光掃描裝置、光掃描控制裝置以及光掃描單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供光掃描裝置、光掃描控制裝置以及光掃描單元，能夠抑制壓電傳感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和噪聲造成的影響。一種通過扭轉(zhuǎn)梁從軸向兩側(cè)對支撐反射鏡的反射鏡支撐部進(jìn)行支撐、并通過扭轉(zhuǎn)梁的扭轉(zhuǎn)使反射鏡支撐部向繞軸方向搖動的光掃描裝置具有：驅(qū)動梁，其以夾持反射鏡以及反射鏡支撐部的方式而被成對設(shè)置；連接梁，其用于連接驅(qū)動梁的一側(cè)和扭轉(zhuǎn)梁；以及壓電傳感器，其形成于連接梁上，當(dāng)向驅(qū)動梁施加驅(qū)動電壓而使反射鏡搖動時，對繞扭轉(zhuǎn)梁的軸的搖動引起的連接梁的位移進(jìn)行檢測，壓電傳感器向上部電極施加正極或負(fù)極第一偏壓，向下部電極施加與施加到上部電極的偏壓極性相反的第二偏壓。
【專利說明】光掃描裝置、光掃描控制裝置以及光掃描單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過扭轉(zhuǎn)梁從軸向兩側(cè)對支撐反射鏡的反射鏡支撐部進(jìn)行支撐，通過 所述扭轉(zhuǎn)梁的扭轉(zhuǎn)使所述反射鏡支撐部向繞軸方向搖動的光掃描裝置、控制該光掃描裝置 的光掃描控制裝置、具有光掃描裝置和光掃描控制裝置的光掃描單元。

【背景技術(shù)】
[0002] 從以往來看，例如像專利文獻(xiàn)1所記載的那樣已知有如下的光掃描裝置：使用在 壓電元件的上表面形成上部電極和在下表面形成下部電極的致動器（actuator)來使反射 入射光的反射鏡部繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而對反射光進(jìn)行掃描。在該致動器中通過向上部電極 和下部電極施加驅(qū)動電壓，使反射鏡部相對于反射面進(jìn)行垂直以及水平搖動。
[0003] 在像這樣的致動器中設(shè)置有檢測用的壓電傳感器，在發(fā)射部被驅(qū)動而處于搖動狀 態(tài)下該壓電傳感器對壓電元件所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行檢測，根據(jù)該壓電傳感器的輸出來檢測反 射鏡部的傾斜，控制致動器的動作。
[0004] 壓電傳感器例如具有與使用了壓電元件的致動器同樣的結(jié)構(gòu)、輸出與反射鏡的位 移對應(yīng)的電壓。該壓電傳感器可以是上部電極或下部電極中的某一個接地，另一個電極與 壓電傳感器的輸出端子連接。圖1是說明現(xiàn)有的壓電傳感器的連接的圖?，F(xiàn)有的壓電傳感 器10的一個電極接地，另一電極與壓電傳感器的輸出端子連接。另外，另一電極與用于防 止充電（charge up)的電阻R1連接。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-208352號公報
[0007] 上述現(xiàn)有的壓電傳感器，擔(dān)心由老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低加劇，進(jìn)而由時間的 經(jīng)過導(dǎo)致針對反射鏡的位移的靈敏度變得遲鈍。另外，在現(xiàn)有的壓電傳感器中，由于原先的 輸出電壓小而容易受到噪聲的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是鑒于上述情況為解決上述情況而完成的，目的在于提供能夠抑制壓電傳 感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和噪聲造成的影響的光掃描裝置、光掃描控制裝置以及 光掃描單兀。
[0009] 本發(fā)明為了達(dá)成上述目的而采用了如下的結(jié)構(gòu)。
[0010] 本發(fā)明是一種通過扭轉(zhuǎn)梁（130AU30B)從軸向兩側(cè)對支撐反射鏡（110)的反射鏡 支撐部（120)進(jìn)行支撐、并通過所述扭轉(zhuǎn)梁（130AU30B)的扭轉(zhuǎn)使所述反射鏡支撐部（120) 向繞軸方向搖動的光掃描裝置（200)，
[0011] 所述光掃描裝置具有：驅(qū)動梁（150A、150B)，其以夾持所述反射鏡（110)以及所述 反射鏡支撐部（120)的方式而被成對設(shè)置；
[0012] 連接梁（140AU40B)，其用于連接所述驅(qū)動梁（150A、150B)的一側(cè)和所述扭轉(zhuǎn)梁； 以及
[0013] 壓電傳感器（191)，其形成于所述連接梁（150A、150B)上，當(dāng)向所述驅(qū)動梁（150A、 150B)施加驅(qū)動電壓而使所述反射鏡（110)搖動時，對繞所述扭轉(zhuǎn)梁（130AU30B)的軸的搖 動引起的所述連接梁（140AU40B)的位移進(jìn)行檢測，
[0014] 所述壓電傳感器（191)向上部電極（191b)施加正極或負(fù)極第一偏壓，向下部電極 (191c)施加與所述第一偏壓極性相反的第二偏壓。
[0015] 另外，本發(fā)明是控制所述光掃描裝置的光掃描控制裝置。
[0016] 另外，本發(fā)明是具有所述光掃描裝置和光掃描控制裝置的光掃描單元。
