金屬彈性構件、微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置以及擺動控制方法

2023-08-10 06:22:06 2

金屬彈性構件、微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置以及擺動控制方法
【專利摘要】本發明提供一種金屬彈性構件，其用於微機械裝置（1）的梁部（4），該微機械裝置（1）包含至少一個可動部（3）、固定部（2）、從兩側將可動部（3）支承於固定部（2）的一對梁部（4），能夠使可動部繞以梁部（4）為扭轉旋轉軸的軸心（P）擺動，其中，金屬彈性構件包含：規定長度的金屬棒狀部（4a）；固定側墊片（4b），其形成於金屬棒狀部（4a）的一端側且固定於固定部（2）；以及可動側墊片（4c），其形成於金屬棒狀部（4a）的另一端側且固定於可動部（3），至少金屬棒狀部（4a）使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為截面積1mm2以下，且使可動部（3）在頻率為150Hz～500Hz的範圍內擺動。
【專利說明】金屬彈性構件、微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置以及擺動控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬彈性構件、微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置以及擺動控制方法，例如涉及為了在規定的角度範圍內反覆掃描光而使用的金屬彈性構件、微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置以及擺動控制方法。
【背景技術】
[0002]使用MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技術而製造的掃描式光偏轉元件這樣的微機械裝置構成為具備至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對梁部。而且，所述可動部以能夠繞將所述一對梁部作為扭轉旋轉軸的軸心擺動的方式支承於所述固定部。也就是說，所述梁部作為萬向接頭構造的扭轉梁而發揮功倉泛。
[0003]例如，由對入射光進行偏轉掃描的光偏轉鏡和形成於所述光偏轉鏡的背面的平面狀的線圈構成所述可動部，在將一對永久磁鐵以夾著所述線圈的方式配置在所述固定部的微機械裝置中，利用在所述線圈中流通的交流電流和由所述永久磁鐵形成的磁場而產生的洛倫茲力作用於所述線圈，從而使由所述梁部支承的可動部即光偏轉鏡反覆擺動。
[0004]日本專利公報的特開2003-84226號公報提出有通過對單晶矽襯底應用半導體製造技術而將可動部及梁部一體形成的光掃描裝置。
[0005]日本特開平9-281417號公報提出有在單片製造工序中使用導電性非晶體鋁合金而製作梁部的微鏡裝置。
[0006]日本特開2009-175368號公報提出有具備對純鈦或鈦合金進行衝壓加工而獲得的梁部的振動鏡。
[0007]日本特開2008-40228號公報公開有作為適於以150Hz以下的低頻率驅動可動部的梁部而具備由導電性聚合物形成的梁部的微機械裝置。該微機械裝置在條形碼閱讀器等中使用，以50°左右的光偏轉角度來掃描測定光。
[0008]另外，日本特開2004-258548號公報及日本特開2012-170196號公報公開有為了以恆定的振幅對這樣的微機械裝置的可動部進行擺動控制而對向線圈施加的電流值進行可變地控制的控制方法。
[0009]在構成使用上述光偏轉鏡的小型的掃描式的測距裝置、或使用該掃描式的測距裝置的障礙物檢測裝置的情況下，需要使例如數mm角的偏轉鏡以150Hz?500Hz的範圍的比較低的頻率進行擺動，例如以45°的掃描角度範圍掃描測定光。
[0010]然而，對於上述日本特開2003-84226號公報所述那樣的使用矽材料而製作成的梁部，其在需要以較高的頻率來驅動可動部的情況下是優選材料，但存在針對500Hz以下的頻率無法穩定驅動這樣的問題，而且矽材料比較容易劈開(cleavage)，因此還存在對於要求耐衝擊性的用途而言難以使用這樣的問題。
[0011]上述日本特開平9-281417號公報所述那樣的使用導電性非晶體鋁合金的梁部由單片製造工序製作，因此存在製造成本較高這樣的問題，另外包含十幾U m角的光偏轉鏡而尺寸微小，因此還存在對於要求一定程度的光束直徑的測量用途而言難以使用這樣的問題。
[0012]上述日本特開2009-175368號公報所述那樣的對金屬進行衝壓加工而獲得的梁部，在加工時在其表面形成多處微小凹凸、痕跡，在該多處微小凹凸、痕跡處引起基於應力振幅的應力的集中，因此存在因重複使用而使微小凹凸、痕跡成為起點而龜裂地成長、從而容易招致疲勞破壞這樣的問題。
[0013]尤其是掃描測定光而基於與測定光對應的反射光來檢測障礙物的有無的光掃描裝置長時間連續地工作，因此，即使是例如以IOOHz的頻率使用，也需要在一年之內承受30億次的應力振幅。
[0014]因此，通常將上述金屬元件進行數萬次?數十萬次、或數百萬次?數千萬次的壽命試驗、以小時計進行數十小時或數百小時的壽命試驗，在考慮過基於其結果而算出的安全率的範圍內使用，但近年來，由數百萬次?數千萬次的應力振幅而得出的評價被認為不夠。
[0015]以表面的痕跡等為緣由而產生的龜裂被稱作高周期疲勞，以內部的結晶缺陷等為緣由而產生的龜裂被稱作超高周期疲勞，其評價需要數億次或數十億次的試驗，與此相伴，試驗時間也變長，事實上難以保持至此為止的壽命。
[0016]上述日本特開2008-40228號公報所述那樣的由導電性聚合物形成的梁部在150Hz以下的低頻率下顯示出優選的特性，但在頻率為150Hz?500Hz的範圍內無法穩定驅動，若以穩定驅動為目標而提高聚合物的硬度，則存在容易導致應力破壞這樣的問題。
[0017]然而，如日本特開2004-258548號公報、日本特開2012-170196號公報所述的那樣，在為了對微機械裝置的可動部以恆定的振幅進行擺動控制而對向線圈施加的電流值進行可變地控制的情況下，包含電路元件的溫度特性等變動因素而正確地控制外加電流值的複雜且大規模的電源電路變得必要，不僅是成本較高，還存在需要較大的設置空間這樣的問題。

【發明內容】

