(57)【要約】【課題】本発明は、圧電振動板を有する光学反射素子において、その小型化を実現することを目的とする。【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、溝１５内に設けられた蛇行状支持部１６Ａにより枠体１４に支持された枠体１７と、溝１８内に設けられた蛇行状支持部１９Ａ、により枠体１７に支持された光学反射部２０とを備え、蛇行状支持部１６Ａは長方形状圧電振動板２１Ａと長方形状圧電振動板２２Ａとを有し、蛇行状支持部１９Ａは長方形状圧電振動板２６Ａと長方形状圧電振動板２７Ａとを有し、長方形状圧電振動板２１Ａにおける振動の位相と長方形状圧電振動板２２Ａにおける振動の位相とを１８０度ずらし、長方形状圧電振動板２６Ａにおける振動の位相と長方形状圧電振動板２７Ａにおける振動の位相とを１８０度ずらした光学反射素子としたものである。【選択図】図１
2008298829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の枠体と、
この第１の枠体内に第１の溝で分離されるとともに
この第１の溝内に設けられた第１の蛇行状支持部により
前記第１の枠体に支持された第２の枠体と、
この第２の枠体内に第２の溝で分離されるとともに
この第２の溝内に設けられた第２の蛇行状支持部により
前記第２の枠体に支持された光学反射部とを備え、
前記第１の蛇行状支持部は少なくとも
第１の長方形状圧電振動板と
この第１の長方形状圧電振動板に対して略平行に設けられるとともに
この第１の長方形状圧電振動板の一端にその一端が接続された
第２の長方形状圧電振動板とを有し、
前記第２の蛇行状支持部は少なくとも
前記第１の長方形状圧電振動板に対して略垂直方向に設けられた
第３の長方形状圧電振動板と
この第３の長方形状圧電振動板に対して略平行に設けられるとともに
この第３の長方形状圧電振動板の一端にその一端が接続された
第４の長方形状圧電振動板とを有し、
前記第１の長方形状圧電振動板における振動の位相と
前記第２の長方形状圧電振動板における振動の位相とを１８０度ずらし、
前記第３の長方形状圧電振動板における振動の位相と
前記第４の長方形状圧電振動板における振動の位相とを１８０度ずらして駆動させる
光学反射素子。
【請求項２】
前記第１の長方形状圧電振動板は
互いに対向する第１、第２の電極と
この第１、第２の電極間に介在する第１の圧電層とを有し、
前記第２の長方形状圧電振動板は
互いに対向する第３、第４の電極と
この第３、第４の電極間に介在する第２の圧電層とを有し、
前記第３の長方形状圧電振動板は
互いに対向する第５、第６の電極と
この第５、第６の電極間に介在する第３の圧電層とを有し、
前記第４の長方形状圧電振動板は
互いに対向する第７、第８の電極と
この第７、第８の電極間に介在する第４の圧電層とを有し、
前記第１の長方形状圧電振動板における第１の電極に印加する交流電圧の位相と
前記第２の長方形状圧電振動板における第３の電極に印加する交流電圧の位相とを１８０度ずらし、
前記第３の長方形状圧電振動板における第５の電極に印加する交流電圧の位相と
前記第４の長方形状圧電振動板における第７の電極に印加する交流電圧の位相とを１８０度ずらした
請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項３】
前記第１の長方形状圧電振動板には
前記第２の長方形状圧電振動板における第３の電極への引き回し線を形成した
請求項２に記載の光学反射素子。
【請求項４】
第１の長方形状圧電振動板には
前記第３の電極への引き回し線と前記圧電層との間に
第１の絶縁層を介在させた
請求項３に記載の光学反射素子。
【請求項５】
第３の長方形状圧電振動板には
前記第４の長方形状圧電振動板における第７の電極への引き回し線を形成した
請求項２〜４の内いずれかに記載の光学反射素子。
【請求項６】
第４の長方形状振動板には
前記第７の電極への引き回し線と前記圧電層との間に
第２の絶縁層を介在させた
請求項５に記載の光学反射素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いた光学反射投射装置等に用いられる光学反射素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の光学反射素子は、図６に示すごとく、枠体１と、この枠体１に溝２で分離されるとともに溝２内に設けられた支軸３により枠体１に支持された枠体４と、枠体４に溝５で分離されるとともに溝５内に設けられた支軸６により枠体４に支持された光学反射部７と、枠体１にその一端を接続されるとともに、その他端を支軸３に接続された圧電振動板８、９と、枠体４にその一端を接続されるとともに、その他端を支軸６に接続された圧電振動板１０、１１とを備え、支軸６は支軸３にその軸方向が直行するよう設け、支軸３を中心として枠体４が、支軸６を中心として光学反射部７が揺動運動をすることにより、図７に示すごとく、光学反射部７に入射する光１２の反射光をスクリーン１３上において２次元的に走査する構成を実現していた。
