(57)【要約】【課題】面内方向以外の意図しない振動を抑制して所望の動きを達成できるアクチュエーター、当該アクチュエーターを有する光学装置及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】  第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとのうち少なくとも一方において、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部１０の振動を抑制する面外振動抑制構造を設けることで、意図しない面内方向に対して垂直な面外方向への意図しない動きの発生を抑制できる。また、この場合、例えば回転駆動のためにモーターを配置して構成する、というような場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。【選択図】図１Ａ
2019082527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
前記可動部に接続される第１梁部と、
前記第１梁部に接続されるとともに前記第１梁部と異なる方向に延在する第２梁部と、
前記第１及び第２梁部を介して、前記第１梁部の延在方向及び前記第２梁部の延在方向に平行な面の面内方向における振動によって曲線運動を前記可動部に行わせる駆動部と
を備え、
前記第１梁部と前記第２梁部とのうち少なくとも一方は、前記面内方向に対して垂直な面外方向への前記可動部の振動を抑制する面外振動抑制構造を有する、アクチュエーター。
【請求項２】
前記面外振動抑制構造は、前記第１梁部と前記第２梁部とのうち少なくとも一方において、前記面外方向の厚みを前記面内方向の厚みよりも厚くすることで構成される、請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項３】
前記第１梁部は、一の方向に延在するとともに、中央に前記可動部を載置させる内梁であり、
前記第２梁部は、前記第１梁部の両端に設けられる一対構成であり、他の方向に延在する外梁である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
前記内梁としての前記第１梁部は、孔部を有する、請求項３に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
前記第１梁部は、前記面外振動抑制構造として、互いに離間してかつ延在方向に平行に延びる複数の部材を有する、請求項３及び４のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項６】
前記第１梁部と前記第２梁部とが交差する接続箇所に設けられ、振動を分離する振動分離部をさらに備える、請求項３〜５のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項７】
前記駆動部は、前記第１梁部の延在方向に沿って配置されている、請求項３〜６のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項８】
前記可動部は、前記駆動部による前記曲線運動として、前記駆動部からの加振によって生じる２つの振動方向のうち少なくとも一方向について動いているように維持される運動をする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項９】
前記第１梁部と前記第２梁部とは、前記面外方向についての振動に対応する共振モードと異なる共振モードを、前記面内方向についての振動に対応する共振モードとするように構成され、
前記駆動部は、前記面内方向についての共振モードに対応する駆動周波数で動作し、前記可動部を共振振動させる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアクチュエーターと、
前記可動部に設けられて前記曲線運動をする光学素子と
を備える、光学装置。
【請求項１１】
前記光学素子は、光拡散板である、請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
請求項１０及び１１のいずれか一項に記載の光学装置を備え、
前記光学装置で反射されるレーザー光により画像投射をする、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光学素子を取り付け可能なアクチュエーター、アクチュエーターを有する光学装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに直交する固有振動数をほぼ一致させた２つの圧電素子を設け、さらに、これらの交点にチップ部材を設けたトラス型アクチュエーターにおいて、２つの圧電素子を別々に駆動させ、対象であるチップ部材について楕円軌跡を描くように駆動させるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１では、楕円軌跡を描く面に関する運動については考慮されているとしても、この面以外の方向についての振動についは考慮されていない。