(57)【要約】【課題】ミラー部の振幅角制御を簡便な構成で、精度良く行えるアクチュエータ装置の提供。【解決手段】第１反射部１４を有し、所定の回転軸Ｏ１、Ｏ２に対して回転運動可能なミラー部１０１と、ミラー部１０１を第１の軸Ｏ１中心に可動させる第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂを支持する支持体部１２０と、支持体部１２０を第２の軸Ｏ２中心に可動させる第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂに接続され、支持体部１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの少なくとも何れかの一部に形成された通電路１５１と、を有し、通電路１５１の少なくとも一部に光線Ｌ’を反射する第２反射部１５２を有するアクチュエータ装置１３。【選択図】図１０
2018005201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射部を有し、所定の回転軸に対して回転運動可能なミラー部と、
前記ミラー部を第１の軸中心に可動させる第１駆動部と、
第１駆動部を支持する支持体部と、
前記支持体部を第２の軸中心に可動させる第２駆動部と、
前記第１駆動部に接続され、前記支持体部および前記第２駆動部の少なくとも何れかの一部に形成された通電路と、
を有し、
前記通電路の少なくとも一部に光線を反射する第２反射部を有するアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記第２反射部は、前記第２駆動部のうち最も前記支持体部側に配置された前記第２駆動部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第２反射部は、前記第１駆動部または前記第２駆動部の最表層に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記第２駆動部と前記支持体部との間に形成された接続部を有し、
前記第２反射部は、前記接続部に形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記第２反射部は、前記通電路の当該第２反射部を除く部分よりも幅が広いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載のアクチュエータ装置であって、
当該アクチュエータ装置を囲繞する筐体部と、
前記筐体部の前記光束の入射側に配置された透過部材と、を有するアクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアクチュエータ装置であって、
前記透過部材は、前記光束の入射時に、当該光束の一部を前記第２反射部へ向けて偏向することを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載のアクチュエータ装置と、
前記第２反射部に向けて前記光線を照射する照射部と、
前記第２反射部における前記光線の反射光を検出する反射光検出部と、
を有することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項９】
前記第２反射部を複数有し、当該複数の第２反射部上に複数の光線を照射することを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
前記反射光検出部は、前記光線の反射位置を検出し、当該反射位置を元に前記可動部の変位を算出する算出部を有することを特徴とする請求項８または９に記載のアクチュエータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ装置、当該アクチュエータ装置を用いたアクチュエータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン技術を用いた圧電アクチュエータ等のアクチュエータ装置は、高速で可動範囲も大きく、また微小な振幅角の違いによって走査角に与える影響も大きい。
そのため、アクチュエータ装置の可動部の振幅角を精度よく監視する技術が求められている。
【０００３】
かかる問題を解決するために、例えば静電容量や圧電膜の電位差のような電気的な信号を用いて振幅角を検知する方法が提案されている（例えば特許文献１〜５等参照）。
しかしながら、検知用に、アクチュエータ装置上に新たに構成要素を追加する必要があり、アクチュエータ装置の可動部分の小型化、簡易化という点までもは解決されていないのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、可動部の振幅角制御を簡便な構成で、精度良く行えるアクチュエータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明におけるアクチュエータ装置は、第１反射部を有し、所定の回転軸に対して回転運動可能なミラー部と、前記ミラー部を第１の軸中心に可動させる第１駆動部と、第１駆動部を支持する支持体部と、前記支持体部を第２の軸中心に可動させる第２駆動部と、前記第１駆動部に接続され、前記支持体部および前記第２駆動部の少なくとも何れかの一部に形成された通電路と、を有し、前記通電路の少なくとも一部に光線を反射する第２反射部を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアクチュエータ装置によれば、ミラー部の振幅角制御を簡便な構成で、精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光走査システムの一例の概略図である。
【図２】光走査システムの一例のハードウェア構成図である。
【図３】駆動装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
【図５】ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図６】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。
【図７】レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図８】レーザレーダ装置の一例の概略図である。
【図９】パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
【図１０】光偏向器の構成の一例を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す光偏向器のＰ−Ｐ’断面図である。
【図１２】図１０に示す光偏向器のＱ−Ｑ’断面図である。
【図１３】光偏向器の第２駆動部の変形を模式的に表した模式図である。
【図１４】光偏向器の動作時における印加電圧の波形の一例を示すグラフ図である。
【図１５】光偏向器の動作時における印加電圧に乗る振動成分を模式的に示す図である。
【図１６】光偏向器の構成の一例を示す斜視図である。
【図１７】光偏向器の変位角を検知する方法の一例を示す図である。
