(57)【要約】【課題】リブによりミラー面の歪み抑制を図りつつ、ミラー部及びトーションバーの破損を抑制する光偏向器を提供する。【解決手段】光偏向器１は、入射光９１を反射するミラー面を表側に有し裏側にリブ１２を有するミラー部２と、先端部においてミラー部２に結合するトーションバー３と、トーションバー３の基端部をトーションバー３の軸線回りに往復回転させる圧電アクチュエータ８とを備え、トーションバー３とのミラー部２の結合周縁とリブ１２との間に、応力分布がミラー部２の表側と裏側とでほぼ同一になるリブ無し領域が形成されるように、トーションバー３側のリブ１２の壁体部分１３ａがミラー部２の周縁から離される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の方向から入射する光を反射するミラー面を表側に有しリブを裏側に有するミラー部と、
先端部において前記ミラー部に結合するトーションバーと、
支持体と、
前記トーションバーの基端部と前記支持体との間に介在し前記トーションバーの基端部を前記トーションバーの軸線回りに往復回転させるアクチュエータとを備える光偏向器であって、
前記トーションバーとの前記ミラー部の結合周縁と前記リブとの間のリブ無し領域が、前記ミラー部の表側と裏側とで同一の応力分布となるように、前記リブが前記ミラー部の周縁から離されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向器において、
前記リブは、前記ミラー部の裏側において起立する湾曲環状壁体として形成されており、
前記リブ無し領域を外周側に画成する壁体部分は、その隣接壁体部分より前記ミラー部の周縁からの距離を増大されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項３】
請求項１記載の光偏向器において、
前記リブは、前記ミラー部の裏側において起立する矩形枠状壁体として形成され、
前記矩形枠状壁体のトーションバー側の辺部分は、その隣接辺部分よりも前記ミラー部の周縁からの距離を増大されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光偏向器において、
前記トーションバーは基端部において前記支持体に結合し、
前記支持体は、裏側にリブを有し、
前記支持体の前記リブは、前記トーションバーとの前記支持体の結合周縁と、前記支持体の前記リブとの間のリブ無し領域が表側と裏側とでほぼ同一の応力分布となるように、前記支持体の内周縁から離されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
請求項４記載の光偏向器において、
前記支持体をその外周側から囲う別の支持体としての外側支持枠体を備え、
前記支持体は、軸線が前記トーションバーとしての内側トーションバーの軸線に対して前記ミラー部の中心において直交する別のトーションバーとしての外側トーションバーを介して前記外側支持枠体に支持され、
前記支持体の前記リブは、前記外側トーションバーとの前記支持体の結合周縁と、前記支持体の前記リブとの間のリブ無し領域が表側と裏側とでほぼ同一の応力分布となるように、前記支持体の外周縁から離されていることを特徴とする光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動方式の光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して製作する圧電駆動方式の光偏向器が知られている。このような光偏向器は、光を反射するミラー面を表側にもつミラー部と、先端部においてミラー部に結合するトーションバーと、トーションバーの基端部に結合して該基端部をトーションバーの軸線回りに往復回転させる圧電アクチュエータとを備えるとともに、ミラー部の裏側に表側のミラー面の歪み抑制のためのリブを備えている（特許文献１〜３）。
【０００３】
特許文献１の光偏向器におけるミラー部のリブは、ミラー部の裏側において、トーションバーとの結合周縁に沿って立設する壁体として形成されている（特許文献１／図２〜図４）。
【０００４】
特許文献２の光偏向器におけるミラー部のリブは、ミラー部の裏側に格子形状の補強部材を接合させることにより形成されている（特許文献２／段落００２６及び図７等）。該補強部材は、後方へ開口する凹所をマトリクス状に裏側に有している。
