nitric acid, acetic acid and hydrogen peroxide and patterning, and then further etching the lower electrode 12 by dry etching.
  • etching the silicon substrate 10 with higher accuracy dry etching utilizing the anisotropy of silicon is preferable.
  • a mixed gas of SF 6 gas that promotes etching and C 4 F 8 gas that suppresses etching is used, or these gases are alternately switched and used in a direction perpendicular to the surface. Can be etched.
  • the base material of the mirror part 6, the meandering vibration parts 105 and 205, the meandering vibration parts 103 and 203, the frame body 4 and the frame body 2 is integrally formed from the silicon substrate 10 (base material 100). Form. Thereby, it is possible to realize the optical reflection element 1 having stable vibration characteristics and excellent productivity.
  • the mirror part 6 can also be formed by mirror polishing the surface of the substrate 100, but a metal thin film such as gold, silver, or aluminum having excellent light reflection characteristics is formed on the surface of the substrate 100 as a mirror film. May be.
  • a gold film is formed as the upper electrode 14, this gold film can be used as it is as a mirror film, and the production efficiency of the optical reflecting element 1 can be increased.
  • optical reflecting element 1 in the first embodiment will be described below.
  • the lower electrode 12 of the meander-shaped vibrating portions 105 and 205 shown in FIG. 3B is grounded, and an AC voltage having a frequency (30 kHz) corresponding to the resonance frequency of the optical reflecting element 1 is applied to the upper electrode 14.
  • diaphragms 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, and 208E in which the wide upper electrode 14 shown in FIG. 3A is disposed are sandwiched between the lower electrode 12 and the upper electrode 14.
  • a voltage is applied to the piezoelectric body 13. Accordingly, the diaphragms 108A to 108E and 208A to 208E are displaced so as to bend in a convex shape alternately in opposite directions.
  • the same AC voltage as that of the upper electrode 14 is also applied to the wiring 15 disposed on the diaphragms 108B, 108D, 208B, 208D adjacent to the diaphragms 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E.
  • the width of the wiring 15 is narrower than that of the upper electrode 14, almost no voltage is applied to the piezoelectric body 13 disposed on the diaphragms 108B, 108D, 208B, and 208D.
  • the diaphragms 108B, 108D, 208B, and 208D are displaced in the opposite direction 180 degrees different from the adjacent diaphragms 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, and 208E due to the principle of resonance.
  • the diaphragms 108A to 108E and 208A to 208E are displaced in directions different from each other by 180 degrees. Therefore, in the meander-shaped vibrating portions 105 and 205, as the number of diaphragms 108A to 108E and 208A to 208E increases, displacement accumulates from the outer ends 105B and 205B around the vibration axis S1, and even one upper electrode 14 The inner ends 105A and 205A are greatly displaced and swing.
  • the bending direction is reversed every half cycle of vibration of the diaphragms 108A, 108C, 108E, 208A, 208C, 208E, and the displacement Double the amount.
  • the vibration energy of the meandering vibration parts 105 and 205 propagates to the mirror part 6, and The part 6 swings around the vibration axis S1.
  • the vibration axis S2 of the meandering vibration units 103 and 203 constituting the low frequency driving unit 1001C is orthogonal to the vibration axis S1 of the meandering vibration units 105 and 205.
  • the meandering vibration parts 103 and 203 can swing the frame 4 around the vibration axis S2 by performing the same structure and the same operation as the meandering vibration parts 105 and 205.
  • the mirror unit 6 can be swung around the vibration axis S2. In the first embodiment, the frame 4 and the mirror unit 6 are resonantly oscillated around the vibration axis S2 at a frequency of 1 kHz.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the operation of the optical reflecting element 1 in the first embodiment, and shows the projection apparatus 1001.
  • the projection apparatus 1001 includes an optical reflection element 1, a light source 18 that makes incident light 19 incident on the mirror portion 6 of the optical reflection element 1, and a mounting base 1001A on which the optical reflection element 1 is mounted and fixed. Incident light 19 incident on the mirror unit 6 from the light source 18 is reflected by the mirror unit 6 to become reflected light 20, and the reflected light 20 reaches the screen 21.
  • the mirror unit 6 swings about the vibration axis S2 to swing the reflected light 20 in the vertical direction at a low frequency, and the mirror unit 6 swings about the vibration axis S1 to make the reflected light 20 higher than the vertical direction.
  • the reflected light 20 can be scanned biaxially by swinging in the horizontal direction at a frequency.
  • the reflected light 20 swung in the vertical direction and the horizontal direction by the mirror unit 6 can scan the screen 21 and display an image 22 on the screen 21. Note that the resolution of the image 22 can be increased by causing the mirror unit 6 to swing the reflected light 20 at a lower frequency in the vertical direction.
  • the vibration axis S1 where the meandering vibration parts 105 and 205 vibrate and the vibration axis S2 where the meandering vibration parts 103 and 203 vibrate intersect at a point 6C on the mirror part 6 (see FIG. 1).
  • the point 6 ⁇ / b> C of the mirror unit 6 is a fixed point that is not displaced with respect to the light source 18, the mounting base 1001 ⁇ / b> A, and the screen 21.
  • the optical reflecting element 1 can swing the mirror portion 6 at a large angle. Therefore, when the distance between the optical reflection element 1 and the screen 21 is not changed, the area of the high-resolution image 22 can be enlarged. When the area of the image 22 is not changed, the distance between the optical reflecting element 1 and the screen 21 can be reduced. Therefore, by using the optical reflecting element 1 for the projection device 1001 such as a head-up display or a head-mounted display, an image can be projected on a large screen while reducing the size of the electronic device.
  • the projection device 1001 such as a head-up display or a head-mounted display
  • the projection apparatus having the structure of the high-frequency drive unit 1001B and not having the low-frequency drive unit 1001C swings the mirror unit 6 around one vibration axis S1, so that the reflected light can be uniaxially scanned.
  • This can be used for a laser printer, for example.
  • the curved part of the meandering vibration part 31 may be broken. Displacement stress applied to each bending portion of the meandering vibration portion 31 is biased, and by repeating vibration, the bending portion that deteriorates from the bending portion that receives the largest displacement stress is broken. Therefore, in the conventional optical reflection element 501 using the meandering vibration part 31, the deflection angle of the mirror part 30 cannot be substantially enlarged.
  • the curved portions 107A to 107F and 207A to 207F on both sides of the vibration axis S1 of the meandering vibrating portions 105 and 205 are moved from the inner ends 105A and 205A toward the outer ends 105B and 205B. Reduce the curvature. Thereby, it is possible to suppress the breakage of the bending portions 107A to 107F and 207A to 207F.
  • the curvature is decreased from the inner ends 105A and 205A toward the outer ends 105B and 205B.
  • the bias of the displacement stress applied to the bending portions 107A to 107F and 207A to 207F is reduced and distributed evenly, and the displacement stress at the fracture limit is reduced.
  • the outer ends 105B and 205B of the meandering vibration portions 105 and 205 are less likely to move than the inner ends 105A and 205A, a larger displacement stress is applied when swinging around the vibration axis S1.
  • the curvature of the curved portion closer to the outer ends 105B and 205B to which larger displacement stress is applied smaller than the curvature of the curved portion closer to the inner ends 105A and 205A, the deviation of the displacement stress can be reduced.
  • the deflection angle of the mirror unit 6 can be increased.
  • the limit deflection angle of the mirror unit 6 can be increased without lowering the resonance frequency even when using resonance driving. In other words, it is possible to prevent the swing angle from decreasing when the drive frequency is increased and to decrease the resonance frequency when increasing the swing angle.
  • the deflection angle of the mirror portion 6 can be increased by evenly reducing the curvature of the curved portions 107A to 107F and 207A to 207F, or by equally reducing the width of the curved portions 107A to 107F and 207A to 207F.
  • the resonance frequency is lowered.
  • the limit deflection angle of the mirror portion 6 can be set without changing the size or the resonance frequency. Can be increased.
  • the curvature of the inner periphery of the bending portions 107A and 207A is set to 0.0264 ⁇ m ⁇ 1 and the curvature of the inner periphery of the bending portions 107B and 207B is set to 0.0231 ⁇ m ⁇ 1.
  • the curvature of the inner periphery of the bending portions 107C and 207C is set to 0.0213 ⁇ m ⁇ 1
  • the curvature of the inner periphery of the bending portions 107D and 207D is set to 0.0201 ⁇ m ⁇ 1
  • the curvature of the bending portions 107E and 207E is 0 .0196 ⁇ m ⁇ 1
  • the curvatures of the curved portions 107F and 207F are set to 0.0196 ⁇ m ⁇ 1 .
