JP7635590B2 - 光偏向器、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、距離測定装置及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、光偏向器、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、距離測定装置及び移動体に関する。

近年、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンやガラスを微細加工して製造されるＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスの開発が進んでいる。

ＭＥＭＳデバイスとして、互いに直交する第１軸および第２軸の回りにミラー部(可動部)を揺動させる第１および第２のアクチュエータを備え、ミラー部の揺動振動に関する共振周波数近傍の周波数成分を有する駆動信号に基づき第１のアクチュエータを駆動して第１軸回りにミラー部を揺動振動させることにより、ミラー部で反射される光線をラスター走査に係る水平方向に走査する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の構成では、可動板等の可動部が大きくなると慣性モーメントが増加するため、光偏向器の共振周波数が低下する懸念がある。

本発明は、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る光偏向器は、可動部と、前記可動部と一端が接続されており、前記可動部を弾性支持する支持部と、前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させることで前記可動部を所定の揺動軸周りに揺動させる駆動梁と、前記支持部と前記駆動梁とを接続する接続部と、固定部を介して前記駆動梁を支持する支持枠と、を有し、前記支持部には支持薄肉部と、前記支持薄肉部よりも厚く前記支持枠と同じ厚みの支持厚肉部と、が設けられており、前記接続部には接続薄肉部と、前記接続薄肉部よりも厚く前記支持厚肉部と同じ厚みの接続厚肉部と、が設けられており、前記支持厚肉部と前記接続厚肉部は繋がっている。

本発明の一態様に係る光偏向器は、可動部と、前記可動部と一端が接続されており、前記可動部を支持する支持部と、前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させることで前記可動部を所定の揺動軸周りに揺動させる駆動梁と、前記支持部と前記駆動梁とを接続する接続部と、固定部を介して前記駆動梁を支持する支持枠と、を有し、前記接続部には接続厚肉部が設けられており、前記駆動梁には、駆動薄肉部と、それぞれ前記駆動薄肉部よりも厚く前記支持枠と同じ厚みの第１駆動厚肉部と、第２駆動厚肉部と、が設けられており、前記第１駆動厚肉部及び前記第２駆動厚肉部は、前記揺動軸と直交する方向に延伸している。

本発明によれば、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制できる。

第１実施形態に係る可動装置を例示する平面図である。 図１の第２軸に沿った可動装置の端面図である。 図１のＰ－Ｐ切断線に沿った可動装置の端面図である。 第１実施形態の変形例に係る可動装置を例示する平面図である。 トーションバー周辺の構成を例示する上面図である。 トーションバー周辺の構成を例示する下面図である。 形状の急激な変化を抑えるための構成を例示する図である。 ミラー部直径と慣性モーメントと共振周波数の関係を示す図である。 第１変形例に係る可動装置のトーションバー周辺の下面図である。 第２変形例に係る可動装置のトーションバー周辺の下面図である。 ミラー部中心に対するトーションバー捩り中心軸のオフセットの図である。 周波数と揺動角度との関係例の図であり、図１２（ａ）はミラー部の共振周波数が第１圧電駆動部の共振周波数よりも高い場合の図、図１２（ｂ）はミラー部の共振周波数が第１圧電駆動部の共振周波数よりも低い場合の図である。 第１圧電駆動部曲げモード形状とトーションバーの捩りモード形状の図であり、図１３（ａ）は第１圧電駆動部曲げモード形状の図、図１３（ｂ）はトーションバーの捩りモード形状の図である。 第２実施形態に係る可動装置の第１例を示す下面図である。 第２実施形態に係る可動装置の第２例を示す下面図である。 オフセットと第１圧電駆動部の長さと揺動中心位置との関係例の図であり、図１６（ａ）は駆動厚肉部、第１駆動厚肉部、第２駆動厚肉部が何れも第１圧電駆動部に設けられていない場合の図、図１６（ｂ）は本実施形態の図である。 オフセットと第１圧電駆動部の長さと面変形との関係例の図である。 ミラー部の面変形例を示す図である。 第２実施形態に係る可動装置の第３例を示す下面図である。 第２実施形態に係る可動装置の第４例を示す下面図である。 光走査システムの一例の概略図である。 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。 制御装置の一例の機能ブロック図である。 光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。 ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。 光書込装置の一例の概略図である。 レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 レーザレーダ装置を搭載した自動車の他の例の概略図である。 レーザレーダ装置の一例の概略図である。 レーザヘッドランプの一例の概略図である。 ヘッドマウントディスプレイの一例の外観の斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成を部分的に例示する図である。 パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

なお、以下の実施形態の説明では、回動、揺動、可動は同義であるとする。また、矢印により示した方向のうち、圧電駆動部等における各層の積層方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な平面内で直交する方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、平面視とは、対象物をＺ方向から見ることをいう。

また、Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。但し、これらは光偏向器の向きを制限するものではなく、光偏向器の向きは任意である。

以下、可動装置を光偏向器の一例として実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
＜可動装置１３の構成例＞
図１乃至図３を参照して、第１実施形態に係る可動装置１３の構成を説明する。図１は可動装置１３を例示する平面図である。図２は、図１の第２軸に沿った可動装置１３の端面図である。図３は、図１のＰ－Ｐ切断線に沿った可動装置１３の端面図である。

図１に示すように、可動装置１３は、ミラー部１０１と、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂと、第１支持枠１２０と、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂと、第２支持枠１４０と、電極接続部１５０と、制御装置１１と、を有する。

ミラー部１０１は、反射面１４を有し、入射した光を反射する可動部の一例である。第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂのそれぞれは、ミラー部１０１に接続され、ミラー部１０１をＹ軸に平行な第１軸周りに揺動させる。支持枠１２０は、ミラー部１０１と、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂと、を支持する。