【０００５】
特許文献３の光偏向器におけるミラー部のリブは、単にミラー部の厚さをトーションバーの厚さより厚くしただけで形成されている（特許文献３／図７（ｆ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２８１１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献３】特開平７−９２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３の光偏向器におけるミラー部のリブは、ミラー面の歪みを抑制するものの、特許文献１〜３では、ミラー部におけるトーションバーとの結合周縁におけるリブの存在が、逆に該結合周縁及びトーションバーを破損させ易くしていることは認識されていない。したがって、その対策についても、特許文献１〜３ではなんら考慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、リブによりミラー面の歪み抑制を図りつつ、ミラー部及びトーションバーの破損を抑制する光偏向器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の光偏向器は、一定の方向から入射する光を反射するミラー面を表側に有しリブを裏側に有するミラー部と、先端部において前記ミラー部に結合するトーションバーと、支持体と、前記トーションバーの基端部と前記支持体との間に介在し前記トーションバーの基端部を前記トーションバーの軸線回りに往復回転させるアクチュエータとを備える光偏向器であって、前記トーションバーとの前記ミラー部の結合周縁と、前記リブとの間のリブ無し領域が、前記ミラー部の表側と裏側とで同一の応力分布となるように、前記リブが前記ミラー部の周縁から離されていることを特徴とする。
【００１０】
なお、ミラー部の表側と裏側とで同一の応力分布とは、完全同一の応力分布に限定されず、実質的な同一又はほぼ同一の応力分布を含むものとする。
【００１１】
第１発明によれば、トーションバーとのミラー部の結合周縁と、リブとの間のリブ無し領域が、ミラー部の表側と裏側とで同一の応力分布となるので、リブがトーションバーとのミラー部の結合周縁に接近し過ぎることに因るトーションバー及びミラー部の破損を抑制しつつ、リブによりミラー面の歪みを抑制することができる。
【００１２】
第２発明の光偏向器は、第１発明において、前記リブは、前記ミラー部の裏側において起立する湾曲環状壁体として形成されており、前記リブ無し領域を外周側に画成する壁体部分は、その隣接壁体部分より前記ミラー部の周縁からの距離を増大されていることを特徴とする。
【００１３】
第２発明によれば、ミラー部におけるトーションバーとの結合部近傍におけるミラー部又はトーションバーの破損を抑制しつつ、リブをミラー部の周縁の方へ最大限広げて、ミラー部を適切に補強することができる。
【００１４】
第３発明の光偏向器は、第１発明において、前記リブは、前記ミラー部の裏側において起立する矩形枠状壁体として形成され、前記矩形枠状壁体のトーションバー側の辺部分は、その隣接辺部分よりも前記ミラー部の周縁からの距離を増大されていることを特徴とする。
【００１５】
第３発明によれば、リブの形状を簡単化して、ミラー部におけるトーションバーとの結合部近傍におけるミラー部又はトーションバーの破損を抑制することができる。
【００１６】
第４発明の光偏向器は、第１〜第３発明のいずれか１つの発明において、前記トーションバーは基端部において前記支持体に結合し、前記支持体は、裏側にリブを有し、前記支持体の前記リブは、前記トーションバーとの前記支持体の結合周縁と、前記支持体の前記リブとの間のリブ無し領域が表側と裏側とでほぼ同一の応力分布となるように、前記支持体の内周縁から離されていることを特徴とする。
【００１７】
第４発明によれば、支持体のリブにより支持体を補強しつつ、トーションバーと支持体との結合部近辺の破損を抑制することができる。
【００１８】
第５発明の光偏向器は、第４発明において、前記支持体をその外周側から囲う別の支持体としての外側支持枠体を備え、前記支持体は、軸線が前記トーションバーとしての内側トーションバーの軸線に対して前記ミラー部の中心において直交する別のトーションバーとしての外側トーションバーを介して前記外側支持枠体に支持され、前記支持体の前記リブは、前記外側トーションバーとの前記支持体の結合周縁と、前記支持体の前記リブとの間のリブ無し領域が表側と裏側とでほぼ同一の応力分布となるように、前記支持体の外周縁から離されていることを特徴とする。