  • the mirror can be obtained without changing the element size and the resonance frequency (30 kHz).
  • a large limit deflection angle ( ⁇ 12.6 degrees) of the portion 6 can be secured.
  • the limit deflection angle of the mirror part of the optical reflecting element of the comparative example in which the curvature of the inner periphery of the curved part is uniformly 0.01428 ⁇ m ⁇ 1 is ⁇ 9.5 degrees.
  • the limit deflection angle of the mirror unit 6 can be increased by about 30% without changing the element size and the resonance frequency (30 kHz) from the comparative example.
  • the resolution and area of the image 22 can be increased at the same time, and the downsizing and performance of the electronic device can be improved.
  • the meandering vibration units 103 and 203 are driven to swing and vibrate at 1 kHz, and the meandering vibration units 105 and 205 are driven to swing and vibrate at 30 kHz. These drive frequencies are not limited to this, and the meandering vibration units 103 and 203 are driven at low speed to oscillate, and the meandering vibration units 105 and 205 are faster than the meandering vibration units 103 and 203. Drives and oscillates.
  • the frame 4 has the two portions 104 and 204 facing each other.
  • the meandering vibration portion 103 has an outer end 105B connected to one of the parts 104 and 204 of the frame body 4 inside the frame body 4, and an inner end 105A opposite to the outer end 105B.
  • the meandering vibration portion 205 has an outer end 205B connected to the other of the two portions 104 and 204 of the frame body 4 inside the frame body 4, and an inner end 205A opposite to the outer end 205B.
  • the mirror unit 6 is supported by the inner ends 105 ⁇ / b> A and 205 ⁇ / b> A of the meandering vibrating units 105 and 205.
  • the meander-shaped vibrating portion 105 has a meander shape having a plurality of curved portions 107A to 107F and a plurality of diaphragms 108A to 108E that are alternately connected between the outer end 105B and the inner end 105A.
  • the meandering vibration portion 205 has a meander shape having a plurality of curved portions 207A to 207F and a plurality of diaphragms 108A to 108E that are alternately connected between the outer end 205B and the inner end 205A.
  • each of the plurality of bending portions 107A to 107F is smaller than the curvature of at least one bending portion closer to the inner end 105A than the bending portion of the plurality of bending portions 107A to 107F.
  • the curvature of each of the plurality of bending portions 107A to 107F is not greater than the curvature of all the one or more bending portions closer to the inner end 105A than the bending portion of the plurality of bending portions 107A to 107F. May be.
  • each of the plurality of bending portions 207A to 207F is smaller than the curvature of any bending portion closer to the inner end 205A than the bending portion of the plurality of bending portions 207A to 207F.
  • the curvature of the inner periphery of each of the plurality of bending portions 107A to 107F is the inner periphery of any of the bending portions closer to the inner end 105A than the bending portion of the plurality of bending portions 107A to 107F. Less than curvature.
  • the curvature of the inner periphery of each of the plurality of bending portions 207A to 207F is equal to the inner periphery of at least one bending portion closer to the inner end 205A than the bending portion of the plurality of bending portions 207A to 207F. Less than the curvature of.
  • the curvature of the inner periphery of each of the plurality of bending portions 207A to 207F is the inner curvature of all one or more bending portions closer to the inner end 205A than the bending portion of the plurality of bending portions 207A to 207F. It may not be larger than the curvature of the circumference.
  • the piezoelectric actuator 9 that vibrates the meandering vibration portion 105 includes a lower electrode 12 provided on the base material 100 constituting the meandering vibration portion 105, a piezoelectric body 13 provided on the lower electrode 12, and a piezoelectric body 13. And at least one upper electrode 14 provided thereon.
  • the lower electrode 12 is provided on the substrate 100 across the plurality of diaphragms 108A to 108E and the plurality of diaphragms 108A to 108E.
  • the piezoelectric body 13 is provided on the lower electrode 12 across the plurality of diaphragms 108A to 108E and the plurality of curved portions 107A to 107F.
  • the upper electrode 14 is provided on the piezoelectric body 13 in at least one of the plurality of diaphragms 108A to 108E.
  • the piezoelectric actuator 9 that vibrates the meandering vibration portion 205 includes a lower electrode 12 provided on the base material 100 constituting the meandering vibration portion 205, a piezoelectric body 13 provided on the lower electrode 12, and a piezoelectric body 13. And at least one upper electrode 14 provided thereon.
  • the lower electrode 12 is provided on the substrate 100 across the plurality of diaphragms 208A to 208E and the plurality of curved portions 207A to 207F.
  • the piezoelectric body 13 is provided on the lower electrode 12 across the plurality of diaphragms 208A to 208E and the plurality of curved portions 207A to 207F.
  • the upper electrode 14 is provided on the piezoelectric body 13 in at least one of the plurality of diaphragms 208A to 208E.
  • the meandering vibration portion 105 vibrates so as to swing around the vibration axis S1.
  • the plurality of curved portions 107A to 107F are located on both sides of the vibration axis S1.
  • the curvature of each of the curved portions 107A to 107F is that of any curved portion closer to the inner end 105A than the curved portion of the curved portions 107A to 107F along the meandering vibration portion 105. Less than curvature.
  • the curvature of the inner periphery of each of the plurality of bending portions 107A to 107F is closer to the inner end 105A than the bending portion of the plurality of bending portions 107A to 107F along the meandering vibration portion 105.
  • the meandering vibration unit 205 vibrates so as to swing around the vibration axis S1.
  • the plurality of curved portions 207A to 207F are located on both sides of the vibration axis S1.
  • the curvature of each of the curved portions 207A to 207F is that of any curved portion closer to the inner end 205A than the curved portion of the curved portions 207A to 207F along the meandering vibration portion 205. Less than curvature.
  • the curvature of the inner circumference of each of the plurality of bending portions 207A to 207F is closer to the inner end 205A than the bending portion of the plurality of bending portions 207A to 207F along the meandering vibration portion 205. It is smaller than the curvature of the inner periphery of any curved part.
  • the curvature (particularly the inner circumference) of the bending portion closer to the outer end 105B along the meandering vibration portion 105 is made smaller.
  • the curvature of the bending portion (particularly the inner circumference) closer to the outer end 205B along the meandering vibration portion 205 is made smaller.
  • the plurality of diaphragms 108A to 108E of the meandering vibration section 105 are arranged along the vibration axis S1.
  • the plurality of diaphragms 208A to 208E of the meandering diaphragm 205 are arranged along the vibration axis S1.
  • the plurality of upper electrodes 14 are provided on the piezoelectric body 13 in every other diaphragm 108A, 108C, 108E of the plurality of diaphragms 108A to 108E arranged.
  • the plurality of upper electrodes 14 are provided on the piezoelectric body 13 in every other diaphragm 208A, 208C, 208E of the plurality of diaphragms 208A to 208E arranged.
  • the wiring 15 is provided on the piezoelectric body 13 in the diaphragms 108B and 108D in which the plurality of upper electrodes 14 among the plurality of diaphragms 108A to 108E are not provided, and connects the plurality of upper electrodes 14 together.
  • the wiring 15 is provided on the piezoelectric body 13 in the diaphragms 208B and 208D in which the plurality of upper electrodes 14 among the plurality of diaphragms 208A to 208E are not provided, and connects the plurality of upper electrodes 14.
  • the frame body 2 has two portions 102 and 202 facing each other.
  • the meandering vibration portion 103 includes an outer end 103B connected to one of the two portions 102 and 202 of the frame 2, and an inner end 103A that is positioned on the opposite side of the outer end 103B and supports the frame 4.
  • the meandering vibration portion 203 includes an outer end 203B connected to the other of the two portions 102 and 202 of the frame 2, and an inner end 203A that is positioned on the opposite side of the outer end 203B and supports the frame 4.
  • the high frequency driving unit 1001B has been described mainly.
  • the meandering vibration units 103 and 203 constituting the low frequency driving unit 1001C have the same structure with respect to the curvature of the meandering vibration units 105 and 205 and the bending portion. By doing so, the same effect can be obtained. Since the outer ends 103B and 203B of the meandering vibration units 103 and 203 are configured to be fixed to the mounting base 1001A, they are less likely to move than the inner ends 103A and 203A, and a stronger stress is applied during vibration.
  • the inner periphery and the outer periphery of the plurality of curved portions of the meander-shaped vibrating portions 103 and 203 have a shape that gently curves such as an arc shape or an elliptic arc shape.
  • the curvature (particularly the inner circumference) of the bending portion closer to the outer end 103B along the meandering vibration portion 103 is made smaller.
