(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な構造で、反射面の変位角を十分に確保する可動反射素子を提供する。【解決手段】反射面１５０Ｄを有する鏡体部１５０と、四角い枠状構造体１１０との間を、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０とを有するＬ字型可撓性アーム部によって接続する。枠状構造体１１０の下層１１２Ａ，１１４Ａは土台基板２００に固定され、鏡体部１５０は、Ｌ字型アーム部による片持ち梁構造によって支持される。第１橋梁部１２０はＹ軸に沿って伸び、第２橋梁部１３０はＸ軸に沿って伸びる。電極１２０Ｂ，１２０Ｄ間に電圧を印加すると、両者に挟まれた圧電素子１２０ＣがＹ軸方向に伸縮し、鏡体部１５０はＸ軸まわりに回転する。電極１３０Ｂ，１３０Ｄ間に電圧を印加すると、両者に挟まれた圧電素子１３０ＣがＸ軸方向に伸縮し、鏡体部１５０はＹ軸まわりに回転する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、前記第１橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、を有し、
前記第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、前記第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、前記第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項２】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、前記ｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部であり、
前記第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子と、を有し、前記第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子と、を有し、前記第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項３】
請求項２に記載の可動反射素子において、
アーム部が、第１番目の橋梁部から第ｎ番目の橋梁部までの複数ｎ本の橋梁部を有し、第１番目の橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項４】
請求項３に記載の可動反射素子において、
第１番目の橋梁部の根端部から第ｎ番目（但し、ｎ≧３）の橋梁部の先端部に至るまでの構造体が渦巻状の経路をなし、鏡体部が前記渦巻状の経路に囲まれた中心位置に配置されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項５】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記第１系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、前記第１橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、を有し、
前記第２系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第３の長手方向軸に沿って伸びた第３橋梁部と、前記第３橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第４の長手方向軸に沿って伸びた第４橋梁部と、を有し、
前記第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、前記第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、前記第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第３橋梁部は、可撓性を有する第３橋梁本体部と、この第３橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３圧電素子と、を有し、前記第３圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第３の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第４橋梁部は、可撓性を有する第４橋梁本体部と、この第４橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４圧電素子と、を有し、前記第４圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第４の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項６】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記第１系統アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、前記ｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部であり、
前記第２系統アーム部は、複数ｍ本（但し、ｍ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、前記ｍ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第３グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第４グループの橋梁部であり、
前記第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子と、を有し、前記第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子と、を有し、前記第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第３グループの橋梁部は、可撓性を有する第３グループの橋梁本体部と、この第３グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３グループの圧電素子と、を有し、前記第３グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第４グループの橋梁部は、可撓性を有する第４グループの橋梁本体部と、この第４グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４グループの圧電素子と、を有し、前記第４グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項７】
請求項６に記載の可動反射素子において、
第１系統アーム部が、第１番目の第１系統橋梁部から第ｎ番目の第１系統橋梁部までの複数ｎ本の第１系統橋梁部を有し、第１番目の第１系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の第１系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の第１系統橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の第１系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されており、
第２系統アーム部が、第１番目の第２系統橋梁部から第ｍ番目の第２系統橋梁部までの複数ｍ本の第２系統橋梁部を有し、第１番目の第２系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｍ番目の第２系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｊ番目（但し、１≦ｊ≦ｍ−１）の第２系統橋梁部の先端部は第（ｊ＋１）番目の第２系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の可動反射素子において、
ｎ＝ｍに設定され、第１系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像と第２系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像とが、原点Ｏに関して点対称となることを特徴とする可動反射素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の可動反射素子において、
固定部が、枠状構造体によって構成されており、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、各橋梁部および鏡体部が配置されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の可動反射素子において、
枠状構造体を支持する土台基板を更に備え、
前記枠状構造体の下面が前記土台基板の上面に固定されており、各橋梁部および鏡体部が、前記土台基板の上方に浮いた宙吊り状態になっており、前記土台基板の上方に確保された空隙の大きさによって定まる自由度の範囲内で前記鏡体部が傾斜することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部とＸ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部とからなる一対の橋梁部がＬ字状をなすように、前記一対の橋梁部のうちの一方の橋梁部の先端部と他方の橋梁部の根端部とが中間接続部を介して接続されており、
前記中間接続部が、前記一方の橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と前記他方の橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部とを有し、
最先端位置の橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、前記最先端位置の橋梁部の先端部と前記鏡体部とが鏡体接続部を介して接続されており、
前記鏡体接続部が、前記最先端位置の橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、その長手方向軸に沿って伸びるように配置された細長い圧電素子を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、根端部近傍に配置された圧電素子と先端部近傍に配置された圧電素子とを有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の可動反射素子において、
各圧電素子が、下部電極層、圧電材料層、上部電極層の３層構造を有し、前記圧電材料層は、前記下部電極層および前記上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、前記一方の電極層に負極性、前記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の可動反射素子において、
各圧電素子が、第１下部電極層、第１圧電材料層、第１上部電極層の３層構造を有する第１圧電部と、第２下部電極層、第２圧電材料層、第２上部電極層の３層構造を有する第２圧電部と、を絶縁層を介して積層させた構造を有し、
前記各圧電材料層は、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、前記一方の電極層に負極性、前記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の可動反射素子において、
鏡体部、固定部、アーム部のそれぞれが、基板層Ａと、前記基板層Ａの上方に形成された下部電極層Ｂと、前記下部電極層Ｂの上方に形成された圧電材料層Ｃと、を含む３層以上の積層構造体を有し、
少なくとも前記鏡体部および前記アーム部は、前記圧電材料層Ｃの上面の一部もしくは全部の領域に形成された上部電極層Ｄを更に含み、
前記鏡体部を構成する上部電極層Ｄの上面によって反射面が形成され、前記アーム部を構成する基板層Ａによって橋梁本体部が形成され、前記アーム部を構成する下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃおよび上部電極層Ｄによって圧電素子が形成されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の可動反射素子において、
鏡体部のＸ軸方向に関する共振周波数とＹ軸方向に関する共振周波数とが異なるように設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ２であり、Ｗ１とＷ２とが異なる値に設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１９】
請求項１７に記載の可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みが所定値Ｔ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｔ２であり、Ｔ１とＴ２とが異なる値に設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の可動反射素子と、
前記可動反射素子の圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、前記可動反射素子の鏡体部をＸ軸まわりおよびＹ軸まわりに揺動させるコントローラと、
を備えることを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の二次元走査装置において、
コントローラが、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部およびＹ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部のうち、いずれか一方の橋梁部の圧電素子に対して第１の周期Ｈ１をもった第１の駆動信号を供給し、他方の橋梁部の圧電素子に対して第２の周期Ｈ２をもった第２の駆動信号を供給することを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の二次元走査装置において、
第１の駆動信号として第１の周期Ｈ１をもった鋸歯状波を用い、第２の駆動信号として第２の周期Ｈ２をもった階段状波を用いることを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の二次元走査装置において、
第１の駆動信号として第１の周期Ｈ１をもった正弦波を用い、第２の駆動信号として第２の周期Ｈ２をもった正弦波を用いることを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれかに記載の二次元走査装置と、レーザビームを発生させるレーザ光源と、所定の画像を表示するための表示制御を行う表示制御装置と、を備えたプロジェクタであって、
前記レーザ光源は、前記表示制御装置から与えられる変調信号に基づいて、強度もしくは波長またはその双方を変調したレーザビームを発生させ、これを前記二次元走査装置の鏡体部の反射面に照射し、
前記表示制御装置は、表示対象となる画像についての画像データに基づく変調信号を前記レーザ光源に与えるとともに、前記二次元走査装置に対して制御信号を与え、
前記二次元走査装置は、前記制御信号に基づいて、前記鏡体部で反射したレーザビームによりスクリーン上に形成されるスポットが前記スクリーン上を二次元的に移動するように前記鏡体部を揺動させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２５】
請求項２０に記載の二次元走査装置において、
可動反射素子の１つもしくは複数の橋梁部にそれぞれ複数の圧電素子が設けられており、この複数の圧電素子の一部は駆動用圧電素子として機能し、別な一部は検出用圧電素子として機能し、
前記駆動用圧電素子は、コントローラから供給される交流駆動信号に基づいて鏡体部を揺動させ、前記検出用圧電素子は、前記揺動に起因して発生した電荷を示す検出信号を前記コントローラにフィードバックし、
前記コントローラは、前記検出信号に基づいて前記交流駆動信号に対するフィードバック制御を行うことを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の二次元走査装置において、
コントローラが、Ｘ軸方向振動制御部とＹ軸方向振動制御部とを有し、
前記Ｘ軸方向振動制御部は、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＸ軸方向検出信号に基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＸ軸方向駆動信号を生成し、
前記Ｙ軸方向振動制御部は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＹ軸方向検出信号に基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＹ軸方向駆動信号を生成することを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の二次元走査装置において、
Ｘ軸方向振動制御部が、鏡体部をＸ軸方向に関して所定振幅Ｇｘをもってその共振周波数ｆｘで振動させるＸ軸方向自励振制御を行い、
Ｙ軸方向振動制御部が、鏡体部をＹ軸方向に関して所定振幅Ｇｙをもってその共振周波数ｆｙで振動させるＹ軸方向自励振制御を行うことを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の二次元走査装置において、
Ｘ軸方向振動制御部が、Ｘ軸方向検出信号の位相が所定値に達したことを示すＸ軸方向走査位置信号を出力し、
Ｙ軸方向振動制御部が、Ｙ軸方向検出信号の位相が所定値に達したことを示すＹ軸方向走査位置信号を出力することを特徴とする二次元走査装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の二次元走査装置と、レーザビームを発生させるレーザ光源と、所定の画像を表示するための表示制御を行う表示制御装置と、を備えたプロジェクタであって、
前記レーザ光源は、前記表示制御装置から与えられる変調信号に基づいて、強度もしくは波長またはその双方を変調したレーザビームを発生させ、これを前記二次元走査装置の鏡体部の反射面に照射し、
前記表示制御装置は、表示対象となる画像についての画像データに基づく変調信号を前記レーザ光源に与えるとともに、前記二次元走査装置に対して走査指示を与え、
前記二次元走査装置は、前記走査指示に基づいて、前記鏡体部で反射したレーザビームによりスクリーン上に形成されるスポットが前記スクリーン上を二次元的に移動するように前記鏡体部を揺動させ、
前記表示制御装置から前記二次元走査装置内のＸ軸方向振動制御部に対して、所定振幅Ｇｘをもった振動を指示するＸ軸方向走査制御信号が与えられ、前記Ｘ軸方向振動制御部は前記Ｘ軸方向走査制御信号に基づいてＸ軸方向自励振制御を行い、
前記表示制御装置から前記二次元走査装置内のＹ軸方向振動制御部に対して、所定振幅Ｇｙをもった振動を指示するＹ軸方向走査制御信号が与えられ、前記Ｙ軸方向振動制御部は前記Ｙ軸方向走査制御信号に基づいてＹ軸方向自励振制御を行い、
前記Ｘ軸方向振動制御部が出力したＸ軸方向走査位置信号および前記Ｙ軸方向振動制御部が出力したＹ軸方向走査位置信号は、前記表示制御装置に与えられ、前記表示制御装置が、前記Ｘ軸方向走査位置信号および前記Ｙ軸方向走査位置信号によって示されるタイミングを参照して、前記変調信号を前記レーザ光源に与える処理を行うことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のプロジェクタにおいて、
Ｘ軸方向振動制御部は、鏡体部のＸ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｘに維持されるように、フィードバックされるＸ軸方向検出信号の振幅に基づいてＸ軸方向駆動信号の振幅を増減し、鏡体部のＸ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｘに維持されるように、前記Ｘ軸方向駆動信号と前記Ｘ軸方向検出信号との位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行い、
Ｙ軸方向振動制御部は、鏡体部のＹ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｙに維持されるように、フィードバックされるＹ軸方向検出信号の振幅に基づいてＹ軸方向駆動信号の振幅を増減し、鏡体部のＹ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｙに維持されるように、前記Ｙ軸方向駆動信号と前記Ｙ軸方向検出信号との位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行うことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動反射素子およびこれを利用した二次元走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームや指向性電波の向きを制御する素子として、反射面を傾斜させることが可能な可動反射素子が利用されている。特に、反射面を２軸の自由度をもって傾斜させることができる可動反射素子は、光ビーム等を二次元的に走査するための二次元走査装置として利用することが可能なため、様々な電子機器に組み込まれて利用されている。たとえば、画像を投影するためのプロジェクタには、可動反射素子を利用して光ビームを二次元的に走査する二次元走査装置が組み込まれている。また、車載用のレーダにも、指向性電波を二次元的に走査する二次元走査装置が組み込まれている。
【０００３】
一般に、反射面を２軸の自由度をもって傾斜させることができる可動反射素子には、いわゆるジンバル構造が利用されており、外側のジンバルフレームに対して第１の回転軸まわりに回転自在になるように内側のジンバルフレームを取り付け、この内側のジンバルフレームの内部に、第１の回転軸に直交する第２の回転軸まわりに回転自在になるようにミラーを取り付ける構造が採用されている。
【０００４】
たとえば、下記の特許文献１には、光ビームを２軸方向に揺動させるために、ジンバル構造を採用し、ガルバノ駆動モータによってミラーを２軸方向に回転駆動する２軸揺動駆動機構が開示されている。同様に、特許文献２にも、ジンバル構造によって支持したミラーを、ボイスコイルモータを用いて駆動するミラー駆動機構が開示されている。また、最近は、半導体製造プロセスを利用して製造可能なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）としての可動反射素子も提案されている。たとえば、特許文献３には、直交する２軸に沿って配置されたトーションバーによってミラーを支持する光学装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３００９８１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４６６３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したとおり、光ビーム等の向きを二次元的に制御可能な従来の可動反射素子は、ジンバル構造によってミラーを支持する構造を採用している。このジンバル構造を機械的な回動機構によって実現しようとすると、特許文献１，２に開示された例のように、部品の点数が増え、構造が複雑にならざるを得ない。これに対して、特許文献３に開示された例のように、ＭＥＭＳ素子に適したジンバル構造を採用すると、構造を単純化することはできる。しかしながら、ミラーの変位はトーションバーの捻れに依存して生じるため、ミラーの最大変位角はトーションバーの最大捻れ角度の範囲内に抑えられてしまい、十分な変位角を確保することが困難になるという別な問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、単純な構造でありながら、反射面の２軸方向についての変位角を十分に確保することが可能な可動反射素子を提供することを目的とし、更に、そのような可動反射素子を利用した二次元走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
(1)   本発明の第１の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、第１橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、を有し、
第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにしたものである。
【０００９】
(2)   本発明の第２の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、ｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部であり、
第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子と、を有し、第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子と、を有し、第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにしたものである。
【００１０】
(3)   本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る可動反射素子において、
アーム部が、第１番目の橋梁部から第ｎ番目の橋梁部までの複数ｎ本の橋梁部を有し、第１番目の橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されているようにしたものである。
【００１１】
(4)   本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係る可動反射素子において、
第１番目の橋梁部の根端部から第ｎ番目（但し、ｎ≧３）の橋梁部の先端部に至るまでの構造体が渦巻状の経路をなし、鏡体部がこの渦巻状の経路に囲まれた中心位置に配置されているようにしたものである。
【００１２】
(5)   本発明の第５の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
第１系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、第１橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、を有し、
第２系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第３の長手方向軸に沿って伸びた第３橋梁部と、第３橋梁部に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第４の長手方向軸に沿って伸びた第４橋梁部と、を有し、
第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第３橋梁部は、可撓性を有する第３橋梁本体部と、この第３橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３圧電素子と、を有し、第３圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第３の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第４橋梁部は、可撓性を有する第４橋梁本体部と、この第４橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４圧電素子と、を有し、第４圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第４の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにしたものである。
【００１３】
(6)   本発明の第６の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
第１系統アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、ｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部であり、
第２系統アーム部は、複数ｍ本（但し、ｍ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、ｍ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第３グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第４グループの橋梁部であり、
第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子と、を有し、第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子と、を有し、第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第３グループの橋梁部は、可撓性を有する第３グループの橋梁本体部と、この第３グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３グループの圧電素子と、を有し、第３グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第４グループの橋梁部は、可撓性を有する第４グループの橋梁本体部と、この第４グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４グループの圧電素子と、を有し、第４グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにしたものである。
