(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有する鏡体部と、前記鏡体部を支持するための支持部と、一端が前記支持部に固定され他端が前記鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいて前記アーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、前記圧電素子により前記アーム部を変形させることにより、前記鏡体部の前記支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
前記アーム部が、ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体と（ｎ＋１）個の中間接続体とを有し、１本の接続経路に沿って前記支持部の所定箇所と前記鏡体部の所定箇所とを接続しており、
前記ｎ本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、前記接続経路上で前記支持部に近い側を根端部と呼び、前記接続経路上で前記鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第１番目の中間接続体は前記支持部の所定箇所と第１番目の橋梁体の根端部とを接続し、第ｉ番目の中間接続体（但し、２≦ｉ≦ｎ）は第（ｉ−１）番目の橋梁体の先端部と第ｉ番目の橋梁体の根端部とを接続し、第（ｎ＋１）番目の中間接続体は第ｎ番目の橋梁体の先端部と前記鏡体部の所定箇所とを接続し、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、第ｎ番目の橋梁体には、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子が設けられており、
前記根端部側圧電素子、前記先端部側圧電素子、前記縦貫圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができることを特徴とする可動反射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可動反射装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であることを特徴とする可動反射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の可動反射装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β／αが１．５以上に設定されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の可動反射装置において、
支持部が枠状構造体をなし、鏡体部およびアーム部が前記枠状構造体の内部に配置されており、アーム部の第１番目の中間接続体が前記枠状構造体の内周面に固定されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の可動反射装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の可動反射装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するｎ本の橋梁体および（ｎ＋１）個の中間接続体の上面がＸＹ平面に含まれ、下面がＸＹ平面に平行な所定平面に含まれ、Ｙ軸を共通基準軸として、前記ｎ本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもＹ軸に平行な軸に設定されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項７】
請求項６に記載の可動反射装置において、
各圧電素子が、ＸＹ平面に平行な方向に広がる圧電材料層と、前記圧電材料層の上面に形成された上方電極と、前記圧電材料層の下面に形成された下方電極と、を有し、前記上方電極と前記下方電極との間に電圧を印加することにより、ＸＹ平面に平行な方向に伸縮する特性を有することを特徴とする可動反射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の可動反射装置において、
個々の圧電素子が橋梁体の上面に設けられ、下方電極が橋梁体の上面に固着されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の可動反射装置において、
個々の圧電素子が、それぞれ個別の上方電極、圧電材料層、下方電極を有し、これら上方電極、圧電材料層、下方電極のＸＹ平面への正射影投影像が互いに重なり合うことを特徴とする可動反射装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、前記共通下方電極の上面の所定位置に個々の圧電素子を構成するための個々の圧電材料層が形成されており、これら個々の圧電材料層の上面に個々の上方電極が形成されており、前記共通下方電極のうち前記個々の圧電材料層が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能することを特徴とする可動反射装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、前記共通下方電極の上面に共通圧電材料層が形成されており、前記共通圧電材料層の上面に個々の圧電素子を構成するための個々の上方電極が形成されており、前記共通圧電材料層のうち前記個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の圧電材料層として機能し、前記共通下方電極のうち前記個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能することを特徴とする可動反射装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の可動反射装置において、
アーム部が、１組もしくは複数組のＵ字状構造部を有し、前記Ｕ字状構造部は、平面形状がＵ字状をなす板状部材によって構成されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の可動反射装置において、
第１のアーム部および第２のアーム部なる２本のアーム部を備え、
第１のアーム部は、支持部に設けられた第１の固定点と鏡体部に設けられた第２の固定点とを結ぶ第１の接続経路に沿って配置され、第２のアーム部は、支持部に設けられた第３の固定点と鏡体部に設けられた第４の固定点とを結ぶ第２の接続経路に沿って配置されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第１のアーム部および第２のアーム部は、それぞれ前記板状部材を構成する矩形の４つの隅部のうちのいずれかの近傍に接続されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第１のアーム部は、前記板状部材を構成する矩形の一辺の中央部に接続されており、第２のアーム部は、前記板状部材を構成する矩形の前記一辺の対辺の中央部に接続されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれかに記載の可動反射装置において、
第１〜第４のアーム部なる４本のアーム部を備え、
第１のアーム部は、支持部に設けられた第１の固定点と鏡体部に設けられた第２の固定点とを結ぶ第１の接続経路に沿って配置され、第２のアーム部は、支持部に設けられた第３の固定点と鏡体部に設けられた第４の固定点とを結ぶ第２の接続経路に沿って配置され、第３のアーム部は、支持部に設けられた第５の固定点と鏡体部に設けられた第６の固定点とを結ぶ第３の接続経路に沿って配置され、第４のアーム部は、支持部に設けられた第７の固定点と鏡体部に設けられた第８の固定点とを結ぶ第４の接続経路に沿って配置されており、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、前記第１〜第４のアーム部は、それぞれ前記板状部材を構成する矩形の第１〜第４の隅部近傍に接続されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の可動反射装置を２組用意し、第１の可動反射装置の鏡体部を、第２の可動反射装置全体に置き換えることにより構成された複合可動反射装置であって、
前記第１の可動反射装置のアーム部によって、前記第１の可動反射装置の支持部と前記第２の可動反射装置の支持部とが接続されており、前記第１の可動反射装置の圧電素子により前記第１の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第２の可動反射装置の支持部の前記第１の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第２の可動反射装置のアーム部によって、前記第２の可動反射装置の支持部と前記第２の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、前記第２の可動反射装置の圧電素子により前記第２の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第２の可動反射装置の鏡体部の前記第２の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにしたことを特徴とする複合可動反射装置。
【請求項１８】
請求項５〜１１のいずれかに記載の可動反射装置を２組用意し、第１の可動反射装置の鏡体部を、第２の可動反射装置全体に置き換えることにより構成された複合可動反射装置であって、
前記第１の可動反射装置のアーム部によって、前記第１の可動反射装置の支持部と前記第２の可動反射装置の支持部とが接続されており、前記第１の可動反射装置の圧電素子により前記第１の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第２の可動反射装置の支持部の前記第１の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第２の可動反射装置のアーム部によって、前記第２の可動反射装置の支持部と前記第２の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、前記第２の可動反射装置の圧電素子により前記第２の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、前記第２の可動反射装置の鏡体部の前記第２の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
前記第１の可動反射装置の共通基準軸と前記第２の可動反射装置の共通基準軸とが直交するように配置されていることを特徴とする複合可動反射装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の可動反射装置もしくは複合可動反射装置と、これら可動反射装置もしくは複合可動反射装置の圧電素子に対して駆動信号を供給して駆動する駆動部と、を備えた反射面駆動システムであって、
前記可動反射装置を構成するアーム部が、所定の水平面に沿って配置された板状部材によって構成され、
前記駆動部は、個々の圧電素子に対して、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる谷型変形駆動信号と、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して上に凸となる変形を生じさせる山型変形駆動信号と、を選択的に供給する機能を有し、
