(57)【要約】【課題】光スキャナにおいて、光偏向器のミラー部の副共振を抑制する。【解決手段】光スキャナ１の光偏向器２は、第１軸線の回りにミラー部１０を往復回動させる内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂと、第１軸線に直交する第２軸線の回りにミラー部１０を往復回動させ第１軸線の回りに所定の柔らかさをもつミアンダ構造の外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂとを備える。制御装置４の第２駆動電圧生成部７が外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂに供給する第２駆動電圧は、主駆動電圧Ｄｂの他に副駆動電圧Ｄｃを含む。Ｄｃは、周波数がミラー部１０の副共振の周波数Ｆｉであり、位相が該副共振との逆位相となっている。【選択図】図４
2015041051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向器と該光偏向器を制御する制御装置とを含む光スキャナであって、
前記光偏向器は、
一定方向からの光を反射するミラー部と、
前記ミラー部の両側から前記ミラー部に結合している１対のトーションバーと、
第１圧電膜を有し、前記第１圧電膜に第１駆動電圧が供給されることにより前記第１圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させて、前記トーションバーを介して前記ミラー部を前記トーションバーの軸線としての第１軸線の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータを支持するとともに、第２圧電膜を有し、第２駆動電圧が供給されることにより前記第２圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させて、前記第１アクチュエータ及び前記トーションバーを介して前記ミラー部を、前記第１軸線に対して直交する第２軸線の回りに往復回動させる第２アクチュエータとを備え、
前記第２アクチュエータは、前記第２圧電膜が形成された複数のカンチレバー部を、折返し部により直列に結合して、前記第１軸線回りに所定の柔らかさをもつミアンダ構造として構成され、
前記制御装置は、
前記第１軸線回りの前記ミラー部の主共振の周波数の電圧を、前記第１駆動電圧として前記第１アクチュエータに供給する第１駆動電圧生成部と、
前記第１駆動電圧の周波数より低い周波数の主駆動電圧に、周波数が前記第１軸線回りの前記ミラー部の副共振の周波数と同一で位相が副共振の位相とは逆位相である副駆動電圧を重畳した電圧を、前記第２駆動電圧として前記第２アクチュエータに供給する第２駆動電圧生成部とを備えることを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】
請求項１記載の光スキャナにおいて、
前記光偏向器は、前記第２軸線の方向に前記ミラー部の両側で対称な構造に構成され、前記ミラー部の両側に前記第１及び前記第２アクチュエータが１対ずつ存在することを特徴とする光スキャナ。
【請求項３】
請求項２記載の光スキャナにおいて、
前記第１アクチュエータを包囲し、内周縁で前記第１アクチュエータに結合する枠部を備え、
各トーションバーは、前記ミラー部への結合端とは反対側の端において前記枠部の内周縁に結合し、
前記枠部は、外周縁で前記第２アクチュエータと結合していることを特徴とする光スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器と該光偏向器を制御する制御装置とを備える光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（ｍicroelectro ｍechanical systeｍs）光偏向器と、該光偏向器を制御する制御装置とを備える光スキャナが知られている（例：特許文献１／図１５及び図１８）。
【０００３】
特許文献１の光スキャナの光偏向器は、走査光を水平方向及び上下方向へ二次元走査する構造を有する。すなわち、該光偏向器は、一定方向からの光を反射するミラー部と、ミラー部からの反射光としての走査光を水平方向へ走査するためにミラー部を水平方向走査用軸線の回りに往復回動させる水平方向走査用アクチュエータと、走査光を垂直方向へ走査するためにミラー部を垂直方向走査用軸線の回りに往復回動させる垂直方向走査用アクチュエータとを備えている（特許文献１／図１６及び図１９）。
【０００４】
該光偏向器は、さらに、十分に高い水平方向走査周波数を得るために、水平方向走査用軸線の回りのミラー部の共振を利用する。すなわち、光スキャナの制御装置は、水平方向走査用軸線の回りのミラー部の回動周波数が水平方向走査用軸線の回りのミラー部の主共振の周波数と一致するように、該主共振の周波数の駆動電圧で水平方向走査用アクチュエータの圧電膜を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４０２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光偏向器は、水平方向走査用軸線の回りのミラー部の回動について、主共振と共に、振幅は主共振のものより小さくなるものの、主共振の周波数に十分に近い周波数の副共振をもつことがある。このため、水平方向走査用アクチュエータの圧電膜に、主共振の周波数の駆動電圧を印加した場合、水平方向走査用軸線の回りのミラー部の回動に副共振の周波数成分が現れることがある。これは、走査光を水平方向に走査制御する上で支障となる。
