(57)【要約】【課題】可動装置における可動部の駆動を安定化させる。【解決手段】開示の技術の一態様に係る可動装置は、反射部を有する可動部と、前記可動部に接続し、前記可動部を駆動させる第１駆動部と、前記第１駆動部に接続し、前記第１駆動部を支持する第１支持部と、を有する可動装置であって、前記可動部は、前記反射部を挟んで対称に配置された調整部を含む。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部を有する可動部と、
前記可動部に接続し、前記可動部を駆動させる第１駆動部と、
前記第１駆動部に接続し、前記第１駆動部を支持する第１支持部と、を有する可動装置であって、
前記可動部は、前記反射部を挟んで対称に配置された調整部を含む可動装置。
【請求項２】
前記調整部は、幅、長さ、及び厚みの少なくとも１つが所定の寸法で形成された部材である請求項１に記載の可動装置。
【請求項３】
前記可動部は、
前記第１駆動部に接続する第２支持部と、
第２支持部に支持され、前記反射部に接続し、前記反射部を駆動させる第２駆動部と、を有する請求項１、又は２に記載の可動装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記第２支持部に形成されている請求項３に記載の可動装置。
【請求項５】
前記第２駆動部は、前記反射部を共振駆動させる請求項３、又は４に記載の可動装置。
【請求項６】
前記第１駆動部は、前記可動部を第１軸回りに回動させ、
前記第２駆動部は、前記反射部を第２軸回りに回動させ、
前記可動部の重心は、前記第１軸、及び前記第２軸の少なくとも１つの上に位置する請求項３乃至５の何れか１項に記載の可動装置。
【請求項７】
前記第１駆動部は、２以上の折り返し部と、２以上の接続部とを備えるミアンダ構造を含む請求項１乃至６の何れか１項に記載の可動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置を備える画像投影装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置を備えるヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置を備えるレーザヘッドランプ。 
【請求項１１】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の可動装置を備える物体認識装置。
【請求項１３】
請求項９に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項１０に記載のレーザヘッドランプ、及び請求項１２に記載の物体認識装置の少なくとも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、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、物体認識装置、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、基板上に反射部を設けた可動部と弾性梁部を一体形成し、弾性梁部に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した駆動部により、可動部を駆動させる可動装置が知られている。
【０００４】
このような可動装置には、複数の折り返し部と複数の連結部とを含むミアンダ構造で駆動部を形成し、駆動部を支持部で支持するものがある。また駆動部が可動部、及び支持部と部分的に接続することに起因して、駆動部のミアンダ構造が駆動軸に対して非対称になり、可動部の駆動が不安定になる場合がある。
【０００５】
これに対し、駆動部のうち、可動部との接続位置からミアンダ構造の折り返し部までの第１半部に対し、その反対側に延材する第２半部の長さや重さを調整して駆動軸の位置ずれを抑制し、可動部の駆動を安定化させる技術が開示されている（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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、ミアンダ構造を成す駆動部の一部分の特性を調整するため、他の部分との間で共振特性の齟齬が生じ、上記の駆動の不安定性を解消できない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、可動装置における可動部の駆動を安定化させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一態様に係る可動装置は、反射部を有する可動部と、前記可動部に接続し、前記可動部を駆動させる第１駆動部と、前記第１駆動部に接続し、前記第１駆動部を支持する第１支持部と、を有する可動装置であって、前記可動部は、前記反射部を挟んで対称に配置された調整部を含む。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、可動装置における可動部の駆動を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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第１の例を示す概略図である。
【図１５】パッケージングされた可動装置の第２の例を示す概略図である。
