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JP4873560B2 - Optical scanning device - Google Patents

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JP4873560B2
JP4873560B2 JP2007029209A JP2007029209A JP4873560B2 JP 4873560 B2 JP4873560 B2 JP 4873560B2 JP 2007029209 A JP2007029209 A JP 2007029209A JP 2007029209 A JP2007029209 A JP 2007029209A JP 4873560 B2 JP4873560 B2 JP 4873560B2
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栄二 望月
光美 藤井
哲郎 齋藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Description

本発明は、ミラー部材を往復振動させることにより光源からの光ビームを偏向させる光走査装置に係り、特に、一対の捻り梁により支持されたミラー部材を、その捻り梁を捻り回転軸として往復振動させる光走査装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device that deflects a light beam from a light source by reciprocally vibrating a mirror member, and in particular, reciprocally vibrates a mirror member supported by a pair of torsion beams using the torsion beams as a rotation axis. The present invention relates to an optical scanning device.

一対の捻り梁により支持されたミラー部材を、その捻り梁を捻り回転軸として往復振動させる光走査装置は、ミラー部材の共振周波数に駆動周波数を一致させた場合に、少ない駆動エネルギーでミラー部材を大きな振れ角で振動させることができる。   An optical scanning device that reciprocally vibrates a mirror member supported by a pair of torsion beams by using the torsion beam as a torsional rotation axis. When the drive frequency is matched with the resonance frequency of the mirror member, the mirror member can be moved with less drive energy. It can be vibrated with a large deflection angle.

しかしながら、ミラー部材の共振周波数は、製造工程における加工のばらつきによって、ある程度のばらつきが避けられない。また、動作環境(温度、湿度、気圧)の変化によっても共振周波数は変動する。例えば特許文献4に開示されているように、複数個並べた光走査装置により画像の主走査を分割して行うような用途の場合、光走査装置の共振周波数のばらつきが大きいと、複数の光走査装置の駆動周波数を共通の周波数で駆動できない等、極めて不都合である。したがって、光走査装置に共振周波数調整手段を備えるのが望ましい。   However, the resonance frequency of the mirror member inevitably varies to some extent due to processing variations in the manufacturing process. In addition, the resonance frequency varies depending on changes in the operating environment (temperature, humidity, pressure). For example, as disclosed in Patent Document 4, in a case where the main scanning of an image is divided and performed by a plurality of optical scanning devices arranged in parallel, if the variation in the resonance frequency of the optical scanning device is large, a plurality of light beams This is extremely inconvenient because the scanning device cannot be driven at a common frequency. Therefore, it is desirable to provide the optical scanning device with a resonance frequency adjusting means.

共振周波数調整手段を備える光走査装置の例が特許文献1に開示されている。この光走査装置は、図9に示すように、ミラー部材21のねじり回転軸となる複数のベンディングばね22(全体で捻り梁として作用する)の支点側の端は慣性部30に支持され、この慣性部30はベンディングばね32によりアンカー60に支持される。慣性部30に櫛歯状電極31が設けられ、この櫛歯状電極31と噛み合う櫛歯状電極41がアンカー40に設けられる。ミラー部材21の自由端側に櫛歯状電極23が設けられ、これと噛み合う櫛歯状電極51がアンカー50に設けられている。動作は次の通りである。櫛歯状電極23,50間に駆動電圧を印加することにより駆動トルクが発生し、ミラー部材21が往復振動する。櫛歯状電極31,41間に電圧を印加することにより、慣性部30を外向きに引っ張る静電力が発生する。この引っ張り力はベンディングばね22のバネ定数を増加させるように作用する。したがって、櫛歯状電極31,41間の印加電圧を調整することにより、ベンディングばね22のバネ定数を調整してミラー部材21の共振周波数を調整することができる。   An example of an optical scanning device provided with a resonance frequency adjusting means is disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 9, in this optical scanning device, the ends on the fulcrum side of a plurality of bending springs 22 (acting as a torsion beam as a whole) serving as the torsional rotation axis of the mirror member 21 are supported by the inertia part 30. The inertia part 30 is supported on the anchor 60 by a bending spring 32. A comb-like electrode 31 is provided in the inertia part 30, and a comb-like electrode 41 that meshes with the comb-like electrode 31 is provided on the anchor 40. A comb-like electrode 23 is provided on the free end side of the mirror member 21, and a comb-like electrode 51 that meshes with the comb-like electrode 23 is provided on the anchor 50. The operation is as follows. When a driving voltage is applied between the comb-like electrodes 23 and 50, a driving torque is generated, and the mirror member 21 reciprocates. By applying a voltage between the comb-shaped electrodes 31 and 41, an electrostatic force that pulls the inertia part 30 outward is generated. This pulling force acts to increase the spring constant of the bending spring 22. Therefore, the resonance frequency of the mirror member 21 can be adjusted by adjusting the spring constant of the bending spring 22 by adjusting the voltage applied between the comb-shaped electrodes 31 and 41.

また、本発明に係る光走査装置とは振動系の基本構造及び挙動が異なるものであるが、共振周波数調整手段を備えた光走査装置の例が特許文献2に開示されている。この光走査装置(光スキャナ)は、鏡面を持つ振動部と湖底部とを弾性変形部を介して連結してなる振動子と、その固定部に高周波振動を加える加振装置(例えば圧電素子)とから構成され、弾性変形部に設けた発熱抵抗素子又は圧電素子により弾性変形部を加熱又は変形させることにより、弾性変形部のバネ定数を変化させて振動子の共振特性を調整する。   Further, although the basic structure and behavior of the vibration system are different from those of the optical scanning apparatus according to the present invention, an example of an optical scanning apparatus provided with a resonance frequency adjusting means is disclosed in Patent Document 2. This optical scanning device (optical scanner) includes a vibrator formed by connecting a vibrating portion having a mirror surface and a lake bottom portion via an elastic deformation portion, and an excitation device (for example, a piezoelectric element) that applies high-frequency vibration to the fixed portion. The elastic deformation portion is heated or deformed by a heating resistor element or a piezoelectric element provided in the elastic deformation portion, thereby changing the spring constant of the elastic deformation portion and adjusting the resonance characteristics of the vibrator.

なお、圧電素子を利用して、一対の捻り梁を回転軸としてミラー部材を振動させる光走査装置も知られている。例えば特許文献3に、圧電素子が形成された2対の圧電ユニモルフ振動板をミラー部材に連結し、各対の圧電ユニモルフ振動板の圧電素子に逆位相の交流電圧を印加することにより、ミラー部材を、一対の捻り梁(弾性部材)を回転軸として往復振動させる光走査装置(光偏向器)が開示されている。   An optical scanning device that uses a piezoelectric element to vibrate a mirror member about a pair of twisted beams as a rotation axis is also known. For example, in Patent Document 3, two pairs of piezoelectric unimorph diaphragms on which piezoelectric elements are formed are connected to a mirror member, and an AC voltage having an opposite phase is applied to the piezoelectric elements of each pair of piezoelectric unimorph diaphragms. An optical scanning device (optical deflector) that reciprocally oscillates a pair of torsion beams (elastic members) as a rotation axis is disclosed.