しかしながら、意図しない面以外の方向についての振動が悪影響を及ぼす可能性もある。例えば、光学系の光路中に配置された光学素子をアクチュエーターで動作させる場合に、アクチュエーターでの意図しない振動によって光路を予定外の方向に向けてしまう、といったことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５８３８７号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、面内方向以外の意図しない振動を抑制して所望の動きを達成できるアクチュエーター、当該アクチュエーターを有する光学装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に係るアクチュエーターは、可動部と、可動部に接続される第１梁部と、第１梁部に接続されるとともに第１梁部と異なる方向に延在する第２梁部と、第１及び第２梁部を介して、第１梁部の延在方向及び第２梁部の延在方向に平行な面の面内方向における振動によって曲線運動を可動部に行わせる駆動部とを備え、第１梁部と第２梁部とのうち少なくとも一方は、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部の振動を抑制する面外振動抑制構造を有する。
【０００７】
上記アクチュエーターでは、第１梁部と第２梁部とのうち少なくとも一方において、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部の振動を抑制する面外振動抑制構造を設けることで、意図しない面内方向に対して垂直な面外方向への意図しない動きの発生を抑制できる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、面外振動抑制構造は、第１梁部と第２梁部とのうち少なくとも一方において、面外方向の厚みを面内方向の厚みよりも厚くすることで構成される。この場合、面外方向の厚みを大きくすることによって面外方向への固有周波数を高くして振動を抑えることができる。
【０００９】
本発明の別の側面では、第１梁部は、一の方向に延在するとともに、中央に可動部を載置させる内梁であり、第２梁部は、第１梁部の両端に設けられる一対構成であり、他の方向に延在する外梁である。この場合、内梁である第１梁部が直接的に可動部を振動させる一方、第２梁部が可動部を載せた第１梁部ごと振動させることにより、２つの振動方向に基づく複合的な振動を面内方向において生じさせることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、内梁としての第１梁部は、孔部を有する。この場合、孔部を設けることで、第１梁部のばね定数を変化させ、２つの振動方向についての共振周波数を調整できる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、第１梁部は、面外振動抑制構造として、互いに離間してかつ延在方向に平行に延びる複数の部材を有する。この場合、例えば面内方向に平行な面が面外方向側へ向かう動き（傾きあるいはチルト）を抑制できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第１梁部と第２梁部とが交差する接続箇所に設けられ、振動を分離する振動分離部をさらに備える。この場合、振動分離部を基準に、２つの振動方向への分離がなされる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、駆動部は、第１梁部の延在方向に沿って配置されている。この場合、内梁としての第１梁部と、外梁としての第２梁部との双方を確実に振動させることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、可動部は、駆動部による曲線運動として、駆動部からの加振によって生じる２つの振動方向のうち少なくとも一方向について動いているように維持される運動をする。この場合、可動部に一瞬も止まることがないような動きをさせることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、第１梁部と第２梁部とは、面外方向についての振動に対応する共振モードと異なる共振モードを、面内方向についての振動に対応する共振モードとするように構成され、駆動部は、面内方向についての共振モードに対応する駆動周波数で動作し、可動部を共振振動させる。この場合、面外方向に関する振動を抑制するとともに、面内方向について共振振動による高効率な駆動が可能になる。
【００１６】
本発明に係る光学装置は、上記いずれかのアクチュエーターと、可動部に設けられて曲線運動をする光学素子とを備える。
【００１７】
