(57)【要約】      （修正有）【課題】可動装置による光の走査角度を大きくすること。【解決手段】開示の技術の一態様に係る可動装置１３は、反射面１４を備える可動部１２０と、前記可動部１２０を挟んで、前記可動部１２０を所定の回動軸Ｅで回動可能に支持する１対の駆動梁１３０ａ、１３０ｂと、前記１対の駆動梁１３０ａ、１３０ｂを支持する支持部１４０と、を有し、前記支持部１４０には、前記可動部１２０が回動していない状態での前記反射面１４に沿った平面内で、前記回動軸Ｅに交差する方向における前記可動部１２０の両側に、前記反射面１４で反射された光を通過させる光通過部１６及び１７が設けられている。【選択図】図１５
2020101587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を備える可動部と、
前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する１対の駆動梁と、
前記１対の駆動梁を支持する支持部と、を有し、
前記支持部には、前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側に、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられている
可動装置。
【請求項２】
反射面を備える可動部と、
前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する１対の駆動梁と、
前記１対の駆動梁を支持する支持部と、を有し、
前記支持部には、前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側に、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられ、
前記光通過部の前記回動軸に沿った方向の幅は、前記可動部の前記回動軸に沿った方向の幅より広く、
前記回動軸の方向に沿った前記可動部の第１の可動部外周面と、前記回動軸の方向に沿った前記支持部の第１の支持部外周面は、段差がなく平行な状態に形成され、
前記回動軸の方向に沿った前記可動部の、前記第１の可動部外周面とは異なる第２の可動部外周面と、前記回動軸の方向に沿った前記支持部の、前記第１の支持部外周面とは異なる第２の支持部外周面は、段差がなく平行な状態に形成されている
可動装置。
【請求項３】
前記光通過部は、前記回動軸に沿った方向の幅が、前記回動軸から離れるにつれて広くなる形状に形成されている
請求項１に記載の可動装置。
【請求項４】
前記光通過部は、前記回動軸に沿った方向の幅が、前記回動軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成されている
請求項１、又は３に記載の可動装置。
【請求項５】
電極接続部を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部が、前記可動部上の前記反射面以外の領域、及び前記１対の駆動梁の各駆動梁上に設けられている
請求項１乃至４の何れか１項に記載の可動装置。
【請求項６】
前記配線は、保護膜に覆われている
請求項５に記載の可動装置。
【請求項７】
前記１対の駆動梁の各駆動梁は、前記回動軸と交差する方向を長手とする複数の梁部が折り返し部で接続された蛇行梁を含み、
前記可動部に隣接する前記梁部は、前記回動軸と交差する方向の一端側で前記可動部に接続され、前記回動軸と交差する方向の他端側に、直線部及び曲面部の少なくとも１つを含む切欠き形状が形成されている
請求項１乃至６の何れか１項に記載の可動装置。
【請求項８】
前記１対の駆動梁の各駆動梁は、前記回動軸と交差する方向を長手とする複数の梁部が折り返し部で接続された蛇行梁を含み、
前記可動部に隣接する前記梁部と前記可動部との間隔は、隣接する前記梁部間の間隔より大きい
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の可動装置を有する距離測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の可動装置を有する画像投影装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の距離測定装置、及び請求項１０に記載の画像投影装置の少なくとも１つを有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動装置、距離測定装置、画像投影装置、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスとして、反射面を設けた可動部と弾性梁とをウエハ上に一体に形成し、弾性梁に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した駆動梁で、可動部を駆動（回動）させる可動装置が知られている。
【０００４】
また、反射面で反射される光を可動部の回動により走査させる可動装置であって、可動部を囲んで可動部を回動可能に支持する支持枠を備え、支持枠を分離させたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、可動部を囲む支持枠を備える可動装置の場合、可動部と支持枠が近接しているため、可動部の回動角度が大きくなると、反射面で走査される光の一部が支持枠で遮られ、光の走査角度が制限される場合があった。特許文献１に記載の装置では、回動軸と交差する方向では支持枠が分離されておらず、また分離した箇所と走査角度との関係が開示されていないため、走査角度が制限される課題を解決することはできない。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、可動装置による光の走査角度を大きくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術の一態様に係る可動装置は、反射面を備える可動部と、前記可動部を挟んで、前記可動部を所定の回動軸で回動可能に支持する１対の駆動梁と、前記１対の駆動梁を支持する支持部と、を有し、前記支持部には、前記可動部が回動していない状態での前記反射面に沿った平面内で、前記回動軸に交差する方向における前記可動部の両側に、前記反射面で反射された光を通過させる光通過部が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、可動装置による光の走査角度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光走査システムの一例の概略図である。
【図２】光走査システムの一例のハードウェア構成図である。
【図３】制御装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。
【図７】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。
【図８】光書込装置の一例の概略図である。
【図９】ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図１０】ライダ装置の一例の概略図である。
【図１１】レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図である。
【図１２】ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す概略斜視図である。
【図１３】ヘッドマウントディスプレイの構成の一部の一例を示す図である。
【図１４】パッケージングされた可動装置の一例を示す概略図である。
【図１５】可動装置の一例を＋Ｚ方向から見たときの平面図である。
【図１６】図１５に記載の可動装置の断面図であり、（ａ）は図１５のＬ−Ｌ'断面図であり、（ｂ）は図１５のＮ−Ｎ'断面図であり、（ｃ）は図１５のＭ−Ｍ'断面図である。
【図１７】可動装置の駆動梁の変形を模式的に表した模式図である。
【図１８】（ａ）は、可動装置の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。（ｂ）は、可動装置の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例である。（ｃ）は、（ａ）の駆動電圧の波形と（ｂ）の駆動電圧の波形を重ね合わせた図である。
【図１９】比較例の可動装置の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は可動部の振れ角が小さい場合を説明する（ａ）のＰ−Ｐ'断面図であり、（ｃ）は可動部の振れ角が大きい場合を説明する（ａ）のＰ−Ｐ'断面図である。
【図２０】第１の実施形態の変形例１の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。
【図２１】第１の実施形態の変形例２の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。
【図２２】可動部が駆動梁の屈曲変形に応じて回動する様子を説明する図である。
【図２３】第１の実施形態の変形例３の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。
【図２４】第２の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。
