(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して第１揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された第１圧電アクチュエータを備えており、該第１圧電アクチュエータが、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に前記第１揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成された光偏向器の駆動装置であって、
前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、該第１圧電アクチュエータの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧と、該一方側から奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧とのうちの少なくともいずれか一方を出力する駆動電圧出力手段を備え、
前記駆動電圧は、一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返す波形の電圧信号であると共に、その電圧値が増加していく立ち上がり期間と該電圧値が減少していく立ち下がり期間とからなる該駆動電圧の１周期分の期間において、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅とのうちの一方が他方よりも長い時間幅となるように当該両時間幅の比率があらかじめ設定されており、前記立ち上がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち上がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定され、前記立ち下がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち下がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定されていることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向器の駆動装置において、
前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅との比率は、長い方の時間幅が、前記駆動電圧の１周期の時間幅の８０％以下の時間幅となるよう設定されていることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータにより揺動されるミラー部を備える光偏向器の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電アクチュエータにより揺動されるミラー部を備える光偏向器としては、例えば特許文献１に見られるものが本願出願人により提案されている。
【０００３】
この光偏向器は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して所定の揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された圧電アクチュエータとを備えている。
【０００４】
この場合、上記圧電アクチュエータは、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に上記揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成される。
【０００５】
このような圧電アクチュエータを有する光偏向器では、隣合う圧電カンチレバーを逆向きに屈曲させるようにすることで、比較的大きな偏向角でミラー部を揺動させることができる。また、ＭＥＭＳ技術を使用して、比較的容易に光偏向器を量産できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２３１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１には、上記圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーのうち、該圧電アクチュエータの一端側から偶数番目の圧電カンチレバーと、奇数番目の圧電カンチレバーとに互いに逆極性のノコギリ波状の駆動電圧を付与することで、該駆動電圧の大きさに応じた偏向角でミラー部を揺動させることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、本願発明者のさらなる実験、検討によって、偶数番目の圧電カンチレバーと、奇数番目の圧電カンチレバーとに、単に、互いに逆極性のノコギリ波状の駆動電圧を付与するようにした場合には、駆動電圧よりも高周波の振動成分がミラー部の偏向角（揺動量）の波形に含まれることが判明した。
【０００９】
これは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、ノコギリ波状の駆動電圧には、その周波数の整数倍（２倍、３倍等）の多くの高調波成分が含まれる。このため、各圧電カンチレバーに付与するノコギリ波状の駆動電圧の周波数が、ミラー部の揺動駆動機構の機械的な固有振動数（圧電アクチュエータ等の構造に依存する機械的な固有振動数）よりも小さくても、該駆動電圧の比較的低次側の高調波成分の周波数が、上記機械的な固有振動数に一致もしくは近い周波数となりやすい。そして、このような場合には、駆動電圧の高調波成分によって、ミラー部の共振現象が発生し、それによって、ミラー部の高周波振動が発生すると考えられる。
【００１０】
このようなミラー部の高周波振動の発生を防止するための手法としては、例えば、上記固有振動数が、圧電カンチレバーに付与するノコギリ波状の駆動電圧の周波数よりも十分に高い周波数になるように圧電アクチュエータを構成することが考えられる。あるいは、例えば、各圧電カンチレバーに付与する駆動電圧を、上記固有振動数と乖離した周波数の正弦波の駆動電圧にすることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、前者の手法では、ミラー部の揺動駆動機構（圧電アクチュエータ等）を硬くすることとなるために、ミラー部を比較的大きな偏向角で揺動させることが困難となる。また、後者の手法では、駆動電圧の１周期の期間内（全走査期間内）で、ミラー部の偏向角を直線的に変化させ得る期間、すなわち、画像表示等に実際に利用し得る有効走査期間が短くなり過ぎて、光偏向器の実用性が損なわれてしまう。
【００１２】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ミラー部を揺動駆動するための圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧の波形を適切な波形に設定することで、ミラー部の偏向角を直線的に変化させ得る期間が短くなりすぎないようにしつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる光偏向器の駆動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】
【００１３】
本発明の光偏向器の駆動装置は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して第１揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された第１圧電アクチュエータを備えており、該第１圧電アクチュエータが、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に前記第１揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成された光偏向器の駆動装置であって、
前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、該第１圧電アクチュエータの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧と、該一方側から奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧とのうちの少なくともいずれか一方を出力する駆動電圧出力手段を備え、
前記駆動電圧は、一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返す波形の電圧信号であると共に、その電圧値が増加していく立ち上がり期間と該電圧値が減少していく立ち下がり期間とからなる該駆動電圧の１周期分の期間において、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅とのうちの一方が他方よりも長い時間幅となるように当該両時間幅の比率があらかじめ設定されており、前記立ち上がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち上がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定され、前記立ち下がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち下がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定されていることを特徴とする（第１発明）。
【００１４】
