反射镜驱动装置及其驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种反射镜驱动装置及其驱动方法，能够提高位移效率，且在设置有传感器部的情况下，也能够获得足够大的位移角。夹着用于支撑反射镜部(2)的反射镜支撑部(4)而在两侧配置第一促动器部(11)及第二促动器部(22)。第一促动器部(11)的上部电极包括第一电极部(111)和第二电极部(112)，第二促动器部的上部电极包括第三电极部(221)和第四电极部(222)。各电极部的配置与共振模式振动中的压电体内的主应力的应力分布相对应，与第一电极部(111)及第三电极部(221)的位置相对应的压电体部分和与第二电极部(112)及第四电极部(222)的位置相对应的压电体部分产生相互逆向的应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反射镜驱动装置及其驱动方法，尤其涉及适合于光扫描中所使用的光偏转器的微镜设备的结构及其驱动方法。
技术介绍
利用硅(Si)的微细加工技术来制成的微型扫描仪(以下，称为“微机电系统(MEMS，Micro Electro Mechanical System)扫描仪”)以小型且低电力消耗为特征，并期待包括激光投影机在内的如光学干涉断层仪这样的光诊断用扫描仪等广泛的应用。微机电系统扫描仪的驱动方式各种各样，但其中，利用压电体的变形的压电驱动方式与其他方式相比，转矩密度高，并有希望实现小型化、且获得高扫描角。尤其，在像激光显示器一样需要高的位移角的用途中，主要利用共振驱动，而此时，压电驱动方式的高转矩成为大的优点。就现有的压电微机电系统扫描仪而言，例如，如专利文献1中所述，主要采用如下方式：将具有连接两个悬臂的结构的促动器的连接部(结合部)与扭杆相连接，并使各个悬臂以逆相位驱动，由此使扭杆倾斜地位移(参照专利文献1、非专利文献1及2)。专利文献1：日本特开2009-2978号公报非专利文献1：Tani et al.,Optical MEMS and Their Applications Co nference,2006.IEEE/LEOS International Conference on,2006,25-26非专利文献2：Matsuo et al.,Japanese Journal of Applied Physics,Th e Japan Society of Applied Physics,2010,49,04DL19但是，就这种结构的压电微机电系统扫描仪而言，无法将压电转矩有效地转换为倾斜位移，因而为了获得足够的位移角，需要40V(伏特)左右的高电压。并且，在利用共振驱动来工作的情况下，为了维持共振模式的振动，需要用于对驱动位移进行监控的传感器(应力检测部)，但为此需要将促动器内的一个悬臂用作传感器，存在驱动力大大降低至一半左右的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于此而提出的，其目的在于，提供一种反射镜驱动装置及其驱动方法，与现有的结构相比，能够提高位移效率，且即使设置有传感器部的情况下，也能够获得足够大的位移角。为了达成上述目的，提供以下的专利技术方案。(第一方案)：第一方案的反射镜驱动装置具有：反射镜部，具有用于反射光的反射面；反射镜支撑部，与反射镜部相连接，将反射镜部支撑为能够绕旋转轴转动；压电促动器部，与反射镜支撑部相连接，产生使反射镜部绕旋转轴转动的驱动力；以及固定部，支撑压电促动器部，在反射镜驱动装置中，压电促动器部具有通过施加驱动电压而产生的逆压电效应来变形的第一促动器部及第二促动器部，在夹着反射镜支撑部的两侧中的一侧配置第一促动器部，在另一侧配置第二促动器部，第一促动器部的与反射镜支撑部相反的一侧的第一基端部及第二促动器部的与反射镜支撑部相反的一侧的第二基端部分别固定于固定部，通过使第一促动器部和第二促动器部相互逆向挠曲，来使反射镜支撑部倾斜驱动，第一促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第一电极部和第二电极部，第二促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第三电极部和第四电极部，第一电极部、第二电极部、第三电极部及第四电极部的配置方式对应于伴随着绕旋转轴转动而引起的反射镜部的倾斜位移而进行的共振模式振动中与压电体的膜厚方向正交的面内方向的主应力的应力分布，与第一电极部及第三电极部的位置相对应的压电体部分和与第二电极部及第四电极部的位置相对应的压电体部分是在共振模式振动中产生相互逆向的应力的结构。