光學(xué)反射元件和致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】光學(xué)反射元件具有：可動(dòng)板，具有反射面；第一支承部；第一驅(qū)動(dòng)部；第一框；以及用于檢測(cè)可動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)的監(jiān)視器部。第一支承部與可動(dòng)板連接。第一驅(qū)動(dòng)部設(shè)置于第一支承部，使可動(dòng)板繞第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一框的內(nèi)側(cè)配置有可動(dòng)部和第一支承部。第一框與第一支承部連接。監(jiān)視器部從可動(dòng)板的外周部分中距第一軸最遠(yuǎn)的部分伸出。
【專利說明】光學(xué)反射元件和致動(dòng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于激光打印機(jī)、條形碼讀出器等的光學(xué)反射元件，以及用于平視顯示器、頭盔顯示器等圖像投影裝置的光學(xué)反射元件。另外，本發(fā)明涉及與上述光學(xué)反射元件具有類似結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]用于掃描從激光器、發(fā)光二極管等光源射出的光束的光掃描裝置正在得到實(shí)用化。用于一維掃描用途的有激光打印機(jī)、條形碼讀出器，用于二維掃描用途的有車載用雷達(dá)、投影型顯示裝置。在這些光掃描裝置中，了解反射鏡面的位置是很重要的，為了實(shí)現(xiàn)用于檢測(cè)反射鏡面位置的監(jiān)視器功能，做出了各種改進(jìn)。
[0003]例如，專利文獻(xiàn)I中公開了如下方法:在元件外部設(shè)置受光元件，受光元件接收從元件反射的光，由此檢測(cè)反射鏡面的位置。
[0004]另外，例如專利文獻(xiàn)2中公開了如下方法:在驅(qū)動(dòng)反射鏡面時(shí)發(fā)生扭曲或彎曲的地方，設(shè)置壓電電阻元件或壓電元件等監(jiān)視元件，由此檢測(cè)反射鏡面的位置。
[0005]此外，專利文獻(xiàn)3中公開了如下發(fā)明:設(shè)置與反射鏡部和用于轉(zhuǎn)動(dòng)該反射鏡部的扭力桿連接的壓電傳感器，由此檢測(cè)反射鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。另外，專利文獻(xiàn)4中公開了如下發(fā)明:為了解決專利文獻(xiàn)3的問題，設(shè)置經(jīng)由狹縫位于反射鏡的外周側(cè)的壓電傳感器。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報(bào)特開2009-93120號(hào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開公報(bào)特開2009-77595號(hào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本專利公開公報(bào)特開2009-169325號(hào)
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本專利公開公報(bào)特開2011-150055號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供一種光學(xué)反射元件，能夠在不降低反射鏡的驅(qū)動(dòng)效率的情況下直接檢測(cè)反射鏡面的運(yùn)動(dòng)，并且適用對(duì)反射鏡部與支承體的連接方法不加以限制的、設(shè)計(jì)自由度高的監(jiān)視器結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的光學(xué)反射元件具有:可動(dòng)板，具有反射面；第一支承部；第一驅(qū)動(dòng)部；第一框；以及用于檢測(cè)可動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)的監(jiān)視器部。第一支承部與可動(dòng)板連接。第一驅(qū)動(dòng)部設(shè)置于第一支承部，使可動(dòng)板繞第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一框的內(nèi)側(cè)配置有可動(dòng)部和第一支承部。第一框與第一支承部連接。監(jiān)視器部從可動(dòng)板的外周部分中距第一軸最遠(yuǎn)的部分伸出。
[0014]在該結(jié)構(gòu)中，監(jiān)視器部由于可動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性力而發(fā)生變形。也就是說，光學(xué)反射元件自身具有監(jiān)視器功能，因此能夠?qū)崿F(xiàn)顯示系統(tǒng)的小型化。另外，監(jiān)視器部由于與反射面的運(yùn)動(dòng)相伴隨的慣性力而發(fā)生變形，因此能夠直接檢測(cè)反射面的運(yùn)動(dòng)。另外，在發(fā)生用于轉(zhuǎn)動(dòng)的變形的位置以外附加監(jiān)視器部，因此能夠抑制驅(qū)動(dòng)效率的降低，減少耗電。此外，監(jiān)視器部?jī)H連接于距反射鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸最遠(yuǎn)的端部，因此對(duì)反射鏡部與固定框之間的連接方法不產(chǎn)生限制，光學(xué)反射元件的設(shè)計(jì)自由度較高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式I的光學(xué)反射元件的立體圖。