【０００３】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１４８４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の光学反射素子では、小型化が難しいことが問題となっていた。
【０００５】
すなわち、上記従来の構成においては、圧電振動板８、９、１０、１１に配置した電極８Ａ、９Ａ、１０Ａ、１１Ａに所定の電圧を印加して、圧電振動板８、９、１０、１１を所定の角度曲げるためには、電極８Ａ、９Ａ、１０Ａ、１１Ａの長さを確保する必要が有り、その結果として小型化が難しいことが問題となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、圧電振動板を有する光学反射素子において、その小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明は、第１の枠体と、この第１の枠体内に第１の溝で分離されるとともにこの第１の溝内に設けられた第１の蛇行状支持部により前記第１の枠体に支持された第２の枠体と、この第２の枠体内に第２の溝で分離されるとともにこの第２の溝内に設けられた第２の蛇行状支持部により前記第２の枠体に支持された光学反射部とを備え、前記第１の蛇行状支持部は少なくとも第１の長方形状圧電振動板とこの第１の長方形状圧電振動板に対して略平行に設けられるとともにこの第１の長方形状圧電振動板の一端にその一端が接続された第２の長方形状圧電振動板とを有し、前記第２の蛇行状支持部は少なくとも前記第１の長方形状圧電振動板に対して略垂直方向に設けられた第３の長方形状圧電振動板とこの第３の長方形状圧電振動板に対して略平行に設けられるとともにこの第３の長方形状圧電振動板の一端にその一端が接続された第４の長方形状圧電振動板とを有し、前記第１の長方形状圧電振動板における振動の位相と前記第２の長方形状圧電振動板における振動の位相とを１８０度ずらし、前記第３の長方形状圧電振動板における振動の位相と前記第４の長方形状圧電振動板における振動の位相とを１８０度ずらした光学反射素子としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この構成により、本発明の光学反射素子は、第１の蛇行状支持部内における第１、第２の長方形状圧電板の湾曲方向がそれぞれ互い違いとなるとともに、第２の蛇行状支持部内における第３、第４の長方形状圧電振動板の湾曲方向がそれぞれ互い違いになるため、長方形状圧電振動板の長さを低減しても、長方形状圧電振動板の数だけ曲げ角度が加算されることとなり、所定の角度の曲げを蛇行状支持部内において得ることができ、その結果として光学反射素子の小型化を実現することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における光学反射素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に示すごとく、本実施の形態における光学反射素子は、枠体１４と、この枠体１４内に溝１５で分離されるとともに、この溝１５内に設けられた蛇行状支持部１６Ａ、１６Ｂにより枠体１４に支持された枠体１７とを有している。
【００１１】
この枠体１７内には、溝１８で分離されるとともに、この溝１８内に設けられた蛇行状支持部１９Ａ、１９Ｂにより枠体１７に支持された光学反射部２０とを備えている。
【００１２】
そして、蛇行状支持部１６Ａは長方形状圧電振動板２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａを、蛇行状支持部１６Ｂは長方形状圧電振動板２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ、２５Ｂを、蛇行状支持部１９Ａは長方形状圧電振動板２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、２９Ａを、蛇行状支持部１９Ｂは長方形状圧電振動板２６Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂをそれぞれ有している。
