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JP6834227B2 - Light deflector, image display device, image projection device, light writing device, object recognition device, vehicle - Google Patents

Light deflector, image display device, image projection device, light writing device, object recognition device, vehicle Download PDF

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JP6834227B2 JP2016152269A JP2016152269A JP6834227B2 JP 6834227 B2 JP6834227 B2 JP 6834227B2 JP 2016152269 A JP2016152269 A JP 2016152269A JP 2016152269 A JP2016152269 A JP 2016152269A JP 6834227 B2 JP6834227 B2 JP 6834227B2
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Description

本発明は、光偏向器及び画像表示装置、画像投影装置、光書き込み装置、物体認識装置、車両に関する。 The present invention relates to an optical deflector, an image display device, an image projection device, an optical writing device, an object recognition device, and a vehicle .

光ビームを偏向、走査するための手段として、半導体製造技術を応用して基板上に反射面を設けた可動部や弾性梁部を一体形成した小型の光偏向器が開発されている。
このような光偏向器においては、圧電材料を電極で挟持して電圧を印加し、圧電材料の伸縮によって可動部を回転させる構成が知られている。
As a means for deflecting and scanning an optical beam, a small optical deflector in which a movable portion having a reflecting surface on a substrate and an elastic beam portion are integrally formed has been developed by applying semiconductor manufacturing technology.
In such an optical deflector, there is known a configuration in which a piezoelectric material is sandwiched between electrodes, a voltage is applied, and a movable portion is rotated by expansion and contraction of the piezoelectric material.

かかる構成の光偏向器においては、走査角を大きく、高速に振動させることが求められている。しかしながら、走査角が向上すると、特に振れ幅の大きい圧電材料の端部において、圧電部材が繰り返し高速で変形することによって電極と配線部材との間で剥離が進行しやすいという問題があった。 In an optical deflector having such a configuration, it is required to have a large scanning angle and vibrate at high speed. However, when the scanning angle is improved, there is a problem that peeling easily proceeds between the electrode and the wiring member due to the piezoelectric member being repeatedly deformed at high speed, especially at the end of the piezoelectric material having a large swing width.

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、圧電部材への変形が繰り返し生じるときにも剥離、クラックの進行を抑制して故障を低減する光偏向器の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical deflector that suppresses the progress of peeling and cracking and reduces failures even when the piezoelectric member is repeatedly deformed. To do.

上述した課題を解決するため、本発明における光偏向器は、反射面を有するミラー部と、複数の弾性部が蛇行状に連続して形成され、ミラー部を支持する支持部と、前記弾性部に個別に設けられた複数の圧電駆動部と、前記圧電駆動部を少なくとも部分的に覆う絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられた開口部を介して少なくとも2つの圧電駆動部を接続する接続部と、を有し、前記圧電駆動部は、下部電極と、圧電と、上部電極と、が積層されており、前記接続部と前記圧電駆動部の前記上部電極とが当接する面は、前記上部電極の前記積層された方向に沿った面で当接し、前記接続部と前記圧電駆動部の前記圧電部とが当接する面は、前記積層された方向に沿った前記面とは異なる方向に沿った、前記積層された方向に沿った前記面に隣接する面で当接する。 In order to solve the above-mentioned problems, in the optical deflector of the present invention, a mirror portion having a reflecting surface, a support portion in which a plurality of elastic portions are continuously formed in a meandering shape to support the mirror portion, and the elastic portion. connecting a plurality of pressure electrostatic drive unit provided separately, the pressure electrostatic drive unit and at least partially covers the insulating film, at least two pressure electric drive unit via an opening provided in the insulating film It has a connection portion which, the said pressure electric drive unit includes a lower electrode, a piezoelectric portion, and an upper electrode, is laminated, and the connecting portion and the upper electrode of the piezoelectric driving unit abuts surface, said abutting in the plane along the stacked direction of the upper electrode, the surface and the piezoelectric portion is in contact of the connecting portion and the pressure electrostatic drive unit, said surface along the stacked direction The abutment is made on a surface adjacent to the surface along the laminated direction, which is in a direction different from that of the above.

本発明の光偏向器によれば、圧電部材への変形が繰り返し生じるときにも剥離、クラックの進行を抑制して故障の発生を低減する。 According to the optical deflector of the present invention, even when the piezoelectric member is repeatedly deformed, the progress of peeling and cracking is suppressed to reduce the occurrence of failure.

光走査システムの一例の概略図である。It is the schematic of an example of an optical scanning system. 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of an example of an optical scanning system. 駆動装置の一例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an example of a drive device. 光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。It is a flowchart of an example of processing which concerns on an optical scanning system. ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of an automobile equipped with a head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。It is the schematic of an example of a head-up display device. 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。It is the schematic of an example of an image forming apparatus equipped with an optical writing apparatus. 光書込装置の一例の概略図である。It is the schematic of an example of an optical writing apparatus. レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of an automobile equipped with a laser radar device. レーザレーダ装置の一例の概略図である。It is the schematic of an example of a laser radar apparatus. パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。It is a schematic diagram of an example of a packaged light deflector. 光偏向器の一例を+Z方向から見たときの平面図である。It is a top view when the example of the light deflector is seen from the + Z direction. 図12に示す光偏向器のP−P’断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line PP'of the optical deflector shown in FIG. 図12に示す光偏向器のQ−Q’断面図である。It is a QQ'cross-sectional view of the light deflector shown in FIG. 本発明の実施形態にかかる圧電駆動部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the piezoelectric drive part which concerns on embodiment of this invention. 図15に示した圧電駆動部の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the piezoelectric drive part shown in FIG. 光偏向器の第2駆動部の変形を模式的に表した模式図である。It is a schematic diagram which schematically represented the deformation of the 2nd drive part of an optical deflector. (a)は、光偏向器の圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧Aの波形の一例を示すグラフ図であり、(b)は、光偏向器の圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧Bの波形の一例を示すグラフ図であり、(c)は、(a)の駆動電圧の波形と(b)の駆動電圧の波形を重ね合わせた一例を示すグラフ図である。(A) is a graph showing an example of the waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A of the optical deflector, and (b) is applied to the piezoelectric drive unit group B of the optical deflector. It is a graph which shows an example of the waveform of the drive voltage B, and (c) is the graph which shows the example which superposed the waveform of the drive voltage of (a), and the waveform of the drive voltage of (b). 図15に示した圧電駆動部の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the piezoelectric drive part shown in FIG. 圧電駆動部の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure of the piezoelectric drive part. 圧電駆動部の構成の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the structure of the piezoelectric drive part. 光偏向器の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a light deflector. 光偏向器の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the light deflector. 従来の圧電駆動部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the conventional piezoelectric drive part. 図24で示した従来例のR−R’断面を示す図である。It is a figure which shows the RR'cross section of the conventional example shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[光走査システム]
まず、図1〜図4を参照して、本発明の実施形態に係る駆動装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。
図1に、光走査システムの一例の概略図を示す。図1に示すように、光走査システム10は、駆動装置11の制御に従って光源装置12から照射された光を光偏向器13の有する反射面14により偏向して被走査面15を光走査するシステムである。
光走査システム10は、駆動装置11,光源装置12、反射面14を有する光偏向器13により構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[Optical scanning system]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, an optical scanning system to which the driving device according to the embodiment of the present invention is applied will be described in detail.
FIG. 1 shows a schematic view of an example of an optical scanning system. As shown in FIG. 1, the optical scanning system 10 is a system in which the light emitted from the light source device 12 is deflected by the reflecting surface 14 of the optical deflector 13 under the control of the driving device 11 to lightly scan the scanned surface 15. Is.
The optical scanning system 10 includes a driving device 11, a light source device 12, and an optical deflector 13 having a reflecting surface 14.

駆動装置11は、例えばCPU(Central Processing Unit)およびFPGA(Field-Programmable Gate Array)等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器13は、例えば反射面14を有し、反射面14を可動可能なMEMS(Micro Electromechanical Systems)デバイスである。光源装置12は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面15は、例えばスクリーンである。
駆動装置11は、取得した光走査情報に基づいて光源装置12および光偏向器13の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置12および光偏向器13に駆動信号を出力する。
The drive device 11 is an electronic circuit unit including, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The light deflector 13 is, for example, a MEMS (Micro Electromechanical Systems) device having a reflecting surface 14 and capable of moving the reflecting surface 14. The light source device 12 is, for example, a laser device that irradiates a laser. The surface to be scanned 15 is, for example, a screen.
The drive device 11 generates control commands for the light source device 12 and the light deflector 13 based on the acquired optical scanning information, and outputs a drive signal to the light source device 12 and the light deflector 13 based on the control commands.

光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。光偏向器13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14を1軸方向または2軸方向の少なくともいずれかに可動させる。
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた駆動装置11の制御によって、光偏向器13の反射面14を所定の範囲で2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する光源装置12からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面15に任意の画像を投影することができる。
なお、光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細については後述する。
次に、図2を参照して、光走査システム10の一例のハードウェア構成について説明する。
図2は、光走査システム10の一例のハードウェア構成図である。
図2に示すように、光走査システム10は、駆動装置11、光源装置12および光偏向器13を備え、それぞれが電気的に接続されている。
The light source device 12 irradiates the light source based on the input drive signal. The light deflector 13 moves the reflecting surface 14 in at least one of the uniaxial direction and the biaxial direction based on the input drive signal.
As a result, for example, by controlling the drive device 11 based on the image information which is an example of the optical scanning information, the reflecting surface 14 of the optical deflector 13 is reciprocated in a predetermined range in the biaxial direction and incident on the reflecting surface 14. By deflecting the irradiation light from the light source device 12 and scanning the light, an arbitrary image can be projected on the surface to be scanned 15.
The details of the optical deflector and the details of the control by the drive device of this embodiment will be described later.
Next, a hardware configuration of an example of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an example of the optical scanning system 10.
As shown in FIG. 2, the optical scanning system 10 includes a driving device 11, a light source device 12, and an optical deflector 13, each of which is electrically connected.

[駆動装置]
このうち、駆動装置11は、CPU20、RAM21(Random Access Memory)、ROM22(Read Only Memory)、FPGA23、外部I/F24、光源装置ドライバ25、光偏向器ドライバ26を備えている。
[Drive]
Of these, the drive device 11 includes a CPU 20, a RAM 21 (Random Access Memory), a ROM 22 (Read Only Memory), an FPGA 23, an external I / F 24, a light source device driver 25, and an optical deflector driver 26.