【００１４】
(7)   本発明の第７の態様は、上述した第６の態様に係る可動反射素子において、
第１系統アーム部が、第１番目の第１系統橋梁部から第ｎ番目の第１系統橋梁部までの複数ｎ本の第１系統橋梁部を有し、第１番目の第１系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の第１系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の第１系統橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の第１系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されており、
第２系統アーム部が、第１番目の第２系統橋梁部から第ｍ番目の第２系統橋梁部までの複数ｍ本の第２系統橋梁部を有し、第１番目の第２系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｍ番目の第２系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｊ番目（但し、１≦ｊ≦ｍ−１）の第２系統橋梁部の先端部は第（ｊ＋１）番目の第２系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、
奇数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成されているようにしたものである。
【００１５】
(8)   本発明の第８の態様は、上述した第５〜第７の態様に係る可動反射素子において、
ｎ＝ｍに設定し、第１系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像と第２系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像とが、原点Ｏに関して点対称となるようにしたものである。
【００１６】
(9)   本発明の第９の態様は、上述した第１〜第８の態様に係る可動反射素子において、
固定部を、枠状構造体によって構成し、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、各橋梁部および鏡体部を配置するようにしたものである。
【００１７】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述した第９の態様に係る可動反射素子において、
枠状構造体を支持する土台基板を更に設け、
枠状構造体の下面が土台基板の上面に固定されており、各橋梁部および鏡体部が、土台基板の上方に浮いた宙吊り状態になっており、土台基板の上方に確保された空隙の大きさによって定まる自由度の範囲内で鏡体部が傾斜するようにしたものである。
【００１８】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第１０の態様に係る可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部とＸ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部とからなる一対の橋梁部がＬ字状をなすように、当該一対の橋梁部のうちの一方の橋梁部の先端部と他方の橋梁部の根端部とが中間接続部を介して接続されており、
中間接続部が、上記一方の橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と上記他方の橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部とを有し、
最先端位置の橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、この最先端位置の橋梁部の先端部と鏡体部とが鏡体接続部を介して接続されており、
鏡体接続部が、上記最先端位置の橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有するようにしたものである。
【００１９】
(12)  本発明の第１２の態様は、上述した第１〜第１１の態様に係る可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、その長手方向軸に沿って伸びるように配置された細長い圧電素子を有するようにしたものである。
【００２０】
(13)  本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第１１の態様に係る可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、根端部近傍に配置された圧電素子と先端部近傍に配置された圧電素子とを有するようにしたものである。
【００２１】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係る可動反射素子において、
各圧電素子が、下部電極層、圧電材料層、上部電極層の３層構造を有し、圧電材料層は、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、上記一方の電極層に負極性、上記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有するようにしたものである。
【００２２】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係る可動反射素子において、
各圧電素子が、第１下部電極層、第１圧電材料層、第１上部電極層の３層構造を有する第１圧電部と、第２下部電極層、第２圧電材料層、第２上部電極層の３層構造を有する第２圧電部と、を絶縁層を介して積層させた構造を有し、
各圧電材料層が、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、上記一方の電極層に負極性、上記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有するようにしたものである。
【００２３】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係る可動反射素子において、
鏡体部、固定部、アーム部のそれぞれが、基板層Ａと、この基板層Ａの上方に形成された下部電極層Ｂと、この下部電極層Ｂの上方に形成された圧電材料層Ｃと、を含む３層以上の積層構造体を有し、
少なくとも鏡体部およびアーム部は、圧電材料層Ｃの上面の一部もしくは全部の領域に形成された上部電極層Ｄを更に含み、
鏡体部を構成する上部電極層Ｄの上面によって反射面が形成され、アーム部を構成する基板層Ａによって橋梁本体部が形成され、アーム部を構成する下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃおよび上部電極層Ｄによって圧電素子が形成されているようにしたものである。
【００２４】
(17)  本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１６の態様に係る可動反射素子において、
鏡体部のＸ軸方向に関する共振周波数とＹ軸方向に関する共振周波数とが異なるような設定が行われるようにしたものである。
【００２５】
(18)  本発明の第１８の態様は、上述した第１７の態様に係る可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ２であり、Ｗ１とＷ２とを異なる値に設定したものである。
【００２６】
(19)  本発明の第１９の態様は、上述した第１７の態様に係る可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みが所定値Ｔ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｔ２であり、Ｔ１とＴ２とを異なる値に設定したものである。
【００２７】
(20)  本発明の第２０の態様は、上述した第１〜１９の態様に係る可動反射素子と、この可動反射素子の圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、可動反射素子の鏡体部をＸ軸まわりおよびＹ軸まわりに揺動させるコントローラと、によって、二次元走査装置を構成したものである。
【００２８】
(21)  本発明の第２１の態様は、上述した第２０の態様に係る二次元走査装置において、
コントローラが、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部およびＹ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部のうち、いずれか一方の橋梁部の圧電素子に対して第１の周期Ｈ１をもった第１の駆動信号を供給し、他方の橋梁部の圧電素子に対して第２の周期Ｈ２をもった第２の駆動信号を供給するようにしたものである。
【００２９】
(22)  本発明の第２２の態様は、上述した第２１の態様に係る二次元走査装置において、
第１の駆動信号として第１の周期Ｈ１をもった鋸歯状波を用い、第２の駆動信号として第２の周期Ｈ２をもった階段状波を用いるようにしたものである。
【００３０】
(23)  本発明の第２３の態様は、上述した第２１の態様に係る二次元走査装置において、
第１の駆動信号として第１の周期Ｈ１をもった正弦波を用い、第２の駆動信号として第２の周期Ｈ２をもった正弦波を用いるようにしたものである。
【００３１】
(24)  本発明の第２４の態様は、上述した第２０〜第２３の態様に係る二次元走査装置と、レーザビームを発生させるレーザ光源と、所定の画像を表示するための表示制御を行う表示制御装置と、によってプロジェクタを構成し、
レーザ光源は、表示制御装置から与えられる変調信号に基づいて、強度もしくは波長またはその双方を変調したレーザビームを発生させ、これを二次元走査装置の鏡体部の反射面に照射し、
表示制御装置は、表示対象となる画像についての画像データに基づく変調信号をレーザ光源に与えるとともに、二次元走査装置に対して制御信号を与え、
二次元走査装置は、この制御信号に基づいて、鏡体部で反射したレーザビームによりスクリーン上に形成されるスポットがスクリーン上を二次元的に移動するように鏡体部を揺動させるようにしたものである。
【００３２】
(25)  本発明の第２５の態様は、上述した第２０の態様に係る二次元走査装置において、
可動反射素子の１つもしくは複数の橋梁部にそれぞれ複数の圧電素子が設けられており、この複数の圧電素子の一部は駆動用圧電素子として機能し、別な一部は検出用圧電素子として機能し、
駆動用圧電素子は、コントローラから供給される交流駆動信号に基づいて鏡体部を揺動させ、検出用圧電素子は、上記揺動に起因して発生した電荷を示す検出信号をコントローラにフィードバックし、
コントローラは、フィードバックされた検出信号に基づいて交流駆動信号に対するフィードバック制御を行うようにしたものである。
【００３３】
(26)  本発明の第２６の態様は、上述した第２５の態様に係る二次元走査装置において、
コントローラが、Ｘ軸方向振動制御部とＹ軸方向振動制御部とを有し、
Ｘ軸方向振動制御部は、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＸ軸方向検出信号に基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＸ軸方向駆動信号を生成し、
Ｙ軸方向振動制御部は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＹ軸方向検出信号に基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＹ軸方向駆動信号を生成するようにしたものである。
【００３４】
(27)  本発明の第２７の態様は、上述した第２６の態様に係る二次元走査装置において、
Ｘ軸方向振動制御部が、鏡体部をＸ軸方向に関して所定振幅Ｇｘをもってその共振周波数ｆｘで振動させるＸ軸方向自励振制御を行い、
Ｙ軸方向振動制御部が、鏡体部をＹ軸方向に関して所定振幅Ｇｙをもってその共振周波数ｆｙで振動させるＹ軸方向自励振制御を行うようにしたものである。
【００３５】
(28)  本発明の第２８の態様は、上述した第２７の態様に係る二次元走査装置において、
Ｘ軸方向振動制御部が、Ｘ軸方向検出信号の位相が所定値に達したことを示すＸ軸方向走査位置信号を出力し、
Ｙ軸方向振動制御部が、Ｙ軸方向検出信号の位相が所定値に達したことを示すＹ軸方向走査位置信号を出力するようにしたものである。
【００３６】
(29)  本発明の第２９の態様は、上述した第２８の態様に係る二次元走査装置と、レーザビームを発生させるレーザ光源と、所定の画像を表示するための表示制御を行う表示制御装置と、によってプロジェクタを構成し、
レーザ光源は、表示制御装置から与えられる変調信号に基づいて、強度もしくは波長またはその双方を変調したレーザビームを発生させ、これを二次元走査装置の鏡体部の反射面に照射し、
表示制御装置は、表示対象となる画像についての画像データに基づく変調信号をレーザ光源に与えるとともに、二次元走査装置に対して走査指示を与え、
二次元走査装置は、この走査指示に基づいて、鏡体部で反射したレーザビームによりスクリーン上に形成されるスポットがスクリーン上を二次元的に移動するように鏡体部を揺動させ、
表示制御装置から二次元走査装置内のＸ軸方向振動制御部に対して、所定振幅Ｇｘをもった振動を指示するＸ軸方向走査制御信号が与えられ、Ｘ軸方向振動制御部はこのＸ軸方向走査制御信号に基づいてＸ軸方向自励振制御を行い、
表示制御装置から二次元走査装置内のＹ軸方向振動制御部に対して、所定振幅Ｇｙをもった振動を指示するＹ軸方向走査制御信号が与えられ、Ｙ軸方向振動制御部はこのＹ軸方向走査制御信号に基づいてＹ軸方向自励振制御を行い、
Ｘ軸方向振動制御部が出力したＸ軸方向走査位置信号およびＹ軸方向振動制御部が出力したＹ軸方向走査位置信号は、表示制御装置に与えられ、表示制御装置が、Ｘ軸方向走査位置信号およびＹ軸方向走査位置信号によって示されるタイミングを参照して、変調信号をレーザ光源に与える処理を行うようにしたものである。
【００３７】
(30)  本発明の第３０の態様は、上述した第２９の態様に係るプロジェクタにおいて、
Ｘ軸方向振動制御部は、鏡体部のＸ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｘに維持されるように、フィードバックされるＸ軸方向検出信号の振幅に基づいてＸ軸方向駆動信号の振幅を増減し、鏡体部のＸ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｘに維持されるように、Ｘ軸方向駆動信号とＸ軸方向検出信号との位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行い、
Ｙ軸方向振動制御部は、鏡体部のＹ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｙに維持されるように、フィードバックされるＹ軸方向検出信号の振幅に基づいてＹ軸方向駆動信号の振幅を増減し、鏡体部のＹ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｙに維持されるように、Ｙ軸方向駆動信号とＹ軸方向検出信号との位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る可動反射素子では、反射面を有する鏡体部が、可撓性をもった１本もしくは２本のアーム部を介して固定部に接続される。このアーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、を有しており、その上面もしくは下面には、それぞれ所定極性の電圧を印加することにより長手方向軸に沿って伸縮する圧電素子が固着されている。第１橋梁部の圧電素子に電圧を印加して、上面もしくは下面を伸縮させれば、鏡体部をＹ軸方向に傾斜させる（Ｘ軸まわりに回転させる）ことができ、第２橋梁部の圧電素子に電圧を印加して、上面もしくは下面を伸縮させれば、鏡体部をＸ軸方向に傾斜させる（Ｙ軸まわりに回転させる）ことができる。このため、単純な構造でありながら、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向（２軸まわり）に関して、十分な変位角を確保することが可能な可動反射素子を実現することができ、そのような可動反射素子を利用した二次元走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の基本的実施形態に係る可動反射素子のＤ層を省略した主構造体の上面図（図(a) ）および側面図（図(b) ）である。
【図２】図１に示す主構造体をＸ軸に沿って切断した側断面図（図(a) ）およびＹ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である。
【図３】図１に示す主構造体を切断線Ｌ０−Ｌ０′に沿って切断した側断面図（図(a) ）、切断線Ｌ１−Ｌ１′に沿って切断した側断面図（図(b) ）、切断線Ｌ２−Ｌ２′に沿って切断した側断面図（図(c) ）である。
【図４】図１に示す主構造体の役割分担を示す上面図（図(a) ）およびＸ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（ハッチングは、断面を示すものではなく、役割分担を示すためのものである）。
【図５】本発明の基本的実施形態に係る可動反射素子（図１に示す主構造体にＤ層を付加したもの）の上面図（図(a) ）およびＸ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図６】本発明に係る可動反射素子の各橋梁部に形成された圧電素子の動作を示す断面図である。
【図７】図５に示す可動反射素子１００における鏡体部１５０のＹ軸方向への傾斜状態（Ｘ軸まわりの回転状態）を示す側面図（主要部の位置関係のみ示す）である。
【図８】図５に示す可動反射素子１００における鏡体部１５０のＸ軸方向への傾斜状態（Ｙ軸まわりの回転状態）を示す側面図（主要部の位置関係のみ示す）である。
【図９】橋梁部の両端に圧電素子を配置した実施形態に係る可動反射素子の上面図（図(a) ）および長手方向軸Ｌ２に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１０】中間接続部に庇構造部を設けた実施形態に係る可動反射素子の上面図である（ハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１１】本発明における３組の橋梁部を用いる実施形態に係る可動反射素子の上面図（図(a) ）およびＸ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１２】本発明における４組の橋梁部を用いる実施形態に係る可動反射素子の上面図（図(a) ）およびＸ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１３】本発明における２系統のアーム部を用いる実施形態に係る可動反射素子の上面図（図(a) ）およびＸ軸に沿って切断した側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１４】本発明に係る可動反射素子における層構造バリエーションを示す側断面図である。
【図１５】本発明に係る二次元走査装置をプロジェクタに利用した実施形態を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示すプロジェクタにおいて、コントローラ２２が可動反射素子２１に供給する駆動信号の一例を示す波形図（図(a) ）および当該駆動信号に基づくスクリーン上のビーム走査態様を示す平面図（図(b) ）である。
【図１７】図１５に示すプロジェクタにおいて、コントローラ２２が可動反射素子２１に供給する駆動信号の別な一例を示す波形図（図(a) ）および当該駆動信号に基づくスクリーン上のビーム走査態様を示す平面図（図(b) ）である。
【図１８】本発明における各橋梁部の幅を調整する実施形態に係る可動反射素子のＤ層を省略した主構造体の上面図（図(a) ）および側断面図（図(b) ）である。
【図１９】本発明における各橋梁部の厚みを調整する実施形態に係る可動反射素子のＤ層を省略した主構造体の上面図（図(a) ）および側断面図（図(b) ）である（上面図(a) におけるハッチングは、各部の厚みの相違を明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図２０】本発明に係るプロジェクタの別な実施形態を示す上面図およびブロック図である（上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００４１】
＜＜＜  §１．  可動反射素子の基本的実施形態  ＞＞＞
ここでは、本発明に係る可動反射素子の基本的実施形態の構成と、その動作について説明する。
【００４２】
＜１−１  可動反射素子の主構造体の構成＞
図１(a) は、本発明の基本的実施形態に係る可動反射素子の主構造体１００の上面図であり、図１(b) は、その側面図である。この主構造体１００は、側面図(b) に示されているとおり、Ａ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃの３層構造を有している。
【００４３】
後述するように、実際の可動反射素子は、この３層構造からなる主構造体１００の上面の所定箇所に、更にＤ層１００Ｄを付加することによって構成される。ただ、Ａ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃが、互いに平面形状が同一の層（図１(a) の上面図に示す形状をした層）であるのに対して、Ｄ層１００Ｄは、Ｃ層１００Ｃの上面の一部の領域のみに形成された層になる。そこで、この§１−１では、まず、Ｄ層１００Ｄを除いた３層構造からなる主構造体１００の形状について説明を行うことにする。このような３層構造を採用するのは、§１−２で述べるとおり、圧電素子を形成するための便宜である。
【００４４】
図１(a) に示すとおり、この主構造体１００は、四角形をした枠状構造体１１０、第１橋梁部１２０、第２橋梁部１３０、鏡体接続部１４０、鏡体部１５０を有している。後述するように、枠状構造体１１０は、鏡体部１５０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部１１１，第２枠部１１２，第３枠部１１３，第４枠部１１４によって構成されている。そして、この枠状構造体１１０によって囲まれた内部領域に、第１橋梁部１２０、第２橋梁部１３０、鏡体接続部１４０、鏡体部１５０が配置されている。
【００４５】
図１(a) の上面図において、第１橋梁部１２０の下端は、第１枠部１１１に接続されており、第１橋梁部１２０の上端には、第２橋梁部１３０の右端が接続されており、第２橋梁部１３０の左端には、鏡体接続部１４０を介して鏡体部１５０が接続されている。このように、第１橋梁部１２０および第２橋梁部１３０は、枠状構造体１１０と鏡体部１５０との間を、１本の接続経路に沿って接続するアーム部として機能し、鏡体部１５０は、このアーム部による片持ち梁構造を利用して、枠状構造体１１０（固定部）による支持を受けることになる。
【００４６】
本願では、説明の便宜上、このアーム部による接続経路上において、枠状構造体１１０（固定部）に近い側を「根端」、鏡体部１５０に近い方を「先端」と呼ぶことにする。たとえば、図１(a) の上面図において、第１橋梁部１２０は根端側の橋梁部であり、第２橋梁部１３０は先端側の橋梁部である。そして、第１橋梁部１２０の根端部は、第１枠部１１１に接続され、第１橋梁部１２０の先端部は、第２橋梁部１３０の根端部に接続されており、第２橋梁部１３０の先端部には、鏡体接続部１４０を介して鏡体部１５０が接続されていることになる。
【００４７】
本発明に係る可動反射素子を実際に利用する際には、固定部として機能する枠状構造体１１０を、外部物体に固定した状態で用いることになる。図示のとおり、アーム部１２０，１３０の外側側面と枠状構造体１１０の内側側面の間、アーム部１２０，１３０の内側側面と鏡体部１５０の外側側面の間、鏡体部１５０の外側側面と枠状構造体１１０の内側側面の間には、それぞれ空隙を確保するためのスリットが形成されている。
【００４８】
また、アーム部を構成する第１橋梁部１２０および第２橋梁部１３０は可撓性を有しており、しかも後述するように、このアーム部を上下に湾曲させる圧電素子が備わっているため、枠状構造体１１０に対して、鏡体部１５０を変位させることができる。実際には、鏡体部１５０の上面には、Ｄ層１００Ｄ（図１では、図示省略）が形成されており、その表面が反射面になっている。本発明に係る可動反射素子は、この反射面を傾斜駆動することにより、光ビームや指向性電波の向きを制御する機能を有している。
【００４９】
ここでは、この鏡体部１５０の変位状態を説明する便宜上、鏡体部１５０が標準姿勢にある状態（アーム部を湾曲させていない状態）において、この鏡体部１５０の重心位置に原点Ｏをとり、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。すなわち、図１(a) の上面図においては、鏡体部１５０を構成する正方形の中心に原点Ｏ、図の右方にＸ軸、図の上方にＹ軸、紙面垂直手前方向にＺ軸を定義する。図１(b) の側面図においては、図の右方にＸ軸、図の上方にＺ軸、紙面垂直奥方向にＹ軸がそれぞれ定義されることになる。
【００５０】
この主構造体１００の構造をより明確にするため、図２および図３に、図１に示す主構造体１００を、一点鎖線で示す座標軸の位置および一点鎖線で示す各切断線の位置で切断した側断面図を示す。ここで、図２(a) は、Ｘ軸に沿って切断した側断面図、図２(b) は、Ｙ軸に沿って切断した側断面図、図３(a) は、切断線Ｌ０−Ｌ０′に沿って切断した側断面図、図３(b) は、切断線Ｌ１−Ｌ１′に沿って切断した側断面図、図３(c) は、切断線Ｌ２−Ｌ２′に沿って切断した側断面図である。
【００５１】
図１(b) に示すとおり、主構造体１００は、Ａ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃの３層構造を有しており、これら各層の平面形状は同一である（いずれも、図１(a) に示す形状をしている）。ただ、Ａ層１００Ａの厚みは、個々の部分で若干の違いがある。以下、本願明細書では、図１(a) のような上面図に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示すことにする。たとえば、図１(a) の上面図に示されている鏡体部１５０を構成するＡ層部分は符号１５０Ａ、Ｂ層部分は符号１５０Ｂ、Ｃ層部分は符号１５０Ｃによって示されることになる。
【００５２】
図２(a) は、主構造体１００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。この図では、固定部として機能する枠状構造体１１０については、第２枠部１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの３層構造）の断面と、第３枠部１１３（１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの３層構造）の一部の側面と、第４枠部１１４（１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃの３層構造）の断面と、が示されている。また、アーム部については、第１橋梁部１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの３層構造）の断面と、第２橋梁部１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの３層構造）の側面とが示されている。そして、鏡体部１５０については、１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃの３層構造の断面が示されている。
【００５３】
一方、図２(b) は、主構造体１００をＹ軸に沿って切断した側断面図である。この図では、固定部として機能する枠状構造体１１０については、第１枠部１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃの３層構造）の断面と、第３枠部１１３（１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの３層構造）の断面と、第４枠部１１４（１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃの３層構造）の一部の側面と、が示されている。また、アーム部については、第２橋梁部１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの３層構造）の断面が示されている。そして、鏡体接続部１４０については、１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃの３層構造の一部の側面が示されており、鏡体部１５０については、１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃの３層構造の断面が示されている。
【００５４】
これら図２(a) ，(b) に示されているように、この基本的実施形態の場合、固定部として機能する枠状構造体１１０（１１１〜１１４）の厚みに比べて、アーム部を構成する第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体接続部１４０、および鏡体部１５０の厚みは小さく設定されており、下方に空隙が形成されている。これは、後述するように、枠状構造体１１０の下面を土台基板２００の上面に固着した場合にも、鏡体部１５０がある程度の自由度をもって変位可能になるようにするための配慮である。結局、鏡体部１５０は、枠状構造体１１０で囲まれた空間内に浮いた状態になるように、アーム部によって支持されることになる。
【００５５】