【図１６】パッケージングされた可動装置の第３の例を示す概略図である。
【図１７】第１の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。
【図１８】第１の実施形態の可動装置の構成の一部の一例を示す断面図である。
【図１９】第１の実施形態の可動装置の構成の一部の一例を示す背面図である。
【図２０】第２の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２１】第３の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
［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１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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５および図６を用いて詳細に説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
尚、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。また自動車４００は、特許請求の範囲に記載の「車両」の一例である。
【００５３】
［光書込装置］
次に、本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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、コリメータ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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
［物体認識装置］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した物体認識装置について、図９および図１０を用いて詳細に説明する。
【００６０】
図９は、物体認識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。
【００６１】
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばライダ装置である。
【００６２】
図９に示すように、ライダ装置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を認識する。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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認識することができる。
【００６６】
上記物体認識装置では、一例としてのライダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、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を認識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。
【００６７】
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。
【００６８】
［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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
［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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
［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１４を用いて説明する。
【００８４】
図１４は、パッケージングされた可動装置の第１の例の概略図である。
【００８５】
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。
【００８６】
図１５は、パッケージングされた可動装置の第２の例を示す図である。
【００８７】
図１５に示されているように、可動部１１０を含む可動装置１３は、透過部材８１２を含むパッケージ部材８１１の内部に、透過部材８１２に対し傾けるようにして固定される。例えば可動装置１３が配置される面と、透過部材８１２とは非平行である。透過部材８１２には、パッケージ部材８１１の内部への光の入射と、パッケージ部材８１１の内部からの光の出射を規制するパッケージ側開口部８１３が設けられている。パッケージ側開口部８１３において、黒い太線で示されている領域は、光を通過させない（遮光する）領域で、黒い太線で挟まれた中央の領域は、光を通過させる領域である。パッケージ側開口部８１３は、例えば透過部材８１２において、光を通過させない（遮光する）領域に、光を反射、又は吸収する膜を設けて形成される。
【００８８】
