(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー部と、
このミラー部を介して対向するとともに、このミラー部とそれぞれ第一の支持部で連結された、対の音叉形圧電振動子と、
これらの音叉形圧電振動子の振動中心とそれぞれ第二の支持部で連結され、前記対の音叉形圧電振動子の外周を囲う枠体と、
この枠体を介して対向するとともに、この枠体とそれぞれの一端が連結された、対のミアンダ形振動子と、
これらのミアンダ形振動子のそれぞれの他端が連結された支持体とを備え、
前記音叉形圧電振動子は、それぞれ前記第一の支持部の両側に第一のアームと第二のアームとを有し、
前記音叉形圧電振動子の振動の回転軸と、前記ミアンダ形振動子の振動の回転軸とは直交する関係にある光学反射素子。
【請求項２】
前記音叉形圧電振動子は、
前記第一のアームと第二のアームを、位相が１８０度異なる方向に撓み振動させ、その回転軸を中心に捩り振動するように駆動させる請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項３】
前記音叉形圧電振動子の共振周波数と、前記ミラー部と第一の支持部とで構成された捩れ振動子の共振周波数とが略同一周波数とした請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項４】
前記第一のアームと第二のアームの少なくともいずれか一方には、圧電アクチュエータが設けられている請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項５】
前記第一のアームと第二のアームの少なくともいずれか一方には、圧電アクチュエータが設けられ、
この圧電アクチュエータは、
前記第一のアームと第二のアームとの連結部分まで延長されている請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項６】
それぞれの前記音叉形圧電振動子は、
前記第一のアームおよび第二のアームと、第一の支持部との間に第三の支持部を有する請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項７】
前記第三の支持部は、前記ミラー部と第一の支持部とで構成された捩れ振動子の共振周波数の高次の定在波の振動節部に設けられている請求項６に記載の光学反射素子。
【請求項８】
対の前記音叉形圧電振動子は、
対向する前記第一のアーム間と、対向する前記第二のアーム間がそれぞれ弾性体で接続されている請求項１に記載の光学反射素子。
【請求項９】
前記音叉形圧電振動子は、
前記第一のアームと第二のアームの先端の間隔が、
この第一のアーム、第二のアームに垂直なミラー部の最大長さよりも短い請求項１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、レーザーディスプレイなど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】
図８に従来の圧電駆動式光学反射素子の一例を示す。この光学反射素子は、ミラー部１０１と、このミラー部１０１の両端に接続された第一のトーション梁１０２を介し、ミラー部１０１を支持する枠体１０３と、この枠体１０３の両端に接続されると共に第一のトーション梁１０２と軸方向が直交する、第二のトーション梁１０４を介し、枠体１０３を支持する支持体１０５とを備えている。
【０００３】
また第一のトーション梁１０２の両側には、その一端をミラー部１０１に連結され、他端を枠体１０３と連結された圧電振動体１０６Ａ、１０６Ｂを備え、第二のトーション梁１０４の両側には、その一端を枠体１０３と連結され、他端を支持体５と連結された圧電振動体１０７Ａ、１０７Ｂを備えている。
【０００４】