前記駆動部は、鏡体部に所定の姿勢をとらせる制御を行う際に、特定のアーム部に供給する電気信号として、前記谷型変形駆動信号および前記山型変形駆動信号のうちの一方を第１の駆動信号とし他方を第２の駆動信号として、当該特定のアーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては前記第１の駆動信号を供給し、当該特定のアーム部の先端部側圧電素子には前記第２の駆動信号を供給することを特徴とする反射面駆動システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部は、
アーム部の鏡体部に固定された端部を上方に変位させる際には、当該アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には山型変形駆動信号を供給し、
アーム部の鏡体部に固定された端部を下方に変位させる際には、当該アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には谷型変形駆動信号を供給することを特徴とする反射面駆動システム。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して直流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して所定の姿勢を維持するように制御することを特徴とする反射面駆動システム。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して、谷型変形駆動信号と山型変形駆動信号とを交互に周期的に繰り返す交流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して周期的な運動を行うように制御することを特徴とする反射面駆動システム。
【請求項２３】
反射面を有する鏡体部と、前記鏡体部を支持するための支持部と、一端が前記支持部に固定され他端が前記鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいて前記アーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、前記圧電素子により前記アーム部を変形させることにより、前記鏡体部の前記支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
前記アーム部が、ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体と（ｎ＋１）個の中間接続体とを有し、１本の接続経路に沿って前記支持部の所定箇所と前記鏡体部の所定箇所とを接続しており、
前記ｎ本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、前記接続経路上で前記支持部に近い側を根端部と呼び、前記接続経路上で前記鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第１番目の中間接続体は前記支持部の所定箇所と第１番目の橋梁体の根端部とを接続し、第ｉ番目の中間接続体（但し、２≦ｉ≦ｎ）は第（ｉ−１）番目の橋梁体の先端部と第ｉ番目の橋梁体の根端部とを接続し、第（ｎ＋１）番目の中間接続体は第ｎ番目の橋梁体の先端部と前記鏡体部の所定箇所とを接続し、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、
前記根端部側圧電素子および前記先端部側圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができ、
前記第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であることを特徴とする可動反射装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の可動反射装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β／αが１．５以上に設定されていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の可動反射装置において、
第ｎ番目の橋梁体についても、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれかに記載の可動反射装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっていることを特徴とする可動反射装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の可動反射装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するｎ本の橋梁体および（ｎ＋１）個の中間接続体の上面がＸＹ平面に含まれ、下面がＸＹ平面に平行な所定平面に含まれ、Ｙ軸を共通基準軸として、前記ｎ本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもＹ軸に平行な軸に設定されていることを特徴とする可動反射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動反射装置およびこれを利用した反射面駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームや指向性電波の向きを制御する装置として、反射面を傾斜させることが可能な可動反射装置が利用されている。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装置は、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、この可動反射装置に、電気信号を供給するための駆動部を付加すれば、反射面を任意の姿勢に制御する機能をもった反射面駆動システムを実現することができ、画像を投影するためのプロジェクタや車載用のレーダなどに応用することができる。また、最近では、スマートフォンなどのモバイル機器にも可動反射装置が組み込まれるようになってきており、ＭＥＭＳ技術を利用して小型かつ低電圧で駆動可能な装置が実用化されている。
【０００３】
現在利用されている一般的な可動反射装置は、反射面を有する鏡体部を板状のアーム部によって支持し、この板状のアーム部に圧電素子を取り付けた構造を有するものが主流である。圧電素子に対して所定の電気信号を与えると、アーム部に所望の変形を生じさせることができるので、鏡体部を所望の方向に傾斜させることが可能になる。電気信号として直流信号を用いれば、反射面を所望の姿勢に維持させることができ、電気信号として交流信号を用いれば、反射面を所望の方向に振動させることができる。
【０００４】
たとえば、下記の特許文献１には、圧電部材に屈曲運動を起こさせることによりミラーを駆動するタイプの可動反射装置が開示されており、特許文献２には、いわゆるジンバル構造を採用することにより、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開示されている。また、特許文献３には、連結部に発生する応力を検出するセンサを設け、ミラーの傾斜角度を検知できるようにした可動反射装置が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献４には、圧電アクチュエータを鋸歯状波形の電気信号で駆動するタイプの反射面駆動システムが開示されており、特許文献５には、プロジェクタ機能を有するＭＥＭＳデバイス型の反射面駆動システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０９９８１号公報
【特許文献２】特開２００９−０９３１２０号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２０１４／０５０５８６号公報
【特許文献４】特開２０１３−２０５８１８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１６０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり、一般的な可動反射装置は、板状のアーム部に取り付けられた圧電素子に電気信号を供給して伸縮させ、この伸縮に基づいてアーム部を変形させて鏡体部を変位させる方式を採用するものである。このように、圧電素子の伸縮によって生じる板状のアーム部の変形は、上方もしくは下方への反りとして現れることになるので、結局、鏡体部の変位は、板状のアーム部の反りによって生じる変位ということになる。
【０００８】
一般に、板状部材の反りに基づく変位量は、それほど大きく確保することが困難である。このため、十分な変位量が必要な場合には、板状のアーム部として、平面形状がＵ字状に湾曲するような折り返し構造を採用して全長を伸ばし、最終端の変位量を大きく確保する手法が採られている。前掲の特許文献２〜５には、平面形状がＵ字状をなす板状のアーム部によって鏡体部を支持する構造が開示されている。しかしながら、これら従来型の可動反射装置では、必ずしも効率的な変位量を確保することができない。
【０００９】
そこで本発明は、平面形状がＵ字状をなす板状のアーム部によって鏡体部を支持する可動反射装置において、より効率的に鏡体部の変位量を確保することができる新たな構造を提供することを目的とする。また、そのような構造を有する可動反射装置を、より効率的な変位量が確保できるように駆動することが可能な反射面駆動システム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】
【００１０】
(1)   本発明の第１の態様は、反射面を有する鏡体部と、鏡体部を支持するための支持部と、一端が支持部に固定され他端が鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいてアーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、圧電素子によりアーム部を変形させることにより、鏡体部の支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
アーム部が、ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体と（ｎ＋１）個の中間接続体とを有し、１本の接続経路に沿って支持部の所定箇所と鏡体部の所定箇所とを接続しており、
ｎ本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、接続経路上で支持部に近い側を根端部と呼び、接続経路上で鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第１番目の中間接続体は支持部の所定箇所と第１番目の橋梁体の根端部とを接続し、第ｉ番目の中間接続体（但し、２≦ｉ≦ｎ）は第（ｉ−１）番目の橋梁体の先端部と第ｉ番目の橋梁体の根端部とを接続し、第（ｎ＋１）番目の中間接続体は第ｎ番目の橋梁体の先端部と鏡体部の所定箇所とを接続し、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、第ｎ番目の橋梁体には、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子が設けられており、