光源装置１２から出射された光はレンズ８１４で平行化され、光源側開口部８１５を通過してパッケージ部材８１１に入射する。光源側開口部８１５は、光源からの光の強度分布を均一化する等のために、レンズ８１４で平行化された光の通過を規制する。光源側開口部８１５においても、パッケージ側開口部８１３と同様に、黒い太線で示されている領域は、光を通過させない（遮光する）領域で、黒い太線で挟まれた中央の領域は、光を通過させる領域である。光源側開口部８１５は、例えば所定の開口を有するピンホールである。ピンホールは、例えば、金属板に開口に該当する貫通孔を設けて形成される。
【００８９】
パッケージ部材８１１への入射光は、透過部材８１２を透過して可動部１１０に含まれる反射部で反射される。反射光は、透過部材８１２を透過してパッケージ部材８１１の内部から外部に向けて出射される。可動部１１０の駆動により、反射光が像面で走査される。
【００９０】
点線で示される８１６及び８１７は、光源側開口部８１５による回折光の一部であり、可動装置１３においては不要な光である。このような回折光は、パッケージ側開口部８１３により遮光され、パッケージ部材８１１には入射しない。また一点鎖線で示される８１８は、光源側開口部８１５による回折光の一部が、パッケージ部材８１１に入射したことによる迷光であり、同様に、可動装置１３においては不要な光である。このような迷光は、パッケージ側開口部８１３により遮光され、パッケージ部材８１１の内部から出射されないように、可動装置１３が配置される面と透過部材８１２との傾きが設定されている。
【００９１】
図１５に示されている構成により、回折光８１６及び８１７等の不要な光をパッケージ部材８１１の内部に入射させないようにし、また迷光８１８等の不要な光をパッケージ部材８１１の内部から出射されないようにする。これにより不要な光を像面に到達させないようにすることできる。
【００９２】
図１６は、パッケージングされた可動装置の第３の例を示す図である。
【００９３】
図１６に示されているように、可動装置１３は、透過部材８２２を含むパッケージ部材８２１の内部に固定される。図示を省略する光源装置からの光は、透過部材８２２を透過して可動装置１３に入射し、破線で示されている走査光８２４のように走査される。図中に太線の矢印で示されている有効範囲８２５は、可動装置１３による光の走査の有効範囲である。例えば可動装置１３を画像形成装置で用いる場合であれば、有効範囲８２５は、画像形成領域である。
【００９４】
図１６に示されているように、透過部材８２２は、パッケージ部材８２１の内部底面に対して角度θだけ傾斜して固定されている。角度θは、パッケージ部材８２１の内部から出射される光のうち、透過部材８２２の外側の面及び内側の面での反射光が有効範囲８２５に含まれないように設定されている。 角度θは、例えば５°〜６５°が好ましく、ここでは１５°とされている。これにより、透過部材８２２での多重反射光のような不要な光を有効範囲８２５に到達させないようにする。これにより、例えば画像形成装置において画質の低下を防止することができる。
【００９５】
なお、透過部材８２２の両面に反射防止膜が形成されている場合でも、製造上、０コンマ数パーセント程度の反射光は発生する。そして反射防止膜での反射光の光量が、可動装置１３による走査光の光量に比べて相対的に大きくなる場合がある。図１６に示されている構成によれば、このような反射防止膜での反射光等の不要な光も除去することができる。
【００９６】
以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置、レーザヘッドランプ、及びヘッドマウントディスプレイに使用される本実施形態の可動装置の詳細について、以下で図面を参照しながら説明する。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。
【００９７】
なお、実施形態の説明では、第１軸を回動の中心とした光走査を副走査とし、第２軸を回動の中心とした光走査を主走査とする。また、第１軸及び第２軸を中心とした回動、第１軸及び第２軸を中心とした揺動、並びに第１軸及び第２軸を中心とした可動は、相互に同義である。さらに、矢印により示した方向のうち、Ｘ方向は第１軸と平行な方向、Ｙ方向は第２軸と平行な方向、Ｚ方向はＸＹ平面と直交する方向とする。
【００９８】
［第１の実施形態］
図１７は、第１の実施形態の可動装置の構成の一例を示す平面図である。可動装置１３は、第１軸、及び第２軸回りに回動可能な両持ちタイプの可動装置である。
【００９９】
図１７に示されているように、可動装置１３は、可動部１１０と、第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂと、第１支持部１３０と、電極端子１４０とを有する。また可動部１１０は、反射面１４を含む反射部１１２と、第２支持部１１３と、接続部１１４ａ及び１１４ｂと、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂと、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂと、調整部１１７ａ及び１１７ｂとを有する。
【０１００】
反射部１１２は、例えばシリコン活性層により形成される。但しこれに限定はされず、酸化材料や無機材料、有機材料等で形成してもよい。反射面１４は、反射部１１２の正のＺ方向の面上に形成される。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜やその多層膜で、図示されているように、円形状に形成される。