上記第１発明によれば、前記駆動電圧出力手段が出力する駆動電圧は、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅とのうちの一方が他方よりも長い時間幅となる波形の電圧信号であるので、該駆動電圧を単一周波数の正弦波電圧とした場合に較べて、該駆動電圧の１周期内で、前記第１揺動軸の周りのミラー部の偏向角（揺動量）をほぼ直線状に変化させ得る時間幅、すなわち、有効走査期間として活用し得る時間幅を長くできる。
【００１５】
さらに、前記立ち上がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち上がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定され、前記立ち下がり期間における該駆動電圧の波形は、該立ち下がり期間の時間幅の２倍の周期を有する正弦波の半周期分の波形に設定されている。このため、該駆動電圧に含まれる高調波成分のうち、前記ミラー部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数（ミラー部を第１揺動軸周りに揺動させる機構（前記第１圧電アクチュエータ等により構成される機構）の機械的な固有振動数）に一致もしくは近い周波数を有する高調波成分の大きさを、前記駆動電圧をノコギリ波状の電圧信号とした場合に較べて低減させるようにすることができる。ひいては、上記固有振動数もしくはその近辺での共振現象に起因するミラー部の高周波振動が発生するのを抑制することができる。
【００１６】
よって、第１発明によれば、ミラー部の偏向角を直線的に変化させ得る期間が短くなりすぎないようにしつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる。
【００１７】
上記第１発明では、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅との比率は、長い方の時間幅が、前記駆動電圧の１周期の時間幅の８０％以下の時間幅となるよう設定されていることが好ましい（第２発明）。
【００１８】
すなわち、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅とのうちの長い方の時間幅が、前記駆動電圧の１周期の時間幅の８０％を超えると（換言すれば、短い方の時間幅が、駆動電圧の１周期の時間幅の２０％よりも小さくなると）、短い方の時間幅内での駆動電圧の波形を構成する正弦波の周期が短くなり過ぎて、当該短い方の時間幅内での駆動電圧の波形が直線状の波形にかなり近いものとなる。このため、駆動電圧の高調波成分の大きさが大きくなりやすい。ひいては、ミラー部の揺動に関する上記固有振動数もしくはその近辺での共振現象に起因するミラー部の高周波振動が発生し易くなる。
【００１９】
従って、前記立ち上がり期間の時間幅と前記立ち下がり期間の時間幅との比率は、長い方の時間幅が、前記駆動電圧の１周期の時間幅の８０％以下の時間幅となるよう設定されていることが好ましい。このようにすることで、ミラー部の高周波振動の発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
また、本発明とは別の参考発明の光偏向器の駆動装置は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して第１揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された第１圧電アクチュエータを備えており、該第１圧電アクチュエータが、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に前記第１揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成された光偏向器の駆動装置であって、
前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、該第１圧電アクチュエータの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧と、該一方側から奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための所定周波数の駆動電圧とのうちの少なくともいずれか一方を出力する駆動電圧出力手段を備え、
前記駆動電圧は、該駆動電圧と同一周波数で、且つ一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返すノコギリ波状の基本電圧に含まれる高調波成分のうち、前記ミラー部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数を含むようにあらかじめ定められた所定の周波数範囲内の周波数を有する１つ以上の高調波成分を前記基本電圧から除去することにより得られる波形の電圧信号に設定されていることを特徴とする（第３発明）。
【００２１】
上記第３発明によれば、前記駆動電圧出力手段が出力する駆動電圧は、該駆動電圧と同一周波数で、且つ一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返すノコギリ波状の基本電圧に含まれる高調波成分のうち、前記ミラー部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数を含む前記所定の周波数範囲内の周波数を有する１つ以上の高調波成分を前記基本電圧から除去することにより得られる波形の電圧信号である。
【００２２】
このため、駆動電圧の波形を前記基本電圧と同様に、一点振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返すような波形にすることができると共に、その電圧値が増加していく立ち上がり期間の時間幅と、該電圧値が減少していく立ち下がり期間の時間幅とのうちの一方の時間幅が他方の時間幅よりも長くなるような波形にすることができる。
【００２３】
その結果、前記駆動電圧を単一周波数の正弦波電圧とした場合に較べて、該駆動電圧の１周期内で、前記第１揺動軸の周りのミラー部の偏向角（揺動量）をほぼ直線状に変化させ得る時間幅、すなわち、有効走査期間として活用し得る時間幅を長くできる。
【００２４】
さらに、前記駆動電圧は、前記ミラー部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数（ミラー部を第１揺動軸周りに揺動させる機構（前記第１圧電アクチュエータ等により構成される機構）の機械的な固有振動数）を含む前記所定の周波数範囲内の周波数を有する１つ以上の高調波成分を前記基本電圧から除去することにより得られる波形の電圧信号であるから、該駆動電圧に、上記固有振動数に一致もしくは近い周波数の高調波成分が含まれないようにすることができる。ひいては、上記固有振動数もしくはその近辺での共振現象に起因するミラー部の高周波振動が発生するのを抑制することができる。
【００２５】
よって、第３発明によれば、ミラー部の偏向角を直線的に変化させ得る期間が短くなりすぎないようにしつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる。
【００２６】
上記第３発明では、前記基本電圧から除去される前記１つ以上の高調波成分は、例えば、前記所定の周波数範囲内で最も大きい振幅値を有する高調波成分の振幅値をＡｘとしたとき、Ａｘの１／２以上の大きさの振幅値を有する高調波成分である（第４発明）。
【００２７】
この第４発明によれば、前記駆動電圧は、前記固有振動数を含む前記所定の周波数範囲内で振幅値が最も大きい高調波成分を含めて、振幅値が比較的大きい高調波成分を前記基本電圧から除去することにより得られる波形の電圧信号となる。このため、該駆動電圧の高調波成分のうち、前記所定の周波数範囲内の高調波成分は、その大きさ（振幅値）が十分に小さなものとなる。このため、前記所定の周波数範囲内の高調波成分のうち、除去対象から除外した高調波成分が、前記固有振動数に一致もしくは近い周波数を有していても、ミラー部の高周波振動が発生するのを抑制することができる。
【００２８】
また、前記第１〜４発明では、前記駆動電圧出力手段は、前記偶数番目圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧である第１駆動電圧と、前記奇数番目圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧である第２駆動電圧とを出力する手段であってもよく、この場合には、該第１駆動電圧と第２駆動電圧とは、互いに逆位相の波形の駆動電圧とされる（第５発明）。
【００２９】
補足すると、第５発明において、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧とが、互いに逆位相の波形の駆動電圧であるということは、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の一方の波形が、他方の波形をその振幅方向で反転させた形状の波形となることを意味する。この場合、第１駆動電圧の電圧値が、増加していく期間の時間幅をＴ１ａ、該電圧値が減少していく期間の時間幅をＴ１ｂ（≠Ｔ１ａ）とし、第２駆動電圧の電圧値が、増加していく期間の時間幅をＴ２ａ、該電圧値が減少していく期間の時間幅をＴ２ｂ（≠Ｔ２ａ）としたとき、Ｔ１ａ＝Ｔ２ｂ、Ｔ１ｂ＝Ｔ２ａとなる。なお、第１駆動電圧の振幅値と第２駆動電圧の振幅値とは、互いに同一でなくてもよい。
【００３０】
上記第５発明によれば、前記偶数番目の圧電カンチレバーを圧電駆動するための前記第１駆動電圧と、前記奇数番目の圧電カンチレバーを圧電駆動するための第２駆動電圧とが、互いに逆位相の波形の駆動電圧であるので、前記ミラー部を比較的大きな振幅の偏向角で揺動させることができる。