[0016]圖2A是圖1所示的光學(xué)反射元件的監(jiān)視器部的立體圖。
[0017]圖2B是圖2A所示的監(jiān)視器部的剖視圖。
[0018]圖2C是表示圖2A所示的監(jiān)視器部的形狀的俯視圖。
[0019]圖2D是表示圖1所示的光學(xué)反射元件的監(jiān)視器部的其他形狀的俯視圖。
[0020]圖3A是在圖2A所示的監(jiān)視器部上附加了重物時(shí)的剖視圖。
[0021]圖3B是表示圖3A所示的監(jiān)視器部的形狀的俯視圖。
[0022]圖3C是表示圖3A所示的監(jiān)視器部的其他形狀的俯視圖。
[0023]圖3D是表示圖3A所示的監(jiān)視器部的另一其他形狀的俯視圖。
[0024]圖4是表示圖1所示的光學(xué)反射元件的反射鏡部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)監(jiān)視器部的變形情況的示意圖。
[0025]圖5A是表示圖1所示的光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0026]圖5B是接著圖5A表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0027]圖5C是接著圖5B表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0028]圖是接著圖5C表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0029]圖5E是接著圖表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0030]圖5F是接著圖5E表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0031]圖5G是接著圖5F表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0032]圖5H是接著圖5G表示光學(xué)反射元件的制作方法的示意性剖視圖。
[0033]圖6是本發(fā)明實(shí)施方式2的光學(xué)反射元件的俯視圖。
[0034]圖7是圖6所示的光學(xué)反射元件的監(jiān)視器部的立體圖。
[0035]圖8是使用圖7所示的光學(xué)反射元件的顯示系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]在說明本發(fā)明的實(shí)施方式之前說明現(xiàn)有技術(shù)的問題。首先，如專利文獻(xiàn)I那樣將受光元件設(shè)置在外部的監(jiān)視器方法會(huì)使系統(tǒng)變得大型化。另外，如專利文獻(xiàn)2那樣在隨著反射鏡面的驅(qū)動(dòng)發(fā)生扭曲變形或彎曲變形的地方設(shè)置監(jiān)視器元件，用該監(jiān)視器元件進(jìn)行檢測(cè)，在這種方法中，監(jiān)視器元件有可能妨礙變形，降低驅(qū)動(dòng)效率。另外，由于并不直接檢測(cè)反射鏡的運(yùn)動(dòng)，所以檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)有可能并不對(duì)應(yīng)于反射鏡的運(yùn)動(dòng)。
[0037]如專利文獻(xiàn)3那樣，設(shè)置與反射鏡部和用于轉(zhuǎn)動(dòng)該反射鏡部的扭力桿連接的壓電傳感器，由此檢測(cè)反射鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，在這種方法中，施加于壓電傳感器的應(yīng)力較小，信號(hào)較小。另外，如專利文獻(xiàn)4那樣，設(shè)置經(jīng)由狹縫位于反射鏡外周側(cè)的壓電傳感器，在這種結(jié)構(gòu)中，由于將壓電傳感器設(shè)置在反射鏡外周，所以元件大小較大。而且，在專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4的結(jié)構(gòu)中，壓電傳感器與支承部連結(jié)，該支承部連接反射鏡與支承體。因此，連接反射鏡與支承體的部分的設(shè)計(jì)自由度較小。
[0038](實(shí)施方式I)
[0039]以下，參考【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明實(shí)施方式I的光學(xué)反射元件。圖1是本實(shí)施方式的光學(xué)反射元件I的立體圖。
[0040]光學(xué)反射元件I具有:可動(dòng)板105、作為第一支承部的支承部104、作為第一驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)部106、固定框101、以及用于檢測(cè)可動(dòng)板105的轉(zhuǎn)動(dòng)的監(jiān)視器部108。配置在固定框101內(nèi)側(cè)的可動(dòng)板105具有設(shè)置在反射面121上的反射鏡部102。支承部104也配置在固定框101內(nèi)側(cè)，與可動(dòng)板105連接。第一驅(qū)動(dòng)部106設(shè)置在支承部104上，使可動(dòng)板105繞著作為第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)。作為第一框的固定框101與支承部104連接。也就是說，固定框101與可動(dòng)板105以可動(dòng)板105能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由一對(duì)支承部104連結(jié)。通過設(shè)置在光學(xué)反射元件I內(nèi)的驅(qū)動(dòng)部106，可動(dòng)板105能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0041]監(jiān)視器部108從可動(dòng)板105的外周部分中距轉(zhuǎn)動(dòng)軸103最遠(yuǎn)的部分伸出。具體而言，監(jiān)視器部108在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)軸103的端部形成。監(jiān)視器部108隨著可動(dòng)板105繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變形，通過檢測(cè)其變形情況，能夠檢測(cè)可動(dòng)板105 (反射鏡部102)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