【図２５】第３の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。
【図２６】図２５のＱ−Ｑ'断面図である。
【図２７】第４の実施形態の可動装置の構成の一例を説明する斜視図である。
【図２８】第４の実施形態の台座部の構成の一例を説明する斜視図である。
【図２９】可動部が回動した場合の様子の一例を説明する図である。
【図３０】第４の実施形態の可動装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３１】第4の実施形態の可動装置の製造方法の一例を説明する斜視図であり、（ａ）は接着剤塗布工程を説明する図、（ｂ）は位置決め部材設置工程を説明する図、（ｃ）は支持部の台座部への固定工程を説明する図、（ｄ）は製造工程終了後の可動装置を説明する図である。
【図３２】第４の実施形態の可動装置の変形例の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、同一の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。
【００１１】
［光走査システム］
まず、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１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図１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。
【００１３】
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。
【００１４】
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を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）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。
【００１５】
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。
【００１６】
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可動させる。
【００１７】
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軸方向に往復可動させ、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、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。
【００１８】
次に、光走査システム１０一例のハードウェア構成について図２を用いて説明する。図２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２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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
光源装置トライバは、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、光走査により距離測定を行う場合は、光走査情報は距離測定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。
【００２８】
制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２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。
【００２９】
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３を用いて説明する。図３は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。
【００３０】
図３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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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４を用いて説明する。図４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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
ステップ１４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の可動を行う。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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、上記光走査システム１０では、一つの制御装置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。
【００４１】
［画像投影装置］
次に、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５および図６を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図５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６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。
【００４３】
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。
【００４４】
図５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、「車両」の一例である自動車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。
【００４５】
図６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トレンズ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、コリメートレンズ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、コリメートレンズ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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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などの非移動体に搭載されてもよい。
【００５１】
［光書込装置］
次に、実施形態の可動装置１３を適用した光書込装置について図７および図８を用いて詳細に説明する。
【００５２】
図７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８は、光書込装置の一例の概略図である。
【００５３】
図７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。
【００５４】
図８に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメートレンズなどの結像光学系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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
［距離測定装置］
次に、上記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９および図１０を用いて詳細に説明する。
【００５８】
図９は、距離測定装置の一例であるライダ（ＬｉＤＡＲ；Laser Imaging Detection and Ranging）装置を搭載した自動車の概略図である。また、図１０はライダ装置の一例の概略図である。
【００５９】
距離測定装置は、対象方向の距離を測定する装置であり、例えばライダ装置である。
【００６０】
図９に示すように、ライダ装置７００は、例えば「車両」の一例である自動車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の距離を測定する。
【００６１】
図１０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トレンズ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回路７０８に出力する。信号処理回路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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。このようなライダ装置は、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。ライダ装置７００の搭載位置は、自動車７０１の上部前方に限定されず、側面や後方に搭載されてもよい。