そして圧電振動板１０６Ａと１０６Ｂ、および圧電振動板１０７Ａと１０７Ｂにそれぞれ正負逆の電圧を印加すると、第一、第二のトーション梁１０２、１０４が、これらの回転軸を中心に回動し、この振動エネルギーがミラー部１０１、枠体１０３へと伝搬し、ミラー部１０１が直交する二軸を中心に反復回転振動する。（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この光学反射素子は、レーザ光源等からの光をミラー部で反射し、光をスクリーンの垂直、水平方向に走査することによって、スクリーン面上に二次元の描画を投影することができる。
【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】
【０００６】
従来の光学反射素子を用いると、投影する描画の分解能が低くなることがあった。
【０００７】
それは、それぞれの二軸を中心とする反復回動振動の、周波数比が小さいからである。
【０００８】
そこで本発明は二軸駆動の光学反射素子において、振動の周波数比を大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために本発明は、ミラー部と、このミラー部を介して対向するとともに、このミラー部とそれぞれ第一の支持部で連結された、対の音叉形圧電振動子と、これらの音叉形圧電振動子の振動中心とそれぞれ第二の支持部で連結され、対の音叉形圧電振動子の外周を囲う枠体と、この枠体を介して対向するとともに、この枠体とそれぞれの一端が連結された、対のミアンダ形振動子と、これらのミアンダ形振動子のそれぞれの他端が連結された支持体とを備え、音叉形圧電振動子は、それぞれ第一の支持部の両側に第一のアームと第二のアームとを有し、音叉形圧電振動子の振動の回転軸と、ミアンダ形振動子の振動の回転軸とは直交する関係にあるものとした。
【発明の効果】
【００１０】
これにより本発明は、二軸駆動の光学反射素子において、振動の周波数比を大きくすることができる。
【００１１】
その理由は、一方の軸を中心とする反復回転振動は、音叉形圧電振動子によって、高い周波数で駆動できるとともに、他方の軸を中心とする反復回転振動は、梁長の大きいミアンダ梁で駆動し、低い周波数で駆動できるからである。
【００１２】
そしてその結果、二軸駆動の光学反射素子において、振動の周波数比を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（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の構成について説明する。
【００１４】
図１において、光学反射素子は、ミラー部１と、このミラー部１を介して対向するとともに、このミラー部１とそれぞれの第一の支持部２で連結された、一対の音叉形圧電振動子３と、これらの音叉形圧電振動子３の振動中心４とそれぞれ第二の支持部５で連結され、一対の音叉形圧電振動子３の外周を囲う枠体６と、この枠体６を介して対向するとともに、この枠体６とそれぞれ一方の端部７が連結された、一対のミアンダ形振動子８と、これらのミアンダ形振動子８のそれぞれの他方の端部９が連結され、これらのミアンダ形振動子８と枠体６の外周全体を囲う枠形状の支持体１０とを備えている。
【００１５】
そして対向するミアンダ形振動子８は、それぞれ第一の支持部２に対して左右対称に、端部７を枠体６の角と接続され、それぞれ第一の支持部２と平行な振動板１１を複数有し、繰り返し蛇行している。
【００１６】
音叉形圧電振動子３は、それぞれ第一の支持部２の両側に、この第一の支持部とほぼ平行な第一のアーム１２と第二のアーム１３とを有している。
【００１７】
また本実施の形態では、第一の支持部２と第二の支持部５とは図１のＸ軸に平行な一直線上に設けた。さらに本実施の形態では、より安定して駆動させるため、ミアンダ形振動子８の端部９は、このミアンダ形振動子８の回転軸上に設けた。
【００１８】
また本実施の形態では、音叉形圧電振動子３はＹ軸に平行な回転軸（図３の２８Ａ）を有し、ミアンダ形振動子８はＸ軸に平行な回転軸（図１の２８Ｂ）を有し、音叉形圧電振動子３の振動の回転軸２８Ａとミアンダ形振動子８の振動の回転軸２８Ｂとは、ミラー部１のほぼ中心で直交するように形成されている。
【００１９】