上述方案的反射镜驱动装置与压电促动器部驱动时的压电体内的应力的方向相对应地分割配置电极部，因而能够与现有结构相比高效地进行驱动，且不局限于基于共振模式的驱动，即使在进行包括直流(DC)的非共振驱动的情况下，也能够获得高的位移角即反射镜倾斜角。(第二方案)：根据第一方案所述的反射镜驱动装置，第一促动器部能够与第二促动器部相连接，在第一促动器部和第二促动器部的连接部上能够连接反射镜支撑部。(第三方案)：根据第一方案或第二方案所述的反射镜驱动装置，第一促动器部及第二促动器部具有依次层叠有振动板、下部电极、压电体、上部电极的层叠结构，第一促动器部及第二促动器部为压电单晶片促动器。压电促动器部不局限于单晶片结构，也可以为双晶片结构，但单晶片结构为最简单的结构。就压电驱动方式而言，能够仅通过向电极之间施加电压来进行驱动，因而不仅结构简单，且有利于小型化。(第四方案)：根据第一方案至第三方案中任一项所述的反射镜驱动装置，作为反射镜支撑部，具有从旋转轴的轴向的两侧支撑反射镜部的第一反射镜支撑部和第二反射镜支撑部。(第五方案)：根据第一方案至第四方案中任一项所述的反射镜驱动装置，第一促动器部和第二促动器部具有将固定于固定部的第一基端部和第二基端部作为各自的固定端的悬臂结构。(第六方案)：根据第一方案至第四方案中任一项所述的反射镜驱动装置，第一促动器部和第二促动器部为配置有夹着反射镜部而被分在两侧的两个臂部的音叉型的促动器部。(第七方案)：根据第一方案至第六方案中任一项所述的反射镜驱动装置，具有驱动电路，该驱动电路向构成第一电极部及第三电极部中的至少一个电极部的电极供给驱动用的电压，并向构成第二电极部及第四电极部中的至少一个电极部的电极施加驱动用的电压，向第一电极部及第三电极部中的至少一个电极部施加的驱动电压和向第二电极部及第四电极部中的至少一个电极部施加的驱动电压的相位差在的范围内。(第八方案)：根据第一方案至第七方案中任一项所述的反射镜驱动装置，具有检测电路，将构成第一电极部、第二电极部、第三电极部及第四电极部的多个电极中的一部分电极设定于漂移电位，检测从漂移电位的电极伴随压电体的变形而通过压电效应产生的电压。(第九方案)：根据第一方案至第八方案中任一项所述的反射镜驱动装置，具有驱动电路，该驱动电路向压电促动器部供给驱动电压，供给在反射镜部以旋转轴为中心进行旋转运动的共振模式的共振频率fx的附近使反射镜部共振驱动的驱动电压。根据这种方案，能够利用旋转共振来使反射镜部以较大的旋转角振动。(第十方案)：根据第一方案至第九方案中任一项所述的反射镜驱动装置，在压电促动器部中所使用的压电体是厚度为1～10μm的薄膜，是在成为振动板的基板上直接成膜的薄膜。根据这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射镜驱动装置，其具有：反射镜部，具有用于反射光的反射面；反射镜支撑部，与上述反射镜部相连接，将上述反射镜部支撑为能够绕旋转轴转动；压电促动器部，与上述反射镜支撑部相连接，产生使上述反射镜部绕上述旋转轴转动的驱动力；以及固定部，支撑上述压电促动器部，在上述反射镜驱动装置中，上述压电促动器部具有通过施加驱动电压而产生的逆压电效应来变形的第一促动器部及第二促动器部，在夹着上述反射镜支撑部的两侧中的一侧配置上述第一促动器部，在另一侧配置上述第二促动器部，上述第一促动器部的与上述反射镜支撑部相反的一侧的第一基端部及上述第二促动器部的与上述反射镜支撑部相反的一侧的第二基端部分别固定于上述固定部，通过使上述第一促动器部和上述第二促动器部相互逆向挠曲，来倾斜驱动上述反射镜支撑部，上述第一促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第一电极部和第二电极部，上述第二促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第三电极部和第四电极部，上述第一电极部、第二电极部、第三电极部及第四电极部的配置方式对应于共振模式振动中与上述压电体的膜厚方向正交的面内方向的主应力的应力分布，上述共振模式振动中伴有绕上述旋转轴转动而引起的上述反射镜部的倾斜位移，与上述第一电极部及第三电极部的位置相对应的压电体部分和与上述第二电极部及第四电极部的位置相对应的压电体部分是在上述共振模式振动中产生相互逆向的应力的结构。...