【００６４】
上記距離測定装置では、一例としてのライダ装置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。
【００６５】
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などにも同様に適用することができる。
【００６６】
［レーザヘッドランプ］
次に、上記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１１ を用いて説明する。図１１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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
［ヘッドマウントディスプレイ］
次に、上記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１２〜１３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。
【００７３】
図１２は、ＨＭＤ６０の外観を例示する斜視図である。図１２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。
【００７４】
図１３は、ＨＭＤ６０の構成を部分的に例示する図である。なお、図１３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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、コリメートレンズ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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
［パッケージング］
次に、実施形態の可動装置のパッケージングについて図１４を用いて説明する。
【００８２】
図１４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。
【００８３】
図１４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８０１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。
【００８４】
［第１の実施形態］
以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投射装置、光書込装置、距離測定装置に使用される第１の実施形態の可動装置について説明する。
【００８５】
＜第１の実施形態の可動装置の構成＞
第１の実施形態の可動装置の構成を、図１５及び図１６を参照して説明する。
【００８６】
図１５は、１軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの可動装置の平面図である。また図１６は可動装置の断面図であり、（ａ）は図１５のＬ−Ｌ'断面図、（ｂ）は図１５のＭ−Ｍ'断面図、（ｃ）は図１５のＮ−Ｎ'断面図である。
【００８７】
図１５に示すように、可動装置１３は、入射した光を反射する矩形形状の反射面１４と、反射面１４が形成された可動部１２０と、可動部１２０に接続され、反射面１４及び可動部１２０をＸ軸に平行なＥ軸周りに駆動させる駆動梁１３０ａ、１３０ｂと、駆動梁を支持する支持部１４０と、駆動梁および制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０とを有する。
【００８８】
また、可動部１２０面上の反射面１４以外の領域、及び駆動梁１３０ａ、１３０ｂ面上には、電極接続部１５０を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部１２３が設けられている。
【００８９】
ここで、Ｅ軸は「回動軸」の一例であり、駆動梁１３０ａ、１３０ｂは「１対の駆動梁」の一例である。また、図１５では、反射面１４を矩形形状の反射面とした例を示したが、これに限定されるものではなく、反射面の形状は、円形、楕円等の他の形状であってもよい。
【００９０】
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や圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、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。また、圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ、１３２ａ〜１３２ｄは、それぞれ「梁部」の一例である。
【００９１】
ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層が設けられ、その酸化シリコン層の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層、第２のシリコン層をシリコン活性層とする。
【００９２】
シリコン活性層は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層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。
【００９３】
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。
【００９４】
図１６（ａ）に示すように、可動部１２０は、シリコン活性層１２１と、シリコン活性層１２１の＋Ｚ側の面に形成された層間絶縁膜１２２と、層間絶縁膜１２２の＋Ｚ側の面に形成された配線部１２３及び保護膜１２４と、保護膜１２４の＋Ｚ側の面に形成された反射面１４とを有している。また、可動部１２０は、シリコン活性層１２１の−Ｚ側の面には、ＢＯＸ（Buried Oxide）層１２５と、ＢＯＸ層１２５の−Ｚ側の面に形成されたシリコン支持層１２６とを有している。
【００９５】
層間絶縁膜１２２は酸化シリコン等から構成され、配線部１２３はアルミニウム（Ａｌ）等から構成され、保護膜１２４は酸化シリコンや感光性ポリイミド等から構成され、反射面１４は、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成されている。なお、保護膜１２４は透明である。
【００９６】
ＢＯＸ層１２５は酸化シリコン等から構成されている。ＢＯＸ層１２５とシリコン支持層１２６は、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制する補強用のリブとして作用することができる。
【００９７】
また、図１６（ｂ）に示すように、支持部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等から構成され、可動部１２０および駆動梁１３０ａ、１３０ｂを囲む枠状の支持体である。
【００９８】
但し、図１５に示すように、支持部１４０には、図中Ｙ方向（可動部１２０が回動していない状態での反射面１４に沿った平面内で、Ｅ軸に交差する方向）における可動部１２０の両側に、支持部１４０の一部を開放し（取り除き）、可動部１２０が回動した場合に反射面１４による反射光を通過させる光通過部１６及び１７が設けられている。
【００９９】
光通過部１６及び１７が設けられることで、支持部１４０の駆動梁１３０ａに接続される部分と、支持部１４０の駆動梁１３０ｂに接続される部分とは、光通過部１６及び１７を挟んで分離した構成となっている。
【０１００】
また、光通過部１６及び１７は、Ｅ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されている。
【０１０１】
なお、本実施形態では、支持部１４０が光通過部１６及び１７を含む枠状の支持体の例を示すが、これに限定されるものではない。光通過部１６及び１７が設けられていれば、支持部１４０は、可動部１２０及び駆動梁１３０ａ、１３０ｂを２つの梁で挟む梁状の支持体等であってもよい。
【０１０２】
また、上述した例では、光通過部１６及び１７は、Ｅ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されたものを示したが、これに限定されるものではない。可動部１２０が回動した場合に反射面１４による反射光を通過させることができれば、光通過部１６及び１７の形状は、任意の形状であってもよい。
【０１０３】
さらに、上述した例では、支持部１４０の一部を開放する（取り除く）ことで、光通過部１６及び１７を形成したものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射面１４による反射光に対して透過性を有する部材（透明部材）で、支持部１４０の可動部１２０の両側を構成し、反射面１４による反射光にこの透明部材を透過させるようにしてもよい。換言すると、光通過部１６及び１７には、単に光を通過させるものだけでなく、透明部材を介して反射面１４による反射光を通過させる光透過部も含まれる。
【０１０４】
