(57)【要約】  ミラー軸部（ＭＡ）は圧電素子（ＰＥ）への印加電圧の周波数に応じた光スキャナ（ＬＳ）自身の共振と保持部（ＨＤ）の変形とで変位する。共振を引き起こす印加電圧の周波数は、保持部（ＨＤ）を、保持部（ＨＤ）自身の長手に対して交差する節を少なくとも１つは発生させるように変形させる。
2009087883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置にあって、
上記マイクロスキャナは、
外枠となる固定枠と、
軸部と、
一端を上記軸部に接続し、他端を上記固定枠に固定した片持ち梁構造の保
持部と、
上記保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、
上記軸部の変位によってその軸部を基準に揺動する変動部と、
を含み、
上記駆動回路が、上記駆動部に対して、上記マイクロスキャナ自身の有する固有
振動数に近似または一致するとともに、上記保持部に、その保持部の長手に対し
交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を印加する、
マイクロスキャナ装置。
【請求項２】
上記の保持部および上記駆動部を含む系の有する固有振動数と、上記の軸部、保持部、駆動部、変動部、およびこれらの囲む固定枠を含む系の有する固有振動数とが近似または一致する請求項１に記載のマイクロスキャナ装置。
【請求項３】
上記の保持部の有する固有振動数と、上記の軸部、保持部、変動部、およびこれらを囲む固定枠を含む系の有する固有振動数とが近似または一致する請求項２に記載のマイクロスキャナ装置。
【請求項４】
マイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置にあって、
上記マイクロスキャナは、
外枠となる固定枠と、
互いに異なる軸方向を有する第１軸部および第２軸部と、
一端を上記第２軸部に接続し、他端を上記固定枠に固定した片持ち梁構造の
保持部と、
上記保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、
上記第１軸部の変位によってその第１軸部を基準に揺動する一方、上記第２
軸部の変位によってその第２軸部を基準に揺動する変動部と、
を含み、
上記第２軸部は上記保持部の変形のみで変位する一方、上記第１軸部は共振に
より変位しており、
上記駆動回路が、上記駆動部に対して、上記マイクロスキャナ自身の有する固有
振動数に近似または一致するとともに、上記保持部に、その保持部の長手に対し
交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を印加する、
マイクロスキャナ装置。
【請求項５】
上記の保持部および上記駆動部を含む系の有する固有振動数と、上記の第１軸部、第２軸部、保持部、駆動部、変動部、およびこれらの囲む上記固定枠を含む系の有する固有振動数とが近似または一致する請求項４に記載のマイクロスキャナ装置。
【請求項６】
上記の保持部の有する固有振動数と、上記の第１軸部、第２軸部、保持部、変動部、およびこれらを囲む上記固定枠を含む系の有する固有振動数とが近似または一致する請求項５に記載のマイクロスキャナ装置。
【請求項７】
マイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置の制御方法にあって、
上記マイクロスキャナは、
外枠となる固定枠と、
軸部と、
一端を上記軸部に接続し、他端を上記固定枠に固定した片持ち梁構造の保
持部と、
上記保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、
上記軸部の変位によってその軸部を基準に揺動する変動部と、
を含み、
上記マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、
上記保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周
波数を有する電圧を、上記駆動回路によって、上記駆動部に印加させるマイクロス
キャナ装置の制御方法。
【請求項８】
マイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置の制御方法にあって、
上記マイクロスキャナは、
外枠となる固定枠と、
互いに異なる軸方向を有する第１軸部および第２軸部と、
一端を上記第２軸部に接続し、他端を上記固定枠に固定した片持ち梁構造の
保持部と、
上記保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、
上記第１軸部の変位によってその第１軸部を基準に揺動する一方、上記第２
軸部の変位によってその第２軸部を基準に揺動する変動部と、
を含み、
上記第２軸部を上記保持部の変形のみで変位させる一方、上記第１軸部を共振
により変位させており、
上記マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、
上記保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周
波数を有する電圧を、上記駆動回路によって、上記駆動部に印加させるマイクロス
キャナ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナ等のマイクロスキャナを搭載するスキャナ装置、およびマイクロスキャナ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）技術を用いた小型の光スキャナ（マイクロスキャナ）は種々開発されている。例えば、特許文献１の光スキャナは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、基板ｂｓに設けられた圧電素子ｐｅに印加される電気信号で、ミラー部（変動部)ｍｒにつながる捻れ梁部ｍａを支持する片持ち梁ｈｄを共振させ、その共振でミラー部ｍｒを比較的大きく揺動させる。
【特許文献１】特開２００６−２９３１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のような共振を利用する光スキャナｌｓは、共振を用いない光スキャナに比べて、ミラー部ｍｒを大きく揺動できる。しかし、共振、特に図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、片持ち梁ｈｄが１次振動モードの共振で変形するような場合（定常振動下で振幅が零になる点、いわゆる節の発生しない振動モードの場合）、片持ち梁ｈｄ自体の長さが短いと、片持ち梁ｈｄの変位量はさほど大きくはない。そのため、ミラー部ｍｒの回転角も十分に大きくなるとはいえない。【０００４】