[0017] 另外，上述括號內(nèi)的參照符號是為了易于理解而標(biāo)注的，僅是一個示例，并非限定 于圖示的方式。
[0018] 發(fā)明效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制壓電傳感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和噪聲造成的影 響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是說明現(xiàn)有的壓電傳感器的連接的圖。
[0021] 圖2是說明第一實(shí)施方式的光掃描單元的圖。
[0022] 圖3是說明第一實(shí)施方式的光掃描裝置的圖。
[0023] 圖4是擴(kuò)大了圖1的部分A得到的圖。
[0024] 圖5是擴(kuò)大了圖1的部分B得到的圖。
[0025] 圖6是說明偏壓的生成的圖。
[0026] 圖7是說明壓電傳感器的老化的圖。
[0027] 圖8是表示施加了偏壓的情況和沒有施加偏壓的情況的傳感器信號的圖。
[0028] 圖9是說明第二實(shí)施方式的光掃描單元的圖。
[0029] 圖10是說明第三實(shí)施方式的光掃描單元的圖。
[0030] 符號說明
[0031] 100、100A、100B 光掃描單元
[0032] 110反射鏡
[0033] 191、195、196 壓電傳感器
[0034] 200光掃描裝置
[0035] 300電壓生成電路
[0036] 400 前端 1C
[0037] 500、500A、500B 反射鏡驅(qū)動 1C
[0038] 55〇、57〇 緩沖器

【具體實(shí)施方式】
[0039] (第一實(shí)施方式）
[0040] 以下參照附圖對本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖2是說明第一實(shí)施方式的光 掃描單元的圖。
[0041] 本實(shí)施方式的光掃描單元100具有：光掃描裝置200、電壓生成電路300、前端 IC(Integrated Circuit 集成電路）400、LD(Laser Diode 激光二極管）440、反射鏡驅(qū)動 IC500、以及電阻 R20、R21、R30、R31。
[0042] 本實(shí)施方式的光掃描裝置200例如是對從LD440照射出的光進(jìn)行掃描的光掃描裝 置，例如是通過壓電元件來驅(qū)動反射鏡的MEMS (Micro Electro Mechanical System)反射鏡 等。
[0043] 本實(shí)施方式的電壓生成電路300、前端IC400、LD440、反射鏡驅(qū)動IC500、電阻R20、 R21、R30、R31是控制光掃描裝置200的光掃描控制裝置。
[0044] 以下，在對光掃描單元100的各部進(jìn)行說明之前，對本實(shí)施方式的光掃描裝置200 進(jìn)行說明。
[0045] 圖3是說明第一實(shí)施方式的光掃描裝置的圖。本實(shí)施方式的光掃描裝置200具有： 反射鏡110、反射鏡支撐部120、扭轉(zhuǎn)梁130A、130B、連接梁140A、140B、第一驅(qū)動梁150A、 150B、可動架160、第二驅(qū)動梁170A、170B、以及固定架180。另外本實(shí)施方式的第一驅(qū)動梁 150AU50B分別具有驅(qū)動源151A、151B。第二驅(qū)動梁170A、170B分別具有驅(qū)動源171A、171B。
[0046] 在本實(shí)施方式的反射鏡支撐部120中以沿著反射鏡110的圓周的方式形成有切口 122。通過該切口 122能夠使反射鏡支撐部120輕量化并且向反射鏡110傳遞扭轉(zhuǎn)梁130A、 130B產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)。
[0047] 在本實(shí)施方式的光掃描裝置200中，在反射鏡支撐部120的表面支撐反射鏡110， 反射鏡支撐部120與位于兩側(cè)的扭轉(zhuǎn)梁130AU30B的端部連接。扭轉(zhuǎn)梁130AU30B構(gòu)成搖 動軸、沿軸向延展從軸向兩側(cè)支撐反射鏡支撐部120。通過扭轉(zhuǎn)梁130AU30B搖動來使支撐 在反射鏡支撐部120的反射鏡110搖動，來進(jìn)行掃描照射在反射鏡110的光的反射光的動 作。扭轉(zhuǎn)梁130A、130B分別與連接梁140A、140B連接支撐，與第一驅(qū)動梁150A、150B連接。
[0048] 第一驅(qū)動梁150A、150B、連接梁140A、140B、扭轉(zhuǎn)梁130A、130B、反射鏡支撐部120 以及反射鏡110圍繞可動架160。第一驅(qū)動梁150A、150B各自的一側(cè)支撐在可動架160。第 一驅(qū)動梁150A的另一側(cè)沿內(nèi)周側(cè)延伸與連接梁140A、140B連接。第一驅(qū)動梁150B的另一 側(cè)同樣地沿內(nèi)周側(cè)延伸，連接梁140A、140B和第一驅(qū)動梁150A、150B在與扭轉(zhuǎn)梁130A、130B 正交的方向以夾持反射鏡110以及反射鏡支撐部120的方式而被成對設(shè)置。