【０００７】
本発明の目的は、光偏向器のミラー部を主共振を利用して回動する場合に、副共振を的確に抑制することができる光スキャナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光スキャナは、光偏向器と該光偏向器を制御する制御装置とを含む光スキャナであって、前記光偏向器は、一定方向からの光を反射するミラー部と、前記ミラー部の両側から前記ミラー部に結合している１対のトーションバーと、第１圧電膜を有し、前記第１圧電膜に第１駆動電圧が供給されることにより前記第１圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させて、前記トーションバーを介して前記ミラー部を前記トーションバーの軸線としての第１軸線の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータを支持するとともに、第２圧電膜を有し、第２駆動電圧が供給されることにより前記第２圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させて、前記第１アクチュエータ及び前記トーションバーを介して前記ミラー部を、前記第１軸線に対して直交する第２軸線の回りに往復回動させる第２アクチュエータとを備える。前記第２アクチュエータは、前記第２圧電膜が形成された複数のカンチレバー部を、折返し部により直列に結合して、前記第１軸線回りに所定の柔らかさをもつミアンダ構造として構成される。前記制御装置は、前記第１軸線回りの前記ミラー部の主共振の周波数の電圧を、前記第１駆動電圧として前記第１アクチュエータに供給する第１駆動電圧生成部と、前記第１駆動電圧の周波数より低い周波数の主駆動電圧に、周波数が前記第１軸線回りの前記ミラー部の副共振の周波数と同一で位相が副共振の位相とは逆位相である副駆動電圧を重畳した電圧を、前記第２駆動電圧として前記第２アクチュエータに供給する第２駆動電圧生成部とを備える。
【０００９】
本発明によれば、第２アクチュエータは、第１軸線回りに所定の柔らかさをもつミアンダ構造として構成されるので、第２圧電膜への第２駆動電圧の供給により、第１軸線回りの往復回動力も生成する。この結果、第２駆動電圧のうちの副駆動電圧による第１軸線回りの往復回動力としての副往復回動力が第２アクチュエータの作用力として発生する。
【００１０】
この副往復回動力は、第１軸線回りの回動力であるととともに、周波数がミラー部の副共振の周波数と同一でかつ位相が副共振の位相とは逆位相になっている。第１軸線回りの副往復回動力は、第２駆動電圧のうちの主駆動電圧による第２軸線回りの往復回動力としての主往復回動力と共に、第２アクチュエータから第１アクチュエータ及びトーションバーを経由してミラー部に伝わる。この結果、ミラー部の副共振は、副往復回動力により的確に抑制される。
【００１１】
本発明の光スキャナにおいて、前記光偏向器は、前記第２軸線の方向に前記ミラー部の両側で対称な構造に構成され、前記ミラー部の両側に前記第１及び前記第２アクチュエータが１対ずつ存在することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、副往復回動力は、ミラー部の両側から対称にミラー部に対して作用力を及ぼす。この結果、ミラー部における副共振を抑制する力が安定化し、ミラー部の副共振は一層有効に抑制される。
【００１３】
本発明の光スキャナにおいて、前記第１アクチュエータを包囲し、内周縁で前記第１アクチュエータに結合する枠部を備え、各トーションバーは、前記ミラー部への結合端とは反対側の端において前記枠部の内周縁に結合し、前記枠部は、外周縁で前記第２アクチュエータと結合していることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、ミラー部の副共振を抑制する副往復回動力は、枠部からトーションバーへ直接伝わることができるので、副往復回動力によるミラー部の副共振は一層有効に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光スキャナの全体図。
【図２】外側アクチュエータの作動中の各カンチレバー部の湾曲状態を示す図。
【図３】ミラー部の主共振及び副共振の周波数について説明図。
【図４】第２駆動電圧生成部が生成し、外側アクチュエータの圧電膜に供給する第２駆動電圧の説明図。
【図５】外側アクチュエータのカンチレバー部に第２駆動電圧を供給したことにより副共振が抑制されたことを示す図。
【図６】別の光偏向器の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、光スキャナ１の全体の構成について説明する。光スキャナ１は、光偏向器２、レーザ光源３及び制御装置４を備える。