特開2005−141229号公報JP 2005-141229 A 特許第2981600号公報Japanese Patent No. 2981600 特開2005−128147号公報JP 2005-128147 A 特開2001−228428号公報JP 2001-228428 A

特許文献1に記載の光走査装置においては、ミラー部材21の捻り回転軸となるベンディングばね22の支点側の端は固定されるのではなく慣性部30に支持されており、この慣性部30はベンディングばね32により支持されているものであるから、ミラー部材21の往復振動につられて慣性部30も振動する。その軸周りの振動によって、慣性部30に設けられた櫛歯状電極31と固定された櫛歯状電極41との間のショート(短絡)が起きやすく、また共振周波数(の制御)が不安定になる恐れもある。また、ベンディングばね22の支点側の端が固定されていないことは、ミラー部材21の往復振動の安定性の面からも一般に好ましくない。また、光走査装置のチップ面積が大きくなりやすい構造である。   In the optical scanning device described in Patent Document 1, the end on the fulcrum side of the bending spring 22 serving as the torsional rotation axis of the mirror member 21 is not fixed but supported by the inertia part 30, and the inertia part 30 is Since it is supported by the bending spring 32, the inertia part 30 also vibrates in response to the reciprocating vibration of the mirror member 21. The vibration around the axis tends to cause a short circuit between the comb-like electrode 31 provided in the inertia part 30 and the fixed comb-like electrode 41, and the resonance frequency (control) is unstable. There is also a risk of becoming. Further, it is generally not preferable that the end of the bending spring 22 on the fulcrum side is not fixed from the viewpoint of the stability of the reciprocating vibration of the mirror member 21. In addition, the chip area of the optical scanning device tends to increase.

なお、特許文献2に開示の光走査装置のように、共振周波数の調整のために発熱手段を用いる構成は、発熱のための電流を常時流すため消費電力が大きくなる等、一般的に好ましくない。   Note that, as in the optical scanning device disclosed in Patent Document 2, the configuration using the heat generating means for adjusting the resonance frequency is generally not preferable because the current for heat generation always flows and the power consumption increases. .

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一対の捻り梁により支持されたミラー部材が捻り梁を捻り回転軸として往復振動するタイプの光走査装置であって、前記特許文献1記載の従来例のような問題点が解消されるとともに、共振周波数を十分な範囲で連続的に調整することができ、ミラー部材が比較的大きい場合でも低い駆動電圧でミラー部材を大きな振れ角で振動させることができる改良した光走査装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is an optical scanning device of a type in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with a torsion beam as a torsion rotation axis. The problem as in the conventional example described in Patent Document 1 is solved, and the resonance frequency can be continuously adjusted within a sufficient range. Even when the mirror member is relatively large, the mirror member can be made large with a low driving voltage. An object of the present invention is to provide an improved optical scanning device which can be vibrated at a deflection angle.

請求項1記載の発明に係る光走査装置は、
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対のカンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対のカンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための圧電素子が該カンチレバーに形成され、
前記カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための互いに対向する第1電極及び第2電極が、該カンチレバーのバネ部及び固定部材にそれぞれ形成され、
対向した前記第1、第2電極間の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数を調整が調整可能であり、
前記カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする。
An optical scanning device according to the invention of claim 1 is provided.
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of a pair of cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beams, and the fixed side ends of the pair of cantilevers are fixed at positions symmetrical to the torsion beam. Fixed to
A piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the cantilever is formed on the cantilever,
The cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of the fixed side end thereof,
A first electrode and a second electrode facing each other for generating a force for pulling the cantilever toward its fixed side end are formed on the spring portion and the fixing member of the cantilever, respectively.
The adjustment of the resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage between the first and second electrodes facing each other ,
The cantilever is formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate.

この光走査装置においては、各捻り梁の支点側の端は固定部材に固定されているため、それが固定されていない前記特許文献1のような構造に比べ、ミラー部材の振動の安定性が良好である。また、前記特許文献1のような駆動に電極間の静電力を利用する構成に比べ、低い駆動電圧を圧電素子に印加することにより大きな駆動トルクを発生させることができるため、ミラー部材が比較的大きい場合でも大きな振れ角で往復振動させることができる。ミラー部材の振動時にカンチレバーの軸周りにバネ部が振動することがないため、第1、第2電極間のショートを確実に防止でき、またカンチレバーに作用する引っ張り力が安定するので共振周波数も安定する。   In this optical scanning device, the end of each torsion beam on the fulcrum side is fixed to a fixed member, so that the vibration of the mirror member is more stable than the structure of Patent Document 1 in which it is not fixed. It is good. Further, compared to the configuration using the electrostatic force between the electrodes for driving as in Patent Document 1, a large driving torque can be generated by applying a low driving voltage to the piezoelectric element. Even if it is large, it can be reciprocated with a large deflection angle. Since the spring part does not vibrate around the axis of the cantilever when the mirror member vibrates, the short circuit between the first and second electrodes can be reliably prevented, and the tensile force acting on the cantilever is stabilized, so that the resonance frequency is also stable. To do.

請求項2記載の発明に係る光走査装置は、
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対のカンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対のカンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための第1圧電素子が該カンチレバーに形成され、
前記カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記カンチレバーのバネ部を変形させることにより該カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための第2圧電素子が該カンチレバーのバネ部に形成され、
前記第2圧電素子の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする。
An optical scanning device according to a second aspect of the present invention provides:
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of a pair of cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beams, and the fixed side ends of the pair of cantilevers are fixed at positions symmetrical to the torsion beam. Fixed to
A first piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the cantilever is formed on the cantilever,
The cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of the fixed side end thereof,
A second piezoelectric element for generating a force for pulling the cantilever to its fixed side end by deforming the spring portion of the cantilever is formed in the spring portion of the cantilever,
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage of the second piezoelectric element ,
The cantilever is formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate.

この光走査装置においては、各捻り梁の支点側の端は固定部材に固定されているため、それが固定されていない前記特許文献1のような構造に比べ、ミラー部材の振動の安定性が良い。また、前記特許文献1のような駆動に電極間の静電力を利用する構成に比べ、低い駆動電圧を第1圧電素子に印加することにより大きな駆動トルクを発生させることができるため、ミラー部材が比較的大きい場合でも大きな振れ角で往復振動させることができる。低い電圧を第2圧電素子に印加して大きな引っ張り力を発生させることができるため、共振周波数の調整範囲の拡大が容易である。また、ミラー部材の振動時にカンチレバーの軸周りにバネ部が振動することがないため、カンチレバーに作用する引っ張り力が安定するので共振周波数も安定する。   In this optical scanning device, the end of each torsion beam on the fulcrum side is fixed to a fixed member, so that the vibration of the mirror member is more stable than the structure of Patent Document 1 in which it is not fixed. good. Further, compared to the configuration using the electrostatic force between the electrodes for driving as in Patent Document 1, a large driving torque can be generated by applying a low driving voltage to the first piezoelectric element. Even when it is relatively large, it can be reciprocally vibrated with a large deflection angle. Since a large pulling force can be generated by applying a low voltage to the second piezoelectric element, it is easy to expand the adjustment range of the resonance frequency. Further, since the spring portion does not vibrate around the axis of the cantilever when the mirror member vibrates, the tensile force acting on the cantilever is stabilized, so that the resonance frequency is also stabilized.

請求項3記載の発明に係る光走査装置は、
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第1カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第1カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第2カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第2カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記第1カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための圧電素子が該第1カンチレバーに形成され、
前記第2カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記第2カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための互いに対向する第1電極及び第2電極が該第2カンチレバーのバネ部及び固定部材にそれぞれ形成され、
対向した前記第1、第2電極間の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記第1カンチレバー及び第2カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする。
An optical scanning device according to a third aspect of the present invention provides:
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of the pair of first cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of first cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
The non-fixed side ends of the pair of second cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of second cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
A piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the first cantilever is formed on the first cantilever,
The second cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of its fixed side end,
A first electrode and a second electrode facing each other for generating a force for pulling the second cantilever to its fixed side end are respectively formed on the spring part and the fixing member of the second cantilever,
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage between the opposed first and second electrodes ,
The first cantilever and the second cantilever are formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate.

