(57)【要約】【課題】  不要な方向への応力を軽減し、損傷を防止することができるアクチュエータ、アクチュエータの製造方法、焦点可変装置、光走査装置及び画像表示装置を提供する。【解決手段】  圧電アクチュエータ１０９は、弾性部材１１３に支持された起歪素子１１１に電圧を印加することにより、起歪素子１１１の作動部を作動させて、弾性部材１１３を変形可能にした。圧電アクチュエータ１０９は、起歪素子１１１において同相の電圧が印加される複数の駆動部１１１ｃ，１１１ｄを弾性部材１１３に並設した。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部材に支持された起歪素子に電圧を印加することにより、前記起歪素子の駆動部を駆動させて、前記弾性部材を変形可能にしたアクチュエータにおいて、
前記起歪素子において同相の電圧が印加される複数の駆動部を前記弾性部材に並設したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記複数の駆動部は、前記起歪素子を複数に分岐してなることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記複数の駆動部は、駆動方向を含む駆動面に対して平行な方向に並設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記起歪素子は、
前記同相の電圧が印加される上部電極と、
前記弾性部材に支持され、前記同相の電圧と異なる電圧が印加される下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極に挟持された圧電素子と、を有し、
前記上部電極及び前記圧電素子、若しくは、前記上部電極、前記圧電素子及び前記下部電極のそれぞれに溝が形成されており、複数の上部電極及び複数の圧電素子、若しくは、複数の上部電極、複数の圧電素子及び複数の下部電極として分岐されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記弾性部材が複数に分岐された状態で並設されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記上部電極と前記下部電極との間に電圧を印加することによって前記起歪素子における前記複数の駆動部を駆動させることを特徴とする請求項４又は５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
弾性部材に支持された起歪素子に電圧を印加することにより、前記起歪素子の駆動部を駆動させて、前記弾性部材を変形可能にしたアクチュエータの製造方法において、
前記起歪素子において同相の電圧が印加される複数の駆動部を、前記弾性部材に並設したことを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
エッチングにより弾性部材を複数に分岐し、
前記弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、複数の下部電極、複数の圧電素子、複数の上部電極を順に形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、下部電極、圧電素子、上部電極を順に形成し、
少なくとも前記上部電極及び前記圧電素子に溝を形成することによって、複数の上部電極、複数の圧電素子を形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記弾性部材上に、下部電極層を積層することによって、下部電極を形成し、
前記下部電極上に所定の間隔でマスキングを施し、圧電素子層を積層することによって、複数の圧電素子を形成し、
前記複数の圧電素子層上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極を形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
前記複数の圧電素子上における各縁端にマスキングを施し、前記複数の圧電素子上に、上部電極層を積層することによって、前記複数の上部電極を形成することを特徴とする請求項８又は１０に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータを備えたことを特徴とする焦点可変装置。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータを備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の焦点可変装置、請求項１３に記載の光走査装置のいずれか又は両者を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、アクチュエータの製造方法、焦点可変装置、光走査装置及び画像表示装置に関するものであり、特に、弾性部材に支持された起歪素子に電圧を印加することにより、起歪素子の駆動部を駆動させて、弾性部材を変形可能にしたアクチュエータ、アクチュエータの製造方法、焦点可変装置、光走査装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロマシンをアクティブに駆動するためのアクチュエータが提案され、実用化されている。例えば、画像を表示するための画像表示装置には、焦点を調節するための焦点可変装置、光を走査するための光走査装置などが含まれているが、これら焦点可変装置、光走査装置には、ミラーを変位させるためのアクチュエータを備えたものが知られている。
【０００３】
このようなアクチュエータには、弾性部材と、その弾性部材上に起歪素子とが備えられ、その起歪素子に電圧を印加することによって弾性部材及び起歪素子が駆動するものが知られている。また、このような起歪素子には、例えば、電圧が印加される上部電極と、弾性部材に支持され、前記電圧と異なる電圧が印加される下部電極と、上部電極及び下部電極に挟持された圧電素子とを有するものがある。この上部電極と下部電極との間に電圧を印加することによって、起歪素子が駆動することとなる。
【０００４】
また、このようなアクチュエータの中には、例えば、特許文献１に示すように、長手方向の一端が固定部に固定され、他端にミラーが設けられている一対のトーションバーに、陽極の電圧、陰極の電圧をそれぞれ印加するものが開示されている。これによって、一対のトーションバーが駆動し、ミラーを変位させる。
【特許文献１】特開平７−２７０７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなアクチュエータでは、トーションバーが駆動する場合に、そのトーションバーを固定した固定部（枠体やミラーなど）近傍において、その駆動に応じて、長手方向に対する応力以外にも短手方向に対しても、本来必要のない応力が発生するため、その不要な応力によって、効率よくミラー等を駆動させることができないばかりか、応力集中が過大になり、固定部やトーションバーなどが損傷するおそれがあった。これは、圧電素子などの変形する力が、長手方向のみならず短手方向にも加わり、結果として構造上弱い箇所に集中してしまうためであった。
【０００６】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、不要な応力を軽減し、損傷を防止することができるアクチュエータ、アクチュエータの製造方法、焦点可変装置、光走査装置及び画像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】
【０００７】
以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
【０００８】
すなわち、請求項１記載の本発明では、弾性部材に支持された起歪素子に電圧を印加することにより、前記起歪素子の駆動部を駆動させて、前記弾性部材を変形可能にしたアクチュエータにおいて、前記起歪素子において同相の電圧が印加される複数の駆動部を前記弾性部材に並設したことを特徴とするアクチュエータとした。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明では、前記複数の駆動部は、前記起歪素子を複数に分岐してなることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータとした。
【００１０】
また、請求項３記載の本発明では、前記複数の駆動部は、駆動方向を含む駆動面に対して平行な方向に並設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータとした。
【００１１】