[0042]各支承部104具有蜿蜒形狀，由折疊連接的振動(dòng)梁151?153構(gòu)成。振動(dòng)梁151?153由娃構(gòu)成。
[0043]驅(qū)動(dòng)部106由驅(qū)動(dòng)體161和驅(qū)動(dòng)體163構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)體161在振動(dòng)梁151上形成，驅(qū)動(dòng)體163在振動(dòng)梁153上形成。驅(qū)動(dòng)體161、163由壓電體、以及形成于壓電體上下的上部電極和下部電極(均未圖示)構(gòu)成。
[0044]驅(qū)動(dòng)體161、163的上部電極、下部電極分別通過配線電極171連結(jié)，分別連接到驅(qū)動(dòng)電極焊盤172、下部電極焊盤173。配線電極171中，根據(jù)需要，通過絕緣層使上部電極與下部電極絕緣。使用驅(qū)動(dòng)電極焊盤172和下部電極焊盤173對(duì)壓電體施加電壓，從而使振動(dòng)梁151、153產(chǎn)生彎曲變形，通過彎曲變形使可動(dòng)板105繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0045]使對(duì)驅(qū)動(dòng)部106施加的電壓的頻率與可動(dòng)板105繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)的固有振動(dòng)模式的頻率一致，由此能夠進(jìn)行共振驅(qū)動(dòng)，僅施加較小的電壓，可動(dòng)板105就能夠以較大的轉(zhuǎn)動(dòng)角轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0046]接著，參考圖2A?圖2D對(duì)監(jiān)視器部108進(jìn)行說明。圖2A是監(jiān)視器部108的立體圖，圖2B是2B-2B線的剖視圖。圖2C、圖2D是表示監(jiān)視器部108的形狀的俯視圖。
[0047]可動(dòng)板105、支承部104例如由厚度為100 μ m的硅構(gòu)成。監(jiān)視器部108由下部電極183、上部電極185、以及介于下部電極183與上部電極185之間的壓電體184構(gòu)成。也就是說，它們形成層積結(jié)構(gòu)。下部電極183例如由厚度為370nm的鉬構(gòu)成。壓電體184例如由厚度為3 μ m的鋯鈦酸鉛(PZT)構(gòu)成。上部電極185例如由厚度為300nm的金構(gòu)成。
[0048]可動(dòng)板105繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸103轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，監(jiān)視器部108受到慣性力的作用。監(jiān)視器部108與可動(dòng)板105等相比具有非常薄的結(jié)構(gòu)，因此受到慣性力后容易變形，產(chǎn)生應(yīng)變。壓電體184由于該應(yīng)變而發(fā)生變形，從而產(chǎn)生電信號(hào)。產(chǎn)生的電信號(hào)能夠通過與監(jiān)視器配線181連接的監(jiān)視器電極焊盤182取出，由此能夠檢測(cè)反射鏡部102(可動(dòng)板105)的運(yùn)動(dòng)。
[0049]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與驅(qū)動(dòng)體161、163和反射鏡部102的總質(zhì)量相比，監(jiān)視器部108的質(zhì)量非常之小，因此能夠在對(duì)共振頻率等用于轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡部102的特性幾乎不產(chǎn)生影響的情況下，檢測(cè)反射鏡部102的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。另外，慣性力是按照物體的加速度，即反射鏡部102的運(yùn)動(dòng)施加的力，因此能夠檢測(cè)反射鏡部102的運(yùn)動(dòng)本身。
[0050]另外，監(jiān)視器部108能夠配置在可動(dòng)板105上，而不是配置在振動(dòng)梁151?153、驅(qū)動(dòng)體161、163等用于轉(zhuǎn)動(dòng)可動(dòng)板105的結(jié)構(gòu)部上。因此，能夠在不降低驅(qū)動(dòng)效率的情況下配置監(jiān)視器部108。由于不會(huì)降低驅(qū)動(dòng)效率，所以僅施加較小的電壓，可動(dòng)板105就能以期望的轉(zhuǎn)動(dòng)角轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)果是，能夠減少光學(xué)反射元件I的耗電。