  • the curvature (particularly the inner circumference) of the bending portion closer to the outer end 203B along the meandering vibration portion 203 is further reduced.
  • the curvature (particularly of the inner circumference) of each of the plurality of bending portions of the meandering vibration portion 103 is that of any bending portion closer to the inner end 103A than the bending portion of the plurality of bending portions. Make it smaller than the curvature (especially the inner circumference).
  • the curvature (particularly of the inner circumference) of each of the plurality of bending portions of the meandering vibration portion 203 is that of any of the bending portions closer to the inner end 203A than the bending portion of the plurality of bending portions. Make it smaller than the curvature (especially the inner circumference).
  • the number of diaphragms of the meander-type vibrating portions 103 and 203 and the meander-type vibrating portions 105 and 205 is five, but the same effect can be obtained if the number is smaller or larger. . Further, the same effect can be obtained for the connection positions of the frames 2 and 4 and the meandering vibration units 103 and 203 and the meandering vibration units 105 and 205 on the vibration axes S1 and S2 and other cases. .
  • FIG. 5A is a perspective view of a main part of the high-frequency driving unit 1001B of the optical reflecting element 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B of the high-frequency drive unit 1001B shown in FIG. 5A.
  • 5A and 5B the same reference numerals are assigned to the same portions as those of high-frequency drive unit 1001B in the first embodiment shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the upper electrodes 14 and the monitor electrodes 16 are alternately arranged on the piezoelectric bodies 13 of the meandering vibration units 105 and 205.
  • the monitor electrode 16 is laminated on the piezoelectric body 13 like the upper electrode 14.
  • the upper electrode 14 is provided on the piezoelectric body 13 in every other diaphragm 108A, 108C, 108E among the diaphragms 108A to 108E.
  • the monitor electrode 16 is provided on the piezoelectric body 13 together with the wiring 15.
  • the wiring 17 that connects the monitor electrode 16 is disposed on the piezoelectric body 13 together with the upper electrode 14.
  • the monitor electrode 16 is laminated on the piezoelectric body 13 like the upper electrode 14.
  • the upper electrode 14 is provided on the piezoelectric body 13 in every other diaphragm 208A, 208C, 208E of the diaphragms 208A to 208E.
  • the monitor electrode 16 is provided on the piezoelectric body 13 together with the wiring 15.
  • the wiring 17 that connects the monitor electrode 16 is disposed on the piezoelectric body 13 together with the upper electrode 14.
  • the width of the monitor electrode 16 is wider than the wirings 15 and 17.
  • the upper electrode 14 is wider than the wirings 15 and 17.
  • the monitor electrode 16 can detect the deformation of the piezoelectric body 13 as an electric signal, and outputs a signal corresponding to the vibration of the meandering vibration sections 105 and 205. Since the upper electrode 14 and the monitor electrode 16 are alternately arranged in the diaphragms 108A to 108E and 208A to 208E, the signal output from the monitor electrode 16 has a phase opposite to that of the AC voltage applied to the upper electrode 14. Become. Therefore, by inputting this signal to the upper electrode 14 via the feedback circuit, the meandering vibration units 105 and 205 can be self-excited and driven with high accuracy.
  • the piezoelectric actuator 9 is arranged every other vibration plate 108A to 108E, 208A to 208E. Therefore, the number of electrodes to which the wirings 15 and 17 routed by the meandering vibration units 105 and 205 are connected may be two, including the monitor electrode 16 and the upper electrode 14. Accordingly, an increase in the number of electrodes can be suppressed, and the productivity of the small optical reflection element 1 can be improved.
  • the plurality of wirings 15 that connect the plurality of upper electrodes 14 are the piezoelectric bodies 13 in the plurality of diaphragms 108B and 108D that are not provided with the plurality of upper electrodes 14 among the plurality of diaphragms 108A to 108E. It is provided above.
  • the plurality of monitor electrodes 16 that output signals according to the vibration of the meandering vibration unit 105 are arranged on the piezoelectric body 13 in the plurality of diaphragms 108B and 108D provided with the wiring 15 of the plurality of diaphragms 108A to 108E. Are provided with wiring 15 respectively.
  • the plurality of wirings 15 that connect the plurality of upper electrodes 14 are provided on the piezoelectric body 13 in the plurality of diaphragms 208B and 208D that are not provided with the upper electrode 14 among the plurality of diaphragms 208A to 208E.
