(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射面を有するシリコン材料で形成された円形形状のミラー部と、
一端が前記ミラー部に固定され、前記ミラー部を回転振動可能に支持する一対の弾性支持部材と、
外力により変形する構成を有し、一端が前記弾性支持部材の他端側に固定された一対の駆動梁と、
前記一対の駆動梁の他端側が片持ち状態で固定された固定ベースと、
を備え、
前記駆動梁の変形が前記弾性支持部材を介して伝達されることにより前記ミラー部が回転振動するものであり、
前記ミラー部の直径をＤ、前記ミラー部の中心を原点として、前記駆動梁の固定端側から自由端側へ向かう方向を＋方向としたとき、
動作周波数における前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−０．０５×Ｄ〜−０．０１×Ｄの範囲にある光偏向器。
【請求項２】
請求項１に記載の光偏向器において、
前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−０．０３×Ｄ近傍にある光偏向器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光偏向器において、
前記動作周波数における前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−５８μｍ〜−１０μｍの範囲にある光偏向器。
【請求項４】
請求項３に記載の光偏向器において、
動作周波数における前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−３４μｍ近傍にある光偏向器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光偏向器において、
前記一対の駆動梁は、電圧が印加されることにより変形する光偏向器。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光ビームを偏向する光偏向器と、
偏向された光ビームを被走査面にスポット状に結像する結像光学系と、
を備え、
前記光偏向器は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光偏向器である光走査装置。
【請求項７】
像担持体と、
画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する光走査装置と、
前記静電潜像を可視像化する現像手段と、
前記可視像を被転写体に転写する転写手段と、
を有し、
前記光走査装置は請求項６に記載の光走査装置である画像形成装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの発散光を略平行光とするコリメート光学系と、
前記コリメート光学系を通った光を投影面に偏向走査して画像を表示する光偏向器と、
を有し、
前記光偏向器は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光偏向器である画像投影装置。
【請求項９】
画像投影装置と、
前記画像投影装置からの画像を投影するスクリーンと、
前記スクリーンに投影された画像を所定の視認領域に投射する画像投射手段と、
を有し、
前記画像投影装置は請求項８に記載の画像投影装置であるヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１０】
レーザ光源と、
レーザ光源からの発散光を略平行光とするコリメート光学系と、
前記光源を駆動するレーザドライバと、
前記コリメート光学系を通ったレーザ光を偏向走査する光偏向器と、
前記光偏向器を駆動する光偏向器ドライバと、
前記光偏向器に偏向されたレーザ光の反射光を受光する光検出器と、
前記レーザドライバ及び光偏向器ドライバを制御し、前記光検出器からの検出信号を処理、演算するコントローラと、
を有し、
前記光偏向器は請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の光偏向器であるレーザレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器、光走査装置、画像形成装置、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ及びレーザレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン材料でＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）プロセスによって加工した光偏向器が知られている。
