專利名稱：光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使入射的光與反射面的角度變化來進行該反射光的掃描的光掃
描裝置。
背景技術(shù)：
掃描光的光掃描裝置被廣泛使用于數(shù)字復(fù)印機或激光打印機、條形碼讀取器、掃描儀、投影儀等。作為該光掃描裝置，以往一般大多使用的是利用了馬達的多棱鏡或電流計
ο另一方面，由于近年來的微細加工技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用MEMS技術(shù)進行制造的光掃描裝置取得了較大進展。其中，通過以梁部為旋轉(zhuǎn)軸而使振動鏡往復(fù)振動來掃描光的光掃描裝置備受矚目。對于通過MEMS技術(shù)形成的振動鏡，與以往使用馬達的多棱鏡等依靠旋轉(zhuǎn)的光掃描裝置相比較，具有以下優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、可通過半導(dǎo)體處理進行一體成形，從而容易實現(xiàn)小型化、低成本化，另外還由小型化容易實現(xiàn)高速化。上述依靠MEMS技術(shù)的振動鏡，為了設(shè)大振動角，一般是使驅(qū)動頻率與結(jié)構(gòu)體的共振頻率一致。鏡的共振頻率fr根據(jù)梁部的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)k和振動鏡的慣性力矩IM以下式求得。fr= 1/ ilnf (k/IM ) )(1)當設(shè)梁部的寬度為W、厚度為t、長度為L且假設(shè)t<w時，以下式求得式(1)中的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)k。k = tw3) /L (2)在此，G為橫向彈性常數(shù)，利用形成梁部的材料的楊氏模量E與泊松比ν以G = E/ (2 (1+ν))進行表示。B是根據(jù)梁w與t之比確定的常數(shù)。在振動鏡振動時，梁部以高速且在長時間進行扭轉(zhuǎn)變形。但是，由于梁部以及振動鏡由單晶的硅一體成形，因而，考慮相對于該變形也具有充分的耐久性。這樣，共振頻率根據(jù)振動鏡的慣性力矩和梁部的扭轉(zhuǎn)彈簧常數(shù)等確定。但是，另一方面，這些值無法回避因加工精度或周圍溫度等的差異造成的偏差。為此，在共振頻率上也出現(xiàn)了偏差。于是，為了解決上述的問題，提出了設(shè)有振動鏡的共振頻率的調(diào)整機構(gòu)的光掃描裝置。該光掃描裝置利用調(diào)整機構(gòu)，對因部件的加工精度的偏差或周圍溫度的變化造成的共振頻率的變動進行調(diào)整，能夠?qū)⒐舱耦l率保持為恒定。作為這樣的構(gòu)成，例如在專利文獻1中公開了具有第一梁部、第二梁部、第一壓電元件部和電源部的共振型光掃描裝置。第一梁部與振動鏡的一端連結(jié)。第二梁部與振動鏡的另一端連結(jié)。第一壓電元件部使第一梁部彈性變形。電源部將用于驅(qū)動振動鏡的電壓施加給第一壓電元件部。該共振型光掃描裝置利用電源部，對第一壓電元件部施加直流電壓成分，在第一梁部和第二梁部中產(chǎn)生張力，從而使梁部的彈性系數(shù)變化，進行共振頻率的調(diào)離
然而，在專利文獻1中，層積在梁部的表面上的壓電元件(金屬薄膜或陶瓷多晶體) 由于直接受到共振時的扭轉(zhuǎn)變形影響，所以，從結(jié)晶粒界出現(xiàn)缺陷，容易發(fā)生疲勞破壞。也就是，存在共振頻率的調(diào)整精度下降、或變得不能調(diào)整這樣的問題。相對于此，在專利文獻2中，公開了以下裝置，其具備與振動鏡的一端連結(jié)的第一梁部；與振動鏡的另一端連結(jié)的第二梁部；用于使第一梁部彈性變形的第一結(jié)構(gòu)體。該裝置通過對第一結(jié)構(gòu)體施加電壓而在第一梁部上產(chǎn)生張力，進行共振頻率的調(diào)整。此時，設(shè)想振動鏡通過配置在鏡下部或是側(cè)面的電極由靜電力進行驅(qū)動。先行技術(shù)文獻專利文獻1 日本特開2007-25608號公報專利文獻2 日本特開2006-195^0號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題然而，在專利文獻2的裝置的構(gòu)成中，由于第一結(jié)構(gòu)體與第一梁部連結(jié)的關(guān)系，即使在從鏡下部或是側(cè)面通過靜電來驅(qū)動振動鏡的情況下，第一結(jié)構(gòu)體自身也不得不擺動。 為此，存在第一結(jié)構(gòu)體的壓電元件受到鏡振動的影響、共振頻率的調(diào)整精度降低這樣的問題。本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于提供可通過簡易的構(gòu)成來對共振頻率進行高精度調(diào)整、能夠維持穩(wěn)定的動作的光掃描裝置。用于解決課題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明的光掃描裝置具有對入射的光進行反射的振動鏡； 與上述振動鏡的一端連結(jié)的第一梁部；與上述振動鏡的另一端連結(jié)的第二梁部；與上述第一梁部連結(jié)、配置在上述第一梁部與上述第一調(diào)整部之間、使上述振動鏡擺動的第一驅(qū)動部；和與上述第一驅(qū)動部連結(jié)、通過使上述第一梁部彈性變形來對上述第一梁部的彈性系數(shù)進行調(diào)整的第一調(diào)整部。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于將第一驅(qū)動部夾在中間地在第一梁部的相反側(cè)配置第一調(diào)整部，所以，在梁部擺動時，第一調(diào)整部難以受到因梁部的變形等造成的影響。由此，能夠高精度地進行依靠第一調(diào)整部的共振頻率的調(diào)整，因而，能夠抑制以往那樣因溫度變化或加工處理等造成的共振頻率的偏差。其結(jié)果，能夠提供可以維持穩(wěn)定動作的可靠性高的光掃描
