(57)【要約】【課題】被駆動部共振と定常波状の変形振動の共振合成により回転角の拡大、または共振周波数の調整を行う。【解決手段】本駆動装置はベース部に配置された駆動源部を周期加振することにより発生する振動により、ベース部及びトーションバーを定常波状に変形振動させ、この定常波状の変形振動を利用し、ベース部に支持されるミラー（被駆動部）をミラー部（及び支持部より定まる）の共振周波数とは異なる前記定常波状の変形振動の周波数で共振回転させる。【選択図】図１
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【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ベース部上に設置され駆動力を発生する駆動源部と、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、前記駆動源部が発生する振動に起因して前記第２ベース部は前記他の方向に沿って変形振動し、前記第２ベース部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第２ベース部の変形振動により遷移させられ、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】
前記駆動源部の発生する振動に起因して、前記第２ベース部及び第１弾性部は定常波状に変形振動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または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動において、前記被駆動部の回転軸に対応する位置に変形振動の節が現れることを特徴とする請求項１乃至３に記載の駆動装置。
【請求項５】
更に磁界付与部を備え、前記駆動源部はコイル部であるとことを特徴とする請求項１乃至４に記載の電磁式駆動装置。
【請求項６】
更に固定側電極を備え、前記駆動源部は静電電極であるとことを特徴とする請求項１乃至４に記載の静電式駆動装置。
【請求項７】
前記駆動源部は圧電体であるとことを特徴とする請求項１乃至４に記載の圧電式駆動装置。
【請求項８】
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、前記コイル部は一の方向に沿った軸であって且つ前記被駆動部とは異なる軸を回転軸として回転し、前記コイル部の回転に起因して前記第２ベース部は前記他の方向に沿って変形振動し、前記第２ベース部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第２ベース部の変形振動により遷移させられ、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９】
前記コイル部の回転に起因して、前記第２ベース部及び第１弾性部は定常波状に変形振動することを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
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８または請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動において、前記被駆動部の回転軸に対応する位置に変形振動の節が現れることを特徴とする請求項８乃至１０に記載の駆動装置。
【請求項１２】
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ベース部上に設置され駆動力を発生する駆動源部と、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、前記駆動源部が発生する振動に起因して前記第２ベース部及び第１弾性部は前記他の方向に沿って定常波状に振動し、前記第２ベース部及び前記第１弾性部と定常波状の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第２ベース部及び前記第１弾性部と定常波状の振動により遷移させられ、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１３】
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１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
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１２に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動において、前記被駆動部の回転軸に対応する位置に変形振動の節が現れることを特徴とする請求項１２乃至１４に記載の駆動装置。
【請求項１６】
更に磁界付与部を備え、前記駆動源部はコイル部であるとことを特徴とする請求項１２乃至１５に記載の電磁式駆動装置。
【請求項１７】
更に固定側電極を備え、前記駆動源部は静電電極であるとことを特徴とする請求項１２乃至１５に記載の静電式駆動装置。
【請求項１８】
前記駆動源部は圧電体であるとことを特徴とする請求項１２乃至１５に記載の圧電式駆動装置。
【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５６２４２１３号  特許公報
【特許文献２】特許第６０１４２３４号  特許公報
【特許文献３】特許第４９５８１９５号  特許公報
【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）に直接的に駆動力を加えず、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力をベース部に印可し、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の駆動装置では加振力の利用効率が十分ではなく、必要なミラーの回転角を得られない、消費電力が大きい、または装置が大型化するという問題がある。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、装置の小型化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２ベース部に駆動力を印加する印加部とを備え、前記駆動力の印加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）及び第１弾性部ｂが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周波数である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動による周波数の遷移効果及び共振の合成効果を適確に利用したので、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側面図である。
【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側面図である。
【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６】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９】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。
【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２ベース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）及び第１弾性部ｂは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）、他の方向とは異なる（好ましくは直交する）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】
第２ベース部の一部の箇所の剛性が第２ベース部の他の一部の箇所の剛性よりも高くなる駆動装置の態様では、Ｙ軸の方向に沿った辺の剛性をＸ軸の方向に沿った辺の剛性よりも高くすることが好ましい。ただし、ここで言う曲げ剛性が高いとは、固有振動モードにおける固有振動数（共振周波数）が高いということを表している。
【００１５】
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。
【００１６】
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、第２ベース部を含めた後述する定常波状の変形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。
【００１７】
このローレンツ力によってコイル部には振動が発生する。そしてこの振動は定常波状の変形振動を発生させる。言い換えれば、コイル部の発生する電磁力は第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動を発生させる。そしてこの定常波状の変形振動が被駆動部を共振回転させる。
【００１８】
ここで前記定常波状の変形振動（定常波状の第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動）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））のバネ弾性及び質量により定常波状の共振が発生する。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）及び第１弾性部ｂは他の方向に沿い、連なって、弦の２倍モードのような変形姿態を示す。
【００１９】
この時、前記定常波状の変形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及び第２ベース部との接続部には腹が現れ、第２ベース部（被駆動部及び第２弾性部を含む）には節（２つ）及び腹が現れ、第１弾性部ｂの第２ベース部との接続部には腹が現れるようなモードを有する共振が発生する。このような第２ベース部及び第１弾性部（被駆動部及び第２弾性部を含む）の連成された変形振動（以下、第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動と略す。）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。
【００２０】
