光学扫描装置的制作方法

专利名称：光学扫描装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学扫描装置，尤其涉及从两侧利用扭杆支撑具有镜反射面的镜部， 并使该镜部以该扭杆为轴摆动，从而使由上述镜反射面反射的光进行扫描的光学扫描装置。
背景技术：
以往，已知有如下光学扫描装置，具备具有使入射光反射的反射面的可动板；可转动地轴支撑可动板的扭梁；以及对扭梁作用扭转方向的驱动力的驱动部，为了抑制转动时反射面的变形，在包含可动板与扭梁的连接部分附近的背面形成有肋(例如，参照专利文献I)。
专利文献1:日本特开2010-128116号公报
可是，在上述的专利文献I记载的结构中，虽然反射面的变形能够修正，但存在应力集中在肋结构的周边而容易产生破损的问题。另外，即使没达到破损的程度，但由于在肋结构的周边反复施加应力，因此还存在产生材料疲劳而导致性能劣化的问题。发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种光学扫描装置，能够缓和施加于镜部的应力，减少破损和材料疲劳。
为了实现上述目的，本发明的一个方式的光学扫描装置从两侧利用扭杆50支撑具有镜反射面10的镜部40 43，并使该镜部以该扭杆50为轴X摆动，从而使由上述镜反射面10反射的光进行扫描，其特征在于，上述镜部40 43在通过上述镜反射面10的中心且垂直于上述轴X的垂直轴Y和上述镜反射面10的端点的交点与上述扭杆50之间，具有缓和由上述扭杆50的扭转运动产生的应力的应力缓和区域20、22 24。
另外，上述应力缓和区域20、22 24优选具有从上述扭杆50向上述镜反射面10逐渐扩展的平面形状。
另外，上述应力缓和区域20、22 24的端部21不包含角部。
另外，上述应力缓和区域20、22 24也可以是具有狭缝30 38的结构。
另外,上述狭缝30 38也可以配置成关于上述轴X对称。
另外，上述狭缝30 38也可以具有多个。
另外，上述狭缝30 38也可以具有偶数个。
另外，上述狭缝30 38也可以具有圆弧状的形状。
另外，在上述镜反射面10的背面优选形成有肋11。
另外，上述狭缝3 0 38优选与上述肋11隔开距离设置。
另外，上述扭杆50也可以设置于上述镜部40 43的周围，并且与具有使上述镜部40 43绕上述轴X摆动的驱动源71的水平驱动梁70连结，该水平驱动梁70与包围周围且具有与上述肋11相同厚度的可动框80连结，在该可动框80上设有具有与上述水平驱动梁70相同厚度的减薄部81。
另外，上述减薄部81仅设置于与上述轴X的延伸方向一致的区域。
另外，上述减薄部81也可以为凹部，并且是在上述可动框80上设置多个的结构。
另外，优选上述凹部为大致三角形状，以未形成上述凹部的具有与上述肋11相同 厚度的部分82沿上述可动框80形成曲折形状的方式，顶点的方向沿上述可动框80交替配置。
另外，优选上述可动框80与垂直驱动机构110连结，该垂直驱动机构110从两侧 支撑上述可动框80，并且使上述可动框80绕与上述轴X垂直的上述垂直轴Y摆动,该垂直 驱动机构110具有在与上述轴X平行地配置的多个矩形的梁上分别设有驱动源91的多个 垂直驱动梁90，该垂直驱动梁90的一端连结于位于内侧的该垂直驱动梁90或上述可动框 80的一端，另一端连结于位于外侧的该垂直驱动梁90的一端或支撑上述垂直驱动机构的 支架120，并且该垂直驱动梁90作为整体以曲折的方式连结，上述垂直驱动机构110包含偶 数个上述垂直驱动梁90。
另外，上述驱动源71、81也可以为压电元件。
本发明具有如下有益效果。
根据本发明，能够缓和施加于镜部的应力，减少破损和材料疲劳。


图1是表示本发明的实施例1的光学扫描装置的一例的表面侧的立体图。
图2是表示本发明的实施例1的光学扫描装置的一例的背面侧的立体图。
图3是用于更详细地说明实施例1的光学扫描装置的应力缓和结构的图。图3(A) 是实施例1的光学扫描装置的镜部周边的表面侧的结构图。图3 (B)是实施例1的光学扫 描装置的镜部周边的背面侧的结构图。
图4是表示实施例1的光学扫描装置的镜部的镜反射面与应力缓和区域的尺寸关 系的图。