【００１７】
光偏向器２は、レーザ光源３の出力光Ｌａを前方の一定方向から入射されて、その反射光としての走査光Ｌｂを前方へ出射する。制御装置４は、レーザ光源３のオン（点灯）、オフ（消灯）及び輝度（光の強さ）と、光偏向器２の走査光Ｌｂの走査方向を制御する。制御装置４は、光源制御部５、第１駆動電圧生成部６及び第２駆動電圧生成部７を備える。光源制御部５、第１駆動電圧生成部６及び第２駆動電圧生成部７の詳細は、後述する。
【００１８】
光偏向器２について説明する。説明の便宜上、中心ｏ、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向について定義する。この光偏向器２は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向を例えば、左右水平方向、垂直方向及び前後方向に設定して、使用される。なお、この使用方向は、これら以外の方向での光スキャナ１の使用を制限するものではない。
【００１９】
以下、光偏向器２の各要素の相対位置関係は、光偏向器２の作動停止時の相対位置関係により説明する。光偏向器２が作動停止している時、ミラー部１０のミラー面は、ｘ−ｙ平面上に存在する。
【００２０】
本実施形態の光偏向器２は、周知のＭＥＭＳ技術を用いて、製作されるものである。すなわち、光偏向器２は、周知のＭＥＭＳ技術を用いて、珪素の基板層の上に、電極層や配線層としての金属層、圧電膜としての圧電膜層及び絶縁層等を形成することで、完成される（詳細は、例えば特許文献１参照）。
【００２１】
光偏向器２は、主要構成要素として、ミラー部１０と、内側枠部１１と、外側枠部１２と、トーションバー１５ａ，１５ｂと、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂと、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂとを備えている。ミラー部１０は、光偏向器２の中心に位置し、光偏向器２は、ｙ−ｚ平面に対して左右対称の構造になっている。
【００２２】
内側枠部１１及び外側枠部１２は、相互に内外の関係で配設されて、ミラー部１０を包囲する。内側枠部１１は、円形の内周縁２２と、正方形の外周縁２３とを有している。外側枠部１２は、ｘ軸方向を長辺とした矩形輪郭の周枠形状となっている。
【００２３】
トーションバー１５ａ，１５ｂは、ミラー部１０に対してｙ軸方向に両側に配設され、ミラー部１０から等しい長さでｙ軸方向に突出している。トーションバー１５ａ，１５ｂは、基端側の端部において内側枠部１１の内周縁２２に結合し、先端側の端部においてミラー部１０の周縁に結合している。
【００２４】
内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂは、所定幅の半円環状に形成され、両者で形成した円環内にミラー部１０が位置するように、ミラー部１０に対してｘ軸方向の両側に配設される。内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂは、先端部としての両端部においてトーションバー１５ａ，１５ｂに結合している。内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂがトーションバー１５ａ，１５ｂに結合する位置は、ｙ軸方向にトーションバー１５ａ，１５ｂの中点に対してミラー部１０よりも内周縁２２に近い位置、すなわち基端部に近い位置に設定されている。
【００２５】
各内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの中点からｘ軸方向両側に延びた部分２０ａ，２０ｂは、ｘ軸上で、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂと内側枠部１１の内周縁２２とを結合している。内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂは、ｘ−ｙ平面に対して平行な圧電膜の層を、半円環のほぼ全体にわたり有している。内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂは、その圧電膜に後述の第１駆動電圧が印加されることにより圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させる。
【００２６】
外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、複数のカンチレバー部３１（図１の例では各４つ）を折返し部３２により直列に結合したミアンダ構造になっている。複数のカンチレバー部３１は、長手方向をｙ軸方向に揃えて、ｘ軸方向に配列されている。
【００２７】
外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、ｘ軸方向に外側の端としての基端部３３において外側枠部１２の短辺部の下端部に結合し、ｘ軸方向に内側の端としての先端部３４において内側枠部１１の外周縁２３の縦辺部の下端部に結合している。各カンチレバー部３１は、ｘ−ｙ平面に対して平行な圧電膜の層を、長手方向のほぼ全体にわたり有している。カンチレバー部３１は、その圧電膜に後述の第２駆動電圧を印加されることにより圧電膜の厚さ方向の湾曲度を変化させる。