また、請求項４記載の本発明では、前記起歪素子は、前記同相の電圧が印加される上部電極と、前記弾性部材に支持され、前記同相の電圧と異なる電圧が印加される下部電極と、前記上部電極及び前記下部電極に挟持された圧電素子と、を有し、前記上部電極及び前記圧電素子、若しくは、前記上部電極、前記圧電素子及び前記下部電極のそれぞれに溝が形成されており、複数の上部電極及び複数の圧電素子、若しくは、複数の上部電極、複数の圧電素子及び複数の下部電極として分岐されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータとした。
【００１２】
また、請求項５記載の本発明では、前記弾性部材が複数に分岐された状態で並設されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータとした。
【００１３】
また、請求項６記載の本発明では、前記上部電極と前記下部電極との間に電圧を印加することによって前記起歪素子における前記複数の駆動部を駆動させることを特徴とする請求項４又は５に記載のアクチュエータとした。
【００１４】
また、請求項７記載の本発明では、弾性部材に支持された起歪素子に電圧を印加することにより、前記起歪素子の駆動部を駆動させて、前記弾性部材を変形可能にしたアクチュエータの製造方法において、前記起歪素子において同相の電圧が印加される複数の駆動部を、前記弾性部材に並設したことを特徴とするアクチュエータの製造方法とした。
【００１５】
また、請求項８記載の本発明では、エッチングにより弾性部材を複数に分岐し、前記弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、複数の下部電極、複数の圧電素子、複数の上部電極を順に形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法とした。
【００１６】
また、請求項９記載の本発明では、前記弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、下部電極、圧電素子、上部電極を順に形成し、少なくとも前記上部電極及び前記圧電素子に溝を形成することによって、複数の上部電極、複数の圧電素子を形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法とした。
【００１７】
また、請求項１０記載の本発明では、前記弾性部材上に、下部電極層を積層することによって、下部電極を形成し、前記下部電極上に所定の間隔でマスキングを施し、圧電素子層を積層することによって、複数の圧電素子を形成し、前記複数の圧電素子層上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極を形成することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法とした。
【００１８】
また、請求項１１記載の本発明では、前記複数の圧電素子上における各縁端にマスキングを施し、前記複数の圧電素子上に、上部電極層を積層することによって、前記複数の上部電極を形成することを特徴とする請求項８又は１０に記載のアクチュエータの製造方法とした。
【００１９】
また、請求項１２記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータを備えたことを特徴とする焦点可変装置とした。
【００２０】
また、請求項１３記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータを備えたことを特徴とする光走査装置とした。
【００２１】
また、請求項１４記載の本発明では、請求項１２に記載の焦点可変装置、請求項１３に記載の光走査装置のいずれか又は両者を備えたことを特徴とする画像表示装置とした。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、２、６、７、１２から１４のいずれか記載の発明によれば、同相の電圧が印加される複数の駆動部を弾性部材に並設したので、例えば、一つの駆動部として起歪素子が設けられた場合と比べて、起歪素子の駆動部の駆動によって生じる不要な応力を軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００２３】
また、請求項３記載の発明によれば、複数の駆動部は、その駆動方向（例えば、上下方向）を含む駆動面（例えば、垂直面）に対して平行な方向（水平方向）に並設されたので、起歪素子の駆動部の駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００２４】
また、請求項４記載の発明によれば、上部電極及び圧電素子など（例えば、下部電極を含む場合もある）のそれぞれに溝が形成されており、複数の上部電極及び複数の圧電素子など（例えば、複数の下部電極を含む場合もある）として分岐されているので、起歪素子の駆動部の駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００２５】
また、請求項５記載の発明によれば、弾性部材が複数に分岐された状態で並設されているので、起歪素子の駆動部の駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００２６】
また、請求項８記載の発明によれば、エッチングにより複数に分岐された弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、複数の下部電極、複数の圧電素子、複数の上部電極を順に形成するので、エッチングによって弾性部材を細かく分岐することができ、更にこれに伴い、下部電極、圧電素子、上部電極も細かく分岐することができる。また、物理的な切断を行わないため、余計な力をかけることなく、弾性部材を細かく分岐することができる。
【００２７】
また、請求項９記載の発明によれば、弾性部材上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、弾性部材上に、下部電極、圧電素子、上部電極を順に形成し、少なくとも上部電極及び圧電素子に、溝を形成することによって、複数の上部電極及び複数の圧電素子を形成したので、マスキングなどを施すことなく、上部電極及び圧電素子などを複数に分岐することができる。また、マスキングなどを施さないため、相対的に少ない工程でアクチュエータを製造することができる。更には、マスキングを行わない関係上、上部電極を広く形成することができ、大きな発生力を得ることが可能となる。
【００２８】
また、請求項１０記載の発明によれば、弾性部材上に形成された下部電極上に所定の間隔でマスキングを施し、圧電素子層を積層することによって、複数の圧電素子を形成し、それら複数の圧電素子層上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極を形成するので、マスキングによって圧電素子を細かく分岐することができ、これに伴い、上部電極も細かく分岐することができる。また、物理的な切断を行わないため、余計な力をかけることなく、細かく分岐することができる。
【００２９】
また、請求項１１記載の発明によれば、複数の圧電素子上における各縁端にマスキングを施し、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極を形成するので、下部電極と上部電極との短絡を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３１】
［画像表示装置の構成］
以下、本発明に係る画像表示装置の一実施の形態について図面を用いて説明する。まず、本発明に係る画像表示装置の一例である網膜走査型ディスプレイ１の構成について図１を用いて説明する。
【００３２】
図１に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、外部から供給される映像信号を処理するための光源ユニット部２が設けられている。光源ユニット部２には、外部からの映像信号が入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する映像信号供給回路３が設けられ、この映像信号供給回路３から映像信号４、水平同期信号５、垂直同期信号６、及び奥行き信号７が出力される。また、光源ユニット部２には、映像信号供給回路３から映像信号４として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各映像信号をもとにそれぞれ強度変調されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられた第１コリメート光学系１４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー１５と、合波されたレーザ光を光ファイバ１７に導く結合光学系１６とが設けられている。尚、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。尚、本実施形態における光源ユニット部２は、少なくとも１つの光源と、当該光源から出射される光束を画像信号に応じて強度変調する変調手段の一例に相当する。