  • the plurality of monitor electrodes 16 that output signals according to the vibration of the meandering vibration unit 205 are the piezoelectric body 13 in the plurality of diaphragms 208B and 208D provided with the wiring 15 of the plurality of diaphragms 208A to 208E. Each of them is provided together with the wiring 15.
  • the wiring 17 connecting the plurality of monitor electrodes 16 is provided on the piezoelectric body 13 in the diaphragm 108C (108E) provided with at least one of the plurality of upper electrodes 14 among the plurality of diaphragms 108A to 108E. ing.
  • the wiring 17 connecting the plurality of monitor electrodes 16 is provided on the piezoelectric body 13 in the diaphragm 208C (208E) provided with at least one of the plurality of upper electrodes 14 among the plurality of diaphragms 208A to 208E. ing.
  • the meandering vibration units 103 and 203 constituting the low frequency driving unit 1001C also have the same configuration including the piezoelectric actuator 9, the monitor electrode 16, and the wirings 15 and 17, so that the same operation and the same as the high frequency driving unit 1001B An effect is obtained.
  • the optical reflecting element in the present invention can increase the amplitude angle of the mirror section and improve the resolution, and can be applied to an image projection apparatus such as a head-up display, a head-mounted display, or a laser printer.

Abstract

　光学反射素子は、枠体と、枠体に接続された外端とを有するミアンダ形振動部と、ミアンダ形振動部の内端に支持されたミラー部とを備える。ミアンダ形振動部は、交互に連結する複数の湾曲部と複数の振動板とを有するミアンダ形状を有する。複数の湾曲部のそれぞれの湾曲部の曲率は、内端により近い少なくとも１つの湾曲部の曲率より小さい。この光学反射素子では、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。

Description

光学反射素子
　本発明は、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイ等の画像投影装置に用いられる光学反射素子に関する。
　圧電駆動式の光学反射素子において、投影画像の解像度を上げるために高周波駆動部を高周波化しても、ミラー部の所定の振れ角を確保できる光学反射素子が望まれている。
　その要望に応える一つの方法として、ミアンダ形振動部を用いた光学反射素子が知られている。
　図６は、特許文献１に記載された従来の光学反射素子５０１の斜視図である。光学反射素子５０１の高周波駆動部５０２は、ミラー部３０と、ミラー部３０を介して互いに対向する一対のミアンダ形振動部３１と、一対のミアンダ形振動部３１およびミラー部３０の外周を囲う枠体３２とを備えている。一対のミアンダ形振動部３１のそれぞれの一端はミラー部３０に連結する。一対のミアンダ形振動部３１のそれぞれの他端は枠体３２に連結する。ミアンダ形振動部３１上には、下部電極と、下部電極上に設けられた圧電体と、圧電体上に設けられた上部電極とを有する駆動部が設けられている。下部電極と上部電極を介して圧電体に交流電圧を印加し共振駆動することで、ミアンダ形振動部３１の一端に連結させたミラー部３０を揺動させている。
　高周波駆動部５０２の振動部３１をミアンダ形状にすることで、振動部３１の変位は蓄積され、さらに共振駆動を利用することで、より低電圧でミラー部３０の振れ角を大きくでき、所定の振れ角を確保できる。
　従来の光学反射素子５０１では、ミラー部３０を大きく揺動させようとすると、ミアンダ形振動部３１の湾曲部が破壊する場合があり、実質的にはミラー部３０の振れ角をそれほど拡大することができない。
特開２００９－９３１２０号公報
　光学反射素子は、枠体と、枠体の内側に接続された外端を有するミアンダ形振動部と、ミアンダ形振動部の内端に支持されたミラー部とを備える。ミアンダ形振動部は、交互に連結する複数の湾曲部と複数の振動板とを有するミアンダ形状を有する。複数の湾曲部のそれぞれの湾曲部の曲率は、内端により近い少なくとも１つの湾曲部の曲率より小さい。
　この光学反射素子では、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。
図１は本発明の実施の形態１における光学反射素子の斜視図である。 図２は図１に示す光学反射素子の高周波駆動部の斜視図である。 図３Ａは図２に示す高周波駆動部の要部斜視図である。 図３Ｂは図３Ａに示す高周波駆動部の線３Ｂ－３Ｂにおける断面図である。 図４は本発明の実施の形態１における光学反射素子の動作を示す斜視図である。 図５Ａは本発明の実施の形態２における光学反射素子の高周波駆動部の要部斜視図である。 図５Ｂは図５Ａに示す高周波駆動部の線５Ｂ－５Ｂにおける断面図である。 図６は従来の光学反射素子の斜視図である。
　（実施の形態１）
　図１は本発明の実施の形態１における光学反射素子１の斜視図である。光学反射素子１は、枠体２と、枠体２に接続されたミアンダ形振動部１０３、２０３と、ミアンダ形振動部１０３、２０３で支持されている枠体４と、枠体４に接続されたミアンダ形振動部１０５、２０５と、ミアンダ形振動部１０５、２０５で支持されたミラー部６を備える。枠体２は長方形枠形状を有し、中央空間２Ｐを介して対向する部分１０２、２０２を有する。部分１０２、２０２は長方形枠形状の短辺である。枠体２は搭載台１００１Ａに固定されるように構成されている。ミアンダ形振動部１０３、２０３は枠体２の部分１０２、２０２に接続されて支持されている外端１０３Ｂ、２０３Ｂと、外端１０３Ｂ、２０３Ｂの反対側の内端１０３Ａ、２０３Ａをそれぞれ有する。ミアンダ形振動部１０３、２０３は外端１０３Ｂ、２０３Ｂから内端１０３Ａ、１０３Ｂまで振動軸Ｓ２に沿ってミアンダ形状に延びる。枠体４は長方形枠形状を有し、中央空間４Ｐを介して互いに対向する部分１０４、２０４を有する。部分１０４、２０４は長方形枠形状の短辺である。枠体４はミアンダ形振動部１０３、２０３の内端１０３Ａ、２０３Ａに接続されて支持され、振動軸Ｓ２を中心に揺動する可動枠体である。ミアンダ形振動部１０５、２０５は、枠体４の部分１０４、２０４に接続されて支持されている外端１０５Ｂ、２０５Ｂと、外端１０５Ｂ、２０５Ｂの反対側の内端１０５Ａ、２０５Ａをそれぞれ有する。ミアンダ形振動部１０５、２０５は外端１０５Ｂ、２０５Ｂから内端１０５Ａ、１０５Ｂまで、振動軸Ｓ２と直角の振動軸Ｓ１に沿ってミアンダ形状に延びる。ミラー部６は、ミアンダ形振動部１０５、２０５の内端１０５Ａ、２０５Ａに接続されて支持され、振動軸Ｓ１を中心に揺動する。枠体４が振動軸Ｓ２を中心に揺動するので、ミラー部６は振動軸Ｓ１、Ｓ２を中心に揺動する。ミアンダ形振動部１０３、２０３と枠体４は低周波数で振動する低周波駆動部１００１Ｃを構成する。ミアンダ形振動部１０５、２０５とミラー部６は、低周波駆動部１００１Ｃより高い周波数で振動する高周波駆動部１００１Ｂを構成する。
　図２は図１に示す光学反射素子１の高周波駆動部１００１Ｂの斜視図である。ミアンダ形振動部１０５は、湾曲している湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆと、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆと交互に設けられて湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆをミアンダ形状に連結する直線形状を有する振動板１０８Ａ～１０８Ｅを有する。湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆはこの順で内端１０５Ａから外端１０５Ｂに向かう方向にミアンダ形振動部１０５に沿って配列され、振動軸Ｓ１の両側に位置する。内端１０５Ａから外端１０５Ｂへ向かうにつれて湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆの曲率を小さくしている。実施の形態１では、湾曲部１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆの曲率はそれぞれ０．０２６４μｍ－１、０．０２３１μｍ－１、０．０２１３μｍ－１、０．０２０１μｍ－１、０．０１９６μｍ－１、０．０１９６μｍ－１である。
　同様に、ミアンダ形振動部２０５は、湾曲している湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆと、湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆと交互に設けられて湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆをミアンダ形状に連結する直線形状を有する振動板２０８Ａ～２０８Ｅを有する。湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆはこの順で内端２０５Ａから外端２０５Ｂに向かう方向にミアンダ形振動部２０５に沿って配列され、振動軸Ｓ１の両側に位置する。内端２０５Ａから外端２０５Ｂへ向かうにつれて湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆの曲率を小さくしている。実施の形態１では、湾曲部２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄ、２０７Ｅ、２０７Ｆの曲率はそれぞれ湾曲部１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆと同じ０．０２６４μｍ－１、０．０２３１μｍ－１、０．０２１３μｍ－１、０．０２０１μｍ－１、０．０１９６μｍ－１、０．０１９６μｍ－１である。
　湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの内周と外周は円弧形状や楕円弧形状等のなだらかに曲がる形状を有する。
　図３Ａは図２に示す高周波駆動部１００１Ｂの要部斜視図である。ミアンダ形振動部１０５の振動板１０８Ａ～１０８Ｅは振動軸Ｓ１に沿って配列され、それらの１つおきの振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅには圧電アクチュエータ９が配置されている。圧電アクチュエータ９が設けられていない振動板１０８Ｂ、１０８Ｄには配線１５が設けられている。配線１５は振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅにそれぞれ設けられている圧電アクチュエータ９の上部電極１４を連結する。同様に、ミアンダ形振動部２０５の振動板２０８Ａ～２０８Ｅは振動軸Ｓ１に沿って配列され、それらの１つおきの振動板２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅには圧電アクチュエータ９が配置されている。圧電アクチュエータ９が設けられていない振動板２０８Ｂ、２０８Ｄには配線１５が設けられている。配線１５は振動板２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅにそれぞれ設けられている圧電アクチュエータ９の上部電極１４を連結する。上部電極１４の幅は配線１５より広い。
　図３Ｂは図３Ａに示す高周波駆動部１００１Ｂの線３Ｂ－３Ｂにおける断面図である。ミアンダ形振動部１０５、２０５は、シリコン基板１０と、シリコン基板１０上に設けられたシリコン酸化膜１１よりなる基材１００と、基材１００上に設けられたアクチュエータ９と、アクチュエータ９の上部電極１４を接続する配線１５とで構成されている。ミアンダ形振動部１０５（２０５）すなわち基材１００の表面１００Ａ上には下部電極１２が設けられている。下部電極１２上には圧電体１３が設けられている。圧電アクチュエータ９は、振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅにおいて、下部電極１２と、圧電体１３と、圧電体１３上に設けられた上部電極１４よりなる。振動板１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて、配線１５は圧電体１３上に設けられている。シリコン基板１０とシリコン酸化膜１１は、絶縁性を有する表面１００Ａを有する基材１００を構成する。振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅには上部電極１４が形成されている。振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅと隣り合う振動板１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて、圧電体１３上には上部電極１４より幅の狭い配線１５が形成されている。
　なお、実施の形態１におけるミアンダ形振動部１０５、２０５では、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆ、振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅに亘って基材１００上方に圧電体１３が設けてられている。しかし、圧電体１３は少なくとも振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅに設けられていればよく、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆには設けられていなくてもよい。この場合、アクチュエータ９の上部電極１４を接続する配線１５と下部電極１２との間に絶縁層を設けることで配線１５と下部電極１２との間の短絡を防止する。
　光学反射素子１の基材１００として本実施の形態１はシリコン基板１０とシリコン酸化膜１１を用いたが、金属、ガラスまたはセラミック基板などの弾性、機械的強度および高いヤング率を有する材料で構成することが生産性の観点から好ましい。例えば、金属、水晶、ガラス、石英またはセラミック材料を用いることが機械的特性と入手性の観点から好ましい。さらに、シリコンの他に、チタン、ステンレス、エリンバー、黄銅合金などの金属を用いれば、振動特性、加工性に優れた光学反射素子１を実現できる。基材１００が絶縁性を有する場合には、その表面にシリコン酸化膜１１等の絶縁膜を設ける必要はない。
　圧電体１３に用いる圧電体材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの高い圧電定数を有する材料が好ましい。この場合、下部電極１２として白金を用いることにより、圧電体１３の結晶性を向上させることができる。上部電極１４としては、チタン／金等を用いることができる。
　実施の形態１における光学反射素子１の製造方法について以下に説明する。
　まず始めに、基材１００として、厚みが約０．５ｍｍのシリコン基板１０を準備し、シリコン基板１０上に絶縁膜としてシリコン酸化膜１１を形成する。そしてシリコン酸化膜１１上にスパッタリング法または蒸着法などの薄膜プロセスを用いて下部電極１２を積層する。このとき、シリコン基板１０の厚みは変えても良い。厚みを変えることにより、固有周波数を調整できる。
　その後、下部電極１２の上にスパッタリング法などによって圧電体１３を形成する。このとき、圧電体１３と下部電極１２との間には、ＰｂとＴｉを含む酸化物誘電体よりなる配向制御層を形成することが好ましく、ＰＬＭＴからなる配向制御層を形成することがより好ましい。これによって、圧電体１３の結晶配向性がより高まり、圧電特性に優れた圧電アクチュエータ９を形成できる。
　次に、圧電体１３の上にチタン膜を形成し、チタン膜上に金膜を形成することで上部電極１４と配線１５となるチタン／金膜を形成する。
　このとき、金膜の下層のチタン膜はＰＺＴ薄膜などの圧電体１３との密着力を高めるために形成しており、チタンの他にクロムなどの金属を用いることができる。これによって、圧電体１３との密着性に優れ、かつ、金電極とは強固な拡散層を形成していることから、密着強度の高い圧電アクチュエータ９を形成することができる。
　なお、実施の形態１では、白金の下部電極１２の厚みは０．２μｍ、圧電体１３の厚みは３．５μｍ、上部電極１４のチタン膜の厚みは０．０１μｍであり、金膜の厚みは０．３μｍである。
　次に、下部電極１２、圧電体１３、上部電極１４および配線１５を、フォトリソ技術を用いてエッチングし、パターニングする。
　このとき、上部電極１４および配線１５をエッチングするエッチング液としてはヨウ素／ヨウ化カリウム混合溶液と水酸化アンモニウム、過酸化水素混合溶液からなるエッチング液を用いて、上部電極１４および配線１５の所定の電極パターンを形成することができる。
　また、下部電極１２、圧電体１３をエッチングする方法としては、ドライエッチング法とウエットエッチング法のいずれかの方法、あるいはこれらを組み合わせた方法などを用いることができる。
　ドライエッチング法であればフルオロカーボン系のエッチングガス、あるいはＳＦ６ガスなどを用いることができる。
　その他、圧電体１３を、沸酸、硝酸、酢酸および過酸化水素の混合溶液を用いてウエットエッチングし、パターニングし、その後、さらに、ドライエッチングによって下部電極１２をエッチングしてパターニングしてもよい。
　次に、ＸｅＦ２ガスを用いてシリコン基板１０を等方的にドライエッチングすることによって不必要な部分を除去し、基材１００をパターニングすることで、図１に示す形状の光学反射素子１を形成することができる。
　なお、シリコン基板１０をより高精度にエッチングする場合は、シリコンの異方性を利用したドライエッチングが好ましい。この場合は、エッチングを促進するＳＦ６ガスとエッチングを抑制するＣ４Ｆ８ガスの混合ガスを用いるか、あるいはこれらのガスを交互に切り替えて用いることにより、表面に直角の方向に直線的にエッチングできる。
　以上のような製造方法によって、小型で、高精度な光学反射素子１を一括して効率よく作製することができる。
　実施の形態１では、ミラー部６、ミアンダ形振動部１０５、２０５、ミアンダ形振動部１０３、２０３、枠体４、枠体２の基材を、シリコン基板１０（基材１００）から一体的に形成する。これによって、安定した振動特性と、生産性に優れた光学反射素子１を実現することができる。
　なお、ミラー部６は基材１００の表面を鏡面研磨することによっても形成できるが、光の反射特性に優れた金や銀、アルミニウムなどの金属薄膜を基材１００の表面にミラー膜として形成してもよい。実施の形態１では、上部電極１４として金の膜を形成するので、この金の膜をそのままミラー膜として用いることができ、光学反射素子１の生産効率を高めることができる。
　実施の形態１における光学反射素子１の動作について下記に説明する。
　まず、図３Ｂに示すミアンダ形振動部１０５、２０５の下部電極１２を接地し、上部電極１４には、光学反射素子１の共振周波数に相当する周波数（３０ｋＨｚ）の交流電圧を印加する。
　交流電圧の印加により、図３Ａに示す幅の広い上部電極１４が配置されている振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅでは、下部電極１２と上部電極１４との間に挟まれた圧電体１３に電圧が印加される。これにより、振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅは互いに反対の方向に交互に凸状に湾曲するように変位する。
　この時、振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅの隣の振動板１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８Ｂ、２０８Ｄに配置されている配線１５にも上部電極１４と同じ交流電圧が印加される。しかし、配線１５は上部電極１４より幅が狭いので、振動板１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８Ｂ、２０８Ｄに配置された圧電体１３には電圧が殆ど印加されない。したがって振動板１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８Ｂ、２０８Ｄは、共振の原理により、隣り合う振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅと１８０度異なる反対の方向に変位する。
　実施の形態１では、１つの上部電極１４で、振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅで互いに隣り合う振動板が１８０度異なる方向に変位する。したがって、ミアンダ形振動部１０５、２０５では、振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅの数が増えるにしたがって、外端１０５Ｂ、２０５Ｂから振動軸Ｓ１の周りで変位が蓄積され、１つの上部電極１４でも内端１０５Ａ、２０５Ａが大きく変位し揺動する。
