反射镜驱动装置及其驱动方法
【专利摘要】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)和第二促动器部(22)的上部电极和下部电极对应于共振模式振动的压电体内的主应力的应力分布而被分割，与第一上部电极部(111)及第三上部电极部(221)的位置相对应的压电体部分和与第二上部电极部(112)及第四上部电极部(222)的位置相对应的压电体部分产生相互逆向的应力。下部电极也同样被分割，能够向基于分割配置的不同压电体部分的上部电极部和下部电极部施加同相位的驱动电压。
【专利说明】反射镜驱动装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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)。
[0005] 专利文献1 :日本特开2009-2978号公报
[0006] 非专利文献 1 :Tani et al.，Optical MEMS and Their Applications Co nference, 2006. IEEE/LE0S International Conference on,2006,25-26
[0007] 非专利文献 2 :Matsuo et al. , Japanese Journal of Applied Physics, Th e Japan Society of Applied Physics,2010,49,04DL19
[0008] 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。
[0009] 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。
【发明内容】
[0010] 本发明是鉴于此而提出的，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。
[0011] 为了达成上述目的，提供以下的发明方案。
[0012](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，压电促动器部具有作为压电单晶片促动器的第一促 动器部及第二促动器部，该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、压电体及上部电极的层叠结构，通过施加驱动电压而产生的逆压电效应来变形，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，来倾斜驱动反射镜支撑部，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 的第一上部电极部和第二上部电极部，第一促动器部的下部电极包括与第一上部电极部对 置的第一下部电极部和与第二上部电极部对置的第二下部电极部，第一下部电极部和第二 下部电极部分别由单个或多个电极构成，第一促动器部具有将第一上部电极部和第一下部 电极部作为电极对而构成的第一压电转换部、以及将第二上部电极部和第二下部电极部作 为电极对而构成的第二压电转换部，第二促动器部的上部电极包括分别由单个或多个电极 构成的第三上部电极部和第四上部电极部，第二促动器部的下部电极包括分别由单个或多 个电极构成且与第三上部电极部对置的第三下部电极部和与第四上部电极部对置的第四 下部电极部，第三下部电极部和第四下部电极部分别由单个或多个电极构成，第二促动器 部具有将第三上部电极部和第三下部电极部作为电极对而构成的第三压电转换部、以及将 第四上部电极部和第四下部电极部作为电极对而构成的第四压电转换部，第一上部电极 部、第二上部电极部、第三上部电极部及第四上部电极部的配置方式对应于共振模式振动 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，共振模式振动是伴随着绕旋 转轴转动而引起的反射镜部的倾斜位移而进行的，与第一上部电极部及第三上部电极部的 位置相对应的压电体部分和与第二上部电极部及第四上部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。
[0013] 根据上述方案，第一促动器部及第二促动器部各自的下部电极部也以与上部电极 部的配置形态相对应地被分割的形态配置。即，第一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配置上部电极和下部电极分别被分割的电极 部。通过这种电极部的分割结构，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。
[0014] 并且，通过被分割的电极部的配置，能够向不同的压电体部分的上部电极部和下 部电极部施加同相位的驱动电压，且容易驱动控制。此外，作为压电促动器部，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。
[0015] (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。
[0016] (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，向第一下部电极 部、第二下部电极部、第三下部电极部及第四下部电极部中的至少一个电极部施加用于压 电驱动的驱动电压。
[0017] 例如，能够将第一压电转换部和第三压电转换部的下部电极部设为地电位，向第 一压电转换部和第三压电转换部中的至少一个压电转换部的上部电极部施加第一驱动电 压，并将第二压电转换部和第四压电转换部的上部电极部设为地电压，向第二压电转换部 和第四压电转换部中的至少一个压电转换部的下部电极部施加与第一驱动电压同相位的 第二驱动电压。并且，在构成压电转换部的电极对中，还能够替换设为地电压的电极部和施 加驱动电压的电极部。
[0018] (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。
[0019] (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。
[0020] (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。
[0021] (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压电转换部及第三压电转换部中的至少一个压电转换部的 上部电极部的电极供给驱动用的电压，并向构成第二压电转换部及第四压电转换部中的至 少一个压电转换部的下部电极部的电极施加驱动用的电压，向构成第一压电转换部及第三 压电转换部中的至少一个压电转换部的上部电极部的电极施加的驱动电压和向第二压电 转换部及第四压电转换部中的至少一个压电转换部的下部电极部施加的驱动电压为同相 位。
[0022] (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，将第一压电转换部、第二压电转换部、第三压电转换部及第四压电转换部各自的上 部电极部和下部电极部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。
[0023] (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。
[0024] 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。