【００２８】
電極３５ａ，３５ｂは、外側枠部１２の短辺部の下端部に設けられている。左側の電極３５ａは、左側の内側アクチュエータ１８ａ及び左側の外側アクチュエータ３０ａへの駆動電圧供給用に設けられている。右側の電極３５ｂは、右側の内側アクチュエータ１８ｂ及び右側の外側アクチュエータ３０ｂへの駆動電圧供給用に設けられている。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂでは、基端部３３側から数えて奇数番目のカンチレバー部３１の圧電膜と、偶数番目のカンチレバー部３１の圧電膜とにそれぞれ別の駆動電圧が供給される。
【００２９】
次に、光スキャナ１の動作について説明する。光スキャナ１の作動停止中は、レーザ光源３は、オフ（消灯状態）であって、出力光Ｌａは発射されない。また、光偏向器２のミラー部１０の反射面は、ｘ−ｙ平面に含まれる。
【００３０】
光スキャナ１の作動時には、光源制御部５は、レーザ光源３をオン（点灯状態）にする。これにより、出力光Ｌａがレーザ光源３からミラー部１０の中心ｏに向けて発射される。光源制御部５は、典型的には、レーザ光源３への給電電流を光スキャナ１の作動期間中、等しい値に維持して、出力光Ｌａの輝度を一定に維持する。
【００３１】
光源制御部５は、光スキャナ１の走査光Ｌｂの照射先にグレースケール画像を生成する場合には、レーザ光源３への給電電流を光スキャナ１の作動期間中、変化させて、出力光Ｌａの輝度を変化させる。光源制御部５は、走査光Ｌｂの水平方向及び上下方向の走査において、走査の往路のみレーザ光源３をオンにして、復路では、レーザ光源３をオフにすることもできる。
【００３２】
第１駆動電圧生成部６は、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの圧電膜に印加する第１駆動電圧を生成し、電極３５ａ，３５ｂを介して内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂに供給する。左右の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂへの第１駆動電圧は、正弦波形で変化し、共に周波数及びｐｐ電圧（ピークツーピーク電圧）が同一に設定され、位相が逆とされる。第１駆動電圧の周波数は、ミラー部１０の主共振の周波数Ｆｈ（図３で後述）に等しくされる。
【００３３】
第１駆動電圧が、左右の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの圧電膜に逆位相で印加される結果、左右の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂにおける圧電膜の厚さ方向の湾曲度の増減は、逆の関係になる。これにより、トーションバー１５ａ，１５ｂは、左右の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂとの結合箇所において左右の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂにより駆動されて、軸線回りに往復回動する。この結果、ミラー部１０は、本発明における第１軸線に相当するトーションバー１５ａ，１５ｂの軸線の回りに往復回動し、走査光Ｌｂは、左右水平方向へ後述の周波数Ｆｈで往復走査される。
【００３４】
なお、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂによるｘ軸回りの内側枠部１１の往復揺動により、ｙ−ｚ平面上で変位する。ミラー部１０のミラー面の中心の法線がｚ軸に一致した時、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線は、ｙ軸に一致する。また、ミラー部１０のミラー面の中心は、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂ及び外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの作動にもかかわらず、中心ｏの位置を保持する。
【００３５】
第２駆動電圧生成部７は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１の圧電膜に印加する第２駆動電圧を生成し、電極３５ａ，３５ｂを介して外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１の圧電膜に供給する。ここで、各外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂにおけるカンチレバー部３１に番号を付ける。各外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは４つのカンチレバー部３１を備え、基端部３３側から先端部３４側、すなわち図１においてｙ軸方向にミラー部１０から遠い方から近い方へ順番にカンチレバー部３１の番号は１〜４とする（図２のＮｏ．１〜Ｎｏ．４を参照）。