このような１次振動モードでの片持ち梁ｍｒの変位量を増加させようとする場合、片持ち梁ｈｄの長さを延ばすことが考えられる。しかしながら、片持ち梁ｈｄが長すぎると、通常、共振周波数が低くなってしまう。そのため、ミラー部ｍｒが高速動作できない。【０００５】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、高速動作可能なミラー部（変動部）等を含むマイクロスキャナ、それを備えるスキャン装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
マイクロスキャナ装置は、マイクロスキャナと駆動回路とを含む。【０００７】
１次元のマイクロスキャナは、外枠となる固定枠と、軸部と、一端を軸部に接続し、他端を固定枠に固定した片持ち梁構造の保持部と、保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、軸部の変位によってその軸部を基準に揺動する変動部と、を含む。また、駆動回路は、駆動部に対して、マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を印加する。【０００８】
また、２次元のマイクロスキャナは、外枠となる固定枠と、互いに異なる軸方向を有する第１軸部および第２軸部と、一端を第２軸部に接続し、他端を固定枠に固定した片持ち梁構造の保持部と、保持部を変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる駆動部と、第１軸部の変位によってその第１軸部を基準に揺動する一方、第２軸部の変位によってその第２軸部を基準に揺動する変動部と、を含む。そして、この２次元のマイクロスキャナでは、第２軸部は保持部の変形のみで変位する一方、第１軸部は共振により変位する。また、駆動回路は、駆動部に対して、マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を印加する。【０００９】
例えば、保持部の長手の一端を固定端、他端を自由端のように捉えると、このように節（定常振動下で振幅が零になる点）を持つように保持部を変形させて駆動させる場合の方が、節を持たないように保持部を変形させて駆動させる場合に比べて、自由端が高周波数で変位する。そして、保持部における自由端の変位量は、保持部自身の変形ともいえ、その変形によって、第１軸部および第２軸部が変位することになると、その第１軸部を基準に揺動する変動部の変位量および第２軸部を基準に揺動する変動部の変位量は増加する。【００１０】
また、通常、保持部の長さは長いほど変形しやすいので、比較的大きな変位量を得たい場合には保持部が長くなるとよい。ただし、節を持たせないように保持部を変形させる場合、駆動部の印加電圧の周波数は、通常、低くなりやすく、その結果、変動部の揺動速度は遅くなる。しかし、節を持つように保持部を変形させる場合、駆動部の印加電圧の周波数は、通常、高くなり、その結果、保持部の長さが比較的長かったとしても、高周波数で保持部が比較的大きく変化する。【００１１】
すなわち、このマイクロスキャナは、節を持つように保持部を変形させることで比較的長い保持部を高周波数で大きく変位させられる。つまり、駆動部の印加電圧の周波数が比較的高く設定され、その高い周波数でマイクロスキャナは共振する。そのため、この周波数に依存する揺動速度は速まる。つまり、これらの１次元および２次元のマイクロスキャナは高速スキャンする。【００１２】
また、１次元のマイクロスキャナを含むマイクロ装置では、保持部および駆動部を含む系（例えば、ユニモルフ）の有する固有振動数と、軸部、保持部、駆動部、変動部、およびこれらの囲む固定枠を含む系（例えば、マイクロスキャナ全体）の有する固有振動数とが近似または一致すると望ましい。【００１３】
また、２次元マイクロスキャナでは、保持部および駆動部を含む系（例えばユニモルフ）の有する固有振動数と、第１軸部、第２軸部、保持部、駆動部、変動部、およびこれらを囲む固定枠を含む系（例えばマイクロスキャナ全体）の有する固有振動数とが近似または一致すると望ましい。【００１４】
これらのようになっていれば、マイクロスキャナの共振のピーク値が大きくなりやすく、それにともなって第１軸部を基準に揺動する変動部の回転角も大きくなる。【００１５】
なお、保持部と駆動部とが乖離しているような場合、例えば駆動部が２個の電極から成る静電ユニットのような場合、１次元のマイクロスキャナでは、保持部の有する固有振動数と、軸部、保持部、変動部、およびこれらを囲む固定枠を含む系（例えばマイクロスキャナ全体）の有する固有振動数とが近似または一致すると望ましい。【００１６】
また、２次元のマイクロスキャナでは、保持部の有する固有振動数と、第１軸部、第２軸部、保持部、変動部、およびこれらを囲む固定枠を含む系（例えばマイクロスキャナ全体）の有する固有振動数とが近似または一致すると望ましい。【００１７】
これらのようになっていても、マイクロスキャナの共振のピーク値が大きくなりやすく、それにともなって第１軸部を基準に揺動する変動部の回転角も大きくなる。【００１８】
また、以上のような１次元のマイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置の制御方法は、マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を、駆動回路によって、駆動部に印加させる。【００１９】
また、以上のような２次元のマイクロスキャナと駆動回路とを含むマイクロスキャナ装置の制御方法は、第２軸部を保持部の変形のみで変位させる一方、第１軸部を共振により変位させる。さらに、このマイクロスキャナ装置の制御方法は、マイクロスキャナ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、保持部に、その保持部の長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を、駆動回路によって、駆動部に印加させる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、比較的長い保持部であっても、その保持部を高周波数で大きく変形しやすくなっている。そのため、揺動する変動部の揺動速度は高速になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】は、２次元の光スキャナの平面図である。
【図２】は、図１に示される光スキャナの部分拡大図である。
【図３Ａ】は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、枠軸部を基準に正回転する状態を示す。
【図３Ｂ】は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、枠軸部を基準に逆回転する状態を示す。