【００３１】
なお、以上説明した第１〜第５発明の光偏向器では、前記ミラー部は、前記可動部に対して固定されていてもよいが、該ミラー部を、可動部に対して、前記第１揺動軸と異なる方向の第２揺動軸（例えば第１揺動軸と直交する方向の第２揺動軸）の周りに揺動し得るように該可動部に搭載しておくと共に、該可動部に対してミラー部を第２揺動軸周りに揺動させる第２圧電アクチュエータをさらに備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態（第１実施形態）及び参考発明の実施形態（第２実施形態）の光偏向器の構成を示す斜視図。
【図２】図１の光偏向器に備える圧電カンチレバー等の構造を模式的に示す断面図。
【図３】図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの作動を示す説明図。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態において図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動するための第１駆動電圧及び第２駆動電圧と、ミラー部の偏向角の変化の波形とを例示するグラフ。
【図５】図４（ａ）に示す第１駆動電圧の構成手法を説明するためのグラフ。
【図６】第１実施形態におけるミラー部の揺動に関する機械的な周波数特性を示すグラフ。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の他の例において図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動するための第１駆動電圧及び第２駆動電圧と、ミラー部の偏向角の変化の波形とを例示するグラフ。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態において図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動するための第１駆動電圧及び第２駆動電圧と、ミラー部の偏向角の変化の波形とを例示するグラフ。
【図９】図８（ａ）に示す第１駆動電圧の構成手法を説明するためのグラフ。
【図１０】図９の上段に示す基本電圧の周波数特性を示すグラフ。
【図１１】第２実施形態におけるミラー部の揺動に関する機械的な周波数特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１〜図６を参照して説明する。なお、本実施形態は、前記第１発明の一実施形態である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態の光偏向器Ａ１は、入射された光を反射するミラー部１と、ミラー部１が搭載された可動部９と、ミラー部１を可動部９に対して揺動軸Ｘ１の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、ミラー部１及び可動部９を支持基体１１に対して揺動軸Ｘ２の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂとを備えている。
【００３５】
ミラー部１は、円板状のミラー部基体１ａと、このミラー部基体１ａ上に光の反射面として形成された金属薄膜１ｂとを備え、ミラー部基体１ａの直径方向の両端から外側へ向かって１対のトーションバー２ａ，２ｂが延設されている。そして、ミラー部１は、これらのトーションバー２ａ，２ｂを介して可動部９に連結されて、該可動部９に搭載されている。
【００３６】
具体的には、可動部９は、方形枠状に形成されており、ミラー部１の周囲を囲むように設けられている。そして、ミラー部基体１ａから延設されたトーションバー２ａ，２ｂのそれぞれの先端部が、可動部９の内周部に連結されている。これにより、ミラー部１は、トーションバー２ａ，２ｂを介して可動部９に連結されていると共に、トーションバー２ａ，２ｂの捩れによって、該トーションバー２ａ，２ｂの軸心たる揺動軸Ｘ１の周りに揺動可能となっている。
【００３７】
ミラー部１を可動部９に対して揺動させる圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄは、本実施形態では、２対備えられている。その一方の対の圧電アクチュエータ８ａ，８ｃは、可動部９の内側でトーションバー２ａを挟んで対向するように配置され、他方の対の圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄは、可動部９の内側でトーションバー２ｂを挟んで対向するように配置されている。
【００３８】
以降、これらの圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄという。また、これらの内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを区別する必要が無いときは、それぞれを総称的に内側圧電アクチュエータ８という。
【００３９】
各内側圧電アクチュエータ８は、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された圧電カンチレバーにより構成されている。そして、一方の対の内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｃは、トーションバー２ａと直交する方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に延在しており、それぞれの先端部がトーションバー２ａに連結されると共に、それぞれの基端部が可動部９の内周部に連結されている。
【００４０】
同様に、圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄは、トーションバー２ｂと直交する方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に延在しており、それぞれの先端部がトーションバー２ｂに連結されると共に、それぞれの基端部が可動部９の内周部に連結されている。
【００４１】
支持基体１１は、方形枠状に形成されており、可動部９の周囲を囲むように設けられている。そして、ミラー部１及び可動部９を支持基体１１に対して揺動させる一対の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂが、支持基体１１の内周部と可動部９の外周部との間で、可動部９を挟んで揺動軸Ｘ２の方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に対向するようにして配置されており、これらの圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを介して、可動部９が支持基体１１に支持されている。
【００４２】
以降、これらの圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂという。また、これらの外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを区別する必要が無いときは、それぞれを総称的に外側圧電アクチュエータ１０という。
【００４３】
各外側圧電アクチュエータ１０は、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成された複数（図示例では４つ）の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）を連結して構成されている。この場合、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する複数の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）は、支持基体１１の内周部と可動部９の外周部との間で、揺動軸Ｘ２と直交する方向（揺動軸Ｘ１と同方向）に延在して、該揺動軸Ｘ２の方向に間隔を存して並ぶように配置されていると共に、そのそれぞれの圧電カンチレバーが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。従って、各外側圧電アクチュエータ１０は、揺動軸Ｘ２と直交する方向を振幅方向として蛇行するようにして延在している。
【００４４】
そして、各外側圧電アクチュエータ１０の一端部（最も支持基体１１寄りの圧電カンチレバー３(4)の基端部）が、支持基体１１の内周部に連結されると共に、他端部（最も可動部９寄りの圧電カンチレバー３ｅの先端部）が、可動部９の外周部に連結されている。
【００４５】
これにより、可動部９が、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを介して支持基体１１に支持されていると共に、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の屈曲変形によって支持基体１１に対して揺動軸Ｘ２の周りに揺動可能となっている。
【００４６】
以降の説明では、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）をそれぞれ、可動部９側から順番に１番目、２番目、３番目、４番目の圧電カンチレバーとし、圧電カンチレバー３(1)，３(3)を奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）、圧電カンチレバー３(2)，３(4)をそれぞれ偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）ということがある。