[0049] 在第一驅(qū)動梁150A、150B的表面分別形成有驅(qū)動源151A、151B。驅(qū)動源151A、151B 由在第一驅(qū)動梁150AU50B的表面上的壓電元件的薄膜的上表面形成的上部電極、和在壓 電元件的下表面形成的下部電極構(gòu)成。驅(qū)動源151AU51B根據(jù)施加在上部電極和下部電極 的驅(qū)動電壓的極性伸長或縮短。因此，如果向第一驅(qū)動梁150A和第一驅(qū)動梁150B交替地 施加不同相位的驅(qū)動電壓，則能夠在反射鏡110的左側(cè)和右側(cè)第一驅(qū)動梁150A與第一驅(qū)動 梁150B在上下相反側(cè)交替地振動，以扭轉(zhuǎn)梁130AU30B為搖動軸或旋轉(zhuǎn)軸，使反射鏡110 繞軸搖動。以下，將反射鏡110繞扭轉(zhuǎn)梁130AU30B的軸搖動的方向稱為水平方向。例如 在基于第一驅(qū)動梁150AU50B的水平驅(qū)動中，也可以使用共振振動來高速地?fù)u動驅(qū)動反射 鏡 110。
[0050] 另外，在可動架160的外部連接有第二驅(qū)動梁170A、170B的一端。第二驅(qū)動梁 170A、170B以從左右兩側(cè)夾持可動架160的方式而被成對設(shè)置。第二驅(qū)動梁170A與第一驅(qū) 動梁150A平行地延展的梁與相鄰的梁在端部連接，作為整體而具有鋸齒狀的形狀。并且第 二驅(qū)動梁170A的另一端與固定架180的內(nèi)側(cè)連接。第二驅(qū)動梁170B也是一樣，與第一驅(qū) 動梁150B平行地延展的梁與相鄰的梁在端部連接，作為整體而具有鋸齒狀的形狀。并且第 二驅(qū)動梁170B的另一端與固定架180的內(nèi)側(cè)連接。
[0051] 在第二驅(qū)動梁170A、170B的表面分別按不包括曲線部的矩形單位形成有驅(qū)動源 171A、171B。驅(qū)動源171A由在第二驅(qū)動梁170A的表面上的壓電元件的薄膜的上表面形成 的上部電極、和在壓電元件的下表面形成的下部電極構(gòu)成。驅(qū)動源171B由在第二驅(qū)動梁 170B的表面上的壓電元件的薄膜的上表面形成的上部電極、和在壓電元件的下表面形成的 下部電極構(gòu)成。
[0052] 在第二驅(qū)動梁170A、170B中，按矩形單位相鄰的驅(qū)動源171A、171B彼此施加不同 極性的驅(qū)動電壓，由此使相鄰的矩形梁向上下相反方向彎曲，向可動架160傳遞各矩形梁 上下運(yùn)動的蓄積。第二驅(qū)動梁170A、170B根據(jù)該動作使反射鏡110沿與平行方向正交的方 向即垂直方向搖動。例如在基于第二驅(qū)動梁170AU70B的垂直驅(qū)動中，也可以使用非共振 振動。
[0053] 例如設(shè)驅(qū)動源171B包括從左側(cè)向可動架160排列的驅(qū)動源即驅(qū)動源171DL、 171CL、171BL、171AL、設(shè)右側(cè)的驅(qū)動源171A包括從可動架160向右側(cè)排列的驅(qū)動源171AR、 171BR、171CR、171DR的情況下，能夠通過以同波形來驅(qū)動驅(qū)動源171Ax和驅(qū)動源171Cx(四 個）向垂直方向搖動，通過以與前者相位不同的同波形來驅(qū)動驅(qū)動源171Bx、驅(qū)動源 171Dx(四個）向垂直方向搖動。
[0054] 另外，本實(shí)施方式的光掃描裝置200具有：壓電傳感器191、192,其對向驅(qū)動源 151AU51B施加驅(qū)動電壓而使反射鏡在水平方向搖動的狀態(tài)下的反射鏡110的水平方向的 傾斜狀況進(jìn)行檢測。壓電傳感器191U92設(shè)置于連接梁140B。本實(shí)施方式的壓電傳感器 192是用于取得連接梁140AU40B的重量平衡的虛擬傳感器。
[0055] 另外，本實(shí)施方式的光掃描裝置200具有：壓電傳感器195、196,其對向驅(qū)動源 171AU71B施加驅(qū)動電壓而使反射鏡在垂直方向搖動的狀態(tài)下的反射鏡110的垂直方向的 傾斜狀況進(jìn)行檢測。壓電傳感器195設(shè)置于第二驅(qū)動梁170A具有的一個矩形梁，壓電傳感 器196設(shè)置于第二驅(qū)動梁170B具有的一個矩形梁。
[0056] 另外，本實(shí)施方式的壓電傳感器191伴隨反射鏡110的水平方向的傾斜狀況，輸出 從扭轉(zhuǎn)梁130B傳遞的與連接梁140B的位移對應(yīng)的電流值。
[0057] 本實(shí)施方式的壓電傳感器195伴隨反射鏡110的垂直方向的傾斜狀況，輸出與第 二驅(qū)動梁170A中的設(shè)置有壓電傳感器195的矩形梁的位移對應(yīng)的電流值。本實(shí)施方式的 壓電傳感器196伴隨反射鏡110的垂直方向的傾斜狀況，輸出與第二驅(qū)動梁170B中的設(shè)置 有壓電傳感器196的矩形梁的位移對應(yīng)的電流值。
[0058] 在本實(shí)施方式中，使用壓電傳感器191的輸出來檢測反射鏡110的水平方向的傾 斜狀況。另外，在本實(shí)施方式中，使用壓電傳感器195、196來檢測反射鏡110的垂直方向的 傾斜狀況。另外，在本實(shí)施方式中，也可以將傾斜檢測部設(shè)置于光掃描裝置200的外部，所 述傾斜檢測部從各壓電傳感器輸出的電流值中檢測反射鏡110的傾斜狀況。另外，在本實(shí) 施方式中，還可以將驅(qū)動控制部設(shè)置于光掃描裝置200的外部，所述驅(qū)動控制部根據(jù)傾斜 檢測部的檢測結(jié)果來控制供給給驅(qū)動源151AU51B、驅(qū)動源171AU71B的驅(qū)動電壓。