このような支持態様は、図３の側断面図に明瞭に示されている。図３(a) は、図１に示す主構造体１００を切断線Ｌ０−Ｌ０′に沿って切断した側断面図であり、ちょうど、第１枠部１１１をその長手方向に沿って切断した断面に相当する。これに対して、図３(b) は、図１に示す主構造体１００を切断線Ｌ１−Ｌ１′に沿って切断した側断面図であり、ちょうど、第１橋梁部１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの３層構造）をその長手方向に沿って切断した断面に相当する。また、図３(c) は、図１に示す主構造体１００を切断線Ｌ２−Ｌ２′に沿って切断した側断面図であり、ちょうど、第２橋梁部１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの３層構造）をその長手方向に沿って切断した断面に相当する。
【００５６】
図３(b) に示されているとおり、第１枠部１１１のＡ層１１１Ａに比べて、第１橋梁部１２０のＡ層１２０Ａは、下面の位置が若干上方に移動しており、浮いた状態になっている。同様に、第２橋梁部１３０のＡ層１３０Ａも、図３(c) に示されているとおり浮いた状態になっている。このため、第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体接続部１４０，鏡体部１５０は、いずれも枠状構造体１１０で囲まれた空間内に浮いた状態となるように支持される。
【００５７】
図４(a) は、この主構造体１００の役割分担を示す上面図であり、図４(b) は、この主構造体１００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。これらの図におけるハッチングは、断面を示すものではなく、役割分担を示すためのものである。
【００５８】
図４において、網目状のハッチングを施した部分は鏡体部１５０である。この鏡体部１５０の上面には、後述するように反射面（Ｄ層１００Ｄ）が形成され、入射した光ビーム等を所定方向に反射させる役割を果たす。
【００５９】
図４において、水玉状のハッチングを施した部分は、固定部として機能する部分であり、枠状構造体１１０（第１枠部１１１〜第４枠部１１４）によって構成されている。この枠状構造体１１０（固定部）は、可動反射素子を利用する際に何らかの物体に固定して用いられる。図４(b) には、枠状構造体１１０の下面を土台基板２００の上面に固着した状態が示されている。
【００６０】
図４において、波状のハッチングを施した部分はアーム部であり、第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体接続部１４０によって構成される。上述したように、アーム部１２０，１３０，１４０および鏡体部１５０は、枠状構造体１１０で囲まれた空間内において、土台基板２００の上方に浮いた状態となっている。別言すれば、鏡体部１５０は、鏡体接続部１４０の位置において、アーム部からなる片持ち梁構造体によって支持されている。アーム部は、少なくとも上下方向（Ｚ軸方向）に関して可撓性を有しており、上方に反ったり、下方に反ったりすることができる。このため、鏡体部１５０は、所定の自由度の範囲内で、固定部に対して変位を生じることができる。
【００６１】
＜１−２  可動反射素子の構成＞
続いて、本発明の基本的実施形態に係る可動反射素子の構成を説明する。図５(a) は、この基本的実施形態に係る可動反射素子１００の上面図、図５(b) は、これをＸ軸に沿って切断した側断面図である。図５に示す可動反射素子１００は、図１に示す主構造体１００に、更に、Ｄ層１００Ｄを付加したものである。すなわち、図１(b) に示す主構造体１００が、Ａ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃの３層構造を有しているのに対して、図５(b) に示す可動反射素子１００は、この３層構造の上面に更にＤ層１００Ｄを加えたものになっている。
【００６２】
このように、図１に示す主構造体１００と、図５に示す可動反射素子１００とは、Ｄ層の有無において相違する構成要素であるが、本願明細書では、便宜上、両者を同一符号「１００」を用いて示すことにする。また、図５に示す可動反射素子１００の構成要素となる第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体部１５０（これらは、Ａ層〜Ｄ層の４層構造を有する）は、図１に示す主構造体１００の構成要素となる第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体部１５０（これらは、Ａ層〜Ｃ層の３層構造を有する）に、それぞれＤ層となる上部電極層１２０Ｄ，上部電極層１３０Ｄ，反射層１５０Ｄを付加したものになるが、本願明細書では、便宜上、それぞれ同一符号「１２０」，「１３０」，「１５０」を用いて示すことにする。
【００６３】
§１−１で述べたとおり、Ａ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃの３層は、互いに同一の平面形状（図１(a) の上面図に示す形状）を有しているが、Ｄ層１００Ｄの平面形状は若干異なっている。図５(a) には、このＤ層１００Ｄの部分にハッチングを施して示してある（図５(a) の上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない。）。
【００６４】
図５に示すとおり、第１橋梁部１２０は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた橋梁部であり、第２橋梁部１３０は、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた橋梁部であり、Ｌ字状をなすように接続されている。そして、第１橋梁部１２０の根端部は、Ｘ軸に平行な長手方向軸Ｌ０に沿って伸びた第１枠部１１１（固定部）に固定されている。
【００６５】
そして、Ｄ層１００Ｄは、第１橋梁部１２０に形成された上部電極層１２０Ｄと、第２橋梁部１３０に形成された上部電極層１３０Ｄと、鏡体部１５０に形成された反射層１５０Ｄと、によって構成されており、固定部として機能する枠状構造体１１０や鏡体接続部１４０には、Ｄ層は形成されていない。ここで、上部電極層１２０Ｄおよび１３０Ｄは、圧電素子を形成する目的のための層であり、反射層１５０Ｄは、ミラーとしての役割を果たす反射面を形成する目的のための層である。それ以外の部分には、Ｄ層を形成する必要はない。
【００６６】
もちろん、枠状構造体１１０にもＤ層を形成してかまわないが、上部電極層１２０Ｄ，１３０Ｄは、それぞれ別個の圧電素子を形成するために電気的に絶縁されている必要があるので、Ｃ層の上面全面に、同一の平面形状をもったＤ層を形成することはできない。
【００６７】
次に、可動反射素子１００を構成するＡ層１００Ａ，Ｂ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃ，Ｄ層１００Ｄの材質に関する説明を行う。まず、Ａ層１００Ａは、各層の支持基板としての役割を果たす基板層であり、その上面に形成されるＢ層１００Ｂ，Ｃ層１００Ｃ，Ｄ層１００Ｄを支持する役割を果たすことができる材質によって構成される。ただ、第１橋梁部１２０および第２橋梁部１３０は、少なくとも上下方向（Ｚ軸方向）に関して可撓性を有している必要がある。したがって、基板層としての役割を果たすＡ層１００Ａは、各橋梁部が必要な範囲内（鏡体部１５０を、利用上要求される角度で傾斜させるために必要な範囲内）で撓みを生じることができるよう、ある程度の可撓性を有する材料によって構成する必要がある。ここに示す実施例の場合、シリコン基板によってＡ層１００Ａを構成している。
【００６８】
また、Ｃ層１００Ｃは、圧電素子を構成する役割を果たす層であり、圧電効果を呈する圧電材料によって構成しておく必要がある。ここに示す実施例の場合、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）またはＫＮＮ（ニオブ酸カリウムナトリウム）の薄膜によってＣ層１００Ｃを構成している。
【００６９】
一方、Ｂ層１００Ｂは、圧電素子の下部電極を構成する役割を果たす層であり、Ｄ層１００Ｄは、圧電素子の上部電極を構成する役割を果たす層である。したがって、いずれも導電性材料によって構成する必要がある。結局、図５に示す可動反射素子の場合、圧電材料層（Ｃ層）を導電性材料層（Ｂ層およびＤ層）で挟んだサンドイッチ構造体によって圧電素子を構成していることになる。
【００７０】
なお、Ｄ層１００Ｄのうち、各橋梁部１２０，１３０に形成される部分１２０Ｄ，１３０Ｄは、上述したとおり、圧電素子用の上部電極層を構成することになるが、鏡体部１５０に形成される部分１５０Ｄは、鏡体部１５０の反射面として機能する反射層を構成することになる。したがって、原理的には、Ｄ層１００Ｄのうち、各橋梁部１２０，１３０に形成される部分１２０Ｄ，１３０Ｄは、導電性の層（表面が反射性である必要はない）とし、鏡体部１５０に形成される部分１５０Ｄは、表面が反射性の層（導電性の層である必要はない）とすればよい。
【００７１】
ただ、この可動反射素子を量産品として提供する場合は、上部電極層１２０Ｄ，１３０Ｄおよび反射層１５０Ｄを、同一の材料からなるＤ層１００Ｄとして形成するのが効率的であり、Ｄ層１００Ｄとしては、電極層の機能と反射層の機能とを兼ね備えた材料層を用いるのが好ましい。
【００７２】
したがって、実用上は、上面を反射面として利用するのに適した金属層によって、Ｂ層１００ＢおよびＤ層１００Ｄを形成すればよい。より具体的に言えば、Ｂ層１００Ｂは、下部電極（導電層）としての機能を果たせばよいので、任意の金属層で十分であるが、Ｄ層１００Ｄは上面が反射面（鏡面）としての機能も果たす必要があるため、少なくとも、Ｄ層１００Ｄの上面部分は、反射率の高い耐腐食性に優れた材料で構成するのが好ましい。このような観点から、本願発明者は、Ｄ層１００Ｄの少なくとも上面部分は、金（Ａｕ）の薄膜層によって構成するのが最適であると考えている。金（Ａｕ）の薄膜層は、光や電磁波に対して良好な反射率を有しており、しかも耐腐食性に優れているため、長期間にわたって安定した反射性能を維持することができる。
【００７３】
図５に示す可動反射素子１００は、量産化に適した構造を有しており、特に、ＭＥＭＳ素子として、半導体製造プロセスを利用した製造方法を適用することが可能である。本願発明者が作成した試作品の場合、図５(b) に示すような４層構造をもった構造体は、正方形状のシリコン基板１００Ａ（Ａ層：基板層）の上面に、白金層１００Ｂ（Ｂ層：下部電極層）、ＰＺＴ層１００Ｃ（Ｃ層：圧電材料層）、白金／金層１００Ｄ（Ｄ層：下層部分は白金、上層部分は金からなる２層構造層）を順次堆積させたものになっている。上部電極層および下部電極層として白金を用いるのは、圧電材料層となるＰＺＴ層との間に良好な界面が形成できるためである。一方、反射層としては、上述したように金を用いるのが好ましいので、Ｄ層の下層部分は上部電極層に適した白金を用い、上層部分は反射層に適した金を用いることにした。
【００７４】
こうして４層の積層構造体を形成したら、Ｄ層１００Ｄに対してパターニング処理を行って図５(a) にハッチングを施して示す領域のみを残し、更に、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層の３層からなる主構造体１００の部分に対して、エッチングなどの方法で上下方向に貫通するスリットを形成すればよい。また、必要に応じて、アーム部１２０，１３０や鏡体部１５０の下面側の一部分をエッチング等で除去すれば、図５(b) に示すように、土台基板２００から浮いた構造を実現することができる。
【００７５】
なお、参考のため、本願発明者が作成した試作品の各部の寸法を一例として記載しておくと、次のとおりである。すなわち、この試作品の場合、一辺５ｍｍ角、厚み０．３ｍｍのシリコン基板１００Ａ（Ａ層）の上面に、厚み３００ｎｍ程度の白金の薄膜層１００Ｂ（Ｂ層）、厚み２μｍ程度のＰＺＴ層１００Ｃ（Ｃ層）、厚み３００ｎｍ程度の白金／金の薄膜層１００Ｄ（Ｄ層）を順次積層して４層構造体を形成している。ここで、アーム部１２０，１３０や鏡体部１５０については、シリコン基板１００Ａ（Ａ層）の下面側をエッチング除去して、厚みを０．１０ｍｍとしている（土台基板の上面との間に、０．２０ｍｍの空隙が確保される）。また、図５(a) に示す平面図において、スリット部分の幅を０．３ｍｍとし、アーム部１２０，１３０の幅を０．５ｍｍとしている。
【００７６】
もちろん、各部の寸法は任意に設定することができる。要するに、アーム部１２０，１３０の厚みや幅は、鏡体部１５０が所定の角度範囲（可動鏡として要求される性能を満たす範囲）で傾斜できるような可撓性が得られる寸法に設定すればよく、枠状構造体１１０の厚みは、この可動反射素子１００全体を土台基板２００に堅固に固着できる寸法に設定すればよい。
【００７７】
＜１−３  可動反射素子の動作＞
ここでは、図５に示す可動反射素子の動作を説明する。図５(b) の側断面図に示されているように、第１橋梁部１２０には、基板層１２０Ａ，下部電極層１２０Ｂ，圧電材料層１２０Ｃ，上部電極層１２０Ｄの４層構造が形成されている。ここで、基板層１２０Ａの部分を「第１橋梁本体部」と呼び、下部電極層１２０Ｂ，圧電材料層１２０Ｃ，上部電極層１２０Ｄの３層構造部分を「圧電素子」と呼ぶことにすれば、第１橋梁部１２０は、可撓性を有する第１橋梁本体部１２０Ａと、この第１橋梁本体部１２０Ａの上面に固着された第１圧電素子（１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの３層構造体）と、によって構成されていることになる。別言すれば、図５(a) の上面図において、ハッチングを施して示す上部電極層１２０Ｄの形成領域には、３層構造体からなる第１圧電素子が配置されていることになる。
【００７８】
同様に、図５(b) の側断面図に、その一部分が示されているように、第２橋梁部１３０には、基板層１３０Ａ，下部電極層１３０Ｂ，圧電材料層１３０Ｃ，上部電極層１３０Ｄの４層構造が形成されている。ここで、基板層１３０Ａの部分を「第２橋梁本体部」と呼び、下部電極層１３０Ｂ，圧電材料層１３０Ｃ，上部電極層１３０Ｄの３層構造部分を「圧電素子」と呼ぶことにすれば、第２橋梁部１３０は、可撓性を有する第２橋梁本体部１３０Ａと、この第２橋梁本体部１３０Ａの上面に固着された第２圧電素子（１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの３層構造体）と、によって構成されていることになる。別言すれば、図５(a) の上面図において、ハッチングを施して示す上部電極層１３０Ｄの形成領域には、３層構造体からなる第２圧電素子が配置されていることになる。
【００７９】
図６は、これら各橋梁部１２０，１３０に形成された圧電素子の動作を示す断面図である。図６(a) は、上述した第１圧電素子（１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの３層構造体）もしくは第２圧電素子（１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの３層構造体）の部分のみを抽出して示した断面図である。ここで、Ａ層の部分はシリコン基板等からなる橋梁本体部であり、Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層からなる３層構造体が圧電素子である。Ｃ層を構成する圧電材料層は、厚み方向に所定極性の電圧を印加すると、層方向に伸縮する性質を有する層であり、ＰＺＴやＫＮＮなどからなる層に所定の分極処理を施すことによって得ることができる。
【００８０】
図６に示す例の場合、上部電極層Ｄ側が正、下部電極層Ｂ側が負となるように、両電極層間に電圧を印加すると、圧電材料層Ｃは層方向（図の紙面に横方向に引いた線を含み、当該紙面に垂直な平面に沿った方向）に伸び、逆に、上部電極層Ｄ側が負、下部電極層Ｂ側が正となるように、両電極層間に電圧を印加すると、圧電材料層Ｃは層方向に縮む性質をもっている。ここで、伸縮の度合いは、印加する電圧値に応じた量になる。
【００８１】
したがって、上下の電極層間に図６(b) に示すような極性（以下、正極性と呼ぶ）の電圧を印加すると、Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層からなる圧電素子は層方向に伸び、可撓性をもった橋梁本体部を構成するＡ層の上面側に、面方向に伸びる方向への応力が加わる。その結果、図示のとおり、橋梁部全体には、上方が凸になるように反り返る変形が生じることになる。これに対して、上下の電極層間に図６(c) に示すような極性（以下、逆極性と呼ぶ）の電圧を印加すると、Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層からなる圧電素子は層方向に縮み、可撓性をもった橋梁本体部を構成するＡ層の上面側に、面方向に縮む方向への応力が加わる。その結果、図示のとおり、橋梁部全体には、下方が凸になるように反り返る変形が生じることになる。
【００８２】
もちろん、圧電材料層Ｃとして、上記と全く逆の性質をもった層、すなわち、上部電極層Ｄ側が正、下部電極層Ｂ側が負となるように、両電極層間に電圧を印加すると、層方向に縮み、上部電極層Ｄ側が負、下部電極層Ｂ側が正となるように、両電極層間に電圧を印加すると、層方向に伸びる性質をもった層を用いてもかまわない。この場合、図６(b) に示すように正極性の電圧を印加すると、図６(c) に示すように、下方が凸になるように反り返る変形が生じ、図６(c) に示すように負極性の電圧を印加すると、図６(b) に示すように、上方が凸になるように反り返る変形が生じる。
【００８３】
いずれにしても、上部電極層Ｄと下部電極層Ｂとの間に、所定極性の電圧を印加することにより、図６(b) に示す変形もしくは図６(c) に示す変形を生じさせることができる。しかも、変形の度合いは、印加する電圧値に応じた量になる。
【００８４】
ところで、図５(a) に示すとおり、鏡体部１５０は、枠状構造体１１０（固定部）に対して、アーム部１２０，１３０を介して接続されており、枠状構造体１１０を固定した場合、アーム部１２０，１３０による片持ち梁構造によって、宙吊り状態で支持されることになる。したがって、第１橋梁部１２０が上方もしくは下方に反り返る変形を生じると、宙吊り状態で支持されている鏡体部１５０は、Ｙ軸方向に傾斜を生じる。同様に、第２橋梁部１３０が上方もしくは下方に反り返る変形を生じると、宙吊り状態で支持されている鏡体部１５０は、Ｘ軸方向に傾斜を生じる。
【００８５】
図７は、図５に示す可動反射素子１００における鏡体部１５０のＹ軸方向への傾斜状態（Ｘ軸まわりの回転状態）を示す側面図であり、図１に示す切断線Ｌ１−Ｌ１′に沿った位置にある主要部の相互位置関係が示されている（説明の便宜上、鏡体部１５０を太線で示し、固定状態にある土台基板２００にハッチングを施して示す。また、変形状態を実際よりも誇張して示す。）。
【００８６】
図７(a) は、傾斜が生じていない定位置の状態、すなわち、各圧電素子に何ら電圧が印加されていない状態における、第１橋梁部１２０と鏡体部１５０との位置関係を示している。土台基板２００上に固定された第１枠部１１１（固定部）から図の右方に向かって第１橋梁部１２０が伸びている。鏡体部１５０は、この第１橋梁部１２０と、図示されていない第２橋梁部１３０および鏡体接続部１４０を介して、土台基板２００の上方に水平姿勢のまま支持されている。白い三角形は、鏡体部１５０の重心Ｇを示し、座標系の原点（Ｘ軸の位置）と一致している。
【００８７】
これに対して、図７(b) は、第１橋梁部１２０の圧電素子に、図６(b) に示すような正極性の電圧を印加することにより、第１橋梁部１２０に対して上方が凸になるような変形を生じさせた状態を示している。第１橋梁部１２０は、図の左端が第１枠部１１１（固定部）に固定されているため、上方が凸になるような変形が生じると、図示のとおり、図の右端が下がる方向に変位する。その結果、当該右端より先に接続されているすべての構成要素が、Ｘ軸まわりに回転し、鏡体部１５０は、図示のとおり、Ｘ軸まわりの回転−Ｒｘを生じる（ここでは、Ｘ軸正方向に右ネジを進める回転方向を正にとるため、図示の回転方向は負方向になる）。このため、重心Ｇは下方に移動する。
【００８８】
一方、図７(c) は、第１橋梁部１２０の圧電素子に、図６(c) に示すような負極性の電圧を印加することにより、第１橋梁部１２０に対して下方が凸になるような変形を生じさせた状態を示している。第１橋梁部１２０は、図の左端が第１枠部１１１（固定部）に固定されているため、下方が凸になるような変形が生じると、図示のとおり、図の右端が上がる方向に変位する。その結果、当該右端より先に接続されているすべての構成要素が、Ｘ軸まわりに回転し、鏡体部１５０は、図示のとおり、Ｘ軸まわりの回転＋Ｒｘを生じる（上述した定義では、図示の回転方向は正方向になる）。このため、重心Ｇは上方に移動する。
【００８９】
結局、図５(b) に示す例において、第１橋梁部１２０の圧電素子を構成する下部電極層１２０Ｂと上部電極層１２０Ｄとの間に、上部電極層１２０Ｄ側が正となるような極性の電圧を印加すると、図７(b) に示すように、鏡体部１５０を、その右端（Ｙ軸正方向側）が下がるようにＹ軸方向に傾斜させることができ、逆極性の電圧を印加すると、図７(c) に示すように、鏡体部１５０を、その左端（Ｙ軸負方向側）が下がるようにＹ軸方向に傾斜させることができる。傾斜の度合いは、印加する電圧値に応じた量になるので、印加する電圧の極性および値を調整することにより、鏡体部１５０のＹ軸方向への傾斜角度を任意に調整することが可能になる。
【００９０】
図８は、図５に示す可動反射素子１００における鏡体部１５０のＸ軸方向への傾斜状態（Ｙ軸まわりの回転状態）を示す側面図であり、図１に示す切断線Ｌ２−Ｌ２′に沿った位置にある主要部の相互位置関係が示されている（説明の便宜上、鏡体部１５０を太線で示す。また、変形状態を実際よりも誇張して示す。）。
【００９１】
図８(a) は、傾斜が生じていない定位置の状態、すなわち、各圧電素子に何ら電圧が印加されていない状態における、第２橋梁部１３０と鏡体部１５０との位置関係を示している。第２橋梁部１３０の図の右端（根端部）は、図示されていない第１橋梁部１２０の先端部に接続されており、土台基板２００によって間接的に支持されている。鏡体部１５０は、この第２橋梁部１３０の図の左端（先端部）に、図示されていない鏡体接続部１４０を介して接続されている。図８(a) では、鏡体部１５０は、土台基板２００の上方に水平姿勢のまま支持されていることになる。白い三角形は、鏡体部１５０の重心Ｇを示し、座標系の原点（Ｙ軸の位置）と一致している。
【００９２】
これに対して、図８(b) は、第２橋梁部１３０の圧電素子に、図６(b) に示すような正極性の電圧を印加することにより、第２橋梁部１３０に対して上方が凸になるような変形を生じさせた状態を示している。第２橋梁部１３０は、図の右端が第１橋梁部１２０の先端部によって支持されているため、上方が凸になるような変形が生じると、図示のとおり、図の左端が下がる方向に変位する。その結果、当該左端に接続されている鏡体部１５０は、Ｙ軸まわりに回転し、図示のとおり、Ｙ軸まわりの回転−Ｒｙを生じる（ここでは、Ｙ軸正方向に右ネジを進める回転方向を正にとるため、図示の回転方向は負方向になる）。このため、重心Ｇは下方に移動する。
【００９３】
一方、図８(c) は、第２橋梁部１３０の圧電素子に、図６(c) に示すような負極性の電圧を印加することにより、第２橋梁部１３０に対して下方が凸になるような変形を生じさせた状態を示している。第２橋梁部１３０は、図の右端が第１橋梁部１２０の先端部によって支持されているため、下方が凸になるような変形が生じると、図示のとおり、図の左端が上がる方向に変位する。その結果、当該左端に接続されている鏡体部１５０は、Ｙ軸まわりに回転し、図示のとおり、Ｙ軸まわりの回転＋Ｒｙを生じる（上述した定義では、図示の回転方向は正方向になる）。このため重心Ｇは上方に移動する。
【００９４】
結局、図５(b) に示す例において、第２橋梁部１３０の圧電素子を構成する下部電極層１３０Ｂと上部電極層１３０Ｄとの間に、上部電極層１３０Ｄ側が正となるような極性の電圧を印加すると、図８(b) に示すように、鏡体部１５０を、その左端（Ｘ軸負方向側）が下がるようにＸ軸方向に傾斜させることができ、逆極性の電圧を印加すると、図８(c) に示すように、鏡体部１５０を、その右端（Ｘ軸正方向側）が下がるようにＸ軸方向に傾斜させることができる。傾斜の度合いは、印加する電圧値に応じた量になるので、印加する電圧の極性および値を調整することにより、鏡体部１５０のＸ軸方向への傾斜角度を任意に調整することが可能になる。
【００９５】
＜１−４  可動反射素子の本質的特徴＞
結局、図５に示す基本的実施形態に係る可動反射素子１００は、反射面を有する鏡体部１５０と、この鏡体部１５０を支持するための固定部１１０と、鏡体部１５０と固定部１１０とを接続するアーム部１２０，１３０，１４０と、を構成要素とする可動反射素子ということになる。
【００９６】
ここで、ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義し、Ｚ軸正方向を上方、Ｚ軸負方向を下方と定義すれば、アーム部は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた第１橋梁部１２０と、この第１橋梁部１２０に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた第２橋梁部１３０と、を有している。鏡体部１５０の表面は反射面を形成し、各圧電素子に電圧を印加しない基準状態において、反射面はＸＹ平面に平行な面になる。
【００９７】
また、第１橋梁部１２０は、可撓性を有する第１橋梁本体部１２０Ａと、この第１橋梁本体部１２０Ａの上面に固着された第１圧電素子（１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸Ｌ１に沿った方向に伸縮する性質を有しており、第２橋梁部１３０は、可撓性を有する第２橋梁本体部１３０Ａと、この第２橋梁本体部１３０Ａの上面に固着された第２圧電素子（１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸Ｌ２に沿った方向に伸縮する性質を有している。
【００９８】
なお、本発明を実施するにあたり、アーム部は、必ずしも第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０のみによって構成する必要はない。アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた第１橋梁部１２０と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた第２橋梁部１３０と、を含んでいれば足り、それ以外の構成要素を含んでいてもかまわない。たとえば、後述する§２．３や§２．４では、３組以上の橋梁部を連結してなるアーム部を用いる変形例が示されている。また、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０とは、必ずしも直接的に接続されている必要はなく、何らかの中間接続部を介して間接的に接続するようにしてもかまわない。
【００９９】
また、上述した実施形態では、第１橋梁本体部１２０Ａの上面に第１圧電素子（１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの３層構造体）を固着し、第２橋梁本体部１３０Ａの上面に第２圧電素子（１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの３層構造体）を固着した例を示したが、各圧電素子は、必ずしも各橋梁本体部の上面に設ける必要はなく、各橋梁本体部の下面に設けるようにしてもかまわない。図６には、Ａ層の上面に圧電素子（Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体）を設けた例を示したが、図の天地をひっくりかえしても、橋梁部に生じる変形現象に変わりはなく、Ａ層の下面に圧電素子（Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体）を設けるようにしても、§１−３で述べた動作に本質的な支障が生じないことは容易に理解できよう。
【０１００】
もちろん、第１橋梁部１２０については上面に第１圧電素子を設け、第２橋梁部１３０については下面に第２圧電素子を設ける、というように、圧電素子の配置を、各橋梁部ごとに上面にしたり下面にしたりすることも可能である。もちろん、上下両面に形成してもかまわない。ただ、実用上は、これまで述べてきた実施例のように、各橋梁本体部の上面に各圧電素子を形成するようにするのが、製造プロセスを単純化する上で好ましい。
【０１０１】
図５に示す基本的実施形態に係る可動反射素子１００の第１の特徴は、反射面を有する鏡体部１５０が、可撓性をもった１本のアーム部を介して固定部１１０に接続される点である。このように、１本のアーム部による片持ち梁構造で鏡体部１５０を支持すると、従来のジンバル構造による支持手法に比べて、単純な構造でありながら、十分な変位角を確保することが可能になる。ジンバル構造を機械的な回動機構によって実現すると、部品の点数が増え、構造が複雑にならざるを得ない。また、ジンバル構造をトーションバーを用いて実現すると、構造は単純化されるが、最大変位角はトーションバーの最大捻れ角度の範囲内に抑えられてしまい、十分な変位角を確保することが困難になる。本発明では、アーム部によって鏡体部１５０を支持するため、単純な構造でありながら、十分な変位角が確保できる。
【０１０２】
実際、図５(b) に例示するような構造をもった可動反射素子１００は、前述したとおり、ＭＥＭＳ素子として、半導体製造プロセスを利用した製造方法により量産することができ、小型化に適している。また、駆動を行うための素子として圧電素子を用いているため、低消費電流化に適している。
【０１０３】
また、本発明に用いるアーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた第１橋梁部１２０と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた第２橋梁部１３０と、を有しており、その上面もしくは下面には、それぞれ所定極性の電圧を印加することにより各長手方向軸Ｌ１，Ｌ２に沿って伸縮する圧電素子が固着されている。そのため、第１橋梁部１２０の圧電素子に電圧を印加して、上面もしくは下面を伸縮させれば、図７に示すように、鏡体部１５０をＹ軸方向に傾斜させる（Ｘ軸まわりに回転させる）ことができ、第２橋梁部１３０の圧電素子に電圧を印加して、上面もしくは下面を伸縮させれば、図８に示すように、鏡体部１５０をＸ軸方向に傾斜させる（Ｙ軸まわりに回転させる）ことができる。このため、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向（２軸まわり）に関して、十分な変位角を確保することが可能になる。
