(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動効率が高いアクチュエーターを提供する。【解決手段】可動板１１１と、可動板１１１を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部３と、可動板１１１に固着され、光を反射する反射面１１４を有する反射部１１３と、反射部１１３の反射面１１４とは反対側の面に設けられたコイル３１と、外枠支持部１５を挟むように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂと、コイル３１に対して所定の電圧を印加させる電圧印加部を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板と、
前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を備えたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエーターにおいて、
前記可動板の板厚方向からの平面視において、前記反射部の面積が前記可動板の面積よりも大きいことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエーターにおいて、
前記可動板に設けられた導通接続部を備え、
前記導通接続部上に設けられ、前記コイルと前記導通接続部とを電気的に接続させるコンタクト部を有することを特徴とするアクチュエーター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエーターにおいて、
前記第１軸部に、前記第１軸部に生じる応力を検出する第１検出部が設けられたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエーターにおいて、
前記可動板の周囲に配置され、かつ、前記第１軸部が接続される可動枠と、
前記可動枠に接続され、かつ、前記第１軸に交差する第２軸周りに前記可動枠を揺動可能に支持する第２軸部と、を備えたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項６】
請求項４に記載のアクチュエーターにおいて、
前記可動枠に、さらにコイルが設けられたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のアクチュエーターにおいて、
前記平面視において、前記反射部が前記可動枠を覆って設けられたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のアクチュエーターにおいて、
前記第２軸部に、前記第２軸部に生じる応力を検出する第２検出部が設けられたことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項９】
可動板と、
前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を備えたことを特徴とする光スキャナー。
【請求項１０】
可動板と、
前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターに対して光を照射する照射部と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
可動板と、
前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を備えたアクチュエーターと、
前記アクチュエーターに対して光を照射する照射部と、を備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエーター、光スキャナー、画像表示装置及びヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状の取付部と当該取付部を所定軸周りに揺動可能に支持する弾性支持部を有する軸部と、取付部の面に設けられた光反射部材と、を有する光学デバイスが知られている。このような光学デバイスでは、例えば、取付部の反射部材が設けられた面とは反対側に面にコイルを設け、さらに、強磁性体としての永久磁石を配置し、コイルと永久磁石との相互作用によって取付部に設けられた光反射部を所定軸周りに揺動させることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の光学デバイスでは、全体構造の小型化に伴い、取付部の面積が小さくなると、コイルの巻き数（コイルの形成面積）が小さくなる。これにより、磁力が弱まり、取付部の面に設けられた光反射部材の揺動（駆動）効率を低下させてしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるアクチュエーターは、可動板と、前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、可動板を含んだ全体構造を小型化させる場合であっても、反射部と可動板とは別体であるため、可動板の大きさに影響されることなく、反射部の大きさを維持することができるとともに、コイルの巻き数（形成面積）が小さくならないようにできる。これにより、磁力を高め、反射部の揺動効率を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかるアクチュエーターは、前記可動板の板厚方向からの平面視において、前記反射部の面積が前記可動板の面積よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、コイルの形成面積を増加させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかるアクチュエーターは、前記可動板に設けられた導通接続部を備え、前記導通接続部上に設けられ、前記コイルと前記導通接続部とを電気的に接続させるコンタクト部を有することを特徴とする。
【００１１】
この構成よれば、反射部に形成されたコイルと可動板に形成された導通接続部とが電気的に接続される。これにより、導通接続部側からコイルに対して容易に電圧を供給することが可能となる。さらに、コンタクト部が可動板の導通接続部上に配置されているため、コンタクト部が可動板と反射部との間のスペーサー（支柱）の機能を有する。従って、反射部が揺動運動する際に反射部と他の部材とが接触することを防止することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかるアクチュエーターは、前記第１軸部に、前記第１軸部に生じる応力を検出する第１検出部が設けられたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第１検出部により第１軸部に生じる応力を検出し、第１軸周りの可動板の揺動角を検出することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかるアクチュエーターは、前記可動板の周囲に配置され、かつ、前記第１軸部が接続される可動枠と、前記可動枠に接続され、かつ、前記第１軸に交差する第２軸周りに前記可動枠を揺動可能に支持する第２軸部と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、可動板に固着された反射部は、第１軸及び第２軸周りに揺動可能となる。そして、可動枠等の寸法に規制されることなく、反射部の面にコイルを確実に配置することがきる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかるアクチュエーターでは、前記可動枠に、さらにコイルが設けられたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、反射部に設けられたコイルに加え、さらに可動枠にもコイルが設けられるため、さらに磁力を高め、反射部の揺動（駆動）効率を向上させることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかるアクチュエーターでは、前記平面視において、前記反射部が前記可動枠を覆って設けられたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、例えば、外部から反射部に向けて光を照射した際、可動板、第１軸部および可動枠に光が到達することがない。従って、これらにて反射する迷光の発生を防止することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかるアクチュエーターでは、前記第２軸部に、前記第２軸部に生じる応力を検出する第２検出部が設けられたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、第２検出部により第２軸部に生じる応力の検出が可能となる。
【００２２】
［適用例９］本適用例にかかる光スキャナーは、可動板と、前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、可動板を含んだ全体構造を小型化させる場合であっても、反射部と可動板とは別体であるため、可動板の大きさに影響されることなく、反射部の大きさを維持することができるとともに、コイルの巻き数（形成面積）が小さくならないようにできる。これにより、磁力を高め、反射部の揺動効率を向上させることができる。