上記光学装置では、上記アクチュエーターを備えることで、意図しない面外方向の振動抑制や、可動部が一瞬も止まることがないような動きを達成できる。また、例えば回転駆動のためにモーターを配置して構成する、というような場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。
【００１８】
本発明の具体的な側面では、光学素子は、光拡散板である。この場合、上記のような曲線運動を光拡散板に行わせることで、例えば光拡散板で反射されるレーザー光についてのスペックル低減を図ることができる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクターは、上記いずれかの光学装置を備え、光学装置で反射されるレーザー光により画像投射をする。この場合、レーザー光に起因するスペックル低減が図られた良好な画像表示ができる。
【００２０】
上記プロジェクターでは、上記光学装置すなわち上記アクチュエーターを備えることで、例えばレーザー光に起因するスペックル低減が図られた良好な画像表示ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】第１実施形態に係るアクチュエーターについて説明するための斜視図である。
【図１Ｂ】アクチュエーターを構成する梁構造部について説明するための斜視図である。
【図２】梁構造部への加振及び梁構造部の振動の様子について概念的に説明するための平面図である。
【図３Ａ】第１梁部による第１振動方向についての振動の様子を示す斜視図である。
【図３Ｂ】第２梁部による第２振動方向についての振動の様子を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態に係るアクチュエーターについて説明するための斜視図である。
【図５】２つの振動方向に対応する２つの共振モードと駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図６Ａ】共振モード間のずれ量と駆動周波数とについての許容範囲を説明するための図である。
【図６Ｂ】共振モード間のずれ量と駆動周波数とについての許容範囲を説明するための図である。
【図７】第３実施形態に係る光学装置及びプロジェクターについて説明するための平面図である。
【図８】面内振動による運動の軌跡について例示するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るアクチュエーターについて、一例を詳細に説明する。
【００２３】
図１Ａ及び１Ｂに示すように、本実施形態のアクチュエーター１００は、可動部１０と、可動部１０を載置・固定して振動を伝える梁構造部２０と、梁構造部２０を介して可動部１０を駆動させる駆動部３０とを備える。
【００２４】
まず、アクチュエーター１００のうち、可動部１０は、平面部分（図示の場合、矩形状の面部分）を有する部材であり、例えば平面部分に光拡散板等の光学素子が取り付けられ、駆動部３０等により駆動されることで可動となる被駆動部である。ここでは、可動部１０の平面部分を基準面（水平面）とし、基準面のうち、矩形状の可動部１０のうち、一辺の方向（横方向）をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直な他の一辺の方向（縦方向）をＹ方向とする。さらに、Ｘ方向及びＹ方向の双方に垂直な方向すなわち基準面に垂直な方向をＺ方向とする。また、ＸＹ面に平行な方向を面内方向とよりこれに垂直な方向すなわちＺ方向を面外方向とする。可動部１０は、梁構造部２０及び駆動部３０により面内方向について可動となっている。
【００２５】
また、アクチュエーター１００のうち、梁構造部２０は、可動部１０を支持しつつ、駆動部３０の一部に接続されることで加振力を受け、振動する振動部材である。本実施形態では、梁構造部２０は、例えば図１Ｂに示すように、一枚板の金属性部材（例えば銅等の十分な耐性及び弾性を有する部材）を折り曲げてＨ状に形成されており、中心部分であり可動部１０を載置させる固定支持部ＦＳと、固定支持部ＦＳを中心としてＸ方向（横方向）の左右に延在する第１梁部１１と、第１梁部１１の両端に設けられ、Ｙ方向（縦方向）の上下に延在する一対構成の第２梁部１２ａ，１２ｂと、第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとが交差する接続箇所に設けられ、２つの方向の振動を分離する一対の振動分離部ＶＩａ，ＶＩｂとを有する。
【００２６】
梁構造部２０のうち、第１梁部１１は、中央において固定支持部ＦＳにより可動部１０を載置させ、相対的に可動部１０に近い側に配置される内梁であり、互いに離間してかつ延在方向であるＸ方向に平行に延びる２つの板状部材１１ａ，１１ｂで構成されている。板状部材１１ａ，１１ｂには、孔部ＨＬが設けられている。
【００２７】