そして本実施の形態では、図２に示すようにこの光学反射素子の基材１４は、金属、ガラスまたはセラミック基板などの弾性、機械的強度および高いヤング率を有する材料で構成することが生産性の観点から好ましく、例えば、金属、水晶、ガラス、石英またはセラミック材料を用いることが機械的特性と入手性の観点から好ましい。さらに、シリコン、チタン、ステンレス、エリンバー、黄銅合金などの金属を用いれば、振動特性、加工性に優れた光学反射素子を実現できる。
【００２０】
そして本実施の形態では、図１に示すように、シリコンなどの基材（図２の１４）で構成された第一のアーム１２、第二のアーム１３と、ミアンダ形振動子８の振動板１１のそれぞれには、少なくとも一面に、たわみ振動を起こすための圧電アクチュエータ１５、１６、１７が形成されている。
【００２１】
また本実施の形態では、図２に示すように、この圧電アクチュエータ１５、１６、１７を、下部電極層１８、圧電体層１９および上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１の積層体構造からなる薄膜積層型圧電アクチュエータ１５、１６、１７とした。これによって、音叉形圧電振動子３、ミアンダ形振動子８をより薄型にすることができる。なお、本実施の形態では、下部電極層１８および圧電体層１９は音叉形圧電振動子３とミアンダ形振動子８とで共通に形成し、上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１はそれぞれ電気的に独立するように形成した。
【００２２】
また、音叉形圧電振動子３の厚みを、図１に示す第一のアーム１２および第二のアーム１３の幅寸法よりも小さくすることによって、振幅が大きくなり、小型の光学反射素子を実現することができる。同様に、ミアンダ形振動子８の厚みをその幅寸法よりも小さくすることによって、振幅が大きくなる。
【００２３】
また、これらの下部電極層１８、圧電体層１９および上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１は音叉形圧電振動子３、ミアンダ形振動子８を形成する基材１４の上に順次スパッタリング技術などの薄膜プロセスにより形成することができる。従って、圧電アクチュエータ１５、１６、１７を音叉形圧電振動子３およびミアンダ形振動子８の表面に形成することが生産性の観点から好ましい。
【００２４】
そして、圧電体層１９に用いる圧電体材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの高い圧電定数を有する圧電体材料が好ましい。
【００２５】
また、音叉形圧電振動子３の共振周波数と、ミラー部１と第一の支持部２で構成された捩れ振動子の共振周波数とが略同一周波数となるように振動設計することによって、音叉形圧電振動子３を共振駆動させると、捩れ振動子も共振させることができ、効率良くミラー部１を反復回転振動させる光学反射素子を実現することができる。
【００２６】
また本実施の形態では、ミアンダ形振動子８にもその共振周波数の信号を印加し、共振駆動させることによって、効率よく枠体６を反復回転振動させることが出来る。また振動子８をミアンダ形とすることによって共振器長を大きくすることができ、低い周波数で駆動できる。
【００２７】
さらに、第一のアーム１２、第二のアーム１３およびこれらの連結部２２の幅や、ミアンダ形振動子８をそれぞれ等幅とすることによって、光学反射素子に発生する不要な振動モードを低減できる。
【００２８】
また音叉形圧電振動子３をコの字状とすることによっても不要な振動モードを抑制できる。
【００２９】
また本実施の形態では図１に示す、音叉形圧電振動子３の第一のアーム１２、第二のアーム１３、ミアンダ形振動子８の振動板１１に形成した圧電アクチュエータ１５、１６、１７のそれぞれ上部電極層（図２の２０Ａ、２０Ｂ、２１）と、これらに共通の下部電極層（図２の１８）の引き出し電極は個別に引き出し線（図示せず）を形成しながら接続端子２３Ａ〜２３Ｃ、２４へ接続している。これによって第一のアーム１２と第二のアーム１３に正負反対の電気信号を、ミアンダ形振動子８にその共振周波数の電極信号を、それぞれの圧電アクチュエータ１５、１６、１７に印加することができる。