【００２４】
［適用例１０］本適用例にかかる画像表示装置は、可動板と、前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、前記アクチュエーターに対して光を照射する照射部と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、効率よく反射部が駆動するアクチュエーターが搭載された画像表示装置を提供することできる。
【００２６】
［適用例１１］本適用例にかかるヘッドマウントディスプレイは、可動板と、前記可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、前記可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部の前記反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、前記アクチュエーターに対して光を照射する照射部と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、効率よく反射部が駆動するアクチュエーターが搭載されたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す概略図。
【図２】第１実施形態にかかる光スキャナーの一部拡大図。
【図３】画像表示装置の構成を示す概略図。
【図４】携帯用画像表示装置の構成を示す概略図。
【図５】ヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図。
【図６】ヘッドマウントディスプレイの構成を示す概略図。
【図７】第２実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す平面図。
【図８】第２実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す断面図。
【図９】電圧印加部の構成を示すブロック図。
【図１０】発生電圧の一例を示す説明図。
【図１１】第３実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す平面図。
【図１２】第３実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。
【００３０】
［第１実施形態］
（アクチュエーター（光スキャナー）の構成）
まず、アクチュエーターの構成について説明する。なお、本実施形態では、アクチュエーターとしての光スキャナーを例に挙げて説明する。図１は、本実施形態にかかる光スキャナーの構成を示し、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）は反射部の平面図である。また、図２は、本実施形態にかかる光スキャナーの一部拡大図である。図１に示すように、光スキャナー１は、可動板１１１と、可動板１１１を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部３と、可動板１１１に固着され、光を反射する反射面１１４を有する反射部１１３と、反射部１１３の反射面１１４とは反対側の面に設けられたコイル３１を備えている。また、外枠支持部１５を挟むように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂを備えている。さらに、コイル３１に対して所定の電圧を印加させる電圧印加部（図示せず）を備えている。
【００３１】
第１軸部３は、一対の軸部１１ａ，１１ｂを含んでいる。また、可動板１１１の周辺を囲むように外枠支持部１５が配置され、可動板１１１は、軸部１１ａ，１１ｂを介して外枠支持部１５に接続されている。軸部１１ａ，１１ｂ弾性変形可能である。そして、軸部１１ａ，１１ｂは、可動板１１１をＹ軸周りに回動（揺動）可能とするように、可動板１１１と外枠支持部１５とを連結している。
【００３２】
軸部１１ａ，１１ｂは、可動板１１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１１ａ，１１ｂは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向に延在する長手形状を成す。そして、軸部１１ａ，１１ｂは、それぞれ、一端部が可動板１１１に接続され、他端部が外枠支持部１５に接続されている。そして、軸部１１ａ，１１ｂは、それぞれ、中心軸とＹ軸とが一致するように配置されている。このように構成された軸部１１ａ，１１ｂは、それぞれ、可動板１１１によるＹ軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。なお、軸部１１ａ，１１ｂの形態は上記の形態に限定されない。例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した、ミアンダー形状を有していてもよい。また、軸部１１ａ，１１ｂの軸の本数に関して単数であってもよいし、複数であってもよい。可動板１１１、軸部１１ａ，１１ｂ及び外枠支持部１５は、例えば、シリコン単結晶の基板を用いて一体的に形成されている。
【００３３】
反射部１１３は、板状を成すととともに、平面視において円形を成している。なお、平面視とは、可動板の板厚方向から見ることを指し、以下では特に説明がなければ同様の意味で用いるものとする。そして、反射部１１３の第１面１１３ａには光を反射させる反射面１１４が形成されている。また、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、反射部１１３の第１面１１３ａとは反対側の第２面１１３ｂにはコイル３１が形成されている。なお、平面視における反射部１１３の形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
【００３４】
また、図１に示すように、反射部１１３は、平面視において、可動板１１１を覆うように形成されている。すなわち、平面視において、反射部１１３の面積が可動板１１１の面積よりも大きい。本実施形態では、平面視において、可動板１１１及び軸部１１ａ，１１ｂが反射部１１３の内側に配置されている。そのため、軸部１１ａと軸部１１ｂとの間の距離を短くしつつ、反射部１１３の面積を大きくすることができる。また、軸部１１ａと軸部１１ｂとの間の距離を短くすることができることから、外枠支持部１５の小型化を図ることができる。これにより、反射部１１３の面積を大きく維持しつつ、光スキャナー１の全体構造を小型化させることが可能となる。また、不要な光が可動板１１１及び軸部１１ａ，１１ｂで反射して迷光となるのを防止することができる。また、外枠支持部１５の表面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、外枠支持部１５に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。なお、外枠支持部１５の他に可動板１１１や軸部１１ａ，１１ｂ等の表面にも反射防止処理を施してもよい。
【００３５】
図１（ｂ），（ｃ）に示すように、反射部１１３の第２面１１３ｂ上にはコイル３１が形成されている。コイル３１は、反射部１１３の中心に対して環状に巻かれて形成されている。コイル３１の材料としては。導電性を有するものであればよく、例えば、銅やアルミニウム等の金属が好適である。そして、コイル３１の一端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第１端子６３ａに電気的に接続されている。また、コイル３１の他端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第２端子６３ｂに電気的に接続されている。
【００３６】
また、可動板１１１には導通接続部６５を備え、可動板１１１上に配置され、反射部１１３に形成されたコイル３１と導通接続部６５とを電気的に接続させるコンタクト部６０を有する。具体的には、導通接続部６５の一部として、可動板１１１上に第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂが形成され、第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂのそれぞれから導通配線７０ａ，７０ｂが引き出されている。また、各導通配線７０ａ，７０ｂは、それぞれ、外枠支持部１５上に形成された外部端子７１ａ，７１ｂに接続されている。そして、外部端子７１ａ，７１ｂは、図示しない電圧印加部に電気的に接続されている。
【００３７】
コンタクト部６０は、コイル３１から引き出された第１端子６３ａ及び第２端子６３ｂと可動板１１１上に形成された第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂとを導電部材６２ａ，６２ｂを用いて電気的に接続するものである。本実施形態では、第１端子６３ａ及び第２端子６３ｂと可動板１１１上に形成された第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂとが導電部材６２ａ，６２ｂとして、例えば、はんだ材（はんだボールやはんだペースト）を用いて接続されている。なお、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂには、ニッケルやパーマロイ（ニッケル―鉄合金）等の導電性を有する軟磁性体を用いることが好適である。このようにすれば、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂをコア材として機能させることができる。