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ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動（連成振動）が同一の周波数で発生する。更に厳密に言えば、前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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周波数となる。
【００２１】
加えて、第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動により、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る。
【００２２】
加えて、共振の遷移すなわち共振の合成が適確に行われ、つまりは被駆動部の回転共振と、第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の共振の合成が適確に行われたので、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加振が行われた場合には、第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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回転振幅を増大させることができる。
【００２３】
更に、前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動において第２ベース部上にある振動の節（被駆動部側）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。
【００２４】
上述の定常波状の変形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）及び第１弾性部ｂ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、上述の定常波状の変形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。
【００２５】
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以上の信号の重畳を行うとよい。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。
【００２６】
本実施例の他の形態１ではコイル部は、被駆動部から離間して配置され、第２ベース部上に配置される。言い換えれば、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が配置されるように第１弾性部上に配置される。
【００２７】
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なり、このねじり振動は定常波状の変形振動を発生させる。言い換えれば、コイル部の発生する電磁力は第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動を発生させる。そしてこの定常波状の変形振動が被駆動部を共振回転させる。
【００２８】
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。
【００２９】
ここで前記定常波状の変形振動（定常波状の第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動）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））のバネ弾性及び質量により定常波状の共振が発生する。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）及び第１弾性部ｂは他の方向に沿い、連なって、弦の２倍モードのような変形姿態を示す。
【００３０】
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ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動、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）及び第１弾性部ｂが連なって、他の方向に沿って定常波状に変形し変形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。
【００３１】
そして、コイル部（第２ベース上）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ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動を増大させ、その結果被駆動部との共振（定常波状の変形振動）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。
【００３２】
また、上述のコイル部の振動形態と加振力の形態の一致を必ずしも行わなくともよい。
この場合は駆動力の漏れ（言い換えれば意図しない方向に働いてしまう力）で駆動したり、
特許文献３に示されたような、力の方向を限定しない力（無方向性振動）で駆動してもよい。
【００３３】
本実施形態の他の態様２では、
電極への電荷に起因した静電引力によって、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、可動側電極と固定側電極の間に発生する静電引力である。
【００３４】
本実施形態の他の態様３では圧電体の発生する変形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圧電体の伸長、収縮による変位力である。
【００３５】
本実施形態の他の態様４では第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動において、第２ベース部はあまり変形しない。言い換えれば第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動において、主に変形するのは第１弾性部である。
【００３６】
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２ベース部に振動を印加する駆動源部とを備え、前記駆動源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）及び第１弾性部ｂ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を提供できる。
【実施例】
【００３７】
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、第１実施例から第５実施例では、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、図２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
【００３８】
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。
【００３９】
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及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄからなる第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〜ｈｈを含む駆動源部１４０とを備えている。
【００４０】
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ことが好ましい。
【００４１】
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。
【００４２】
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。また、複数の弾性材で構成されていてもよい。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の内側の辺に対向する第２ベース部１１０−２の外側の辺の接続部１１０−２ａに接続される。  
【００４３】
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く、その他任意の形状を有していてもよい。また、複数の弾性材で構成されていてもよい。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の枠部１１０−２ｈに接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺に接続される。
【００４４】
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。すなわち、図１中のＸ軸に平行な上辺１１０−２ｏｕと、縦辺１１０−２ａと、Ｘ軸方向に平行な下辺１１０−２ｏｄと、縦辺１１０−２ｂとを有する。上記４つの辺は互いに接続される。第２ベース部１１０−２の接続部、縦辺１１０−２ａには第１弾性部１２０ａ−１が接続され、縦辺１１０−２ｂの中心部には第１弾性部１２０ｂ−１が接続される。
【００４５】
第２ベース部１１０−２は第１弾性部１２０−１の中心線を対称軸として上下に線対称の形状をしている。しかし、第２ベース部１１０−２はこれらに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、正方形や、ひし形、六角形、八角形、多角形、円形、楕円の形状等）を有していてもよい。また、言うまでもなく対称形でなくともかまわない。
【００４６】
第２ベース部１１０−２を構成する辺（上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄ）は同一の厚みでもよいし、辺により厚みが異なっていてもよい、またリブ等で補強されてもよい。動作の項で詳細に説明する第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動を好適に実現するために、上記辺の剛性を異ならせてもよい。具体的にはＹ軸の方向に沿った辺の剛性をＸ軸の方向に沿った辺の剛性よりも高くすることが好ましい、ここで言う剛性とは、単なる硬さ（ヤング率）ではなく、共振周波数を意味するもので、言い換えればＹ軸の方向に沿った第２ベース部１１０−２の変形振動の共振周波数はＸ軸の方向に沿った第２ベース部１１０−２の変形振動の共振周波数よりも高いことを意味するものと解釈するのがよい。