根端部側圧電素子、先端部側圧電素子、縦貫圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができるようにしたものである。
【００１１】
(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装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であるようにしたものである。
【００１２】
(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装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β／αを１．５以上に設定するようにしたものである。
【００１３】
(4)   本発明の第４の態様は、上述した第１〜第３の態様に係る可動反射装置において、
支持部が枠状構造体をなし、鏡体部およびアーム部が枠状構造体の内部に配置されており、アーム部の第１番目の中間接続体が枠状構造体の内周面に固定されているようにしたものである。
【００１４】
(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装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっているようにしたものである。
【００１５】
(6)   本発明の第６の態様は、上述した第５の態様に係る可動反射装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するｎ本の橋梁体および（ｎ＋１）個の中間接続体の上面がＸＹ平面に含まれ、下面がＸＹ平面に平行な所定平面に含まれ、Ｙ軸を共通基準軸として、ｎ本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもＹ軸に平行な軸に設定されているようにしたものである。
【００１６】
(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装置において、
各圧電素子が、ＸＹ平面に平行な方向に広がる圧電材料層と、圧電材料層の上面に形成された上方電極と、圧電材料層の下面に形成された下方電極と、を有し、上方電極と下方電極との間に電圧を印加することにより、ＸＹ平面に平行な方向に伸縮する特性を有するようにしたものである。
【００１７】
(8)   本発明の第８の態様は、上述した第７の態様に係る可動反射装置において、
個々の圧電素子が橋梁体の上面に設けられ、下方電極が橋梁体の上面に固着されているようにしたものである。
【００１８】
(9)   本発明の第９の態様は、上述した第８の態様に係る可動反射装置において、
個々の圧電素子が、それぞれ個別の上方電極、圧電材料層、下方電極を有し、これら上方電極、圧電材料層、下方電極のＸＹ平面への正射影投影像が互いに重なり合うようにしたものである。
【００１９】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述した第８の態様に係る可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、共通下方電極の上面の所定位置に個々の圧電素子を構成するための個々の圧電材料層が形成されており、これら個々の圧電材料層の上面に個々の上方電極が形成されており、共通下方電極のうち個々の圧電材料層が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能するようにしたものである。
【００２０】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述した第８の態様に係る可動反射装置において、
アーム部の上面に共通下方電極が形成されており、共通下方電極の上面に共通圧電材料層が形成されており、共通圧電材料層の上面に個々の圧電素子を構成するための個々の上方電極が形成されており、共通圧電材料層のうち個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の圧電材料層として機能し、共通下方電極のうち個々の上方電極が形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極として機能するようにしたものである。
【００２１】
(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装置において、
アーム部が、１組もしくは複数組のＵ字状構造部を有し、このＵ字状構造部は、平面形状がＵ字状をなす板状部材によって構成されているようにしたものである。
【００２２】
(13)  本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第１２の態様に係る可動反射装置において、
第１のアーム部および第２のアーム部なる２本のアーム部を備え、
第１のアーム部は、支持部に設けられた第１の固定点と鏡体部に設けられた第２の固定点とを結ぶ第１の接続経路に沿って配置され、第２のアーム部は、支持部に設けられた第３の固定点と鏡体部に設けられた第４の固定点とを結ぶ第２の接続経路に沿って配置されているようにしたものである。
【００２３】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述した第１３の態様に係る可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第１のアーム部および第２のアーム部は、それぞれこの板状部材を構成する矩形の４つの隅部のうちのいずれかの近傍に接続されているようにしたものである。
【００２４】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述した第１３の態様に係る可動反射装置において、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第１のアーム部は、この板状部材を構成する矩形の一辺の中央部に接続されており、第２のアーム部は、この板状部材を構成する矩形の上記一辺の対辺の中央部に接続されているようにしたものである。
【００２５】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１２の態様に係る可動反射装置において、
第１〜第４のアーム部なる４本のアーム部を備え、
第１のアーム部は、支持部に設けられた第１の固定点と鏡体部に設けられた第２の固定点とを結ぶ第１の接続経路に沿って配置され、第２のアーム部は、支持部に設けられた第３の固定点と鏡体部に設けられた第４の固定点とを結ぶ第２の接続経路に沿って配置され、第３のアーム部は、支持部に設けられた第５の固定点と鏡体部に設けられた第６の固定点とを結ぶ第３の接続経路に沿って配置され、第４のアーム部は、支持部に設けられた第７の固定点と鏡体部に設けられた第８の固定点とを結ぶ第４の接続経路に沿って配置されており、
鏡体部が矩形状の板状部材によって構成されており、第１〜第４のアーム部は、それぞれこの板状部材を構成する矩形の第１〜第４の隅部近傍に接続されているようにしたものである。
【００２６】
(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装置を２組用意し、第１の可動反射装置の鏡体部を、第２の可動反射装置全体に置き換えることにより複合可動反射装置を構成し、
第１の可動反射装置のアーム部によって、第１の可動反射装置の支持部と第２の可動反射装置の支持部とが接続されており、第１の可動反射装置の圧電素子により第１の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第２の可動反射装置の支持部の第１の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第２の可動反射装置のアーム部によって、第２の可動反射装置の支持部と第２の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、第２の可動反射装置の圧電素子により第２の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第２の可動反射装置の鏡体部の第２の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにしたものである。
【００２７】
(18)  本発明の第１８の態様は、上述した第５〜第１１の態様に係る可動反射装置を２組用意し、第１の可動反射装置の鏡体部を、第２の可動反射装置全体に置き換えることにより複合可動反射装置を構成し、
第１の可動反射装置のアーム部によって、第１の可動反射装置の支持部と第２の可動反射装置の支持部とが接続されており、第１の可動反射装置の圧電素子により第１の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第２の可動反射装置の支持部の第１の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第２の可動反射装置のアーム部によって、第２の可動反射装置の支持部と第２の可動反射装置の鏡体部とが接続されており、第２の可動反射装置の圧電素子により第２の可動反射装置のアーム部を変形させることにより、第２の可動反射装置の鏡体部の第２の可動反射装置の支持部に対する相対位置が制御できるようにし、
第１の可動反射装置の共通基準軸と第２の可動反射装置の共通基準軸とが直交するように配置されているようにしたものである。
【００２８】
(19)  本発明の第１９の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る可動反射装置もしくは複合可動反射装置と、これら可動反射装置もしくは複合可動反射装置の圧電素子に対して駆動信号を供給して駆動する駆動部と、によって反射面駆動システムを構成し、
可動反射装置を構成するアーム部を、所定の水平面に沿って配置された板状部材によって構成し、
駆動部が、個々の圧電素子に対して、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる谷型変形駆動信号と、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して上に凸となる変形を生じさせる山型変形駆動信号と、を選択的に供給する機能を有し、
駆動部が、鏡体部に所定の姿勢をとらせる制御を行う際に、特定のアーム部に供給する電気信号として、谷型変形駆動信号および山型変形駆動信号のうちの一方を第１の駆動信号とし他方を第２の駆動信号として、当該特定のアーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては第１の駆動信号を供給し、当該特定のアーム部の先端部側圧電素子には第２の駆動信号を供給するようにしたものである。
【００２９】
(20)  本発明の第２０の態様は、上述した第１９の態様に係る反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、
アーム部の鏡体部に固定された端部を上方に変位させる際には、アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には山型変形駆動信号を供給し、
アーム部の鏡体部に固定された端部を下方に変位させる際には、アーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には谷型変形駆動信号を供給するようにしたものである。
【００３０】