この光走査装置においては、各捻り梁の支点側の端は固定部材に固定されているため、それが固定されていない前記特許文献1のような構造に比べ、ミラー部材の振動の安定性の面で有利である。また、前記特許文献1のような駆動に電極間の静電力を利用する構成に比べ、低い駆動電圧を圧電素子に印加することにより大きな駆動トルクを発生させることができるため、ミラー部材が比較的大きい場合でも大きな振れ角で往復振動させることができる。ミラー部材の振動時に第2カンチレバーの軸周りにバネ部が振動することはないため、第1、第2電極間のショートを確実に防止でき、また第2カンチレバーに作用する引っ張り力が安定するので共振周波数も安定する。また、捻り梁に駆動用トルクを作用させる第1カンチレバーと、この駆動用トルクとは逆向きのトルク(共振周波数調整トルク)を捻り梁に作用させる第2カンチレバーとが分離しているため、両トルクの干渉を防ぐことができる。   In this optical scanning device, the end of each torsion beam on the fulcrum side is fixed to a fixed member. Therefore, the vibration of the mirror member is more stable than the structure of Patent Document 1 in which it is not fixed. Is advantageous. Further, compared to the configuration using the electrostatic force between the electrodes for driving as in Patent Document 1, a large driving torque can be generated by applying a low driving voltage to the piezoelectric element. Even if it is large, it can be reciprocated with a large deflection angle. Since the spring portion does not vibrate around the axis of the second cantilever when the mirror member vibrates, a short circuit between the first and second electrodes can be surely prevented, and the tensile force acting on the second cantilever can be stabilized. The resonance frequency is also stabilized. In addition, since the first cantilever for applying the driving torque to the torsion beam and the second cantilever for applying the torque opposite to the driving torque (resonance frequency adjusting torque) to the torsion beam are separated, Torque interference can be prevented.

請求項4記載の発明に係る光走査装置は、
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第1カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第1カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第2カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第2カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記第1カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための第1圧電素子が該第1カンチレバーに形成され、
前記第2カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記第2カンチレバーのバネ部を変形させることにより該第2カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための第2圧電素子が、該第2カンチレバーのバネ部に形成され、
前記第2圧電素子の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記第1カンチレバー及び第2カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする。
An optical scanning device according to the invention of claim 4 is provided.
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of the pair of first cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of first cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
The non-fixed side ends of the pair of second cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of second cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
A first piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the first cantilever is formed on the first cantilever,
The second cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of its fixed side end,
A second piezoelectric element for generating a force for pulling the second cantilever to its fixed side end by deforming the spring portion of the second cantilever is formed in the spring portion of the second cantilever;
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage of the second piezoelectric element ,
The first cantilever and the second cantilever are formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate.

この光走査装置においては、各捻り梁の支点側の端は固定部材に固定されているため、それが固定されていない前記特許文献1のような構造に比べ、ミラー部材の振動の安定性の面で有利である。また、前記特許文献1のような駆動に電極間の静電力を利用する構成に比べ、低い駆動電圧を第1圧電素子に印加することにより大きな駆動トルクを発生させることができるため、ミラー部材が比較的大きい場合でも大きな振れ角で往復振動させることができる。低い電圧を第2圧電素子に印加して大きな引っ張り力を発生させることができるため、共振周波数の調整範囲の拡大が容易である。ミラー部材の振動時に第2カンチレバーの軸周りにバネ部が振動することがないため、第2カンチレバーに作用する引っ張り力が安定するので共振周波数が安定する。また、捻り梁に駆動用トルクを作用させる第1カンチレバーと、この駆動用トルクとは逆向きのトルク(共振周波数調整トルク)を捻り梁に作用させる第2カンチレバーとが分離しているため、両トルクの干渉を防ぐことができる。   In this optical scanning device, the end of each torsion beam on the fulcrum side is fixed to a fixed member. Therefore, the vibration of the mirror member is more stable than the structure of Patent Document 1 in which it is not fixed. Is advantageous. Further, compared to the configuration using the electrostatic force between the electrodes for driving as in Patent Document 1, a large driving torque can be generated by applying a low driving voltage to the first piezoelectric element. Even when it is relatively large, it can be reciprocally vibrated with a large deflection angle. Since a large pulling force can be generated by applying a low voltage to the second piezoelectric element, it is easy to expand the adjustment range of the resonance frequency. Since the spring portion does not vibrate around the axis of the second cantilever when the mirror member vibrates, the tensile force acting on the second cantilever is stabilized, so that the resonance frequency is stabilized. In addition, since the first cantilever for applying the driving torque to the torsion beam and the second cantilever for applying the torque opposite to the driving torque (resonance frequency adjusting torque) to the torsion beam are separated, Torque interference can be prevented.

また、請求項1乃至4に記載の光走査装置においては、カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、捻り梁及びミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されることにより、例えば、第1のシリコン基板を薄くし、第2のシリコン基板を厚くすることにより、カンチレバーはその変形が容易になるように厚さを小さくする一方、ミラー部材は変形しにくいように厚さを大きくすることができる等の利点がある。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4, the cantilever is formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate. Thus, for example, by reducing the thickness of the first silicon substrate and increasing the thickness of the second silicon substrate, the cantilever can be reduced in thickness so that the mirror member is less likely to be deformed. There is an advantage that the thickness can be increased.

請求項5記載の発明は、請求項1又は3に記載の発明に係る光走査装置において、前記第1、第2電極が櫛歯状電極であることを特徴とする。According to a fifth aspect of the invention, in the optical scanning device according to the first or third aspect of the invention, the first and second electrodes are comb-like electrodes.

このように第1、第2電極を櫛歯状電極にすると両電極間の対向面積が増大し、低い印加電圧でより大きな引っ張り力を発生させることができるため、共振周波数の調整範囲の拡大が容易になる。Thus, when the first and second electrodes are comb-like electrodes, the facing area between both electrodes is increased, and a larger tensile force can be generated with a low applied voltage, so that the adjustment range of the resonance frequency can be expanded. It becomes easy.

以上に述べたように、本発明によれば、前記特許文献1記載の従来例の問題点が解消され、共振周波数を十分な範囲で連続的に調整することができる、共振周波数を安定させることができる、ミラー部材が比較的大きい場合でも低い駆動電圧でミラー部材を大きな振れ角で往復振動させることができる、カンチレバーは変形が容易になるように厚さを小さくする一方、ミラー部材は変形しにくいように厚さを大きくすることができる等、多くの点について改良された光走査装置を実現することができる。 As described above, according to the present invention, the problems of the conventional example described in Patent Document 1 are solved, and the resonance frequency can be continuously adjusted within a sufficient range, and the resonance frequency is stabilized. Even when the mirror member is relatively large, the mirror member can be reciprocally oscillated with a large swing angle with a low driving voltage . The cantilever is reduced in thickness to facilitate deformation, while the mirror member is deformed. It is possible to realize an optical scanning device improved in many respects, such as increasing the thickness so as to be difficult .