この種の光偏向器では、光反射面を有するミラー部を一対のトーションバーで支持し、トーションバーの他端を、圧電部材を有し一端が固定部材に支持された駆動梁の自由端で支持する構成を一体で形成するようになっている。
電圧印加による駆動梁の曲げ変形がトーションバーを介して伝達されることにより、ミラー部を回転させるモーメントが生じる。
ミラー部が回転するとトーションバーが捻り変形し、ミラー部を元に戻す弾性力が生じる。これが繰り返されることにより、ミラー部は一定の振幅で回転振動する。
【０００３】
特許文献１には、ミラー部の中心をトーションバーの軸心に対して、駆動梁と固定部材との接続部側へ寄るようにずらした構成が開示されている。
このようにすることで、駆動梁の曲げ変形によるミラー部に対するモーメントが大きくなり、ミラー部の回転振幅（偏向角）を大きくすることができる。
特許文献１では、ミラー部の回転中心とミラー部の中心（重心）とがほぼ一致するように構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ミラー部の径やミラー部の振幅角を大きくしたり、あるいは共振周波数を増加させる場合には、ミラー部の中心位置に対するトーション梁の位置ずれ量（以下、「オフセット量」ともいう）を大きくしてモーメントを大きくするように設計する必要がある。
しかしながら、オフセット量を大きくすると、ミラー部に対するトーション梁の非対称性が大きくなる。
一般的にミラー部はミラー中心で回転するように設計するため、トーション梁のオフセット量が大きくなると、トーション梁の軸心とミラー部の回転中心とがずれてしまい、トーション梁にはその軸を中心とする捻り以外の変形（曲げ等）が生じる。
ミラー部の駆動周波数が数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚとなると、トーション梁のオフセット量に起因する不要な変形力によりミラー部の構造材であるシリコン材料が変形し、光学的に必要な平面精度が確保できなくなる場合がある。
ミラー部の平面精度が悪化すると光反射面で反射したビームによって形成されるビームスポットが歪んでしまい、解像度の劣化（画質低下）を来たす。
【０００５】
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、高い駆動周波数でもミラー部の平面精度を確保でき、画質向上に寄与できる光偏向器の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の光偏向器は、光反射面を有するシリコン材料で形成された円形形状のミラー部と、一端が前記ミラー部に固定され、前記ミラー部を回転振動可能に支持する一対の弾性支持部材と、外力により変形する構成を有し、一端が前記弾性支持部材の他端側に固定された一対の駆動梁と、前記一対の駆動梁の他端側が片持ち状態で固定された固定ベースと、を備え、前記駆動梁の変形が前記弾性支持部材を介して伝達されることにより前記ミラー部が回転振動するものであり、前記ミラー部の直径をＤ、前記ミラー部の中心を原点として、前記駆動梁の固定端側から自由端側へ向かう方向を＋方向としたとき、動作周波数における前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−０．０５×Ｄ〜−０．０１×Ｄの範囲にある。
【０００７】
また、本発明の光偏向器は、光反射面を有するミラー部と、一端が前記ミラー部に固定され、前記ミラー部を回転振動可能に支持する一対の弾性支持部材と、外力により変形する構成を有し、一端が前記弾性支持部材の他端側に固定された一対の駆動梁と、前記一対の駆動梁の他端側が片持ち状態で固定された固定ベースと、を備え、前記駆動梁の変形が前記弾性支持部材を介して伝達されることにより前記ミラー部が回転振動するものであり、前記ミラー部の中心を原点として、前記駆動梁の固定端側から自由端側へ向かう方向を＋方向としたとき、動作周波数における前記ミラー部の回転振動時の回転中心が、−５８μｍ〜−１０μｍの範囲にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い駆動周波数でもミラー部の平面精度を確保でき、画質向上に寄与できる光偏向器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光偏向器の斜視図である。
【図２】図１の光偏向器を示す図で、（ａ）は光反射面の法線方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図３】ミラー部をその裏面側から見た図である。
【図４】電圧印加の配線構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。
【図５】モーダル解析のシミュレーションでのモード２における光偏向器の概念図で、（ａ）は本発明を示す図、（ｂ）は従来例を示す図である。