【図１８】光偏向器の第２の実施形態の構成の一例を示す図である。
【図１９】光偏向器の第３の実施形態の構成の一例を示す図である。
【図２０】光偏向器の第４の実施形態の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［光走査システム］
まず、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態に係る駆動装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。
図１に、光走査システムの一例の概略図を示す。
図１に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。
光走査システム１０は、駆動装置１１，光源装置１２、反射面１４を有する光偏向器１３により構成される。
駆動装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。
駆動装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。
光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに可動させる。
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた駆動装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。
なお、光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細については後述する。
次に、図２を参照して、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について説明する。
図２は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。
図２に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１、光源装置１２および光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。
［駆動装置］
このうち、駆動装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、駆動装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。
ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。
光源装置トライバは、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
駆動装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、駆動装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、駆動装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
本実施形態に係る駆動装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。
［駆動装置の機能構成］
次に、図３を参照して、光走査システム１０の駆動装置１１の機能構成について説明する。図３は、光走査システムの駆動装置の一例の機能ブロック図である。
図３に示すように、駆動装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。
制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、制御手段を構成し、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。
駆動信号出力部３１は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１（印加手段）は、例えば、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。
駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。なお、駆動装置は、光源装置１２や受光装置等の外部装置から光源の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。
［光走査処理］
次に、図４を参照して、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。図４は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。
ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。
ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。
ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
なお、上記光走査システム１０では、１つの駆動装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の駆動装置および光偏向器用の駆動装置と、別体に設けてもよい。
また、上記光走査システム１０では、一つの駆動装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した駆動装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と駆動装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。
［画像投影装置］
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の駆動装置を適用した画像投影装置について詳細に説明する。
図５は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。
画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。
図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。
これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。
図６に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。
そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。
なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。
上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。
レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。
光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。
例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
［物体認識装置］
次に、図７及び図８を参照して、上記本実施形態の駆動装置を適用した物体認識装置について詳細に説明する。
図７は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。また、図８はレーザレーダ装置の一例の概略図である。
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。
図７に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。
図８に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。
そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および光偏向器１３は、駆動装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。
すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。
反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。
このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を駆動装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。
［パッケージング］
次に、図９を参照して、本実施形態の駆動装置により制御されるアクチュエータ装置たる光偏向器のパッケージングについて説明する。
図９は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
図９に示すように、光偏向器１３は、筐体部たるパッケージ部材８０２の内側に配置される取付部材８０１に取り付けられ、パッケージ部材８０２の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。
さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。
次に、以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投射装置、光書込装置、物体認識装置に使用される光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細について説明する。
【０００９】
［光偏向器の詳細］
まず、図１０〜図１２を参照して、光偏向器について詳細に説明する。
【００１０】
図１０は、主走査方向たるＸ方向と、副走査方向たるＹ方向との２軸方向に光偏向可能な光偏向器の平面図である。図１３は、図１２のＰ−Ｐ’断面図である。図１２は図１０のＱ−Ｑ’断面図である。
以降の説明では反射面１４が後述するように第１軸Ｏ１周りに駆動したとき、反射面１４によって反射された光束Ｌが移動する方向を主走査方向とし、第２軸Ｏ２周りに駆動したときの光束Ｌの移動する方向を副走査方向とする。なお、かかる構成に限定されるものではなく、主走査方向と副走査方向とは、構成に応じて適宜変えても良い。
【００１１】
光偏向器１３は、入射した光束Ｌを反射する第１反射部たるミラー部１０１と、ミラー部１０１に接続され、ミラー部１０１をＹ軸に平行な第１軸O１周りに駆動する第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、を有している。
光偏向器１３はまた、ミラー部１０１および第１駆動部１１０ａ、１１０ｂを支持する第１支持部１２０を有している。
光偏向器１３はまた、第１支持部１２０に接続され、ミラー部１０１および第１支持部１２０をＸ軸に平行な第２軸Ｏ２周りに駆動する第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを支持する枠体部たる第２支持部１４０と、を有している。
なお、本実施形態における第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、ミラー部１０１と、第１支持部１２０とは、第２軸Ｏ２を中心に回転する可動部を構成している。また、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、かかる可動部を第２支持部１４０に対して支持する。
光偏向器１３は、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂおよび第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび駆動装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、電極接続部１５０から第１駆動部１１０ａ、１１０ｂまで延びた通電路１５１と、を有している。
光偏向器１３は、通電路１５１の一部、本実施形態においては第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの＋Ｚ方向側の面に形成され、入射する光線Ｌ’を反射する第２反射部たる検出用反射部１５２と、を有している。
【００１２】
光偏向器１３は、図１１に示すように、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等が一体的に形成されている。
なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
【００１３】
ＳＯＩ基板は、図１１、図１２に示すように、例えば単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層たるシリコン支持層１６１と、シリコン支持層１６１の上部に形成された酸化シリコン層１６２と、酸化シリコン層１６２の上に形成された第２のシリコン層たるシリコン活性層１６３と、を有するシリコン基板である。
【００１４】
シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３で構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。
例えば、本実施形態においては、図１１に示すように、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂとは何れも、かかるシリコン活性層１６３を基材としており、弾性部としての機能を有している。
【００１５】
また、本実施形態における光偏向器１３のうち、少なくとも枠体部である第２支持部１４０と、第１支持部１２０と、は、シリコン支持層１６１を有していることが望ましい。
このように、第１支持部１２０と第２支持部１４０とがシリコン支持層１６１を有することにより、Ｚ方向についての厚みが厚くなるから、第１支持部１２０と第２支持部１４０との弾性変形を抑制して、動作の精度が向上する。