【０１０１】
反射部１１２の負のＺ方向の面に、反射部１１２を補強するためのリブを設けてもよい。この場合、リブは、例えばシリコン支持層および酸化シリコン層で形成される。リブを設けることで、可動時に生じる反射部１１２、及び反射面１４の変形歪を抑制することができる。
【０１０２】
トーションバー１１５ａ及び１１５ｂは、Ｙ方向に延在し、Ｙ方向において反射部１１２を挟み込むように形成される。トーションバー１１５ａの一端は反射部１１２に接続し、トーションバー１１５ｂの一端は反射部１１２に接続する。反射部１１２は、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂにより支持される。
【０１０３】
トーションバー１１５ａの他端は、第２駆動部１１６ａに接続し、トーションバー１１５ｂの他端は、第２駆動部１１６ｂに接続する。第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂには、弾性梁部の正のＺ方向の面に圧電部が設けられる。第２駆動部１１６ａは、電極端子１４０からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー１１５ａにねじれを生じさせる。同様に、第２駆動部１１６ｂは、電極端子１４０からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー１１５ｂにねじれを生じさせる。このようなトーションバー１１５ａ及び１１５ｂのねじれが回動力となり、反射部１１２は、第２軸回りに回動する。
【０１０４】
第２支持部１１３は、反射部１１２と、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂと、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂとを囲むように形成される。第２支持部１１３は、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂに接続し、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂを支持拘束する。また第２支持部１１３は、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂを介して、間接的に反射部１１２と、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂとを支持する。
【０１０５】
第２支持部１１３の図中の右上角には接続部１１４ａが形成され、第２支持部１１３は、接続部１１４ａを介して第１駆動部１２０ａに接続する。接続部１１４ａは第１駆動部１２０ａとの接続箇所から負のＸ方向に延在し、第２支持部１１３の方向に折り返して負のＹ方向に延在して第２支持部１１３に接続する。
【０１０６】
また第２支持部１１３の図中の左下角には接続部１１４ｂが形成され、第２支持部１１３は、接続部１１４ｂを介して第１駆動部１２０ｂに接続する。接続部１１４ｂは第１駆動部１２０ｂとの接続箇所から正のＸ方向に延在し、第２支持部１１３の方向に折り返して正のＹ方向に延在して第２支持部１１３に接続する。
【０１０７】
第１駆動部１２０ａと第１駆動部１２０ｂは、Ｙ方向において挟み込むように第２支持部１１３を支持する。
【０１０８】
第２支持部１１３の図中の左上角には調整部１１７ａが形成され、また図中の右下角には調整部１１７ｂが形成される。調整部１１７ａと調整部１１７ｂは、反射部１１２を挟んで対称な位置に形成される。また調整部１１７ａと調整部１１７ｂは、第２支持部１１３の接続部１１４ａ及び１１４ｂが形成されていない角部に形成される。なお、調整部１１７ａ及び１１７ｂの詳細については、別途説明する。
【０１０９】
第１駆動部１２０ａは、３つの折り返し部と３つの連結部とを有し、複数の弾性梁部が連結されたミアンダ構造を含む。複数の弾性梁部の正のＺ方向の面には、それぞれ圧電部が設けられる。第１駆動部１２０ａの接続部１１４ａと接続していない側の端部は、第１支持部１３０に接続する。第１支持部１３０は、第１駆動部１２０ａを支持拘束する。
【０１１０】
同様に第１駆動部１２０ｂは、３つの折り返し部と３つの連結部とを有し、複数の弾性梁部が連結されたミアンダ構造を含む。複数の弾性梁部の正のＺ側の面には、それぞれ圧電部が設けられる。第１駆動部１２０ｂの接続部１１４ｂと接続していない側の端部は、第１支持部１３０に接続する。第１支持部１３０は、第１駆動部１２０ｂを支持拘束する。
【０１１１】
第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂに設けられた圧電部には、電極端子１４０からレイアウトされる電気配線を通して駆動電圧が印加される。
【０１１２】
ここで、第１駆動部１２０ａが有する複数の弾性梁部うち、最も反射部１１２に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁部に設けられた圧電部を圧電駆動部群１５０Ａとする。また第１駆動部１２０ｂが有する複数の弾性梁部のうち、最も反射部１１２に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁部に設けられた圧電部を同様に圧電駆動部群１５０Ａとする。圧電駆動部群１５０Ａは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部１１０が第１軸回りに回動する。
