(57)【要約】【課題】光走査装置においてリンギングの発生をさらに抑制すること。【解決手段】本発明の光走査装置は、光反射面を有するミラーと、前記ミラーを支持するミラー支持体と、前記ミラー支持体の両側に配置されて前記ミラー支持体に接続される一対の駆動梁と、前記駆動梁に設けられ、前記光反射面の中心を通る所定の軸の周りに前記ミラーを揺動させる駆動源と、前記駆動梁を支持する固定枠と、を有し、前記ミラーと前記ミラー支持体の重心が前記所定の軸上に位置する。【選択図】図３
2019113605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射面を有するミラーと、
前記ミラーを支持するミラー支持体と、
前記ミラー支持体の両側に配置されて前記ミラー支持体に接続される一対の駆動梁と、
前記駆動梁に設けられ、前記光反射面の中心を通る所定の軸の周りに前記ミラーを揺動させる駆動源と、
前記駆動梁を支持する固定枠と、を有し、
前記ミラーと前記ミラー支持体の重心は前記所定の軸上に位置する
光走査装置。
【請求項２】
前記駆動梁は、前記所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が連結されて全体としてジグザグ状の形状である
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記ミラー支持体は、
前記ミラーを支持するミラー支持部と、
前記ミラー支持部の両側に配置されて前記ミラー支持部に接続される一対の第２の駆動梁と、
前記駆動梁と前記第２の駆動梁を接続する可動枠と、
前記第２の駆動梁に設けられ、前記所定の軸と略直交し、前記光反射面の中心を通る第２の所定の軸の周りに前記ミラーを揺動させる第２の駆動源と、を有する
請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記ミラー支持体と前記駆動梁とが接続される一対のミラー支持体接続部は、前記所定の軸に対して一方の側に配置されており、
前記ミラー支持体は、前記所定の軸に対して前記一方の側よりも前記一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記固定枠と前記駆動梁とが接続される一対の固定枠接続部は、前記所定の軸に対して一方の側に配置され、
前記ミラー支持体は、前記所定の軸に対して前記一方の側よりも前記一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記固定枠と前記駆動梁とが接続される一対の固定枠接続部は、前記所定の軸に対して前記一方の側に配置されている
請求項４に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記ミラー支持体と前記駆動梁とが接続される一対のミラー支持体接続部は、前記所定の軸に対して前記一方の側の反対側に配置されている
ている
請求項５に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記可動枠と前記駆動梁とが接続される一対のミラー支持体接続部は、前記所定の軸に対して一方の側に配置されており、
前記可動枠は、前記所定の軸に対して前記一方の側よりも前記一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項３に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記固定枠と前記駆動梁とが接続される一対の固定枠接続部は、前記所定の軸に対して一方の側に配置され、
前記可動枠は、前記所定の軸に対して前記一方の側よりも前記一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項３に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記固定枠と前記駆動梁とが接続される一対の固定枠接続部は、前記所定の軸に対して前記一方の側に配置されている
請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記ミラー支持体と前記駆動梁とが接続される一対のミラー支持体接続部は、前記所定の軸に対して前記一方の側の反対側に配置されている
ている
請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記可動枠は、前記所定の軸に対して前記一方の側よりも前記一方の側の反対側の方において幅が広く形成されている
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記ミラー及び前記ミラー支持部の重心は、前記所定の軸と前記第２の所定の軸の交点に位置する
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記第２の駆動梁と前記ミラー支持部は、前記第２の所定の軸の周りに前記ミラーを揺動可能にする捻れ梁によって接続されている
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記第２の駆動梁は、前記第２の所定の軸に垂直な方向に延在する複数の第２の梁を有し、隣接する前記第２の梁の端部同士が連結されて全体としてジグザグ状の形状である
請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記ミラー支持部と前記第２の駆動梁とが接続される一対のミラー支持部接続部は、前記第２の所定の軸に対して第２の一方の側に配置されており、
前記ミラー支持部は、前記第２の所定の軸に対して前記第２の一方の側よりも前記第２の一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項１５に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記可動枠と前記第２の駆動梁とが接続される一対の可動枠接続部は、前記第２の所定の軸に対して第２の一方の側に配置されており、
前記ミラー支持部は、前記第２の所定の軸に対して前記第２の一方の側よりも前記第２の一方の側の反対側の方が重く形成されている
請求項１５に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ミラー部を回転軸回りに回転させて光を走査する光走査装置が知られている。このような光走査装置では、駆動源に鋸歯状波形の電圧が用いられるが、駆動時にミラー部の共振振動によるリンギングが発生する場合ある。リンギングの発生は、光走査装置の走査により形成される画像の画質劣化に繋がる。
【０００３】
また、光走査装置の走査により形成される画像の画質劣化の原因として、ミラー部の回転軸線として設定した対称線に対して実際の回転軸線がずれていることが知られている。ミラー部の回転軸線として設定した対称線に対する実際の回転軸線のずれを抑制する技術の一例として、ミラー部が対称線に対して一方の半部の重量が他方の半部の重量より重くなるように形成されている光走査装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ミラー部の回転軸線として設定した対称線に対する実際の回転軸線のずれを抑制する技術の他の一例として、複数の圧電カンチレバーのうちミラー部に隣り合う第１カンチレバーは第１半部と第２半部とからなり、第１半部は対称線から第１圧電カンチレバーと第１圧電カンチレバーに隣り合う第２圧電カンチレバーとを連結する折り返し部まで延在し、第２半部は対称線から折り返し部と反対側に延在し、第２半部が第１半部より重く形成されている光走査装置を挙げることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、ミアンダ構造における不要共振によるミラー部への正規動作への悪影響を抑制する技術の一例として、折り返し部の厚さが、圧電部材が設けられていない状態での折り返し部以外の部分と異なる光走査装置を挙げることができる（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
蛇腹構造のＤＣ駆動部により回転駆動するアクチュエータは基本共振モードとして上下共振モードが現れる。このとき回転軸に対して重量バランスが悪いと回転振動が加わり上下振動も増幅されてしまう。通常、垂直駆動波形は周波数１〜１２０Ｈｚ程度の鋸波である。上下の基本共振モードは３００〜１０００Ｈｚ程度に現れるため、鋸波の成分に、上下モードに含まれる傾き成分が含まれてしまう。上下モードに含まれる傾き成分は、垂直側にミラーが振れたときにリンギングを発生させる原因となり、光の走査品質を悪化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１８４５９２号公報
【特許文献２】特開２０１６−００９０５０号公報