直ο另外，在結(jié)構(gòu)方面，也獲得了在第一驅(qū)動部的第一梁部的相反側(cè)配置用于調(diào)整第一梁部的彈性系數(shù)的第一調(diào)整部這樣的簡易構(gòu)成，無需新的加工處理這一點也成為優(yōu)點。 因此，能夠抑制伴隨于第一調(diào)整部追加的作業(yè)效率以及成本的增加。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式中的圖像顯示裝置的整體構(gòu)成的方框圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的俯視圖。圖3是沿著圖2的A-A線的剖視圖。
圖4A是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖4B是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖4C是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖4D是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖4E是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖5A是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖5B是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖5C是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖5D是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖5E是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖6A是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖6B是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖6C是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖6D是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖6E是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖7A是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖7B是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖7C是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖7D是用于說明圖2所示的光掃描元件的制造方法的工序圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖9是表示本發(fā)明的第三實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖10是表示本發(fā)明的第四實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。圖11是表示本發(fā)明的第五實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的圖，是與圖3相當?shù)钠室晥D。
具體實施例方式接著，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(第一實施方式)(圖像顯示裝置)最初，對組裝有本發(fā)明的實施方式的光掃描裝置的圖像顯示裝置的整體構(gòu)成以及動作進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式中的圖像顯示裝置的整體構(gòu)成的方框圖。如圖1所示那樣，本實施方式的圖像顯示裝置1具備生成光束的光束生成裝置11， 該光束對應(yīng)于從外部供給的影像信號S進行了調(diào)制。光束生成裝置11具備信號處理電路 21、光源部31、準直光學(xué)系統(tǒng)12和合成光學(xué)系統(tǒng)13。信號處理電路21基于影像信號S來產(chǎn)生成為用于構(gòu)成圖像的要素的信號。光源部31分別將從信號處理電路21輸出的三個影像信號(R、G、B)形成為光束。準直光學(xué)系統(tǒng)12對光束進行平行光化。合成光學(xué)系統(tǒng)13對光束進行合成。另外，圖像顯示裝置1還具備為了進行圖像顯示而在水平方向掃描由合成光學(xué)系統(tǒng)13合成的光的水平掃描部14 ；在垂直方向掃描由水平掃描部14在水平方向掃描過的光束的垂直掃描部15。圖像顯示裝置1將由水平掃描部14以及垂直掃描部15在水平方向和垂直方向掃描到的光束射出到屏幕16上。在信號處理電路21中，生成紅(R)、綠(G)、藍(B)的各影像信號，將各影像信號輸出給各激光驅(qū)動電路(紅色激光驅(qū)動電路22、綠色激光驅(qū)動電路23、藍色激光驅(qū)動電路 24)0信號處理電路21經(jīng)由水平掃描同步電路25輸出水平掃描部14所使用的水平同步信號，另外，經(jīng)由垂直掃描同步電路沈輸出垂直掃描部15所使用的垂直同步信號。光源部31具備紅色激光32以及紅色激光驅(qū)動電路22、綠色激光33以及綠色激光驅(qū)動電路23和藍色激光34以及藍色激光驅(qū)動電路M。紅色激光32產(chǎn)生紅色的光束。紅色激光驅(qū)動電路22驅(qū)動紅色激光32。