[0018]本發明的目的在於，提供一種構成梁部的長壽命且可靠性高的金屬彈性構件、使用該金屬彈性構件的微機械裝置、微機械裝置的製造方法、擺動控制裝置及擺動控制方法，該梁部成為能夠使可動部在較低的頻率範圍下擺動的扭轉旋轉軸。
[0019]本發明的金屬彈性構件的特徵結構在於，該金屬彈性構件用於微機械裝置的梁部，該微機械裝置包括至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對所述梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動，該金屬彈性構件的特徵在於，所述金屬彈性構件包含:規定長度的金屬棒狀部，其使所述可動部擺動；固定側墊片，其形成於所述金屬棒狀部的一端側且固定於所述固定部；以及可動側墊片，其形成於所述金屬棒狀部的另一端側且固定於所述可動部，至少所述金屬棒狀部是使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為截面積Imm2以下。
[0020]優選的是，框體、在所述框體的內部對稱地配置在直線上的一對所述金屬棒狀部、連結所述框體與各墊片的多個支承部使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為一體。
[0021]優選的是，所述金屬彈性構件由利用應力退火法軋制後的不鏽鋼材、碳素工具鋼材、或者冷軋鋼材中的任一種金屬構成。
[0022]在所述物理或化學加工法中包括聚焦離子束法、蝕刻法以及鍍敷法。
[0023]本發明的微機械裝置的特徵結構在於，該微機械裝置包含至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動，該微機械裝置的特徵在於，所述梁部具備金屬棒狀部，該金屬棒狀部是使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為截面積Imm2以下，且使所述可動部擺動。
[0024]另外，優選的是，所述微機械裝置構成為，在所述可動部形成線圈，並且在所述固定部設有磁場形成部，在利用所述線圈中流通的電流與由所述磁場形成部形成的磁場而產生的電磁力的作用下使所述可動部擺動，所述梁部具備支承所述可動部的功能、作為向所述線圈通電的導電體的功能、以及作為使所述可動部返回到基準位置的彈簧的功能。
[0025]進一步優選的是，在所述可動部形成有反射入射光而進行偏轉掃描的光偏轉面。
[0026]本發明的微機械裝置的製造方法的特徵結構在於，該微機械裝置包括至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動，該微機械裝置的製造方法的特徵在於，在所述固定部與所述可動部之間，將權利要求2所述的金屬彈性構件在所述金屬棒狀部及各墊片支承於框體的狀態下定位配置於所述固定部及/或所述可動部，在將所述固定部及/或所述可動部固定於各墊片之後，切斷各支承部而使所述框體分離。
[0027]本發明的擺動控制裝置的特徵結構在於，該擺動控制方法是對上述的微機械裝置的可動部進行擺動控制的擺動控制方法，其特徵在於，所述擺動控制裝置具備振幅檢測部和振幅控制部，該振幅檢測部包含:監視用受光部，其從相對於所述可動部的擺動中心方向而偏向擺動方向的方向來檢測監視光，該監視光是從所述可動部導出、且沿著伴隨所述可動部的擺動而角度發生變化的光軸的監視光；以及振幅檢測電路，其基於由所述監視用受光部檢測到的監視光而對構成所述可動部的一個擺動周期的長周期區間與短周期區間這兩個區間進行檢測，該振幅控制部維持向所述線圈施加的電流的電流值、並且對頻率進行可變控制，使得由所述振幅檢測部檢測到的長周期區間與短周期區間的時間比成為目標值。
[0028]優選的是，在所述可動部的表面形成將從測定光源照射來的測定光朝向測定空間進行偏轉掃描、且將該測定光的反射光朝向測定用受光部進行偏轉的第一光偏轉面，並且在所述可動部的背面形成第二光偏轉面，所述振幅檢測部還具備朝向所述第二光偏轉面而照射監視光的監視光源，其反射光由所述監視用受光部進行受光。
[0029]進一步優選的是，所述擺動控制裝置具備:擺動相位檢測部，其對所述可動部的擺動相位進行檢測；以及同步信號輸出部，其與由所述擺動相位檢測部檢測到的擺動相位同步而調整基於所述測定光的測定時期。
[0030]進一步優選的是，所述擺動控制裝置具備:擺動相位檢測部，其對所述可動部的擺動相位進行檢測；以及相位信號輸出部，其與基於所述測定光的測定時期同步而輸出由所述擺動相位檢測部檢測到的擺動相位。[0031]本發明的擺動控制方法的特徵結構在於，該擺動控制方法是對上述的微機械裝置的可動部進行擺動控制的擺動控制方法，其特徵在於，從相對於所述可動部的擺動中心方向而偏向擺動方向的方向來檢測監視光，該監視光是從所述可動部導出、且沿著伴隨所述可動部的擺動而角度發生變化的光軸的監視光，基於檢測到的監視光而對構成所述可動部的一個擺動周期的長周期區間與短周期區間這兩個區間進行檢測，維持向所述線圈施加的電流的電流值並且對頻率進行可變控制，使得檢測到的長周期區間與短周期區間的時間比成為目標值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發明的微機械裝置的立體圖。
[0033]圖2A?圖2E是本發明的金屬彈性構件的製作過程的說明圖。
[0034]圖3A?圖3C是藉助金屬彈性構件將可動部向固定部安裝的安裝過程的說明圖。
[0035]圖4是本發明的微機械裝置的分解立體圖。
[0036]圖5A是可動部(線圈基板)與金屬彈性構件的主要部分的俯視圖。
[0037]圖5B是可動部(線圈基板)與金屬彈性構件的主要部分的剖視圖。
[0038]圖5C是表示可動部(線圈基板)與金屬彈性構件的主要部分的其他實施方式的剖視圖。
[0039]圖6是可動部的擺動動作的說明圖。
[0040]圖7是金屬彈性構件向固定部的安裝部位的說明圖。
[0041]圖8是示出其他實施方式的微機械裝置的分解立體圖。
[0042]圖9是示出其他實施方式的微機械裝置的立體圖。
[0043]圖10是示出其他實施方式的金屬彈性構件的說明圖。
[0044]圖1lA是示出破裂試驗的結果的S-N線圖。
[0045]圖1lBUlC是示出梁的截面積與共振頻率的關係的模擬結果的特性圖。
[0046]圖12是對可動部進行擺動控制的擺動控制裝置的說明圖。
[0047]圖13是可動部的擺動振幅發生變動的樣子的說明圖。