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の説明で参照される複数の図面において、同一もしくは対応する要素には同一もしくは同様の参照番号が用いられる。ここでは、2枚のシリコン(Si)基板が絶縁膜を介し接合されたSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて本発明の光走査装置が製作されるものとして説明するが、これに限られるものではなく、例えば3枚以上のシリコン基板が接合されたSOI基板等を用いて光走査装置を製造することも可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In a plurality of drawings referred to in the following description, the same or corresponding reference numerals are used for the same or corresponding elements. Here, the description will be made on the assumption that the optical scanning device of the present invention is manufactured using an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which two silicon (Si) substrates are bonded via an insulating film, but the present invention is not limited to this. Instead, for example, an optical scanning device can be manufactured using an SOI substrate or the like in which three or more silicon substrates are bonded.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る光走査装置について、図1を用いて説明する。図1において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[First Embodiment]
An optical scanning device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1C is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

この光走査装置においては、フレーム1に一対の捻り梁2によってミラー質量部(ミラー部材)3が支持され、ミラー質量部3は一対の捻り梁2を捻り回転軸として往復振動可能である。捻り梁2の支点側の端はフレーム1に固定され、もう一方の端はミラー質量部3に結合されている。フレーム1は、第1Si基板側に形成されたフレーム部1aと第2Si基板側に形成されたフレーム部1bとから構成される。捻り梁2とミラー質量部3はフレーム部1bとともに第2Si基板側に一体的に形成される。ミラー質量部3の表面にミラー面が形成されている。   In this optical scanning device, a mirror mass portion (mirror member) 3 is supported on a frame 1 by a pair of torsion beams 2, and the mirror mass portion 3 can reciprocally vibrate with the pair of torsion beams 2 as a torsion rotation axis. An end on the fulcrum side of the torsion beam 2 is fixed to the frame 1, and the other end is coupled to the mirror mass part 3. The frame 1 includes a frame portion 1a formed on the first Si substrate side and a frame portion 1b formed on the second Si substrate side. The torsion beam 2 and the mirror mass part 3 are integrally formed on the second Si substrate side together with the frame part 1b. A mirror surface is formed on the surface of the mirror mass unit 3.

各捻り梁2に、それに対し対称な位置関係にある一対のカンチレバー4の非固定側端が同一部位にて結合されている。対をなすカンチレバー4の固定側端は、捻り梁2に対し対称な位置でフレーム1に固定されている。カンチレバー4は第1Si基板側にフレーム部1aと一体的に形成されている。対をなす2本のカンチレバー4は、その非固定側端が接続した一本の部材として形成されるが、捻り梁2に対してはそれぞれが独立したカンチレバーとして作用する。   The unfixed side ends of a pair of cantilevers 4 having a symmetrical positional relationship with each torsion beam 2 are coupled at the same site. The fixed side ends of the pair of cantilevers 4 are fixed to the frame 1 at positions symmetrical to the torsion beam 2. The cantilever 4 is formed integrally with the frame portion 1a on the first Si substrate side. The two cantilevers 4 forming a pair are formed as a single member whose non-fixed side ends are connected to each other, but each acts as an independent cantilever for the torsion beam 2.

各カンチレバー4は、その固定側端の近傍部位に、2つの脚部に分岐した形状のバネ部4aを有する。このバネ部4bには外向きの櫛歯状の電極5が形成されている。なお、バネ部4a及び電極5の下側にフレーム部1bは存在せず、バネ部4aは弾性変形可能であり、フレーム1に対し相対的に微小変位可能である。電極5に対応したフレーム1の部位に、内向きの櫛歯状の電極6が、電極5と噛み合う位置関係で形成されている。この電極6は第1Si基板側に形成されるが、分離溝7によってフレーム部1a及びカンチレバー4とは電気的に分離されている。なお、第1Si基板は低抵抗基板(導体)であり、格別に金属膜等を成膜することなく、それ自体が電極を兼ねることができる。各カンチレバー4上に圧電素子8が形成されている。各圧電素子8の変形方向は、カンチレバー4の長さ方向である。   Each cantilever 4 has a spring portion 4a having a shape branched into two legs in the vicinity of its fixed side end. An outward comb-like electrode 5 is formed on the spring portion 4b. The frame portion 1 b does not exist below the spring portion 4 a and the electrode 5, and the spring portion 4 a can be elastically deformed and can be slightly displaced relative to the frame 1. An inward comb-like electrode 6 is formed at a position of the frame 1 corresponding to the electrode 5 so as to mesh with the electrode 5. The electrode 6 is formed on the first Si substrate side, but is electrically separated from the frame portion 1 a and the cantilever 4 by the separation groove 7. The first Si substrate is a low-resistance substrate (conductor), and can itself serve as an electrode without forming a metal film or the like. A piezoelectric element 8 is formed on each cantilever 4. The deformation direction of each piezoelectric element 8 is the length direction of the cantilever 4.

この光走査装置の動作を説明する。各捻り梁2に結合した対をなすカンチレバー4の一方に設けられた圧電素子8と他方に設けられた圧電素子8に駆動電圧として例えば逆位相の正弦波電圧を印加する。そうすると、正弦波電圧のある周期では、一方のカンチレバー4は、その上面に形成された圧電素子8が伸びるため凸方向に撓み変形し、他方のカンチレバー4はその上面に形成された圧電素子8が縮むため凹方向に撓み変形する。正弦波電圧の次の周期では、対をなすカンチレバー4の変形方向が逆転する。したがって、捻り梁2にミラー質量部3の駆動用トルクが作用し、ミラー質量部3は一対の捻り梁2を捻り回転軸として往復振動する。すなわち、圧電素子8は、カンチレバー4を変形させることによりミラー質量部3を振動させるための駆動用トルクを発生する手段である。各捻り梁2の支点側の端はフレーム1に固定されているため、それが固定されていない前記特許文献1のような構造に比べ、ミラー質量部3の振動の安定性の面で有利である(後記の各実施形態でも同様である)。また、前記特許文献1のような駆動に電極間の静電力を利用する構成に比べ、低い駆動電圧(圧電素子8の印加電圧)で大きな駆動用トルクを発生させることができ、ミラー質量部3が比較的大きい場合でも大きな振れ角で往復振動させることができる(これは後記各実施形態でも同様である)。   The operation of this optical scanning device will be described. For example, a sine wave voltage having an opposite phase is applied as a drive voltage to the piezoelectric element 8 provided on one side of the pair of cantilevers 4 coupled to each torsion beam 2 and the piezoelectric element 8 provided on the other side. Then, in a certain period of the sinusoidal voltage, one cantilever 4 is deformed by bending in a convex direction because the piezoelectric element 8 formed on the upper surface thereof is extended, and the other cantilever 4 is formed by the piezoelectric element 8 formed on the upper surface thereof. In order to shrink, it bends and deforms in the concave direction. In the next cycle of the sine wave voltage, the deformation direction of the pair of cantilevers 4 is reversed. Therefore, the driving torque of the mirror mass unit 3 acts on the torsion beam 2, and the mirror mass unit 3 reciprocally vibrates using the pair of torsion beams 2 as the torsion rotation shaft. That is, the piezoelectric element 8 is a means for generating a driving torque for vibrating the mirror mass unit 3 by deforming the cantilever 4. Since the end on the fulcrum side of each torsion beam 2 is fixed to the frame 1, it is advantageous in terms of vibration stability of the mirror mass portion 3 compared to the structure as in Patent Document 1 where it is not fixed. Yes (the same applies to each embodiment described later). Further, compared to the configuration in which the electrostatic force between the electrodes is used for driving as in Patent Document 1, a large driving torque can be generated with a low driving voltage (voltage applied to the piezoelectric element 8), and the mirror mass unit 3 Can be reciprocally oscillated with a large deflection angle even when is relatively large (this is the same in each embodiment described later).