次に、駆動梁１３０ａ、１３０ｂは、折り返すように連結された複数の圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ、１３２ａ〜１３２ｄから構成されており、駆動梁１３０ａ、１３０ｂの一端は可動部１２０の外周部に接続され、他端は支持部１４０の内周部に接続されている。このとき、駆動梁１３０ａと可動部１２０の接続箇所、及び駆動梁１３０ｂと可動部１２０の接続箇所、さらに駆動梁１３０ａと支持部１４０ａの接続箇所、及び駆動梁１３０ｂと支持部１４０ｂ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。
【０１０５】
図１６（ｃ）に示すように、駆動梁１３０ａ、１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１２１の＋Ｚ側の面上に層間絶縁膜１２２、下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３、層間絶縁膜２０４、配線部１２３、保護膜１２４の順に形成されて構成される。
【０１０６】
上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。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）からなる。
【０１０７】
電極接続部１５０は、正の電圧が印加される正電極接続部１５０ａと、ＧＮＤに接続されるＧＮＤ接続部１５０ｂと、負の電圧が印加される負電極接続部１５０ｃとを有し、それぞれが支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成されている。
【０１０８】
電極接続部１５０は、配線部１２３を介して圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ及び１３２ａ〜１３２ｄの備える各上部電極２０３および各下部電極２０１に電気的に接続され、また、アルミニウム等の電極配線を介して制御装置１１に電気的に接続されている。なお、上部電極または下部電極は、それぞれが電極接続部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。
【０１０９】
配線部１２３は、正の電圧信号を伝達する正電圧配線部１２３ａと、ＧＮＤに接続されるＧＮＤ配線部１２３ｂと、負の電圧信号を伝達する負電圧配線部１２３ｃとを有している。正電圧配線部１２３ａは正電極接続部１５０ａに接続され、ＧＮＤ配線部１２３ｂはＧＮＤ接続部１５０ｂに接続され、負電圧配線部１２３ｃは負電極接続部１５０ｃにそれぞれ接続されている。
【０１１０】
より詳しくは、ＧＮＤ配線部１２３ｂは、圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ及び１３２ａ〜１３２ｄの各上部電極２０３に接続されている。また、正電圧配線部１２３ａは、圧電駆動部１３２ｄ、１３２ｂ、１３１ａ、及び１３１ｃの下部電極２０１に接続され、これらに正の電圧信号を伝達して正の駆動電圧を印加させることができる。この場合、正電圧配線部１２３ａは、圧電駆動部１３２ｃ、１３２ａ、１３１ｂ、及び１３１ｄでは、下部電極２０１には接続せずに通過する。
【０１１１】
一方、負電圧配線部１２３ｃは、圧電駆動部１３２ｃ、１３２ａ、１３１ｂ、及び１３１ｄの下部電極２０１に接続され、これらに負の電圧信号を伝達して負の駆動電圧を印加させることができる。この場合、負電圧配線部１２３ｃは、圧電駆動部１３２ｄ、１３２ｂ、１３１ａ、及び１３１ｃでは、下部電極２０１には接続せずに通過する。
【０１１２】
このようにして、配線部１２３は、電極接続部１５０を介して印加される電圧信号を圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄ及び１３２ａ〜１３２ｄに伝達し、駆動電圧を印加することができる。なお、配線部１２３は、電圧信号に代えて、電流信号を伝達してもよい。
【０１１３】
駆動電圧の印加による圧電駆動部の動作は、図１７を用いて別途説明する。
【０１１４】
ここで、配線部１２３が設けられた層間絶縁膜２０４は、上部電極２０３または下部電極２０１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膜を除去または絶縁膜を形成しない構成にしてもよい。これにより、駆動梁１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。また、層間絶縁膜２０４等を構成する酸化シリコン膜は、反射防止材としていの機能も備える。
【０１１５】
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１２１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ても良い。
【０１１６】
また、可動部１２０をＥ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。
【０１１７】
＜第１の実施形態の可動装置の制御方法＞
次に、可動装置の駆動梁を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
【０１１８】
駆動梁１３０ａ、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。駆動梁１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用して可動部１２０を可動させる。
【０１１９】
このとき、可動部１２０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。このとき、＋Ｚ方向を正の振れ角、−Ｚ方向を負の振れ角とする。
【０１２０】
駆動梁を駆動させる制御装置の制御について、図１７を用いて説明する。
【０１２１】
図１７は、可動装置１３の駆動梁１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。点線で表されているのは可動部１２０等である。なお、紙面向かって右方向が＋Ｘ方向、紙面向かって上方向が＋Ｙ方向、紙面手前が＋Ｚ方向である。
【０１２２】
図１７（ａ）に示すように、駆動梁１３０ｂに駆動電圧が印加されていない状態では、駆動梁による振れ角はゼロである。
【０１２３】
駆動梁１３０ａが有する複数の圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄのうち、最も可動部１２０に距離が近い圧電駆動部（１３１ａ）から数えて偶数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部１３１ｂ、１３１ｄを圧電駆動部群Ａとする。また、さらに駆動梁１３０ｂが有する複数の圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｄのうち、最も可動部１２０に距離が近い圧電駆動部（１３２ａ）から数えて奇数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部１３２ａ、１３２ｃを同様に圧電駆動部群Ａとする。圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行（同時）に印加されると、図１７（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、可動部１２０が−Ｚ方向にＥ軸周りに可動する。
【０１２４】
また、駆動梁１３０ａが有する複数の圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｄのうち、最も可動部１２０に距離が近い圧電駆動部（１３１ａ）から数えて奇数番目の圧電駆動部、すなわち圧電駆動部１３１ａ、１３１ｃを圧電駆動部群Ｂとする。また、さらに駆動梁１３０ｂが有する複数の圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｄのうち、最も可動部１２０に距離が近い圧電駆動部（１３２ａ）から数えて偶数番目の圧電駆動部、すなわち、１３２ｂ、１３２ｄを同様に圧電駆動部群Ｂとする。圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図１７（ｄ）に示すように、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、可動部１２０が＋Ｚ方向にＥ軸周りに可動する。
【０１２５】
図１７（ｂ）、（ｄ）に示すように、駆動梁１３０ａまたは１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２または圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を同時に屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、可動部１２０のＥ軸周りの振れ角度を大きくすることができる。
【０１２６】