[0059] 各壓電傳感器191由在壓電元件的薄膜的上表面形成的上部電極、和在壓電元件 的下表面形成的下部電極構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，各壓電傳感器的輸出為與上部電極和下 部電極連接的傳感器配線的電流值。
[0060] 以下，參照圖4對壓電傳感器191進(jìn)行說明。圖4是擴(kuò)大了圖1的部分A得到的 圖。
[0061] 壓電傳感器191配置于連接梁140B中的連接梁140B與扭轉(zhuǎn)梁130B的連接部131 的驅(qū)動源151B側(cè)。壓電傳感器192配置于連接部131的驅(qū)動源151A偵k
[0062] 壓電傳感器191U92由在連接梁140B的表面上的壓電元件的薄膜的上表面形成 的上部電極、和在壓電元件的下表面形成的下部電極構(gòu)成。
[0063] 在本實(shí)施方式中，由于只使用壓電傳感器191的輸出，因此只在壓電傳感器191上 形成傳感器配線201、202。
[0064] 傳感器配線201是從壓電傳感器191的上部電極引出的上部電極配線，傳感器配 線202是從壓電傳感器191的下部電極引出的下部電極配線。
[0065] 傳感器配線201、202形成為在驅(qū)動源151B側(cè)引出，與端子組TB所包括的預(yù)定端 子連接，所述端子組TB設(shè)置于固定架180。
[0066] 另外，在本實(shí)施方式中，向驅(qū)動源151B的下部電極施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動配線205 以及向驅(qū)動源151B的上部電極施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動配線206在驅(qū)動源151A側(cè)圍上。本實(shí) 施方式的驅(qū)動配線205與驅(qū)動源151A的下部電極連接。另外，驅(qū)動配線206以與驅(qū)動配線 203、204并行的方式進(jìn)行配線，所述驅(qū)動配線203、204向驅(qū)動源151A的下部電極和上部電 極施加驅(qū)動電壓。
[0067] 驅(qū)動配線203、204、205以及206與端子組TA所包括的預(yù)定端子連接，所述端子組 TA設(shè)置于固定架180。
[0068] 本實(shí)施方式的光掃描裝置200通過以上的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動配線203、204、205以 及206不與傳感器配線201、202相鄰，能夠降低驅(qū)動信號對傳感器信號相造成的串?dāng)_ (crosstalk)影響。
[0069] 接下來，參照圖5對壓電傳感器195進(jìn)行說明。圖5是擴(kuò)大了圖1的部分B得到 的圖。
[0070] 壓電傳感器195設(shè)置于第二驅(qū)動梁170A具有的矩形梁的上端部。壓電傳感器195 由在第二驅(qū)動梁170A的表面上的壓電元件的薄膜的上表面形成的上部電極、和在壓電元 件的下表面形成的下部電極構(gòu)成。
[0071] 壓電傳感器195的輸出通過傳感器配線207和傳感器配線208輸出。傳感器配線 207是從壓電傳感器195的下部電極引出的下部電極配線，傳感器配線208是從壓電傳感器 195的上部電極引出的上部電極配線。傳感器配線207以及傳感器配線208與端子組TA的 預(yù)定端子連接。
[0072] 另外，本實(shí)施方式的傳感器配線207以及傳感器配線208以與向驅(qū)動源171A的下 部電極施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動配線203以及向驅(qū)動源171A的上部電極施加驅(qū)動電壓的驅(qū)動 配線210并行的方式而被圍上。另外，由于向驅(qū)動源151的下部電極和驅(qū)動源171的下部 電極施加共用的驅(qū)動電壓，因此在驅(qū)動源151的下部電極和驅(qū)動源171的下部電極中以共 用的方式來使用驅(qū)動配線203。
[0073] 在本實(shí)施方式中，通過像這樣形成傳感器配線207以及208,能夠高精度地對從壓 電傳感器195的輸出檢測出的反射鏡110的垂直方向的傾斜進(jìn)行檢測。
[0074] 另外，在圖5中，只對壓電傳感器195進(jìn)行了說明，但是壓電傳感器196也與壓電 傳感器195同樣地構(gòu)成、設(shè)置于第二驅(qū)動梁170B具有的矩形梁的上端部。從壓電傳感器 196的上部電極以及下部電極引出的傳感器配線分別與端子組TB所包括的預(yù)定端子連接。 [0075] 另外，雖然沒有圖示，但是在本實(shí)施方式的光掃描裝置200中具有支撐固定架180 的基板。在本實(shí)施方式的光掃描裝置200中，在基板中連接有從壓電傳感器195以及196 各自的上部電極引出的傳感器配線，也可以連接有從壓電傳感器195以及196各自的下部 電極引出的傳感器配線。因此從光掃描裝置200輸出的壓電傳感器195以及196的傳感器 配線為一組上部電極配線以及下部電極配線。在本實(shí)施方式中，通過如上所述地形成壓電 傳感器195以及196的傳感器配線，能夠使檢測反射鏡110的垂直方向的搖動的傳感器的 輸出放大。