【００１９】
第５発明によれば、支持体のリブにより支持体を補強しつつ、外側トーションバーと支持体との結合部近辺の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光偏向器及びその関連要素の構成図。
【図２】ミラー部の裏側の構造図。
【図３】リブ無しのミラー部の問題点についての説明図。
【図４】リブ付きのミラー部における凹みの有無についての説明図。
【図５】図４の光偏向器についての厚さ方向に平行な断面における応力分布図。
【図６】凹み付きのミラー部を装備する光偏向器と、凹み無しミラー部を装備する光偏向器についての強度試験結果を示す図。
【図７】狭小なリブ無し領域付きのリブを装備する光偏向器についての説明図。
【図８】別の光偏向器の構造図。
【図９】２次元走査型の光偏向器の問題点について説明図。
【図１０】図９の光偏向器の問題点に対処した光偏向器の構造図。
【図１１】図６の強度試験結果における凹み無しミラー部の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照して、光偏向器１の構成について説明する。光偏向器１は、ＭＥＭＳ技術を利用して製作される。光偏向器１は、一定の方向から入射する光としてレーザ光源９０からの入射光９１に対して、反射角度を一定の周波数で増減させることにより走査光としての反射光９２を出射する。
【００２２】
制御部９５は、光偏向器１からセンサ類領域７の検出信号を含む各種入力信号を受けて、入力信号に基づいて圧電アクチュエータ５，８を制御する。制御部９５は、さらに、レーザ光源９０のオンとオフ、及び場合によってはレーザ光源９０の光量も制御し、これにより、走査光の配向パターンを調整することもできる。光偏向器１、レーザ光源９０及び制御部９５を含む部分は、光スキャナとして、例えば、プロジェクタ、バーコードリーダ、レーザプリンタ、レーザヘッドアンプ、又はヘッドアップディスプレイ等に装備される。
【００２３】
説明の便宜上、光偏向器１の上下左右を、図１の光偏向器１の正面視における上下左右と定義する。なお、光偏向器１について説明の便宜上定義した上下左右は、光偏向器１の現実の使用における上下左右を規定するものではない。光偏向器１は、また、現実の使用において、垂直（鉛直）に立てて使用されることに制限されない。光偏向器１は、現実の使用において、水平面や垂直面に対して傾斜して使用されてもよい。
【００２４】
光偏向器１は、ミラー部２、２つのトーションバー３、支持枠４、１つの圧電アクチュエータ５、及び３つの圧電アクチュエータ８を備え、円形のミラー部２は、光偏向器１の中心に配置され、レーザ光源９０からの入射光９１を表側のミラー面に受け、トーションバー３の軸線の回りの回転角に応じた向きに反射光９２を出射する。なお、トーションバー３の軸線は、ミラー部２の回転軸線でもある。２つのトーションバー３は、それらの軸線がミラー部２の同一の直径上となるように、ミラー部２の左右両側に配設され、先端部をミラー部２の周縁に結合している。
【００２５】
ミラー部２の右側において、圧電アクチュエータ５，８は、右側のトーションバー３の基端部の上下にそれぞれ配設され、先端側及び基端側をそれぞれ右側のトーションバー３の基端部及び支持枠４に結合することにより、トーションバー３の基端部と支持枠４との間に介在する。ミラー部２の左側において、２つの圧電アクチュエータ８は、左側のトーションバー３の基端部の上下にそれぞれ配設され、先端側及び基端側をそれぞれ左側のトーションバー３の基端部及び支持枠４に結合することにより、トーションバー３の基端部と支持枠４との間に介在する。
【００２６】
圧電アクチュエータ５と圧電アクチュエータ８との構造上の相違点は、圧電アクチュエータ５は非アクチュエータ部６を有するのに対し、圧電アクチュエータ８は非アクチュエータ部６を有しないことである。圧電アクチュエータ８は、表側（ミラー部２のミラー面の有る側）全面が圧電アクチュエータとして機能するのに対し、圧電アクチュエータ５は、非アクチュエータ部６では圧電アクチュエータとしての機能が喪失され、代わりに、非アクチュエータ部６の圧電層構造がセンサ類領域７の圧電センサ（図示せず）等として使用されることである。