【００３８】
また、可動板１１１と反射部１１３との間にコンタクト部６０を有するので、反射部１１３は軸部１１ａ，１１ｂに対して厚さ方向（Ｚ軸方向）に離間する構成となる。すなわち、コンタクト部６０が支柱の機能を果たす。このため、反射部１１３が軸部１１ａ、１１ｂの側面に直接接続されないので、反射部１１３の揺動（回動）時に、軸部１１ａ、１１ｂの捩れ変形による応力が反射部１１３に及ぶのを防止または抑制することができ、その結果、反射部１１３の撓みを低減させることができる。
【００３９】
外枠支持部１５の側面には一対の永久磁石２１ａ，２１ｂが配置される。具体的には、図１に示すように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂは、可動板１１１（反射部１１３）のＹ軸（揺動中心軸）を介して互いに対向するとともに、図１（ｂ）に示すように、コイル３１を挟むように配置される。そして、永久磁石２１ａ，２１ｂは、それぞれ異なる磁極同士が対向するように配置されている。本実施形態では、一方の永久磁石２１ａのＮ極と他方の永久磁石２１ｂのＳ極とが対向するように配置されている。
【００４０】
上記の永久磁石２１ａ，２１ｂとしては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。
【００４１】
また、第１軸部３には、第１軸部３の挙動を検出する検出部（第１検出部）５０（５０ａ，５０ｂ）が配置されている。具体的には、検出部５０は、第１軸部３に生じる応力を検出するものである。本実施形態の検出部５０（５０ａ，５０ｂ）としては、ピエゾ抵抗素子５２ａ，５２ｂを含むものである。軸部１１ａの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ａが設けられ、また、軸部１１ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ｂが設けられている。より具体的には、ピエゾ抵抗素子５２ａは、軸部１１ａの外枠支持部１５側（可動板１１１と反対側）の端部に設けられ、ピエゾ抵抗素子５２ｂは、軸部１１ｂの外枠支持部１５側（可動板１１１と反対側）の端部に設けられている。以下、さらに詳細に説明する。なお、ピエゾ抵抗素子５２ａ，５２ｂを含む検出部５０ａ，５０ｂの構成は同様なので、検出部５０ａを例に挙げて説明する。
【００４２】
図２に示すように、検出部５０ａにおけるピエゾ抵抗素子５２ａは、基材５７１上に形成された配線群５５を介して、外枠支持部１５上に設けられた電極群５６に電気的に接続されている。配線群５５は、配線５５１，５５２，５５３，５５４で構成され、電極群５６は、電極５６１，５６２，５６３，５６４で構成されている。
【００４３】
ピエゾ抵抗素子５２ａは、軸部１１ａ上に設けられたピエゾ抵抗領域５２１と、ピエゾ抵抗領域５２１上に揺動（回動）中心軸（Ｙ軸）上に並設された１対の入力電極５２２，５２３と、ピエゾ抵抗領域５２１上に揺動（回動）中心軸（Ｙ軸）に対し直角な方向に並設された１対の出力電極５２４，５２５とを有している。ピエゾ抵抗領域５２１は、軸部１１ａの表面にｎ型またはｐ型の不純物をドーピング（拡散あるいはイオン注入）することにより形成することができる。
【００４４】
このようなピエゾ抵抗領域５２１上における回動中心軸Ｙ方向での両端部のうち、一端部（可動板１１１側の端部）に設けられた入力電極５２２は、配線５５１を介して電極５６１に接続され、他端部（可動板１１１と反対側の端部）に設けられた入力電極５２３は、配線５５３を介して電極５６３に接続されている。これにより、１対の入力電極５２２，５２３間に電圧を印加することができる。
【００４５】
また、ピエゾ抵抗領域５２１上における揺動中心軸に対し直角な方向の両端部のうち、一端部に設けられたに出力電極５２４は、配線５５４を介して電極５６４に接続され、他端部に設けられた出力電極５２５は、配線５５２を介して電極５６２に接続されている。これにより、１対の出力電極５２４，５２５間の電圧値や比抵抗値を検知することができる。上記のように構成されたピエゾ抵抗素子５２では、１対の入力電極５２２，５２３を介してピエゾ抵抗領域５２１に電界Ｅを印加しつつ、１対の出力電極５２４，５２５を介してピエゾ抵抗領域５２１の電圧値を検知することにより、ピエゾ抵抗領域５２１の比抵抗値を検知することができる。すなわち、１対の入力電極５２２，５２３間に電圧を印加することにより、ピエゾ抵抗領域５２１上に電界Ｅを生じさせる。そして、このような電界Ｅのもと、ピエゾ抵抗領域５２１にせん断応力が生じると、そのせん断応力の程度に応じて、ピエゾ抵抗領域５２１の比抵抗値が変化し、その変化に応じた電位差が１対の出力電極５２４，５２５間に生じる。この電位差は、軸部１１ａの捩れ変形量や可動板１１１の回動角（揺動角）に応じたものである。したがって、この電位差に基づき、可動板１１１の挙動を検知することができる。
【００４６】
また、図２に示すように、配線群５５の配線５５１〜５５４上の一部に絶縁膜７７が形成され、絶縁膜７７上に導通配線７０ａが形成され、導通配線７０ａは外部端子７１ａに接続されている。なお、検出部５０ｂの構成、導通配線７０ｂ及び外部端子７１ｂの構成についても上記構成と同様なので説明を省略する。
【００４７】
次に、光スキャナー１の動作について説明する。まず、図示しない電源回路から外部端子７１ａ，７１ｂ、導通配線７０ａ，７０ｂ及びコンタクト部６０を介してコイル３１に交番電圧を印加する。これにより、コイル３１に生じる磁界の方向が上方向と下方向とで交互に切り換わる。そのため、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂの磁界中に配置された反射部１１３は、軸部１１ａ，１１ｂの捩れ変形を伴いながら、Ｙ軸周りに揺動（回動）する。
【００４８】
また、コンタクト部６０の一部を構成する第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂは、軟磁性体の材料で形成されているため、コア材として機能する。すなわち、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コイル３１を横切って永久磁石２１ｂに向かう一方で、永久磁石２１ａで発生した磁界が、コイル３１を横切らず、コイル３１の外側（外周）を経由して永久磁石２１ｂに向かう場合もあり得る。この場合、コイル３１の外側を経由する磁界（無効磁界）はコイル３１に流れる電流との相互作用に寄与しないため、可動板１１１等の揺動効率の低下の原因の一つとなる。そこで、本実施形態では、平面視において環状に形成されたコイル３１の中心部にコア材の機能を有するコンタクト部６０が配置されている。従って、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コア材（コンタクト部６０）に向かいながら永久磁石２１ｂに進行するため、コイル３１を横切るように磁界を集中させることができる。これにより、無効磁界の発生が低減され、コイル３１に流れる電流と磁界との相互作用効率を高めることができる。
【００４９】
また、１対の入力電極５２２，５２３間に電圧を印加することにより、ピエゾ抵抗領域５２１上に電界Ｅを生じさせる。そして、生成された電界Ｅのもと、１対の出力電極５２４，５２５間に生じる電位差を検出し、検出された電位差に基づき、可動板１１１の周波数、振幅、回動角などの挙動を検知する。そして、図示しない制御手段が、検出された挙動に基づき、可動板１１１が所望の挙動となるように、コイル３１への交番電圧を制御する。
【００５０】
（画像表示装置の構成）
次に、画像表示装置の構成について説明する。画像表示装置は、可動板と、可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、反射部の反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、アクチュエーターに対して光を照射する照射部を備えたものである。図３は、画像表示装置の構成を示す概略図である。以下、具体的に説明する。なお、本実施形態では、アクチュエーターとして前述の光スキャナー１を用いた場合について説明する。
【００５１】
図３に示すように、画像表示装置９は、光スキャナー１と、光スキャナー１に対して光を照射する照射部９１等を備えている。本実施形態の照射部９１は、赤色光を照射する赤色光源９１１と、青色光を照射する青色光源９１２と、緑色光を照射する緑色光源９１３とを備えている。さらに、赤色光源９１１、青色光源９１２及び緑色光源９１３のそれぞれに対応してダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃが配置されている。
【００５２】
各ダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃは、赤色光源９１１、青色光源９１２、緑色光源９１３のそれぞれから照射された光を合成する光学素子である。このような画像表示装置９は、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて、照射部９１（赤色光源９１１、青色光源９１２、緑色光源９１３）から照出された光をダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃでそれぞれ合成し、この合成された光が光スキャナー１に照射される。そして、光スキャナー１が２次元走査され、スクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
【００５３】
２次元走査の際、光スキャナー１の可動板１１１のＹ軸周りの回動により反射部１１３で反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、光スキャナー１の可動板１１１のＸ軸周りの回動により反射部１１３で反射した光がスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。なお、本実施形態では、ダイクロイックミラー９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃで合成された光を光スキャナー１によって２次元的に走査した後、その光を固定ミラー９３で反射させてからスクリーンＳに画像を形成するように構成されているが、固定ミラー９３を省略し、光スキャナー１によって２次元的に走査された光を直接スクリーンＳに照射する構成であってもよい。
【００５４】
上記の画像表示装置９は、例えば、携帯用画像表示装置として適用することができる。図４は、携帯用画像表示装置の構成を示す概略図である。携帯用画像表示装置１００は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング１１０と、ケーシング１１０内に内蔵された画像表示装置９とを有している。この携帯用画像表示装置１００により、例えば、スクリーンや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。また、携帯用画像表示装置１００は、所定の情報を表示するディスプレイ１２０と、キーパット１３０と、オーディオポート１４０と、コントロールボタン１５０と、カードスロット１６０と、ＡＶポート１７０とを有している。なお、携帯用画像表示装置１００は、通話機能、ＧＳＰ受信機能等の他の機能を備えていてもよい。
【００５５】
（ヘッドアップディスプレイの構成）
次に、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の構成について説明する。ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、可動板と、可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、反射部の反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、アクチュエーターに対して光を照射する照射部を備えたものである。なお、本実施形態では、アクチュエーターとして前述の光スキャナー１を用いた場合について説明する。
【００５６】
図５は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の構成を示す概略図である。図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）２１０は、上述の光スキャナー１を備えた画像表示装置９を搭載している。そして、ヘッドアップディスプレイシステム２００では、画像表示装置９が、例えば、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ２１０を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ２１０により、フロントガラス２２０に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。なお、ヘッドアップディスプレイシステム２００は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。
【００５７】
（ヘッドマウントディスプレイの構成）
次に、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成について説明する。可動板と、可動板を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部と、可動板に固着され、光を反射する反射面を有する反射部と、反射部の反射面とは反対側の面に設けられたコイルと、を有するアクチュエーターと、アクチュエーターに対して光を照射する照射部を備えたものである。なお、本実施形態では、アクチュエーターとして前述の光スキャナー１を用いた場合について説明する。
【００５８】
図６は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成を示す概略図である。図６に示すように、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）３００は、上述の光スキャナー１を備えた画像表示装置９を搭載している。ヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０を備え、眼鏡３１０に画像表示装置９が配置されている。そして、画像表示装置９により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
【００５９】
表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置９からの情報を重ねて使用することができる。なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つ画像表示装置９を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。
【００６０】
以上、アクチュエーターとしての光スキャナーおよび画像表示装置等の形態について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００６１】
以上、上記第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
（１）可動板１１１を小スペース化させ外枠支持部１５を含む全体構造を小型化させる場合であっても、反射部１１３と可動板１１１とは別体であるため、可動板１１１の大きさに影響されることなく、反射部１１３の大きさを維持することができる。また、このような反射部１１３の第２面１１３ｂにコイル３１を形成することにより、コイルの巻き数（形成面積）を確保する（小さくしないようにする）ことができる。これにより、磁力を高め、可動板１１１、反射部１１３の揺動効率を向上させることができる。
【００６３】
（２）反射部１１３の第２面１１３ｂにコイル３１を形成することにより、外枠支持部１５において検出部５０ａ，５０ｂにおける配線群５５及び電極群５６とコイル３１に接続される導通配線７０ａ（７０ｂ）及び外部端子７１ａ（７１ｂ）の引き回しを容易に行うことができる。
【００６４】
［第２実施形態］
（アクチュエーター（光スキャナー）の構成）
次に、第２実施形態にかかるアクチュエーターの構成について説明する。なお、本実施形態では、アクチュエーターとしての光スキャナーを例に挙げて説明する。図７は、本実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す平面図であり、図８は、本実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す断面図である。そして、図７は、反射部を透視した平面図であり、図８は、図７におけるＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ部材等には同じ符号を付している。
【００６５】
図７及び図８に示すように、光スキャナー１ａは、可動板１１１と、可動板１１１を第１軸（Ｙ軸）周りに揺動可能に支持する第１軸部１２ａ，１２ｂと、可動板１１１に固着され、光を反射する反射面１１４を有する反射部１１３と、反射部１１３の反射面１１４とは反対側の面に設けられたコイル３１を備え、可動板１１１の周囲に配置され、かつ第１軸部１２ａ，１２ｂが接続される可動枠１３と、可動枠１３に接続され、かつ、第１軸に交差する第２軸（Ｘ軸）周りに可動枠１３を揺動可能に支持する第２軸部１４ａ，１４ｂと、を備えたものである。また、外枠支持部１５を挟むように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂを備えている。さらに、コイル３１に対して所定の電圧を印加させる電圧印加部４（図９参照）を備えている。以下、具体的に説明する。
【００６６】
本実施形態の可動板１１１は、平面視において円形を有し、光スキャナー１ａの中心部に配置されている。可動枠１３は、枠状を成し、可動板１１１の周囲を囲むように設けられている。換言すれば、可動板１１１は、枠状の可動枠１３の内側に設けられている。また、外枠支持部１５は、枠状を成し、可動枠１３の周囲を囲むように設けられている。換言すれば、可動枠１３は、外枠支持部１５の内側に設けられている。可動枠１３は、第２軸部１４ａ，１４ｂを介して外枠支持部１５に支持されている。