【図６】駆動梁の撓み変形とミラー部の回転の関係を示す図で、（ａ）は本発明を示す図、（ｂ）は従来例を示す図である。
【図７】実施例１における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの特性を示す図で、（ａ）は回転中心の変化を示す図、（ｂ）は動的面変形量の変化を示す図である。
【図８】実施例１における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの光反射面の動的面変形の形状を示すコンター図である。
【図９】実施例２における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの特性を示す図で、（ａ）は回転中心の変化を示す図、（ｂ）は動的面変形量の変化を示す図である。
【図１０】実施例２における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの光反射面の動的面変形の形状を示すコンター図である。
【図１１】実施例３における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの特性を示す図で、（ａ）は回転中心の変化を示す図、（ｂ）は動的面変形量の変化を示す図である。
【図１２】実施例３における駆動梁の長さとトーションバーのオフセット量とを変化させたときの光反射面の動的面変形の形状を示すコンター図である。
【図１３】図７を無次元化したグラフである。
【図１４】図９を無次元化したグラフである。
【図１５】図１１を無次元化したグラフである。
【図１６】第２の実施形態（光走査装置）を示す斜視図である。
【図１７】第２の実施形態の偏向ミラーの駆動構成を示す斜視図である。
【図１８】第３の実施形態（画像形成装置）を示す図である。
【図１９】第４の実施形態（画像投影装置）を示す概念図である。
【図２０】画像投影装置の要部斜視図である。
【図２１】第５の実施形態（ヘッドアップディスプレイ）の要部構成図である。
【図２２】車内におけるヘッドアップディスプレイの位置と該ヘッドアップディスプレイによって投射された像の視認位置との関係を示す図である。
【図２３】ヘッドアップディスプレイの画像形成部の構成を示す図である。
【図２４】第６の実施形態（レーザレーダ）の使用状態を示す図である。
【図２５】レーザレーダの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図１５に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る光偏向器２は、１方向に光を偏向する偏向ミラーである。
光偏向器２は、光反射面４を有するミラー部６と、一端がミラー部６に固定され、ミラー部６を回転振動可能に支持する一対の弾性支持部材としてのトーションバー８、１０と、一端がトーションバー８、１０の他端側に固定された一対の梁状部材としての駆動梁１２、１４と、駆動梁１２、１４の他端側が固定された固定部材としての固定ベース１６とを備えている。
ミラー部６の光反射面４と反対側には、円筒状のリブ１８が一体に形成されている。
【００１１】
駆動梁１２、１４は固定ベース１６に該固定ベース１６から同一方向に突出するように固定され、トーションバー８、１０の片側にのみ配置されている。
すなわち、ミラー部６と一対のトーションバー８、１０とが、一対の駆動梁１２、１４を介して固定ベース１６に対して片持ち状態で支持された構成となっている。
【００１２】
駆動梁１２、１４の表面には、圧電材料（以下、「圧電体」という）２０が膜状に固定され、全体として平板短冊状のユニモルフ構造の駆動梁を形成している。
本実施形態では、シリコン材料でＭＥＭＳプロセスによって加工することで、ミラー部６、トーションバー８、１０、駆動梁１２、１４を一体で形成している。
ミラー部６では、シリコン基板の表面にアルミニウムや銀などの金属の薄膜を形成することによって光反射面４を形成している。
外力としての電圧印加による駆動梁１２、１４の曲げ変形（後述）がトーションバー８、１０を介して伝達されることにより、ミラー部６を回転させるモーメントが生じる。ミラー部６が回転するとトーションバー８、１０が捻り変形し、ミラー部６を元に戻す弾性力が生じる。
これが繰り返されることにより、ミラー部６は一定の振幅で回転振動する。
【００１３】
なお、以下では圧電部材による駆動を行う圧電駆動方式について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、静電力又は電磁力のような外力により駆動梁が変形するようにしてもよい。
【００１４】
図１、２では圧電体２０に電界を与えるための配線を省略したが、図４に基づいてその構成を説明する。