綠色激光33產(chǎn)生綠色的光束。綠色激光驅(qū)動電路23 驅(qū)動綠色激光33。藍色激光34產(chǎn)生藍色的光束。藍色激光驅(qū)動電路M驅(qū)動藍色激光34。 作為各激光32 34，也可以使用半導(dǎo)體激光或者帶高頻波發(fā)生機構(gòu)(SHG)的固定激光等。從各激光32 34射出的各個光束，在由準直光學(xué)系統(tǒng)12分別進行了平行光化以后，入射到合成光學(xué)系統(tǒng)13的分色鏡36 38。通過這些分色鏡36 38，使各激光按照波長有選擇地進行反射或是透過。入射到這三個分色鏡36 38的紅、綠、藍的光束按照波長有選擇地進行反射或是透過，被輸出給水平掃描部14。水平掃描部14為了將從合成光學(xué)系統(tǒng)13入射的光束形成圖像來進行投影，在水平方向掃描光束。垂直掃描部15為了將從合成光學(xué)系統(tǒng)13入射的光束形成圖像來進行投影，在垂直方向掃描光束。水平掃描部14和信號處理電路21作為水平光掃描裝置發(fā)揮作用。垂直掃描部15 和信號處理電路21作為垂直光掃描裝置發(fā)揮作用。水平掃描部14具有用于在水平方向掃描光束的水平掃描元件(光掃描裝置)51 ； 驅(qū)動水平掃描元件51的水平掃描驅(qū)動電路41 ；用于對水平掃描元件51的共振頻率進行調(diào)整的共振頻率調(diào)整電路42。垂直掃描部15具備用于在垂直方向掃描光束的垂直掃描元件43 ；用于驅(qū)動垂直掃描元件43的垂直掃描驅(qū)動電路44。水平掃描驅(qū)動電路41基于從水平掃描同步電路25 輸出的水平同步信號進行驅(qū)動。垂直掃描驅(qū)動電路44基于從垂直掃描同步電路沈輸出的垂直同步信號進行驅(qū)動。(光掃描元件)接著，對上述的水平掃描元件(以下稱為光掃描元件)進行說明。圖2是表示第一實施方式中的光掃描元件的構(gòu)成的俯視圖。圖3是沿著圖2的A-A線的剖視圖。如圖2、圖3所示那樣，光掃描元件51是共振類型的光掃描元件。光掃描元件51 通過經(jīng)由以SiO2等構(gòu)成的氧化膜M (參照圖3)來接合上部框體52與下部框體53 (參照圖3)而形成。上部框體52以及下部框體53通過能夠進行微細加工且具有適度剛性的單晶硅基板一體形成。上部框體52具備矩形框狀的基架部56、俯視觀看時呈矩形狀的振動鏡57和一對橋架部59。振動鏡57配置在基架部56內(nèi)的中央部。一對橋架部59從基架部56的相向的邊(以下稱為短邊部58)分別朝向振動鏡57延伸，從兩端支承振動鏡57。各橋架部59具有一對梁部(第一梁部以及第二梁部)62、驅(qū)動部(第一驅(qū)動部以及第二驅(qū)動部)63和調(diào)整部(第一調(diào)整部以及第二調(diào)整部)64。一對梁部62從振動鏡57的兩端側(cè)沿著長邊部61的延伸方向(長度方向)相互朝相反方向延伸。驅(qū)動部63與這些梁部62 分別連結(jié)來驅(qū)動振動鏡57。調(diào)整部64分別連結(jié)各驅(qū)動部63與基架部56的各短邊部58， 而且，對梁部62的彈性系數(shù)進行調(diào)整。這些調(diào)整部64、驅(qū)動部63以及梁部62以從短邊部 58朝相振動鏡57寬度逐級縮小的方式進行延伸，從基架部56到振動鏡57 —體形成。各橋架部59是以振動鏡57為中心對稱的部件，因而，在以下的說明中，對一方的橋架部59的構(gòu)成進行說明。振動鏡57具備鏡基板66和形成在鏡基板66上的反射膜67。鏡基板66由一體形成于兩側(cè)面的梁部62分別在一邊的中央附近受到支承。反射膜67由相對所使用的光具有充分的反射率的金屬薄膜形成。振動鏡57和兩根梁部62的尺寸設(shè)計成可獲得所需的共振頻率。驅(qū)動部63具備寬度形成得比梁部62寬的驅(qū)動部基板71 ；經(jīng)由氧化膜60形成在驅(qū)動部基板71上的壓電元件72。驅(qū)動部基板71的前端與梁部62—體地連結(jié)。另一方面， 驅(qū)動部基板71的基端與調(diào)整部64 —體地連結(jié)。如圖3所示那樣，壓電元件72在驅(qū)動部基板71的氧化膜60上依次層積形成有下部電極73、壓電層74、上部電極75。在壓電元件72 (上部電極75)上，形成有由通過濺射法進行了掩膜成膜的Al薄膜等構(gòu)成的電極墊76。調(diào)整部64位于驅(qū)動部63和基架部56之間，具備寬度形成得比驅(qū)動部63寬的調(diào)整部基板79 ；經(jīng)由氧化膜60形成在調(diào)整部基板79上的壓電元件80。調(diào)整部基板79的前
8端與驅(qū)動部基板71 —體地連結(jié)。調(diào)整部基板79的基端與基架部56中的短邊部58的內(nèi)周面一體地連結(jié)。壓電元件80在調(diào)整部基板79的氧化膜60上依次層積形成有下部電極81、 壓電層82、上部電極83。在上部電極83上，形成有由通過濺射法進行了掩膜成膜的Al薄膜等構(gòu)成的電極墊84。電極墊76、84可以形成在壓電區(qū)域(驅(qū)動部63以及調(diào)整部64)中的上部電極75、83上的適當位置。在短邊部58中的與調(diào)整部64的連結(jié)部分，經(jīng)由氧化膜60形成有與壓電元件72、 80的下部電極73、81連接的焊盤部86。焊盤部86作為驅(qū)動部63和調(diào)整部64的共用電極發(fā)揮作用。焊盤部86具備從驅(qū)動部63以及調(diào)整部64的下部電極73、81連續(xù)地形成的電極膜87 ；形成在該電極膜87上的電極墊88。S卩，驅(qū)動部63以及調(diào)整部64的下部電極73、 81和焊盤部86的電極膜87 —體地形成，另一方面，在焊盤部86上并未形成壓電層74、82 以及上部電極75、83。在驅(qū)動部63與調(diào)整部64之間，壓電元件72、80之中的壓電層74、82 以及上部電極75、83分離。各壓電元件72、80構(gòu)成為能夠獨立地驅(qū)動。