图5是用于说明在实施例1的光学扫描装置的应力缓和区域所设置的狭缝引起的 应力缓和效果的图。图5 (A)是表示未在应力缓和区域设置狭缝时的应力强度分布的图， 表示施加在镜部的相当应力。图5 (B)是表示在应力缓和区域设置狭缝时的应力强度分布 的图，表示有狭缝时的应力分散情况。图5 (C)是表示未在应力缓和区域设置狭缝时的铅 垂方向的应力强度分布的图，表不施加在镜部的垂直方向应力。图5 (D)是表不在应力缓 和区域设置狭缝时的铅垂方向的应力强度分布的图，表示有狭缝的情况。
图6是表示实施例1的光学扫描装置的轴的配置的图。
图7是实施例1的光学扫描装置的可动框的放大立体图。
图8是用于说明实施例1的光学扫描装置的垂直驱动部的结构的图。
图9是表示本发明的实施例2的光学扫描装置的一例的图。
图10是表示本发明的实施例3的光学扫描装置的一例的图。
图11是表示本发明的实施例4的光学扫描装置的一例的图。
图中
10-镜反射面;11、101-肋;20、22 24-应力缓和区域;21_端部；30 38-狭缝；40 43-镜部；50_扭杆；60、100_连结部；70_水平驱动梁；71、91_驱动源；80_可动框； 81-减薄部；82_厚壁部；90_垂直驱动梁；110-垂直驱动部；120-支架；130-端子；140_配线。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施例1
图1是表示本发明的实施例1的光学扫描装置的一例的表面侧的立体图。在图1 中，实施例1的光学扫描装置具有镜部40、扭杆50、连结部60、水平驱动梁70、驱动源71、可 动框80、垂直驱动部110、支架120、端子130和配线140。另外，镜部40具有镜反射面10、 应力缓和区域20和狭缝30，垂直驱动部110具有垂直驱动梁90、驱动源91和连结部100。
镜部40利用两根扭杆50以从同一直线上的两外侧夹住的方式进行支撑。镜部40 在中心具有镜反射面10，在镜反射面10与扭杆50之间具有应力缓和区域20。在各应力缓 和区域20形成有两个狭缝。另外，扭杆50经由连结部60与水平驱动梁70的内侧的角连 结。水平驱动梁70在表面具备驱动源71，外侧的边与可动框80连结。
可动框80经由水平驱动梁70支撑连结部60、扭杆50和镜部40，并且，包围它们 的周围。可动框80里侧的一端与垂直驱动梁90的一端连结，与可动框80连结的垂直驱动 梁90的另一端与比自身更靠外侧的垂直驱动梁90的一端连结。
垂直驱动梁90在可动框80的两侧以隔着可动框80的方式与扭杆50平行地设置 多个，在可动框80的各一侧配置有4个垂直驱动梁90。4个垂直驱动梁90利用比其端部 更靠外侧的连结部100，与邻接配置的垂直驱动梁90连结，但一端与内侧的垂直驱动梁90 的一端连结，另一端与外侧的垂直驱动梁90的一端连结。与位于最内侧的可动框80邻接 的垂直驱动梁90其一端与可动框80的一端连结,另一端与外侧的垂直驱动梁90的一端连 结。另外，与位于最外侧的支架120邻接的垂直驱动梁90其一端与支架120连结，另一端 与位于内侧的垂直驱动梁90的一端连结。另外，在垂直驱动梁90上具备驱动源91。
垂直驱动梁90由一侧4根构成一侧的垂直驱动部110，由两侧8根构成整体的垂 直驱动部110。支架120经由最外侧的垂直驱动梁90支撑垂直驱动部110。在支架120的 表面设有端子130，连接配线140。驱动源71、91也可以利用例如通过施加电压而伸缩驱动 的压电元件等的电力的供给进行驱动的驱动源71、91，为了对驱动源71、91供给电压而设 置配线140。
接着，关于各个结构要素更详细地进行说明。
镜部40是用于保持镜反射面10的部件，在中心具备镜反射面10。镜反射面10是 用于反射所照射的光的面，例如也可以使用银、铜、铝之类的反射率高的金属箔。镜反射面 10 —般根据规格或标准确定尺寸和形状，形状为圆的情况较多。镜反射面10例如也可以通 过粘贴于镜部40的中心而形成。
应力缓和区域20是用于使扭杆50的扭转应力缓和，并使施加于镜反射面10的应 力降低的区域。关于应力缓和区域20的详细情况在后面叙述，通过在扭杆50与镜反射面 10之间设置空间部，由此能够使由扭杆50的扭转运动产生的应力分散，缓和施加于镜反射 面10的应力。