【００４７】
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の弾性によって、Ｘ軸に沿った方向を回転軸として回転するように構成されている。言いかえればＸ軸に平行な軸の回りに回転するように構成されている。
【００４８】
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の上辺１１０−２ｏｕに接の内側に続される。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。
【００４９】
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の下辺１１０−２ｏｄの内側に接続される。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。
【００５０】
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。言いかえればＹ軸に平行な軸の回りに回転するように構成されている。
【００５１】
ミラー１３０はベースとなる基材、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等に、メッキ、金属蒸着等で形成してもよいし、金属ミラー、ガラスミラー等を貼り付けてもよい。
【００５２】
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振動をコイル部１４１に発生させる。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が連なって定常波状に共振（後述の定常波状の変形振動）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Ｘ軸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。
【００５３】
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、１４２ｆ、１４２ｇ及び１４２ｈ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、所望の電流が印加され、コイル部１４１と磁極１４２ａ〜１４２ｈ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。この電磁力は振動またはねじり力として、コイル部１４１及び第１弾性部１２０（１２０ａ−１、１２０ｂ−１）、第２ベース部１１０−２及びミラー１３０に伝えられ、ミラー１３０を回転させる。
【００５４】
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２ベース部１１０−２の枠部１１０−２ｈ上にメッキ或いは蒸着等で形成してもよいし、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、長方形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。
【００５５】
コイル部１４１は、第２ベース部１１０−２上に配置される。つまり、コイル部１４１は、ミラー１３０の周囲に配置される。
【００５６】
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１４２ｈ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１４２ｇ磁極１４２ｈはコイル部１４１の内側の空隙に配置される。
【００５７】
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。ここで磁極１４２ｇ及び磁極１４２ｈは中間ヨークとなっており磁束の中継を行う役目を担っている。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、１４２ｄ、１４２ｅ及び１４２ｆが配置される。磁極１４２ｃ及び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、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。また、中間ヨークは無くてもかまわない。
【００５８】
続いて図２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２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、コイル部１４１を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、及び磁極１４２ｃ〜１４２ｅを側面から見た図である。
【００５９】
図２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、コイル部１４１を含む、）、第１弾性部１２０ｂ−１が連なり、定常波状に（共振）振動する。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の中心付近の第２弾性部１１０−２との接続部に節が現れ、第１弾性部１２０ａ−１と第２ベース部との接続部には腹が現れ、第１弾性部１２０ｂ−１と第２ベース部との接続部に腹が現れる。このような練成した、定常波状の振動姿態が現れるように、各部の剛性、質量等が調整される。この共振については動作の態様の項で第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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
【００６０】
続いて、図１〜図４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。
【００６１】
初めに、図１を参照してミラー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となり、第２ベース部１１０−２をＸ軸方向に沿った軸を中心軸として回転させる。よって第２ベース部に接続されるミラー１３０もＸ軸方向に沿った軸を中心軸として回転させられる。
【００６２】
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１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１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及び１２０ｂ−１の伸長方向（Ｘ軸に沿った方向）を回転軸方向として、コイル部１４１を回転させる。その結果、コイル部１４１が装着された第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。
【００６３】
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。
【００６４】
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及び１２０ｂ−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）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及び１２０ｂ−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。
【００６５】
続いて、図１、図２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。
【００６６】
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、後述する第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１の定常波状の変形振動を用いて、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。言い換えればミラー１３０及び第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２より定まる共振周波数とは異なる周波数で共振回転する。
【００６７】
尚、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以上の信号の重畳をするとよい。つまり、Ｘ軸方向に沿った軸周りの回転を担う電流成分とＹ軸方向に沿った軸周りの回転を担う電流成分の２つの信号を重畳した信号を駆動コイル１４１に印可するとよい。
【００６８】
ここで、図１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及び磁極１４２ｆとの間に電磁相互作用が生ずる。
【００６９】
コイル部１４１と磁極１４２ｃ、１４２ｄとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１中奥側（紙面手前側）から手間側（紙面奥側）方向である。コイル部１４１と磁極１４２ｄ、磁極１４２ｅとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は図１中手前側から奥側方向である。
【００７０】
言い換えれば、図２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２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２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２における時計周りの方向に回転する。
【００７１】
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２における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。
【００７２】
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２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１に伝達され、第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動を発生させる。
