[发明专利]反射镜驱动装置以及反射镜驱动方法

说明书

技术领域

本发明公开的主题涉及反射镜驱动装置以及反射镜驱动方法，更具体地涉及适用于在光扫描中使用的光偏转器的反射镜装置的结构以及该反射镜装置的驱动控制技术。

背景技术

光扫描装置中配置的用来扫描光束的偏转器的示例包括多角镜以及电流计镜。但是，这些示例的配置都具有反射镜被电磁电机旋转的结构，这就造成了尺寸缩小方面的限制。并且，为了获取具有更高分辨率的图像或者实现高速打印，反射镜的旋转必须更快，这就造成了轴承耐用性的问题、或者由于通风损失而造成的生热或噪声的问题。

近来，已经提出来一种振荡镜(oscillation mirror)(MEMS(微型机电系统))(日本专利申请公开No.2008-257226和日本专利No.4092283)。震荡镜利用了硅微型加工(MEMS)，并且通过在硅基板上整体形成精密镜以及配置成支撑该精密镜的梁来获得该震荡镜。由于震荡镜被配置成利用谐振来往复震荡，所以震荡镜可降低噪声，哪怕是在高速操作下。并且，由于用于使镜部件旋转的驱动力较小，所以可以抑制功耗。而且，MEMS扫描器具有可利用MEMS加工技术从半导体基板整体制造可动部件和驱动部件的优点。

用于MEMS扫描器的驱动系统的示例包括利用压电体的变形的驱动系统。该驱动系统具有扭矩大而电压低的优点。日本专利申请公开No.2008-257226公开了其中反射镜部件经由扭转铰接件(hinge)连接至压电单晶悬臂梁(piezoelectric unimorph cantilever)的结构。通过在扭转扭杆的方向上驱动该压电单晶悬臂梁，反射镜部件被旋转地驱动，从而实现一维扫描。在此，通过使驱动源的频率与可动镜的谐振频率一致，能以较低的电压获取大的镜旋转角度。

用于以相对较高的频率执行谐振扫描的部件可并入可动框，并且可动框可经由铰接件连接至另一致动器(actuator)。因此，通过围绕与谐振扫描的旋转轴垂直的轴来旋转驱动可动框能执行二维驱动。该技术可用于显示器等(日本专利No.4092283)。

发明内容

在本说明书中，为了便于解释，由利用谐振的往复振荡而造成的扫描被称为“A扫描”，而朝着与谐振扫描垂直的方向的移动(扫描)被称为“B扫描”(参见图12)。并且，通过使上述B扫描的旋转轴与A扫描的旋转轴一致，A扫描的扫描中心可移动至目标地点(任意位置)。用于按照这样的方式将A扫描的扫描中心移动至目标地点的移动被称为“C扫描”(参见图13)。

在日本专利No.4092283中，用于执行针对扫描中心的移动的C扫描或者二维扫描的B扫描的致动器、以及用于执行高速扫描的另一致动器被布置成彼此分开。在这种情况下，必须提供采用可动框等的复杂的结构。因此，制造工艺复杂，这就造成了产率的下降。

在日本专利申请公开No.2008-257226中描述的一维扫描的配置中，可以通过除用于谐振激励的交流(AC)电压之外还将偏置偏压(DC电压)叠加至同一致动器来执行二维扫描以及扫描中心移动。但是，由于在利用通过将用于谐振激励的电压叠加在偏置偏压上而获得的DC-AC的叠加电压执行扫描中心移动或二维扫描时向压电膜施加了高压，所以大大降低了压电膜的耐用性。此外，这可能造成压电膜的去极化。尤其是，当压电体减薄至大约1至4μm的厚度以使压电膜的位移更大时，所产生的电场变得更大。因此，薄的压电膜更容易造成上述压电膜耐用性的下降和/或压电膜的去极化。

鉴于上述情况而做出了本发明公开的主题。本发明公开的主题可提供一种可在没有复杂可动框结构的情况下制造的、耐用性极佳的反射镜驱动装置，以及一种与该反射镜驱动装置有关的反射镜驱动方法。