CPU20は、ROM22等の記憶装置からプログラムやデータをRAM21上に読み出し、処理を実行して、駆動装置11の全体の制御や機能を実現する演算装置である。
RAM21は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
ROM22は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、CPU20が光走査システム10の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。
FPGA23は、CPU20の処理に従って、光源装置ドライバ25および光偏向器ドライバ26に適した制御信号を出力する回路である。
外部I/F24は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、PC(Personal Computer)等の上位装置、USBメモリ、SDカード、CD、DVD、HDD、SSD等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のCAN(Controller Area Network)やLAN(Local Area Network)、インターネット等である。外部I/F24は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部I/F24が用意されてもよい。
The CPU 20 is an arithmetic unit that reads programs and data from a storage device such as the ROM 22 onto the RAM 21 and executes processing to realize overall control and functions of the drive device 11.
The RAM 21 is a volatile storage device that temporarily holds programs and data.
The ROM 22 is a non-volatile storage device that can retain programs and data even when the power is turned off, and stores processing programs and data executed by the CPU 20 to control each function of the optical scanning system 10. There is.
The FPGA 23 is a circuit that outputs a control signal suitable for the light source device driver 25 and the light deflector driver 26 according to the processing of the CPU 20.
The external I / F 24 is, for example, an interface with an external device, a network, or the like. The external device includes, for example, a host device such as a PC (Personal Computer) and a storage device such as a USB memory, an SD card, a CD, a DVD, an HDD, and an SSD. The network is, for example, a CAN (Controller Area Network) of an automobile, a LAN (Local Area Network), the Internet, or the like. The external I / F 24 may be configured to enable connection or communication with an external device, and an external I / F 24 may be prepared for each external device.

光源装置トライバは、入力された制御信号に従って光源装置12に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
光偏向器ドライバ26は、入力された制御信号に従って光偏向器13に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
駆動装置11において、CPU20は、外部I/F24を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、CPU20が光走査情報を取得することができる構成であればよく、駆動装置11内のROM22やFPGA23に光走査情報を格納する構成としてもよいし、駆動装置11内に新たにSSD等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
ここで、光走査情報とは、被走査面15にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
本実施形態に係る駆動装置11は、CPU20の命令および図2に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。
The light source device triber is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the light source device 12 according to an input control signal.
The optical deflector driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the optical deflector 13 according to an input control signal.
In the drive device 11, the CPU 20 acquires optical scanning information from the external device or network via the external I / F 24. The configuration may be such that the CPU 20 can acquire the optical scanning information, and the optical scanning information may be stored in the ROM 22 or FPGA 23 in the driving device 11, or the SSD or the like may be newly stored in the driving device 11. A storage device may be provided and the optical scanning information may be stored in the storage device.
Here, the optical scanning information is information indicating how the surface to be scanned 15 is optical-scanned. For example, when displaying an image by optical scanning, the optical scanning information is image data. Further, for example, when optical writing is performed by optical scanning, the optical scanning information is write data indicating the writing order and the writing location. In addition, for example, when object recognition is performed by optical scanning, the optical scanning information is irradiation data indicating the timing and irradiation range of irradiating the light for object recognition.
The drive device 11 according to the present embodiment can realize the functional configuration described below by the instruction of the CPU 20 and the hardware configuration shown in FIG.

[駆動装置の機能構成]
次に、図3を参照して、光走査システム10の駆動装置11の機能構成について説明する。図3は、光走査システムの駆動装置の一例の機能ブロック図である。
図3に示すように、駆動装置11は、機能として制御部30と駆動信号出力部31とを有する。
制御部30は、例えばCPU20、FPGA23等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部31に出力する。例えば、制御部30は、制御手段を構成し、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部31に出力する。
駆動信号出力部31は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ25、光偏向器ドライバ26等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置12または光偏向器13に駆動信号を出力する。駆動信号出力部31(印加手段)は、例えば、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。
駆動信号は、光源装置12または光偏向器13の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置12においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器13においては、光偏向器13の有する反射面14を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。なお、駆動装置は、光源装置12や受光装置等の外部装置から光源の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器13の駆動に同期するようにしてもよい。
[Functional configuration of drive unit]
Next, the functional configuration of the drive device 11 of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of an example of a driving device of an optical scanning system.
As shown in FIG. 3, the drive device 11 has a control unit 30 and a drive signal output unit 31 as functions.
The control unit 30 is realized by, for example, a CPU 20, an FPGA 23, or the like, acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into a control signal, and outputs the optical scanning information to the drive signal output unit 31. For example, the control unit 30 constitutes a control means, acquires image data as optical scanning information from an external device or the like, generates a control signal from the image data by a predetermined process, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31.
The drive signal output unit 31 constitutes an application means, is realized by the light source device driver 25, the light deflector driver 26, and the like, and outputs a drive signal to the light source device 12 or the light deflector 13 based on the input control signal. .. The drive signal output unit 31 (application means) may be provided for each target for outputting the drive signal, for example.
The drive signal is a signal for controlling the drive of the light source device 12 or the light deflector 13. For example, in the light source device 12, it is a drive voltage that controls the irradiation timing and irradiation intensity of the light source. Further, for example, in the optical deflector 13, it is a drive voltage that controls the timing and the movable range of moving the reflecting surface 14 included in the optical deflector 13. The driving device may acquire the irradiation timing and the light receiving timing of the light source from an external device such as the light source device 12 or the light receiving device, and synchronize these with the driving of the light deflector 13.

[光走査処理]
次に、図4を参照して、光走査システム10が被走査面15を光走査する処理について説明する。図4は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
ステップS11において、制御部30は、外部装置等から光走査情報を取得する。
ステップS12において、制御部30は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部31に出力する。
ステップS13において、駆動信号出力部31は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置12および光偏向器13に出力する。
ステップS14において、光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14の可動を行う。光源装置12および光偏向器13の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
なお、上記光走査システム10では、1つの駆動装置11が光源装置12および光偏向器13を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の駆動装置および光偏向器用の駆動装置と、別体に設けてもよい。
また、上記光走査システム10では、一つの駆動装置11に光源装置12および光偏向器13の制御部30の機能および駆動信号出力部31の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部30を有した駆動装置11とは別に駆動信号出力部31を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム10のうち、反射面14を有した光偏向器13と駆動装置11により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。
[Optical scanning process]
Next, with reference to FIG. 4, a process in which the optical scanning system 10 lightly scans the surface to be scanned 15 will be described. FIG. 4 is a flowchart of an example of processing related to the optical scanning system.
In step S11, the control unit 30 acquires optical scanning information from an external device or the like.
In step S12, the control unit 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information and outputs the control signal to the drive signal output unit 31.
In step S13, the drive signal output unit 31 outputs a drive signal to the light source device 12 and the light deflector 13 based on the input control signal.
In step S14, the light source device 12 irradiates light based on the input drive signal. Further, the light deflector 13 moves the reflecting surface 14 based on the input drive signal. By driving the light source device 12 and the light deflector 13, light is deflected in an arbitrary direction and light-scanned.
In the optical scanning system 10, one drive device 11 has a device and a function of controlling the light source device 12 and the light deflector 13, but the drive device for the light source device and the drive device for the light deflector , May be provided separately.
Further, in the optical scanning system 10, one drive device 11 is provided with a function of a control unit 30 of a light source device 12 and an optical deflector 13 and a function of a drive signal output unit 31, but these functions are separate. It may exist, and for example, a drive signal output device having a drive signal output unit 31 may be provided separately from the drive device 11 having the control unit 30. Among the above-mentioned optical scanning systems 10, an optical deflection system that performs optical deflection may be configured by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14 and a driving device 11.

[画像投影装置]
次に、図5及び図6を参照して、本実施形態の駆動装置を適用した画像投影装置について詳細に説明する。
図5は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置500を搭載した自動車400の実施形態に係る概略図である。また、図6はヘッドアップディスプレイ装置500の一例の概略図である。
画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。
図5に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、例えば、自動車400のウインドシールド(フロントガラス401等)の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置500から発せられる投射光Lがフロントガラス401で反射され、ユーザーである観察者(運転者402)に向かう。
これにより、運転者402は、ヘッドアップディスプレイ装置500によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。
[Image projection device]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, an image projection device to which the driving device of the present embodiment is applied will be described in detail.
FIG. 5 is a schematic view of an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Further, FIG. 6 is a schematic view of an example of the head-up display device 500.
The image projection device is a device that projects an image by optical scanning, for example, a head-up display device.
As shown in FIG. 5, the head-up display device 500 is installed near, for example, a windshield (windshield 401, etc.) of an automobile 400. The projected light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and heads toward the observer (driver 402) who is the user.
As a result, the driver 402 can visually recognize the image or the like projected by the head-up display device 500 as a virtual image. A combiner may be installed on the inner wall surface of the windshield so that the user can visually recognize the virtual image by the projected light reflected by the combiner.

図6に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、赤色、緑色、青色のレーザ光源501R,501G,501Bからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ502,503,504と、2つのダイクロイックミラー505,506と、光量調整部507と、から構成される入射光学系を経た後、反射面14を有する光偏向器13にて偏向される。
そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー509と、中間スクリーン510と、投射ミラー511とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。
なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置500では、レーザ光源501R,501G,501B、コリメータレンズ502,503,504、ダイクロイックミラー505,506は、光源ユニット530として光学ハウジングによってユニット化されている。
上記ヘッドアップディスプレイ装置500は、中間スクリーン510に表示される中間像を自動車400のフロントガラス401に投射することで、その中間像を運転者402に虚像として視認させる。
レーザ光源501R,501G,501Bから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ502,503,504で略平行光とされ、2つのダイクロイックミラー505,506により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部507で光量が調整された後、反射面14を有する光偏向器13によって二次元走査される。光偏向器13で二次元走査された投射光Lは、自由曲面ミラー509で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン510に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン510は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン510に入射してくる投射光Lをマイクロレンズ単位で拡大する。
光偏向器13は、反射面14を2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する投射光Lを二次元走査する。この光偏向器13の駆動制御は、レーザ光源501R,501G,501Bの発光タイミングに同期して行われる。
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置500の説明をしたが、画像投影装置は、反射面14を有した光偏向器13により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。
例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
As shown in FIG. 6, the head-up display device 500 emits laser light from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system composed of collimator lenses 502, 503, 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505, 506, and a light amount adjusting unit 507. It is deflected by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14.
Then, the deflected laser beam is projected onto the screen via a projection optical system including a free curved mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511.
In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G, 501B, the collimator lenses 502, 503, 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized by an optical housing as a light source unit 530.
The head-up display device 500 projects the intermediate image displayed on the intermediate screen 510 onto the windshield 401 of the automobile 400, so that the driver 402 visually recognizes the intermediate image as a virtual image.
The laser light of each color emitted from the laser light sources 501R, 501G, and 501B is regarded as substantially parallel light by the collimator lenses 502, 503, and 504, respectively, and is combined by two dichroic mirrors 505 and 506. The combined laser light is two-dimensionally scanned by the light deflector 13 having the reflecting surface 14 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507. The projected light L two-dimensionally scanned by the light deflector 13 is reflected by the free-form surface mirror 509, corrected for distortion, and then condensed on the intermediate screen 510 to display an intermediate image. The intermediate screen 510 is composed of a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and magnifies the projected light L incident on the intermediate screen 510 in microlens units.
The light deflector 13 reciprocates the reflecting surface 14 in the biaxial direction, and two-dimensionally scans the projected light L incident on the reflecting surface 14. The drive control of the light deflector 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B.
The head-up display device 500 as an example of the image projection device has been described above, but the image projection device is a device that projects an image by performing optical scanning by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14. Good.
For example, it is mounted on a projector that is placed on a desk or the like and projects an image on a display screen, or is mounted on a mounting member mounted on an observer's head or the like, and is projected onto a reflection / transmission screen of the mounting member, or an eyeball is used as a screen. The same can be applied to a head-mounted display device or the like that projects an image.
Further, the image projection device is not only a vehicle or a mounting member, but also a moving body such as an aircraft, a ship, or a mobile robot, or a work robot that operates a drive target such as a manipulator without moving from the place. It may be mounted on a non-moving body.