【００７３】
続いて前記第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動について図２を用いて説明する。コイル部１４１の発生する加振力により、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）及び第１弾性部１２０ｂ−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）及び第１弾性部１２０ｂ−１は連なって、Ｘ軸方向に沿って弦の２倍モードのような変形姿態で振動する。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）及び第１弾性部１２０ｂ−１はそのある一部分が定常波状の変形振動の腹となり且つその他の一部分が定常波状の変形振動の節となるような変形姿態を示す。
【００７４】
上述の定常波状の変形振動において、コイル部１４１の中心には節が現れる。第２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄの第２弾性部の接続部、言い換えれば、ミラー１３０の回転中心の位置には節が現れる。第２ベース部１１０−２の中心には節が現れ、第１弾性部１２０ａ−１の右端と第２ベース部１１０−２ａとの接続部には腹が現れ、第１弾性部１２０ｂ−１の左端と第２ベース部１１０−２ｂとの接続部には腹が現れる。つまりコイル部１４１の中心は定常波状の波における節の位置にある。
【００７５】
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、駆動源部としてのコイル部１４１に定常波状の変形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。
【００７６】
一方で上述のように、ミラー１３０の回転中心は節の位置にある。このため図２に示すように動きの形態には上下（Ｚ軸に沿った方向）の動きは小さく、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心とした回転動が発生し好適に回転を享受できる。尚、上述の変形振動は、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。
【００７７】
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）及び第１弾性部１２０ｂ−１の定常波状の変形振動に起因して、ミラー１３０は回転させられる。
【００７８】
そして、ミラー１３０の回転共振と前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動は同じ周波数で発生するが、その周波数はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。すなわち、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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回転する。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い周波数である。更にこの時ミラー１３０の回転角は定常波状の変形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。
【００７９】
上述の定常波状の変形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）、及び第１弾性部１２０ｂ−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、上述の定常波状の変形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。
【００８０】
ここで更に詳細に定常波状の変形振動における共振周波数の調整方法について図３、図４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定常波状の変形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。
【００８１】
（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、コイル部１４１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。
【００８２】
（調整２）
次に第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１、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）、及び第１弾性部１２０ｂ−１の（回転運動と並進運動の連成された）定常波状の共振の共振周波数及び共振モードが計算される。この時のＮ次の共振モードが図３のような弦の２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。
【００８３】
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、この状態は定常波状の変形振動の周波数が、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。
【００８４】
（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２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄ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あまり大きくならない）、第２ベース部１１０を含んだ系の共振周波数は上がり、定常波状の変形振動の共振周波数は上昇する。
【００８５】
そしてシミュレーションによる計算結果は２５．２５ＫＨｚ（定常波状の変形振動の周波数＝被駆動部の周波数）に変化したとする。この時の振動姿態の概念を図４に示す。定常波状の変形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（２５．０００ｋＨｚ）とは異なる周波数で共振することが分かる。
（定常波状の変形振動によりミラーの共振周波数が遷移させられた状態）
【００８６】
また逆に第２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄ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定常波状の変形振動の共振周波数は下がり２４．７５ＫＨとなり、定常波状の変形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。
【００８７】
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。言い換えれば定常波状の変形振動によりミラー１３０の共振周波数が遷移される。
【００８８】
また様々な態様の計算によれば、典型的には、ミラー１３０の共振周波数が定常波状の変形振動により、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。
【００８９】
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。
【００９０】
或いは、１例ではあるが、定常波状の変形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％にもなる例が確認されている。
【００９１】
また、上述の典型例とは逆に前記ミラー１３０の共振周波数が定常波状の変形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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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１４１に定常波状の変形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。
【００９６】
特にミラー１３０の共振周波数は、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。第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１との定常波状の変形振動によりミラー１３０の共振周波数を遷移（典型的には高い周波数）させ、かつ適確に共振の合成を行うことで、被駆動をより大きな回転角で回転させ、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
初めに、図５、図６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
【００９７】
図５を参照して、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１の基本構成について説明する。図５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。
【００９８】
図５に示すように、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、下辺１１０−２ｏｄ、枠部１１０−２ｈからなる第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〜ｅを含む駆動源部１４０とを備えている。
【００９９】
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５中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図５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５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２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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ことが好ましい。
【０１００】
尚、上述のように図５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。