【００３６】
第２駆動電圧は、奇数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給する主駆動電圧Ｄｂ（後述の図３）と、偶数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給する主駆動電圧Ｄｂの位相を逆にする。なお、第２駆動電圧の周波数及びｐｐ電圧は、奇数番のカンチレバー部３１の圧電膜と偶数番のカンチレバー部３１の圧電膜とでは同一である。
【００３７】
図２は、外側アクチュエータ３０ａの作動状態の説明図である。外側アクチュエータ３０ａの基端部３３は、外側アクチュエータ３０ａの作動中も、ｚ軸座標＝０の位置に保持され、先端部３４のみがｚ軸方向に変位する。図２において、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、外側アクチュエータ３０ａおけるカンチレバー部３１の番号を意味する。
【００３８】
外側アクチュエータ３０ｂの作動状態図は省略しているが、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、ｙ−ｚ平面に対して相互に対称に作動する。
【００３９】
前述したように、外側アクチュエータ３０ａにおいて、奇数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給する第２駆動電圧と、偶数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給する第２駆動電圧とは、位相が逆にされる。これにより、奇数番のカンチレバー部３１と偶数番のカンチレバー部３１とは、図２に示すように、ｚ軸方向の湾曲度の増減が逆の関係となり、先端部３４は、基端部３３に対して、ｚ軸方向に往復変位し、ミラー部１０を本発明における第２軸線に相当するｘ軸の回りに往復回動させる。この結果、走査光Ｌｂは、上下方向へ往復走査される。
【００４０】
外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１間には、隙間が存在し、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１は、ｚ軸方向に湾曲変形する。この結果、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、全方向、特に、カンチレバー部３１間の隙間の幅方向（ｘ軸方向）及び厚さ方向（ｚ軸方向）に所定の柔らかさをもつことになる。
【００４１】
図３を参照して、ミラー部１０の主共振及び副共振の周波数について説明する。図３は、光偏向器２の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの圧電膜に印加する第１駆動電圧の周波数を変化させた場合の該周波数とミラー部１０の振れ角との関係を調べた実験の結果を示したものである。なお、第１駆動電圧は１３Ｖｐｐであり、そのオフセットは６．５Ｖとなっている。
【００４２】
図３の実験では、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの圧電膜は、後述の図４の主駆動電圧Ｄｂのみが、第２駆動電圧として第２駆動電圧生成部７から供給されて、印加される。また、図３の実験において内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの圧電膜に供給した駆動電圧のｐｐ電圧は、周波数に関係なく一定である。なお、Ｄｂは、４０〜７０Ｖｐｐ、オフセット電圧がｐｐ電圧の１／２、周波数が６０Ｈｚに設定されている。
【００４３】
なお、圧電膜の駆動方式には、ユニポーラ型とバイポーラ型があり、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの圧電膜の駆動方式は、そのどちらでも選択することができる。図３の実験では、所定のオフセット電圧を設定して、ユニポーラ型で内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂを駆動している。前述の図２は、奇数番と偶数番のカンチレバー部３１が相互に逆方向に湾曲した状態を示しており、これは、バイポーラ型駆動に対応している。ユニポーラ型駆動の場合は、カンチレバー部３１は、圧電膜の厚さ方向に（ほぼｚ軸方向）に正負の一方の向きでのみ湾曲し、他方の向きに湾曲することはなく、平坦状態と一方向きの湾曲との間で切替えられることになる。
【００４４】
図３において、横軸は周波数、縦軸はミラー部１０の振れ角を示している。ミラー部１０は、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りに往復回動する。各周波数においてｙ−ｚ平面に対する左右の最大振れ角（最大傾斜角）の絶対値は等しい。図３の縦軸の振れ角は、この左右の最大振れ角の絶対値を示しており、実際の振れ角の１／２に相当する。
【００４５】