【００３３】
また、網膜走査型ディスプレイ１には、光源ユニット部２から伝搬されたレーザ光を再度平行光にコリメートする第２コリメート光学系１８と、コリメートされたレーザ光を波面曲率変調するための波面曲率変調系１００と、変調されたレーザ光を、マイクロスキャナ１９ａを利用して水平方向に走査する水平走査系１９と、水平走査系１９に走査され、第１リレー光学系２０を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー２１ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系２１とが設けられ、垂直走査系２１に走査されたレーザ光を観察者の瞳孔２４に入射するように第２リレー光学系２２が設けられている。第１リレー光学系２０は、水平走査系１９のマイクロスキャナ１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとが共役となるように、また、第２リレー光学系２２は、ガルバノミラー２１ａと、観察者の瞳孔２４とが共役となるように、各々設けられている。
【００３４】
尚、具体的な一例としては、水平走査系１９は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを水平な複数の走査線に沿って水平にラスタ走査する水平走査（これが第１走査の一例である。）を行う光学系である。これに対し、垂直走査系２１は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に走査する垂直走査（これが第２走査の一例である。）を行う光学系である。水平走査系１９は、垂直走査系２１より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されている。
【００３５】
さらに、波面曲率変調系１００は、映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される奥行き信号７に基づいて、入射したレーザ光（光束）を波面曲率変調させる。また、水平走査系１９，垂直走査系２１は、各々映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される水平同期信号５，垂直同期信号６にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。尚、この波面曲率変調系１００は、映像信号供給回路３より出力される奥行き信号７に基づいて、例えば、各画素毎に焦点位置を調節するが、これに限らず、例えば、その奥行き信号７に基づいて、複数画素毎に焦点を調節してもよい。更には、一又は複数ライン毎に焦点を調節してもよい。
【００３６】
また、波面曲率変調系１００は、詳しくは図２を用いて後述するが、ビームスプリッタ１０１と、凸レンズ１０２と、可動ミラー１０３を備えている。
【００３７】
尚、本実施形態における水平走査系１９及び垂直走査系２１は、入射した光束を、第１の方向及びその第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に走査させることによって、フレームを形成する光走査装置の一例である。また、本実施形態における第１リレー光学系２０及び第２リレー光学系２２は、光束を観察者の瞳孔に入射するための光学手段の一例に相当する。また、本実施形態における波面曲率変調系１００は、入射した光束の焦点を変更させる焦点可変装置の一例に相当する。
【００３８】
次に、本発明の一実施の形態の画像表示装置が、外部からの映像信号を受けてから、観察者の網膜上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。
【００３９】
図１に示すように、本実施の形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部２に設けられた映像信号供給回路３が外部からの映像信号の供給を受けると、映像信号供給回路３は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号からなる映像信号４と、水平同期信号５と、垂直同期信号６と、奥行き信号７とを出力する。Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８は各々入力されたＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号に基づいてＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１はそれぞれ強度変調されたレーザ光を発生し、各々を第１コリメート光学系１４に出力する。点光源から発生されるレーザ光は、この第１コリメート光学系１４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー１５に入射されて１つの光束となるよう合成された後、結合光学系１６によって光ファイバ１７に入射されるよう導かれる。
【００４０】
光ファイバ１７によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ１７から出射される際に第２コリメート光学系１８によって再度コリメートされ、波面曲率変調系１００に入射される。
【００４１】
ここで、波面曲率の変調について説明する。まず、すべての物体は無数の点光源の集まりと考えることができ、各点光源から光束が出ている。ある光源から発した光は、光源を中心とした全方位に等速、同位相で進む光の波、いわゆる球面波として伝搬されるが、光源と観察者との距離に応じてその球面波の持つ曲率半径が異なってくる。光源が近ければ曲率半径の小さい光束として、また、光源が遠ければ曲率半径の大きい光束として観察者の眼に入射される。観察者はこの曲率半径の違いを認識し、遠近感として感じることができる。本発明によれば、この光束の曲率、つまり波面曲率を人工的に変調させることができる。人間がものの遠近を感じる方法には大きく二つあり、輻輳検知によるもの、波面曲率検知によるものである。しかし、現在世の中で開発されている立体視を実現する画像表示装置は、輻輳調整のみを利用したものがほとんどである。対して本発明を画像表示装置に応用することによって、輻輳調整に加えて波面曲率調整も行えるため、人間が物を見る仕組みに近い立体視、奥行き感を観察者に提供することを可能としている。
【００４２】
波面曲率変調系１００から出射されたレーザ光は、水平走査系１９のマイクロスキャナ１９ａの偏向面１９ｂに入射される。マイクロスキャナ１９ａは、光センサ（図示せず）によって出力されたＢＤ（Beam  Detector）信号をもとに回転速度が算出され、このＢＤ信号をもとに映像信号供給回路３の出力する水平同期信号５と同期するように等速回転の速度が調整されている。マイクロスキャナ１９ａの偏向面１９ｂに入射したレーザ光は水平方向に走査されて第１リレー光学系２０を介し、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂに入射する。第１リレー光学系２０ではマイクロスキャナ１９ａの偏向面１９ｂとガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂとが共役の関係となるように調整され、また、マイクロスキャナ１９ａの面倒れが補正されている。ガルバノミラー２１ａは、マイクロスキャナ１９ａと同様に垂直同期信号６に同期して、その偏向面２１ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー２１ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。水平走査系１９及び垂直走査系２１によって水平方向及び垂直方向に２次元に走査されたレーザ光は、ガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂと、観察者の瞳孔２４とが共役の関係となるように設けられた第２リレー光学系２２により観察者の瞳孔２４へ入射され、網膜上に投影される。観察者はこのように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。尚、水平走査系１９のマイクロスキャナ１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとは、名称を区別して説明したが、光を走査するように其の反射面（偏向面１９ｂ、２１ｂ）が揺動させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。