[光書込装置]
次に、図7及び図8を参照して、本実施形態の駆動装置11を適用した光書込装置について詳細に説明する。
図7は、光書込装置600を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図8は、光書込装置の一例の概略図である。
図7に示すように、上記光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ650等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置600は、1本または複数本のレーザビームで被走査面15である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。
図8に示すように、光書込装置600において、レーザ素子などの光源装置12からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系601を経た後、反射面14を有する光偏向器13により1軸方向または2軸方向に偏向される。
そして、光偏向器13で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ602aと第二レンズ602b、反射ミラー部602cからなる走査光学系602を経て、被走査面15(例えば感光体ドラムや感光紙)に照射し、光書込みを行う。走査光学系602は、被走査面15にスポット状に光ビームを結像する。
また、光源装置12および反射面14を有する光偏向器13は、駆動装置11の制御に基づき駆動する。
このように上記光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。
また、走査光学系を異ならせて1軸方向だけでなく2軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。
上記光書込装置に適用される反射面14を有した光偏向器13は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。
また、光偏向器13の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器13の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である
[Optical writing device]
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the optical writing device to which the driving device 11 of the present embodiment is applied will be described in detail.
FIG. 7 is an example of an image forming apparatus incorporating the optical writing apparatus 600. Further, FIG. 8 is a schematic view of an example of the optical writing device.
As shown in FIG. 7, the optical writing device 600 is used as a constituent member of an image forming device represented by a laser printer 650 or the like having a printer function using a laser beam. In the image forming apparatus, the optical writing device 600 performs optical writing on the photoconductor drum by lightly scanning the photoconductor drum which is the surface to be scanned 15 with one or a plurality of laser beams.
As shown in FIG. 8, in the optical writing device 600, the laser light from the light source device 12 such as a laser element passes through an imaging optical system 601 such as a collimator lens and then is subjected to an optical deflector 13 having a reflecting surface 14. It is deflected in the uniaxial direction or the biaxial direction.
Then, the laser beam deflected by the light deflector 13 passes through the scanning optical system 602 including the first lens 602a, the second lens 602b, and the reflection mirror portion 602c, and then passes through the surface to be scanned 15 (for example, a photoconductor drum or a photosensitive member). (Paper) is irradiated and optical writing is performed. The scanning optical system 602 forms a spot-shaped light beam on the surface to be scanned 15.
Further, the light deflector 13 having the light source device 12 and the reflecting surface 14 is driven under the control of the driving device 11.
As described above, the optical writing device 600 can be used as a constituent member of an image forming device having a printer function by laser light.
Further, by making the scanning optical system different so that light scanning can be performed not only in the uniaxial direction but also in the biaxial direction, the laser beam is deflected to the thermal media to scan the light, and the laser label device for printing by heating and the like. It can be used as a constituent member of the image forming apparatus of.
The optical deflector 13 having a reflecting surface 14 applied to the optical writing device consumes less power for driving than a rotating multifaceted mirror using a polygon mirror or the like, so that the power saving of the optical writing device can be reduced. It is advantageous to.
Further, since the wind noise when the optical deflector 13 vibrates is smaller than that of the rotating multifaceted mirror, it is advantageous for improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires an overwhelmingly smaller installation space than a rotating multi-sided mirror, and the amount of heat generated by the optical deflector 13 is also small, so that it is easy to miniaturize, which is advantageous for miniaturizing the image forming apparatus. Is

[物体認識装置]
次に、図9及び図10を参照して、上記本実施形態の駆動装置を適用した物体認識装置について詳細に説明する。
図9は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。また、図10はレーザレーダ装置の一例の概略図である。
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。
図9に示すように、レーザレーダ装置700は、例えば自動車701に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物702からの反射光を受光することで、被対象物702を認識する。
図10に示すように、光源装置12から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ703と、平面ミラー704とから構成される入射光学系を経て、反射面14を有する光偏向器13で1軸もしくは2軸方向に走査される。
そして、投光光学系である投光レンズ705等を経て装置前方の被対象物702に照射される。光源装置12および光偏向器13は、駆動装置11により駆動を制御される。被対象物702で反射された反射光は、光検出器709により光検出される。
すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ706等を経て撮像素子707により受光され、撮像素子707は検出信号を信号処理回路708に出力する。信号処理回路708は、入力された検出信号に2値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路710に出力する。
測距回路710は、光源装置12がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器709でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子707の画素ごとの位相差によって、被対象物702の有無を認識し、さらに被対象物702との距離情報を算出する。
反射面14を有する光偏向器13は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。
このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置700の説明をしたが、物体認識装置は、反射面14を有した光偏向器13を駆動装置11で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物702を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、3次元データとして出力する3次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。
[Object recognition device]
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, an object recognition device to which the driving device of the present embodiment is applied will be described in detail.
FIG. 9 is a schematic view of an automobile equipped with a laser radar device, which is an example of an object recognition device. Further, FIG. 10 is a schematic view of an example of a laser radar device.
The object recognition device is a device that recognizes an object in the target direction, for example, a laser radar device.
As shown in FIG. 9, the laser radar device 700 is mounted on, for example, an automobile 701, and by lightly scanning the target direction and receiving the reflected light from the target object 702 existing in the target direction, the target object is received. Recognize 702.
As shown in FIG. 10, the laser light emitted from the light source device 12 is reflected through an incident optical system composed of a collimating lens 703, which is an optical system in which divergent light is substantially parallel light, and a plane mirror 704. The optical deflector 13 having the surface 14 scans in one or two axial directions.
Then, the object 702 in front of the apparatus is irradiated through the light projecting lens 705 or the like, which is a light projecting optical system. The drive of the light source device 12 and the light deflector 13 is controlled by the drive device 11. The reflected light reflected by the object 702 is photodetected by the photodetector 709.
That is, the reflected light is received by the image sensor 707 via the condenser lens 706 or the like which is a light receiving optical system, and the image sensor 707 outputs a detection signal to the signal processing circuit 708. The signal processing circuit 708 performs predetermined processing such as binarization and noise processing on the input detection signal, and outputs the result to the distance measuring circuit 710.
The distance measuring circuit 710 is based on the time difference between the timing when the light source device 12 emits the laser light and the timing when the laser light is received by the photodetector 709, or the phase difference for each pixel of the light receiving image sensor 707. The presence or absence of the 702 is recognized, and the distance information to the object 702 is calculated.
Since the light deflector 13 having the reflecting surface 14 is less likely to be damaged and is smaller than the multifaceted mirror, it is possible to provide a compact radar device having high durability.
Such a radar A radar device can be attached to, for example, a vehicle, an aircraft, a ship, a robot, or the like, and can lightly scan a predetermined range to recognize the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle.
In the above-mentioned object recognition device, the laser radar device 700 as an example has been described, but the object recognition device performs light scanning by controlling a light deflector 13 having a reflecting surface 14 by a driving device 11, and performs light detection. Any device that recognizes the object 702 by receiving the reflected light by the device is sufficient, and is not limited to the above-described embodiment.
For example, biometric authentication that recognizes an object by calculating object information such as shape from distance information obtained by light scanning the hand or face and referring to it as a record, or recognizing an intruder by light scanning the target range. It can also be applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as a shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs it as three-dimensional data.

[パッケージング]
次に、図11を参照して、本実施形態の駆動装置により制御される光偏向器のパッケージングについて説明する。
図11は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
図11に示すように、光偏向器13は、パッケージ部材801の内側に配置される取付部材802に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材803で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。
さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器13の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。
次に、以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投射装置、光書込装置、物体認識装置に使用される光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細について説明する。
[Packaging]
Next, with reference to FIG. 11, the packaging of the optical deflector controlled by the driving device of the present embodiment will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram of an example of a packaged light deflector.
As shown in FIG. 11, the optical deflector 13 is attached to the attachment member 802 arranged inside the package member 801 and is packaged by covering a part of the package member with the transmission member 803 and sealing the package member 803. Will be done.
Further, the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. As a result, deterioration of the light deflector 13 due to oxidation is suppressed, and durability against changes in the environment such as temperature is further improved.
Next, the details of the optical deflector used in the optical deflection system, the optical scanning system, the image projection device, the optical writing device, and the object recognition device described above and the details of the control by the driving device of the present embodiment will be described. ..

[光偏向器の詳細]
まず、図12〜図14を参照して、光偏向器について詳細に説明する。
図12は、2軸方向に光偏向可能な別タイプの光偏向器の平面図である。図13は、図12のP−P’断面図である。図14は図12のQ−Q’断面図である。図12に示すように、光偏向器13は、入射した光束Lを反射するミラー部101と、ミラー部101に接続され、ミラー部101をY軸に平行な第1軸O周りに駆動する第1駆動部110a、110bと、を有している。
光偏向器13はまた、ミラー部101および第1駆動部110a、110bを支持する第1支持部120を有している。
光偏向器13はまた、第1支持部120に接続され、ミラー部101および第1支持部120をX軸に平行な第2軸O周りに駆動する第2駆動部130a、130bと、第2駆動部130a、130bを支持する枠体部たる第2支持部140と、を有している。
なお、本実施形態における第1駆動部110a、110bと、ミラー部101と、第1支持部120とは、第2軸Oを中心に回転する可動部を構成している。また、第2駆動部130a、130bは、かかる可動部を第2支持部140に対して支持する。
光偏向器13は、第1駆動部110a、110bおよび第2駆動部130a、130bおよび駆動装置に電気的に接続される電極接続部150と、電極接続部150から第1駆動部110a、110bまで延びた通電路たる電極配線151と、を有している。
[Details of optical deflector]
First, the optical deflector will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 14.
FIG. 12 is a plan view of another type of light deflector capable of light deflecting in the biaxial direction. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line PP'of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line QQ'of FIG. As shown in FIG. 12, the optical deflector 13, a mirror unit 101 for reflecting the light beam L incident, is connected to the mirror unit 101, and drives the mirror unit 101 to the first shaft O 1 around parallel to the Y axis It has first drive units 110a and 110b.
The optical deflector 13 also has a first support portion 120 that supports the mirror portion 101 and the first drive portions 110a and 110b.
The optical deflector 13 is also connected to the first support portion 120 and drives the mirror portion 101 and the first support portion 120 around the second axis O 2 parallel to the X axis, and the second drive units 130a and 130b. It has a second support portion 140, which is a frame body portion that supports the two drive portions 130a and 130b.
The first driving portion 110a in the present embodiment, and 110b, a mirror unit 101, and the first supporting portion 120 constitute a movable portion rotates about a second axis O 2. Further, the second drive units 130a and 130b support the movable portion with respect to the second support portion 140.
The optical deflector 13 includes an electrode connecting portion 150 electrically connected to the first driving units 110a and 110b and the second driving units 130a and 130b and a driving device, and the electrode connecting portions 150 to the first driving units 110a and 110b. It has an electrode wiring 151 which is an extended current-carrying path.