【００２７】
センサ類領域７の圧電センサは、トーションバー３の回転角の検出を介してミラー部２の回転角を検出する。該圧電センサの出力は、圧電アクチュエータ５の本体（圧電アクチュエータ５において非アクチュエータ部６以外の部分）の表面上に延在する導線（図示せず）を経由して制御部９５へ送られる。
【００２８】
支持体としての支持枠４は、ミラー部２、トーションバー３、圧電アクチュエータ５，８を外側から包囲する。圧電アクチュエータ５，８の基端部は、支持枠４の上辺部分又は下辺部分に結合する。
【００２９】
図２を参照して、ミラー部２の裏側の構造を説明する。リブ１２は、左右対称かつ上下対称にミラー部２の裏側に形成され、ミラー部２の裏側から裏方向へ起立する湾曲環状壁体となっている。リブ１２は、図２において左側のトーションバー３の側から時計回りに壁体部分１３ａ〜１３ｄから成る。
【００３０】
左右の壁体部分１３ａ，１３ｃは、左右のトーションバー３に対峙する側の部分であり、ミラー部２の円周縁からミラー部２の中心の方へ内側に凹んでいる。上下の壁体部分１３ｂ，１３ｄは、ミラー部２の円周縁に沿って起立し、外側に凸に形成されている。外側へ凸状の壁体部分１３ｂ，１３ｄは、本発明の隣接壁体部分に相当し、外側へ凹状の壁体部分１３ａ，ｃの隣接壁体部分となっている。
【００３１】
壁体部分１３ａ，１３ｃの外周面とミラー部２の円周縁との間のミラー部２の裏面領域は、リブ無し領域１４として、後述のリブ無し領域１０５と同一の機能を果たす。これにより、ミラー部２及びトーションバー３の破損を抑制しつつ、ミラー部２の回転軸線回りの最大回転角（最大振れ角）を増大させることができる。
【００３２】
図３を参照して、リブ無しのミラー部の問題点について説明する。図３は光偏向器２０１を裏側から見た斜視図である。
【００３３】
図３には、ミラー部２及びトーションバー３における応力分布をグレースケールで示している。図３以降の応力分布はすべて所定のシミュレーションソフトを使って、算出、出力したものである。なお、図面における応力分布は、シミュレーションソフトによるカラーの出力結果をモノクロのグレースケールで表示したものであり、色の薄いところほど、大きい応力となっている。
【００３４】
ミラー部２がリブ無しであるときは、ミラー部２における応力分布は、等方的になるが、強度が不十分であり、ミラー部２が広範囲にわたり変形してしまう問題がある。
【００３５】
図４を参照して、リブ付きのミラー部について説明する。（ａ）と（ｂ）とは、リブ付きのミラー部においてトーションバーとのミラー部の結合周縁部に、該結合周縁部に臨む凹部を形成しないもの及び形成したものを示している。（ａ）及び（ｂ）共に光偏向器２１１を裏側から見ている。（ａ）及び（ｂ）共に一方のトーションバー側のみしか図示していないが、光偏向器２１１は左右対称の構造であり、他方のトーションバーの側の構造も一方のトーションバーの側の構造と同一である。
【００３６】
図４（ａ）の光偏向器２１１では、ミラー部２１２は正方形とされる。リブ２１４は、ミラー部２１２の裏側においてミラー部２１２の正方形の周縁に沿って均一幅で形成され、内周側に本体２１６を画成する。表から見て左右のトーションバー２１３は、先端をミラー部２１２の左右の辺部に結合している。トーションバー２１３と本体２１６との厚さは等しく、リブ２１４は、トーションバー２１３及び本体２１６の面から所定量、裏方向へ隆起したものになっている。
【００３７】
光偏向器２１１のように、リブ２１４が、トーションバー２１３とのミラー部２１２の結合周縁に一致又は接近しているときには（特許文献１〜３）、強度試験において、結合周縁に近いミラー部２１２又はトーションバー２１３の箇所で破損又は切損が生じることが分かった。
【００３８】
図４（ｂ）の光偏向器１０１では、ミラー部１０２は正方形とされる。ミラー部１０２のリブ１０４は、ミラー部１０２の厚さを本体の厚さ（＝本体２１６の厚さ）より増大した隆起部として形成される。リブ無し領域１０５は、本体の厚さで形成され、トーションバー１０３とのミラー部１０２の結合周縁に連設する領域としてミラー部１０２に形成されている。なお、リブ無し領域１０５は、ミラー部１０２の裏側の面部分としてではなく、表側及び裏側の両方を含むミラー部１０２の部分として定義している。
【００３９】