【０１０４】
§３で述べる二次元走査装置は、このような２軸方向についての傾斜機能という特徴を利用した発明ということになる。二次元走査装置を利用すれば、後述するようなプロジェクタを実現することが可能である。本発明に係る二次元走査装置は、上述したように、小型化および低消費電流化に適しているため、携帯電話、スマートフォン、タブレット型電子端末などの小型機器に組み込んで利用することができ、これら小型機器にプロジェクタの機能を付加する際に用いると効果的である。
【０１０５】
なお、図５に示す実施例は、固定部を、枠状構造体１１０によって構成し、この枠状構造体１１０によって囲まれた内部領域に、各橋梁部１２０，１３０および鏡体部１５０を配置した構造を採っているが、固定部は、必ずしも枠状構造体１１０によって構成する必要はなく、たとえば、第１枠部１１１のみを固定部として設け、第２枠部１１２，第３枠部１１３，第４枠部１１４を省略した構成を採用してもかまわない。
【０１０６】
ただ、各橋梁部１２０，１３０および鏡体部１５０は変位を生じる可動構成要素であるため、外部物体と接触することは避けた方が好ましい。図５に示す実施例のように、枠状構造体１１０によって固定部を形成するようにすれば、可動構成要素を内部に囲い込むことができるので、可動構成要素を外部物体との接触から保護するメリットが得られる。
【０１０７】
また、図５(b) には、枠状構造体１１０を支持する土台基板２００を設けた例が示されている。このように、土台基板２００を設け、枠状構造体１１０の下面を土台基板２００の上面に固定すれば、各橋梁部１２０，１３０および鏡体部１５０が、この土台基板２００の上方に浮いた宙吊り状態になり、土台基板２００の上方に確保された空隙の大きさによって定まる自由度の範囲内で鏡体部１５０が傾斜することになる。別言すれば、鏡体部１５０に過剰な変位が生じることを妨げることができるので、各橋梁部１２０，１３０に過度な撓みが生じ、破損してしまうことを防止する保護機能が得られることになる。また、図５に示す実施例では、枠状構造体１１０の厚みに比べて、第１橋梁部１２０，第２橋梁部１３０，鏡体部１５０の厚みを小さくすることにより、上記宙吊り構造を実現しているが、これら各部の厚みを同一にし、枠状構造体１１０の下面に、いわゆる「下駄」を履かせることにより上記宙吊り構造を実現するようにしてもよい。
【０１０８】
なお、土台基板２００を、可動反射素子１００の装置筐体の一部によって構成すれば、土台基板２００は、可動反射素子の製品自体に組み込まれた一部品ということになる。これに対して、可動反射素子の製品自体としては、土台基板２００を含まない形態を採ることも可能である。この場合、この可動反射素子を部品として実装する何らかの装置の実装面の構造体が、土台基板２００として機能することになる。
【０１０９】
＜＜＜  §２．  可動反射素子の変形例に係る実施形態  ＞＞＞
【０１１０】
前述した§１では、本発明の基本的実施形態に係る可動反射素子の構成および動作を説明した。ここでは、この基本的実施形態についてのいくつかの変形例に基づいて、本発明のバリエーションを述べることにする。
【０１１１】
＜２−１  橋梁部の両端に圧電素子を配置した実施形態＞
§１で述べた図５に示す基本的実施形態の場合、第１橋梁部１２０には、長手方向軸Ｌ１に沿って、その全長に渡って伸びる上部電極層１２０Ｄが形成され、第２橋梁部１３０には、長手方向軸Ｌ２に沿って、その全長に渡って伸びる上部電極層１３０Ｄが形成されている。これら上部電極層１２０Ｄ，１３０Ｄの形成領域は、図６に示すように圧電素子の形成領域になるため、各上部電極層を各橋梁部の全長に渡って伸びるように形成しておけば、それだけ長い圧電素子を形成することができるようになり、各橋梁部を効率的に変形させることができる。
【０１１２】
このように、橋梁部に十分な変形を生じさせる（すなわち、鏡体部１５０を十分に傾斜させる）という観点では、個々の橋梁部が、その長手方向軸に沿って伸びるように配置された細長い圧電素子を有するようにするのが好ましく、長手方向軸に沿って伸びる細長い上部電極層を形成するのが好ましい。
【０１１３】
しかしながら、鏡体部１５０の傾斜角が、装置として要求される角度に達するのであれば、圧電素子は、必ずしも橋梁部の全長にわたる長さをもったものである必要はない。図９(a) は、各橋梁部の根端部近傍および先端部近傍にそれぞれ圧電素子を配置した実施形態に係る可動反射素子１００の上面図であり（ハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）、図９(b) は、この可動反射素子１００を長手方向軸Ｌ２に沿って切断した側断面図である。
【０１１４】
この図９に示す可動反射素子１００は、図５に示す可動反射素子１００と比べて、上部電極層（Ｄ層）の平面パターンが異なるだけであり、主構造部（Ａ層，Ｂ層，Ｃ層）は共通である。したがって、便宜上、図９に示す可動反射素子１００およびその各部については、上部電極層（Ｄ層）の部分を除いて、図５に示す可動反射素子１００およびその各部に用いた符号と同じ符号を付してある。
【０１１５】
図９に示す可動反射素子１００の場合、第１橋梁部１２０には、長手方向軸Ｌ１に沿って、根端部近傍には上部電極層１２１Ｄが形成され、先端部近傍には上部電極層１２２Ｄが形成されており、両者の中間部分には、上部電極層は形成されていない。同様に、第２橋梁部１３０には、長手方向軸Ｌ２に沿って、根端部近傍には上部電極層１３１Ｄが形成され、先端部近傍には上部電極層１３２Ｄが形成されており、両者の中間部分には、上部電極層は形成されていない。
【０１１６】
図５(a) と図９(a) とを比較すると、上部電極層（Ｄ層）の形成領域（ハッチングした領域）の面積が異なっており、その結果、圧電素子の形成領域の面積も異なっている。たとえば、図９(b) に示す例の場合、第２橋梁部１３０については、上部電極層１３１Ｄおよび１３２Ｄが形成された部分だけが圧電素子として機能することになる。したがって、各橋梁部を変形させる能力に関しては、図５に示す実施例よりも図９に示す実施例の方が劣ることになる。しかしながら、後者は前者に比べて、上部電極層（Ｄ層）の面積が少なくなるため、上部電極層（Ｄ層）の材料を節約するメリットが得られることになる。これは、特に、上部電極層（Ｄ層）として金などの高価な材料を用いる場合には、コストダウンを図る効果が得られることを意味する。
【０１１７】
ところで、本発明において、各橋梁部を変形させる能力は、上部電極層（Ｄ層）の面積に単純に比例するものではない。これは、各橋梁部が変形を生じる際に、その根端部近傍および先端部近傍に応力が集中する性質があるためである。実際、図５(a) に示す上部電極層１２０Ｄの面積に比べて、図９(a) に示す一対の上部電極層１２１Ｄ，１２２Ｄの面積の和は、半分以下であるが、図５(a) に示す上部電極層１２０Ｄの領域に形成される圧電素子による第１橋梁部１２０に対する変形能力に比べて、図９(a) に示す一対の上部電極層１２１Ｄ，１２２Ｄの領域に形成される一対の圧電素子による第１橋梁部１２０に対する変形能力は、それ程遜色のないものになる。
【０１１８】
これは、第１橋梁部１２０が変形を生じる際に、その根端部近傍（第１枠部１１１に対する接続部分）および先端部近傍（第２橋梁部１３０に対する接続部分）に応力集中が見られるため、図９(a) に示す上部電極層１２１Ｄ，１２２Ｄの領域に形成される一対の圧電素子によって、効率的な変形を生じさせることができるためである。第２橋梁部１３０についても同様である。
【０１１９】
図９(a) に示す太い破線は、各橋梁部の両端位置を示している。図示のとおり、上部電極層１２１Ｄ，１２２Ｄの端部および上部電極層１３１Ｄ，１３２Ｄの端部は、この太い破線位置に揃えられている。これは、各圧電素子の端を、各橋梁部の根端位置および先端位置に揃えて配置することにより、各橋梁部に効率的な変形を生じさせるようにする配慮である。なお、図９(a) に示す実施例では、各上部電極層１２１Ｄ，１２２Ｄ，１３１Ｄ，１３２Ｄの一端が、太い破線位置に正確に揃えられているが、実際には、当該端部の位置が、太い破線位置を若干越えるように設計するのが好ましい。本願発明者が行った実験によると、各橋梁部の厚み程度の寸法だけ太い破線の位置を越えるようにすると、最も良好な結果が得られた。すなわち、上述したように破線位置を若干越える各電極層１２１Ｄ，１２２Ｄの位置は、第１橋梁部１２０に対して鏡体部１５０ＤをＹ軸方向に傾斜させる応力を加える上で最も効率的な位置であり、上述したように破線位置を若干越える各電極層１３１Ｄ，１３２Ｄの位置は、第２橋梁部１３０に対して鏡体部１５０ＤをＸ軸方向に傾斜させる応力を加える上で最も効率的な位置になっている。
【０１２０】
このように、図９に示す変形例は、図５に示す基本的な実施形態に比べて、圧電素子として機能する領域面積がかなり小さく設定されているにもかかわらず、第１橋梁部１２０が、根端部近傍に配置された圧電素子（上部電極層１２１Ｄの位置に形成される圧電素子）と先端部近傍に配置された圧電素子（上部電極層１２２Ｄの位置に形成される圧電素子）とを有しており、第２橋梁部１３０が、根端部近傍に配置された圧電素子（上部電極層１３１Ｄの位置に形成される圧電素子）と先端部近傍に配置された圧電素子（上部電極層１３２Ｄの位置に形成される圧電素子）とを有しているため、鏡体部１５０を効率的に傾斜させることが可能になる。
【０１２１】
図１０は、図９に示す実施例における圧電素子による変形効率を更に向上させた変形例を示す上面図である（ここでも、ハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。これまでの実施例の説明では、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０との境界位置について、厳密な定義を行っていなかったが、図９において、太い破線で示した位置を個々の橋梁部や接続部の両端位置と定義すると、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０とは、中間接続部１２５を介して間接的に接続されていることになり、第２橋梁部１３０と鏡体部１５０とは、鏡体接続部１４０を介して間接的に接続されていることになる。図１０に示す変形例は、図９に示す実施例における中間接続部１２５および鏡体接続部１４０の形状を若干変化させることにより、各橋梁部の両端への応力集中をより顕著にしたものである。
【０１２２】
すなわち、図１０の変形例に係る可動反射素子１００′は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた第１橋梁部１２０とＸ軸に平行な軸に沿って伸びた第２橋梁部１３０とからなる一対の橋梁部を有しており、これら一対の橋梁部はＬ字状をなすように、一方の橋梁部（第１橋梁部１２０）の先端部と他方の橋梁部（第２橋梁部１３０）の根端部とが中間接続部１２５′を介して接続されている。しかも、この中間接続部１２５′は、一方の橋梁部（第１橋梁部１２０）の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部１２６と他方の橋梁部（第２橋梁部１３０）の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部１２７とを有している。
【０１２３】
また、２本の橋梁部のうちの最先端位置にある橋梁部（第２橋梁部１３０）の第１の脇側には鏡体部１５０が配置され、この最先端位置にある橋梁部（第２橋梁部１３０）の先端部と鏡体部１５０とが鏡体接続部１４０′を介して接続されている。しかも、この鏡体接続部１４０′は、最先端位置の橋梁部（第２橋梁部１３０）の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部１４１を有している。
【０１２４】
このように、中間接続部１２５′には、庇構造部１２６，１２７が設けられており、鏡体接続部１４０′には、庇構造部１４１が設けられているため、枠状構造体１１０′を構成する第２枠部１１２′，第３枠部１１３′，第４枠部１１４′の形状は、図９に示す枠状構造体１１０を構成する第２枠部１１２，第３枠部１１３，第４枠部１１４の形状とは若干異なっている。すなわち、図１０に示す変形例における第２枠部１１２′，第３枠部１１３′，第４枠部１１４′の内側部分には、庇構造部１２６，１２７，１４１に対応した位置に凹部が形成されている。
【０１２５】
このような庇構造部１２６，１２７，１４１を設けた構造を採用すると、各橋梁部の両端への応力集中がより顕著になる。これは、図に太い破線で示した各橋梁部の端部位置において、当該橋梁部の端部に接続される相手となる部材が、各橋梁部の側面から直角に伸びる構造をとるためと考えられる。
【０１２６】
たとえば、第１橋梁部１２０の根端部に接続される相手となる部材である第１枠部１１１は、第１橋梁部１２０の根端部の側面から直角に伸びる構造をとっているため、上部電極層１２１Ｄの配置位置に応力を集中させる効果が得られ、第１橋梁部１２０の先端部に接続される相手となる部材である中間接続部１２５′には、庇構造部１２６が設けられているため、やはり第１橋梁部１２０の先端部の側面から直角に伸びる構造がとられ、上部電極層１２２Ｄの配置位置に応力を集中させる効果が得られることになる。
【０１２７】
同様に、第２橋梁部１３０の根端部に接続される相手となる部材である中間接続部１２５′には、庇構造部１２７が設けられているため、やはり第２橋梁部１３０の根端部の側面から直角に伸びる構造がとられており、上部電極層１３１Ｄの配置位置に応力を集中させる効果が得られ、第２橋梁部１３０の先端部に接続される相手となる部材である鏡体接続部１４０′には、庇構造部１４１が設けられているため、やはり第２橋梁部１３０の先端部の側面から直角に伸びる構造がとられ、上部電極層１３２Ｄの配置位置に応力を集中させる効果が得られる。
【０１２８】
結局、図１０に示す変形例の場合、庇構造部１２６，１２７，１４１を設けることにより、鏡体部１５０が変位を生じる際に、第１橋梁部１２０および第２橋梁部１３０の４箇所の圧電素子の配置位置に、応力を集中させる効果が得られる。このため、４組の圧電素子を駆動することにより、鏡体部１５０を効率良く変位させることが可能になる。
【０１２９】
また、庇構造部１２６，１２７，１４１と、これに対向する枠状構造体１１０′の内側面との間隔を適当に設定しておけば、鏡体部１５０が過度の変位を生じようとした場合に、庇構造部１２６，１２７，１４１が枠状構造体１１０′の内側面に接触することにより、当該過度の変位は抑制されることになる。いわば、庇構造部１２６，１２７，１４１と、これに対向する枠状構造体１１０′の内側面とが、過度の変位を制御するためのストッパとして機能し、アーム部に破損が生じることを防ぐ効果も得られる。
【０１３０】
＜２−３  ３組以上の橋梁部を用いる実施形態＞
本発明に係る可動反射素子は、図５に示すとおり、反射面を有する鏡体部１５０と、この鏡体部１５０を支持するための固定部１１０と、鏡体部１５０と固定部１１０とを接続するアーム部と、を備えている。ここで、アーム部は、図５に示す基本的実施形態の場合、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた第１橋梁部１２０と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた第２橋梁部１３０と、いう２本の橋梁部を有している。
【０１３１】
図９(a) に示す例のように、太い破線で示す位置を各橋梁部や鏡体部の端部位置と定義すると、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０は、中間接続部１２５を介して間接的に接続されており、第２橋梁部１３０と鏡体部１５０は、鏡体接続部１４０を介して間接的に接続されていることになる。したがって、図９(a) に示す例の場合、アーム部は、第１橋梁部１２０、中間接続部１２５、第２橋梁部１３０、鏡体接続部１４０によって構成されている。
【０１３２】
本発明に係る可動反射素子は、鏡体部１５０をＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸方向に傾斜させる機能を有しているので、アーム部には、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部１２０と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部１３０と、が必要になる。ここで、第１橋梁部１２０は、鏡体部１５０をＹ軸方向（Ｘ軸まわり）に傾斜させる役割を果たし、第２橋梁部１３０は、鏡体部１５０をＸ軸方向（Ｙ軸まわり）に傾斜させる役割を果たす。
【０１３３】
もっとも、アーム部に含まれる橋梁部の数は、第１橋梁部１２０と第２橋梁部１３０との２組に限定されるものではなく、３組以上の橋梁部を設けることも可能である。ここでは、３組以上の橋梁部を用いる実施形態を説明する。
【０１３４】
図１１(a) は、３組の橋梁部を用いる実施形態に係る可動反射素子３００の上面図であり、図１１(b) は、この可動反射素子３００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。これまでの実施形態と同様に、ここでも、鏡体部の重心位置に原点Ｏをとり、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。
【０１３５】
図１１(b) の側断面図に示されているとおり、この可動反射素子３００もＡ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層構造を有しており、各層の材質や寸法は、これまで述べてきた実施形態と同様である（図１１(a) の上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。この図１１に示す実施形態の特徴は、アーム部が３組の橋梁部を有している点であり、その他の特徴は、図５に示す基本的実施形態と同じである。
【０１３６】
すなわち、図１１(a) に示すとおり、この可動反射素子３００は、四角形をした枠状構造体３１０、第１橋梁部３２０、第２橋梁部３３０、第３橋梁部３４０、鏡体接続部３５０、鏡体部３６０を有している。枠状構造体３１０は、鏡体部３６０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部３１１，第２枠部３１２，第３枠部３１３，第４枠部３１４によって構成されている。そして、この枠状構造体３１０によって囲まれた内部領域に、第１橋梁部３２０、第２橋梁部３３０、第３橋梁部３４０、鏡体接続部３５０、鏡体部３６０が配置されている。
【０１３７】
図示のとおり、第１橋梁部３２０の根端部は第１枠部３１１に接続され、第１橋梁部３２０の先端部は第２橋梁部３３０の根端部に接続され、第２橋梁部３３０の先端部は第３橋梁部３４０の根端部に接続され、第３橋梁部３４０の先端部は鏡体接続部３５０を介して鏡体部３６０に接続されている。したがって、第１橋梁部３２０、第２橋梁部３３０、第３橋梁部３４０、鏡体接続部３５０は、枠状構造体３１０と鏡体部３６０との間を、１本の接続経路に沿って接続するアーム部として機能し、鏡体部３６０は、このアーム部による片持ち梁構造を利用して、枠状構造体３１０（固定部）による支持を受けることになる。
【０１３８】
ここで、第１枠部３１１はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ０に沿って伸び、第１橋梁部３２０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ１に沿って伸び、第２橋梁部３３０はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ２に沿って伸び、第３橋梁部３４０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ３に沿って伸びている。そして、第１橋梁部３２０の上部電極層３２０Ｄが形成された領域に第１圧電素子が配置され、第２橋梁部３３０の上部電極層３３０Ｄが形成された領域に第２圧電素子が配置され、第３橋梁部３４０の上部電極層３４０Ｄが形成された領域に第３圧電素子が配置されている。
【０１３９】
長手方向軸Ｌ１に沿って配置された第１圧電素子および長手方向軸Ｌ３に沿って配置された第３圧電素子は、鏡体部３６０をＹ軸方向に傾斜させる機能を果たし、長手方向軸Ｌ２に沿って配置された第２圧電素子は、鏡体部３６０をＸ軸方向に傾斜させる機能を果たす。かくして、反射層３６０Ｄが形成された鏡体部３６０を、２軸方向に傾斜させることができる。
【０１４０】
図１１(b) の側断面図では、図１１(a) の上面図に示す各構成要素の層構造が示されている。ここで、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層の平面形状は同じであり、いずれも、図１１(a) に示す輪郭形状をしているが、Ｄ層は、図１１(a) にハッチングを施した領域にのみ形成されている。この図１１(b) では、図１１(a) に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示してある。たとえば、図１１(a) の上面図に示されている鏡体部３６０を構成するＡ層部分は符号３６０Ａ、Ｂ層部分は符号３６０Ｂ、Ｃ層部分は符号３６０Ｃ、Ｄ層部分は符号３６０Ｄによって示されている。図１１(b) の側断面図に示されている基本的な構造の特徴は、図５に示す実施形態に準じたものであるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１４１】
一方、図１２(a) は、４組の橋梁部を用いる実施形態に係る可動反射素子４００の上面図であり、図１２(b) は、この可動反射素子４００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。これまでの実施形態と同様に、ここでも、鏡体部の重心位置に原点Ｏをとり、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。
【０１４２】
図１２(b) の側断面図に示されているとおり、この可動反射素子４００もＡ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層構造を有しており、各層の材質や寸法は、これまで述べてきた実施形態と同様である（図１２(a) の上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。この図１２に示す実施形態の特徴は、アーム部が４組の橋梁部を有している点であり、その他の特徴は、図５に示す基本的実施形態と同じである。
【０１４３】
すなわち、図１２(a) に示すとおり、この可動反射素子４００は、四角形をした枠状構造体４１０、第１橋梁部４２０、第２橋梁部４３０、第３橋梁部４４０、第４橋梁部４５０、鏡体接続部４６０、鏡体部４７０を有している。枠状構造体４１０は、鏡体部４７０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部４１１，第２枠部４１２，第３枠部４１３，第４枠部４１４によって構成されている。そして、この枠状構造体４１０によって囲まれた内部領域に、第１橋梁部４２０、第２橋梁部４３０、第３橋梁部４４０、第４橋梁部４５０、鏡体接続部４６０、鏡体部４７０が配置されている。
【０１４４】
図示のとおり、第１橋梁部４２０の根端部は第１枠部４１１に接続され、第１橋梁部４２０の先端部は第２橋梁部４３０の根端部に接続され、第２橋梁部４３０の先端部は第３橋梁部４４０の根端部に接続され、第３橋梁部４４０の先端部は第４橋梁部４５０の根端部に接続され、第４橋梁部４５０の先端部は鏡体接続部４６０を介して鏡体部４７０に接続されている。したがって、第１橋梁部４２０、第２橋梁部４３０は、第３橋梁部４４０、第４橋梁部４５０、鏡体接続部４６０は、枠状構造体４１０と鏡体部４７０との間を、１本の接続経路に沿って接続するアーム部として機能し、鏡体部４７０は、このアーム部による片持ち梁構造を利用して、枠状構造体４１０（固定部）による支持を受けることになる。
【０１４５】
ここで、第１枠部４１１はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ０に沿って伸び、第１橋梁部４２０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ１に沿って伸び、第２橋梁部４３０はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ２に沿って伸び、第３橋梁部４４０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ３に沿って伸び、第４橋梁部４５０はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ４に沿って伸びている。そして、第１橋梁部４２０の上部電極層４２０Ｄが形成された領域に第１圧電素子が配置され、第２橋梁部４３０の上部電極層４３０Ｄが形成された領域に第２圧電素子が配置され、第３橋梁部４４０の上部電極層４４０Ｄが形成された領域に第３圧電素子が配置され、第４橋梁部４５０の上部電極層４５０Ｄが形成された領域に第４圧電素子が配置されている。
【０１４６】
長手方向軸Ｌ１に沿って配置された第１圧電素子および長手方向軸Ｌ３に沿って配置された第３圧電素子は、鏡体部４７０をＹ軸方向に傾斜させる機能を果たし、長手方向軸Ｌ２に沿って配置された第２圧電素子および長手方向軸Ｌ４に沿って配置された第４圧電素子は、鏡体部４７０をＸ軸方向に傾斜させる機能を果たす。かくして、反射層４７０Ｄが形成された鏡体部４７０を、２軸方向に傾斜させることができる。
【０１４７】
図１２(b) の側断面図では、図１２(a) の上面図に示す各構成要素の層構造が示されている。ここで、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層の平面形状は同じであり、いずれも、図１２(a) に示す輪郭形状をしているが、Ｄ層は、図１２(a) にハッチングを施した領域にのみ形成されている。この図１２(b) では、図１２(a) に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示してある。たとえば、図１２(a) の上面図に示されている鏡体部４７０を構成するＡ層部分は符号４７０Ａ、Ｂ層部分は符号４７０Ｂ、Ｃ層部分は符号４７０Ｃ、Ｄ層部分は符号４７０Ｄによって示されている。図１２(b) の側断面図に示されている基本的な構造の特徴は、図５に示す実施形態に準じたものであるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１４８】
以上、アーム部に３組の橋梁部を含む可動反射素子３００（図１１）と４組の橋梁部を含む可動反射素子４００（図１２）とを例示したが、もちろん、５組以上の橋梁部を有するアーム部を用いて可動反射素子を構成してもかまわない。
【０１４９】
一般論として述べれば、ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、このｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部であればよい。
【０１５０】
ここで、第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部（Ａ層）と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子（Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体）と、を有し、第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有していればよい。そうすれば、鏡体部をＹ軸方向（Ｘ軸まわり）に傾斜させることができる。
【０１５１】
また、第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部（Ａ層）と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子（Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体）と、を有し、第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有していればよい。そうすれば、鏡体部をＸ軸方向（Ｙ軸まわり）に傾斜させることができる。
【０１５２】
より具体的には、第１番目の橋梁部から第ｎ番目の橋梁部までの複数ｎ本の橋梁部を用いてアーム部を構成し、第１番目の橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続され、奇数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されているようにすればよい。
【０１５３】
上記構成を採れば、奇数番目の橋梁部と偶数番目の橋梁部とは必ず直交することになる。このように、奇数番目の橋梁部と偶数番目の橋梁部とを直交させる形態としては、個々の橋梁部を左右交互に折れ曲がるように連結し、クランク状に伸びる細長い形態を採ることも可能であるが、実用上は、図１０（ｎ＝３の例）や図１１（ｎ＝４の例）に示す例のように、第１番目の橋梁部の根端部から第ｎ番目（但し、ｎ≧３）の橋梁部の先端部に至るまでの構造体が渦巻状の経路をなし、鏡体部がこの渦巻状の経路に囲まれた中心位置に配置される形態を採るのが好ましい。アーム部を渦巻状の形態とし、その中心位置に鏡体部を配置するようにすれば、構造全体を小型化することができ、各種電子機器に組み込むのに適した形態を実現することができる。
【０１５４】
このように、アーム部を構成する橋梁部の数を増やすと、鏡体部の変位が、個々の橋梁部によって生じる変位の総和になるため、反射面の変位角（Ｘ軸方向およびＹ軸方向への傾斜角）の範囲を拡張できる効果が得られる。
【０１５５】
たとえば、図１１に示す例の場合、Ｘ軸方向への傾斜は第２橋梁部３３０の変形によって生じることになるが、Ｙ軸方向への傾斜は第１橋梁部３２０の変形と第３橋梁部３４０の変形との相乗効果として生じることになる。一方、図１２に示す例の場合、Ｘ軸方向への傾斜は第２橋梁部４３０の変形と第４橋梁部４５０の変形との相乗効果として生じ、Ｙ軸方向への傾斜は第１橋梁部４２０の変形と第３橋梁部４４０の変形との相乗効果として生じることになる。
【０１５６】