　また、実施の形態１では、圧電アクチュエータ９に交流電圧を印加し共振させるので、振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅ、２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅの振動の半周期毎に湾曲する方向が逆になり、変位量も倍増する。
　図２に示すように、ミアンダ形振動部１０５、２０５の内端１０５Ａ、２０５Ａにミラー部６が連結しているので、ミアンダ形振動部１０５、２０５の振動エネルギーがミラー部６に伝播し、ミラー部６が振動軸Ｓ１を中心に揺動する。
　図１に示すように、低周波駆動部１００１Ｃを構成するミアンダ形振動部１０３、２０３の振動軸Ｓ２はミアンダ形振動部１０５、２０５の振動軸Ｓ１と直交する。ミアンダ形振動部１０３、２０３はミアンダ形振動部１０５、２０５と同様な構造、同様な動作を行うことにより振動軸Ｓ２を中心に枠体４を揺動させることができ、枠体４を介して振動軸Ｓ２を中心にミラー部６を揺動させることができる。実施の形態１では、１ｋＨｚの周波数で振動軸Ｓ２を中心に枠体４とミラー部６を共振揺動する。
　図４は実施の形態１における光学反射素子１の動作を示す斜視図であり、投影装置１００１を示す。投影装置１００１は、光学反射素子１と、光学反射素子１のミラー部６に入射光１９を入射させる光源１８と、光学反射素子１を搭載して固定する搭載台１００１Ａとを備える。光源１８からミラー部６へ入射した入射光１９はミラー部６で反射して反射光２０となり、反射光２０はスクリーン２１に達する。ミラー部６が振動軸Ｓ２を中心に揺動することで反射光２０を低い周波数で垂直方向に振り、ミラー部６が振動軸Ｓ１を中心に揺動することで反射光２０を垂直方向より高い周波数で水平方向に振り、反射光２０を２軸走査することができる。ミラー部６により垂直方向と水平方向に振られた反射光２０はスクリーン２１を走査してスクリーン２１に画像２２を映し出すことができる。なお、ミラー部６が垂直方向により低い周波数で反射光２０を振ることで画像２２の解像度を高めることができる。
　ミアンダ形振動部１０５、２０５が振動する振動軸Ｓ１とミアンダ形振動部１０３、２０３が振動する振動軸Ｓ２とはミラー部６上の点６Ｃ（図１参照）で交わっている。したがって、ミラー部６の点６Ｃは光源１８や搭載台１００１Ａ、スクリーン２１に対して変位しない不動点となる。点６Ｃに入射光１９を入射することで、入射光１９と反射光２０との光路長が一定となり、高精度な画像２２を投影することができる。
　光学反射素子１は大きい角度でミラー部６を揺動させることができる。したがって、光学反射素子１とスクリーン２１との距離を変えない場合は、高解像度の画像２２の面積を拡大することができる。また、画像２２の面積を変えない場合には、光学反射素子１とスクリーン２１との距離を縮めることができる。したがって、光学反射素子１を、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイ等の投影装置１００１に利用することで、電子機器を小型しつつ、映像を大画面で投影できる。
　なお、高周波駆動部１００１Ｂの構造を備えて低周波駆動部１００１Ｃを有しない投影装置は、一つの振動軸Ｓ１を中心にミラー部６を揺動するので、反射光を一軸走査させることができる。これは、例えばレーザープリンタ等に利用できる。
　図６に示す従来の光学反射素子５０１では、ミラー部３０を大きく揺動させようとすると、ミアンダ形振動部３１の湾曲部が破壊する場合がある。ミアンダ形振動部３１のそれぞれの湾曲部に掛かる変位応力に偏りがあり、振動を繰り返すことで、最も大きな変位応力を受ける湾曲部から劣化してその湾曲部が壊れる。そのため、ミアンダ形振動部３１を用いた従来の光学反射素子５０１では、実質的にはミラー部３０の振れ角をそれほど拡大することができない。
　実施の形態１における光学反射素子１では、ミアンダ形振動部１０５、２０５の振動軸Ｓ１の両側の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆにおいて、内端１０５Ａ、２０５Ａから外端１０５Ｂ、２０５Ｂへ向かうにつれて曲率を小さくする。これにより、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの破壊を抑制することができる。
　具体的には、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆにおいて、内端１０５Ａ、２０５Ａから外端１０５Ｂ、２０５Ｂへ向かうにつれて曲率を小さくする。これにより、高周波駆動部１００１Ｂのミアンダ形振動部１０５、２０５において、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆに掛かる変位応力の偏りを低減し、均等になるように分散させ、破壊限界の変位応力を低減できる。湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの曲率は小さいほど、そこにかかる変位応力は小さくなる。ミアンダ形振動部１０５、２０５の外端１０５Ｂ，２０５Ｂは内端１０５Ａ、２０５Ａより動きにくいので、振動軸Ｓ１を中心に揺動する際により大きな変位応力がかかる。より大きな変位応力がかかる外端１０５Ｂ、２０５Ｂにより近い湾曲部の曲率を内端１０５Ａ、２０５Ａにより近い湾曲部の曲率に比べて小さくすることで、変位応力の偏りを低減することができる。
　これにより、高周波駆動部１００１Ｂの駆動周波数を高くしても、ミラー部６の振れ角を増大することが可能となる。
　また、実施の形態１の光学反射素子１では、共振駆動を利用する場合でも共振周波数を低下させることなく、ミラー部６の限界振れ角を増大させることができる。すなわち、駆動周波数を高くしようとすると振れ角が小さくなり、振れ角を増大させようとすると共振周波数が低下することを防止できる。
　例えば、ミアンダ形振動部１０５、２０５を長くすることで、振れ角の増大させることができるが、光学反射素子１のサイズが大きくなる上に、共振周波数が低下する。また、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの曲率を均等に小さくする、または湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの幅を均等に小さくすることでもミラー部６の振れ角の増大させることができるが、共振周波数が低下する。
　しかし、実施の形態１の光学反射素子１では、湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆ、２０７Ａ～２０７Ｆの曲率を前述のように設定することで、サイズや共振周波数を変えずにミラー部６の限界振れ角を増大させることができる。
　具体的には、実施の形態１では、湾曲部１０７Ａ、２０７Ａの内周の曲率を０．０２６４μｍ－１に設定し、湾曲部１０７Ｂ、２０７Ｂの内周の曲率を０．０２３１μｍ－１に設定し、湾曲部１０７Ｃ、２０７Ｃの内周の曲率を０．０２１３μｍ－１に設定し、湾曲部１０７Ｄ、２０７Ｄの内周の曲率を０．０２０１μｍ－１に設定し、湾曲部１０７Ｅ、２０７Ｅの曲率を０．０１９６μｍ－１に設定し、湾曲部１０７Ｆ、２０７Ｆの曲率を０．０１９６μｍ－１に設定する。このように、ミアンダ形振動部１０５、２０５に沿って外端１０５Ｂ、２０５Ｂにより近くに位置する湾曲部の曲率を徐々に小さくすることで、素子サイズや共振周波数（３０ｋＨｚ）を変えずに、ミラー部６の大きな限界振れ角（±１２．６度）を確保できる。
　例えば、湾曲部の内周の曲率を一律に０．０１４２８μｍ－１とした比較例の光学反射素子のミラー部の限界振れ角は±９．５度である。実施の形態１における光学反射素子１では、比較例から素子サイズや共振周波数（３０ｋＨｚ）を変えずに、ミラー部６の限界振れ角を３０％程度増大させることができる。これによりは、画像２２の高解像度化と面積拡大を同時に実現できるものであり、電子機器の小型化や性能を向上させる。
　実施の形態１においては、ミアンダ形振動部１０３、２０３を１ｋＨｚで駆動し揺動振動させ、また、ミアンダ形振動部１０５、２０５を３０ｋＨｚで駆動して揺動振動させる。これらの駆動周波数については、これに限定されるものではなく、ミアンダ形振動部１０３、２０３が低速で駆動され揺動振動し、ミアンダ形振動部１０５、２０５がミアンダ形振動部１０３、２０３より高速で駆動され揺動振動する。
　上述のように、枠体４は、互いに対向する２つの部分１０４，２０４を有する。ミアンダ形振動部１０３は、枠体４の内側において枠体４の部分１０４、２０４のうちの一方に接続された外端１０５Ｂと、外端１０５Ｂの反対側の内端１０５Ａとを有する。ミアンダ形振動部２０５は、枠体４の内側において枠体４の２つの部分１０４、２０４の他方に接続された外端２０５Ｂと、外端２０５Ｂの反対側の内端２０５Ａとを有する。ミラー部６は、ミアンダ形振動部１０５、２０５の内端１０５Ａ、２０５Ａに支持されている。ミアンダ形振動部１０５は、外端１０５Ｂと内端１０５Ａとの間で交互に連結する複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆと複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅとを有するミアンダ形状を有する。ミアンダ形振動部２０５は、外端２０５Ｂと内端２０５Ａとの間で交互に連結する複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆと複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅとを有するミアンダ形状を有する。複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのそれぞれの湾曲部の曲率は、複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端１０５Ａにより近い少なくとも１つの湾曲部の曲率より小さい。複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのそれぞれの湾曲部の曲率は、複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端１０５Ａにより近い全ての１つ以上の湾曲部の曲率より大きくなくてもよい。複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのそれぞれの湾曲部の曲率は、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端２０５Ａにより近いいずれの湾曲部の曲率より小さい。特に、複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのそれぞれの湾曲部の内周の曲率は、複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端１０５Ａにより近いいずれの湾曲部の内周の曲率より小さい。特に、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのそれぞれの湾曲部の内周の曲率は、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端２０５Ａにより近い少なくとも１つの湾曲部の内周の曲率より小さい。複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのそれぞれの湾曲部の内周の曲率は、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端２０５Ａにより近い全ての１つ以上の湾曲部の内周の曲率より大きくなくてもよい。