[0051]此外，如圖2C所示，監(jiān)視器部108簡(jiǎn)單地將長(zhǎng)方形層積薄膜的監(jiān)視器元件設(shè)置在反射鏡部102的前端即可。除此之外，如圖2D所示，監(jiān)視器部108還可以形成為沿著從可動(dòng)板105突出的方向?qū)挾茸冋奶菪位蛉切?。在此情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視器部108的小型化，同時(shí)將對(duì)監(jiān)視器部108的底部施加的應(yīng)力高效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。
[0052]另外，如圖3A所示，在形成監(jiān)視器部108的層積薄膜的監(jiān)視器元件的前端，可以設(shè)置由硅形成的重物186。圖3A是表示設(shè)置了重物186時(shí)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。利用該結(jié)構(gòu)可施加較大的慣性力，由此能夠得到較大的監(jiān)視器信號(hào)。
[0053]圖3B?圖3D是表示設(shè)置了重物186時(shí)的監(jiān)視器部108的形狀的俯視圖。圖3B的結(jié)構(gòu)是在圖2C所示的監(jiān)視器部108的前端附加了重物186的結(jié)構(gòu)，圖3C的結(jié)構(gòu)是在圖2D所示的監(jiān)視器部108的前端附加了重物186的結(jié)構(gòu)。另外，圖3D的結(jié)構(gòu)是沿著圖2D所示的監(jiān)視器部108的前端和斜邊附加了重物186的結(jié)構(gòu)。這樣，重物186越大則慣性力越大，監(jiān)視器信號(hào)也越大，因而是優(yōu)選的。
[0054]為了以更高的精度檢測(cè)包括反射鏡部102的可動(dòng)板105的運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)需要，在以轉(zhuǎn)動(dòng)軸103為中心的對(duì)稱位置處配置多個(gè)監(jiān)視器部108。圖4中示出可動(dòng)板105轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)監(jiān)視器部108的變形情況。在相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸103對(duì)稱的位置處配置的多個(gè)監(jiān)視器部108對(duì)于可動(dòng)板105的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)稱地發(fā)生變形。因此，通過反轉(zhuǎn)監(jiān)視器部108的信號(hào)相位并進(jìn)行相加，能夠減少噪聲等。其結(jié)果是，能夠以更高的精度檢測(cè)反射鏡部102的驅(qū)動(dòng)情況。
[0055]可動(dòng)板105的偏轉(zhuǎn)角越大，則監(jiān)視器部108檢測(cè)出的慣性力越大。因此，通過使用監(jiān)視器部108能夠檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行反饋控制等，還能夠進(jìn)行反射鏡部102的偏轉(zhuǎn)角的控制。
[0056]接著，參考圖5A?圖5H，說明具有由下部電極、壓電體和上部電極構(gòu)成的壓電致動(dòng)器的光學(xué)反射元件I的制作方法。圖5H示意性地表示圖1中5H-5H線的剖視圖。
[0057]如圖5A所示,作為基板,使用由活性層301和BOX層(Buried Oxide Layer,埋入氧化層)302構(gòu)成的SOI (Silicon On Insulator,絕緣體上外延娃)基板。活性層301的厚度是振動(dòng)梁的厚度，因此準(zhǔn)備的基板具有與目的驅(qū)動(dòng)部的厚度相應(yīng)的活性層301的厚度。本實(shí)施方式中，例如準(zhǔn)備具有厚度為100 μ m的活性層301的SOI基板。
[0058]接著，在SOI基板的活性層301上形成氧化硅膜作為絕緣膜(未圖示)，使用濺鍍法或蒸鍍法等薄膜處理工藝，如圖5B所示在該氧化硅膜上層積下部電極303。隨后，通過濺鍍法等在下部電極303的上方形成壓電體304的層。此時(shí)，在壓電體304與下部電極303之間，優(yōu)選用包含鉛和鈦的氧化物電介質(zhì)形成取向控制層(未圖示)，用添加了鑭鎂的鈦(PLMT)形成取向控制層更為優(yōu)選。由此，壓電體304的結(jié)晶取向性提高，能夠形成壓電特性優(yōu)良的壓電致動(dòng)器。
[0059]接著，如圖5C所示，使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)壓電體304進(jìn)行圖案成形。進(jìn)一步，如圖所示，使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)下部電極303進(jìn)行圖案成形。作為下部電極303和壓電體304使用的蝕刻方法，能夠使用干蝕刻法和濕蝕刻法中的任一種方法，或者組合了這二者的方法等。作為一例，干蝕刻法能夠使用碳氟化合物族的蝕刻氣體、或者SF6氣體等?；蛘?，可以使用氫氟酸、硝酸、醋酸和過氧化氫的混合溶液對(duì)壓電體304進(jìn)行濕蝕刻和圖案成形，隨后,進(jìn)一步通過干蝕刻對(duì)下部電極303進(jìn)行蝕刻和圖案成形。
[0060]接著，如圖5E所示，在形成圖1所示的配線電極171的地方形成絕緣層305?？梢酝ㄟ^光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)使用CVD或?yàn)R鍍技術(shù)形成的絕緣膜進(jìn)行圖案成形，從而形成絕緣層305，也可以使用永久性抗蝕膜等通過光刻技術(shù)進(jìn)行圖案成形，以形成絕緣層305。