光偏向器13は、例えば、1枚のSOI(Silicon On Insulator)基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面14や第1圧電駆動部112a、112b、第2圧電駆動部131a〜131f、132a〜132f、電極接続部150等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。
なお、上記の各構成部の形成は、SOI基板の成形後に行ってもよいし、SOI基板の成形中に行ってもよい。
The optical deflector 13 is, for example, formed by molding one SOI (Silicon On Insulator) substrate by etching or the like, and on the molded substrate, the reflecting surface 14, the first piezoelectric drive units 112a, 112b, and the second piezoelectric drive unit 131a. By forming ~ 131f, 132a to 132f, the electrode connecting portion 150, etc., each constituent portion is integrally formed.
The formation of each of the above-mentioned constituent parts may be performed after molding the SOI substrate, or may be performed during molding of the SOI substrate.

SOI基板は、図13、図14に示すように、例えば単結晶シリコン(Si)からなる第1のシリコン層たるシリコン支持層161と、シリコン支持層161の上部に形成された酸化シリコン層162と、酸化シリコン層162の上に形成された第2のシリコン層たるシリコン活性層163と、を有するシリコン基板である。 As shown in FIGS. 13 and 14, the SOI substrate includes, for example, a silicon support layer 161 which is a first silicon layer made of single crystal silicon (Si), and a silicon oxide layer 162 formed on the upper part of the silicon support layer 161. , A silicon substrate having a silicon active layer 163, which is a second silicon layer formed on the silicon oxide layer 162.

シリコン活性層163は、X軸方向またはY軸方向に対してZ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層163のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。 Since the silicon active layer 163 has a small thickness in the Z-axis direction with respect to the X-axis direction or the Y-axis direction, the member composed of only the silicon active layer 163 has a function as an elastic portion having elasticity.

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

ミラー部101は、例えば、円形状のミラー部基体102と、ミラー部基体の+Z側の面上に形成された反射面14とから構成される。ミラー部基体102は、例えば、シリコン活性層163から構成される。
反射面14は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部101は、ミラー部基体102の−Z側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。
リブは、例えば、シリコン支持層161および酸化シリコン層162から構成され、可動によって生じる反射面14の歪みを抑制することができる。
The mirror portion 101 is composed of, for example, a circular mirror portion base 102 and a reflecting surface 14 formed on the + Z side surface of the mirror portion base. The mirror part substrate 102 is composed of, for example, a silicon active layer 163.
The reflective surface 14 is made of, for example, a metal thin film containing aluminum, gold, silver and the like. Further, the mirror portion 101 may have ribs for reinforcing the mirror portion formed on the surface of the mirror portion base 102 on the −Z side.
The rib is composed of, for example, a silicon support layer 161 and a silicon oxide layer 162, and can suppress distortion of the reflective surface 14 caused by movement.

第1駆動部110a、110bは、ミラー部基体102に一端が接続し、第1軸方向にそれぞれ延びてミラー部101を可動可能に支持する2つのトーションバー111a、111bと、一端がトーションバーに接続され、他端が第1支持部の内周部に接続される第1圧電駆動部112a、112bと、から構成される。 The first drive units 110a and 110b have two torsion bars 111a and 111b that are connected to the mirror unit 102 at one end and extend in the first axial direction to movably support the mirror unit 101, and one end is a torsion bar. It is composed of first piezoelectric drive portions 112a and 112b, which are connected and the other end is connected to the inner peripheral portion of the first support portion.

図13に示すように、トーションバー111a、111bはシリコン活性層163から構成される。また、第1圧電駆動部112a、112bは、弾性部であるシリコン活性層163の+Z側の面上に下部電極201と、圧電部202と、上部電極203とが順に積層して形成される。
上部電極203および下部電極201は、例えば金(Au)または白金(Pt)等を用いて構成される。
圧電部202は、例えば、圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を用いた圧電膜で構成される。
以降の説明では、特に必要のある場合には下部電極201と、圧電部202と、上部電極203とをまとまりとして圧電駆動部との文言を用いる。
As shown in FIG. 13, the torsion bars 111a and 111b are composed of the silicon active layer 163. Further, the first piezoelectric driving portions 112a and 112b are formed by sequentially laminating the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, and the upper electrode 203 on the + Z side surface of the silicon active layer 163 which is an elastic portion.
The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt).
The piezoelectric portion 202 is composed of, for example, a piezoelectric film using PZT (lead zirconate titanate), which is a piezoelectric material.
In the following description, when it is particularly necessary, the wording of the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, and the upper electrode 203 as a group is used as the piezoelectric driving unit.

第1支持部120は、例えば、シリコン支持層161、酸化シリコン層162、シリコン活性層163から構成され、ミラー部101を囲うように形成された矩形形状の支持体である。 The first support portion 120 is, for example, a rectangular support formed so as to surround the mirror portion 101, which is composed of, for example, a silicon support layer 161, a silicon oxide layer 162, and a silicon active layer 163.

第2駆動部130a、130bは、例えば、折り返すように連結された複数の第2圧電駆動部131a〜131f、132a〜132fから構成されており、第2駆動部130a、130bの一端は第1支持部120の外周部に接続され、他端は第2支持部140の内周部に接続されている。
このとき、第2駆動部130aと第1支持部120の接続箇所および第2駆動部130bと第1支持部120の接続箇所、さらに第2駆動部130aと第2支持部140の接続箇所および第2駆動部130bと第2支持部140の接続箇所は、反射面14の中心に対して点対称となっている。
The second drive units 130a and 130b are composed of, for example, a plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f and 132a to 132f connected so as to be folded back, and one end of the second drive units 130a and 130b is a first support. It is connected to the outer peripheral portion of the portion 120, and the other end is connected to the inner peripheral portion of the second support portion 140.
At this time, the connection points between the second drive unit 130a and the first support unit 120, the connection points between the second drive unit 130b and the first support unit 120, the connection points between the second drive unit 130a and the second support unit 140, and the second support unit 140. The connection points between the two drive units 130b and the second support unit 140 are point-symmetrical with respect to the center of the reflecting surface 14.

図14に示すように、第2駆動部130a、130bは、弾性部であるシリコン活性層163の+Z側の面上に下部電極201、圧電部202、上部電極203の順に形成されて構成される。上部電極203および下部電極201は、例えば金(Au)または白金(Pt)等を用いて構成される。圧電部202は、例えば、圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を用いた圧電体である。 As shown in FIG. 14, the second drive portions 130a and 130b are configured by forming the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, and the upper electrode 203 in this order on the + Z side surface of the silicon active layer 163 which is an elastic portion. .. The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt). The piezoelectric portion 202 is, for example, a piezoelectric material using PZT (lead zirconate titanate), which is a piezoelectric material.

第2支持部140は、例えば、シリコン支持層161、酸化シリコン層162、シリコン活性層163から構成され、ミラー部101、第1駆動部110a、110b、第1支持部120および第2駆動部130a、130bを囲うように形成された矩形の支持体である。 The second support portion 140 is composed of, for example, a silicon support layer 161, a silicon oxide layer 162, and a silicon active layer 163, and includes a mirror portion 101, a first drive portion 110a, 110b, a first support portion 120, and a second drive portion 130a. , 130b is a rectangular support formed so as to surround the 130b.

電極接続部150は、例えば、第2支持部140の+Z側の面上に形成され、第1圧電駆動部112a、112b、第2圧電駆動部131a〜131fの各上部電極203および各下部電極201,および駆動装置11にアルミニウム(Al)等を用いて構成された電極配線151を介して電気的に接続されている。
なお、上部電極203または下部電極201は、それぞれが電極接続部150と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続して間接的に接続されていてもよい。
The electrode connection portion 150 is formed, for example, on the + Z side surface of the second support portion 140, and the first piezoelectric drive portions 112a and 112b, the upper electrodes 203 and the lower electrodes 201 of the second piezoelectric drive portions 131a to 131f are formed. , And the drive device 11 is electrically connected to the drive device 11 via an electrode wiring 151 configured by using aluminum (Al) or the like.
The upper electrode 203 or the lower electrode 201 may be directly connected to the electrode connecting portion 150, or the electrodes may be connected to each other and indirectly connected to each other.

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

また、ミラー部101を第1軸周りまたは第2軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー111a、111bや第1圧電駆動部112a、112bが曲率を有した形状を有していてもよい。 Further, the shape of each component is not limited to the shape of the embodiment as long as the mirror portion 101 can be driven around the first axis or the second axis. For example, the torsion bars 111a and 111b and the first piezoelectric drive units 112a and 112b may have a shape having a curvature.

図14に示すように、第1圧電駆動部112a、112bと、第2圧電駆動部131a〜131f、132a〜132fとはいずれも、当該第2圧電駆動部の表面の少なくとも一部を覆うように、絶縁膜たる絶縁層153を有している。
絶縁層153は、上部電極203と、下部電極201との間の絶縁を保つように形成された保護膜たる層関絶縁層であり、例えばSiO等を用いて構成される。
絶縁層153には、図15に示して後述するように電極配線151を接続するための開口部154が形成されている。
As shown in FIG. 14, the first piezoelectric drive units 112a and 112b and the second piezoelectric drive units 131a to 131f and 132a to 132f all cover at least a part of the surface of the second piezoelectric drive unit. It has an insulating layer 153 as an insulating film.
The insulating layer 153 is a layer-related insulating layer that is a protective film formed so as to maintain insulation between the upper electrode 203 and the lower electrode 201, and is configured by using , for example, SiO 2.
The insulating layer 153 is formed with an opening 154 for connecting the electrode wiring 151 as shown in FIG. 15 and will be described later.

本実施形態では、電極配線151は、図15に示すように、隣り合う2つの第2圧電駆動部131aと第2圧電駆動部131bとを接続する接続部としての機能を有している。
なお以降の説明では例として特に第2圧電駆動部131aと第2圧電駆動部131bとを接続する場合について述べるが、第2圧電駆動部131a〜131f及び第2圧電駆動部132a〜132fについて同様の構成を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the electrode wiring 151 has a function as a connecting portion for connecting two adjacent second piezoelectric drive units 131a and the second piezoelectric drive unit 131b.
In the following description, the case where the second piezoelectric drive unit 131a and the second piezoelectric drive unit 131b are connected will be described as an example, but the same applies to the second piezoelectric drive units 131a to 131f and the second piezoelectric drive units 132a to 132f. It has a configuration.