ミラー質量部3が往復振動している時に、カンチレバー4によって、捻り回転している捻り梁2にその反力となるトルクが作用する。このトルク(共振周波数調整トルクと呼ぶ)は、捻り梁3のバネ定数を増加させる方向に働く。電極5,6間に電圧を印加すると、電極間の静電引力によりバネ部4aは電極6側へ引っ張られるため共振周波数調整トルクが増加する。電極5,6間の印加電圧を上げて電極間の静電引力を強めるほど、捻り梁2に作用する共振周波数調整トルクは増加する。したがって、電極5,6間の印加電圧を増減させて共振周波数調整トルクを増減させることにより、捻り梁3のバネ定数を調整することができる。そして、ミラー質量部3の振動共振周波数は捻り梁3のバネ定数によって決まるため、電極5,6間の印加電圧の調整により共振周波数を調整可能である。また、ミラー質量部3の振動時にカンチレバー4の軸周りにバネ部4bが振動することはないため、前記特許文献1で問題となっていたような、櫛歯状の電極5,電極6間のショートを確実に防止でき、また、電極5,6間の引っ張り力(静電引力)が安定するため安定した共振周波数調整トルクを付与することができ、共振周波数も安定する(後記の第2乃至第4の実施形態でも同様)。なお、試作した光走査装置で、共振周波数を1%以上の範囲内で連続的に調整することができることを確認した(後記各実施形態も同様)。   When the mirror mass portion 3 is reciprocally oscillating, the cantilever 4 applies a torque as a reaction force to the torsion beam 2 that is torsionally rotated. This torque (referred to as resonance frequency adjustment torque) acts in the direction of increasing the spring constant of the torsion beam 3. When a voltage is applied between the electrodes 5 and 6, the spring portion 4a is pulled toward the electrode 6 by the electrostatic attractive force between the electrodes, so that the resonance frequency adjusting torque increases. As the applied voltage between the electrodes 5 and 6 is increased to increase the electrostatic attractive force between the electrodes, the resonance frequency adjusting torque acting on the torsion beam 2 increases. Therefore, the spring constant of the torsion beam 3 can be adjusted by increasing or decreasing the resonance frequency adjustment torque by increasing or decreasing the applied voltage between the electrodes 5 and 6. Since the vibration resonance frequency of the mirror mass portion 3 is determined by the spring constant of the torsion beam 3, the resonance frequency can be adjusted by adjusting the voltage applied between the electrodes 5 and 6. In addition, since the spring portion 4b does not vibrate around the axis of the cantilever 4 when the mirror mass portion 3 vibrates, the comb-like electrodes 5 and 6 between the electrodes 6 which are problematic in the above-mentioned Patent Document 1 are used. A short circuit can be surely prevented, and since the pulling force (electrostatic attractive force) between the electrodes 5 and 6 is stabilized, a stable resonance frequency adjusting torque can be applied, and the resonance frequency is also stabilized (second to later described). The same applies to the fourth embodiment). In addition, it was confirmed that the resonant frequency can be continuously adjusted within a range of 1% or more with the prototyped optical scanning device (the same applies to each embodiment described later).

以上の説明から明らかなように、本実施形態は請求項1,5に記載の発明の一実施形態に相当する。 As is apparent from the above description, this embodiment corresponds to an embodiment of the invention described in claims 1 and 5 .

この光走査装置の製造方法について説明する。図2−1及び図2−2は工程説明図であり、図1(c)のA−A’断面に対応した各工程での断名形状を略示している。   A method for manufacturing the optical scanning device will be described. FIGS. 2-1 and 2-2 are explanatory diagrams of processes, and schematically show the nominal shape in each process corresponding to the A-A ′ cross section of FIG.

工程(1):第1Si基板101と第2Si基板102が酸化膜(絶縁膜)103を介し接合されたSOI基板の表面に、絶縁のための熱酸化膜104,105を例えば0.5μm厚に成膜する。なお、第1Si基板は低抵抗の基板(導体)である。   Step (1): On the surface of the SOI substrate where the first Si substrate 101 and the second Si substrate 102 are bonded via an oxide film (insulating film) 103, thermal oxide films 104 and 105 for insulation are formed to a thickness of 0.5 μm, for example. Form a film. The first Si substrate is a low resistance substrate (conductor).

工程(2):熱酸化膜104上に、圧電素子8を作成するための下部電極膜106と、電圧印加によりカンチレバー4の長さ方向へ伸縮する圧電材料膜107と、上部電極膜108とをこの順に成膜する。各膜の材料及び膜厚の例を挙げれば次の通りである。下部電極膜106として、0.05μm厚のTi膜と0.15μm厚のPt膜がこの順に成膜される。圧電材料膜107として3μm厚のチタン酸ジルコン酸塩(PZT)膜が成膜される。上部電極膜108として0.15μm厚のPt膜が成膜される。成膜方法としては、下部電極膜及び上部電極膜にはスパッタリング法を用いることができる。圧電材料膜(PZT膜)107には、スパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、イオンプレーティング法等を用いることができる。   Step (2): On the thermal oxide film 104, a lower electrode film 106 for forming the piezoelectric element 8, a piezoelectric material film 107 that expands and contracts in the length direction of the cantilever 4 by voltage application, and an upper electrode film 108 are formed. Films are formed in this order. Examples of the material and film thickness of each film are as follows. As the lower electrode film 106, a Ti film having a thickness of 0.05 μm and a Pt film having a thickness of 0.15 μm are formed in this order. A 3 μm thick zirconate titanate (PZT) film is formed as the piezoelectric material film 107. A Pt film having a thickness of 0.15 μm is formed as the upper electrode film 108. As a film formation method, a sputtering method can be used for the lower electrode film and the upper electrode film. As the piezoelectric material film (PZT film) 107, a sputtering method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ion plating method, or the like can be used.

工程(3):上部電極膜108及びPZT膜をドライエッチングするためのレジストパターン109を形成する。   Step (3): A resist pattern 109 for dry etching the upper electrode film 108 and the PZT film is formed.

工程(4):上部電極膜108と圧電材料(PZT)膜107をRIE(Reactive Ion Etching)にてドライエッチングし、その後、レジストを除去する。   Step (4): The upper electrode film 108 and the piezoelectric material (PZT) film 107 are dry-etched by RIE (Reactive Ion Etching), and then the resist is removed.

工程(5):下部電極膜106及び熱酸化膜104をドライエッチングするためのレジストパターンを形成する。   Step (5): A resist pattern for dry etching the lower electrode film 106 and the thermal oxide film 104 is formed.

工程(6):下部電極膜106及び熱酸化膜104をRIEにてドライエッチングする。その後、レジストを除去する。これで圧電素子8が完成した。   Step (6): The lower electrode film 106 and the thermal oxide film 104 are dry-etched by RIE. Thereafter, the resist is removed. Thus, the piezoelectric element 8 was completed.

工程(7):カンチレバー4、櫛歯状の電極5,6をドライエッチングで形成するためのレジストパターン111を形成する。   Step (7): A resist pattern 111 for forming the cantilever 4 and the comb-like electrodes 5 and 6 by dry etching is formed.

工程(8):第1Si基板101をRIEにてドライエッチングする。その後、レジストを除去する。   Step (8): The first Si substrate 101 is dry etched by RIE. Thereafter, the resist is removed.

工程(9):露出した酸化膜103を除去した後、ミラー質量部3のミラー面となるミラー反射膜112を成膜する。ミラー反射膜112としては、例えば0.05μm厚のTi膜、0.05μm厚のPt膜、0.1μm厚のAu膜をこの順に成膜する。ここでは、ステンシルマスクを用いスパッタリング法で形成しているが、この際に不図示の電極パッドも同時に形成することができる。リフトオフ法を用いることもできる。   Step (9): After removing the exposed oxide film 103, a mirror reflection film 112 is formed to be a mirror surface of the mirror mass unit 3. As the mirror reflection film 112, for example, a 0.05 μm thick Ti film, a 0.05 μm thick Pt film, and a 0.1 μm thick Au film are formed in this order. Here, the stencil mask is used for the sputtering method, but an electrode pad (not shown) can be formed at the same time. A lift-off method can also be used.