[0061]接著，如圖5F所示，形成作為上部電極或其配線的鈦/金膜306。在鈦/金膜306中，金膜下層的鈦膜為了提高與PZT薄膜等壓電體304的粘著力而形成，除了鈦以外，還能夠使用鉻等金屬。由此能夠提高壓電體304與上部電極的粘著性。另外，鈦膜與金膜之間形成堅(jiān)固的擴(kuò)散層。因此，能夠形成粘著強(qiáng)度較高的壓電致動(dòng)器。
[0062]在加工包含上部電極的鈦/金膜306時(shí)，同樣也使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)進(jìn)行圖案成形。此時(shí)，作為鈦/金膜306的蝕刻液，能夠使用對(duì)碘/碘化鉀混合溶液與氫氧化銨、過氧化氫混合溶液進(jìn)行了混合后的液體。
[0063]此外，下部電極303例如是厚度為370nm的鉬。例如，壓電體304的厚度為3 μ m，構(gòu)成上部電極的鈦/金膜306的鈦部分的厚度為10nm，金部分的厚度為300nm。
[0064]另外，根據(jù)需要，在反射鏡部102上作為光學(xué)反射膜形成光的反射特性優(yōu)良的銀或鋁的金屬薄膜，使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)進(jìn)行圖案成形。也可以使用金屬掩膜等僅在必要的部分對(duì)金屬薄膜進(jìn)行成膜。
[0065]接著，如圖5G所示，利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)從背面蝕刻SOI基板基部的BOX層302，留下作為固定框101的部分。在蝕刻BOX層302時(shí)，雖然也能夠使用濕蝕刻等，但在為了實(shí)現(xiàn)更為細(xì)微的結(jié)構(gòu)而希望進(jìn)行垂直加工的情況下，可以交替切換SF6氣體與抑制蝕刻的C4F8氣體進(jìn)行蝕刻。
[0066]最后，如圖5H所示，再次利用光刻技術(shù)從背面進(jìn)行圖案成形，利用蝕刻技術(shù)加工SOI基板的活性層301，留下作為支承部104的振動(dòng)梁151?153和可動(dòng)板105。通過除去作為監(jiān)視器部108的部分的活性層301，監(jiān)視器部108成為由壓電體304和上部電極、下部電極303構(gòu)成的薄膜結(jié)構(gòu)。也可以根據(jù)需要留下相當(dāng)于重物186的部分的活性層301。在這種情況下的光刻工藝中，通過使用噴涂等技術(shù)，在第一次背面加工中形成了階差的基板上，也能夠均勻地形成抗蝕膜并進(jìn)行圖案成形。
[0067]使用以上過程，能夠制作圖1所示的光學(xué)反射元件I。
[0068]此外，本實(shí)施方式中，支承部104形成為蜿蜒結(jié)構(gòu)，但也可以采用扭梁結(jié)構(gòu)。另外，為了檢測(cè)變形程度，監(jiān)視器部108使用了壓電體304，但也可以使用根據(jù)變形量改變電信號(hào)的元件，例如應(yīng)變電阻元件等。監(jiān)視器部108能夠不依賴于支承部104的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)體161、163的構(gòu)成地檢測(cè)可動(dòng)板105的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，并不檢測(cè)支承部104和驅(qū)動(dòng)體161、163的變形程度。因此，能夠在不降低驅(qū)動(dòng)效率的情況下檢測(cè)可動(dòng)板105 (反射鏡部102)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。其結(jié)果是，光學(xué)反射元件I的耗電減少。
[0069](實(shí)施方式2)
[0070]以下，參考圖6說明本發(fā)明實(shí)施方式2的光學(xué)反射元件。圖6是本實(shí)施方式的光學(xué)反射元件501的俯視圖。
[0071]光學(xué)反射元件501具有:作為第一框的固定框502、配置在固定框502內(nèi)側(cè)的作為第二框的可動(dòng)框503、以及配置在可動(dòng)框503內(nèi)側(cè)的反射鏡部504。反射鏡部504與可動(dòng)框503以反射鏡部504能夠繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸510轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，由一對(duì)第二支承部506保持。另一方面，固定框502與可動(dòng)框503以可動(dòng)框503能夠繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，由一對(duì)第一支承部505保持。
[0072]第一支承部505具有蜿蜒結(jié)構(gòu)，折疊連接4根振動(dòng)梁5051?5054而構(gòu)成。振動(dòng)梁5051?5054由硅構(gòu)成，振動(dòng)梁5051?5054上分別形成第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074。構(gòu)成第一驅(qū)動(dòng)部的第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074分別具有層積了壓電體和上部電極、下部電極(均未圖示)的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)壓電體施加電壓，振動(dòng)梁5051?5054發(fā)生彎曲變形。通過該彎曲變形，能夠使可動(dòng)框503繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0073]此外，通過反轉(zhuǎn)第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074中相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)體的電壓相位，能夠增大可動(dòng)框503的轉(zhuǎn)動(dòng)角。也就是說，可以使第一驅(qū)動(dòng)體5071和第一驅(qū)動(dòng)體5073為同相位，使第一驅(qū)動(dòng)體5072和第一驅(qū)動(dòng)體5074為同相位,對(duì)各第一驅(qū)動(dòng)體施加使第一驅(qū)動(dòng)體5071、5073的相位與第一驅(qū)動(dòng)體5072、5074的相位相差180度的電信號(hào)。