【０１１３】
一方、第１駆動部１２０ａが有する弾性梁部のうち、最も反射部１１２に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁部に設けられた圧電部を圧電駆動部群１５０Ｂとする。また第１駆動部１２０ｂが有する弾性梁部のうち、最も反射部１１２に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁部を同様に圧電駆動部群１５０Ｂとする。圧電駆動部群１５０Ｂは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部１１０が、圧電駆動部群１５０Ａによる回動とは逆方向に第１軸回りに回動する。
【０１１４】
第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂでは、圧電駆動部群１５０Ａ及び１５０Ｂが有する複数の圧電部を同時に屈曲変形させることで、屈曲変形による回動量を累積させ、可動部１１０の第１軸回りの振れ角度を大きくすることができる。電圧印加による圧電駆動部群１５０Ａによる可動部１１０の回動量と、電圧印加による圧電駆動部群１５０Ｂによる可動部１１０の回動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。
【０１１５】
次に、図１７において一点鎖線で示されている領域Ｐの詳細を、図１８を用いて説明する。図１８（ａ）は、図１７に二点鎖線で示されている断面のＱ−Ｑ矢視断面図である。
【０１１６】
図１８（ａ）において、第1駆動部１２０ｂに含まれる弾性梁部３００は、シリコン活性層２００と、下部電極３０１と、圧電部３０２と、上部電極３０３とを有する。シリコン活性層２００の正のＺ方向の面に、正のＺ方向に向けて下部電極３０１、圧電部３０２、及び上部電極３０３が順に形成される。
【０１１７】
上部電極３０３、及び下部電極３０１は、例えば金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等の材料を用いて形成される。また上部電極３０３と下部電極３０１の少なくとも一方の電極の先端角は、鈍角状になっている。
【０１１８】
圧電部３０２は、例えば圧電性を有するＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の材料を用いて形成される。第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂに含まれる複数の弾性梁部は、何れも図１８（ａ）に示されている弾性梁部３００と同様の層構成を有する。また第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂも同様の層構成を有する。
【０１１９】
特に、第２駆動部１１６ａ（図１７参照）では、上部電極と下部電極の少なくとも一方は、トーションバー１１５ａに接続する部分の角部が円弧形状、又はテーパ形状に形成されている。より好ましくは、上部電極と下部電極の両方が同じく円弧形状、又はテーパ形状に形成されている。同様に第２駆動部１１６ｂ（図１７参照）では、上部電極と下部電極の少なくとも一方は、トーションバー１１５ｂに接続する部分の角部が円弧形状、又はテーパ形状に形成されている。より好ましくは、上部電極と下部電極の両方が同じく円弧形状、又はテーパ形状に形成されている。
【０１２０】
なお、本実施形態では、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂを、それぞれの両端が第２支持部１１３に接続する両持ち梁構造とする例を示したが、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂを片持ち梁構造としてもよい。片持ち梁構造においては、第２駆動部１１６ａの一端は第２支持部１１３に接続し、他端はトーションバー１１５ａに接続する。また第２駆動部１１６ｂの一端は第２支持部１１３に接続し、他端はトーションバー１１５ｂに接続する。
【０１２１】
片持ち梁構造とした場合には、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂに設けられた上部電極と下部電極の少なくとも一方は、トーションバーに接続している側の先端の角部が円弧形状またはテーパ形状に形成される。より好ましくは、上部電極と下部電極の両方が同じく円弧形状またはテーパ形状に形成される。
【０１２２】
図１８（ａ）において、圧電部３０２は、電極端子１４０からレイアウトされる電気配線を介して外部の制御装置に電気的に接続し、駆動電圧を印加されて駆動する。また、第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂを二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のような絶縁層で覆い、絶縁層の正のＺ方向の面に電気配線を形成してもよい。
【０１２３】
接続部１１４ｂは、シリコン活性層２００と、層間膜２０１と、シリコン支持層２０２とを有する。シリコン活性層２００の負のＺ方向の面に、負のＺ方向に向けて層間膜２０１、及びシリコン支持層２０２が順に形成される。層間膜２０１は、例えば一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等の材料を用いて形成され、シリコン支持層２０２は、例えば単結晶シリコン等から形成される。接続部１１４ｂの正のＺ方向の面に絶縁膜や電気配線を形成してもよい。