【００４３】
［波面曲率変調系の構成］
上述した波面曲率変調系１００の構成について図２を用いて説明する。
【００４４】
波面曲率変調系１００は、図２に示すように、上述したように、入射したレーザ光を透過光と、透過光の進行方向に対して垂直方向に反射された反射光とに分離するビームスプリッタ１０１と、ビームスプリッタ１０１によって反射されたレーザ光を収束する凸レンズ１０２と、凸レンズ１０２に収束されたレーザ光を入射方向に反射し、かつ入射方向と平行な方向に（すなわち、可動ミラー面１０３とは垂直な方向に）変位（駆動）可能である可動ミラー１０３とを備えている。
【００４５】
ビームスプリッタ１０１は、斜面に誘電体多層膜の施された直角プリズム２つが張り合わされたキューブ状の形状を成しており、その斜面１０１ａにおいて、矢印Ａで示す方向からの入射光の光量の約５０％をそのまま入射方向と同じ伝播方向へと直角方向に反射することによって、再びビームスプリッタ１０１へ反射される。その後、入射時と同じく約５０％は反射、約５０％は透過し、凸レンズ１０２、可動ミラー１０３へ入射光を導き、約５０％を透過するようになっている。凸レンズ１０２、可動ミラー１０３へ導かれた入射光は、可動ミラー１０３によって、マイクロスキャナ１９ａの方向（矢印Ｂに示す方向）に出射される。
【００４６】
また、可動ミラー１０３は、図３を用いて詳しく後述するが、反射ミラー部１０８（図３（ａ）参照）を可動させることによって、レーザ光の焦点位置を調節することとなる。
【００４７】
［可動ミラーの構成］
上述した可動ミラー１０３の構成について図３から図５を用いて説明する。尚、図３は、可動ミラー１０３等を示す斜視図である。図４は、圧電アクチュエータ１０９を示す説明図である。図５は、圧電アクチュエータ１０９などを長手方向から見た説明図である。
【００４８】
可動ミラー１０３は、図３（ａ）に示すように、例えばシリコンやガラス等の板材の表面に金属膜の鏡面コートを施した反射面１０８ａを有する反射ミラー部１０８と、例えば圧電型のピエゾ素子などを積層した圧電アクチュエータ１０９とで構成される。
【００４９】
圧電アクチュエータ１０９は、後述する駆動回路１０６（図４参照）からの駆動電圧が印加されることで駆動され、圧電アクチュエータ１０９に固定した反射ミラー部１０８と凸レンズ１０２との位置関係が変動されるようになっている。可動ミラー１０３の可動方向は反射ミラー部１０８の反射面１０８ａに対し垂直方向（図３（ａ）中におけるＺ軸方向）で、ビームスプリッタ１０１と凸レンズ１０２とを通過するレーザ光の光軸が直線上で一致するように構成されている。
【００５０】
また、反射ミラー部１０８を可動させる圧電アクチュエータ１０９は、反射ミラー部１０８が固定された弾性部材１１３と、その弾性部材１１３に支持され、弾性部材を可動させる一対の起歪素子１１１及び１１２と、それら弾性部材１１３、一対の起歪素子１１１及び１１２を固定するための枠体１１４とを備えている。
【００５１】
枠体１１４は、矩形状に形成されている。この枠体１１４は、後述する弾性部材１１３と一体に形成されている。枠体１１４、弾性部材１１３は、シリコン（Ｓｉ）などを主な材料としている。尚、本実施形態においては、枠体１１４は、長手方向（図３（ａ）中においてＸ軸方向）に約１６００μｍ、短手方向（図３（ａ）中においてＹ軸方向）に約８００μｍの大きさである。
【００５２】
また、枠体１１４の中央には、弾性部材１１３などを反射ミラー部１０８の反射面１０８ａに対して垂直方向に駆動可能なように、矩形状の開口１１４ａが形成されている。尚、本実施形態においては、この開口１１４ａは、長手方向（図３（ａ）中においてＸ軸方向）に約１０００μｍ、短手方向（図３（ａ）中においてＹ軸方向）に約６００μｍのサイズである。枠体１１４の開口１１４ａの長手方向（図３（ａ）中においてＸ軸方向）縁端には弾性部材１１３が一体に固定されている。
【００５３】
弾性部材１１３は、矩形状の薄板であり、開口１１４ａ上に配設されている。弾性部材１１３は、上述したように、枠体１１４の開口１１４ａの長手方向（図３（ａ）中においてＸ軸方向）縁端に一体に固定されている。この弾性部材１１３は、シリコン（Ｓｉ）等、弾性を有する材料を主に用いて形成されている。
【００５４】
また、弾性部材１１３の中央には、反射ミラー部１０８が設けられている。また、弾性部材１１３の上面には、反射ミラー部１０８の両側部に起歪素子１１１、１１２が貼り付けられている。詳しく後述するが、起歪素子１１１、１１２に電圧を印加することによって、弾性部材が上下方向（図３（ａ）中においてＺ軸方向）に駆動し、反射ミラー部１０８を反射面１０８ａに対して垂直方向（上下方向）に駆動させることとなる。つまり、このような圧電アクチュエータ１０９は、弾性部材１１３に支持された起歪素子１１１に電圧を印加することにより、起歪素子１１１の後述する駆動部１１１ｂを駆動させて、弾性部材１１３を変形可能にし、ひいては反射ミラー部１０８を上下動可能にするものである。
【００５５】
起歪素子１１１、１１２は、それぞれ、反射ミラー１０８の両側部における弾性部材１１３上に貼り付けられている。また、これら起歪素子１１１、１１２は、それぞれ、弾性部材１１３と枠体１１４とを跨いで貼り付けられている。これら起歪素子１１１、１１２は、後述する下部電極１３１、圧電素子１３２、上部電極１３３（ともに図４参照）から主に構成され、上部電極１３３と下部電極１３１との間に電圧を印加することによって、弾性部材１１３、反射ミラー部１０８を反射面１０８ａに対して垂直方向（上下方向、図３（ａ）中においてＺ軸方向）に駆動させることとなる。また、詳しくは後述するが、上部電極１３３と下部電極１３１との間に電圧を印加することによって、後述する複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄを駆動させることにもなる。尚、これら一対の起歪素子１１１及び１１２は、同じような形成、同じような機能であるため、発明の理解を容易とするために、起歪素子１１２についての説明を省略し、起歪素子１１１について代表して以下に説明する。
【００５６】
起歪素子１１１は、矩形状であり、その長手方向が反射ミラー部１０８に向かうように設けられている。起歪素子１１１は、枠体１１４上に貼り付けられ、電圧を印加しても駆動に寄与しない固定部１１１ａと、弾性部材１１３上に貼り付けられ、電圧を印加すると駆動する駆動部１１１ｂとから構成される。尚、本実施形態においては、起歪素子１１１は、長手方向に約５００μｍ、短手方向に約２００μｍのサイズである。また、本実施形態においては、起歪素子１１１は、長手方向に約１５０μｍだけ枠体１１４上に配設されており、残りの約３５０μｍだけ弾性部材１１３上に配設されている。
【００５７】
起歪素子１１１における駆動部１１１ｂには、長手方向に伸びる溝１１１ｅが形成されており、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄに分けられている。尚、起歪素子１１１における固定部１１１ａには、溝が形成されていない。尚、本実施形態においては、この溝１１１ｅは、長手方向に約３５０μｍ、短手方向に約２０μｍのサイズである。また、言い換えると、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄは、それぞれ、長手方向に約３５０μｍ、短手方向に約９０μｍのサイズに分岐される。尚、従来例においては、起歪素子１１１における駆動部１９１ｂは複数に分岐されず、長手方向に約３５０μｍ、短手方向に約１８０μｍのサイズであった。このため、本実施形態においては、駆動部１１１ｃ、１１１ｄの長手方向が更に長くなるようにアスペクト比が変更されることとなる。このように、起歪素子１１１における駆動部１１１ｂは、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄに分岐されている。また、言い換えると、このような圧電アクチュエータ１０９には、起歪素子１１１において同相の電圧が印加される複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄが弾性部材１１３に並設されている。特に、起歪素子１１１における駆動部１１１ｂは、上部電極１３３、圧電素子１３２及び下部電極１３１のそれぞれに溝１１１ｅが形成されており、複数の上部電極、複数の圧電素子及び複数の下部電極として分岐されている。つまり、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄは、起歪素子１１１（駆動部１１１ｂ）を複数に分岐してなる。また、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄは、上下方向（駆動方向、図３（ａ）中においてＺ軸方向）を含む駆動面Ｑ（図３（ａ）中においてＸ軸、Ｚ軸を含む面）に対して平行な方向（短手方向、図３（ａ）中においてＹ軸方向）に並設されている。尚、このような溝１１１ｅなどは、エッチング等によって形成されても物理的な切断により形成されても問題ない。また、本実施形態においては、エッチング等によって形成されている等の理由から「凹部」と称してもよい。また、溝１１１ｅは、底面を貫通していても貫通していなくてもよい。