在此，作為上述的電極墊76、84、88通過濺射法形成有Al薄膜，但若可獲得充分的緊密接合性和與硅基板的導(dǎo)通，則也可以選擇Pt等其它材料。另外，作為成膜方法也可以通過其它方法進行成膜。從上述的水平掃描驅(qū)動電路41經(jīng)由電極墊76、84、88對壓電元件72、80施加電壓。調(diào)整部64按在梁部62振動時不受變形等影響那樣的寬度以及厚度形成。如上述那樣，在上部框體52中的壓電元件72、80以及焊盤部86的背面形成氧化膜60，經(jīng)由該氧化膜60形成有壓電元件72、80、電極膜87以及電極墊76、84、88。上述的基架部56、鏡基板 66、驅(qū)動部基板71以及調(diào)整部基板79通過半導(dǎo)體處理一體成形。下部框體53是在俯視觀看時形成為與基架部56同樣形狀的矩形框型的部件。下部框體53具有去除了振動鏡57進行振動的區(qū)域的開口部53a。下部框體53的厚度比振動鏡57的振動范圍要厚，且考慮了在操作振動鏡57時不帶來障礙的情形而進行了設(shè)計。(光掃描元件的動作方法)接著，對上述的光掃描元件的動作進行說明。在圖2、圖3的構(gòu)成中，從水平掃描驅(qū)動電路41經(jīng)由各電極墊76、88，對配置在驅(qū)動部基板71的壓電層74的表面或是背面的各電極73、75間施加交流電壓。通過該交流電壓的施加，壓電層74受到驅(qū)動，壓電層74的長度沿著梁部62的延伸方向發(fā)生變化。此時， 通過對驅(qū)動部63的壓電層74施加交流電壓，發(fā)生在驅(qū)動部63中的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)揮使振動鏡 57振動的作用。這樣，在振動鏡57起動以后，能夠通過共振振動來增大振動角。在此，說明了作為用于使振動鏡57共振振動的驅(qū)動力使用了由上部電極75以及下部電極73夾著壓電層74 的壓電元件72的情況，但不限于此。作為驅(qū)動力，也可以使用電磁力、靜電力。(共振頻率的調(diào)整方法)振動鏡57的共振頻率如上述那樣，根據(jù)振動鏡57的慣性力矩和梁部62的剛性等各自的材料、形狀來確定。因此，有時會由于加工精度或溫度變化等而無法獲得作為目標的共振頻率。下面，說明用于解決該問題的方法。從水平掃描驅(qū)動電路41經(jīng)由電極墊84、88對調(diào)整部64的壓電元件80施加直流電壓，從而壓電層82受到驅(qū)動，壓電層74的長度沿著梁部62的延伸方向發(fā)生變化，在調(diào)整部64中產(chǎn)生應(yīng)力。該應(yīng)力經(jīng)由驅(qū)動部63傳遞至梁部62，隨之梁部62接受到應(yīng)力。具體來講，梁部62的延伸方向上的長度或梁部62的橫剖面形狀發(fā)生變化。具體來講，在調(diào)整部 64伸長的情況下，在梁部62上作用有壓縮的內(nèi)部應(yīng)力，在調(diào)整部64變短的情況下，在梁部 62上作用有拉伸的內(nèi)部應(yīng)力。由此，梁部62的彈性系數(shù)發(fā)生變化，從而能夠使共振頻率變化。梁部62的彈性系數(shù)通過對施加于壓電元件80的電壓進行控制而進行變化。于是，若能檢測光掃描元件51的共振頻率，則通過對應(yīng)于該檢測值來對被施加于調(diào)整部64的壓電元件80的施加電壓進行反饋，能夠?qū)⒐舱耦l率維持成恒定值。作為共振頻率檢測用的方法之一，例如考慮圖3所示那樣的結(jié)構(gòu)。將構(gòu)成電極面的振動鏡57作為一方的電極，與該電極相向地設(shè)置相向電極90。利用靜電容量檢測電路(共振頻率檢測部)91 來檢測對應(yīng)于這些電極90以及振動鏡57間的變化而進行變化的靜電容量，能夠檢測共振頻率。由此，向調(diào)整部64發(fā)送的信號適當?shù)貍鬟f給調(diào)整系統(tǒng)，能夠?qū)⒐舱耦l率保持為所期望的值。該靜電容量檢測電路91是共振頻率檢測部的一例，也可以通過其它方法檢測共振頻率。共振頻率也能夠通過振動鏡57的振動角進行檢測。通過預(yù)先設(shè)定驅(qū)動頻率，由對來自振動鏡57的掃描射束進行檢測的光檢測元件、或者對扭轉(zhuǎn)梁的形變進行檢測的形變檢測元件等來檢測振動角，同時對壓電元件80加以控制，從而能夠控制成共振頻率與驅(qū)動頻率一致。進而，也能夠應(yīng)對因環(huán)境溫度的變動造成的振動角的降低。為此，只要以振動角維持恒定值的方式對壓電元件80的位移進行反饋控制即可。(光掃描元件的制造方法)參照圖4A 4E以及圖5A 5E，對于上述的光掃描元件的制造方法進行說明。工序 1首先，如圖4A所示那樣，準備將支承Si層100 (例如，厚度475 μ m)和活性層101 (例如，厚度50 μ m)通過氧化膜102 (例如，厚度2 μ m)接合到一起的SOI (Silicon on Insulator)基板103。在本實施方式中，對由一張SOI基板103利用半導(dǎo)體處理統(tǒng)一形成多個光掃描元件51的情況進行說明。支承Si層100作為形成下部框體53的設(shè)備基板使用?；钚詫?01作為形成上部框體52的設(shè)備基板使用?；钚詫?01的表面預(yù)先進行氧化處理，預(yù)先形成氧化膜60。工序 2接著，如圖4B所示那樣，采用濺射法等，在活性層101上的整個區(qū)域?qū)臃e下部電極 73、81、壓電層74、82以及上部電極75、83和焊盤部86的電極膜87的濺射制膜105 107。工序 3接著，如圖4C所示那樣，在上部電極75、83的濺射制膜107上涂敷抗蝕劑110，利用光蝕刻技術(shù)，進行曝光以及顯影，從而以在上部電極75、83的形成區(qū)域殘留抗蝕劑110的方式形成圖案。工序 4如圖4D所示那樣，將抗蝕劑110作為掩膜，對上部電極75、83以及壓電層74、82 的濺射制膜106、107進行蝕刻。工序 5之后，如圖4E所示那樣，剝離抗蝕劑110。