【００３０】
なお本実施の形態では、音叉形圧電振動子３の第一のアーム１２、第二のアーム１３、ミアンダ形振動子８の振動板１１にそれぞれモニター電極（図示せず）を配置し、これらも上部電極と同様に素子上に引き回しながら接続端子２５Ａ〜２５Ｃへ接続した。これにより、音叉形圧電振動子３の第一、第二のアーム１２、１３、ミアンダ形振動子８の振動板１１のそれぞれの振幅を検出しながら入力信号を調整することができ、安定した自励駆動を実現できる。
【００３１】
なお、上述の圧電アクチュエータ１５、１６、１７の引き出し線や、モニター電極とその引き出し線は、図２においても記載を省略した。
【００３２】
次に、このような構成からなる光学反射素子の動作原理について説明する。
【００３３】
図２に示す下部電極層１８と上部電極層２０Ａ、２０Ｂとの間に交流の駆動電圧を印加すると、圧電体層１９が面方向に伸び・縮みし、第一のアーム１２と第二のアーム１３が基材１４に対して垂直方向に撓み振動する。
【００３４】
このとき、第一のアーム１２と第二のアーム１３に形成したそれぞれの圧電アクチュエータ１５、１６に、正負反対の駆動信号を印加すれば、図３に示すように、第一のアーム１２と第二のアーム１３とを、位相が１８０度異なる方向（矢印２６、２７方向）に、つまり逆方向に撓み振動させることができる。ここで本実施の形態では、第一、第二のアーム１２、１３は、その先端を自由端とする片持ち構造のため、大きく撓み振動させることができる。
【００３５】
そして、この第一のアーム１２と第二のアーム１３の振動エネルギーは、音叉形圧電振動子３の連結部２２へと伝搬される。これによって、音叉形圧電振動子３は、その振動中心４を通る直線を回転軸２８Ａとして、この回転軸２８Ａを中心に、所定の周波数にて反復回転振動（捩れ振動）をする。
【００３６】
次に、この反復回転振動の振動エネルギーが、連結部２２に接合された第一の支持部２に伝達され、第一の支持部２とミラー部１とで構成される捩れ振動子が、その回転軸２８Ａを中心に矢印方向２９に捩れ振動を起こすようになる。これによって、ミラー部１にその回転軸２８Ａを軸中心として反復回転振動を起こす。このとき、音叉形圧電振動子３の反復回転振動の方向と、第一の支持部２およびミラー部１で構成される捩れ振動子の反復回転振動の方向は位相が１８０度異なる反対方向に振動することとなる。
【００３７】
また図１に示すミアンダ形振動子８は、図２の下部電極層１８と上部電極層２１間に電圧を印加すると、複数の振動板１１がそれぞれ振動し、ミアンダ形振動子８全体としては、その回転軸（図１の２８Ｂ）を中心に反復回転振動を起こす。
【００３８】
なお、本実施の形態では、隣接する振動板１１に、それぞれ共通の上部電極２１を設け、同位相の信号を印加したが、独立した上部電極層を設け、その隣接する振動板１１に位相が１８０度異なる信号を印加すれば、その回転軸２８Ｂを中心にして変位が蓄積し、より大きな振幅を得ることが出来る。
【００３９】
そしてこの振動エネルギーで枠体６の端部を垂直方向に振動させ、枠体６をミアンダ形振動子８の回転軸２８Ｂを中心に反復回転振動させることができる。
【００４０】
そしてこのように枠体６が振動すると、この枠体６に支持されているミラー部１も、ミアンダ形振動子８の回転軸２８Ｂを中心に反復回転振動させることができる。
【００４１】
そしてミラー部１に例えばレーザー光源またはＬＥＤ光源などから発生させた光線を入力し、振動するミラー部１で反射させることによって、スクリーン上に光線を走査することができる。また本実施の形態では、音叉形圧電振動子３とミアンダ形振動子８の回転軸２８Ａ、２８Ｂは直交するため、ミラー部１から出射させた光をスクリーン上の垂直、水平方向に走査することができる。
【００４２】
次に、本実施の形態１における光学反射素子の製造方法について図２を用いて説明する。
【００４３】
まず始めに、基材１４となる、厚みが約０．３ｍｍのシリコン基板を準備し、その上にスパッタリング法または蒸着法などの薄膜プロセスを用いて白金電極からなる下部電極層１８を形成する。このとき、シリコン基板の厚みは変えても良い。厚みを変えることにより、固有周波数を調整できる。