【００５８】
このように、同相の電圧が印加される複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄを弾性部材１１３に並設したので、例えば、一つの駆動部１９１ｂとして起歪素子１９１が設けられた従来例と比べて、起歪素子１１１の駆動部１１１ｃ、１１１ｄの駆動によって生じる不要な応力を軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。また、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄは、その駆動方向（例えば、上下方向、図３（ａ）中においてＺ軸方向）を含む駆動面Ｑ（例えば、垂直面）に対して平行な方向（水平方向、短手方向、図３（ａ）中においてＹ軸方向）に並設されたので、起歪素子１１１の駆動部１１１ｃ、１１１ｄの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。尚、例えば、長手方向の一端が固着され、長手方向に対して上下方向（駆動方向）に駆動する複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄは、その上下方向に平行な短手方向に対して並設されたとも言い換えることも可能である。また、上部電極１３３及び圧電素子１３２など（例えば、下部電極１３１を含む場合もある）のそれぞれに溝１１１ｅが形成されており、複数の上部電極及び複数の圧電素子など（例えば、複数の下部電極を含む場合もある）として分岐されているので、起歪素子１１１の駆動部１１１ｃ、１１１ｄの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００５９】
また、上述した弾性部材１１３にも、長手方向に伸びる溝１１３ａ、１１３ｂが形成されている。また、この溝１１３ａは、駆動部１１１ｂにおける溝１１１ｅと貫通するように連設されている。つまり、この圧電アクチュエータ１０９においては、弾性部材１１３が複数に分岐された状態で並設されている。このように、弾性部材１１３が複数に分岐された状態で並設されているので、起歪素子１１１の駆動部１１１ｃ、１１１ｄの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。また、一方の起歪素子１１１において発生した不要な応力が、他方の起歪素子１１２がなどに影響を与え難い構造でもある。尚、弾性部材１１３における溝１１３ａは、駆動部１１１ｂに形成された溝１１１ｅと比べて、長手方向に長く形成されている。尚、本実施形態における具体的な一例としては、弾性部材１１３における溝１１３ａは、長手方向に約３７５μｍ、短手方向に約３０μｍのサイズである。このため、起歪素子１１１の駆動部１１１ｃ、１１１ｄの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【００６０】
また、起歪素子１１１は、図４に示すように、弾性部材１１３上に形成された下部電極１３１と、その下部電極１３１上に形成され、ピエゾ素子などから構成される圧電素子１３２と、その圧電素子１３２上に形成された上部電極１３３とで構成されている。つまり、起歪素子１１１は、同相の電圧が印加される上部電極１３３と、弾性部材１１３に支持され、前記同相の電圧と異なる電圧が印加される下部電極１３１と、上部電極１３３及び下部電極１３１に挟持された圧電素子１３２と、を有している。尚、本実施形態においては、下部電極１３１、上部電極１３３の厚さは、それぞれ約０．２μｍ、圧電素子１３２の厚さは、約１μｍとなっている。
【００６１】
このような構成において、上部電極１３３と下部電極１３１との間に電圧が印加されることによって、圧電素子１３２は上部電極１３３および下部電極１３１に垂直な方向に縮む（伸びる）。このとき、圧電素子１３２は上部電極１３３および下部電極１３１に平行な面内においては等方的に伸びる（縮む）ように変位を起こす。一方、弾性部材１１３は電圧印加によって膨張も収縮もしないので、上面に形成された圧電素子の上部電極１３３および下部電極１３１に平行な面内の伸び（縮み）により、下方へ（上方へ）曲げ変形を起こす。これによって、弾性部材１１３に設けられた反射ミラー部１０８が反射面１０８ａに対して垂直方向に変位することとなる。
【００６２】
成膜時における膜内応力や、このような変位（駆動）に伴う電圧印加時の圧電歪など、起歪素子１１１、特に、圧電素子１３２の面内膨張により、弾性部材１１３に対して、長手方向に対する応力のみならず、短手方向に対する応力が発生することとなる。従来例においては、図３（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、駆動部１９１ｂが一体となっており、このような短手方向に対する応力Ｆ０によって、無駄であるばかりか余計な応力集中を招き、起歪素子１１１、１１２や、弾性部材１１３、枠体１１４あるいは両者の継ぎ目などが破損、破断するおそれがあった。そこで、本実施形態においては、図３（ａ）及び図５（ａ）に示すように、起歪素子１１１における駆動部１１１ｂを、複数（例えば２個など）の駆動部１１１ｃ、１１１ｄに分岐することによって、従来例と比べて、同じ容積であっても、変位量を保ちながら、前記ミラー部１０８の駆動方向（図３に示すＺ軸方向）を含む駆動面Ｑ（図３に示すＸ軸、Ｚ軸を含む面）に垂直な短手方向（図３に示すＹ軸方向、長手方向に垂直な短手方向）に対する応力Ｆ１、Ｆ２を逃がし、軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。特に、起歪素子１１１、１１２における固定部１１１ａ、１１２ａが貼り付けられた枠体１１４や、弾性部材１１３と枠体１１４との間などに生じやすい応力集中や不必要な歪みを抑制することができ、より一層、正確に制御可能であり、かつ、耐久性の高いアクチュエータを提供することができる。
【００６３】
尚、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、起歪素子１１１、１１２以外にも、弾性部材１１３に溝が形成されたが、これに限らず、例えば、図３（ｂ）に示すように、起歪素子１１１、１１２には溝が形成されるが、弾性部材１１３には溝が形成されないようにしてもよい。つまり、起歪素子１１１、１１２において、上部電極１３３、圧電素子１３２、下部電極１３１の分割し、弾性部材だけ分割しないように形成してもよい。また、起歪素子１１１、１１２において、駆動部１１１ｂ、１１２ｂに溝１１１ｅ、１１２ｅを形成し、固定部１１１ａ、１１２ａに溝を形成しなかったが、これに限らず、例えば、固定部１１１ａ、１１２ａに溝を形成してもよい。もちろん、起歪素子１１１、１１２のそれぞれは、固定部１１１ａ、１１２ａで複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄ、１１２ｃ、１１２ｄを一体としていたが、これに限らず、例えば、固定部１１１ａ、１１２ａなどで、複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄ、１１２ｃ、１１２ｄを一体に形成しなくてもよい。また、例えば、駆動部１１１ｂ、１１２ｂを長手方向に完全に分割する必要もなく、駆動部１１１ｂ、１１２ｂの全部又は一部が分岐していればよい。
【００６４】
また、図３から図５においては、起歪素子１１１及び１１２における駆動部１１１ｂ及び１１２ｂが、溝１１１ｅ及び１１２ｅが形成され、それぞれ２個の駆動部１１１ｃ、１１１ｄ、１１２ｃ及び１１２ｄに分岐させたが、これに限らず、例えば、図６に示すように、２個以上の駆動部に分岐させてもよい。
【００６５】