由此，形成上部電極75、83以及壓電層74,82ο工序 6接著，如圖5Α所示那樣，在活性層101上的整個區(qū)域以覆蓋上部電極75、83的方式涂敷抗蝕劑111。通過利用光蝕刻技術(shù)進行曝光以及顯影，以在下部電極73、81以及電極膜87以及氧化膜60的形成區(qū)域殘留抗蝕劑111的方式形成圖案。工序7接著，如圖5Β所示那樣，將抗蝕劑111作為掩膜，對下部電極73、81以及電極膜87 的濺射制膜107以及氧化膜60進行蝕刻。工序 8之后，如圖5C所示那樣，剝離抗蝕劑111。由此，形成下部電極73、81、電極膜87 以及氧化膜60。工序 9接著，在活性層101上的振動鏡57的形成區(qū)域形成反射膜67。具體來講，如圖5D 所示那樣，在活性層101上的整個區(qū)域涂敷抗蝕劑112。通過利用光蝕刻技術(shù)進行曝光以及顯影，以在反射膜67的形成區(qū)域(振動鏡57的形成區(qū)域)以外的區(qū)域殘留抗蝕劑112的方式形成圖案。即，在反射膜67的形成區(qū)域形成抗蝕劑112的開口部11加。工序 10接著，如圖5Ε所示那樣，將抗蝕劑112作為掩膜，當通過蒸鍍法等對銀等進行成膜時，在活性層101上穿過抗蝕劑112的開口部11 地形成蒸鍍制膜113。工序 11之后，如圖6A所示那樣，剝離抗蝕劑112。由此，在振動鏡57的形成區(qū)域形成反射膜67。工序 12接著，形成振動鏡57以及橋架部59的外形。具體來講，如圖6B所示那樣，在活性層101上的整個區(qū)域涂敷抗蝕劑114。通過利用光蝕刻技術(shù)進行曝光以及顯影，以在上部框體52 (基架部56、振動鏡57以及橋架部59)的形成區(qū)域殘留抗蝕劑114的方式形成圖案。工序13并且，如圖6C所示那樣，將抗蝕劑114作為掩膜來進行蝕刻(DRIE =Deep Reactive Ion Kching)。若必要的話，在此之前預(yù)先進行氧化膜去除(B0E蝕刻等)。工序 14之后，如圖6D所示那樣，剝離抗蝕劑114。由此，成為在基架部56的內(nèi)側(cè)將振動鏡 57與橋架部59 (—同參照圖3)連結(jié)起來的狀態(tài)。工序 15接著，形成下部框體53。具體來講，如圖6E所示那樣，首先形成覆蓋上部框體52 的保護膜115。工序 16接著，如圖7A所示那樣，在支承Si層100的背面整個區(qū)域涂敷抗蝕劑116。通過利用光蝕刻技術(shù)進行曝光以及顯影，以在下部框體53的形成區(qū)域殘留抗蝕劑116的方式形成圖案。
工序 17接著，如圖7B所示那樣，將抗蝕劑116作為掩膜來對支承Si層100進行蝕刻 (DRIE)，形成下部框體53。工序 18并且，如圖7C所示那樣，將抗蝕劑116作為掩膜而再次進行蝕刻(DRIE)，去除下部框體53的內(nèi)側(cè)的氧化膜102。工序 19如圖7D所示那樣，剝離抗蝕劑116以及保護膜115。由此，在SOI基板103上以連結(jié)的狀態(tài)形成多個光掃描元件51。工序 20最后，通過對SOI基板103進行切分，單片化成為各個光掃描元件51。由此，能夠由一張SOI基板103制造出多個上述的光掃描元件51。這樣，在本實施方式中，構(gòu)成為，在將驅(qū)動部63夾在中間的梁部62的相反側(cè)設(shè)置對梁部62的彈性系數(shù)進行調(diào)整的調(diào)整部64。根據(jù)該構(gòu)成，在振動鏡57的驅(qū)動時被施加交流電壓的驅(qū)動部63與在梁部62的彈性系數(shù)的調(diào)整中被施加直流電壓的調(diào)整部64分離。因此，作用于調(diào)整部64的因梁部62 的扭轉(zhuǎn)振動造成的影響有所降低。由此，能夠高精度地進行依靠調(diào)整部64的共振頻率的調(diào)整。從而，能夠抑制以往那樣因溫度變化或加工處理等造成的共振頻率的偏差。而且，調(diào)整部64按照在梁部62振動時不受變形等影響那樣的寬度以及厚度形成。為此，能夠可靠地防止伴隨于梁部62的振動的調(diào)整部64的變形。因此，可提供能使共振頻率的調(diào)整精度提高、能穩(wěn)定地維持動作的可靠性高的光掃描元件51。另外，由于在各橋架部59分別設(shè)置驅(qū)動部63，所以，從兩端側(cè)對振動鏡57施加應(yīng)力。為此，可增大振動鏡57的旋轉(zhuǎn)角(振動角)，且能高精度地進行驅(qū)動。進而，在各橋架部59分別設(shè)置調(diào)整部64。為此，能夠增大作用于梁部62的內(nèi)部應(yīng)力，能夠提高頻率調(diào)整率。另外，能夠均勻地調(diào)整各梁部62的彈性系數(shù)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)掃描精度的提高。另外，驅(qū)動部63以及調(diào)整部64分別具備壓電元件72、80。為此，能夠分別獨立地進行依靠驅(qū)動部63的振動鏡57的驅(qū)動以及依靠調(diào)整部64的共振頻率的調(diào)整。進而，由于壓電元件72、80通過半導(dǎo)體處理一體形成，所以，可抑制制造處理的增加，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。在本實施方式中，通過半導(dǎo)體處理一體成形光掃描元件51，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描元件 51的小型化以及低成本化。另外，通過小型化可實現(xiàn)高速化。另外，由于從驅(qū)動部63向梁部62作用的應(yīng)力被直接傳遞，故能獲得高的驅(qū)動效率。而且，在本實施方式中，在驅(qū)動部63與基架部56之間能夠一體地形成調(diào)整部64。 為此，實現(xiàn)了構(gòu)成的簡化，而且，無需用于追加調(diào)整部64的新處理。因此，能夠抑制伴隨于追加調(diào)整部64的作業(yè)效率以及成本的增加。(第二實施方式)接著，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。圖8是第二實施方式中的光掃描元件的俯視圖。