例えば、図１５に示すように、駆動梁１３０ａ、１３０ｂが、可動部１２０の中心点に対して可動部１２０に点対称で接続されている。そのため、圧電駆動部群Ａに駆動電圧を印加すると、駆動梁１３０ａでは可動部１２０と駆動梁１３０ａの接続部に＋Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、駆動梁１３０ｂでは可動部１２０と駆動梁１３０ｂの接続部に−Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されて可動部１２０のＥ軸周りの振れ角度を大きくすることができる。
【０１２７】
また、図１７（ｃ）に示すように、電圧印加による圧電駆動部群Ａによる可動部１２０の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによる可動部１２０の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。
【０１２８】
図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）を連続的に繰り返すように圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、可動部１２０をＥ軸周りに駆動させることができる。
【０１２９】
駆動梁に印加される駆動電圧は、制御装置によって制御される。
【０１３０】
圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ａ）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ｂ）について、図１８を用いて説明する。
【０１３１】
図１８（ａ）は、可動装置１３の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図１８（ｂ）は、可動装置の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧の波形Ｂの一例である。図１８（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。
【０１３２】
図１８（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。
【０１３３】
図１８（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。また、図１８（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。
【０１３４】
なお、上記の駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、正弦波の重ね合わせによって生成される。また、実施形態では、駆動電圧Ａ、Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、可動装置のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。
【０１３５】
＜第１の実施形態の可動装置の効果＞
次に、本実施形態の可動装置の効果について説明するが、先ず、比較例の可動装置について説明する。
【０１３６】
図１９は、比較例の可動装置の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は可動部の振れ角が小さい場合を説明する（ａ）のＰ−Ｐ'断面図であり、（ｃ）は可動部の振れ角が大きい場合を説明する（ａ）のＰ−Ｐ'断面図である。
【０１３７】
図１９（ａ）に示すように、比較例の可動装置３００は、反射面３１４を備える可動部３２０と、可動部３２０をＥ軸周りに回動可能に支持する支持部３４０と、電極接続部３５０とを有している。
【０１３８】
図１９（ｂ）は、可動部３２０の反射面３１４に−Ｚ方向に入射光３０１が入射し、回動した可動部３２０の反射面３１４で反射されている様子を示している。この場合、可動部３２０の振れ角（回動角）は小さいため、可動部３２０の＋Ｙ側に存在する支持部３４０で、反射面３１４の反射光が遮られることはない。
【０１３９】
図１９（ｃ）も同様に、可動部３２０の反射面３１４に−Ｚ方向に入射光３０１が入射し、回動した可動部３２０の反射面３１４で反射されている様子を示している。この場合は、可動部３２０の振れ角が大きいため、可動部３２０の＋Ｙ側に存在する支持部３４０で、反射面３１４の反射光が遮られている。
【０１４０】
このように、比較例の可動装置３００では、可動部３２０の振れ角が大きくなると、可動部３２０の±Ｙ側に存在する支持部３４０で、反射面３１４の反射光が遮られるため、可動部３２０による光の走査角度が制限させ、大きな走査角度を得ることはできない。
【０１４１】
これに対し、本実施形態では、上述したように、支持部１４０には、可動部１２０が回動していない状態での反射面１４に沿った平面内で、Ｅ軸に交差する方向（図１９の±Ｙ方向）における可動部１２０の両側に光通過部１６及び１７が設けられている。可動部１２０の±Ｙ側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部１２０の振れ角が大きくなっても、反射面１４の反射光が遮られることはない。これにより、可動部１２０の光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。
【０１４２】
また、図９〜１０で説明したＬｉＤＡＲ装置等の距離測定装置で可動装置１３を用いる場合、水平方向には可動装置１３でレーザ光を走査し、鉛直方向にはレーザ光を広げる（発散させる）ことで、車両の進行方向と交差する２次元平面内における車両前方の被対象物を検出する場合がある。この場合、可動部１２０の振れ角が大きくなると、Ｅ軸に平行なＸ方向に広がるレーザ光が支持部１４０に遮られ、広がり角度が制限される場合がある。
【０１４３】
これに対して、本実施形態では、図１５で説明したように、光通過部１６及び１７は、Ｅ軸に沿った方向の幅がＥ軸から離れるにつれて、テーパ状に広くなる形状に形成されている。光通過部１６及び１７は、±Ｘ方向に広がる光に沿って、テーパ状に幅が広くなる形状であるため、±Ｘ方向における光の広がり角度の制限を緩和させることができる。
【０１４４】
一方で、図１９（ａ）に示す可動装置３００のように、可動部３２０を挟んで±Ｘ方向の位置に設けられた駆動梁に駆動電圧を印加するために、支持部３４０のＥ軸に沿った方向を長手とする一方の辺部に電極接続部３５０が設けられる場合がある。この場合、電極接続部３５０が設けられた支持部３４０の辺部により、上述のように反射面３１４の反射光が遮られ、可動部３２０による光の走査角度が制限される場合がある。
【０１４５】
これに対し、本実施形態では、電極接続部１５０を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部１２３を、可動部１２０上の反射面１４以外の領域と、駆動梁１３０ａ、１３０ｂの各駆動梁上に備えている。これにより、支持部１４０のＥ軸と交差する方向を長手とする辺部に電極接続部１５０を設けた場合でも（図１５参照）、可動部１２０を挟んで±Ｘ方向の位置に設けられた駆動梁１３０ａ、１３０ｂの両方に駆動電圧を印加することができる。可動部１２０の±Ｙ側に支持部等の部材を配置する必要がないため、可動部１２０の光の走査角度が制限されることなく、大きな走査角度を得ることができる。
【０１４６】
また、配線部１２３を設けることで、可動部１２０の面上に凹凸ができる場合がある。そのため、反射面１４が設けられる領域に配線部１２３を形成すると、反射面１４に入射した光が配線部１２３による凹凸で拡散される等して、反射面１４での光の反射が阻害される場合がある。そこで、本実施形態では、図１６（ａ）に示したように、可動部１２０の面上で反射面１４が設けられていない外周近傍の領域（反射面以外の領域）に配線部１２３を形成している。これにより、反射面１４での光の反射が阻害されることを防いでいる。また、本実施形態では、配線部１２３が保護膜１２４で覆われていることで、導体のゴミや水分の付着によるショートや、部材との接触による断線等を防止することができる。
【０１４７】
＜変形例＞
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。なお、既に説明した実施の形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１４８】
ここで、以下に説明する変形例及び実施形態の可動装置でも第１の実施形態の可動装置１３と同様に、可動部１２０、及び駆動梁１３０ａ、１３０ｂ上の配線部１２３が設けられているが、図を見やすくするためにこれらの図示を以下では省略する。
【０１４９】
（変形例１）
変形例１では、光通過部は、Ｅ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成されている例を説明する。
【０１５０】
図２０は、変形例１の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図２０に示すように、可動装置１３ａは、図中Ｙ方向（可動部１２０が回動していない状態での反射面１４に沿った平面内で、Ｅ軸に交差する方向）における可動部１２０の両側に、それぞれ光通過部１６ａ及び１７ａが設けられた支持部１４０ａを有している。
【０１５１】
光通過部１６ａ及び１７ａは、Ｅ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成されている。換言すると、図２０に曲面部１４１で示したように、Ｅ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて、曲面のテーパ状に広くなる形状に形成されている。