ここで、圧電アクチュエータにおける起歪素子及び弾性部材の分割数と、それらの変位に対する応力をシミュレーションにより算出した結果について図７を用いて説明する。尚、従来と同じように駆動部を分岐しない場合について図７（ａ）を用いて説明し、駆動部を２個に分岐した場合について図７（ｂ）を用いて説明し、駆動部を１０個に分岐した場合について図７（ｃ）を用いて説明する。また、それらの実験結果については図７（ｄ）を用いて説明する。尚、このシミュレーションにおいては、同じ容積を有する起歪素子、弾性部材において、駆動部を５．８μｍだけ変位させたときの応力が算出される。尚、この実験結果での応力は応力の最大値を示すものであり、この最大応力によって、応力の低減が認識可能である。
【００６６】
図７（ｄ）を参照すると、図７（ａ）に示すように分岐しない場合において駆動部を５．８μｍだけ変位させたときには、応力が１０８３Ｐａ（パスカル）となり、図７（ｂ）に示すように２個に分割した場合において駆動部を５．８μｍだけ変位させたときには、応力が７７７．１Ｐａ（パスカル）となり、図７（ｃ）に示すように１０個に分割した場合においては、駆動部を５．８μｍだけ変位させたときに、応力が７２０．５Ｐａ（パスカル）となった。
【００６７】
このように、起歪素子の駆動部を複数に分岐することによって、同じ容積であっても、変位量を保ちながら、応力を低減することができる。これは、駆動部を複数に分岐した場合のほうが、短手方向に対する応力を抑制することができるからと考えられる。特に、この実験結果から、分割数を多くするに従い、応力が低減され、応力の集中が抑制されたことがわかる。また、この実験結果においては、２個に分岐した場合が最も効率良く応力を抑制することができる。
【００６８】
［アクチュエータの製造方法］
上述したような構成の圧電アクチュエータ１０９の製造方法について図８から図１０を用いて説明する。尚、以下に説明する圧電アクチュエータ１０９の製造方法は、代表的な製造方法であり、これらに限らない。つまり、起歪素子１１１などにおいて同相の電圧が印加される複数の駆動部１１１ｃ、１１１ｄを、反射ミラー部１０８を備えた弾性部材１１３に並設するように製造すればよい。
【００６９】
まず、第一の製造方法について図８を用いて説明する。
【００７０】
第一に、図８（ａ）に示すように、形成されている弾性部材１１３をエッチングにより、複数の弾性部材１１３に分岐させる。そして、図８（ｂ）に示すように、下部電極材料を成膜することによって、図８（ｃ）に示すように、分岐した複数の弾性部材１１３上に、複数の下部電極１３１が形成される。そして、同じように、圧電素子材料を成膜することによって、図８（ｄ）に示すように、複数の下部電極１３１上に、複数の圧電素子１３２が形成される。続いて、複数の圧電素子１３２上において、それら複数の圧電素子１３２の各縁端にマスキングを施す。そして、同じように、上部電極材料を成膜させることによって、図８（ｅ）に示すように、複数の圧電素子１３２上に、複数の上部電極１３３が形成される。
【００７１】
つまり、このような圧電アクチュエータ１０９の製造方法においては、エッチングにより弾性部材１１３を複数に分岐し、その弾性部材１１３上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、複数の下部電極１３１、複数の圧電素子１３２、複数の上部電極１３３を順に形成することとなる。特に、複数の圧電素子１３２上における各縁端にマスキングを施し、複数の圧電素子１３２上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極１３３を形成することとなる。このように製造することによって、エッチングによって弾性部材１１３を細かく分岐することができ、更にこれに伴い、下部電極１３１、圧電素子１３２、上部電極１３３も細かく分岐することができる。また、物理的な切断を行わないため、余計な力をかけることなく、細かく分岐することができる。また、複数の圧電素子１３２上における各縁端にマスキングを施し、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極１３３を形成するので、下部電極１３１と上部電極１３３との短絡を確実に防止することができる。
【００７２】
また、第二の製造方法について図９を用いて説明する。
【００７３】
第一に、図９（ａ）に示すように、弾性部材１１３上に、下部電極材料を成膜することによって、図９（ｂ）に示すように、弾性部材１１３上に下部電極１３１が形成される。そして、同じように、圧電素子材料を成膜することによって、図９（ｃ）に示すように、下部電極１３１上に圧電素子１３２が形成される。続いて、同じように、上部電極材料を成膜することによって、図９（ｄ）に示すように、圧電素子１３２上に上部電極１３３が形成される。このように積層された弾性部材１１３、下部電極１３１、圧電素子１３２、上部電極１３３を、ダイシング等の手段で、物理的に切断することによって、図９（ｅ）に示すように、複数の下部電極１３１、圧電素子１３２、上部電極１３３が形成される。
【００７４】
つまり、このような圧電アクチュエータ１０９の製造方法においては、弾性部材１１３上に、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層することによって、下部電極１３１、圧電素子１３２、上部電極１３３を順に形成し、少なくとも上部電極１３３及び圧電素子１３２に溝を形成することによって、複数の上部電極１３３、複数の圧電素子１３２を形成することとなる。このように製造することによって、マスキングなどを施すことなく、上部電極１３３及び圧電素子１３２などを複数に分岐することができる。また、マスキングなどを施さないため、相対的に少ない工程でアクチュエータを製造することができる。更には、マスキングを行わない関係上、上部および下部電極の短絡が発生しえないために、上部電極１３３を広く形成することができ、駆動力を発生する面積を稼ぐことができる。
【００７５】
最後に、第三の製造方法について図１０を用いて説明する。
【００７６】
第一に、図１０（ａ）に示すように、弾性部材１１３上に、下部電極材料を成膜することによって、図１０（ｂ）に示すように、弾性部材１１３上に下部電極１３１が形成される。そして、下部電極１３１上に所定の間隔でマスキングを施す。続いて、圧電素子材料を成膜することによって、図１０（ｃ）に示すように、下部電極１３１上に複数の圧電素子１３２が形成される。続いて、複数の圧電素子１３２上において、それら複数の圧電素子１３２の各縁端にマスキングを施す。そして、同じように、上部電極材料を成膜させることによって、図１０（ｄ）に示すように、複数の圧電素子１３２上に、複数の上部電極１３３が形成される。
【００７７】
つまり、このような圧電アクチュエータ１０９の製造方法においては、弾性部材１１３上に、下部電極層を積層することによって、下部電極１３１を形成し、下部電極１３１上に所定の間隔でマスキングを施し、圧電素子層を積層することによって、複数の圧電素子１３２を形成し、複数の圧電素子１３２上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極１３３を形成することとなる。特に、複数の圧電素子１３２上における各縁端にマスキングを施し、複数の圧電素子１３２上に、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極１３３を形成することとなる。このように製造することによって、マスキングによって圧電素子１３２を細かく分岐することができ、これに伴い、上部電極１３３も細かく分岐することができる。また、物理的な切断を行わないため、余計な力をかけることなく、細かく分岐することができる。また、複数の圧電素子１３２上における各縁端にマスキングを施し、上部電極層を積層することによって、複数の上部電極１３３を形成するので、下部電極１３１と上部電極１３３との短絡を確実に防止することができる。
【００７８】
尚、上述した実施形態においては、図８及び図９に示すように、弾性部材１１３、下部電極１３１、圧電素子１３２及び上部電極１３３の全てを複数に分岐した構成や、図１０に示すように、弾性部材１１３及び下部電極１３１を複数に分岐せず、圧電素子１３２及び上部電極１３３の全てを複数に分岐した構成を示したが、これらに限らず、例えば、図１１（ａ）に示すように、弾性部材１１３、下部電極１３１及び圧電素子１３２を複数に分岐せず、上部電極１３３を複数に分岐した構成、図１１（ｂ）に示すように、弾性部材１１３を複数に分岐せず、下部電極１３１、圧電素子１３２及び上部電極１３３の全てを複数に分岐した構成であってもよい。
【００７９】