狭缝30是设置于应力缓和区域20内，并用于使施加于应力缓和区域20的应力分散的孔。通过在应力缓和区域20进一步设置狭缝30，从而能够进一步分散施加于应力缓和区域20的应力。另外，关于狭缝30也在后面详细叙述。
扭杆50是用于从两侧支撑镜部40，并使镜部40沿水平方向摆动的机构。在这里， 所谓水平方向是由镜反射面10反射的光高速扫描移动的方向，是指投影面的横向。即，是镜反射面10沿横向摆动的方向，是扭杆50成为轴的方向。扭杆50通过向左右交替扭转， 使镜部40沿水平方向摆动。
连结部60是用于将由水平驱动梁70产生的水平方向的驱动力传递给扭杆50的传递机构。
水平驱动梁70是用于使镜部40沿水平方向摆动，并使由镜反射面10反射的光沿投影面的水平方向扫描的驱动机构。水平驱动梁70例如可以在表面具备压电元件等驱动源71，也可以在水平驱动梁70的表面上形成压电元件的薄膜。压电元件是通过施加电压而伸缩的元件，通过对位于镜部40的左右两侧的压电元件交替施加不同相位的电压，从而能够使左右的水平驱动梁70交替向上方翘曲。由此，对扭杆50施加扭转力，能够绕以扭杆 50为轴的水平方向轴使镜部40摆动。另外，压电元件也可以使用例如压力元件('/素子)。
另外，基于水平驱动梁70的驱动例如可以使用共振驱动。在本实施例的光学扫描装置使用于投影仪等时，一般而言，水平方向要求30kHz左右的高速扫描，因此优选利用共振驱动来驱动镜部40，以便能够高速扫描。
另外，镜部40、扭杆50、连结部60及水平驱动梁70的大部分以具有弹性的方式较薄地构成，例如也可以作为硅基板的薄板而构成。
可动框80从外侧包围镜部40、扭杆50、连结部60及水平驱动梁70而支撑，并且， 成为绕与扭杆50垂直的方向的垂直轴摆动时的摆动对象。可动框80由于要求固定支撑水平驱动梁70，因此以不太具有弹性的方式，构成为比上述扭杆50、连结部60及水平驱动梁70厚，具有它们数倍的厚度。例如，在扭杆50、连结部60及水平驱动梁70以相同厚度 50 μ m左右构成时，可动框80能够以250 μ m以上的厚度构成。例如，在由SOKSilicon On Insulator,绝缘体上硅)基板形成实施例1的光学扫描装置时，将活性层的薄板的硅基板的部分用于扭杆50等需要弹性的部位，将层叠活性层、埋入氧化膜和支撑基板的部分整体用于可动框80等厚的部分即可。
垂直驱动部110具有形成为矩形且与扭杆50所构成的水平轴平行地配置的多个垂直驱动梁90。垂直驱动梁90各自具备驱动源91，能够以独立的相位驱动。驱动源91例如可以使用压力元件等压电元件，此时如果对邻接的垂直驱动梁90施加不同相位的电压， 则能够使可动框80以向跟前侧或里侧倾斜的方式摆动(倾斜运动)。另外，镜部40由于支撑在可动框80上，因 此随着可动框80的摆动，同样地沿垂直方向摆动。
另外，垂直驱动部110例如也可以通过非共振驱动使可动框80摆动。在垂直驱动中，与水平驱动相比不要求高速驱动，例如以60Hz左右的频率即可的情形较多。另外，由于设有多个垂直驱动梁90，因此通过积蓄位移而能够满足由非共振驱动要求的速度的情况较多。
另外，关于垂直驱动部110的结构，虽然在后面详细叙述，而在本实施例的光学扫描装置中，垂直驱动梁90设置有偶数个。由此，作用于向跟前侧和里侧的摆动的垂直驱动梁90总是为相同的数量，能够在跟前侧和里侧进行均等的摆动。
支架120是用于支撑垂直驱动部110及可动框80的固定支撑部件，经由最外侧的垂直驱动梁90支撑垂直驱动部110，进而经由垂直驱动部110支撑可动框80。
垂直驱动梁90及连结部100以具有弹性的方式构成为薄板，但支架120构成为不具有弹性的厚板。
端子130设置在支架120上，对配线140供给电力。由此，能够对驱动源71、91供给电力，沿水平方向及垂直方向进行摆动驱动。
图2是表示本发明的实施例1的光学扫描装置的一例的背面侧的立体图。在图2 中，在与图1相同的结构要素上标注同一参照符号。
在图2中，在镜反射面10的背面设置有肋11。肋11能够抑制驱动中的镜反射面 10发生变形，能够使镜反射面10保持平坦。肋11形成为外形与镜反射面10的形状大致一致。由此，能够使镜反射面10整体平坦。