第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、第１支持枠１２０に接続され、ミラー部１０１及び第１支持枠１２０をＸ軸に平行な第２軸周りに揺動させる。第２支持枠１４０は、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂを支持する。電極接続部１５０は、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂと、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂと、制御装置１１と、に電気的に接続される。

可動装置１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ～１３１ｆ及び１３２ａ～１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

図２に示すように、可動装置１３が成形されるＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン支持層１６１と、シリコン支持層１６１上（＋Ｚ方向側）に形成された酸化シリコン層１６２と、酸化シリコン層１６２上に形成された単結晶シリコンからなるシリコン活性層１６３とを含む。酸化シリコン層１６２は、ＢＯＸ（Buried Oxide）層と称することもできる。

シリコン活性層１６３は、Ｘ方向又はＹ方向に対してＺ方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば可動装置１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とを含む。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３を含む。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜を含む。

ミラー部基体１０２の－Ｚ側の面にミラー部補強用の可動厚肉部１０３が形成されている。可動厚肉部１０３は、例えば、シリコン支持層１６１及び酸化シリコン層１６２を含み、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

図１に示すように、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂは、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂと、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂと、を含む。

トーションバー１１１ａ及び１１１ｂのそれぞれは、ミラー部１０１に一端が接続されており、第１軸方向に延びてミラー部１０１を弾性支持する支持部の一例である。

第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂのそれぞれは、一端がトーションバー１１１ａ及び１１１ｂに接続されており、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂを変形させることでミラー部１０１を第１軸周りに揺動させる駆動梁の一例である。第１軸は所定の揺動軸の一例である。第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂのそれぞれの他端は、第１支持枠１２０の内周部にそれぞれ接続されている。また第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂは、検出用圧電素子１６０ａ及び１６０ｂを含む。

図３に示すように、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂは、シリコン活性層１６３を含む。また、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極３０１、圧電部３０２、上部電極３０３がこの順に積層されている。上部電極３０３及び下部電極３０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等を含む。圧電部３０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を含む。

図１乃至図３に示すように、第１支持枠１２０は、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２及びシリコン活性層１６３から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。

第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ～１３１ｆ及び１３２ａ～１３２ｆを含む。第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂの一端は第１支持枠１２０の外周部に接続され、他端は第２支持枠１４０の内周部に接続されている。

第２駆動部１３０ａと第１支持枠１２０の接続箇所と、第２駆動部１３０ｂと第１支持枠１２０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。また第２駆動部１３０ａと第２支持枠１４０の接続箇所と、第２駆動部１３０ｂと第２支持枠１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。

図２に示すように、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３がこの順に積層されている。上部電極２０３及び下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等を含む。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を含む。

図１及び図２に示すように、第２支持枠１４０は、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３を含む。第２支持枠１４０は、ミラー部１０１と、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂと、第１支持枠１２０と、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂと、を囲うように形成された矩形の支持体である。

電極接続部１５０は、第２支持枠１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂと、第２圧電駆動部１３１ａ～１３１ｆの各上部電極２０３及び各下部電極２０１と、制御装置１１と、にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。下部電極２０１には信号電圧を印加し、上部電極２０３は接地（ＧＮＤ）としている。

なお、上部電極２０３又は下部電極２０１は、それぞれが電極接続部１５０と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。

なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば－Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けられても良い。

また、ミラー部１０１を第１軸周り又は第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂや、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが曲率を有する形状であってもよい。

さらに、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂの上部電極３０３の＋Ｚ側の面上、第１支持枠の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持枠の＋Ｚ側の面上の少なくとも何れか１つに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。

この場合には、絶縁層の上に電極配線を設け、上部電極２０３、上部電極３０３、下部電極２０１又は下部電極３０１と、電極配線と、が接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しない。これにより、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂ、並びに電極配線の設計自由度をあげ、電極同士の接触による短絡を抑制できる。また、酸化シリコン膜は、反射防止材としていの機能も備える。

また、第１駆動部１１０ａの弾性変形を検出する検出用圧電素子１６０ａが第１圧電駆動部１１２ａに近接して設けられている。また第１駆動部１１０ｂの弾性変形を検出する検出用圧電素子１６０ｂが第１圧電駆動部１１２ｂに近接して設けられている。

第１圧電駆動部１１２ａは、第１駆動部１１０ａに設けられ、印加される駆動電圧に応じて第１駆動部１１０ａを変形させる。第１圧電駆動部１１２ｂは、第１駆動部１１０ｂに設けられ、印加される駆動電圧に応じて第１駆動部１１０ｂを変形させる。

検出用圧電素子１６０ａは、第１駆動部１１０ａの変形に応じて圧電効果により検出信号を生成し、電極接続部１５０を介して制御装置１１に出力する。検出用圧電素子１６０ｂは、第１駆動部１１０ｂの変形に応じて圧電効果により検出信号を生成し、電極接続部１５０を介して制御装置１１に出力する。

＜制御装置１１による制御＞
次に、可動装置の第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂを駆動させる制御装置１１による制御について説明する。

第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂが有する圧電部３０２、並びに第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、並びに第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。

この場合に、ミラー部１０１の反射面１４がＸＹ平面に対して＋Ｚ方向または－Ｚ方向へ傾いたときのＸＹ平面と反射面１４により成す角度を、振れ角とよぶ。＋Ｚ方向を正の振れ角、－Ｚ方向を負の振れ角とする。

第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが有する圧電部３０２に、上部電極３０３及び下部電極３０１を介して駆動電圧が並行に印加されると、それぞれの圧電部３０２が変形する。

この圧電部３０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが屈曲変形する。その結果、２つのトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捻れを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに揺動する。第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。

制御装置１１によって、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに所定の正弦波波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。

例えば、駆動電圧の周波数がトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合には、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捻れによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。

また、制御装置１１は、検出用圧電素子１６０ａ及び１６０ｂがそれぞれ出力する検出信号に基づいて取得される第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂの揺動に関する情報に基づき、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂの揺動を制御できる。