【００４４】
その後、この下部電極層１８の上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を用いてスパッタリング法などによって圧電体層１９を形成する。このとき、圧電体層１９と下部電極層１８との間には、配向制御層としてＰｂとＴｉを含む酸化物誘電体を用いることが好ましく、ＰＬＭＴからなる配向制御層を形成することがより好ましい。これによって、圧電体層１９の結晶配向性がより高まり、圧電特性に優れた圧電アクチュエータ１５、１６、１７を実現することができる。
【００４５】
次に、この圧電体層１９の上に上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１となるチタン／金膜を形成している。
【００４６】
このとき、金の膜の下層のチタン膜はＰＺＴ薄膜などの圧電体層１９との密着力を高めるために形成しており、チタンの他にクロムなどの金属を用いることができる。これによって、圧電体層１９との密着性に優れ、かつ、金電極とは強固な拡散層を形成していることから、密着強度の高い圧電アクチュエータ１５、１６、１７を形成することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、白金の下部電極層１８の厚みは０．２μｍ、ＰＺＴからなる圧電体層１９は３．５μｍ、および上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１のチタン部分は０．０１μｍとし、金電極部分は０．３μｍで形成している。
【００４８】
次に、下部電極層１８、圧電体層１９、上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１とを、フォトリソ技術を用いてエッチングし、圧電アクチュエータ１５、１６、１７をパターン形成する。
【００４９】
このとき、上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１のエッチング液としてはヨウ素／ヨウ化カリウム混合溶液と水酸化アンモニウム、過酸化水素混合溶液からなるエッチング液を用いて所定の電極パターンを形成した。
【００５０】
また、下部電極層１８、圧電体層１９に用いるエッチング方法としては、ドライエッチング法とウエットエッチング法のいずれかの方法、あるいはこれらを組み合わせた方法などを用いることができる。
【００５１】
一例として、ドライエッチング法であればフルオロカーボン系のエッチングガス、あるいはＳＦ6ガスなどを用いることができる。
【００５２】
その他、圧電体層１９を、沸酸、硝酸、酢酸および過酸化水素の混合溶液を用いてウエットエッチングし、パターニングし、その後、さらに、ドライエッチングによって下部電極層１８をエッチングしてパターニングする方法がある。
【００５３】
次に、ＸｅＦ2ガスを用いてシリコン基板を等方的にドライエッチングすることによって不必要なシリコン部分を除去してパターニングし、図２に示すような基材１４を形成すれば、図１に示したような形状の光学反射素子を形成することができる。
【００５４】
なお、シリコン基板をより高精度にエッチングする場合は、シリコンの異方性を利用したドライエッチングが好ましい。この場合は、エッチングを促進するＳＦ6ガスとエッチングを抑制するＣ4Ｆ8ガスの混合ガスを用いるか、あるいはこれらのガスを交互に切り替えることにより、より直線的にエッチングできる。
【００５５】
以上のような製造方法によって、小型で、高精度な光学反射素子を一括して効率よく作製することができる。
【００５６】
本実施の形態では、ミラー部１、第一の支持部２、音叉形圧電振動子３、第二の支持部５、枠体６、端部７、ミアンダ形振動子８、支持体１０の基材１４を、同一基材１４から一体形成とすることによって、安定した振動特性と、生産性に優れた光学反射素子を実現することができる。
【００５７】