【特許文献３】特開２０１７−１１６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の光走査装置においてリンギングの発生をさらに抑制することが求められていた。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光走査装置においてリンギングの発生をさらに抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る光走査装置（１０００）は、光反射面を有するミラー（１１０）と、前記ミラーを支持するミラー支持体（１６１）と、前記ミラー支持体の両側に配置されて前記ミラー支持体に接続される一対の駆動梁（１７０Ａ、１７０Ｂ）と、前記駆動梁に設けられ、前記光反射面の中心を通る所定の軸（Ｖ）の周りに前記ミラーを揺動させる駆動源（１７１Ａ、１７１Ｂ）と、前記駆動梁を支持する固定枠（１８０）と、を有し、前記ミラーと前記ミラー支持体の重心が前記所定の軸上に位置する。
【００１１】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１２】
開示の技術によれば、光走査装置においてリンギングの発生をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図（その１）である。
【図２】第１の実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図（その２）である。
【図３】第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部のミラー近傍部の一例を示す上面側の平面図（Ａ）と下面側の平面図（Ｂ）である。
【図５】第１の参考例に係る光走査装置の光走査部のミラー近傍部の上面側の平面図（Ａ）と下面側の平面図（Ｂ）である。
【図６】駆動源に印加する電圧波形とミラーの動作波形との関係を説明する図である。
【図７】光走査装置を用いて画像表示を行ったときの状態を説明する図である。
【図８】ミラー動作波形の鈍りについて説明する図である。
【図９】光走査装置の変位の周波数特性を説明する図（Ａ）と振角の周波数特性を説明する図（Ｂ）である。
【図１０】光走査装置の固有振動モードについて説明する図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の平面図である。
【図１３】第２の参考例に係る光走査装置の光走査部の上面側の平面図である。
【図１４】第２の参考例に係る光走査装置の光走査部の下面側の平面図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図（Ａ）と下面側の平面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１５】
〈第１の実施の形態〉
まず、第１の実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１及び図２は、第１の実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図であり、図１はパッケージカバーを取り外した状態の光走査装置を示し、図２はパッケージカバーを取り付けた状態の光走査装置を示している。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、光走査装置１０００は、光走査部１００と、光走査部１００を搭載するセラミックパッケージ２００と、セラミックパッケージ２００上に配されて光走査部１００を覆うパッケージカバー３００とを有する。光走査装置１０００は、セラミックパッケージ２００の下側に、基板や制御回路等を備えてもよい。
【００１７】
光走査装置１０００において、パッケージカバー３００の略中央部には光反射面を有するミラー１１０の近傍を露出する開口部３００Ａが設けられている。開口部３００Ａは、ミラー１１０へのレーザ入射光Ｌｉ及びミラー１１０からのレーザ出射光Ｌｏ（走査光）を遮らない形状とされている。
【００１８】
なお、開口部３００Ａにおいて、レーザ入射光Ｌｉが通る側は、レーザ出射光Ｌｏが通る側よりも小さく開口されている。すなわち、レーザ入射光Ｌｉ側が略半円形状に狭く開口しているのに対し、レーザ出射光Ｌｏ側は略矩形状に広く開口している。これは、レーザ入射光Ｌｉは一定の方向から入射するのでその方向のみを開口すればよいのに対し、レーザ出射光Ｌｏは２次元に走査されるため、２次元に走査されるレーザ出射光Ｌｏを遮らないように、走査される全範囲を開口する必要があるためである。
【００１９】
次に、光走査装置１０００の光走査部１００について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図である。
【００２０】
図３に示されるように、光走査部１００は、ミラー１１０を揺動させて光源から照射されるレーザ入射光を走査する部分である。光走査部１００は、例えば圧電素子によりミラー１１０を駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等である。
【００２１】
光走査部１００は、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと、可動枠１６０と、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定枠１８０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１１０が支持されている。本実施の形態においては、ミラー支持部１２０と、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと、可動枠１６０をまとめて、ミラー１１０を支持するミラー支持体１６１と称する。
【００２２】
ミラー支持体１６１の両側に、ミラー支持体１６１に接続される一対の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが配置されている。ミラー支持体１６１と垂直駆動梁１７０Ａは、ミラー支持体接続部Ａ１１により接続される。固定枠１８０と垂直駆動梁１７０Ａは、固定枠接続部Ａ１２により接続される。ミラー支持体１６１と垂直駆動梁１７０Ｂは、ミラー支持体接続部Ａ１３により接続される。固定枠１８０と垂直駆動梁１７０Ｂは、固定枠接続部Ａ１４により接続される。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの詳細については後述する。
【００２３】
図４（Ａ）は本実施の形態に係る光走査装置の光走査部のミラー近傍部の一例を示す上面側の平面図であり、図４（Ｂ）は下面側の平面図（Ｂ）である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、ミラー１１０を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続される一対の水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂが配置されている。また、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂ、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０によって外側から支持されている。即ち、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、可動枠１６０にそれぞれの一方の側が支持されている。水平駆動梁１５０Ａの他方の側は内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。水平駆動梁１５０Ｂの他方の側も同様に、内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。連結梁１４０Ａ、１４０Ｂは、水平回転軸Ｈ方向に延びる捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂに接続されており、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂは水平回転軸Ｈ方向の両側からミラー支持部１２０を支持している。上記のように、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの延びる水平回転軸Ｈ方向と直交する方向に、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を挟むように、対をなして設けられている。水平回転軸Ｈ方向については後述する。
【００２４】
水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、それぞれ水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂを有する。また、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂを有する。水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、ミラー１１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。
