(57)【要約】【課題】共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能な光走査素子を提供する。【解決手段】ミラー部１１は、任意の直線を回転軸Ｘとして振動する。一対の梁部１２ａ，１２ｂは、回転軸Ｘと平行な直線上にそれぞれ配置され、ミラー部１１をそれぞれ支持する。一対の梁部１２ｃ，１２ｄは、回転軸Ｘを対称軸として一対の梁部１２ａ，１２ｂそれぞれと線対称となる位置に配置され、ミラー部１１を支持する。一対のアーム部１３ａ，１３ｂは、一対の梁部１２ａ，１２ｂそれぞれを支持する。一対のアーム部１３ｃ，１３ｄは、一対の梁部１２ｃ，１２ｄそれぞれ支持をする。一対の梁部１４ａ，１４ｂは、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、ミラー部を支持する。【選択図】図１
2014077961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の直線を回転軸として振動するミラー部と、
前記回転軸と平行な直線上にそれぞれ配置され、前記ミラー部を支持する一対の第１梁部と、
前記回転軸を対称軸として一対の前記第１梁部それぞれと線対称となる位置に配置され、前記ミラー部を支持する一対の第２梁部と、
一対の前記第１梁部それぞれを支持する一対の第１アーム部と、
一対の前記第２梁部それぞれを支持する一対の第２アーム部と、
前記第１梁部と前記第２梁部との間において、前記ミラー部を支持する一対の第３梁部と、
一対の前記第３梁部それぞれを支持する一対の第３アーム部と、
前記第１アーム部、前記第２アーム部及び前記第３アーム部を支持するフレーム部と
を備えることを特徴とする光走査素子。  
【請求項２】
一対の前記第３アーム部それぞれは、前記回転軸と同一直線上において前記第３梁部を支持することを特徴とする請求項１に記載の光走査素子。
【請求項３】
一対の前記第３梁部は、前記回転軸と同一直線上ではない位置に配置されており、
前記回転軸を対称軸として一対の前記第３梁部それぞれと線対称となる位置に配置され、前記ミラー部の両端側を支持する一対の第４梁部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光走査素子。
【請求項４】
一対の前記第４梁部それぞれを、一端側において支持する一対の第４アーム部を更に備え、
一対の前記第３アーム部それぞれは、一端側において一対の前記第３梁部それぞれを支持し、
前記フレーム部は、前記第３アーム部及び前記第４アーム部の他端側を支持することを特徴とする請求項３に記載の光走査素子。
【請求項５】
前記ミラー部が振動する場合において、前記第３梁部及び前記第４梁部は、前記第１梁部及び前記第２梁部よりも応力が小さくなるように形成されることを特徴とする請求項３〜４のいずれか１項に記載の光走査素子。
【請求項６】
前記第１アーム部及び前記第２アーム部のうち、少なくとも一方の上面に、前記ミラー部を振動させる駆動部として圧電素子が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査素子。
【請求項７】
前記第３アーム部の上面に、前記ミラー部の振動を検出する検出部として圧電素子が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査素子。
【請求項８】
前記第３アーム部及び前記第３梁部は、単結晶シリコンからなり、
前記第３アーム部及び前記第３梁部のうち、少なくとも一方に、前記ミラー部の振動を検出する検出部としてピエゾ抵抗が形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査素子と、
レーザ光を前記ミラー部に出射する光源部と、
前記光走査素子及び前記光源部の駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームにより対象を走査する光走査素子及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプロジェクタやヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等の投射型の表示装置、レーザプリンタ、バーコードリーダ等に、光を反射して対象を走査する光走査素子が用いられる。光走査素子としてポリゴンミラー、ガルバノミラー等を用いたものが知られているが、近年、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により、シリコン（Ｓｉ）ウェハから製造された超小型の光走査素子（マイクロスキャナ）が注目されている。このような光走査素子は、ミラー部の両端側を支持する一対の梁部をねじりばね（トーションビーム）として、ミラー部が振動する。光走査素子は、機械的強度に関する共振周波数で高速駆動されることにより、低駆動力で必要な走査角を達成する。
【０００３】
光走査素子を表示装置に適用する場合、高い解像度を得るために、光走査素子は、より高い共振周波数、より大きな走査角で駆動する必要がある。しかしながら、より高い共振周波数に設計するためには、ねじりばねのばね定数をより大きくする必要があるが、同時にばね応力の材料限界が小さくなってしまうので、シリコンのような脆性材料では、小さな走査角でねじりばねが破壊に至ってしまう。つまり、共振周波数と走査角との間にはトレードオフの関係があり、例えば、ＸＧＡ、ＳＸＧＡ、ＨＤＴＶのような高解像度の表示装置を、光走査素子を用いて実現することが困難であった。
【０００４】
これに対して、本願の発明者らは、ねじりばねに加わる応力を増大させること無くばね定数を増加させるために、ミラー部の両端側をそれぞれ２本の梁部が支持し、４本の梁部をそれぞれ４本のアーム部が支持する光走査素子を提案した（特許文献１）。このような光走査素子は、発明者らの研究によれば、ミラー幅１ｍｍにおいて、共振周波数３８ｋＨｚ、走査角５５°以上を実現した。この結果は、従来構造ではまったく得られないものであり、ＸＧＡ、ＳＸＧＡの解像度を実現可能なものであった。
【０００５】
一方、ＨＤＴＶの解像度を実現するためには、ミラー幅１ｍｍ、共振周波数３６ｋＨｚのとき、走査角は約９０°必要であることが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１４４０７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈ．ユーリー（Urey）,「高解像度ディスプレイシステム用ねじりＭＥＭＳスキャナ設計（Torsional MEMS scanner design for high-resolution display systems）」，写真・光学計測技術者協会会報（Proc. SPIE)，第４７７３巻，ｐ．２７−３７（２００２年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の光走査素子を用いても、例えばＨＤＴＶの解像度に必要な走査角９０°を実現しようとすると、梁部が、限界応力を超えて破壊される恐れがあり、走査角が不足する恐れがある。