[0074]第二支承部506也具有蜿蜒結(jié)構(gòu)，折疊連接3根振動(dòng)梁5061?5063而構(gòu)成。振動(dòng)梁5061?5063由硅構(gòu)成。振動(dòng)梁5061?5063上分別形成第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083。構(gòu)成第二驅(qū)動(dòng)部的第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083也具有層積了壓電體和上部電極、下部電極(均未圖示)的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)壓電體施加電壓，振動(dòng)梁5061?5063發(fā)生彎曲變形。通過該彎曲變形，能夠使反射鏡部504繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸510轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0075]也就是說，本實(shí)施方式中，反射鏡部504、第二支承部506、第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083、以及作為第二框的可動(dòng)框503形成實(shí)施方式I中的可動(dòng)板105。第二支承部506與反射鏡部504連接。第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083設(shè)置在第二支承部506上，使反射鏡部504繞著與第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509大致垂直的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸510轉(zhuǎn)動(dòng)。在可動(dòng)框503的內(nèi)側(cè)配置反射鏡部504和第二支承部506，內(nèi)側(cè)與第二支承部506連接，外側(cè)與第一支承部505連接。
[0076]此時(shí)，通過反轉(zhuǎn)相鄰梁的電壓相位，能夠增大反射鏡部504的轉(zhuǎn)動(dòng)角。也就是說，可以使第二驅(qū)動(dòng)體5081與第二驅(qū)動(dòng)體5083為同相位，對(duì)第二驅(qū)動(dòng)體5082施加相位與第二驅(qū)動(dòng)體5081、5083相差180度的電信號(hào)。
[0077]另外，在用于影像投影的光學(xué)反射元件501中，要求以1kHz以上的較高的驅(qū)動(dòng)頻率繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸510轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡部504。因此，一般利用共振。在此情況下，僅形成第二驅(qū)動(dòng)體5081、5083，不設(shè)置第二驅(qū)動(dòng)體5082。并且，對(duì)第二驅(qū)動(dòng)體5081、5083施加與反射鏡部504繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸510轉(zhuǎn)動(dòng)的固有振動(dòng)模式的頻率相同頻率的電信號(hào)。利用該結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行共振驅(qū)動(dòng)，能夠大幅轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡部504。
[0078]監(jiān)視器部511配置在可動(dòng)框503的、遠(yuǎn)離第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509的端部。圖7是放大了設(shè)置有監(jiān)視器部511的部分的立體圖?？蓜?dòng)框503由厚度為300 μ m的硅基板構(gòu)成，配置為包圍反射鏡部504。監(jiān)視器部511與實(shí)施方式I的監(jiān)視器部108同樣，由下部電極、壓電體和上部電極的層積結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0079]監(jiān)視器部511受到可動(dòng)框503繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到的慣性力而發(fā)生變形，監(jiān)視器部511中產(chǎn)生應(yīng)變。形成于監(jiān)視器部511的壓電體產(chǎn)生應(yīng)變，從而產(chǎn)生電信號(hào)。產(chǎn)生的電信號(hào)能夠通過配線部512取出。配線部512中，通過形成絕緣層，防止上部電極與下部電極之間的短路。慣性力是按照物體的加速度，即可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)施加的力，因此能夠取出與可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的電信號(hào)。以上結(jié)構(gòu)、構(gòu)成與實(shí)施方式I相同。