図４（ａ）は駆動梁の固定ベース１６側端部付近の配線パターンを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。
図４に示すように、駆動梁１２、１４の表面に下部電極２２が設けられ、その上に圧電体２０、上部電極２４が設けられている。最表面には絶縁層２６が設けられている。
駆動梁の上に下部電極、圧電体、上部電極の順でスパッタにより成膜して積層し、必要な部分だけが残るようにエッチング加工されている。
接着層の材料はチタン（Ｔｉ）、上部電極及び下部電極は白金（Ｐｔ）、圧電材料はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などが使用できる。
図４において、符号２８、３０はコンタクトホールを、３２、３４はアルミ配線（断面表示を省略）を示している。
【００１５】
圧電体２０に電圧を印加するための配線パターンは、一対の駆動梁１２、１４の中央の部位に接続されている。図４（ａ）では絶縁層２６は省略している。
このようにランド部から配線を引き出し、上部電極２４と下部電極２２との間に電圧を印加すると、圧電体２０の体積が電歪特性により変化し、駆動梁の表面の面内方向に圧電体２０が伸縮することで駆動梁１２、１４が反って、曲げ変形する。
圧電体２０へ正弦波形の電圧を印加することによって、一対の駆動梁１２、１４は、ミラー部６の光反射面４の略法線方向への曲げ変形を繰り返し、振動する。
【００１６】
図２に示すように、トーションバー８、１０の軸心Ｔｃは、ミラー部６の中心Ｍｃに対して位置がずれている。
換言すれば、トーションバー８、１０の軸心Ｔｃに対して、ミラー部６の中心Ｍｃが固定ベース１６側にずれている。
このため、駆動梁１２、１４の曲げ変形による振動によってミラー部６を回転させるモーメントが生じ、これによってミラー部６を大きな振幅で回転振動させることができる。
このとき、ミラー部６を支持するトーションバー８、１０は、主にその軸心Ｔｃに対して捻り変形する。
【００１７】
本実施形態では圧電体２０を成膜プロセスによって製作した例を説明したが、バルクの材料を貼り付ける方法で製作してもよい。
【００１８】
トーションバー８、１０と駆動梁１２、１４とが、それらの長手方向が略直交するように配置されているため、駆動梁１２、１４の曲げ変形で発生する回転力を効率よくトーションバー８、１０の捻り方向の変形に変換することができる。
駆動梁１２、１４は、自由端側でトーションバー８、１０とミラー部６を片持ちした構造となっているため、ミラー部６を大きな振幅で振動させることができる。
【００１９】
ミラー部６が大振幅かつ高速に回転振動する場合、シリコンで形成されているミラー部６の光反射面４が変形し、光学的に必要な平面精度が保てなくなる場合がある。
ミラー部６の機械的強度を補強して光反射面４の歪みを抑制するために、ミラー部６の裏面には円筒状のリブ１８が形成されている。
リブ１８は、図３に示すように、その中心がミラー部６の中心Ｍｃに一致するように配置されている。図３はミラー部６を裏面側（光反射面の反対側）から見た図である。
図３において、符号Δｓは、ミラー部６の中心Ｍｃに対するトーションバーのオフセット量を示している。
【００２０】
光走査装置の性能を向上させるため、ミラー部の径や振幅角を大きくしたり、共振周波数（動作周波数）を増加させる場合には、ミラー部の重心位置（＝中心位置）に対するトーションバーのオフセット量を大きくする必要がある。
しかしながら、オフセット量を大きくすると、ミラー部に対するトーションバーの非対称性が大きくなって破損や故障を生じやすくなる。
一般的に、ミラー部はミラー部の中心で回転するように設計するため、オフセット量が大きくなると、トーションバーの軸心Ｔｃとミラー部の回転中心とがずれてしまい、トーションバーにはその軸心を中心とする捻り以外の変形（曲げ等）が発生しやすくなるためである。
トーションバーのオフセット量が適切でない場合、リブ１８で補強しても回転振動時に光反射面４の動的面変形が生じ、光学的に必要な平面精度が保てなくなる。
【００２１】
上記光偏向器について、固有値解析（モーダル解析）を行うと、次に示すような周波数と振動モードが異なる二つの固有振動モードが確認できる。
共振周波数が低いモード１では、トーションバー、及び駆動梁の曲げ変形が発生し、ミラー部全体が光反射面の法線方向、すなわちミラー部６の厚み方向に変動する。
共振周波数が高いモード２では、トーションバーの曲げ変形がほとんどなく、トーションバーが捩れてミラー部はトーションバーの軸心回りに回転する。
本発明おいては、モード２の共振を利用してミラー部を動作させている。
なお、各部寸法の設定によりモード１とモード２の共振周波数はそれぞれ調整できるが、モード２がモード１よりも高くなるように設計しておく。
【００２２】