上記問題点を鑑み、本発明は、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能な光走査素子及び表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、任意の直線を回転軸として振動するミラー部（１１）と、前記回転軸と平行な直線上にそれぞれ配置され、前記ミラー部（１１）を支持する一対の第１梁部（１２ａ，１２ｂ）と、前記回転軸を対称軸として一対の前記第１梁部（１２ａ，１２ｂ）それぞれと線対称となる位置に配置され、前記ミラー部（１１）を支持する一対の第２梁部（１２ｃ，１２ｄ）と、一対の前記第１梁部（１２ａ，１２ｂ）それぞれを支持する一対の第１アーム部と、一対の前記第２梁部（１２ｃ，１２ｄ）それぞれを支持する一対の第２アーム部と、前記第１梁部（１２ａ，１２ｂ）と前記第２梁部（１２ｃ，１２ｄ）との間において、前記ミラー部（１１）を支持する一対の第３梁部（１４ａ，１４ｂ）と、一対の前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）それぞれを支持する一対の第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）と、前記第１アーム部、前記第２アーム部及び前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）を支持するフレーム部とを備える光走査素子であることを要旨とする。
【００１０】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、一対の前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）それぞれは、前記回転軸と同一直線上において前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）を支持することができる。
【００１１】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、一対の前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）は、前記回転軸と同一直線上ではない位置に配置されており、前記回転軸を対称軸として一対の前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）それぞれと線対称となる位置に配置され、前記ミラー部（１１）の両端側を支持する一対の第４梁部（１４ｃ，１４ｄ）を更に備えることができる。
【００１２】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、一対の前記第４梁部（１４ｃ，１４ｄ）それぞれを、一端側において支持する一対の第４アーム部（１５ｃ，１５ｄ）を更に備え、一対の前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）それぞれは、一端側において一対の前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）それぞれを支持し、前記フレーム部は、前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）及び前記第４アーム部（１５ｃ，１５ｄ）の他端側を支持することができる。
【００１３】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）及び前記第４梁部（１４ｃ，１４ｄ）は、前記第１梁部（１２ａ，１２ｂ）及び前記第２梁部（１２ｃ，１２ｄ）よりも太さが細く形成されることができる。
【００１４】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、前記第１アーム部及び前記第２アーム部のうち、少なくとも一方の上面に、前記ミラー部（１１）を振動させる駆動部として圧電素子（２１）が形成されることができる。
【００１５】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）の上面に、前記ミラー部（１１）の振動を検出する検出部として圧電素子（２３，２５）が形成されることができる。
【００１６】
また、本発明の第１の態様に係る光走査素子においては、前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）及び前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）は、単結晶シリコンからなり、前記第３アーム部（１５ａ，１５ｂ）及び前記第３梁部（１４ａ，１４ｂ）のうち、少なくとも一方に、前記ミラー部（１１）の振動を検出する検出部としてピエゾ抵抗が形成されることができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に係る光走査素子と、レーザ光を前記ミラー部（１１）に出射する光源部（５５）と、前記光走査素子（１）及び前記光源部の駆動を制御する制御部（５０）とを備える表示装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能な光走査素子及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図２】第１実施形態の第１変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図３】第１実施形態の第２変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図４】第１実施形態の第３変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図５】第２実施形態に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図６】第３実施形態に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図７】第３実施形態の第１変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図８】第３実施形態の第２変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図９】第４実施形態に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図１０】第４実施形態の第１変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図１１】第４実施形態の第１変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図１２】第４実施形態の第２変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図１３】第４実施形態の第３変形例に係る光走査素子を説明する模式的な平面図である。