【００２５】
水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの上面には、水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂがそれぞれ形成されている。水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂは、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの上面の圧電素子の薄膜（以下「圧電薄膜」ともいう。）の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて伸長したり縮小したりする。
【００２６】
このため、水平駆動梁１５０Ａと水平駆動梁１５０Ｂとで異なる位相の駆動電圧を交互に印加すれば、ミラー１１０の左側と右側で水平駆動梁１５０Ａと水平駆動梁１５０Ｂとが上下反対側に交互に振動する。これにより、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂを揺動軸又は回転軸として、ミラー１１０を水平回転軸Ｈの軸周りに揺動させることができる。ミラー１１０が捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの軸周りに揺動する方向を水平方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心Ｃを通る上記の揺動軸を水平回転軸Ｈという。例えば水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂによる水平駆動には、共振振動が用いられ、高速にミラー１１０を揺動駆動することができる。
【００２７】
ミラー支持部１２０には、ミラー１１０の円周に沿うようにスリット１２２が形成されている。スリット１２２により、ミラー支持部１２０を軽量化しつつ捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂによる捻れをミラー１１０へ伝達することができる。
【００２８】
また、図３に示されるように、垂直駆動梁１７０Ａは、水平回転軸Ｈ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。
【００２９】
例えば、ミラー支持体１６１側から数えて１番目の垂直梁の端部と２番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ１により連結されている。又、２番目の垂直梁の端部と３番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ２により連結されている。又、３番目の垂直梁の端部と４番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ３により連結されている。又、４番目の垂直梁の端部と５番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ４により連結されている。又、５番目の垂直梁の端部と６番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ５により連結されている。なお、図３では、各折り返し部を、便宜上、梨地模様で示している。
【００３０】
垂直駆動梁１７０Ｂも同様に、水平回転軸Ｈ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。
【００３１】
例えば、ミラー支持体１６１側から数えて１番目の垂直梁の端部と２番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ１により連結されている。又、２番目の垂直梁の端部と３番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ２により連結されている。又、３番目の垂直梁の端部と４番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ３により連結されている。又、４番目の垂直梁の端部と５番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ４により連結されている。又、５番目の垂直梁の端部と６番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ５により連結されている。上記と同様に、各折り返し部を、便宜上、梨地模様で示している。
【００３２】
垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。
【００３３】
垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、異なる極性の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁を上下反対方向に反らせ、各垂直梁の上下動の蓄積をミラー支持体１６１に伝達する。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、この動作によりミラー１１０及びミラー支持体１６１が水平回転軸Ｈの方向と直交する方向に揺動され、この揺動する方向を垂直方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心Ｃを通る上記の揺動軸を垂直回転軸Ｖという。例えば垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。
【００３４】
例えば、垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａを構成する１番目から６番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された６つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２、１７１Ａ３、１７１Ａ４、１７１Ａ５及び１７１Ａ６を含む。また、垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂを構成する１番目から６番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された６つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２、１７１Ｂ３、１７１Ｂ４、１７１Ｂ５及び１７１Ｂ６を含む。この場合、垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ｂ１、１７１Ａ３、１７１Ｂ３、１７１Ａ５、１７１Ｂ５を同波形、垂直駆動源１７１Ａ２、１７１Ｂ２、１７１Ａ４、１７１Ｂ４、１７１Ａ６及び１７１Ｂ６を前者と位相の異なる同波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持体１６１を垂直方向へ遥動できる。
【００３５】
本実施の形態に係る光走査装置において、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上に位置する。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【００３６】
さらに、上記のようにミラー１１０を垂直回転軸Ｖ方向と水平回転軸Ｈ方向に揺動させることができる本実施の形態の光走査装置においては、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖと水平回転軸Ｈの交点、即ち、ミラー１１０の中心Ｃに位置することが好ましい。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができ、さらにミラー１１０とミラー支持部１２０の重量バランスが最適化され、水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。これにより、垂直駆動及び水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【００３７】