【００６７】
また、可動枠１３は、Ｙ軸に沿った方向における長さがＸ軸に沿った方向の長さよりも長くなっている。すなわち、Ｙ軸に沿った方向における可動枠１３の長さをａとし、Ｘ軸に沿った方向における可動枠１３の長さをｂとしたとき、ａ＞ｂなる関係を満たす。これにより、第１軸部１２ａ，１２ｂに必要な長さを確保しつつ、Ｘ軸に沿った方向における光スキャナー１の長さを抑えることができる。
【００６８】
また、可動枠１３は、平面視において、可動板１１１および第１軸部１２ａ，１２ｂからなる構造体の外形に沿った形状を成している。なお、可動枠１３の形状は、枠状であれば、特に限定されない。このような構成において、可動板１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂおよび永久磁石２１ａ，２１ｂで構成された振動系の振動、すなわち、可動板１１１のＹ軸周りの揺動を許容しつつ、可動枠１３の小型化を図ることができる。
【００６９】
第１軸部１２ａ，１２ｂ及び第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、弾性変形可能である。そして、第１軸部１２ａ，１２ｂは、可動板１１１をＹ軸周りに回動（揺動）可能とするように、可動板１１１と可動枠１３とを連結している。また、第２軸部１４ａ，１４ｂは、可動枠１３をＹ軸に直交するＸ軸周りに回動（揺動）可能とするように、可動枠１３と外枠支持部１５とを連結している。
【００７０】
第１軸部１２ａ，１２ｂは、可動板１１１を介して互いに対向するように配置されている。また、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向に延在する長手形状を成す。そして、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、一端部が可動板１１１に接続され、他端部が可動枠１３に接続されている。また、第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、中心軸とＹ軸とが一致するように配置されている。このように構成された第１軸部１２ａ，１２ｂは、それぞれ、可動板１１１のＹ軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
【００７１】
第２軸部１４ａ，１４ｂは、可動枠１３を介して互いに対向するように配置されている。また、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、Ｘ軸に沿った方向に延在する長手形状を成す。そして、第２軸部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、一端部が可動枠１３に接続され、他端部が外枠支持部１５に接続されている。このように構成された第２軸部１４ａ，１４ｂは、可動枠１３のＸ軸周りの揺動に伴って、第２軸部１４ａ，１４ｂ全体がそれぞれねじれ変形する。このように、可動板１１１をＹ軸周りに揺動可能とするとともに、可動枠１３をＸ軸周りに揺動可能とすることによりＸ軸およびＹ軸の２軸周りに揺動（回動）させることができる。
【００７２】
なお、第１軸部１２ａ，１２ｂ及び第２軸部１４ａ，１４ｂの形態は上記の形態に限定されない。例えば、途中の少なくとも１箇所が屈曲または湾曲した、ミアンダー形状を有していてもよい。また、第１軸部１２ａ，１２ｂや第２軸部１４ａ，１４ｂの軸の本数に関しても単数であってもよいし、複数であってもよい。なお、可動板１１１、可動枠１３、第１軸部１２ａ，１２ｂ、第２軸部１４ａ，１４ｂ及び外枠支持部１５は、例えば、シリコン単結晶の基板を用いて一体的に形成されている。
【００７３】
反射部１１３は、板状を成すととともに、平面視において円形を成している。そして、反射部１１３の第１面１１３ａには光を反射させる反射面１１４が形成されている。また、図８に示すように、反射部１１３の第１面１１３ａとは反対側の第２面１１３ｂにはコイル３１が形成されている。なお、平面視における反射部１１３の形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
【００７４】
また、図７に示すように、反射部１１３は、平面視において、可動枠１３を覆うように形成されている。本実施形態では、平面視において、可動板１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、可動枠１３、第２軸部１４ａ，１４ｂが反射部１１３の内側に配置されている。そのため第１軸部１２ａと第１軸部１２ｂとの間の距離を短くしつつ、反射部１１３の面積を大きくすることができる。また、第１軸部１２ａと第１軸部１２ｂとの間の距離を短くすることができることから、可動枠１３の小型化を図ることができる。さらに、可動枠１３の小型化を図ることができることから、第２軸部１４ａと第２軸部１４ｂとの間の距離を短くすることができる。これにより、反射部１１３の面積を大きく維持しつつも、光スキャナー１の全体構造を小型化させることが可能となる。また、不要な光が可動板１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、可動枠１３及び第２軸部１４ａ，１４ｂで反射して迷光となるのを防止することができる。また、外枠支持部１５の表面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、外枠支持部１５に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。なお、外枠支持部１５の他に可動板１１１、第１軸部１２ａ，１２ｂ、可動枠１３や第２軸部１４ａ，１４ｂ等の表面にも反射防止処理を施してもよい。
【００７５】
図８に示すように、反射部１１３の第２面１１３ｂ上にはコイル３１が形成されている。コイル３１は、反射部１１３の中心に対して環状に巻かれて形成されている（図１（ｃ）参照）。コイル３１の材料としては。導電性を有するものであればよく、例えば、銅やアルミニウム等の金属が好適である。そして、コイル３１の一端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第１端子６３ａに電気的に接続されている。また、コイル３１の他端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第２端子６３ｂに電気的に接続されている。
【００７６】
また、可動板１１１には導通接続部６５を備え、可動板１１１上に配置され、反射部１１３に形成されたコイル３１と導通接続部６５とを電気的に接続させるコンタクト部６０を有する。具体的には、導通接続部６５の一部として、可動板１１１上に第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂが形成され、第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂのそれぞれから導通配線７０ａ，７０ｂが引き出されている。また、各導通配線７０ａ，７０ｂのそれぞれが、外枠支持部１５上に形成された外部端子７１ａ，７１ｂに接続されている。そして、外部端子７１ａ，７１ｂは、電圧印加部４（図９参照）に電気的に接続されている。
【００７７】
コンタクト部６０は、コイル３１から引き出された第１端子６３ａ及び第２端子６３ｂと可動板１１１上に形成された第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂとを導電部材６２ａ，６２ｂを用いて電気的に接続するものである。本実施形態では、第１端子６３ａと第１接続端子６１ａと、第２端子６３ｂと第２接続端子６１ｂとが、導電部材６２ａ，６２ｂとして、例えば、はんだ材（はんだボールやはんだペースト）を介して接続されている。なお、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂには、ニッケルやパーマロイ（ニッケル−鉄合金）等の導電性を有する軟磁性体を用いることが好適である。このようにすれば、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂをコア材として機能させることができる。
【００７８】
また、可動板１１１と反射部１１３との間にコンタクト部６０を有するので、反射部１１３は第１軸部１２ａ，１２ｂに対して厚さ方向（Ｚ軸方向）に離間する構成となる。すなわち、反射部１１３が第１軸部１２ａ，１２ｂの側面に直接接続されないので、反射部１１３の揺動（回動）時に、第１軸部１２ａ，１２ｂの捩れ変形による応力が反射部１１３に及ぶのを防止または抑制することができ、その結果、反射部１１３の撓みを低減させることができる。
【００７９】