工程(10):ミラー質量部3及び捩り梁2をドライエッチングで形成するためのレジストパターン113を第2Si基板102側の熱酸化膜105上に形成する。   Step (10): A resist pattern 113 for forming the mirror mass portion 3 and the torsion beam 2 by dry etching is formed on the thermal oxide film 105 on the second Si substrate 102 side.

工程(11):第2Si基板102をRIEにてドライエッチングする。   Step (11): The second Si substrate 102 is dry etched by RIE.

工程(12):露出した酸化膜103を除去し、その後にレジストを除去する。   Step (12): The exposed oxide film 103 is removed, and then the resist is removed.

なお、櫛歯状の電極5,6を、図3に示すようなフラットな電極形状とすることも可能である。ただし、電極5,6を櫛歯状とすると対向面積が増えるため、より低い印加電圧で大きな静電力、大きな共振周波数調整トルクを発生させることができる。   Note that the comb-like electrodes 5 and 6 may be flat electrodes as shown in FIG. However, when the electrodes 5 and 6 are comb-shaped, the facing area increases, so that a large electrostatic force and a large resonance frequency adjustment torque can be generated with a lower applied voltage.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る光走査装置について図4により説明する。図4において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[Second Embodiment]
An optical scanning device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4C is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

図4の(a),(b)と図1の(a),(b)とを比較すれば明らかなように、本実施形態では第1Si基板側に捻り梁2及びミラー質量部3も形成されており、この点以外の構成は前記第1の実施形態と同一である。なお、櫛歯状の電極5,6を、図3に示すようなフラットな電極形状とすることも可能である。   As apparent from a comparison between FIGS. 4A and 4B and FIGS. 1A and 1B, in this embodiment, the torsion beam 2 and the mirror mass portion 3 are also formed on the first Si substrate side. The configuration other than this point is the same as that of the first embodiment. Note that the comb-like electrodes 5 and 6 may be flat electrodes as shown in FIG.

本実施形態に係る光走査装置の製造方法は、前記第1の実施形態に係る光走査装置の製造方法の説明から容易に類推できるであろう。よって、本実施形態に係る光走査装置の製造方法の説明は省略する。   The method of manufacturing the optical scanning device according to the present embodiment can be easily inferred from the description of the method of manufacturing the optical scanning device according to the first embodiment. Therefore, the description of the manufacturing method of the optical scanning device according to this embodiment is omitted.

本実施形態は、実質的に全ての要素を第1Si基板に形成するため、前記第1の実施形態に比べ製造プロセスは簡単になる。したがって、ミラー質量部3、捻り梁2、カンチレバー4が同一厚さでよい場合には、本実施形態を採用すると製造プロセスの面で有利である。一方、前記第1の実施形態は、製造プロセスは本実施形態より複雑になるが、第1Si基板を薄くし、第2Si基板を厚くすることにより、カンチレバー4は変形が容易になるように厚さを小さくし(圧電素子8の印加電圧を下げることができる)、ミラー質量部3は変形しにくいように厚さを大きくすることができる等の利点がある。   In the present embodiment, substantially all the elements are formed on the first Si substrate, so that the manufacturing process is simplified as compared to the first embodiment. Therefore, when the mirror mass part 3, the torsion beam 2, and the cantilever 4 may have the same thickness, the use of this embodiment is advantageous in terms of the manufacturing process. On the other hand, the manufacturing process of the first embodiment is more complicated than that of the present embodiment, but the cantilever 4 can be easily deformed by making the first Si substrate thinner and the second Si substrate thicker. (The applied voltage of the piezoelectric element 8 can be reduced), and the mirror mass part 3 has an advantage that the thickness can be increased so as not to be deformed.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る光走査装置について図5により説明する。図5において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[Third Embodiment]
An optical scanning device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, (c) is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

本実施形態においては、各捻り梁2は、それに対し対称な位置関係にある一対のカンチレバー4の非固定側端に同一部位にて結合されるとともに、別の同様の一対のカンチレバー14の非固定側端に同一部位にて結合されている。このカンチレバー14は第1Si基板側に形成される。駆動用トルクを発生するための圧電素子8はカンチレバー14の上面に形成される。これ以外の構成は前記第1の実施形態と同様である。   In this embodiment, each torsion beam 2 is coupled at the same position to the non-fixed side ends of a pair of cantilevers 4 that are symmetrical relative to each other, and another similar pair of cantilevers 14 is not fixed. It is bonded to the side end at the same site. The cantilever 14 is formed on the first Si substrate side. A piezoelectric element 8 for generating a driving torque is formed on the upper surface of the cantilever 14. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

本実施形態は、駆動用トルク発生のための圧電素子8が設けられるカンチレバー14と共振周波数調整トルクの発生に係るカンチレバー4とが分離しているため、駆動用トルクと共振周波数調整トルクの干渉を抑えることができる利点がある。ただし、カンチレバーの本数が増加した分、光走査装置のチップ面積は増加する。なお、本実施形態においても、櫛歯状電極5,6を図3に示すようなフラットな電極形状とすることもできる。   In this embodiment, since the cantilever 14 provided with the piezoelectric element 8 for generating the driving torque and the cantilever 4 related to the generation of the resonance frequency adjusting torque are separated, the interference between the driving torque and the resonance frequency adjusting torque is prevented. There is an advantage that can be suppressed. However, the chip area of the optical scanning device increases as the number of cantilevers increases. Also in this embodiment, the comb-like electrodes 5 and 6 can be formed into flat electrode shapes as shown in FIG.

本実施形態に係る光走査装置は、カンチレバーの本数が増加した点を除けば、前記第1の実施形態に係る光走査装置と同じ製造工程で製造可能である。   The optical scanning device according to the present embodiment can be manufactured in the same manufacturing process as the optical scanning device according to the first embodiment, except that the number of cantilevers is increased.

以上の説明から明らかなように、本実施形態は請求項3,5記載の発明の一実施形態に相当する。そして、カンチレバー14は第1カンチレバー、カンチレバー4は第2カンチレバーにそれぞれ対応する。 As is apparent from the above description, this embodiment corresponds to an embodiment of the invention described in claims 3 and 5 . The cantilever 14 corresponds to the first cantilever, and the cantilever 4 corresponds to the second cantilever.

[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る光走査装置について図6により説明する。図6において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[Fourth Embodiment]
An optical scanning device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6C is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

図6の(a),(b)と図5の(a),(b)とを比較すれば明らかなように、本実施形態では第1Si基板側に捻り梁2及びミラー質量部3も形成されており、この点以外の構成は前記第3の実施形態と同一である。なお、櫛歯状の電極5,6を、図3に示すようなフラットな電極形状とすることも可能である。   As apparent from a comparison between FIGS. 6A and 6B and FIGS. 5A and 5B, in this embodiment, the torsion beam 2 and the mirror mass portion 3 are also formed on the first Si substrate side. The configuration other than this point is the same as that of the third embodiment. Note that the comb-like electrodes 5 and 6 may be flat electrodes as shown in FIG.

本実施形態に係る光走査装置の製造方法は、前記第1の実施形態に係る光走査装置の製造方法の説明から容易に類推できるであろう。よって、本実施形態に係る光走査装置の製造方法の説明は省略する。   The method of manufacturing the optical scanning device according to the present embodiment can be easily inferred from the description of the method of manufacturing the optical scanning device according to the first embodiment. Therefore, the description of the manufacturing method of the optical scanning device according to this embodiment is omitted.