[0048]圖14A是擺動控制的原理的說明圖。
[0049]圖14B是施加電流的頻率控制相對於共振頻率的變動的說明圖。
[0050]圖15A是相對於偏轉角方向而等間隔地進行發光控制的情況下的測距時機及頻率變動時的測距時機控制的說明圖。
[0051]圖15B是相對於相位方向而等間隔地進行發光控制的情況下的測距時機控制的說明圖。
【具體實施方式】
[0052]以下，參照附圖對本發明的金屬彈性構件、微機械裝置及微機械裝置的製造方法進行說明。
[0053]在圖1及圖4中示出在掃描式的測距裝置等中使用的微機械裝置I。微機械裝置I具備:成為固定部2的框體；成為可動部3的平坦的板狀體；以使可動部3能夠繞軸心P相對於固定部2擺動的方式對該可動部3進行支承的一對梁部4、4 ;夾著梁部4、4而配置於可動部3的兩側的永久磁鐵5、6 ;上部罩體8等。
[0054]固定部2由聚碳酸酯等樹脂制的立方體構件構成。在固定部2的中央部形成在俯視下面積比可動部3略大且在厚度方向上挖通的開口空間，且在該開口空間配置有可動部3。
[0055]梁部4、4由金屬彈性構件構成。金屬彈性構件具備:規定長度的金屬棒狀部4a ；形成於金屬棒狀部4a的一端側且固定於固定部2的固定側墊片4b ;以及形成於金屬棒狀部4a的另一端側且固定於可動部3的可動側墊片4c。
[0056]在由剖面為「(日文)- 」字形且導磁率較高的構件構成的磁性體保持部7上對置配置有永久磁鐵5、6，使得一方5成為N極、另一方6成為S極。永久磁鐵5、6以將可動部3夾在中間的方式從下方插入固定於固定部2的開口空間。
[0057]可動部3具備:在玻璃基板或矽襯底上蒸鍍有金或鋁等的偏轉鏡3a ;在環氧玻璃基板上印刷形成有銅製的線圈C與電極焊盤E的線圈基板3c ;配置於該偏轉鏡3a與線圈基板3c之間的相同環氧玻璃制的隔離物3b。
[0058]一對梁部4、4的各可動側墊片4c以與電極焊盤E接觸的方式定位，使用導電性粘合劑而粘合固定於偏轉鏡3a與線圈基板3c之間。需要說明的是，也可以通過在使用環氧樹脂等的各基板層上形成線圈圖案且將各基板層的線圈由導通件(via)連結而成的多層基板來構成線圈基板3C。
[0059]當經由一對梁部4、4而向線圈C施加交流電流時，利用在線圈C中流通的交流電流和由固定部2所具備的永久磁鐵5、6形成的磁場來向線圈C作用洛倫茲力，在該洛倫茲力的作用下使由梁部4、4支承的可動部3反覆擺動。
[0060]S卩，微機械裝置I包括至少一個可動部3、固定部2、從兩側將可動部3支承於固定部2的一對梁部4、4，可動部3構成為能夠繞以梁部4為扭轉旋轉軸的軸心P擺動。而且，梁部4、4具備支承可動部3的功能、作為向線圈C通電的導電體的功能、作為使可動部3返回到基準位置的彈簧的功能。此外，在可動部3形成有將入射光反射而進行偏轉掃描的光偏轉面。
[0061]擺動驅動可動部3的頻率、即施加於線圈C的交流電流的頻率優選設定為與包含可動部3的梁部4、4的機械式共振頻率具有些許偏差的頻率，取決於可動部3的大小、金屬棒狀部4a的截面積與長度及其物理特性而能夠在50Hz?約IKHz的範圍內設定。
[0062]例如，在可動鏡的面積為12mmX 12mm的情況下，使用本發明的金屬彈性構件的梁部4的情況優選為150Hz?500Hz的頻率範圍。
[0063]如圖2E所示，梁部4、4以如下方式形成為一體:在一端側形成有固定側墊片4b且在另一端側形成有可動側墊片4c的一對金屬棒狀部4a在框體40的內部對稱地配置於直線上，各墊片4b、4c藉助支承部41而固定於框體40。
[0064]如圖3A所示，首先，設於固定部2的一對定位銷2p以嵌入到形成於各固定側墊片4b的一對定位用的孔部的方式被粘合固定。
[0065]接著，如圖3B所示，從形成於可動側墊片4c的一對定位用孔部的上方嵌入有形成於偏轉鏡3a的背面的一對定位銷，接著從可動側墊片4c的下方通過釋放空間貼靠有隔離物3b,進而向形成於線圈基板3c的一對定位用孔部嵌入偏轉鏡3a的定位銷,各自由粘合劑粘合固定。[0066]之後，如圖3C所示，切斷各支承部41並使其脫離框體40，進而從固定部2的上方覆蓋上部罩體8，固定側墊片4b被可靠地固定。能夠在由一對金屬棒狀部4a構成的扭轉旋轉軸的直線性被保持為高精度的狀態下支承可動部3，並且也能夠簡化組裝操作。
[0067]在圖5A、圖5B示出形成於線圈基板3c的電極焊盤E和形成於梁部4、4的一端部的可動側墊片4c以隔著隔離物3b而電接觸的方式定位配置的狀態。對於隔離物3b，中央部由絕緣構件33形成，兩端部由金屬構件34構成。各電極焊盤E、E與各可動側墊片4c、4c通過金屬構件34、34而電連接。關於該結構在後面基於圖7進行詳述。
[0068]如圖3C所示，設於固定部2的定位銷2p由金屬構成，成為經由梁部4、4對形成於線圈基板3c的線圈C施加交流電流的電極銷。
[0069]如圖6所示，使從雷射二極體等發光元件LD經由光學透鏡(未圖示)而形成為平行光的測定光向偏轉鏡3a入射，當向線圈C施加交流電流時，偏轉鏡3a繞以梁部4、4為扭轉旋轉軸的軸心P擺動，來自發光元件LD的入射光藉助偏轉鏡3a而偏轉，反射光以偏轉鏡3a的擺動角度的2倍的角度進行偏轉掃描。例如，若將偏轉鏡3a的擺動角度設定為±11.25° ,則反射光在±22.5°的掃描角度範圍內掃描。
[0070]梁部4、4使用由應力退火法軋制後的不鏽鋼材、碳素工具鋼材、或冷軋鋼材中的任一種金屬，通過除衝壓加工等機械加工法之外的物理或化學加工法來形成。應力退火法是指，向不鏽鋼材等施加恆定的拉伸應力，並且在包含高溫下的氫氣在內的氮氣環境中進行恆定時間的放置的處理。作為物理或化學加工法，優選使用聚焦離子束法、蝕刻法及鍍敷法(電鑄法)。
[0071]在圖2A?圖2E中示出有使用化學加工法的一例、即蝕刻法而構成梁部4、4的金屬彈性構件的製作過程。在本實施例中，使用SUS304CSP-H的應力退火材料。
[0072]向規定厚度(在本實施方式中為0.2mm)的不鏽鋼薄板42 (參照圖2A)的表面均勻地塗敷光致抗蝕劑43 (參照圖2B)，隔著對與金屬棒狀部4a、固定側墊片4b、可動側墊片4c、框體40、支承部41對應的區域進行遮光的方式形成的光掩模(未圖示)進行曝光(參照圖 2C)。
[0073]當利用規定的蝕刻液除去被曝光的區域的光致抗蝕劑43b時，僅在不鏽鋼薄板42的表面中的與框體40、梁部4對應的區域形成光致抗蝕劑43層(參照圖2D)。