【００４７】
なお、図示例の光偏向器Ａ１では、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)の個数は４個であるが、より多くの圧電カンチレバー３(i)により各外側圧電アクチュエータ１０を構成するようにしてもよいことはもちろんである。
【００４８】
内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄのそれぞれと、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）のそれぞれとは、図２に模式的な断面図で示すように、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体４の層上に下部電極５、圧電体６及び上部電極７の層を積層した構造の圧電カンチレバーであり、下部電極５と上部電極７との間で圧電体６に駆動電圧を印加することで、圧電体６と共に支持体４が屈曲変形するようになっている。
【００４９】
なお、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの隣合う圧電カンチレバー３(k)，３(k+1)（ｋ＝１，２，３）の連結部は、その隣合う圧電カンチレバー３(k)，３(k+1)のそれぞれの支持体４を一体に連結した部分となっており、その連結部には、圧電体６及び上部電極７の層（あるいは下部電極５、圧電体６及び上部電極７の層）は設けられていない。
【００５０】
光偏向器Ａ１は、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの上部電極７と下部電極５との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ａ及び下部電極パッド１３ａと、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの上部電極７と下部電極５との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｂ及び下部電極パッド１３ｂとを支持基体１１上に備えている。
【００５１】
また、光偏向器Ａ１は、外側圧電アクチュエータ１０ａの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｃと、外側圧電アクチュエータ１０ａの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｅと、上部電極パッド１２ｃ，１２ｅに対して共通の下部電極パッド１３ｃと、外側圧電アクチュエータ１０ｂの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｄと、外側圧電アクチュエータ１０ｂの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｆと、上部電極パッド１２ｄ，１２ｆに対して共通の下部電極パッド１３ｄとを支持基体１１上に備えている。
【００５２】
下部電極５と下部電極パッド１３ａ〜１３ｄとは、支持体４を構成する半導体基板（例えばシリコン基板）上の金属薄膜（本実施形態では２層の金属薄膜。以下、下部電極層ということがある）を、半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば、１層目（下層）にはチタン（Ｔｉ）を用い、２層目（上層）には、白金（Ｐｔ）が用いられる。
【００５３】
この場合、各内側圧電アクチュエータ８（圧電カンチレバー）の下部電極５は、該内側圧電アクチュエータ８の支持体４上のほぼ全面に形成され、各外側圧電アクチュエータ１０の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の下部電極５は、それぞれ、支持体４（直線部（各圧電カンチレバー３(i)が延在する部分）と連結部とを合わせた全体）上のほぼ全面に形成されている。そして、下部電極パッド１３ａ〜１３ｄは、支持基体１１上及び可動部９上に形成された下部電極層を介して、それぞれ、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの下部電極５、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの下部電極５、外側圧電アクチュエータ１０ａの下部電極５、外側圧電アクチュエータ１０ｂの下部電極に導通される。
【００５４】
各内側圧電アクチュエータ８（圧電カンチレバー）及び各外側圧電アクチュエータ１０の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）のそれぞれの圧電体６は、半導体プレーナプロセスを用いて、下部電極層上の１層の圧電膜（以下、圧電体層ということがある）を形状加工することにより、それぞれの圧電カンチレバーの下部電極５上に互いに分離して形成されている。この圧電膜の材料としては、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。
【００５５】
この場合、各内側圧電アクチュエータ８の圧電体６は、各内側圧電アクチュエータ８毎に、下部電極５上のほぼ全面に形成されている。また、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの圧電体６は、各圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の延在部分（直線部）において、下部電極５上のほぼ全面に形成されている。
【００５６】
各上部電極７と、上部電極パッド１２ａ〜１２ｆと、これらを導通する上部電極配線（図示せず）は、半導体プレーナプロセスを用いて、圧電体層上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜。以下、上部電極層ということがある）を形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば白金（Ｐｔ）又は金（Ａｕ）が用いられる。
【００５７】
この場合、内側圧電アククチュエータ８及び外側圧電アクチュエータ１０のそれぞれの上部電極７は、各圧電カンチレバー毎に、圧電体６上のほぼ全面に形成されている。そして、上部電極パッド１２ａ，１２ｂは、それぞれ、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの上部電極７、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの上部電極７に、上部電極配線（図示せず）を介して導通される。また、上部電極パッド１２ｃ〜１２ｆは、それぞれ、外側圧電アクチュエータ１０ａの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ｂの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ａの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ｂの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７に、上部電極配線（図示せず）を介して導通される。
【００５８】
ミラー部１の反射面を構成する金属薄膜１ｂは、半導体プレーナプロセスを用いて、ミラー部基体１ａ上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜）を形状加工して形成されている。その金属薄膜の材料としては、例えばＡｕ，Ｐｔ，銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。
【００５９】
また、ミラー部基体１ａと、トーションバー２ａ，２ｂと、支持体４と、可動部９と、支持基体１１とは、複数の層から構成される半導体基板（シリコン基板）を形状加工することにより一体的に形成されている。半導体基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術やドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスが用いられる。
【００６０】
さらに、光偏向器Ａ１は、ミラー部１の揺動（偏向・走査）を制御する制御回路２０に接続されている。制御回路２０は、ＣＰＵ、プロセッサ等を含む電子回路ユニットであり、その機能として、内側圧電アクチュエータ８を圧電駆動するための駆動電圧を制御することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りでの揺動（偏向・走査）を行なわせる第１制御手段２１と、外側圧電アクチュエータ１０を圧電駆動するための駆動電圧を制御することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りでの揺動（偏向・走査）を行なわせる第２制御手段２２とを備えている。
【００６１】
補足すると、以上説明した光偏向器Ａ１においては、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂが本発明における第１圧電アクチュエータに相当し、揺動軸Ｘ２が本発明における第１揺動軸に相当する。また、制御回路２０が、本発明における光偏向器の駆動装置に相当する。
【００６２】
次に、本実施形態の光偏向器Ａ１の作動を以下に説明する。
【００６３】
光偏向器Ａ１は、例えば、電子写真の画像形成装置や、走査型ディスプレイ等の画像表示装置に備えられ、ミラー部１に入射する光を、画像投影面等に対して偏向・走査する。
【００６４】