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、光反射面４の法線方向であるＺ方向の変位が０となるミラー部６の回転中心Ｒｃの位置が、ミラー部６の中心Ｍｃから駆動梁１２、１４の固定端側の方向にずれるように光偏向器２を形成している。
本発明者は、実験により、ミラー部６の回転中心Ｒｃをミラー部６の中心Ｍｃから駆動梁１２、１４の固定端側の方向にオフセットさせることにより、ミラー部６の回転振動時の動的面変形量を小さくできることを見出した。その理由については後述する。
ドットで表示される部分は、Ｚ方向の変位が０となる部分を示している。
従来においては、図５（ｂ）に示すように、ミラー部６’の回転中心Ｒｃとミラー部６’の中心Ｍｃとは一致している。
図６は、モード２の場合の駆動梁１２、１４の撓み変形と、ミラー部６の回転との関係を示す図で、（ａ）は図５（ａ）に対応し、（ｂ）は図５（ｂ）に対応している。
【００２３】
［実施例１］
実施例１では、ミラー部６の中心Ｍｃを原点として、駆動梁の固定端側から自由端側へ向かう方向であるＹ方向を＋方向としたとき、
ミラー部６の回転中心Ｒｃをミラー部６の中心Ｍｃから駆動梁１２、１４の固定端側の方向に−３４μｍオフセットさせている。
ミラー部６の径Ｄは１．２ｍｍ、共振周波数は２０ｋＨｚである。
【００２４】
回転中心Ｒｃの位置は、トーションバーのオフセット量や駆動梁の長さ寸法を変えることで制御することが可能である。
図７（ａ）に、駆動梁の長さをパラメータとして、横軸をトーションバーのオフセット量としたときの回転中心Ｒｃの位置を示す。
図７（ｂ）は、駆動梁の長さをパラメータとして、横軸をトーションバーのオフセット量としたときの動的面変形量（peak to peak値）を示す。peak to peak値を以下「p-p値」と略す
図８は、図７（ｂ）でプロットしている動的面変形量（p-p値）を算出する基となるコンピュータシュミレーション図で、ミラー部６の光反射面４の変形形状を示す。
【００２５】
図８では、駆動梁の長さを、1250μｍ、1300μｍ、1350μｍ、1400μｍ、1450μｍの５段階に分け、それぞれにおいてトーションバーのオフセット量を140μｍ、155μｍ、170μｍ、185μｍ、200μｍの５段階に変化させている。
各駆動梁において、各オフセット量毎に動的面変形量をプロットした図が図７（ｂ）である。
図８は、実際にはＹ方向の＋方向を赤系、マイナス方向を青系として段階的に色分けされたコンター図となっており、＋側におけるピーク変形量と、−側におけるピーク変形量（絶対値）との和を動的面変形量として図７（ｂ）でプロットしている。
図７（ｂ）における動的面変形の最小点は、例えば駆動梁の長さが1250μｍの場合には、オフセット量が155μｍの位置である。
【００２６】
図７（ａ）に示すように、図７（ｂ）における各駆動梁の動的面変形の最小点に対応する回転中心Ｒｃは、−５８〜１０μｍの範囲となる。
光反射面の動的面変形を最小にできるミラー部６の回転中心Ｒｃの最適な位置ＭＲｃは、−５８〜１０μｍの範囲の中心である−３４μｍ、あるいは−３４μｍ近傍の位置である。
従って、ミラー部６の回転中心Ｒｃを略−３４μｍの位置とすることで、動的面変形量（ｐ−ｐ）値を最小とすることができる。
回転中心Ｒｃの位置を設定すると、各駆動梁の長さ毎に最適なトーションバーのオフセット量が一意に決まる。
また、図７（ｂ）から明らかなように、各駆動梁の長さによらず動的面変形量の最小値（最小点）はほとんど同一の値になる。
【００２７】
図７（ｂ）における動的面変形量の極小値は、比較的緩やかな下方に凸の曲線となっており、回転中心位置が−５８μｍ〜−１０μｍの範囲にあれば、動的面変形量は最小値に対して１０〜２０％程度の増加にとどまる。
このため、回転中心Ｒｃの位置を上記範囲に設定すれば、ミラー部６の動的面変形量を低減し、光学系に必要とされるミラー面精度を維持することができる。
回転中心Ｒｃの位置が上記範囲から外れてくると、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、動的面変形量は最小値に比較して１．５倍〜２．０倍と急激に増大してしまうことが分かる。
【００２８】
上記のように、ミラー部６の回転中心を中心に対して適正な範囲内でずらすことにより、共振周波数を高くして高速化を図ることができるとともに振幅角（走査角）を大きくできる。
【００２９】
［実施例２］
図９及び図１０に基づいて実施例２を説明する。実施例１で説明した部分は適宜省略する。
光偏向器を搭載するアプリケーションやその仕様によって、光偏向器に要求される特性は変わってくる。
実施例２ではミラー部６の径や共振周波数が実施例１と異なる。
実施例２におけるミラー部６の径Ｄは１．４ｍｍ、共振周波数は２６ｋＨｚである。
【００３０】