【０１２４】
図１８（ｂ）は、図１７に一点鎖線で示されている領域Ｐの背面図である。シリコン活性層２００の負のＺ方向の面にシリコン支持層２０２が図示されるように形成され、配置される。接続部１１４ｂでは、シリコン支持層２０２が第１駆動部１２０ｂの弾性梁部３００に届くように形成されてもよい。
【０１２５】
次に、調整部１１７ａ及び１１７ｂについて説明する。上述のように、調整部１１７ａ及び１１７ｂは、第２支持部１１３において、接続部１１４ａ及び１１４ｂが形成されていない角部に形成され、反射部１１２を挟んで対称な位置に配置される。調整部１１７ａ及び１１７ｂは、図１８（ａ）に示されている接続部１１４ｂと同様の層構成を有する。
【０１２６】
ここで、図１７において、破線で示されている領域Ｒの背面図を図１９に示す。尚、図１９の背面図では、分かりやすさの便宜のため、例えば図１７における接続部１１４ａが、図１９においても同じ位置に配置されるように示している。
【０１２７】
図１９は、第２支持部１１３に含まれるシリコン活性層２００の負のＺ方向の面にシリコン支持層２０２が形成され、配置された例を示している。図１９（ａ）は、シリコン支持層２０２の配置の第1の例を示す図である。
【０１２８】
図１９（ａ）では、シリコン支持層２０２は、第２支持部１１３の背面側に設けられている。またシリコン支持層２０２は、接続部１１４ａ及び１１４ｂにおけるＹ方向に延在する箇所の背面側に設けられ、また調整部１１７ａ及び１１７ｂの背面側に設けられている。第２支持部１１３に調整部１１７ａ及び１１７ｂを形成することで、第２軸を挟んで線対称にシリコン支持層２０２を設けることができる。これにより、反射部１１２を挟んだ可動部１１０の重量の対称性を確保することができる。
【０１２９】
例えば、第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂが、それぞれ可動部１１０の一部でのみ接続すると、接続する箇所の重量等に起因して、反射部１１２を中心とした重量の対称性が崩れる場合がある。重量の対称性が崩れると、可動部１１０の重心位置がずれ、可動部１１０の第１軸、及び第２軸回りの回動が不安定になる。図１９（ａ）に示されるように、調整部１１７ａ及び１１７ｂを設けて重量の対称性を確保することで、可動部１１０の重心位置のずれを防止し、可動部１１０の回動の安定性を確保することができる。
【０１３０】
図１９（ｂ）は、シリコン支持層２０２の配置の第２の例を示す図である。図１９（ｂ）では、シリコン支持層２０２は、第２支持部１１３の背面側に設けられている。またシリコン支持層２０２は、接続部１１４ａ及び１１４ｂにおけるＸ方向及びＹ方向に延在する箇所の背面側に設けられ、また調整部１１７ａ及び１１７ｂの背面側に設けられている。接続部１１４ａ及び１１４ｂにおいて、Ｘ方向に延在する箇所にもシリコン支持層２０２が設けられているため、その分だけ重量が増している。そのため、調整部１１７ａ及び１１７ｂに設けられたシリコン支持層２０２の幅（Ｘ方向の長さ）を、接続部１１４ａ及び１１４ｂに設けられたシリコン支持層２０２の幅より太くすることで、反射部１１２を挟んだ可動部１１０の重量の対称性を確保している。
【０１３１】
このように、調整部１１７ａ及び１１７ｂの幅、長さ、及び厚みや、調整部１１７ａ及び１１７ｂに設けるシリコン支持層２０２の幅、長さ、及び厚みを調整することで、反射部１１２を挟んだ可動部１１０の重量の対称性を確保できる。そして可動部１１０の第１軸、及び第２軸回りの回動の安定性を確保することができる。調整部１１７ａ及び１１７ｂの幅、長さ、及び厚みや、調整部１１７ａ及び１１７ｂに設けるシリコン支持層２０２の幅、長さ、及び厚みは、予め実験やシミュレーションで、重量の対称性を確保するための適正値が求められる。
【０１３２】
幅、長さ、及び厚みといった寸法だけでなく、調整部１１７ａ及び１１７ｂや、調整部１１７ａ及び１１７ｂに設ける層の材質を変えて重量を調整してもよい。また厚みを変化させる場合は、厚みを部分的に大きくするようにしてもよい。 例えば、反射部１１２に近付くにつれ、調整部１１７ａ及び１１７ｂや、調整部１１７ａ及び１１７ｂに設ける層の厚みを徐々に厚く、又は薄くしてもよい。このようにすることで、可動装置１３の形状や構成に対応させながら、柔軟な調整方法により、可動部１１０の重量の対称性を確保することができる。
【０１３３】
上記の可動装置１３の基板には、例えばＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板等の半導体を用いることができる。半導体プロセスにより加工することで、調整部１１７ａ及び１１７ｂを含めた各構成要素を一体的に形成することができる。なお、第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂ、並びに第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂの形成は、ＳＯＩ基板を成形した後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
【０１３４】