【００１３】
ここで、長方形状圧電振動板２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａは全て長方形状圧電振動板２１Ａに対して略平行方向に配置しており、長方形状圧電振動板２１Ａの一端は長方形状圧電振動板２２Ａの一端と、長方形状圧電振動板２２Ａの他端は長方形状圧電振動板２３Ａの一端と、長方形状圧電振動板２３Ａの他端は長方形状圧電振動板２４Ａの一端と、長方形状圧電振動板２４Ａの他端は長方形状圧電振動板２５Ａの一端と接続させている。
【００１４】
同様に、長方形状圧電振動板２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ、２５Ｂは全て長方形状圧電振動板２１Ｂに対して略平行方向に配置しており、長方形状圧電振動板２１Ｂの一端は長方形状圧電振動板２２Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２２Ｂの他端は長方形状圧電振動板２３Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２３Ｂの他端は長方形状圧電振動板２４Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２４Ｂの他端は長方形状圧電振動板２５Ｂの一端と接続させている。
【００１５】
また、長方形状圧電振動板２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、２９Ａは全て長方形状圧電振動板２１Ａに対して略垂直方向に配置しており、長方形状圧電振動板２６Ａの一端は長方形状圧電振動板２７Ａの一端と、長方形状圧電振動板２７Ａの他端は長方形状圧電振動板２８Ａの一端と、長方形状圧電振動板２８Ａの他端は長方形状圧電振動板２９Ａの一端と、長方形状圧電振動板２９Ａの他端は長方形状圧電振動板３０Ａの一端と接続させている。
【００１６】
同様に、長方形状圧電振動板２６Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂは全て長方形状圧電振動板２１Ｂに対して略垂直方向に配置しており、長方形状圧電振動板２６Ｂの一端は長方形状圧電振動板２７Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２７Ｂの他端は長方形状圧電振動板２８Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２８Ｂの他端は長方形状圧電振動板２９Ｂの一端と、長方形状圧電振動板２９Ｂの他端は長方形状圧電振動板３０Ｂの一端と接続させている。
【００１７】
そして、図１のＡ部拡大図である図２に示すごとく、これら長方形状圧電振動板２１Ａ、２３Ａはその上面に電極３０を、長方形状圧電振動板２２Ａはその上面に電極３１を有しており、図１に示した電極３０Ａ、３１Ａにそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
これら長方形状圧電振動板２１Ａ、２２Ａ、２３Ａは図２のＢ−ＢＢ断面図である図３に示すごとく、共通のシリコン基板３４をその最下面に有しており、このシリコン基板３４上にシリコン酸化膜３５を、更にその上に共通に設けられた電極３２を、更にその上に共通に設けられた圧電層３３を有し、この圧電層３３の上面に上述の電極３０Ａあるいは電極３１Ａを有する構成としている。なお、電極３２は図１に示す電極３２Ａに電気的に接続されている。
【００１９】
このように、圧電層３３の上面に形成される電極３０、３１が、隣り合う長方形状圧電振動板ごとに互い違いに配置される構成を、蛇行状支持部１６Ａ、１６Ｂ、１９Ａ、１９Ｂにおいて採用している。
【００２０】
次に、本実施の形態における光学反射素子の動作原理について説明する。
【００２１】
まず、図１に示す電極３０Ａ、３１Ａに位相を１８０度ずらした状態でそれぞれ交流電圧を加えるとともに、電極３２Ａは接地状態にする。
【００２２】
そうすると、図３に示すごとく、ある時点において、電極３０には例えばプラスの電位が加わっている場合には電極３１にはマイナスの電位が加わるとともに、電極３２は接地状態にあるため、長方形状圧電振動板２１Ａ、２３Ａと長方形状圧電振動板２２Ａとの間において、それぞれの圧電層３３には逆方向の電圧が印加されることとなる。
【００２３】