図１０に示すように、駆動梁の長さの段階分けは実施例１と同じであるが、トーションバーのオフセット量は、180μｍ、195μｍ、210μｍ、225μｍ、240μｍの５段階に変化させている。
各駆動梁において、各オフセット量毎に最も動的面変形量をプロットした図が図９（ｂ）である。
図９（ｂ）における動的面変形の最小点は、例えば駆動梁の長さが1250μｍの場合には、オフセット量が195μｍの位置である。
【００３１】
図９（ａ）に示すように、図９（ｂ）における各駆動梁の動的面変形の最小点に対応する回転中心Ｒｃは、−６８〜１２μｍの範囲となる。
光反射面の動的面変形を最小にできるミラー部６の回転中心Ｒｃの最適な位置は、−６８〜１２μｍの範囲の中心である−４０μｍの位置である。
【００３２】
図１１及び図１２に基づいて実施例３を説明する。実施例１で説明した部分は適宜省略する。
実施例３におけるミラー部６の径Ｄ＝１．６ｍｍ、共振周波数は32000Ｈｚである。
図１２に示すように、駆動梁の長さの段階分けは実施例１と同じであるが、トーションバーのオフセット量は、210μｍ、225μｍ、240μｍ、255μｍ、270μｍの５段階に変化させている。
各駆動梁において、各オフセット量毎に最も動的面変形量をプロットした図が図１１（ｂ）である。
図１１（ｂ）における動的面変形の最小点は、例えば駆動梁の長さが1250μｍの場合には、オフセット量が225μｍの位置である。
【００３３】
図１１（ａ）に示すように、図１１（ｂ）における各駆動梁の動的面変形の最小点に対応する回転中心Ｒｃは、−７８〜１４μｍの範囲となる。
光反射面の動的面変形を最小にできるミラー部６の回転中心Ｒｃの最適な位置は、−７８〜１４μｍの範囲の中心である−４６μｍの位置である。
【００３４】
実施例１に比較して、実施例２と３の場合の動的面変形が最小となる回転中心位置（ミラー部の中心からのオフセット量）は僅かに異なる値となっている。
そのため、図７、９、１１のグラフをミラー部６の径（μｍ）で無次元化したグラフをそれぞれ図１３、１４、１５に示す。
これらのグラフから、回転中心の位置が略−０．０３×Ｄにおいて動的面変形が最小となっており、ミラー部の径や共振周波数が異なっても、回転中心の位置を−０．０３×Ｄ、あるいは−０．０３×Ｄ近傍となる最適位置にすることで動的面変形を小さくすることができる。
また、−０．０５×Ｄ〜−０．０１×Ｄの範囲であれば動的面変形量は１０〜２０％程度の増加にとどまることから、この範囲に回転中心を設定することで動的面変形量を低減することができる。
【００３５】
図１６及び図１７に第２の実施形態（光走査装置）を示す。
図１６に示すように、光源としてのレーザ素子５０からのレーザ光はコリメート光学系５２を経た後、偏向ミラー２により偏向される。
偏向されたビームは、ｆθレンズ５４、トロイダルレンズ５６及びミラー５８からなる結像光学系で感光ドラム等の被走査面６０にスポット状に結像する。
偏向ミラー２は、上記各実施形態で説明した光偏向器である。
【００３６】
図１７に示すように、光走査装置には偏向ミラー２を駆動するミラー駆動手段６２が配置されている。
図４に示した如き下部電極及び上部電極はミラー駆動手段６２と電気的に接続されている。ミラー駆動手段６２は下部電極と上部電極間に駆動電圧を印加する。
本実施形態に係る光走査装置は、写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光走査装置として好適である。
【００３７】
図１８に第３の実施形態（画像形成装置）を示す。
上記各実施形態で示した光偏向器２を備えた光書き込みユニット（光走査装置）６２は、レーザビームを被走査面に出射して画像を書き込む。
符号６４は光書き込みユニット６２による走査対象としての被走査面を有する像担持体としての感光体ドラムを示す。
光書き込みユニット６２は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム６４の表面（被走査面）を同ドラムの軸方向に走査するものである。
【００３８】
感光体ドラム６４は矢印６６方向に回転駆動され、帯電手段６８により帯電された表面に光走査装置６２により光走査されることによって静電潜像を形成される。
静電潜像は現像手段７０でトナー像に可視像化され、トナー像は転写手段７２で被転写体としての記録紙７４に転写される。
転写されたトナー像は定着手段７６によって記録紙７４に定着される。
感光体ドラム６４の転写手段７２との対向部を通過した感光体ドラムの表面部分はクリーニング部７８で残留トナーを除去される。
【００３９】
感光体ドラム６４に代えてベルト状の感光体を用いてもよい。
また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる中間転写方式の構成としてもよい。