[0076] 這里返回到圖2,對本實(shí)施方式的光掃描單元100的各部進(jìn)行說明。
[0077] 本實(shí)施方式的電壓生成電路300向光掃描單元100具有的各部供給電源。另外， 本實(shí)施方式的電壓生成電路300與電阻R20、R21、R30、R31連接。
[0078] 本實(shí)施方式的前端IC400對被輸入的影像（video)信號實(shí)施信號處理而將其供給 給LD440。另外，本實(shí)施方式的前端IC400向光掃描裝置200供給控制反射鏡110的搖動的 信號。
[0079] 本實(shí)施方式的前端IC400具有影像信號處理部410、LD驅(qū)動器420、以及反射鏡控 制部430。影像信號處理部410對輸入的影像信號所包括的同步信號、亮度信號以及色度信 號進(jìn)行分離處理。影像信號處理部410向LD驅(qū)動器420供給亮度信號以及色度信號、向反 射鏡控制部430供給同步信號。
[0080] LD驅(qū)動器420根據(jù)從影像信號處理部410輸出的信號來控制LD440。
[0081] 反射鏡控制部430根據(jù)從反射鏡驅(qū)動IC500輸出的壓電傳感器191的輸出、同步 信號來控制反射鏡110的搖動。更具體來說，反射鏡控制部430經(jīng)反射鏡驅(qū)動IC500輸出 光掃描裝置200的驅(qū)動源151A、B、171A、B的驅(qū)動電壓（以下，稱為驅(qū)動信號）。
[0082] 本實(shí)施方式的反射鏡驅(qū)動IC500具有：相位反轉(zhuǎn)部510、511、緩沖器570、以及噪聲 除去部600。
[0083] 相位反轉(zhuǎn)部510、511使從反射鏡控制部430輸出的驅(qū)動信號的相位反轉(zhuǎn)。具體來 說，相位反轉(zhuǎn)部510使供給給驅(qū)動源151A的驅(qū)動信號的相位反轉(zhuǎn)而成為供給給驅(qū)動源151B 的驅(qū)動信號。另外，相位反轉(zhuǎn)部511使供給給驅(qū)動源171A的驅(qū)動信號的相位反轉(zhuǎn)而成為供 給給驅(qū)動源171B的驅(qū)動信號。
[0084] 本實(shí)施方式的噪聲除去部600使與壓電傳感器191的輸出重疊的噪聲成分降低。 所謂與壓電傳感器191的輸出重疊的噪聲成分是由于驅(qū)動配線的長度或配線的間隔而微 妙地產(chǎn)生的串?dāng)_成分，是從供給給驅(qū)動源151A、151B、171A、171B的驅(qū)動信號中接收的成 分。
[0085] 本實(shí)施方式的噪聲除去部600具有：增益和相位調(diào)整部520、530、加算電路540、緩 沖器550、以及減算電路560。
[0086] 增益和相位調(diào)整部520、530根據(jù)分別供給給驅(qū)動源151AU51B的驅(qū)動信號生成 與壓電傳感器191的輸出重疊的噪聲成分相等的成分。在以下的說明中，將供給給驅(qū)動源 151A的驅(qū)動信號設(shè)為驅(qū)動信號1，將供給給驅(qū)動源151B的驅(qū)動信號設(shè)為驅(qū)動信號2。
[0087] 本實(shí)施方式的增益和相位調(diào)整部520在向驅(qū)動源151A施加驅(qū)動信號1的情況下 生成與壓電傳感器191的輸出重疊的噪聲成分相等的成分。本實(shí)施方式的增益和相位調(diào)整 部530在向驅(qū)動源151B施加驅(qū)動信號2的情況下生成與壓電傳感器191的輸出重疊的噪 聲成分相等的成分。
[0088] 加算電路540對增益和相位調(diào)整部520、530的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，使加算結(jié)果反 轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，通過對增益和相位調(diào)整部520、530的輸出進(jìn)行加算并進(jìn)行反轉(zhuǎn)，在分 別向驅(qū)動源151A、151B同時供給驅(qū)動信號1和驅(qū)動信號2的情況下，生成與壓電傳感器191 的輸出重疊的噪聲成分相等的成分。
[0089] 緩沖器550使壓電傳感器191的輸出放大。壓電傳感器191伴隨反射鏡110的水 平方向的傾斜狀況，輸出從扭轉(zhuǎn)梁130B傳遞的與連接梁140B的位移對應(yīng)的電流值。
[0090] 減算電路560從緩沖器550的輸出減去加算電路540的輸出。本實(shí)施方式的緩沖 器550的輸出是噪聲與壓電傳感器191的輸出重疊的信號。另外，加算電路540的輸出是 與壓電傳感器191的輸出重疊的噪聲成分相等的成分。因此通過從緩沖器550的輸出減去 加算電路540的輸出，能夠從壓電傳感器191的輸出除去噪聲成分。減算電路560的輸出 被供給給前端IC400的反射鏡控制部430。
[0091] 本實(shí)施方式的緩沖器570使分別加算了壓電傳感器195以及196的輸出而得的傳 感器信號放大。具體來說，本實(shí)施方式的緩沖器570被輸入分別連接壓電傳感器195以及 壓電傳感器196的上部電極的傳感器配線、和分別連接壓電傳感器195以及壓電傳感器196 的下部電極的傳感器配線。