狭缝30设置在肋11与扭杆50之间的应力缓和区域20内。由此，能够使从扭杆 50传递的应力在应力缓和区域20内分散，防止应力传递到肋11。
在可动框80上设置有减薄部81。减薄部81是为了使可动框80轻量化而形成的凹部。可动框80由于具有支撑水平驱动梁70的作用，因此以厚壁部构成，但自身也是沿垂直方向摆动的驱动对象，因此若重量大，则即使施加相同的电压位移也变小，灵敏度降低。 因而，通过在可动框上设置减薄部使其轻量化，从而能够提高灵敏度。
另外，在可动框80例如以60Hz驱动时，若60Hz的倍数(120Ηζ、180Ηζ、240Ηζ· · ·) 存在不需要的共振频率，则干扰变大。即，作为振动特性，优选在驱动频率的倍数附近不存在不需要的共振频率。通过轻量化，能够对不需要的共振频率进行高频化，能够使不需要的共振频率远离驱动频率的倍数附近。另外，即使在不需要的共振频率为驱动频率的倍数的情况下，远离60Hz的频率即高频侧的一方影响较少。即，通过可动框80的轻量化，能够对不需要的共振频率进行高频化，能够减少干扰。另外，关于减薄部81的形状、配置等详细情况在后面叙述。
除了可动框80、支架120外， 在垂直驱动部110的垂直驱动梁90彼此的连结部100 的背面也形成有肋101。利用该肋101，加强垂直驱动梁90彼此的连结，提高刚性。
图3是用于更详细地说明实施例1的光学扫描装置的应力缓和结构的图。图3(A) 是表示实施例1的光学扫描装置的镜部周边的表面侧的结构的图。图3 (B)是表示实施例1的光学扫描装置的镜部周边的背面侧的结构的图。
如图3 (A)所示，关于表面侧，镜部40在圆形的镜反射面10与扭杆50之间具有应力缓和区域20。另外，在图3 (A)中，示出了垂直于旋转(摆动)轴X的垂直轴与镜部40 的交点，在交点与扭杆50之间设置有应力缓和区域20。另外，在各应力缓和区域20上，形成有2个关于旋转(摆动)轴X对称的圆弧状的狭缝30。
如图3 (B)所示，关于背面侧，对应于镜反射面10的圆形，在与镜反射面10大致同样的区域形成有格子状的肋11。这是为了确保镜反射面10的平坦性，以格子状的肋图案加强镜反射面10整体。但是，肋11成为重物，引起镜部40的摆角灵敏度降低，因此在可能的范围进行减薄。其结果，如图3 (B)所示，形成有格子状的肋11。
在图3 (B)中，关于镜部40，与旋转轴X正交的方向的外形尺寸与镜反射面10的 尺寸大致相同。具体而言，在包含镜反射面10的中心C的上下的直径2/3以内的范围内， 镜部40的外形尺寸与镜反射面10的尺寸大致相同。即，应力缓和区域20没有形成在与旋 转轴X正交的方向的至少通过镜反射面10的中心C的部分。这是由于若在远离旋转轴X 的部位具有重量，则因惯性矩的作用而发生镜反射面10的灵敏度降低。
另一方面，接近旋转轴X的部位的重量没有像远离旋转轴X的部位那种程度的影 响，因此使旋转轴方向的镜部40的外形尺寸大于镜反射面10，作为应力缓和区域20设置空 间。通过设置该应力缓和区域20，从而拉开从产生应力的扭杆50至肋11的距离，能够缓和 对肋11的应力，能够防止肋11的破坏。
另外，如图3 (A)、(B)所示，应力缓和区域20的平面形状最好是从扭杆50向镜反 射面10逐渐扩展的形状。这是因为，应力缓和区域20为了缓和在扭杆50上产生的应力， 需要在某种程度上宽的空间，但即使为从扭杆50急剧向横向扩展的长方形之类的形状，也 由于应力自身不会向横向传递，因上述的惯性矩的产生而对旋转(摆动)也给予坏影响。如 果为如图3 (A)、(B)那样逐渐扩展的形状，则能够使应力分散，并且也不会对摆动产生坏影 响。
另外，如图3 (A)、(B)所示，应力缓和区域20的端部21的平面形状优选为曲线。 扭杆50由于进行扭转运动，因此在端部21也产生应力，而若包含具有角的端部形状，则在 角部容易集中应力，容易导致破损。因而，通过使应力缓和区域20的端部21为R形状，从 而能够防止这种应力集中引起的破损。另外，应力缓和区域20的端部21只要不包含角部， 则也可以包含直线部分。这是因为，如果直线部分不构成角部，则不会在此集中应力。
图4是表示实施例1的光学扫描装置的镜部40的镜反射面10与应力缓和区域20 的尺寸关系的图。