【０１０１】
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５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の内側の辺に対向する第２ベース部１１０−２の外側の辺の接続部１１０−２ａに接続される。  
【０１０２】
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５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く、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の枠部１１０−２ｈに接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺に接続される。
【０１０３】
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。すなわち、図５中のＸ軸に平行な上辺１１０−２ｏｕと、縦辺１１０−２ａと、Ｘ軸方向に平行な下辺１１０−２ｏｄと、コイルを装着する長方形の枠部１１０−２ｈとを有する。上記３つの辺は互いに接続され、枠部１１０−２ｈの左上端から始まり、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、下辺１１０−２ｏｄの順につながり、枠部１１０−２ｈの左下端に帰結する。第２ベース部１１０−２の接続部１１０−２ａには第１弾性部１２０ａ−１が接続され、枠部１１０−２ｈの右側の辺の中心部には第１弾性部１２０ｂ−１が接続される。
【０１０４】
第２ベース部１１０−２は第１弾性部１２０−１の中心線を対称軸として上下に線対称の形状をしている。しかし、第２ベース部１１０−２はこれらに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、正方形や、ひし形、六角形、八角形、多角形、円形、楕円の形状等）を有していてもよい。また、言うまでもなく対称形でなくともかまわない。
【０１０５】
第２ベース部１１０−２を構成する辺（上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、下辺１１０−２ｏｄ、枠部１１０−２ｈ）は同一の厚みでもよいし、辺により厚みが異なっていてもよい、またリブ等で補強されてもよい。動作の項で詳細に説明する第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動を好適に実現するために、上記辺の剛性を異ならせてもよい。具体的にはＹ軸の方向に沿った辺の剛性をＸ軸の方向に沿った辺の剛性よりも高くすることが好ましい、ここで言う剛性とは、単なる硬さ（ヤング率）ではなく、共振周波数を意味するもので、言い換えればＹ軸の方向に沿った第２ベース部１１０−２の変形振動の共振周波数はＸ軸の方向に沿った第２ベース部１１０−２の変形振動の共振周波数よりも高いことを意味するものと解釈するのがよい。
【０１０６】
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の弾性によって、Ｘ軸に沿った方向を回転軸として回転するように構成されている。言いかえればＸ軸に平行な軸の回りに回転するように構成されている。
【０１０７】
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５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の上辺１１０−２ｏｕに接の内側に続される。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。
【０１０８】
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５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の下辺１１０−２ｏｄの内側に接続される。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。
【０１０９】
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。言いかえればＹ軸に平行な軸の回りに回転するように構成されている。
【０１１０】
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力をコイル部１４１に発生させる。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が連なって定常波状に共振（後述の定常波状の変形振動）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Ｘ軸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。
【０１１１】
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及び１４２ｅ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、所望の電流が印加され、コイル部１４１と磁極１４２ａ〜１４２ｅ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力として、コイル部１４１及び第１弾性部１２０（１２０ａ−１、１２０ｂ−１）、第２ベース部１１０−２及びミラー１３０に伝えられ、ミラー１３０を回転させる。
【０１１２】
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２ベース部１１０−２の枠部１１０−２ｈ上にメッキ或いは蒸着等で形成してもよいし、エッチング等で形成してもよい。第２実施例では、コイル部１４１は、長方形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。
【０１１３】
コイル部１４１は、第２ベース部１１０−２上にミラー１３０に対しシフトして配置される。つまり、コイル部１４１は、ミラー１３０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２ベース部１１０−２上に配置される。言い換えれば、ミラー１３０は、コイル１４１を構成する巻き線の外側に配置される。
【０１１４】
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１４２ｅより磁界をコイル部１４１に与える。磁極１４２ａ〜磁極１４２ｅ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、及び磁極１４２ｄ、１４２ｅが配置される。磁極１４２ｃが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１４２ｄ、１４２ｅ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。
【０１１５】
続いて図６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６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、コイル部１４１を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１、及び磁極１４２ｃ〜１４２ｅを側面から見た図である。
【０１１６】
図６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、コイル部１４１を含む、）、第１弾性部１２０ｂ−１が連なり、定常波状に（共振）振動する。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、第２ベース部１１０−２の中心付近には腹が現れ、第１弾性部１２０ａ−１と第２ベース部との接続部には腹が現れ、１２０ｂ−１と第２ベース部との接続部に腹が現れる。このような練成した、定常波状の振動姿態が現れるように、各部の剛性、質量等が調整される。この共振については動作の態様の項で第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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。
（２−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１１７】
続いて、図５〜図８を参照して、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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。
【０１１８】
初めに、図５を参照してミラー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２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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となり、第２ベース部１１０−２をＸ軸方向に沿った軸を中心軸として回転させる。よって第２ベース部に接続されるミラー１３０もＸ軸方向に沿った軸を中心軸として回転させられる。
【０１１９】
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５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５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及び１２０ｂ−１の伸長方向（Ｘ軸に沿った方向）を回転軸方向として、コイル部１４１を回転させる。その結果、コイル部１４１が装着された第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。
【０１２０】
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２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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。
【０１２１】