検出用反射部１５２は、通電路１５１の一部に設けられ、通電路１５１よりも幅ｘ１５２が広くなるように設けられた矩形の反射部である。なお、本実施形態では、通電路１５１の特に第１支持部１２０と第１駆動部１１０ａ、１１０ｂとの間の接続部分の近傍に設けることとしたが、かかる位置に限定されるものではない。
このように、幅ｘ１５２を広くすることで、反射面積を増加させて後述する変位角θの測定をより精度よく行えるようになるとともに、電気抵抗が下がって発熱などによる破損のリスクを低減できる。なお、かかる構成に限定されるものではなく、幅ｘ１５２は通電路１５１の幅と同一であっても良い。
特に、本実施形態のように検出用反射部１５２を最も内側の第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂに形成することとすれば、最も内側の部分には副走査の信号線が不要になるから、不要な配線分の太さを確保できて、より効率よく検出用反射部１５２を形成できる。
検出用反射部１５２の＋Ｚ側の面は、光を反射しやすいように鏡面加工しても良い。
あるいは、通電路１５１の表面をそのまま用いたとしても良い。
【００１６】
なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。
【００１７】
ミラー部１０１は、例えば、円板形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３を用いて構成される。
反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。
リブは、例えば、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２を用いて構成され、ミラー部１０１の動作によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。
【００１８】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第１軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、一端がトーションバーに接続され、他端が第１支持部の内周部に接続される第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂと、を有している。
【００１９】
図１３に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂはシリコン活性層１６３を用いて構成される。また、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂは、シリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。
上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等を用いて構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いて構成されている。
【００２０】
第１支持部１２０は、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３を用いて構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。
【００２１】
第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆを有している。
第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。
このとき、第２駆動部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、さらに第２駆動部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となることが望ましい。
【００２２】
図１２に示すように、第２圧電駆動部１３０ａ、１３０ｂは、シリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等を用いて構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。
【００２３】
第２支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３を用いて構成され、ミラー部１０１、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第１支持部１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。
【００２４】
電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１，および図１で示した駆動装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。
なお、上部電極２０３または下部電極２０１は、それぞれが電極接続部１５０と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。
【００２６】
また、ミラー部１０１を第１軸周りまたは第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ、１１１ｂや第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【００２７】
［駆動装置の制御の詳細］
次に、光偏向器の第１駆動部１１０ａ、１１０ｂおよび第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを駆動させる駆動装置１１の制御の詳細について説明する。
【００２８】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。
第１駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。
【００２９】
このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。圧電部に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。
【００３０】
まず、第１駆動部を駆動させる駆動装置の制御について説明する。
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが屈曲変形する。
その結果、２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸Ｏ１周りに可動する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂに印加される駆動電圧は、駆動装置１１によって制御される。
【００３１】