本実施形態は、実質的に全ての要素が共通の第1Si基板側に形成されるため、前記第3の実施形態に比べ製造プロセスは簡単になる。したがって、ミラー質量部3、捻り梁部2、カンチレバー4,14が同一厚さでよい場合には、本実施形態を採用すると製造プロセスの面で有利である。一方、前記第3の実施形態は、製造プロセスは本実施形態より複雑になるが、第1Si基板を薄くし、第2Si基板を厚くすることにより、カンチレバー4,14は変形が容易になるように厚さを小さくし(圧電素子8の印加電圧を下げることができる)、ミラー質量部3は変形しにくいように厚さを大きくすることができる等の利点がある。   In the present embodiment, since substantially all elements are formed on the common first Si substrate side, the manufacturing process is simpler than that of the third embodiment. Therefore, when the mirror mass part 3, the torsion beam part 2, and the cantilevers 4 and 14 may have the same thickness, the use of this embodiment is advantageous in terms of the manufacturing process. On the other hand, the manufacturing process of the third embodiment is more complicated than that of the present embodiment, but the cantilevers 4 and 14 can be easily deformed by making the first Si substrate thinner and the second Si substrate thicker. There are advantages that the thickness can be reduced (the voltage applied to the piezoelectric element 8 can be lowered) and the mirror mass part 3 can be increased in thickness so that it is difficult to deform.

[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態に係る光走査装置について図7により説明する。図7において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[Fifth Embodiment]
An optical scanning apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7C is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

本実施形態においては、第1Si基板に形成されたカンチレバー4のバネ部4aに、その2つの脚部を連結する弾性変形部4bが形成されている。この弾性変形部4bの下側にはフレーム部1bは存在しない。弾性変形部4b上に圧電素子18が形成されている。この圧電素子18の変形方向は、弾性変形部4bの長さ方向である。前記第1の実施形態における電極5,6は設けられない。他の構成は前記第1の実施形態と同様である。本実施形態に係る光走査装置の製造方法は、前記第1の実施形態に係る光走査装置と同様でよいので説明は繰り返さない。   In this embodiment, an elastic deformation portion 4b that connects the two legs is formed on the spring portion 4a of the cantilever 4 formed on the first Si substrate. The frame portion 1b does not exist below the elastically deformable portion 4b. A piezoelectric element 18 is formed on the elastic deformation portion 4b. The deformation direction of the piezoelectric element 18 is the length direction of the elastic deformation portion 4b. The electrodes 5 and 6 in the first embodiment are not provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The manufacturing method of the optical scanning device according to the present embodiment may be the same as that of the optical scanning device according to the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated.

動作について説明する。圧電素子8に駆動電圧を印加して駆動用トルクを発生させることにより、ミラー質量部3は捻り梁2を捻り回転軸として往復振動する。圧電素子18に電圧を印加して圧電素子18に伸び変形又は縮み変形を生じさせると、弾性変形部4bが凸方向又は凹方向に撓むことにより、バネ部4bの2つの脚部が引き寄せられる方向に変形してバネ部4bが外側へ引っ張られる結果、捻り梁2に作用する共振周波数調整トルクが増加する。圧電素子18の印加電圧の増減によりバネ部4bを引っ張る力は増減し、共振周波数調整トルクも増減する。したがって、圧電素子18の印加電圧を調整することにより、捻り梁2のバネ定数を調整し、ミラー質量部3の振動共振周波数を調整することができる。本実施形態では、前記第1乃至第4の実施形態における電極5,6間の印加電圧に比較し低い電圧を圧電素子18に印加して大きな共振周波数調整トルクを発生させることができる。また、より広い範囲で共振周波数調整トルクを変化させることができるため、共振周波数の調整範囲の拡大が容易である。   The operation will be described. By applying a driving voltage to the piezoelectric element 8 to generate a driving torque, the mirror mass unit 3 reciprocally vibrates about the torsion beam 2 as a torsion rotating shaft. When a voltage is applied to the piezoelectric element 18 to cause the piezoelectric element 18 to expand or contract, the elastically deforming portion 4b bends in the convex direction or the concave direction, thereby attracting the two legs of the spring portion 4b. As a result of the deformation in the direction and the spring portion 4b being pulled outward, the resonance frequency adjustment torque acting on the torsion beam 2 increases. As the voltage applied to the piezoelectric element 18 increases or decreases, the force pulling the spring portion 4b increases or decreases, and the resonance frequency adjustment torque also increases or decreases. Therefore, by adjusting the voltage applied to the piezoelectric element 18, the spring constant of the torsion beam 2 can be adjusted, and the vibration resonance frequency of the mirror mass part 3 can be adjusted. In the present embodiment, a large resonance frequency adjusting torque can be generated by applying a voltage lower than the applied voltage between the electrodes 5 and 6 in the first to fourth embodiments to the piezoelectric element 18. Further, since the resonance frequency adjustment torque can be changed in a wider range, the adjustment range of the resonance frequency can be easily expanded.

以上の説明から明らかなように、本実施形態は請求項2に記載の発明の一実施形態に相当する。そして、圧電素子8が第1圧電素子に、圧電素子18が第2圧電素子にそれぞれ対応する。 As is apparent from the above description, this embodiment corresponds to an embodiment of the invention described in claim 2 . The piezoelectric element 8 corresponds to the first piezoelectric element, and the piezoelectric element 18 corresponds to the second piezoelectric element.

なお、前記第3の実施形態(図5)におけるカンチレバー4のバネ部4aに本実施形態の場合と同様な弾性変形部と圧電素子を設ける形態も可能である。かかる実施形態は、請求項4記載の発明の一実施形態に相当する。 In addition, the form which provides the elastic deformation part and piezoelectric element similar to the case of this embodiment to the spring part 4a of the cantilever 4 in the said 3rd Embodiment (FIG. 5) is also possible. Such an embodiment corresponds to an embodiment of the invention described in claim 4 .

[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態に係る光走査装置について図8により説明する。図8において、(c)は光走査装置の概略平面図である。(a)と(b)は該光走査装置の構成要素のうちSOI基板の第1Si基板側に形成された要素と第2Si基板側に形成された要素を示す概略平面図である。つまり、(a)に示す構造の下側に(b)に示す構造を重ね合わせた状態が(c)に示されている。
[Sixth Embodiment]
An optical scanning device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8C is a schematic plan view of the optical scanning device. (A) And (b) is a schematic plan view which shows the element formed in the 1st Si substrate side of the SOI substrate among the components of this optical scanning device, and the element formed in the 2nd Si substrate side. That is, (c) shows a state in which the structure shown in (b) is superimposed on the lower side of the structure shown in (a).

図8の(a),(b)と図7の(a),(b)とを比較すれば明らかなように、本実施形態では第1Si基板側に捻り梁2及びミラー質量部3も形成されており、この点以外の構成は前記第5の実施形態と同一である。本実施形態は、実質的に全ての要素が第1Si基板側に形成されるため、前記第5の実施形態に比べ製造プロセスは簡単になる。したがって、ミラー質量部3、捻り梁部2、カンチレバー4,14が同一厚さでよい場合には、本実施形態を採用すると製造プロセスの面で有利である。一方、前記第5の実施形態は、製造プロセスは本実施形態より複雑になるが、カンチレバー4,14は変形が容易になるように厚さを小さくし(圧電素子8,18の印加電圧を下げることができる)、ミラー質量部3は変形しにくいように厚さを大きくすることができる等の利点がある。   As apparent from a comparison between FIGS. 8A and 8B and FIGS. 7A and 7B, in this embodiment, the torsion beam 2 and the mirror mass portion 3 are also formed on the first Si substrate side. The configuration other than this point is the same as that of the fifth embodiment. In the present embodiment, since substantially all elements are formed on the first Si substrate side, the manufacturing process is simplified as compared to the fifth embodiment. Therefore, when the mirror mass part 3, the torsion beam part 2, and the cantilevers 4 and 14 may have the same thickness, the use of this embodiment is advantageous in terms of the manufacturing process. On the other hand, in the fifth embodiment, the manufacturing process is more complicated than in this embodiment, but the cantilevers 4 and 14 are reduced in thickness so as to be easily deformed (the applied voltage of the piezoelectric elements 8 and 18 is lowered). The mirror mass part 3 has an advantage that the thickness can be increased so that the mirror mass part 3 is not easily deformed.