(21)  本発明の第２１の態様は、上述した第１９または第２０の態様に係る反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して直流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して所定の姿勢を維持するように制御するようにしたものである。
【００３１】
(22)  本発明の第２２の態様は、上述した第１９または第２０の態様に係る反射面駆動システムにおいて、
駆動部が、個々の圧電素子に対して、谷型変形駆動信号と山型変形駆動信号とを交互に周期的に繰り返す交流駆動信号を供給することにより、鏡体部が支持部に対して周期的な運動を行うように制御するようにしたものである。
【００３２】
(23)  本発明の第２３の態様は、反射面を有する鏡体部と、鏡体部を支持するための支持部と、一端が支持部に固定され他端が鏡体部に固定されたアーム部と、与えられた電気信号に基づいてアーム部に変形を生じさせる圧電素子と、を備え、圧電素子によりアーム部を変形させることにより、鏡体部の支持部に対する相対位置を制御することができる可動反射装置において、
アーム部が、ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体と（ｎ＋１）個の中間接続体とを有し、１本の接続経路に沿って支持部の所定箇所と鏡体部の所定箇所とを接続しており、
ｎ本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、
個々の橋梁体の両端のうち、接続経路上で支持部に近い側を根端部と呼び、接続経路上で鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、第１番目の中間接続体は支持部の所定箇所と第１番目の橋梁体の根端部とを接続し、第ｉ番目の中間接続体（但し、２≦ｉ≦ｎ）は第（ｉ−１）番目の橋梁体の先端部と第ｉ番目の橋梁体の根端部とを接続し、第（ｎ＋１）番目の中間接続体は第ｎ番目の橋梁体の先端部と鏡体部の所定箇所とを接続し、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられており、
根端部側圧電素子および先端部側圧電素子は、いずれも橋梁体の上面もしくは下面に設けられ、与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させることができ、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれに設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されており、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼んだ場合に、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子であり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子であるようにしたものである。
【００３３】
(24)   本発明の第２４の態様は、上述した第２３の態様に係る可動反射装置において、
第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとしたとき、寸法比β／αを１．５以上に設定するようにしたものである。
【００３４】
(25)   本発明の第２５の態様は、上述した第２３または第２４の態様に係る可動反射装置において、
第ｎ番目の橋梁体についても、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられているようにしたものである。
【００３５】
(26)   本発明の第２６の態様は、上述した第２３〜第２５の態様に係る可動反射装置において、
個々の橋梁体の各長手方向軸が、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっているようにしたものである。
【００３６】
(27)   本発明の第２７の態様は、上述した第２６の態様に係る可動反射装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、
アーム部を構成するｎ本の橋梁体および（ｎ＋１）個の中間接続体の上面がＸＹ平面に含まれ、下面がＸＹ平面に平行な所定平面に含まれ、Ｙ軸を共通基準軸として、ｎ本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもＹ軸に平行な軸に設定されているようにしたものである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の可動反射装置では、平面形状がＵ字状をなす板状のアーム部によって鏡体部が支持される。そして、アーム部を構成する複数ｎ本の橋梁体のうち、鏡体部に最も近い橋梁体には縦貫圧電素子が設けられ、それ以外の橋梁体には、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子とが設けられる。そのため、より効率的に鏡体部の変位量を確保することができる新たな構造が実現できる。また、そのような構造を有する可動反射装置を、より効率的な変位量が確保できるように駆動することが可能な反射面駆動システムが実現できる。
【００３８】
また、同じ橋梁体に配置された根端部側圧電素子および先端部側圧電素子の一方を短尺素子、他方を長尺素子として、両者の長さを変える実施形態を採用すれば、鏡体部の変位量を更に増加させることができる。特に、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとして、寸法比β／αを１．５以上に設定するようにすれば、鏡体部の変位量を効果的に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の２素子型の可動反射装置の上面図（図(a) ）、ＸＺ平面で切った正断面図（図(b) ）、軸Ｌ１に沿って切った側断面図（図(c) ）である（図(a) におけるハッチングは、個々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）。
【図２】図１に示す圧電素子Ｅ１の詳細な層構造を示す正断面図（図(a) ）およびその変形例を示す正断面図（図(b) ，図(c) ）である（ＸＺ平面で切った断面図）。
【図３】図１に示す圧電素子Ｅ１に所定極性の電圧を印加することにより生じる橋梁体１２１の変形態様を示す側断面図（軸Ｌ１に沿って切った断面図）である。
【図４】図１に示す可動反射装置のアーム部に関して、橋梁体１２１の左端（根端部）を固定した状態で、圧電素子に各駆動信号を与えたときの橋梁体１２１の変形態様を示す側断面図（軸Ｌ１に沿って切った断面図）である。
【図５】図１に示す可動反射装置のアーム部に関して、橋梁体１２１の左端（根端部）を固定した状態で、各部に谷型変形もしくは山型変形を生じさせたときの橋梁体１２１，１２２の変形態様を示す側断面図（軸Ｌ１もしくはＬ２に沿って切った断面図）である。
【図６】図１に示す可動反射装置のアーム部に関して、橋梁体１２１の左端（根端部）を固定した状態で、各部に谷型変形もしくは山型変形を生じさせたときの橋梁体１２１，１２２の変形態様を示す別な側断面図（軸Ｌ１もしくはＬ２に沿って切った断面図）である。
【図７】参考例としての４素子型の可動反射装置の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図８】本発明に係る３素子型の可動反射装置の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図９】本発明に係る７素子型の可動反射装置の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図１０】図９に示す可動反射装置の基本構造体を示す平面図である（ハッチングは個々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）。
【図１１】本発明の変形例に係る４アーム型の可動反射装置の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図１２】本発明の変形例に係る７素子型かつ４アーム型の可動反射装置の変形例の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図１３】本発明の変形例に係る７素子型かつ中央接続２アーム型の可動反射装置の上面図である（ハッチングは個々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）。
【図１４】図７に示す４素子型の可動反射装置について、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた第１の解析結果を示す図である。
【図１５】図７に示す４素子型の可動反射装置について、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた第２の解析結果を示す図である。
【図１６】図８に示す３素子型の可動反射装置について、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた解析結果を示す図である。
【図１７】図１６に示す解析結果に基づいて作成された、寸法比β／αと変位量ｄとの関係を示すグラフである（横軸は対数尺度）。
【図１８】図９に示した本発明に係る７素子型の可動反射装置の変形例を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図１９】図１１に示した本発明に係る４アーム型の可動反射装置の変形例を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２０】図１２に示した本発明に係る７素子型かつ４アーム型の可動反射装置の変形例を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２１】図１３に示した本発明に係る７素子型かつ中央接続２アーム型の可動反射装置の変形例を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２２】本発明に係る複合可動反射装置の第１の実施形態を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２３】本発明に係る複合可動反射装置の第２の実施形態を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２４】本発明に係る複合可動反射装置の第３の実施形態を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【図２５】本発明に係る複合可動反射装置の第４の実施形態を示す上面図である（ハッチングは個々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）。
【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．  板状のアーム部を用いる一般的な可動反射装置  ＞＞＞
はじめに、板状のアーム部を用いる可動反射装置の基本的な構造を説明する。図１は、従来の一般的な可動反射装置１００を示す図であり、図１(a) は上面図、図１(b) は正断面図、図１(c) は側断面図である。ここでは、便宜上、図示のように、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義して以下の説明を行うことにする。
【００４２】