在以下的說明中，對與上述的第一實施方式同樣的構(gòu)成標注相同的附圖標記而省略說明。如圖8所示那樣，本實施方式的光掃描元件151具備振動鏡57、一對梁部62、驅(qū)動部63、多個調(diào)整部16^、164b和基架部56。一對梁部62與振動鏡57連結(jié)。驅(qū)動部63與梁部62連結(jié)，驅(qū)動振動鏡57。多個調(diào)整部164a、164b對梁部62的彈性系數(shù)進行調(diào)整。基架部56從其外側(cè)固定調(diào)整部16^、164b。在驅(qū)動部63的基端側(cè)，形成有匯總連結(jié)驅(qū)動部63的基端與各調(diào)整部164a、164b 的前端的連結(jié)部165。在該連結(jié)部165上，連結(jié)有從連結(jié)部165的寬度方向兩端側(cè)朝向基架部56的長邊部61延伸成兩岔狀的一對調(diào)整部16^、164b。這些調(diào)整部164a、164b配置在相對于驅(qū)動部63的寬度方向?qū)ΨQ的位置上。驅(qū)動部63、連結(jié)部165以及調(diào)整部164a、164b 在俯視觀看時一體形成為Y字狀。即，調(diào)整部16如、164b沿著與長邊部61以及短邊部58 的延伸方向交叉的方向延伸。在本實施方式的光掃描元件151中，驅(qū)動部63 (連結(jié)部165) 和長邊部61由一對調(diào)整部164a、164b架設(shè)。各調(diào)整部164a、164b與上述的第一實施方式同樣，通過在調(diào)整部基板179a、179b上形成壓電元件180a、180b而構(gòu)成。在連結(jié)部165上， 形成電極膜187和電極墊188。電極膜187從壓電元件180a、180b的下部電極73、81 (參照圖3)連續(xù)地形成。電極墊188形成在電極膜190上，用于對調(diào)整部16^、164b以及驅(qū)動部63的下部電極73、81施加電壓。根據(jù)本實施方式，發(fā)揮與上述的第一實施方式同樣的效果。進而，根據(jù)本實施方式，多個(兩個)調(diào)整部164a、164b配置在相對于驅(qū)動部63以及梁部62的寬度方向?qū)ΨQ的位置上，因而，能夠穩(wěn)定地支承驅(qū)動部63以及梁部62。由此，從驅(qū)動部63作用的內(nèi)部應(yīng)力在各調(diào)整部164a、164b被均等地分散，所以，能夠進一步降低因振動鏡57的振動造成的影響。另外，調(diào)整部64朝向相對于梁部62的延伸方向傾斜的方向。為此，與調(diào)整部64 相對于梁部62的延伸方向正交的情況相比，能夠?qū)⒂烧{(diào)整部64的壓電元件180a、180b生成的應(yīng)力之中的沿著梁部62的延伸方向的力成分作為梁部62的壓縮以及伸縮成分進行最大限度的有效利用。(第三實施方式)接著，對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。圖9是第三實施方式中的光掃描元件的俯視圖。在以下的說明中，對與上述的第一實施方式同樣的構(gòu)成標注相同的附圖標記而省略說明。在上述的第二實施方式中，對驅(qū)動部63與基架部56經(jīng)由連結(jié)部165由兩根調(diào)整部164a、164b連結(jié)在一起的構(gòu)成進行了說明，但不限于此。調(diào)整部也可以是兩個以上的多個。具體來講，如圖9所示那樣，本實施方式的光掃描元件251具備三個調(diào)整部164a、 164b、164c。兩個調(diào)整部164a、164b從連結(jié)部165的寬度方向兩端側(cè)朝向長邊部61沿傾斜方向延伸。調(diào)整部16 從連結(jié)部165的基端側(cè)朝向短邊部58延伸。即，本實施方式的光掃描元件251具備并聯(lián)連接在相對于驅(qū)動部63的寬度方向?qū)ΨQ的位置上的一對調(diào)整部 164aU64b ；沿著驅(qū)動部63的延伸方向串聯(lián)連接的調(diào)整部16如。各調(diào)整部16 與上述的第一實施方式同樣，構(gòu)成為在調(diào)整部基板179c上形成壓電元件180c。根據(jù)本實施方式，除了發(fā)揮與上述的第二實施方式同樣的效果之外，還通過由三個調(diào)整部16 16 支承驅(qū)動部63，能夠更加穩(wěn)定地支承驅(qū)動部63以及梁部62。由此， 從驅(qū)動部63作用的內(nèi)部應(yīng)力被均等地向各調(diào)整部16 16 分散，能夠進一步降低因振動鏡57的振動造成的影響。(第四實施方式)接著，對本發(fā)明的第四實施方式進行說明。圖10是第四實施方式中的光掃描元件的俯視圖。在以下的說明中，對與上述的第一實施方式同樣的構(gòu)成標注相同的附圖標記而省略說明。本實施方式在設(shè)置多個驅(qū)動部的方面與上述的各實施方式不同。如圖10所示那樣，本實施方式的光掃描元件351具備振動鏡57、梁部62、連結(jié)部 365、多個驅(qū)動部363a、36;3b和調(diào)整部64。梁部62與振動鏡57連結(jié)。連結(jié)部365與梁部 62的基端側(cè)連結(jié)。多個驅(qū)動部363a、36 經(jīng)由連結(jié)部365分別向與梁部62的延伸方向正交的方向延伸。調(diào)整部64經(jīng)由連結(jié)部365沿著梁部62的延伸方向延伸。驅(qū)動部363a、36;3b從連結(jié)部365的寬度方向兩端側(cè)分別朝著相向的長邊部61延伸。驅(qū)動部363a、363b形成為由驅(qū)動部363a、363b以及連結(jié)部365架設(shè)于長邊部61間。各驅(qū)動部363a、363b與上述的第一實施方式同樣，通過在驅(qū)動部基板371a、371b上形成壓電元件37^i、372b而構(gòu)成。在各長邊部61上，形成有從各驅(qū)動部363a、363b的下部電極73 (參照圖3)連續(xù)地形成的電極膜377a、377b。