　ミアンダ形振動部１０５を振動させる圧電アクチュエータ９は、ミアンダ形振動部１０５を構成する基材１００上に設けられた下部電極１２と、下部電極１２上に設けられた圧電体１３と、圧電体１３上に設けられた少なくとも１つの上部電極１４とを有する。下部電極１２は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅと、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅに亘って基材１００上に設けられている。圧電体１３は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅと複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆに亘って下部電極１２上に設けられている。上部電極１４は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅの少なくとも１つにおいて圧電体１３上に設けられている。ミアンダ形振動部２０５を振動させる圧電アクチュエータ９は、ミアンダ形振動部２０５を構成する基材１００上に設けられた下部電極１２と、下部電極１２上に設けられた圧電体１３と、圧電体１３上に設けられた少なくとも１つの上部電極１４とを有する。下部電極１２は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅと、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆに亘って基材１００上に設けられている。圧電体１３は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅと複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆに亘って下部電極１２上に設けられている。上部電極１４は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅの少なくとも１つにおいて圧電体１３上に設けられている。
　ミアンダ形振動部１０５は振動軸Ｓ１を中心に揺動するように振動する。複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆは振動軸Ｓ１の両側に位置する。複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのそれぞれの湾曲部の曲率は、ミアンダ形振動部１０５に沿って複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端１０５Ａにより近いいずれの湾曲部の曲率より小さい。特に、複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのそれぞれの湾曲部の内周の曲率は、ミアンダ形振動部１０５に沿って複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端１０５Ａにより近いいずれの湾曲部の内周の曲率より小さい。ミアンダ形振動部２０５は振動軸Ｓ１を中心に揺動するように振動する。複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆは振動軸Ｓ１の両側に位置する。複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのそれぞれの湾曲部の曲率は、ミアンダ形振動部２０５に沿って複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端２０５Ａにより近いいずれの湾曲部の曲率より小さい。特に、複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのそれぞれの湾曲部の内周の曲率は、ミアンダ形振動部２０５に沿って複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆのうちのその湾曲部に比べて内端２０５Ａにより近いいずれの湾曲部の内周の曲率より小さい。ミアンダ形振動部１０５の複数の湾曲部１０７Ａ～１０７Ｆにおいて、ミアンダ形振動部１０５に沿って外端１０５Ｂにより近い湾曲部の（特に内周の）曲率をより小さくする。また、ミアンダ形振動部２０５の複数の湾曲部２０７Ａ～２０７Ｆにおいて、ミアンダ形振動部２０５に沿って外端２０５Ｂにより近い湾曲部の（特に内周の）曲率をより小さくする。
　ミアンダ形振動部１０５の複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅは振動軸Ｓ１に沿って配列されている。ミアンダ形振動部２０５の複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅは振動軸Ｓ１に沿って配列されている。複数の上部電極１４は、配列された複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅの１つおきの振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅにおいて圧電体１３上に設けられている。同様に、複数の上部電極１４は、配列された複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅの１つおきの振動板２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅにおいて圧電体１３上に設けられている。
　配線１５は複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅのうちの複数の上部電極１４が設けられていない振動板１０８Ｂ、１０８Ｄにおいて圧電体１３上に設けられて、複数の上部電極１４を連結する。配線１５は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅのうちの複数の上部電極１４が設けられていない振動板２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて圧電体１３上に設けられて、複数の上部電極１４を連結する。
　枠体２は、互いに対向する２つの部分１０２、２０２を有する。ミアンダ形振動部１０３は、枠体２の２つの部分１０２、２０２のうちの一方に接続された外端１０３Ｂと、外端１０３Ｂの反対側に位置して枠体４を支持する内端１０３Ａとを有する。ミアンダ形振動部２０３は、枠体２の２つの部分１０２、２０２のうちの他方に接続された外端２０３Ｂと、外端２０３Ｂの反対側に位置して枠体４を支持する内端２０３Ａとを有する。
　実施の形態１では、高周波駆動部１００１Ｂを中心に説明したが、低周波駆動部１００１Ｃを構成するミアンダ形振動部１０３、２０３もミアンダ形振動部１０５、２０５と湾曲部の曲率に関して同様な構造にすることで、同様の効果が得られる。ミアンダ形振動部１０３、２０３の外端１０３Ｂ、２０３Ｂは搭載台１００１Ａに固定されるように構成されているので、内端１０３Ａ、２０３Ａより動きにくく、振動の際により強い応力がかかる。ミアンダ形振動部１０３、２０３の複数の湾曲部の内周と外周は円弧形状や楕円弧形状等のなだらかに曲がる形状を有する。ミアンダ形振動部１０３の複数の湾曲部において、ミアンダ形振動部１０３に沿って外端１０３Ｂにより近い湾曲部の（特に内周の）曲率をより小さくする。また、ミアンダ形振動部２０３の複数の湾曲部において、ミアンダ形振動部２０３に沿って外端２０３Ｂにより近い湾曲部の（特に内周の）曲率をより小さくする。すなわち、ミアンダ形振動部１０３の複数の湾曲部のそれぞれの湾曲部の（特に内周の）曲率は、複数の湾曲部のうちのその湾曲部に比べて内端１０３Ａにより近いいずれの湾曲部の（特に内周の）曲率より小さくする。また、ミアンダ形振動部２０３の複数の湾曲部のそれぞれの湾曲部の（特に内周の）曲率は、複数の湾曲部のうちのその湾曲部に比べて内端２０３Ａにより近いいずれの湾曲部の（特に内周の）曲率より小さくする。これにより、各湾曲部にかかる応力を均等にすることができ、振動軸Ｓ２を中心により大きい角度でミラー部６を揺動させることができる。
　なお、実施の形態１では、ミアンダ形振動部１０３、２０３とミアンダ形振動部１０５、２０５の振動板の数は５つであるが、これより少なくても、多くても同様の効果が得られる。また、枠体２、４とミアンダ形振動部１０３、２０３やミアンダ形振動部１０５、２０５の接続位置についても、振動軸Ｓ１、Ｓ２上であっても、それ以外でも、同様の効果が得られる。
　（実施の形態２）
　図５Ａは本発明の実施の形態２における光学反射素子１の高周波駆動部１００１Ｂの要部斜視図である。図５Ｂは図５Ａに示す高周波駆動部１００１Ｂの線５Ｂ－５Ｂにおける断面図である。図５Ａと図５Ｂにおいて、図３Ａと図３Ｂに示す実施の形態１における高周波駆動部１００１Ｂと同じ部分には同じ参照番号を付す。図５Ａと図５Ｂに示す実施の形態２における高周波駆動部１００１Ｂでは、ミアンダ形振動部１０５、２０５の圧電体１３上に上部電極１４とモニター電極１６とが交互に配置されている。
　具体的には、モニター電極１６は、図５Ｂに示すように、上部電極１４と同様に圧電体１３上に積層されている。振動板１０８Ａ～１０８Ｅの１つおきの振動板１０８Ａ、１０８Ｃ、１０８Ｅにおいて、圧電体１３上に上部電極１４が設けられている。振動板１０８Ｂ、１０８Ｄにおいて、モニター電極１６は配線１５と共に圧電体１３上に設けられている。振動板１０８Ｂ、１０８Ｄにおいて、モニター電極１６を連結する配線１７が上部電極１４と共に圧電体１３上に配置されている。
　同様に、モニター電極１６は、上部電極１４と同様に圧電体１３上に積層されている。振動板２０８Ａ～２０８Ｅの１つおきの振動板２０８Ａ、２０８Ｃ、２０８Ｅにおいて、圧電体１３上に上部電極１４が設けられている。振動板２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて、モニター電極１６は配線１５と共に圧電体１３上に設けられている。振動板２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて、モニター電極１６を連結する配線１７が上部電極１４と共に圧電体１３上に配置されている。モニター電極１６の幅は配線１５、１７より広い。上部電極１４の幅は配線１５、１７より広い。