図１(a) の上面図に示すとおり、この可動反射装置１００を構成する基本構造体は、ＸＹ平面に沿って広がる板状の部材によって構成されており、矩形の枠状構造体からなる支持部１１０と、２本のＵ字状アーム部１２０，１３０と、中央に配置された矩形の板状部材からなる鏡体部１６０と、を有している。ここでは、説明の便宜上、この基本構造体の上面にＸＹ平面をとり、鏡体部１６０の上面中央位置に原点Ｏをとることにより、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義している。なお、図１(a) に示すＬ１軸およびＬ２軸は、Ｙ軸に平行な長手方向軸である。
【００４３】
図１(a) の上面図では、図の右方向がＸ軸正方向、図の上方向がＹ軸正方向、図の紙面垂直手前方向がＺ軸正方向になる。一方、図１(b) の正断面図は、この可動反射装置１００をＸＺ平面で切った断面図であり、図の右方向がＸ軸正方向、図の上方向がＺ軸正方向になる。また、図１(c) の側断面図は、この可動反射装置１００を長手方向軸Ｌ１に沿って切った断面図であり、図の左方向がＬ１軸（Ｙ軸）正方向、図の上方向がＺ軸正方向になる。
【００４４】
図１(a) に示すとおり、支持部１１０は、右辺枠部１１１，上辺枠部１１２，左辺枠部１１３，下辺枠部１１４という４組の枠部によって構成された矩形の枠状構造体であり、鏡体部１６０を支持する役割を果たす。支持部１１０と鏡体部１６０とは、２本のアーム部１２０，１３０によって接続されている。第１のアーム部１２０は、左辺枠部１１３上の固定点Ｑ１と鏡体部１６０の左辺上の固定点Ｑ２とをＵ字状の経路に沿って接続する役割を果たし、第２のアーム部１３０は、右辺枠部１１１上の固定点Ｑ３と鏡体部１６０の右辺上の固定点Ｑ４とをＵ字状の経路に沿って接続する役割を果たす。
【００４５】
第１のアーム部１２０は、Ｙ軸に平行な長手方向軸Ｌ１に沿って伸びる第１番目の橋梁体１２１とＹ軸に平行な長手方向軸Ｌ２に沿って伸びる第２番目の橋梁体１２２とを有している。同様に、第２のアーム部１３０は、Ｙ軸に平行な長手方向軸に沿って伸びる第１番目の橋梁体１３１および第２番目の橋梁体１３２を有している。そして、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の上面には、それぞれ圧電素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が設けられている。また、鏡体部１６０の上面には、反射面を有する反射層１６５が設けられている。ここに示す例の場合、可動反射装置１００の構造は、ＹＺ平面に関して面対称になる。後述する図７〜図２１に示す各可動反射装置１００Ａ〜１００ＦＦについても、同様に、その構造はＹＺ平面に関して面対称になる。なお、図１(a) におけるハッチングは、圧電素子Ｅ１〜Ｅ４および反射層１６５の形成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（以後に示す各上面図についても同様）。
【００４６】
図１(b) に示すとおり、ここでは、可動反射装置１００を構成する基本構造体（支持部１１０，アーム部１２０，１３０，鏡体部１６０を有する一体板状部材）の上面にＸＹ平面を定義しているため、圧電素子Ｅ１〜Ｅ４および反射層１６５の下面は、ＸＹ平面上に位置することになる。この例の場合、基本構造体として、縦３．０ｍｍ、横４．５ｍｍ程度の板状部材を用いており、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の長さは２．０ｍｍ程度である。また、橋梁体１２１，１２２を含む第１のアーム部１２０および橋梁体１３１，１３２を含む第２のアーム部１３０の厚み（たとえば、０．０１ｍｍ）は、支持部１１０（各枠部１１１〜１１４）および鏡体部１６０の厚み（たとえば、０．５０ｍｍ）よりも小さく設定されている（なお、図面は、説明の便宜上、実際とは異なる寸法比で描かれている）。このため、支持部１１０および鏡体部１６０は十分な剛性を有するが、アーム部１２０，１３０は、ある程度の弾性変形を生じる。このような弾性変形によって、鏡体部１６０の支持部１１０に対する相対位置が変化することになる。
【００４７】
図１(a) に示すように、第１のアーム部１２０の上面の所定箇所（長手方向軸Ｌ１，Ｌ２と橋梁体１２１，１２２の両端部との交点位置）には、参照点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２が定義されている。図１(c) には、このうち、橋梁体１２１の上面の両端に位置する２つの参照点Ｐ１１，Ｐ１２が描かれている。同様に、参照点Ｐ２１，Ｐ２２は、橋梁体１２２の上面の両端に位置する点ということになる。これら各参照点Ｐ１１〜Ｐ２２は、§２において、アーム部１２０の反りに基づく変位を説明する際に用いられる。
【００４８】
図２(a) は、図１に示す圧電素子Ｅ１の詳細な層構造を示す正断面図であり、図１(b) に示されている圧電素子Ｅ１の近傍を拡大した図に相当する。図１(b) ，(c) では、図示の便宜上、各圧電素子Ｅ１〜Ｅ４を単一の層からなる構造体として描いているが、実際には、各圧電素子は３層構造を有している。図２(a) は、圧電素子Ｅ１の層構造を説明する正断面図であるが、他の圧電素子Ｅ２〜Ｅ４の層構造も全く同様である。
【００４９】
図２(a) に示すとおり、圧電素子Ｅ１は、上方電極Ｅａ，圧電材料層Ｅｂ，下方電極Ｅｃの３層構造を有している。圧電材料層Ｅｂは、たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの材料（圧電特性を示す材料）からなる層であり、上方電極Ｅａおよび下方電極Ｅｃは、この圧電材料層Ｅｂに対して上下方向に電圧を印加するために利用される電極である。これら一対の電極Ｅａ，Ｅｃは、一般的な導電性材料（たとえば、アルミニウムや銅などの金属）からなる導電層によって構成すればよい。なお、圧電材料層Ｅｂとしては、図の垂直方向に電界がかかった場合に、図の水平方向に伸縮が生じる圧電特性を示す材料を用いるようにする。
【００５０】
この図２(a) に示す圧電素子Ｅ１において、上方電極Ｅａおよび下方電極Ｅｃの間に所定極性の電圧を印加すると、圧電材料層Ｅｂが水平方向（図の左右方向および紙面垂直方向）に伸縮変形するため、橋梁体１２１の上面に対して伸縮応力が加わることになる。その結果、後述するように、橋梁体１２１に反りが生じる。
【００５１】
結局、各圧電素子Ｅ１〜Ｅ４は、ＸＹ平面に平行な方向に広がる圧電材料層Ｅｂと、圧電材料層Ｅｂの上面に形成された上方電極Ｅａと、圧電材料層Ｅｂの下面に形成された下方電極Ｅｃと、を有し、上方電極Ｅａと下方電極Ｅｃとの間に電圧を印加することにより、ＸＹ平面に平行な方向に伸縮する特性を有する素子ということになる。
【００５２】
図示の例の場合、個々の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４は、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の上面に設けられているため、下方電極Ｅｃが各橋梁体の上面に固着されているが、本発明を実施するにあたって、圧電素子は、必ずしも各橋梁体の上面に設ける必要はない。たとえば、個々の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４を、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の下面に設けるようにしてもかまわない。この場合、上方電極Ｅａを各橋梁体の下面に固着すればよい。もちろん、一部の圧電素子を橋梁体の上面に設け、他の一部の圧電素子を橋梁体の下面に設けるようにしてもかまわない。
【００５３】
図２(b) ，(c) は、図２(a) に示す圧電素子Ｅ１の変形例を示す正断面図である。図２(b) に示す変形例は、図２(a) に示す下方電極Ｅｃの代わりに、共通下方電極Ｅｄを設けた例である。共通下方電極Ｅｄは、第１のアーム部１２０の上面全体に形成された導電層であり、圧電素子Ｅ１の下方電極として機能するだけでなく、圧電素子Ｅ２の下方電極としても機能する。
【００５４】
別言すれば、図２(b) に示す変形例の場合、物理的に単一の導電層からなる共通下方電極Ｅｄの一部分（図１(a) の圧電素子Ｅ１を示す斜線ハッチング領域に対応する部分）が圧電素子Ｅ１の下方電極として機能し、他の一部分（図１(a) の圧電素子Ｅ２を示す斜線ハッチング領域に対応する部分）が圧電素子Ｅ２の下方電極として機能することになる。当然ながら、両圧電素子Ｅ１，Ｅ２の下方電極は導通し、常に等電位になる。図２(b) では、便宜上、共通下方電極Ｅｄを利用した圧電素子に、符号「Ｅ１′」を付して示してある。
【００５５】
一方、図２(c) に示す変形例は、図２(b) に示す変形例において、更に、圧電材料層Ｅｂの代わりに、共通圧電材料層Ｅｅを設けた例である。共通圧電材料層Ｅｅは、共通下方電極Ｅｄの上面全体に形成された圧電材料層であり、圧電素子Ｅ１の圧電材料層として機能するだけでなく、圧電素子Ｅ２の圧電材料層としても機能する。
【００５６】
別言すれば、図２(c) に示す変形例の場合、物理的に単一の導電層からなる共通下方電極Ｅｄの一部分（圧電素子Ｅ１の上方電極Ｅａに覆われた部分）が圧電素子Ｅ１の下方電極として機能し、物理的に単一の圧電材料層からなる共通圧電材料層Ｅｅの一部分（圧電素子Ｅ１の上方電極Ｅａに覆われた部分）が圧電素子Ｅ１の圧電材料層として機能する。また、物理的に単一の導電層からなる共通下方電極Ｅｄの他の一部分（圧電素子Ｅ２の上方電極Ｅａに覆われた部分）が圧電素子Ｅ２の下方電極として機能し、物理的に単一の圧電材料層からなる共通圧電材料層Ｅｅの他の一部分（圧電素子Ｅ２の上方電極Ｅａに覆われた部分）が圧電素子Ｅ２の圧電材料層として機能する。図２(c) では、便宜上、共通下方電極Ｅｄおよび共通圧電材料層Ｅｅを利用した圧電素子に、符号「Ｅ１''」を付して示してある。
【００５７】
結局、図１に示す４組の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４として、図２(a) に示す圧電素子Ｅ１のような個別の層構造を有する圧電素子を採用した場合は、個々の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４が、それぞれ個別の上方電極Ｅａ、圧電材料層Ｅｂ、下方電極Ｅｃを有することになる。この場合、これら上方電極Ｅａ、圧電材料層Ｅｂ、下方電極ＥｃのＸＹ平面への正射影投影像は互いに重なり合う（正射影投影像は、いずれも図１(a) に斜線ハッチングを施した領域になる）。
【００５８】
これに対して、図１に示す４組の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４として、図２(b) に示す圧電素子Ｅ１′のような層構造を有する圧電素子を採用した場合は、まず、第１のアーム部１２０および第２のアーム部１３０の上面に共通下方電極Ｅｄを形成し、この共通下方電極Ｅｄの上面の所定位置（図１(a) に斜線ハッチングを施した領域）に個々の圧電素子を構成するための個々の圧電材料層Ｅｂを形成し、最後に、これら個々の圧電材料層Ｅｂの上面に個々の上方電極Ｅａを形成すればよい。そうすれば、共通下方電極Ｅｄのうち個々の圧電材料層Ｅｂが形成されている領域（図１(a) に斜線ハッチングを施した領域）が、個々の圧電素子の下方電極Ｅｃとして機能することになる。
【００５９】