[0025] (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?10 μ m的薄膜，是在成为振动板的基板上直接成 膜的薄膜。
[0026] 根据这种方案，能够利用以溅射法为代表的气相生长法或溶胶-凝胶法等直接成 膜法，来获得具有所需的压电性能的压电体薄膜。能够将压电体的薄膜直接成膜在基板上， 并通过干法刻蚀或湿法刻蚀等半导体工艺来进行加工，由此使设备的制作工艺简便。
[0027] (第十一方案）：根据第一方案至第十方案中任一项所述的反射镜驱动装置，在上 述压电促动器部中所使用的压电体为由下述式（P)表示的一种或两种以上的钙钛矿型氧 化物，
[0028] 通式：AB03......(P)
[0029] 式中，A为A位的元素，是包含Pb的至少一种元素，B为B位的元素，是从由Ti、Zr、 V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Μη、Sc、Co、Cu、In、Sn、Ga、Zn、Cd、Fe 及 Ni 构成的组中选择的至少 一种元素，0为氧元素，A位元素、B位元素、氧元素的摩尔比标准为1:1:3,而它们的摩尔比 在能够获得钙钛矿结构的范围内也可以偏离基准摩尔比。
[0030] (第十二方案）：根据第一方案至第十方案中任一项所述的反射镜驱动装置，在上 述压电促动器部中所使用的压电体为由下述式（PX)表示的一种或两种以上的钙钛矿型氧 化物，
[0031] Aa(Zrx, Tiy,Mb_x_y)b0 c……（PX)
[0032] 式中，A为A位的元素，是包含Pb的至少一种元素，Μ为从由V、Nb、Ta及Sb构成 的组中选择的至少一种元素，0 < X < b、0 < y < b、0 < b-x-y，a:b:c = 1:1:3为标准，而 它们的摩尔比在能够获得钙钛矿结构的范围内也可以偏离基准摩尔比。
[0033] 就掺杂了 Nb等元素的锆钛酸铅（PZT)而言，由于压电常数高，因而适合于以小型 获得较大的位移的设备的制作。此外，对于利用于应力检测部的压电体，也能够利用与压电 促动器部相同的压电材料。
[0034] (第十三方案）：根据第十二方案所述的反射镜驱动装置，钙钛矿型氧化物（PX)能 够包含Nb，NV(Zr+Ti+Nb)摩尔比能够为0.06以上且0.20以下。
[0035] 就这种材料而言，即使不进行极化处理，也呈现良好的压电特性。因此，不需要极 化处理，能够实现制造工艺的简化及低成本化。
[0036] (第十四方案）：根据用于第一方案至第十三方案中任一项所述的反射镜驱动装 置的反射镜驱动方法，向构成第一压电转换部及第三压电转换部中的至少一个压电转换部 的电极施加第一驱动电压，并且，向构成第二压电转换部及第四压电转换部中的至少一个 压电转换部的电极施加与第一驱动电压同相位的第二驱动电压，由此使第一促动器部和第 二促动器部相互逆向挠曲。
[0037](第十五方案）：根据第十四方案所述的反射镜驱动方法，将第一压电转换部、第 二压电转换部、第三压电转换部及第四压电转换部各自的上部电极部和下部电极部中的一 部分电极用作检测电极，该检测电极检测伴随着压电体的变形而通过压电效应产生的电 压，在驱动反射镜部的过程中，从检测电极获得检测信号。
[0038] 例如，能够根据从检测电极获得的检测信号，来控制向压电促动器部供给的驱动 电压的频率（驱动频率）及振幅中的至少一个。能够通过向压电促动器部的驱动反馈检测 信号，来实现稳定的共振驱动。
[0039] 发明效果
[0040] 根据本发明，当促动器部变形时，由于与在压电体内产生的应力的分布相对应地 配置有电极部，因而能够高效率地驱动，且与现有结构相比，能够获得更大的反射镜倾斜 角。并且，由于位移效率提高，因而即使在将一部分电极用于检测的情况下，也能够获得足 够的位移角。
[0041] 进而，根据本发明，能够利用同相位的驱动电压来实现使第一促动器部及第二促 动器部逆向挠曲的驱动，因而容易控制驱动。
【专利附图】
【附图说明】
[0042] 图1为表不第一实施方式的微型扫描仪设备的结构的俯视图。
[0043] 图2为沿图1的2-2线的截面图。
[0044] 图3为表示施加驱动电压时的压电促动器部的变形的状态的示意截面图。
[0045] 图4为表示驱动电压Vi的例的波形图。
[0046] 图5为示意性地表示共振驱动时的压电体的位移及主应力的应力分布的图。
[0047] 图6为示意性地表示共振驱动时的压电体内的应力方向的说明图。
[0048] 图7为将图1的设备结构中将所有压电转换部利用于驱动的情况的电压施加方法 的示意图。
[0049] 图8为图1的设备结构中将一部分电极部利用于传感（检测）的方式的说明图。
[0050] 图9为图1的设备结构中将一部分电极部利用于传感的其他方式的说明图。
[0051] 图10为将构成电极部的多个电极中的一部分电极利用于传感的方式的说明图。
[0052] 图11为将构成电极部的多个电极中的一部分电极利用于传感的其他方式的说明 图。
[0053] 图12为表示比较例1的微型扫描仪设备的结构的俯视图。
[0054] 图13为图12的设备结构中进行传感的方式的说明图。
[0055] 图14为实施例1和比较例1的表示施加电压和光学扫描角的关系的曲线图。
[0056] 图15为表示第二实施方式（实施例2)的微型扫描仪设备的结构的俯视图。
[0057] 图16为示意性地表示图15的设备结构的共振驱动时的压电体的位移及主应力的 应力分布的示意图。
[0058] 图17为图15的设备结构中将所有电极部利用于驱动的情况的电压施加方法的说 明图。
[0059] 图18为图15的设备结构中将一部分电极部利用于传感的其他方式的说明图。
[0060] 图19为将构成电极部的多个电极中的一部分电极利用于传感的其他方式的说明 图。
[0061] 图20为表示比较例2的微型扫描仪设备的结构的俯视图。
[0062] 图21为图20的设备结构中进行传感的方式的说明图。
[0063] 图22为实施例2和比较例2的表示施加电压和光学扫描角的关系的曲线图。
[0064] 图23为图20的设备结构中利用四种驱动波形的情况的说明图。
[0065] 图24为实施例2和比较例2的表示施加直流（DC)电压时的施加电压和光学扫描 角的关系的曲线图。
[0066] 图25为实施例2的设备的尺寸例的说明图。
[0067] 图26为表示图18的方式的驱动控制系统的例的说明图。
[0068] 图27为表不第一实施方式（图1)的变形例的俯视图。
[0069] 图28为表不第一实施方式（图1)的其他变形例的俯视图。
[0070] 附图标记的说明
[0071] 10:微型扫描仪设备
[0072] 2 :反射镜部
[0073] 2C:反射面
[0074] 4 :第一扭杆部
[0075] 7 :第二扭杆部
[0076] 10:压电促动器部
[0077] 11 :第一促动器部
[0078] 11B:第一基端部
[0079] 15 :连接部
[0080] 22 :第二促动器部
[0081] 22B:第二基端部
[0082] 30:压电促动器部
[0083] 31 :第三促动器部
[0084] 31B :第三基端部
[0085] 35 :连接部
[0086] 42 :第二促动器部
[0087] 42B:第四基端部
[0088] 51 :第一固定部件
[0089] 52 :第二固定部件
[0090] 60 :振动板
[0091] 64:下部电极
[0092] 66:压电体
[0093] 68:上部电极
[0094] 111:第一上部电极部
[0095] 112:第二上部电极部
[0096] 141 :第一下部电极部