一対の永久磁石２１ａ，２１ｂは、第１軸部１２ａ，１２ｂ及び第２軸部１４ａ，１４ｂに対して角度を成して磁界が生じるように配置される。具体的には、図７に示すように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂは、平面視において、外枠支持部１５を挟むように、すなわち、形成されたコイル３１を挟むように第１軸部１２ａ，１２ｂ及び第２軸部１４ａ，１４ｂに対して傾斜する方向に配置されている。本実施形態の場合では、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂが、Ｘ軸及びＹ軸に対して傾斜して配置されている。また、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂは、平面視において、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜した軸上に配置されている、と言い換えることもできる。なお、本実施形態では、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂが、外枠支持部１５の一対の対角を挟むように配置されている。このように一対の永久磁石２１ａ，２１ｂを配置することにより、第１軸及び第２軸に対して角度を成して磁界を生じさせることができる。
【００８０】
永久磁石２１ａ，２１ｂは、それぞれ、外枠支持部１５の中心部に対する方向に対して一方側がＮ極に、他方側がＳ極に磁化され、さらに、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂにおいて、それぞれ異なる磁極同士が対向するように配置されている。本実施形態では、一方の永久磁石２１ａのＮ極と他方の永久磁石２１ｂのＳ極とが対向するように配置されている。
【００８１】
配置された永久磁石２１ａ，２１ｂのＸ軸（またはＹ軸）に対する傾斜角度は、３０〜６０度であることが好ましく、４０〜５０度であることがより好ましく、ほぼ４５度であることがさらに好ましい。このように永久磁石２１ａ，２１ｂを配置することにより可動板１１１を円滑に揺動（回動）させることができる。
【００８２】
上記の永久磁石２１ａ，２１ｂとしては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。
【００８３】
また、第１軸部１２ａ，１２ｂには、第１軸部１２ａ，１２ｂの挙動を検出する第１検出部５０ａ，５０ｂが配置され、第２軸部１４ａ，１４ｂには、第２軸部１４ａ，１４ｂの挙動を検知する第２検出部５０ｃ，５０ｄが配置されている。本実施形態の検出部５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）としては、ピエゾ抵抗素子５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを含むものである。図７に示すように、第１軸部１２ａの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ａが設けられ、第１軸部１２ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ｂが設けられ、また、第２軸部１４ａの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ｃが設けられ、第２軸部１４ｂの上面には、ピエゾ抵抗素子５２ｄが設けられている。より具体的には、ピエゾ抵抗素子５２ａ，５２ｂは、第１軸部１２ａ，１２ｂの可動枠１３側（可動板１１１と反対側）の端部に設けられ、ピエゾ抵抗素子５２ｃ，５２ｄは、第２軸部１４ａ，１４ｂの外枠支持部１５側（可動枠１３と反対側）の端部に設けられている。なお、各検出部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの構成は、第１実施形態と同様なので説明を省略する（図２参照）。
【００８４】
次に、電圧印加部の構成について説明する。図９は、電圧印加部の構成を示すブロック図であり、図１０は、発生電圧の一例を示す説明図である。
【００８５】
図９に示すように、電圧印加部４は、可動板１１１をＹ軸周りに揺動させるための第１電圧Ｖ１を発生させる第１電圧発生部４１と、可動板１１１をＸ軸周りに揺動させるための第２電圧Ｖ２を発生させる第２電圧発生部４２と、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを重畳する電圧重畳部４３とを備えている。電圧印加部４の第１電圧発生部４１及び第２電圧発生部４２はそれぞれ制御部７に接続されている。また、電圧印加部４は、コイル３１の第１端子３２ａ及び第２端子３２ｂに電気的に接続されており、電圧重畳部４３で重畳した電圧をコイル３１に印加するように構成されている。
【００８６】
第１電圧発生部４１は、図１０（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１電圧Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１電圧発生部４１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１電圧Ｖ１を発生させるものである。第１電圧Ｖ１は、正弦波のような波形を成している。そのため、光スキャナー１は効果的に光を主走査することができる。なお、第１電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。
【００８７】
また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。本実施形態では、第１周波数は、可動板１１１、第１軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、そのねじり共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動板１１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００８８】
一方、第２電圧発生部４２は、図１０（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２電圧Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２電圧発生部４２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２電圧Ｖ２を発生させるものである。第２電圧Ｖ２は、鋸波のような波形を成している。そのため、光スキャナー１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。
【００８９】
第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜１２０Ｈｚであるのが好ましい。さらに、６０Ｈｚ程度が好適である。このように、第２電圧Ｖ２の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１電圧Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動板１１１を互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動板１１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第１電圧Ｖ１の周波数と第２電圧Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
【００９０】
本実施形態では、第２電圧Ｖ２の周波数は、可動板１１１、第１軸部１２ａ、１２ｂ、可動枠１３、第２軸部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで構成された第２の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。このような第２電圧Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１電圧Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板１１１をＹ軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２周波数で回動させることができる。
【００９１】
また、第１の振動系のねじり共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系のねじり共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板１１１を、Ｙ軸周りに第１電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
【００９２】
このような第１電圧発生部４１および第２電圧発生部４２は、それぞれに接続された制御部７からの信号に基づき駆動する。そして、第１電圧発生部４１及び第２電圧発生部４２は、電圧重畳部４３に接続されている。電圧重畳部４３は、コイル３１に電圧を印加するための加算器４３ａを備えている。加算器４３ａは、第１電圧発生部４１から第１電圧Ｖ１を受けるとともに、第２電圧発生部４２から第２電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル３１に印加する。
【００９３】