本実施の形態の光走査装置において、ミラー１１０とミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重く形成されていることが好ましい。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスを最適化して、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心の位置を垂直回転軸Ｖ上に調整しやすくすることができる。例えば、可動枠１６０が垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重い構成とすることで、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量としても、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重くなるように調整できる。上記のような構成は、例えば、可動枠１６０が垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方において幅が広く形成されていることにより実現できる。
【００３８】
図４（Ｂ）に示される光走査装置は、領域Ｘ２における可動枠１６０の幅は、領域Ｘ１における幅より広く形成されており、可動枠に角部が設けられた構成となっている。具体的には、領域Ｘ２における可動枠１６０は、内周面が垂直回転軸Ｖ及び水平回転軸Ｈに対して斜めの角度を有する部分と、内周面が垂直回転軸Ｖと平行な部分を有する。内周面が垂直回転軸Ｖ及び水平回転軸Ｈに対して斜めの角度を有する部分は、垂直回転軸Ｖから遠ざかるほど可動枠１６０の幅が広くなり、この部分に角部が設けられている。さらに、内周面が垂直回転軸Ｖと平行な部分が領域Ｘ１における幅より広く形成されていてもよい。さらに、領域Ｘ１において省略可能なリブがなくなることで、軽量化が図られている。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重くなるように調整されている。
【００３９】
図５（Ａ）は第１の参考例に係る光走査装置の光走査部のミラー近傍部の上面側の平面図であり、図５（Ｂ）は下面側の平面図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される光走査装置は、領域Ｘ２における可動枠１６０の幅は、領域Ｘ１における幅と同程度であり、可動枠の幅は位置によらずほぼ均一である。さらに、領域Ｘ１における可動枠１６０と垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを接続する部分の裏面側にリブが形成されている。この点で図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示される本実施の形態に係る光走査装置とは異なっている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される光走査装置は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側と一方の側の反対側の方が同程度の重さであり、このため、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上からずれており、垂直回転軸Ｖ上からミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３側にずれている。一方で、本実施の形態の光走査装置では、上記のようにミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上に位置する構成となっている。
【００４０】
本実施の形態の光走査装置は、図３に示されるように、例えば、ミラー支持体接続部Ａ１１は、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１２が配置させる側と同じ側に配置されていてもよい。また、ミラー支持体接続部Ａ１３は、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１４が配置される側と同じ側に配置されていてもよい。本実施の形態の光走査装置の光走査部においては、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側に配置され、また、ミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。即ち、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。さらに、可動枠接続部Ａ１２、Ａ１４は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側に配置されている。
【００４１】
あるいは、例えば、ミラー支持体接続部Ａ１１は、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１２が配置させる側とは反対側に配置されていてもよい。また、ミラー支持体接続部Ａ１３は、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１４が配置される側とは反対側に配置されていてもよい。また、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３は、その端部が垂直回転軸Ｖを含むようにして、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４が配置される側とは反対側に配置されていてもよい。
【００４２】
また、垂直駆動梁１７０Ａと垂直駆動梁１７０Ｂとは、水平回転軸Ｈを対称軸とする線対称の配置関係になっていてもよい。これにより、ミラー１１０とミラー支持部１２０の重量バランスを最適化して、ミラー１１０とミラー支持部１２０の重心の位置を水平回転軸Ｈ上に調整しやすくすることができる。
【００４３】
水平駆動源１５１Ａの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ａに含まれる所定の端子と接続されている。水平駆動源１５１Ｂの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ｂに含まれる所定の端子と接続されている。また、垂直駆動源１７１Ａの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ａに含まれる所定の端子と接続されている。垂直駆動源１７１Ｂの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ｂに含まれる所定の端子と接続されている。
【００４４】
また、光走査部１００は、水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂに駆動電圧が印加されてミラー１１０が水平方向に遥動している状態におけるミラー１１０の水平方向の傾き具合（水平方向の振角）を検出する水平振角センサとして、圧電センサ１９１、１９２を有する。圧電センサ１９１は連結梁１４０Ａに設けられ、圧電センサ１９２は連結梁１４０Ｂに設けられている。
【００４５】
また、光走査部１００は、垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに駆動電圧が印加されてミラー１１０が垂直方向に遥動している状態におけるミラー１１０の垂直方向の傾き具合（垂直方向の振角）を検出する垂直振角センサとして、圧電センサ１９５、１９６を有する。圧電センサ１９５は垂直駆動梁１７０Ａを構成する垂直梁の一つに設けられており、圧電センサ１９６は垂直駆動梁１７０Ｂを構成する垂直梁の一つに設けられている。
【００４６】
圧電センサ１９１は、ミラー１１０の水平方向の傾き具合に伴い、捻れ梁１３０Ａから伝達される連結梁１４０Ａの変位に対応する電流値を出力する。圧電センサ１９２は、ミラー１１０の水平方向の傾き具合に伴い、捻れ梁１３０Ｂから伝達される連結梁１４０Ｂの変位に対応する電流値を出力する。圧電センサ１９５は、ミラー１１０の垂直方向の傾き具合に伴い、垂直駆動梁１７０Ａのうち圧電センサ１９５が設けられた垂直梁の変位に対応する電流値を出力する。圧電センサ１９６は、ミラー１１０の垂直方向の傾き具合に伴い、垂直駆動梁１７０Ｂのうち圧電センサ１９６が設けられた垂直梁の変位に対応する電流値を出力する。
【００４７】
第１の実施の形態では、圧電センサ１９１、１９２の出力を用いてミラー１１０の水平方向の傾き具合を検出し、圧電センサ１９５、１９６の出力を用いてミラー１１０の垂直方向の傾き具合を検出する。なお、各圧電センサから出力される電流値からミラー１１０の傾き具合の検出を行う傾き検出部が光走査部１００の外部に設けられていてもよい。又、傾き検出部の検出結果に基づき水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂ、垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに供給する駆動電圧を制御する駆動制御部が光走査部１００の外部に設けられていてもよい。
【００４８】
圧電センサ１９１、１９２、１９５、１９６は、圧電薄膜の上面に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。第１の実施の形態では、各圧電センサの出力は、上部電極と下部電極とに接続されたセンサ配線の電流値となる。