【０１５２】
ここで、可動装置をＬｉＤＡＲ装置等の装置に配置する場合、可動装置は、支持部の面を被固定部位として、ＬｉＤＡＲ装置の基台に接着等により固定される。従って、支持部の面積が小さくなると被固定部位と基台との接触面積が小さくなるため、接着強度が低下して、固定の安定性に欠ける場合がある。
【０１５３】
第１の実施形態の可動装置１３のように、支持部１４０が光通過部１６及び１７を含む場合、光通過部１６及び１７の面積だけ、支持部１４０の接着面積が小さくなる。
【０１５４】
そこで、本変形例では、光通過部１６ａ及び１７ａのＥ軸に沿った方向の幅が、Ｅ軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状に形成することで、非線形（曲面）にした分だけ支持部１４０の接着面積を大きくする構成としている。
【０１５５】
これにより、可動部１２０の振れ角が大きくなった場合に、支持部１４０ａにより反射光が遮られることを、光通過部１６ａ及び１７ａにより回避するとともに、支持部１４０ａの基台への接着面積を確保し、可動装置１３ａの固定の安定性を向上させることができる。
【０１５６】
また、Ｅ軸から離れるにつれて非線形に広くなる形状とすることで、例えば、反射面１４でのレーザ光のビームスポット形状が曲面、或いは楕円形状のときでも、支持部１４０ａにより反射光が遮られることを回避しつつ、支持部１４０ａの基台への接着面積を確保し、可動装置１３ａの安定性を向上させることができる。
【０１５７】
（変形例２）
図２１は、変形例２の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図２１に示すように、可動装置１３ｂは、駆動梁１３３ａと、駆動梁１３３ｂとを有している。
【０１５８】
駆動梁１３３ａ及び１３３ｂは、それぞれＥ軸と交差する方向を長手とする複数の圧電駆動部が折り返し部で接続された蛇行梁（ミアンダ構造）を含み、可動部１２０に隣接する圧電駆動部１３４ａ及び１３４ｂは、Ｅ軸と交差する方向の一端側で可動部１２０に接続され、またＥ軸と交差する方向の他端側に直線部を含む切欠き形状２０ａ及び２０ｂが形成されている。
【０１５９】
ここで、図２２は、図１７でも説明したように、可動装置１３の可動部１２０が駆動梁１３０ｂの屈曲変形に応じて回動する様子を説明する図である。可動部１２０が回動する際に、可動部１２０に隣接する圧電駆動部１３２ａで可動部１２０に接続している部分は、可動部１２０とともに動くが、可動部１２０に接続していない部分は可動部１２０から離れて動く場合がある。この場合、圧電駆動部１３２ａで可動部１２０に接続する一端側とは反対側にある他端部２１が、可動部１２０に対して離れる距離が最も長くなる。そして、可動部１２０から離れることで、可動部１２０の反射面１４の反射光の光路内に他端部２１の一部が入り、反射光を遮る場合がある。
【０１６０】
本変形例では、この他端部２１の部分に切欠き形状２０ａ及び２０ｂを形成することで、他端部２１が反射面１４の反射光を遮ることを抑制している。これにより、可動部１２０の光の走査角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。なお、図２１では切欠き形状２０ａ及び２０ｂは直線部を含む例を示したが、曲面部を含む切欠き形状であってもよい。
【０１６１】
（変形例３）
図２３は、変形例３の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図２３に示すように、可動装置１３ｃは、駆動梁１３５ａと、駆動梁１３５ｂとを有している。
【０１６２】
変形例２で説明したように、可動部１２０に隣接する圧電駆動部の他端部２１の一部が可動部１２０の反射面１４の反射光の光路内に入り、反射光を遮る場合がある。
【０１６３】
そこで、本変形例では、駆動梁１３５ａ及び１３５ｂは、それぞれＥ軸と交差する方向を長手とする複数の圧電駆動部が折り返し部で接続された蛇行梁を含み、可動部１２０に隣接する圧電駆動部１３６ａと可動部１２０との間隔２１ａは、隣接する圧電駆動部間の間隔２２ａより大きく、また可動部１２０に隣接する圧電駆動部１３６ｂと可動部１２０との間隔２１ｂは、隣接する圧電駆動部間の間隔２２ｂより大きくしている。これにより、可動部１２０に隣接する圧電駆動部の他端部２１の一部が可動部１２０の反射面１４の反射光を遮ることを抑制している。そして、可動部１２０の光の走査角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。なお、隣接する圧電駆動部間の間隔２２ａ及び２２ｂは、「梁部間の間隔」の一例である。
【０１６４】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の可動装置を、図２４を参照して説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の構成部分についての説明は省略する場合がある。
【０１６５】
図２４は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。図２４に示すように、可動装置１３ｄは、支持部１４０ｄと、可動部１２０ｄとを有している。
【０１６６】
支持部１４０ｄは、可動部１２０が回動していない状態での反射面１４に沿った平面内で、Ｅ軸に交差する方向における可動部１２０ｄの両側に、光通過部１６ｄ及び１７ｄを含んでいる。光通過部１６ｄ及び１７ｄは、光通過部１６ｄ及び１７ｄのＥ軸に沿った方向の幅が、可動部１２０ｄのＥ軸に沿った方向の幅より広くなるように形成されている。
【０１６７】
また、可動部１２０ｄのＥ軸に沿った外周面１２０ｐａと、支持部１４０ｄのＥ軸に沿った外周面１４０ｐａは、段差がなく平行（フラット）な状態に形成されている。換言すると、外周面１２０ｐａと外周面１４０ｐａは、同一平面内に配置される状態で形成されている。
【０１６８】
同様に、可動部１２０ｄのＥ軸に沿った外周面１２０ｐｂと、支持部１４０ｄのＥ軸に沿った外周面１４０ｐｂは、段差がなく平行な状態に形成されている。換言すると、外周面１２０ｐａと外周面１４０ｐａは、同一平面内に配置される状態で形成されている。但し、この「段差がなく平行な状態」は、段差が完全にない状態を意味するのではなく、一般に加工誤差と認められる程度の段差は許容されるものである。
【０１６９】
なお、外周面１２０ｐａは、「第１の可動部外周面」の一例であり、外周面１４０ｐａは、「第１の支持部外周面」の一例である。また、外周面１２０ｐｂは、「第２の可動部外周面」の一例であり、外周面１４０ｐｂは、「第２の支持部外周面」の一例である。
【０１７０】
このように構成することで、可動部１２０ｄの±Ｙ側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部１２０ｄの振れ角が大きくなっても、反射面１４の反射光が遮られることはない。これにより、可動部１２０ｄの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。
【０１７１】
また、段差がなく平行な状態は、エッチング等の加工法において加工しやすい状態であるため、加工効率を上げ、可動装置１３ｄの生産性を向上させることができる。
【０１７２】
さらに、Ｅ軸と交差する方向（Ｙ方向）において、可動部１２０ｄと支持部１４０を同じサイズにできるため、可動装置１３ｄのサイズを小さくでき、或いは反射面１４のサイズを大きくすることができる。
【０１７３】
可動装置１３ｄのサイズを小さくすることで、可動装置１３ｄの配置の自由度を高めることができる。また、可動装置１３ｄを構成する材料を減らせるため、可動装置１３ｄのコストを低減することができ、さらに１枚のウエハ基板から製造可能な可動装置１３ｄの数を増やすことができるため、生産性を向上させることができる。
【０１７４】
一方、反射面１４のサイズを大きくすることで、可動装置１３ｄの振動等によって、入射光が反射面１４から外れること等を抑制することができる。
【０１７５】
なお、上述した以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１７６】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の可動装置の構成を、図２５及び図２６を参照して説明する。図２５は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する平面図である。また、図２６は、図２５のＱ−Ｑ'断面図である。
【０１７７】
可動装置１３ｅは、可動部１２０ｅと、可動部１２０ｅをＸ軸に平行なＥ軸周りに駆動させる駆動梁１１０ａ、１１０ｂと、を有している。また、可動部１２０ｅの面上であって反射面１４ｅ以外の領域と、駆動梁１１０ａ、１１０ｂの面上には、電極接続部１５０を介して印加される電流又は電圧信号を伝達する配線部１２７が設けられている。ここで、駆動梁１１０ａ、１１０ｂは「１対の駆動梁」の一例である。
【０１７８】