尚、上述した実施形態においては、下部電極材料、圧電素子材料、上部電極材料を順に堆積させて、下部電極層、圧電素子層、上部電極層を順に積層し、下部電極、圧電素子、上部電極を順に形成する物理気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)を採用した。物理気相成長法には、例えば、真空中に不活性ガスを導入しながら基板とターゲット間に直流電圧あるいは交流電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされたターゲット物質を基板に成膜させるスパッタリングあるいはナノサイズの微粒子を吹付けることによって成膜を行なうAD法もある。但し、これに限らず、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、下部電極層、圧電素子層、上部電極層のうち、少なくとも一つの層を形成してもよい。
【００８０】
尚、上述した実施形態においては、焦点可変装置の一例としての波面曲率変調系１００における圧電アクチュエータ１０９に本発明を採用したが、これに限らず、例えば、図１で説明したマイクロスキャナ１９ａやガルバノミラー２１ａなどの光走査装置における圧電アクチュエータの少なくともいずれか（両方であってもよい）に本発明を採用してもよい。また、このような焦点可変装置、光走査装置の少なくともいずれか（両方であってもよい）を備えた画像表示装置に本発明を採用してもよい。
【００８１】
このように、光走査装置における圧電アクチュエータに本発明を採用した好適な一実施形態について図１２から図１４を用いて以下に説明する。尚、本実施形態においては、図１における網膜走査型ディスプレイ１において、水平走査系１９におけるマイクロスキャナ１９ａの代わりに、図１２に示す光スキャナ２０４が配設されている。また、上述した実施形態とは異なる事項について以下に説明し、同じような事項については説明を省略する。尚、この光スキャナ２０４は、レーザ光を水平走査するためのものであるが、これに限らず、例えば、垂直走査するためのものであってもよい。
【００８２】
光走査装置の一例としての光スキャナ２０４は、図１２に示すように、本体部２１０がベース２１２に装着されて構成されている。
【００８３】
本体部２１０は、シリコン（Ｓｉ）等、弾性を有する材料を主に用いて形成されている。本体部２１０は、図１２の上部に示すように、概略的には、光が通過し得る貫通穴２１４を有して薄板長方形状を成している。本体部２１０は、外側には固定枠２１６を備え、一方、内側には、反射面２２０が形成された反射ミラー部２２２を有する振動体２２４を備えている。
【００８４】
このような本体部２１０の構成に対応して、ベース２１２は、本体部２１０との装着状態において固定枠２１６が装着されるべき支持部２３０と、振動体２２４と対向する凹部２３２とを有するように構成されている。凹部２３２は、本体部２１０をベース２１２に装着した状態において、振動体２２４が振動によって変位してもベース２１２と干渉しない形状を有するために形成されている。
【００８５】
図１２に示すように、反射ミラー部２２２の反射面２２０は、それの対称中心線でもある揺動軸線２３４を中心として揺動させられる。振動体２２４は、さらに、その反射ミラー部２２２からそれと同一面上に延びて、その反射ミラー部２２２を固定枠２１６に接合するはり部２４０を備えている。本実施形態においては、反射ミラー部２２２の両側から一対のはり部２４０，２４０がそれぞれ互いに逆向きに延び出している。
【００８６】
各はり部２４０は、１個のミラー側板ばね部２４２と、一対の枠側板ばね部２４４，２４４と、それらミラー側板ばね部２４２と一対の枠側板ばね部２４４，２４４とを互いに接続する接続部２４６とを含むように構成されている。
【００８７】
各はり部２４０においては、ミラー側板ばね部２４２が、反射ミラー部２２２のうち揺動軸線２３４上において互いに対向する一対の縁の一方から、対応する接続部２４６まで延びている。接続部２４６は、揺動軸線２３４と直交する方向に延びている。さらに、各はり部２４０においては、一対の枠側板ばね部２４４が、対応する接続部２４６の端部から、揺動軸線２３４に対して互いに逆向きにオフセットする姿勢で、揺動軸線２３４に沿って固定枠２１６まで延びている。
【００８８】
各はり部２４０においては、一対の枠側板ばね部２４４，２４４のそれぞれに、固定枠２１６に及ぶ姿勢で、起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６が取り付けられている。各起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６は、上述した実施形態と同じように、図１３に示すように、圧電素子２６０、上部電極２６２、下部電極２６４を主体として構成されている。
【００８９】
圧電素子２６０は、薄板状を成して振動体２２４の片面に貼り付けられている。圧電素子２６０は、その貼付面と直角な方向において上部電極２６２と下部電極２６４とによって挟まれており、それにより、各起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６が構成されている。上部電極２６２と下部電極２６４とはそれぞれ、各リード線２６６により、固定枠２１６に設置された一対の入力端子２６８，２６８に接続されている。
【００９０】
図１２に示すように、本実施形態においては、４個の起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６が、反射ミラー部２２２を隔てた一対の対向位置に２個ずつ、かつ、揺動軸線２３４に関して互いに線対称的に配置されている。それら４個の起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６のうち、一方の対向位置に配置されている２個の起歪素子２５０，２５４（図１２において右側に位置する）が第１対を成し、他方の対向位置に配置されている２個の起歪素子２５２，２５６（図１２において左側に位置する）が第２対を成している。尚、本実施形態においては、起歪素子２５０，２５４という対と、起歪素子２５２，２５６という対であったが、これに限らず、例えば、起歪素子２５０，２５２という対と、起歪素子２５４，２５６という対であってもよく、この場合において、駆動は各対になった電極を同相で駆動させることとなる。
【００９１】
本実施形態においては、第１対を成す２個の起歪素子２５０，２５４がそれぞれ駆動源として機能し、振動体２２４を揺動軸線２３４のまわりに捩じり振動させて揺動させる。そのため、各起歪素子２５０，２５４においては、上部電極２６２と下部電極２６４と（図１３参照）に電圧が印加され、それにより、その印加方向と直交する向きすなわち長さ方向の変位が各起歪素子２５０，２５４に発生させられる。
【００９２】
この変位により、図１４に示すように、はり部２４０に屈曲すなわち反りが発生する。この屈曲は、はり部２４０のうち固定枠２１６との接続部を固定端とする一方、反射ミラー部２２２との接続部を自由端として行われる。その結果、その屈曲の向きが上向きであるか下向きであるかにより、自由端が上向きまたは下向きに変位する。
【００９３】
第１対を成す２個の起歪素子２５０および２５４は、それぞれの圧電素子２６０の自由端が互いに逆向きに変位するように屈曲させられる。その結果、反射ミラー部２２２は、図１４に示すように、揺動軸線２３４のまわりに回転させられる。
【００９４】
以上、各枠側板ばね部２４４は、それに貼り付けられた起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６の直線変位を屈曲運動に変換する機能を有し、接続部２４６は、各枠側板ばね部２４４の屈曲運動をミラー側板ばね部２４２の回転運動に変換する機能を有しているのである。そのミラー側板ばね部２４２の回転運動によって反射ミラー部２２２が回転させられる。
【００９５】
本実施形態においては、第１対を成す２個の起歪素子２５０および２５４を互いに逆向きに変位させることにより、反射ミラー部２２２にそれの揺動軸線２３４まわりの往復回転運動すなわち揺動運動が発生させられる。このことを実現するために、第１対を成す２個の起歪素子２５０および２５４に交番電圧が互いに逆位相で印加される。その結果、第１対を成す２個の起歪素子２５０および２５４の一方が、図１２において下向きに撓んだ場合には、他方が、同図において上向きに撓むこととなる。つまり、起歪素子２５０における上部電極２６２は、同相の電圧が印加される。また、起歪素子２５２における上部電極２６２は、起歪素子２５０における上部電極２６２とは異なる逆相の電圧が印加される。
【００９６】
また、上述した起歪素子２５０，２５２，２５４，２５６のそれぞれは、複数に分岐されて並設されている。起歪素子２５２，２５６を代表として図１５（ａ）を用いて以下に説明する。