一方、図１に示す４組の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４として、図２(c) に示す圧電素子Ｅ１''のような層構造を有する圧電素子を採用した場合は、まず、第１のアーム部１２０および第２のアーム部１３０の上面に共通下方電極Ｅｄを形成し、この共通下方電極Ｅｄの上面に共通圧電材料層Ｅｅを形成し、最後に、この共通圧電材料層Ｅｅの上面の所定位置（図１(a) に斜線ハッチングを施した領域）に個々の圧電素子を構成するための個々の上方電極Ｅａを形成すればよい。そうすれば、共通圧電材料層Ｅｅのうち個々の上方電極Ｅａが形成されている領域（図１(a) に斜線ハッチングを施した領域）が、個々の圧電素子の圧電材料層Ｅｂとして機能し、共通下方電極Ｅｄのうち個々の上方電極Ｅａが形成されている領域が、個々の圧電素子の下方電極Ｅｃとして機能することになる。
【００６０】
このように、図２(b) に示す層構造を採用した場合は、複数の圧電素子について下方電極Ｅｄが共通になり、図２(c) に示す層構造を採用した場合は、更に圧電材料層Ｅｅも共通になるが、上方電極Ｅａだけは独立した個別電極になるため、個々の圧電素子はいずれも別個独立した圧電素子として動作することができる。要するに、図２(a) ，(b) ，(c) のいずれの層構造を採用した場合も、実質的に圧電素子として機能する部分は、個別の上方電極Ｅａが形成された部分になるので、圧電素子の平面的な配置が、図１(a) に斜線ハッチングを施した４箇所の領域になることに変わりはない。
【００６１】
以後、本願の説明を行う際に、アーム部に設けられた圧電素子の配置を、図１(a) のような上面図において斜線ハッチングを施した領域として示すことにするが、圧電素子の実際の層構造は図２(a) ，(b) ，(c) のいずれを採用してもかまわない。図２(a) の層構造を採用した場合、上面図における斜線ハッチング領域は、３層構造を有する個別の圧電素子自身の配置を示すことになるが、図２(b) ，(c) の層構造を採用した場合、上面図における斜線ハッチング領域は、３層構造を有する圧電素子のうちの個別の上層電極の配置を示すことになる。
【００６２】
なお、図２(b) ，(c) の層構造を採用する場合、第１のアーム部１２０の上面領域全体および第２のアーム部１３０の上面領域全体を、それぞれ共通下方電極Ｅｄもしくは共通圧電材料層Ｅｅの形成領域とすることもできるが、実用上は、支持部１１０および鏡体部１６０も含めた基本構造体の上面領域全体を形成領域とするのが好ましい。
【００６３】
たとえば、図２(c) の層構造を採用する場合であれば、支持部１１０，アーム部１２０，１３０，鏡体部１６０を含む基本構造体の上面全体に共通下方電極Ｅｄを形成し、その上面全体に共通圧電材料層Ｅｅを形成し、その上面の所定箇所（図１(a) に斜線ハッチングを施した領域）に、それぞれ個別の上方電極Ｅａを形成すればよい。この場合、鏡体部１６０にも上方電極Ｅａを形成するようにすれば、鏡体部１６０に形成した上方電極Ｅａ（図１(a) に二重斜線ハッチングを施した領域）を反射層１６５として利用することができる。このような層構造を採用すれば、製造プロセスを単純化することができる。なお、アーム部１２０，１３０を金属などの導電性材料によって構成した場合は、その上層部分を共通下方電極Ｅｄとして利用することができるので、別個に共通下方電極を形成する必要はない。
【００６４】
続いて、各圧電素子Ｅ１〜Ｅ４について、両電極間に所定極性の電圧を印加した場合に、橋梁体に生じる変形の態様を説明する。図３は、図１に示す圧電素子Ｅ１に所定極性の電圧を印加することにより生じる橋梁体１２１の変形態様を示す側断面図（軸Ｌ１に沿って切った断面図）である。ここに示す圧電素子Ｅ１は、図２(a) に示す層構造を採用したものであり、橋梁体１２１の上面に、下方電極Ｅｃ，圧電材料層Ｅｂ，上方電極Ｅａを積層した構造を有している。
【００６５】
まず、図３(a) は、圧電素子Ｅ１に何ら駆動信号を供給しないときの状態を示している。図２(a) が、ＸＺ平面で切断した正断面図であるのに対して、図３(a) は、長手方向軸Ｌ１に沿って切断した側断面図であるため、橋梁体１２１は図の左右方向（長手方向軸Ｌ１に沿った方向）に伸びる板状構造を有しており、圧電素子Ｅ１も同様に、図の左右方向（長手方向軸Ｌ１に沿った方向）に伸びる板状構造を有している。
【００６６】
図３(b) は、駆動部１８０から圧電素子Ｅ１の上下の電極Ｅａ，Ｅｃに対して、所定極性の電圧を加えた場合の変形態様を示している。図示の例の場合、駆動部１８０から上方電極Ｅａ側が正、下方電極Ｅｃ側が負となるような極性の電圧を印加している。その結果、圧電材料層Ｅｂには、水平方向に縮む方向への応力が生じ、橋梁体１２１の上面には縮む方向への力が加わる。そのため、橋梁体１２１は、長手方向に関して下に凸となる反りを生じ、図示のとおり、全体が谷型に変形する。
【００６７】
一方、図３(c) は、駆動部１８０から両電極Ｅａ，Ｅｃ間に逆極性の電圧を加えた場合の変形態様を示している。図示の例の場合、駆動部１８０から上方電極Ｅａ側が負、下方電極Ｅｃ側が正となるような極性の電圧を印加している。その結果、圧電材料層Ｅｂには、水平方向に伸びる方向への応力が生じ、橋梁体１２１の上面には伸びる方向への力が加わる。そのため、橋梁体１２１は、長手方向に関して上に凸となる反りを生じ、図示のとおり、全体が山型に変形する。
【００６８】
もっとも、圧電材料層Ｅｂの厚み方向に印加する電圧の極性と、圧電材料層Ｅｂに生じる伸縮応力との関係は、用いる圧電材料層Ｅｂに施されている分極処理によって異なる。すなわち、図示の例の場合、上方が正になるような極性の電圧を印加すると谷型変形を生じ（図３(b) ）、上方が負になるような極性の電圧を印加すると山型変形を生じ（図３(c) ）ているが、逆向きの分極処理を施した圧電材料層を用いると、谷型および山型の変形態様も逆転する。また、図示の例は、橋梁体１２１の上面に圧電素子Ｅ１を設けた例であるが、橋梁体１２１の下面に圧電素子Ｅ１を設けた場合も、谷型および山型の変形態様が逆転する。
【００６９】
そこで、本願では、橋梁体に対して、その長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる駆動信号を「谷型変形駆動信号」と呼び、上に凸となる変形を生じさせる駆動信号を「山型変形駆動信号」と呼ぶことにする。また、図面上では、下に凸となる変形を生じている橋梁体の断面部分には「丸谷」マークを描き、上に凸となる変形を生じている橋梁体の断面部分には「丸山」マークを描くことにする。「谷型変形駆動信号」および「山型変形駆動信号」の具体的な極性は、用いる圧電材料層に対して施された分極処理の方向や、圧電素子の配置（橋梁体の上面か下面か）によって定まることになる。
【００７０】
図３(b) は、圧電素子Ｅ１に対して、駆動部１８０から谷型変形駆動信号を供給したときの状態を示す側断面図であり、「丸谷」マークが描かれた橋梁体１２１は谷型変形を生じている。一方、図３(c) は、圧電素子Ｅ１に対して、駆動部１８０から山型変形駆動信号を供給したときの状態を示す側断面図であり、「丸山」マークが描かれた橋梁体１２１は山型変形を生じている。
【００７１】
図１に示す可動反射装置１００の場合、駆動部１８０から４組の圧電素子Ｅ１〜Ｅ４のそれぞれに対して、「谷型変形駆動信号」もしくは「山型変形駆動信号」を供給すれば、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２は、それぞれ谷型変形もしくは山型変形を生じ、鏡体部１６０を変位させることができる。各圧電素子Ｅ１〜Ｅ４に供給する駆動信号の極性を選択することにより、鏡体部１６０の変位方向を制御することができ、駆動信号の大きさ（電圧）を調整することにより、鏡体部１６０の変位量を制御することができる。以上が、板状のアーム部を用いる一般的な可動反射装置の基本構造および基本動作である。
【００７２】
＜＜＜  §２．  本発明の基本原理  ＞＞＞
ここでは、まず、図１に示す可動反射装置１００において、鏡体部１６０に所定の変位を生じさせるために、各アーム部１２０，１３０をどのように変形させればよいかを検討する。図４は、図１に示す可動反射装置１００の橋梁体１２１の一端を固定した状態で、圧電素子Ｅ１に各駆動信号を与えたときの橋梁体１２１の変形態様を示す側断面図（軸Ｌ１に沿って切った断面図）である。図が繁雑になるのを避けるため、ここでは圧電素子Ｅ１の図示は省略する。
【００７３】
アーム部は、所定の接続経路に沿って、支持部上の固定点と鏡体部上の固定点とを接続する構成要素である。たとえば、図１に示す例の場合、第１のアーム部１２０は、１本のＵ字状の接続経路に沿って、支持部１１０上の固定点Ｑ１と鏡体部１６０上の固定点Ｑ２とを接続する構成要素であり、第２のアーム部１３０は、１本のＵ字状の接続経路に沿って、支持部１１０上の固定点Ｑ３と鏡体部１６０上の固定点Ｑ４とを接続する構成要素である。
【００７４】
そこで本願では、１本のアーム部を構成する複数の橋梁体や後述する複数の中間接続体について、当該アーム部の接続経路上で、支持部１１０に近い側から順番に番号を付けて呼ぶことにする。たとえば、図１(a) に示す第１のアーム部１２０の場合、接続経路上で固定点Ｑ１に近い位置に配置された橋梁体１２１を第１番目の橋梁体と呼び、固定点Ｑ２に近い位置に配置された橋梁体１２２を第２番目の橋梁体と呼ぶ。同様に、第２のアーム部１３０の場合、接続経路上で固定点Ｑ３に近い位置に配置された橋梁体１３１を第１番目の橋梁体と呼び、固定点Ｑ４に近い位置に配置された橋梁体１３２を第２番目の橋梁体と呼ぶ。
【００７５】
また、１本の橋梁体の両端については、接続経路上で支持部１１０に近い側の端部を根端部と呼び、鏡体部１６０に近い側の端部を先端部と呼ぶことにする。たとえば、図１(a) に示す第１のアーム部１２０の場合、第１番目の橋梁体１２１については、図の上端に位置する参照点Ｐ１１側が根端部、図の下端に位置する参照点Ｐ１２側が先端部になり、第２番目の橋梁体１２２については、図の下端に位置する参照点Ｐ２１側が根端部、図の上端に位置する参照点Ｐ２２側が先端部になる。
【００７６】
図４(a) 〜(c) では、橋梁体１２１の根端部（図の左端）が固定されている状態が示されているが、これは、橋梁体１２１の根端部が後述する中間接続体を介して支持部１１０の固定点Ｑ１に固定されているためである。また、図４(a) 〜(c) では、橋梁体１２１の先端部（図の右端）が自由端として描かれているが、実際には、この第１番目の橋梁体１２１の先端部には、後述する中間接続体を介して、第２番目の橋梁体１２２の根端部が接続されている。
【００７７】
図４(a) は、圧電素子Ｅ１に何ら駆動信号を供給しないときの状態を示しており、橋梁体１２１は変形せずに基準姿勢を保っている。図４(b) は、圧電素子Ｅ１に谷型変形駆動信号を供給したときの変形状態を示している（破線は変形前の位置を示す）。たとえば、駆動部１８０から圧電素子Ｅ１に対して、図３(b) に示すような極性の電圧を印加すると、橋梁体１２１の上面には横方向に縮む応力が作用して谷型に変形する。このとき、橋梁体１２１の根端部（図の左端）が固定されていれば、この谷型変形によって、橋梁体１２１の先端部（図の右端）は上方に変位することになる。
【００７８】
一方、図４(c) は、圧電素子Ｅ１に山型変形駆動信号を供給したときの変形状態を示している（破線は変形前の位置を示す）。たとえば、駆動部１８０から圧電素子Ｅ１に対して、図３(c) に示すような極性の電圧を印加すると、橋梁体１２１の上面には横方向に伸びる応力が作用して山型に変形する。このとき、橋梁体１２１の根端部（図の左端）が固定されていれば、この山型変形によって、橋梁体１２１の先端部（図の右端）は下方に変位することになる。
【００７９】