もっとも、複数の橋梁部の変形の相乗効果として、鏡体部を所望の方向に傾斜させる際には、同一グループに所属する個々の橋梁部の変形態様が、鏡体部を同一方向に傾斜させる態様になるように配慮しなくてはならない。たとえば、図１２に示す実施例において、４組の圧電素子がいずれも図６に示す特性をもった素子であるとすると、上部電極層（Ｄ層）を正、下部電極層（Ｂ層）を負とする極性の電圧を印加すると、図６(b) に示すように、各橋梁部はいずれも上面が伸びるため、各橋梁部はいずれも上に凸となるような変形を生じることになる。
【０１５７】
このため、図１２に示す実施例において、もし、上部電極層４２０Ｄ，４４０Ｄの双方が正となるような電圧印加を行うと、第１橋梁部４２０の変形は鏡体部４７０をＹ軸正方向に傾斜させる作用（Ｙ軸正方向側を下げるように傾斜させる作用：以下同様）を行うのに対して、第３橋梁部４４０の変形は鏡体部４７０をＹ軸負方向に傾斜させる作用（Ｙ軸負方向側を下げるように傾斜させる作用：以下同様）を行うので、互いに鏡体部４７０の傾斜を打ち消す態様で変形を生じてしまうことになる。
【０１５８】
したがって、図１２に示す実施例の場合、上部電極層４２０Ｄと上部電極層４４０Ｄには、常に、逆極性の電圧を印加するようにし、上部電極層４３０Ｄと上部電極層４５０Ｄにも、常に、逆極性の電圧を印加するようにする。そうすれば、図５に示す基本的実施形態に比べて、鏡体部の傾斜可能範囲を拡大させる効果が得られる。このような効果は、橋梁部の数ｎを増やせば増やすほど大きくなるが、その分だけ、装置全体におけるアーム部が占める割合が増えるので、鏡体部４７０が占める割合が低下し、反射面の面積は小さくなってしまう。
【０１５９】
なお、図１１および図１２に示す実施例では、すべての橋梁部にそれぞれ圧電素子を設けて変形させるようにしているが、必ずしもｎ本の橋梁部のすべてに圧電素子を設ける必要はない。たとえば、図１２に示す実施例において、上部電極層４５０Ｄを省略すると、第４橋梁部４５０には圧電素子が設けられていないことになり、第４橋梁部４５０自身は変形しないことになる。それでも、第４橋梁部４５０はアーム部の一部を構成する要素であり、鏡体部４７０を支持する役割を担うことに変わりはない。もっとも、実用上は、鏡体部の傾斜可能範囲を拡大させる効果を得るため、すべての橋梁部にそれぞれ圧電素子を設けて変形させるようにするのが好ましい。
【０１６０】
また、各上部電極層に印加すべき電圧の極性は、個々の圧電素子に用いられている圧電材料層の分極特性にも依存する。たとえば、図１２に示す実施例において、上部電極層４２０Ｄの直下に形成されている圧電材料層（Ｃ層）の分極特性と、上部電極層４４０Ｄの直下に形成されている圧電材料層（Ｃ層）の分極特性とが上下方向に関して逆極性になっていた場合には、上部電極層４２０Ｄと上部電極層４４０Ｄには、常に、同極性の電圧を印加すれば、鏡体部の傾斜可能範囲を拡大させる効果が得られることになる。
【０１６１】
更に、橋梁本体部（Ａ層）の上面に形成されている圧電素子（Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体）と、橋梁本体部の下面に形成されている圧電素子とを混在させるような実施例の場合は、各橋梁本体部の上面が伸縮するのか、下面が伸縮するのかを考慮して、同一グループに所属する個々の橋梁部の変形態様が、鏡体部を同一方向に傾斜させる態様になるように配慮しなくてはならない。
【０１６２】
＜２−４  ２系統のアーム部を用いる実施形態＞
これまで述べてきた実施形態は、いずれも１本のアームによって鏡体部を固定部に対して支持する構造を採るものである。このような支持構造は、いわゆる片持ち梁構造であり、鏡体部の固定部に対する変位の自由度を確保する上で効果的である。しかしながら、鏡体部をＸ軸方向もしくはＹ軸方向に傾斜させる際に、Ｚ軸方向への変位という付随現象が生じる。
【０１６３】
たとえば、図７(a) に示すように、鏡体部１５０が傾斜を生じていないときの状態では、鏡体部１５０の重心Ｇは、座標系の原点Ｏ（Ｘ軸の位置）の位置に一致している。ところが、図７(b) に示すように、鏡体部１５０がＹ軸正方向に傾斜を生じると（Ｘ軸まわりに回転−Ｒｘを生じると）、鏡体部１５０の重心Ｇは図の下方向、すなわち、Ｚ軸負方向に移動することになり、図７(c) に示すように、鏡体部１５０がＹ軸負方向に傾斜を生じると（Ｘ軸まわりに回転＋Ｒｘを生じると）、鏡体部１５０の重心Ｇは図の上方向、すなわち、Ｚ軸正方向に移動することになる。
【０１６４】
同様に、図８(a) に示すように、鏡体部１５０が傾斜を生じていないときの状態では、鏡体部１５０の重心Ｇは、座標系の原点Ｏ（Ｙ軸の位置）の位置に一致しているが、図８(b) に示すように、鏡体部１５０がＸ軸負方向に傾斜を生じると（Ｙ軸まわりに回転−Ｒｙを生じると）、鏡体部１５０の重心Ｇは図の下方向、すなわち、Ｚ軸負方向に移動することになり、図８(c) に示すように、鏡体部１５０がＸ軸正方向に傾斜を生じると（Ｙ軸まわりに回転＋Ｒｙを生じると）、鏡体部１５０の重心Ｇは図の上方向、すなわち、Ｚ軸正方向に移動することになる。
【０１６５】
もちろん、このようなＺ軸方向への変位が伴ったとしても、反射面の角度を調整して入射するビームを所望の方向に射出させる制御は可能である。したがって、ビームを二次元的に走査する二次元走査装置に、これまで述べてきた実施形態に係る可動反射素子を組み込んで利用する場合であっても、実用上の支障は生じない。
【０１６６】
しかしながら、従来のジンバル構造を採用したＭＥＭＳ型の可動反射素子では、直交する２軸に沿ってトーションバーが配置されており、この２軸の交点位置を鏡面上の不動点とすれば、この不動点の位置を固定にした状態で、鏡面の傾斜角度だけを変化させることが可能である。このようなジンバル構造の特徴を前提とする用途では、これまで述べてきた実施形態をそのまま利用することはできない。
【０１６７】
そこで、ここでは、鏡体部をＸ軸方向もしくはＹ軸方向に傾斜させた場合に、Ｚ軸方向への変位という付随現象を抑制することが可能な変形例を述べる。ここで述べる変形例の特徴は、第１系統アーム部と第２系統アーム部という２系統のアーム部を用いて鏡体部を支持する点にある。以下、その基本形態を図１３に示す実施例に即して説明する。
【０１６８】
図１３(a) は、２系統のアーム部を用いる実施形態に係る可動反射素子５００の上面図であり、図１３(b) は、この可動反射素子５００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。これまでの実施形態と同様に、ここでも、鏡体部の重心位置に原点Ｏをとり、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。
【０１６９】
図１３(b) の側断面図に示されているとおり、この可動反射素子５００もＡ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層構造を有しており、各層の材質や寸法は、これまで述べてきた実施形態と同様である（図１３(a) の上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。この図１３に示す実施形態では、図１２に示す実施形態と同様に、４組の橋梁部が設けられているが、これら４組の橋梁部は１本の接続経路に沿って接続されているわけではなく、単一のアーム部を構成するものではない。すなわち、２組の橋梁部は、１本の接続経路に沿って接続され第１系統アーム部を構成し、別な２組の橋梁部は、別な１本の接続経路に沿って接続され第２系統アーム部を構成する。
【０１７０】
具体的には、図１３(a) に示すとおり、この可動反射素子５００は、四角形をした枠状構造体５１０と、第１系統アーム部（第１橋梁部５２０、第２橋梁部５３０、鏡体接続部５４０）と、鏡体部５５０と、第２系統アーム部（第３橋梁部５６０、第４橋梁部５７０、鏡体接続部５８０）と、を有している。枠状構造体５１０は、鏡体部５５０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部５１１，第２枠部５１２，第３枠部５１３，第４枠部５１４によって構成されている。そして、この枠状構造体５１０によって囲まれた内部領域に、上記各部材が配置されている。
【０１７１】
ここで、第１系統アーム部に関しては、第１橋梁部５２０の根端部は第１枠部５１１に接続され、第１橋梁部５２０の先端部は第２橋梁部５３０の根端部に接続され、第２橋梁部５３０の先端部は鏡体接続部５４０を介して鏡体部５５０の第１の端部（図示の例では、左上端部）に接続されている。したがって、第１橋梁部５２０、第２橋梁部５３０、鏡体接続部５４０は、枠状構造体５１０と鏡体部５５０との間を、１本の接続経路に沿って接続する第１系統アーム部として機能する。
【０１７２】
一方、第２系統アーム部に関しては、第３橋梁部５６０の根端部は第３枠部５１３に接続され、第３橋梁部５６０の先端部は第４橋梁部５７０の根端部に接続され、第４橋梁部５７０の先端部は鏡体接続部５８０を介して鏡体部５５０の第２の端部（図示の例では、右下端部）に接続されている。したがって、第３橋梁部５６０、第４橋梁部５７０、鏡体接続部５８０は、枠状構造体５１０と鏡体部５５０との間を、１本の接続経路に沿って接続する第２系統アーム部として機能する。
【０１７３】
このように、図１３に示す実施例における鏡体部５５０は、第１系統アーム部と第２系統アーム部という２系統のアーム部を介して、枠状構造体５１０（固定部）による支持を受けることになる。しかも、この図１３に示す実施例の場合、第１系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像と第２系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像とが、原点Ｏに関して点対称となっており、鏡体部５５０のＺ軸方向への変位という付随現象を最も効果的に抑制することが可能な構造になっている。
【０１７４】
まず、第１系統アーム部に関しては、固定部として機能する第１枠部５１１はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ０に沿って伸び、第１橋梁部５２０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ１に沿って伸び、第２橋梁部５３０はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ２に沿って伸びている。そして、第１橋梁部５２０の上部電極層５２０Ｄが形成された領域に第１圧電素子が配置され、第２橋梁部５３０の上部電極層５３０Ｄが形成された領域に第２圧電素子が配置されている。
【０１７５】
ここで、長手方向軸Ｌ１に沿って配置された第１圧電素子は、鏡体部５５０をＹ軸方向に傾斜させる機能を果たし、長手方向軸Ｌ２に沿って配置された第２圧電素子は、鏡体部５５０をＸ軸方向に傾斜させる機能を果たす。かくして、第１系統アーム部のみによって、反射層５５０Ｄが形成された鏡体部５５０を、２軸方向に傾斜させることができる。
【０１７６】
一方、第２系統アーム部に関しては、固定部として機能する第３枠部５１３はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ３に沿って伸び、第３橋梁部５６０はＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ４に沿って伸び、第４橋梁部５７０はＸ軸に平行な長手方向軸Ｌ５に沿って伸びている。そして、第３橋梁部５６０の上部電極層５６０Ｄが形成された領域に第３圧電素子が配置され、第４橋梁部５７０の上部電極層５７０Ｄが形成された領域に第４圧電素子が配置されている。
【０１７７】
ここで、長手方向軸Ｌ４に沿って配置された第３圧電素子は、鏡体部５５０をＹ軸方向に傾斜させる機能を果たし、長手方向軸Ｌ５に沿って配置された第４圧電素子は、鏡体部５５０をＸ軸方向に傾斜させる機能を果たす。かくして、第２系統アーム部のみによって、反射層５５０Ｄが形成された鏡体部５５０を、２軸方向に傾斜させることもできる。
【０１７８】
図１３(b) の側断面図では、図１３(a) の上面図に示す各構成要素の層構造が示されている。ここで、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層の平面形状は同じであり、いずれも、図１３(a) に示す輪郭形状をしているが、Ｄ層は、図１３(a) にハッチングを施した領域にのみ形成されている。この図１３(b) では、図１３(a) に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示してある。たとえば、図１３(a) の上面図に示されている鏡体部５５０を構成するＡ層部分は符号５５０Ａ、Ｂ層部分は符号５５０Ｂ、Ｃ層部分は符号５５０Ｃ、Ｄ層部分は符号５５０Ｄによって示されている。図１３(b) の側断面図に示されている基本的な構造の特徴は、図５に示す実施形態に準じたものであるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１７９】
要するに、この図１３に示す実施形態に係る可動反射素子５００は、反射面を有する鏡体部５５０と、この鏡体部５５０を支持するための固定部５１０と、鏡体部５５０と固定部５１０とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えている素子ということができる。
【０１８０】
ここで、鏡体部５５０の重心位置に原点Ｏを定義して、ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義すると、第１系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸Ｌ１に沿って伸びた第１橋梁部５２０と、この第１橋梁部５２０に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸Ｌ２に沿って伸びた第２橋梁部５３０と、を有しており（後述するように、更に別な橋梁部を設けてもかまわない）、第２系統アーム部は、少なくとも、Ｙ軸に平行な第３の長手方向軸Ｌ４に沿って伸びた第３橋梁部５６０と、この第３橋梁部５６０に直接もしくは間接的に接続され、Ｘ軸に平行な第４の長手方向軸Ｌ５に沿って伸びた第４橋梁部５７０と、を有している（後述するように、更に別な橋梁部を設けてもかまわない）。
【０１８１】
これら各橋梁部は、次のような特徴を有している。まず、第１橋梁部５２０は、可撓性を有する第１橋梁本体部５２０Ａと、この第１橋梁本体部５２０Ａの上面（もしくは下面でもよい）に固着された第１圧電素子（５２０Ｂ，５２０Ｃ，５２０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸Ｌ１に沿った方向に伸縮する性質を有している。同様に、第２橋梁部５３０は、可撓性を有する第２橋梁本体部５３０Ａと、この第２橋梁本体部５３０Ａの上面（もしくは下面でもよい）に固着された第２圧電素子（５３０Ｂ，５３０Ｃ，５３０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸Ｌ２に沿った方向に伸縮する性質を有している。
【０１８２】
一方、第３橋梁部５６０は、可撓性を有する第３橋梁本体部５６０Ａと、この第３橋梁本体部５６０Ａの上面（もしくは下面でもよい）に固着された第３圧電素子（５６０Ｂ，５６０Ｃ，５６０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第３圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第３の長手方向軸Ｌ４に沿った方向に伸縮する性質を有している。同様に、第４橋梁部５７０は、可撓性を有する第４橋梁本体部５７０Ａと、この第４橋梁本体部５７０Ａの上面（もしくは下面でもよい）に固着された第４圧電素子（５７０Ｂ，５７０Ｃ，５７０Ｄの３層構造体）と、を有し、この第４圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第４の長手方向軸Ｌ５に沿った方向に伸縮する性質を有している。
【０１８３】
このように、図１３に示す実施例では、鏡体部５５０が２系統のアーム部によって支持されており、しかもいずれのアーム部にも、鏡体部５５０を２軸方向に傾斜させる機能が備わっている。このため、鏡体部５５０をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に傾斜させる際に、Ｚ軸方向への変位という付随現象が生じることを抑制することができる。以下にその原理を説明する。
【０１８４】
図７において、鏡体部１５０をＹ軸方向に傾斜させるために第１橋梁部１２０を変形させると、鏡体部１５０のＺ軸方向への変位が伴う理由は、第１橋梁部１２０の根端部（図の左端）が支持されている状態において、第１橋梁部１２０の上面が伸縮するので、第１橋梁部１２０の先端部（図の右端）が下がったり（図７(b) ）、上がったり（図７(c) ）するためである。ところが、図１３に示す実施例の場合、２系統のアーム部について、この上下の変位方向が相補的になる。
【０１８５】
たとえば、鏡体部５５０について、Ｙ軸正方向側を下方（Ｚ軸負方向）に傾斜させ、Ｙ軸負方向側を上方（Ｚ軸正方向）に傾斜させる場合、第１橋梁部５２０については上面が伸びるような応力を作用させ（図７(b) のように、鏡体部５５０の重心ＧはＺ軸負方向に変位する）、第３橋梁部５６０については上面が縮むような応力を作用させればよい（図７(c) のように、鏡体部５５０の重心ＧはＺ軸正方向に変位する）。そうすれば、第１橋梁部５２０および第３橋梁部５６０は、いずれも鏡体部５５０を同一方向に傾斜させる点においては協調作用を行うが、鏡体部５５０の重心をＺ軸方向に変位させる点においては逆の作用を行うことになる。
【０１８６】
同様に、図８において、鏡体部１５０をＸ軸方向に傾斜させるために第２橋梁部１３０を変形させると、鏡体部１５０のＺ軸方向への変位が伴う理由は、第２橋梁部１３０の根端部（図の右端）が支持されている状態において、第２橋梁部１３０の上面が伸縮するので、第２橋梁部１３０の先端部（図の左端）が下がったり（図８(b) ）、上がったり（図８(c) ）するためである。ところが、図１３に示す実施例の場合、２系統のアーム部について、この上下の変位方向が相補的になる。
【０１８７】
たとえば、鏡体部５５０について、Ｘ軸正方向側を上方（Ｚ軸正方向）に傾斜させ、Ｘ軸負方向側を下方（Ｚ軸負方向）に傾斜させる場合、第２橋梁部５３０については上面が伸びるような応力を作用させ（図８(b) のように、鏡体部５５０の重心ＧはＺ軸負方向に変位する）、第４橋梁部５７０については上面が縮むような応力を作用させればよい（図８(c) のように、鏡体部５５０の重心ＧはＺ軸正方向に変位する）。そうすれば、第２橋梁部５３０および第４橋梁部５７０は、いずれも鏡体部５５０を同一方向に傾斜させる点においては協調作用を行うが、鏡体部５５０の重心をＺ軸方向に変位させる点においては逆の作用を行うことになる。
【０１８８】
特に、図１３に示す可動反射素子５００は、平面構造が原点Ｏに関して点対称となっており、Ｚ軸を中心として１８０°回転させても完全に重なり合う構造をしている。このため、鏡体部５５０の重心のＺ軸方向への変位という付随現象に関しては、第１系統アーム部と第２系統アーム部とが完全に相補的な作用を行うことができ、所定の不動点の位置を固定にした状態で、反射面の傾斜角度だけを変化させることが可能になる。
【０１８９】
もちろん、平面構造が完全な点対称になっていなくても、２系統のアーム部によって鏡体部５５０を支持する構造を採用すれば、鏡体部５５０のＺ軸方向への変位という付随現象を抑制する効果は得られるので、必ずしも点対称の構造を採用する必要はない。
【０１９０】
また、図１３に示す実施例では、第１系統アーム部および第２系統アーム部が、それぞれ２本ずつの橋梁部を備えているが、§２−３で述べた変形例のように３組以上の橋梁部を有するアーム部を２系統設けるようにすることも可能である。したがって、この§２−４で述べる２系統のアーム部を用いる実施形態に係る可動反射素子を、一般論として述べると、次のようになる。
【０１９１】
すなわち、この可動反射素子は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えており、鏡体部５５０の重心位置に原点Ｏを定義して、ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義すると、各系統のアーム部は、次のような特徴を有している。
【０１９２】
まず、第１系統アーム部は、複数ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、これらｎ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第２グループの橋梁部である。また、第２系統アーム部は、複数ｍ本（但し、ｍ≧２）の橋梁部を直接もしくは中間接続部を介して間接的に連結することにより構成され、これらｍ本の橋梁部の一部はＹ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第３グループの橋梁部であり、別な一部はＸ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第４グループの橋梁部である。
【０１９３】
しかも、第１グループの橋梁部は、可撓性を有する第１グループの橋梁本体部と、この第１グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１グループの圧電素子と、を有し、第１グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有している。また、第２グループの橋梁部は、可撓性を有する第２グループの橋梁本体部と、この第２グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２グループの圧電素子と、を有し、第２グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有している。
【０１９４】
一方、第３グループの橋梁部は、可撓性を有する第３グループの橋梁本体部と、この第３グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３グループの圧電素子と、を有し、第３グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＹ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有している。また、第４グループの橋梁部は、可撓性を有する第４グループの橋梁本体部と、この第４グループの橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４グループの圧電素子と、を有し、第４グループの圧電素子は、所定極性の電圧を印加するとＸ軸に平行な軸に沿った方向に伸縮する性質を有している。
【０１９５】
より好ましくは、次のような構成を採用するとよい。まず、第１系統アーム部は、第１番目の第１系統橋梁部から第ｎ番目の第１系統橋梁部までの複数ｎ本の第１系統橋梁部を有し、第１番目の第１系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｎ番目の第１系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｉ番目（但し、１≦ｉ≦ｎ−１）の第１系統橋梁部の先端部は第（ｉ＋１）番目の第１系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続されるようにする。
【０１９６】
そして、奇数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第１系統橋梁部によって第２グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第１系統橋梁部によって第１グループの橋梁部が構成されているようにする。
【０１９７】
一方、第２系統アーム部は、第１番目の第２系統橋梁部から第ｍ番目の第２系統橋梁部までの複数ｍ本の第２系統橋梁部を有し、第１番目の第２系統橋梁部の根端部は固定部に直接もしくは間接的に接続され、第ｍ番目の第２系統橋梁部の先端部は鏡体部に直接もしくは間接的に接続され、第ｊ番目（但し、１≦ｊ≦ｍ−１）の第２系統橋梁部の先端部は第（ｊ＋１）番目の第２系統橋梁部の根端部に直接もしくは間接的に接続されるようにする。
【０１９８】
そして、奇数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成されているか、もしくは、奇数番目の第２系統橋梁部によって第４グループの橋梁部が構成され、偶数番目の第２系統橋梁部によって第３グループの橋梁部が構成されているようにする。
【０１９９】
特に、第１系統アーム部と第２系統アーム部とによって、鏡体部５５０のＺ軸方向の変位に関して効率的な相補作用を行うことができるようにするには、上記構成において、ｎ＝ｍに設定し、第１系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像と第２系統アーム部のＸＹ平面への正射影投影像とが、原点Ｏに関して点対称となるような構造を採用すればよい。
【０２００】
＜２−５  各層の構造バリエーション＞
これまで述べてきた実施形態の基本構造は、図６(a) に示すとおり、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層からなる。ここで、Ａ層は橋梁本体部として機能する層、Ｂ層は下部電極層として機能する層、Ｃ層は圧電材料層として機能する層、Ｄ層は上部電極層および反射層として機能する層であり、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層は同じ平面パターンを有する層であるが、Ｄ層は、圧電素子の配置に必要な領域および反射面の形成に必要な領域に形成される層ということになる。
【０２０１】
このような４層構造を採用しているのは、Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体によって圧電素子を構成するためである。すなわち、これまで述べてきた実施形態の場合、各圧電素子は、下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃ、上部電極層Ｄの３層構造体によって構成される。ここで、圧電材料層Ｃは、下部電極層Ｂおよび上部電極層Ｄのうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、その逆の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有している。したがって、実際には、下部電極層Ｂおよび上部電極層Ｄに対しては、電圧の印加を行うための配線が施される（図示は省略されている）。
【０２０２】
Ａ層，Ｂ層，Ｃ層を同じ平面パターンの層とし、Ｄ層だけを異なる平面パターンの層としているのは、製造プロセスを容易にするための便宜である。たとえば、図５の基本的実施形態の場合、図５(b) に示すように、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層は、平面的には同じパターンであるため、パターニング工程は容易になる。また、Ｂ層は、複数の圧電素子についての共通の下部電極層として機能することができる。そして、Ｃ層の上面の必要な領域（図５(a) にハッチングを施した領域）にのみＤ層を形成することにより、当該Ｄ層を個々の圧電素子用の上部電極層もしくは反射層として利用することになる。
【０２０３】
Ｄ層は、圧電素子用の上部電極層として利用することもできるし、反射層として利用することもできる。図５(a) に示す例の場合、Ｄ層１２０ＤおよびＤ層１３０Ｄを圧電素子用の上部電極層として利用し（実際には、電圧を印加するための配線が施される）、Ｄ層１５０Ｄを反射層として利用している（配線は施されない）。もちろん、反射層は必ずしもＤ層によって構成する必要はないので、そもそも圧電素子の配置面と同じ面に形成する必要もない。たとえば、これまでの実施例では、圧電素子および反射層を各橋梁部の上面に形成しているが、圧電素子を上面に形成し、反射面を下面に形成してもかまわないし、その逆にしてもかまわない。ただ、製造プロセスを単純化するためには、両者を同じ面に形成するのが好ましい。なお、反射面を下面に形成した場合は、土台基板２００に開口部を設ける必要がある。
【０２０４】
上述のように、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層を同じ平面パターンによって構成すれば、パターニング工程が容易になり、製造プロセスを単純化することができるので、実用上は、Ａ層，Ｂ層，Ｃ層の平面パターンを共通化するのが好ましい。ただ、可動反射素子として動作させる原理上は、必ずしもＡ層，Ｂ層，Ｃ層の平面パターンを共通化する必要はない。実際、Ｄ層が形成されていない領域は、圧電素子としての機能を果たすことができないので、Ｂ層およびＣ層を形成しなくてもかまわない。
【０２０５】
図１４(a) は、このような観点から、Ｄ層を形成しない領域については、Ｂ層およびＣ層の形成も行わないようにした変形例の側断面図である。図５(b) に示す基本的実施形態に係る可動反射素子と、図１４(a) に示す変形例に係る可動反射素子とは、基本的な構造および機能は同一であるが、前者では、Ｂ層およびＣ層が、Ａ層と同一平面パターンになっているのに対して、後者では、Ｂ層およびＣ層が、Ｄ層と同一平面パターンになっている点が異なっている。
【０２０６】
たとえば、第１橋梁部１２０に着目すると、図５(b) では、Ａ層１２０Ａ，Ｂ層１２０Ｂ，Ｃ層１２０Ｃが同一平面パターンの層であり、Ｄ層１２０Ｄのみが別の平面パターンとなっているのに対して、図１４(a) では、Ｂ層１２０Ｂ′，Ｃ層１２０Ｃ′は、Ｄ層１２０Ｄと同一の平面パターンになっている。同様に、図１４(a) の第２の橋梁部１３０では、Ｂ層１３０Ｂ′，Ｃ層１３０Ｃ′は、Ｄ層１３０Ｄと同一の平面パターンになっており、図１４(a) の鏡体部１５０では、Ｂ層１５０Ｂ′，Ｃ層１５０Ｃ′は、Ｄ層１５０Ｄと同一の平面パターンになっている。また、図１４(a) では、枠状構造体１１０を構成する第２枠部１１２Ａおよび第４枠部１１４Ａの上面には、Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層は全く形成されていない。
【０２０７】
一方、図１４(b) は、これまで述べてきた４層構造に、もう１層追加して、全５層構造を採用した変形例の側断面図である。具体的には、Ａ層とＢ層との間にＥ層を介挿した構造になっている。たとえば、第１橋梁部１２０には、Ｅ層１２０Ｅが追加され、第２橋梁部１３０には、Ｅ層１３０Ｅが追加され、鏡体部１５０には、Ｅ層１５０Ｅが追加されている。同様に、第２枠部１１２には、Ｅ層１１２Ｅが追加され、第４枠部１１４には、Ｅ層１１４Ｅが追加されている。