＜第１実施形態の変形例＞
本実施形態に係る可動装置１３は、図１に示したように、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが延びる片持ちタイプのものである。但し、駆動電圧が印加された圧電部２０２によりミラー部１０１を揺動可能な構成であれば、これに限定されるものではない。例えば、両端支持（両持ち）タイプの可動装置であってもよい。

ここで、図４は第１実施形態の変形例に係る可動装置１３ａを例示する平面図である。なお、可動装置１３と同じ構成部には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。図４に示すように、可動装置１３ａは、第１駆動部２１０ａ及び２１０ｂを有する。

第１駆動部２１０ａは、トーションバー２１１ａと、トーションバー２１１ａから＋Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ａと、トーションバー２１１ａから－Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｃと、を有する。

第１駆動部２１０ｂは、トーションバー２１１ｂと、トーションバー２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｂと、トーションバー２１１ｂから－Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｄと、を有する。

このような両持ちタイプの可動装置１３ａに対しても実施形態を適用できる。

＜トーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺の構成の詳細＞
次に、図５及び図６を参照して、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺の構成について詳細に説明する。図５はトーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺の構成の一例を示す上面図であり、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺を＋Ｚ方向側から視た図である。図６はトーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺の構成の一例を示す下面図であり、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺を－Ｚ方向側から視た図である。

図５及び図６に示すように、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂは、それぞれの一端がミラー部１０１のＹ方向に沿った両端に接続されており、ミラー部１０１を弾性支持している。トーションバー１１１ａの他端は、接続部１１３ａを介して第１圧電駆動部１１２ａの一端に接続されている。トーションバー１１１ｂの他端は、接続部１１３ｂを介して第１圧電駆動部１１２ｂの一端に接続されている。第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂのそれぞれの他端は、固定部１２１を介して第１支持枠１２０により支持されている。

トーションバー１１１ａ及び１１１ｂを用いたミラー部１０１の揺動は、例えば２０［ｋＨｚ］の周波数で行われる。また一例として、反射面１４の直径は１［ｍｍ］、シリコン活性層１６３の厚みは略５０［μｍ］、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂのＸ方向に沿った幅は略５０［μｍ］である。トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの断面のアスペクト比（幅／厚さ）は略１であることが好ましい。

図６に示すように、トーションバー１１１ａの－Ｚ方向側の面（以下、下面という）には支持厚肉部１１４ａが設けられている。トーションバー１１１ｂの下面には支持厚肉部１１４ｂが設けられている。支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂは、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂにおけるシリコン活性層１６３の下面に形成されたシリコン支持層１６１で構成されており、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂにおけるシリコン活性層１６３のみで構成された部分と比較して厚みが厚い。

なお、支持厚肉部１１４ａのＸ方向に沿った幅は、トーションバー１１１ａのＸ方向に沿った幅と比較して僅かに狭くなるように形成されている。これにより、可動装置１３の製造時におけるシリコン活性層１６３とシリコン支持層１６１を形成するために使用されるマスクのズレを許容できるようになっている。

また、ミラー部１０１の下面には、可動厚肉部１０３が形成されている。可動厚肉部１０３は、ミラー部１０１におけるシリコン活性層１６３の下面に形成されたシリコン支持層１６１で構成されており、ミラー部１０１におけるシリコン活性層１６３のみで構成された部分と比較して厚みが厚い。可動厚肉部１０３は、ミラー部１０１が揺動した際にミラー部１０１の変形を抑え、反射面１４を平坦に保つための補強用のリブとして機能する。

さらに、接続部１１３ａの下面には、接続厚肉部１１５ａが設けられており、接続部１１３ｂの下面には、接続厚肉部１１５ｂが設けられている。接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂは、接続部１１３ａ及び１１５ｂにおけるシリコン活性層１６３の下面に形成されたシリコン支持層１６１で構成されており、接続部１１３ａ及び１１３ｂにおけるシリコン活性層１６３のみで構成された部分と比較して厚みが厚い。

ここで、可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａは繋がっており、可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａは繋がっている。また、支持厚肉部１１４ａと接続厚肉部１１５ａは繋がっており、支持厚肉部１１４ｂと接続厚肉部１１５ｂは繋がっている。「繋がっている」とは、厚みが略等しくなるように連続的に形成されていることを意味する。

可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれが繋がっていることで、可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれとの間には、厚みが急激に変化する部分がない。

同様に支持厚肉部１１４ａと接続厚肉部１１５ａが繋がっていることで、支持厚肉部１１４ａと接続厚肉部１１５ａとの間には、厚みが急激に変化する部分がない。また支持厚肉部１１４ｂと接続厚肉部１１５ｂが繋がっていることで、支持厚肉部１１４ｂと接続厚肉部１１５ｂとの間には、厚みが急激に変化する部分がない。

これらにより、ミラー部１０１が揺動された際に、厚みが急激に変化する部分で発生する応力が抑制されるようになっている。

また、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ１は、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ２と比較して広くなっている。同様に、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ｂに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ１は、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ２と比較して広くなっている。この構成により、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの剛性が向上する。

なお、各厚肉部同士が接続される部分では、形状の急激な変化をできるだけ抑えることが好ましい。図７は、形状の急激な変化を抑えるための構成の一例を示す図である。図７は、可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａが接続される部分を拡大した図である。図７の領域Ａに示すように、可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａの接続部分は、鋭角的ではなく、鈍角的に滑らかに接続されることが好ましい。

＜可動装置１３の作用効果＞
次に可動装置１３の作用効果について説明する。

トーションバー等の支持部を含む可動装置では、大きいミラー部を用いて揺動周波数を高くするためには、支持部の回転剛性を増加させることが好ましい。また、一般的な可動装置ではＳＯＩ基板等の２層のシリコンウエハが用いられる。そして略直交する２軸方向に揺動させる場合には、第１軸周りに揺動させる支持部と、第２軸周りに揺動させる第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂ等の第２駆動部は、基板の厚みが同じであることが好ましい。