可動部１２０ｅは、基体と、基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４ｅとを有している。基体は、シリコン活性層１６３等から構成される。反射面１４ｅは、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、可動部１２０ｅは、基体の−Ｚ側の面に反射面１４ｅの補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４ｅの歪みを抑制することができる。なお、反射面１４ｅは円形形状である例を示したが、楕円や矩形等の他の形状であってもよい。
【０１７９】
駆動梁１１０ａ、１１０ｂは、可動部１２０ｅに一端が接続され、Ｅ軸方向にそれぞれ延びて可動部１２０ｅを回動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、＋Ｘ側の一端がトーションバー１１１ａに接続され、他端が支持部１４０の内周部に接続される圧電駆動部１１２ａ及び１１３ａと、−Ｘ側の一端がトーションバー１１１ｂに接続され、他端が支持部１４０の内周部に接続される圧電駆動部１１２ｂ及び１１３ｂとから構成される。
【０１８０】
トーションバー１１１ａ、１１１ｂはシリコン活性層１６３等から構成される。また、圧電駆動部１１２ａ、１１３ａ、１１２ｂ、及び１１３ｂ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の順に形成されて構成される。
【０１８１】
上部電極２０３および下部電極２０１は、金または白金等から構成される。圧電部２０２は、圧電材料であるＰＺＴ等から構成される。
【０１８２】
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ても良い。
【０１８３】
また、可動部１２０ｅをＥ軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は本実施形態の形状に限定されない。トーションバー１１１ａ、１１１ｂや圧電駆動部１１２ａ、１１３ａ、１１２ｂ、及び１１３ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【０１８４】
配線部１２７は、正の電圧信号を伝達する正電圧配線部１２７ａと、ＧＮＤに接続されるＧＮＤ配線部１２７ｂと、負の電圧信号を伝達する負電圧配線部１２７ｃとを有している。正電圧配線部１２７ａは正電極接続部１５０ａに接続され、ＧＮＤ配線部１２７ｂはＧＮＤ接続部１５０ｂに接続され、負電圧配線部１２７ｃは負電極接続部１５０ｃにそれぞれ接続されている。
【０１８５】
より詳しくは、ＧＮＤ配線部１２７ｂは、圧電駆動部１１２ａ、１１３ａ、１１２ｂ、及び１１３ｂの各上部電極２０３に接続されている。また、正電圧配線部１２７ａは、圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂの下部電極２０１に接続され、これらに正の電圧信号を伝達して正の駆動電圧を印加させることができる。
【０１８６】
一方、負電圧配線部１２７ｃは、圧電駆動部１１３ａ及び１１３ｂの下部電極２０１に接続され、これらに負の電圧信号を伝達して負の駆動電圧を印加させることができる。
【０１８７】
このようにして、配線部１２７は、電極接続部１５０を介して印加される電圧信号を圧電駆動部１１２ａ、１１３ａ、１１２ｂ、及び１１３ｂに伝達し、駆動電圧を印加することができる。なお、配線部１２７は、電圧信号に代えて、電流信号を伝達してもよい。
【０１８８】
駆動電圧の印加による圧電駆動部の動作等は、既に説明した駆動梁１３０ａ、１３０ｂと同様である。
【０１８９】
本実施形態では、支持部１４０には、可動部１２０ｅが回動していない状態での反射面１４ｅに沿った平面内で、Ｅ軸に交差する方向（図２５の±Ｙ方向）における可動部１２０ｅの両側に、それぞれ光通過部１６及び１７が設けられている。可動部１２０ｅの±Ｙ側に支持部等の部材が存在しなくなるため、可動部１２０ｅの振れ角が大きくなっても、反射面１４ｅの反射光が遮られることはない。これにより、可動部１２０ｅの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。
【０１９０】
また、光通過部１６及び１７、電極接続部１５０、及び配線部１２７による各効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１９１】
［第４の実施形態］
＜第４の実施形態の可動装置の構成＞
次に、第４の実施形態の可動装置を、図２７〜図３２を参照して説明する。先ず、図２７は、本実施形態の可動装置の構成の一例を説明する斜視図である。
【０１９２】
図２７に示すように、可動装置１３ｆは、台座部７０を有し、台座部７０の＋Ｚ側の面に第３の実施形態の可動装置１３ｅが固定され、構成されている。但し、台座部７０の＋Ｚ側の面には、上述の実施形態で説明した可動装置１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、及び１３ｄが固定され、可動装置１３ｆが構成されてもよい。以降では、可動装置１３ｆが構成の一部として可動装置１３ｅを備えるものとして説明する。なお、台座部７０に固定された可動装置１３ｅは、「光偏向素子」の一例である。
【０１９３】
図２８は台座部の構成の一例を説明する斜視図である。図２８に示すように、台座部７０は、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とを有している。ここで、台座部７０は、「台座」の一例である。
【０１９４】
側壁部材７１ａは、Ｚ軸に直交する断面がコの字型の形状の部材であり、コの字の開放側が＋Ｘ方向を向くようにして、板状の部材である底部部材７２の＋Ｚ側の面に接着等で固定されている。側壁部材７１ｂも同様に、Ｚ軸に直交する断面がコの字の形状の部材であり、コの字の開放側が−Ｘ方向を向くようにして底部部材７２の＋Ｚ側の面に接着等で固定されている。
【０１９５】
但し、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とは一体化された部材であってもよい。金属系の材料を用いる場合は、鋳造、切削加工、金属射出成形等により、このような部材を製作することができる。また、樹脂系の材料を用いる場合は、射出成形や３Ｄプリンタ等により、このような部材を製作することができる。
【０１９６】
側壁部材７１ａ及び７１は、＋Ｚ側の面で可動装置１３ｅの支持部１４０を固定することができる。ここで、側壁部材７１ａ及び７１ｂの＋Ｚ側の面は、「一方の端面」の一例であり、側壁部材７１ａ及び７１の−Ｚ側の面は、「他方の端面」の一例である。
【０１９７】
側壁部材７１ａと側壁部材７１ｂとはＸ方向に間隔を空けて配置され、これにより、台座部７０の−Ｙ側には光通過部７３が形成され、台座部７０の＋Ｙ側には光通過部７４が形成されている。光通過部７３及び７４は、それぞれ側壁部材７１ａ及び７１ｂからなる側壁部材の一部を開放する光通過部の一例である。
【０１９８】
ここで、図２９は、可動部１２０ｅが回動（駆動）した場合の様子の一例を説明する図である。図２９において、可動装置１３ｅは、側壁部材７１ａ及び７１ｂの＋Ｚ側の面に固定されている。可動装置１３ｅの可動部１２０ｅはＥ軸周りに回動し、反射面１４ｅに太い実線の矢印８１で示す方向に入射する光は、反射面１４ｅにより太い破線の矢印８２で示す方向に反射されている。
【０１９９】
台座部７０の±Ｙ側に光通過部７３及び７４が形成されることで、図２９に示すように、可動部１２０ｅの±Ｙ側に反射面１４ｅの反射光を遮る部材が存在しない状態になる。これにより、反射面１４ｅの反射光を通過させる空間が確保されている。また、側壁部材７１ａ及び７１ｂの＋Ｚ側の面に支持部１４０を固定したことで、可動部１２０ｅの−Ｚ側にも、所定の角度範囲で反射面１４ｅの反射光を通過させる空間が確保されている。
【０２００】
このように、光通過部７３及び７４は、可動部１２０ｅが大きく回動した場合でも反射面１４ｅの反射光を通過させることができる。なお、反射面１４ｅの反射光を通過させるために、光通過部７３及び７４のＸ方向の幅は、反射面１４ｅのＸ方向の幅より広くすることが好適である。
【０２０１】
また、本実施形態では、側壁部材７１ａ及び７１ｂとして、コの字型の形状の部材を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。光通過部７３及び７４を形成できるのであれば、側壁部材７１ａ及び７１ｂの少なくとも１つに平板状部材等を用いてもよい。
【０２０２】
＜第４の実施形態の可動装置の製造方法＞
次に、可動装置１３ｆの製造方法について、図３０及び図３１を参照して説明する。
【０２０３】
図３０は、可動装置１３ｆの製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図３１は、可動装置１３ｆの製造方法の一例を説明する斜視図であり、（ａ）は接着剤塗布工程を説明する図、（ｂ）は位置決め部材設置工程を説明する図、（ｃ）は可動装置１３ｅの台座部への固定工程を説明する図、（ｄ）は製造工程終了後の可動装置を説明する図である。なお、図３０及び図３１の説明では、台座部７０は既に組み立てられ、また、台座部７０に固定される可動装置１３ｅは、上述したように、ＳＯＩ基板のエッチング処理等で既に加工されているものとする。
【０２０４】