続いて、第２番目の橋梁体１２２の変形も加えて、第１のアーム部１２０全体の変位を考えてみる。図５(a) は、図１(a) に示す可動反射装置１００の第１のアーム部１２０に関して、橋梁体１２１の根端部（左端）を固定した状態で、橋梁体１２１，１２２の双方に谷型変形を生じさせたときの変形態様を示す側断面図である。実際には、橋梁体１２２は橋梁体１２１の奥に位置するため、同一の断面図に両者の断面が現れることはないが、図５(a) では、説明の便宜上、同一の断面図に、橋梁体１２１の断面と橋梁体１２２の断面とを併せて描いてある。実際には、橋梁体１２１の断面部分は、長手方向軸Ｌ１に沿って切った側断面であり、橋梁体１２２の断面部分は、長手方向軸Ｌ２に沿って切った側断面である。
【００８０】
図５に描かれている参照点Ｐ１１〜Ｐ２２は、図１(a) の上面図の各位置に示された点であり、いずれも各橋梁体の端部上面に定義されている。図１(a) の上面図を見ればわかるように、参照点Ｐ１１は、支持部１１０側の固定点Ｑ１の近傍に定義された点であり、ここでは、説明の便宜上、静止固定点であるものとする。一方、参照点Ｐ２２は、鏡体部１６０側の固定点Ｑ２の近傍に定義された点であり、参照点Ｐ１１に対して変位を生じる点である。参照点Ｐ２２の変位は、鏡体部１６０の変位に対応したものになる。
【００８１】
駆動部１８０から圧電素子Ｅ１，Ｅ２の双方に谷型変形駆動信号を供給すると、橋梁体１２１，１２２はいずれも谷型に変形する。ここで、橋梁体１２１の根端部（参照点Ｐ１１）が固定されていると、前述したとおり、橋梁体１２１の先端部（参照点Ｐ１２）は上方に変位する。一方、橋梁体１２２の根端部（参照点Ｐ２１）は橋梁体１２１の先端部（参照点Ｐ１２）に接続されているため、橋梁体１２１の先端部（参照点Ｐ１２）の変位に応じた変位を生じることになる。図５(a) において、参照点Ｐ２１が参照点Ｐ１２とともに上方に変位しているのはこのためである。
【００８２】
なお、実際には、橋梁体１２１の先端部と橋梁体１２２の根端部との間には、中間接続体（図１(a) の上面図におけるＵ字状部分の一部）が存在し、この中間接続体が捻れるように変形するため、参照点Ｐ１２と参照点Ｐ２１の上下方向の位置は一致しないが、図５(a) の側断面図では、説明の便宜上、両参照点Ｐ１２，Ｐ２１を同じ位置に描いてある。また、図５(a) の側断面図では、説明の便宜上、橋梁体１２１と橋梁体１２２の位置ずれが誇張されて描かれているが、両者のずれは、両者間を接続する中間接続体の捻れによって生じるものであるため、実際には、両者のずれは、図示されているほど大きくはない。
【００８３】
図示のように、橋梁体１２１が谷型に変形すると、橋梁体１２１の先端部（参照点Ｐ１２）が上方に変位し、これに中間接続体を介して接続された橋梁体１２２の根端部（参照点Ｐ２１）も上方に変位する。しかも、橋梁体１２２も谷型に変形するので、橋梁体１２２の先端部（参照点Ｐ２２）は、図示のように上方に変位する。ここで、中間接続体には捻れが生じるため、上述したように、橋梁体１２１と橋梁体１２２の位置には、図に示すようなずれが生じる。
【００８４】
これとは逆に、駆動部１８０から圧電素子Ｅ１，Ｅ２の双方に山型変形駆動信号を供給すると、橋梁体１２１，１２２はいずれも山型に変形する。橋梁体１２１の根端部（参照点Ｐ１１）は固定されているので、橋梁体１２１が山型に変形すると、橋梁体１２１の先端部（参照点Ｐ１２）が下方に変位し、これに接続された橋梁体１２２の根端部（参照点Ｐ２１）も下方に変位する。しかも、橋梁体１２２も山型に変形するので、橋梁体１２２の先端部（参照点Ｐ２２）は、図５(a) とは逆に、下方に変位する。
【００８５】
このように、圧電素子Ｅ１，Ｅ２の双方に谷型変形駆動信号を供給すると、参照点Ｐ２２は、参照点Ｐ１１の位置を基準として上方に変位量ｄ１だけ変位し、逆に、圧電素子Ｅ１，Ｅ２の双方に山型変形駆動信号を供給すると、参照点Ｐ２２は、参照点Ｐ１１の位置を基準として下方に変位量ｄ１だけ変位する。この変位量ｄ１は、圧電素子に供給する駆動信号の電圧に応じた値になり、より高い電圧を印加すれば、変位量ｄ１も大きなものになる。
【００８６】
したがって、図１に示す従来型の可動反射装置１００において、駆動部１８０から圧電素子Ｅ１，Ｅ２に対して供給する駆動信号の極性および電圧を調整することにより、第１のアーム部１２０の変形状態を制御することができ、鏡体部１６０上の固定点Ｑ２の変位方向および変位量を制御することができる。同様に、駆動部１８０から圧電素子Ｅ３，Ｅ４に対して供給する駆動信号の極性および電圧を調整することにより、第２のアーム部１３０の変形状態を制御することができ、鏡体部１６０上の固定点Ｑ４の変位方向および変位量を制御することができる。こうして、支持部１１０に対する固定点Ｑ２，Ｑ４の変位を制御することにより、鏡体部１６０を所望の姿勢にもってゆくことができ、反射層１６５の向きを調整することができる。
【００８７】
本発明の目的は、図１に示す従来型の可動反射装置１００を改良して、より効率的に鏡体部１６０の変位量を確保することができるようにすることにある。たとえば、この可動反射装置１００をスマートフォンなどのモバイル機器に組み込んで利用する場合、ＭＥＭＳ技術を利用することにより小型化を図ることができるが、このようなモバイル機器では、動作電圧が低く、消費電力も小さく抑える必要がある。したがって、低電圧かつ低消費電力で駆動した場合にも、鏡体部１６０の変位量を十分に確保できるようにするのが好ましい。
【００８８】
本願発明者は、このような観点に基づいて、図１に示す従来型の可動反射装置１００の変位動作を解析したところ、必ずしも効率的な変位動作が可能な構造にはなっていない点に気がついた。以下にその理由を説明する。
【００８９】
いま、図５(a) に示すように、橋梁体１２１，１２２の双方を谷型に変形させて（すなわち、圧電素子Ｅ１，Ｅ２の双方に谷型変形駆動信号を供給して）、参照点Ｐ２２を上方に変位させる場合を考えてみる。図５(b) は、このときの橋梁体１２１の変形状態のみを抽出して示した側断面図である。橋梁体１２１は左端（根端部）を固定した状態において谷型に反るため、必然的に右端（先端部）が上がるように変形する。当該変形は、「参照点Ｐ１２を上方に押し上げる」という点において、「参照点Ｐ２２を上方に変位させて変位量ｄ１を大きくする」という正の効果を生むことになる。しかしながら、当該変形は、「右端（先端部）に左下がりの傾斜角をつける」という点において、「参照点Ｐ２２を下方に変位させて変位量ｄ１を小さくする」という負の効果を生む要因にもなる。
【００９０】
この負の効果を生む要因は、図５(b) にθ１，θ２として示した傾斜角により説明することができる。図５(b) に示す傾斜角θ１は、第１番目の橋梁体１２１の先端部（図では太線で示す）の傾斜角であり、破線で示す基準水平ラインに対してなす角度である。第１番目の橋梁体１２１が根端部から先端部まで、すなわち、図の左側から右側へと伸びていることを考えると、傾斜角θ１は、橋梁体が根端部から先端部へと伸びるに従って、上方へ向かう正の角度として把握することができる。このように、本願では、橋梁体が根端部から先端部へ向かって伸びる場合に、上方へ向かって伸びてゆく場合の傾斜角を正の角度とし、下方へ向かって伸びてゆく場合の傾斜角を負の角度として把握することにする。
【００９１】
一方、第２番目の橋梁体１２２に着目すると、第２番目の橋梁体１２２が根端部から先端部まで伸びる方向は、図の右側から左側へ向かう方向になる。図５(b) に示す傾斜角θ２は、第２番目の橋梁体１２２の根端部（太線で示す第１番目の橋梁体１２１の先端部とほぼ同じになる）が先端部へと向かう際の傾斜角である。この傾斜角θ２は、やはり破線で示す基準水平ラインに対してなす角度であるが、第２番目の橋梁体１２２の根端部にとっては、下方へ向かう負の角度になる。
【００９２】
前述したとおり、第１番目の橋梁体１２１の先端部と第２番目の橋梁体１２２の根端部とは、中間接続体を介して接続されており、この中間接続体に多少の捻れが生じるため、橋梁体１２１の傾斜角θ１の絶対値と橋梁体１２２の傾斜角θ２の絶対値とは、完全には一致しないが、ほぼ同じ大きさになる。したがって、傾斜角θ１の絶対値が大きくなればなるほど、傾斜角θ２の絶対値も大きくなる。別言すれば、第１番目の橋梁体１２１の反りを大きくして、参照点Ｐ１２をできるだけ上方に押し上げるようにすればするほど、第２番目の橋梁体１２２の姿勢が左下がりになってしまい、参照点Ｐ２２を押し下げるという逆効果が働くことになる。
【００９３】
本願発明者は、このような現象に鑑みて、第１番目の橋梁体１２１の変形態様を、図５(b) のような単純な谷型の変形態様ではなく、図５(c) のように、谷型・山型を組み合わせ変形態様にすれば、上記問題を解決できるという着想に至った。図５(b) に示す変形態様では、第１番目の橋梁体１２１を全長にわたって谷型に変形させているが、図５(c) に示す変形態様では、第１番目の橋梁体１２１を根端部側領域１２１ａと先端部側領域１２１ｂとに分け、根端部側領域１２１ａについては谷型に変形させ、先端部側領域１２１ｂについては山型に変形させている。
【００９４】
このように、第１番目の橋梁体１２１の変形態様を根端部側と先端部側とで異ならせるようにすると、上記問題を解決することができる。すなわち、根端部側領域１２１ａを谷型に変形させることにより、先端部側領域１２１ｂ全体を上方に押し上げる効果が得られ、同時に、先端部側領域１２１ｂを山型に変形させることにより、先端部側領域１２１ｂの先端部（右端）に右下がりの傾斜角をつけることができる。
【００９５】
図５(c) に示す傾斜角θ３は、第１番目の橋梁体１２１の先端部（図では太線で示す）の傾斜角であり、破線で示す基準水平ラインに対してなす角度である。図５(b) では、傾斜角θ１が上方へ向かう正の角度であり、太線で示す先端部が右上がりになっていたのに対し、図５(c) では、傾斜角θ３が下方へ向かう負の角度であり、太線で示す先端部が右下がりになっている。一方、図５(c) に示す傾斜角θ４は、第２番目の橋梁体１２２の根端部の傾斜角であり、やはり破線で示す基準水平ラインに対してなす角度である。図５(b) では、傾斜角θ２が下方へ向かう負の角度であり、第２番目の橋梁体１２２が左下がりに伸びてゆくことになるのに対して、図５(c) では、傾斜角θ４が上方へ向かう正の角度であり、第２番目の橋梁体１２２が左上がりに伸びてゆくことになる。
【００９６】
ここで、第１番目の橋梁体１２１の先端部に定義された参照点Ｐ１２の位置に着目すると、図５(b) に示す変形態様における参照点Ｐ１２の位置の方が、図５(c) に示す変形態様における参照点Ｐ１２の位置よりも高くなる。したがって、「参照点Ｐ１２をできるだけ上方に変位させる」という観点では、図５(b) に示す変形態様の方が好ましい。しかしながら、ここで第１のアーム部１２０を変形させている最終目的は、「第２番目の橋梁体１２２の先端部に定義された参照点Ｐ２２をできるだけ上方に変位させる」ことであり、そのような観点では、図５(c) に示す変形態様の方が好ましいことになる。
【００９７】
図６は、図１に示す可動反射装置１００の第１のアーム部１２０に関して、橋梁体１２１の左端（根端部）を固定した状態で、各部に谷型変形もしくは山型変形を生じさせたときの橋梁体１２１，１２２の変形態様を示す側断面図である。ここでも、説明の便宜上、同一の断面図に、橋梁体１２１の断面と橋梁体１２２の断面とを併せて描いてある。実際には、橋梁体１２１の断面部分は、長手方向軸Ｌ１に沿って切った側断面であり、橋梁体１２２の断面部分は、長手方向軸Ｌ２に沿って切った側断面である。
【００９８】
図６(a) は、第１番目の橋梁体１２１と第２番目の橋梁体１２２との双方について、図５(c) に示す変形態様を採用した結果を示している。すなわち、この図６(a) に示す変形態様では、第１番目の橋梁体１２１については、図５(c) に示す変形態様と同様に、第１番目の橋梁体１２１を根端部側領域１２１ａと先端部側領域１２１ｂとに分け、根端部側領域１２１ａについては谷型に変形させ、先端部側領域１２１ｂについては山型に変形させている。また、第２番目の橋梁体１２２についても、根端部側領域１２２ａと先端部側領域１２２ｂとに分け、根端部側領域１２２ａについては谷型に変形させ、先端部側領域１２２ｂについては山型に変形させている。