図３から分かるように、ミラー部１０の振れ角は、周波数ＦｈとＦｉとにおいて突出し、それぞれ１５°及び２°近辺になっている。Ｆｈは、ミラー部１０の主共振モード時の共振周波数としての２５３２７Ｈｚであり、Ｆｉは副共振モード時の共振周波数としての２５７４５Ｈｚである。
【００４６】
光スキャナ１は、出力光Ｌａの水平方向の高い走査周波数を確保するために、ミラー部１０の主共振モードを利用する。すなわち、第１駆動電圧生成部６は、第１駆動電圧の周波数をＦｈに設定する。しかし、この場合、Ｆｈの近傍に副共振モードのＦｉが存在するので、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りのミラー部１０の往復揺動には、Ｆｉの振動成分が出現して、走査光Ｌｂの水平方向走査に悪影響が生じる。
【００４７】
これに対処するために、光スキャナ１では、第２駆動電圧生成部７が外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの圧電膜へ供給する第２駆動電圧を、次の図４で説明するように、主駆動電圧Ｄｂと副駆動電圧Ｄｃとを重畳した重畳駆動電圧Ｄａとする。
【００４８】
図４は、第２駆動電圧生成部７が生成し、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの圧電膜に供給する第２駆動電圧の説明図である。図４において、横軸は時間、縦軸は駆動電圧を示している。
【００４９】
図４において、点線は主駆動電圧Ｄｂ、波線は副駆動電圧Ｄｃ（Ｄｃのｐｐ電圧＜Ｄｂのｐｐ電圧）である。Ｄｂ，Ｄｃは共に正弦波である。Ｄｂは、４０〜７０Ｖｐｐ、オフセット電圧がｐｐ電圧の１／２、周波数が６０Ｈｚに設定される。Ｄｃは、８Ｖｐｐ、オフセットが４Ｖ、周波数がＦｉ（＝２５７４５Ｈｚ）となっている。重畳駆動電圧Ｄａは、ＤｂとＤｃとを重畳したもの（Ｄａ＝Ｄｂ＋Ｄｃ）である。Ｄａが、第２駆動電圧に相当する。Ｄｃの位相は、図３の副共振モードの副共振の位相と逆となるように、設定される。
【００５０】
前述したように、主駆動電圧Ｄｂは、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの各々において、奇数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給するものと、偶数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給するものとは、位相を逆にされる。これに対し、副駆動電圧Ｄｃは、奇数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給するものと、偶数番のカンチレバー部３１の圧電膜に供給するものとは、位相を同一にされる。
【００５１】
ただし、外側アクチュエータ３０ａの副駆動電圧Ｄｃと外側アクチュエータ３０ｂの副駆動電圧Ｄｃとは、相互に逆位相とされる。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂがトーションバー１５ａ，１５ｂをトーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りに同一方向の回転力を付与するためには、左右の外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部がｚ軸方向に逆向きに変位する必要があるからである。
【００５２】
図５は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１に第２駆動電圧、すなわち図３の重畳駆動電圧Ｄａを供給しつつ、光偏向器２の内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂに印加する駆動電圧の周波数を変化させた場合の該周波数とミラー部１０の振れ角との関係を調べた実験の結果を示したものである。
【００５３】
図５から、副共振モードが完全に抑制されて、消失したことが分かる。ミラー部１０の副共振モードが抑制される作用について説明する。
【００５４】
第１駆動電圧生成部６は、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂに第１圧電膜を供給する。第１圧電膜は、１３Ｖｐｐ、オフセットが６．５Ｖ、周波数がＦｈに設定される。第２駆動電圧生成部７は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂに第２駆動電圧を供給する。第２駆動電圧、図４で定義したＤａ（＝Ｄｂ＋Ｄｃ）である。繰り返すと、Ｄｂは、４０〜７０Ｖｐｐ、オフセット電圧がｐｐ電圧の１／２、周波数が６０Ｈｚに設定される。Ｄｃは、８Ｖｐｐ、オフセットが４Ｖ、周波数がＦｉ（＝２５７４５Ｈｚ）となっている。Ｄｃの位相は、図３の副共振モードの副共振の位相と逆となるように、設定される。
【００５５】
外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１の圧電膜は、第２駆動電圧生成部７から供給される重畳駆動電圧Ｄａを印加される。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、重畳駆動電圧Ｄａに含まれる主駆動電圧Ｄｂによる駆動によって、先端部３４を介してミラー部１０にｘ軸回りの主往復回動力を付与する。これにより、ミラー部１０は、ｘ軸の回りに６０Ｈｚで往復回動し、走査光Ｌｂは、上下方向に６０Ｈｚで走査する。