【０２０８】
前述したとおり、基本的実施形態に係る可動反射素子の場合、Ａ層はシリコン基板、Ｂ層は白金、Ｃ層はＰＺＴまたはＫＮＮ、Ｄ層は金／白金の二層構造層によって構成されているが、図１４(b) に示す変形例で追加されたＥ層は、厚み１μｍの酸化シリコンによって構成され、絶縁層としての機能を果たすものである。Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の３層構造体は圧電素子を構成するものであるが、この圧電素子とシリコン基板からなるＡ層（基板層）との間に絶縁層からなるＥ層を介挿することにより、圧電素子から基板層への電流リークを防ぐことができ、圧電素子をより安定的に動作させることが可能になる。また、Ｅ層を介挿すると、その上面に安定したＣ層を成膜することができるというメリットも得られる。
【０２０９】
このように、本発明に係る可動反射素子は、４層構造体として構成することも可能であるし、５層以上の構造体として構成することも可能である。要するに、本発明に係る可動反射素子を複数層からなる構造体として実現する場合は、鏡体部、固定部、アーム部のそれぞれが、基板層Ａと、この基板層Ａの上方に形成された下部電極層Ｂと、この下部電極層Ｂの上方に形成された圧電材料層Ｃと、を含む３層以上の積層構造体を構成し、更に、少なくとも鏡体部およびアーム部には、圧電材料層Ｃの上面の一部もしくは全部の領域に形成された上部電極層Ｄを更に設けるようにすればよい。そうすれば、鏡体部を構成する上部電極層Ｄの上面によって反射面を形成し、アーム部を構成する基板層Ａによって橋梁本体部を形成し、アーム部を構成する下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃおよび上部電極層Ｄによって圧電素子を形成することができる。
【０２１０】
図１４(c) は、圧電素子部分を２段構造とした変形例の側断面図である。すなわち、基板層Ａの上面には、下から上に向かって順に、第１絶縁層Ｅ１，第１下部電極層Ｂ１，第１圧電材料層Ｃ１，第１上部電極層Ｄ１，第２絶縁層Ｅ２，第２下部電極層Ｂ２，第２圧電材料層Ｃ２，第２上部電極層Ｄ２が積層されている。ここで、第１下部電極層Ｂ１，第１圧電材料層Ｃ１，第１上部電極層Ｄ１は、第１圧電部Ｐ１を構成し、第２下部電極層Ｂ２，第２圧電材料層Ｃ２，第２上部電極層Ｄ２は、第２圧電部Ｐ２を構成する。
【０２１１】
結局、図１４(c) に示す例の場合、各圧電素子が、第１下部電極層Ｂ１、第１圧電材料層Ｃ１、第１上部電極層Ｄ１の３層構造を有する第１圧電部Ｐ１と、第２下部電極層Ｂ２、第２圧電材料層Ｃ２、第２上部電極層Ｄ２の３層構造を有する第２圧電部Ｐ２と、を絶縁層Ｅ２を介して積層させた構造を有していることになる。もちろん、各圧電材料層Ｃ１，Ｃ２は、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、逆の極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有している。
【０２１２】
このように、各圧電素子の部分を２段構造にすれば、各橋梁本体部の変形をより効率的に行うことができるようになり、鏡体部の傾斜角度範囲を更に広げることが可能になる。
【０２１３】
＜２−６  各変形例の組み合わせ＞
以上、この§２では、§１で述べた基本的実施形態について、様々な変形例を述べたが、これらの変形例は相互に組み合わせて利用することが可能である。たとえば、図１３に示す２系統のアーム部を用いる実施形態に、図１０に示すような庇構造部を形成し、更に、図１４(b) に示すようなＥ層を介挿させるようにしてもかまわない。要するに、§２で述べた複数の変形例は、相互に矛盾が生じない範囲において、自由に組み合わせることが可能である。
【０２１４】
＜＜＜  §３．  二次元走査装置の実施形態  ＞＞＞
これまで、本発明に係る可動反射素子の説明を行ってきたが、§３では、この可動反射素子を利用した二次元走査装置について説明する。
【０２１５】
＜３−１  プロジェクタへの利用＞
§１および§２で述べた可動反射素子は、鏡体部の表面に形成された反射面を２軸の自由度をもって傾斜させることができるため、光ビームや指向性電波を二次元的に走査する二次元走査装置として利用することができる。この二次元走査装置により、光ビームを走査すれば、スクリーンに画像を投影するためのプロジェクタを構成することができ、指向性電波を走査すれば、車載用のレーダ等を構成することができる。
【０２１６】
特に、本発明に係る可動反射素子は、前述したとおり、ＭＥＭＳ素子として、小型化および低消費電流化に適しているため、携帯電話、スマートフォン、タブレット型電子端末などの小型機器に組み込んで利用するのに最適であり、これら小型機器にプロジェクタの機能を付加する用途に適している。また、近年の自動車には、レーダーが不可欠の技術になってきており、指向性のある電波を広範囲に照射する必要がある。本発明に係る可動反射素子を利用すれば、小型で広範囲なレーダー照射が可能な車載用装置を実現することも可能である。
【０２１７】
ここでは、本発明の産業上の利用形態の一例として、本発明に係る可動反射素子を交流信号で駆動することにより二次元走査装置を構成し、この二次元走査装置をプロジェクタに組み込んだ例を述べるが、もちろん、この二次元走査装置は、上述したような車載用のレーダー装置などにも利用可能である。
【０２１８】
図１５は、このようなプロジェクタ８０の実施形態を示すブロック図である。この実施形態に係るプロジェクタ８０は、スクリーン１０上に画像を投影する機能を有し、図示のとおり、二次元走査装置２０、レーザ光源３０、表示制御装置４０によって構成されている（レーダー装置の場合は、レーザ光源３０の代わりに、指向性電波を発生する電波源を用いることになる）。
【０２１９】
二次元走査装置２０は、可動反射素子２１とコントローラ２２とを備えた装置である。ここで、可動反射素子２１は、§１および§２で述べた可動反射素子であり、所定の圧電素子に所定極性の電圧を印加することにより、ＸＹ平面に平行な反射面Ｍを有する鏡体部をＹ軸方向（Ｘ軸まわり）およびＸ軸方向（Ｙ軸まわり）に傾斜させることができる。コントローラ２２は、この可動反射素子２１の圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、可動反射素子２１の鏡体部をＸ軸まわりおよびＹ軸まわりに揺動させる機能を果たす。
【０２２０】
可動反射素子２１は、これまで述べたとおり、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部およびＹ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部を有している。コントローラ２２は、これら２種類の橋梁部のうち、いずれか一方の橋梁部の圧電素子に対して第１の周期Ｈ１をもった第１の駆動信号を供給し、他方の橋梁部の圧電素子に対して第２の周期Ｈ２をもった第２の駆動信号を供給する機能を有する。
【０２２１】
レーザ光源３０は、レーザビームを発生させ、これを二次元走査装置２０内の可動反射素子２１の反射面Ｍに照射する。反射面Ｍで反射したレーザビームは、スクリーン１０上の所定位置にスポットＳを形成する。したがって、可動反射素子２１の反射面Ｍを二次元方向に傾斜させると、スクリーン１０上に形成されるスポットＳの位置を二次元方向に走査することができる。
【０２２２】
表示制御装置４０は、外部から与えられる画像データに基づいて、スクリーン１０上に所定の画像を表示するための表示制御を行う。具体的には、表示制御装置４０は、表示対象となる画像についての画像データに基づく変調信号をレーザ光源３０に与えるとともに、二次元走査装置２０内のコントローラ２２に対して制御信号を与える。
【０２２３】
レーザ光源３０は、表示制御装置４０から与えられる変調信号に基づいて、強度もしくは波長またはその双方を変調したレーザビームを発生させ、これを二次元走査装置２０内の可動反射素子２１の鏡体部の反射面Ｍに照射する。表示対象となる画像がモノクロ画像である場合は、レーザ光源３０は単色のレーザビームを発生させ、その強度を変調すればよい。表示対象となる画像がカラー画像である場合は、たとえば、レーザ光源３０として、３原色ＲＧＢのレーザビームを発生させる複合光源を採用し、個々の原色ごとに独立して強度変調を行えばよい。
【０２２４】
一方、二次元走査装置２０は、表示制御装置４０から与えられる制御信号に基づいて、可動反射素子２１の鏡体部（反射面Ｍ）で反射したレーザビームによりスクリーン１０上に形成されるスポットＳがスクリーン１０上を二次元的に移動するように鏡体部を揺動させる。
【０２２５】
図１５に示す実施形態の場合、表示制御装置４０から二次元走査装置２０に与える制御信号は、可動反射素子２１の鏡体部の揺動動作のＯＮ／ＯＦＦを示すとともに、揺動動作のタイミングを示す信号になっている。表示制御装置４０は、レーザ光源３０に与える変調信号のタイミングに同期した制御信号を二次元走査装置２０に与える。その結果、スクリーン１０上のスポットＳの位置と、当該スポットを形成するレーザビームの変調内容とが同期し、スクリーン１０上に画像データに応じた画像が表示されることになる。
【０２２６】
続いて、二次元走査装置２０によるビーム走査の実体を、具体的な実施例に即して説明する。ここでは、便宜上、二次元走査装置２０に組み込む可動反射素子２１として、図５の基本的実施形態に係る可動反射素子１００を用いた場合を例にとって、以下の説明を行うことにする。図１６(a) は、図１５に示すプロジェクタ８０において、コントローラ２２が可動反射素子２１に供給する駆動信号Ｄｘ，Ｄｙの一例を示す波形図であり、図１６(b) は、このような駆動信号Ｄｘ，Ｄｙを可動反射素子２１に供給した場合に得られる、スクリーン１０上のビーム走査態様を示す平面図である。
【０２２７】
図１６(a) の上段には、第１の駆動信号Ｄｘとして第１の周期Ｈ１をもった鋸歯状波が示されており、図１６(a) の下段には、第２の駆動信号Ｄｙとして第２の周期Ｈ２をもった階段状波が示されている。なお、ここでは、説明の便宜上、Ｈ２＝６・Ｈ１に設定した例が示されているが、実用上は、この比はもっと大きな値に設定される。
【０２２８】
図示のとおり、第１の駆動信号Ｄｘは、時間軸ｔに沿った時刻ｔ０〜ｔ１の第１周期において、電圧値−Ｖｘ〜＋Ｖｘまで上昇した後、時刻ｔ１において電圧値−Ｖｘまで降下し、続く時刻ｔ１〜ｔ２の第２周期において、電圧値−Ｖｘ〜＋Ｖｘまで上昇した後、時刻ｔ２において電圧値−Ｖｘまで降下する、という動作を繰り返す鋸歯状波である。このような第１の駆動信号Ｄｘを、図５に示す可動反射素子１００の第２橋梁部１３０の圧電素子に与えると、鏡体部１５０はＸ軸方向（Ｙ軸まわり）に揺動する。
【０２２９】
一方、第２の駆動信号Ｄｙは、時間軸ｔに沿った時刻ｔ０〜ｔ６の周期において、周期Ｈ１に対応する単位時間ステップで、電圧値−Ｖｙ〜＋Ｖｙまで階段上に上昇してゆくという動作を、周期Ｈ２で繰り返す階段状波である。このような第２の駆動信号Ｄｙを、図５に示す可動反射素子１００の第１橋梁部１２０の圧電素子に与えると、鏡体部１５０はＹ軸方向（Ｘ軸まわり）に揺動する。
【０２３０】
実際には、可動反射素子１００の下部電極層Ｂを接地電位に固定した状態において、上部電極層１３０Ｄに第１の駆動信号Ｄｘを供給し、上部電極層１２０Ｄに第２の駆動信号Ｄｙを供給する駆動動作を行えばよい。図１６(b) は、このような駆動動作を行った場合にスクリーン１０上に得られるスポットＳの走査軌跡を示している。ここで、スクリーン１０の横方向は、図５に示す可動反射素子１００のＸ軸方向に対応し、スクリーン１０の縦方向は、図５に示す可動反射素子１００のＹ軸方向に対応する。
【０２３１】
図示のとおり、スポットＳの位置は、実線で示すように、スクリーン１０の左上隅の走査点Ｑ１から水平に右へと移動して走査点Ｑ２に到達し、その後、破線で示すように、直ちに走査点Ｑ３の位置へとジャンプする。このような走査を繰り返すことにより、スポットＳは、スクリーン１０上をジグザグに移動してゆき、やがて右下隅の走査点Ｑ１２まで到達する。このような走査は、一般的に利用されているラスター方式の走査であり、走査点Ｑ１〜Ｑ１２までの走査によって、１フレーム分の画像表示が行われることになる。
【０２３２】
続いて、走査点Ｑ１２から走査点Ｑ１までジャンプし、再び、走査点Ｑ１〜Ｑ１２へ至るジグザグ走査が行われる。すなわち、画像の次のフレームの表示が行われることになる。ここで、実線で示す水平方向の走査周期が、図１６(a) に示す周期Ｈ１に対応し、走査点Ｑ１〜Ｑ１２までの走査周期が、図１６(a) に示す周期Ｈ２に対応する。このようなラスター方式の走査を行う場合、表示制御装置４０は、画像データを構成する個々の画素のデータを、その配列順に従って順に抽出し、各駆動信号Ｄｘ，Ｄｙの周期Ｈ１，Ｈ２に同期したタイミングで変調信号としてレーザ光源３０に与えればよい。
【０２３３】
なお、実際には、コントローラ２２から可動反射素子２１に対して、図１６(a) に示すような駆動信号Ｄｘ，Ｄｙを供給したとしても、可動反射素子２１の圧電素子に伸縮が生じて鏡体部が傾斜を生じるまでには、機械的な遅れが生じるため、駆動信号Ｄｘ，Ｄｙの位相に対して、スクリーン１０上に得られるスポットＳの走査運動の位相は遅れを生じることになる。したがって、駆動信号の波形上は、図１６(b) の走査点Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９，Ｑ１１は、それぞれ図１６(b) の時間軸ｔ上の時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５に対応する点になるが、実時間において、スポットＳが走査点Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９，Ｑ１１に到達する時刻は、それぞれ時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５よりも遅れた時刻になる。
【０２３４】
一方、図１７(a) には、別な走査方式でスポットＳを走査するために用いる駆動信号Ｄｘ，Ｄｙの波形図が示されている。図１７(b) は、このような駆動信号Ｄｘ，Ｄｙを可動反射素子２１に供給した場合に得られる、スクリーン１０上のビーム走査態様を示す平面図である。図示のとおり、この走査方式では、第１の駆動信号Ｄｘとして第１の周期Ｈ１をもった正弦波を用い、第２の駆動信号Ｄｙとして第２の周期Ｈ２をもった正弦波を用いることになる。
【０２３５】
図示のとおり、第１の駆動信号Ｄｘは、電圧値−Ｖｘ〜＋Ｖｘをとる周期Ｈ１の正弦波であり、このような第１の駆動信号Ｄｘを、図５に示す可動反射素子１００の第２橋梁部１３０の圧電素子に与えると、鏡体部１５０はＸ軸方向（Ｙ軸まわり）に揺動し、スクリーン１０上のスポットＳはＸ軸方向に周期Ｈ１で単振動する。また、第２の駆動信号Ｄｙは、電圧値−Ｖｙ〜＋Ｖｙをとる周期Ｈ２の正弦波であり、このような第２の駆動信号Ｄｙを、図５に示す可動反射素子１００の第１橋梁部１２０の圧電素子に与えると、鏡体部１５０はＹ軸方向（Ｘ軸まわり）に揺動し、スクリーン１０上のスポットＳはＹ軸方向に周期Ｈ２で単振動する。
【０２３６】
実際には、可動反射素子１００の下部電極層Ｂを接地電位に固定した状態において、上部電極層１３０Ｄに第１の駆動信号Ｄｘを供給し、上部電極層１２０Ｄに第２の駆動信号Ｄｙを供給する駆動動作を行えばよい。図１７(b) は、このような駆動動作を行った場合にスクリーン１０上に得られるスポットＳの走査軌跡を示している。ここでも、スクリーン１０の横方向は、図５に示す可動反射素子１００のＸ軸方向に対応し、スクリーン１０の縦方向は、図５に示す可動反射素子１００のＹ軸方向に対応する。
【０２３７】
図示のとおり、スポットＳの位置は、実線で示す８の字状の滑らかな線に沿って移動する。この移動軌跡は一筆書きの循環経路になっており、走査点Ｑ１を起点として、Ｑ１→Ｑ２→Ｑ３→... →Ｑ１９→Ｑ１という経路に沿って循環する。ここで、走査点Ｑ１は時刻ｔ０に対応し、走査点Ｑ５（往路）は時刻ｔ１に対応し、走査点Ｑ９（往路）は時刻ｔ２に対応し、走査点Ｑ１３は時刻ｔ３に対応し、走査点Ｑ９（復路）は時刻ｔ４に対応し、走査点Ｑ５（復路）は時刻ｔ５に対応し、走査点Ｑ１（復路）は時刻ｔ６に対応する。以下、このような走査方式を「８の字状走査方式」と呼ぶことにする。
【０２３８】
なお、上述したとおり、実際には、コントローラ２２から可動反射素子２１に対して、図１７(a) に示すような駆動信号Ｄｘ，Ｄｙを供給したとしても、可動反射素子２１の圧電素子に伸縮が生じて鏡体部が傾斜を生じるまでには、機械的な遅れが生じるため、駆動信号Ｄｘ，Ｄｙの位相に対して、スクリーン１０上に得られるスポットＳの走査運動の位相は遅れを生じることになる。したがって、駆動信号の波形上は、図１７(b) の各走査点Ｑ１，Ｑ５，Ｑ９，Ｑ１３，... が、それぞれ図１７(b) の時間軸ｔ上の時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，... に対応する点になるが、実時間において、スポットＳが走査点Ｑ１，Ｑ５，Ｑ９，Ｑ１３，... に到達する時刻は、それぞれ時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，... よりも遅れた時刻になる。
【０２３９】
この「８の字状走査方式」は、一般的に利用されているラスター方式の走査とは異なり、スポットＳの移動経路が、一般的な画像を構成する画素配列（縦横の二次元マトリックス状の配列）に沿った経路にはならない。したがって、図１５に示すプロジェクタ８０において、この「８の字状走査方式」を採用する場合は、表示制御装置４０がスクリーン１０上のスポットＳの位置を予測し、画像データの中から当該予測位置の画素に対応するデータを抽出して、レーザ光源３０に対して当該抽出データを与える処理を行う必要がある。
【０２４０】
もっとも、この二次元走査装置をプロジェクタではなく、たとえば、液晶表示素子用の単なるバックライト照明として利用するのであれば、画像データは必要なく、レーザ光源３０による変調処理は不要である。したがって、このようなバックライト照明という用途の場合は、ラスター方式の走査を採用するよりも、滑らかな走査軌跡が得られる「８の字状走査方式」を採用する方が好ましい。
【０２４１】
なお、反射面ＭをＸ軸方向およびＹ軸方向に傾斜させる際に、鏡体部の重心がＺ軸方向の変動を生じると、当該変動量は傾斜角に応じて変わるため、スクリーン１０上でのスポットＳの位置制御が複雑になる。したがって、鏡体部の重心のＺ軸方向の変動を抑制したい場合には、図１３に示すような２系統のアーム部を用いた可動反射素子５００を用いるようにすればよい。この場合、コントローラ２２は、第１系統アーム部に供給する駆動信号Ｄｘ，Ｄｙに対して逆位相となる駆動信号Ｄｘ′，Ｄｙ′を第２系統アーム部に供給する処理を行えばよい。
【０２４２】
＜３−２  共振周波数の調整＞
本発明に係る二次元走査装置をプロジェクタ等に利用する場合、当然ながら、可動反射素子の反射面Ｍの傾斜角はできるだけ大きな範囲に設定できた方が好ましい。反射面Ｍの傾斜角を大きくするには、鏡体部の揺動運動の振幅を大きくする必要があるため、圧電素子に供給する電圧を大きくする必要がある。ただ、同じ電圧の交流信号を供給した場合でも、鏡体部の揺動運動の振幅は、その周波数によって異なってくる。これは、一般に、振動系におけるエネルギー効率は、当該振動系に固有の共振周波数で振動させた場合に最も高まるためである。
【０２４３】
たとえば、図５に示すような構造を有する可動反射素子１００の鏡体部１５０の共振周波数ｆは、各部の材質やアーム部の寸法や形状によって一義的に定まる物理的な固有値になり、この共振周波数ｆで鏡体部１５０を振動させると、最もエネルギー効率が良好になる。別言すれば、同じ振幅を得るために必要な供給電圧は、共振周波数ｆで振動させた場合に最も低くなる。
【０２４４】
本願発明者が作成した試作品では、鏡体部１５０を共振周波数ｆで振動させる場合には、圧電素子に２０Ｖの交流駆動信号を供給すれば十分であったのに対して、特定の非共振周波数で振動させる場合には、５００〜１０００Ｖの交流駆動信号が必要になるケースもあった。可動反射素子１００をＭＥＭＳ素子などの微細な半導体素子として形成した場合、このような高い電圧で駆動させると絶縁破壊などが生じる可能性がある。
【０２４５】
このような観点から、実用上は、本発明に係る可動反射素子では、鏡体部を共振周波数ｆで振動させる運用を行うのが好ましい。逆言すれば、用途が予め定まっているのであれば、当該用途に適した振動周波数が共振周波数ｆに一致するように、可動反射素子の機械的構造部の設計を行うようにするのが好ましい。
【０２４６】
たとえば、本発明に係る可動反射素子２１を、図１５に示すようなプロジェクタ８０に用いる場合を考えてみよう。このプロジェクタ８０では、前述したとおり、コントローラ２２から可動反射素子２１に対して、たとえば、図１６(a) に示すような交流駆動信号Ｄｘ，Ｄｙが供給され、スクリーン１０上で図１６(b) に示すようなビームスポットＳの走査が行われることになる。
【０２４７】
ここでは、このプロジェクタ８０において、たとえば、Ｘ軸方向への駆動信号Ｄｘの周波数ｆｘをｆｘ＝１０ｋＨｚ（周期Ｈ１＝１／１００００秒）に設定し、Ｙ軸方向への駆動信号Ｄｙの周波数ｆｙをｆｙ＝１００Ｈｚ（周期Ｈ１＝１／１００秒）に設定することになっていたものとしよう。このような駆動信号の設定は、図１６(a) における走査点Ｑ１〜Ｑ２までの水平走査時間を１／１００００秒とし、１画面を１００本の水平走査線によって構成し、図１６(b) における走査点Ｑ１〜Ｑ１２までの垂直走査時間を１／１００秒とする設定に対応する。
【０２４８】
このように、可動反射素子の用途として、Ｘ軸方向に関しては周波数ｆｘ＝１０ｋＨｚで振動させ、Ｙ軸方向に関しては周波数ｆｙ＝１００Ｈｚで振動させる用途に利用することが予め定まっているのであれば、当該可動反射素子を設計する段階から、これらの周波数ｆｘ，ｆｙが共振周波数となるような配慮を行うのが好ましい。そのような設計を行った可動反射素子を当該プロジェクタ８０に組み込めば、鏡体部は、その固有の共振周波数で振動させられることになるので、極めて効率の良い動作が可能になる。
【０２４９】
上例のように、プロジェクタに組み込んで用いる用途の場合、通常、水平走査時間と垂直走査時間との間に大きな差が生じることになるので、可動反射素子に要求されるＸ軸方向に関する共振周波数ｆｘとＹ軸方向に関する共振周波数ｆｙとの間にも大きな差が生じる。実際、上例の場合、ｆｘ＝１０ｋＨｚに対して、ｆｙ＝１００Ｈｚであり、両者には１００倍もの差が生じている。したがって、このようなプロジェクタ用の可動反射素子では、鏡体部のＸ軸方向に関する共振周波数ｆｘとＹ軸方向に関する共振周波数ｆｙとが異なるような設定が必要になる。
【０２５０】
一般に、ある振動系の共振周波数ｆは複数通り存在し、低い方から順に、第１次共振周波数、第２次共振周波数、... のように称呼されている。したがって、Ｘ軸方向に関する共振周波数がｆｘであり、Ｙ軸方向に関する共振周波数がｆｙであるような可動反射素子を設計する際には、Ｘ軸方向に関する特定の次数の共振周波数がｆｘとなり、Ｙ軸方向に関する特定の次数の共振周波数がｆｙとなるような設計を行えばよい。
【０２５１】
なお、Ｘ軸方向に関する任意の次数の共振周波数がＹ軸方向に関する任意の次数の共振周波数と一致してしまうと、Ｘ軸方向の振動とＹ軸方向の振動との間に不都合な干渉が生じる可能性がある。したがって、実用上は、Ｘ軸方向に関する各次数の共振周波数が、Ｙ軸方向に関するいずれの次数の共振周波数にも一致しないような設計を行うのが好ましい。
【０２５２】
共振周波数ｆｘとｆｙとが異なるようにするための設計には、様々な形態が考えられるが、本願発明者が最も実用的であると考える形態は、各橋梁部の幅もしくは厚みによって調整する方法である。以下、図５に示す基本的実施形態に係る構造を基本として、共振周波数ｆｘとｆｙとが異なるようにするための具体的な方法を説明する。
【０２５３】
図１８(a) は、各橋梁部の幅を調整する実施形態に係る可動反射素子６００の上面図であり、図１８(b) は、この可動反射素子６００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。この可動反射素子６００もＡ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層構造を有しているが、図１８では、Ｄ層の図示は省略されている。
【０２５４】
図１８(a) に示すとおり、この可動反射素子６００は、四角形をした枠状構造体６１０、第１橋梁部６２０、第２橋梁部６３０、鏡体接続部６４０、鏡体部６５０を有している。枠状構造体６１０は、鏡体部６５０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部６１１，第２枠部６１２，第３枠部６１３，第４枠部６１４によって構成されている。また、図１８(b) の側断面図には、図１８(a) の上面図に示す各構成要素の層構造が示されており、図１８(a) に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示してある。この可動反射素子６００の基本形態は、図５に示す可動反射素子１００と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０２５５】
図１８に示す可動反射素子６００の特徴は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた第１橋梁部６２０の幅をＷ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた第２橋梁部６３０の幅をＷ２とした場合に、幅Ｗ１と幅Ｗ２とが異なる値に設定されている点である。具体的には、図示の例の場合、第１橋梁部６２０の幅Ｗ１は第２橋梁部６３０の幅Ｗ２に比べて狭くなっている。
【０２５６】
このように、Ｗ１＜Ｗ２なる設定を行うと、鏡体部６５０のＸ軸方向に関する第ｋ次共振周波数ｆｘ（ｋ）とＹ軸方向に関する第ｋ次共振周波数ｆｙ（ｋ）との関係を、ｆｘ（ｋ）＞ｆｙ（ｋ）とすることができる。したがって、上例のように、Ｘ軸方向に関する共振周波数が１０ｋＨｚとなり、Ｙ軸方向に関する共振周波数が１００Ｈｚとなるような構造体を実現しやすくなる。実際には、ｋ＝１として、鏡体部６５０のＸ軸方向に関する１次共振周波数ｆｘ（１）とＹ軸方向に関する１次共振周波数ｆｙ（１）との関係を、ｆｘ（１）＞ｆｙ（１）とすれば十分である。
【０２５７】
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びる複数ｎ本の橋梁部と、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びる複数ｍ本の橋梁部と、を有する実施形態についても同様であり、一般に、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅をＸ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅よりも狭くすると、鏡体部のＸ軸方向の共振周波数をＹ軸方向の共振周波数よりも高くする効果が得られる。もちろん、上例とは逆に、Ｙ軸方向の共振周波数をＸ軸方向の共振周波数よりも高く設定する場合は、Ｗ２＜Ｗ１なる設定を行えばよい。
【０２５８】
一方、図１９(a) は、各橋梁部の厚みを調整する実施形態に係る可動反射素子７００の上面図であり、図１９(b) は、この可動反射素子７００をＸ軸に沿って切断した側断面図である。この可動反射素子７００もＡ層，Ｂ層，Ｃ層，Ｄ層の４層構造を有しているが、図１８では、Ｄ層の図示は省略されている。なお、図１９(a) に施したハッチングは、厚みが同一の領域を示すためのものであり、断面を示すためのものではない。
【０２５９】
図１９(a) に示すとおり、この可動反射素子７００は、四角形をした枠状構造体７１０、第１橋梁部７２０、第２橋梁部７３０、鏡体接続部７４０、鏡体部７５０を有している。枠状構造体７１０は、鏡体部７５０を支持するための固定部として機能し、四角形の４辺を構成する第１枠部７１１，第２枠部７１２，第３枠部７１３，第４枠部７１４によって構成されている。また、図１９(b) の側断面図には、図１９(a) の上面図に示す各構成要素の層構造が示されており、図１９(a) に示された各部分についての特定の層を、「当該部分の符号」の末尾に「層を示す符号」を付加して示してある。この可動反射素子７００の基本形態は、図５に示す可動反射素子１００と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０２６０】
図１９に示す可動反射素子７００の特徴は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた第１橋梁部７２０の厚みをＴ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた第２橋梁部７３０の厚みをＴ２とした場合に、厚みＴ１と厚みＴ２とが異なる値に設定されている点である。具体的には、図示の例の場合、第１橋梁部７２０の厚みＴ１は第２橋梁部７３０の厚みＴ２に比べて小さくなっている。なお、枠状構造体７１０の厚みＴ３は、鏡体部７５０の厚みＴ２より更に大きくなっているが、これは、鏡体部７５０を枠状構造体７１０の内部に宙吊りとなるように支持するためである。
【０２６１】
図１９(a) では、便宜上、厚みＴ１を有する領域（第１橋梁部７２０の部分）には横縞のハッチングを施し、厚みＴ２を有する領域（第２橋梁部７３０，鏡体接続部７４０，鏡体部７５０の部分）には縦縞のハッチングを施し、厚みＴ３を有する領域（枠状構造体７１０の部分）にはチェック模様のハッチングを施してある。また、各部分の符号の下には、厚みＴ１，Ｔ２，Ｔ３の別を括弧書きで付記してある。
【０２６２】
図示の例のように、厚みＴ１，Ｔ２に関して、Ｔ１＜Ｔ２なる設定を行うと、鏡体部７５０のＸ軸方向に関する第ｋ次共振周波数ｆｘ（ｋ）とＹ軸方向に関する第ｋ次共振周波数ｆｙ（ｋ）との関係を、ｆｘ（ｋ）＞ｆｙ（ｋ）とすることができる。したがって、上例のように、Ｘ軸方向に関する共振周波数が１０ｋＨｚとなり、Ｙ軸方向に関する共振周波数が１００Ｈｚとなるような構造体を実現しやすくなる。実際には、ｋ＝１として、鏡体部７５０のＸ軸方向に関する１次共振周波数ｆｘ（１）とＹ軸方向に関する１次共振周波数ｆｙ（１）との関係を、ｆｘ（１）＞ｆｙ（１）とすれば十分である。
【０２６３】