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及び１２０ｂ−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）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及び１２０ｂ−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。
【０１２２】
続いて、図５、図６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２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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。
【０１２３】
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２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、後述する第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１の定常波状の変形振動を用いて、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。言い換えればミラー１３０及び第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２より定まる共振周波数とは異なる周波数で共振回転する。
【０１２４】
尚、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以上の信号の重畳をするとよい。つまり、Ｘ軸方向に沿った軸周りの回転を担う電流成分とＹ軸方向に沿った軸周りの回転を担う電流成分の２つの信号を重畳した信号を駆動コイル１４１に印可するとよい。
【０１２５】
ここで、図５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、から磁極１４２ｄ、１４２ｅ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及び磁極１４２ｅとの間に電磁相互作用が生ずる。
【０１２６】
コイル部１４１と磁極１４２ｃとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図５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１４２ｄ、磁極１４２ｅとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は図５中手前側から奥側方向である。
【０１２７】
言い換えれば、図６に示すように、コイル部１４１ａと磁極１４２ｃとの電磁相互作用による電磁力の方向は、図６中、下側から上側方向である。コイル部１４１ｂと磁極１４２ｄ、磁極１４２ｅとの電磁相互作用による電磁力の方向は、図６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６における時計周りの方向に回転する。
【０１２８】
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６における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。
【０１２９】
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２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１に伝達され、第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動を発生させる。
【０１３０】
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定常波状の変形振動のエネルギー源として加振力（ねじり振動）を加える。
【０１３１】
続いて前記第２ベース部及び第１弾性部の定常波状の変形振動について図６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）及び第１弾性部１２０ｂ−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）及び第１弾性部１２０ｂ−１は連なって、Ｘ軸方向に沿って弦の３倍モードのような変形姿態で振動する。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）及び第１弾性部１２０ｂ−１はそのある一部分が定常波状の変形振動の腹となり且つその他の一部分が定常波状の変形振動の節となるような変形振動を示す。
【０１３２】
上述の定常波状の変形振動において、コイル部１４１の中心には節が現れる。第２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄの第２弾性部の接続部、言い換えれば、ミラー１３０の回転中心の位置には節が現れる。第２ベース部１１０−２の中心には腹が現れ、第１弾性部１２０ａ−１の右端と第２ベース部１１０−２ａとの接続部には腹が現れ、第１弾性部１２０ｂ−１の左端と第２ベース部１１０−２ｈとの接続部には腹が現れる。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る。
【０１３３】
一方で上述のように、ミラー１３０の回転中心は節の位置にある。このため図６に示すように動きの形態には上下（Ｚ軸に沿った方向）の動きは小さく、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心とした回転動が発生し好適に回転を享受できる。尚、上述の変形振動は、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。
【０１３４】
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）及び第１弾性部１２０ｂ−１の定常波状の変形振動に起因して、ミラー１３０は回転させられる。
【０１３５】
そして、ミラー１３０の回転共振と前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動は同じ周波数で発生するが、その周波数はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。すなわち、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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回転する。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い周波数である。更にこの時ミラー１３０の回転角は定常波状の変形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。
【０１３６】
上述の定常波状の変形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）、及び第１弾性部１２０ｂ−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、上述の定常波状の変形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。
【０１３７】
ここで更に詳細に定常波状の変形振動における共振周波数の調整方法について図７、図８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定常波状の変形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。
【０１３８】
（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、コイル部１４１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。
【０１３９】
（調整２）
次に第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１、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）、及び第１弾性部１２０ｂ−１の（回転運動と並進運動の連成された）定常波状の共振の共振周波数及び共振モードが計算される。この時のＮ次の共振モードが図７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。
【０１４０】
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、この状態は定常波状の変形振動の周波数が、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。
【０１４１】
（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２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄ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あまり大きくならない）、第２ベース部１１０を含んだ系の共振周波数は上がり、定常波状の変形振動の共振周波数は上昇する。
【０１４２】
そしてシミュレーションによる計算結果は２５．２５ＫＨｚ（定常波状の変形振動の周波数＝被駆動部の周波数）に変化したとする。この時の振動姿態の概念を図８に示す。定常波状の変形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（２５．０００ｋＨｚ）とは異なる周波数で共振することが分かる。
（定常波状の変形振動によりミラーの共振周波数が遷移させられた状態）
【０１４３】
また逆に第２ベース部１１０−２の上辺１１０−２ｏｕ及び下辺１１０−２ｏｄ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定常波状の変形振動の共振周波数は下がり２４．７５ＫＨとなり、定常波状の変形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。
【０１４４】