電極配線151は、絶縁層153に形成された開口部154を介して上部電極203に電圧を印加する接続部であり、最も−Z側の層に後述するパッシベーション膜としての機能を有するバリア層を備えている。本実施形態では、電極配線151は、バリア層となるSiO2の上層にAlやAl合金などの導電層が積層された積層構造である。本実施形態のように、上部電極203の側面203bと当接することとすれば、このように電極配線151の最下層を絶縁性のバリア層としても良いため、基板全体の保護性が向上する。
開口部154は、絶縁層153にエッチングなどの手法を用いて開けられた開口である。なお、かかる開口部154を設けるために、下部電極201は、圧電部202よりも大きく、圧電部202は上部電極203よりも大きくなるように、それぞれの幅と長さとが調整されることが望ましい。
開口部154は、+Z方向側から見たときに上部電極203と、圧電部202とが重なった部分と、重なっていない部分と、を含む位置に形成されている。言い換えると開口部154は、上部電極203の+Z方向側の一部と、圧電部202の+Z方向側の一部とを覆うように、上部電極203のX方向の端部に形成されている。
The electrode wiring 151 is a connection portion for applying a voltage to the upper electrode 203 via an opening 154 formed in the insulating layer 153, and a barrier layer having a function as a passivation film described later is provided on the most −Z side layer. I have. In the present embodiment, the electrode wiring 151 has a laminated structure in which a conductive layer such as Al or an Al alloy is laminated on an upper layer of SiO2 which is a barrier layer. If the side surface 203b of the upper electrode 203 is in contact with the side surface 203b as in the present embodiment, the lowermost layer of the electrode wiring 151 may be used as an insulating barrier layer in this way, so that the protection of the entire substrate is improved.
The opening 154 is an opening made in the insulating layer 153 by a technique such as etching. In order to provide such an opening 154, it is desirable to adjust the width and length of the lower electrode 201 so that the lower electrode 201 is larger than the piezoelectric portion 202 and the piezoelectric portion 202 is larger than the upper electrode 203. ..
The opening 154 is formed at a position including a portion where the upper electrode 203 and the piezoelectric portion 202 overlap and a portion where the piezoelectric portion 202 does not overlap when viewed from the + Z direction side. In other words, the opening 154 is formed at the end of the upper electrode 203 in the X direction so as to cover a part of the upper electrode 203 on the + Z direction side and a part of the piezoelectric portion 202 on the + Z direction side.

電極配線151は、端部が上部電極203と圧電部202とに当接して、隣り合う2つの第2圧電駆動部131a、131bの上部電極203と圧電部202とを接続している。さらにいうと、図16に示すように、電極配線151は、上部電極203の上面203aと、側面203bとに当接するとともに、圧電部202の上面202aにも当接するように配置されている。 The end of the electrode wiring 151 is in contact with the upper electrode 203 and the piezoelectric portion 202, and connects the upper electrodes 203 and the piezoelectric portion 202 of the two adjacent second piezoelectric drive portions 131a and 131b. Further, as shown in FIG. 16, the electrode wiring 151 is arranged so as to abut on the upper surface 203a and the side surface 203b of the upper electrode 203 and also on the upper surface 202a of the piezoelectric portion 202.

[駆動装置の制御の詳細]
次に、光偏向器の第1駆動部110a、110bおよび第2駆動部130a、130bを駆動させる駆動装置11の制御の詳細について説明する。
[Details of drive unit control]
Next, the details of the control of the drive device 11 for driving the first drive units 110a and 110b and the second drive units 130a and 130b of the optical deflector will be described.

第1駆動部110a、110b、第2駆動部130a、130bが有する第2圧電駆動部131a〜131fは、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形(例えば、伸縮)が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第1駆動部110a,110b,第2駆動部130a、130bは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部101を可動させる。 The second piezoelectric drive units 131a to 131f of the first drive units 110a and 110b and the second drive units 130a and 130b are deformed in proportion to the potential of the applied voltage when a positive or negative voltage is applied in the polarization direction (for example). , Expansion and contraction), and exerts the so-called inverse piezoelectric effect. The first drive units 110a and 110b and the second drive units 130a and 130b move the mirror unit 101 by utilizing the above-mentioned inverse piezoelectric effect.

このとき、ミラー部101の反射面14に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。圧電部に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。 At this time, the angle at which the light flux incident on the reflecting surface 14 of the mirror portion 101 is deflected is called a deflection angle. The runout angle when no voltage is applied to the piezoelectric portion is set to zero, a positive runout angle is defined as a deflection angle larger than that angle, and a negative runout angle is defined as a smaller deflection angle.

まず、第1駆動部を駆動させる駆動装置の制御について説明する。
第1駆動部110a、110bでは、第1圧電駆動部112a、112bが有する圧電部202に、上部電極203および下部電極201を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部202が変形する。この圧電部202の変形による作用により、第1圧電駆動部112a、112bが屈曲変形する。
その結果、2つのトーションバー111a、111bのねじれを介してミラー部101に第1軸O周りの駆動力が作用し、ミラー部101が第1軸O周りに可動する。第1駆動部110a、110bに印加される駆動電圧は、駆動装置11によって制御される。
First, the control of the drive device for driving the first drive unit will be described.
In the first drive units 110a and 110b, when a drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric parts 202 of the first piezoelectric drive parts 112a and 112b via the upper electrode 203 and the lower electrode 201, the respective piezoelectric parts 202 Deform. Due to the action of the deformation of the piezoelectric portion 202, the first piezoelectric driving portions 112a and 112b are bent and deformed.
As a result, the two torsion bars 111a, the driving force of the first shaft O 1 around acts on the mirror portion 101 through a torsion of 111b, the mirror unit 101 is movable in the first axis O 1 around. The drive voltage applied to the first drive units 110a and 110b is controlled by the drive device 11.

そこで、駆動装置11によって、第1駆動部110a、110bが有する第1圧電駆動部112a、112bに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部101を、第1軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。 Therefore, the drive device 11 applies a drive voltage having a predetermined sine waveform to the first piezoelectric drive units 112a and 112b of the first drive units 110a and 110b in parallel to move the mirror unit 101 around the first axis. It can be moved in a cycle of a drive voltage having a predetermined sinusoidal waveform.

特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー111a、111bの共振周波数と同程度である約20kHzに設定された場合、トーションバー111a、111bのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部101を約20kHzで共振振動させることができる。 In particular, for example, when the frequency of the sinusoidal waveform voltage is set to about 20 kHz, which is about the same as the resonance frequency of the torsion bars 111a and 111b, mechanical resonance due to the twist of the torsion bars 111a and 111b is utilized. The mirror unit 101 can be resonated and vibrated at about 20 kHz.

次に、図17〜図21を参照して、第2駆動部を駆動させる駆動装置の制御について説明する。 Next, control of the driving device for driving the second driving unit will be described with reference to FIGS. 17 to 21.

図17は、光偏向器の第2駆動部130bの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部101等である。 FIG. 17 is a schematic view schematically showing the driving of the second driving unit 130b of the optical deflector. The area represented by the diagonal line is the mirror portion 101 or the like.

第2駆動部130aが有する複数の第2圧電駆動部131a〜131fのうち、最もミラー部に距離が近い第2圧電駆動部(131a)から数えて偶数番目の第2圧電駆動部、すなわち第2圧電駆動部131b、131d、131fを圧電駆動部群Aとする。
また、さらに第2駆動部130bが有する複数の第2圧電駆動部132a〜132fのうち、最もミラー部に距離が近い第2圧電駆動部(132a)から数えて奇数番目の第2圧電駆動部、すなわち第2圧電駆動部132a、132c、132eを同様に圧電駆動部群Aとする。圧電駆動部群Aは、駆動電圧が並行に印加されると、図15(a)に示すように、圧電駆動部群Aが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部101が第2軸O周りに可動する。
Of the plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f included in the second drive unit 130a, the second piezoelectric drive unit, that is, the second piezoelectric drive unit, which is an even number from the second piezoelectric drive unit (131a) closest to the mirror unit. The piezoelectric drive units 131b, 131d, and 131f are designated as the piezoelectric drive unit group A.
Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 132a to 132f included in the second drive unit 130b, the second piezoelectric drive unit, which is an odd number from the second piezoelectric drive unit (132a) having the closest distance to the mirror unit, That is, the second piezoelectric drive units 132a, 132c, and 132e are similarly designated as the piezoelectric drive unit group A. When the drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric drive unit group A, as shown in FIG. 15A, the piezoelectric drive unit group A is bent and deformed in the same direction, and the mirror unit has a positive deflection angle. 101 moves around the second axis O 2.

また、第2駆動部130aが有する複数の第2圧電駆動部131a〜131fのうち、最もミラー部に距離が近い第2圧電駆動部(131a)から数えて奇数番目の第2圧電駆動部、すなわち第2圧電駆動部131a、131c、131eを圧電駆動部群Bとする。
また、さらに第2駆動部130bが有する複数の第2圧電駆動部132a〜132fのうち、最もミラー部に距離が近い第2圧電駆動部(132a)から数えて偶数番目の第2圧電駆動部、すなわち、132b、132d、132fを同様に圧電駆動部群Bとする。圧電駆動部群Bは、駆動電圧が並行に印加されると、図15(b)に示すように、圧電駆動部群Bが同一方向に屈曲変形し、負の振れ角となるようにミラー部101が第2軸O周りに可動する。
Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f included in the second drive unit 130a, the second piezoelectric drive unit that is the odd number from the second piezoelectric drive unit (131a) that is closest to the mirror unit, that is, The second piezoelectric drive units 131a, 131c, and 131e are designated as the piezoelectric drive unit group B.
Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 132a to 132f included in the second drive unit 130b, the second piezoelectric drive unit which is an even number from the second piezoelectric drive unit (132a) which is the closest to the mirror unit. That is, 132b, 132d, and 132f are similarly referred to as the piezoelectric drive unit group B. When the drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric drive unit group B, as shown in FIG. 15B, the piezoelectric drive unit group B is bent and deformed in the same direction, and the mirror unit has a negative deflection angle. 101 moves around the second axis O 2.

図17(a)、(b)に示すように、第2駆動部130aまたは130bでは、圧電駆動部群Aが有する複数の圧電部202または圧電駆動部群Bが有する複数の圧電部202を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部101の第2軸周りの振れ角を大きくすることができる。 As shown in FIGS. 17A and 17B, in the second drive unit 130a or 130b, the plurality of piezoelectric portions 202 included in the piezoelectric drive unit group A or the plurality of piezoelectric portions 202 included in the piezoelectric drive unit group B are bent. By deforming, the amount of movement due to bending deformation can be accumulated, and the runout angle around the second axis of the mirror portion 101 can be increased.

例えば、図12に示すように、第2駆動部130a、130bが、第1支持部の中心点に対して第1支持部に点対称で接続されている。そのため、圧電駆動部群Aに駆動電圧を印加すると、第2駆動部130aでは第1支持部と第2駆動部130aの接続部に+Z方向に動かす駆動力が生じ、第2駆動部130bでは第1支持部と第2駆動部130bの接続部に−Z方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されてミラー部101の第2軸O周りの振れ角度を大きくすることができる。 For example, as shown in FIG. 12, the second drive units 130a and 130b are connected to the first support portion point-symmetrically with respect to the center point of the first support portion. Therefore, when a drive voltage is applied to the piezoelectric drive unit group A, a driving force is generated at the connection portion between the first support unit and the second drive unit 130a in the second drive unit 130a, and a driving force is generated in the second drive unit 130b to move in the + Z direction. A driving force that moves in the −Z direction is generated at the connection portion between the 1 support portion and the second drive portion 130b, and the amount of movement is accumulated so that the swing angle around the second axis O 2 of the mirror portion 101 can be increased.