[0080]在可動(dòng)框503轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，監(jiān)視器部511由于慣性力而發(fā)生變形。因此，監(jiān)視器部511最好配置在盡量遠(yuǎn)離第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509的位置處。另外，通過在以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心的對(duì)稱位置處配置一對(duì)監(jiān)視器部511，監(jiān)視器部511產(chǎn)生對(duì)稱的變形。通過反轉(zhuǎn)一對(duì)監(jiān)視器部511的信號(hào)相位并進(jìn)行相加，能夠減少噪聲等，能夠以更高的精度檢測(cè)可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)。
[0081]在將能繞兩軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)反射元件501用于顯示等用途的情況下，低速驅(qū)動(dòng)的繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509的驅(qū)動(dòng)使用15?60Hz左右的低頻率，為了以鋸齒波狀的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，往往進(jìn)行非共振的驅(qū)動(dòng)。為了檢測(cè)可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)，也可以在產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)動(dòng)可動(dòng)框503的變形的第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074等部位處設(shè)置監(jiān)視器部。若采用共振驅(qū)動(dòng)，則通過在產(chǎn)生變形的部分部位處設(shè)置監(jiān)視器部，能夠檢測(cè)可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)。
[0082]但是，在以非共振方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，必須在產(chǎn)生變形的全部部位處設(shè)置監(jiān)視器部。因此，在第一支承部505采用了蜿蜒結(jié)構(gòu)的情況下，需要在全部振動(dòng)梁5051?5054中設(shè)置監(jiān)視器部。但是，監(jiān)視器部的面積增加后，第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074的面積減少，因此驅(qū)動(dòng)效率降低。
[0083]對(duì)此，監(jiān)視器部511設(shè)置為從構(gòu)成可動(dòng)板的可動(dòng)框503的外周部分中距第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸509最遠(yuǎn)的部分伸出。因此，即使在以非共振方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，也能夠不減少驅(qū)動(dòng)部的面積，直接檢測(cè)可動(dòng)框503的運(yùn)動(dòng)，不會(huì)降低驅(qū)動(dòng)效率。
[0084]此外，本實(shí)施方式中，第一支承部505和第二支承部506具有蜿蜒結(jié)構(gòu)，但也可以采用扭梁結(jié)構(gòu)。監(jiān)視器部511能夠不依賴于第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074、第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)可動(dòng)框503的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。另外，并不檢測(cè)第一驅(qū)動(dòng)體5071?5074、第二驅(qū)動(dòng)體5081?5083、第一支承部505、第二支承部506的變形程度。因此，監(jiān)視器部511能夠在不降低驅(qū)動(dòng)效率的情況下檢測(cè)可動(dòng)框503的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，有利于光學(xué)反射元件501的耗電減少。
[0085]圖8中示出使用了光學(xué)反射元件501的激光掃描顯示系統(tǒng)。從光源72射出的光由光學(xué)反射元件501的反射鏡部504反射并投影到屏幕73。通過繞垂直的兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡部504，能夠在屏幕73上掃描激光。以得到期望影像74的方式，對(duì)應(yīng)于反射鏡部504的位置(即屏幕73上的激光位置)調(diào)制光源72的輸出，從而能夠描繪出影像74。此時(shí)，為了檢測(cè)反射鏡部504的位置，能夠使用由監(jiān)視器部511檢測(cè)到的電信號(hào)。
[0086]此外,若可動(dòng)板105、反射鏡部504上不設(shè)置反射面,貝U實(shí)施方式1、2中說明的結(jié)構(gòu)也可以用作致動(dòng)器。