【図１４】第５実施形態に係る表示装置を説明する模式的な図である。
【図１５】第５実施形態に係る表示装置が備える２軸光走査素子を説明する模式的な図である。
【図１６】第５実施形態の変形例に係る表示装置を説明する模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第５実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
また、以下に示す第１〜第５実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための素子や装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る光走査素子は、図１（ａ）に示すように、ミラー部１１と、梁部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１５ａ，１５ｂと、フレーム部１７とを備える。ミラー部１１は、光を反射するミラーを有する。ミラー部１１のミラーは、例えば、上面にアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）等の高反射率を有する金属薄膜を成膜することにより形成される。ミラー部１１は、任意の直線（例えばミラー部１１の中心部を通る直線）を回転軸Ｘとして振動（揺動）しながら光ビームを反射することにより対象を走査する。
【００２３】
梁部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１２ａ，１２ｂ（第１梁部）は、互いに結ぶ直線が回転軸Ｘから離間し、回転軸Ｘと平行になるように、ミラー部１１の両端側を、一端側においてそれぞれ連結することにより支持する。梁部１２ｃ，１２ｄ（第２梁部）は、回転軸Ｘを対称軸として梁部１２ａ，１２ｂと線対称になるように、ミラー部１１の両端側を、一端側においてそれぞれ連結することにより支持する。
【００２４】
アーム部１３ａ〜１３ｄは、それぞれ、例えば帯状であり、梁部１２ａ〜１２ｄと直交する方向に延伸する。アーム部１３ａ，１３ｂ（第１アーム部）は、梁部１２ａ，１２ｂの他端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。アーム部１３ｃ，１３ｄ（第２アーム部）は、回転軸Ｘを対称軸としてアーム部１３ａ，１３ｂと線対称になるように、梁部１２ｃ，１２ｄの他端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００２５】
梁部１４ａ，１４ｂ（第３梁部）は、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、ミラー部１１の両端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００２６】
アーム部１５ａ，１５ｂ（第３アーム部）は、例えば帯状であり、梁部１４ａ，１４ｂと直交する方向に延伸する。アーム部１５ａ，１５ｂは、梁部１４ａ，１４ｂの他端側を、それぞれ中央部（回転軸と同一直線上）において連結することにより支持する。
【００２７】
フレーム部１７は、例えば、上面から下面に貫通する矩形の窓部１０を有する枠型形状である。ミラー部１１、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂは、それぞれフレーム部１７の窓部１０に位置する。フレーム部１７は、アーム部１３ａ〜１３ｄのそれぞれ他端側を連結することにより支持する。フレーム部１７は、アーム部１５ａ，１５ｂのそれぞれ両端側を連結することにより支持する。
【００２８】
第１実施形態に係る光走査素子は、概略として矩形平板状であり、ミラー部１１の中心を通る、ミラー部１１に対する垂線を対称の中心とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００２９】
ミラー部１１、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂ、フレーム部１７は、シリコン（Ｓｉ）からなる支持基板上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層、単結晶Ｓｉ層が順次積層されてなる同一のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から、ＭＥＭＳ技術により形成可能である。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、ミラー部１１、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂは、厚さが例えば４０〜６０μｍ程度であり、フレーム部１７より厚さが薄く形成される。フレーム部１７は、厚さが例えば４００〜５００μｍ程度である。ミラー部１１、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂは、光走査素子がＳＯＩ基板から形成される場合、上部のＳｉ層から形成可能である。ミラー部１１、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂ及びフレーム部１７の設計に応じて、所望の厚さのＳｉ層、絶縁層、支持基板を備えるＳＯＩ基板が採用される。
【００３１】
アーム部１３ａ，１３ｂ、アーム部１３ｃ，１３ｄ、アーム部１５ａ，１５ｂのいずれかが駆動されることにより、ミラー部１１は、中心部を通る直線を回転軸Ｘとして振動する。光走査素子の駆動方式として、圧電体の圧電効果を利用した圧電駆動方式、コイルと磁石との間のローレンツ力を利用したムービングコイル（ＭＣ）方式やムービングマグネット（ＭＭ）方式等の電磁駆動方式、電極間の静電気力を利用した静電駆動方式等が採用可能である。
【００３２】
ミラー部１１が振動する際の機械的強度に関する共振周波数は、梁部１２ａ〜１２ｄ、梁部１４ａ，１４ｂの合計のばね定数に応じて向上する。第１実施形態に係る光走査素子は、複数対の梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂを備えることにより、一定の走査角による変形が加わった時の梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ，１４ｂそれぞれに加わる応力を分散し、低減することができる。
【００３３】
第１実施形態に係る光走査素子によれば、同一の走査角を有するようにミラー部１１を振動させる場合、一対の梁部によってミラー部１１を支持する構成と比べて、各梁部に加わる応力が低く、破壊されにくい。したがって、第１実施形態に係る光走査素子は、従来構造と比べて、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能である。