また、電圧が印加されていない、または、電圧印加による圧電駆動部群Aによるミラー部101の可動量と電圧印加による圧電駆動群Bによるミラー部101の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 Further, when no voltage is applied, or when the movable amount of the mirror portion 101 by the piezoelectric drive group A due to the voltage application and the movable amount of the mirror portion 101 by the piezoelectric drive group B due to the voltage application are balanced, the runout angle Is zero.

図17(a)〜図17(b)を連続的に繰り返すように第2圧電駆動部131a〜131fに駆動電圧を印加することにより、ミラー部101を第2軸O周りに駆動させることができる。 By applying a drive voltage to the second piezoelectric drive units 131a to 131f so as to continuously repeat FIGS. 17 (a) to 17 (b), the mirror unit 101 can be driven around the second axis O 2. it can.

[駆動電圧]
第2駆動部130a、130bに印加される駆動電圧は、駆動装置11によって制御される。
図16を参照して、圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧A)、圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧B)について説明する。また、駆動電圧A(第1駆動電圧)を印加する印加手段を第1印加手段、駆動電圧B(第2駆動電圧)を印加する印加手段を第2印加手段とする。
[Drive voltage]
The drive voltage applied to the second drive units 130a and 130b is controlled by the drive device 11.
With reference to FIG. 16, the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group A (hereinafter, drive voltage A) and the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group B (hereinafter, drive voltage B) will be described. Further, the application means for applying the drive voltage A (first drive voltage) is referred to as the first application means, and the application means for applying the drive voltage B (second drive voltage) is referred to as the second application means.

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

図18(a)に示すように、圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧Aの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば60HZである。
また、駆動電圧Aの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をTrA、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をTfAとしたとき、例えば、TrA:TfA=9:1となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するTrAの比率を駆動電圧Aのシンメトリという。
As shown in FIG. 18A, the waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A is, for example, a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 Hz.
Further, in the waveform of the drive voltage A, the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is TrA, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of is TfA, for example, the ratio of TrA: TfA = 9: 1 is preset. At this time, the ratio of TrA to one cycle is called the symmetry of the drive voltage A.

図18(b)に示すように、圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧Bの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば60HZである。
また、駆動電圧Bの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をTrB、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をTfBとしたとき、例えば、TfB:TrB=9:1となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するTfBの比率を駆動電圧Bのシンメトリという。
また、図18(c)に示すように、例えば、駆動電圧Aの波形の周期TAと駆動電圧Bの波形の周期TBは、同一となるように設定されている。
As shown in FIG. 18B, the waveform of the drive voltage B applied to the piezoelectric drive unit group B is, for example, a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 Hz.
Further, in the waveform of the drive voltage B, the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is TrB, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of is TfB, for example, the ratio of TfB: TrB = 9: 1 is preset. At this time, the ratio of TfB to one cycle is called the symmetry of the drive voltage B.
Further, as shown in FIG. 18C, for example, the period TA of the waveform of the drive voltage A and the period TB of the waveform of the drive voltage B are set to be the same.

なお、上記の駆動電圧Aおよび駆動電圧Bのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。
また、本実施形態では、駆動電圧A、Bとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、または一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。
The sawtooth waveforms of the drive voltage A and the drive voltage B are generated, for example, by superimposing sine waves.
Further, in the present embodiment, the drive voltage of the sawtooth waveform is used as the drive voltages A and B, but the present invention is not limited to this, and the drive voltage of the waveform with the apex of the sawtooth waveform rounded and the sawtooth waveform It is also possible to change the waveform according to the device characteristics of the optical deflector, such as the drive voltage of the waveform with the linear region of. In this case, the symmetry is the ratio of the rise time to one cycle or the ratio of the fall time to one cycle. At this time, which of the rise time and the fall time is used as a reference may be arbitrarily set.

次に、かかる駆動部の製造方法について説明する。
なお、以降の説明においても、圧電駆動部のうち特に第2圧電駆動部131aについて説明するが、かかる構成に限定されるものではなく、光偏向器13において圧電材料を用いた部分については同様の構成を有している。
図19(a)に示すように、基板材料としてシリコン支持層161と、酸化シリコン層162と、シリコン活性層163と、が積層されたSOI基板上に、下部電極材料1904と、圧電材料1905と、上部電極材料1906と、を層状に形成する。
次に図19(b)に示すように、ドライエッチングによって上部電極材料1906のパターニングと、圧電材料1905のパターニングと、下部電極材料1904のパターニングとを行い、圧電駆動部131aの圧電部材の形状を形成する。
さらに、図19(c)のように、全面に絶縁材料1908としてSiOをCVD法により形成する。
絶縁材料1908が成膜されると、図19(d)に示すように、コンタクトホールとして絶縁材料1908に開口部154をドライエッチングによって形成する。このとき開口部154は、上部電極材料1906と圧電材料1905とがZ方向からみて重複して形成された部分と、圧電材料1905が形成されて上部電極材料1906が存在しない部分と、を含むように形成されている。
Next, a method of manufacturing such a drive unit will be described.
In the following description, the second piezoelectric drive unit 131a will be described in particular, but the present invention is not limited to this configuration, and the same applies to the portion of the optical deflector 13 using the piezoelectric material. It has a configuration.
As shown in FIG. 19A, the lower electrode material 1904 and the piezoelectric material 1905 are formed on an SOI substrate on which a silicon support layer 161, a silicon oxide layer 162, and a silicon active layer 163 are laminated as substrate materials. , And the upper electrode material 1906 are formed in layers.
Next, as shown in FIG. 19B, the upper electrode material 1906 is patterned, the piezoelectric material 1905 is patterned, and the lower electrode material 1904 is patterned by dry etching to obtain the shape of the piezoelectric member of the piezoelectric drive unit 131a. Form.
Further, as shown in FIG. 19C, SiO 2 is formed on the entire surface as the insulating material 1908 by the CVD method.
When the insulating material 1908 is formed, as shown in FIG. 19D, an opening 154 is formed in the insulating material 1908 as a contact hole by dry etching. At this time, the opening 154 includes a portion where the upper electrode material 1906 and the piezoelectric material 1905 are overlapped with each other when viewed from the Z direction, and a portion where the piezoelectric material 1905 is formed and the upper electrode material 1906 does not exist. Is formed in.

絶縁材料1908上に配線部材1910を用いて配線パターンを形成する(図19(e))。このとき、開口部154の内部に配線部材1910が充填されることにより、配線部材1910が上部電極材料1906と圧電材料1905との両方に当接した態様で配線パターンが形成される。
配線部材1910によって配線パターンが形成された後、図19(f)に示すように基板全体にパッシベーション膜1911を形成する。パッシベーション膜としては例えばSiNをCVD法により成膜することで形成する。
かかるパッシベーション膜1911は、外界からのガス、水分などからパターニングされた基板を保護するための保護膜としての機能を有している。
A wiring pattern is formed on the insulating material 1908 by using the wiring member 1910 (FIG. 19E). At this time, by filling the inside of the opening 154 with the wiring member 1910, the wiring pattern is formed in such a manner that the wiring member 1910 is in contact with both the upper electrode material 1906 and the piezoelectric material 1905.
After the wiring pattern is formed by the wiring member 1910, the passivation film 1911 is formed on the entire substrate as shown in FIG. 19 (f). The passivation film is formed, for example, by forming SiN into a film by a CVD method.
The passivation film 1911 has a function as a protective film for protecting the patterned substrate from gas, moisture and the like from the outside world.

シリコン活性層163に形成したい構造、具体的には図12に示したような構造に合わせて、図19(g)に示すようにドライエッチングによってパッシベーション膜1911、絶縁材料1908を加工する。さらに、図19(h)に示すように、第2圧電駆動部131aが形成される部分のシリコン支持層161を−Z方向側からエッチングによって除去して、圧電部材による梁状部分の反りなどが生じやすいように加工する。
このように、シリコン活性層163がエッチングにより除去されている領域においてシリコン支持層161の加工を行うと、シリコン支持層161が除去されて所謂抜き部分が形成される。同様に、シリコン活性層163が残された部分においてシリコン支持層161の加工を行うことで、シリコン活性層163が残って第2圧電駆動部131aが電圧印加によって伸縮するときの変形が容易に行える。
The passivation film 1911 and the insulating material 1908 are processed by dry etching as shown in FIG. 19 (g) according to the structure to be formed on the silicon active layer 163, specifically, the structure shown in FIG. Further, as shown in FIG. 19H, the silicon support layer 161 of the portion where the second piezoelectric drive portion 131a is formed is removed by etching from the −Z direction side, and the warp of the beam-shaped portion due to the piezoelectric member or the like is caused. Process so that it is likely to occur.
When the silicon support layer 161 is processed in the region where the silicon active layer 163 is removed by etching in this way, the silicon support layer 161 is removed and a so-called punched portion is formed. Similarly, by processing the silicon support layer 161 in the portion where the silicon active layer 163 remains, the silicon active layer 163 remains and the second piezoelectric drive unit 131a can be easily deformed when it expands and contracts by applying a voltage. ..

かかる製造方法によれば、第2圧電駆動部131a〜131fへの繰り返しの電圧印加に対する開口部154の変形を抑制できるから、長時間動作した場合にも開口部154における剥離が生じにくく、信頼性・耐久性に優れた光偏向器が提供可能である。 According to such a manufacturing method, deformation of the opening 154 due to repeated voltage application to the second piezoelectric drive units 131a to 131f can be suppressed, so that the opening 154 is less likely to be peeled off even when operated for a long time, and reliability is high. -It is possible to provide an optical deflector with excellent durability.

さて、従来の光偏向器では、図24、図25に示すように、第2圧電駆動部に相当する梁状部材1700は、シリコン活性層1701上に下部電極1702と、圧電膜1703と、上部電極1704とが積層して形成されている。
梁状部材1700は、上部電極1703を覆うように形成された絶縁膜1707と、絶縁膜1707の一部に開けられた開口たるコンタクトホール1705と、コンタクトホール1705を介して上部電極1704と当接する配線1706と、を有している。
By the way, in the conventional optical deflector, as shown in FIGS. 24 and 25, the beam-shaped member 1700 corresponding to the second piezoelectric drive unit has a lower electrode 1702, a piezoelectric film 1703, and an upper portion on the silicon active layer 1701. It is formed by laminating the electrode 1704.
The beam-shaped member 1700 comes into contact with the upper electrode 1704 via the insulating film 1707 formed so as to cover the upper electrode 1703, the contact hole 1705 opened in a part of the insulating film 1707, and the contact hole 1705. It has a wiring 1706 and.

梁状部材1700においては、図25にR−R’断面図として示すように、コンタクトホール1705が上部電極1704上に設けられている。また、配線1706は上部電極1704とのみ当接する態様で保持されている。 In the beam-shaped member 1700, a contact hole 1705 is provided on the upper electrode 1704 as shown in FIG. 25 as a cross-sectional view of RR'. Further, the wiring 1706 is held so as to abut only on the upper electrode 1704.