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。言い換えれば定常波状の変形振動によりミラー１３０の共振周波数が遷移される。
【０１４５】
また様々な態様の計算によれば、典型的には、ミラー１３０の共振周波数が定常波状の変形振動により、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。
【０１４６】
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８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。
【０１４７】
或いは、１例ではあるが、定常波状の変形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％にもなる例が確認されている。
【０１４８】
また、上述の典型例とは逆に前記ミラー１３０の共振周波数が定常波状の変形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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
以上説明したように、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１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２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１は２軸駆動を行うことが出来る。
【０１５２】
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、コイル部に定常波状の変形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。
【０１５３】
特にミラー１３０の共振周波数は、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。第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１との定常波状の変形振動により被駆動部の共振周波数を遷移（典型的には高い周波数）させ、かつ適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させ、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。
（３）第３実施例
図９を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第３実施例について説明する。
（３−１）基本構成
【０１５４】
第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２の基本構成について説明する。図９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。
【０１５５】
図９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及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄからなる第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、第２ベース部１１０−２に直接的または間接的に接続され設置される可動側電極１５１ａ〜ｆと、第１ベース部１１０−１に直接的または間接的に接続され設置される固定側電極１５２ａ〜ｆを含む駆動源部１４０とを備えている。第１実施例の電磁駆動に代え、第３実施例は静電引力による静電駆動方式となっているが、その他の基本構成は第１実施例と同様であり、同一の参照符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【０１５６】
また、第２ベース部の形状については第１実施例と同様に長方形に限定することなく適宜形状を変更してもかまわない。また駆動源部を構成する電極（固定部側電極、可動部側電極）についても適宜構成（形状、個数等）を変更してもかまわない。
（３−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１５７】
第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２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。第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３の動作時には、駆動源部１４０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、所望の電圧が印加され、可動側電極１５１ａ〜ｆと、固定側電極１５２ａ〜ｆの間に静電引力が発生する。この静電引力は第２ベース部１１０−２（ミラー１３０を含む）をＸ軸方向に沿った軸を中心軸としてねじる力及び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微振動を発生させる。
【０１５８】
第３実施例では第１実施例での電磁力を静電引力に置き換えたため駆動力の印加タイミングは少々異なるが基本的には同様の動作となる。よって第１実施例と同等の効果を享受することができる。
【０１５９】
第３実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０２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３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。
【０１６０】
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、静電電極部に変形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。
【０１６１】
特にミラー１３０の共振周波数は、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。第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１との定常波状の変形振動によりミラー１３０の共振周波数を遷移（典型的には高い周波数）させ、かつ適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させ、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供することができる。
（３）第４実施例
図１０、１１を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第４実施例について説明する。
（４−１）基本構成
【０１６２】
第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３の基本構成について説明する。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。
【０１６３】
図１０に示すように、第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄからなる第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、第２ベース部１１０−２上に配置されるコイル部１４１と、磁界付与部としての磁極１４２ａ、１４２ｂを含む駆動源部１４０と、第２ベース部１１０−２上に直接的または間接的に設置される圧電体１４３a〜ｄを含む圧電駆動源部１４３とを備えている。
【０１６４】
第４実施例はＸ軸に沿った方向を回転軸として回転する態様では第１実施例と同様であるが、Ｙ軸に沿った方向を回転軸として回転する態様では第１実施例の電磁駆動に代え、圧電体による圧電駆動方式となっている。
【０１６５】
圧電駆動源部１４３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振動を第２ベース部１１０−２に発生させる。すなわち、第１実施例と同様に、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が連なって定常波状に共振（後述の定常波状の変形振動）するための加振力を加えることができる。
【０１６６】
より具体的には圧電体１４３a〜ｄは第２ベース部に直接的または間接的に設置され、圧電体自身が、伸長または収縮をするような変位を発生する。よってバイメタルの原理により第２ベース部１１０−２が変形振動を発生するように構成される。その他の基本構成は第１実施例と同様であり、同一の参照符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【０１６７】
また、第２ベース部の形状については第１実施例と同様に長方形に限定することなく適宜形状を変更してもかまわない。また圧電駆動源部１４３を構成する圧電体１４３a〜ｄについても適宜構成（形状、個数等）を変更してもかまわない。
（４−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１６８】
第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３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。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。図１１は、第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３の動作の態様を概念的に示す側面図である。Ｘ軸方向に沿った軸を中心軸として回転する態様においては第１実施例と同様のため省略し、Ｙ軸方向に沿った軸を中心軸として回転する態様について説明する。
【０１６９】
Ｙ軸方向に沿った軸を中心軸としてミラー１３０が回転する場合には、圧電駆動源部１４３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、所望の電圧が印加され、圧電体１４３a〜１４３ｄには図１０に示すような伸長、圧縮力が発生する。圧電体１４３a、１４３ｂには伸びる方向の力、圧電体１４３ｃ、１４３ｄには縮む方向の力が発生する。
【０１７０】