支持部の回転剛性を上げるためには厚みが厚いことが好ましく、第２駆動部の駆動感度を上げるためには厚みを薄くすることが好ましいため、厚みの最適化が難しい場合がある。なお、駆動感度とは単位電圧当たりの揺動角度をいう。

ここで、図８はミラー部の直径と慣性モーメント、共振周波数の関係を示す図である。図８に示すように、ミラー部が大きくなると急激に慣性モーメントが増加する。トーションバーの捩り剛性（回転剛性）が同一の場合には、共振周波数が低下するため、共振周波数を維持するためには、慣性モーメントに比例して捩り剛性を高める必要がある。

トーションバーの捩り剛性を高めるためには、トーションバーの幅と厚みを大きくし、長さを短くすればよい。しかしながら厚みを厚くすると、第２駆動部の厚みも増加するため、慣性モーメントが増加し、共振周波数が低下するとともに駆動感度が低下する。また、トーションバーの長さを短くするほど、単位長さ当たりの捻れ角度が大きくなるため、小さい揺動角度で破壊応力に達し、破壊限界角が小さくなる。

破壊限界角を大きくするためにトーションバーの幅を広くすると、ミラー部の直径と共振周波数によってはトーションバーの幅がミラー部の直径より大きくなり、レイアウトが成立しない場合がある。仮にレイアウトが成立する場合でもアスペクト比が非常に大きくなる。

また、トーションバーの幅が広くなると、トーションバーとの接続部でミラー部が引っ張られるため、ミラー面の変形が増大する。またトーションバーの断面アスペクト比が大きくなると、破壊応力が増加し、また揺動角度と駆動電圧との間で非線形性が大きくなり挙動が不安定になる。さらには、片持ち支持構造の場合、オフセットによるモーメントが生じにくくなる。

本実施形態に係る可動装置１３は、ミラー部１０１（可動部）と、ミラー部１０１と一端が接続されておりミラー部１０１を支持するトーションバー１１１ａ及び１１１ｂ（支持部）とを有する。また、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂのそれぞれの他端と接続されており、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂを変形させることでミラー部１０１を第１軸（所定の揺動軸）周りに揺動させる第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂ（駆動梁）を有する。

また、可動装置１３は、トーションバー１１１ａと第１圧電駆動部１１２ａを接続する接続部１１３ａと、トーションバー１１１ｂと第１圧電駆動部１１２ｂを接続する接続部１１３ｂと、固定部１２１を介して第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂを支持する第１支持枠（支持枠）と、を有する。

トーションバー１１１ａには支持厚肉部１１４ａが、トーションバー１１１ｂには支持厚肉部１１４ｂがそれぞれ設けられており、接続部１１３ａには接続厚肉部１１５ａが、接続部１１３ｂには接続厚肉部１１５ｂがそれぞれ設けられている。支持厚肉部１１４ａと接続厚肉部１１５ａ、支持厚肉部１１４ｂと接続厚肉部１１５ｂは、それぞれ繋がっている。

トーションバー１１１ａ及び１１１ｂに支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂを設けることで、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩り剛性（回転剛性）が高くなり、大きなミラー部１０１で高い共振周波数を得ることができる。

またトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの厚みを、シリコン支持層１６１からなる支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂで補うことで、シリコン活性層１６３の厚みを薄くできるため、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂの駆動感度を高く確保できる。

また、支持厚肉部１１４ａと接続厚肉部１１５ａ、支持厚肉部１１４ｂと接続厚肉部１１５ｂは、それぞれ繋がっている。また可動厚肉部１０３と支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂは、それぞれ繋がっている。これらにより、形状の急激な変化を抑制できるため、応力集中が抑制される。その結果、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの破壊限界角を高くすることができる。

また、本実施形態では、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ１は、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ２と比較して広くなっている。同様に、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ｂに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ１は、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ２と比較して広くなっている。

この構成により、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの剛性を向上させることができる。そしてトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩り剛性を向上させ、ミラー部１０１を大きくした場合の共振周波数の低下を抑制できる。

また、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂのシリコン活性層１６３と、シリコン支持層１６１は、酸化シリコン層１６２によって接合されているため、接合力が不足すると、シリコン活性層１６３とシリコン支持層１６１が剥がれる場合がある。幅Ｗａ１を幅Ｗａ２より広くし、また幅Ｗｂ１を幅Ｗｂ２より広くすることで、接合力を上げることができるため、シリコン活性層１６３とシリコン支持層１６１が剥がれることを防止できる。

＜変形例＞
ここで、図９は、第１変形例に係る可動装置１３ａのトーションバー１１１１ａ及び１１１ｂ周辺の下面図である。

ミラー部１０１が大きく、共振周波数が高いと、ミラー部１０１の揺動角度が大きい場合に接続部１１３ａ又は１１３ｂで破壊が生じる場合がある。

これに対し、可動装置１３ａでは、第１圧電駆動部１１２ａには駆動厚肉部１１６ａが設けられており、駆動厚肉部１１６ａと接続厚肉部１１５ａは繋がっている。また第１圧電駆動部１１２ｂには駆動厚肉部１１６ｂが設けられており、駆動厚肉部１１６ｂと接続厚肉部１１５ｂは繋がっている。また接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂは、それぞれ固定部１２１の方向に延伸している。

駆動厚肉部１１６ａ及び１１６ｂは、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおけるシリコン活性層１６３の下面に形成されたシリコン支持層１６１で構成されており、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおけるシリコン活性層１６３のみで構成された部分と比較して厚みが厚い。

この構成により、接続部１１３ａ及び１１３ｂの機械強度が高くなるため、接続部１１３ａ及び１１３ｂにおける破壊を防止できる。また、駆動厚肉部１１６ｂと接続厚肉部１１５ｂとの間での厚みの急激な変化を抑えることで、応力集中を抑制でき、破壊限界角度を大きくすることができる。