【００４９】
圧電センサ１９１の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ｂに含まれる所定の端子と接続されている。圧電センサ１９５の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ａに含まれる所定の端子と接続されている。また、圧電センサ１９２の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ｂに含まれる所定の端子と接続されている。圧電センサ１９６の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群１９０Ｂに含まれる所定の端子と接続されている。
【００５０】
光走査部１００は、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ：Buried Oxide）層及び活性層を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて形成することができる。例えば、可動枠１６０と、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの裏面に設けられたリブ、及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面に設けられたリブ等は、支持層からパターン形成された部材である。また、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと垂直駆動梁１７０Ａ，１７０Ｂ等は、活性層及びＢＯＸ層、または、活性層からパターン形成された部材である。
【００５１】
次に、光走査装置１０００の動作について説明する。図６は、垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに印加する電圧波形とミラー１１０の動作波形との関係を説明する図である。図６において、破線は駆動電圧波形Ｖ１を表し、実線はミラー動作波形Ｖ２を表す。図７は、光走査装置１０００を用いて画像表示を行ったときの状態を説明する図である。
【００５２】
垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂには、例えば図６に示されるように、鋸歯状波形の電圧が印加される。これにより、例えば正弦波形の電圧が印加される場合と比較して、ミラー１１０によって光を走査する速度が一定になる区間を長くすることができる。
【００５３】
ところで、図６に示すように、垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに印加する駆動電圧波形Ｖ１を鋸歯状波形としてミラー１１０を駆動させると、ミラー１１０のミラー動作波形Ｖ２が振動する、所謂リンギングが発生する。そして、リンギングが発生すると、光走査装置１０００を用いて画像表示を行った場合、例えば図７に示されるように、横縞が発生する。
【００５４】
リンギングの発生を抑制するため、ノッチフィルタ等のフィルタを用いて、リンギングの発生原因となる固有振動数に対応する周波数成分や固有振動数の高調波成分を除去する方法も考えられる。
【００５５】
しかしながら、除去対象となる固有振動モードが複数存在する場合、固有振動数に対応する周波数成分や固有振動数の高調波成分を除去するために複数のフィルタを用いた広帯域のフィルタリングが必要となる。広帯域でフィルタリングすると、鋸歯状波形である駆動電圧波形Ｖ１（破線）は、図８に示すミラー動作波形Ｖ３（実線）のように鈍って直線性が低下した波形となる。
【００５６】
その結果、垂直描画領域（光走査装置の走査速度が一定になる区間）となる図８の直線領域Ｓが短くなるため、画像表示に用いることが可能な領域が狭くなる。このため、画像表示に用いることが可能な領域を確保しつつ、リンギングの発生を抑制するためには、広帯域のフィルタリングを行うよりも、除去対象となる固有振動モードの数を少なくすることが有効である。
【００５７】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、光走査装置の周波数特性を説明する図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）において、実線ａは第１の参考例に係る光走査装置の周波数特性を示し、点線ｂは本実施の形態に係る光走査装置１０００の周波数特性を示している。図９（Ａ）において、横軸は駆動電圧波形Ｖ１の周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸はミラー１１０の垂直側の変位（ｍ／Ｖ）を示している。図９（Ｂ）において、横軸は駆動電圧波形Ｖ１の周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸はミラー１１０の垂直側への振角（ｄｅｇ）を示している。なお、第１の参考例に係る光走査装置は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように可動枠の幅は位置によらずほぼ均一であって、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上からずれている点が光走査装置１０００と異なり、その他の点が光走査装置１０００と同様の装置である。
【００５８】
図９（Ａ）の変位の周波数特性に示されるように、第１の参考例に係る光走査装置では、Ｐ１で示される７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において固有振動モードが現れ、Ｐ２で示される９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１において固有振動モードが現れた。また、図９（Ｂ）の振角の周波数特性に示されるように、第１の参考例に係る光走査装置では、Ｐ３で示される７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において固有振動モードが現れ、Ｐ４で示される９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１において固有振動モードが現れた。第１の参考例に係る光走査装置では、７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において上限＋傾きモードが現れ、９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１において傾きモードが現れた。
【００５９】
一方、図９（Ａ）の変位の周波数特性に示されるように、本実施の形態に係る光走査装置１０００では、Ｐ１で示される７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において固有振動モードは消失しており、Ｐ２で示される９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１において固有振動モードが現れた。図９（Ｂ）の振角の周波数特性に示されるように、本実施の形態に係る光走査装置１０００では、Ｐ３で示される７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において固有振動モードは消失しており、Ｐ４で示される９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１において固有振動モードが現れた。本実施の形態に係る光走査装置１０００では、７００Ｈｚ近傍の周波数ｆ０において上限＋傾きモードが実質的に消失しており、９００Ｈｚ近傍の周波数ｆ１における傾きモードのみが現れた。
【００６０】
図１０は光走査装置の固有振動モードについて説明する図である。図１０（Ａ）は第１の参考例に係る光走査装置のｆ０の固有振動モードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。図１０（Ｂ）は本実施の形態に係る光走査装置１０００のｆ０の固有振動モードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。また、図１０（Ｃ）は第１の参考例に係る光走査装置のｆ１の固有振動モードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。図１０（Ｄ）は本実施の形態に係る光走査装置１０００のｆ１の固有振動モードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。
【００６１】
ミラーとミラー支持体の重心が垂直回転軸Ｖ上からずれている第１の参考例の光走査装置では、ｆ０において上下振動と傾き振動がともに大きい。垂直回転軸Ｖに対して重量バランスを最適化してミラーとミラー支持体の重心が垂直回転軸Ｖ上にある本実施の形態の光走査装置では、ｆ０において傾き振動がなくなるだけでなく、上下振動がＤＣレベルにまで小さくなる。また、ｆ１の固有振動モードでは、第１の参考例と本実施の形態の光走査装置で大きな差はなく、いずれも傾き振動が大きい状態となっていた。