さて、梁状部材1700が上下動するときには上部電極1704と下部電極1702との間に挟まれた圧電膜1703が伸縮することによって上下動が生じている。すなわち、コンタクトホール1705が形成された部位においても梁状部材1700は圧電膜1703の伸縮変形に伴って上下方向へ振動する。
このような変形が繰り返し行われることによって、コンタクトホール1705の付近には、繰り返し応力が生じて、配線1706と上部電極1704との間の剥離やクラックなどの故障が生じるおそれがあった。特に、図24に示すように、従来の光偏向器においては、コンタクトホール1705を囲う周囲全てで圧電膜が伸縮するため、配線1706と上部電極1704との間の剥離やクラックが生じやすかった。
このような剥離やクラックを生じにくくさせるためには、コンタクトホール1705の周囲で圧電膜の伸縮を低減させる、または、上部電極1704と配線1706との間の密着力を向上させることが望ましい。こうした密着力は一般に、接触面積と、接触面の粗さによって大きく変動することが知られている。
When the beam-shaped member 1700 moves up and down, the piezoelectric film 1703 sandwiched between the upper electrode 1704 and the lower electrode 1702 expands and contracts to cause the vertical movement. That is, even in the portion where the contact hole 1705 is formed, the beam-shaped member 1700 vibrates in the vertical direction as the piezoelectric film 1703 expands and contracts.
By repeatedly performing such deformation, repeated stress is generated in the vicinity of the contact hole 1705, which may cause a failure such as peeling or cracking between the wiring 1706 and the upper electrode 1704. In particular, as shown in FIG. 24, in the conventional optical deflector, since the piezoelectric film expands and contracts in the entire circumference surrounding the contact hole 1705, peeling or cracking between the wiring 1706 and the upper electrode 1704 is likely to occur.
In order to prevent such peeling and cracking from occurring, it is desirable to reduce the expansion and contraction of the piezoelectric film around the contact hole 1705, or to improve the adhesion between the upper electrode 1704 and the wiring 1706. It is generally known that such adhesion force varies greatly depending on the contact area and the roughness of the contact surface.

そこで、本実施形態では、反射面14を有するミラー部101と、複数の弾性部130a、130bが蛇行状に連続して形成され、ミラー部101を支持する支持部120と、弾性部130a、130bに個別に設けられた複数の第2圧電駆動部131a〜131fと、第2圧電駆動部131a〜131fを少なくとも部分的に覆う絶縁膜153と、絶縁膜153に設けられた開口部154を介して少なくとも2つの第2圧電駆動部131a、131bを接続する接続部と、を有している。
また第2圧電駆動部131a、131bは、下部電極201と、圧電部202と、上部電極203と、が積層されており、電極配線151は、第2圧電駆動部131aの上部電極203および圧電部202に当接する。
Therefore, in the present embodiment, the mirror portion 101 having the reflecting surface 14, the support portions 120 in which the plurality of elastic portions 130a and 130b are continuously formed in a meandering shape to support the mirror portion 101, and the elastic portions 130a and 130b. Through a plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f individually provided, an insulating film 153 that at least partially covers the second piezoelectric drive units 131a to 131f, and an opening 154 provided in the insulating film 153. It has at least two connecting portions for connecting the second piezoelectric driving portions 131a and 131b.
Further, in the second piezoelectric drive unit 131a and 131b, the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202 and the upper electrode 203 are laminated, and the electrode wiring 151 is the upper electrode 203 and the piezoelectric portion of the second piezoelectric drive unit 131a. It abuts on 202.

かかる構成について、更に詳しく説明する。図15、16に示すように、本実施形態では、電極配線151が圧電部202と上部電極203とに当接するように、開口部154が形成されている。したがって、電極配線151は、上部電極203の上面203aと、側面203bと、圧電部202の上面202aと、に当接する。
すでに述べたように、圧電部202の変形は、上部電極203と下部電極201との間に電圧が印加されて生じる。しかしながら、本実施形態では、開口部154が上部電極203の両端部に設けられている。さらに言うと、開口部154は、上部電極203の±X方向の端部に重複するように、形成されている。
このように、開口部154が上部電極203が形成されない部分にも形成されることとすれば、図19の拡大図において一点破線で示す部分には、上部電極203がないので圧電部202の変形が生じない。すなわちコンタクトホールたる開口部154の周囲で圧電膜の伸縮を低減することができる。
かかる構成により、上部電極203と電極配線151との間の剥離やクラックの進行を抑制して、故障の発生が低減される。
Such a configuration will be described in more detail. As shown in FIGS. 15 and 16, in the present embodiment, the opening 154 is formed so that the electrode wiring 151 abuts on the piezoelectric portion 202 and the upper electrode 203. Therefore, the electrode wiring 151 comes into contact with the upper surface 203a of the upper electrode 203, the side surface 203b, and the upper surface 202a of the piezoelectric portion 202.
As described above, the deformation of the piezoelectric portion 202 occurs when a voltage is applied between the upper electrode 203 and the lower electrode 201. However, in the present embodiment, openings 154 are provided at both ends of the upper electrode 203. Furthermore, the opening 154 is formed so as to overlap the end of the upper electrode 203 in the ± X direction.
As described above, if the opening 154 is also formed in the portion where the upper electrode 203 is not formed, the piezoelectric portion 202 is deformed because the upper electrode 203 is not formed in the portion shown by the alternate long and short dash line in the enlarged view of FIG. Does not occur. That is, the expansion and contraction of the piezoelectric film can be reduced around the opening 154 which is a contact hole.
With such a configuration, peeling and progress of cracks between the upper electrode 203 and the electrode wiring 151 are suppressed, and the occurrence of failure is reduced.

上記効果に加えてさらに、かかる構成により電極配線151と上部電極203との接触面積が向上するとともに、粗い上部電極203の側面と当接するから、密着力が向上して第2圧電駆動部131aの変形が繰り返し生じるときにも剥離、クラックの進行を抑制して故障の発生をより低減する。
また、電極配線151が上部電極203の側面203bと圧電部202の上面202aとに囲繞された態様で固定されるから、剥離方向に働く力が分散してより密着力が向上する。
In addition to the above effects, the contact area between the electrode wiring 151 and the upper electrode 203 is improved by such a configuration, and the contact area with the rough upper electrode 203 is improved, so that the contact force is improved and the second piezoelectric drive unit 131a Even when deformation occurs repeatedly, the progress of peeling and cracks is suppressed to further reduce the occurrence of failures.
Further, since the electrode wiring 151 is fixed in such a manner that it is surrounded by the side surface 203b of the upper electrode 203 and the upper surface 202a of the piezoelectric portion 202, the force acting in the peeling direction is dispersed and the adhesion is further improved.

また本実施形態では、電極配線151は、蛇行状に形成された第2圧電駆動部131a〜131fの折り返し部分に、隣り合う第2圧電駆動部131a、131bを接続するように配置されている。
かかる構成により、第2圧電駆動部131a、131bの変形が生じにくい折り返し部133に電極配線151が配置されるから、第2圧電駆動部131a、131bの変形による剥離やクラックの進行を抑制して、故障の発生が低減される。
Further, in the present embodiment, the electrode wiring 151 is arranged so as to connect the adjacent second piezoelectric drive portions 131a and 131b to the folded portions of the second piezoelectric drive portions 131a to 131f formed in a meandering shape.
With this configuration, the electrode wiring 151 is arranged in the folded-back portion 133 in which the second piezoelectric drive portions 131a and 131b are less likely to be deformed. Therefore, the progress of peeling and cracking due to the deformation of the second piezoelectric drive portions 131a and 131b is suppressed. , The occurrence of failures is reduced.

本実施形態の変形例として、開口部154の位置関係について述べる。
なお、以降の変形例においては、第1の実施形態と同様の構成については同一の付番をして説明は適宜省略する。
本変形例では、開口部154は、第2圧電駆動部131a〜131fのY方向の端部に配置されている。また、図20に示すように、第2圧電駆動部131a、131bの変形が生じにくい折り返し部133に電極配線151が配置されている。
さらに折り返し部133の幅Wと、折り返し部133の+Y方向側の端部から開口部154の−Y方向側までの幅Wとは、W<2W/3、の関係を満たす。
折り返し部133においては、+Y方向あるいは−Y方向の何れかの外側にあった方が、第2圧電駆動部の変位の影響が小さくなる。したがって、開口部154の位置は、+Y方向あるいは−Y方向の何れかの外側にあった方がより好ましい。
As a modification of the present embodiment, the positional relationship of the opening 154 will be described.
In the following modifications, the same configurations as those in the first embodiment will be numbered the same, and the description thereof will be omitted as appropriate.
In this modification, the opening 154 is arranged at the end of the second piezoelectric drive units 131a to 131f in the Y direction. Further, as shown in FIG. 20, the electrode wiring 151 is arranged in the folded-back portion 133 in which the second piezoelectric drive portions 131a and 131b are less likely to be deformed.
Furthermore the width W 1 of the folded portion 133 and the width W 2 to the -Y direction side of the opening 154 from the + Y direction side of the end portion of the folded portion 133, W 2 <2W 1/3, satisfy the relationship.
In the folded-back portion 133, the influence of the displacement of the second piezoelectric drive portion becomes smaller when it is outside of either the + Y direction or the −Y direction. Therefore, it is more preferable that the position of the opening 154 is outside of either the + Y direction or the −Y direction.

さらに本実施形態の他の変形例として、図21(a)、(b)に示すように、開口部154が矩形の上部電極203の4つの辺のうち、少なくとも互いに直交する2辺を含んで当接するように形成されている構成でも良い。言い換えると、上部電極203の4隅のうち1つを覆うように形成される構成であっても良い。
かかる構成によれば、上部電極203と電極配線151との間における密着性に最も寄与する、上部電極203の側面203bとの接触面積を向上させることができるから、第2圧電駆動部131a、131bの変形による剥離やクラックの進行を抑制して、故障の発生が低減される。
Further, as another modification of the present embodiment, as shown in FIGS. 21A and 21B, the opening 154 includes at least two sides orthogonal to each other among the four sides of the rectangular upper electrode 203. It may be configured to be in contact with each other. In other words, the configuration may be formed so as to cover one of the four corners of the upper electrode 203.
According to such a configuration, the contact area with the side surface 203b of the upper electrode 203, which contributes most to the adhesion between the upper electrode 203 and the electrode wiring 151, can be improved, so that the second piezoelectric drive units 131a and 131b can be improved. The occurrence of failures is reduced by suppressing the progress of peeling and cracks due to deformation of the wire.

さらに、開口部154の形状を、互いに直交する矩形が合成された態様の所謂L字形状としても良い。かかる構成により、開口部154の面積を抑えながらも、上部電極203の側面203bとの間の接触面積を拡大でき、剥離やクラックの進行がさらに抑制される。 Further, the shape of the opening 154 may be a so-called L-shape in which rectangles orthogonal to each other are combined. With such a configuration, the contact area between the upper electrode 203 and the side surface 203b can be expanded while suppressing the area of the opening 154, and the progress of peeling and cracking can be further suppressed.