[0097] 142:第二下部电极部
[0098] 151 :第一压电转换部
[0099] 152:第二压电转换部 [0100] 221 :第三上部电极部
[0101] 222:第四上部电极部
[0102] 241 :第三下部电极部
[0103] 242:第四下部电极部
[0104] 251 :第三压电转换部
[0105] 252:第四压电转换部
[0106] 311 :第五上部电极部
[0107] 312:第六上部电极部
[0108] 341 :第五下部电极部
[0109] 342:第六下部电极部
[0110] 351:第五压电转换部
[0111] 352:第六压电转换部
[0112] 421:第七上部电极部
[0113] 422:第八上部电极部
[0114] 441:第七下部电极部
[0115] 442:第八下部电极部
[0116] 451:第七压电转换部
[0117] 452:第八压电转换部
[0118] 601 :微型扫描仪设备
[0119] 610:第一促动器部
[0120] 610A:臂部
[0121] 610B :臂部
[0122] 611:第一上部电极部
[0123] 612A、612B :第二上部电极部
[0124] 615:基端部
[0125] 620:第二促动器部
[0126] 620A:臂部
[0127] 620B :臂部
[0128] 623A、623B :第三上部电极部
[0129] 624:第四上部电极部
[0130] 625 :基端部
[0131] 630:压电促动器部
[0132] 641 :第一下部电极部
[0133] 642A、642B :第二下部电极部
[0134] 651 :第一压电转换部
[0135] 652A、652B :第二压电转换部
[0136] 663A、663B :第三下部电极部
[0137] 664:第四下部电极部
[0138] 673A、673B :第三压电转换部
[0139] 674:第四压电转换部
[0140] 810 :驱动电路
[0141] 812:检测电路
[0142] 814:控制电路
【具体实施方式】
[0143] 以下，根据附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0144] <第一实施方式>
[0145] 图1为表示第一实施方式的微型扫描仪设备的结构的俯视图。如图所示，本例的 微型扫描仪设备1(相当于"反射镜驱动装置"）具有俯视时呈圆形的反射镜部2、从径向的 两侧支撑反射镜部2的第一扭杆部4及第二扭杆部7、与第一扭杆部4相连接的作为压电促 动器部10的第一促动器部11及第二促动器部22、与第二扭杆部7相连接的作为压电促动 器部30的第三促动器部31及第四促动器部42。
[0146] 第一促动器部11和第二促动器部22经由连接部15相连接，上述连接部15与第 一扭杆部4相连接。同样，第三促动器部31和第四促动器部42经由连接部35相连接，上 述连接部35与第二扭杆部7相连接。
[0147] 并且，微型扫描仪设备1具有：第一固定部件51，用于固定支撑第一促动器部11 的与连接部15相反的一侧的端部即基端部11B ;以及第二固定部件52,用于固定支撑第二 促动器部22的与连接部15相反的一侧的端部即基端部22B。
[0148] 同样，第三促动器部31的与连接部35相反的一侧的基端部31B固定于第一固定 部件51，第四促动器部42的与连接部35相反的一侧的基端部42B固定于第二固定部件52。 此外，第一固定部件51和第二固定部件52能够作为部件之间经由未图示的部件要素以一 体方式相连接的固定框架部件的一部分而构成。
[0149] 第一扭杆部4和第二扭杆部7为以自由转动的方式支撑反射镜部2的部件，分别 相当于"反射镜支撑部，"第一扭杆部4相当于"第一反射镜支撑部，"第二扭杆部7相当于 "第二反射镜支撑部"。基端部11B、31B相当于"第一基端部，"基端部22B、42B相当于"第 二基端部"。第一固定部件51和第二固定部件52相当于"固定部"。
[0150] 为了便于说明实施方式，导入正交xyz轴，在上述正交xyz轴中，将压电促动器部 10、30非驱动时的反射镜面（反射面2C)的法线方向设为z轴方向（与图1的纸表面垂直 的方向），将与基于第一扭杆部4和第二扭杆部7的反射镜部2的旋转轴（主轴）R A平行的 方向（与图1的纸表面平行的横向）设为X轴方向，并将与X轴及z轴的两轴正交的方向 (与图1的纸表面平行的纵向）设为y轴方向。
[0151] 微型扫描仪设备1具有相对于与y轴平行且通过反射镜部2的中心的中心线CL大 致线对称（左右对称）的结构。由于这种结构上的对称性，第一促动器部11和第三促动器 部31的结构及功能共同，且第二促动器部22和第四促动器部42的结构及功能共同。艮p， 第三促动器部31和第四促动器部42具有与第一促动器部11和第二促动器部22相同的结 构，且第三促动器部31与"第一促动器部"相对应，第四促动器部42与"第二促动器部"相 对应。
[0152] 反射镜部2的上表面为用于反射光的反射面2C。在反射面2C形成有Au (金）或 A1 (铝）等金属薄膜，以提高入射光的反射率。利用于反射镜镀层的材料及膜厚不受特别的 限制，能够利用公知的反射镜材料（高反射率材料）来进行各种设计。起到反射部的功能 的反射镜部2的俯视时形状可以与反射面2C的形状相一致或不同。反射面2C能够在反射 镜部2的上表面的面积范围内形成。
[0153] <关于反射镜部的形状>
[0154] 在本例中，例示了圆形的反射镜部2,但当实施发明时，反射镜部2的形状不受特 别的限制。除了图1例示的圆形之外，还有椭圆形、正方形、多边形等各种形状。
[0155] 对于反射镜部2的形状，不限于圆形、椭圆形、矩形（四边形）等表现除了严格的 数学上的定义中的形状，是指整体的基本形状可以大致掌握为这些形态的形状。例如，也包 括矩形的角部被倒棱的形状、角部被圆弧处理的形状、边的一部分或全部由曲线或折线构 成的形状、在反射镜部2和第一扭杆部4或第二扭杆部7的连接部分追加连接上所需的附 加的形状的形状等。
[0156] <关于压电促动器部的结构>
[0157] 第一促动器部11和第二促动器部22具有使各自的长边方向上的轴一致来沿着y 轴方向连接的结构。第一促动器部11和第二促动器部22的连接部15与第一扭杆部4相 连接。即，连接部15为第一促动器部11和第二促动器部22的连接部分，并且是第一促动器 部11及第二促动器部22和第一扭杆部4的连接部分。第一促动器部11和第二促动器部 22夹着与第一扭杆部4相连接的连接部15而配置在y轴方向的两侧（图1的上下两侧）。 在图1中，在从y轴方向夹持连接部15的两侧中的一侧（图1的上侧）配置第一促动器部 11，在另一侧（图1的下侧）配置第二促动器部22。
[0158] 第一促动器部11为将与第一固定部件51相连接的基端部11B设为固定端，并将 连接固定端（基端部11B)和连接部15的线段的方向设为长边方向的悬臂结构（悬臂梁结 构）的压电促动器。
[0159] 同样，第二促动器部22为将与第二固定部件52相连接的基端部22B设为固定端， 并将连接固定端（基端部22B)和连接部15的线段的方向设为长边方向的悬臂结构的压电 促动器。即，连接有第一扭杆部4的连接部15相当于通过第一促动器部11及第二促动器 部22的驱动来位移的悬臂结构的非约束侧的端部（位移部）。
[0160] 这样，经由连接部15与第一扭杆部4相连接的第一促动器部11和第二促动器部 22相互逆向挠曲，由此能够使连接部15及第一扭杆部4倾斜驱动。通过进行使第一促动器 部11和第二促动器部22相互逆向挠曲的驱动，来使连接部15和第一扭杆部4引起倾斜位 移，使反射镜部2绕旋转轴R A旋转（使反射镜部2的反射面2C倾斜）。反射镜部2的旋转 轴RA是与X轴平行且通过反射镜部2的中心的轴。