[0092] 另外，雖然沒有圖示，但是也可以在本實(shí)施方式的反射鏡驅(qū)動IC500中設(shè)置除去 噪聲成分的噪聲除去部，所述噪聲成分是從供給到驅(qū)動源171AU71B的驅(qū)動信號中接收 的。與驅(qū)動源171AU71B對應(yīng)的噪聲除去部是與噪聲除去部600同樣的結(jié)構(gòu)，降低與壓電 傳感器195以及196的輸出重疊的噪聲成分。當(dāng)反射鏡驅(qū)動IC500具有該噪聲除去部時， 緩沖器570也可以與緩沖器550同樣地設(shè)置于該噪聲除去部內(nèi)。
[0093] 本實(shí)施方式的電阻R20、R30是用于生成偏壓的偏壓生成單元，所述偏壓是分別施 加到壓電傳感器191的上部電極和下部電極的偏壓。本實(shí)施方式的電阻R21、R31是用于生 成偏壓的偏壓生成單元，所述偏壓是分別施加到壓電傳感器195以及196的上部電極和下 部電極的偏壓。
[0094] 在本實(shí)施方式中，將經(jīng)光掃描裝置200的端子組TB連接壓電傳感器191的上部電 極和緩沖器550的配線設(shè)為配線S1，將連接壓電傳感器191的下部電極和緩沖器550的配 線設(shè)為配線S2。另外，在本實(shí)施方式中，將經(jīng)光掃描裝置200的端子組TA分別連接壓電傳 感器195以及196的上部電極和緩沖器570的配線設(shè)為配線S3,將分別連接壓電傳感器195 以及196的下部電極和緩沖器570的配線設(shè)為配線S4。
[0095] 本實(shí)施方式的電阻R20的一端與配線S1連接，在另一端施加從電壓生成電路300 供給到反射鏡驅(qū)動IC500的正極電壓。電阻R30的一端與配線S2連接，在另一端施加從電 壓生成電路300供給到反射鏡驅(qū)動IC500的負(fù)極電壓。
[0096] 另外，本實(shí)施方式的電阻R21的一端與配線S3連接，在另一端施加從電壓生成電 路300供給到反射鏡驅(qū)動IC500的正極電壓。電阻R31的一端與配線S4連接，在另一端施 加從電壓生成電路300供給到反射鏡驅(qū)動IC500的負(fù)極電壓。
[0097] 在本實(shí)施方式中，通過如上所述地將電阻連接到各壓電傳感器的上部電極和下部 電極，來生成施加到各壓電傳感器的上部電極和下部電極的偏壓。
[0098] 以下，參照圖6對本實(shí)施方式的偏壓的生成進(jìn)行說明。圖6是說明偏壓的生成的 圖。在圖6中對施加到壓電傳感器191的偏壓進(jìn)行說明。
[0099] 本實(shí)施方式的壓電傳感器191由在壓電元件191a的薄膜的上表面形成的上部電 極191b、和在壓電元件191a的下表面形成的下部電極191c構(gòu)成。
[0100] 上部電極191b與配線S1連接，下部電極191c與配線S2連接。另外，配線S1與連 接了電阻R10的一端和電阻R20的一端的連接點(diǎn)連接。電阻R10是用于防止充電的電阻， 另一端接地。電阻R20的另一端與從電壓生成電路300向反射鏡驅(qū)動IC500供給正極電壓 的正極電源配線（未圖示）連接。
[0101] 下部電極191c與配線S2連接，配線S2與電阻R30的一端連接。電阻R30的另一 端與從電壓生成電路300向反射鏡驅(qū)動IC500供給負(fù)極電壓的負(fù)極電源配線（未圖示）連 接。
[0102] 在本實(shí)施方式中，通過在正極電源配線與壓電傳感器191的上部電極191b之間設(shè) 置電阻R20,能夠生成施加到壓電傳感器191的上部電極191b的正極偏壓。另外，在本實(shí)施 方式中，通過在負(fù)極電源配線與壓電傳感器191的下部電極191c之間設(shè)置電阻R30,能夠生 成施加到壓電傳感器191的下部電極191c的負(fù)極偏壓。
[0103] 另外，在圖6中，以生成施加到壓電傳感器191的偏壓為例進(jìn)行了說明，但是在壓 電傳感器195以及196中通過同樣的方法也能夠生成正極和負(fù)極兩種偏壓。
[0104] 在本實(shí)施方式中，通過如上所述地分別將正極偏壓和負(fù)極偏壓施加到壓電元件 191a的上部電極191b和下部電極191c，不會使得壓電元件191a的極化方向反轉(zhuǎn)。
[0105] 本實(shí)施方式的壓電兀件191a是強(qiáng)電介質(zhì)，排列有電偶極子。存在于強(qiáng)電介質(zhì)表面 的每單位體積的電偶極子，正和負(fù)電荷的中心被自然地分開、極化（自然極化）。
[0106] 當(dāng)在不施加偏壓的狀態(tài)下，向壓電元件191a施加機(jī)械力而輸出交替出現(xiàn)正極電 壓和負(fù)極電壓的傳感器信號時，輸出的電壓的極性每變化一次壓電元件191a的電偶極子 使極化方向反轉(zhuǎn)。因此壓電元件191a隨著時間的經(jīng)過而劣化，作為傳感器信號而被輸出的 電壓的值變小。
[0107] 因此，在本實(shí)施方式中，通過向壓電元件191a施加正極和負(fù)極偏壓來維持壓電元 件191a內(nèi)的極化，并抑制使極化方向反轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，通過該結(jié)構(gòu)能夠抑制壓電元 件191a的劣化。
[0108] 以下，參照圖7對本實(shí)施方式的壓電傳感器191的老化進(jìn)行說明。圖7是說明壓 電傳感器的老化的圖。圖7的（A)表示沒有施加偏壓時的壓電傳感器191的老化，圖7的 (B)表示施加了正極和負(fù)極偏壓時的壓電傳感器191的老化。