また本実施の形態における光学反射素子は、シリコンウエハーなどの基材１４の上に薄膜プロセス、フォトリソ技術などの半導体プロセスを応用することによって高精度に、一括して作製することができ、光学反射素子の小型化、高精度化および生産効率に優れた光学反射素子を実現することができる。
【００５８】
なお、ミラー部１は基材１４の表面を鏡面研磨することによっても形成できるが、光の反射特性に優れた金やアルミニウムの金属薄膜をミラー膜として形成することもできる。本実施の形態では、上部電極層２０Ａ、２０Ｂ、２１として金を用いた為、この金の膜をそのままミラー膜として用いることができ、生産効率も高まる。
【００５９】
本実施の形態の効果を以下に説明する。
【００６０】
本実施の形態では、二軸駆動の光学反射素子において、振動の周波数比を大きくすることができる。
【００６１】
その理由は、一方の軸を中心とする反復回転振動は、音叉形圧電振動子３によって、高い周波数で駆動できるとともに、他方の軸を中心とする反復回転振動は、梁長の大きいミアンダ形振動子８のミアンダ梁で駆動し、低い周波数で駆動できるからである。
【００６２】
そしてその結果、二軸駆動の光学反射素子において、周波数比を大きくすることができる。
【００６３】
とくに画像を投影する場合、画像の分解能を高めるには、スクリーンの水平方向への走査速度を、垂直方向への走査速度より大きくすることが望ましい。
【００６４】
本実施の形態では、垂直方向へ光を走査させるための振動子をミアンダ形振動子８としたことにより、小型の素子内でも容易に梁長を長く設計することができ、二軸駆動の光学反射素子の周波数比を大きくすることができるのである。
【００６５】
また本実施の形態では、ミアンダ形振動子８より内側に配置され、よりサイズも小さくなる振動子は、音叉形としたことにより、簡易なパターンとなって生産効率が高まる。
【００６６】
また、音叉形圧電振動子３は、音叉形にすることにより、アームの先端が自由端となるため、小型であってもミラー部１の振れ角度を効率よく大きくできる。なお、音叉形圧電振動子３を高い周波数で駆動させようとすると、振幅が小さくなるため、このように効率よく振幅を得ることができれば、高精度の光学反射素子を実現できる。
【００６７】
また振動源を、高Ｑ値を有する音叉形とすることにより、小さなエネルギーで大きな振動エネルギーを得ることが出来、素子の小型化にも寄与する。
【００６８】
またこれらの音叉形圧電振動子３、ミアンダ形振動子８の振動設計をすることによって、出力光の反射角度を大きく変化させることができ、レーザー光線などの入力光を所定の設計値となるように掃引することができる光学反射素子を実現することができる。
【００６９】
さらに実施の形態では、ミラー部１をその両側から一対の音叉形圧電振動子３で囲い、これらの音叉形圧電振動子３の外周を枠体６で囲い、この枠体６をその両側から一対のミアンダ形振動子８で囲い、これらのミアンダ形振動子８の外周を支持体１０で囲う構成のため、素子の面積を有効に活用することができ、素子を小型化できる。
【００７０】
また本実施の形態では、第一、第二のアーム１２、１３はそれぞれ直線形状のため、加工も容易である。
【００７１】
また本実施の形態では、ミラー部１の両側に、対称的に音叉形圧電振動子３を配置しているため、ミラー部１を安定して左右対称に励振させることができ、ミラー部１の中心が不動点となって光を安定して走査することができる。
【００７２】
またミラー部１は、その両端が第一の支持部２で支持されている両持ち構造のため、ミラー部１の不要な共振を抑制し、さらに外乱振動による影響も低減できる。
【００７３】
さらに本実施の形態では、枠体６の両側に、対称的にミアンダ形振動子８を配置しているため、枠体６の中心を不動点として励振させることができる。
【００７４】
また枠体６は、その両端がミアンダ形振動子８で支持されている両持ち構造のため、枠体６の不要な共振を抑制し、外乱振動による影響も低減できる。
【００７５】