【００６２】
これは、光走査装置１０００では、ミラーとミラー支持体の重心の位置がｆ０の固有振動モードに与える影響が大きく、ミラーとミラー支持体の重心が垂直回転軸Ｖ上に位置することでｆ０の共振状態が生じにくくなったものと考えられる。
【００６３】
ｆ０に関しては、上記のようにミラーとミラー支持体の重心が垂直回転軸Ｖ上に位置するように重量を調整することでリンギング対策ができる。ｆ１については、除去対象となる固有振動モードが１つであるため、駆動信号にノッチフィルタを入れて駆動波形を最適化することで、リンギングが発生しないように制御することができる。この場合は、ノッチフィルタによりｆ１近傍の周波数のみを低減させればよく、広帯域のフィルタリングは不要であるため、図８の直線領域Ｓが短くなることなく、ｆ１に起因するリンギングの発生を抑制することができる。
【００６４】
このように、光走査部１００では、ミラーとミラー支持体の重心が垂直回転軸Ｖ上に位置する。これにより、ｆ０における上下振動と傾き振動をほぼゼロとすることができる。その結果、フィルタリングによってリンギング対策をすべき固有振動モードの数をｆ１のみにできるため、広帯域のフィルタリングを行うことなく、リンギングの発生原因となる固有振動数に対応する周波数成分や固有振動数の高調波成分を除去することができる。このため、直線性の高い電圧、すなわち、１周期の間に直線となっている区間が長い電圧を垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに印加することができる。その結果、画像表示に用いることが可能な領域を確保しつつ、リンギングの発生を抑制することができる。
【００６５】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１１は、第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。図１２は、第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の平面図である。
【００６６】
図１１及び図１２に示されるように、光走査部１００Ｂにおいて、可動枠１６０の外部には、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの一端が、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂを介して、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３において連結されている。ここで、本実施の形態の光走査装置は、ミラー支持体と垂直駆動梁とが接続される一対のミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３は、垂直回転軸Ｖに対して、固定枠１８０と垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂとが接続される一対の固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４が配置される側とは反対側に配置されている。本実施の形態の光走査装置の光走査部においては、固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側に配置され、また、ミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。即ち、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。さらに、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側の反対側に配置されている。
【００６７】
光走査部１００Ｂは、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ：Buried Oxide）層及び活性層を有するＳＯＩ基板を用いて形成することができる。その場合、図１１及び図１２に示すように、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂと可動枠１６０とが活性層及びＢＯＸ層によって接続されていてもよい。なお、図１１及び図１２においては、連結梁１７２Ａと可動枠１６０とが活性層及びＢＯＸ層によって接続されている部分を破線領域Ｂ１１で示し、連結梁１７２Ｂと可動枠１６０とが活性層及びＢＯＸ層によって接続されている部分を破線領域Ｂ１３で示している。また、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂと可動枠１６０とが活性層のみによって接続されていてもよい。上記を除いては、実質的に第１の実施の形態に係る光走査装置と同様の構成である。
【００６８】
本実施の形態に係る光走査部１００Ｂにおいて、第１の実施の形態と同様に、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上に位置する。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。上記のように、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３が、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４とは反対側に配置されている構成においても、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心が垂直回転軸Ｖ上に位置することで、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【００６９】
図１３は、第２の参考例に係る光走査装置の光走査部１００Ｃを示す上面側の平面図である。図１４は、第２の参考例に係る光走査装置の光走査部１００Ｃを示す下面側の平面図である。図１１及び図１２に示される第２の実施の形態と図１３と図１４に示される第２の参考例において、ミラー支持体１６１と垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂとを接続する連結梁１７２Ａ、１７２Ｂが垂直回転軸Ｖに対して一方の側に配置され、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３が垂直回転軸Ｖに対して他方の側に配置されている。可動枠１６０が垂直回転軸Ｖの近傍で中空に吊るされた構造となっている。ここで、図１１及び図１２に示される第２の実施の形態では、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂが設けられた側の反対側である領域Ｘ２における可動枠１６０は、領域Ｘ２以外の領域よりも幅が広く形成された部分を有し、領域Ｘ２以外の領域よりも重く形成されている。具体的には、領域Ｘ２における可動枠１６０は、内周面が垂直回転軸Ｖ及び水平回転軸Ｈに対して斜めの角度を有する部分と、内周面が垂直回転軸Ｖと平行な部分を有する。内周面が垂直回転軸Ｖ及び水平回転軸Ｈに対して斜めの角度を有する部分は、領域Ｘ２以外の領域より幅が太く形成されている。また、内周面が垂直回転軸Ｖと平行な部分は、領域Ｘ２以外の領域の幅と同程度となっているが、領域Ｘ２以外の領域の幅より広く形成されていてもよい。これにより、図１１及び図１２に示される第２の実施の形態の光走査装置では、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上に位置している。一方、図１３と図１４に示される第２の参考例においては、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂが設けられた側の反対側である領域Ｘ２における可動枠１６０は、領域Ｘ２以外の領域と同程度の幅を有し、領域Ｘ２以外の領域と同程度の重さで形成されている。ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化されておらず、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上からずれている。
【００７０】
さらに、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖと水平回転軸Ｈの交点、即ち、ミラー１１０の中心Ｃに位置することが好ましい。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができ、さらにミラー１１０とミラー支持部１２０の重量バランスが最適化され、水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。これにより、垂直駆動及び水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【００７１】