以上、本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、上述した実施形態およびその変形例は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態およびその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。
例えば、上記実施形態およびその変形例では、駆動装置11は圧電部に常に正の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加しているが、圧電部に駆動電圧が印加されて圧電部の変形が生じる構成であれば、これに限られない。例として、駆動装置11は、圧電部に常に負の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加してもよいし、正の電圧値と負の電圧値を交互に印加してもよい。
また、コンタクトホールの形状は、電極配線が上部電極及び圧電部に当接できるような形状であれば、どのような形であっても良い。
上記実施形態およびその変形例では、光偏向器13は図12に示すように、トーションバー111a、111bから+X方向に向かって第一圧電駆動部112a、112bが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いているが、電圧印加された圧電部により反射面14を可動させる構成であれば、これに限られない。
例えば、図22に示すように、トーションバー211a、211bから+X方向に向かって延びる第一圧電駆動部212a、212bおよび−X方向に向かって延びる第一圧電駆動部212c、212dを有するタイプの光偏向器を用いてもよい。また、1軸方向のみに反射面を可動させる場合は、図23に示すように、可動部220に反射面14を設ける構成としてもよい。このとき、反射面14は可動部220全面に設けてもよい。
Although the embodiment of the present invention and its modification have been described above, the above-described embodiment and its modification show one application example of the present invention. The present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications as they are, and can be embodied by making various modifications and changes at the implementation stage without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment and its modification, the drive device 11 always applies a drive voltage having a waveform having a positive voltage value to the piezoelectric portion, but the drive voltage is applied to the piezoelectric portion and the piezoelectric portion is deformed. The configuration is not limited to this as long as it occurs. As an example, the drive device 11 may apply a drive voltage having a waveform having a negative voltage value to the piezoelectric portion at all times, or may alternately apply a positive voltage value and a negative voltage value.
Further, the shape of the contact hole may be any shape as long as the electrode wiring can come into contact with the upper electrode and the piezoelectric portion.
In the above embodiment and a modification thereof, as shown in FIG. 12, the optical deflector 13 is a cantilever type optical deflector in which the first piezoelectric drive portions 112a and 112b extend from the torsion bars 111a and 111b in the + X direction. Although it is used, the present invention is not limited to this as long as the reflective surface 14 is movable by the piezoelectric portion to which the voltage is applied.
For example, as shown in FIG. 22, a type of light having first piezoelectric drive portions 212a, 212b extending in the + X direction and first piezoelectric drive portions 212c, 212d extending in the −X direction from torsion bars 211a, 211b. A deflector may be used. Further, when the reflecting surface is moved only in the uniaxial direction, the reflecting surface 14 may be provided on the movable portion 220 as shown in FIG. 23. At this time, the reflecting surface 14 may be provided on the entire surface of the movable portion 220.

10…光走査システム、11…駆動装置、12…光源装置、13…光偏向器、14…反射面、15…被走査面、30…制御部(制御手段の一例)、31…駆動信号出力部(印加手段の一例)、101…ミラー部、102…ミラー基体、110a、100b…第1駆動部a、b、111a、b…トーションバーa,b、112a、112b…第1圧電駆動部、120…第1支持部、130a、130b…弾性部(第2駆動部)、131a〜131f…圧電駆動部(第2圧電駆動部a)、132a〜132f…圧電駆動部(第2圧電駆動部b)、140…第2支持部、150…電極接続部、151…接続部(電極配線)、161…シリコン支持層、162…酸化シリコン層、163…シリコン活性層、201…下部電極、202…圧電部、203…上部電極、400…自動車、500…ヘッドアップディスプレイ装置(画像投射装置)、600…光書込装置、650…レーザプリンタ(画像形成装置)、700…レーザレーダ装置(物体認識装置) 10 ... Optical scanning system, 11 ... Drive device, 12 ... Light source device, 13 ... Optical deflector, 14 ... Reflection surface, 15 ... Scanned surface, 30 ... Control unit (example of control means), 31 ... Drive signal output unit (Example of application means), 101 ... Mirror unit, 102 ... Mirror substrate, 110a, 100b ... First drive unit a, b, 111a, b ... Torsion bar a, b, 112a, 112b ... First piezoelectric drive unit, 120 ... 1st support part, 130a, 130b ... Elastic part (2nd drive part), 131a to 131f ... Piezoelectric drive part (2nd piezoelectric drive part a), 132a to 132f ... Piezoelectric drive part (2nd piezoelectric drive part b) , 140 ... second support, 150 ... electrode connection, 151 ... connection (electrode wiring), 161 ... silicon support layer, 162 ... silicon oxide layer, 163 ... silicon active layer, 201 ... lower electrode, 202 ... piezoelectric part , 203 ... Upper electrode, 400 ... Automobile, 500 ... Head-up display device (image projection device), 600 ... Optical writing device, 650 ... Laser printer (image forming device), 700 ... Laser radar device (object recognition device)

特開2015−055829号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-055829 特許第5598578号公報Japanese Patent No. 5598578 特許第5316203号公報Japanese Patent No. 5316203 特許第4926596号公報Japanese Patent No. 4926596

Claims (12)

反射面を有するミラー部と、
複数の弾性部が蛇行状に連続して形成され、ミラー部を支持する支持部と、
前記弾性部に個別に設けられた複数の圧電駆動部と、
前記圧電駆動部を少なくとも部分的に覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられた開口部を介して少なくとも2つの圧電駆動部を接続する接続部
と、を有し、
前記圧電駆動部は、下部電極と、圧電部と、上部電極と、が積層されており、
前記接続部と前記圧電駆動部の前記上部電極とが当接する面は、前記上部電極の前記積層された方向に沿った面で当接し、前記接続部と前記圧電駆動部の前記圧電部とが当接する面は、前記積層された方向に沿った前記面とは異なる方向に沿った、前記積層された方向に沿った前記面に隣接する面で当接する光偏向器。
A mirror part with a reflective surface and
A support portion in which a plurality of elastic portions are continuously formed in a meandering shape to support the mirror portion,
A plurality of piezoelectric drive portions individually provided on the elastic portion,
An insulating film that at least partially covers the piezoelectric drive unit,
It has a connecting portion for connecting at least two piezoelectric driving portions via an opening provided in the insulating film.
In the piezoelectric drive portion, a lower electrode, a piezoelectric portion, and an upper electrode are laminated.
The surface of the connection portion and the upper electrode of the piezoelectric drive unit abuts on the surface of the upper electrode along the laminated direction, and the connection portion and the piezoelectric portion of the piezoelectric drive unit come into contact with each other. The abutting surface is an optical deflector that abuts on a surface adjacent to the surface along the laminated direction along a direction different from the surface along the laminated direction.
請求項1に記載の光偏向器において、
前記上部電極と前記圧電部とは前記圧電部の上面が前記上部電極に接するように積層され、
前記接続部と前記圧電駆動部の前記上部電極とは、前記上部電極の前記積層された方向における側面の当接位置で当接し、
前記接続部と前記圧電駆動部の前記圧電部とは、前記積層された方向において前記側面とは異なる上面の当接位置で当接することを特徴とする光偏向器。
In the optical deflector according to claim 1,
The upper electrode and the piezoelectric portion are laminated so that the upper surface of the piezoelectric portion is in contact with the upper electrode.
The connection portion and the upper electrode of the piezoelectric drive portion are brought into contact with each other at a contact position on the side surface of the upper electrode in the laminated direction.
An optical deflector characterized in that the connection portion and the piezoelectric portion of the piezoelectric drive portion abut at a contact position on an upper surface different from the side surface in the laminated direction.
請求項1または2に記載の光偏向器において、In the optical deflector according to claim 1 or 2.
前記開口部は、前記圧電駆動部の両端にそれぞれ形成され、The openings are formed at both ends of the piezoelectric drive unit, respectively.
前記接続部は、前記蛇行状に形成された前記弾性部の折り返し部分に、隣り合う前記圧電部を接続するように配置されたことを特徴とする光偏向器。The optical deflector is characterized in that the connecting portion is arranged so as to connect the adjacent piezoelectric portion to the folded portion of the elastic portion formed in a meandering shape.
請求項1乃至3の何れか1つに記載の光偏向器において、
前記接続部は、2層以上の配線部材が積層して形成されていることを特徴とする光偏向
器。
In the optical deflector according to any one of claims 1 to 3.
The connection portion is an optical deflector characterized in that two or more layers of wiring members are laminated and formed.
請求項4に記載の光偏向器において、
前記配線部材のうち、最も下層に形成された配線部材は、バリア層であることを特徴と
する光偏向器。
In the optical deflector according to claim 4,
A light deflector characterized in that the wiring member formed in the lowermost layer among the wiring members is a barrier layer.
請求項1乃至5の何れか1つに記載の光偏向器において、
前記ミラー部は、所定の第1軸を中心として回動するとともに、前記第1軸に直交する第2軸を中心として回動可能に支持されることを特徴とする光偏向器。
In the optical deflector according to any one of claims 1 to 5,
The optical deflector is characterized in that the mirror portion rotates about a predetermined first axis and is rotatably supported around a second axis orthogonal to the first axis.
請求項6に記載の光偏向器において、In the optical deflector according to claim 6,
前記ミラー部に一端が接続され、前記第1軸の方向に延びる支持梁と、A support beam having one end connected to the mirror portion and extending in the direction of the first axis,
前記支持梁の他端に接続され、前記第2軸の方向に延びた弾性部と、An elastic portion connected to the other end of the support beam and extending in the direction of the second axis,
を有することを特徴とする光偏向器。A light deflector characterized by having.
請求項6または7に記載の光偏向器と、The optical deflector according to claim 6 or 7,
前記ミラー部に向けて複数の異なる波長の光を照射する光源と、A light source that irradiates light of a plurality of different wavelengths toward the mirror portion,
前記光の光路を1つに合成する光路合成手段と、An optical path synthesizing means for synthesizing the optical paths of light into one,
前記合成された前記光を前記光偏向器に照射して前記反射面で反射させることで走査し、投影面に画像を描画することを特徴とする画像表示装置。An image display device characterized by irradiating the light deflector with the synthesized light and reflecting it on the reflecting surface to scan and draw an image on the projection surface.
請求項1乃至7の何れか1つに記載の光偏向器を有し、The light deflector according to any one of claims 1 to 7 is provided.
前記ミラー部を駆動することで前記ミラー部に照射された光を走査する画像投影装置。An image projection device that scans the light emitted to the mirror unit by driving the mirror unit.
請求項1乃至7の何れか1つに記載の光偏向器を有する光書き込み装置。An optical writing device having the optical deflector according to any one of claims 1 to 7. 請求項1乃至7の何れか1つに記載の光偏向器を有する物体認識装置。An object recognition device having the light deflector according to any one of claims 1 to 7. 請求項9に記載の画像投影装置または請求項11に記載の物体認識装置を有する車両。A vehicle having the image projection device according to claim 9 or the object recognition device according to claim 11.
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