【００３４】
また、第１実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ，１４ｂがない場合（特許文献１参照）と比べると、共振周波数及びばね定数が増加し、同一の走査角において、梁部１２ａ〜１２ｄに加わる応力がほぼ同一となる。よって、梁部１４ａ，１４ｂに加わる応力を、梁部１２ａ〜１２ｄに加わる応力よりも小さくなるように寸法を設計することにより、共振周波数を高く設計しつつ、走査角を保持することができる。梁部１４ａ，１４ｂに加わる応力は、例えば、太さを梁部１２ａ〜１２ｄより細くする、長さを長くする等により小さくできる。
【００３５】
また、第１実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ，１４ｂの他端側がアーム部１５ａ，１５ｂに連結していることにより、ミラー部１１の振動時において、アーム部１５ａ，１５ｂも変形を生じる。よって、第１実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ，１４ｂに加わる応力が分散され、梁部１４ａ，１４ｂが更に破壊されにくい構造となっている。
【００３６】
また、第１実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ，１４ｂの他端側がアーム部１５ａ，１５ｂに連結していることにより、ミラー部１１の振動時における揺動を低減することができる。
【００３７】
［第１変形例］
第１実施形態の第１変形例に係る光走査素子は、図２に示すように、それぞれ、アーム部１３ａ〜１３ｄの上面からフレーム部１７の上面に亘って設けられ、変位することによりアーム部１３ａ〜１３ｄを駆動する圧電素子２１ａ〜２１ｄを更に備える。
【００３８】
圧電素子２１ａ〜２１ｄは、それぞれ、下部電極層、圧電体層、上部電極層等が順次積層されることにより構成されている。圧電体層は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミック、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）等、高い圧電特性を示す圧電体からなる。圧電体層は、その他、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ビスマスゲルマニウムオキサイド（Ｂｉ12ＧｅＯ20）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）等を使用可能である。
【００３９】
上部電極層と圧電体層との間には、例えば、厚さが０．０２μｍ程度であり、チタン（Ｔｉ）等からなる、圧電体層の上面に密着する密着層が形成される場合があり、この層も上部電極層の一部として機能する。上部電極層は、例えば、厚さが０．３μｍ程度であり、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等からなる。
【００４０】
下部電極層は、例えば、厚さが０．１μｍ程度であり、白金（Ｐｔ）等からなる、アーム部１３ａ〜１３ｄに垂直方向（上下方向）に変位するように優先的に配向する配向層を兼ねた電極材料が形成される。下部電極層と基板の間には、例えば、厚さが０．０２μｍ程度のチタン（Ｔｉ）等が、密着性の向上のために設けられる場合がある。
【００４１】
圧電素子２１ａの上部電極層と圧電素子２１ｂの上部電極層、圧電素子２１ａの下部電極層と圧電素子２１ｂの下部電極層は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。圧電素子２１ｃの上部電極層と圧電素子２１ｄの上部電極層、圧電素子２１ｃの下部電極層と圧電素子２１ｄの下部電極層は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。アーム部１３ａ〜１３ｄ、フレーム部１７の表面には、圧電素子２１ａ〜２１ｄと絶縁するＳｉＯ２等からなる絶縁層が形成される。
【００４２】
圧電素子２１ａ，２１ｂと、圧電素子２１ｃ，２１ｄとは、互いに逆位相となる正弦波電圧を駆動信号として信号源３から印加されることにより、アーム部１３ａ，１３ｂとアーム部１３ｃ，１３ｄとに交互に反りを生じさせる駆動部として機能する。アーム部１３ａ〜１３ｄは、圧電素子２１ａ〜２１ｄにミラー部１１の共振の傾斜モードでの周波数で駆動されることにより、ミラー部１１を振動させる。
【００４３】
電磁駆動方式では、駆動力を向上させるためにはより電流を多く流す必要があるので、消費電力が上昇しやすく、かつジュール熱の上昇によるミラー構造の共振周波数の変動などの問題がある。一方、圧電駆動方式は、大きな電圧を印加しても、流れる電流は極めて小さく、消費電力小さく出来るとともに、温度上昇が少ないので、安定した共振周波数で動作させることが出来る。更に、絶縁破壊を起こしにくくするためには、圧電膜の厚みをより厚くすればよいため、駆動力の向上がより容易である。
【００４４】
第１実施形態の第１変形例に係る光走査素子によれば、圧電素子２１ａ〜２１ｄを更に備えることにより、複数対の梁部により増加したばね定数に対して、十分な駆動力を与えることが容易となる。また、圧電素子２１ａ〜２１ｄは、ＭＥＭＳ技術により形成可能であるので、光走査素子の製造コストの増加を抑えることができる。
【００４５】
［第２変形例］
第１実施形態の第２変形例に係る光走査素子は、図３に示すように、アーム部１５ａ，１５ｂの上面に、圧電素子２２ａ〜２２ｄを更に備える。圧電素子２２ａ〜２２ｄは、圧電素子２１ａ〜２１ｄと同様に、それぞれ、下部電極層、圧電体層、上部電極層等が順次積層されることにより構成されている。
【００４６】
圧電素子２２ａ，２２ｂは、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｂの中央部から一端側の上面から、フレーム部１７の上面に亘って形成される。圧電素子２２ｃ，２２ｄは、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｂの中央部から他端側の上面から、フレーム部１７の上面に亘って形成される。
【００４７】
圧電素子２２ａ，２２ｂの上部電極層と圧電素子２１ａ，２１ｂの上部電極層、圧電素子２２ａ，２２ｂの下部電極層と圧電素子２１ａ，２１ｂの下部電極層、それぞれ、互いに電気的に接続されている。圧電素子２２ｃ，２２ｄの上部電極層と圧電素子２１ｃ，２１ｄの上部電極層、圧電素子２２ｃ，２２ｄの下部電極層と圧電素子２１ｃ，２１ｄの下部電極層は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂ、フレーム部１７の表面には、圧電素子２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｄと絶縁するＳｉＯ２等からなる絶縁層が形成される。
【００４８】