また第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおいて揺動時に変形量が変化する方向、すなわち第１軸に略直交する方向に沿って延伸する駆動厚肉部１１６ａ及び１１６ｂを設けることで、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの剛性を高めることができる。その結果、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモードの共振周波数を、ミラー部１０１の共振周波数近傍まで高くでき、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモードとミラー部１０１の捩りモードを連成させ、駆動感度を大きくすることができる。

なお、可動装置１３ａでは、支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのＹ方向における端部で接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂが繋がり、支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれが延伸する方向とは略直交する方向に、接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂが固定部１２１に向けて延伸するＬ字型の構成を例示したが、これに限定されるものではない。

例えば、支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのＹ方向における端部よりミラー部１０１寄りの位置で、接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂが繋がり、支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂのそれぞれが延伸する方向とは略直交する方向に、接続厚肉部１１５ａ及び１１５ｂが固定部１２１に向けて延伸するＴ字型の構成にしてもよい。Ｔ字形にすることで、さらに剛性を向上させることができ、共振周波数の低下をより抑制できる。

次に図１０は、第２変形例に係る可動装置１３ｂのトーションバー１１１ａ及び１１１ｂ周辺の下面図である。

可動装置１３ｂでは、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ１は、接続部１１３ａにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗａ２と比較して広くなっている。同様に、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ｂに近い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ１は、接続部１１３ｂにおけるトーションバー１１１ａから遠い部分の第１軸に沿った幅Ｗｂ２と比較して広くなっている。

このように、駆動厚肉部１１６ａ及び１１６ｂが設けられた構成においても、幅Ｗａ２と比較して幅Ｗａ１を広くし、また幅Ｗｂ２と比較して幅Ｗｂ１を広くすることで、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩り剛性を向上させることができる。またトーションバー１１１ａ及び１１１ｂにおけるシリコン活性層１６３とシリコン支持層１６１が剥がれることを防止できる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る可動装置１３ｃについて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

可動装置１３ｃは、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂを片側から支持する片持ち支持構造を有し、ミラー部１０１の中心からトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩り中心軸をオフセットさせることで、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの振幅をモーメントに変えてミラー部１０１を揺動させる。

図１１は、ミラー部１０１の中心に対するトーションバー１１１ａの捩り中心軸のオフセットを説明する図である。図１１におけるＧはミラー部１０１の重心を示し、Ｈはトーションバー１１１ａの捩り中心軸を示し、ΔＳはオフセットを示している。圧電部３０２に電圧を印可することで矢印σ方向の歪みが生じる。これによって、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの先端部およびトーションバーはＡｍｐ方向にΔＺで振幅する。これによってモーメントＭが発生し、ミラー部１０１は振幅角θで揺動される。

第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード共振周波数をミラー部１０１の揺動モード共振周波数（トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩りモード共振周波数）の近傍に設定することで、ミラー部１０１の揺動角度が大きくなり、低い駆動電圧で大きな揺動角度を得ることができる。

図１２は、周波数と揺動角度との関係の一例を示す図である。図１２（ａ）はトーション捩りモード共振周波数が第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード共振周波数よりも高い場合を示し、図１２（ｂ）はトーション捩りモード共振周波数が第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード共振周波数よりも低い場合を示している。

図１２（ａ）において、３０１は第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード共振周波数を示し、３０２はトーション捩りモード共振周波数を示している。図１２（ｂ）において、３０３はトーション捩りモード共振周波数を示し、３０４は第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード共振周波数を示している。
いずれの場合もトーション捩りモード共振周波数でミラーを駆動することで大きな揺動角度を得ることができる。

図１３は、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモードとトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩りモードの形状を示す図である。図１３（ａ）は第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモード形状を示し、図１３（ｂ）はトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩りモード形状を示している。

ここで、ミラー部１０１が大きくなると、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの先端の質量が増加するため、第１圧電駆動部曲げモードの共振周波数が低下する。共振周波数を維持するためには、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの第１軸に沿った長さを短くすることが好ましい。しかしながら、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの第１軸に沿った長さを短くすると、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの先端の振幅が小さくなるため、第１圧電駆動部先端の振幅量が小さくなり揺動中心をミラー部１０１の中心と一致させることが困難な場合がある。また、短くした状態で振幅量を大きくするようにすると圧電駆動部の単位長さ当たりの変形が大きくなるため、破壊しやすくなってしまう。

そのため、本実施形態では、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの下面に、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおける１次の曲げの撓みが増減する方向に沿って、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂと、第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８をそれぞれ延伸させる。この構成により、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げ剛性が増加するため、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さを十分に保ったまま、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモードの共振周波数を、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩りモード共振の周波数近傍に設定できる。

図１４は、本実施形態に係る可動装置１３ｃを例示する下面図である。図１４に示すように、可動装置１３ｃは、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂと、第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂと、を有する。

第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂと、第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂは、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおけるシリコン活性層１６３の下面に形成されたシリコン支持層１６１で構成されており、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおけるシリコン活性層１６３のみで構成された部分と比較して厚みが厚い。

第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂと、第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂは、それぞれ第１軸に直交するＢ方向に沿って延伸している。このＢ方向は、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂにおける１次の曲げの撓みが増減する方向に対応する。

第１駆動厚肉部１１７ａは、接続部１１３ａに設けられた接続厚肉部１１５ａと繋がっており、Ｂ方向に沿って接続部１１３ａから固定部１２１まで延伸し、固定部１２１に繋がっている。第１駆動厚肉部１１７ｂは、接続部１１３ｂに設けられた接続厚肉部１１５ｂと繋がっており、Ｂ方向に沿って接続部１１３ｂから固定部１２１まで延伸し、固定部１２１に繋がっている。