一対構成の第２梁部１２ａ，１２ｂは、第１梁部１１の＋Ｘ側と−Ｘ側の端にそれぞれ配置される外梁であり、対応して設けられている振動分離部ＶＩａ，ＶＩｂを介して、Ｙ方向に延在する２枚の板状部材によって、それぞれ構成されている。例えば、＋Ｘ側に配置される第２梁部１２ａについては、Ｙ方向に延在する２枚の板状部材Ｐａ，Ｐａが、Ｕ字形状の振動分離部ＶＩａを介して繋がっていることで、１つの第２梁部１２ａを構成している。同様に、第２梁部１２ｂについては、Ｙ方向に延在する２枚の板状部材Ｐｂ，Ｐｂが、Ｕ字形状の振動分離部ＶＩｂを介して繋がっていることで、１つの第２梁部１２ｂを構成している。なお、第２梁部１２ａ，１２ｂの先端部ＴＰは、固定部（図示略）によって固定されている。
【００２８】
一対の振動分離部ＶＩａ，ＶＩｂは、一枚板の金属性部材を折り曲げて梁構造部２０を形成することに伴って作製されるＵ字形状の接続箇所である。本実施形態の場合、図３を参照して後述するように、第１梁部１１による振動と第２梁部１２ａ，１２ｂによる振動とを分離する機能を有するものとなっている。また、ここでは、振動分離部ＶＩｂは、駆動部３０の一部を収納して固定する収納部としても機能している（図１Ａ参照）。
【００２９】
ここで、第１及び第２梁部１１，１２ａ，１２ｂの厚さ、あるいはこれらを構成する板状部材１１ａ，１１ｂ，Ｐａ，Ｐｂの厚さは、面外方向（Ｚ方向）について相対的に厚く、面内方向（ＸＹ面内に平行な方向）について相対的に薄いものとなっている。なお、ここで、面内方向について薄いとは、面内方向のうち板状の部材が延在する方向に垂直な方向について幅が狭いことを意味する。すなわち、図示の場合、第１梁部１１は、Ｙ方向について薄く、第２梁部１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向について薄い。このような面外方向の厚みを面内方向の厚みよりも厚くする構造を有することで、本実施形態のアクチュエーター１００は、面外方向（Ｚ方向）についての振動を抑えた構造すなわち面外振動抑制構造を有するものとなっている。
【００３０】
梁構造部２０が上記のような構造をすることで、金属性（例えば銅等）の板状部材である第１及び第２梁部１１，１２ａ，１２ｂが、図３Ａ及び３Ｂに示すように変形して、面内方向について可動部１０を移動させるばね部材として機能する。
【００３１】
図１Ａ等に戻って、アクチュエーター１００のうち、駆動部３０は、２つ（２ペア）の駆動機構によって構成されている。具体的には、駆動部３０は、１つの永久磁石ＭＡａと、１つのコイルＣＯａとで構成される第１駆動部３０ａと、１つの永久磁石ＭＡｂと、１つのコイルＣＯｂとで構成される第２駆動部３０ｂとによって構成されている。すなわち、コイルＣＯａ，ＣＯｂに駆動電流として、所定の駆動周波数で交流電流をそれぞれ流すことで、対応する永久磁石ＭＡａ，ＭＡｂとの間で生じるローレンツ力を利用して梁構造部２０を加振することで、可動部１０を駆動させている。図示の例では、第１駆動部３０ａのうち永久磁石ＭＡａを梁構造部２０に設けた固定支持部ＦＳに収納させ、第２駆動部３０ｂのうち永久磁石ＭＡｂを梁構造部２０に設けた振動分離部ＶＩｂに収納させる一方、コイルＣＯａを固定支持部ＦＳの真下（−Ｚ側）に配置して固定し、コイルＣＯｂを振動分離部ＶＩｂの真下（−Ｚ側）に配置して固定した構成としている。つまり、駆動部３０のうち、永久磁石ＭＡａ，ＭＡｂは、梁構造部２０に取り付けられる梁部側駆動素子となっており、永久磁石ＭＡａ，ＭＡｂが、コイルＣＯａ，ＣＯｂに流れる電流の変化に伴ってそれぞれ駆動する。ただし、これは一例であり、後述する所望の方向への加振が可能であれば、上記以外の構成としてもよい。
【００３２】
なお、以上のような構成の梁構造部２０において、第１梁部１１の延在方向に沿って第１駆動部３０ａと第２駆動部３０ｂとを配置することで、内梁としての第１梁部１１と、外梁としての第２梁部１２ａ，１２ｂとの双方を確実に振動させることができる。
【００３３】
以下、図２等を参照して、本実施形態におけるアクチュエーター１００の動作について説明する。なお、図２は、アクチュエーター１００の一部について底面側から見た状態を概念的に示した図である。
【００３４】
まず、本実施形態では、図２に例示するように、駆動部３０のうち、第１駆動部３０ａによって、梁構造部２０に対して、加振力Ｆａが±Ｙ方向はたらく。また、第１駆動部３０ｂによって、梁構造部２０に対して、加振力Ｆｂが±Ｘ方向にはたらく。ここでは、一例として、始動時において、駆動部３０によって、梁構造部２０に対して、加振力Ｆａが＋Ｙ方向へはたらき、加振力Ｆｂが＋Ｘ方向へはたらくように、永久磁石ＭＡの磁界の向きやコイルＣＯの電流方向が調整されているものとする。なお、各駆動部３０ａ，３０ｂには、所定の駆動周波数の交流電流が流れているため、その大きさが駆動電流の変化に伴って、正負の場合を含め、変化する。
【００３５】
以上のような構成の場合、図２あるいは図３Ａに示すように、第１梁部１１は、Ｙ方向を第１振動方向ＶＤ１としてこの方向について振動する。一方、図３Ｂに示すように、第２梁部１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向を第２振動方向ＶＤ２としてこの方向について振動する。また、この場合において、一対の振動分離部ＶＩａ，ＶＩｂは、第１振動方向ＶＤ１の振動と、第２振動方向ＶＤ２の振動とを分離する基準となるものとして機能している。