在图4中，设镜反射面10的尺寸纵向为MV，横向为MH，设镜部40的尺寸纵向为 DV，横向为DH，则MHhDH、MV〈DV。即，在横向上镜反射面10与镜部40的外形大致相等， 在纵向上镜部40的外形大于镜反射面10的外形。另外，如图4所示，镜反射面10的外形 为圆形，而镜部40的外形近似于椭圆。
另外，在应力缓和区域20的MV以上 DV以下的范围设置有狭缝30。通过设置狭 缝30，能够使传递给应力缓和区域20的应力进一步分散，而关于这点以下进行说明。
图5是用于说明在实施例1的光学扫描装置的应力缓和区域20所设置的狭缝30 引起的应力缓和效果的图。在图5 (A) (D)中，示出了从扭杆50施加于应力缓和区域20 及肋11的应力的强度分布。
镜反射面10的肋11具有减少镜反射面10的翘曲的效果，另一方面，肋11的根部 的L字状的部分在形状上容易集中应力。尤其，在将本实施例的光学扫描装置构成为MEMS (Micro Electro Mechanical System,微机电系统)结造体的情况下,大多情况下使用在绝 缘氧化膜(一般为SiO2)的两侧粘贴硅基板的SOI晶片来制作。此时，由于上述的L字部分 相当于绝缘氧化膜与硅基板的粘贴部分，因此通过在镜反射面10施加垂直的力成分，从而 从该粘贴部分发生剥离并发展，以至破损的情况较多。
因此，在本实施例的光学扫描装置中，使旋转轴X方向上的镜部40的外形与肋11 的距离隔开，通过设置应力缓和区域20，从而减少在扭杆50产生的力波及肋11的L字状部分，而通过进一步在应力缓和区域20设置狭缝30，从而使波及上述L字状部分的垂直方向 的力成分分散在多个部位。
图5 (A)是表示未在应力缓和区域20设置狭缝30时的应力强度分布的图。在图 5 (A)中，在扭杆50产生的应力越远离扭杆50越小，到达肋11的应力小于在扭杆50产生 的应力。这是由于在应力缓和区域20缓和了应力。可是，到达肋11的应力集中在位于扭 杆50的延长线上的旋转轴X (在图5中未图示)上。
图5 (B)是表示在应力缓和区域20设置狭缝30时的应力强度分布的图。在图5 (B)中，将两个狭缝30关于旋转轴X对称地且与肋11隔开距离设置，从而分散应力缓和区 域20内的应力，到达肋11的应力分散为两个狭缝30之间的旋转轴X上的部分与比各狭缝 30靠外侧的两个部分共3个部分。其结果，到达肋11的一个部分的应力的大小降低而变 小，能够防止在肋11的特定部位施加强的应力。另外，若狭缝30接近肋11设置，则用狭缝 30阻断应力的效果不起作用，应力直接施加到肋11。因而，狭缝30优选与肋11隔开某种 程度的距离而设置。
图5 (C)是表示未在应力缓和区域20设置狭缝30时的铅垂方向的应力强度分布 的图。如图5 (C)所示，在不存在狭缝30时，在肋11的两个部位集中应力。另外，与图5 (A)不同，示出两个部位的应力集中部位是由于以下原因，通过将应力成分限定在铅垂方向 上进行表示，从而用摆动的正与负分别示出应力集中部位。
图5 (D)是表示在应力缓和区域20设置狭缝30时的铅垂方向的应力强度分布的 图。如图5 (D)所示可知，在存在狭缝30时，应力分散在不存在狭缝30的部位，在4个部 位分散有应力集中部位。由此，由于被分散的各应力的大小变小，因此能够减小施加于肋11 的应力，能够避免破损。
另外，狭缝30的形状以接近镜反射面10的外形的方式构成为圆弧状，但即使是直 线状或其它的形状，也能获得应力分散的效果，因此可以根据用途变更狭缝30的形状。
如此，通过在镜部40设置应力缓和区域20和狭缝30，从而能够避免镜部40的破 损，并且能够提高光学扫描装置的寿命。
接着，用图6及图7，关于可动框80的轻量化更详细地进行说明。
图6是表示实施例1的光学扫描装置的轴的配置的图。如图6所示，实施例1的 光学扫描装置构成为具有通过扭杆50的水平旋转轴X和垂直于扭杆50且通过镜反射面10 的中心C的垂直旋转轴Y这两轴的两轴光学扫描装置。该两轴光学扫描装置的可动框80 具有支持配置于可动框80的内侧的水平驱动梁70高速振动的作用，并且，对于配置于可动 框80的外侧的垂直驱动部110来说，成为使灵敏度降低的重物。