[0074]然後，向不鏽鋼薄板42的表面噴吹溶解不鏽鋼的蝕刻液而逐漸進行蝕刻處理，當蝕刻處理結束時，利用溶劑來除去光致抗蝕劑43。通過以上的工序，完成下述的一體形成的金屬彈性構件:在一端側形成有固定側墊片4b且在另一端側形成有可動側墊片4c的一對金屬棒狀部4a在框體40的內部對稱地配置在直線上，各墊片4b、4c藉助支承部41而固定於框體40 (參照圖2E)。
[0075]在使用鍍敷法來製作金屬彈性構件的情況下，能夠製作圖2D所示的光致抗蝕劑43的形狀成為凹部的規定深度的模板，在向模板塗敷脫模材料之後，填滿包含金屬離子的電解液，使電解液中的金屬電鍍來進行製作。
[0076]當利用衝壓加工、研磨加工等機械性加工(塑性加工)法來形成構成梁部4的金屬棒狀部4a時，在加工時在表面形成的多個微小的痕跡處，引起以應力振幅為起因的應力的集中，以微小的痕跡為起點而龜裂地生長，從而使疲勞強度降低，因此無法使可動部3長期穩定地擺動。[0077]然而，當使用除機械加工法之外的物理或化學加工法來形成作為梁部的金屬棒狀部4a時，因應力振幅而龜裂地生長那樣的痕跡形成於表面的概率非常小，因而疲勞強度降低的可能性變得極低。
[0078]—般來說,金屬材料的各種物性、例如耐力等基於直徑為IOmm(截面積為78.5mm2)的試件而測定，但至少以試件的十分之一的尺寸(直徑為1_ (截面積為0.785mm2)以下)製作的試件的耐力具有成為比公布的值大的值的趨勢，能夠假定通過將截面積設為微小而使實效耐力顯示出提高數十％的值。
[0079]若對象物的表面的痕跡的存在概率恆定，則成為超高周期疲勞的龜裂的基點的痕跡的絕對數隨著基於小型化的表面積的減小而減小、或者若對象物的內部的缺陷概率相同，則成為超高周期疲勞的龜裂的基點的內部缺陷的絕對數因體積的減小而減小，其結果是，因為被定性地理解為耐久性、耐力增加。
[0080]雖有限度，但認為若物質變得越小、則越接近該物質本來的物性值。本申請
【發明者】通過實驗確認到:由直徑為IOmm的試件獲得的扭轉方向的疲勞極限為機械角±9.25。，與此相對，使用相同的金屬材料而具有0.2mmX0.25mm的剖面的金屬梁為機械角±15.5°。
[0081]扭轉部分的最大應力為1.4倍左右，若考慮當剖面尺寸縮小至十分之一時提升20%左右牢固這樣的本領域技術人員的經驗性見解，則根據縮小至百分之一的尺寸效果使疲勞極限上升至1.2X1.2=1.4倍左右。上述耐久性、耐力的上升是從上述定性的一般性理解向定量的理解且利用進行實驗的結果來證實的。
[0082]因此，通過將金屬棒狀部成形為截面積Imm2以下，與此相應，能夠構成顯示出良好的實效耐力的梁部，能夠使可動部3在頻率為150Hz?500Hz的範圍內長期穩定地擺動。需要說明的是，構成可動部3的偏轉鏡3a的擺動角度並非限制為± 11.25°，而是根據微機械裝置I的用途而適當設定的值。
[0083]圖2E所示的構成梁部4、4的金屬棒狀部4a的截面積形成為Imm2以下即可，優選在0.0Olmm2?Imm2的範圍內成形。
[0084]在本實施方式中，金屬棒狀部4a形成為寬度1.0mm、厚度0.2mm、長度5mm,截面積形成為0.20_2。需要說明的是，微機械裝置I的各部的大小如下所述。固定部2形成為寬度23mm、進深26mm、厚度5.5mm,可動部3形成為寬度12.0mm、進深12.0mm、厚度2.0mm。
[0085]在圖1lA中示出使用截面積為0.05mm2、長度為4mm的梁4而將面積為144mm2(12mmX 12mm)的偏轉鏡3a以驅動頻率為200Hz (共振頻率平均:188.6Hz)擺動時的破裂試驗的結果、即S-N線圖。
[0086]白圓點為由SUS304CSP-H應力退火材料構成的梁的特性，黑圓點為由SUS304CSP-H應力釋放材料構成的梁的特性，黑三角是由時效處理結束CoNi合金材(強調高耐久性的材料)構成的梁的特性。縱軸的Optical angle是測定光的全偏轉角，例如在Optical angle為60°的情況下,測定光的偏轉角為±30° ,偏轉板的偏轉角為± 15°。
[0087]試驗的結果是，黑圓點及黑三角到達破裂。另一方面，在白圓點(應力退火材料)的情況下，Optical angle為70。以上到達破裂,但在Optical angle為65°以下的情況，即使超過擺動周期I億次，也沒有到達破裂的樣本。如Optical angle62°中的白圓點與黑圓點那樣，作為彈簧材料，即使是優選的不鏽鋼SUS304CSP-H，也會因應力退火的有無而導致破壞周期改變兩位小數點以上的情況是明確可知的。[0088]在圖11B、圖1lC中示出使偏轉鏡3a的面積、梁的截面積、梁的長度發生變化時的共振頻率的模擬的結果。以試製後的可動鏡(條件1:面積為12mmX12mm、梁截面積為
0.05mm2、梁長為4臟、實測共振頻率平均為188.6Hz，及條件2:面積為12mmX 12mm、梁截面積為0.16mm2、梁長5mm、實測共振頻率平均為400.7Hz)來擬合模擬參數，實施其他條件的模擬。通過改變偏轉鏡及梁的形狀，確認到共振頻率發生變化而能夠在50Hz?IKHz以上的範圍內擺動。
[0089]圖1lB是基於條件I的模擬結果，示出將梁的長度固定為4mm而使梁的截面積發生變化的情況的共振頻率的變化。在附圖中，系列I為偏轉鏡20mmX 20mm，系列2為偏轉鏡16mm X 16mm,系列3為偏轉鏡1 2mmX 12mm,系列4為可動鏡8_X 8mm。
[0090]圖1lC是基於條件2的模擬結果，示出將梁的長度固定為5mm而使梁的截面積發生變化的情況的共振頻率的變化。在附圖中，系列I為偏轉鏡20mmX 20mm，系列2為偏轉鏡1 BmmX 16mm,系列3為偏轉鏡1 2mmX 12mm,系列4為可動鏡8_X 8mm。
[0091]在圖7中示出在金屬棒狀部4a的各端部形成有固定側墊片4b及可動側墊片4c的金屬彈性構件和構成可動部3的上下的玻璃基板、環氧玻璃基板(例如偏轉鏡與線圈基板)3a、3c及隔離物3b的位置關係。
[0092]在上方的玻璃基板3a的底面中，在與軸心P正交的方向上形成有第一槽部30，並且在沿著軸心P的方向上形成有一對第二槽部31、31。第一槽部30的深度形成得比可動側墊片4c的厚度略深，第二槽部31、31的深度形成得比第一槽部30的深度更深。