【００３６】
以上のように、２方向の振動が組み合わされた動きをする場合、全体としては、例えば円状のような動作やさらに複雑な動作をさせることが可能になる。これにより、例えば、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２のうち少なくとも一方向については動いているように維持され、どちらの振動方向についても速度成分ゼロとなることがないすなわち一瞬も止まることがないような曲線運動を、可動部１０に行わせている。ここでは、一例として、可動部１０は、比較的単純な円状あるいは楕円状に動くようなものとなっている。このように、速度成分ゼロとなるような箇所が生じないことで、例えば可動部１０に光拡散板を取り付けて光拡散板をレーザー光の光路上に配置した場合に、速度成分ゼロとなった瞬間にレーザー光のスペックルが視認される、という事態の発生を低減できる。
【００３７】
ここで、上記のように、光拡散板を取り付けてスペックルを低減するために利用する、という観点からは、さらに、面外方向（Ｚ方向）に関する運動すなわち面外方向に関する振動（面外振動）についても極力抑えられていることが望ましい。このためには、面外方向（Ｚ方向）を振動方向とする共振モードが、上記した２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２に対応する共振モードと異なっていることが望ましい。すなわち、共振モードの共振周波数（固有周波数）が大きく異なっている状態、特に、面外方向（Ｚ方向）を振動方向とする共振モードの共振周波数（固有周波数）が高い状態となっていることが理想的である。
【００３８】
これに対して、本実施形態では、既述のように、第１及び第２梁部１１，１２ａ，１２ｂの厚さについて、面外方向（Ｚ方向）が相対的に厚く、面内方向（ＸＹ面に平行な方向）が相対的に薄くした面外振動抑制構造を有するようにしている。つまり、面外方向（Ｚ方向）の厚みを大きくすることによって面外方向への固有周波数を高くして、上記のような面内方向についての共振モードと、面外方向についての共振モードとに大きな差異を生ぜしめ、面内方向について必要な動きを生成する２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２に対応する共振モードに対応した振動を生じさせても、不要な動きである面外方向（Ｚ方向）への振動を抑えることを可能にしている。
【００３９】
共振周波数を高くすることで面外方向（Ｚ方向）への振動が抑えられる理由としては、ばね定数が高くなることで同じ力が働いたとしても振動の変位が小さくなること、また共振なので変位はＱ値倍されるが、共振周波数が高い方がＱ値を構成するダンピングが大きくなるためＱ値が相対的に小さくなりＱ値倍されても振動の変位は小さくなることが考えられる。
【００４０】
なお、図示の例では、第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとの双方が、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部１０の振動を抑制する面外振動抑制構造を有するものとしているが、必要な面外振動抑制が達成できるのであれば、例えば、第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとのうち一方のみが上記のような面外振動抑制構造を有するものとしてもよい。
【００４１】
さらに、本実施形態では、第１梁部１１は、互いに離間してかつ延在方向に平行に延びる複数（図示の例では２つ）の板状部材１１ａ，１１ｂを有する。この場合、例えば面内方向に平行な面が面外方向側へ向かう動き（傾きあるいはチルト）を抑制できる。つまり、可動部１０の表面が、傾く（あるいはチルトする）ことを抑制できる。特に、本実施形態では、可動部１０に直接接続されている内梁である第１梁部１１を、上記のような板状部材１１ａ，１１ｂによる面外振動抑制構造としていることで、可動部１０のチルト（傾き）を確実に抑えることができる。本実施形態では板状部材は２つであるが、３つまたは４つなど複数でもよい。
【００４２】
ここで、上記のような２つ（２ペア）の駆動機構である第１及び第２駆動部３０ａ，３０ｂによる２つの方向への加振力Ｆａ，Ｆｂで、対応する２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２についてそれぞれ振動を生じさせる場合、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２に対応する２つの共振モード（振動モード）の共振周波数（固有周波数）に各駆動部３０ａ，３０ｂの駆動周波数が一致していることが理想的である。この場合、可動部１０を共振振動によって非常に高効率に駆動させることができる。
【００４３】