【図４Ａ】は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図を示しており、ミラー軸部を基準とする正回転の動作を示す。
【図４Ｂ】は、図１のＢ−Ｂ’線矢視断面図を示しており、ミラー軸部を基準とする正回転の動作を示す。
【図４Ｃ】は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図を示しており、ミラー軸部を基準とする逆回転の動作を示す。
【図４Ｄ】は、図１のＢ−Ｂ’線矢視断面図を示しており、ラー軸部を基準とする逆回転の動作を示す。
【図５】は、固定枠につながる保持片の側を固定端、第１枠軸部に近い保持片の側を自由端、とした片持ち梁のモデル系を示す説明図である。
【図６Ａ】は、１次振動モードで振動するモデル系を示す説明図である。
【図６Ｂ】は、２次振動モードで振動するモデル系を示す説明図である。
【図６Ｃ】は、３次振動モードで振動するモデル系を示す説明図である。
【図６Ｄ】は、４次振動モードで振動するモデル系を示す説明図である。
【図７Ａ】は、１次振動モードでの片持ち梁の変位量をグラフ化した図である。
【図７Ｂ】は、２次振動モードでの片持ち梁の変位量をグラフ化した図である。
【図７Ｃ】は、３次振動モードでの片持ち梁の変位量をグラフ化した図である。
【図７Ｄ】は、４次振動モードでの片持ち梁の変位量をグラフ化した図である。
【図８】は、電磁方式を採用した光スキャナの平面図である。
【図９】は、１次元の光スキャナの平面図である。
【図１０】は、プロジェクタを示すブロック図である。
【図１１Ａ】は、ミラー部が一方向に揺動する従来の光スキャナの斜視図である。
【図１１Ｂ】は、図１１Ａでのミラー部の回転方向と逆方向に揺動する従来の光スキャナの斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
ＭＲ    ミラー部（変動部）
ＭＡ    ミラー軸部（軸部、第１軸部）
ＦＭ    可動枠部
ＦＡ    枠軸部（第２軸部）
ＨＤ    保持部
ＨＤ１  第１保持部
ＨＤ２  第２保持部
ＰＥ    圧電素子（駆動部）
ＴＢ    トーションバー
ＳＴ    スリット
ＦＦ    固定枠
ＬＳ    光スキャナ（マイクロスキャナ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［実施の形態１］
実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。ここでは、変動する部材(変動部)としてミラー部を例に挙げるとともに、このミラー部を変動させることで光を反射させスキャン動作を行うマイクロスキャナとして光スキャナを例に挙げる。【００２４】
なお、理解を容易にすべく、平面図であってもハッチングを付している。また、便宜上、部材符号・ハッチングを省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面上での黒丸は紙面に対し垂直方向を意味する。【００２５】
図１は光スキャナＬＳの平面図であり、図２は図１の部分拡大図である。光スキャナＬＳは、図１に示すように、ミラー部ＭＲ、ミラー軸部ＭＡ、可動枠部ＦＭ、枠軸部ＦＡ、保持部ＨＤ、圧電素子ＰＥ、トーションバーＴＢ、および固定枠ＦＦを含む。なお、これらの部材は、基体ＢＳとなる変形可能なシリコン基板等をエッチングすることにより形成される。【００２６】
ミラー部（変動部）ＭＲは、光源等からの光を反射させるものであり、基体ＢＳの一部分に、金やアルミニウム等の反射膜を貼り付けることで形成される。例えば、図１に示すように、半円状のくびれ部分およびその半円状のくびれ部分を両端から挟む挟持部分を含む開孔Ｈ（第１開孔Ｈ１・第２開孔Ｈ２）が向かい合うことで、円を含む基体ＢＳの残部が生じる。そして、この残部の一部分に反射膜が貼り付けられることで、ミラー部ＭＲは完成する。【００２７】
なお、第１開孔Ｈ１と第２開孔Ｈ２とが並ぶ方向をＸ方向と称し、第２開孔Ｈ２側のＸ方向をＸ方向のプラス｛Ｘ（＋）｝、この＋方向に対する逆方向をＸ方向のマイナス｛Ｘ（−）｝とする。さらに、ミラー部ＭＲの中心からＸ方向に延びる方向をＸ軸と称する。【００２８】
ミラー軸部（第１軸部）ＭＡは、第１開孔Ｈ１の挟持部分と第２開孔Ｈ２の挟持部分とが向かい合うことで、ミラー部ＭＲの一端と他端とにつながるように生じる軸状部分である。なお、ミラー部ＭＲの一端につながるミラー軸部ＭＡの一方（第１ミラー軸部ＭＡ１）と、ミラー部ＭＲの他端につながるミラー軸部ＭＡの他方（第２ミラー軸部ＭＡ２）とは、ミラー部ＭＲから互いに異なる向きに延び出る（ただし、第１ミラー軸部ＭＡ１および第２ミラー軸部ＭＡ２は平行である）。【００２９】
また、このミラー軸部ＭＡの延び出る方向は、Ｘ方向に対して直交する（交差する）。そこで、このミラー軸部ＭＡの延び出る方向をＹ方向と称し、第１ミラー軸部ＭＡ１側のＹ方向をＹ方向のプラス｛Ｙ（＋）｝、この＋方向に対する逆方向をＹ方向のマイナス｛Ｙ（−）｝とする。さらに、ミラー部ＭＲの中心からＹ方向に延びる方向をＹ軸と称する。【００３０】
また、Ｘ方向およびＹ方向に対して直交する方向をＺ方向（撓み方向）として、便宜上、光を受光するミラー部ＭＲの側をＺ方向のプラス｛Ｚ（＋）｝、この＋方向に対する逆方向をＺ方向のマイナス｛Ｚ（−）｝とする。さらに、Ｘ軸とＹ軸との交点からＺ方向に延びる方向をＺ軸と称する。【００３１】
可動枠部ＦＭは、ミラー部ＭＲおよびミラー軸部ＭＡを囲む枠である。例えば、括弧状（  ］状）の２つの開孔Ｈのうち、一方の開孔Ｈである第３開孔Ｈ３が第１ミラー軸部ＭＡ１を囲むように形成され、他方の開孔Ｈである第４開孔Ｈ４が第２ミラー軸部ＭＡ２を囲むように形成されると、第３開孔Ｈ３と第１開孔Ｈ１・第２開孔Ｈ２とに挟まれる基体ＢＳの残部、および、第４開孔Ｈ４と第１開孔Ｈ１・第２開孔Ｈ２とに挟まれる基体ＢＳの残部が生じる。すると、この両方の残部が、ミラー部ＭＲおよびミラー軸部ＭＡを囲む枠状の基体ＢＳの一部、すなわち可動枠部ＦＭとなる。【００３２】
枠軸部（第２軸部）ＦＡは、可動枠部ＦＭの外縁にて、Ｘ軸に重なりかつ対向する一端と他端とから外側に延びることで、その可動枠部ＦＭを挟持する。例えば、括弧状の第３開孔Ｈ３および第４開孔Ｈ４が向かい合い、第３開孔Ｈ３の両端および第４開孔Ｈ４の両端が向かい合うと、それら両端に挟まれる基体ＢＳの一部分が棒状になり、その棒状部分が枠軸部ＦＡになる。なお、以降では、Ｘ（−）側に向かって延びる枠軸部ＦＡの一方を第１枠軸部ＦＡ１、Ｘ（＋）側に向かって延びる枠軸部の他方を第２枠軸部ＦＡ２とする。【００３３】
保持部ＨＤは、枠軸部ＦＡを保持すること（枠軸部ＦＡにつながること）によって可動枠部ＦＭを保持する。かかる保持部ＨＤは、Ｙ方向に延びた開孔Ｈ（第５開孔Ｈ５・第６開孔Ｈ６）と第３開孔Ｈ３・第４開孔Ｈ４との間に生じる基体ＢＳの残部で形成される。【００３４】