駆動装置１１によって、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸Ｏ１周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。
【００３２】
特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ、１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。
【００３３】
次に、図１０、１３〜図１７を参照して、第２駆動部を駆動させる駆動装置１１の制御について説明する。
【００３４】
図１３は、光偏向器の第２駆動部１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部１０１等である。
【００３５】
第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｆを圧電駆動部群Ａとする。
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅを同様に圧電駆動部群Ａとする。圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図１３（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部１０１が第２軸周りに可動する。
【００３６】
また、第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ａ、１３１ｃ、１３１ｅを圧電駆動部群Ｂとする。
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち、１３２ｂ、１３２ｄ、１３２ｆを同様に圧電駆動部群Ｂとする。圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、図１３（ｂ）に示すように、負の振れ角となるようにミラー部１０１第２軸Ｏ２周りに可動する。
【００３７】
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、第２駆動部１３０ａまたは１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２または圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第２軸周りの振れ角を大きくすることができる。
【００３８】
例えば、図１０に示すように、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが、第１支持部の中心点に対して第１支持部に点対称で接続されている。そのため、圧電駆動部群Ａに駆動電圧を印加すると、第２駆動部１３０ａでは第１支持部と第２駆動部１３０ａの接続部に＋Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、第２駆動部１３０ｂでは第１支持部と第２駆動部１３０ｂの接続部に−Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されてミラー部１０１の第２軸周りの振れ角度を大きくすることができる。
【００３９】
また、電圧が印加されていない、または、電圧印加による圧電駆動部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。
【００４０】
図１３（ａ）〜図１３（ｂ）を連続的に繰り返すように、図１６に示すように第２圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第２軸周りに駆動させることができる。
【００４１】
［駆動電圧］
第２駆動部に印加される駆動電圧は、駆動装置によって制御される。
図１４を参照して、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ａ）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ｂ）について説明する。また、駆動電圧Ａ（第１駆動電圧）を印加する印加手段を第１印加手段、駆動電圧Ｂ（第２駆動電圧）を印加する印加手段を第２印加手段とする。
【００４２】
図１４（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図１４（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧の波形Ｂの一例である。図１４（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。
【００４３】
図１４（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。
また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。
【００４４】
図１４（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。
また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。
また、図１４（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。
【００４５】
なお、上記の駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。
また、本実施形態では、駆動電圧Ａ、Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、または一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。
また、後述するように、駆動装置１１は、工場出荷時などの初期状態におけるミラー部１０１と検出用反射部１５２との変位の関係を記憶しておいてもよい。
さらに、駆動装置１１は、かかる変位の関係に基づいて補正値を算出し、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとに印加する電圧の波形を補正しても良い。
かかる構成により、工場出荷時に存在しうる第１反射部たるミラー部１０１と第２反射部たる検出用反射部１５２との間に生じる微細な振動のずれを補正することができる。
【００４６】
さて、このような光偏向器１３においては、高速で可動範囲も大きく、また微小な振幅角の違いによって走査角に与える影響も大きいために、可動部を精度よく制御する技術が求められている。
しかしながら、光偏向器１３の小型化を目指す上では、例えば振幅角の変動を検知するために新たな検出器などの構成を付け加えることは難しかった。
また、特に主走査方向には、共振による高速振動を行うことが多く、可動部に何かしらの部材を追加すると、共振周波数が変わってくるおそれもあった。
【００４７】
一方、副走査方向の振動は、理想的には図１５に破線で示すような鋸波状の三角波で駆動電圧を印加して、所定の角速度で光束Ｌが移動することが求められる。なお、ここでは図１４（ａ）に示した印加電圧の変化を参考例として図１５のように例示したが、かかる波形に限定されるものではない。
しかしながら、温度変化や経年変化、振動などの影響により、図１５に実線で示すような変動成分が乗ってしまうことがあり、その場合には、振幅に印加する駆動電圧を適宜調整することが求められている。
【００４８】
このような問題点を解決するべく、本実施形態では、図１６に示すように、光偏向器１３は、光線たる振動検知光Ｌ’を出射する照射部たる検知光源１７０と、通電路１５１の一部である検出用反射部１５２と、を有している。
光偏向器１３はまた、検出用反射部１５２によって反射された振動検知光Ｌ’が入射して、第１支持部１２０の振動を検知する検知センサ１７１を有している。
【００４９】
この点について詳しく説明する。
従来技術においては、光束Ｌがミラー部１０１以外の部分に反射して迷光となってしまうことを防止するために、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに、絶縁層として酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜が形成されることが多い。
かかる酸化シリコン膜の層は、絶縁層であるとともに、膜厚が光束Ｌの波長において反射防止膜となるように１／４波長の整数倍になるように調整される。
【００５０】
このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットに、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、反射防止材としての機能を備えさせてもよい。
【００５１】
本実施形態では、図１２に示すように、絶縁層１５３よりも＋Ｚ方向側に通電路１５１が形成されている。
また、図１６に示すように、通電路１５１の少なくとも一部に、振動検知光Ｌ’を反射する検知用反射部１５２を有している。
かかる構成により、入射した振動検知光Ｌ’が、通電路１５１の一部に形成された検出用反射部１５２によって反射されて、パッケージ部材８０２に取り付けられた検知センサ１７１に入射することで、第１支持部１２０の振動状態を検知する。
【００５２】
本実施形態では、図１７に示すように、検知センサ１７１は、算出部１６５を有している。
算出部１６５は、第１支持部１２０の変位角θ、検知センサ１７１と光偏向器１３との間の距離Ｚ１、検知センサ１７１への振動検知光Ｌ’の入射位置ｘ１、とを用いて、θ＝１／２・ｔａｎ−１（ｘ１／Ｚ１）  によって変位角θの値を検出する。
なお、ここでは検知センサ１７１が算出部１６５を有するとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、検知センサ１７１から送られた入射位置ｘ１の情報を元に、パソコンなどの外部装置を用いて変位角θを算出するとしても良い。
また、図１７（ｂ）には、第１支持部１２０の変位角θが振動検知光Ｌ’の入射角と反射角の和の半分にあたることを模式的に示している。
【００５３】
また、検出用反射部１５２は、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂのうち最も第１支持部１２０側に配置された第２駆動部１３１ａ、１３２ａに形成されていてもよい。
かかる構成により、第１支持部１２０に最も近い第２駆動部１３１ａ、１３２ａにおける変位角θが求められるので、検知センサ１７１により、変位角θの値を精度よく算出することができる。
【００５４】
本実施形態では、検出用反射部１５２は、通電路１５１の検出用反射部１５２を除く部分よりも幅ｘ１５２が広い。
かかる構成により、検出用反射部１５２の面積を広くとることができて、変位角θの値を精度よく算出することができる。
【００５５】
検出用反射部１５２は、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの最表層に形成されている。
かかる構成により、反射防止膜などの影響を受けることなく、検知センサ１７１により、変位角θの値を精度よく算出することができる。
【００５６】
本実施形態では、検知センサ１７１は、振動検知光Ｌ’の反射位置ｘ１を検出し、当該反射位置ｘ１を元に第１支持部１２０の変位を算出する算出部１６５を有している。
かかる構成により、検知センサ１７１は、振動検知光Ｌ’の測定により、変位角θを算出する。
【００５７】
本発明の第２の実施形態として、図１８に示すように、検出用反射部１５２の位置が、第１支持部１２０と第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとの間に形成されている例を示す。
【００５８】
第１支持部１２０と第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとの間には、梁状の接続部１３３が形成されており、接続部１３３の最も＋Ｚ方向側の面、すなわち最表面に、他の通電路１５１よりも幅広の矩形状の検出用反射部１５２が形成されている。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと第１支持部１２０との間に形成された接続部１３３を有している。また、検出用反射部１５２は、接続部１３３に形成されている。
かかる構成により、第１支持部１２０に最も近い位置における変位角θが求められるので、検知センサ１７１により、変位角θの値を精度よく算出することができる。
【００６０】
また、本実施形態の第３の実施形態として、第１、第２の実施形態に示すような光偏向器１３をパッケージ化したアクチュエータシステムたる光偏向装置３００を図１９（ａ)に示す。
【００６１】
本実施形態では、光偏向装置３００は、検出用反射部１５２に向けて振動検知光Ｌ’を照射する照射部たる検知光源１７０と、検出用反射部１５２における振動検知光Ｌ’の反射光を検出する検知センサ１７１と、を有している。
かかる構成により、検知光源と、検知センサとが一体のパッケージとして固定されるので、振動検出光束Ｌ’を用いて、変位角θの値を精度よく算出することができる。
【００６２】
また、第３の実施形態の変形例として、図１９（ｂ）に示すように、検知光源１７０を設けず、光源装置１２を検知光源として用いても良い。かかる構成においては、光源装置１２が第２反射部へと振動検知光Ｌ’を照射する照射部としての機能を有する。
本変形例では、光偏向装置３００は、光偏向器１３を囲繞するパッケージ部材８０２と、パッケージ部材８０２の開口側すなわち光束Ｌの入射側に配置された透過部材８０３と、を有している。
透過部材８０３は、光束Ｌの入射時に、光束Ｌの一部を検出用反射部１５２へ向けて偏向するスプリッタとしての機能を有している。
かかる構成により、光束Ｌの一部を振動検知光Ｌ’として利用できて、振動検知光Ｌ’の光源を別途容易する必要がなくなるので、より簡素な構成で、変位角θの値を算出することができる。
【００６３】
ところで、かかる光偏向装置３００の使用環境の変化により、単位電圧あたりの振幅角度や、回転軸に対して併進や波打つような挙動を示すことがある。
このような場合には、単に１本の振動検知光Ｌ’の反射を反射光として検出するのみでは、光偏向器１３と検知センサ１７１との間の距離Ｚ１が異なってしまうために、正しい変位角θが得られないおそれがある。
そこで、図１９（ｃ）に示すように、検出用反射部１５２と、検知光源１７０と、を複数有し、異なる複数の位置に複数の振動検知光Ｌ’を照射するとしても良い。
かかる構成により、回転振幅のみならず、所謂併進や波打ちのような、多数の第２駆動部１３１ａ〜ｆ、１３２ａ〜ｆの動きが組み合わさって生じるような変位をも測定可能となる。
したがって、より精度よく、第１支持部１２０の変位角θを検知することができる。
【００６４】
第４の実施形態として、図２０に示すように、光偏向器１３の製造後に検査を行う検査システム３５０の例を示す。
検査システム３５０は、ミラー部１０１に光束Ｌを照射するための光源部たる検査用光源３５１と、光偏向器１３によって反射された光束Ｌを検知するための検査用光センサ３５２と、を有している。
検査用光センサ３５２は、光束Ｌの入射した位置がわかるように、受光部であるフォトダイオード（ＰＤ）が複数、アレイ状に並べられたＰＤアレイであり、光束Ｌの入射位置の変遷から、ミラー部１０１の動作状態を検知する。
【００６５】
光偏向器１３は、パッケージ部材８０２の内部に配置された検知光源１７０と、検出用反射部１５２によって反射された振動検知光Ｌ’が入射して、第１支持部１２０の振動を検知する検知センサ１７１と、を有している。
本実施形態においては、透過部材８０３は、光束Ｌを透過するように、かつ振動検知光Ｌ’を反射するように、光束Ｌの投影に支障のない範囲において反射面を設けている。
透過部材８０３は、かかる構成に限定されるものではなく、例えば振動検知光Ｌ’と光束Ｌの当たる位置が異なることを利用して、一部のみに光を反射する加工を施したものであっても良いし、波長が異なることを利用して光束Ｌのみを透過するようにする構成でもよい。
かかる構成により、振動検知光Ｌ’は、透過部材８０３と検出用反射部１５２とにおいて反射され、検知センサ１７１へと入射する。なお、かかる反射面としては、反射型回折格子を用いることができ、かかる構成によれば波長によって光線を分割できるためにより簡素な構成で、変位角θの値を算出することができる。
【００６６】
検知センサ１７１は、反射された振動検知光Ｌ’の入射位置の変化がわかるように設けられたＰＤアレイである。
本実施形態では、駆動装置１１は、検知センサ１７１が受光した信号たる振動検知光Ｌ’と、検査用光センサ３５２が受光した信号たる光束Ｌと、を紐づけて記憶させることで、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとの動きの関係性を算出する。
かかる構成により、第１軸Ｏ１及び／または第２軸Ｏ２の周囲で回転運動を行う際にも、製品である光偏向器１３の第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとの動きの関係性が補正値として算出される。
駆動装置１１は、かかる補正値に基づいて、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと第２駆動部１３０ａ、１３０ｂとに印加する電圧の波形を調整する。かかる構成により、独立して２軸方向に回転する光偏向器１３においても、より精度よく動作状態が制御される。
【００６７】
以上、本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、上述した実施形態およびその変形例は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態およびその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。
例えば、上記実施形態およびその変形例では、駆動装置１１は圧電部に常に正の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加しているが、圧電部に駆動電圧が印加されて圧電部の変形が生じる構成であれば、これに限られない。例として、駆動装置１１は、圧電部に常に負の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加してもよいし、正の電圧値と負の電圧値を交互に印加してもよい。
【００６８】
上記実施形態およびその変形例では、光偏向器１３は図１２に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第一圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いているが、電圧印加された圧電部により反射面１４を可動させる構成であれば、これに限られない。
【００６９】
上記実施形態およびその変形例では、単一の光源装置１２を用いた光偏向装置３００についてのみ説明したが、複数の光源装置を用いて複数の色で走査を行う光偏向装置としてもよい。
【００７０】
上記実施形態およびその変形例では、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、には圧電素子を用いた圧電駆動方式を用いた場合についてのみ述べたが、電磁力を用いた電磁駆動方式や、静電力をもちいた静電駆動方式であっても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０…光走査システム、１１…駆動装置、１２…光源装置、１３…アクチュエータ装置（光偏向器）、１４…反射面、１５…被走査面、３０…制御部（制御手段の一例）、３１…駆動信号出力部（印加手段の一例）、１０１…可動部（ミラー部）、１０２…ミラー基体、１１０ａ、１１０ｂ…第１駆動部ａ、ｂ、１１１ａ、ｂ…トーションバーａ，ｂ、１１２ａ、１１２ｂ…第１圧電駆動部、１２０…支持体部（第１支持部）、１３０ａ、１３０ｂ…第２駆動部、１３１ａ〜１３１ｆ…第２圧電駆動部ａ、１３２ａ〜１３２ｆ…第２圧電駆動部ｂ、１４０…枠体部（第２支持部）、１５０…電極接続部、１５１…通電路、１５２…第２反射部（検出用反射部）、１６１…シリコン支持層、１６２…酸化シリコン層、１６３…シリコン活性層、１６５…算出部、１７０…照射部（検知光源）、１７１…反射光検出部（検知センサ）、２０１…下部電極、２０２…圧電部、２０３…上部電極、３００…アクチュエータシステム（光偏向装置）、４００…自動車、５００…ヘッドアップディスプレイ装置（画像投射装置）、６００…光書込装置、６５０…レーザプリンタ（画像形成装置）、７００…レーザレーダ装置（物体認識装置）、８０２…筐体部（パッケージ）、８０３…透過部材、Ｌ…光束、Ｌ’…光線（振動検知光）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２０１２−１１８１２５号公報
【特許文献２】特許第４８１０３５４号公報
【特許文献３】特開２００８−０５１９０４号公報
【特許文献４】特開２００４−２４５８９０号公報
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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