光偏向器１０１のように、リブ無し領域１０５が形成されることにより、強度試験では、振れ角が十分に大きくなるまで、ミラー部１０２及びトーションバー１０３の破損が生じないことが分かった。理由について、図５を参照して説明する。
【００４０】
図５は、図４の光偏向器についての厚さ方向に平行な断面における応力分布を示している。図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び（ｂ）の構造についての応力分布となっている。
【００４１】
図５（ａ）では、リブ２１４の外周がトーションバー２１３とのミラー部２１２の結合周縁に一致しており、該結合周縁近傍のミラー部２１２の領域では、光偏向器２１１の裏側（図５では上側）の応力分布は、表側（図５では下側）の応力分布と大きく相違している。これに対し、図５（ｂ）では、該結合周縁近傍のミラー部２１２の領域としてのリブ無し領域１０５では、光偏向器１０１の裏側の応力分布は、表側の応力分布とほぼ同一になっている。
【００４２】
ここで、実施形態を含む本発明の構成によりリブ付きミラー部の破損を有効に防止することができる理由を、簡単に説明する。物体は一方向へ偏った力を受けると破断するので、トーションバーからミラー部に対するねじり応力を等方的にすると、ミラー部を、破損することなく、大きく振ることが可能となる。このため、トーションバーとのリブ付きミラー部の結合周縁付近（以下、「結合周縁領域」という。）にかかる応力分布の勾配を緩やかにすることが必要となる。
【００４３】
本発明では、結合周縁領域の上下の応力分布を同一にすることにより、ミラー部の結合周縁領域にかかる応力分布の勾配を緩やかにする。すなわち、リブの周縁をトーションバーとのミラー部の結合周縁付近において凹ませて、リブ無し領域１４，１０５等を形成し、結合周縁領域の上下の応力分布が同一となる領域を確保した。
【００４４】
端的に言うと、応力、すなわち「ある面に働く力」は、「ある方向へ偏って働く力」のことである。例えばサイコロに対して水圧のような、ｘ，ｙ，ｚ方向から同じ大きさの力が働く場合、物体は破断しないのに対し、引っ張る、押しつぶすなど、ｘ方向又はｙ方向のみの力を与えた場合、物体は破断を起こす。本発明の光偏向器の設計では、このサイコロの場合と同様に、ミラー部の結合周縁領域のねじれ応力を等方的に与えることで、ミラー部の持つ破断限界までミラー部を捩じることが可能になった。
【００４５】
このような理由に基づいて、光偏向器１０１では、ミラー部１０２の結合周縁領域における応力分布が光偏向器１０１の表側と裏側とで同一になるリブ無し領域１０５が形成されるように、リブ１０４は、ミラー部１０２の周縁から必要最小限の距離、離して（凹ませて）、形成される。なお、ミラー部１０２の結合周縁領域における応力分布が光偏向器１０１の表側と裏側とで同一になるリブ無し領域１０５が形成されるように、リブ１０４は、ミラー部１０２の周縁から必要最小限の距離、離す（凹ませる）ことを、以降、リブ１０４及びリブ無し領域１０５の第１形成条件と呼ぶ。
【００４６】
所定領域について、裏側の応力分布と表側の応力分布とが同一であるか否かの判断基準について説明する。例えば、所定領域を格子状配置の複数のセルに分割し、裏側と表側とで同一位置にあるセル同士の応力の差分が閾値未満であれば、応力が同一のセルとし、該所定領域全体において、応力が同一となったセルの個数が全数に対して所定比率以上であれば、該所定領域は、裏側の応力分布と表側の応力分布とが同一であると判断することができる。
【００４７】
図５（ｂ）では、リブ１０４の外周部の応力分布は、ミラー部１０２の表側の対応部の応力分布と相違しているが、リブ１０４の外周部の応力は大き過ぎると好ましくない。リブ１０４の外周部の応力は所定の閾値未満となるまで、リブ１０４をミラー部１０２の周縁から内側の方へ離すこととする条件を、前述の第１形成条件に付加して、リブ１０４及びリブ無し領域１０５を形成することができる。
【００４８】
さらに、第１形成条件に置き換え可能な形成条件として次の第２形成条件を考えることができる。
【００４９】
すなわち、トーションバー１０３とのミラー部１０２の結合周縁から、リブ１０４をミラー部２１２の内側の方へ離したことは、裏側において、該結合周縁からリブ１２の内側の方へ遠ざかる方向の応力勾配（正負を問題にせず、絶対値を考える。）を低下させることを意味する。したがって、リブ無し領域１０５では、その全域において該結合周縁からリブ１２の内側の方へ遠ざかる方向の応力勾配が所定値未満であり、リブ１０４では最大応力が所定の閾値未満となることをリブ無し領域１０５及びリブ１０４の第２形成条件として設定する。そして、前述の第１形成条件を置き換えた第２形成条件が満たされるように、リブ無し領域１０５及びリブ１０４を形成する。