圧電素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、圧電素子２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄとは、互いに逆位相となる正弦波電圧が信号源３から印加されることにより、アーム部１３ａ，１３ｂ、アーム部１５ａ，１５ｂのそれぞれ一端側と、アーム部１３ｃ，１３ｄ、アーム部１５ａ，１５ｂのそれぞれ他端側とに、交互に反りを生じさせる駆動部として機能する。アーム部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ，１５ｂは、圧電素子２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｄにミラー部１１の共振の傾斜モードでの周波数で駆動されることにより、ミラー部１１を振動させる。
【００４９】
第１実施形態の第２変形例に係る光走査素子によれば、圧電素子２２ａ〜２２ｄを更に備えることにより、複数対の梁部により増加したばね定数に対して、更に十分な駆動力を与えることできる。
【００５０】
［第３変形例］
第１実施形態の第３変形例に係る光走査素子は、図４に示すように、圧電素子２２ａ〜２２ｄと同様の構成の圧電素子２３ａ〜２３ｄを備えるが、圧電素子２３ａ〜２３ｄが、アーム部１５ａ，１５ｂの変位を検出する検出部として機能する点で第２変形例と異なる。
【００５１】
圧電素子２３ａの上部電極層と圧電素子２３ｂの上部電極層、圧電素子２３ａの下部電極層と圧電素子２３ｂの下部電極層は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。圧電素子２３ｃの上部電極層と圧電素子２３ｄの上部電極層、圧電素子２３ｃの下部電極層と圧電素子２３ｄの下部電極層は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。
【００５２】
アーム部１５ａ，１５ｂは、アーム部１３ａ〜１３ｂの駆動によるミラー部１１の振動によって、梁部１４ａ，１４ｂを介して上下方向に変位される。圧電素子２３ａ，２３ｂと圧電素子２３ｃ，２３ｄとは、アーム部１５ａ，１５ｂの変位に応じて、それぞれ、上部電極層と下部電極膜との間に、交互に電圧を発生する。圧電素子２３ａ，２３ｂと圧電素子２３ｃ，２３ｄとが発生した電圧を、それぞれ、検出器４で検出することにより、信号源３は、圧電素子２１ａ〜２１ｄに印加する駆動信号をフィードバック制御できる。
【００５３】
第１実施形態の第３変形例に係る光走査素子によれば、熱環境等による共振周波数の変化が生じても、圧電素子２３ａ〜２３ｄによって、ミラー部１１の振動の周波数を検出できるので、フィードバック制御により、常にミラー部１１を共振周波数で振動させることができる。
【００５４】
また、第１実施形態の第３変形例に係る光走査素子は、梁部１４ａ，１４ｂの太さを、例えば梁部１２ａ〜１２ｄより細くすることにより、アーム部１５ａ〜１５ｄ及び圧電素子２３ａ〜２３ｄが変位しやすくなり、圧電素子２３ａ〜２３ｄに発生する電圧の検出が容易になる。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る光走査素子は、図５に示すように、ミラー部１１の両端側の梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間に、それぞれ、複数の梁部１４ａ，１４ｃ、梁部１４ｂ，１４ｄを備える点で第１実施形態と異なる。第２の実施の形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるので重複する説明を省略する。
【００５６】
梁部１４ａ，１４ｂ（第３梁部）は、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、互いに結ぶ直線が回転軸Ｘから離間し、回転軸Ｘと平行になるように、ミラー部１１の両端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００５７】
梁部１４ｃ，１４ｄ（第４梁部）は、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１４ｃ，１４ｄは、それぞれ、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、回転軸Ｘを対称軸として梁部１４ａ，１４ｂと線対称になるようにミラー部１１の両端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００５８】
アーム部１５ａ，１５ｂ（第３アーム部）は、例えば帯状であり、梁部１４ａ，１４ｂと直交する方向に延伸する。アーム部１５ａ，１５ｂは、梁部１４ａ，１４ｃ、梁部１４ｂ，１４ｄの他端側を、それぞれ中央部において連結することにより支持する。
【００５９】
フレーム部１７は、アーム部１３ａ〜１３ｄのそれぞれ他端側を連結することにより支持する。フレーム部１７は、アーム部１５ａ，１５ｂのそれぞれ両端側を連結することにより支持する。
【００６０】
第２実施形態に係る光走査素子は、概略として矩形平板状であり、ミラー部１１の中心を通る、ミラー部１１に対する垂線を対称の中心とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００６１】
第２実施形態に係る光走査素子によれば、同一の走査角を有するようにミラー部１１を振動させる場合、一対の梁部によってミラー部１１を支持する構成と比べて、各梁部に加わる応力が低く、破壊されにくい。
【００６２】
また、第２実施形態に係る光走査素子によれば、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間に、それぞれ、梁部１４ｃ，１４ｄを更に備えることにより、各梁部に加わる応力を更に分散し、低減することができる。これにより、第２実施形態に係る光走査素子は、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄのばね定数を更に大きく設計することが可能となり、更に、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能である。
【００６３】
また、第２実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力を、梁部１２ａ〜１２ｄに加わる応力よりも小さくなるように寸法を設計することにより、共振周波数を高く設計しつつ、走査角を保持することができる。梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力は、例えば、太さを梁部１２ａ〜１２ｄより細くする、長さを長くする等により小さくできる。第２実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ〜１４ｄの太さを、例えば梁部１２ａ〜１２ｄより細くすることにより、アーム部１５ａ，１５ｂが変位しやすくなる。よって、アーム部１５ａ，１５ｂに圧電素子２３ａ〜２３ｄを検出部として設ける場合、圧電素子２３ａ〜２３ｄが変位しやすくなり、圧電素子２３ａ〜２３ｄに発生する電圧の検出が容易になる。