また、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２に対応する２つの共振モードについては、他の意図しない振動（環境振動）の影響を受けないようにすべく、ある程度以上の高い周波数の範囲にゲインが高くなる領域が分布することが望ましいと考えられる。例えば、６０Ｈｚ近辺の周波数の振動は、周囲にある種々のものから伝達されるおそれがあるからである。また、例えば光拡散板を取り付けてスペックルを低減するために利用する、という観点からも、その機能を果たすべく、例えば３０Ｈｚ以上の振動であることが必要であると考えられる。一方、周波数が高くなりすぎると、振動させるために必要な駆動力（加振力）も大きくしなければならなくなる。以上の観点から、例えば２つの共振モードを、例えば１２０Ｈｚ程度の値をピークとして一致させるようにすることが望ましい。なお、かかる調整については、種々の方法が考えられるが、例えば、第１梁部１１に孔部ＨＬを設けること等が考えられる。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとのうち少なくとも一方において、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部１０の振動を抑制する面外振動抑制構造を設けることで、意図しない面内方向に対して垂直な面外方向への意図しない動きの発生を抑制できる。また、この場合、例えば回転駆動のためにモーターを配置して構成する、というような場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。
【００４５】
〔第２実施形態〕
以下、図４等を参照して、第２実施形態に係るアクチュエーターについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、駆動部の構成を除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、同一の機能を有するものについては、同じ符号を適用し、各部の詳細な説明については省略する。
【００４６】
図４に示すように、本実施形態に係るアクチュエーター２００は、可動部１０と、可動部１０を載置・固定して振動を伝える梁構造部２０と、梁構造部２０を介して可動部１０を駆動させる駆動部２３０とを備える。
【００４７】
以下、図４を参照して、アクチュエーター２００のうち、駆動部２３０について説明する。なお、可動部１０及び梁構造部２０については、第１実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
駆動部２３０は、第１実施形態において例示した駆動部３０（図１Ａ参照）と異なり、１つの永久磁石ＭＡと、１つのコイルＣＯとで構成される１つ（１ペア）の駆動機構によって構成されている。すなわち、コイルＣＯに駆動電流として交流電流を流すことで、永久磁石ＭＡとの間で生じるローレンツ力を利用して梁構造部２０を加振することで、可動部１０を駆動させている。図示の例では、永久磁石ＭＡを梁構造部２０に設けた振動分離部ＶＩｂに収納させる一方、コイルＣＯを振動分離部ＶＩｂの真下（−Ｚ側）に配置して固定した構成としている。つまり、駆動部２３０のうち、永久磁石ＭＡは、梁構造部２０に取り付けられる梁部側駆動素子となっており、永久磁石ＭＡが、コイルＣＯに流れる電流の変化に伴って駆動する（移動する）。ここでは、一例として、始動時において、駆動部２３０によって、梁構造部２０に対して、加振力Ｆが＋Ｘ方向に対して仰角４５°の方向へはたらくように、永久磁石ＭＡの磁界の向きやコイルＣＯの電流方向が調整されているものとする。すなわち、加振力Ｆは、梁構造部２０によって定まる２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２のいずれの方向とも異なる方向にはたらくようになっている。さらに、加振力Ｆの方向は、各梁部１１，１２ａ，１２ｂの延在方向とも異なっている、つまり、加振力Ｆの方向は、Ｘ方向にもＹ方向にも平行でない方向になっているものとする。
【００４９】
以上のような構成の場合、第１実施形態の図３Ａ及び３Ｂに示す場合と同様に、第１梁部１１は、Ｙ方向を第１振動方向ＶＤ１としてこの方向について振動し、第２梁部１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向を第２振動方向ＶＤ２としてこの方向について振動する。
【００５０】
ただし、上記は一例であり、上記のような所望の方向への加振が可能であれば、駆動部２３０の配置等を上記以外のものとしてもよい。
【００５１】