第２駆動厚肉部１１８ａは、第１駆動厚肉部１１７ａよりミラー部１０１側に設けられており、Ｂ方向に沿って延伸し、固定部１２１に繋がっている。第２駆動厚肉部１１８ｂは、第１駆動厚肉部１１７ｂよりミラー部１０１側に設けられており、Ｂ方向に沿って延伸し、固定部１２１に繋がっている。

この構成により、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げ剛性を増加させ、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さを十分に保ったまま、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの曲げモードの共振周波数をトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの捩りモード共振周波数近傍に設定できる。その結果、揺動中心をミラー部１０１の中心と略一致させ、ミラー部１０１の面変形を低減できる。

トーションバー１１１ａ及び１１１ｂに支持厚肉部１１４ａ及び１１４ｂを設ける場合には、第１駆動厚肉部１１７ａは支持厚肉部１１４ａに、第１駆動厚肉部１１７ｂは支持厚肉部１１４ｂにそれぞれ繋がっていることが好ましい。

次に図１５は、本実施形態の変形例に係る可動装置１３ｄを例示する下面図である。可動装置１３ｄは、第１駆動厚肉部１１７ｄａと、第１駆動厚肉部１１７ｄｂと、を有する。第１駆動厚肉部１１７ｄａは支持厚肉部１１４ａに、第１駆動厚肉部１１７ｄｂは支持厚肉部１１４ｂに、それぞれ繋がっている。この構成により、厚みが急激に変化する部分がないため、応力集中を抑制し、破壊限界角を大きくすることができる。

ここで、図１６は、オフセットΔＳと、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さと、揺動中心の位置との関係の一例を示す図である。図１６（ａ）は、駆動厚肉部１１６ａ及び１１６ｂ、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂ、並びに第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂが何れも第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに設けられていない場合を示し、図１６（ｂ）は本実施形態を示している。

図１６（ａ）に示すように、駆動厚肉部１１６ａ及び１１６ｂ、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂ、並びに第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂが何れも第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに設けられていない場合には、オフセットΔＳを大きくしても揺動中心がゼロにならない、すなわちミラー部１０１の中心が揺動中心と一致しない。

一方、図１６（ｂ）に示すように、本実施形態では、オフセットΔＳと第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの組み合わせにより、揺動中心がゼロになる場合があることがわかる。図１６において揺動中心がゼロになる点が設計の最適解であり、ミラーの回転動作を適正に行うことができる。またこのようにすることでミラー部１０１の面変形を最小にできる。

ここで、図１７は、オフセットΔＳと、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さと、面変形の関係の一例を示す図である。図１７の縦軸は、図１８に示す面変形のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ［ｎｍ］をプロットしたものである。図１８は、ミラー部１０１の面変形の一例を示す図である。

＜可動装置１３ｃの作用効果＞
次に、可動装置１３ｃの作用効果について説明する。

従来、圧電駆動部の１次の曲げモード共振周波数をミラー部の共振周波数の近傍に設定するために、圧電駆動部の長さが調節されていた。

本実施形態では、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの下面に第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの１次の曲げの撓みが増減する方向に、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂと、第２駆動厚肉部１１８ａ及び１１８ｂをそれぞれ延伸させる。これにより、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの第１軸に直交する方向に沿った長さを固定したまま、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの１次の曲げモード共振周波数を自在に調整できる。

第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さが短いほど第１支持枠１２０を小型化できるため、第２軸周りの揺動の共振周波数を上げるためには、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さは短いほど好適である。しかし、ミラー部１０１の直径より短い長さにしても第１支持枠１２０は小さくならない。

また第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが短くなると、圧電部３０２を配置できる面積が小さくなる発生する駆動力が低下するため、ミラーの振幅角度も低下してしまう。また、ミラー部１０１の揺動中心をミラー部１０１の中心に一致させる、すなわちミラー部１０１の中心のＺ方向の振幅ΔＺがゼロになるようにするには、オフセットΔＳに応じた第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの先端の振幅が必要である。

また、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが短いほど曲がりが急になるため、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに加わる応力が増大し破壊しやすくなる。そのため、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂは、ある程度の長さを有することが好ましい。

さらには、ミラー部１０１が大きくなると、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに加わる負荷が増大するため、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの根元が破壊限界に達する場合には、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの幅を広くして第１支持枠１２０に固定される幅を広くすることが好ましい。

以上の観点から、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さは、ミラー部１０１の－Ｙ方向側の端部で、両側の第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが繋がるような長さに設定することが好ましい。

第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの長さをこのように設定した状態で、駆動厚肉部の本数や幅を調整することで、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの１次曲げモード共振周波数を調整できる。そして、ミラー部１０１の揺動中心や面変形を調整し、可動装置１３ｃを最適設計できる。

なお、第２実施形態の変形例として、図１９に示す可動装置１３ｅ、又は図２０に示す可動装置１３ｆのような構成にすることもできる。ここで、図１９は可動装置１３ｅを例示する下面図、図２０は可動装置１３ｆを例示する下面図である。

図１９に示すように、可動装置１３ｅは第１軸に対して交差する方向に延伸する第２駆動厚肉部１１８ｅａ及び１１８ｅｂを有する。第２駆動厚肉部１１８ｅａは第１駆動厚肉部１１７ａに繋がっており、第２駆動厚肉部１１８ｅｂは第１駆動厚肉部１１７ｂに繋がっている。図１９に示す距離Ｄや、第１駆動厚肉部１１７ａ及び１１７ｂ、又は第２駆動厚肉部１１８ｅａ及び第２駆動厚肉部１１８ｅｂの幅や角度を変化させることで、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの剛性を調整できる。

共振周波数が高くなりすぎる場合には、図２０に示すように支持枠１２０との間に間隔Ｅを設けることで共振周波数を下げてもよい。

［その他の好適な実施形態］
上述した実施形態に係る可動装置１３は、各種のシステム及び装置に適用可能である。以下では、可動装置１３の各種システム及び装置への適用例を説明する。