【００６４】
また、第２実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ〜１４ｄの他端側がアーム部１５ａ，１５ｂに連結していることにより、ミラー部１１の振動時における揺動を低減することができる。
【００６５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る光走査素子は、図６に示すように、梁部１４〜１４ｄをそれぞれ支持するアーム部１５ａ〜１５ｄを備える点で第２実施形態と異なる。第３実施形態において説明しない他の構成は、第１及び第２実施形態と実質的に同様であるので重複する説明を省略する。
【００６６】
梁部１４ａ，１４ｂ（第３梁部）は、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１４ａ，１４ｂは、それぞれ、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、互いに結ぶ直線が回転軸Ｘから離間し、回転軸Ｘと平行になるように、ミラー部１１の両端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００６７】
梁部１４ｃ，１４ｄ（第４梁部）は、それぞれ、例えば棒状であり、回転軸Ｘと平行方向に延伸する。梁部１４ｃ，１４ｄは、それぞれ、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間において、回転軸Ｘを対称軸として梁部１４ａ，１４ｂと線対称になるようにミラー部１１の両端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００６８】
アーム部１５ａ〜１５ｄは、それぞれ、例えば帯状であり、梁部１４ａ〜１４ｄと直交する方向に延伸する。アーム部１５ａ，１５ｂ（第３アーム部）は、梁部１４ａ，１４ｂの他端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。アーム部１５ｃ，１５ｄ（第４アーム部）は、回転軸Ｘを対称軸としてアーム部１５ａ，１５ｂと線対称になるように、梁部１４ｃ，１４ｄの他端側を、それぞれ一端側において連結することにより支持する。
【００６９】
フレーム部１７は、アーム部１３ａ〜１３ｄ、アーム部１５ａ，１５ｂのそれぞれ他端側を連結することにより支持する。
【００７０】
第３実施形態に係る光走査素子は、概略として矩形平板状であり、ミラー部１１の中心を通る、ミラー部１１に対する垂線を対称の中心とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００７１】
第３実施形態に係る光走査素子によれば、同一の走査角を有するようにミラー部１１を振動させる場合、一対の梁部によってミラー部１１を支持する構成と比べて、各梁部に加わる応力が低く、破壊されにくい。
【００７２】
また、第３実施形態に係る光走査素子によれば、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間に、それぞれ、梁部１４ｃ，１４ｄを更に備えることにより、各梁部に加わる応力を更に分散し、低減することができる。これにより、第３実施形態に係る光走査素子は、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄのばね定数を更に大きく設計することが可能となり、更に、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能である。
【００７３】
また、第３実施形態に係る光走査素子によれば、梁部１４ａ〜１４ｄをそれぞれ支持するアーム部１５ａ〜１５ｄを備えることにより、梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力が更に分散され、梁部１４ａ，１４ｂが更に破壊されにくい構造となっている。
【００７４】
また、第１実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ〜１４ｄの他端側がアーム部１５ａ〜１５ｄに連結していることにより、ミラー部１１の振動時における揺らぎ（揺動）を低減することができる。
【００７５】
［第１変形例］
第３実施形態の第１変形例に係る光走査素子は、図７に示すように、アーム部１３ａ〜１３ｄを駆動する圧電素子２１ａ〜２１ｄと、アーム部１５ａ〜１５ｄの変位を検出する圧電素子２３ａ〜２３ｄとを更に備える。圧電素子２３ａ〜２３ｄは、アーム部１５ａ〜１５ｄの上面からフレーム部１７の上面に亘ってそれぞれ設けられる。
【００７６】
アーム部１５ａ〜１５ｄは、アーム部１３ａ〜１３ｂの駆動によるミラー部１１の振動によって、梁部１４ａ〜１４ｄを介して上下方向に変位される。圧電素子２３ａ，２３ｂと圧電素子２３ｃ，２３ｄとは、アーム部１５ａ，１５ｂ、アーム部１５ｃ，１５ｄの変位に応じて、それぞれ、上部電極層と下部電極膜との間に、交互に電圧を発生する。圧電素子２３ａ，２３ｂと圧電素子２３ｃ，２３ｄとが発生した電圧を、それぞれ、検出器４で検出することにより、信号源３は、圧電素子２１ａ〜２１ｄに印加する駆動信号をフィードバック制御できる。
【００７７】
第３実施形態の第１変形例に係る光走査素子によれば、アーム部１５ａ〜１５ｄが梁部１４ａ〜１４ｄをそれぞれ支持することにより、アーム部１５ａ〜１５ｄ及び圧電素子２３ａ〜２３ｄが変位しやすくなり、圧電素子２３ａ〜２３ｄに発生する電圧の検出が容易になる。この場合、梁部１４ａ〜１４ｄの太さを、例えば梁部１２ａ〜１２ｄより細くすることにより、圧電素子２３ａ〜２３ｄが更に変位しやすくなり、圧電素子２３ａ〜２３ｄに発生する電圧の検出が更に容易になる。
【００７８】
また、第３実施形態の第１変形例に係る光走査素子によれば、熱環境等による共振周波数の変化が生じても、圧電素子２３ａ〜２３ｄによって、ミラー部１１の振動状態を検出できるので、フィードバック制御により、常にミラー部１１を共振周波数で振動させることができる。
【００７９】
［第２変形例］
第３実施形態の第２変形例に係る光走査素子は、図８に示すように、ミラー部１１の振動の周波数を検出する為の圧電素子２５ａ〜２５ｄが、アーム部１５ａ〜１５ｄ及び梁部１４ａ〜１４ｄの上面に設けられる点で第１変形例と異なる。圧電素子２５ａ〜２５ｄは、それぞれ、梁部１４ａ〜１４ｄの上面から、アーム部１５ａ〜１５ｄの上面を介してフレーム部１７の上面に亘って設けられる。
【００８０】
第３実施形態の第２変形例に係る光走査素子によれば、アーム部１５ａ〜１５ｄよりも変位量の大きい梁部１４ａ〜１４ｄの上面にも圧電素子２５ａ〜２５ｄが設けられることにより、圧電素子２５ａ〜２５ｄに発生する電圧の検出が更に容易になる。また、圧電素子２５ａ〜２５ｄは、変位量が大きい場合において剥離する恐れがあるが梁部１４ａ〜１４ｄは、梁部１２ａ〜１２ｄより内側に位置し、変位量が小さいので、剥離等の破壊を低減することができる。