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びる複数ｎ本の橋梁部と、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びる複数ｍ本の橋梁部と、を有する実施形態についても同様であり、一般に、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みをＸ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みよりも小さくすると、鏡体部のＸ軸方向の共振周波数をＹ軸方向の共振周波数よりも高くする効果が得られる。もちろん、上例とは逆に、Ｙ軸方向の共振周波数をＸ軸方向の共振周波数よりも高く設定する場合は、Ｔ２＜Ｔ１なる設定を行えばよい。
【０２６４】
以上、共振周波数ｆｘとｆｙとが異なるようにする調整方法として、各橋梁部の幅を調整する方法（図１８）と各橋梁部の厚みを調整する方法（図１９）とを述べたが、もちろん、これらの方法を組み合わせて調整を行うことも可能である。実際の設計にあたっては、三次元設計データに基づくシミュレーションによって、各座標軸方向の共振周波数を求め、試行錯誤による設計変更を繰り返して、所望の共振周波数をもつ構造体を決定する作業を行えばよい。
【０２６５】
＜３−３  フィードバック制御＞
上述したように、図１５に示すプロジェクタ８０を構成するコントローラ２２は、可動反射素子２１の反射面ＭをＸ軸方向およびＹ軸方向に振動させる駆動機能を有しているが、実用上は、このような駆動を適切に行うために、コントローラ２２にフィードバック制御機能をもたせておくのが好ましい。図２０は、このようなフィードバック制御機能を備えたプロジェクタの実施形態を示す上面図（上段）およびブロック図（下段）である。なお、上面図におけるハッチングは、Ｄ層の平面形状パターンを明瞭に示すためのものであり、断面を示すためのものではない。
【０２６６】
図示のとおり、二次元走査装置２０は、可動反射素子２１とコントローラ２２とによって構成されているが、この実施形態に用いる可動反射素子２１には、振動を検出する検出機能が備わっている。図２０の上段に示す可動反射素子２１は、基本的には、図５に示す可動反射素子１００と同様の構造を有しているものの、上部電極層（Ｄ層）のパターンが若干異なっている。すなわち、第１橋梁部１２０には、２組の別個独立した上部電極層１２０Ｄ１，１２０Ｄ２が形成され、第２橋梁部１３０には、２組の別個独立した上部電極層１３０Ｄ１，１３０Ｄ２が形成されている。なお、鏡体部１５０に形成されている反射層１５０Ｄ（図１５の反射層Ｍ）に変わりはない。
【０２６７】
結局、図２０に示す可動反射素子２１には、第１橋梁部１２０に２組の圧電素子が形成され、第２橋梁部１３０にも２組の圧電素子が形成され、合計４組の圧電素子が設けられていることになる。これら４組の圧電素子のうちの一部は駆動用圧電素子として機能し、別な一部は検出用圧電素子として機能する。具体的には、図示の例の場合、上部電極層１２０Ｄ１および１３０Ｄ１の領域に形成される圧電素子は駆動用圧電素子として機能し、上部電極層１２０Ｄ２および１３０Ｄ２の領域に形成される圧電素子は検出用圧電素子として機能する。
【０２６８】
もっとも、４組の圧電素子の基本的な層構成は同一であり、その物理的な構成や基本機能に差があるわけではない。ここで、各圧電素子を「駆動用圧電素子」や「検出用圧電素子」と呼んで区別しているのは、専らコントローラ２２側から見たときの利用目的を区別するための便宜である。図示の例の場合、各圧電素子の下部電極層（Ｂ層）は接地電位に固定されており、各上部電極層１２０Ｄ１，１２０Ｄ２，１３０Ｄ１，１３０Ｄ２は、図示のとおり、コントローラ２２の内部に設けられたＸ軸方向振動制御部２２１もしくはＹ軸方向振動制御部２２２に接続されている。
【０２６９】
ここで、Ｘ軸方向振動制御部２２１から上部電極層１３０Ｄ１に対しては、Ｘ軸方向駆動信号Ｄｘが与えられ、Ｙ軸方向振動制御部２２２から上部電極層１２０Ｄ１に対しては、Ｙ軸方向駆動信号Ｄｙが与えられる。これら駆動信号Ｄｘ，Ｄｙは、たとえば、図１６(a) もしくは図１７(a) に例示するような交流駆動信号である。一方、上部電極層１３０Ｄ２の電圧を示す信号は、Ｘ軸方向検出信号ＳｘとしてＸ軸方向振動制御部２２１にフィードバックされ、上部電極層１２０Ｄ２の電圧を示す信号は、Ｙ軸方向検出信号ＳｙとしてＹ軸方向振動制御部２２２にフィードバックされる。
【０２７０】
Ｘ軸方向振動制御部２２１は、このＸ軸方向検出信号Ｓｘをフィードバック信号として参照してＸ軸方向駆動信号Ｄｘを生成するフィードバック制御を行い、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、このＹ軸方向検出信号Ｓｙをフィードバック信号として参照してＹ軸方向駆動信号Ｄｙを生成するフィードバック制御を行う。
【０２７１】
図６に示すとおり、ここで用いられている圧電素子を構成する圧電材料層（Ｃ層）は、上部電極層（Ｄ層）と下部電極層（Ｂ層）との間に所定極性の電圧を印加すると、層方向に伸縮する性質をもった層である。このように、圧電素子を駆動素子として捉えた場合は、電圧の印加により機械的な変形（応力）を生じる素子ということになるが、逆に、この圧電素子を検出素子として捉えると、生じた機械的な変形（応力）を電気信号として検出する素子ということもできる。
【０２７２】
具体的には、図６(a) に示す圧電素子には、外力の作用によって図６(b) に示すような変形が生じると、上部電極層（Ｄ層）側に正電荷、下部電極層（Ｂ層）側に負電荷が生じる分極作用があり、外力の作用によって図６(c) に示すような変形が生じると、上部電極層（Ｄ層）側に負電荷、下部電極層（Ｂ層）側に正電荷が生じる分極作用がある。上述したＸ軸方向検出信号Ｓｘは、第２橋梁部１３０の変形に起因して、上部電極層１３０Ｄ２に発生した電荷を示す信号であり、図６(b) ，(c) に示すような変形状態における第２橋梁部１３０の上面の伸縮程度を示している。同様に、上述したＹ軸方向検出信号Ｓｙは、第１橋梁部１２０の変形に起因して、上部電極層１２０Ｄ２に発生した電荷を示す信号であり、図６(b) ，(c) に示すような変形状態における第１橋梁部１２０の上面の伸縮程度を示している。
【０２７３】
Ｘ軸方向駆動信号ＤｘおよびＹ軸方向駆動信号Ｄｙとして、交流駆動信号を供給すると、各橋梁部に形成された駆動用圧電素子は所定周期で伸縮運動を繰り返すことになるが、その結果、各橋梁部に形成された検出用圧電素子にも所定周期で伸縮運動が生じることになる。フィードバック信号としてコントローラ２２に戻されるＸ軸方向検出信号ＳｘおよびＹ軸方向検出信号Ｓｙは、このような各橋梁部の周期的な伸縮運動を示す信号ということになり、反射層１５０ＤのＸ軸方向およびＹ軸方向の振動を示す信号ということになる。
【０２７４】
前述したとおり、レーザ光源３０から照射されたレーザビームは、反射層１５０Ｄで反射して、スクリーン１０上の所定位置にスポットＳを形成することになる。したがって、Ｘ軸方向検出信号Ｓｘは、こうして形成されるスポットＳのＸ軸方向の位置を示す信号に相当し、Ｙ軸方向検出信号Ｓｙは、こうして形成されるスポットＳのＹ軸方向の位置を示す信号に相当する。結局、Ｘ軸方向振動制御部２２１は、スクリーン１０上のスポットＳのＸ軸方向の位置を示す信号Ｓｘに基づいて、レーザビームをスクリーン１０上でＸ軸方向に走査するためのＸ軸方向駆動信号Ｄｘを生成するフィードバック制御を行うことができる。同様に、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、スクリーン１０上のスポットＳのＹ軸方向の位置を示す信号Ｓｙに基づいて、レーザビームをスクリーン１０上でＹ軸方向に走査するためのＹ軸方向駆動信号Ｄｙを生成するフィードバック制御を行うことができる。
【０２７５】
以上、図２０の上段に示す可動反射素子２１についてフィードバック制御を行う実施例を述べたが、一般論として説明すれば、可動反射素子の１つもしくは複数の橋梁部にそれぞれ複数の圧電素子を設けるようにし、この複数の圧電素子の一部を駆動用圧電素子として機能させ、別な一部は検出用圧電素子として機能させるようにすればよい。ここで、駆動用圧電素子は、コントローラ２２から供給される交流駆動信号に基づいて鏡体部を揺動させる機能を果たし、検出用圧電素子は、鏡体部の揺動に起因して発生した電荷を示す検出信号をコントローラ２２にフィードバックする機能を果たす。そうすれば、コントローラ２２は、この検出信号に基づいて交流駆動信号に対するフィードバック制御を行うことができる。
【０２７６】
より具体的には、コントローラ２２には、Ｘ軸方向振動制御部２２１とＹ軸方向振動制御部２２２とを設けておくようにする。ここで、Ｘ軸方向振動制御部２２１は、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＸ軸方向検出信号Ｓｘに基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＸ軸方向駆動信号Ｄｘを生成すればよい。また、Ｙ軸方向振動制御部は、Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部に設けられた検出用圧電素子からフィードバックされるＹ軸方向検出信号Ｓｙに基づいて、当該橋梁部に設けられた駆動用圧電素子に供給するＹ軸方向駆動信号Ｄｙを生成すればよい。
【０２７７】
このように、コントローラ２２にフィードバック制御機能を設けておけば、鏡体部の揺動運動が適切に行われているか否かを監視しながら、適切な揺動運動から外れる場合には、これを自動的に修正する制御が可能になる。
【０２７８】
図２０に示す表示制御装置４０は、外部から与えられる画像データに基づいて、スクリーン１０上に画像を表示させる処理を行う装置であり、レーザ光源３０に対して所定のタイミングで画像データ（個々の画素の画素値を示すデータ）に基づく変調信号を提供するとともに、Ｘ軸方向振動制御部２２１に対してＸ軸方向走査制御信号Ｃｘを与え、Ｙ軸方向振動制御部２２２に対してＹ軸方向走査制御信号Ｃｙを与える機能を有する。
【０２７９】
ここに示す例の場合、Ｘ軸方向走査制御信号Ｃｘには、Ｘ軸方向に関する所定振幅Ｇｘを示す情報および所定周波数φｘを示す情報が含まれており、Ｙ軸方向走査制御信号Ｃｙには、Ｙ軸方向に関する所定振幅Ｇｙを示す情報および所定周波数φｙを示す情報が含まれている。表示制御装置４０は、これら走査制御信号Ｃｘ，Ｃｙを用いて、鏡体部の揺動運動の振幅および周波数を所望の値に設定することができる。振幅Ｇｘ，Ｇｙを大きな値に設定すればするほど、スクリーン１０上には大きな画像が表示されることになり、周波数φｘ，φｙを大きな値に設定すればするほど、スクリーン１０上には早いフレームレートで画像表示を行うことができる。
【０２８０】
なお、前述したとおり、実用上は、効率的な振動が可能になるように、Ｘ軸方向に関する所定周波数φｘとしては、可動反射素子２１に固有のＸ軸方向共振周波数ｆｘを設定し、Ｙ軸方向に関する所定周波数φｙとしては、可動反射素子に固有のＹ軸方向共振周波数ｆｙを設定するのが好ましい。
【０２８１】
Ｘ軸方向振動制御部２２１は、フィードバックされてきたＸ軸方向検出信号Ｓｘの振幅および周波数が、Ｘ軸方向走査制御信号Ｃｘによって指示された所定振幅Ｇｘおよび所定周波数φｘに応じた値になるように、Ｘ軸方向駆動信号Ｄｘの振幅および周波数を増減するフィードバック制御を行う。同様に、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、フィードバックされてきたＹ軸方向検出信号Ｓｙの振幅および周波数が、Ｙ軸方向走査制御信号Ｃｙによって指示された所定振幅Ｇｙおよび所定周波数φｙに応じた値になるように、Ｙ軸方向駆動信号Ｄｙの振幅および周波数を増減するフィードバック制御を行う。
【０２８２】
なお、Ｘ軸方向振動制御部２２１から表示制御装置４０に対しては、Ｘ軸方向走査位置信号Ｕｘが与えられ、Ｙ軸方向振動制御部２２２から表示制御装置４０に対しては、Ｙ軸方向走査位置信号Ｕｙが与えられる。ここで、Ｘ軸方向走査位置信号Ｕｘは、スクリーン１０上のスポットＳのＸ軸方向に関する現在位置（位相）を示す信号であり、Ｙ軸方向走査位置信号Ｕｙは、スクリーン１０上のスポットＳのＹ軸方向に関する現在位置（位相）を示す信号である。これら走査位置信号ＵｘおよびＵｙは、それぞれＸ軸方向検出信号ＳｘおよびＹ軸方向検出信号Ｓｙの位相に基づいて生成することができる。
【０２８３】
表示制御装置４０は、これら走査位置信号ＵｘおよびＵｙに基づいて、スクリーン１０上のスポットＳの現在位置を認識することができるので、画像データに基づいて、当該位置に応じた画素の画素値を示すデータを変調信号としてレーザ光源３０に提供できる。レーザ光源３０は、こうして提供された変調信号に基づいて、発生するレーザビームの強度を変調することができる。したがって、図１７(b) に示すような「８の字状走査方式」を採用した場合にも、スクリーン１０上のスポットＳの位置には、当該位置に応じた適切な画素を表示することができる。
【０２８４】
＜３−４  自励振制御＞
上述した§３−２では、鏡体部を揺動運動させる際に、個々の軸方向に関する固有の共振周波数で振動させるような駆動を行うと良好なエネルギー効率が得られることを説明し、予め用途が定められている可動反射素子の場合は、固有の共振周波数が、予定されている駆動信号の周波数になるような設計を行うのが好ましいことを説明した。そして、上述した§３−３では、表示制御装置４０からコントローラ２２に与える制御信号Ｃｘ，Ｃｙによって、固有の共振周波数ｆｘ，ｆｙによる振動を指示するのが好ましいことを述べた。
【０２８５】
しかしながら、実際には、表示制御装置４０によって、可動反射素子２１の正確な共振周波数ｆｘ，ｆｙを指示することは困難である。これは、個々の可動反射素子の共振周波数は一定ではなく、同一の設計図に基いて多数の量産品を製造したとしても、これら各素子の固有の共振周波数は同一にはならないからである。その第１の要因は、量産工程におけるバラツキによって個体間に寸法誤差が生じるためである。同一規格で生産された工業製品であっても、個々の個体によって、若干の寸法誤差が生じることは避けられない。
【０２８６】
第２の要因は、この可動反射素子をプロジェクタなどに実装する際の取り付け態様に起因して、それぞれ固有の応力歪みが生じるためである。たとえば、図１５に示すプロジェクタ８０の場合、可動反射素子２１を二次元走査装置２０の構成部品として、プロジェクタ８０の本体内に取り付ける必要があるが、このとき、ネジ、半田、接着剤などを用いて枠状構造体を固定すると、取り付け態様に応じて、枠状構造体にそれぞれ固有の応力歪みが生じることになり、共振周波数を変動させる要因になる。
【０２８７】
そして、第３の要因は、使用時に、温度などの外部環境が変動するためである。たとえば、夏と冬とでは、使用環境の温度が大きく異なるため、共振周波数も大きく変動する。また、プロジェクタなどに内蔵して利用する場合は、始動後に光源の温度が徐々に上昇してゆくため、分単位で使用環境の温度が変動することになる。
【０２８８】
このように、実際には、種々の要因によって共振周波数の変動は避けられないため、図２０に示すフィードバック制御機能を備えたプロジェクタであっても、表示制御装置４０側から、制御信号Ｃｘ，Ｃｙによって、コントローラ２２に対して可動反射素子２１の固有の共振周波数ｆｘ，ｆｙを正確に指示することはできない。
【０２８９】
この§３−４で述べる実施形態は、上述した種々の要因によって共振周波数が変動しても、常に正確な共振周波数ｆｘ，ｆｙで鏡体部を振動させることが可能な変形例を示すものであり、その基本原理は、Ｘ軸方向振動制御部２２１およびＹ軸方向振動制御部２２２に自励振制御機能をもたせることにある。すなわち、ここで述べる実施形態の場合、Ｘ軸方向振動制御部２２１は、鏡体部１５０をＸ軸方向に関して所定振幅Ｇｘをもってその共振周波数ｆｘで振動させるＸ軸方向自励振制御を行い、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、鏡体部１５０をＹ軸方向に関して所定振幅Ｇｙをもってその共振周波数ｆｙで振動させるＹ軸方向自励振制御を行うことになる。
【０２９０】
この実施形態の場合、表示制御装置４０から二次元走査装置２０に与えられるＸ軸方向走査制御信号Ｃｘは、Ｘ軸方向に関して所定振幅Ｇｘをもって走査を行うべきことを示す走査指示の信号であり、周波数を指定する情報は含まれていない。同様に、表示制御装置４０から二次元走査装置２０に与えられるＹ軸方向走査制御信号Ｃｙは、Ｙ軸方向に関して所定振幅Ｇｙをもって走査を行うべきことを示す走査指示の信号であり、やはり周波数を指定する情報は含まれていない。
【０２９１】
二次元走査装置２０は、この走査指示に基づいて、鏡体部１５０で反射したレーザビームによりスクリーン１０上に形成されるスポットＳが、スクリーン１０上を二次元的に移動するように鏡体部１５０を揺動運動させる。このとき、揺動運動の振幅が、表示制御装置４０から指示された所定振幅Ｇｘ，Ｇｙに応じたものになるように振幅制御が行われるが、揺動運動の周波数は、外部からの指定を受けることなしに、二次元走査装置２０自身が自分で決定することになる。
【０２９２】
具体的には、表示制御装置４０から二次元走査装置２０内のＸ軸方向振動制御部２２１に対して、所定振幅Ｇｘをもった振動を指示するＸ軸方向走査制御信号Ｃｘが与えられると、Ｘ軸方向振動制御部２１１はこのＸ軸方向走査制御信号Ｃｘに基づいてＸ軸方向自励振制御を行う。同様に、表示制御装置４０から二次元走査装置２０内のＹ軸方向振動制御部２２２に対して、所定振幅Ｇｙをもった振動を指示するＹ軸方向走査制御信号Ｃｙが与えられると、Ｙ軸方向振動制御部２２２はこのＹ軸方向走査制御信号Ｃｙに基づいてＹ軸方向自励振制御を行う。
【０２９３】
このような自励振制御は、フィードバック信号として与えられるＸ軸方向検出信号ＳｘおよびＹ軸方向検出信号Ｓｙの位相を検出することによって行うことができる。これは、一般に、ある振動系に対して所定の駆動信号Ｄを与えて振動子を振動させている状態において、当該振動子の実際の動きを検出信号Ｓとして検出した場合、当該振動子が固有の共振周波数で振動していると、駆動信号Ｄと検出信号Ｓとの位相差がπ／２になる、という基本原理を利用できるためである。
【０２９４】
図２０に示すとおり、Ｘ軸方向振動制御部２２１から可動反射素子２１に対してはＸ軸方向駆動信号Ｄｘが与えられ、そのフィードバック信号としてＸ軸方向検出信号Ｓｘが戻される。このとき、検出信号Ｓｘは駆動信号Ｄｘより若干位相が遅れた信号になる。これは、駆動信号Ｄｘに基づいて圧電素子が機械的変形を生じて、実際に変位が生じるまでに遅延時間が生じるためである。そして、上記基本原理によると、Ｘ軸方向の振動周波数が共振周波数ｆｘであれば、駆動信号Ｄｘと検出信号Ｓｘとの位相差はπ／２になる。したがって、Ｘ軸方向振動制御部２２１は、当該位相差が常にπ／２に維持されるように、駆動信号Ｄｘの位相を調整するフィードバック制御を行えばよい。
【０２９５】
同様に、Ｙ軸方向振動制御部２２２から可動反射素子２１に対してはＹ軸方向駆動信号Ｄｙが与えられ、そのフィードバック信号としてＹ軸方向検出信号Ｓｙが戻される。この場合も、Ｙ軸方向の振動周波数が共振周波数ｆｙであれば、駆動信号Ｄｙと検出信号Ｓｙとの位相差はπ／２になる。したがって、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、当該位相差が常にπ／２に維持されるように、駆動信号Ｄｙの位相を調整するフィードバック制御を行えばよい。
【０２９６】
結局、ここで述べる実施形態の場合、Ｘ軸方向振動制御部２２１には、鏡体部１５０のＸ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｘに維持されるように、フィードバックされるＸ軸方向検出信号Ｓｘの振幅に基づいてＸ軸方向駆動信号Ｄｘの振幅を増減するとともに、鏡体部１５０のＸ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｘに維持されるように、Ｘ軸方向駆動信号ＤｘとＸ軸方向検出信号Ｓｘとの位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行う自励振回路を組み込んでおけばよい。
【０２９７】
同様に、Ｙ軸方向振動制御部２２２には、鏡体部１５０のＹ軸方向に関する振幅が所定振幅Ｇｙに維持されるように、フィードバックされるＹ軸方向検出信号Ｓｙの振幅に基づいてＹ軸方向駆動信号Ｄｙの振幅を増減するとともに、鏡体部１５０のＹ軸方向に関する振動周波数が共振周波数ｆｙに維持されるように、Ｙ軸方向駆動信号ＤｙとＹ軸方向検出信号Ｓｙとの位相差をπ／２に維持するフィードバック制御を行う自励振回路を組み込んでおけばよい。
【０２９８】
このような自励振制御機能をコントローラ２２にもたせておけば、二次元走査装置２０は、外部から周波数の指定を受けることなしに、自律して鏡体部１５０を正確な共振周波数で振動させることができる。すなわち、共振周波数が個々の個体ごとに異なっていても、温度環境などに依存して時間的に変化しても、鏡体部１５０を常に正しい共振周波数で振動させることができ、常に、良好なエネルギー効率をもった動作を確保することができる。
【０２９９】
なお、一般的な自励振回路では、駆動信号Ｄｘ，Ｄｙとして、図１７(a) に示すような正弦波信号を用いる必要があるので、ビームの走査方式は、図１７(b) に示すような「８の字状走査方式」が採用されることになる。このため、スクリーン１０上に正しい画像表示を行うためには、表示制御装置４０は、常に、スポットＳの走査位置を把握して、当該位置に応じた画素に対応する変調信号をレーザ光源３０に与える必要がある。図２０に示すＸ軸方向走査位置信号ＵｘおよびＹ軸方向走査位置信号Ｕｙは、このような便宜を図るために表示制御装置４０に与えられる信号である。
【０３００】
すなわち、Ｘ軸方向振動制御部２２１は、Ｘ軸方向検出信号Ｓｘの位相が所定値に達したことを示すＸ軸方向走査位置信号Ｕｘを表示制御装置４０に与え、Ｙ軸方向振動制御部２２２は、Ｙ軸方向検出信号Ｓｙの位相が所定値に達したことを示すＹ軸方向走査位置信号Ｕｙを表示制御装置４０に与える。表示制御装置４０は、Ｘ軸方向走査位置信号ＵｘおよびＹ軸方向走査位置信号Ｕｙによって示されるタイミングを参照して、画像データに含まれる個々の画素に対応する変調信号を適切なタイミング（スクリーン１０上において、スポットＳが当該画素の位置にくるタイミング）でレーザ光源３０に与える処理を行う。
【０３０１】
たとえば、Ｘ軸方向走査位置信号Ｕｘとして、Ｘ軸方向検出信号Ｓｘの位相が０，π／２，π，３π／２のタイミングになった時点を示す信号を用いることにすれば、スクリーン１０上のスポットＳが、図１７(b) における各走査点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，... ，Ｑ１９に到達した各タイミングが表示制御装置４０に報告されることになる。同様に、Ｙ軸方向走査位置信号Ｕｙとして、Ｙ軸方向検出信号Ｓｙの位相が０，π／２，π，３π／２のタイミングになった時点を示す信号を用いることにすれば、スクリーン１０上のスポットＳが、図１７(b) における各走査点Ｑ１，Ｑ７（往路），Ｑ１３，Ｑ７（復路）に到達した各タイミングが表示制御装置４０に報告されることになる。
【０３０２】
もちろん、走査位置信号Ｕｘ，Ｕｙとして、たとえば、位相が０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４のタイミングになった時点を報告する詳細な信号を用いるようにすれば、スポットＳのより正確な位置情報を伝達することができる。
【０３０３】
なお、上例では、Ｘ軸方向振動制御部２２１およびＹ軸方向振動制御部２２２の双方に自励振制御機能をもたせているが、もちろん、いずれか一方のみに自励振制御機能をもたせるようにしてもかまわない。たとえば、Ｘ軸方向振動制御部２２１にのみ自励振制御機能をもたせ、Ｙ軸方向振動制御部２２２に対しては、所定の振動周波数φｙを指定する情報をもったＹ軸方向走査制御信号Ｃｙを与えるようにすれば、Ｘ軸方向に関しては、常に共振周波数ｆｘによる自励振が行われ、Ｙ軸方向に関しては、常に外部から指定した周波数φｙによる励振が行われることになる。
【符号の説明】
【０３０４】
１０：スクリーン
２０：二次元走査装置
２１：可動反射素子
２２：コントローラ
３０：レーザ光源
４０：表示制御装置
８０：プロジェクタ
１００：可動反射素子（基本的実施形態）／可動反射素子の主構造体
１００′：可動反射素子（庇構造部を設けた実施形態）
１００Ａ〜１００Ｄ：可動反射素子のＡ層〜Ｄ層
１１０，１１０′：枠状構造体（固定部）
１１１：第１枠部（固定部）
１１１Ａ〜１１１Ｃ：第１枠部のＡ層〜Ｃ層
１１２，１１２′：第２枠部（固定部）
１１２Ａ〜１１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
１１２Ｅ：第２枠部のＥ層
１１３，１１３′：第３枠部（固定部）
１１３Ａ〜１１３Ｃ：第３枠部のＡ層〜Ｃ層
１１４，１１４′：第４枠部（固定部）
１１４Ａ〜１１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
１１４Ｅ：第４枠部のＥ層
１２０：第１橋梁部
１２０Ａ〜１２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
１２０Ｂ′，１２０Ｃ′：第１橋梁部のＢ層，Ｃ層
１２０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
１２０Ｄ１：検出用上部電極層（Ｄ層）
１２０Ｄ２：駆動用上部電極層（Ｄ層）
１２０Ｅ：第１橋梁部のＥ層
１２１Ｄ，１２２Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
１２５，１２５′：中間接続部
１２６，１２７：庇構造部
１３０：第２橋梁部
１３０Ａ〜１３０Ｃ：第２橋梁部のＡ層〜Ｃ層
１３０Ｂ′，１３０Ｃ′：第２橋梁部のＢ層，Ｃ層
１３０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
１３０Ｄ１：検出用上部電極層（Ｄ層）
１３０Ｄ２：駆動用上部電極層（Ｄ層）
１３０Ｅ：第２橋梁部のＥ層
１３１Ｄ，１３２Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
１４０，１４０′：鏡体接続部
１４１：庇構造部
１５０：鏡体部
１５０Ａ〜１５０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
１５０Ｂ′，１５０Ｃ′：鏡体部のＢ層，Ｃ層
１５０Ｄ：反射層（Ｄ層）
１５０Ｅ：鏡体部のＥ層
２００：土台基板
２２１：Ｘ軸方向振動制御部
２２２：Ｙ軸方向振動制御部
３００：可動反射素子（３組の橋梁部を用いる実施形態）
３１０：枠状構造体（固定部）
３１１：第１枠部（固定部）
３１２：第２枠部（固定部）
３１２Ａ〜３１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
３１３：第３枠部（固定部）
３１４：第４枠部（固定部）
３１４Ａ〜３１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
３２０：第１橋梁部
３２０Ａ〜３２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
３２０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
３３０：第２橋梁部
３４０Ａ〜３４０Ｃ：第３橋梁部のＡ層〜Ｃ層
３４０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
３５０：鏡体接続部
３６０：鏡体部
３６０Ａ〜３６０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
３６０Ｄ：反射層（Ｄ層）
４００：可動反射素子（４組の橋梁部を用いる実施形態）
４１０：枠状構造体（固定部）
４１１：第１枠部（固定部）
４１２：第２枠部（固定部）
４１２Ａ〜４１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
４１３：第３枠部（固定部）
４１４：第４枠部（固定部）
４１４Ａ〜４１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
４２０：第１橋梁部
４２０Ａ〜４２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
４２０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
４３０：第２橋梁部
４３０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
４４０Ａ〜４４０Ｃ：第３橋梁部のＡ層〜Ｃ層
４４０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
４５０：第４橋梁部
４５０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
４６０：鏡体接続部
４７０：鏡体部
４７０Ａ〜４７０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
４７０Ｄ：反射層（Ｄ層）
５００：可動反射素子（２系統のアーム部を用いる実施形態）
５１０：枠状構造体（固定部）
５１１：第１枠部（固定部）
５１２：第２枠部（固定部）
５１２Ａ〜５１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
５１３：第３枠部（固定部）
５１４：第４枠部（固定部）
５１４Ａ〜５１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
５２０：第１橋梁部
５２０Ａ〜５２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
５２０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
５３０：第２橋梁部
５３０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
５４０：第１系統アーム部の鏡体接続部
５５０：鏡体部
５５０Ａ〜５５０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
５５０Ｄ：反射層（Ｄ層）
５６０：第３橋梁部
５６０Ａ〜５６０Ｃ：第３橋梁部のＡ層〜Ｃ層
５６０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
５７０：第４橋梁部
５７０Ｄ：上部電極層（Ｄ層）