　モニター電極１６は、圧電体１３の変形を電気信号として検知することができ、ミアンダ形振動部１０５、２０５の振動に応じた信号を出力する。上部電極１４とモニター電極１６とが振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅにおいて交互に配置されることで、モニター電極１６が出力する信号は、上部電極１４に印加される交流電圧とは逆位相となる。したがって、この信号を、フィードバック回路を介して上部電極１４に入力することで、ミアンダ形振動部１０５、２０５を高精度に自励駆動させることができる。
　実施の形態２では、図１に示す実施の形態１における光学反射素子１と同様に圧電アクチュエータ９は振動板１０８Ａ～１０８Ｅ、２０８Ａ～２０８Ｅの１つおきに配置されている。したがって、ミアンダ形振動部１０５、２０５で引き回される配線１５、１７が接続される電極の数は、モニター電極１６と上部電極１４と合わせて２つでよい。したがって電極の数の増大を抑えることができ、小型の光学反射素子１の生産性を向上させることが出来る。
　前述のように、複数の上部電極１４を連結する複数の配線１５は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅのうちの複数の上部電極１４が設けられていない複数の振動板１０８Ｂ、１０８Ｄにおいて圧電体１３上に設けられている。ミアンダ形振動部１０５の振動に応じた信号を出力する複数のモニター電極１６は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅのうちの配線１５が設けられている複数の振動板１０８Ｂ、１０８Ｄにおいて圧電体１３上に配線１５と共にそれぞれ設けられている。複数の上部電極１４を連結する複数の配線１５は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅのうちの上部電極１４が設けられていない複数の振動板２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて圧電体１３上に設けられている。ミアンダ形振動部２０５の振動に応じた信号を出力する複数のモニター電極１６は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅのうちの配線１５が設けられている複数の振動板２０８Ｂ、２０８Ｄにおいて、圧電体１３上に配線１５と共にそれぞれ設けられている。複数のモニター電極１６を連結する配線１７は、複数の振動板１０８Ａ～１０８Ｅのうちの複数の上部電極１４の少なくとも１つが設けられている振動板１０８Ｃ（１０８Ｅ）において、圧電体１３上に設けられている。複数のモニター電極１６を連結する配線１７は、複数の振動板２０８Ａ～２０８Ｅのうちの複数の上部電極１４の少なくとも１つが設けられている振動板２０８Ｃ（２０８Ｅ）において、圧電体１３上に設けられている。
　なお、低周波駆動部１００１Ｃを構成するミアンダ形振動部１０３、２０３にも圧電アクチュエータ９とモニター電極１６、配線１５、１７を有する同様な構成にすることで、高周波駆動部１００１Ｂと同様な動作および効果が得られる。
　本発明における光学反射素子は、ミラー部の振幅角増大、解像度向上が可能であり、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイ、レーザープリンタ等の画像投影装置に適用できる。
２　　枠体（第２の枠体）
４　　枠体（第１の枠体）
６　　ミラー部
９　　圧電アクチュエータ（第１の圧電アクチュエータ、第２の圧電アクチュエータ）
１２　　下部電極（第１の下部電極、第２の下部電極）
１３　　圧電体（第１の圧電体、第２の圧電体）
１４　　上部電極（第１の上部電極、第２の上部電極）
１５　　配線（第１の配線、第２の配線）
１７　　配線（第３の配線、第４の配線）
１６　　モニター電極
１０３　　ミアンダ形振動部（第３のミアンダ形振動部）
１０５　　ミアンダ形振動部（第１のミアンダ形振動部）
１０７Ａ～１０７Ｆ　　湾曲部（第１の湾曲部）
１０８Ａ～１０８Ｅ　　振動板（第１の振動板）
２０３　　ミアンダ形振動部（第４のミアンダ形振動部）
２０５　　ミアンダ形振動部（第２のミアンダ形振動部）
２０７Ａ～２０７Ｆ　　湾曲部（第２の湾曲部）
２０８Ａ～２０８Ｅ　　振動板（第２の振動板）
Ｓ１　　振動軸（第１の振動軸）
Ｓ２　　振動軸（第２の振動軸）

Claims (9)

  1. 互いに対向する２つの部分を有する第１の枠体と、
    前記第１の枠体の内側において前記第１の枠体の前記２つの部分のうちの一方に接続された第１の外端と、前記第１の外端の反対側の第１の内端とを有する第１のミアンダ形振動部と、
    前記第１の枠体の内側において前記第１の枠体の前記２つの部分の他方に接続された第２の外端と、前記第２の外端の反対側の第２の内端とを有する第２のミアンダ形振動部と、
    前記第１のミアンダ形振動部の前記第１の内端と前記第２のミアンダ形振動部の前記第２の内端とに支持されたミラー部と、
    を備え、
    前記第１のミアンダ形振動部は、前記第１の外端と前記第１の内端との間で交互に連結する複数の第１の湾曲部と複数の第１の振動板とを有するミアンダ形状を有し、
    前記第２のミアンダ形振動部は、前記第２の外端と前記第２の内端との間で交互に連結する複数の第２の湾曲部と複数の第２の振動板とを有するミアンダ形状を有し、
    前記複数の第１の湾曲部のそれぞれの第１の湾曲部の曲率は、前記複数の第１の湾曲部のうちの前記それぞれの第１の湾曲部に比べて前記第１の内端により近い少なくとも１つの第１の湾曲部の曲率より小さく、
    前記複数の第２の湾曲部のそれぞれの第２の湾曲部の曲率は、前記複数の第２の湾曲部のうちの前記それぞれの第２の湾曲部に比べて前記第２の内端により近い少なくとも１つの第２の湾曲部の曲率より小さい、光学反射素子。
  2. 　　　前記複数の第１の振動板に亘って前記第１のミアンダ形振動部上に設けられた第１の下部電極と、
    　　　前記複数の第１の振動板に亘って前記第１の下部電極上に設けられた第１の圧電体と、
    　　　前記複数の第１の振動板の少なくとも１つにおいて前記第１の圧電体上に設けられた少なくとも１つの第１の上部電極と、
    を有して、前記第１のミアンダ形振動部を振動させる第１の圧電アクチュエータと、
    　　　前記複数の第２の振動板に亘って前記第２のミアンダ形振動部上に設けられた第２の下部電極と、
    　　　前記複数の第２の振動板に亘って前記第２の下部電極上に設けられた第２の圧電体と、
    　　　前記複数の第２の振動板の少なくとも１つにおいて前記第２の圧電体上に設けられた少なくとも１つの第２の上部電極と、
    を有して、前記第２のミアンダ形振動部を振動させる第２の圧電アクチュエータと、
    をさらに備えた、請求項１に記載の光学反射素子。
  3. 前記第１のミアンダ形振動部は第１の振動軸を中心に揺動するように振動し、
    前記複数の第１の湾曲部は前記第１の振動軸の両側に位置し、
    前記複数の第１の湾曲部のそれぞれの第１の湾曲部の曲率は、前記第１のミアンダ形振動部に沿って前記複数の第１の湾曲部のうちの前記それぞれの第１の湾曲部より前記第１の内端に近い少なくとも１つの第１の湾曲部の曲率より小さく、
    前記第２のミアンダ形振動部は前記第１の振動軸を中心に揺動するように振動し、
    前記複数の第２の湾曲部は前記第１の振動軸の両側に位置し、
    前記複数の第２の湾曲部のそれぞれの第２の湾曲部の曲率は、前記第２のミアンダ形振動部に沿って前記複数の第２の湾曲部のうちの前記それぞれの第２の湾曲部より前記第２の内端に近い少なくとも１つの第２の湾曲部の曲率より小さい、請求項２に記載の光学反射素子。
  4. 前記第１のミアンダ形振動部の前記複数の第１の振動板は前記第１の振動軸に沿って配列されており、
    前記少なくとも１つの第１の上部電極は、前記配列された複数の第１の振動板の１つおきにおいて前記第１の圧電体上に設けられた複数の第１の上部電極を含み、
    前記第２のミアンダ形振動部の前記複数の第２の振動板は前記第１の振動軸に沿って配列されており、
    前記少なくとも１つの第２の上部電極は、前記配列された複数の第２の振動板の１つおきにおいて前記第２の圧電体上に設けられた複数の第２の上部電極を含む、請求項２に記載の光学反射素子。
  5. 前記複数の第１の振動板のうちの前記複数の第１の上部電極が設けられていない第１の振動板において前記第１の圧電体上に設けられて前記複数の上部電極を連結する第１の配線と、
    前記複数の第２の振動板のうちの前記複数の第２の上部電極が設けられていない第２の振動板において前記第２の圧電体上に設けられて前記複数の第２の上部電極を連結する第２の配線と、
    をさらに備えた、請求項４に記載の光学反射素子。
  6. 前記複数の第１の振動板のうちの前記複数の第１の上部電極が設けられていない複数の第１の振動板において前記第１の圧電体上に設けられて、前記複数の第１の上部電極を連結する複数の第１の配線と、
    前記複数の第１の振動板のうちの前記第１の配線が設けられている前記複数の第１の振動板において前記第１の圧電体上に前記複数の第１の配線と共にそれぞれ設けられ、前記第１のミアンダ形振動部の振動に応じた信号を出力する複数の第１のモニター電極と、
    前記複数の第２の振動板のうちの前記複数の第２の上部電極が設けられていない複数の第２の振動板において前記第２の圧電体上に設けられて、前記複数の第２の上部電極を連結する複数の第２の配線と、
    前記複数の第２の振動板のうちの前記第２の配線が設けられている複数の第２の振動板において、前記第２の圧電体上に前記複数の第２の配線と共にそれぞれ設けられ、前記第２のミアンダ形振動部の振動に応じた信号を出力する複数の第２のモニター電極と、
    前記複数の第１の振動板のうちの前記複数の第１の上部電極の少なくとも１つが設けられている第１の振動板において前記第１の圧電体上に設けられて、前記複数の第１のモニター電極を連結する第３の配線と、
    前記複数の第２の振動板のうちの前記複数の第２の上部電極の少なくとも１つが設けられている第２の振動板において前記第２の圧電体上に設けられて、前記複数の第２のモニター電極を連結する第４の配線と、
    をさらに備えた、請求項４に記載の光学反射素子。
  7. 互いに対向する２つの部分を有する第２の枠体と、
    前記第２の枠体の前記２つの部分のうちの一方に接続された第３の外端と、前記第３の外端の反対側に位置して前記第１の枠体を支持する第３の内端とを有する第３のミアンダ形振動部と、
    前記第２の枠体の前記２つの部分のうちの他方に接続された第４の外端と、前記第４の外端の反対側に位置して前記第１の枠体を支持する第４の内端とを有する第４のミアンダ形振動部と、
    をさらに備えた、請求項１に記載の光学反射素子。
  8. 前記複数の第１の湾曲部の前記それぞれの第１の湾曲部の曲率は、前記複数の第１の湾曲部のうちの前記それぞれの第１の湾曲部に比べて前記第１の内端により近い全ての１つ以上の第１の湾曲部の曲率より大きくない、請求項１に記載の光学反射素子。
  9. 前記複数の第２の湾曲部の前記それぞれの第２の湾曲部の曲率は、前記複数の第２の湾曲部のうちの前記それぞれの第２の湾曲部に比べて前記第２の内端により近い全ての１つ以上の第２の湾曲部の曲率より大きくない、請求項８に記載の光学反射素子。
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