ここで、上記のような１つ（１ペア）の駆動機構である駆動部２３０によるある時間における１つの方向への加振力Ｆのみで、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２の双方について振動を生じさせるためには、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２の共振モード（振動モード）が一致しており、かつ、この一致した共振モードの共振周波数（固有周波数）に駆動部２３０の駆動周波数が一致していることが理想的である。この場合、可動部１０を共振振動によって非常に高効率に駆動させることができる。したがって、まず、この場合、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２にそれぞれ対応する２つの共振モードをもつことになるが、これらを一致させるようにすることが重要である。本実施形態の場合、２つの共振モードは、可動部１０と、梁構造部２０と、駆動部２３０のうち梁構造部２０に取り付けられる梁部側駆動素子である永久磁石ＭＡとについての形状や配置、重さ等によって定まるが、特に、内梁としての第１梁部１１において孔部ＨＬを設けることで、２つの共振モードをほぼ一致させることが可能になると考えられる。
【００５２】
また、共振モードについては、第１実施形態の場合と同様、他の意図しない振動（環境振動）の影響を受けないようにすることや、光拡散板を取り付けてスペックルを低減するために利用する等の観点、さらに、周波数が高くなりすぎると、振動させるために必要な駆動力（加振力）も大きくしなければならなくなるとの観点から、２つの共振モードをほぼ一致させるにあたって、例えば１２０Ｈｚ程度の値をピークとして一致させるようにすることが望ましい。なお、かかる調整については、種々の方法が考えられるが、例えば、既述のように、第１梁部１１等に孔部ＨＬを設けること等が考えられる。
【００５３】
しかしながら、実際の装置においては、上記のような調整等をした場合においても、なお、例えば製造誤差等により、図５に例示するように、２つの共振モードについて、差が生じることがある。ここでは、図５に示すグラフ等を参照して、２つの振動方向に対応する２つの共振モードや、駆動周波数について考察する。
【００５４】
まず、既述のように、図５に示される２つの共振モードを示す曲線Ｃ１，Ｃ２については、若干の差が生じている。なお、図５では、横軸を周波数とし、縦軸をゲイン（効率、あるいは可動部１０の振り幅に相当）としている。すなわち、各曲線Ｃ１，Ｃ２に示されるゲインのピークに対応する周波数が、最も効率的に振動をさせることができる共振モードの共振周波数（固有周波数）となる。本実施形態では、２つの共振モードに対応する共振周波数のゲインが重なっている範囲内の周波数を駆動周波数とする（図示の例では、各曲線Ｃ１，Ｃ２のピークの中間あたりで、ゲインが重なっている範囲のうち最も高くなる箇所としている。）ことで、必要な駆動を確保できるようにしている。
【００５５】
以下、図６Ａ及び６Ｂを参照して、さらに、２つの共振モードについてのずれ量や、駆動周波数についての許容範囲について考察する。図６Ａは、２つの共振モードが一致した場合（例えば１２０Ｈｚで一致）における駆動周波数の許容範囲について考察するための図である。この場合、一致する共振モードを示す曲線ＣＸのゲイン（振幅）についての値が、１／２（半分）となる範囲までを使用可能な範囲とすれば、共振モードの共振周波数（固有周波数）を中心に駆動周波数の許容範囲は４Ｈｚ程度の幅内となる。さらに、ゲイン（振幅）についての値が１／１０となる範囲までを使用可能な範囲とすれば、駆動周波数の許容範囲は２０Ｈｚ程度の幅内となる。一方、図６Ｂは、２つの共振モードが一致しない場合（例えば１２０Ｈｚを基準としてそこからずれている場合）におけるずれ量の許容範囲について考察するための図である。この場合、許容されるずれ量は、４Ｈｚ程度と考えられる。４Ｈｚ程度ずれると、双方についてゲイン（振幅）が最大となる値が、各共振モードのピークの場合の１／１０となるため、これ以上効率的な駆動周波数が選択できなくなるからである。
【００５６】
以上の考察から、２つの共振モードのずれ量や、駆動周波数の許容範囲は、いずれも高々数Ｈｚ以内としておくことが好ましいと考えられる。
【００５７】
以上のように、本実施形態においても、第１梁部１１と第２梁部１２ａ，１２ｂとのうち少なくとも一方において、面内方向に対して垂直な面外方向への可動部１０の振動を抑制する面外振動抑制構造を設けることで、意図しない面内方向に対して垂直な面外方向への意図しない動きの発生を抑制できる。また、この場合、例えば回転駆動のためにモーターを配置して構成する、というような場合に比べて、装置の小型化を図ることができ、特に、駆動部２３０を１つ（１ペア）の駆動機構で構成することで、さらなる小型化が図れる。
【００５８】
〔第３実施形態〕
以下、図７を参照して、第３実施形態に係る上記アクチュエーターを搭載した光学装置及びプロジェクターについて説明する。ここでは一例として、第１実施形態に例示したアクチュエーター１００を搭載した光学装置９００を例示するが、他のアクチュエーターを搭載してもよい。
【００５９】
図７に示すプロジェクター８００は、レーザー光を射出する光源装置７００と、画像形成光学系３００と、投射光学系６００とを備える。
【００６０】