【００５０】
図６を参照して、凹み（図２のリブ無し領域１４及び図４（ｂ）のリブ無し領域１０５に相当）付きのミラー部を装備する光偏向器と、凹み無しミラー部を装備する光偏向器とについての強度試験結果について説明する。比較対象の凹み無しミラー部２ｂは、図１１に示すようなものである。図１１において、図２と対応する部分は同符号で示されている。このミラー部２ｂのリブ１５は、ミラー部２ｂの円周縁に沿って裏方向へ起立する円周壁状に形成されており、このミラー部２ｂには、図２のリブ無し領域１４に相当する領域は形成されない。
【００５１】
図６において横軸は圧電アクチュエータ８への印加電圧を示し、縦軸はミラー部２の振れ角を示している。振れ角は、ミラー部２の回転軸線（＝トーションバー３の軸線）回りのミラー部２の回転角０°を規準とする±の回転角である。例えば、振れ角＝４°であるならば、ミラー部２は、±４°の回転角範囲（＝８°の回転角範囲）で回転軸線回りを往復回転することを意味する。
【００５２】
ミラー部２の振れ角は、圧電アクチュエータ８への印加電圧の増大に連れて、増大する。図１１のミラー部２ｂでは、位置Ｐ２、すなわち振れ角＝８°近辺で、トーションバー３の切損又はミラー部２の破損が生じた。これに対し、図２のミラー部２では、位置Ｐ１、すなわち振れ角がほぼ２倍の１６．８°となったときに、トーションバー３の切損又はミラー部２の破損が生じた。このことから、リブ無し領域１０５の形成により振れ角を増大できること、すなわち耐久性が増大したことが分かる。
【００５３】
図７を参照して、狭小なリブ無し領域２２５付きのミラー部２２２を装備する光偏向器２２１について説明する。光偏向器２２１において、ミラー部２２２、トーションバー２２３、リブ２２４及び本体２２６は、前述の光偏向器２１１（図４（ａ））のミラー部２１２、トーションバー２１３、リブ２１４及び本体２１６に対応しており、説明は省略する。
【００５４】
光偏向器２２１では、トーションバー２２３とのミラー部２２２の結合周縁につながる範囲にリブ無し領域２２５が形成される。リブ無し領域２２５は、幅及び厚さがトーションバー２２３に等しくなっている。なお、トーションバー２２３の厚さは本体２２６の厚さに等しい。リブ無し領域２２５の奥行き（トーションバー２２３の軸線方向のリブ無し領域２２５の寸法）も、光偏向器１０１（図４（ｂ））のリブ無し領域１０５に比して縮小されており、この例では、正方形のミラー部２２２の一辺の長さの１／２０としている。なお、リブ無し領域２２５の奥行きは、ミラー部２２２を円としたときは、該円の直径の１／２０とする。
【００５５】
リブ無し領域２２５は、それが形成されても、狭小し過ぎて、裏側では応力が等方的に分布しないので、リブ無し領域２２５の表側及び裏側の応力分布は大きく相違したり、裏側の応力勾配が十分に緩和されないことになる。したがって、光偏向器２２１の振れ角は十分に増大することができず、ミラー部２２２の往復回転角を大きくすることができない。
【００５６】
図８を参照して、別の光偏向器１１１を説明する。図８の光偏向器１１１において、ミラー部１１２及びトーションバー１１３は、図４（ｂ）のミラー部１０２及びトーションバー１０３に対応しており、説明は省略する。光偏向器１０１との相違点について述べる。
【００５７】
光偏向器１１１では、リブ１１４が、ミラー部１１２の裏側から裏方向へ起立する矩形枠状壁体から構成される。ミラー部１１２において、リブ無し周辺領域１１５及びリブ無し中央領域１１６は、それぞれリブ１１４の外周側及び内周側に存在して、厚さがトーションバー１１３の厚さと同一になっている領域である。トーションバー１１３と結合するミラー部１１２の辺側のリブ無し周辺領域１１５の部分の幅は、リブ無し領域１０５の奥行きに等しくされる。換言すると、リブ１１４の左右の辺部分は、その隣接辺部分としての上下の辺部分よりミラー部１１２の対応辺からの距離を増大されている。
【００５８】