[0161] 〈〈关于电极部的配置形态》
[0162] 图2为沿图1的2-2切割线的截面图。在图2中，示出了第一促动器部11和第二 促动器部22的部分的截面图，并省略了第一固定部件51和第二固定部件52的部分的图 /_J、1 〇
[0163] 如图2所示，第一促动器部11和第二促动器部22为具有在起到振动板60的功能 的硅（Si)的基板上按下部电极64、压电体66及上部电极68的顺序层叠的层叠结构的单晶 片型的薄膜压电促动器。
[0164] 第一促动器部11的上部电极68具有相对于促动器的长边方向分为第一上部电极 部111和第二上部电极部112两个部分的电极分割的形态的电极配置结构（参照图1)。第 一上部电极部111和第二上部电极部112为相互独立的（绝缘分离的）电极。即，第一促 动器部11具有如下结构：沿着具有从作为悬臂结构的固定端的基端部11B至作为非约束侧 的位移前端部的连接部15的长度的悬臂部分的长边方向（在图1中，y轴方向），第一上部 电极部111和第二上部电极部112以夹着绝缘部113的方式排列配置。
[0165] 并且，第一促动器部11的下部电极64也与上部电极68的被分割的电极配置相对 应地分割成两个部分，即第一下部电极部141和第二下部电极部142。第一下部电极部141 和第二下部电极部142为相互独立的（绝缘分离的）电极。第一上部电极部111和第一下 部电极部141为夹着压电体66而对置的位置关系（参照图2)。通过在第一上部电极部111 和第一下部电极部141之间介入压电体66的层叠结构，来构成起到压电元件部的功能的第 一压电转换部151。在第一压电转换部151中，第一上部电极部111和第一下部电极部141 的对作为电极对起功能。
[0166] 同样，第二上部电极部112和第二下部电极部142为夹着压电体66而对置的位置 关系（参照图2)。通过在第二上部电极部112和第二下部电极部142之间介入压电体66 的层叠结构，来构成第二压电转换部152。在第二压电转换部152中，第二上部电极部112 和第二下部电极部142的对作为电极对起功能。
[0167] 第二促动器部22也具有与第一促动器部11相同的电极配置结构。即，第二促动 器部22的上部电极68具有相对于促动器的长边方向分为第三上部电极部221和第四上部 电极部222的两个部分的电极分割的形态的电极配置结构。即，第二促动器部22具有如下 结构：沿着具有从作为悬臂结构的固定端的基端部22B至作为非约束侧的位移前端部的连 接部15的长度的悬臂部分的长边方向（在图1中，y轴方向），第三上部电极部221和第四 上部电极部222以夹着绝缘部223的方式排列配置。第三上部电极部221和第四上部电极 部222为相互独立的（绝缘分离的）电极。
[0168] 第二促动器部22的下部电极64也与上部电极的被分割的电极配置相对应地分割 成两个部分，即第三下部电极部241和第四下部电极部242。第三下部电极部241和第四下 部电极部242为相互独立的（绝缘分离的）电极。第三上部电极部221和第三下部电极部 241为夹着压电体66而对置的位置关系。通过在第三上部电极部221和第三下部电极部 241之间介入压电体66的层叠结构，来构成第三压电转换部251。在第三压电转换部251 中，第三上部电极部221和第三下部电极部241的对作为电极对起功能。
[0169] 同样，第四上部电极部222和第四下部电极部242为夹着压电体66而对置的位置 关系（参照图2)。通过在第四上部电极部222和第四下部电极部242之间介入压电体66 的层叠结构，来构成第四压电转换部252。在第四压电转换部252中，第四上部电极部222 和第四下部电极部242的对作为电极对起功能。
[0170] 此外，在第一促动器部11的第二上部电极部112和第二促动器部22的第三上部 电极部221之间也形成有绝缘部133。同样，在第一促动器部11的第二下部电极部142和 第二促动器部22的第三下部电极部241之间也形成有绝缘部。
[0171] 但是，对于如上所述地被分割配置的多个电极部，也能够在施加相同的驱动电压 的电极部之间或设定于相同的电位（例如，作为参考电位的地电位）的电极部之间经由适 当的配线部进行连接。
[0172] 例如，对于第一上部电极部111和第三上部电极部221的组（对）或第二下部电 极部142和第四下部电极部242的组，能够经由未图示的配线部进行连接。
[0173] 并且，在图1的例中，假设将第一下部电极部141、第二上部电极部112、第三下部 电极部241、第四上部电极部222全部作为地电位（GND)的形态，因而这些电极部（141、 112、241、222)经由配线部191、192、193进行连接。即，第一下部电极部141和第二上部电 极部112经由配线部191进行连接，第二上部电极部112和第三下部电极部241经由配线 部192进行连接，进而，第三下部电极部241和第四上部电极部222经由配线部193进行连 接。
[0174] 此外，在图1中，虽然以示意性的俯视图表示，但对于配线部191、192、193，介入未 图示的绝缘膜（绝缘部件）进行布线，以防止在压电体66的端面的台阶部分等处与其他电 极导通。并且，在图1中，为了在视觉上容易掌握上部电极/压电体/下部电极的层叠结构， 适当修改电极部等的大小来进行了描述。
[0175] 在本实施方式中，如图2所示，与上部电极68和下部电极64各自的分割形态相对 应地，压电体66也被分割。即，第一压电转换部151、第二压电转换部152、第三压电转换部 251、第四压电转换部252的转换部分别分割有上部电极/压电体/下部电极的层叠结构 部。
[0176] 就压电体66而言，由于用上下的电极夹持的部分起到驱动力产生部或应力检测 部（传感器部）的功能，因而能够除去不直接贡献于作为这种压电转换部（压电元件部） 的动作的不需要的压电体部分（不具有上下电极中的至少一个的部分等）。通过除去不需 要的压电体部分，并以压电转换部的单位分离压电体，来降低促动器部的刚性，并使促动器 部容易变形。
[0177] 当实施发明时，对于压电体层，不要求必须进行与电极部的分割配置相对应的分 离（除去不需要的部分而进行的分割）。也能够使压电体层不以压电转换部的单位分割，而 是被用作一个（单一）压电体膜。
[0178] 并且，在本例中，第一上部电极部111、第二上部电极部112、第三上部电极部221、 第四上部电极部222、第一下部电极部141、第二下部电极部142、第三下部电极部241、第四 下部电极部242分别由单个电极构成。但是，这些电极部111、112、221、222、141、142、241、 242并不局限于由单个电极构成的方案，还能够由多个电极构成一个电极部。
[0179] 第三促动器部31及第四促动器部42的结构与第一促动器部11和第二促动器部 22的结构相同。
[0180] 第三促动器部31和第四促动器部42的连接部35与第二扭杆部7相连接。即，第 三促动器部31和第四促动器部42夹着连接有第二扭杆部7的连接部35而配置在y轴方 向的两侧（在图1中，连接部35的上下两侧）。
[0181] 第三促动器部31的上部电极具有相对于促动器的长边方向分为第五上部电极部 311和第六上部电极部312的两个部分的电极分割的形态的电极配置结构。第五上部电极 部311和第六上部电极部312为经由绝缘部313相互独立的（绝缘分离的）电极。第四促 动器部42的上部电极也具有相对于长边方向分为第七上部电极部421和第八上部电极部 422的两个部分的电极分割的形态的电极配置结构。第七上部电极部421和第八上部电极 部422为经由绝缘部423相互独立的（绝缘分离的）电极。