光走査部１００Ｂにおいて、光走査部１００と同様に、上記のように、ミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３が、垂直回転軸Ｖに対して固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４とは反対側に配置されている構成においても、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心が垂直回転軸Ｖ上に位置することで、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。さらに、垂直駆動及び水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。このように、第１の実施の形態の光走査部１００と同様の効果を奏する。
【００７２】
すなわち、第１の実施の形態と同様、フィルタリングによってリンギング対策をすべき固有振動モードの数をｆ１のみにできるため、広帯域のフィルタリングを行うことなく、リンギングの発生原因となる固有振動数に対応する周波数成分や固有振動数の高調波成分を除去することができる。このため、直線性の高い電圧、すなわち、１周期の間に直線となっている区間が長い電圧を垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに印加することができる。その結果、画像表示に用いることが可能な領域を確保しつつ、リンギングの発生を抑制することができる。
【００７３】
上記の図１１及び図１２に示される第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部１００Ｂにおいて、連結梁１７２Ａ、１７２Ｂの可動枠１６０に接続される側の端部は垂直回転軸Ｖの近くに存在する。そして、図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示される第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部１００のミラー支持体接続部Ａ１１、Ａ１３の位置よりも、垂直回転軸Ｖに対して中央側に位置している。重量バランスによる振動特性への影響は、可動枠が中空に吊るされて可動となっている箇所の位置の影響が強い。可動枠が吊るされている箇所が垂直回転軸Ｖから遠いと重量バランスによる振動特性への影響は小さくなり、近いと重量バランスによる振動特性への影響は大きくなる。図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示される第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部１００は、可動枠１６０が可動枠１６０の端部で吊るされており、即ち、可動枠１６０が吊るされている箇所が垂直回転軸Ｖから遠く、上下共振振動モードの上下揺れや傾きは製造でばらつく可能性がある。図１１及び図１２に示される第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部１００Ｂは、可動枠１６０が吊るされている箇所が垂直回転軸Ｖから近くなっており、これによって製造ばらつきに鈍感になり、振動特性がばらつきにくくなる。
【００７４】
〈第３の実施の形態〉
図１５（Ａ）は、第３の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。図１５（Ｂ）は、第３の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の平面図である。本実施の形態に係る光走査部１００Ｄは、第１の実施の形態と同様に、セラミックパッケージとパッケージカバー等のパッケージ部材に収容して用いることができ、光走査部以外の構成は第１の実施の形態と同様である。光走査部１００Ｄは、ミラー１１０を揺動させて光源から照射されるレーザ入射光を走査する部分である。光走査部１００は、例えば圧電素子によりミラー１１０を駆動させるＭＥＭＳミラー等である。光走査部１００Ｄに設けられたミラー１１０にレーザ入射光を入射して、ミラー１１０から出射される光を２次元に走査する。
【００７５】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示されるように、光走査部１００Ｄは、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、連結梁１４０Ｃ、１４０Ｄと、水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄと、可動枠１６０と、垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄと、固定枠１８０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１１０が支持されている。本実施の形態においては、ミラー支持部１２０と、連結梁１４０Ｃ、１４０Ｄと、水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄと、可動枠１６０をまとめて、ミラー１１０を支持するミラー支持体１６１と称する。
【００７６】
ミラー１１０を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続される一対の水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄが配置されている。また、水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄ、連結梁１４０Ｃ、１４０Ｄ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０によって外側から支持されている。水平駆動梁１５０Ｃは、水平回転軸Ｈと垂直な垂直回転軸Ｖの方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。水平駆動梁１５０Ｃの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が連結梁１４０Ｃを介してミラー支持部１２０に接続される。また、水平駆動梁１５０Ｄは、水平回転軸Ｈと垂直な垂直回転軸Ｖの方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。水平駆動梁１５０Ｄの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が連結梁１４０Ｄを介してミラー支持部１２０に接続される。
【００７７】
また、ミラー支持体１６１の両側に、ミラー支持体１６１に接続される一対の垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄが配置されている。垂直駆動梁１７０Ｃは、水平回転軸Ｈ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。垂直駆動梁１７０Ｃの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。また、垂直駆動梁１７０Ｄは、水平回転軸Ｈ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。垂直駆動梁１７０Ｄの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。
【００７８】
水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄは、それぞれ水平駆動源１５１Ｃ、１５１Ｄを有する。また、垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄは、それぞれ垂直駆動源１７１Ｃ、１７１Ｄを有する。水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄ、垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄは、ミラー１１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。
【００７９】
水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である水平梁ごとに水平駆動源１５１Ｃ、１５１Ｄが形成されている。水平駆動源１５１Ｃは、水平駆動梁１５０Ｃの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源１５１Ｄは、水平駆動梁１５０Ｄの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。