詳説すると、第５開孔Ｈ５と第６開孔Ｈ６とがＸ方向に沿って並び、かつ第３開孔Ｈ３および第４開孔Ｈ４を挟む。すると、第５開孔Ｈ５と第３開孔Ｈ３・第４開孔Ｈ４との間に位置するＹ方向に延びる基体ＢＳの残部が第１保持部ＨＤ１となり、第６開孔Ｈ６と第３開孔Ｈ３・第４開孔Ｈ４との間に位置するＹ方向に延びる基体ＢＳの残部が第２保持部ＨＤ２となる。なお、このようなＹ方向に延びる形状（線状）の保持部ＨＤは撓みやすい。【００３５】
圧電素子ＰＥ（ＰＥａ〜ＰＥｄ）は、電圧を力に変換する素子であり、分極処理された圧電体ＰＢ（ＰＢａ〜ＰＢｄ）と、この圧電体ＰＢを挟持する電極ＥＥ１・ＥＥ２（ＥＥ１ａ〜ＥＥ１ｄ・ＥＥ２ａ〜ＥＥ２ｄ）とを含む（後述の図３・図４参照）。そして、この圧電素子（駆動部）ＰＥが保持部ＨＤの面上に貼り付けられることで、ユニモルフ部（アクチュエータ）ＹＭが形成される。詳説すると、圧電素子ＰＥにおける一方の電極（第１電極）ＥＥ１と、保持部ＨＤの一面とが貼り合うことで、ユニモルフ部ＹＭ（ＹＭａ〜ＹＭｄ）が形成される。【００３６】
そして、第１電極ＥＥ１および第２電極ＥＥ２との間に、分極反転を起こさせない範囲で±の電圧（交流電圧）が印加されることで圧電体ＰＢが伸縮し、その伸縮に応じてユニモルフ部ＹＭが撓む。【００３７】
なお、圧電素子ＰＥａ・ＰＥｂは、第１枠軸部ＦＡ１を挟持するようにして、第１保持部ＨＤ１に貼られ、圧電素子ＰＥｃ・ＰＥｄは、第２枠軸部ＦＡ２を挟持するようにして、第２保持部ＨＤ２に貼られる。そのため、圧電素子ＰＥａ・ＰＥｂおよび圧電素子ＰＥｃ・ＰＥｄにおける圧電体ＰＢ（ＰＢａ〜ＰＢｄ）の伸縮変形に応じて、保持部ＨＤも変形（撓み変形／曲げ変形）する。【００３８】
そして、以降では、圧電素子ＰＥａの貼られた第１保持部ＨＤ１の一片を保持片ＨＤ１ａ、圧電素子ＰＥｂの貼られた第１保持部ＨＤ１の一片を保持片ＨＤ１ｂとするとともに、圧電素子ＰＥｃの貼られた第２保持部ＨＤ２の一片を保持片ＨＤ２ｃ、圧電素子ＰＥｄの貼られた第２保持部ＨＤ２の一片を保持片ＨＤ２ｄとする。【００３９】
トーションバーＴＢは、保持部ＨＤの変形（撓み変形等）をねじれ変形（回転トルク）に変化させて枠軸部ＦＡに伝達させる部材である（図１および図２の点線部分を参照）。かかるトーションバーＴＢは、保持部ＨＤに形成される。【００４０】
一例を挙げると、図２に示すように、第３開孔Ｈ３・第４開孔Ｈ４の端からＸ方向に延びる第１スリットＳＴ１・ＳＴ１と、この第１スリットＳＴ１・ＳＴ１と同方向（Ｘ方向）に延びるとともにＹ方向に沿って並列する第２スリットＳＴ２・ＳＴ２との間に位置する基体ＢＳの一部分がトーションバーＴＢとなる。【００４１】
また、第５開孔Ｈ５につながっている第３スリットＳＴ３、詳説すると、Ｘ方向に延びるとともにそのＸ方向に沿って第１スリットＳＴ１と並ぶ第３スリットＳＴ３と、第２スリットＳＴ２との間に位置する基体ＢＳの一部分がトーションバーＴＢとなる。【００４２】
なお、スリットＳＴによって生じるトーションバーＴＢが保持部ＨＤに存在するということは、保持部ＨＤ内に間隙が生じることになる。そのため、この間隙の存在によって、保持部ＨＤの剛性が低下する。その結果、かかる保持部ＨＤは撓みやすくなる。【００４３】
また、特に、これらのトーションバーＴＢは、保持部ＨＤの延び方向（Ｙ方向）に対して交差する方向（例えばＸ方向）に延びている。このようになっていると、保持部ＨＤが撓んだ場合に、トーションバーＴＢがねじれやすい。【００４４】
なお、第１スリットＳＴ１・ＳＴ１同士の間に位置する基体ＢＳの一部分ＢＳ１は枠軸部ＦＡにつながり、第３スリットＳＴ３・ＳＴ３同士の間に位置する基体ＢＳの一部分ＢＳ３は、枠軸部ＦＡの軸方向に沿って並ぶ。そこで、これら両部分ＢＳ１・ＢＳ３と、両部分ＢＳ１・ＢＳ３の間に位置する基体ＢＳの一部分ＢＳＭとを含めて枠軸部ＦＡと称してもよい。また、部分ＢＳＭと第２スリットＳＴ２との間に位置する基体ＢＳの一部分は、トーションバーＴＢと枠軸部ＭＡとをつなげている。そこで、この部分を結合部ＣＢと称する。【００４５】
固定枠ＦＦは、光スキャナＬＳの外枠である。すなわち、固定枠ＦＦは、ミラー部ＭＲ、ミラー軸部ＭＡ、可動枠部ＦＭ、枠軸部ＦＡ、保持部ＨＤ、圧電素子ＰＥ、およびトーションバーＴＢを囲む枠状部材である。【００４６】
ここで、以上の光スキャナＬＳにおけるミラー部ＭＲの偏向動作について説明する。光スキャナＬＳは、枠軸部ＦＡを基準にミラー部ＭＲを揺動（回動）させることができ、さらに、ミラー軸部ＭＡを基準にミラー部ＭＲを揺動させることもできる。そこで、まず、枠軸部ＦＡ（Ｘ軸）を基準にしたミラー部ＭＲの揺動について、図１、および図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である図３Ａおよび図３Ｂを用いながら説明する。【００４７】
なお、枠軸部ＦＡの軸回りの一方向｛Ｘ（＋）からＸ（−）に向いて時計回りの回転｝を正回転Ｐ、正回転に対して逆方向の回転（反時計回りの回転）を逆回転Ｒとし、図３Ａに正回転する場合の第１保持部ＨＤ１の変形を示し、図３Ｂにミラー部ＭＲが逆回転する場合の第１保持部ＨＤ１の変形を示す。【００４８】
また、以降では、２つ有る保持部ＨＤの一方である第１保持部ＨＤ１のみについて説明するが、この一方の第１保持部ＨＤ１がミラー部ＭＲを正回転または逆回転させようとしている場合、残りの第２保持部ＨＤ２も同じような変形で、ミラー部ＭＲを正回転または逆回転させる。【００４９】
図３Ａに示すように、枠軸部ＦＡを基準にしてミラー部ＭＲが正回転する場合、圧電体ＰＢａを伸ばす電圧が印加されるとともに、圧電体ＰＢｂを縮ませる電圧（圧電体ＰＢａに印加される電圧とは逆位相の電圧）が印加される。【００５０】
このような電圧が印加されると、圧電体ＰＢａが延びることで第１電極ＥＥ１ａを貼り付けられた第１保持部ＨＤ１の保持片ＨＤ１ａが、Ｚ（＋）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ａの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（−）に垂れ下がる。一方、圧電体ＰＢｂが縮むことで第１電極ＥＥ１ｂを貼り付けられた第１保持部ＨＤ１の保持片ＨＤ１ｂが、Ｚ（−）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ｂの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（＋）に跳ね上がる。【００５１】
このような保持片ＨＤ１ａおよび保持片ＨＤ１ｂの撓みが生じると、トーションバーＴＢ（ＴＢａ）を介して第１枠軸部ＦＡ１のＹ（＋）側が押し下げられるとともに、トーションバーＴＢ（ＴＢｂ）を介して第１枠軸部ＦＡ１のＹ（−）側が押し上げられる。かかる場合、トーションバーＴＢａ・ＴＢｂは、自身の軸方向（バー軸方向）を基準に簡単にねじれ、第１枠軸部ＦＡ１が変位する。その結果、ミラー部ＭＲが枠軸部ＦＡを基準に正回転する。【００５２】