在電極膜377a、377b上，形成有電極墊378a、 378b。調(diào)整部64與上述的第一實施方式同樣，通過在調(diào)整部基板79上形成壓電元件80 而構(gòu)成。在各短邊部58上，形成有從各調(diào)整部64中的壓電元件80的下部電極81 (參照圖 3)連續(xù)地形成的電極膜385。在電極膜385上，形成有電極墊386。此時，當在配置于驅(qū)動部363a、363b中的壓電層74 (參照圖3)的表面或是背面的電極73、75(參照圖3)間施加電壓時，驅(qū)動壓電層74，壓電層74的長度沿著梁部62的延伸方向發(fā)生變化。具體來講，通過對支承一方的梁部62的驅(qū)動部363a的壓電元件37 施加交流電壓，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。另外，對支承一方的梁部62的驅(qū)動部36 的壓電元件372b施加與驅(qū)動部363a反相的交流電壓。由此，產(chǎn)生于梁部62的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)揮使振動鏡57振動的作用。這樣，在起動以后，能夠通過共振振動來增大振動角。相對于此，對支承另一方的梁部62的驅(qū)動部363a，施加與支承一方的梁部62的驅(qū)動部363a同相的交流電壓，對支承另一方的梁部62的驅(qū)動部36北，施加與支承一方的梁部 62的驅(qū)動部36 同相的交流電壓。通過這樣施加交流電壓，能夠增強發(fā)生在梁部62的內(nèi)部應(yīng)力。即，在一對驅(qū)動部363a、363b間分別施加反相的交流電壓，另一方面，對在各梁部 62間相當?shù)尿?qū)動部彼此(驅(qū)動部363a彼此以及驅(qū)動部36 彼此)施加同相的交流電壓。這樣，根據(jù)本實施方式，除了發(fā)揮與上述的實施方式同樣的效果之外，還將調(diào)整部 64配置在相對于驅(qū)動部363a、363b的延伸方向正交的位置上。由此，能夠進一步降低從驅(qū)動部363a、36 作用于調(diào)整部64的內(nèi)部應(yīng)力。而且，由于調(diào)整部64沿著梁部62的延伸方向平行配置，所以，調(diào)整部64所生成的應(yīng)力之中的作用在梁部62的延伸方向的成分被最大化。因此，能夠高精度地進行依靠調(diào)整部64的共振頻率的調(diào)整，而且，能夠降低因作用于調(diào)整部64的振動鏡57造成的影響。另外，抑制了驅(qū)動部363a、36;3b給與梁部62的驅(qū)動力之中的橫向振動(在俯視觀看時與梁部62的延伸方向正交的方向)，最大限度地有效利用了振動鏡57的驅(qū)動力。
(第五實施方式)接著，對本發(fā)明的第五實施方式進行說明。圖11是第五實施方式中的光掃描元件的俯視圖。在以下的說明中，對于與上述的第一實施方式同樣的構(gòu)成標注相同的附圖標記而省略說明。如圖11所示那樣，本實施方式中的光掃描元件451的梁部462具備梁部主體 401 ；兩個梁支承部402、403。梁部主體401分別從振動鏡57的兩端部延伸。兩根梁支承部 402、403從梁部主體401的基端側(cè)延伸兩岔狀，在驅(qū)動部63的寬度方向兩側(cè)連結(jié)成一體。 即，各梁部462在俯視觀看時形成為Y字狀。此時，通過經(jīng)由電極墊84、88對調(diào)整部64的壓電元件80施加直流電壓，在調(diào)整部 64中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。該應(yīng)力經(jīng)由驅(qū)動部63傳遞至梁支承部402、403，而后傳遞至梁部主體 401。隨之，梁支承部402、403或是梁部主體401的長度或是形狀有所變化。由此，通過梁支承部402、403或是梁部主體401的彈性系數(shù)變化，能夠使共振頻率變化。另外，梁支承部402、403或是梁部主體401的彈性系數(shù)的變化量通過對施加于壓電元件80的電壓進行控制來進行變化。在本實施方式中，可發(fā)揮與上述的實施方式同樣的效果，而且，從調(diào)整部64經(jīng)由驅(qū)動部63施加在梁支承部402、403上的應(yīng)力容易產(chǎn)生在梁部主體401的形狀變化中，能夠使頻率調(diào)整的效率提高。此時，通過梁支承部402、403的變形，作為梁部主體401以及梁支承部402、403整體的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)發(fā)生變化，因而，適于提高依靠調(diào)整部64的應(yīng)力的效果。顯而易見的是，上述的第二至第四實施方式也由于具有同樣的梁支承部402、403 而放大了依靠調(diào)整部64的頻率調(diào)整的效果。以上，雖參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行了詳述，但具體的構(gòu)成并不限于該實施方式，也包含處于不脫離本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)的設(shè)計變更等。例如，在第一實施方式中，構(gòu)成為在各梁部62上分別連結(jié)驅(qū)動部63，但不限于此。 也可以構(gòu)成為在至少一方的梁部62上連結(jié)驅(qū)動部63。另外，雖構(gòu)成為在各驅(qū)動部63與基架部56之間配置調(diào)整部64，但不限于此。也可以構(gòu)成為僅在一方的驅(qū)動部63與基架部56 之間配置調(diào)整部64。也可以構(gòu)成為對上述的各實施方式的構(gòu)成適當?shù)丶右越M合。在上述內(nèi)容中，對在圖像顯示裝置1的水平掃描元件51中利用本發(fā)明的實施方式的光掃描裝置的構(gòu)成進行了說明，但也可以在垂直掃描元件43中加以利用。上述的本發(fā)明的實施方式的光掃描裝置不限于利用在圖像顯示裝置1的光掃描元件51中，也可以作為數(shù)字復(fù)印機或激光打印機、條形碼讀取器等的光掃描裝置加以利用。另外，驅(qū)動部以及調(diào)整部也可以設(shè)置兩個以上的多個。該申請要求以在2009年11月16日申請的日本申請?zhí)卦?009-260881為基礎(chǔ)的優(yōu)先權(quán)，在此引入其所有公開內(nèi)容。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于光掃描裝置。根據(jù)該光掃描裝置，能夠通過簡易的構(gòu)成對共振頻率進行高精度調(diào)整，能夠維持穩(wěn)定的動作。符號說明