光源装置７００は、アクチュエーター１００を搭載した光学装置９００のほか、光源装置７１０等を備えている。
【００６１】
ここで、本実施形態の光学装置９００は、アクチュエーター１００の可動部１０の箇所に光学素子としての光拡散板ＤＰを有し、アクチュエーター１００により光拡散板ＤＰを曲線運動させることで、入射するレーザー光の位相を適宜乱して反射することで、スペックル低減を行う装置である。光拡散板ＤＰは、例えばアルミ板の表面に凹凸が形成され、さらに誘電体多層膜、金属反射膜等が施されて構成される。
【００６２】
光源装置７１０は、ＲＧＢ３色のレーザー光Ｌを射出する。射出されたレーザー光Ｌは、平行化レンズ、光分離素子等を介して反射型の光学装置９００へ向けて射出される。光学装置９００の光拡散板ＤＰにおいて、レーザー光Ｌは、適度に拡散されつつ反射される。この際、レーザー光の位相が適度に乱された状態となる。このような状態のレーザー光Ｌが、さらに、レンズアレイ、偏光変換素子、重畳レンズ等で構成される照明光学系を経て画像形成光学系３００に射出される。さらに、レーザー光Ｌは、画像形成光学系３００を構成するダイクロイックミラー、反射ミラー等により色分離導光され、各色について設けた液晶光変調装置によって光変調され、さらに、クロスダイクロイックプリズムによって合成される。合成された成分は、投射光学系６００に投射される。以上によりプロジェクター８００による画像投射がなされる。
【００６３】
本実施形態では、光学装置９００がアクチュエーター１００を有し、プロジェクター８００が光学装置９００を有することで、光学装置では、光拡散板ＤＰの表面について、面外方向への意図しない動きの発生を抑制でき、光拡散板ＤＰにおいて光路が意図しない方向へ変更されてしまう、といった事態を回避できる。また、光拡散板ＤＰが一瞬も止まることがないような動きを達成できる。さらに、例えば回転駆動のためにモーターを配置して構成する、というような場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。また、プロジェクター８００では、レーザー光Ｌに起因するスペックル低減が図られた良好な画像表示ができる。
【００６４】
〔その他〕
この発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００６５】
まず、上記において、各実施形態に示した電流の制御や磁界の向きについては、例示であり、各部の形状や配置を含め、適宜変更可能である。例えば、コイルを横方向に配置すること等が考えられる。また、永久磁石とコイルとを入れ替えた構成としてもよい。
【００６６】
また、上記では、２つの振動方向ＶＤ１，ＶＤ２のうち少なくとも一方向については動いているように維持され、振動の途中でどちらの振動方向についても速度成分ゼロとなることがないような曲線運動の例として、円状あるいは楕円状の軌道を例示しているが、これに限らず、種々の曲線運動が考えられる。例えば第１実施形態においては、第１駆動部３０ａと第２駆動部３０ｂとの２つの駆動部を有する構成であり、個別に駆動周波数を設定することが可能であり、かつ、２つの間で位相差を設けることも可能である。したがって、例えばリサジュー図形（あるいはリサージュ図形とも言われる）のような軌道を描くようにすることも可能である。ただし、速度成分ゼロとなることがないような曲線すなわち一瞬も止まることがないような動きをさせる、という観点からすると、図８に例示すように、リサジュー図形のうち、軌道の線が止まって折り返すようなもの（図中バツ印）については、選択しないことになる。
【００６７】
また、上記では、駆動部が２つ（２ペア）の駆動機構である場合と、１つ（１ペア）の駆動機構である場合について、説明したが、これに限らず、例えば３つ（３ペア）の駆動機構で駆動部を構成してもよい。例えば、図１Ａにおいて、振動分離部ＶＩｂのみならず、振動分離部ＶＩａにおいても、永久磁石を収納して固定する構成とすることで、外梁である第２梁部１２ａ，１２ｂに対する加振力をさらに向上させてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０…可動部、１１…第１梁部、１２ａ，１２ｂ…第２梁部、１１ａ，１１ｂ，Ｐａ，Ｐｂ…板状部材、２０…梁構造部、３０…駆動部、３０ａ…第１駆動部、３０ｂ…第２駆動部、１００…アクチュエーター、２００…アクチュエーター、２３０…駆動部、３００…画像形成光学系、６００…投射光学系、７００…光源装置、８００…プロジェクター、９００…光学装置、Ｃ１，Ｃ２，ＣＸ…曲線、ＣＯ，ＣＯａ，ＣＯｂ…コイル、ＤＰ…光拡散板、ＦＳ…固定支持部、Ｆ，Ｆａ，Ｆｂ…加振力、ＨＬ…孔部、Ｌ…レーザー光、ＭＡ，ＭＡａ，ＭＡｂ…永久磁石、ＴＰ…先端部、ＶＤ１…第１振動方向、ＶＤ２…第２振動方向、ＶＩａ…第１振動分離部、ＶＩｂ…第２振動分離部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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