[0109] 圖7的（A)、⑶的縱軸是傳感器信號的電壓，橫軸是壓電傳感器191的振動次數(shù)。
[0110] 在圖7的㈧中，知道了隨著壓電傳感器191的振動次數(shù)增加，傳感器信號的電壓 變小。對此在圖7的（B)中，即使壓電傳感器191的振動次數(shù)增加傳感器信號的電壓值幾 乎不變化。因此知道了像本實(shí)施方式這樣，當(dāng)施加了正極和負(fù)極偏壓時能夠抑制壓電傳感 器191的老化。
[0111] 另外，在本實(shí)施方式中，通過施加偏壓使偏壓與通過壓電元件191a的位移而產(chǎn)生 的電壓重疊，因此能夠使傳感器信號的振幅變大。只要傳感器信號的振幅變大就能夠提升 傳感器信號的S/N比。
[0112] 圖8是表示施加了偏壓的情況和沒有施加偏壓的情況的傳感器信號的圖。
[0113] 在圖8中示出了沒有施加偏壓時的傳感器信號P1、只施加了正極偏壓時的傳感器 信號P2、以及施加了正極和負(fù)極兩種偏壓時的傳感器信號P3。在圖8中，振幅最大的傳感 器信號是傳感器信號P3,與沒有施加偏壓時的傳感器信號P1相比能夠提升S/N比。
[0114] 另外，在圖6至圖8中，以壓電傳感器191為例進(jìn)行了說明，但是在本實(shí)施方式中 也可以同樣地對傳感器195、196施加正極、負(fù)極偏壓。
[0115] 如上所述根據(jù)本實(shí)施方式能夠抑制壓電傳感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和 噪聲造成的影響。
[0116] (第二實(shí)施方式）
[0117] 以下，參照附圖對本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的第二實(shí)施方式與第 一實(shí)施方式相比不同點(diǎn)僅在于：作為偏壓生成單兀的電阻連接于光掃描裝置200和反射鏡 驅(qū)動IC500A之間。因此，在以下的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的說明中，只對與第一實(shí)施方式 的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，在具有與第一實(shí)施方式同樣功能結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注第一實(shí)施方式的說明 所使用的符號，并省略其說明。
[0118] 圖9是說明第二實(shí)施方式的光掃描單元的圖。
[0119] 本實(shí)施方式的光掃描單元100A具有反射鏡驅(qū)動IC500A。反射鏡驅(qū)動IC500A與第 一實(shí)施方式的反射鏡驅(qū)動IC500相比不同點(diǎn)在于不具有電阻R20、R30、R21、R31。
[0120] 本實(shí)施方式的電阻R20、R30、R21、R31連接于光掃描裝置100和反射鏡驅(qū)動IC500A 之間。
[0121] 具體來說，本實(shí)施方式的電阻R20從光掃描裝置200引出，一端與同緩沖器550連 接的配線S1連接，另一端與電壓生成電路300連接。電阻R30從光掃描裝置200引出，一 端與配線S2連接，另一端與電壓生成電路330連接。電阻R21從光掃描裝置200引出，一 端與配線S3連接，另一端與電壓生成電路330連接。電阻R31從光掃描裝置200引出，一 端與同緩沖器570連接的配線S4連接，另一端與電壓生成電路330連接。
[0122] 電阻R20與電阻R21被施加了在電壓生成電路300生成的正極電壓。此時施加在 電阻R20與電阻R21的電壓例如也可以是與供給給反射鏡驅(qū)動IC500A的電源電壓相同的 電壓。另外，將在電壓生成電路300中生成的負(fù)極電壓施加到本實(shí)施方式的電阻R30與電 阻 R31。
[0123] 在本實(shí)施方式中，通過上述的結(jié)構(gòu)能夠在壓電傳感器191、壓電傳感器195、196各 自具有的壓電元件中維持極化，能夠抑制壓電傳感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和噪聲 造成的影響。
[0124] (第三實(shí)施方式）
[0125] 以下，參照附圖對本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的第三實(shí)施方式與第 一實(shí)施方式相比不同點(diǎn)僅在于：作為偏壓生成單元的電阻和使傳感器信號放大的緩沖器設(shè) 置于光掃描裝置200與反射鏡驅(qū)動IC500B之間。因此，在以下的本發(fā)明的第三實(shí)施方式的 說明中，只對與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，在具有與第一實(shí)施方式同樣功能結(jié)構(gòu)的 部分標(biāo)注第一實(shí)施方式的說明所使用的符號，并省略其說明。
[0126] 圖10是說明第三實(shí)施方式的光掃描單元的圖。
[0127] 本實(shí)施方式的光掃描單元100B具有反射鏡驅(qū)動IC500B。與第一實(shí)施方式的反 射鏡驅(qū)動IC500相比本實(shí)施方式的反射鏡驅(qū)動IC500B的不同點(diǎn)在于不具有：緩沖器550、 570、電阻 R20、R30、R21、R31。