光書き込みユニット６２は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームを発する光源部８０と、光源を変調する光源駆動手段８２と、上記各実施形態で説明した光偏向器２と、光偏向器２の光反射面に光源部８０からの、記録信号によって変調されたレーザビーム（光ビーム）を結像させるための結像光学系８４と、ミラー面で反射された１本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム６４の表面（被走査面）に結像させるための手段である走査光学系８６などから構成される。
光偏向器２は、その駆動のための集積回路８８とともに回路基板９０に実装された形で光書き込みユニット６２に組み込まれている。
【００４０】
光偏向器２は、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。
光偏向器２のミラー部の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静音化の改善に有利である。
光走査装置６２は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、光偏向器２の発熱量も僅かであるため、小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
なお、記録紙７４の搬送機構、感光体ドラム６４の駆動機構、現像手段７０、転写手段７２などの制御手段、光源部８０の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様であるため図中省略している。
【００４１】
図１９及び図２０に第４の実施形態（画像投影装置）を示す。
図１９は、本実施形態に係る画像投影装置の概念図、図２０はその全体斜視図である。
画像投影装置には、異なる３波長のレーザ光を出射するレーザ光源９２Ｒ、９２Ｇ、９２Ｂと、それぞれの光源の出射端近傍に配置され、レーザ光源からの発散光を略平行光にするコリメートレンズ９４Ｒ、９４Ｇ、９４Ｂが配置されている。
レーザ光源９２Ｒから赤色のレーザ光ＬＲが、レーザ光源９２Ｇからは緑色のレーザ光ＬＧが、レーザ光源９２Ｂからは青色のレーザ光ＬＢがそれぞれ出射される。
レーザ光ＬＲはミラー９３で反射されてハーフミラー９５を透過し、レーザ光ＬＧハーフミラー９５で反射される。
【００４２】
略平行になったレーザ光は合成プリズム９６によって合成され、ＭＥＭＳの二次元反射角度可変ミラー９８に入射される。
二次元反射角度可変ミラー９８は、上記各実施形態で説明した光偏向器と同様の構成である。
二次元反射角度可変ミラー９８は、直交した２つの方向に所定角度（例えば１０ｄｅｇ程度）の振幅で共振振動をする。
二次元反射角度可変ミラー９８は一個で二次元のものではなく、一次元走査のものを二つ組み合わせてもよい。
また、ポリゴンミラーなどの回転走査ミラーを使用することもできる。
【００４３】
３波長のレーザ光源は、それぞれ二次元反射角度可変ミラー９８によって偏向走査されるタイミングに合わせて強度変調されており、投影面１００に二次元の画像情報を投影するようになっている。
強度変調はパルス幅を変調してもよいし、振幅を変調してもよい。
この変調された信号を駆動回路によりレーザを駆動できる電流に変換してレーザ光源を駆動している。
【００４４】
図２１乃至図２３に第５の実施形態（ヘッドアップディスプレイ）を示す。
本実施形態のヘッドアップディスプレイは、上記各実施形態で説明した偏向ミラーを有する画像投影装置を備えている。
ヘッドアップディスプレイ装置の全体概念図を図２１に示す。本実施形態のヘッドアップディスプレイは、車のフロントガラスを投射面の一部として使用したウィンドウシールド方式のヘッドアップディスプレイである。
図２１に示すように、ヘッドアップディスプレイ１２０は、筐体１２２と、筐体１２２内に収容された画像形成部１２４等を備えている。
画像形成部１２４は、筐体１２２の底面に配置されたベース１２６に防振材１２８を介して設置されている。
【００４５】
画像形成部１２４で形成された画像は後述するスクリーンから出射され、画像投射手段としての投射ミラー１３０で反射された後、出射窓１３２を通ってフロントガラス１３４に照射される。
図２２に示すように、この反射光が運転者の目に届くようになっており、運転者から見るとフロントガラスの数ｍ先（視認領域）にスクリーンに照射した像が虚像１３６として認識される。
【００４６】
図２３に示すように、画像形成部１２４は、第１０の実施形態で示した画像投影装置１３８を有している。
ここでは、レーザ光源９２は１個しか図示しないが、上記実施形態と同様に３色のレーザを利用してカラー表示を行うことが可能である。
レーザ光源９２から出射されたレーザ光はカップリングレンズ９４で略平行光のビームになり二次元反射角度可変ミラー９８に照射される。