この場合、内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを第１制御手段２１により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動Ｘ１周りの揺動が行なわれ、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを第２制御手段２２により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動が行なわれる。ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動と、揺動軸Ｘ２周りの揺動とは、それぞれ、例えば水平方向の偏向・走査、垂直方向の偏向・走査のための揺動である。
【００６５】
ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動は、前記特許文献１に記載されているものと同様に行なわれる。すなわち、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂのそれぞれの上部電極７と下部電極５との間に第１の電圧を印加すると共に、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄのそれぞれ上部電極７と下部電極５との間に第２の電圧を印加する。この場合、第１の電圧と第２の電圧とは、互いに逆位相、あるいは位相のずれた所定周波数の交流電圧（例えば正弦波）とされる。
【００６６】
これにより、一方の対の内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｃが、互いに逆方向に屈曲変形するように圧電駆動されると共に、他方の対の内側圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄも、互いに逆方向に屈曲変形するように圧電駆動される。これらの屈曲変形により、トーションバー２ａ，２ｂの捩れ変形が発生する。ひいては、ミラー部１は、揺動軸Ｘ１周りに揺動する。これにより、揺動軸Ｘ１周りでの光の偏向・走査が行なわれる。
【００６７】
一方、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動は、本実施形態では、次のように行なわれる。
【００６８】
本実施形態では、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動する第２制御手段２２は、その機能として、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動するための第１駆動電圧を出力する第１駆動電圧出力手段２２ａと、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動するための第２駆動電圧を出力する第２駆動電圧出力手段２２ｂとを備えている。従って、第２制御手段２２は、本発明における駆動電圧出力手段に相当するものである。
【００６９】
そして、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第１駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動して屈曲変形させる。同時に、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第２駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動して屈曲変形させる。
【００７０】
上記第１駆動電圧及び第２駆動電圧は、例えば図４（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返す波形の所定周波数の電圧信号である。この場合、これらの第１駆動電圧及び第２駆動電圧の周波数は互いに同じであり、例えば６０Ｈｚである。
【００７１】
そして、第１駆動電圧は、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴ１ａ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴ１ｂとしたとき（Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂは第１駆動電圧の１周期分の時間幅）、Ｔ１ａとＴ１ｂとの比率は、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの一方が他方よりも長い時間幅となるように設定されている。
【００７２】
具体的には、本実施形態では、Ｔ１ａ＞Ｔ１ｂとされると共に、それらの比率は、例えば、Ｔ１ａ：Ｔ１ｂ＝６：４となるように設定されている。
【００７３】
さらに、第１駆動電圧の立ち上がり期間における波形と、立ち上がり期間における波形とは、それぞれ、互いに異なる周波数の正弦波の半周期分の波形とされている。
【００７４】
具体的には、図５を参照して、第１駆動電圧の立ち上がり期間における波形は、該立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａの２倍の周期を有する正弦波Ｓａの半周期分の波形（正弦波Ｓａの極小値からその次の極大値までの波形）とされている。その正弦波Ｓａの周期は、Ｔ１ａ：Ｔ１ｂ＝６：４である本実施形態の例では、第１駆動電圧の周期の１．２倍の時間幅である。
【００７５】
また、第１駆動で電圧の立ち下がり期間における波形は、該立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂの２倍の周期を有する正弦波Ｓｂの半周期分の波形（正弦波Ｓｂの極大値からその次の極小値までの波形）とされている。その正弦波Ｓｂの周期は、Ｔ１ａ：Ｔ１ｂ＝６：４である本実施形態の例では、第１駆動電圧の周期の０．８倍の時間幅である。
【００７６】
なお、正弦波Ｓａ，Ｓｂの振幅は、互いに同一（＝第１駆動電圧の振幅）である。従って、立ち上がり期間での第１駆動電圧の波形を構成する正弦波Ｓａの半周期分の波形と、立ち下がり期間での第１駆動電圧の波形を構成する正弦波Ｓｂの半周期分の波形とは、立ち上がり期間の終点（＝立下り期間の始点）において、連続的につながる。
【００７７】
一方、第２駆動電圧は、第１駆動電圧の波形の逆位相の波形の電圧信号とされている。
【００７８】
より詳しくは、第２駆動電圧は、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴ２ａ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴ２ｂとしたとき、Ｔ２ａが第１駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂに一致し、Ｔ２ｂが第１駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａに一致するように（すなわち、Ｔ２ａ：Ｔ２ｂ＝Ｔ１ｂ：Ｔ１ａ＝４：６となるように）、Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの比率があらかじめ設定されている。
【００７９】
また、この場合、第２駆動電圧の波形は、第１駆動電圧の逆位相の波形であるので、第２駆動電圧の立ち上がり期間における波形は、第１駆動電圧の立ち下がり期間における波形を振幅方向で反転させた波形、すなわち、前記正弦波Ｓｂの極小値から極大値までの半周期分の波形となっている。同様に、第２駆動電圧の立ち下がり期間における波形は、第１駆動電圧の立ち上がり期間における波形を振幅方向で反転させた波形、すなわち、前記正弦波Ｓａの極大値から極小値までの半周期分の波形となっている。
【００８０】
補足すると、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形を規定する前記正弦波Ｓａ，Ｓｂの周波数は、これらの周波数が、光偏向器Ａ１のミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動に関する固有振動数（詳しくは、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂ、可動部９、トーションバー２ａ，２ｂにより構成される機構の固有振動数。以降、ミラー部揺動固有振動数という）に一致もしくは近接した周波数とならないように選定されている。
【００８１】
具体的には、本実施形態では、ミラー部１を揺動軸Ｘ２周りに揺動させる機構の機械的な振動の周波数特性は、例えば図６に示すような周波数特性となり、１０２Ｈｚ、２０５Ｈｚ程度の周波数が、比較的大きなゲインを有するミラー部揺動固有振動数となることが実験的に確認された。なお、図６の縦軸のゲインは、横軸の各周波数に対するミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角の振幅の大きさに相当するものである。また、図６の周波数特性を有する本実施形態の例では、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ、全長、幅は、それぞれ３０μｍ、３５ｍｍ、０．２ｍｍであり、そのバネ定数は、５．０×１０-3Ｎ／ｍ2である。
【００８２】
そして、上記のミラー部揺動固有振動数に対して、正弦波Ｓａ，Ｓｂの周波数は、本実施形態の例では、それぞれ５０Ｈｚ、７５Ｈｚであるので、ミラー部揺動固有振動数（１０２Ｈｚ、２０５Ｈｚ）に比して小さい周波数となっている。
【００８３】