[0182] 第三促动器部31的下部电极也与上部电极的被分割的电极配置相对应地分割成 两个部分，即第五下部电极部341和第六下部电极部342。第五下部电极部341和第六下 部电极部342为相互独立的（绝缘分离的）电极。第五上部电极部311和第五下部电极部 341夹着压电体66而对置（参照图2)，通过在第五上部电极部311和第五下部电极部341 之间介入压电体66的层叠结构，来构成第五压电转换部351。在第五压电转换部351中，第 五上部电极部311和第五下部电极部341的对作为电极对起功能。
[0183] 同样，第六上部电极部312和第六下部电极部342夹着压电体66而对置（参照图 2)，通过在第六上部电极部312和第六下部电极部342之间介入压电体66的层叠结构，来 构成第六压电转换部352。在第六压电转换部352中，第六上部电极部312和第六下部电极 部342的对作为电极对起功能。
[0184] 第四促动器部42的下部电极也与上部电极的被分割的电极配置相对应地分割成 两个部分，即第七下部电极部441和第八下部电极部442。第七下部电极部441和第八下 部电极部442为相互独立的（绝缘分离的）电极。第七上部电极部421和第七下部电极部 441夹着压电体66而对置（参照图2)，通过在第七上部电极部421和第七下部电极部441 之间介入压电体66的层叠结构，来构成第七压电转换部451。在第七压电转换部451中，第 七上部电极部421和第七下部电极部441的对作为电极对起功能。
[0185] 同样，第八上部电极部422和第八下部电极部442夹着压电体66而对置（参照图 2)，通过在第八上部电极部422和第八下部电极部442之间介入压电体66的层叠结构，来 构成第八压电转换部452。在第八压电转换部452中，第八上部电极部422和第八下部电极 部442的对作为电极对起功能。
[0186] 在第三促动器部31的第六上部电极部312和第四促动器部42的第七上部电极部 421之间也形成有绝缘部333。同样，在第三促动器部31的第六下部电极部342和第四促 动器部42的第七下部电极部441之间也形成有绝缘部。
[0187] 并且，也能够在施加相同的驱动电压的电极部之间或设定于相同的电位的电极部 之间经由适当的配线部进行连接。在图1的例中，第五下部电极部341和第六上部电极部 312经由配线部391进行连接，第六上部电极部312和第七下部电极部441经由配线部392 进行连接，进而，第七下部电极部441和第八上部电极部422经由配线部393进行连接。
[0188] 本例的第五上部电极部311、第六上部电极部312、第七上部电极部421、第八上部 电极部422、第五下部电极部341、第六下部电极部342、第七下部电极部441、第八下部电极 部442分别由单个电极构成。但是，这些电极部311、312、421、422、341、342、441、442并不 局限于由单个电极构成的方案，能够由多个电极构成一个电极部。
[0189] 第三促动器部31的第五上部电极部311、第五下部电极部341、第五压电转换部 351为分别与第一促动器部11的第一上部电极部111、第一下部电极部141、第一压电转换 部151相对应的要素。
[0190] 第三促动器部31的第六上部电极部312、第六下部电极部342、第六压电转换部 352为分别与第一促动器部11的第二上部电极部112、第二下部电极部142、第二压电转换 部152相对应的要素。
[0191] 第四促动器部42的第七上部电极部421、第七下部电极部441、第七压电转换部 451为分别与第二促动器部22的第二上部电极部112、第二下部电极部142、第二压电转换 部152相对应的要素。
[0192] 第一促动器部11和第二促动器部22相关说明与第三促动器部31和第四促动器 部42相关说明相同，因而以下主要对第一促动器部11和第二促动器部22进行说明，而省 略第三促动器部31和第四促动器部42的相关说明。
[0193] 如图2所示，第一促动器部11及第二促动器部22通过在夹着压电体66而对置的 上部电极68和下部电极64之间施加电压而产生的压电体66的逆压电效应，来起到沿着图 2的上下方向挠曲变形的压电薄膜单晶片促动器的功能（参照图3)。
[0194] 此外，为了便于说明，适当变更图2及其他图所示的各层的膜厚或它们的比率来 进行描述，因此并不一定反映实际的膜厚或比率。并且，在本说明书中，当表现层叠结构时， "在A上层叠 B"中的"上"指从A的表面向膜的厚度方向远离的方向。在将A水平保持的 状态下，在A的上表面重叠 B而构成的情况下，与将重力方向作为下方向时的上下的方向相 一致。但是，也可以使A的姿势倾斜或者上下反转，在依赖于基板或膜的姿势的层叠结构的 堆叠方向不一定与以重力的方向为基准的上下方向相一致的情况下，为了没有混乱地表现 层叠结构的上下关系，将一个成为基准的部件（例如，A)的面作为基准，并将从其表面向厚 度方向远离的方向表现为"上"。并且，"在A上层叠 B"这一表现不仅指与A相接地将B直 接层叠于A上的情况，还有在A和B之间介入其他一个或多个层，来在A上经由一个或多个 层层叠 B的情况。
[0195] <压电促动器部的动作说明>
[0196] 图3为表示施加驱动电压时的压电促动器部的变形的状态的示意截面图。在图3 中，对于相当于第一驱动部的第一压电转换部151和第三压电转换部251，将第一下部电极 部141和第三下部电极部241设为地电位（gr ound potential),并向第一上部电极部111 和第三上部电极部221施加驱动电压％而进行驱动，对于相当于第二驱动部的第二压电转 换部152和第四压电转换部252，将第二上部电极部112和第四上部电极部222设为地电位 (ground potential)，并向第二下部电极部142和第四下部电极部242施加驱动电压V2而 进行驱动。
[0197] 在这里，为了简单说明，将向第一上部电极部111施加的驱动电压Vn和向第三上 部电极部221施加的驱动电压V 21设为相同的驱动电压％ (Vn = V21 = L)，并将向第二下部 电极部142施加的驱动电压V12和向第四下部电极部242施加的驱动电压V 22设为相同的驱 动电压V2 (V12 = V22 = V2)，且驱动电压Vi、V2被说明为基于相互同相位的正弦波的波形的驱 动电压（参照图4)。
[0198] 图3的驱动电压Vi、V2分别表示如下。
[0199] = Voffl+V1Asin ω t
[0200] V2 = Voff2+V2Asin ω t
[0201] 在上述式中，V1A和V2A分别为电压振幅，ω为角频率，t为时间。
[0202] V1A、V2A能够分别为0以上的任意的值（V1A彡0、V2A彡0)。
[0203] 偏移电压V^、为任意的，例如，优选地，将Vp V2设定为不超过压电体的极化 反转电压。
[0204] 作为向图3的第一上部电极部111及第三上部电极部221施加的驱动电压Vi和 向第二下部电极部142及第四下部电极部242施加的驱动电压V 2，施加满足上述式的L、V2 的电压波形。
[0205] 像这样施加同相位的驱动电压％、V2，由此通过压电体66的逆压电效应来使第一 促动器部11和第二促动器部22发生挠曲变形（参照图3)。如图3所示，若以使得第一促 动器部11和第二促动器部22成为相对z方向相互逆向的挠曲方向的方式驱动，则第一促 动器部11和第二促动器部22的连接部15及与连接部15相连接的第一扭杆部4发生倾斜 位移。