[0087]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0088]本發(fā)明的光學(xué)反射元件具有在不降低驅(qū)動(dòng)效率的情況下檢測(cè)反射鏡部的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)視器功能。因此，能夠用較低的耗電驅(qū)動(dòng)反射鏡，并進(jìn)行高精度的控制。因此，能夠用于平視顯示器或頭盔顯示器、激光打印機(jī)等圖像投影裝置、光掃描裝置。
[0089]符號(hào)說明
[0090]1,501光學(xué)反射元件
[0091]73 屏幕
[0092]74 影像
[0093]101,502 固定框
[0094]102、504 反射鏡部
[0095]103 轉(zhuǎn)動(dòng)軸
[0096]104支承部
[0097]105可動(dòng)板
[0098]106驅(qū)動(dòng)部
[0099]108、511 監(jiān)視器部
[0100]151、152、153、5051、5052、5053、5054、5061、5062、5063 振動(dòng)梁
[0101]161、163 驅(qū)動(dòng)體
[0102]171配線電極
[0103]172驅(qū)動(dòng)電極焊盤
[0104]173下部電極焊盤
[0105]181監(jiān)視器配線
[0106]182監(jiān)視器電極焊盤
[0107]183,303 下部電極
[0108]184、304 壓電體
[0109]185上部電極
[0110]186 重物
[0111]301活性層
[0112]302 BOX 層
[0113]305絕緣層
[0114]306 鈦 / 金膜
[0115]503可動(dòng)框
[0116]505第一支承部
[0117]506第二支承部
[0118]509第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸
[0119]510第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸
[0120]5071、5072、5073、5074 第一驅(qū)動(dòng)體
[0121]5081,5082,5083 第二驅(qū)動(dòng)體
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)反射兀件，具備: 可動(dòng)板，具有反射面； 第一支承部，與所述可動(dòng)板連接； 第一驅(qū)動(dòng)部，設(shè)置于所述第一支承部，使所述可動(dòng)板繞第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一框，與所述第一支承部連接，內(nèi)側(cè)配置有所述可動(dòng)部和所述第一支承部；以及監(jiān)視器部，從所述可動(dòng)板的外周部分中距所述第一軸最遠(yuǎn)的部分伸出，用于檢測(cè)所述可動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)反射元件，其中， 所述可動(dòng)板具有: 反射鏡部; 第二支承部，與所述反射鏡部連接； 第二驅(qū)動(dòng)部，設(shè)置于所述第二支承部，使所述反射鏡部繞與所述第一軸大致垂直的第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 第二框，內(nèi)側(cè)配置有所述反射鏡部和所述第二支承部，并且在所述內(nèi)側(cè)與所述第二支承部連接，在外側(cè)與所述第一支承部連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)反射元件，其中， 所述第一支承部、第二支承部具有蜿蜒形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)反射元件，其中， 所述第一支承部具有蜿蜒形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)反射元件，其中， 所述監(jiān)視器部具有下部電極、上部電極、以及介于所述下部電極與所述上部電極之間的壓電體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)反射元件，其中， 所述監(jiān)視器部是應(yīng)變電阻元件。
7.一種致動(dòng)器，具備: 可動(dòng)板； 第一支承部，與所述可動(dòng)板連接； 第一驅(qū)動(dòng)部，設(shè)置于所述第一支承部，使所述可動(dòng)板繞第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一框，與所述第一支承部連接；以及 監(jiān)視器部，從所述可動(dòng)板的外周部分中距所述第一軸最遠(yuǎn)的部分伸出，用于檢測(cè)所述可動(dòng)板的轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中， 所述監(jiān)視器部具有下部電極、上部電極、以及介于所述下部電極與所述上部電極之間的壓電體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中， 所述監(jiān)視器部是應(yīng)變電阻元件。
【文檔編號(hào)】G02B26/10GK104169778SQ201380013690
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月15日
【發(fā)明者】中園晉輔, 黑塚章, 山本雄大, 小牧一樹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社