【００９７】
枠側板ばね部２４４には、図１５（ａ）に示すように、起歪素子２５２が貼り付けられている。この起歪素子２５２は、上述したように、圧電素子２６０、上部電極２６２、下部電極２６４（図１３参照）から構成されている。この起歪素子２５２には、図１５（ａ）に示すように、長手方向（図１５（ａ）においてＸ軸方向）に溝２５２ｃが形成されており、短手方向（図１５（ａ）においてＹ軸方向）に、複数の駆動部２５２ａ，２５２ｂとして分岐されて並設されている。つまり、複数の駆動部２５２ａ，２５２ｂは、駆動方向（上下方向、図１５（ａ）においてＺ軸方向）を含む駆動面Ｑ（図１５（ａ）においてＸ軸、Ｚ軸を含む面）に垂直な方向（短手方向、図１５（ａ）においてＹ軸方向）に分岐され、並設されている。
【００９８】
更には、枠側板ばね部２４４にも、溝２５２ｃと貫通するように連設された溝２７０が、長手方向（図１５（ａ）においてＸ軸方向）に延びるように形成されている。また、溝２７０は、溝２５２ｃよりも長手方向（図１５（ａ）においてＸ軸方向）に長い形状で形成されている。このため、弾性部材としての枠側板ばね部２４４も、短手方向（図１５（ａ）においてＹ軸方向）に分岐して並設されている。
つまり、弾性部材としての枠側板ばね部２４４も、駆動方向（上下方向、図１５（ａ）においてＺ軸方向）を含む駆動面Ｑ（図１５（ａ）においてＸ軸、Ｚ軸を含む面）に垂直な方向（短手方向、図１５（ａ）においてＹ軸方向）に分岐され、並設されている。
【００９９】
そして、起歪素子２５２における上部電極２６２には、同相の電圧が印加され、上下方向（図１５（ａ）においてＺ軸方向）に駆動することとなる。もちろん、起歪素子２５２における上部電極２６２とは逆相ではあるが、起歪素子２５６における上部電極２６２自体においては、同相の電圧が印加され、上下方向（図１５（ａ）においてＺ軸方向）に駆動することとなる。
【０１００】
従来においては、図１５（ｂ）に示すように、起歪素子２９８が複数に分岐されておらず、一体となっている。本実施形態においても、上述した実施形態と同じように、従来と比べて、同じ容積であっても、同相の電圧が印加される複数の駆動部２５２ａ，２５２ｂを弾性部材としての枠側板ばね部２４４に並設したので、例えば、一つの駆動部として起歪素子２９８が設けられた従来と比べて、短手方向に対する応力を逃がし、起歪素子２５２の駆動部２５２ａ，２５２ｂの駆動によって生じる不要な応力を軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。また、複数の駆動部２５２ａ，２５２ｂは、その駆動方向（例えば、上下方向）を含む駆動面（例えば、垂直面）に対して平行な方向（水平方向）に並設されたので、起歪素子２５２の駆動部２５２ａ，２５２ｂの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。尚、例えば、長手方向の一端が固着され、長手方向に対して上下方向（駆動方向）に駆動する複数の駆動部２５２ａ，２５２ｂは、その上下方向に平行な短手方向に対して並設されたとも言い換えることも可能である。また、上部電極２６２及び圧電素子２６０など（例えば、下部電極２６４を含む場合もある）のそれぞれに溝２５２ｃが形成されており、複数の上部電極及び複数の圧電素子など（例えば、複数の下部電極を含む場合もある）として分岐されているので、起歪素子２５２の駆動部２５２ａ，２５２ｂの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【０１０１】
また、枠側板ばね部２４４が複数に分岐された状態で並設されているので、起歪素子２５２の駆動部２５２ａ，２５２ｂの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。尚、枠側板ばね部２４４における溝２７０は、駆動部２５２ａ，２５２ｂにおける溝２５２ｃと比べて、長手方向に長く形成されている。このため、起歪素子２５２の駆動部２５２ａ，２５２ｂの駆動によって生じる不要な応力を更に効率よく軽減することができ、不必要な歪みを抑制することができる。
【０１０２】
また、同じように、枠側板ばね部２４４には、起歪素子２５６が貼り付けられている。この起歪素子２５６は、上述したように、圧電素子２６０、上部電極２６２、下部電極２６４（図１３参照）から構成されている。この起歪素子２５２，２５６には、図１５（ａ）に示すように、長手方向に溝２５６ｃが形成されており、複数の駆動部２５６ａ，２５６ｂとして分岐されている。更には、枠側板ばね部２４４にも、溝２５６ｃと貫通するように連設された溝２７４が形成されている。また、溝２７４は、溝２５６ｃよりも長手方向に長い形状で形成されている。このため、上述したような同じような効果が得られる。
【０１０３】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。例えば、本発明を適用した光走査装置は、レーザプリンタ内でレーザービームを走査する光走査装置にも応用できることはいうまでもない。又、本発明を適用した焦点可変装置は、画像投影装置（例えばプロジェクタ）や各種撮像装置（例えば、デジタルカメラ）等の光学機構におけるレンズやミラーの可動によるピント調節行う機構やズーム調整を行う機構などにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１を示す説明図である。
【図２】本実施形態における波面曲率変調系１００を示す説明図である。
【図３】本実施形態における可動ミラー１０３及び１４３、従来における可動ミラー１８３を示す斜視図である。
【図４】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９を示す説明図である。
【図５】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９を長手方向から見た説明図である。
【図６】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９を示す説明図である。
【図７】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９と、その変位に対する応力を算出したシミュレーション結果を示す説明図である。
【図８】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９の製造方法を示す説明図である。
【図９】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９の製造方法を示す説明図である。
【図１０】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９の製造方法を示す説明図である。
【図１１】本実施形態における圧電アクチュエータ１０９を示す説明図である。
【図１２】本実施形態における光スキャナ２０４を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態における振動体２２４を示す説明図である。
【図１４】本実施形態における振動体２２４を示す斜視図である。
【図１５】本実施形態における振動体２２４を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  網膜走査型ディスプレイ
１９  水平走査系
２０  第１リレー光学系
２１  垂直走査系
２２  第２リレー光学系
２４  瞳孔
１００  波面曲率変調系
１０１  ビームスプリッタ
１０２  凸レンズ
１０３  可動ミラー
１０６  駆動回路
１０８、２２２  反射ミラー部
１０８ａ、２２０  反射面
１０９  圧電アクチュエータ
１１１、１１２、２５０、２５２、２５４、２５６  起歪素子
１１１ａ、１１２ａ  固定部
１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、２５２ａ、２５２ｂ、２５６ａ、２５６ｂ  駆動部
１１１ｅ、１１２ｅ、１１３ａ、１１３ｂ、２５２ｃ、２５６ｃ、２７０、２７４  溝
１１３  弾性部材
１１４  枠体
１３１、２６４  下部電極
１３２、２６０  圧電素子
１３３、２６２  上部電極
２０４  光スキャナ
２２４  振動体
２４４  枠側板ばね部
【図１】
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【図２】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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