[0093]在向可動側墊片4c的定位用的孔部插通有形成於第一槽部30的一對定位銷3P的狀態下，向第一槽部30插入隔離物3b，以在第一槽部30的底面與隔離物3b的上表面之間夾著可動側墊片4c的方式進行粘合。此外，該一對定位銷3P以插通到形成於下方的環氧玻璃基板的一對定位用的孔部的方式定位而粘合上下的玻璃基板、環氧玻璃基板。
[0094]在隔離物3b中的、形成於線圈基板3c的電極焊盤E與金屬彈性構件的可動側墊片4c對置的兩端部，為了將兩者電連接而配置有金屬構件，隔離物3b構成為在上述一對金屬構件之間配置絕緣構件。
[0095]如此，當在上方的玻璃基板3a形成第一槽部30及第二槽部31、31時，金屬棒狀部4a在不與上下的玻璃基板3a、環氧玻璃基板3c接觸的狀態下保持其姿勢，能夠消除在金屬棒狀部4a的扭轉動作時與玻璃基板3a、環氧玻璃基板3c接觸這樣的不良狀況。
[0096]並且，使上方的玻璃基板3a作為偏轉鏡而發揮功能，即使在需要增大其偏轉面的面積的情況下，若採用上述結構，也不需要縮短金屬棒狀部4a的長度。
[0097]圖5A、圖5B、及圖7所說明的梁部4與可動部3之間的連接方式僅是一例，本申請發明的梁部4與可動部3之間的連接方式並不局限於上述結構。
[0098]例如，如圖5C所示，可動側墊片4c固定於上下的玻璃基板3a、環氧玻璃基板3c的邊緣部附近，若在金屬棒狀部4a配置為沒有被上下的玻璃基板3a、環氧玻璃基板3c覆蓋的情況下，則在上部玻璃基板3a的邊緣部形成有容納可動側墊片4c的凹部即可，無需設置隔離物。
[0099]另外，如圖8及圖9所示，也可以在偏轉鏡3a與可動側墊片4c之間插入例如聚碳酸酯制的隔離物構件3d、3e，以使偏轉鏡3a的偏轉面比永久磁鐵5、6的高度要高。如此，若提高偏轉鏡3a的偏轉面，則在偏轉鏡3a的擺動時，由偏轉鏡3a偏轉的測定光被久磁鐵5、6的上升部遮擋的可能性消除。
[0100]在圖10中示出形狀與上述的金屬彈性構件不同的金屬彈性構件。金屬棒狀部4a形成為寬度0.1mm、厚度0.05mm、長度1.50mm,截面積形成為0.005mm2。
[0101]構成本發明的金屬彈性構件的金屬棒狀部4a中，其截面積形成為Imm2以下即可，其寬度、厚度、長度能夠適當地設定。另外，固定側墊片4b及可動側墊片4c的形狀也沒有特別地限定，只要與組裝有該固定側墊片4b及可動側墊片4c的微機械裝置相匹配即可。
[0102]本發明的微機械裝置的用途並不局限於掃描式的測距裝置，也能夠應用於投影儀等需要掃描光的裝置。例如，若向構成可動部3的上方的玻璃基板3a組裝發光元件，根據掃描角度而使微機械裝置在與掃描方向正交的方向上擺動，並且控制發光元件的發光狀態，則能實現投影儀。
[0103]在上述的實施方式中，雖然對具備一個由一對梁部4、4支承的一個可動部3的微機械裝置I進行了說明，但也可以採用在一個微機械裝置I設置多組由一對梁部4、4支承的一個可動部3的結構。
[0104]上述的實施方式皆說明了本發明的金屬彈性構件、微機械裝置及微機械裝置的製造方法的一例，但並非根據該記載來限定本發明的技術範圍，另外，各部分的具體的構造、大小等能夠在實現本發明的作用效果的範圍內適當變更設計是不言而喻的。
[0105]接著，對驅動擺動上述的微機械裝置的可動部的擺動控制裝置及擺動控制方法進行說明。需要說明的是，本發明的擺動控制裝置及擺動控制方法的應用對象並不局限於本發明的微機械裝置，也能夠廣泛地應用於專利文獻I?4所述那樣的現有的微機械裝置。
[0106]如圖1、圖4及圖5A所說明的那樣，由擺動控制裝置控制的微機械裝置構成為，在由一對梁部4、4而支承於固定部2的可動部3形成有線圈C，並且在固定部2設有磁場形成部5、6、7，利用在線圈C中流通的電流和由磁場形成部5、6、7形成的磁場而產生的電磁力，使可動部3進行擺動。
[0107]在圖12中示出組裝到構成為測距裝置的微機械裝置的可動部3。在可動部3的表面形成有第一光偏轉面，該第一光偏轉面將從受發光部100所具備的測定光源沿著光路Le而照射來的測定光朝向測定空間進行偏轉掃描，將該測定光的反射光朝向受發光部100所具備的測定用受光部進行偏轉。
[0108]在可動部3的背面即線圈基板3c的背面上也形成有蒸鍍過金或鋁的第二光偏轉面。從配置於可動部3的背面側的監視光源200照射來的監視光沿著光路Lo而導向第二光偏轉面，其反射光相同地由配置於可動部3的背面側的監視用受光部300檢測。
[0109]在兼用監視光源與測定光而由監視用受光部來檢測測定光的情況下，需要在由第一光偏轉面偏轉反射的測定光的掃描範圍設置監視用受光部，偏轉反射後的測定光被監視用受光部遮擋而限制測定範圍。因此，若為了確保規定的測定範圍而增大可動部的振幅，則產生梁部的變形變大、壽命變短這樣的問題。
[0110]然而，當在可動部3的背面形成監視用的第二光偏轉面時，能夠不妨礙測定光朝向測定空間進行偏轉掃描這樣的可動部的本來的功能，從而正確地檢測振幅，因此，可動部的振幅也能夠保持在必要最小限度內，梁部的壽命也不會變短。
[0111]受發光部100及監視光源200相對於可動部3定位，以使來自受發光部100的測定光以相對於靜止狀態的可動部3的第一光偏轉面而呈45°的入射角進行入射，來自監視光源200的監視光以相對於可動部3的第二光偏轉面呈0°的入射角進行入射。
[0112]作為監視光源200而優選使用雷射二極體或LED，作為監視用受光部300而使用光電二極體、光敏電晶體。例如，在可動部3的擺動角度為±11.25°的情況下，測定光及監視光的掃描角度範圍為±22.5°，也就是說成為45°。
[0113]監視光源200及監視用受光部300可以組裝到微機械裝置，也可以組裝到相對於微機械裝置進行定位的外部箱體。
[0114]如圖4所示，在磁性體保持部7的底部形成有將監視光導向第二偏轉面的開口部7a及將其反射光導向監視用受光部300的開口部7b。
[0115]如圖12所示，擺動控制裝置350具備包括監視用受光部300與振幅檢測電路310的振幅檢測部320、振幅控制部330。
[0116]監視用受光部300從相對於可動部3的擺動中心方向Ds而偏向擺動方向Dm的方向，對從可動部3導出的監視光、即沿著伴隨可動部3的擺動而角度發生變化的光軸Lo的監視光進行檢測。
[0117]振幅檢測電路310基於由監視用受光部300檢測到的監視光而對構成可動部3的一個擺動周期的長周期區間和短周期區間這兩個區間進行檢測。
[0118]振幅控制部330維持向線圈C施加的電流的電流值並且對頻率進行可變控制，使得由振幅檢測部320檢測到的長周期區間和短周期區間的時間比成為目標值。