51、151、251、351、451水平掃描元件(光掃描裝置)57振動鏡62、462梁部(第一梁部、第二梁部)63,363a,363b驅(qū)動部(第一驅(qū)動部、第二驅(qū)動部)64、164a、164b、16 調(diào)整部(第一調(diào)整部、第二調(diào)整部)72壓電元件80、180a、180b、180c 壓電元件91靜電容量檢測電路(共振頻率檢測部)
1權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，其特征在于，具有對入射的光進行反射的振動鏡；與上述振動鏡的一端連結(jié)的第一梁部；與上述振動鏡的另一端連結(jié)的第二梁部；與上述第一梁部連結(jié)、配置在上述第一梁部與上述第一調(diào)整部之間、使上述振動鏡擺動的第一驅(qū)動部；和與上述第一驅(qū)動部連結(jié)、通過使上述第一梁部彈性變形來對上述第一梁部的彈性系數(shù)進行調(diào)整的第一調(diào)整部。
2.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第一驅(qū)動部包括壓電元件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第一調(diào)整部包括壓電元件。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第一梁部具備梁支承部，該梁支承部具有朝向上述第一驅(qū)動部分支成至少兩根以上的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第一驅(qū)動部形成在相對于上述第一梁部對稱的位置的至少兩個以上的部位。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第一調(diào)整部形成在相對于上述第一梁部對稱的位置的至少兩個以上的部位。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述振動鏡、上述第一梁部、上述第一驅(qū)動部以及上述第一調(diào)整部一體成形。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，還具備對上述振動鏡的共振頻率進行檢測的共振頻率檢測部，以共振頻率恒定的方式對上述第一調(diào)整部進行控制。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，還具有與上述第二梁部連結(jié)、使上述振動鏡擺動的第二驅(qū)動部。
10.如權(quán)利要求9所述的光掃描裝置，其特征在于，還具有與上述第二驅(qū)動部連結(jié)、使上述第二梁部彈性變形、對上述第二梁部的彈性系數(shù)進行調(diào)整的第二調(diào)整部。
11.如權(quán)利要求9或10所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第二驅(qū)動部包括壓電元件。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第二調(diào)整部包括壓電元件。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第二梁部具備梁支承部，該梁支承部具有朝向第二驅(qū)動部分支成至少兩根以上的結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求9至13中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第二驅(qū)動部形成在相對于上述第二梁部對稱的位置的至少兩個以上的部位。
15.如權(quán)利要求9至14中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述第二調(diào)整部形成在相對于上述第二梁部對稱的位置的至少兩個以上的部位。
16.如權(quán)利要求9至15中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，上述振動鏡、上述第二梁部、上述第二驅(qū)動部以及上述第二調(diào)整部一體成形。
17.如權(quán)利要求9至16中任一項所述的光掃描裝置，其特征在于，還具備對上述振動鏡的共振頻率進行檢測的共振頻率檢測部，以共振頻率恒定的方式對上述第二調(diào)整部進行控制。
全文摘要
本發(fā)明的光掃描裝置具有對入射的光進行反射的振動鏡；與振動鏡的一端連結(jié)的第一梁部；與振動鏡的另一端連結(jié)的第二梁部；與第一梁部連結(jié)、配置在第一梁部與第一調(diào)整部之間、使振動鏡擺動的第一驅(qū)動部；與第一驅(qū)動部連結(jié)、通過使第一梁部彈性變形來對第一梁部的彈性系數(shù)進行調(diào)整的第一調(diào)整部。
文檔編號H04N1/113GK102597847SQ20108005142
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者本田雄士 申請人:日本電氣株式會社