入射光は二次元反射角度可変ミラー９８で主走査方向と副走査方向の２軸方向に走査され、走査ミラー１４０を介してスクリーン１４２に照射される。
ここで図示しないレーザ変調手段にてレーザ光源を変調することで所望の画像を形成することができる。
スクリーン１４２は拡散板やマイクロレンズなどで形成されており、ここで形成された中間像を投射系のミラー１３０、フロントガラス１３４を介して運転者が虚像として視認する。
【００４７】
図２４及び図２５に第６の実施形態（レーザレーダ）を示す。
本実施形態のレーザレーダ１５０は、車の前方を監視するレーザレーダである。図２４に示すように、レーザレーダ１５０は車の前方に配置されている。レーザレーダ１５０から出射されたレーザ光は被対象物１５２に当たって反射する。
【００４８】
図２５に示すように、レーザレーダ１５０は、レーザ光源１５４と、レーザ光源１５４からの発散光を略平行光とするコリメート光学系としてのコリメートレンズ１５６と、レーザ光源１５４を駆動するレーザドライバ１５８とを有している。
また、レーザレーダ１５０は、コリメートレンズ１５６を通ったレーザ光を偏向走査する上述の光偏向器２と、光偏向器２を駆動する光偏向器ドライバ１６０と、光偏向器２で偏向され、被対象物１５２に当たって反射したレーザ光を受光する光検出器１６２とを有している。
また、レーザレーダ１５０は、反射光を光検出器１６２に集光する集光レンズ１６４と、レーザドライバ１５８及び光偏向器ドライバ１６０を制御し、光検出器１６２からの検出信号を処理、演算するコントローラ１６６とを有している。
【００４９】
レーザ光源１５４から出射されたレーザ光は光偏向器２で１軸もしくは２軸方向に走査され、車前方の被対象物１５２照射される。
被対象物１５２で反射したレーザ光は光検出器１６２で検出され、コントローラ１６６にてレーザ光を発光したタイミングと光検出器１６２で受光したタイミングとのずれをもって被対象物１５２との距離が算出される。
光偏向器２でレーザ光を走査することで、１次元、もしくは２次元の範囲における被対象物１５２に対する距離が得られる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００５１】
本発明は、バーコードスキャナなどにも応用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
２  光偏向器
４  光反射面
６  ミラー部
８、１０  弾性支持部材としてのトーションバー
１２、１４  駆動梁
１６  固定ベース
２０  圧電体
５０  光源としてのレーザ素子
６０  被走査面
６２  光走査装置
６４  像担持体としての感光体ドラム
７０  現像手段
９４、１５６  コリメート光学系としてのコリメートレンズ
１００  投影面
１３０  画像投射手段としての投射ミラー
１３８  画像投影装置
１４２  スクリーン
１５４  レーザ光源
１５８  レーザドライバ
１６０  光偏向器ドライバ
１６２  光検出器
１６６  コントローラ
Ｍｃ  ミラー部の中心
Ｒｃ  回転中心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開２０１１−１８０２６号公報
【図１】
0006459422.tif 000002
【図２】
0006459422.tif 000003
【図３】
0006459422.tif 000004
【図４】
0006459422.tif 000005
【図５】
0006459422.tif 000006
【図６】
0006459422.tif 000007
【図７】
0006459422.tif 000008
【図８】
0006459422.tif 000009
【図９】
0006459422.tif 000010
【図１０】
0006459422.tif 000011
【図１１】
0006459422.tif 000012
【図１２】
0006459422.tif 000013
【図１３】
0006459422.tif 000014
【図１４】
0006459422.tif 000015
【図１５】
0006459422.tif 000016
【図１６】
0006459422.tif 000017
【図１７】
0006459422.tif 000018
【図１８】
0006459422.tif 000019
【図１９】
0006459422.tif 000020
【図２０】
0006459422.tif 000021
【図２１】
0006459422.tif 000022
【図２２】
0006459422.tif 000023
【図２３】
0006459422.tif 000024
【図２４】
0006459422.tif 000025
【図２５】
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