この結果、トーションバー１１３と結合するミラー部１１２の辺側のリブ無し周辺領域１１５の部分では、図４（ｂ）のミラー部１０２のリブ無し領域１０５のときと同様に、ミラー部１１２の表側と裏側の応力分布はほぼ同一になり、ミラー部１１２の振れ角を増大させることができる。
【００５９】
前述の図４（ｂ）の光偏向器１０１では、トーションバー１０３とのミラー部１０２の結合周縁の近傍のみにおいてリブ１０４の周部をミラー部１０２の周縁から離したのに対し、図８では、トーションバー１１３との結合する辺側のリブ１１４の辺部は、直線で形成される。この結果、リブ１１４を簡単な形状にしつつ、ミラー部１１２の振れ角増大を図ることができる。
【００６０】
図９を参照して、２次元走査型の光偏向器２４１の問題点について説明する。
【００６１】
光偏向器２４１においても、説明の便宜上、前述の光偏向器１の説明のときと同一に、上下左右を定義する。すなわち、図９は光偏向器２４１を裏側から見た斜視図であるが、光偏向器２４１の表側を光偏向器２４１の正面とし、正面視の上下左右を光偏向器２４１の上下左右とする。トーションバー２４３の軸線方向は光偏向器２４１の左右方向となる。
【００６２】
光偏向器２４１において、ミラー部２６２、リブ２６４、リブ無し周辺領域２６５及びリブ無し中央領域２６６は、図８のミラー部１１２、リブ１１４、リブ無し周辺領域１１５及びリブ無し中央領域１１６にそれぞれ対応していて、それらと同一の構造であるので、説明は省略する。
【００６３】
２つのトーションバー２４３は、軸線（該軸線は、前述の第１回転軸線に相当するので、以下、「第１回転軸線」という。）を左右方向に揃えて、ミラー部２６２の左右方向両側に配設され、先端においてミラー部２６２に結合し、基端において内側支持枠２４４に結合している。なお、図１の光偏向器１のトーションバー３の基端は、支持枠４に結合しておらず、支持枠４との間に間隙を残している。
【００６４】
圧電アクチュエータ２４５，２４８は、光偏向器１（図１）の圧電アクチュエータ５，８に対応しており、先端及び基端をそれぞれトーションバー２４３の基端部及び内側支持枠２４４に結合し、トーションバー２４３の基端部を第１回転軸線の回りに往復回転させる。ミラー部２６２は、内側支持枠２４４に６点で支持される。６点とは、２のトーションバー２４３の基端部、１つの圧電アクチュエータ２４５の基端部、及び３つの圧電アクチュエータ２４８の基端部である。
【００６５】
外側支持枠２７４は、内側支持枠２４４を内側支持体又は内側支持枠体とすると、内側支持枠２４４に対する外側支持体又は外側支持枠体となる。外側支持枠２７４は、トーションバー２５３の基端部と結合する上辺及び下辺の中心部のみしか図示していないが、内側支持枠２４４を１回り大きい寸法として、内側支持枠２４４を外周側から包囲するように、配設される。２つのトーションバー２５３は、内側支持枠２４４の上下にそれぞれ配置され、先端を内側支持枠２４４の上下の辺部の中心に結合し、基端を外側支持枠２７４の上下の辺部の中心に結合する。
【００６６】
１対の外側圧電アクチュエータ２５４は、各トーションバー２５３の左右両側に配設され、先端をトーションバー２５３の基端部に結合し、基端を外側支持枠２７４に結合し、トーションバー２５３の基端部を、ミラー部２６２の中心において第１回転軸線に直交する第２回転軸線の回りに往復回転させる。
【００６７】
光偏向器２４１では、トーションバー２４３の先端部とミラー部２６２との結合近傍の耐久性については、図８のリブ無し周辺領域１１５について説明したのと同様に、リブ無し周辺領域２６５の幅寸法の設定により対処済みとなっている。しかしながら、内側支持枠２４４にはリブが設けられておらず、応力分布図から分かるように、内側支持枠２４４とトーションバー２４３，２５３との結合部近傍の応力が等方的に分布していない。したがって、内側支持枠２４４の歪みやトーションバー２４３，２５３の切損が生じる可能性が高まる。
【００６８】
そこで、内側支持枠２４４にリブを設ける対策が必要となるが、ただ、リブを形成しただけでは、図５（ａ）で指摘した問題点が生じる。これを克服する構造について、図１０を参照して説明する。
【００６９】
図１０の光偏向器１４１において、トーションバー１４３（内側トーションバー），１５３（外側トーションバー）、外側圧電アクチュエータ１５４、ミラー部１６２及び外側支持枠１７４は、それぞれ図９の光偏向器２４１のトーションバー２４３，２５３、外側圧電アクチュエータ２５４、ミラー部２６２及び外側支持枠２７４と対応し、それらと同一構造となっており、説明は省略する。なお、ミラー部１６２のリブ１６４、リブ無し周辺領域１６５及びリブ無し中央領域１６６は、ミラー部１６２のサブ構造として、ミラー部２６２のサブ構造のリブ２６４、リブ無し周辺領域２６５及びリブ無し中央領域２６６に対応し、同一構造となっている。