次に、光スキャナー１の動作について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第２電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第１電圧Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１電圧Ｖ１の周波数が１５ｋＨｚ、第２電圧Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。
【００９４】
まず、例えば、図１０（ａ）に示すような第１電圧Ｖ１と、図１０（ｂ）に示すような第２電圧Ｖ２とを電圧重畳部４３にて重畳し、重畳した電圧をコイル３１に印加する。そして、第１電圧Ｖ１の印加によってコイル３１に電流が流れる。その結果、コイル３１に流れる電流と一対の永久磁石２１ａ，２１ｂ間における磁界との相互作用によって生じるローレンツ力により、第１軸部１２ａ，１２ｂが捩れ変形され、可動板１１１がＹ軸（第１軸）を中心軸として揺動する。また、第１電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第１電圧Ｖ１によって、効率的に、可動板１１１をＹ軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した可動枠１３のＹ軸周りのねじり振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動板１１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００９５】
また、第２電圧Ｖ２の印加によってコイル３１に電流が流れる。その結果、コイル３１に流れる電流と一対の永久磁石２１ａ，２１ｂ間における磁界との相互作用によって生じるローレンツ力により、第２軸部１４ａ，１４ｂが捩れ変形され、可動枠１３が可動板１１１とともにＸ軸（第２軸）を中心軸として揺動する。また、第２電圧Ｖ２の周波数は、第１電圧Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系のねじり共振周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動板１１１が第２電圧Ｖ２の周波数でＹ軸周りに回動してしまうことを防止することができる。
【００９６】
また、コンタクト部６０の一部を構成する第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂは、軟磁性体の材料で形成されているため、コア材として機能する。すなわち、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コイル３１を横切って永久磁石２１ｂに向かう一方で、永久磁石２１ａで発生した磁界が、コイル３１を横切らず、コイル３１の外側（外周）を経由して永久磁石２１ｂに向かう場合もあり得る。この場合、コイル３１の外側を経由する磁界（無効磁界）はコイル３１に流れる電流との相互作用に寄与しないため、可動板１１等の揺動効率の低下の原因の一つとなる。そこで、本実施形態では、平面視において環状に形成されたコイル３１の中心部にコア材の機能を有するコンタクト部６０が配置されている。従って、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コア材（コンタクト部６０）に向かいながら永久磁石２１ｂに進行するため、コイル３１を横切るように磁界を集中させることができる。これにより、無効磁界の発生が低減され、コイル３１に流れる電流と磁界との相互作用効率を高めることができる。
【００９７】
なお、本実施形態にかかる光スキャナー１ａを搭載した画像表示装置の構成については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。また、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成についても、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００９８】
以上、上記第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
【００９９】
（１）可動板１１１と可動枠１３を含んで構成され、可動板１１１に固着された反射部１１３は、第１軸部１２ａ，１２ｂ周り及び第２軸部１４ａ，１４ｂ周りに揺動可能となる。そして、可動枠１３等の寸法に規制されることなく、反射部１１３の面にコイル３１を形成する箇所を確実に確保することがきる。
【０１００】
（２）反射部１１３の第２面１１３ｂにコイル３１を形成することにより、可動枠１３において検出部５０ａ，５０ｂにおける配線群５５及び電極群５６とコイル３１に接続される導通配線７０ａ（７０ｂ）及び外部端子７１ａ（７１ｂ）の引き回しを容易に行うことができる。
【０１０１】
［第３実施形態］
（アクチュエーター（光スキャナー）の構成）
次に、第３実施形態にかかるアクチュエーターの構成について説明する。なお、本実施形態では、アクチュエーターとしての光スキャナーを例に挙げて説明する。図１１は、本実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す平面図であり、図１２は、本実施形態にかかる光スキャナーの構成を示す断面図である。そして、図１１は、反射部を透視した平面図であり、図１２は、図１１におけるＡ−Ａ断面図である。なお、第２実施形態と同じ部材等には同じ符号を付している。また、第２実施形態と形態が異なる部分について主に説明する。
【０１０２】
図１１及び図１２に示すように、光スキャナー１ｂは、可動板１１１と、可動板１１１を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部１２ａ，１２ｂと、可動板１１１に固着され、光を反射する反射面１１４を有する反射部１１３と、反射部１１３の反射面１１４とは反対側の面に設けられたコイル３１ａを備え、可動板１１１の周囲に配置され、かつ第１軸部１２ａ，１２ｂが接続される可動枠１３と、可動枠１３に接続され、かつ、可動枠１３を第１軸に交差する第２軸（Ｘ軸）周りに揺動可能に支持する第２軸部１４ａ，１４ｂと、を備えたものである。そして、可動枠１３に、さらにコイル３１ｂが設けられたものである。また、外枠支持部１５を挟むように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂを備えている。さらに、コイル３１に対して所定の電圧を印加させる電圧印加部４（図９参照）を備えている。
【０１０３】
本実施形態の光スキャナー１ｂは、コイル３１ａとコイル３１ｂとを有している。具体的には、図１１及び図１２に示すように、反射部１１３の第２面１１３ｂ上にはコイル３１ａが形成されている。コイル３１は、反射部１１３の中心に対して環状に巻かれて形成されている（図１（ｃ）参照）。コイル３１ａの材料としては。導電性を有するものであればよく、例えば、銅やアルミニウム等の金属が好適である。そして、コイル３１ａの一端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第１端子６３ａに電気的に接続されている。また、コイル３１の他端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第２端子６３ｂに電気的に接続されている。
【０１０４】
また、可動板１１１上に第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂが形成され、第１接続端子６１ａと第２接続端子６１ｂのそれぞれから導通配線７０ａ，７０ｂが引き出されている。
【０１０５】
コンタクト部６０は、コイル３１から引き出された第１端子６３ａ及び第２端子６３ｂと可動板１１１上に形成された第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂとを導電部材６２ａ，６２ｂを用いて電気的に接続するものである。本実施形態では、第１端子６３ａと第１接続端子６１ａと、第２端子６３ｂと第２接続端子６１ｂとが、導電部材６２ａ，６２ｂとして、例えば、はんだ材（はんだボールやはんだペースト）を介して接続されている。なお、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂには、ニッケルやパーマロイ（ニッケル‐鉄合金）等の導電性を有する軟磁性体を用いることが好適である。このようにすれば、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂをコア材として機能させることができる。
【０１０６】
また、可動枠１３にはコイル３１ｂが形成されている。コイル３１ｂは、可動枠１３の形状に倣って環状に巻かれて形成されている。コイル３１ｂの材料は、コイル３１ａと同様である。さらに、詳細には、反射部１１３に形成されたコイル３１ａの一端は、コンタクト部６０を介して導通配線７０ａに接続され、当該導通配線７０ａと外枠支持部１５に形成されたコイル３１ｂの一端とが接続されている。また、コイル３１ａの他端は、コンタクト部６０を介して導通配線７０ｂに接続され、当該導通配線７０ｂとコイル３１ｂの他端とが接続されている。
【０１０７】
そして、コイル３１ｂの一方の終端は、導通配線７０ｃに接続され、導通配線７０ｃは外枠支持部１５上に形成された外部端子７１ａに接続されている。また、コイル３１ｂの他方の終端は、導通配線７０ｄに接続され、導通配線７０ｄは外枠支持部１５上に形成された外部端子７１ｂに接続されている。そして、外部端子７１ａ，７１ｂは、電圧印加部４（図９参照）に電気的に接続されている。