なお、上記実施の形態では、第一のアーム１２と第二のアーム１３の双方に圧電アクチュエータ１５、１６を形成したが、少なくともいずれか一方のみに圧電アクチュエータを形成してもよい。これは音叉形圧電振動子の特性を利用したものであり、どちらか一方のアームが振動すると、連結部２２を介して他方のアームに運動エネルギーが伝播し、この他方のアームも励振させることができるからである。
【００７６】
またミアンダ形振動子８は、対となるミアンダ形振動子８のうち、一方のミアンダ形振動子８のみ圧電アクチュエータ１７を形成しても、枠体６を介して他方のミアンダ形振動子８に振動が伝搬し、双方に形成した場合と同様に動作させることができる。
【００７７】
また本実施の形態では、音叉形圧電素子３、ミアンダ形振動子８のいずれも、圧電アクチュエータ１５、１６、１７は、アームの片面にのみ形成したが、両面に形成してもよい。なお、音叉形圧電振動子３は、ミアンダ形振動子８よりも面積が小さく、駆動力が弱いため、音叉形圧電振動子３のみ、基材１４の両面に圧電アクチュエータ１５、１６を形成してもよい。
【００７８】
なお、第一の支持部２、第二の支持部５のそれぞれの断面形状を円状とすれば、捩れ振動の振動モードが安定し、不要共振も抑制することができ、外乱振動に影響されにくい光学反射素子を実現することができる。
【００７９】
以上のような光学反射素子の応用としては、画像投影装置やレーザ露光機が上げられる。画像投影装置は、例えばミラー部１を二軸方向に回動させながら、このミラー部１に光を照射し、ミラー部１で光を反射させ、スクリーン上に二次元の画像を投影することができるものである。
【００８０】
(実施の形態２)
本実施の形態における光学反射素子と、実施の形態１における光学反射素子との主な違いは、図４に示すように圧電アクチュエータ１５、１６の形状および配置場所である。
【００８１】
すなわち本実施の形態では、音叉形圧電振動子３において、圧電アクチュエータ１５、１６を、第一のアーム１２と第二のアーム１３との連結部２２まで延長し、Ｌ字形に構成している。このように圧電アクチュエータ１５、１６の面積を大きくすることで、大きな駆動力を発生することができる。なお、第一のアーム１２と第二のアーム１３には、それぞれ逆位相の信号を印加するため、これらに形成した圧電アクチュエータ１５、１６の駆動電極が互いに電気的に短絡しないよう、音叉形圧電振動子３の振動中心４で断続させている。
【００８２】
その他実施の形態１と同様の構成及び効果については説明を省略する。
【００８３】
（実施の形態３）
本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、図５に示すように、それぞれの音叉形圧電振動子３は、第一のアーム１２および第二のアーム１３と、第一の支持部２との間に第三の支持部３０を有している点である。
【００８４】
また本実施の形態では、第三の支持部３０と第一の支持部２とは直交しているものとした。
【００８５】
本実施の形態では、音叉形圧電振動子３の反復回転振動のエネルギーが、第三の支持部３０を介しても第一の支持部２へ伝搬し、この第一の支持部２を効率よく捩り振動させることができ、光学反射素子の小型化に寄与する。
【００８６】
なお、第三の支持部３０は、第一の支持部２とミラー部１から構成された捩れ振動子の共振周波数の高次の定在波の振動節部に設けることが好ましい。すなわちこの定在波は１／２、１／３、１／４と示されるように整数分の一で現れてくるものであり、この所定の定在波の振動節部に第三の支持部３０を設けることで、より効率よく振動エネルギーを伝播することができる。
【００８７】
また、第三の支持部３０は、第一のアーム１２、第二のアーム１３の自由端側よりも固定端側、すなわちミラー部１よりも音叉形圧電振動子３の振動中心４に近い位置に形成することがより好ましい。自由端側に第三の支持部３０を形成すると、第一のアーム１２と第二のアーム１３の撓み振動が拘束され、却って振幅が小さくなるからである。
【００８８】
以上説明してきたように、本実施の形態では、第三の支持部３０によって、音叉形圧電振動子３を、高い周波数で駆動させながら大きく振幅させることができ、素子の小型化に寄与する。
【００８９】