【００８０】
水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄは、水平梁ごとに隣接している水平駆動源１５１Ｃ、１５１Ｄ同士で、異なる極性の駆動電圧を印加することにより、隣接する水平梁を上下反対方向に反らせ、各水平梁の上下動の蓄積をミラー支持部１２０に伝達する。水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄは、この動作によりミラー１１０及びミラー支持部１２０が水平回転軸Ｈに揺動され、この揺動する方向を水平方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心Ｃを通る上記の揺動軸を水平回転軸Ｈという。例えば水平駆動梁１５０Ｃ、１５０Ｄによる水平駆動には、非共振振動を用いることができる。
【００８１】
例えば、水平駆動源１５１Ｃは、水平駆動梁１５０Ｃを構成する１番目から４番目の各水平梁の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１５１Ｃ１、１５１Ｃ２、１５１Ｃ３、１５１Ｃ４を含む。また、水平駆動源１５１Ｄは、水平駆動梁１５０Ｄを構成する１番目から４番目の各水平梁の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１５１Ｄ１、１５１Ｄ２、１５１Ｄ３、１５１Ｄ４を含む。この場合、水平駆動源１５１Ｃ１、１５１Ｄ１、１５１Ｃ３、１５１Ｄ３を同波形、水平駆動源１５１Ｃ２、１５１Ｄ２、１５１Ｃ４、１５１Ｄ４を前者と位相の異なる同波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を水平方向へ遥動できる。
【００８２】
垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ｃ、１７１Ｄが形成されている。垂直駆動源１７１Ｃは、垂直駆動梁１７０Ｃの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｄは、垂直駆動梁１７０Ｄの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。
【００８３】
垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ｃ、１７１Ｄ同士で、異なる極性の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁を上下反対方向に反らせ、各垂直梁の上下動の蓄積をミラー支持体１６１に伝達する。垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄは、この動作によりミラー１１０及びミラー支持体１６１が水平回転軸Ｈの方向と直交する方向に揺動され、この揺動する方向を垂直方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心Ｃを通る上記の揺動軸を垂直回転軸Ｖという。例えば垂直駆動梁１７０Ｃ、１７０Ｄによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。
【００８４】
例えば、垂直駆動源１７１Ｃは、垂直駆動梁１７０Ｃを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２を含む。また、垂直駆動源１７１Ｄは、垂直駆動梁１７０Ｄを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２を含む。この場合、垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ｂ１を同波形、垂直駆動源１７１Ａ２、１７１Ｂ２を前者と位相の異なる同波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持体１６１を垂直方向へ遥動できる。
【００８５】
本実施の形態の光走査装置において、ミラー１１０とミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重く形成されていることが好ましい。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスを最適化して、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心の位置を垂直回転軸Ｖ上に調整しやすくすることができる。例えば、可動枠１６０が垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重い構成とすることで、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量としても、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方が重くなるように調整できる。上記のような構成は、例えば、可動枠１６０が垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側の方において幅が広く形成されていることにより実現できる。本実施の形態の光走査装置の光走査部においては、固定枠接続部Ａ１５、Ａ１６は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側に配置され、また、ミラー支持体１６１は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。即ち、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されている。
【００８６】
また、本実施の形態に係る光走査装置において、ミラー１１０とミラー支持部１２０の重心は水平回転軸Ｈ上に位置することが好ましい。これにより、ミラー１１０とミラー支持部１２０の重量バランスが最適化され、水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。例えば、ミラー１１０とミラー支持部１２０の重心が水平回転軸Ｈと垂直回転軸Ｖの交点に位置する。例えば、ミラー支持部１２０と連結梁１４０Ｃ、１４０Ｄが接続するミラー支持部接続部が水平回転軸Ｈに対して一方の側に配置されており、ミラー１１０とミラー支持部１２０は、水平回転軸Ｈに対して上記一方の側よりも反対側の方が重く形成されていることで調整できる。上記のような構成は、例えば、ミラー支持部１２０が水平回転軸Ｈに対して一方の側よりも反対側の方において幅が広く形成されていることにより実現できる。本実施の形態の光走査装置の光走査部においては、可動枠接続部Ａ１７、Ａ１８は、水平回転軸Ｈに対して一方の側に配置され、また、ミラー支持部１２０は、水平回転軸Ｈに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ３の側）で重く形成されている。
【００８７】
本実施の形態の光走査装置は、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができ、さらにミラー１１０とミラー支持部１２０の重量バランスが最適化され、水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。これにより、垂直駆動及び水平駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【００８８】
以上、好ましい実施の形態について説明したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１００，１００Ｂ、１００Ｃ，１００Ｄ  光走査部
１１０  ミラー
１２０  ミラー支持部
１２２  スリット
１３０Ａ、１３０Ｂ  梁
１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄ  連結梁
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ  水平駆動梁
１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ  水平駆動源
１６０  可動枠
１６１  ミラー支持体
１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ、１７０Ｄ  垂直駆動梁
１７１Ａ、１７１Ｂ、１７１Ｃ、１７１Ｄ  垂直駆動源
１７２Ａ、１７２Ｂ  連結梁
１８０  固定枠
１９０Ａ、１９０Ｂ  端子群
１９１、１９２、１９５、１９６  圧電センサ
２００  セラミックパッケージ
３００  パッケージカバー
３００Ａ  開口部
１０００  光走査装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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