[0206] 此外，作为最简单的例，能够设为％ = V2，能够利用一种驱动电压％的电压波形来 使第一促动器部11和第二促动器部22逆向挠曲。图4中示出了驱动电压Vi的电压波形 的例。
[0207] 对于图1中说明的第三促动器部31和第四促动器部42,也以与第一促动器部11 和第二促动器部22相同的方式驱动，由此使连接部35及第二扭杆部7发生倾斜位移。
[0208] 以与用于支撑反射镜部2的第一扭杆部4和第二扭杆部7发生倾斜位移的共振模 式相对应的共振频率使各促动器部11、22、31、42驱动，由此能够使第一扭杆部4、第二扭杆 部7及反射镜部2发生较大的倾斜位移，并实现宽广的倾斜角度范围。由此，能够扫描宽广 的范围。
[0209] <关于共振模式振动中的驱动时的应力分布和电极部的配置形态的关系>
[0210] 图5为示意性地表示共振驱动时的第一促动器部11和第二促动器部22的压电体 的位移的图。并且，图6示意性地示出了共振驱动时的第一促动器部11和第二促动器部22 的主应力的方向。
[0211] 图5中的箭头B表示的部分为与连接部15相对应的位置，示出了上述部分发生倾 斜位移的状态。在基于共振模式振动的驱动状态中第一促动器部11和第二促动器部22处 于图5及图6所示的挠曲变形的状态的情况下，在第一促动器部11和第二促动器部22的内 部的压电体66生成施加有压缩方向的应力（压缩应力）的部分（图5的附图标记71、73) 和施加有拉伸方向的应力（拉伸应力）的部分（附图标记72、74)(参照图5)。根据这种应 力分布，与产生相互逆向的应力的压电体区域的区分对应地，分割上部电极及下部电极，配 置各上部电极部111、112、221、222和各下部电极部141、142、241、242。
[0212] 在这里所指的应力为在将膜厚方向设为z轴的情况下在χ-y平面内产生的应力， 将χ-y平面内的主应力矢量中成分的绝对值最大的方向设为应力的方向。
[0213] 此外，在图5中，在产生压缩方向的应力的部分（压缩应力区域71、73)和产生拉 伸方向的应力的部分（拉伸应力区域72、74)的边界的部分（附图标记76、77、78)存在有 应力的方向慢慢（连续）发生变化的过渡区域（中间区域）。
[0214] 相对于图5所不的与应力分布相对应地应力方向不同的压电体部的区域（附图标 记71、72、73、74)，分别配置第一电极部111、第二电极部112、第三电极部221及第四电极部 222。
[0215] 对于下部电极也同样，相对于图5所不的与应力分布相对应地应力方向不同的压 电体部的区域（附图标记71、72、73、74)，分别配置第一下部电极部141、第二下部电极部 142、第三下部电极部241及第四下部电极部242。
[0216] S卩，相对于图5的压缩应力区域71，设置第一上部电极部111和第一下部电极部 141，相对于拉伸应力区域72设置第二上部电极部112和第二下部电极部142。同样，相对 于压缩应力区域73设置第三上部电极部221和第三下部电极部241，相对于拉伸应力区域 74设置第四上部电极部222和第四下部电极部242。与各中间区域76、77、78相对应地形 成有绝缘部113、133、223(参照图1)。
[0217] 对于基于共振模式振动的动作时（共振驱动时）的应力分布，能够利用公知的有 限元法的软件，赋予设备尺寸、材料的杨氏模量、设备形状等参数，并使用模态分析法来进 行分析。当设计设备时，分析基于共振模式的驱动时的压电体内的应力分布，并根据其分析 结果，对应于应力分布的压缩应力区域及拉伸应力区域的区分，分别对上部电极及下部电 极区分区域，并决定第一上部电极部111、第二上部电极部112、第三上部电极部221及第四 上部电极部222和与这些对置的第一下部电极部141、第二下部电极部142、第三下部电极 部241及第四下部电极部242的配置形态。
[0218] 并且，根据与应力方向共同的区域相对应的压电转换部的组这一观点，能够将压 电转换部分为两个组。第一压电转换部151和第三压电转换部251属于第一组（第一电极 组），第二压电转换部152和第四压电转换部252属于第二组（第二电极组）。
[0219] 在这样分割的电极部的配置形态中，将与相同的应力方向的区域相对应的压电转 换部（属于相同组的压电转换部）的上部电极部或下部电极部中的某一个电极部设为地电 位，并向另一个电极部施加同相位的驱动电压。并且，对于与不同的应力方向（逆向的应 力）的区域相对应的压力转换部（属于不同组的压电转换部），将属于一组的压电转换部的 下部电极设为地电位，向上部电极施加驱动电压 '，将属于另一组的压电转换部的上部电 极设为地电位，向下部电极施加与％同相位的驱动电压v2，由此能够最高效率地将压电力 转换为倾斜位移。
[0220] 此外，示出了向第一上部电极部111和第三上部电极部221施加驱动电压％，并向 第二下部电极部142和第四下部电极部242施加驱动电压V 2的例，但并不局限于这种关系， 也能够向第一上部电极部111和第三上部电极部221施加驱动电压V2，并向第二下部电极 部142和第四下部电极部242施加驱动电压％。
[0221] 并且，也能够将第一上部电极部111和第三上部电极部221作为地电位，向第一下 部电极部141和第三下部电极部241施加驱动电压 '，并将第二下部电极部142和第四下 部电极部242作为地电位，向第二上部电极部112和第四上部电极部222施加驱动电压V 2。
[0222] 进而，除了将第一压电转换部151、第二压电转换部152、第三压电转换部251、第 四压电转换部252全部用作驱动力产生部的方案之外，也能够采用将它们中的一部分压电 转换部用作传感用（检测用）的传感器部（应力检测部）的方案。并且，各电极部111、112、 221、222、141、142、241、242不局限于由单个电极构成的方案，电极部111、112、221、222、 141、142、241、242中的至少一个电极部也能够由多个电极构成。
[0223] 对于第三促动器部31的第五上部电极部311、第六上部电极部312、第五下部电 极部341、第六下部电极部342和第四促动器部42的第七上部电极部421、第八上部电极 部422、第七下部电极部441、第八下部电极部442,也具有与如上所述的各电极部111、112、 221、222、141、142、241、242 相同的配置形态。
[0224] <关于设备的利用形态及变形例>
[0225] 〔利用例1〕
[0226] 图7为将第一压电转换部151至第八压电转换部452的所有电极部用作驱动用的 电极的例。在作为上部电极68的各电极部111、112、221、222、311、312、421、422和作为下 部电极64的各电极部141、142、241、242、341、342、441、442之间介入压电体66的部分分别 作为压电元件部工作。在本例中，将所有的电极部用作驱动用的电极（驱动电极），且各压 电转换部151、152、251、252、351、353、451、452全部起到驱动力产生部的功能。
[0227] 这种情况下，例如，如图7所示，对于第一促动器部11的第一压电转换部151、第二 促动器部22的第三压电转换部251、第三促动器部31的第五压电转换部351、第四促动器 部42的第七压电转换部451，采用将各个下部电极部141、241、341、441与地电位相连接，并 向上部电极部111、221、311、421施加驱动电压％，从而进行压电驱动的上部电极驱动方式。
[0228] 另一方面，对于第一促动器部11的第二压电转换部152、第二促动器部22的第四 压电转换部252、第三促动器部31的第六压电转换部352、第四促动器部42的第八压电转 换部452,采用将各个上部电极部112、222、312、422与地电位相连接，并向下部电极部142、 242、342、442施加与 ' 同相位的驱动电压V2，从而进行驱动的上部电极驱动方式。