【００８１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る光走査素子は、図９に示すように、ミラー部１１からそれぞれ延伸する梁部１４ａ〜１４ｄの終端部が、ミラー部１１の揺動を低減する揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂをなす点で第１〜第３実施形態と異なる。第４実施形態において説明しない他の構成は、第１〜第３実施形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
【００８２】
揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂは、それぞれ、ミラー部１１からアーム部１５ａ〜１５ｄより更に延伸する梁部１４ａ，１４ｃ、梁部１４ｂ，１４ｄの終端部であり、フレーム部１７に連結して支持される。揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂは、ミラー部１１が共振周波数で振動する場合における、ミラー部１１の垂直方向への揺動を低減する。
【００８３】
第４実施形態に係る光走査素子によれば、同一の走査角を有するようにミラー部１１を振動させる場合、一対の梁部によってミラー部１１を支持する構成と比べて、各梁部に加わる応力が低く、破壊されにくい。
【００８４】
また、第４実施形態に係る光走査素子によれば、梁部１２ａ，１２ｂと梁部１２ｃ，１２ｄとの間に、それぞれ、梁部１４ｃ，１４ｄを更に備えることにより、各梁部に加わる応力を更に分散し、低減することができる。これにより、第４実施形態に係る光走査素子は、梁部１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄのばね定数を更に大きく設計することが可能となり、更に、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能である。
【００８５】
また、第４実施形態に係る光走査素子によれば、梁部１４ａ〜１４ｄをそれぞれ支持するアーム部１５ａ〜１５ｄを備えることにより、梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力が更に分散され、梁部１４ａ，１４ｂが更に破壊されにくい構造となっている。
【００８６】
また、第４実施形態に係る光走査素子は、梁部１４ａ〜１４ｄの他端側がアーム部１５ａ〜１５ｄに連結していることにより、ミラー部１１の振動時における揺動を低減することができる。また、第４実施形態に係る光走査素子によれば、揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂを備えることにより、ミラー部１１の振動時における揺動を更に低減することができる。
【００８７】
［第１変形例］
揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂは、図１０に示すように、フレーム部１７に連結せず、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を連結する連結部である揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂであっても同様の効果を得ることができる。第４実施形態の第１変形例に係る光走査素子が備える揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂは、形成時において、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を、梁部１４ａ，１４ｃ、梁部１４ｂ，１４ｄ側の辺から切り欠いた残余部となっている。
【００８８】
第４実施形態の第１変形例に係る光走査素子によれば、揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂが、それぞれ、幅がアーム部１５ａ〜１５ｄの幅より狭く形成されることにより、梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力を更に低減しつつ、ミラー部１１の振動時における揺動を更に低減することができる。
【００８９】
また、揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂは、図１１に示すように、それぞれ、形成時において、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を、両辺側から切り欠いた残余部である揺動抑制部１６Ｃａ，１６Ｃｂであってもよい（図１１において揺動抑制部１６Ｃａのみを図示している）。
【００９０】
［第２変形例］
また、揺動抑制部１６Ａａ，１６Ａｂは、図１２に示すように、揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂを更に備える揺動抑制部１６Ｄａ，１６Ｄｂであってもよい。第４実施形態の第２変形例に係る光走査素子が備える揺動抑制部１６Ｄａ，１６Ｄｂは、フレーム部１７に連結して支持される梁部１４ｂ，１４ｄの終端部と、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を連結する連結部とからなる。
【００９１】
第４実施形態の第２変形例に係る光走査素子によれば、揺動抑制部１６Ｄａ，１６Ｄｂが、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を連結し、フレーム部１７に連結するので、ミラー部１１の振動時における揺動を更に低減することができる。
【００９２】
［第３変形例］
また、揺動抑制部１６Ｂａ，１６Ｂｂは、図１３に示すように、それぞれ、アーム部１５ａ，１５ｃの間、アーム部１５ｂ，１５ｄの間を蛇行するような、互い違いにＵ字型に屈曲した平面パターンを有する揺動抑制部１６Ｅａ，１６Ｅｂであってもよい（図１３において揺動抑制部１６Ｅａのみを図示している）。
【００９３】
第４実施形態の第３変形例に係る光走査素子によれば、互い違いに屈曲した揺動抑制部１６Ｅａ，１６Ｅｂを備えることにより、それぞれ、梁部１４ａ〜１４ｄに加わる応力を更に低減しつつ、ミラー部１１の振動時における揺動を更に低減することができる。
【００９４】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態として、第１〜第４実施形態に係る光走査素子を用いた表示装置５について説明する。表示装置５は、例えば、レーザプロジェクタやヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイである。第５実施形態に係る表示装置５は、図１４に示すように、２軸光走査素子１Ａと、光源部５５と、２軸光走査素子１Ａ及び光源部５５の駆動を制御する制御部５０Ａとを備える。表示装置５は、光源部５５が、制御部５０Ａの制御により、画像Ｑの情報である画像情報に応じて輝度を変調して出射したレーザ光Ｌを、２軸光走査素子１Ａが反射してスクリーンＰを走査することにより、スクリーンＰ上に画像Ｑを表示する。