【技术特征摘要】
2013.07.17 JP 2013-1485691.一种反射镜驱动装置，其具有：
反射镜部，具有用于反射光的反射面；
反射镜支撑部，与上述反射镜部相连接，将上述反射镜部支撑为能够
绕旋转轴转动；
压电促动器部，与上述反射镜支撑部相连接，产生使上述反射镜部绕
上述旋转轴转动的驱动力；以及
固定部，支撑上述压电促动器部，
在上述反射镜驱动装置中，
上述压电促动器部具有通过施加驱动电压而产生的逆压电效应来变形
的第一促动器部及第二促动器部，
在夹着上述反射镜支撑部的两侧中的一侧配置上述第一促动器部，在
另一侧配置上述第二促动器部，
上述第一促动器部的与上述反射镜支撑部相反的一侧的第一基端部及
上述第二促动器部的与上述反射镜支撑部相反的一侧的第二基端部分别固
定于上述固定部，
通过使上述第一促动器部和上述第二促动器部相互逆向挠曲，来倾斜
驱动上述反射镜支撑部，
上述第一促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第一
电极部和第二电极部，
上述第二促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极构成的第三
电极部和第四电极部，
上述第一电极部、第二电极部、第三电极部及第四电极部的配置方式
对应于共振模式振动中与上述压电体的膜厚方向正交的面内方向的主应力
的应力分布，上述共振模式振动中伴有绕上述旋转轴转动而引起的上述反
射镜部的倾斜位移，
与上述第一电极部及第三电极部的位置相对应的压电体部分和与上述
第二电极部及第四电极部的位置相对应的压电体部分是在上述共振模式振
动中产生相互逆向的应力的结构。
2.根据权利要求1所述的反射镜驱动装置，其中，
上述第一促动器部与上述第二促动器部相连接，
在上述第一促动器部和上述第二促动器部的连接部上连接有上述反射
镜支撑部。
3.根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中，
上述第一促动器部及第二促动器部具有依次层叠有振动板、下部电极、
压电体、上部电极的层叠结构，上述第一促动器部及第二促动器部为压电
单晶片促动器。
4.根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中，
作为上述反射镜支撑部，具有从上述旋转轴的轴向的两侧支撑上述反
射镜部的第一反射镜支撑部和第二反射镜支撑部。
5.根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中，
上述第一促动器部和上述第二促动器部具有将固定于上述固定部的上
述第一基端部和上述第二基端部作为各自的固定端的悬臂结构。
6.根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中，
上述第一促动器部和上述第二促动器部为配置有夹着上述反射镜部而
被分在两侧的两个臂部的音叉型的促动器部。
7.根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中，
具有驱动电路，该驱动电路向构成上述第一电极部及上述第三电极部
中的至少一个电极部的电极供给驱动用的电压，并向构成上述第二电极部
及上述第四电极部中的至少一个电极部的电极施加驱动用的电压，
向上述第一电极部及上述第三电极部中的至少一个电极部施加的驱动
电压和向上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：直野崇幸，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP