(57)【要約】【課題】共振の合成を利用することで、高効率、長寿命、高動作周波数の駆動装置を提供する。【解決手段】本駆動装置は弾性部（トーションバー）上に配置されたコイル部を電磁的に周期加振することにより、ベース部、弾性部及びコイル部を定常波状に連成振動させ、この連成振動を利用し、ベース部に支持される被駆動部（ミラー）を前記被駆動部及び前記弾性部により定まる共振周波数とは異なる前記連成振動の周波数で共振回転させる。【選択図】図４
2018004972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、前記第２ベース部から離間して第１弾性部上に配置されるコイル部と、前記コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部とを備え、前記コイル部からの周期的加振力により前記他の方向に沿って前記第１弾性部、前記第２ベース部、及び前記コイル部は定常波状に変形振動し、前記定常波状の変形振動に起因して前記被駆動部は前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転し
前記被駆動部の共振周波数は前記被駆動部及び前記第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる周波数であることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記被駆動部の共振周波数は前記定常波状の変形共振の共振周波数と一致することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記被駆動部の共周波数は前記被駆動部及び前記第２弾性部より定まる共振周波数より高いことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記被駆動部の周波数は前記被駆動部及び前記第２弾性部より定まる共振周波数より０．０３％から３０％高いことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記被駆動部の周波数は前記被駆動部及び前記第２弾性部より定まる共振周波数より０．０３％から１０％高いことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記被駆動部の周波数は前記被駆動部及び前記第２弾性部より定まる共振周波数より０．０３％から１０％低いことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記周期的加振力の周波数は前記被駆動部の共振周波数であることを特徴とする請求項１乃至６に記載の駆動装置
【請求項８】
前記コイル部は単一のコイル部であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記第１弾性部上に第２のコイル部を備え、前記被駆動部を挟み両側にコイル部を配置したことを特徴とする請求項１乃至７に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記被駆動部を前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるための周期的加振力を加えるコイル部と、前記被駆動部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるための加振力を加えるコイル部、を其々一つ備えることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばミラー等の被駆動物を回転させるＭＥＭＳミラー駆動装置等の駆動装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミラー駆動装置は、例えば、スキャナー、バーコードリーダー、プリンティング装置、レーザーレーダー、ディスプレイ、網膜走査ディスプレイ、精密測定、精密加工、情報記録再生などの様々な技術分野において利用されている。半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳデバイスや、半導体技用微細細加工技術を用いず、金属エッチング、精密金属打ち抜き加工、レーザーカット加工等の安価な加工方法を利用した装置がある。所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み取るスキャニング分野、または光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を表示するディスプレイ分野では、微小構造のミラー駆動装置（ＭＥＭＳミラー駆動装置）が注目されている。
【０００３】
ミラー駆動装置には特許文献１に示されている以下のような駆動装置が知られている。  
駆動装置は、ベース部（可動枠）と、回転可能な被駆動部（ミラー）と、前記ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を一の方向に沿った軸を中心軸として回転させるような弾性を有する弾性部（トーションバー）と、前記被駆動部及び前記弾性部により定まる共振周波数で前記被駆動部が前記一の方向に沿った軸を中心軸として共振しながら回転するように前記被駆動部を回転させるための微振動を前記ベース部に加える印加部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９５８１９５号  特許公報
【特許文献２】特願２０１４−５１４４０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成を有するミラー駆動装置では、被駆動部（ミラー）及び前記弾性部により定まる共振周波数の加振信号をベース部（可動枠）に印可し、ベース部から被駆動部へ振動を伝播させ、前記共振周波数において、前記被駆動部を共振駆動する例が示されている。しかしながらこのような従来型駆動装置では振動の伝達率が十分ではなく、必要なミラーの回転角を得られない、または大きな消費電力を必要とする等の問題がある。また、ミラーの共振周波数を高くすることができないという問題がある。
【０００６】
このような従来のミラー駆動装置では、ミラー回転角の拡大、低消費電力化等の課題やミラーの共振周波数を高くし、高精細化を図るという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の駆動装置は、第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部（ミラー）と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記第１弾性部上に配置されるコイル部と（言いかえれば第１弾性部ｂにより第２ベース部に離間、接続されるコイル部と）、前記コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部とを備え、前記コイル部は前記他の方向に沿って前記第１弾性部ａ、前記第２ベース部（第２弾性部、被駆動部を含む）、第１弾性部ｂ、前記コイル部及び前記第１弾性部ｃが連なって定常波状に変形振動し且つ当該変形振動が共振となるように周期的加振力を加え、前記定常波状の変形振動に起因して前記被駆動部は前記一の方向に沿った軸を回転軸として共振回転する。ここで前記被駆動部の共振周波数は前記定常波状の振動により遷移させられ、前記被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる周波数である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動による周波数の遷移効果及び共振の合成効果を的確に利用したので、より大きな回転角が得られ、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供できる。さらに被駆動部（ミラー）の共振周波数を高周波数化し高精細化することができる、という利点がある。
【０００９】
本発明のこのような作用及び利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図２】第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す平面図である。
【図３】第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す平面図である。
【図４】第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図５】第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図６】第２実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図７】第２実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図８】第３実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図９】第３実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図１０】第４実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図１１】第４実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図１２】第５実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図１３】第５実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【図１４】第６実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。
【図１５】第６実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、駆動装置に係る実施形態について順に説明する。
本実施形態の駆動装置は、第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記第１弾性部上に配置されるコイル部と（言いかえれば第１弾性部ｂにより第２ベース部に離間、接続されるコイル部と）、前記コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部とを備え、前記コイル部は前記他の方向に沿って前記第１弾性部ａ、前記第２ベース部（第２弾性部、被駆動部を含む）、第１弾性部ｂ、前記コイル部及び前記第１弾性部ｃが連なって定常波状に変形振動し且つ当該変形振動が共振となるように周期的加振力を加え、前記定常波状の変形振動に起因して前記被駆動部は前記一の方向に沿った軸を中心軸として共振回転し、前記定常波状の変形振動により、前記被駆動部の共振周波数は遷移させられ、前記被駆動部の共振周波数は前記被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。
【００１２】
本実施形態の駆動装置によれば、基礎となる第１ベース部と当該第１ベース部に支持される第２ベース部とが、弾性を有する第１弾性部によって接続されている。更に、第２ベース部と回転可能に支持される被駆動部（例えば、後述するミラー等）とが、弾性を有する第２弾性部によって接続されている。第２ベース部は、第１弾性部のねじり弾性（例えば、第２ベース部を他の方向（例えば、後述のＸ軸方向）に沿った軸を回転軸として回転させることができるという弾性）によって、一の方向とは異なる（好ましくは直交する）他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、第２ベース部と第２弾性部を介して接続されている被駆動部もまた、他の方向に沿った軸を回転軸として（第２ベース部と被駆動部が一体となって）回転する。
【００１３】
加えて、被駆動部は、第２弾性部のねじり弾性により、（例えば、被駆動部を一の方向（後述のＹ軸方向）に沿った軸を回転軸として回転させることができるという弾性）一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。つまり、本実施形態の駆動装置は、一の方向に沿った軸を回転軸とした被駆動部の1軸駆動と、一の方向に沿った軸と他の方向に沿った軸の両方の軸を回転軸とした被駆動部の２軸駆動、を行うことができる。
但し、本実施形態の駆動装置は、被駆動部の多軸駆動（例えば、３軸駆動、４軸駆動・・・）を行ってもよい。
【００１４】
本実施形態では特に、コイル部は、被駆動部から離間して配置され、第１弾性部上に配置される。言い換えれば、コイル部は、第１弾性部ｂを間に挟んで被駆動部とは離間して配置される。つまり、コイル部は、被駆動部が配置される箇所から所定方向（他の方向、後述のＸ軸方向）にシフトした位置に配置される。より具体的には、コイル部は、被駆動部の中心が配置される箇所から所定方向にシフトした位置にコイル部の中心（例えば、巻き線の中心）が配置されるように第１弾性部上に配置される。言い換えれば、コイル部は第１弾性部ｂと第１弾性部ｃの間に配置される。
【００１５】
加えて本実施形態では第２ベース部と離間してコイル部が配置される。よって特許文献２のように第２ベース部にコイル部が配置される例と比較して、コイル部のゆがみが直接的に第２ベース部のゆがみとなることはない。よって、第２ベース部に支持されている被駆動部の回転特性が第２ベース部のゆがみにより劣化してしまうこともない。言い換えればコイル部にゆがみが発生しても、第２ベース部の不要なゆがみとはならず、被駆動部の好適な回転を維持でき、動作の安定化が可能になる。加えて、コイル部のゆがみが第２ベース部に影響を与えないため、コイル部の剛性を高める必要がなく軽薄な形状とすることも可能となり、より軽量化した高効率な設計が可能となる。
【００１６】
本実施形態の駆動装置では、コイル部に流れる電流に起因した力によって、被駆動部が回転する。言い換えれば、被駆動部が回転するための駆動力は、コイル部と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した電磁力である。
【００１７】
より具体的には、コイル部には、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を回転させるための制御電流が供給される。この制御電流は、例えば、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転する周波数と同一の周波数を有する交流電流であることが好ましい。つまり制御電流は、被駆動部及び第２弾性部及び第１弾性部、コイル部、第２ベース部を含めた後述する連成振動の周波数と同一の周波数を有する交流電流であることが好ましい。一方で、コイル部には、磁界付与部から磁界が付与される。このため、コイル部に供給される制御電流と磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用により、コイル部には、ローレンツ力が発生する。
【００１８】
このローレンツ力によって発生するコイル部の回転力はＹ軸方向に沿った軸を中心軸としてコイル部をねじる力として第１弾性部に伝達される。そして前記コイル部のねじり力は定常波状の連成振動を発生させる。言い換えれば、コイル部の発生する電磁力は定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動を発生させる。そしてこの連成振動が被駆動部を共振回転させる。
【００１９】
このとき、Ｙ軸方向に沿ったコイル部の回転軸は、Ｙ軸方向に沿った被駆動部の回転軸とは異なっている。具体的には、Ｙ軸方向に沿ったコイル部１４１の回転軸は、Ｙ軸方向に沿ったミラーの回転軸を基準として、Ｘ軸方向に所定距離シフトした位置に存在する。このため、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とするコイル部１４１の回転は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を直接的に回転させることはない。
【００２０】
ここで前述の連成振動（定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動）について説明する。本実施形態の駆動装置ではコイル部が発生する周期的電磁加振力により、各部（第１弾性部、第２ベース部、（被駆動部及び第２弾性部を含む）、コイル部）のバネ弾性及び質量による共振を発生する。この共振において、第１弾性部ａ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部、及び第１弾性部ｃは他の方向に沿い、連なって、弦の３倍モードのような変形姿態を示す。
【００２１】
この時、前記連成振動には他の方向に沿って腹及び節が現れる。つまり第１弾性部ａは腹となり、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）は節となり、第１弾性部ｂは腹となり、コイル部は節となり、第１弾性部ｃは腹となるようなモードの共振が発生する。このような第１弾性部、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）及びコイル部の連成された変形振動（以下、第２ベース部とコイル部との連成振動または連成振動と略す。）は、いわゆる定常波状の変形姿態を示し、その腹及び節の位置は実質的には固定されている。
【００２２】
そして、本実施形態の駆動装置では被駆動部の回転共振と前記第２ベース部とコイル部との連成振動（連成共振）が同一の周波数で発生する。更に厳密に言えば、前記第２ベース部とコイル部との連成振動によって前記被駆動部の共振周波数の遷移が行われる。よってこの時の前記被駆動部の共振周波数は、被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。
【００２３】
加えて、第２ベース部とコイル部との連成振動により、被駆動部の共振周波数の遷移を行ったので、前記被駆動部の共振周波数は典型的には、前記被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数より高い共振周波数となり、前記被駆動はより大きな回転角で回転し、より高効率、低消費電力の駆動装置が提供できる。従って、本実施形態の駆動装置によれば、同一の電力を用いてねじり振動が印加された場合には、第２ベース部とコイル部との連成振動による被駆動部の共振周波数の遷移を行わない場合に比較して、被駆動部の回転量を増大させることができる。つまり、単位電力当たりの被駆動部の振幅（回転振幅であり、実質的には振り角感度）を増大させることができる。
【００２４】
更に、本実施形態の駆動装置では、コイル部が発生する電磁加振力（及びこれに起因したねじり振動）により前記第２ベース部とコイル部との連成振動、つまりは第１弾性部ａ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部及び第１弾性部ｃが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形し共振振動する場合において、コイル部の回転中心は節に対応する位置にある。ただし、ここでの節の位置とは厳密な意味ではなく節に近い位置と解釈してよい。この時コイル部は回転中心を含む軸（第二弾性部の伸長方向に平行な軸＝後述するＹ軸方向）を回転軸とした回転運動を行う。よって、コイル部が発生する電磁力による駆動力も回転中心を含む軸（第二弾性部の伸長方向に平行な軸＝後述するＹ軸方向）を回転軸とした回転力が好ましい。
【００２５】
そして、コイル部の共振による振動形態と加振力の形態を一致させることで、共振を好適に増大させることができる。このようにコイル部に回転力（及び回転力に起因したねじり振動）を加えれば共振を好適に増大させることになり、第２ベース部とコイル部との連成振動を増大させ、その結果被駆動部との共振（連成振動）により、より小さな駆動力でより大きな被駆動部の回転振幅を得ることが可能になる。ただしここで言う上述のコイル部の振動形態と加振力の形態の一致とは厳密な一致でなくともよい、前記回転軸がずれ、例えば回転動と並進動が混在しても振幅の増大効果を得ることができる。よってその他設計条件との兼ね合いを考慮し適宜、振動形態と加振力の形態の合致調整を行えばよい。
【００２６】
更に、前記第２ベース部とコイル部との連成振動において第２ベース部上にある振動の節の位置を被駆動部の回転軸に対応する位置、つまりは第２弾性部の回転軸の位置に一致させることが好ましい。このようにすると被駆動部の不要振動（並進動）が抑制され、効率的に被駆動部を回転させることが出来る。ただしここで言う一致とは厳密な一致でなくともよい、その他設計条件との兼ね合いを考慮し適宜節の位置を調整すればよい。
【００２７】
上述の連成振動を実現するために、第１弾性部a、第２ベース部（第２弾性部、被駆動部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部及び第１弾性部ｃの剛性、質量、長さ、幅等が調整される。具体的には第１弾性部の長さ、幅、形状、断面形状、剛性、第２ベース部の形状、質量、剛性、コイル部の形状、質量、剛性等を調整することが好ましい。これらを調整することで節、腹の位置が適切となり、被駆動部の共振周波数の遷移が行われ、上述の連成振動が好適に実現され、被駆動部の好適な回転が実現される。
【００２８】
本実施形態ではコイル部が単一の場合に、２軸以上の駆動を行うためには２以上の信号の重畳が必要となる。つまり、一の方向に沿った軸周りを担う駆動信号と、他の方向に沿った軸周りを担うための、２つの駆動用信号が必要になり、前記２つの信号を重畳する。よって、２つの信号を重畳した駆動信号がコイル部に供給されるとよい。
【００２９】
本実施形態の駆動装置の他の態様２では、コイル部が発生する電磁加振力により第２ベース部とコイル部との連成振動、つまり第１弾性部ａ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部、及び前記第１弾性部ｃが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、連成振動となる場合において、第１弾性部ａ、は腹となり、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）は節となり、第１弾性部ｂは腹（及び節を含む）となり、コイル部は腹となるようなモードの共振が発生する。この時コイル部は腹の位置となっている。そしてコイル部は他の方向及び一の方向の両方に直行する二の方向（Ｚ軸方向）への並進運動を行う。よって、コイル部に加えられる電磁力に起因した駆動力も二の方向（Ｚ軸方向）への並進力が好ましい。
【００３０】
このようにコイル部に二の方向（Ｚ軸方向）への並進力を加えれば、共振姿態と加振力の方向が一致し、共振を好適に増大させることができる。コイル部の共振を好適に増大させることにより、第２ベース部とコイル部との連成振動を増大させ、その結果被駆動部との共振（周波数の遷移効果等を含む）により、より小さな駆動力でより大きな被駆動部の回転振幅を得ることが可能になる。この態様によれば、コイル部の動作は並進運動であり、被駆動部の回転運動とな別の運動となる。言い換えればコイル部の並進運動を用いて、被駆動部の回転運動を得ることが可能になる。
【００３１】
本実施形態の駆動装置の他の態様３では、コイル部が発生する電磁加振力により前記前記第２ベース部とコイル部との連成振動、つまり第１弾性部ａ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部、及び前記第１弾性部ｃが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、共振振動となる場合において、第１弾性部ａ、は腹となり、前記第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）は節となり、前記第１弾性部ｂは腹（及び節を含む）となり、前記コイル部は節に似たモードの共振となる。この時コイル部は他の方向（トーションバーの軸方向）に沿ってコイル部が他の方向に沿った並進運動を行う形態の動きとなる。よって、コイル部に加えられる電磁力に起因した駆動力も他の方向（トーションバーの軸方向）に沿った並進力が好ましい。
【００３２】
このようにコイル部に他の方向へ他の方向に沿った並進力を加えれば、コイル部の共振による振動姿態と加振力の形態を一致させることができコイル部の共振を好適に増大させることが出来る。そして第２ベース部とコイル部との連成振動を増大させ、その結果被駆動部の共振（周波数の遷移による効果を含む）により、より小さな駆動力でより大きな被駆動部の回転振幅を得ることが可能になる。
【００３３】
さらに、他の方向へ沿った相対力を加えるための磁気回路は（扁平なコイル部に）二の方向に沿った磁界を発生させる形態の磁気回路となり、磁気ギャップを小さく構成することができる。このため小さな磁石で大きな磁界が得られ、さらなる小型化が可能になる。
【００３４】
本実施形態の駆動装置の他の態様４では、コイル部が発生する電磁加振力により前記第２ベース部とコイル部との連成振動、つまり第１弾性部ａ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部、及び前記第１弾性部ｃが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、共振振動となる場合において、第１弾性部ａ、は腹となり、前記第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）は節となり、前記第１弾性部ｂは腹（及び節を含む）となり、前記コイル部は節に似たモードの共振が発生する。この時コイル部は他の方向（トーションバーの軸方向）に沿ってコイル部の対辺同士が近づいたり離れたりするコイル自体の相対運動となる。よって、コイル部に加えられる電磁力に起因した駆動力も他の方向（トーションバーの軸方向）に沿ってコイル自体の対辺同士が近づいたり離れたりする方向への相対力が好ましい。
【００３５】
このようにコイル部に他の方向へ沿った相対力を加えれば、コイル部の共振による振動姿態と加振力の形態を一致させることができ、コイル部の共振を好適に増大させることが出来る。コイル部の共振を好適に増大させることにより、第２ベース部とコイル部との連成振動を増大させ、その結果被駆動部との共振（周波数の遷移による効果を含む）により、より小さな駆動力でより大きな被駆動部の回転振幅を得ることが可能になる。
【００３６】
さらに、他の方向へ沿った相対力を加えるための磁気回路は（扁平なコイル部）に二の方向に沿った磁界を発生させる形態の磁気回路となり、磁気ギャップを小さく構成することができる。このため小さな磁石で大きな磁界が得られ、さらなる小型化が可能になる。
【００３７】
本実施形態の駆動装置の他の態様５では（駆動源部を増設し）コイル部を２つとし、コイル部は被駆動部を挟んで対象に配置する。このように配置することで、第２ベース部とコイル部との連成振動、つまり第１弾性部ａ、第２コイル部、第１弾性部ｂ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）、第１弾性部ｂ、コイル部、及び前記第１弾性部ｃが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、共振振動となる場合において、前記第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）は節となり、実質上固定される。言い換えれば、被駆動部を挟んで、対象形となるため、連成振動の振動モードが対称形となり、被駆動部の節位置の調整が容易となる。
【００３８】
本例では追加された２つ目のコイル部の動きをコイル部が回転する例としたが、言うまでもなく、他の態様２〜４に示した、上下動、左右動、相対動、その他の動き、としてもよい、同様に２つのコイル部の形状は同じでなくともよいし、同じでもよい。この態様５によれば左右対称の配置とすることで、実質的に被駆動部の中心位置と節位置を一致させることが容易になり、設計の自由度を高めることができる。
【００３９】
本実施形態の駆動装置の他の態様６では、駆動源部を増設し、コイル部を被駆動部の両側に配置した例である。右側駆動源部１４０についてはＹ軸の方向に沿った軸周りの共振駆動を担う駆動源部とし、付与される磁界はＸ軸方向に沿った向きとする。左側駆動源部はＸ軸の方向に沿った軸周りの駆動を担う駆動源部とし、付与される磁界はＹ軸方向に沿った向きとする。
【００４０】
本態様では右側コイル部の動きをコイル部が回転する例を示したが、言うまでもなく、上下動、左右動、相対動、その他、を組み合わせてもよい。
この態様６によれば磁界付与手段を単純化することにより磁界の磁束密度を高めることができ、より効率的な駆動が可能となる。また左右対称の配置とすることにより態様５と同様の効果も享受することができる。
【００４１】
本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。
以上説明したように、本実施形態の駆動装置によれば、第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記第１弾性部上に配置されるコイル部と（言いかえれば第１弾性部ｂにより第２ベース部に離間、接続されるコイル部と）、前記コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部とを備え、前記コイル部は前記他の方向に沿って前記第１弾性部ａ、前記第２ベース部（第２弾性部、被駆動部を含む）、第１弾性部ｂ、前記コイル部及び前記第１弾性部ｃが連なって定常波状に変形振動（連成振動）し且つ当該変形振動が共振となるように周期的加振力を加え、前記定常波状の変形振動に起因して前記被駆動部が前記一の方向に沿った軸を中心軸として共振回転し、前記被駆動部の共振周波数は前記連成振動により遷移され、前記被駆動部の共振周波数は前記被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数とは異なり（典型的には高い共振周波数に設定され）、前記連成振動による共振の合成効果を的確に利用したので、前記被駆動はより大きな回転角で回転し、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供できる。
【実施例】
【００４２】
以下、図面を参照しながら、駆動装置の実施例について説明する。尚、以下では、駆動装置をＭＥＭＳミラー駆動装置に適用した例について説明する
（１）第１実施例
初めに、図１から図５を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第１実施例について説明する。
（１−１）基本構成
【００４３】
図１を参照して、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基本構成について説明する。図１は、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基本構成を概念的に示す平面図である。
【００４４】
図１に示すように、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１、１２０b−１及び１２０ｃ−１からなる第１弾性部１２０と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２からなる第２弾性部１２０−２と、ミラー１３０と、コイル部１４１と磁界付与部としての磁極１４２ａ〜ｆを含む駆動源部１４０とを備えている。
【００４５】
第１ベース部１１０−１は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第１ベース部１１０−１は、図１中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図１中のＸ軸方向に延伸する２つの辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図１に示す例では、第１ベース部１１０−１は、長方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、正方形等の矩形の形状や円形の形状等）を有していてもよい。また、第１ベース部１１０−１は、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基礎となる構造体であって、不図示の基板ないしは支持部材に対して固定されている（言い換えれば、ＭＥＭＳミラー駆動装置１００という系の内部においては固定されている）ことが好ましい。
【００４６】
尚、上述のように図１では、第１ベース部１１０−１が枠形状を有している例を示しているが、その他の形状を有していてもよいことは言うまでもない。例えば、第１ベース部１１０−１は、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第１ベース部１１０−１は、内部に空隙を備える箱型形状を有していてもよい。つまり、第１ベース部１１０−１は、Ｘ軸及びＹ軸によって規定される平面上に分布する２つの面と、Ｘ軸及び不図示のＺ軸（つまり、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交する軸）によって規定される平面上に分布する２つの面と、Ｙ軸及び不図示のＺ軸によって規定される平面上に分布する２つの面とを有すると共に、これらの６つの面によって取り囲まれた空隙を有する箱形状を有していてもよい。或いは、ミラー１３０が配置される態様に応じて適宜第１ベース部１１０−１の形状を任意にかえてもよい。
【００４７】
第１弾性部１２０ａ−１は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第１弾性部１２０ａ−１は、図１中Ｘ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第１弾性部１２０ａ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第１弾性部１２０ａ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよく、その他任意の形状を有していてもよい。第１弾性部１２０ａ−１の一方の端部は、第１ベース部１１０−１の内側の辺１１５−１に接続される。第１弾性部１２０ａ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺１１５−１に対向する第２ベース部１１０−２の外側の辺に接続される。  
【００４８】
第１弾性部１２０ｂ−１は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第１弾性部１２０ｂ−１は、図１中Ｘ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第１弾性部１２０ｂ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第１弾性部１２０ｂ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。また、第１弾性部１２０ｂ−１は任意の形状をしていてもよい、具体的には第２ベース部１１０−２とコイル部１４１を接続する形状であって、三角形、ひし形、台形、多角形、円型、楕円形、自由曲線型、その他任意の形状を有していてもよい。第１弾性部１２０ｂ−１の一方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の外側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿ってコイル部１４１の外側の辺に接続される。
【００４９】
第１弾性部１２０ｃ−１は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第１弾性部１２０ｃ−１は、図１中Ｘ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第１弾性部１２０ｃ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第１弾性部１２０ｃ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよく、その他任意の形状を有していてもよい。第１弾性部１２０ｃ−１の一方の端部は、Ｘ軸の方向に沿ってコイル部１４１の外側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｃ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺１１６−１に接続される。
【００５０】
第２ベース部１１０−２は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第２ベース部１１０−２は、図１中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図１中のＸ軸方向（つまり、Ｙ軸に直交する軸方向）に延伸する２つの辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図１に示す例では、第２ベース部１１０−２は、長方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、ひし形や六角形、八角形、円形、楕円の形状等）を有していてもよい。
【００５１】
第２ベース部１１０−２は、第１ベース部１１０−１の内部の空隙に、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１（及びコイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１）によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。第２ベース部１１０−２は、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１（及びコイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１）の弾性によって、Ｘ軸に沿った方向を中心軸として回転するように構成されている。
【００５２】
第２弾性部１２０ａ−２は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第２弾性部１２０ａ−２は、図１中Ｙ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第２弾性部１２０ａ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第２弾性部１２０ａ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。第２弾性部１２０ａ−２の一方の端部は、第２ベース部１１０−２の内側の辺に接続される。第２弾性部１２０ａ−２の他方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に対向するミラー１３０の一方の端部に接続される。
【００５３】
第２弾性部１２０ｂ−２は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第２弾性部１２０ｂ−２は、図１中Ｙ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第２弾性部１２０ｂ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第２弾性部１２０ｂ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。第２弾性部１２０ｂ−２の一方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に接続される。第２弾性部１２０ｂ−２の他方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に対向するミラー１３０の（１２０ａ−２が接続されていない側の）端部に接続される。
【００５４】
ミラー１３０は、第２ベース部１１０−２の内部の空隙に、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。ミラー１３０は、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２の弾性によって、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。
【００５５】
駆動源部１４０は、ミラー１３０をＹ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転させるために必要なねじり振動を、第１弾性部１２０ｂ−１、第２ベース部１１０−２、第２弾性部１２０а−２、第２弾性部１２０ｂ−２を通してミラー１３０に加える。すなわち、後述するように、第１弾性部１２０а−１、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０、第２弾性部１２０а−２、１２０ｂ−２を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１が連なって定常波状に共振（後述の連成振動）するための加振力を加えることができる。また第２ベース部１１０−２に対して力を加えることが出来るように構成されてもよい。具体的には第２ベース部１１０−２に他の方向に沿った軸周りのねじり力を加えることにより、第２ベース部１１０−２及びこれに接続されるミラー１３０を回転させる力を加えてもよい。
【００５６】
より具体的には、駆動源部１４０は、電磁力に起因した力を加える駆動源部であって、コイル部１４１と、第１ベース部１１０−１に固定される磁界付与部を形成する磁極１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ、１４２ｅ及び１４２ｆとを備える。この場合、コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流がコイル部１４１へ印加され、コイル部１４１と磁極１４２ａ〜１４２ｆとの間に電磁相互作用が生ずる。その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。この電磁力はねじり振動として、及び駆動力としてミラー１３０及び第１弾性部１２０（１２０ａ−１、１２０ｂ−１、１２０ｃ−１）等に伝えられる。
【００５７】
コイル部１４１は、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅、アルミ等）から構成される巻き線を備える。第１弾性部またはベース部（第１ベース部１１０−１、第２ベース部１１０−２）と同じ材質の構造材上にメッキ或いは蒸着等で形成してもよい。またはその他の材質の構造材上にメッキ或いは蒸着等或いはエッチング等で形成してもよい。第１実施例では、コイル部１４１は、矩形の板形状を有している。特に、コイル部１４１の４つの辺のうちＸ軸方向に沿った２つの辺の長さが、コイル部１４１の４つの辺のうちＹ軸方向に沿った２つの辺の長さよりも短い。つまり、第１実施例では、コイル部１４１は、長方形状の形状を有している。但し、コイル部１４１は、任意の形状（例えば、正方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形や多角形やその他の任意のループ形状）を有していてもよい。
【００５８】
コイル部１４１は、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）から離間して配置され、第１弾性部１２０上に配置される。言い換えれば、コイル部１４１は、第１弾性部１２０ｂ−１を間に挟んで第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）とは離間して配置される。つまり、コイル部１４１は、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）が配置される箇所から所定方向（他の方向、Ｘ軸方向）にシフトした位置に配置される。より具体的には、コイル部１４１は、第２ベース部１１０−２の中心（つまりミラー１３０の回転中心ないし重心）が配置される箇所から所定方向にシフトした位置にコイル部の中心（例えば、巻き線の中心ないし重心）が配置されるように第１弾性部１２０上に配置される。言い換えれば、コイル部は第１弾性部１２０ｂ−１と第１弾性部１２０ｃ−１の間に配置される。加えてコイル部１４１は第１弾性部１２０а−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１がＸ軸方向に沿って並ぶように第１ベース部１１０−１の内部に配置される。
【００５９】
コイル部１４１は第２ベース部１１０−２に比較して剛性の低い構造としてもよい、具体的には図１における紙面垂直方向のコイル部１４１部厚みを第２ベース部１１０−２部に比較して薄くしてもよいし、剛性の低い材料で構成してもよい。または形状的に剛性の低い構造としてもよい。尚ここで言う剛性の低いとはその部品の共振周波数（固有振動数または固有値）が低いと捉えるのが好ましい。例えば、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）の共振周波数（固有振動数）よりも、コイル部１４１の共振周波数（固有振動数）が低いと捉えるのが好ましい。
【００６０】
磁界付与部は永久磁石及び磁界を誘導するヨーク（鉄等の磁性材料）等で構成され、磁極１４２ａ〜磁極１４２ｆより磁界をコイル部１４１に与える。磁極１４２ａ〜磁極１４２ｆはコイル部１４１の周囲に配置される。磁極１４２ａ及び１４２bはＹ軸方向に沿ってコイル部１４１を挟み込むように配置される。磁極１４２ａが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１４２ｂが磁界の入射側（Ｓ極）になる例を用いて説明を行うが、言うまでもなく、出射側（Ｎ極）と入射側（Ｓ極）が入れ替わってもかまわない。同様にＸ軸の方向に沿ってコイル部１４１を挟み込むように磁極１４２ｃ、１４２ｅ及び磁極１４２ｄ及び１４２ｆが配置される。磁極１４２ｃ、１４２ｄが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１４２ｅ、１４２ｆが磁界の入射側（Ｓ極）になる例を用いて説明を行うが、言うまでもなく、出射側（Ｎ極）と入射側（Ｓ極）が入れ替わってもかまわない。また言うまでもなく、磁極の数は上記数値に限定することなく適宜設定してかまわない。また、永久磁石の代わりに電磁石を用いてもかまわない。
【００６１】
続いて図４を参照して駆動源部１４０を含めた構成について説明する。
図４は第１弾性部１２０а−１、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０、第２弾性部１２０а−２、１２０ｂ−２を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１及び磁極１４２ｃ〜１４２ｆを側面から見た図である。
【００６２】
図４に示すように第１弾性部１２０а−１、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０、第２弾性部１２０а−２、１２０ｂ−２を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１が連なり、定常波状に共振する。この時の振動姿態は、ミラー１３０の中心に対応する位置、つまりは第２ベース部１１０−２と第２弾性部１１０−２の接続部に節が現れ、コイル部１４１の中心位置に節が現れ、また第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１、１２０ｃ−１に腹が現れる。この共振については動作の態様の項で定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動として詳細に説明するため、ここではその概要の説明にとどめる。
（１−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【００６３】
続いて、図２、図３、図４、図５を参照して、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作の態様（具体的には、ミラー１３０を回転させる動作の態様）について説明する。ここに、図２、図３は、第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１００による動作の態様を概念的に示す平面図である。図４、図５は、第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１００による動作の態様を概念的に示す側面図である。（磁極１４２ａ、１４２ｂは省略して示す。）
【００６４】
初めに、ミラー１３０のＸ軸の方向に沿った軸を中心軸とした回転について説明する。
第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作時には、コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加され、コイル部１４１と磁極１４２a及び１４２ｂとの間に電磁相互作用が生ずる。その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。この電磁力はコイル部１４１をＸ軸方向に沿った軸を中心軸としてねじる力またはねじり振動として第１弾性部を介し、第２ベース部１１０−２に伝えられる。
【００６５】
ここで、コイル部１４１と磁極１４２ａとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図２中奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。コイル部１４１と磁極１４２ｂとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図４中手前側から奥側方向である。その結果、この電磁力は、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１の伸長方向（Ｘ軸に沿った方向）を回転軸方向として、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１を回転させたり、コイル部１４１を回転させたりする。その結果、第２ベース部１１０−２が、Ｘ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転し、第２ベース部１１０−２に支持されているミラー１３０も上記Ｘ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転する。
【００６６】
尚、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は後述するミラー共振周波数よりも低い若しくは高い周波数での回転動作を繰り返してもよい。例えば、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００をディスプレイ（或いは、ヘッドマウントディスプレイ）に適用する場合には、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、例えばディスプレイの走査周期又はフレームレートに応じた周波数（例えば、６０Ｈｚ）での回転動作を繰り返してもよい。
【００６７】
或いは、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、第２ベース部１１０−２及びミラー１３０等の被懸架部並びに第１弾性部１２０より定まる共振周波数での回転動作を繰り返してもよい。具体的には、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、第２ベース部１１０−２及びコイル部１４１等の被懸架部並びに第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１に応じて定まる共振周波数で共振するように回転してもよい。例えば、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０等を含む）及びコイル部１４１等の被懸架部のＸ軸に沿った軸回りの慣性モーメント（より具体的には、第２ベース部１１０−２内に備えられる第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２並びにミラー１３０の夫々の質量をも加味した第２ベース部１１０−２という系全体からなる被懸架設部のＸ軸に沿った軸回りの慣性モーメント）がＩ１であり且つ第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１を１本のバネとみなした場合のねじりバネ定数がｋ１であるとすれば、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、（１／（２π））×√（ｋ１／Ｉ１）にて特定される共振周波数、若しくは共振周波数近傍（或いは、（１／（２π））×√（ｋ１／Ｉ１）のＮ倍（但し、Ｎは１以上の整数）の共振周波数）で共振するように、Ｘ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転してもよい。
【００６８】
続いて、図３、図４、図５を参照して、ミラー１３０のＹ軸の方向に沿った軸を中心軸とした回転について説明する。第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作時には、コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の制御電流が印加される。
【００６９】
制御電流は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を回転させるための電流成分を含んでいる。第１実施例では、ミラー１３０は、ミラー１３０及び第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２より定まる共振周波数を第２ベース部１１０−２とコイル部１４１との連成振動で遷移させた周波数で共振するように、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。
【００７０】
上述のミラー１３０の共振周波数の遷移については後述する、連成振動における共振周波数の調整方法にて詳細に説明を行う。
【００７１】
ここで、図３に示すように、反時計周りの方向に流れる制御電流がコイル部１４１に供給されており、磁極１４２c、１４２ｄから磁極１４２ｅ、１４２ｆに向かう磁界がコイル部１４１に付与されている。コイル部１４１への電流の印加によって、コイル部１４１と磁極１４２ｃ磁極１４２ｄ、磁極１４２ｅ及び１４２ｆとの間に電磁相互作用が生ずる。
【００７２】
コイル部１４１と磁極１４２ｃ、磁極１４２ｄとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図３中奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。コイル部１４１と磁極１４２ｅ、磁極１４２ｆとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は図３中手前側から奥側方向である。
【００７３】
言い換えれば、図４に示すように、コイル部１４１aと磁極１４２ｃ、磁極１４２ｄとの電磁相互作用による電磁力の方向は、図４中、下側から上側方向である。コイル部１４１ｂと磁極１４２ｅ、磁極１４２ｆとの電磁相互作用による電磁力の方向は、図４中、上側から下側方向である。つまり、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル部１４１の２つの長辺には、相互に異なる方向の電磁力が発生する。言い換えれば、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル部１４１の２つの長辺１４１ａ、１４１ｂには、偶力となる電磁力が発生する。従って、コイル部１４１は、図４における時計周りの方向に回転する。
【００７４】
一方で、制御電流が交流電流であるため、半周期後には時計周りの方向に流れる制御電流がコイル部１４１に供給される。従って、コイル部１４１は、図４における半時計周りの方向に向かって回転する。その結果コイル部１４１はＹ軸方向に沿った軸を回転軸として反復回転する。
【００７５】
上述のようなコイル１４１の反復回転は、Ｙ軸方向に沿った軸を中心軸としたコイル部１４１のねじり振動として、第１弾性部１２０及び第２ベース部１１０−２に伝達され、定常波状の連成振動を発生させる。
【００７６】
このとき、Ｙ軸方向に沿ったコイル部１４１の回転軸は、Ｙ軸方向に沿ったミラー１３０の回転軸とは異なっている。具体的には、Ｙ軸方向に沿ったコイル部１４１の回転軸は、Ｙ軸方向に沿ったミラー１３０の回転軸を基準として、Ｘ軸方向に所定距離シフトした位置に存在する。このため、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とするコイル部１４１の回転は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を直接的に回転させることはない。言い換えれば、コイル部１４１は、ミラー１３０（第２ベース部１１０−２に支持される）そのものに回転方向のねじれを与える力を加えることに代えて、ミラー１３０を回転させるための連成振動のエネルギー源として加振力（ねじり振動）を加える。
【００７７】
続いて前記定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動について図４を用いて説明する。コイル部１４１の発生する回転力により、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、共振となる。言い換えれば、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は連なって、Ｘ軸方向に沿って弦の３倍モードのような姿態で変形振動する。つまり、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は、そのある一部分が連成振動の腹となり且つその他の一部分が連成振動の節となるような変形振動を示す。
【００７８】
上述の定常波状の連成振動において、コイル部１４１の中心には節が現れる。第２ベース部１１０−２の中心つまりはミラー１３０の回転中心であり、かつ第２弾性部の回転軸の中心には節が現れる。第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１、１２０ｃ−１には腹が現れる。
つまりコイル部１４１は定常波状の波における節の位置にあり、そしてコイル部１４１の発生する（反復回転）力の形態が連成振動におけるコイル部１４１の動きの形態と一致する。
一方で、ミラー１３０の回転中心は節の位置にある。このため図４に示すように動きの形態には上下（Ｚ軸に沿った方向）の動きはなく、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心とした回転動のみとなる。尚、上述の連成振動は、いわゆる定常波状の変形姿態を示し、その腹及び節の位置は実質的には固定されている。
ただし上述のミラー１３０またはコイル部１４１が節の位置にあるとは、厳密に位置しているという意味ではなく、ミラー１３０またはコイル部１４１が節に近い位置にあると解釈してよい。節に近いほど効率良く回転すると捉えるのがよい。
【００７９】
このような、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１の連成振動に起因して、ミラー１３０は回転させられる。
そして、ミラー１３０の回転共振と前記定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動は同じ周波数で発生する。
更に厳密に言い換えれば、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部とコイル部との連成振動により遷移させられる、その結果ミラー１３０はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる周波数で共振を発生する。この時のミラー１３０の共振周波数は典型的にはミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数より高くなる。更にこの時ミラー１３０の回転角は連成振動により周波数が遷移させられていない場合と比較して大きくなる傾向がある。
【００８０】
上述の連成振動を実現するために、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１の剛性、質量、長さ等が調整される。具体的には第１弾性部の長さ、断面形状、剛性、第２ベース部１１０−２の形状、質量、剛性、コイル部１４１の形状、質量、剛性等を調整してもよい。これらを調整することで節、腹の位置及び共振周波数が適切となり、上述の連成振動が好適に実現され、ミラー１３０の好適な回転が実現される。
【００８１】
ここで更に詳細に連成振動における共振周波数の調整方法について図４、図５を用いて説明を行う。近年では計算技術が発達し、試作を行わなくてもパソコンで等で簡便にシミュレーションが行え、また試作とシミュレーションの値も高い精度で一致するようになった。ここではパソコンでのシミュレーションによる例として連成振動における共振周波数の調整方法、剛性の調整方法について説明する。目標とするミラー１３０の共振周波数を約２５ｋＨｚとする。
【００８２】
（調整１）まず、ミラー１３０及び第２弾性部１２０−２より定まるミラー１３０の共振周波数を計算する。ミラー１３０、第２弾性部（１２０ａ−２、１２０ｂ−２）、第２ベース部１１０−２を装備し、厚み、直径、長さ、幅等を適切に調整する。そして第２ベース部１１０−２の境界条件として完全固定を入力する。この状態でシミュレーションソフトにて固有値解析（共振周波数解析）を行えば、ミラー１３０と第２弾性部１２０−２により定まるミラー１３０の共振周波数が計算される。この時ミラー１３０のＹ軸方向に沿った回転方向の共振周波数が２５ｋＨとなるように各部の寸法を（繰り返し計算により）決定する。
【００８３】
（調整２）次に第１弾性部１２０ａ−１、部１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１、コイル部１４１、及び第１ベース部１１０−１を追加装備し、厚み、長さ、幅等を適切に調整する。この状態で今度は第１ベース部−１の境界条件として完全固定を入力すると、第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１の回転運動と並進運動の連成された共振周波数及び共振モードが計算される（連成振動）。この時の共振モードが図４のような弦の３倍モードのような変形姿態となるよう各部の寸法（厚み、長さ、幅、大きさ）を調整する。またミラー１３０の回転軸に対応する位置（ミラーの回転中心）及びコイル部１４１の回転中心の位置に節が現れるように各部の微調整を行うことが好ましい。
【００８４】
そして上述の振動姿態での共振周波数が２５．０００ｋＨｚと計算されれば、この状態は連成振動の周波数が、ミラー１３０の共振周波数（ミラー１３０（被駆動部）及び第２弾性部１２０で定まる）に合致調整された状態である。
【００８５】
（調整３）しかしながら前述の状態（２５．０００ｋＨｚ）が本実施例での最良の状態ではない。次に例えば第１弾性部１２０ｂ−１の厚みを少々増やした場合を想定する。バネ剛性は厚みの３乗に比例して高くなり質量は厚みの１乗に比例するため（言いかえれば剛性は高くなるが質量は大きくならない）、第１弾性部１２０ｂ−１を含んだ系の共振周波数は上がり、連成振動の共振周波数は上昇する。
【００８６】
そしてシミュレーションによる計算結果は２５．２５ＫＨｚ（連成振動の周波数＝被駆動部の周波数）に変化する（第１弾性部１２０ｂ−１の厚みは調整される）。この時の振動姿態の概念を図５に示す。連成振動の振幅は減少し、ミラーの回転角は大きくなる。そしてこの時ミラー１３０はミラー１３０及び第２弾性部１２０−２より定まる周波数とは異なる周波数で共振することが分かる。
【００８７】
また逆に第１弾性部１２０ｂ−１の厚みを薄くして同様のシミュレーションをした場合には、先ほどとは逆に連成振動の共振周波数は下がり２４．７５ＫＨとなり、連成振動の振幅は大きくなり、ミラー１３０の触れ角は小さくなる。（調整３、終了）
【００８８】
このように本実施例においては、ミラー１３０はミラー１３０及び第２弾性部１２０−２より定まる共振周波数とは異なる共振周波数で共振する。言い換えれば連成振動によりミラー１３０の共振周波数は遷移する。
【００８９】
また様々な態様の計算によれば、典型的には、ミラー１３０の共振周波数が連成振動により、高い周波数に遷移させられる場合にミラーの回転角が大きくなる。
【００９０】
尚コイル部１４１の回転方向とミラー１３０の回転方向が互いに同じ向きとなる（同相と呼ぶ）場合には、上述の遷移周波数（偏差）は大きくなる傾向があり、その偏差は１％から１０％程度となる例がある。また図４に示すように、第２ベース部１１０−２とミラー１３０の動きが逆向きとなる場合（逆相と呼ぶ）には、上述の偏差は小さく、その偏差は０．０３％から２％程度となる例がある。
【００９１】
或いは、１例ではあるが、連成振動の振動モードをより低次のモード、つまりは弦の２倍モードに近い振動モードにした場合、上述の遷移周波数（偏差）は大きくなる傾向があり、３０％になる例が確認されている。
【００９２】
また、上述の典型例とは逆に前記ミラー１３０の共振周波数が連成振動により低く遷移させられることが好適な例もあり、よって前記ミラー１３０の共振周波数を前記ミラー１３０及び第２弾性部１２０−２より定まる周波数よりも低く設定してもよいことを付け加えておく。
【００９３】
ここでミラー１３０の共振周波数に関し、前記の異なる共振周波数（周波数偏差）について触れておく。ＭＥＭＳ等のシリコン及び金属バネ等で構成される構造物は材料としての減衰が小さく、周波数特性図における共振峰は鋭く急峻な形状をしている。この共振峰の鋭さを表す数値として代表的なものにＱ値がある。前記ＭＥＭＳ及び金属では、Ｑ値が大きく、典型的には１５００程度である。ここで、Ｑ値を用いて共振周波数の偏差について説明する。
【００９４】
Ｑ値の定義は、ωを共振ピークでの共振周波数、ω１をωより低い周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数、ω２をωより高い周波数側において振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数とすれば、Ｑ値は、Ｑ＝ω/（ω２−ω１）で表わされる。ここに前記のω＝２５０００Ｈｚ、Ｑ＝１５００を代入して変形すれば、ω２−ω１＝２５０００/１５００＝１６．６７Ｈｚとなる。また共振峰の対称性より、共振ピーク周波数ωとω１（ω２）との差は１６．６７/２＝８．３４Ｈｚとなる。つまり駆動装置の周波数特性において、加振共振周波数が共振ピーク周波数ωから８．３４Ｈｚ離れると、その系の共振エネルギーは半分（回転角は√（０．５））に低下するということになる。８．３４Ｈｚは２５ｋＨｚの０．０３３４％≒０．０３％となる。よって０．０３％の共振周波数（ピーク周波数）の偏差によりその共振エネルギーは半分になる。従って共振周波数の０．０３％の差は十分な差であると考えてよいことになる。上述の例は共振エネルギーが半分になる場合についての考察例であり、この計算に限らず任意に、前記異なる共振周波数を定めてもよい。
【００９５】
以上説明したように、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００はＸ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を回転させることが出来ると同時にＹ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を共振回転させることが出来る。つまり第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は２軸駆動を行うことが出来る。
【００９６】
ここでＹ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を回転共振させるための力は直接的にミラー１３０を回転させる態様ではなく、コイル部に連成振動のエネルギー源として加振力を加えることにより、ミラー１３０を共振駆動する。
【００９７】
加えて、第１実施例では、ミラー１３０を保持する第２ベース部１１０−２とコイル部１４１の間に第１弾性部１２０ｂ−１が配置される。このことにより上述の定常波状の連成振動の腹は第１弾性部１２０ｂ−１に現れる。（言い換えれば第２ベース部１１０−２は腹ではない）。よって特許文献２（枠駆動ミラー）に示したような第２ベース部１１０−２の一部を腹にして変形共振する場合と比較して、第２ベース部の変形振動がないため、疲労破壊が起きにくくなり、ＭＥＭＳミラー駆動装置１００の寿命を延ばすことが可能となる。
【００９８】
加えて、第２ベース部１１０−２から離間してコイル部１４１を配置していることにより、特許文献２に示すようなミラー１３０の脇にコイル部１４１が配置される比較例、言い換えれば第２ベース部１１０−２にコイル部１４１が配置される形態のＭＥＭＳミラー駆動装置と比較して、コイル部１４１のゆがみは直接的な第２ベース部１１０−２のゆがみとはならず、ミラー１３０の支持部である第２弾性部１２０−２にひずみが及ぶことはなく、ミラー１３０の回転特性の劣化にはつながることはない。加えて、コイル部１４１のゆがみが第２ベース部１１０−２に影響を与えないため、コイル部１４１の剛性を必要以上に高める必要がなく軽薄かつ大きな形状とすることも可能となる。このため、コイル部１４１をより軽量化した高効率な設計が可能となる。
【００９９】
特に前記被駆動部の共振周波数は、前記被駆動部及び第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。第２ベース部とコイル部との連成振動により被駆動部の共振周波数を遷移させ、かつ的確に共振の合成を行うことで、前記被駆動をより大きな回転角で回転し、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供することが可能となる。
（２）第２実施例
図６、図７を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第２実施例について説明する。
（２−１）基本構成
【０１００】
図６を参照して、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１について説明する。図６は、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、ミラー１３０のＸ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作については第１実施例と同様であるため省略し、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作について説明する。また上述の第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図６に示すように、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１、１２０b−１及び１２０c−１と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２と、ミラー１３０と、コイル部１４１と磁界付与部１４２からなる駆動源部１４０とを備えている。基本的な構成は第１実施例と同様であり、磁界の付与の仕方及びこれに起因するコイル部１４１の動きの方向、そして連成振動の形態が異なっている。
磁極１４２ｃ〜磁極１４２ｆはコイル１４２の周囲に配置され、磁極１４２ｃ〜磁極１４２ｆから出る磁界はコイル部の外側から内側に向かう方向である。
（２−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１０２】
続いて、図７を参照して、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する動作について説明する。図７は、第２実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１０１による動作の態様を概念的に示す側面図である。第１実施例とはコイル部１４１の位置が異なっており第２実施例ではコイル部１４１は連成振動の腹の位置に配置される。（尚、ここでいう腹の位置に配置するとは厳密に腹の位置するという意味ではなく。腹に近い位置であるほど効率が良いというように捉えてかまわない。）
【０１０３】
コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加される。磁極１４２ａ〜磁極１４２ｆから出る磁界との相互作用によりコイル部１４１は図中上下方向（Ｚ軸に沿った方向）の駆動力が発生する。この電磁力によって、コイル部１４１は、上下に往復駆動する。この往復運動はは第２ベース部とコイル部との連成振動を発生させる。つまり第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１が連なって定常波状の共振を発生する。コイル部１４１の電磁力の力の方向と、前記連成振動でのコイル部１４１の動きの方向を一致させることにより、好適に連成振動の振幅は増大される。そして、第１実施例と同様の原理に基づき共振の節に位置するミラー１３０を好適に回転させる。
【０１０４】
ここで、コイル部１４１は直接的にミラー１３０を回転させることはない。言い換えれば、コイル部１４１は、ミラー１３０（第２ベース部１１０−２に支持される）そのものに回転方向のねじれを与える力を加えることに代えて、ミラー１３０を回転させるための連成振動のエネルギー源として、コイル部１４１に前記上下方向（Ｚ軸に沿った方向）の加振力を加える。そして、連成振動によりミラー１３０を回転させる。
よって第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１は第１実施例と同様に各種の効果を好適に享受することが出来る。
（３）第３実施例
図８、図９を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第２実施例について説明する。
（３−１）基本構成
【０１０５】
図８を参照して、第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２について説明する。図８は、第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、ミラー１３０のＸ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作については第１実施例と同様であるため省略し、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作について説明する。また上述の第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１０６】
図８に示すように、第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１、１２０b−１及び１２０c−１と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２と、ミラー１３０と、コイル部１４１と磁界付与部１４２からなる駆動源部１４０とを備えている。基本的な構成は第１実施例と同様であり、磁界の付与の仕方及びこれに起因するコイル部１４１の動きの方向、これに関連する連成振動の形態が異なっている。
図９に示すように磁極１４２ｃ、１４２ｄはコイル部の上方に、磁極１４２ｅ、１４２ｆはコイル部の下方に配置される。磁界は磁極１４２ｅから磁極１４２ｃへ下から上の方向へ向かい、磁極１４２ｄから磁極１４２ｆへ上から下の方向へ向かう。
（３−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１０７】
続いて、図９、を参照して、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心とした回転動作について説明する。図９は、第３実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１０２による動作の態様を概念的に示す側面図である。第１実施例とは、コイル部１４１に発生する振動のモードが異なっている。
【０１０８】
コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加される。磁極１４２ａ〜磁極１４２ｆから出る磁界との相互作用によりコイル部１４１には第１弾性部の軸方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿った駆動力が発生する。第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１よりなる連成振動の節近傍の位置にコイル部１４１があり、コイル部１４１には第１弾性部の軸方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿った動きが発生する、コイル部１４１の電磁力による力の方向と、前記連成振動でのコイル部１４１の動きの方向が一致し、第１実施例、第２実施例と同様に連成振動が形成され、ミラー１３０が回転する。
【０１０９】
本実施例においても、コイル部１４１は直接的にミラー１３０を回転させるわけではなく、連成振動のエネルギー源としてコイル部１４１にＸ軸に沿った方向の並進動としての加振力を加える。
よって第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２は第１実施例と同様に各種の効果を好適に享受することが出来る。
（４）第４実施例
図１０、図１１を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第２実施例について説明する。
（４−１）基本構成
【０１１０】
図１０を参照して、第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３について説明する。図１０は、第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、ミラー１３０のＸ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作については第１実施と同様であるため省略し、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作について説明する。また上述の第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１１１】
図１０に示すように、第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１、１２０b−１及び１２０c−１と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２と、ミラー１３０と、コイル部１４１と磁界付与部１４２からなる駆動源部１４０とを備えている。基本的な構成は第１実施例と同様であり、磁界の付与の仕方及びこれに起因するコイル部１４１の動きの方向、これに関連する連成振動の形態が異なっている。
図１１に示すように磁極１４２ｃはコイル部の上方に、磁極１４２ｅはコイル部の下方に配置される。磁界は磁極１４２ｅから磁極１４２ｆへ下から上へ向かう方向である。
（４−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１１２】
続いて、図１１、を参照して、ミラー１３０のＹ軸の方向に沿った軸を中心とした回転動作について説明する。図１１は、第４実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１０３による動作の態様を概念的に示す側面図である。第１実施例とはコイル部１４１に発生する振動のモードが異なっている。
コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加される。磁極１４２ｃ、磁極１４２ｅから出る磁界との相互作用によりコイル部１４１ａは図中左右方向、１４１ｂは図中右左方向の駆動力が発生し、コイル部の対辺同士が逆方向に相対変位する力を受ける。この結果コイル部１４１にはコイル自身がＸ軸方向に伸長収縮する力が発生する。
【０１１３】
第１弾性部１２０ａ−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１よりなる連成振動の節近傍の位置にコイル部１４１があり、コイル部１４１にはＸ軸方向の動きが発生する。よってコイル部１４１の電磁力による力の方向と、前記連成振動でのコイル部１４１の動きの方向が一致し、好適に共振が増大される。
【０１１４】
本実施例においても、コイル部１４１は直接的にミラー１３０を回転させるわけではなく、連成振動のエネルギー源として前記相対変位する力を加えることによりミラー１３０を共振駆動する。
よって第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は第１実施例と同様に各種の効果を好適に享受することが出来る。
（５）第５実施例
図１２、図１３を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第５実施例について説明する。
（５−１）基本構成及び動作
【０１１５】
図１２は、第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４の基本構成を概念的に示す平面図である。図１３は、第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４の基本動作を概念的に示す側面図である。
【０１１６】
第５実施例は第１実施例に比較して、駆動源部１５０を増設し、コイル部を２つとし、ミラー１３０の両側に配置した例である。第１弾性部１２０は１２０b２−１を追加し、第１弾性部１２０ａ−１、１２０b２−１、１２０b−１及び１２０ｃ−１よりなる。コイル部１５１は、コイル部１４１の縦長の長方形に対し正方形に近い形状である。言うまでもなく、第１実施例と同様にコイル部１５１は任意の形状をしていてもよい。
【０１１７】
第１弾性部１２０ａ−１の一方の端部は、第１ベース部１１０−１の内側の辺１１５−１に接続される。第１弾性部１２０ａ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿ってコイル部１５１の左側の辺に接続される。  第１弾性部１２０ｂ２−１の一方の端部はＸ軸の方向に沿ってコイル部１５１の右側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｂ２−１の他方の端部は第２ベース部１１０−２の外側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の一方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の外側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿ってコイル部１４１の外側の辺に接続される。第１弾性部１２０ｃ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺１１６−１に接続される。
【０１１８】
第２ベース部１１０−２は、第１ベース部１１０−１の内部の空隙に、第１弾性部１２０ｂ２−１及び１２０ｂ−１（及びコイル部１４１、１５０、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｃ−１）によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。第２ベース部１１０−２は、第１弾性部１２０ｂ２−１及び１２０ｂ−１（及びコイル部１４１、１５０、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｃ−１）の弾性によって、Ｘ軸に沿った方向を中心軸として回転するように構成されている。
【０１１９】
コイル１５１を含む駆動源部１５０の基本構成は駆動源部１４０と同様である。また上述の第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１２０】
尚、ミラー１３０のＸ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する動作に関し、駆動源部１４０が駆動するコイル部１４１と駆動源部１５０が駆動するコイル部１５１は同相の駆動としてもよく、基本的な動作については第１実施例と同様であるため省略する。
【０１２１】
次に、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する構成、動作について説明する。不図示の駆動源部制御回路から所望の制御電流が印加され、駆動源部の磁界付与部とコイル部との電磁相互作用によりコイル部１４１、１５１には回転力が発生する。
【０１２２】
前記回転力はＹ軸方向に沿った其々の軸を中心軸としてコイル部１４１，１５１をねじる力として第１弾性部１２０に伝達され、図１３に示すように、第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１５１、第１弾性部１２０ｂ２−２、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０、第２弾性部１２０ａ−２、１２０ａ−２を含む）第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、第１弾性部１２０ｃ−１が連なって定常波状の連成振動を発生する。そしてこの連成振動がミラー１３０の共振周波数を遷移させ、回転振幅を増大させる。
【０１２３】
ここでのミラー１３０の共振回転、及び回転振幅増大の原理は第１実施例と同様であるが、第１実施例と異なる点は、ミラー１３０を挟んでコイル部１４１，１５１が左右対称配置となっていることである。このため連成振動の中心である節の位置はミラー中心と一致する。よって容易に好適な定常波状の連成振動を形成することが可能となる。
【０１２４】
本実施例では右側コイル部１４１の動きを第１実施例と同様のコイルに回転力を加える例としたが、言うまでもなく、第２実施例〜４に示した、回転、上下動、左右動、相対動、その他の動きとしてもよい、同様にコイル１５１もコイル部に回転力が加わるタイプ以外としてもよく、左右別々の駆動態様の組み合わせとしてもよい。
【０１２５】
特に第５実施例ではミラー１３０を挟みコイル部を左右対称に配置したため、前記連成振動の振動モードがミラー１３０を中心として対称形となるため、ミラー１３０の節の位置調整が容易となっている。言い換えれば左右対称配置とすることにより、自然にミラー中心位置に節が来る連成モードが形成出来る。
【０１２６】
本実施例においても、コイル部１４１及びコイル部１５１は直接的にミラー１３０を回転させるわけではなく、コイル部に連成振動のエネルギー源として加振力（回転、上下動左右動、相対動、その他動き）を加えることによりミラー１３０を共振駆動する。
よって第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４は第１実施例〜第４実施例と同様に各種の効果を好適に享受することが出来る。
（６）第６実施例
図１４、を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第６実施例について説明する。
（６−１）基本構成及び動作
【０１２７】
図１４は、第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５の基本構成及び動作を概念的に示す平面図である。図１５は、第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５の基本動作を概念的に示す側面図である。上述の第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１２８】
第６実施例は第１実施例と比較し、駆動源部１６０を増設しコイル部を２つとし、ミラー１３０の両側に配置した例である。右側駆動源部１４０についてはＹ軸の方向に沿った軸を中心とした回転を担う駆動源部とし、磁極は１４２ｃ〜１４２ｆとする。駆動源部１６０はＸ軸の方向に沿った軸を中心とした回転を担う駆動源部とし、磁極は１６２ａ、１６２ｂとする。本実施例ではコイル部１４１の動きを第１実施例と同様のコイル部に回転力を加える例としたが、言うまでもなく、第２実施例〜４に示した、コイル部に対し、上下動、左右動、相対動、その他を与えてもよい。またコイル部の形状も第１実施例と同様に任意の形状としてもよい。
【０１２９】
このように構成したため本実施例の動作については、左側コイル部１６１にてＸ軸の方向に沿った軸を中心とした回転を担う駆動を行い、右側コイル部１４１にて、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心とした回転の共振駆動を担う。
【０１３０】
初めに、図１４、を参照して、第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５に関し、ミラー１３０のＸ軸の方向に沿った軸を中心軸とした回転動作について説明する。
コイル部１６１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、図中左回りの電流が印加され、コイル部１６１と磁極１６２a及び１６２ｂとの間に電磁相互作用が生ずる。その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。
【０１３１】
ここで、コイル部１６１と磁極１６２ａとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１４中奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。コイル部１６１と磁極１６２ｂとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１４中手前側から奥側方向である。その結果、この電磁力は、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ２−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１の伸長方向（Ｘ軸に沿った方向）を回転軸方向として、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ２−１、１２０ｂ−１及び１２０ｃ−１を回転させたり、コイル部１６１を回転させたりする。その結果、第２ベース部１１０−２が、Ｘ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転し、第２ベースに支持されているミラー１３０も上記Ｘ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転する。
【０１３２】
尚、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は後述するミラー共振周波数よりも低い若しくは高い周波数での回転動作を所定の角度の範囲内で繰り返してもよい。例えば、第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５をディスプレイ（或いは、ヘッドマウントディスプレイ）に適用する場合には、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、例えばディスプレイの走査周期又はフレームレートに応じた周波数（例えば、６０Ｈｚ）での回転動作を繰り返してもよい。
【０１３３】
或いは、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）及びコイル部１６０、等の被懸架部並びに第１弾性部１２０より定まる共振周波数での回転動作を所定の角度の範囲内で繰り返してもよい。尚厳密には上記共振周波数はコイル部１４０のＸ軸周りのバネ性及び慣性質量、その他の影響を加味した値になるがここでは省略して表現する。
【０１３４】
次に、ミラー１３０のＹ軸の方向に沿った軸を中心とした回転（共振駆動）に関する動作について説明する。図１５は、第６実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置１０５による動作の態様を概念的に示す側面図である。（磁極１６２ａ、１６２ｂは省略して示す。）第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作時には、コイル部１４１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の制御電流が印加される。
【０１３５】
制御電流は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を回転させるための電流成分を含んでいる。
【０１３６】
ここで、図１４に示すように、反時計周りの方向に流れる制御電流がコイル部１４１に供給されており、磁極１４２c、１４２ｄから磁極１４２ｅ、１４２ｆに向かう磁界がコイル部１４１に付与されている。コイル部１４１への電流の印加によって、コイル部１４１と磁極１４２ｃ磁極１４２ｄ、磁極１４２ｅ及び１４２ｆとの間に電磁相互作用が生ずる。
【０１３７】
その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。コイル部１４１と磁極１４２ｃ、磁極１４２ｄとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１４中奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。コイル部１４１と磁極１４２ｅ、磁極１４２ｆとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は図３中手前側から奥側方向である。
【０１３８】
よって、Ｘ軸方向に沿って対向するコイル部１４１の２つの長辺１４１ａ、１４１ｂには、偶力となる電磁力が発生する。従って、コイル部１４１は、図１５における時計周りの方向に回転する。
【０１３９】
一方で、制御電流が交流電流であるため、半周期後には時計周りの方向に流れる制御電流がコイル部１４１に供給される。従って、コイル部１４１は、図４における半時計周りの方向に向かって回転する。
【０１４０】
このような電磁力によって、コイル部１４１は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として反復回転する。コイル部１４１の反復回転力はＹ軸方向に沿った軸を中心軸として、コイル部１４１の反復ねじり力として第１弾性部１２０、第２ベース部１１０−２及びコイル部１６０に伝達され、後述する定常波状の連成振動を発生させる。
【０１４１】
このとき、Ｙ軸方向に沿ったコイル部１４１の回転軸は、Ｙ軸方向に沿ったミラー１３０の回転軸とは異なっている。具体的には、Ｙ軸方向に沿ったコイル部１４１の回転軸は、Ｙ軸方向に沿ったミラー１３０の回転軸を基準として、Ｘ軸方向に所定距離シフトした位置に存在する。このため、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とするコイル部１４１の回転は、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー１３０を直接的に回転させることはない。言い換えれば、コイル部１４１は、ミラー１３０（第２ベース部１１０−２に支持される）そのものに回転方向のねじれを与える力を加えることに代えて、ミラー１３０を回転させるための後述する連成振動のエネルギー源として加振力を加える。
【０１４２】
続いて上記の定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動（連成共振）について図１５を用いて説明する。コイル部１４１の発生する反復回転力により、第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１６１、第１弾性部１２０ｂ２−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は連なって、他の方向に沿って定常波状に変形振動し、共振振動となる。言い換えれば、第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１６１、第１弾性部１２０ｂ２−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は連なって、弦の４倍モードのようにＸ軸方向に沿って波打つように変形振動する。つまり、第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１６１、第１弾性部１２０ｂ２−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は、そのある一部分が連成振動の腹となり且つその他の一部分が連成振動の節となるような変形振動を示す。
【０１４３】
前記連成振動に起因して、ミラー１３０は回転させられる。
つまり、ミラー１３０の回転共振と前記定常波状の第２ベース部とコイル部との連成振動は同じ周波数で発生する。
更に厳密に言い換えれば、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部とコイル部との連成振動により遷移させられる、その結果ミラー１３０はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる周波数で共振を発生する。この時のミラー１３０の共振周波数は典型的にはミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数よりわずかに高くなる。更にこの時ミラー１３０の回転角は連成振動により周波数が遷移させられていない場合と比較して大きくなる傾向がある。
【０１４４】
ここで、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とするコイル部１４１の回転と、Ｘ軸方向に沿った第１弾性部１２０、コイル部１６１、第２ベース部及びコイル部１４１の定常波状の連成振動と、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とするミラー１３０の回転の関係について、図１５を参照しながらより詳細に説明する。
【０１４５】
図１５に示すような前述の連成振動においてコイル部１４１の中心は節の位置にある。第２ベース部１１０−２の中心つまりはミラー１３０の回転中心であり、かつ第２弾性部の回転軸の中心は節となる。第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１、１２０ｃ−１は腹の位置となる。つまりコイル部１４１は定常波状の波における節の位置にあり、コイル部１４１が発生する力の形態が連成振動におけるコイル部１４１の動きに一致する。そしてミラー１３０は節の位置にあるため図中の上下の動きはなく、Ｙ軸の方向沿った回転軸周りの回転のみとなるため、効率的に回転力を享受し回転させられる。尚、上述の連成振動は、いわゆる定常波状の変形姿態を示し、その腹及び節の位置は実質的には固定されている。ただし上述のミラー１３０またはコイル部１４１が節の位置にあるとは、厳密に位置しているという意味ではなく、ミラー１３０またはコイル部１４１が節に近い位置にあると解釈してよい。節に近いほど効率良く回転すると捉えるのがよい。
【０１４６】
また上述の連成振動において、中心にはミラー１３０（第２ベース部１１０−２）がありその両側にコイル部１６１，１４１が位置しており、ミラー１３０を中心として各部材、すなわち第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１６１、第１弾性部１２０ｂ２−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１は点対象の配置となっている。よってその中心であるミラー中心の位置と節の位置を合致させることが容易となる。
【０１４７】
上述の連成振動を実現するために、第１弾性部１２０ａ−１、コイル部１６１、第１弾性部１２０ｂ２−１、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、コイル部１４１、及び第１弾性部１２０ｃ−１の剛性、質量、長さ、幅、形状等が調整される。具体的には第１弾性部の長さ、幅、形状、断面形状、剛性、第２ベース部１１０−２の形状、質量、剛性、コイル部１４１、１６１の形状、質量、剛性等を調整してもよい。これらを調整することで節、腹の位置及び周波数が適切となり、上述の連成振動が好適に実現され、ミラー１３０の好適な回転が実現される。
【０１４８】
尚、図１５に示すように、典型的には、第２ベース部１１０−２とミラー１３０の動きは逆向きとなるため、コイル部１４１の回転方向とミラー１３０の回転方向とは、互いに同じ向きとなる。ただし上述の共振モードは一例であって、他の共振モード、（例えば第２ベースとミラーが同じ向きのモード、更に多くの節を持つ高次のモード）であってもかまわない。
【０１４９】
本実施例においても、ミラー１３０のＸ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する動作については第１実施例と同様に直接的なねじり力により駆動するが、Ｙ軸に沿った方向の回転軸を中心とした回転に関する動作については、コイル部１４１は直接的にミラー１３０を回転させるわけではなく、ミラー１３０を回転させるための連成振動のエネルギー源として、コイル部１４１に加振力を加える。
よって第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５は第１実施例と同様に各種の効果を好適に享受することが出来る。
【０１５０】
尚、上述した第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００から第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５は、例えば、ヘッドアップディスプレイや、ヘッドマウントディスプレイや、網膜走査ディスプレイや、レーザスキャナや、レーザプリンタや、走査型駆動装置等の各種電子機器に対して適用することができる。従って、これらの電子機器もまた、本発明の範囲に含まれるものである。
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う駆動装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【０１５１】
１０１〜１０５  ＭＥＭＳミラー駆動装置
１１０−１  第１ベース部
１１０−２  第２ベース部
１２０  第１弾性部
１２０−２  第２弾性部
１２０ａ−１、１２０ｂ−１  、１２０ｂ２−１、１２０ｃ−１  第１弾性部
１２０ａ−２、１２０ｂ−２  第２弾性部
１３０  ミラー
１４０  駆動源部
１４１  コイル部
１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ、１４２ｅ、１４２ｆ  磁極
１５０  駆動源部
１５１  コイル部
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ  磁極
１６０  駆動源部
１６１  コイル部
１６２ａ、１６２ｂ  磁極
【図１】
2018004972.tif 000003
【図２】
2018004972.tif 000004
【図３】
2018004972.tif 000005
【図４】
2018004972.tif 000006
【図５】
2018004972.tif 000007
【図６】
2018004972.tif 000008
【図７】
2018004972.tif 000009
【図８】
2018004972.tif 000010
【図９】
2018004972.tif 000011
【図１０】
2018004972.tif 000012
【図１１】
2018004972.tif 000013
【図１２】
2018004972.tif 000014
【図１３】
2018004972.tif 000015
【図１４】
2018004972.tif 000016
【図１５】
2018004972.tif 000017