その結果第２ベース部には、バイメタルの原理により変形力が発生し図１１に示すように第２ベース部は変形を生じ、この変形は第１実施例と同様に第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）及び第１弾性部１２０ｂ−１の定常波状の変形振動を発生させ、ミラー１３０は共振回転させられる。
【０１７１】
そして、ミラー１３０の回転共振と前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形振動は同じ周波数で発生するが、その周波数はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。すなわち、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の変形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回転する。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い周波数である。更にこの時ミラー１３０の回転角は定常波状の変形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。その他の動作については第１実施例と同様である。よって第１実施例と同等の効果を享受することができる。
【０１７２】
第４実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０３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４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。
【０１７３】
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、圧電駆動源に変形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。
【０１７４】
特にミラー１３０の共振周波数は、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。第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１との定常波状の変形振動によりミラー１３０の共振周波数を遷移（典型的には高い周波数）させ、かつ適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させ、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供することができる。
（５）第５実施例
図１２，１３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
【０１７５】
第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４の基本構成について説明する。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。
【０１７６】
図１２に示すように、第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４は第１実施例と同様に、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄからなる第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〜ｈｈを含む駆動源部１４０とを備えている。第１実施例と異なるのは第２ベース部１１０−２の剛性である。
【０１７７】
第２ベース部１１０−２を構成する各辺、つまり上辺１１０−２ｏｕ、縦辺１１０−２ａ、縦辺１１０−２ｂ、下辺１１０−２ｏｄの剛性が第１実施例の場合と比較して高くなっており、変形を起こしづらい形状となっている。その他の基本構成は第１実施例と同様であり、同一の参照符号を付することでその詳細な説明は省略する。
（５−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
【０１７８】
第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４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。図１３は、第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４の基本の動作を概念的に示す側面図である。第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４の動作時には、駆動源部１４０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１４１と磁極１４２ａ〜１４２ｈの間に電磁力が発生する。この電磁力は第２ベース部１１０−２（ミラー１３０を含む）をＸ軸方向に沿った軸を中心軸としてねじる力及び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微振動を発生させる。
【０１７９】
Ｘ軸方向に沿った軸を中心軸とした回転については第1実施例と同様であるため省略し
Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸とした回転する場合について説明する。
第５実施例では第２ベース部の剛性を高くしたため、第２ベース部１１０−２の変形が小さい。よって図１３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、コイル部１４１を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１が連なり、定常波状に（共振）変形振動する場合に、第１弾性部１２０а−１、１２０ｂ−１が主な変形箇所となる。
【０１８０】
第1実施例と同様に不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングでコイル１４１には所望の制御電流が印加される。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し、振動を発生させる。コイル１４１が発生する振動が加振力となり、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）及び第１弾性部１２０ｂ−１が連なって定常波状の振動が発生する。その結果、前記定常波状の振動に起因してミラー１３０は共振回転させられる。
【０１８１】
そして、ミラー１３０の回転共振と前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の振動は同じ周波数で発生するが、その周波数はミラー１３０と第２弾性部より定まる共振周波数とは異なる。すなわち、ミラー１３０の共振周波数は前記第２ベース部及び第１弾性部との定常波状の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回転する。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い周波数である。更にこの時ミラー１３０の回転角は定常波状の変形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。その他の動作については第１実施例と同様である。よって第１実施例と同等の効果を享受することができる。
【０１８２】
第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４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５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０４は２軸駆動を行うことが出来る。
【０１８３】
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１４１に変形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。
【０１８４】
特にミラー１３０の共振周波数は、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。第２ベース部１１０−２及び第１弾性部１２０−１との定常波状の振動によりミラー１３０の共振周波数を遷移（典型的には高い周波数）させ、かつ適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させ、より高効率、低消費電力の駆動装置を提供することができる。
【０１８５】
また、第５実施例においては電磁力による駆動の例を示したが、これに限定されることなく、第３実施例、第４実施例で示したような静電引力、圧電体による伸長・収縮力を用いてもよい。
【０１８６】
尚、上述した第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置（１００）〜第５実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置（１０４）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】
【０１８７】
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、  ＭＥＭＳミラー駆動装置
１１０−１  第１ベース部
１１０−２  第２ベース部
１１０−２ａ  第２ベース部縦辺
１１０−２ｏｕ  第２ベース部上辺
１１０−２ｏｄ  第２ベース部下辺
１１０−２ｈ  第２ベース部コイル枠部
１２０  第１弾性部
１２０−２  第２弾性部
１２０ａ−１、１２０ｂ−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
１４１ａ、１４１ｂ  コイル部
１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ、１４２ｅ  磁極
１４３  圧電駆動源部
１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ  圧電体
１５１a、１５１ｂ、  静電電極（可動側）
１５２a、１５２ｂ、  静電電極（固定側）
【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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