圧電装３３は印加される電圧の方向によってその曲げ方向が変わるため、図２に示す長方形状圧電振動板２１Ａ、２３Ａの曲げ方向と長方形状圧電振動板２２Ａの曲げ方向とは逆方向となり、図１におけるＣからＣＣ方向を見た側面図である図４に示すごとく、長方形状圧電振動板２１Ａは下方に凸面が、長方形状圧電振動板２２Ａは上方に凸面が、長方形状圧電振動板２３Ａは下方に凸面が、長方形状圧電振動板２４Ａは上方に凸面が、長方形状圧電振動板２５Ａは下方に凸面が、長方形状圧電振動板２６Ａは上方に凸面が来るように湾曲する。
【００２４】
上述のごとく、電極３０、３１には交流電圧を加えているため、単位時間経過後にはその極性が反転し、それに伴い長方形状圧電振動板２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａ、２６Ａは図５に示すごとく図４と逆方向に湾曲する。
【００２５】
同様に、蛇行状支持部１６Ｂ、１９Ａ、１９Ｂにおいても、隣り合う長方形状圧電振動板の曲げ方向が互い違いとなり、交流電圧の極性が反転する度にその曲げ方向が反転する構成としている。
【００２６】
このような構成により、本実施の形態における光学反射素子は、蛇行状支持部１６Ａ、１６Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ内において、隣り合う長方形状圧電板、例えば長方形状圧電振動板２１Ａと長方形状圧電振動板２２Ａにおける振動の位相を１８０度ずらす構成を実現することができる。この構成により隣り合う長方形状圧電振動板の湾曲方向がそれぞれ互い違いとなるため、その曲げ角度が長方形状圧電振動板の数だけ加算されることとなり、その結果として、長方形状圧電振動板の長さを低減しても、所定の角度の曲げを蛇行状支持部１６Ａ、１６Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ内において得ることができ、光学反射素子２０の小型化を実現することができるのである。
【００２７】
また、長方形状圧電振動板２１Ａと長方形状圧電振動板２２Ａにおける振動の位相を１８０度ずらすとともに、一方の振動数を他方の振動数の整数倍にすることにより、長方形状圧電振動板２１Ａの振動と長方形状圧電振動板２２Ａの振動とを共振させることができるため、トーション効率を高めることができる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、長方形状圧電振動板２１Ａには長方形状圧電振動板２２Ａにおける電極３１の引き回し線としての電極３１を、長方形状圧電振動板２２Ａには長方形状圧電振動板２３Ａにおける電極３０の引き回し線としての電極３０を形成する構成としているが、このような引き回し線を設ける場合には、引き回し線（例えば電極３１）と図３に示す圧電層３３との間に絶縁層（図示せず）を設ける構成とすることが望ましい。
【００２９】
即ち、図３において図示はしていないが、例えば長方形状圧電振動板２１Ａにおける圧電層３３と引き回し線としての電極３１との間に絶縁層を設けることにより、圧電層３３には電極３０と電極３２による電圧しか掛からず、所望の方向のみに湾曲させることができ望ましい。
【００３０】
また、このような絶縁層を引き回し線と圧電層との間に設ける構成は、蛇行状支持部１６Ａのみならず、蛇行状支持部１６Ｂ、１９Ａ、１９Ｂにおいても有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の光学反射素子は、小さな駆動電圧を圧電振動板に与えることで光学反射部に所定の揺動運動をさせる構成を実現することができ、レーザプリンター等の各種電気機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における光学反射素子の斜視図
【図２】図１のＡ部拡大斜視図
【図３】図２のＢ−ＢＢ断面図
【図４】本発明の実施の形態１における光学反射素子の動作原理を示す側面図
【図５】本発明の実施の形態１における光学反射素子の動作原理を示す側面図
【図６】従来の光学反射素子の上面図
【図７】従来の光学反射素子の模式図
【符号の説明】
【００３３】
１４  枠体
１５  溝
１６Ａ  蛇行状支持部
１７  枠体
１８  溝
１９Ａ  蛇行状支持部
２０  光学反射部
２１Ａ  長方形状圧電振動板
２２Ａ  長方形状圧電振動板
２６Ａ  長方形状圧電振動板
２７Ａ  長方形状圧電振動板
【図１】
2008298829.tif 000003
【図２】
2008298829.tif 000004
【図４】
2008298829.tif 000005
【図５】
2008298829.tif 000006
【図６】
2008298829.tif 000007
【図７】
2008298829.tif 000008
【図３】
2008298829.tif 000009