本実施形態では、制御回路２０の第２制御手段２２は、上記の如く波形が設定された第１駆動電圧及び第２駆動電圧のうちの第１駆動電圧を、第１駆動電圧出力手段２２ａから外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の各圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれを圧電駆動すると共に、第２駆動電圧を外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の各圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれを圧電駆動する。
【００８４】
なお、このとき、本実施形態では、第１駆動電圧と第２駆動電圧とは、第１駆動電圧の極小値（又は極大値）のタイミングと、第２駆動電圧の極大値（又は極小値）のタイミングとが一致するように同期される。また、本実施形態では、第１駆動電圧の振幅値と第２駆動電圧の振幅値は同じとされる。
【００８５】
外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を上記のような第１駆動電圧により圧電駆動することで、基本的には、該第１駆動電圧の電圧値の立ち上がり期間において、圧電カンチレバー３(4)の先端部（可動部９との連結部分）と、圧電カンチレバー３(2)の先端部（圧電カンチレバー３(3)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(4)，３(2)の基端部に対して同じ向き（図示例では上向き）に変位するように、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）が屈曲変形する。
【００８６】
また、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を上記のような第２駆動電圧により圧電駆動することで、基本的には、該第２駆動電圧の電圧値の立ち下がり期間において、外側圧電カンチレバー３(3)の先端部（圧電カンチレバー３(4)との連結部分）と、圧電カンチレバー３(1)の先端部（圧電カンチレバー３(2)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(3)，３(1)の基端部に対して、圧電カンチレバー３（偶数）の場合と逆向き（図示例では下向き）に変位するように、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）が屈曲変形する。
【００８７】
これにより、ミラー部１が揺動軸Ｘ２の周りに揺動する。具体的には、例えば図４（ｃ）に例示する如く、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形に概ね追従するような波形で、ミラー部１の偏向角（揺動量）が変化する。
【００８８】
このとき、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれにおいて、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向と、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向とが図３に例示した如く、逆向きになることで、ミラー部１を、比較的大きな偏向角（揺動量）の振幅で、揺動軸Ｘ２周りに揺動させることができる。
【００８９】
また、第１駆動電圧の立ち上がり期間及び第２駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ａ，Ｔ２ｂが、第１駆動電圧の立ち下がり期間及び第２駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ｂ，Ｔ２ａよりも長いので、第１駆動電圧及び第２駆動電圧を単一周波数の正弦波電圧とした場合に較べて、該第１駆動電圧及び第２駆動電圧の１周期内で、ミラー部１の偏向角をほぼ直線状に変化させ得る時間幅、すなわち、有効走査期間として活用し得る時間幅を長くできる。
【００９０】
加えて、第１駆動電圧及び第２駆動電圧のそれぞれの立ち上がり期間及び立ち下がり期間の波形が、正弦波の部分波形となっているため、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形をノコギリ波とした場合に較べて、第１駆動電圧及び第２駆動電圧に含まれる高調波成分の大きさ（振幅）を、ミラー部揺動固有振動数に一致もしくは近い周波数の高調波成分を含めて低減することができる。このため、図４（ｃ）に例示した如く、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）にミラー部揺動固有振動数に応じた高周波振動が発生するのを抑制しつつ、該ミラー部１の偏向・走査を行なうことができる。
【００９１】
従って、本実施形態の光偏向器Ａ１を例えば画像表示装置に使用した場合、高品質の精細な画像表示を実現できることとなる。
【００９２】
なお、以上説明した第１実施形態では、第１駆動電圧の立ち上がり期間及び第２駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ａ，Ｔ２ｂが、第１駆動電圧の立ち下がり期間及び第２駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ｂ，Ｔ２ａよりも長くなるようにそれらの比率を設定したが、Ｔ１ｂ，Ｔ２ａが、Ｔ１ａ，Ｔ２ｂよりも長くなるようにしてもよい。例えば、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動する第１駆動電圧を図４（ｂ）に示した第２駆動電圧と同じ波形の駆動電圧とすると共に、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動する第２駆動電圧を図４（ａ）に示した第２駆動電圧と同じ波形の駆動電圧にしてもよい。
【００９３】
また、Ｔ１ａ，Ｔ２ｂとＴ１ｂ，Ｔ２ａとを、６：４以外の他の比率で互いに異なる時間幅に設定するようにしてもよい。
【００９４】
例えば、図７（ａ），（ｂ）に示す如く、Ｔ１ａ：Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ：Ｔ２ａ＝５．８：４．２に設定してもよい。このようにした場合であっても、図７（ｃ）に示すように、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）にミラー部揺動固有振動数に応じた高周波振動が発生するのを抑制しつつ、該ミラー部１の偏向・走査を行なうことができることが本願発明者により確認された。
【００９５】
なお、Ｔ１ａ，Ｔ２ｂとＴ１ｂ，Ｔ２ａとのうち、長い方の時間幅をＴｘ、短い方の時間幅をＴｙとしたとき、Ｔｘは第１及び第２駆動電圧の１周期（＝Ｔｘ＋Ｔｙ）の８０％以下の時間幅（換言すれば、Ｔｙは第１及び第２駆動電圧の１周期の２０％以上の時間幅）であることが好ましい。これは、短い方の時間幅Ｔｙが、第１及び第２駆動電圧の２０％よりも小さくなると、その時間幅Ｔｙの部分を構成する正弦波が直線に近いものとなるため、第１駆動電圧及び第２駆動電圧に含まれる高調波成分の大きさが大きくなり、ひいては、ミラー部１のミラー部揺動固有振動数に応じた高周波振動が発生し易くなるからである。
【００９６】
また、前記第１実施形態では、第１駆動電圧と第２駆動電圧との振幅を互いに同一にしたが、それらの振幅を異ならせるようにしてよい。この場合、第１駆動電圧の立ち上がり期間を構成する正弦波と、第２駆動電圧の立ち下がり期間を構成する正弦波とは、それらの周期（又は周波数）が互いに同一である一方、それらの振幅が互いに異なるものとなる。同様に、第１駆動電圧の立ち下がり期間を構成する正弦波と、第２駆動電圧の立ち上がり期間を構成する正弦波とは、それらの周期（又は周波数）が互いに同一である一方、それらの振幅が互いに異なるものとなる。
【００９７】
［第２実施形態］
次に、参考発明に関する第２実施形態を図１〜図３、並びに、図８〜図１１を参照して説明する。
【００９８】
本実施形態の光偏向器及び制御回路（駆動装置）の機構的な構成は、図１及び図２を参照して説明した前記第１実施形態の光偏向器Ａ１及び制御回路２０と同じである。このため、本実施形態では、光偏向器Ａ１及び制御回路２０の構成の説明は省略する。
【００９９】
一方、本実施形態では、制御装置２０の第２制御手段２２の第１駆動電圧出力手段２２ａ及び第２駆動電圧出力手段２２ｂがそれぞれ出力する第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形は、第１実施形態と相違するものである。
【０１００】
そこで、以降、第１実施形態と相違する事項を中心に、本実施形態の光偏向器Ａ１の作動を説明する。
【０１０１】
本実施形態の光偏向器Ａ１は、第１実施形態のものと同様に、例えば、電子写真の画像形成装置や、走査型ディスプレイ等の画像表示装置に備えられ、ミラー部１に入射する光を、画像投影面等に対して偏向・走査する。
【０１０２】
この場合、内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを第１制御手段２１により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動Ｘ１周りの揺動が行なわれ、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを第２制御手段２２により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動が行なわれる。ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動と、揺動軸Ｘ２周りの揺動とは、それぞれ、例えば水平方向の偏向・走査、垂直方向の偏向・走査のための揺動である。