【０１０８】
なお、光スキャナー１ｂの他の形態については、第２実施形態と同様なので説明を省略する。また、本実施形態にかかる光スキャナー１ｂを搭載した画像表示装置の構成についても、第１実施形態と同様なので説明を省略する。さらに、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成についても、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１０９】
以上、上記第３実施形態によれば、第１及び第２実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
【０１１０】
反射部１１３の第２面１１３ｂに形成されたコイル３１ａに加え、さらに可動枠１３にもコイル３１ｂが形成されるため、さらに磁力を高め、反射部１１３の駆動効率を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【０１１２】
（変形例１）上記実施形態の可動板１１１のコンタクト部６０が形成された面とは反対側の面にコア材を設置してもよい。このようにすれば、さらに、永久磁石２１ａ，２１ｂにおける磁界をコア材が設置された方向に集中されるので、反射部１１３の駆動効率をより高めることができる。
【０１１３】
（変形例２）上記実施形態では、コンタクト部６０を支柱の機能として形成したが、この構成に限定されない。例えば、可動板１１１と反射部１１３との間に支柱を設け、当該支柱に沿ってコンタクト部６０を形成してもよい。また、支柱の内部にコンタクト部６０を備える構成であってもよい。このようにすれば、可動板１１１と反射部１１３との固着強度を高めることができる。また、上記実施形態におけるコンタクト部６０を絶縁性の樹脂等で覆ってもよい。このようにすれば、可動板１１１と反射部１１３との固着強度を高めるとともに、コンタクト部６０における防水性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１ａ，１ｂ…光スキャナー、３…第１軸部、４…電圧印加部、７…制御部、９…画像表示装置、１１ａ…軸部、１１ｂ…軸部、１２ａ，１２ｂ…第１軸部、１３…可動枠、１４ａ，１４ｂ…第２軸部、１５…外枠支持部、２１ａ，２１ｂ…永久磁石、３１，３１ａ，３１ｂ…コイル、５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）…検出部、６０…コンタクト部、６５…導通接続部、９１…照射部、１００…携帯用画像表示装置、１１１…可動板、１１３…反射部、１１３ａ…第１面、１１３ｂ…第２面、１１４…反射面、２１０…ヘッドアップディスプレイ、３００…ヘッドマウントディスプレイ。
【図１】
2014056132.tif 000003
【図２】
2014056132.tif 000004
【図３】
2014056132.tif 000005
【図４】
2014056132.tif 000006
【図５】
2014056132.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014056132.tif 000009
【図８】
2014056132.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014056132.tif 000013
【図１２】
2014056132.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月23日(2013.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
本実施形態では、第２電圧Ｖ２の周波数は、可動板１１１、第１軸部１２ａ、１２ｂ、可動枠１３、第２軸部１４ａ，１４ｂで構成された第２の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。このような第２電圧Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１電圧Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板１１１をＹ軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２周波数で回動させることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
また、コンタクト部６０の一部を構成する第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂは、軟磁性体の材料で形成されているため、コア材として機能する。すなわち、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コイル３１を横切って永久磁石２１ｂに向かう一方で、永久磁石２１ａで発生した磁界が、コイル３１を横切らず、コイル３１の外側（外周）を経由して永久磁石２１ｂに向かう場合もあり得る。この場合、コイル３１の外側を経由する磁界（無効磁界）はコイル３１に流れる電流との相互作用に寄与しないため、可動板１１１等の揺動効率の低下の原因の一つとなる。そこで、本実施形態では、平面視において環状に形成されたコイル３１の中心部にコア材の機能を有するコンタクト部６０が配置されている。従って、永久磁石２１ａで発生した磁界は、コア材（コンタクト部６０）に向かいながら永久磁石２１ｂに進行するため、コイル３１を横切るように磁界を集中させることができる。これにより、無効磁界の発生が低減され、コイル３１に流れる電流と磁界との相互作用効率を高めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
図１１及び図１２に示すように、光スキャナー１ｂは、可動板１１１と、可動板１１１を第１軸周りに揺動可能に支持する第１軸部１２ａ，１２ｂと、可動板１１１に固着され、光を反射する反射面１１４を有する反射部１１３と、反射部１１３の反射面１１４とは反対側の面に設けられたコイル３１ａを備え、可動板１１１の周囲に配置され、かつ第１軸部１２ａ，１２ｂが接続される可動枠１３と、可動枠１３に接続され、かつ、可動枠１３を第１軸に交差する第２軸（Ｘ軸）周りに揺動可能に支持する第２軸部１４ａ，１４ｂと、を備えたものである。そして、可動枠１３に、さらにコイル３１ｂが設けられたものである。また、外枠支持部１５を挟むように、一対の永久磁石２１ａ，２１ｂを備えている。さらに、コイル３１ａ，３１ｂに対して所定の電圧を印加させる電圧印加部４（図９参照）を備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
本実施形態の光スキャナー１ｂは、コイル３１ａとコイル３１ｂとを有している。具体的には、図１１及び図１２に示すように、反射部１１３の第２面１１３ｂ上にはコイル３１ａが形成されている。コイル３１ａは、反射部１１３の中心に対して環状に巻かれて形成されている（図１（ｃ）参照）。コイル３１ａの材料としては。導電性を有するものであればよく、例えば、銅やアルミニウム等の金属が好適である。そして、コイル３１ａの一端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第１端子６３ａに電気的に接続されている。また、コイル３１ａの他端は、反射部１１３の第２面１１３ｂに設けられた第２端子６３ｂに電気的に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
コンタクト部６０は、コイル３１ａから引き出された第１端子６３ａ及び第２端子６３ｂと可動板１１１上に形成された第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂとを導電部材６２ａ，６２ｂを用いて電気的に接続するものである。本実施形態では、第１端子６３ａと第１接続端子６１ａと、第２端子６３ｂと第２接続端子６１ｂとが、導電部材６２ａ，６２ｂとして、例えば、はんだ材（はんだボールやはんだペースト）を介して接続されている。なお、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂには、ニッケルやパーマロイ（ニッケル‐鉄合金）等の導電性を有する軟磁性体を用いることが好適である。このようにすれば、第１端子６３ａ、第２端子６３ｂ、第１接続端子６１ａ及び第２接続端子６１ｂをコア材として機能させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
また、可動枠１３にはコイル３１ｂが形成されている。コイル３１ｂは、可動枠１３の形状に倣って環状に巻かれて形成されている。コイル３１ｂの材料は、コイル３１ａと同様である。さらに、詳細には、反射部１１３に形成されたコイル３１ａの一端は、コンタクト部６０を介して導通配線７０ａに接続され、当該導通配線７０ａと可動枠１３に形成されたコイル３１ｂの一方の基端とが接続されている。また、コイル３１ａの他端は、コンタクト部６０を介して導通配線７０ｂに接続され、当該導通配線７０ｂとコイル３１ｂの他方の基端とが接続されている。