[0128] 在本實(shí)施方式的光掃描單元100B中，配線S1和配線S2與緩沖器550的輸入連接。 緩沖器550的輸出被供給給減算電路560。另外，在本實(shí)施方式的光掃描單元100B中，配線 S3和配線S4與緩沖器570的輸入連接。緩沖器570的輸出被供給給前端IC400。
[0129] 本實(shí)施方式的電阻R20的一端與配線S1連接，另一端被施加了由電壓生成電路 300生成的正極電壓。電阻R30的一端與配線S2連接，另一端被施加了由電壓生成電路300 生成的負(fù)極電壓。電阻R21的一端與配線S3連接，另一端被施加了由電壓生成電路300生 成的正極電壓。電阻R31的一端與配線S4連接，另一端被施加了由電壓生成電路300生成 的負(fù)極電壓。
[0130] 在本實(shí)施方式中，通過緩沖器550放大的壓電傳感器191的傳感器信號被供給給 反射鏡驅(qū)動IC500B。另外，通過緩沖器570放大的壓電傳感器195、196的傳感器信號被供 給給前端IC400。
[0131] 在本實(shí)施方式中，通過上述的結(jié)構(gòu)能夠在壓電傳感器191、壓電傳感器195、196各 自具有的壓電元件中維持極化，能夠抑制壓電傳感器的老化導(dǎo)致的輸出電壓的降低和噪聲 造成的影響。
[0132] 以上，根據(jù)各實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并非限定于上述實(shí)施方 式所示的要件。關(guān)于這些方面，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍可以進(jìn)行變更，可以與其應(yīng)用 方式對應(yīng)地適當(dāng)決定。
【權(quán)利要求】
1. 一種光掃描裝置，其為通過扭轉(zhuǎn)梁從軸向兩側(cè)對支撐反射鏡的反射鏡支撐部進(jìn)行支 撐、并通過所述扭轉(zhuǎn)梁的扭轉(zhuǎn)使所述反射鏡支撐部向繞軸方向搖動的光掃描裝置，其特征 在于，所述光掃描裝置具有： 驅(qū)動梁，其以夾持所述反射鏡以及所述反射鏡支撐部的方式而被成對設(shè)置； 連接梁，其用于連接所述驅(qū)動梁的一側(cè)和所述扭轉(zhuǎn)梁；以及 壓電傳感器，其形成于所述連接梁上，當(dāng)向所述驅(qū)動梁施加驅(qū)動電壓而使所述反射鏡 搖動時，對繞所述扭轉(zhuǎn)梁的軸的搖動引起的所述連接梁的位移進(jìn)行檢測， 所述壓電傳感器向上部電極施加正極或負(fù)極第一偏壓，向下部電極施加與所述第一偏 壓極性相反的第二偏壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于， 從所述上部電極引出的上部電極配線以及從所述下部電極引出的下部電極配線形成 于一個所述驅(qū)動梁側(cè)， 向所述一個驅(qū)動梁和另一個驅(qū)動梁各自具有的驅(qū)動源供給驅(qū)動電壓的驅(qū)動配線從所 述另一個驅(qū)動梁側(cè)被引出。
3. -種具有權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置的光掃描控制裝置，其特征在于，所述光 掃描控制裝置具有： 前端電路，其對輸入信號實(shí)施信號處理而將其供給給光源； 驅(qū)動電路，其對所述光掃描裝置的驅(qū)動電壓的供給進(jìn)行控制； 電壓生成電路，其向所述前端電路和所述驅(qū)動電路供給電源電壓； 緩沖器電路，其將第一配線和第二配線與輸入端子連接，其中，所述第一配線與從所述 上部電極引出的上部電極配線連接、所述第二配線與從所述下部電極引出的下部電極配線 連接； 第一電壓生成單元，其與所述第一配線連接，生成所述第一偏壓；以及 第二電壓生成單元，其與所述第二配線連接，生成所述第二偏壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光掃描控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動電路包括所述緩沖器電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光掃描控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動電路包括所述緩沖器電路、所述第一電壓生成單元、所述第二電壓生成單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3?5中任一項所述的光掃描控制裝置，其特征在于， 所述第一電壓生成單元是第一電阻，其一端與所述第一配線連接，另一端被供給了由 所述電壓生成電路生成的電壓， 所述第二電壓生成單元是第二電阻，其一端與所述第二配線連接，另一端被供給了由 所述電壓生成電路生成的、與供給給所述第一電阻的電壓極性相反的電壓。
7. -種光掃描單元，其特征在于，所述光掃描單元具有： 權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置；以及 權(quán)利要求3至6中任一項所述的光掃描控制裝置。
【文檔編號】G02B26/10GK104216112SQ201410242735
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】日比谷, 利一郎, 關(guān)根久通 申請人:三美電機(jī)株式會社