在这里，由于重物越远离垂直旋转轴Y，阻碍运动的惯性矩越大，因此减薄肋状的 可动框80的可动框80的轻量化，对于改善绕垂直旋转轴的驱动灵敏度有效。
图7是实施例1的光学扫描装置的可动框的放大立体图。如图7所示，在可动框 80的内侧构成镜部40的水平驱动部。在这里，所谓水平驱动部是指用于水平驱动镜部40 的水平驱动梁70、驱动源71、连结部60及扭杆50。通过驱动水平驱动部，从而镜反射面10 以水平旋转轴X为中心摆动。
在可动框80的外侧，如图1、2及6所示，垂直驱动梁90以波纹状曲折地配置，通过 驱动垂直驱动部110，从而每个可动框80绕垂直旋转轴振动。为了使对于垂直驱动部110来说成为重物的可动框80轻量化，减薄远离垂直旋转轴Y的框部。因而，如图7所示，在远离垂直旋转轴Y的可动框80的上边和下边的部分形成有多个减薄部81。
减薄部81不贯穿可动框80而是在中途停止并呈凹状。另外，减薄部81形成为三角形，并且沿可动框80的延伸方向以三角形的顶点交替朝向外侧的方式配置。由此，可动框80留下的厚壁部82成为沿可动框80的曲折形状，在沿可动框80的任何部分上也能留下厚壁部82，并且在宽度方向也均匀地留下厚壁部82，因此保持形成有减薄部81的区域的强度强，能够保持刚性。
如此，通过将减薄部81构成为沿可动框80顶点交替替换的多个三角形的凹部，从而在留下曲折状的厚壁部82的同时，能够进行减薄，能够在保持强度的同时进行轻量化。
另外，减薄部81既可以不是数学上正确的三角形，也可以是角部变圆或者边为曲线的大致三角形。此时，厚壁部82也构成为大致曲折形状，在可动框80的延伸方向与宽度方向的任何一个部位也能大致均匀地留下厚壁部82，因此能够在实现轻量化的同时保持刚性。
另外，减薄部81在本实施例中举出仅设置在与水平旋转轴X的延伸方向一致的区域即可动框80的上边和下边的例子进行了说明，但在进一步轻量化时，既可以在其他区域设置减薄部81，例如也可以在可动框80的全周设置减薄部81。这样，减薄部81能够根据用途以各种形状及配置结构设置。
接着，用图8关于垂直驱动部110的结构更详细地进行说明。图8是用于说明实施例I的光学扫描装置的垂直驱动部110的结构的图。
在图8中，示出了实施例1的光学扫描装置的俯视图，垂直驱动部110在一侧具有 4根、即在两侧共有8根垂直驱动梁92 99。在垂直驱动梁92 99之中，在某个驱动时刻施加正转电压的垂直驱动梁93、94、97、99上附加〇记号，在施加以将正转电压上下反转的波形形成的反转电压的垂直驱动梁92、94、96、98上附加Λ记号。
正转电压是在零电压与最大值电压(Vmax)的范围生成的例如由正弦波或锯齿波等的波形形成的驱动波形。所谓反转电压，是最大值电压(Vmax)的一半(Vmax/2)的电压， 是由将上述正转电压波形上下反转而成的波形形成的驱动波形。另外，在水平轴的驱动上使用正弦波作为驱动波形时，也可以使正转波形的相位偏移180度而获得反转电压。
在这里，附加〇记号的左侧的驱动梁93、95与右侧的驱动梁97、99关于镜反射面 10及可动框80对称，同样地，附加Λ记号的左侧的驱动梁92、94与右侧的驱动梁96、98也关于镜反射面10及可动框80对称。并且，附加〇记号的正侧的驱动梁93、95、97、98在可动框80的左侧为两根，右侧为两根是相同的数，同样地，附加Λ记号的负侧的驱动梁92、94、 96,98在可动框80的左侧为2根，右侧为2根是相同的数。因而，在附加〇记号的驱动梁 93、95、97、98施加反转电压，在附加Λ记号的驱动梁92、94、96、98施加正转电压时，在可动框80的左侧与右侧，施加了上下反转的电压的驱动梁92 99各为两根，始终给予可动框 80相同倾斜量的位移。
如此，通过使驱动梁92 99的数为偶数，从而能够使可动框80向跟前侧的倾斜量与向里侧的倾斜量成为相同的量。一般而言，光学扫描装置大多组装在手机等小的产品中，根据与空间等的关系，有时也将垂直驱动梁92 99的数构成为奇数。此时，由于可动框80的跟前侧与里侧的倾斜量不同，因此在投影面的尺寸不同时，投影面的每个尺寸其投影中心都偏移，从而还产生对光学扫描装置的设置需要进行细致的调整的情况。