一方、ミラー部ＭＲが逆回転する場合、図３Ｂに示すように、圧電体ＰＢａを縮ませる電圧が印加されるとともに、圧電体ＰＢｂを伸ばす電圧が印加される。【００５３】
このような電圧が印加されると、圧電体ＰＢａが縮むことで第１電極ＥＥ１ａを貼り付けられた保持片ＨＤ１ａが、Ｚ（−）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ａの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（＋）に跳ね上がる。一方、圧電体ＰＢｂが延びることで第１電極ＥＥ１ｂを貼り付けられた保持片ＨＤ１ｂが、Ｚ（＋）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ｂの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（−）に垂れ下がる。【００５４】
このような保持片ＨＤ１ａ・ＨＤ１ｂの撓みが生じると、トーションバーＴＢａを介して第１枠軸部ＦＡ１のＹ（＋）側が押し上げられるとともに、トーションバーＴＢｂを介して第１枠軸部ＦＡ１のＹ（−）側が押し下げられ、第１枠軸部ＦＡ１は正回転の場合の変位に対して逆に変位する。そのため、ミラー部ＭＲが枠軸部ＦＡを基準に逆回転する。【００５５】
以上のように、ミラー部ＭＲの揺動（正回転・逆回転）には、枠軸部ＦＡを揺動させやすいトーションバーＴＢのねじれ変形と、保持片ＨＤ１ａ・ＨＤ１ｂ（すなわち保持部ＨＤ）の撓みとが利用される。そのため、このような枠軸部ＦＡの揺動量（正回転の回転角θまたは逆回転の回転角θ）は、保持部ＨＤの撓みのみで枠軸部ＦＡを揺動させる場合の揺動量に比べて大きくなる（別表現すると、枠軸部ＦＡの揺動量が効率よく確保できる）。【００５６】
続いて、ミラー軸部ＭＡ（Ｙ軸）を基準にしたミラー部ＭＲの揺動について、図１および図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。なお、ミラー軸部ＭＡの軸回りの一方向｛Ｙ（＋）からＹ（−）に向いて時計回りの回転｝を正回転Ｐ、正回転に対して逆方向の回転（反時計回りの回転）を逆回転Ｒとし、図４Ａおよび図４Ｂにミラー部ＭＲが正回転する場合の第１保持部ＨＤ１および第２保持部ＨＤ２の変形を示し、図４Ｃおよび図４Ｄにミラー部ＭＲが逆回転する場合の第１保持部ＨＤ１および第２保持部ＨＤ２の変形を示す。ただし、図４Ａおよび図４Ｃは、図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、図４Ｂおよび図４Ｄは、図１におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。【００５７】
ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に正回転する場合、図４Ａに示すように、第１保持部ＨＤ１では、圧電素子ＰＥａ・ＰＥｂにおける圧電体ＰＢａ・ＰＢｂを伸ばす電圧が印加される。このような電圧が印加されると、伸長する圧電体ＰＢａ・ＰＢｂによって、第１電極ＥＥ１ａを貼り付けられた第１保持部ＨＤ１の保持片ＨＤ１ａと、第１電極ＥＥ１ｂを貼り付けられた第１保持部ＨＤ１の保持片ＨＤ１ｂとがともに、Ｚ（＋）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ａおよび保持片ＨＤ１ｂの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（−）に垂れ下がり、第１枠軸部ＦＡ１もＺ（−）に向かって変位する。【００５８】
一方、図４Ｂに示すように、第２保持部ＨＤ２では、圧電素子ＰＥｃ・ＰＥｄにおける圧電体ＰＢｃ・ＰＢｄを縮ませる電圧が印加される。このような電圧が印加されると、収縮する圧電体ＰＢｃ・ＰＢｄによって、第１電極ＥＥ１ｃを貼り付けられた第２保持部ＨＤ２の保持片ＨＤ２ｃと、第１電極ＥＥ１ｄを貼り付けられた第２保持部ＨＤ２の保持片ＨＤ２ｄとがともに、Ｚ（−）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ２ｃおよび保持片ＨＤ２ｄの第２枠軸部ＦＡ２側はＺ（＋）に跳ね上がり、第２枠軸部ＦＡ２もＺ（＋）に向かって変位する。【００５９】
かかるように、第１保持部ＨＤ１が第１枠軸部ＦＡ１をＺ（−）に向かって変位させ、第２保持部ＨＤ２が第２枠軸部ＦＡ２をＺ（＋）に向かって変位させると、第１枠軸部ＦＡ１および第２枠軸部ＦＡ２によって挟持されている可動枠ＦＭは傾く。このように可動枠ＦＭが傾くと、この可動枠ＦＭに含まれるミラー部ＭＲもミラー軸部ＭＡを基準に傾く。そして、この傾きはミラー軸部ＭＡからほぼ等間隔で乖離している第１枠軸部ＦＡ１および第２枠軸部ＦＡ２の変位で生じる傾きである。そのため、ミラー軸部ＭＡを基準にして考えると、ミラー部ＭＲはミラー軸部ＭＡを基準にして正回転することになる。【００６０】
次に、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に逆回転する場合、図４Ｃに示すように、圧電素子ＰＥａ・ＰＥｂの圧電体ＰＢａ・ＰＢｂを縮ませる電圧が印加される。このような電圧が印加されると、収縮する圧電体ＰＢａ・ＰＢｂによって、第１保持部ＨＤ１における保持片ＨＤ１ａと保持片ＨＤ１ｂとが、Ｚ（−）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ１ａおよび保持片ＨＤ１ｂの第１枠軸部ＦＡ１側はＺ（＋）に跳ね上がり、第１枠軸部ＦＡ１もＺ（＋）に向かって変位する。【００６１】
一方、図４Ｄに示すように、圧電素子ＰＥｃ・ＰＥｄの圧電体ＰＢｃ・ＰＢｄを伸ばす電圧が印加される。このような電圧が印加されると、伸長する圧電体ＰＢｃ・ＰＢｄによって、第２保持部ＨＤ２における保持片ＨＤ２ｃと保持片ＨＤ２ｄとが、Ｚ（＋）側を凸にして撓む。その結果、保持片ＨＤ２ｃおよび保持片ＨＤ２ｄの第２枠軸部ＦＡ２側はＺ（−）に垂れ下がり、第２枠軸部ＦＡ２もＺ（−）に向かって変位する。【００６２】
かかるように、第１保持部ＨＤ１が第１枠軸部ＦＡ１をＺ（＋）に向かって変位させ、第２保持部ＨＤ２が第２枠軸部ＦＡ２をＺ（−）に向かって変位させると、正回転同様に、可動枠部ＦＭが傾き、ひいては、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準にして逆回転する。【００６３】
ただし、以上のような、Ｙ軸であるミラー軸部ＭＡを基準とするミラー部ＭＲの正逆回転の回転角θ（偏向角θ）は、比較的小さい。そこで、光スキャナＬＳでは、可動枠ＦＭを傾かせるために用いる圧電素子ＰＥ（ＰＥａ〜ＰＥｄ）への印加電圧の周波数が、ミラー軸部ＭＡを基準とするミラー部ＭＲの回転振動の共振周波数近傍の周波数となっている。このようになっていると、可動枠ＦＭの傾き量が比較的小さかったとしても、ミラー部ＭＲが圧電素子ＰＥに印加される電圧の周波数によって共振し、比較的大きく揺動するためである。【００６４】