【００７０】
光偏向器１４１（図１０）と光偏向器２４１（図９）との構造上の相違点は、内側支持枠１４４と内側支持枠２４４との構造の相違である。内側支持枠２４４は、単純な平板として形成されているのに対し、内側支持枠２４４は、裏側にリブ１５８を有している。
【００７１】
内側リブ無し領域１５７は、リブ１５８の左右の各辺の内周縁と内側支持枠１４４の左右の内周縁との間に所定幅で形成される。この所定幅は、図８の光偏向器１１１で説明したリブ無し周辺領域１１５の左右の幅と同一の観点で設定される。すなわち、内側リブ無し領域１５７の表と裏の応力分布がほぼ同一になる必要最小限の幅に設定される。
【００７２】
外側リブ無し領域１５９は、リブ１５８の上下の各辺の外周縁と内側支持枠１４４の上下の外周縁との間に所定幅で形成される。この所定幅も、図８の光偏向器１１１で説明したリブ無し周辺領域１１５の左右の幅と同一の観点で設定される。すなわち、外側リブ無し領域１５９の幅は、外側リブ無し領域１５９の表と裏の応力分布がほぼ同一になる必要最小限の幅に設定される。
【００７３】
この結果、光偏向器１４１では、内側支持枠１４４とトーションバー１４３及びトーションバー１５３との結合部近辺の耐久性が向上し、内側支持枠１４４とトーションバー１４３及びトーションバー１５３との破損を抑制しつつ、ミラー部１６２の振れ角の増大及び共振周波数の増大を図ることができる。
【００７４】
以上、図面を参照して、種々の光偏向器について説明しているが、光偏向器１（図１）、１０１（図４（ｂ））、１１１（図８）、１４１（図１０）は、本発明の実施形態になっていることは言うまでもない。図１１のミラー部２ｂを装備する光偏向器と、光偏向器２１１（図４（ａ））、２２１（図７）、２４１（図９）とは、単に本発明の実施形態と対比したり、本発明の実施形態を説明する前に問題点を指摘するために、便宜上、図示しただけであり、本発明の実施形態には含まれない。
【００７５】
以上、実施形態について本発明を説明したが、本発明は、実施形態に限定されることなく、要旨の範囲内の種々の形態で実施することができる。
【００７６】
例えば、光偏向器１等では、ミラー部２を２つのトーションバー３により回転駆動することになっているが、ミラー部２の支持構造を片持ち式、すなわちミラー部２を１つのトーションバー３により回転駆動する光偏向器にも本発明を適用することができる。
【００７７】
実施形態では、圧電アクチュエータ５，８等は直線状になっているが、これらに代えて、半円弧状の圧電アクチュエータを使用することもできる。
【００７８】
実施形態では、圧電アクチュエータ５，８，１４８，１５４が使用されているが、本発明が適用される光偏向器のアクチュエータは、圧電駆動方式のものに限定されず、静電駆動方式、電磁駆動方式やその他の駆動方式のアクチュエータを採用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１，１０１，１１１，１４１・・・光偏向器、２，１０２，１１２，１６２・・・ミラー部、３，１０３，１１３，１４３・・・トーションバー（内側トーションバー）、４，１４４，１７４・・・支持枠（支持体）、５，８・・・圧電アクチュエータ（アクチュエータ）、１２・・・環状突条（リブ）、１３ａ・・・壁体部分、１０４，１１４，１６４・・・リブ、１０５・・・リブ無し領域、１１５・・・リブ無し周辺領域、１４４・・・内側支持枠、１４５，１４８・・・内側圧電アクチュエータ（アクチュエータ）、１５３・・・外側トーションバー、１５４・・・外側圧電アクチュエータ（アクチュエータ）、１５７・・・内側リブ無し領域、１５９・・・外側リブ無し領域、１６５・・・リブ無し周辺領域、１７４・・・外側支持枠。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【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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