［光走査システム］
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図２１～図２４に基づいて詳細に説明する。図２１には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図２１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を可動装置１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。

光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２、反射面１４を有する可動装置１３により構成される。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。可動装置１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４が可動するＭＥＭＳデバイスである。

光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。

制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および可動装置１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および可動装置１３に駆動信号を出力する。光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに回転振動させる。

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、可動装置１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復回転振動させ、その結果、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光をある１軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。

次に、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について図２２を用いて説明する。図２２は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。図２２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２および可動装置１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。

ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および可動装置ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

可動装置ドライバ２６は、入力された制御信号に従って可動装置１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

次に、光走査システム１０の制御装置１１の機能構成について図２３を用いて説明する。図２３は、光走査システムの制御装置１１の一例の機能ブロック図である。

図２３に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。

制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または可動装置１３に駆動信号を出力する。

駆動信号は、光源装置１２または可動装置１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置１３においては、可動装置１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。

次に、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について図２４を用いて説明する。図２４は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。

ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および可動装置１３に出力する。ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の回転振動を行う。光源装置１２および可動装置１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および可動装置１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。

また、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１に光源装置１２および可動装置１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した可動装置１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。

このように、実施形態の可動装置１３を光走査システムに適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能な光走査システムを提供できる。

［画像投影装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図２５および図２６を用いて詳細に説明する。

図２５は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図２６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。自動車４００は移動体の一例である。

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。

図２５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図２６に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２、５０３、５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する可動装置１３にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４、ダイクロイックミラー５０５、５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６により合成される。ダイクロイックミラー５０５、５０６は、それぞれ合成部の一例である。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する可動装置１３によって二次元走査される。可動装置１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

可動装置１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した可動装置１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボット等の非移動体に搭載されてもよい。

このように、実施形態の可動装置１３を画像投影装置に適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能な画像投影装置を提供できる。

［光書込装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した光書込装置について図２７および図２８を用いて詳細に説明する。

図２７は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図２８は、光書込装置の一例の概略図である。

図２７に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

図２８に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子等の光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズ等の結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する可動装置１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。そして、可動装置１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置１２および反射面１４を有する可動装置１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。

このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

上記光書込装置に適用される反射面１４を有した可動装置１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。

このように、実施形態の可動装置１３を光書込装置に適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能な光書込装置を提供できる。

［距離測定装置］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した距離測定装置について、図２９乃至図３１を用いて詳細に説明する。

図２９及び図３０は、距離測定装置の一例であるレーザレーダ装置を、自動車の前照灯を搭載する灯部ユニットに搭載した自動車の概略図である。また、図３１はレーザレーダ装置の一例の概略図である。

距離測定装置は、対象方向の物体までの距離を測定する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。

図２９及び図３０に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２までの距離を測定する。自動車７０１は移動体の一例である。

図３１に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメータレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する可動装置１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および可動装置１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理装置７０８に出力する。信号処理装置７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

反射面１４を有する可動装置１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなレーサレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を測定することができる。

上記距離測定装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、距離測定装置は、反射面１４を有した可動装置１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２までの距離を測定する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材等にも同様に適用することができる。

このように、実施形態の可動装置１３を距離測定装置に適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能な距離測定装置を提供できる。

［レーザヘッドランプ］
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ５０について、図３２を用いて説明する。図３２は、レーザヘッドランプ５０の構成の一例を説明する概略図である。

レーザヘッドランプ５０は、制御装置１１と、光源装置１２ｂと、反射面１４を有する可動装置１３と、ミラー５１と、透明板５２とを有する。

光源装置１２ｂは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置１２ｂから発せられた光は、可動装置１３に入射し、反射面１４にて反射される。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面をＸＹ方向に可動し、光源装置１２ｂからの青色のレーザ光をＸＹ方向に二次元走査する。

可動装置１３による走査光は、ミラー５１で反射され、透明板５２に入射する。透明板５２は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー５１からの青色のレーザ光は、透明板５２における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板５２からの白色光で照明される。

可動装置１３による走査光は、透明板５２の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。

可動装置１３を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置１２ｂ及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置１２ｂを近紫外線とし、透明板５２を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板５２を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。

このように、実施形態の可動装置１３をレーザヘッドランプに適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能なレーザヘッドランプを提供できる。

［ヘッドマウントディスプレイ］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ６０について、図３３～３４を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ６０は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではＨＭＤと省略して示す。

図３３は、ＨＭＤ６０の外観を例示する斜視図である。図３３において、ＨＭＤ６０は、左右に１組ずつ略対称に設けられたフロント６０ａ、及びテンプル６０ｂにより構成されている。フロント６０ａは、例えば、導光板６１により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル６０ｂに内蔵することができる。

図３４は、ＨＭＤ６０の構成を部分的に例示する図である。なお、図３４では、左眼用の構成を例示しているが、ＨＭＤ６０は右眼用としても同様の構成を有している。

ＨＭＤ６０は、制御装置１１と、光源ユニット５３０と、光量調整部５０７と、反射面１４を有する可動装置１３と、導光板６１と、ハーフミラー６２とを有している。

光源ユニット５３０は、上述したように、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂと、コリメータレンズ５０２、５０３、及び５０４と、ダイクロイックミラー５０５、及び５０６とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット５３０において、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー５０５及び５０６で合成される。光源ユニット５３０からは、合成された平行光が発せられる。

光源ユニット５３０からの光は、光量調整部５０７により光量調整された後、可動装置１３に入射する。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面１４をＸＹ方向に可動し、光源ユニット５３０からの光を二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。

可動装置１３による走査光は、導光板６１に入射する。導光板６１は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー６２に導光する。導光板６１は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。