以上をまとめると、光スキャナＬＳは、互いに異なる軸方向を有するミラー軸部ＭＡおよび枠軸部ＦＡと、それらの両軸部ＭＡ・ＦＡを変位させるために変形する保持部ＨＤと、その保持部ＨＤを変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる圧電素子ＰＥと、ミラー軸部ＭＡの変位によってそのミラー軸部ＭＡを基準に揺動する一方、枠軸部ＦＡの変位によってその枠軸部ＦＡを基準に揺動するミラー部ＭＲと、を含む。【００６５】
そして、この光スキャナＬＳは、圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数に応じて共振させることにより、ミラー軸部ＭＡを変位させる一方、枠軸部ＦＡを保持部ＨＤの変形のみで変位させる。【００６６】
なお、光スキャナＬＳの共振周波数は、基体ＢＳにおけるヤング率、ポアソン比、密度、さらには、ミラー部ＭＲの形状、固定条件、圧電素子ＰＥの圧電定数等が明らかになっていれば、市販のシミュレーションソフトによって算出可能である。【００６７】
ここで、保持部ＨＤの変形、特に、ミラー軸部ＭＡを基準にミラー部ＭＲを回転させる場合に望ましい保持部ＨＤの変形、並びにかかる保持部ＨＤを変形させる圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数について説明する。なお、この説明では、一例として、固定枠ＦＦにつながる保持片ＨＤ１ａの側を固定端、第１枠軸部ＦＡ１に近い保持片ＨＤ１ａの側を自由端、とした図５に示す片持ち梁のモデル系を用いて説明する。【００６８】
まず、片持ち梁における曲げ剛さをＥＩ、密度をρ、断面積をＡ、とするとともに、振動速度をｖとすると、ベルヌーイ・オイラーの片持ち梁の自由横振動の運動方程式は、以下の式（１）となる。なお、変数の頭の上のドットの個数は時間の微分の階数を意味する。
【数１】
2009087883.tif 000003
【００６９】
ここで、片持ち梁の自由横振動を以下の式（２）に示される調和運動と仮定する。なお、ｘは変位、ｔは時間、ωは振動周波数、αは初期位相を意味する。
【数２】
2009087883.tif 000004
【００７０】
すると、式（１）は以下の固有式（３）となる。
【数３】
2009087883.tif 000005
【００７１】
その結果、一様な片持ち梁の自由振動の式は以下の式（４）または式（５）に変換される。
【数４】
2009087883.tif 000006
【数５】
2009087883.tif 000007
【００７２】
なお、式（４）・式（５）でのλは波長を意味する。すると、以下のようにｆと片持ち梁の長さＬとの関係式は以下の式（６）で表される。
【数６】
2009087883.tif 000008
ただし、λｒのｒは振動モードの次数を意味する。【００７３】
ところで、撓み振動する片持ち梁の一般解は、以下の式（７）で表される。
【数７】
2009087883.tif 000009
【００７４】
そして、式（７）のＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、境界条件により決定される。ここでは、片端固定の撓み振動なので、以下の式（８）〜式（１１）という境界条件が与えられる。
【数８】
2009087883.tif 000010
【数９】
2009087883.tif 000011
【数１０】
2009087883.tif 000012
【数１１】
2009087883.tif 000013
【００７５】
これらの境界条件を、上記の式（７）に適用すると、以下の式（１２）のような特性方程式が定まる。これによって、波長λと梁の長さＬとの積である周波数定数（λｒＬ）が求まる。
【数１２】
2009087883.tif 000014
【００７６】
具体的には、１次〜４次までの振動モードでの周波数定数は、以下の式（１３）〜式（１６）のようになる。また、１次〜４次までの片持ち梁の振動を簡単に図示すると、図６Ａ〜図６Ｄのようになる。なお、これらの図で示される節（定常振動下で振幅が零になる点；網線領域参照）は、片持ち梁の長手に対して交差（直交等）するように生じる。
【数１３】
2009087883.tif 000015
【数１４】
2009087883.tif 000016
【数１５】
2009087883.tif 000017
【数１６】
2009087883.tif 000018
【００７７】
以上の式（１３）〜（１６）と式（５）とから、共振周波数が決まると、１次〜４次までの振動モードでの片持ち梁の長さが導かれる。そこで、例えば、片持ち梁の材料物性として、ヤング率１３０ＧＰａ、密度２３００ｋｇ／ｍ３、断面積０．２ｍｍ２、と定めて、共振周波数１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚで要する片持ち梁の長さＬ［ｍｍ］を求めると、以下の表１のようになる。
【表１】
2009087883.tif 000019
【００７８】
なお、片持ち梁の振動の式は、以下の式（１７）および式（１８）のように示せる（なお、Ｃは任意の振動定数である）。そして、これらの式（１７）および式（１８）から変位が零になるようなｘを求めれば、その値が節の位置を示す。
【数１７】
2009087883.tif 000020
【数１８】
2009087883.tif 000021
【００７９】
この表１から明らかなように、同じ振動モードで高周波の共振を起こさせるため、すなわち、ミラー軸ＭＡを基準にミラー部ＭＲを高速揺動（高速スキャン）させるためには、片持ち梁の長さＬが短くなくてはならない（なお、片持ち梁が保持片ＨＤ１ａ、保持片ＨＤ１ｂ、保持片ＨＤ２ａ、保持片ＨＤ２ｂに対応するものとして考える）。【００８０】
しかしながら、片持ち梁の長さＬが比較的短いと、通常、撓みにくくなる（例えば、片持ち梁の自由端の変位が小さくなりやすい）。そのため、非共振である枠軸部ＦＡを基準にしたミラー部ＭＲの揺動において、必要とされる枠軸部ＦＡの変位量、すなわち保持片ＨＤ１ａおよび保持片ＨＤ１ｂの第１枠軸部ＦＡ１側の変位量、並びに、保持片ＨＤ２ａおよび保持片ＨＤ２ｂの第２枠軸部ＦＡ２側の変位量は比較的小さくなる。【００８１】
つまり、保持部ＨＤ（保持片ＨＤ１ａ、保持片ＨＤ１ｂ、保持片ＨＤ２ａ、保持片ＨＤ２ｂ）の長さが短いと、ミラー軸部ＭＡを基準にミラー部ＭＲは、高速スキャンするものの、枠軸部ＦＡを基準にしたミラー部ＭＲの回転角θが小さくなる。このような不具合を解消させるためには、保持部ＨＤを長くすることが考えられる。しかし、保持部ＨＤが長ければ、ミラー軸部ＭＡを基準にしたミラー部ＭＲの高速揺動ができない。【００８２】