５８０：第２系統アーム部の鏡体接続部
６００：可動反射素子（橋梁部の幅を調整する実施形態）
６１０：枠状構造体（固定部）
６１１：第１枠部（固定部）
６１２：第２枠部（固定部）
６１２Ａ〜６１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
６１３：第３枠部（固定部）
６１４：第４枠部（固定部）
６１４Ａ〜６１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
６２０：第１橋梁部
６２０Ａ〜６２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
６３０：第２橋梁部
６４０：鏡体接続部
６５０：鏡体部
６５０Ａ〜６５０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
７００：可動反射素子（橋梁部の厚みを調整する実施形態）
７１０：枠状構造体（固定部）
７１１：第１枠部（固定部）
７１２：第２枠部（固定部）
７１２Ａ〜７１２Ｃ：第２枠部のＡ層〜Ｃ層
７１３：第３枠部（固定部）
７１４：第４枠部（固定部）
７１４Ａ〜７１４Ｃ：第４枠部のＡ層〜Ｃ層
７２０：第１橋梁部
７２０Ａ〜７２０Ｃ：第１橋梁部のＡ層〜Ｃ層
７３０：第２橋梁部
７３０Ａ〜７３０Ｃ：第２橋梁部のＡ層〜Ｃ層
７４０：鏡体接続部
７５０：鏡体部
７５０Ａ〜７５０Ｃ：鏡体部のＡ層〜Ｃ層
Ａ：各部分の基板層（Ａ層）
Ｂ：各部分の下部電極層（Ｂ層）
Ｂ１：第１下部電極層
Ｂ２：第２下部電極層
Ｃ：各部分の圧電材料層（Ｃ層）
Ｃ１：第１圧電材料層
Ｃ２：第２圧電材料層
Ｃｘ：Ｘ軸方向走査制御信号
Ｃｙ：Ｙ軸方向走査制御信号
Ｄ：各部分の上部電極層（Ｄ層）
Ｄ１：第１上部電極層
Ｄ２：第２上部電極層
Ｄｘ：Ｘ軸方向駆動信号
Ｄｙ：Ｙ軸方向駆動信号
Ｅ１：第１絶縁層
Ｅ２：第２絶縁層
ｆｘ：Ｘ軸方向に関する共振周波数
ｆｙ：Ｙ軸方向に関する共振周波数
Ｇ：鏡体部の重心
Ｇｘ：Ｘ軸方向に関する振幅
Ｇｙ：Ｙ軸方向に関する振幅
Ｈ１，Ｈ２：駆動信号の周期
Ｌ０〜Ｌ２：長手方向軸／切断線
Ｌ０′〜Ｌ２′：切断線
Ｍ：反射面
Ｏ：ＸＹＺ三次元座標系の原点
Ｐ１：第１圧電部
Ｐ２：第２圧電部
Ｑ１〜Ｑ１６：走査点
＋Ｒｘ，−Ｒｘ：Ｘ軸まわりの回転
＋Ｒｙ，−Ｒｙ：Ｙ軸まわりの回転
Ｓ：ビームのスポット
Ｓｘ：Ｘ軸方向検出信号
Ｓｙ：Ｙ軸方向検出信号
Ｔ１〜Ｔ３：各部の厚み
ｔ：時間軸
ｔ０〜ｔ６：時刻
Ｕｘ：Ｘ軸方向走査位置信号
Ｕｙ：Ｙ軸方向走査位置信号
Ｗ１：第１橋梁部の幅
Ｗ２：第２橋梁部の幅
Ｘ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｙ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
【図１】
2015212784.tif 000003
【図２】
2015212784.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015212784.tif 000007
【図６】
2015212784.tif 000008
【図７】
2015212784.tif 000009
【図８】
2015212784.tif 000010
【図９】
2015212784.tif 000011
【図１０】
2015212784.tif 000012
【図１１】
2015212784.tif 000013
【図１２】
2015212784.tif 000014
【図１３】
2015212784.tif 000015
【図１４】
2015212784.tif 000016
【図１５】
2015212784.tif 000017
【図１６】
2015212784.tif 000018
【図１７】
2015212784.tif 000019
【図１８】
2015212784.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月28日(2014.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記アーム部は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、前記第１橋梁部と前記第２橋梁部とがＬ字状をなすように、前記第１橋梁部の先端部と前記第２橋梁部の根端部とを接続する中間接続部と、を有し、
前記中間接続部は、前記第１橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と前記第２橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、
前記第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、前記第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、前記第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記固定部は、枠状構造体によって構成されており、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、前記各橋梁部および前記鏡体部が配置されており、
前記庇構造部とこれに対向する前記枠状構造体の内側面との間隔が、前記鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、前記庇構造部が前記枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、前記庇構造部と前記枠状構造体の内側面とがストッパとして機能することを特徴とする可動反射素子。
【請求項２】
請求項１に記載の可動反射素子において、
第２橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、前記第２橋梁部の先端部と前記鏡体部とが鏡体接続部を介して接続されており、
前記鏡体接続部が、前記第２橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、
前記鏡体接続部の庇構造部とこれに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、前記鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、前記鏡体接続部の庇構造部が前記枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、前記鏡体接続部の庇構造部と前記枠状構造体の内側面とがストッパとして機能することを特徴とする可動反射素子。
【請求項３】
反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、前記鏡体部と前記固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子であって、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
前記第１系統アーム部は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、前記第１橋梁部と前記第２橋梁部とがＬ字状をなすように、前記第１橋梁部の先端部と前記第２橋梁部の根端部とを接続する第１の中間接続部と、を有し、
前記第２系統アーム部は、Ｙ軸に平行な第３の長手方向軸に沿って伸びた第３橋梁部と、Ｘ軸に平行な第４の長手方向軸に沿って伸びた第４橋梁部と、前記第３橋梁部と前記第４橋梁部とがＬ字状をなすように、前記第３橋梁部の先端部と前記第４橋梁部の根端部とを接続する第２の中間接続部と、を有し、
前記第１の中間接続部は、前記第１橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と前記第２橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、前記第２の中間接続部は、前記第３橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と前記第４橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、
前記第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、前記第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、前記第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第３橋梁部は、可撓性を有する第３橋梁本体部と、この第３橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３圧電素子と、を有し、前記第３圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第３の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記第４橋梁部は、可撓性を有する第４橋梁本体部と、この第４橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４圧電素子と、を有し、前記第４圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると前記第４の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
前記固定部は、枠状構造体によって構成されており、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、前記各橋梁部および前記鏡体部が配置されており、
前記庇構造部とこれに対向する前記枠状構造体の内側面との間隔が、前記鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、前記庇構造部が前記枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、前記庇構造部と前記枠状構造体の内側面とがストッパとして機能することを特徴とする可動反射素子。
【請求項４】
請求項３に記載の可動反射素子において、
第２橋梁部の第１の脇側かつ第４橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、前記第２橋梁部の先端部と前記鏡体部とが第１の鏡体接続部を介して接続されており、前記第４橋梁部の先端部と前記鏡体部とが第２の鏡体接続部を介して接続されており、
前記第１の鏡体接続部が、前記第２橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、前記第２の鏡体接続部が、前記第４橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、
前記第１の鏡体接続部および前記第２の鏡体接続部の庇構造部とこれらに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、前記鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、前記第１の鏡体接続部および前記第２の鏡体接続部の庇構造部が前記枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、前記第１の鏡体接続部および前記第２の鏡体接続部の庇構造部と前記枠状構造体の内側面とがストッパとして機能することを特徴とする可動反射素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の可動反射素子において、
枠状構造体を支持する土台基板を更に備え、
前記枠状構造体の下面が前記土台基板の上面に固定されており、各橋梁部および鏡体部が、前記土台基板の上方に浮いた宙吊り状態になっており、前記土台基板の上方に確保された空隙の大きさによって定まる自由度の範囲内で前記鏡体部が傾斜することを特徴とする可動反射素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、その長手方向軸に沿って伸びるように配置された細長い圧電素子を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、根端部近傍に配置された圧電素子と先端部近傍に配置された圧電素子とを有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の可動反射素子において、
各圧電素子が、下部電極層、圧電材料層、上部電極層の３層構造を有し、前記圧電材料層は、前記下部電極層および前記上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、前記一方の電極層に負極性、前記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の可動反射素子において、
各圧電素子が、第１下部電極層、第１圧電材料層、第１上部電極層の３層構造を有する第１圧電部と、第２下部電極層、第２圧電材料層、第２上部電極層の３層構造を有する第２圧電部と、を絶縁層を介して積層させた構造を有し、
前記各圧電材料層は、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、前記一方の電極層に負極性、前記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の可動反射素子において、
鏡体部、固定部、アーム部のそれぞれが、基板層Ａと、前記基板層Ａの上方に形成された下部電極層Ｂと、前記下部電極層Ｂの上方に形成された圧電材料層Ｃと、を含む３層以上の積層構造体を有し、
少なくとも前記鏡体部および前記アーム部は、前記圧電材料層Ｃの上面の一部もしくは全部の領域に形成された上部材料層Ｄを更に含み、前記上部材料層Ｄは導電性を有するとともに上面は反射性を有しており、
前記鏡体部を構成する上部材料層Ｄは、その反射性を利用して前記鏡体部の反射面を形成し、前記アーム部を構成する基板層Ａによって橋梁本体部が形成され、前記アーム部を構成する下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃおよび上部材料層Ｄによって圧電素子が形成され、前記アーム部を構成する上部材料層Ｄは、その導電性を利用して前記圧電素子の上部電極層として機能することを特徴とする可動反射素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の可動反射素子において、
鏡体部のＸ軸方向に関する共振周波数とＹ軸方向に関する共振周波数とが異なるように設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ２であり、Ｗ１とＷ２とが異なる値に設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１３】
請求項１１に記載の可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みが所定値Ｔ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｔ２であり、Ｔ１とＴ２とが異なる値に設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の可動反射素子において、
Ｘ軸方向に関する各次数の共振周波数が、Ｙ軸方向に関するいずれの次数の共振周波数にも一致しないように設定されていることを特徴とする可動反射素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の可動反射素子と、
前記可動反射素子の圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、前記可動反射素子の鏡体部をＸ軸まわりおよびＹ軸まわりに揺動させるコントローラと、
を備えることを特徴とする二次元走査装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の二次元走査装置において、
可動反射素子の１つもしくは複数の橋梁部にそれぞれ複数の圧電素子が設けられており、この複数の圧電素子の一部は駆動用圧電素子として機能し、別な一部は検出用圧電素子として機能し、
前記駆動用圧電素子は、コントローラから供給される交流駆動信号に基づいて鏡体部を揺動させ、前記検出用圧電素子は、前記揺動に起因して発生した電荷を示す検出信号を前記コントローラにフィードバックし、
前記コントローラは、前記検出信号に基づいて前記交流駆動信号に対するフィードバック制御を行うことを特徴とする二次元走査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
(1)   本発明の第１の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続するアーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
アーム部は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、第１橋梁部と第２橋梁部とがＬ字状をなすように、第１橋梁部の先端部と第２橋梁部の根端部とを接続する中間接続部と、を有し、
中間接続部は、第１橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と第２橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、
第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにし、
固定部は、枠状構造体によって構成されており、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、各橋梁部および鏡体部が配置されており、
庇構造部とこれに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、庇構造部が枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、庇構造部と枠状構造体の内側面とがストッパとして機能するようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
(2)   本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る可動反射素子において、
第２橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、第２橋梁部の先端部と鏡体部とが鏡体接続部を介して接続されており、
鏡体接続部が、第２橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、
鏡体接続部の庇構造部とこれに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、鏡体接続部の庇構造部が枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、鏡体接続部の庇構造部と枠状構造体の内側面とがストッパとして機能するようにしたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
(3)   本発明の第３の態様は、反射面を有する鏡体部と、この鏡体部を支持するための固定部と、鏡体部と固定部とを接続する第１系統アーム部および第２系統アーム部と、を備えた可動反射素子において、
ＸＹ平面が水平面を構成するようにＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、
第１系統アーム部は、Ｙ軸に平行な第１の長手方向軸に沿って伸びた第１橋梁部と、Ｘ軸に平行な第２の長手方向軸に沿って伸びた第２橋梁部と、第１橋梁部と第２橋梁部とがＬ字状をなすように、第１橋梁部の先端部と第２橋梁部の根端部とを接続する第１の中間接続部と、を有し、
第２系統アーム部は、Ｙ軸に平行な第３の長手方向軸に沿って伸びた第３橋梁部と、Ｘ軸に平行な第４の長手方向軸に沿って伸びた第４橋梁部と、第３橋梁部と第４橋梁部とがＬ字状をなすように、第３橋梁部の先端部と第４橋梁部の根端部とを接続する第２の中間接続部と、を有し、
第１の中間接続部は、第１橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と第２橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、第２の中間接続部は、第３橋梁部の先端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部と第４橋梁部の根端部の側面よりも外側に突き出した庇構造部のうちの少なくとも一方を有し、
第１橋梁部は、可撓性を有する第１橋梁本体部と、この第１橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第１圧電素子と、を有し、第１圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第１の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第２橋梁部は、可撓性を有する第２橋梁本体部と、この第２橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第２圧電素子と、を有し、第２圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第２の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第３橋梁部は、可撓性を有する第３橋梁本体部と、この第３橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第３圧電素子と、を有し、第３圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第３の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有し、
第４橋梁部は、可撓性を有する第４橋梁本体部と、この第４橋梁本体部の上面もしくは下面に固着された第４圧電素子と、を有し、第４圧電素子は、所定極性の電圧を印加すると第４の長手方向軸に沿った方向に伸縮する性質を有するようにし、
固定部は、枠状構造体によって構成されており、この枠状構造体によって囲まれた内部領域に、各橋梁部および鏡体部が配置されており、
庇構造部とこれに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、庇構造部が枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、庇構造部と枠状構造体の内側面とがストッパとして機能するようにしたものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
(4)   本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係る可動反射素子において、
第２橋梁部の第１の脇側かつ第４橋梁部の第１の脇側に鏡体部が配置され、第２橋梁部の先端部と鏡体部とが第１の鏡体接続部を介して接続されており、第４橋梁部の先端部と鏡体部とが第２の鏡体接続部を介して接続されており、
第１の鏡体接続部が、第２橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、第２の鏡体接続部が、第４橋梁部の第２の脇側の側面よりも外側に突き出した庇構造部を有し、
第１の鏡体接続部および第２の鏡体接続部の庇構造部とこれらに対向する枠状構造体の内側面との間隔が、鏡体部に、アーム部に破損が生じる程の過度の変位が生じようとした場合に、第１の鏡体接続部および第２の鏡体接続部の庇構造部が枠状構造体の内側面に接触することにより、当該過度の変位が抑制されるような間隔に設定されており、第１の鏡体接続部および第２の鏡体接続部の庇構造部と枠状構造体の内側面とがストッパとして機能するようにしたものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
(5)   本発明の第５の態様は、上述した第１〜第４の態様に係る可動反射素子において、
枠状構造体を支持する土台基板を更に設け、
枠状構造体の下面が土台基板の上面に固定されており、各橋梁部および鏡体部が、土台基板の上方に浮いた宙吊り状態になっており、土台基板の上方に確保された空隙の大きさによって定まる自由度の範囲内で鏡体部が傾斜するようにしたものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
(6)   本発明の第６の態様は、上述した第１〜第５の態様に係る可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、その長手方向軸に沿って伸びるように配置された細長い圧電素子を有するようにしたものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
(7)   本発明の第７の態様は、上述した第１〜第５の態様に係る可動反射素子において、
１つもしくは複数の橋梁部が、根端部近傍に配置された圧電素子と先端部近傍に配置された圧電素子とを有するようにしたものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
(8)   本発明の第８の態様は、上述した第１〜第７の態様に係る可動反射素子において、
各圧電素子が、下部電極層、圧電材料層、上部電極層の３層構造を有し、圧電材料層は、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、上記一方の電極層に負極性、上記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有するようにしたものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
(9)   本発明の第９の態様は、上述した第１〜第７の態様に係る可動反射素子において、
各圧電素子が、第１下部電極層、第１圧電材料層、第１上部電極層の３層構造を有する第１圧電部と、第２下部電極層、第２圧電材料層、第２上部電極層の３層構造を有する第２圧電部と、を絶縁層を介して積層させた構造を有し、
各圧電材料層が、下部電極層および上部電極層のうち、一方の電極層に正極性、他方の電極層に負極性の電圧を印加すると層方向に伸び、上記一方の電極層に負極性、上記他方の電極層に正極性の電圧を印加すると層方向に縮む性質を有するようにしたものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述した第１〜第７の態様に係る可動反射素子において、
鏡体部、固定部、アーム部のそれぞれが、基板層Ａと、この基板層Ａの上方に形成された下部電極層Ｂと、この下部電極層Ｂの上方に形成された圧電材料層Ｃと、を含む３層以上の積層構造体を有し、
少なくとも鏡体部およびアーム部は、圧電材料層Ｃの上面の一部もしくは全部の領域に形成された上部材料層Ｄを更に含み、この上部材料層Ｄは導電性を有するとともに上面は反射性を有しており、
鏡体部を構成する上部材料層Ｄの上面の反射性を利用して反射面が形成され、アーム部を構成する基板層Ａによって橋梁本体部が形成され、アーム部を構成する下部電極層Ｂ、圧電材料層Ｃおよび上部電極層Ｄによって圧電素子が形成されているようにしたものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第１０の態様に係る可動反射素子において、
鏡体部のＸ軸方向に関する共振周波数とＹ軸方向に関する共振周波数とが異なるような設定が行われるようにしたものである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
(12)  本発明の第１２の態様は、上述した第１１の態様に係る可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｗ２であり、Ｗ１とＷ２とを異なる値に設定したものである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
(13)  本発明の第１３の態様は、上述した第１１の態様に係る可動反射素子において、
Ｙ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の厚みが所定値Ｔ１、Ｘ軸に平行な軸に沿って伸びた橋梁部の幅が所定値Ｔ２であり、Ｔ１とＴ２とを異なる値に設定したものである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述した第１１〜第１３の態様に係る可動反射素子において、
Ｘ軸方向に関する各次数の共振周波数が、Ｙ軸方向に関するいずれの次数の共振周波数にも一致しないような設定を行ったものである。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第１４の態様に係る可動反射素子と、この可動反射素子の圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、可動反射素子の鏡体部をＸ軸まわりおよびＹ軸まわりに揺動させるコントローラと、によって二次元走査装置を構成したものである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述した第１５の態様に係る二次元走査装置において、
可動反射素子の１つもしくは複数の橋梁部にそれぞれ複数の圧電素子が設けられており、この複数の圧電素子の一部は駆動用圧電素子として機能し、別な一部は検出用圧電素子として機能し、
駆動用圧電素子は、コントローラから供給される交流駆動信号に基づいて鏡体部を揺動させ、検出用圧電素子は、上記揺動に起因して発生した電荷を示す検出信号をコントローラにフィードバックし、
コントローラは、フィードバックされた検出信号に基づいて交流駆動信号に対するフィードバック制御を行うようにしたものである。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】