可是，在本实施例的光学扫描装置中，由于垂直驱动梁92 99设为偶数根，因此 即使投影面的尺寸不同，也能使投影中心始终保持一定，即使在用于各种用途或投影面的 尺寸的情况下，也能容易地设置光学扫描装置。
如此，根据实施例1的光学扫描装置，通过在镜反射面10与扭杆50之间设置应力 缓和区域20，从而能够降低在扭杆50产生的应力对镜反射面10的影响。另外，根据需要， 通过在应力缓和区域20设置狭缝30，从而分散应力，能够进一步降低对镜反射面10的影 响。
另外，通过进行可动框80的减薄，从而使可动框80轻量化而提高灵敏度，并且，能 够降低干扰。而且，通过使垂直驱动梁90的根数为偶数，从而能够使正侧与负侧的摆动量 相同，能够容易地设置光学扫描装置。
实施例2
图9是表示本发明的实施例2的光学扫描装置的一例的图。在图9中，示出了镜 反射面10、镜部41和扭杆50。关于其它的结构要素，由于与实施例1相同，因此省略其图 示及说明。另外，在图9中，关于与实施例1同样的结构要素，标注同一参照符号并省略其 说明。
在图9中，镜部41具有镜反射面10、应力缓和区域22和狭缝31，但狭缝31在一 个应力缓和区域22仅设置一个这一点与实施例1的光学扫描装置不同。如此，狭缝31也 可以仅设置一个。此时，从扭杆50产生的应力向狭缝31的两外侧分散，因此具有应力分散 的效果。
另外，在实施例2的光学扫描装置中，也优选狭缝31关于水平旋转轴X对称地配 置，因此优选配置成狭缝31的中心位于水平旋转轴X上。
另外，狭缝31与肋11 (图9中未图示)隔开距离配置为宜这一点和狭缝31的形 状也可以未必为圆弧状这一点与实施例1相同。
根据实施例2的光学扫描装置，能够以简单的狭缝形状，使从扭杆50产生的应力 分散，防止肋11的破损。
实施例3
图10是表示本发明的实施例3的光学扫描装置的一例的图。在图10中，示出了 镜反射面10、镜部42和扭杆50，而关于其它的结构要素，由于与实施例1相同，因此省略其 图示及说明。另外，在图10中，关于与实施例1同样的结构要素，标注同一参照符号并省略 其说明。
在实施例3的光学扫描装置中，镜部42的各应力缓和区域23具有3个狭缝32、 33、34这一点与实施例1及2的光学扫描装置不同。如此，使狭缝32、33、34增加为3个，也 可以进一步分散应力。
在实施例3的光学扫描装置中，配置成狭缝33位于水平旋转轴X上，狭缝32和狭 缝34关于水平旋转轴X成线对称。由此，能够使应力大致均匀地分散。另外，在扭杆50产 生的应力利用狭缝32 34分散为4个部分。
另外，狭缝32 34与肋11 (图10中未图示)隔开距离配置为宜这一点和狭缝 32 34的形状也可以未必为圆弧状这一点与实施例1、2相同。
实施例4
图11是表示本发明的实施例4的光学扫描装置的一例的图。在图11中，示出了 镜反射面10、镜部43和扭杆50，而关于其它的结构要素，由于与实施例1相同，因此省略其 图示及说明。另外，在图11中，关于与实施例1同样的结构要素，标注同一参照符号并省略 其说明。
在实施例4的光学扫描装置中，镜部43的各应力缓和区域24具有4个狭缝35、36、 37,38这一点与实施例1至3的光学扫描装置不同。另外，在水平旋转轴X上不存在狭缝 35 38这一点与实施例2及3的光学扫描装置不同。如此，也可以构成为在使狭缝35 38进一步增加为4个的同时，不在水平旋转轴X上配置狭缝35 38的结构。由于不在水 平旋转轴X上配置狭缝35 38，从而能够将扭杆50绕水平旋转轴的旋转力可靠地传递给 镜反射面10。
在实施例4的光学扫描装置中，利用4个狭缝35 38，能够将在扭杆50产生的应 力分散为5个部分。另外，由于狭缝35与狭缝38、狭缝36与狭缝37关于水平旋转轴X线 对称地配置，因此能够使应力大致均匀地进行分散。另外，通过使狭缝35 38为偶数，不 在水平旋转轴X上配置狭缝35 38，因此对于绕水平旋转轴的旋转力，不使其减少而直接 传递给镜反射面10，可使灵敏度保持高灵敏度。
另外，狭缝35 38与肋11 (图11中未图示)隔开距离配置为宜这一点和狭缝 35 38的形状也可以未必为圆弧状这一点与实施例1、2相同。
根据实施例4的光学扫描装置，能够在将灵敏度保持为高灵敏度的同时，使应力 细小地分散，能够使光学扫描装置长寿命化。