図３０において、先ず、ステップＳ３０１において、台座部７０（側壁部材７１ａ及び７１ｂ）の＋Ｚ側の面に接着剤７５が塗布される（図３１（ａ）参照）。接着剤７５として、銀ペーストなどの導電性金属ペーストやエポキシ樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等の熱硬化性の接着剤を用いることができる。なお、シリコーンとは、二酸化ケイ素を還元してシリコンにした後、有機化合物を結合させた化合物であり、特性として有機と無機を併せ持っている。
【０２０５】
続いて、ステップＳ３０３において、台座部７０の±Ｘ側及び±Ｙ側の面のうち、少なくとも３つの面に接触するように位置決め部材７６が設置される。この場合、図３１（ｂ）に示すように、各位置決め部材７６のＺ方向の面の一部を台座部７０の側壁部材７１ａ及び７１ｂの面に接触させ、Ｚ方向の他の部分は、後の工程で可動装置１３ｅの支持部１４０の外周面を突き当てられるように、台座部７０の側壁部材７１ａ及び７１ｂの面に接触させない状態にしておく必要がある。位置決め部材７６のＺ方向の高さを調整するために、Ｚ方向の高さを規定したブロック部材等を用意し、ブロック部材等の上に位置決め部材７６を設置するようにしてもよい。
【０２０６】
図３０に戻り、説明を続ける。
【０２０７】
ステップＳ３０５において、可動装置１３ｅの支持部１４０の外周面を位置決め部材７６の面に突き当てながら、支持部１４０を台座部７０の＋Ｚ側の面に載置する（図３１（ｃ）参照）。これにより、可動装置１３ｆは仮配置の状態となる。
【０２０８】
続いて、ステップＳ３０７において、位置決め部材７６が取り除かれる。
【０２０９】
続いて、ステップＳ３０９において、仮配置の状態の可動装置１３ｆを熱処理炉内に設置し、加熱する。これにより、可動装置１３ｅの支持部１４０が台座部７０の＋Ｚ側の面に接着され、固定される。
【０２１０】
続いて、ステップＳ３１１において、可動装置１３ｆが熱処理炉から取り出される。
【０２１１】
このようにして、可動装置１３ｆを製造することができる。
【０２１２】
＜第４の実施形態の可動装置の効果＞
以上説明したように、本実施形態では、台座部７０の±Ｙ側に光通過部７３及び７４を設けることで、可動部１２０ｅの±Ｙ側、及び−Ｚ側の所定の角度範囲で、反射面１４ｅの反射光を遮る部材が存在しない状態にする。これにより、可動部１２０ｅの振れ角が大きくなっても、反射面１４の反射光が遮られることはないため、可動部１２０ｅの光の走査角度が制限されず、大きな走査角度を得ることができる。例えば図２９の−Ｙ方向から＋Ｙ方向までを、反射面１４ｅによる光の走査角度が１８０度の角度範囲とした場合、本実施形態では、１８０度以上の走査角度を実現することが可能となる。
【０２１３】
一方、可動装置１３ｆの製造時や使用時において、可動装置１３ｆの周囲の温度変化により、可動装置１３ｆに含まれる可動装置１３ｅがＸ方向に膨張、又は収縮する場合がある。また、台座部７０の底部部材７２も周囲の温度変化により、Ｘ方向に膨張、又は収縮する場合がある。この場合に、可動装置１３ｅと、底部部材７２との間で膨張率、又は収縮率に違いがあると、両者を接着する箇所で応力が発生し、可動部１２０ｅが所望の回動をできなくなる場合がある。
【０２１４】
これに対し、本実施形態では、可動装置１３ｅの支持部１４０、可動部１２０ｅ、及び駆動梁１１０ａ、１１０ｂを構成する材料と同じ材料、或いは熱膨張係数が近い材料で、底部部材７２を構成している。これにより、可動装置１３ｆの周囲の温度変化による支持部１４０、可動部１２０ｅ、及び駆動梁１１０ａ、１１０ｂと底部部材７２との間のＸ方向への膨張率、又は収縮率の違いを低減し、可動部１２０ｅに所望の回動をさせることができる。
【０２１５】
具体的には、可動装置１３ｅの支持部１４０、可動部１２０ｅ、及び駆動梁１１０ａ、１１０ｂは、上述したようにＳｉを材料として構成されているため、底部部材７２は同じＳｉか、或いは熱膨張係数がＳｉに近いテンパックスガラスを材料として構成されると好適である。
【０２１６】
また、台座部７０全体を熱膨張係数の小さな材料で構成してもよい。具体的には、２９３Ｋ（ケルビン）〜２４７３Ｋの温度範囲での線熱膨張係数が０．０〜５．０（１０−６／Ｋ）の材料等が好適である。側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とを一体的に形成する場合は、シリコンやテンパックスガラス等を切削加工して、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とを一体化した部材を製作してもよい。また、熱膨張係数の低い金属（インバー等）を鋳造加工や切削加工して、側壁部材７１ａ及び７１ｂと、底部部材７２とを一体化した部材を製作してもよい。
【０２１７】
＜変形例＞
ここで、図３２は、第４の実施形態の可動装置の変形例の一例を説明する図である。
【０２１８】
可動装置１３ｇでは、光通過部７４を形成する側壁部材７１ａの面に、傾斜面７４ｇが形成されている。また、傾斜面７４ｇは、Ｅ軸から離れるにつれ、光通過部７４のＸ軸方向における幅が広くなるように形成されている。
【０２１９】
同様に、光通過部７４を形成する側壁部材７１ｂ、光通過部７３を形成する側壁部材７１ａの面、及び光通過部７３を形成する側壁部材７１ｂの面にも、それぞれ傾斜面が設けられている。
【０２２０】
この構成により、反射面１４ｅによる反射光が±Ｘ方向に広がる光が台座部に遮られることを抑制できるため、広がり角度の制限を抑制し、大きな走査角度を得ることができる。
【０２２１】
更に、第１〜３の実施形態で説明した光通過部１６及び１７をガラスや透明樹脂材料などの透光性を持つ光学材料で接続、あるいは充填することにより、反射面１４eの反射光を遮ることなく大きな走査角度を得ることができる。第１〜３の実施形態において、光通過部１６及び１７を設けることで生じる可動装置の剛性の低下を抑制し、光通過部１６及び１７により分離された対向する支持部１４０間距離などの位置関係の変化を防止することができる。このことにより、パッケージ部材に可動装置を接着するパッケージング工程において、可動装置の取り扱いを簡単にできる。
【０２２２】
更に、第４の実施形態で説明した光通過部７３及び７４をガラスや透明樹脂材料などの透光性を持つ光学材料で接続、あるいは充填することにより、反射面１４eの反射光を遮ることなく大きな走査角度を得ることができる。光通過部７３及び７４を設けることで生じる可動装置の剛性の低下を抑制し、光通過部７３及び７４により分離された対向する側壁部材７１ａと側壁部材７１ｂ間の距離などの位置関係の変化を防止することができる。このことにより、パッケージ部材に可動装置を接着するパッケージング工程において、可動装置の取り扱いを簡単にできる。
【０２２３】
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。
【符号の説明】
【０２２４】
１０  光走査システム
１１  制御装置
１２、１２ｂ  光源装置
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ  可動装置
１４、１４ｅ  反射面
１５  被走査面
１６、１６ａ、１７、１７ａ  光通過部
２０ａ、２０ｂ  切欠き形状
２１ａ、２１ｂ  可動部に隣接する圧電駆動部と可動部との間隔
２２ａ、２２ｂ  隣接する圧電駆動部間の間隔（梁部間の間隔の一例）
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
７０、７０ｇ  台座部（台座の一例）
７１ａ、７１ｂ  側壁部材
７２  底部部材
７３、７４  光通過部
７４ｇ  傾斜面
７５  接着剤
７６  位置決め部材
１１０ａ、１１０ｂ  駆動梁（１対の駆動梁の一例）
１１１ａ、１１１ｂ  トーションバー
１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂ  圧電駆動部
１２０、１２０ｄ、１２０ｅ  可動部
１２０ｐａ、１２０ｐｂ  可動部の回動軸に沿った外周面
１２１  シリコン活性層
１２２  層間絶縁膜
１２３、１２７  配線部
１２４  保護膜
１２５  ＢＯＸ層
１２６  シリコン支持層
１３０ａ、１３０ｂ  駆動梁（１対の駆動梁の一例）
１３４ａ、１３４ｂ  可動部に隣接する圧電駆動部
１４０、１４０ａ、１４０ｄ、  支持部
１４０ｐａ、１４０ｐｂ  支持部の回動軸に沿った外周面
１４１  曲面部
１５０  電極接続部
１６１  シリコン支持層
１６２  酸化シリコン層
１６３  シリコン活性層
２０１  下部電極
２０２  圧電部
２０３  上部電極
２０４  層間絶縁膜
４００  自動車（車両の一例）
５００  ヘッドアップディスプレイ装置（画像投影装置の一例）
６５０  レーザプリンタ
７００  ライダ装置（距離測定装置の一例）
７０１  自動車（車両の一例）
７０２  被対象物
８０１  パッケージ部材
８０２  取付部材
８０３  透過部材
Ｅ軸    回動軸の一例
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２２５】
【特許文献１】特許３５５２６０１号公報
【図１】
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【図２】
2020101587.tif 000004
【図３】
2020101587.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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