[0119]由監視用受光部300檢測的監視光的檢測周期成為與可動部3的擺動周期相同的周期。在可動部3從擺動中心方向朝向監視用受光部300側的第一擺動方向Dml擺動的情況下，在朝向最大擺動角度進行擺動的往動時和朝向相反的一側的最大擺動角度進行擺動的復動時由監視用受光部來檢測監視光，之後可動部3從擺動中心方向Ds朝向與監視用受光部300相反一側的第二擺動方向Dm2擺動，在從相反一側的最大擺動角度的復原時由監視用受光部300來檢測監視光。
[0120]振幅檢測部320在從第一擺動方向Dml到第二擺動方向Dm2進行擺動的情況下將檢測的監視光的檢測間隔檢測為短周期區間，在從第二擺動方向到第一擺動方向進行擺動的情況下將檢測的監視光的檢測間隔檢測為長周期區間，將短周期區間與長周期區間的合計時間檢測為可動部的一個周期。
[0121]具體來說，振幅檢測部320具備:以規定的閾值將監視光二進位化的比較儀；將由比較儀檢測到的信號邊緣作為觸發而對短周期區間與長周期區間的各時間進行計數的計時器電路；以及存儲計時器電路的值的存儲部等。
[0122]在圖13的上部示出可動部3成為目標振幅A (此時，擺動角度為+11.25° )時的振幅特性曲線(實線)、成為比目標振幅A大的振幅A'(此時，擺動角度比+11.25°大)時的振幅特性曲線(虛線)、成為比目標振幅A小的振幅A'，(此時，擺動角度比+11.25°小)時的振幅特性曲線(單點劃線)，此外還示出監視光朝向監視用受光部300而反射的擺動振幅a。
[0123]在圖13的下部示出由監視用受光部300來檢測監視光的時機。理想的是，優選可動部3以目標振幅A持續地擺動，而當以環境溫度的變動等為起因而使包含可動部3的梁部4、4的共振頻率發生變化時，振幅與目標振幅A偏離。若共振頻率接近向線圈C施加的電流的頻率，則可動部3的振幅變大，若共振頻率遠離向線圈C施加的電流的頻率，則可動部3的振幅變小。
[0124]當可動部3為目標振幅A時，利用振幅檢測部320來檢測上述的短周期區間Tll和長周期區間T12，短周期區間Tll與長周期區間T12的合計時間Tl作為可動部3的一個周期而被檢測。
[0125]當可動部3為比目標振幅A大的振幅A'時，利用振幅檢測部320來檢測上述的短周期區間T21和長周期區間T22，短周期區間T21與長周期區間T22的合計時間T2 (=Tl)作為可動部3的一個周期而被檢測。
[0126]同樣地，當可動部3為比目標振幅A小的振幅A''時，利用振幅檢測部320來檢測上述的短周期區間T31和長周期區間T32，短周期區間T31與長周期區間T32的合計時間T3 (=Tl)作為可動部3的一個周期而被檢測。
[0127]當由振幅檢測部320檢測到的長周期區間和短周期區間的時間比與目標值(Tll/T12)偏離時，振幅控制部330將向線圈C施加的電流的電流值維持為恆定並且對頻率f進行可變控制，使得該時間比成為目標值(T11/T12)。
[0128]其結果是，可動部3的振幅恆定地維持為成為目標的振幅A。具體來說，振幅控制部330具備下述結構等:演算電路，其對長周期區間和短周期區間的時間比以及時間比的目標值之間的偏差進行計算；反饋演算部，其通過基於偏差而對外加電流的頻率的控制值進行計算的PID演算等來例示；以及交流電源電路，其具備與由反饋演算部計算出的控制值對應而調整外加電流的頻率的PLL電路。需要說明的是，將向線圈C施加的電流的電流值維持為恆定意味著將交流電流的實效值維持為恆定。
[0129]如圖14A所示，相對於擺動振幅皆為A且擺動頻率為fl、f2 (fl〈f2)的可動部3，假定利用振幅檢測部320在成為振幅a A的位置檢測監視光的情況。
[0130]擺動頻率fl的可動部3以Al (t) =Asin2 Ji fit進行擺動,擺動頻率f2的可動部3以A2 (t)=Asin2Jif2t進行擺動。振幅成為a A的時間til、tl2、tl3由以下的式子求出。
[0131]a A=Asin2 n fit
[0132]a A=Asin2 f2t
[0133]由此,求出
[0134]tll={l/ (2 fl) } XsirT1 ( a )
[0135]tl2={l/ (2 fl) } X {-sirT1 (a)}
[0136]tl3={l/ (2 3i fl) } X {2 31-SirT1 ( a ) }。
[0137]其中,Os^sirT1(a)s^ ji/2。
[0138]因而,成為
[0139]Tll=tl2-tll={l/ (2 3i fl) } X {3i IsirT1 ( a ) }
[0140]T12=tl3-tl2={l/ (2 3i fl) } X {3i +2sin_1 ( a ) }
[0141]Tll/T12={ n -2sin_1 ( a ) } / { ji +2sin_1 (a)}
[0142]同樣地，成為
[0143]T21/T22={ Ji IsirT1 ( a ) }/{ji +2sin_1 ( a ) }。
[0144]也就是說，只要振幅相同、即使頻率改變，T1/T2(=T11/T12=T21/T22)也變得恆定，反之，若以使T1/T2變得恆定的方式調整頻率，則振幅維持為恆定。[0145]如圖14B所示，在包含可動部3在內的梁部4、4的最初的共振頻率為Qb的情況下，振幅控制部330在初期將向線圈C施加的電流維持為恆定，並且使電流的頻率從比共振頻率Qb足夠高的頻率fmax向比共振頻率Qb足夠低的頻率fmin連續地或階段性地發生變化。
[0146]振幅控制部330每次判斷由振幅檢測部320檢測到的長周期區間和短周期區間的時間比是否成為目標值，若時間比收束在規定的允許範圍內，則維持為該頻率(在圖14B中記作fb的頻率)。在圖14B中，可動部3的動作點由共振頻率Qb的共振特性的Pb點來表
/Jn o
[0147]之後，當共振頻率降低至Ql時，動作點變化為共振頻率Ql的共振特性的Pl點而振幅變小，當共振頻率上升至Qh時，動作點變化為共振頻率Qh的共振特性的Ph點而振幅變大。
[0148]例如，在共振頻率上升至Qh的情況下，振幅控制部330將向線圈C施加的電流的頻率調整為比共振頻率Qh高的fhl或比共振頻率Qh低的fh2，使得長周期區間和短周期區間的時間比成為目標值。
[0149]其結果是，可動部3在共振頻率Qh的共振特性的Phl點或Ph2點處進行動作。在Phl點或Ph2點中觀察到動作的穩定性較差的情況下，調整到動作的穩定性較高的動作點即可。