【０１０３】
第１制御手段２１によるミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動は、第１実施形態と同じである。従って、本実施形態での説明は省略する。
【０１０４】
一方、第２制御手段２２によるミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動は、本実施形態では、次のように行なわれる。
【０１０５】
本実施形態においても、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動する第２制御手段２２は、第１実施形態のものと同様に、その機能として、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動するための第１駆動電圧を出力する第１駆動電圧出力手段２２ａと、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動するための第２駆動電圧を出力する第２駆動電圧出力手段２２ｂとを備えており、本発明の駆動電圧出力手段に相当する。
【０１０６】
そして、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第１駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動して屈曲変形させる。同時に、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第２駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動して屈曲変形させる。
【０１０７】
ただし、本実施形態では、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形は第１実施形態のものと相違する。
【０１０８】
具体的には、本実施形態における第１駆動電圧及び第２駆動電圧は、例えば図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、一定振幅での電圧値の増減を周期的に繰り返す波形の所定周波数の電圧信号である。その周波数は、第１実施形態と同様に例えば６０Ｈｚである。
【０１０９】
そして、第１駆動電圧では、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａと、該電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂとは、第１実施形態と同様に、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの一方が他方よりも長い時間幅となっており、例えばＴ１ａ＞Ｔ１ｂとされている。
【０１１０】
また、第２駆動電圧は、第１駆動電圧の逆位相の波形の電圧信号とされている。すなわち、第２駆動電圧の波形は、第１駆動電圧の波形をその振幅方向で反転させた波形とされ、第２駆動電圧の電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅Ｔ２ａと、該電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅Ｔ２ｂとが、それぞれ、第１駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂ、第１駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａに一致するものとなっている。
【０１１１】
さらに、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の一方、例えば、第１駆動電圧は、ノコギリ波状の基本電圧から、該基本電圧に含まれる一部の高調波成分を除去することにより得られる波形の電圧信号とされている。
【０１１２】
具体的には、本実施形態では、第１駆動電圧の波形は、図９の上段に示すノコギリ波状の基本電圧を基にあらかじめ決定されている。このノコギリ波状の基本電圧の周波数は、第１駆動電圧の周波数（本実施形態の例では６０Ｈｚ）である。また、基本電圧の電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴ０ａ、該電圧値が極大値から極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴ０ｂとしたとき、これらの時間幅Ｔ０ａ，Ｔ０ｂの比率は、Ｔ０ａ＞Ｔ０ｂとなる比率、例えばＴ０ａ：Ｔ０ｂ＝８：２とされている。
【０１１３】
このような基本電圧の周波数特性（スペクトル分布）は、図１０に示すような周波数特性となり、図示の如く、６０Ｈｚの基本周波数成分に加えて、その整数倍の高調波成分（１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、……）が含まれる。
【０１１４】
そして、本実施形態では、基本電圧のスペクトル分布から、いくつかの高調波成分を除去したものを逆フーリエ変換することで得られる波形が、第１駆動電圧の波形として設定されている。
【０１１５】
この場合、基本電圧から除去する高調波成分は、光偏向器Ａ１の前記ミラー部揺動固有振動数、すなわち、光偏向器Ａ１のミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動に関する固有振動数（詳しくは、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂ、可動部９、トーションバー２ａ，２ｂにより構成される機構の固有振動数）を考慮して、次のように選定される。
【０１１６】
本実施形態の光偏向器Ａ１では、ミラー部１を揺動軸Ｘ２周りに揺動させる機構の機械的な振動の周波数特性は、例えば図１１に示すような周波数特性となり、８０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、３００Ｈｚ程度の周波数が、比較的大きなゲイン（これは各周波数に対するミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角の振幅の大きさに相当する）を有するミラー部揺動固有振動数となることが実験的に確認された。
【０１１７】
なお、本実施形態におけるミラー部１の揺動機構の機械的な振動の周波数特性が、第１実施形態のもの（図６に示したもの）と相違するのは、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ、ひいてはバネ定数が第１実施形態のものと相違するからである。具体的には、図１０に示す周波数特性を有する本実施形態の例では、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ、全長、幅は、それぞれ４０μｍ、３５ｍｍ、０．２ｍｍであり、そのバネ定数は、１０．０×１０-3Ｎ／ｍ2である。
【０１１８】
そして、本実施形態では、ミラー部１の揺動機構の機械的な振動の周波数特性を考慮し、上記ミラー部揺動固有振動数（８０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、３００Ｈｚ程度の周波数）を含む所定の周波数範囲、例えば８０〜３００Ｈｚの周波数範囲、あるいは、８０Ｈｚよりも若干小さい周波数から３００Ｈｚよりも若干大きい周波数までの周波数範囲において、基本電圧から除去する高調波成分を選定する。
【０１１９】
具体的には、上記周波数範囲に含まれる基本電圧の高調波成分のうち、最も振幅の大きい高調波成分の振幅値をＡｘとしたとき、Ａｘの１／２以上の振幅値を有する高調波成分を除去すべき高調波成分として選定する。
【０１２０】
図１０を参照して、本実施形態の例では、Ａｘは、１２０Ｈｚの高調波成分の振幅値となる。そして、この場合、上記周波数範囲において、Ａｘ／２以上の振幅値を有する高調波成分は、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚの２つの高調波成分である。従って、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚの２つの高調波成分を基本電圧から除去すべき高調波成分として選定した。
【０１２１】
そして、このように選定した高調波成分をノコギリ波状の基本電圧のスペクトル分布から除去したものを逆フーリエ変換することで、第１駆動電圧の波形を決定した。なお、ノコギリ波状の基本電圧から、上記の如く選定した各高調波成分（１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ）の周波数及び振幅を有する正弦波電圧を差し引くことによって得られる電圧信号を第１駆動電圧として決定するようにしてもよい。
【０１２２】
図９の下段（又は図８（ａ））に示す第１駆動電圧は、このようして波形を決定した電圧信号である。この場合、第１駆動電圧の波形は、ノコギリ波の角部を丸めたような形に近似する波形となっている。そして、第１駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａと、立ち下がり期間の時間幅Ｔ２ｂとの比率は、概ね、ノコギリ波状の基本電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ０ａと、立ち下がり期間の時間幅Ｔ０ｂとの比率（８：２）と同程度の比率となる。
【０１２３】