ハーフミラー６２は、導光板６１からの光をＨＭＤ６０の背面側に反射し、ＨＭＤ６０の装着者６３の眼の方向に出射する。ハーフミラー６２は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー６２での反射により、装着者６３の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー６２での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者６３の網膜に結像する。またハーフミラー６２での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者６３は、ＸＹ方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。

６２はハーフミラーであるため、装着者６３には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー６２に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。

このように、実施形態の可動装置１３をヘッドマウントディスプレイに適用することにより、可動部を大きくするにあたって生じる共振周波数の低下を抑制でき、高精度に光走査可能なヘッドマウントディスプレイを提供できる。

［パッケージング］
次に、本実施形態の可動装置のパッケージングについて図３５を用いて説明する。

図３５は、パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。

図３５に示すように、可動装置１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、可動装置１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、上述した実施形態では、可動部に反射面を設ける構成を例示したが、これに限定されるものではなく、可動部が回折格子、フォトダイオード、ヒータ（例えば、ＳｉＮを用いたヒータ）、光源（例えば、面発光型レーザ）等の他の光学素子を備えたり、反射面と他の光学素子の両方を備えたりすることもできる。

１０ 光走査システム
１１ 制御装置
１２、１２ｂ 光源装置
１３ 可動装置
１４ 反射面
１５ 被走査面
２５ 光源装置ドライバ
２６ 可動装置ドライバ
３０ 制御部
３１ 駆動信号出力部
５０ レーザヘッドランプ
５１ ミラー
５２ 透明板
６０ ヘッドマウントディスプレイ
６０ａ フロント
６０ｂ テンプル
６１ 導光板
６２ ハーフミラー
６３ 装着者
１０１ ミラー部（可動部の一例）
１０２ ミラー部基体
１１０ａ、１１０ｂ 第１駆動部
１１１ａ、１１１ｂ トーションバー（支持部の一例）
１１２ａ、１１２ｂ 第１圧電駆動部（駆動梁の一例）
１１３ａ、１１３ｂ 接続部
１１４ａ、１１４ｂ 支持厚肉部
１１５ａ、１１５ｂ 接続厚肉部
１１６ａ、１１６ｂ 駆動厚肉部
１１７ａ、１１７ｂ 第１駆動厚肉部
１１８ａ、１１８ｂ 第２駆動厚肉部
１２０ 第１支持枠（支持枠の一例）
１２１ 固定部
１３０ａ、１３０ｂ 第２駆動部
１４０ 第２支持枠
１５０ 電極接続部
１６０ａ、１６０ｂ 検出用圧電素子
Ｗａ１、Ｗａ２ 幅

特許５２９２８８０号公報

Claims (14)

1. 可動部と、
   前記可動部と一端が接続されており、前記可動部を弾性支持する支持部と、
   前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させることで前記可動部を所定の揺動軸周りに揺動させる駆動梁と、
   前記支持部と前記駆動梁とを接続する接続部と、
   固定部を介して前記駆動梁を支持する支持枠と、を有し、
   前記支持部には支持薄肉部と、前記支持薄肉部よりも厚く前記支持枠と同じ厚みの支持厚肉部と、が設けられており、
   前記接続部には接続薄肉部と、前記接続薄肉部よりも厚く前記支持厚肉部と同じ厚みの接続厚肉部と、が設けられており、
   前記支持厚肉部と前記接続厚肉部は繋がっていることを特徴とする光偏向器。
2. 前記駆動梁には、駆動薄肉部と、前記駆動薄肉部よりも厚い駆動厚肉部と、が設けられており、
   前記駆動厚肉部と前記接続厚肉部は同じ厚みで繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
3. 前記可動部には、可動薄肉部と、前記可動薄肉部よりも厚い可動厚肉部と、が設けられており、
   前記可動厚肉部と前記支持厚肉部は同じ厚みで繋がっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
4. 前記可動厚肉部と前記支持厚肉部の接続部分は、平面視において、鈍角を含む、請求項３に記載の光偏向器。
5. 前記接続厚肉部は、前記固定部の方向に延伸していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光偏向器。
6. 前記接続部における前記支持部に近い部分の前記揺動軸に沿った幅は、前記接続部における前記支持部から遠い部分の前記揺動軸に沿った幅と比較して広くなっていることを特徴とする請求項５に記載の光偏向器。
7. 可動部と、
   前記可動部と一端が接続されており、前記可動部を支持する支持部と、
   前記支持部の他端と接続されており、前記支持部を変形させることで前記可動部を所定の揺動軸周りに揺動させる駆動梁と、
   前記支持部と前記駆動梁とを接続する接続部と、
   固定部を介して前記駆動梁を支持する支持枠と、を有し、
   前記接続部には接続厚肉部が設けられており、
   前記駆動梁には、駆動薄肉部と、それぞれ前記駆動薄肉部よりも厚く前記支持枠と同じ厚みの第１駆動厚肉部と、第２駆動厚肉部と、が設けられており、
   前記第１駆動厚肉部及び前記第２駆動厚肉部は、前記揺動軸と直交する方向に延伸していることを特徴とする光偏向器。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の光偏向器と、
   光を発する光源と、を備え、
   前記光源から発せられた光を偏向して投影することを特徴とする画像投影装置。
9. 前記光源は複数設けられており、
   複数の前記光源は、異なる波長の光を発するものであって、
   複数の前記光源から発した複数の前記光を合成する合成部を更に備え、
   前記合成部において合成された光を偏向して投影することを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
10. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の光偏向器を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
11. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の光偏向器を備えることを特徴とするレーザヘッドランプ。
12. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の光偏向器を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
13. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の光偏向器と、
    光を発する光源と、を備え、
    前記光源から発せられた光を偏向し、前記光が物体に照射され、前記物体において反射された反射光を検出することにより物体までの距離を測定することを特徴とする距離測定装置。
14. 請求項１０に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項１１に記載のレーザヘッドランプ、又は請求項１３に記載の距離測定装置の少なくとも１つを有することを特徴とする移動体。

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