なお、第三の支持部３０を設ける場合は、対となる音叉形圧電振動子３の双方に形成することが望ましい。これにより、ミラー部１の中心を不動点として、対称的に回動させることができる。
【００９０】
その他実施の形態１と同様の構成及び効果については説明を省略する。
【００９１】
（実施の形態４）
本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、図６に示すように、一対の音叉形圧電振動子３は、対向する第一のアーム１２間と、対向する第二のアーム１３間がそれぞれ弾性体３１で接続されている点である。
【００９２】
この弾性体３１は、光学反射素子の基材よりも弾性の小さい（軟らかい）ものであり、本実施の形態では伸縮性のある樹脂フィルムで形成され、第一のアーム１２または第二のアーム１３に貼り付けられている。
【００９３】
この樹脂フィルムとしては、第一のアーム１２、第二のアーム１３の延伸方向と平行な方向に対してより伸縮性の高い素材が好ましい。
【００９４】
なお、本実施の形態では、弾性体としては樹脂を用いたが、その他例えばゴム材や、弾性の小さく厚みの薄い金属などを用いても良い。
【００９５】
このように第一のアーム１２間と第二のアーム１３間を弾性体３１で接続しておくことによって、対向する音叉形圧電振動子３の共振周波数の僅かなずれを矯正することができる。また撓み振動の対称性が高まり、アームの自由端の不要振動を抑制することができ、駆動力が高まる。
【００９６】
その他実施の形態１と同様の構成及び効果については説明を省略する。
【００９７】
（実施の形態５）
本実施の形態と実施の形態１との主な差異点は、図７に示すように、音叉形圧電振動子３は、第一のアーム１２と第二のアーム１３の先端の間隔ｄ1が、この第一、第二のアーム１２、１３に垂直なミラー部１の最大長さｄ2（直径）よりも短い点である。
【００９８】
すなわち本実施の形態では、音叉形圧電振動子３の第一、第二のアーム１２、１３がミラー部１の外周を囲わず、ミラー部１の側辺と面一か、より内側に内包されているため、枠体６を小さくでき、結果として光学反射素子の小型化に寄与する。
【００９９】
また本実施の形態では、第一、第二のアーム１２、１３の共振器長が短くなり、音叉形圧電振動子３の共振周波数がさらに高くなり、ミアンダ形振動子８との周波数比をより大きくすることができる。
【０１００】
その他実施の形態１と同様の構成及び効果については説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、光学反射素子に関して小型化できるという効果を有し、特に電子写真方式の複写機、レーザープリンタ、光学スキャナ用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施の形態１における光学反射素子の平面図
【図２】同光学反射素子の断面図（図１のＡＡ断面）
【図３】同光学反射素子の動作状態を示す模式図
【図４】本発明の実施の形態２における光学反射素子の平面図
【図５】本発明の実施の形態３における光学反射素子の平面図
【図６】本発明の実施の形態４における光学反射素子の平面図
【図７】本発明の実施の形態５における光学反射素子の平面図
【図８】従来の光学反射素子の平面図
【符号の説明】
【０１０３】
１  ミラー部
２  第一の支持部
３  音叉形圧電振動子
４  振動中心
５  第二の支持部
６  枠体
７  端部
８  ミアンダ形振動子
９  端部
１０  支持体
１１  振動板
１２  第一のアーム
１３  第二のアーム
１４  基材
１５、１６、１７  圧電アクチュエータ
１８  下部電極層
１９  圧電体層
２０Ａ、２０Ｂ  上部電極層
２１  上部電極層
２２  連結部
２３Ａ〜２３Ｃ  接続端子
２４  接続端子
２５Ａ〜２５Ｃ  接続端子
２６  ２７  矢印
２８Ａ  回転軸
２８Ｂ  回転軸
２９  矢印
３０  第三の支持部
３１  弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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