【００５６】
一方、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、前述のように、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りとしてのｘ軸方向及びｚ軸方向に柔らかい構造、すなわち外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの部位がｘ軸方向及びｚ軸方向に許容範囲内で変位自在な構造になっている。このことと、副駆動電圧Ｄｃが重畳駆動電圧Ｄａに含まれることとによって、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りに周波数がＦｉで位相が副共振モードの位相と逆位相である副往復回動力が、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４に生成される。
【００５７】
この副往復回動力は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４から内側枠部１１へ伝達され、さらに、内側枠部１１から内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂを経由してトーションバー１５ａ，１５ｂの中間部位へ伝達されるとともに、内側枠部１１の内周縁２２からトーションバー１５ａ，１５ｂの基端部に直接伝達される。副往復回動力は、トーションバー１５ａ，１５ｂを経てミラー部１０に伝達されてから、ミラー部１０に副共振モードの副共振と相殺される。この結果、副共振が抑制される。
【００５８】
なお、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１の圧電膜への副駆動電圧Ｄｃの印加が、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの駆動力によるミラー部１０にｘ軸回りの往復回動に与える影響はほとんどない。なぜなら、ｘ軸回りのミラー部１０の共振周波数（例：３００〜１０００Ｈｚ）は、副駆動電圧ＤｃのＦｉに比して、十分に低いからである。
【００５９】
この光スキャナ１では、ミラー部１０の副共振を抑制するための副往復回動力を外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂにおいて生成することになるので、副往復回動力を生成する加振部を光偏向器２内に別途、製作することが省略される。この結果、光スキャナ１の構造が簡単となる。
【００６０】
次に、図６は別の光偏向器４２の斜視図である。図１の光スキャナ１において、光偏向器２に代えて図６の光偏向器４２を装備する場合にも、同様に、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りの副共振モードを抑制することができる。
【００６１】
図６の光偏向器４２において、図１の光偏向器２の要素と同一の要素については、光偏向器２の要素と同一の符号で指示して説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
【００６２】
光偏向器４２では、前述の光偏向器２の内側枠部１１及び内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂが、内側枠４４及び内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂに変更される。
【００６３】
内側枠４４は、ミラー部１０を包囲する正方形輪郭の周枠形状であり、内周縁５５及び外周縁５１を有する。トーションバー１５ａ，１５ｂの基端部は、内側枠４４の内周縁５５の上辺部及び下辺部に結合している。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４は、内側枠４４の外周縁５１の左右の辺部の下端部に結合している。
【００６４】
内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂは、ｘ軸方向に平行な直線状に形成され、それぞれｘ軸方向にトーションバー１５ａ，１５ｂの両側に配設される。内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂがトーションバー１５ａに結合する先端部の位置は、図１の光偏向器２において内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの上側先端部がトーションバー１５ａに結合する位置と同一になる。内側アクチュエータ４７ａ，４７ｂがトーションバー１５ｂに結合する先端部の位置は、図１の光偏向器２において内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂの下側先端部がトーションバー１５ｂに結合する位置と同一になる。