[0229] 通过这样将各个压电转换部151、152、251、252、351、352、451、452全部用作驱动 力产生部，能够实现较大的位移角。
[0230] 此外，"同相位"这一表现并不局限于相位差0°，而是包括实用上不会成为问题的 程度上能够作为实质上的同相位来处理的相位差（例如，±10° )的允许范围。
[0231] 对于起到驱动力产生部的功能的多个压电元件部（压电转换部），为了调整元件 之间的动作性能，能够适当调整向各压电元件部施加的驱动电压的电压振幅或相位差。在 这种调整的范围内，在变更电压振幅或相位差的情况下，也包括在本发明的实施范围内。
[0232] 〔利用例2〕
[0233] 图8为将第一压电转换部151至第八压电转换部452的电极部中的一部分电极部 用作检测应力的传感（检测）用的电极的例。在这里，示出了将第四压电转换部252和第 八压电转换部452用作传感器部，将第四下部电极部242和第八下部电极部442用作检测 用的电极，并将其他压电转换部用作驱动力产生部的例。
[0234] 将检测用的电极设为漂移电位，并检测通过压电体66的压电效应（正压电效应） 来产生的电压。在图8中，用"s"表示的电极（附图标记242、422)为用于取出传感用的信 号的检测电极，表示设定为漂移电位的电极。
[0235] 若这样将多个电极部中的一部分电极部用作电压检测部，则能够检测通过压电体 的正电压效应来产生的电压，并从该检测到的电压信号（检测信号）检测促动器部的应力。 艮P，电压检测部起到应力检测部的功能。由此，能够构成实现共振状态的维持等的驱动电 路。
[0236] 此外，也能够代替图8的结构，或与图8的结构进行组合，来将第一压电转换部151 和第五压电转换部351利用于传感器部，并将第一上部电极部111、第五上部电极部311用 作检测用的电极。
[0237] 〔利用例3〕
[0238] 图9为对于构成压电促动器部的各促动器部11、22、31、42分别设置至少一个电压 检测部（应力检测部）的形态的例。在这里，第一上部电极部111、第四下部电极部242、第 五上部电极部311、第八下部电极部442起到传感用的电极的功能。
[0239] 通过这样在各个促动器部设置电压检测部，能够掌握各个促动器部的动作状态， 因而能够基于检测信号施加并控制适当的驱动电压，实现更加稳定的共振驱动。
[0240] 〔利用例4〕
[0241] 图10为图8的变形例。图10为将利用于传感的第一上部电极部111、第五上部 电极部311进一步分割成多个电极的例。在图10中，示出了沿着X方向将第一上部电极部 111分割成三个电极111A、111B、111C，并沿着X方向将第五上部电极部311分割成三个电 极 311A、311B、311C 的例。
[0242] 将构成第一上部电极部111的多个电极111A?111C中的配置于中央的电极111B 设为漂移电位，用作电压检测部（传感用电极），并将其余的（左右两侧的）电极111A、me 用作驱动电压施加部（即，驱动力产生部）。
[0243] 同样，将构成第五上部电极部311的多个电极311A?311C中的配置于中央的电 极311B设为漂移电位，用作电压检测部（传感用电极），并将其余的（左右两侧的）电极 311A、311C用作驱动电压施加部（即，驱动力产生部）。
[0244] 由此，能够将用于电压检测部的电极区域抑制成最小限度，保持高的扫描角，并实 现应力检测。
[0245] 〔利用例5〕
[0246] 图11为图9的变形例。图11为将图9中说明的第一上部电极部111、第四下部电 极部242、第五上部电极部311、第八下部电极部442进一步分割成多个电极的例。在图11 中，对于与图10中说明的结构相同的要素，标注相同的附图标记，并省略其说明。
[0247] 在图11中示出了在图10的结构的基础上进一步沿着X方向将第四下部电极部 242分割成三个电极242A、242B、242C，并沿着X方向将第八下部电极部442分割成三个电 极 442A、442B、442C 的例。
[0248] 将构成第四下部电极部242的多个电极242A?242C中的配置于中央的电极242B 设为漂移电位，用作电压检测部（传感用电极），并将其余的（左右两侧的）电极242A、242C 用作驱动电压施加部（即，驱动力产生部）。
[0249] 同样，将构成第八下部电极部442的多个电极442A?442C中的配置于中央的电 极442B设为漂移电位，用作电压检测部（传感用电极），并将其余的（左右两侧的）电极 442A、442C用作驱动电压施加部（即，驱动力产生部）。
[0250] 由此，能够将用于电压检测部的电极区域抑制成最小限度，保持高的扫描角，并实 现应力检测。
[0251] <实施例1的制造方法>
[0252] 作为实施例1，通过以下所示的制造方法，来制作了微型扫描仪设备。
[0253] (步骤1)在具有处理层350 μ m (千分尺）、箱层1 μ m (千分尺）及设备层24 μ m (千 分尺）的层叠结构的绝缘体上娃（SOI, Silicon On Insulato r)基板上，利用溉射法在基 板温度350°C条件下形成了 30nm(纳米）的T i层和150nm(纳米）的Ir层。基于Ti层 (30nm)和Ir层（150nm)的层叠体的导电层相当于图2中说明的"下部电极64"。
[0254] (步骤2)在步骤1中层叠形成有下部电极（Ti/Ir)的基板上，利用高频（RF :radio frequency)溅射装置来对压电体（PZT)层进行了 2. 5μπι的成膜。
[0255] 成膜气体利用了 97. 5 % Ar和2. 5 % 02的混合气体，作为靶材，利用了 组成的材料。将成膜压力设为2. 2mTorr (毫托）（约0· 293Pa)， 并将成膜温度设为450°C。获得的PZT层为Nb以原子组成比添加12%的Nb掺杂PZT薄膜。
[0256] 通过荧光X射线元素分析法（XRF)对所制作的PZT薄膜中所含的Pb组成比进行 测定的结果，PtV(Zr+Ti+Nb)比为1.05。S卩，此时的化学式为
[0257] Pba((Zrx，Tiy，Nbb_x_ y)bOc
[0258] b = 1，a = 1. 05。这样，由于存在晶格间原子或缺陷等，实际得到的钙钛矿构造的 PZT薄膜中所含的Pb量a的比例会取1.00以外的值。此外，由于同样的原因，0原子的比 例c也会取3. 00以外的值。
[0259] (步骤3)在通过步骤2形成有PZT层的基板上，利用剥离法来图案形成了基于Pt/ Ti的层叠结构的上部电极，并通过ICP(inductively coupl ed plasma:电感稱合等离子 体）干法刻蚀来图案刻蚀了 PZT薄膜。
[0260] (步骤4)之后，利用硅的干法刻蚀工艺来图案刻蚀了设备层，并加工了促动器部、 反射镜部及固定部件的形状。
[0261] (步骤5)接着，从基板的背面对处理层进行了深刻蚀（Deep RIE :R eactive Ion Etching (反应离子刻蚀））。
[0262] (步骤6)最后，利用干法刻蚀从背面除去箱层，来制作了如图1所示的结构的微型 扫描仪设备。
[0263] 在本实施例中，利用溅射法将PZT薄膜直接成膜在基板，之后通过进行干法刻蚀 加工来形成。像这样，能够通过将压电体薄膜化，来使制作工艺简便，且进行精细的图案化。 由此，能够大大提高成品率，并且能够应对设备的进一步小型化。
[0264] 但是，当实施本发明时，促动器部的压电体并不局限于薄膜压电体，也能够将块状 压电体贴附于振动板来形成单晶片促动器。
[0265] <比较例1 >