また、図８（ｂ）に示す第２駆動電圧は、上記の如く波形を決定した第１駆動電圧の逆位相の波形の電圧信号とされている。この場合、第２駆動電圧は、図９の上段に示したノコギリ波状の基本電圧の逆位相のノコギリ波状の電圧信号、すなわち、該基本電圧をその振幅方向で反転させた波形の電圧信号から、第１駆動電圧に関して除去した高調波成分（１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ）と同じ周波数の高調波成分を除去した波形の電圧信号に相当するものとなる。
【０１２４】
なお、図９の上段に示したノコギリ波状の基本電圧の逆位相のノコギリ波状の電圧信号から、上記高調波成分を除去することで、第２駆動電圧の波形を決定し、この第２駆動電圧の逆位相の波形として第１駆動電圧の波形を決定するようにしてもよい。
【０１２５】
また、上記の如く決定された第１駆動電圧及び第２駆動電圧の両方又は一方の波形パターンは、電圧値の時系列パターンとして、制御装置２０の図示しないメモリに事前に記憶保持される。ただし、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの圧電駆動時に、制御装置２０において、上記の如く、外側圧電アクチュエータノコギリ波状の基本電圧から第１駆動電圧（又は第２駆動電圧）の波形を生成する処理を実行するようにしてもよい。
【０１２６】
本実施形態では、制御回路２０の第２制御手段２２は、上記の如く波形が決定された第１駆動電圧及び第２駆動電圧のうちの第１駆動電圧を、第１駆動電圧出力手段２２ａから外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の各圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれを圧電駆動すると共に、第２駆動電圧を外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の各圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれを圧電駆動する。
【０１２７】
なお、このとき、本実施形態では、第１駆動電圧と第２駆動電圧とは、第１駆動電圧の極小値（又は極大値）のタイミングと、第２駆動電圧の極大値（又は極小値）のタイミングとが一致するように同期される。また、本実施形態では、第１駆動電圧の振幅値と第２駆動電圧の振幅値は同じとされる。
【０１２８】
外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を上記のような第１駆動電圧により圧電駆動することで、第１実施形態の場合と同様に、基本的には、該第１駆動電圧の電圧値の立ち上がり期間において、圧電カンチレバー３(4)の先端部（可動部９との連結部分）と、圧電カンチレバー３(2)の先端部（圧電カンチレバー３(3)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(4)，３(2)の基端部に対して同じ向き（図示例では上向き）に変位するように、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）が屈曲変形する。
【０１２９】
また、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を上記のような第２駆動電圧により圧電駆動することで、第１実施形態の場合と同様に、基本的には、該第２駆動電圧の電圧値の立ち下がり期間において、圧電カンチレバー３(3)の先端部（圧電カンチレバー３(4)との連結部分）と、圧電カンチレバー３(1)の先端部（圧電カンチレバー３(2)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(3)，３(1)の基端部に対して、圧電カンチレバー３（偶数）の場合と逆向き（図示例では下向き）に変位するように、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）が屈曲変形する。
【０１３０】
これにより、ミラー部１が揺動軸Ｘ２の周りに揺動する。具体的には、例えば図８（ｃ）に例示する如く、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形に概ね追従するような波形で、ミラー部１の偏向角（揺動量）が変化する。
【０１３１】
このとき、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれにおいて、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向と、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向とが図３に例示した如く、逆向きになることで、ミラー部１を、比較的大きな偏向角（揺動量）の振幅で、揺動軸Ｘ２周りに揺動させることができる。
【０１３２】
また、第１駆動電圧の立ち上がり期間及び第２駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ａ，Ｔ２ｂが、第１駆動電圧の立ち下がり期間及び第２駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ｂ，Ｔ２ａよりも長いので、第１駆動電圧及び第２駆動電圧を単一周波数の正弦波電圧とした場合に較べて、該第１駆動電圧及び第２駆動電圧の１周期内で、ミラー部１の偏向角をほぼ直線状に変化させ得る時間幅、すなわち、有効走査期間として活用し得る時間幅を長くできる。
【０１３３】
加えて、第１駆動電圧及び第２駆動電圧は、前記ミラー部揺動固有振動数に一致もしくは近い周波数と比較的大きな振幅（≧Ａｘ／２）とを有する高調波成分（本実施形態の例では１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ）を含まないので、図８（ｃ）に例示した如く、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）にミラー部揺動固有振動数に応じた高周波振動が発生するのを抑制しつつ、該ミラー部１の偏向・走査を行なうことができる。
【０１３４】
従って、第１実施形態と同様に、本実施形態の光偏向器Ａ１を例えば画像表示装置に使用した場合、高品質の精細な画像表示を実現できることとなる。
【０１３５】
なお、以上説明した第２実施形態では、第１駆動電圧の立ち上がり期間及び第２駆動電圧の立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ａ，Ｔ２ｂが、第１駆動電圧の立ち下がり期間及び第２駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ｂ，Ｔ２ａよりも長くなるように第１駆動電圧及び第２駆動電圧の波形を設定したが、Ｔ１ｂ，Ｔ２ａが、Ｔ１ａ，Ｔ２ｂよりも長くなるようにしてもよい。例えば、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動する第１駆動電圧を図８（ｂ）に示した第２駆動電圧と同じ波形の駆動電圧とすると共に、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動する第２駆動電圧を図８（ａ）に示した第２駆動電圧と同じ波形の駆動電圧にしてもよい。
【０１３６】
また、第１駆動電圧の基となるノコギリ波状の基本電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ０ａと立ち下がり期間の時間幅Ｔ０ｂとの比率は、８：２以外の他の比率で互いに異なる時間幅に設定するようにしてもよい。このことは、第２駆動電圧の波形をノコギリ波状の基本電圧から決定する場合も同様である。
【０１３７】
また、前記第２実施形態では、第１駆動電圧と第２駆動電圧との振幅を互いに同一にしたが、それらの振幅を異ならせるようにしてよい。
【０１３８】
また、以上説明した第１及び第２実施形態では、ミラー部１を揺動させるときに、各外側圧電アクチュエータ１０の偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）との両方を圧電駆動するようにしたが、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）だけを第１駆動電圧により圧電駆動したり、あるいは、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）だけを第２駆動電圧により圧電駆動するようにしてもよい。
【０１３９】
また、第１及び第２実施形態では、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の番数を、可動部９側から数えた番数として説明したが、支持基体９側から数えた番数であってもよい。このようにした場合には、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）とが前記各実施形態と逆になる。
【０１４０】
また、本発明の光偏向器は、画像表示装置に限らず、光スキャナ等の光偏向器として使用することもできる。
【符号の説明】
【０１４１】
Ａ１…光偏向器、１０ａ，１０ｂ…圧電アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ）、３(1)〜３(4)…圧電カンチレバー、２０…制御回路（駆動装置）、２２…第２制御手段（駆動電圧出力手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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