[0150]在實際的試製中，越是共振點的高頻側、穩定性越高，因此總是從頻率fmax側掃描而設定動作點。因而，在該情況下，當振幅變大時，提高頻率，當振幅變小時，降低頻率，由此能夠將振幅保持為目標值，圖14B的情況為動作點移至Phl點。
[0151 ] 也就是說，本發明的擺動控制方法是從相對於可動部3的擺動中心方向Ds偏向擺動方向Dm的方向來檢測從可動部3導出的監視光、即沿著伴隨可動部3的擺動而角度發生變化的光軸的監視光，並基於檢測到的監視光對構成可動部3的一個擺動周期的長周期區間T12和短周期區間Tll這兩個區間進行檢測，維持向線圈C施加的電流的電流值，並且對頻率進行可變控制，使得檢測到的長周期區間T12和短周期區間Tll的時間比Tll/T12(或T12/T11)成為目標值。
[0152]圖13所示的各「受光時機」以由振幅檢測部320檢測到的波形為例進行說明，即，監視光源使用雷射二極體，由監視用受光部300檢測的監視光的信號通過比較儀實現二進位化，其上升邊緣作為各受光時機。
[0153]然而，如由圖13的「參考受光時機」的實線表示的模擬信號波形那樣，若監視光源使用LED等光芒較大的光源，則與由監視用受光部300檢測的監視光對應的信號波形變遲鈍，例如產生在短周期區間無法檢測與t31、t32對應的上升邊緣的情況。
[0154]在上述情況下，能夠降低用於二進位化的閾值，將短周期區間的上升邊緣t31'與下降邊緣t32'代用作與t31、t32對應的值。
[0155]在模擬信號的情況下，因溫度變化而導致發光效率、受光靈敏度發生變化，因此如圖13的「參考受光時機」的虛線那樣電的受光信號等級發生變化。在以模擬信號波形進行控制的情況下，根據溫度而適當地使短周期期間和長周期期間之比發生變化、或使用於二進位化的閾值改變，由此能夠防止溫度變化的影響。
[0156]以下，對擺動控制裝置350的另一優選的實施方式進行說明。[0157]優選具備對可動部3的擺動相位0進行檢測的擺動相位檢測部、以及與由擺動相位檢測部檢測到的擺動相位0同步而調整測定光的測定時期的同步信號輸出部。
[0158]測距裝置具備測距演算部，該測距演算部以測定光的出射時期為基準，然後基於與檢測到的反射光之間的相位差或時間差，對從受發光部100所具備的測定光源到測定光的反射位置(物體)的距離進行計算。例如，採用TOF方式的測距演算部以規定周期對測定光源進行點亮控制而計算到物體為止的距離，並根據此時的距離與測定光的出射方向來確定物體的坐標。
[0159]然而，若可動部3的周期與測定光的出射時期偏離，則無法由測距演算部正確地求出物體的坐標。也就是說，在將利用了測定光的測定周期(點亮周期)維持為恆定的狀態下，當為了將可動部的振幅控制為恆定而使可動部的擺動周期發生變化時，測定方向發生變化，可能無法獲得與本來必要的測定方向對應的測定值。另外，也可能在擺動周期內產生必要的測定值的數量的增減。
[0160]即使在上述情況下，測距演算部也能夠基於與從同步信號輸出部輸出的擺動相位同步的同步信號而調整測定光的測定時期，即使可動部的擺動周期發生變化，能夠可靠地獲得與本來必要的測定方向對應的測定值。
[0161]如圖14A所示，例如，在成為由振幅檢測部320檢測到的長周期區間T12和短周期區間Tll的各區間的1/2的時期，振幅變得最大。擺動相位檢測部從由振幅檢測部320檢測到的長周期區間T12及/或短周期區間Tll的各開始時期來計數時間，從而能夠對成為各區間的1/2的時間進行檢測。
[0162]即，能夠將 成為短周期區間Tll的1/2的時間作為成為相位/2的時間進行檢測，並且將成為長周期區間T12的1/2的時間作為成為相位3 /2的時間進行檢測。另外，從成為相位n/2的時間追溯(1/4) XTl時間得到的時間能夠檢測作成為相位0的時間。
[0163]同步信號輸出部基於由擺動相位檢測部檢測到的可動部3的擺動相位而將與規定的擺動相位對應的同步信號輸出至測距演算部，由此，即使可動部3的擺動周期發生變動，也能夠始終與規定的擺動相位對應而點亮用於測距的測定光，進行測距計算。
[0164]如圖15A所示，當將需要對以頻率fl擺動的可動部3在擺動角An的方向上進行測距的情況下的相位設為(611時，只要以滿足
[0165]An=AXsin ( 4>n)
[0166]的相位角進行測距即可。在頻率fl的情況下，其時間tin成為
[0167]tin= ( 4>n/2 Ji ) XT1，
[0168]只要在該時間進行測距即可。
[0169]在共振頻率發生變動而以頻率f2進行擺動的情況下，若直接在tin進行測距，則測定光成為擺動角An'的方向，而無法實現意圖的方向上的測距。該情況下應測距的相位(pn也是相同的，因此頻率f2的情況下的測定時間t2n由
[0170]t2n= ( n/2 Ji ) X T2
[0171]來求出。
[0172]如此，基於由相位檢測部320檢測到的相位0的時間和一周期的時間，能夠算出與頻率fl的情況下的相位對應的時間tin而輸出同步信號。而且，在頻率變動為f2的情況下，也能夠在與相位對應的時間t2n輸出同步信號，從而以規定的相位0n、擺動角An進行測距。
[0173]S卩，當利用振幅控制部330而控制為頻率f2時，可動部3的偏轉角變動為An'，而此時若利用同步信號輸出部在可動部3成為相位的時期t2n輸出同步信號，則測距演算部能夠在可動部3的偏轉角成為An的時期t2n點亮測定光。
[0174]在此，圖15A是表示相對於偏轉角方向或掃描方向以等間隔進行發光控制的情況下的測距時機的圖，圖15B是表示在相位方向或時間軸上等間隔地發光控制的情況下的測距時機的圖。在哪一相位或時間下進行發光控制是根據用途而適當確定的，並不局限於該事例。另外，該發光時機作為應發光的相位信息或與其對應的信息，也可以預先設定於控制裝置內部的存儲裝置，另外也可以從外部的控制裝置等輸入。
[0175]另外，若具備對可動部3的擺動相位進行檢測的擺動相位檢測部、以及與測定光的測定時期同步而輸出由擺動相位檢測部檢測到的擺動相位的相位信號輸出部，則能夠根據從相位信號輸出部輸出的相位信號，把握與測定光的測定時期同步的可動部的擺動相位，因此能夠正確地確定與測定值對應的方向。
[0176]另外，在將本微機械裝置作為垂直方向的光掃描機構、與其他水平方向的驅動裝置組合而進行二維的光掃描的情況下，當需要將檢測精度維持為恆定時，需要以將兩個掃描機構的相位同步地掃描的方式進行控制。在上述情況下，若具備相位信號輸出部，則能夠使用該相位信號而容易地控制水平方向的驅動裝置的相位。在此，相位信號是指表示相位零時的同步信號、一周期的時間信息等，只要是相位所涉及的信號就能夠適當選擇。