[0266] 在与实施例1完全相同的基板（绝缘体上硅基板）上，利用制造工艺方法来制作 了如图12所示的比较例1的微型扫描仪设备。
[0267] 在图12所示的设备501中，对于与图1的结构相同或类似的要素，标注相同的附 图标记，并省略其说明。
[0268] 比较例1的设备501呈第一促动器部11、第二促动器部22、第三促动器部31及第 四促动器部42各自的上部电极分别仅具有单一的电极部511、522、531、542的结构。并且， 对于下部电极不进行分割，而成为单一的（整面）的共同电极。
[0269] 图12为将这些所有的上部电极部511、522、531、542用作驱动用的电极的例。能 够设为向第一促动器部11的电极部511和第三促动器部31的电极部531施加驱动电压 Vi，并向第二促动器部22的电极部522和第四促动器部42的电极部542施加与％逆相位 的驱动电压V3的结构。
[0270] 作为驱动电压V3的电压波形，例如能够利用以下的波形。
[0271]
【权利要求】
1. 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作为压电单晶片促动器的第一促动器部及第二促动器部，该第 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、压电体及上部电极的层叠 结构，通过施加驱动电压而产生的逆压电效应来变形， 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上部电极部和 第二上部电极部， 上述第一促动器部的下部电极包括与上述第一上部电极部对置的第一下部电极部和 与上述第二上部电极部对置的第二下部电极部，上述第一下部电极部和上述第二下部电极 部分别由单个或多个电极构成， 上述第一促动器部具有将上述第一上部电极部和上述第一下部电极部作为电极对而 构成的第一压电转换部、以及将上述第二上部电极部和上述第二下部电极部作为电极对而 构成的第二压电转换部， 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上部电极部和 第四上部电极部， 上述第二促动器部的下部电极包括分别由单个或多个电极构成且与上述第三上部电 极部对置的第三下部电极部和与上述第四上部电极部对置的第四下部电极部，上述第三下 部电极部和上述第四下部电极部分别由单个或多个电极构成， 上述第二促动器部具有将上述第三上部电极部和上述第三下部电极部作为电极对而 构成的第三压电转换部、以及将上述第四上部电极部和上述第四下部电极部作为电极对而 构成的上述第四压电转换部， 上述第一上部电极部、上述第二上部电极部、上述第三上部电极部及上述第四上部电 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， 与上述第一上部电极部及上述第三上部电极部的位置相对应的压电体部分和与上述 第二上部电极部及上述第四上部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， 上述第一促动器部和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， 向上述第一下部电极部、上述第二下部电极部、上述第三下部电极部及上述第四下部 电极部中的至少一个电极部施加用于压电驱动的驱动电压。
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压电转换部及上述第三压电转换部中的至 少一个压电转换部的上部电极部的电极供给驱动用的电压，并向构成上述第二压电转换部 及上述第四压电转换部中的至少一个压电转换部的下部电极部的电极施加驱动用的电压， 向构成上述第一压电转换部及上述第三压电转换部中的至少一个压电转换部的上部 电极部的电极施加的驱动电压和向上述第二压电转换部及上述第四压电转换部中的至少 一个压电转换部的下部电极部施加的驱动电压为同相位。
8. 根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中， 具有检测电路，将上述第一压电转换部、上述第二压电转换部、上述第三压电转换部及 上述第四压电转换部各自的上部电极部和下部电极部中的一部分电极设定于漂移电位，检 测从上述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。
9. 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，该驱动电路向上述压电促动器部供给驱动电压，供给在上述反射镜部 以上述旋转轴为中心进行旋转运动的共振模式的共振频率fx的附近共振驱动上述反射镜 部的驱动电压。
10. 根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中， 在上述压电促动器部中所使用的上述压电体是厚度为1?10 μ m的薄膜，是在成为振 动板的基板上直接成膜的薄膜。
11. 根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中， 在上述压电促动器部中所使用的压电体为由下述式（P)表示的一种或两种以上的钙 钛矿型氧化物， 通式：AB03......(P) 式中，A为A位的元素，是包含Pb的至少一种元素， B 为 B 位的元素，是从由 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Mn、Sc、Co、Cu、In、Sn、Ga、Zn、 Cd、Fe及Ni构成的组中选择的至少一种元素， 0为氧元素， A位元素、B位元素、氧元素的摩尔比标准为1:1:3,而它们的摩尔比在能够获得钙钛矿 结构的范围内也可以偏离基准摩尔比。
12. 根据权利要求1或2所述的反射镜驱动装置，其中， 在上述压电促动器部中所使用的压电体为由下述式（PX)表示的一种或两种以上的钙 钛矿型氧化物， Aa(Zrx，Tiy，Mb_x_ y)bOc......(PX) 式中，A为A位的元素，是包含Pb的至少一种元素， Μ为从由V、Nb、Ta及Sb构成的组中选择的至少一种元素， 0. X < b、0 < y < b、0 < b_x_y， a:b:c = 1:1:3为标准，而它们的摩尔比在能够获得钙钛矿结构的范围内也可以偏离 基准摩尔比。
13. 根据权利要求12所述的反射镜驱动装置，其中， 上述钙钛矿型氧化物（PX)包含Nb，NV(Zr+Ti+Nb)摩尔比为0. 06以上且0. 20以下。
14. 一种反射镜驱动方法，是权利要求1至13中任一项所述的反射镜驱动装置中的反 射镜驱动方法，其中， 向构成上述第一压电转换部及上述第三压电转换部中的至少一个压电转换部的电极 施加第一驱动电压，并且， 向构成上述第二压电转换部及上述第四压电转换部中的至少一个压电转换部的电极 施加与上述第一驱动电压同相位的第二驱动电压， 由此使上述第一促动器部和第二促动器部相互逆向挠曲。
15. 根据权利要求14所述的反射镜驱动方法，其中， 将上述第一压电转换部、上述第二压电转换部、上述第三压电转换部及上述第四压电 转换部各自的上部电极部和下部电极部中的一部分电极用作检测电极，该检测电极检测伴 随着压电体的变形而通过压电效应产生的电压， 在驱动上述反射镜部的过程中，从上述检测电极获得检测信号。
【文档编号】G02B26/08GK104297919SQ201410341476
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】直野崇幸 申请人:富士胶片株式会社