【００６５】
この光偏向器４２においても、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂのカンチレバー部３１の圧電膜が、第２駆動電圧生成部７から供給される重畳駆動電圧Ｄａを印加される。これに伴い、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４には、ｘ軸の回りの主往復回動力と共に、第１軸線としてのトーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りの副往復回動力が生成される。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、ｘ軸方向及びｚ軸方向に所定の柔らかさを有するので、トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線回りに周波数がＦｉで位相が副共振モードの位相と逆位相である副往復回動力が、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４に生成される。
【００６６】
この副往復回動力は、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの先端部３４から内側枠４４へ伝達され、さらに、内側枠４４から内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂを経由してトーションバー１５ａ，１５ｂの中間部位へ、及び内側枠４４から直接、トーションバー１５ａ，１５ｂの基端部へ伝達される。副往復回動力は、トーションバー１５ａ，１５ｂを経てミラー部１０に伝達されてから、ミラー部１０に副共振モードの副共振と相殺され、該副共振を抑制する。
【００６７】
本実施形態において、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂ又は内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂは、本発明の第１アクチュエータに相当する。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、本発明において第１アクチュエータを支持する第２アクチュエータに相当する。
【００６８】
内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂ、又は内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂの圧電膜は、本発明の第１圧電膜に相当する。外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂの各カンチレバー部３１に配設された圧電膜は、本発明の第２圧電膜に相当する。
【００６９】
内側枠部１１は、第１アクチュエータを包囲し、内周縁で前記第１アクチュエータに結合する枠部に相当する。
【００７０】
トーションバー１５ａ，１５ｂの軸線は第１軸線の例である。また、ｘ軸は、第１軸線に直交する第２軸線の例である。Ｆｈ，Ｆｉは、それぞれ主共振及び副共振の周波数の例である。
【００７１】
図４の説明では、Ｄｃのｐｐ電圧＜Ｄｂのｐｐ電圧となっているが、これに限定されない。すなわち、Ｄｃのｐｐ電圧≧Ｄｂのｐｐ電圧とすることもあり得るとする。
【００７２】
図示の実施形態では、トーションバー１５ａ，１５ｂが、ミラー部１０への結合端とは反対側の端としての基端において、内側枠部１１の内周縁２２（図１）又は内側枠４４の内周縁５５（図６）に結合している。しかしながら、トーションバー１５ａ，１５ｂの基端を、内周縁２２，内周縁５５に結合することなく、内周縁２２，内周縁５５から離しておくこともできる。その場合、外側アクチュエータ３０ａ，３０ｂからトーションバー１５ａ，１５ｂへの副往復回動力の全部が、内側アクチュエータ１８ａ，１８ｂ、内側アクチュエータ４５ａ，４５ｂ又は内側アクチュエータ４７ａ，４７ｂを経由してトーションバー１５ａ，１５ｂへ伝達される。そして、ミラー部１０へ伝達される副往復回動力により、ミラー部１０の副共振を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・光スキャナ、２，４２・・・光偏向器、４・・・制御装置、６・・・第１駆動電圧生成部、７・・・第２駆動電圧生成部、１０・・・ミラー部、１１，４４・・・内側枠部（枠部）、１５ａ，１５ｂ・・・トーションバー、１８ａ，１８ｂ，４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂ，４５，４７・・・内側アクチュエータ（第１アクチュエータ）、２２・・・内周縁、２３・・・外周縁、３０ａ，３０ｂ・・・外側アクチュエータ（第２アクチュエータ）、３１・・・カンチレバー部、３２・・・折返し部、３３・・・基端部、３４・・・先端部。
【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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