つまり、片持ち梁になる保持部ＨＤは、ミラー部ＭＲを枠軸部ＦＡを基準に非共振で比較的大きく回転させ、かつミラー軸部ＭＡを基準に高速かつ高回転角で揺動させるためには、相反する要求を満たさなくてはならない。しかしながら、およそ３０ｋＨｚで片持ち梁が共振する場合での１次〜４次振動モード毎での片持ち梁の変位量をグラフ化した図７Ａ〜図７Ｄをみてみると、片持ち梁の長さが比較的長くても、節のある２次〜４次振動モード（複次振動モード）での片持ち梁の自由端の変位量は、節のない１次振動モードでの片持ち梁の自由端の変位量に比べて大きくなる。【００８３】
すると、保持部ＨＤが節のある振動モードを引き起こすようになっていれば、非共振である枠軸部ＭＡを基準にしたミラー部ＭＲの回転角確保のために、保持部ＨＤの長さが比較的長かったとしても、ミラー部ＭＲはミラー軸部ＭＡを基準にして高速スキャンできる。【００８４】
したがって、光スキャナＬＳが圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数で共振する場合、その周波数が、保持部ＨＤを、保持部ＨＤ自身の長手に対して交差する節を少なくとも１つは発生させるように振動させていればよいといえる。【００８５】
［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。【００８６】
例えば、光スキャナＬＳの共振を用いて、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に回転する場合、圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数と、光スキャナＬＳ（ミラー軸部ＭＡ、枠軸部ＦＡ、保持部ＨＤ、圧電素子ＰＥ、ミラー部ＭＲ、および固定枠ＦＦを含む系）の有する固有振動数とが近似または一致しているとよい。このような関係が成立していれば（印加電圧の周波数と光スキャナＬＳの固有振動数とが一致また近い値であると）、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に比較的大きく揺動するためである（要は、大きな回転角が得られるためである）。【００８７】
その上、光スキャナＬＳの有する固有振動数と、ユニモルフＹＭ（保持部ＨＤおよび圧電素子ＰＥを含む系）の有する固有振動数とが、近似または一致しているとさらによい。このようになっていれば、一層、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に比較的大きく揺動するためである。【００８８】
なお、圧電方式の駆動部は、ユニモルフに限らず、バイモルフであってもかまわない。また、保持部ＨＤを変形させる部材（駆動部）は、圧電素子ＰＥに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、電磁コイル３１と永久磁石３２とから成る電磁ユニット３３が駆動部であってもよい（電磁方式の駆動部でもよい）。このような電磁ユニット３３は、保持部ＨＤの一面（表面）に電磁コイル３１を位置させるとともに、保持部ＨＤの裏側に（保持部ＨＤの裏面から乖離して）永久磁石３２を位置させ、電磁コイル３１と永久磁石３２とによって生じる電磁力で、保持部ＨＤを撓ませる。【００８９】
また、２個の電極から成る静電ユニットが駆動部であってもよい（静電方式の駆動部でもよい）。このような静電ユニットは、保持部ＨＤの裏面に一方の電極を位置させるとともに、保持部ＨＤの裏面から乖離して（保持部ＨＤの裏側に）他方の電極を位置させ、両電極によって生じる静電力で、保持部ＨＤを撓ませる。要は、保持部ＨＤを変形可能な駆動部であれば、電磁方式、静電方式、圧電方式等のいずれであってもかまわない。【００９０】
なお、例えば静電方式の駆動部の場合、電極への印加電圧の周波数と、光スキャナＬＳ（ミラー軸部ＭＡ、枠軸部ＦＡ、保持部ＨＤ、ミラー部ＭＲ、および固定枠ＦＦを含む系）の有する固有振動数とが近似または一致しているとよい。さらに、この光スキャナＬＳの有する固有振動数と、保持部ＨＤの有する固有振動数とが、近似しているとよい。このようになっていれば、駆動部がユニモルフＹＭの場合と同様に、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に比較的大きく揺動するためである。【００９１】
また、以上の説明では、２次元光スキャナＬＳを例に挙げて説明してきた。しかし、これに限定されることなく、例えば、図９に示すような１次元光スキャナＬＳであってもよい。【００９２】
このような光スキャナＬＳは、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを介して、直接、保持部ＨＤにつながる。すなわち、この光スキャナＬＳは、ミラー軸部（軸部）ＭＡと、ミラー軸部ＭＡを変位させるために変形する保持部ＨＤと、保持部ＨＤを変形させるための力を印加電圧に応じて生じさせる圧電素子ＰＥと、ミラー軸部ＭＡの変位によってそのミラー軸部ＭＡを基準に揺動するミラー部ＭＲと、を含む。【００９３】
そして、ミラー軸部ＭＡの変位は共振によるものであり、圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数はミラー部ＭＲの回転振動の共振周波数近傍の周波数になっている。そして、その共振を引き起こす印加電圧の周波数は、保持部ＨＤを、保持部ＨＤ自身の長手に対して交差する節を少なくとも１つは発生させる周波数でもある。【００９４】
つまり、このような光スキャナＬＳであっても、実施の形態１で説明したような作用効果が奏ずる。もちろん、このような１次元光スキャナＬＳであっても、圧電素子ＰＥへの印加電圧の周波数と、光スキャナＬＳ（ミラー軸部ＭＡ、保持部ＨＤ、圧電素子ＰＥ、ミラー部ＭＲ、および固定枠ＦＦを含む系）の有する固有振動数とが近似または一致しているとよい。さらに、光スキャナＬＳの有する固有振動数と、ユニモルフＹＭの有する固有振動数とが、近似しているとさらによい。このようになっていれば、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に比較的大きく揺動するためである。【００９５】
なお、１次元の光スキャナＬＳであっても、２次元の光スキャナＬＳ同様、駆動部が静電方式の場合がある。かかる場合、電極への印加電圧の周波数と、光スキャナＬＳ（ミラー軸部ＭＡ、保持部ＨＤ、ミラー部ＭＲ、および固定枠ＦＦを含む系）の有する固有振動数とが近似または一致しているとよい。さらに、この光スキャナＬＳの有する固有振動数と、保持部ＨＤの有する固有振動数とが、近似しているとよい。このようになっていれば、駆動部がユニモルフＹＭの場合と同様に、ミラー部ＭＲがミラー軸部ＭＡを基準に比較的大きく揺動するためである。【００９６】