以上，关于本发明的优选实施例详细进行了说明，但本发明不限于上述的实施例， 不脱离本发明的范围而能够对上述实施例加以各种变形及置换。产业上的可用性如下。
本发明能够利用于投影仪等图像投影装置。
权利要求
1.一种光学扫描装置，从两侧利用扭杆支撑具有镜反射面的镜部，并使该镜部以该扭杆为轴摆动，从而使由上述镜反射面反射的光进行扫描，其特征在于，上述镜部在通过上述镜反射面的中心且垂直于上述轴的垂直轴和上述镜反射面的端点的交点与上述扭杆之间，具有缓和由上述扭杆的扭转运动产生的应力的应力缓和区域。
2.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，上述应力缓和区域具有从上述扭杆向上述镜反射面逐渐扩展的平面形状。
3.根据权利要求1或2所述的光学扫描装置，其特征在于，上述应力缓和区域的端部不包含角部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，上述应力缓和区域具有狭缝。
5.根据权利要求4所述的光学扫描装置，其特征在于，上述狭缝配置成关于上述轴对称。
6.根据权利要求4或5所述的光学扫描装置,其特征在于，上述狭缝具有多个。
7.根据权利要求6所述的光学扫描装置，其特征在于，上述狭缝具有偶数个。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，上述狭缝具有圆弧状的形状。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，在上述镜反射面的背面形成有肋。
10.根据权利要求9所述的光学扫描装置，其特征在于，上述狭缝与上述肋隔开距离设置。
11.根据权利要求9或10所述的光学扫描装置，其特征在于，上述扭杆设置于上述镜部的周围，并且与具有使上述镜部绕上述轴摆动的驱动源的水平驱动梁连结，该水平驱动梁与包围周围且具有与上述肋相同厚度的可动框连结，在该可动框上设有具有与上述驱动梁相同厚度的减薄部。
12.根据权利要求11所述的光学扫描装置，其特征在于，上述减薄部仅设置在与上述轴的延伸方向一致的区域。
13.根据权利要求11或12所述的光学扫描装置，其特征在于，上述减薄部为凹部，并且在上述可动框上设置多个。
14.根据权利要求13所述的光学扫描装置，其特征在于，上述凹部为大致三角形状，以未形成上述凹部的具有与上述肋相同厚度的部分沿上述可动框形成曲折形状的方式，顶点的方向沿上述可动框交替配置。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，上述可动框与垂直驱动机构连结，该垂直驱动机构从两侧支撑上述可动框，并使上述可动框绕与上述轴垂直的上述垂直轴摆动，该垂直驱动机构具有在与上述轴平行地配置的多个矩形的梁上分别设有驱动源的多个垂直驱动梁，该垂直驱动梁的一端连结于位于内侧的该垂直驱动梁或上述可动框的一端，另一端连结于位于外侧的该垂直驱动梁的一端或支撑上述垂直驱动机构的支架，并且该垂直驱动梁作为整体以曲折的方式连结，上述垂直驱动机构包含偶数个上述垂直驱动梁。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的光学扫描装置,其特征在于，上述驱动源为压电元件。
全文摘要
本发明的目的是提供一种光学扫描装置，能够缓和施加于镜部的应力，减少破损和材料疲劳。光学扫描装置从两侧利用扭杆(50)支撑具有镜反射面(10)的镜部(40～43)，使该镜部以该扭杆(50)为轴(X)摆动，从而使由上述镜反射面(10)反射的光进行扫描，其特征在于，上述镜部(40～43)在通过上述镜反射面(10)的中心且垂直于上述轴(X)的垂直轴(Y)和上述镜反射面(10)的端点的交点与上述扭杆(50)之间，具有缓和由上述扭杆(50)的扭转运动产生的应力的应力缓和区域(20、22～24)。
文档编号G02B26/10GK103033931SQ20121036772
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年10月3日
发明者田中丰树, 山田司, 西山隆彦 申请人:三美电机株式会社