本実施形態に係る光走査装置の製造方法は、前記第1の実施形態に係る光走査装置の製造方法の説明から容易に類推できるので、その説明は繰り返さない。   The method of manufacturing the optical scanning device according to the present embodiment can be easily inferred from the description of the method of manufacturing the optical scanning device according to the first embodiment, and therefore the description thereof will not be repeated.

なお、前記第4の実施形態(図6)におけるカンチレバー4のバネ部4aに本実施形態の場合と同様な弾性変形部と圧電素子を設ける形態も可能である。
In addition, the form which provides the elastic deformation part and piezoelectric element similar to the case of this embodiment to the spring part 4a of the cantilever 4 in the said 4th Embodiment (FIG. 6) is also possible.

以上、本発明をいくつかの実施形態について説明した。しかし、本発明はそのような実施形態のみに限定されるものではなく、様々に変形した実施形態をとり得るものである。また、製造にSOI基板を用いるものとして説明したが、これに限定されるものでもない。また、図2−1乃至図2−2により説明した製造方法は一例に過ぎず、本発明に係る光走査装置の製造に多様な製造方法を用いることができる。   The present invention has been described with respect to several embodiments. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications can be made. In addition, although it has been described that an SOI substrate is used for manufacturing, the present invention is not limited to this. The manufacturing method described with reference to FIGS. 2-1 to 2-2 is merely an example, and various manufacturing methods can be used for manufacturing the optical scanning device according to the present invention.

本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の製造方法の一例を説明するための工程説明図である。It is process explanatory drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the optical scanning device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の製造方法の一例を説明するための工程説明図である。It is process explanatory drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the optical scanning device concerning the 1st Embodiment of this invention. 電極形状の変形例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the modification of an electrode shape. 本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る光走査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the optical scanning device which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 特許文献1記載の光走査装置の平面図である。10 is a plan view of an optical scanning device described in Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 フレーム
2 捻り梁
3 ミラー質量部
4 カンチレバー
4a バネ部
4b 弾性変形部
5 電極
6 電極
7 分離溝
8 圧電素子
14 カンチレバー
18 圧電素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame 2 Torsion beam 3 Mirror mass part 4 Cantilever 4a Spring part 4b Elastic deformation part 5 Electrode 6 Electrode 7 Separation groove 8 Piezoelectric element 14 Cantilever 18 Piezoelectric element

Claims (5)

一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対のカンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対のカンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための圧電素子が該カンチレバーに形成され、
前記カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための互いに対向する第1電極及び第2電極が、該カンチレバーのバネ部及び固定部材にそれぞれ形成され、
対向した前記第1、第2電極間の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of a pair of cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beams, and the fixed side ends of the pair of cantilevers are fixed at positions symmetrical to the torsion beam. Fixed to
A piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the cantilever is formed on the cantilever,
The cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of the fixed side end thereof,
A first electrode and a second electrode facing each other for generating a force for pulling the cantilever toward its fixed side end are formed on the spring portion and the fixing member of the cantilever, respectively.
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage between the opposed first and second electrodes ,
An optical scanning device, wherein the cantilever is formed on a first silicon substrate side of an SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on a second silicon substrate side of the SOI substrate.
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対のカンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対のカンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための第1圧電素子が該カンチレバーに形成され、
前記カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記カンチレバーのバネ部を変形させることにより該カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための第2圧電素子が該カンチレバーのバネ部に形成され、
前記第2圧電素子の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of a pair of cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beams, and the fixed side ends of the pair of cantilevers are fixed at positions symmetrical to the torsion beam. Fixed to
A first piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the cantilever is formed on the cantilever,
The cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of the fixed side end thereof,
A second piezoelectric element for generating a force for pulling the cantilever to its fixed side end by deforming the spring portion of the cantilever is formed in the spring portion of the cantilever,
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage of the second piezoelectric element ,
An optical scanning device, wherein the cantilever is formed on a first silicon substrate side of an SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on a second silicon substrate side of the SOI substrate.
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第1カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第1カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第2カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第2カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記第1カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための圧電素子が該第1カンチレバーに形成され、
前記第2カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記第2カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための互いに対向する第1電極及び第2電極が該第2カンチレバーのバネ部及び固定部材にそれぞれ形成され、
対向した前記第1、第2電極間の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記第1カンチレバー及び第2カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of the pair of first cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of first cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
The non-fixed side ends of the pair of second cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of second cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
A piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the first cantilever is formed on the first cantilever,
The second cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of its fixed side end,
A first electrode and a second electrode facing each other for generating a force for pulling the second cantilever to its fixed side end are respectively formed on the spring part and the fixing member of the second cantilever,
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage between the opposed first and second electrodes ,
The light, wherein the first cantilever and the second cantilever are formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate. Scanning device.
一対の捻り梁により支持されたミラー部材が前記一対の捻り梁を捻り回転軸として往復
振動する光走査装置であって、
前記捻り梁の支点側の端は固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第1カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第1カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記捻り梁に対し対称な位置関係にある一対の第2カンチレバーの非固定側端が該捻り梁の同一部位に結合され、該一対の第2カンチレバーの固定側端は該捻り梁に対し対称な位置で固定部材に固定され、
前記第1カンチレバーを変形させることにより前記ミラー部材の駆動用トルクを発生させるための第1圧電素子が該第1カンチレバーに形成され、
前記第2カンチレバーにはその固定側端の近傍部位にバネ部が形成され、
前記第2カンチレバーのバネ部を変形させることにより該第2カンチレバーをその固定側端へ引っ張る力を発生させるための第2圧電素子が、該第2カンチレバーのバネ部に形成され、
前記第2圧電素子の印加電圧の調整により前記ミラー部材の共振周波数が調整可能であり、
前記第1カンチレバー及び第2カンチレバーがSOI基板の第1のシリコン基板側に形成され、前記捻り梁及び前記ミラー部材が前記SOI基板の第2のシリコン基板側に形成されたことを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device in which a mirror member supported by a pair of torsion beams reciprocally vibrates with the pair of torsion beams as a torsion rotation axis,
The fulcrum end of the torsion beam is fixed to a fixing member,
The non-fixed side ends of the pair of first cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of first cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
The non-fixed side ends of the pair of second cantilevers that are symmetrically positioned with respect to the torsion beam are coupled to the same portion of the torsion beam, and the fixed side ends of the pair of second cantilevers are symmetrical with respect to the torsion beam. Fixed to the fixing member at the position,
A first piezoelectric element for generating a driving torque for the mirror member by deforming the first cantilever is formed on the first cantilever,
The second cantilever is formed with a spring portion in the vicinity of its fixed side end,
A second piezoelectric element for generating a force for pulling the second cantilever to its fixed side end by deforming the spring portion of the second cantilever is formed in the spring portion of the second cantilever;
The resonance frequency of the mirror member can be adjusted by adjusting the applied voltage of the second piezoelectric element ,
The light, wherein the first cantilever and the second cantilever are formed on the first silicon substrate side of the SOI substrate, and the torsion beam and the mirror member are formed on the second silicon substrate side of the SOI substrate. Scanning device.
前記第1、第2電極は櫛歯状電極であることを特徴とする請求項1又は3に記載の光走査装置。   4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the first and second electrodes are comb-like electrodes.
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