ところで、説明してきた光スキャナＬＳを搭載するマイクロスキャナ装置（光学機器）は、種々想定される（なお、このようなマイクロスキャナ装置には、圧電素子ＰＥに対して電圧を印加する駆動回路が含まれる）。例えば、図１０のブロック図に示すようなプロジェクタ（画像投影装置）がマイクロスキャナ装置として挙げられる。【００９７】
図１０に示されるプロジェクタ１０は、入力画像処理部１１、駆動制御部１２、および光学機構部１５を含む。【００９８】
入力画像処理部１１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から送信される画像信号（ＮＴＳＣ信号等）を受信する。そして、入力画像処理部１１は、受信した画像信号に対して適宜、補正処理（γ補正、画像の歪み補正等）を施し、補正後の画像信号を駆動制御部１２に送信する。【００９９】
駆動制御部１２は、専用の電子回路で構成されており、光スキャナ駆動回路（駆動回路）１３および光源駆動回路１４を含む。【０１００】
光スキャナ駆動回路１３は、送信されてきた画像信号の垂直同期信号および水平同期信号に対応させて、光スキャナＬＳの駆動タイミングを制御する制御信号を生成する。そして、光スキャナ駆動回路１３は、制御信号に応じた電位の駆動信号を、光学機構部１５に含まれる光スキャナＬＳに送信する。【０１０１】
なお、光スキャナ駆動回路１３は、圧電素子ＰＥに対して、光マイクロスキャナＬＳ自身の有する固有振動数に近似または一致するとともに、保持部ＨＤに、その保持部ＨＤの長手に対し交差する節を少なくとも１つ発生させる周波数を有する電圧を印加する。【０１０２】
光源駆動回路１４は、光学機構部１５に含まれる後述の光源ユニット１６（詳説すると、光源ユニット１６に含まれる発光素子）の発光を制御する。詳説すると、光源駆動回路１４は、送信されてくる画像信号の階調に応じた色・輝度を有する光を、光源１６から出射させる。なお、光源１６を光らせるタイミングは、画像信号の垂直同期信号および水平同期信号に対応する。【０１０３】
光学機構部１５は、光源ユニット１６、光スキャナＬＳ、および投影光学系１７を含み、スクリーンＳＣ（被投影面）に対して光を投影させる。【０１０４】
光源ユニット１６は、例えば、レーザーのような発光素子の集まった発光素子群と、発光素子からの光をほぼ平行な光束にするコリメータレンズの集まったコリメータレンズ群と、を含む。なお、発光素子群は、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を含み、コリメータレンズ群は、各色の発光素子に対応して３個のコリメータレンズを含む。また、各発光素子は、光源駆動回路１４からの画素信号の画素値に応じた輝度のレーザー光を発生および出射する。【０１０５】
光スキャナＬＳは、上述してきた光スキャナＬＳそのものである。簡略して説明すると、光スキャナＬＳは、光源ユニット１６から進行してくる光を反射させるミラー部ＭＲを有し、そのミラー部ＭＲを略直交する２軸（ミラー軸部ＭＡ・枠軸部ＦＡ）を中心にそれぞれ回動させることで、光を２次元的に反射させ、偏向（走査）させる。【０１０６】
投影光学系１７は、適宜、光スキャナＬＳによって偏向された光を、被投影面であるスクリーンＳＣ上に導き、そのスクリーンＳＣ上に動画像を投影する。なお、図１１では、光源ユニット１６から光スキャナＬＳ、さらには投影光学系１７を経てスクリーンＳＣに至る光（レーザ光）を点線矢印で示す。【０１０７】
なお、図１１に示されるようなプロジェクタ１０以外のマイクロスキャナ装置としては、コピー機やプリンタ等の画像形成装置が一例として挙げられる。そして、このようなマイクロスキャナ装置であれば、高速スキャンや高解像度の画像提供を実現できる。【０１０８】
また、光スキャナ以外のマイクロスキャナとしては、ミラー部ＭＲに代えてレンズ（屈曲光学系）が搭載されたものや、光源（発光素子）が搭載されたものが挙げられる。
【図１】
2009087883.tif 000022
【図２】
2009087883.tif 000023
【図３Ａ】
2009087883.tif 000024
【図３Ｂ】
2009087883.tif 000025
【図４Ａ】
2009087883.tif 000026
【図４Ｂ】
2009087883.tif 000027
【図４Ｃ】
2009087883.tif 000028
【図４Ｄ】
2009087883.tif 000029
【図５】
2009087883.tif 000030
【図６Ａ】
2009087883.tif 000031
【図６Ｂ】
2009087883.tif 000032
【図６Ｃ】
2009087883.tif 000033
【図６Ｄ】
2009087883.tif 000034
【図７Ａ】
2009087883.tif 000035
【図７Ｂ】
2009087883.tif 000036
【図７Ｃ】
2009087883.tif 000037
【図７Ｄ】
2009087883.tif 000038
【図８】
2009087883.tif 000039
【図９】
2009087883.tif 000040
【図１０】
2009087883.tif 000041
【図１１Ａ】
2009087883.tif 000042
【図１１Ｂ】
2009087883.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月29日(2010.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来から、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた小型の光スキャナ（マイクロスキャナ）は種々開発されている。例えば、特許文献１の光スキャナは、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、基板ｂｓに設けられた圧電素子ｐｅに印加される電気信号で、ミラー部（変動部)ｍｒにつながる捻れ梁部ｍａを支持する片持ち梁ｈｄを
共振させ、その共振でミラー部ｍｒを比較的大きく揺動させる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献１のような共振を利用する光スキャナｌｓは、共振を用いない光スキャナに比べて、ミラー部ｍｒを大きく揺動できる。しかし、共振、特に図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、片持ち梁ｈｄが１次振動モードの共振で変形するような場合（定常振動下で振幅が零になる点、いわゆる節の発生しない振動モードの場合）、片持ち梁ｈｄ自体の長さが短いと、片持ち梁ｈｄの変位量はさほど大きくはない。そのため、ミラー部ｍｒの回転角も十分に大きくなるとはいえない。
【国際調査報告】
2009087883.tif 000044
2009087883.tif 000045