調整部１１７ａ及び１１７ｂの幅や長さといった寸法は、可動装置１３を製造後に、ポストプロセスで変化させることも可能である。これにより、可動部１１０の重心位置等をポストプロセスで調整することができ、可動部１１０の回動の安定性の柔軟な調整が可能となる。
【０１３５】
上記では、圧電部をシリコン活性層２００の正のＺ方向の面に形成する例を説明したが、シリコン活性層２００の負のＺ方向の面に設けてもよいし、シリコン活性層２００の両面に設けてもよい。
【０１３６】
反射部１１２を第１軸回り、又は第２軸回りに回動させられるのであれば、各構成要素の形状は本実施形態で説明した形状に限定されない。例えば、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂ、第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂ、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂ等は、平面形状でなく曲率を有する形状にしても構わない。
【０１３７】
次に、可動装置１３の駆動方法の一例を、図１７を参照して説明する。第２軸回りの回動のために、反射部１１２と、トーションバー１１５ａ及び１１５ｂと、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂの一体構造の共振周波数で、第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂに駆動電圧が印加される。共振周波数は、例えば２０ｋＨｚである。
【０１３８】
トーションバー１１５ａの一端が接続した第２駆動部１１６ａの圧電部３０２は、上部電極３０３、及び下部電極３０１を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部３０２の変形により、第２駆動部１１６ａは屈曲変形し、トーションバー１１５ａがねじれる。
【０１３９】
同様に、トーションバー１１５ｂの一端が接続した第２駆動部１１６ｂの圧電部３０２は、上部電極３０３、及び下部電極３０１を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部３０２の変形により、第２駆動部１１６ｂは屈曲変形し、トーションバー１１５ｂがねじれる。
【０１４０】
トーションバー１１５ａ及び１１５ｂのねじれが回動力となり、反射部１１２は第２軸回りに往復回動する。第２駆動部１１６ａ及び１１６ｂに印加される駆動電圧の波形は、例えば正弦波である。反射部１１２は、正弦波の駆動電圧波形の周期で共振駆動し、往復回動する。
【０１４１】
第１軸回りの回動においては、圧電駆動部群１５０Ａに印加される駆動電圧の波形は、例えばノコギリ波状の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、例えば６０ＨＺである。駆動電圧の波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加する立ち上がり期間の時間幅をＴｒ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少する立ち下がり期間の時間幅をＴｆとすると、例えば、Ｔｒ：Ｔｆ＝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Ｔｒの比率を駆動電圧のシンメトリという。
【０１４２】
圧電駆動部群１５０Ｂに印加される駆動電圧の波形は、同様に、例えばノコギリ波状の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、例えば６０ＨＺである。駆動電圧の波形は、例えば、Ｔｆ：Ｔｒ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。
【０１４３】
圧電駆動部群１５０Ａに印加される駆動電圧の波形の周期と、圧電駆動部群１５０Ｂに印加される駆動電圧の波形の周期は、同一となるように設定されている。
【０１４４】
上記の駆動電圧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、本実施形態では、駆動電圧の波形としてノコギリ波状の波形を用いる例を示したが、これに限定はされない。例えば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。
【０１４５】
駆動電圧を印加された場合の第１駆動部１２０ａ及び１２０ｂの動作は上述の通りで、圧電駆動部群１５０Ａ及び１５０Ｂの屈曲変形により、可動部１１０が第１軸回りに往復回動する。
【０１４６】
なお、第１軸回りの回動、及び第２軸回りの回動は、特許請求の範囲に記載の「駆動」の一例である。
【０１４７】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、調整部１１７ａ及び１１７ｂを設けることで、可動部１１０の重量の対称性を確保できる。これにより可動部１１０の重心位置のずれを防止し、可動部１１０の回動等の駆動を安定化させることができる。
【０１４８】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の可動装置を、図２０を参照して説明する。なお、第２の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
【０１４９】