[0177]可以在擺動控制裝置350中具備上述的同步信號輸出部與相位信號輸出部這兩者，也可以具備對使同步信號輸出部與相位信號輸出部中的任一者發揮功能的情況進行切換的切換部(例如，切換開關)。
[0178]構成上述的擺動控制裝置350的各功能模塊的具體電路並非特別限定，能夠使用公知的模擬信號電路、數位訊號電路、門陣列、微型計算機等而適當構成。
【權利要求】
1.一種金屬彈性構件，其用於微機械裝置的梁部，該微機械裝置包括至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對所述梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動， 該金屬彈性構件的特徵在於， 所述金屬彈性構件包含:規定長度的金屬棒狀部，其使所述可動部擺動；固定側墊片，其形成於所述金屬棒狀部的一端側且固定於所述固定部；以及可動側墊片，其形成於所述金屬棒狀部的另一端側且固定於所述可動部， 至少所述金屬棒狀部是使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為截面積1mm2以下。
2.根據權利要求1所述的金屬彈性構件，其特徵在於， 框體、在所述框體的內部對稱地配置在直線上的一對所述金屬棒狀部、連結所述框體與各墊片的多個支承部使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為一體。
3.根據權利要求1或2所述的金屬彈性構件，其特徵在於， 所述金屬彈性構件由利用應力退火法軋制後的不鏽鋼材、碳素工具鋼材、或者冷軋鋼材中的任一種金屬構成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的金屬彈性構件，其特徵在於， 在所述物理或化學加工法中包括聚焦離子束法、蝕刻法以及鍍敷法。
5.一種微機械裝置，該微機械裝置包含至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動， 該微機械裝置的特徵在於， 所述梁部具備金屬棒狀部，該金屬棒狀部是使用除機械加工法以外的物理或化學加工法而成形為截面積Imm2以下，且使所述可動部擺動。
6.根據權利要求5所述的微機械裝置，其特徵在於， 所述梁部由利用應力退火法軋制後的不鏽鋼材、碳素工具鋼材、或者冷軋鋼材中的任一種金屬構成。
7.根據權利要求5或6所述的微機械裝置，其特徵在於， 在所述物理或化學加工法中包括聚焦離子束法、蝕刻法以及鍍敷法。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的微機械裝置，其特徵在於， 所述微機械裝置構成為，在所述可動部形成線圈，並且在所述固定部設有磁場形成部，在利用所述線圈中流通的電流與由所述磁場形成部形成的磁場而產生的電磁力的作用下使所述可動部擺動， 所述梁部具備支承所述可動部的功能、作為向所述線圈通電的導電體的功能、以及作為使所述可動部返回到基準位置的彈簧的功能。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的微機械裝置，其特徵在於， 在所述可動部形成有反射入射光而進行偏轉掃描的光偏轉面。
10.一種微機械裝置的製造方法，該微機械裝置包括至少一個可動部、固定部、從兩側將所述可動部支承於所述固定部的一對梁部，能夠使所述可動部繞以所述梁部為扭轉旋轉軸的軸心擺動，該微機械裝置的製造方法的特徵在於， 在所述固定部與所述可動部之間，將權利要求2所述的金屬彈性構件在所述金屬棒狀部及各墊片支承於框體的狀態下定位配置於所述固定部及/或所述可動部，在將所述固定部及/或所述可動部固定於各墊片之後，切斷各支承部而使所述框體分離。
11.一種擺動控制裝置，其對權利要求8所述的微機械裝置的可動部進行擺動控制， 該擺動控制裝置的特徵在於， 所述擺動控制裝置具備振幅檢測部和振幅控制部， 該振幅檢測部包含:監視用受光部，其從相對於所述可動部的擺動中心方向而偏向擺動方向的方向來檢測監視光，該監視光是從所述可動部導出、且沿著伴隨所述可動部的擺動而角度發生變化的光軸的監視光；以及振幅檢測電路，其基於由所述監視用受光部檢測到的監視光而對構成所述可動部的一個擺動周期的長周期區間與短周期區間這兩個區間進行檢測， 該振幅控制部維持向所述線圈施加的電流的電流值、並且對頻率進行可變控制，使得由所述振幅檢測部檢測到的長周期區間與短周期區間的時間比成為目標值。
12.根據權利要求11所述的擺動控制裝置，其特徵在於， 在所述可動部的表面形成將從測定光源照射來的測定光朝向測定空間進行偏轉掃描、且將該測定光的反射光 朝向測定用受光部進行偏轉的第一光偏轉面，並且在所述可動部的背面形成第二光偏轉面， 所述振幅檢測部還具備朝向所述第二光偏轉面而照射監視光的監視光源，其反射光由所述監視用受光部進行受光。
13.根據權利要求12所述的擺動控制裝置，其特徵在於， 所述擺動控制裝置具備: 擺動相位檢測部，其對所述可動部的擺動相位進行檢測；以及同步信號輸出部，其與由所述擺動相位檢測部檢測到的擺動相位同步而調整基於所述測定光的測定時期。
14.根據權利要求12所述的擺動控制裝置，其特徵在於， 所述擺動控制裝置具備: 擺動相位檢測部，其對所述可動部的擺動相位進行檢測；以及相位信號輸出部，其與基於所述測定光的測定時期同步而輸出由所述擺動相位檢測部檢測到的擺動相位。
15.一種擺動控制方法，其對權利要求8所述的微機械裝置的可動部進行擺動控制， 該擺動控制方法的特徵在於， 從相對於所述可動部的擺動中心方向而偏向擺動方向的方向來檢測監視光，該監視光是從所述可動部導出、且沿著伴隨所述可動部的擺動而角度發生變化的光軸的監視光，基於檢測到的監視光而對構成所述可動部的一個擺動周期的長周期區間與短周期區間這兩個區間進行檢測，維持向所述線圈施加的電流的電流值並且對頻率進行可變控制，使得檢測到的長周期區間與短周期區間的時間比成為目標值。
【文檔編號】B81C1/00GK103803478SQ201310552407
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】森利宏, 淺田規裕, 高井和夫 申請人:北陽電機株式會社