【００９５】
２軸光走査素子１Ａは、図１５に示すように、第１〜第４実施形態に係る光走査素子のいずれかである光走査素子１を備える。なお、図１５に示す例では、第１実施形態の第３変形例に係る光走査素子を光走査素子１としている。光走査素子１は、ミラー部１１が回転軸Ｘについて振動することにより、水平方向の走査を行う。
【００９６】
２軸光走査素子１Ａは、更に、光走査素子１が、回転軸Ｘと直交する回転軸Ｙについて振動可能なように光走査素子１を支持する一対の梁部１２Ａａ，１２Ａｂと、梁部１２Ａａ，１２Ａｂを支持するフレーム部１７Ａとを備える。フレーム部１７Ａは、上面から下面に貫通する窓部を有し、光走査素子１は、フレーム部１７Ａの窓部に配置される。
【００９７】
２軸光走査素子１Ａは、図示を省略した垂直走査用のアクチュエータを備え、光走査素子１を回転軸Ｙについて振動させることにより、ミラー部１１が垂直方向の走査を行う。回転軸Ｙについての駆動方式としては、圧電体の圧電効果を利用した圧電駆動方式、コイルと磁石との間のローレンツ力を利用したムービングコイル（ＭＣ）方式やムービングマグネット（ＭＭ）方式等の電磁駆動方式、電極間の静電気力を利用した静電駆動方式等が採用可能である。
【００９８】
制御部５０Ａは、画像情報に応じた駆動信号を、光源部５５に出力する。光源部５５は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を出射可能な各光源を備え、制御部５０Ａから入力した駆動信号に応じて、各光源が変調したレーザ光を出射する。光源部５５は、各光源が出射したレーザ光を、図示を省略したレンズ、ミラー、ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズム等の光学素子を介して、光走査素子１のミラー部１１に、レーザ光Ｌとして入射する。
【００９９】
制御部５０Ａは、２軸光走査素子１Ａの回転軸Ｙについてアクチュエータと、回転軸Ｘについてのアクチュエータである圧電素子２１ａ〜２１ｄとにそれぞれ駆動信号を出力し、ミラー部１１が２軸方向にラスタ走査を行うように、２軸光走査素子１Ａを駆動する。
【０１００】
制御部５０Ａは、圧電素子２３ａ〜２３ｄにそれぞれ生じた電圧を検出し、その検出信号に応じて、２軸光走査素子１Ａの回転軸Ｘについての振動が共振周波数となるように、圧電素子２１ａ〜２１ｄに出力する駆動信号をフィードバック制御する。２軸光走査素子１Ａのミラー部１１において、レーザ光Ｌが反射し、スクリーンＰが走査されることにより、スクリーンＰに画像Ｑが表示される。
【０１０１】
第５実施形態に係る表示装置５によれば、共振周波数を高く、且つ走査角を大きく設計可能であり、ミラー部１１の揺動が低減された光走査素子１を用いることにより、高解像度かつ高画質の画像を表示することができる。
【０１０２】
また、第５実施形態に係る表示装置５によれば、ミラー部１１を支持する梁部に加わる応力が分散され、破壊が生じにくい光走査素子１を用いることにより、信頼性を向上することができる。
【０１０３】
［変形例］
第５実施形態の変形例に係る表示装置５Ｂは、図１６に示すように、垂直方向の走査を、光走査素子１と別個の、ミラー部を備える光走査素子１Ｂが行うことにより、２軸方向にラスタ走査を行う。
【０１０４】
光源部５５は、制御部５０Ｂの制御により、画像Ｑの情報である画像情報に応じて輝度が変調されたレーザ光Ｌを、光走査素子１のミラー部１１に出射する。光走査素子１は、ミラー部１１が回転軸Ｘについて振動することにより、水平方向の走査を行う。光走査素子１Ｂは、光走査素子１のミラー部１１が反射したレーザ光Ｌを、ミラー部おいて反射し、ミラー部が回転軸Ｙについて振動することにより、垂直方向の走査を行う。光走査素子１ＢはスクリーンＰにレーザ光Ｌを反射することにより、２軸方向のラスタ走査をして、スクリーンＰ上に画像Ｑを表示する。
【０１０５】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０６】
既に述べた第１〜第４実施形態においては、光走査素子は、ミラー部１１を振動させず、対象を走査しない用途に用いてもよい。例えば、光走査素子は、レーザ光による距離測定装置のポインタ等へ応用することができる。また、第５実施形態において、光走査素子１を用いた投射型の表示装置について例示的に説明したが、光走査素子１は、種々のスキャナやセンサ等に対しても適用可能である。
【０１０７】
また、第１〜第４実施形態においては、ミラー部１１の振動周波数を検出する検出部を、圧電素子２３ａ〜２３ｄ、２５ａ〜２５ｄとして説明したが、検出部は、梁部１４ａ〜１４ｄ、アーム部１５ａ〜１５ｄ等に埋め込まれたピエゾ抵抗素子から構成されてもよい。ピエゾ抵抗素子は、梁部１４ａ〜１４ｄ、アーム部１５ａ〜１５ｄ等のＳｉ層に不純物をドーピングすることにより、形成可能である。
【０１０８】
上述の他、第１〜第５実施形態を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１Ｂ  光走査素子
１Ａ  ２軸光走査素子
３  信号源
４  検出器
５，５Ｂ  表示装置
１０  窓部
１１  ミラー部
１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１２Ａａ，１２Ａｂ  梁部
１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄ  アーム部
１６Ａａ，１６Ａｂ，１６Ｂａ，１６Ｂｂ，１６Ｃａ，１６Ｃｂ，１６Ｄａ，１６Ｄｂ，１６Ｅａ，１６Ｅｂ  揺動抑制部
１７  フレーム部，１７Ａ
２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｄ  圧電素子（駆動部）
２３ａ〜２３ｄ，２５ａ〜２５ｄ  圧電素子（検出部）
５０Ａ，５０Ｂ  制御部
５５  光源部
【図１】
2014077961.tif 000003
【図２】
2014077961.tif 000004
【図３】
2014077961.tif 000005
【図４】
2014077961.tif 000006
【図５】
2014077961.tif 000007
【図６】
2014077961.tif 000008
【図７】
2014077961.tif 000009
【図８】
2014077961.tif 000010
【図９】
2014077961.tif 000011
【図１０】
2014077961.tif 000012
【図１１】
2014077961.tif 000013
【図１２】
2014077961.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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