図２０は、第２の実施形態の可動装置１３ａの構成の一例を示す平面図である。可動装置１３ａは可動部１１０ａを有し、可動部１１０ａは調整部１１８ａ及び１１８ｂを有する。調整部１１８ａ及び１１８ｂは、それぞれシリコン支持層２０２のみで形成される。シリコン支持層２０２の幅、長さ、及び厚みを調整することで、反射部１１２を挟んだ可動部１１０ａの重量の対称性を確保することができる。このような調整部１１８ａ及び１１８ｂの幅、長さ、及び厚みは、予め実験やシミュレーションで、重量の対称性を確保するための適正値が求められる。
【０１５０】
なお、上記ではシリコン支持層２０２のみで調整部１１８ａ及び１１８ｂを形成する例を示したが、シリコン活性層２００のみで形成してもよい。
【０１５１】
なお、これ以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１５２】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の可動装置を、図２１を参照して説明する。なお、第３の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。
【０１５３】
図２１は、１軸の可動装置１３ｂの構成の一例を示す図である。可動装置１３ｂは可動部１１０ｂを有し、可動部１１０ｂは、反射面１４を含む第２支持部１６０と、調整部１１９ａ及び１１９ｂとを有する。可動部１１０ｂは第１軸回りに回動可能である。
【０１５４】
調整部１１９ａ及び１１９ｂは、それぞれシリコン活性層２００のみで形成される。シリコン活性層２００の幅、長さ、及び厚みを調整することで、可動部１１０ｂの重量の対称性を確保することができる。なお、シリコン活性層２００のみで調整部１１９ａ及び１１９ｂを形成する例を示したが、シリコン活性層２００のみで形成してもよい。
【０１５５】
本実施形態によれば、１軸の可動装置１３ｂにおいても、調整部１１９ａ及び１１９ｂを設けることで、可動部１１０ｂの重量の対称性を確保して重心位置のずれを防止し、可動部１１０ｂの回動等の駆動を安定化させることができる。
【０１５６】
なお、これ以外の効果は、２軸の可動装置に限定される効果を除き、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１５７】
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】
【０１５８】
１０  光走査システム
１１、４１  制御装置
１２、１２ｂ  光源装置
１３、１３ａ、１３ｂ  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、４２  制御部
３１、４３  駆動信号出力部
４４  検出信号取得部
４５  弾性率調整用駆動信号出力部
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
１１０  可動部
１１２  反射部
１１３、１６０  第２支持部
１１４ａ、１１４ｂ  接続部
１１５ａ、１１５ｂ  トーションバー
１１６ａ、１１６ｂ  第２駆動部
１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、１１９ａ、１１９ｂ  調整部
１２０ａ、１２０ｂ  第１駆動部
１３０  第１支持部
１４０  電極端子
１５０Ａ、１５０Ｂ  圧電駆動部群
２００  シリコン活性層
２０１  層間膜
２０２  シリコン支持層
３０１  下部電極
３０２  圧電部
３０３  上部電極
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、ヘッドアップディスプレイの一例）
６５０  レーザプリンタ
７００  ライダ装置（物体認識装置の一例）
７０２  被対象物
８０１、８１１、８２１  パッケージ部材
８０２  取付部材
８０３、８１２、８２２  透過部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５９】
【特許文献１】特開２０１６−９０５０号公報
【図１】
2020003531.tif 000003
【図２】
2020003531.tif 000004
【図３】
2020003531.tif 000005
【図４】
2020003531.tif 000006
【図５】
2020003531.tif 000007
【図６】
2020003531.tif 000008
【図７】
2020003531.tif 000009
【図８】
2020003531.tif 000010
【図９】
2020003531.tif 000011
【図１０】
2020003531.tif 000012
【図１１】
2020003531.tif 000013
【図１２】
2020003531.tif 000014
【図１３】
2020003531.tif 000015
【図１４】
2020003531.tif 000016
【図１５】
2020003531.tif 000017
【図１６】
2020003531.tif 000018
【図１７】
2020003531.tif 000019
【図１８】
2020003531.tif 000020
【図１９】
2020003531.tif 000021
【図２０】
2020003531.tif 000022
【図２１】
2020003531.tif 000023