【００９９】
図５(a) に示す従来の変形態様と図６(a) に示す本発明に係る変形態様とを比較すると、右端の参照点Ｐ１２の変位量に関しては前者の方が好ましい結果になるが、左端の参照点Ｐ２２の変位量に関しては後者の方が好ましい結果が得られている。すなわち、図５(a) に示す変位量ｄ１に比べて、図６(a) に示す変位量ｄ２の方が大きくなっている。これは、第２番目の橋梁体１２２の根端部（右端）の姿勢が、前者の場合、左下がりの方向に伸びてゆく姿勢になっているのに対して、後者の場合、左上がりの方向に伸びてゆく姿勢になっているためである。ここでの最終目的は、参照点Ｐ２２をできるだけ上方に変位させることであるから、図５(a) に示す変形態様よりも図６(a) に示す変形態様の方が好ましいことは明らかである。
【０１００】
一方、図６(b) は、第１番目の橋梁体１２１については図５(c) に示す変形態様を採用し、第２番目の橋梁体１２２については、図５(a) に示す変形態様を採用した結果を示している。すなわち、この図６(b) に示す変形態様では、第１番目の橋梁体１２１については、図５(c) に示す変形態様と同様に、第１番目の橋梁体１２１を根端部側領域１２１ａと先端部側領域１２１ｂとに分け、根端部側領域１２１ａについては谷型に変形させ、先端部側領域１２１ｂについては山型に変形させている。一方、第２番目の橋梁体１２２については、全長にわたって谷型に変形させている。図６(b) では、図６(a) と対比する関係上、第２番目の橋梁体１２２についても、根端部側領域１２２ａと先端部側領域１２２ｂとに分けて示してあるが、根端部側領域１２２ａも先端部側領域１２２ｂも変形態様は同じ谷型であり、全長にわたって谷型に変形していることになる。
【０１０１】
図６(a) に示す変形態様と図６(b) に示す変形態様とを比較すると、左端の参照点Ｐ２２の変位量については、後者の方が好ましい結果が得られることがわかる。すなわち、図６(a) に示す変位量ｄ２に比べて、図６(b) に示す変位量ｄ３の方が更に大きくなっている。これは、第２番目の橋梁体１２２の先端部（左端）の姿勢が左上がりの状態のままになっているためである。ここでの最終目的は、参照点Ｐ２２をできるだけ上方に変位させることであるから、図６(a) に示す変形態様よりも図６(b) に示す変形態様の方が更に好ましいことになる。
【０１０２】
以上、参照点Ｐ２２を上方に変位させる場合の変形態様について説明したが、逆に、参照点Ｐ２２を下方に変位させる場合は、山型の変形と谷型の変形をそっくり入れ替えればよい。したがって、ここでは、参照点Ｐ２２を下方に変位させる場合の変形態様についての具体的な説明は省略する。また、これまで第１のアーム部１２０についての変形態様についての説明を行ったが、第２のアーム部１３０についての変形態様も全く同様である。
【０１０３】
＜＜＜  §３．  本発明の基本的な実施形態  ＞＞＞
上述した§２では、図１に示す可動反射装置１００のアーム部１２０において、図５(a) に示すような従来型の変形態様を採るよりも、図６(a) もしくは図６(b) に示すような新たな変形態様を採る方が、参照点Ｐ２２の変位量を大きくする上で好ましいことを説明した。ただ、実際には、図１に示す従来型の可動反射装置１００の構造では、図６(a) もしくは図６(b) に示すような新たな変形態様を採ることはできない。それは、図１に示す可動反射装置１００の場合、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２には、それぞれ１組の圧電素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４しか設けられていないためである。
【０１０４】
たとえば、図６(a) に示す変形態様を採用する場合、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２のそれぞれについて、根端部側領域と先端部側領域とで谷型・山型が逆になるような変形を生じさせる必要がある。また、図６(b) に示す変形態様を採用する場合、各橋梁体１２１，１３１のそれぞれについて、根端部側領域と先端部側領域とで谷型・山型が逆になるような変形を生じさせる必要がある。図１に示す可動反射装置１００の圧電素子構成では、このような変形を生じさせることはできない。そこで、実際には、圧電素子の構成を次のように変更した新たな可動反射装置を用意する必要がある。
【０１０５】
まず、図６(a) に示す変形態様を採用するためには、図７に上面図を示すような可動反射装置１００Ａを用いればよい。図１(a) に示す可動反射装置１００と図７に示す可動反射装置１００Ａとの相違点は、圧電素子の構成のみである。すなわち、前者では、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の上面に、それぞれ１組の圧電素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が設けられていたが、後者では、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の上面に、それぞれ２組ずつの圧電素子Ｅ１１，Ｅ１２、Ｅ２１，Ｅ２２、Ｅ３１，Ｅ３２、Ｅ４１，Ｅ４２が設けられている。ここでは、各橋梁体の根端部側に配置された圧電素子を根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ２１，Ｅ３１，Ｅ４１と呼び、各橋梁体の先端部側に配置された圧電素子を先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ２２，Ｅ３２，Ｅ４２と呼ぶことにする。
【０１０６】
図１(a) に示す可動反射装置１００と図７に示す可動反射装置１００Ａとは、上述したとおり、圧電素子の構成のみが異なり、その他の構成要素は全く同一である。そこで、図７では、図１と同一の構成要素については同一符号を用いて示してある。これら同一の構成要素についての説明は省略する。
【０１０７】
一方、図６(b) に示す変形態様を採用するためには、図８に上面図を示すような可動反射装置１００Ｂを用いればよい。図１(a) に示す可動反射装置１００と図８に示す可動反射装置１００Ｂとの相違点は、やはり圧電素子の構成のみである。すなわち、前者では、各橋梁体１２１，１２２，１３１，１３２の上面に、それぞれ１組の圧電素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が設けられていたが、後者では、各橋梁体１２１，１３１の上面には、それぞれ２組ずつの圧電素子Ｅ１１，Ｅ１２、Ｅ３１，Ｅ３２が設けられており、各橋梁体１２２，１３２の上面には、それぞれ１組ずつの圧電素子Ｅ２０，Ｅ４０が設けられている。ここで、図８に示す圧電素子Ｅ２０，Ｅ４０は、図１に示す圧電素子Ｅ２，Ｅ４と全く同じものであるが、便宜上、異なる符号を付して示すことにする。
【０１０８】
この図８においても、各橋梁体の根端部側に配置された圧電素子を根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ３１と呼び、各橋梁体の先端部側に配置された圧電素子を先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ３２と呼ぶことにする。また、圧電素子Ｅ２０，Ｅ４０は、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた単一の圧電素子であるため、ここでは、縦貫圧電素子と呼ぶことにする。
【０１０９】
図１(a) に示す可動反射装置１００と図８に示す可動反射装置１００Ｂとは、上述したとおり、圧電素子の構成のみが異なり、その他の構成要素は全く同一である。そこで、図８においても、図１と同一の構成要素については同一符号を用いて示してある。これら同一の構成要素についての説明も省略する。
【０１１０】
結局、図１に示す可動反射装置１００では、１本のＵ字型アーム部に２組の圧電素子が配置されており、図７に示す可動反射装置１００Ａでは、１本のＵ字型アーム部に４組の圧電素子が配置されており、図８に示す可動反射装置１００Ｂでは、１本のＵ字型アーム部に３組の圧電素子が配置されていることになる。そこで、ここでは、図１に示す可動反射装置１００を２素子型の可動反射装置、図７に示す可動反射装置１００Ａを４素子型の可動反射装置、図８に示す可動反射装置１００Ｂを３素子型の可動反射装置と呼び、一般に、１本のアーム部にｋ組の圧電素子が配置されている可動反射装置をｋ素子型の可動反射装置と呼ぶことにする。
【０１１１】
前述したとおり、参照点Ｐ２２の変位量をできるだけ大きくする、という最終目的を達成するためには、図６(b) に示す変形態様を採用するのが好ましい。そして、この図６(b) に示す変形態様を実現するには、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂおよびその派生となる奇数素子型の可動反射装置（後述）を用いるのが好ましい。
【０１１２】
もちろん、図６(b) に示す変形態様は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａを用いても実現することができるが、その場合は、橋梁体１２２上に設けられた一対の圧電素子Ｅ２１，Ｅ２２に対して同一の駆動信号を与え、橋梁体１３２上に設けられた一対の圧電素子Ｅ４１，Ｅ４２に対して同一の駆動信号を与えることになるので、わざわざ２組の圧電素子を分けて設けることは無駄である。２組の独立した圧電素子を分けて設けると、両者間に空隙部が生じ、駆動効率が低下することになる。また、配線の手間も増えることになる。
【０１１３】
このような点を考慮すると、実用上、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａよりも、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂの方が優れていることになる。本願発明は、この３素子型の可動反射装置１００Ｂおよびその派生となる奇数素子型の可動反射装置（後述）を対象としたものであり、図６(b) に示す変形態様に基づく駆動を前提としたものになる。
【０１１４】
図１に示す２素子型の可動反射装置１００は、従来から利用されている一般的な装置であるが、図５(a) に示すように、参照点Ｐ２２の変位量ｄ１は必ずしも十分には確保できない。これに対して、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂであれば、図６(b) に示す変形態様を生じさせるような駆動を行うことにより、参照点Ｐ２２の変位量ｄ３を十分に確保することが可能になる。すなわち、本発明によれば、平面形状がＵ字状をなす板状のアーム部によって鏡体部を支持する可動反射装置において、より効率的に鏡体部の変位量を確保することができる新たな構造が提供されることになる。
【０１１５】
なお、実際には、これまで述べてきた種々の構造をもった可動反射装置を動作させるためには、各圧電素子に対して駆動信号を供給して駆動する駆動部が必要になる。本願では、可動反射装置に駆動部を付加したシステム全体を反射面駆動システムと呼ぶことにする。図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂを用いて反射面駆動システムを構成するには、駆動部１８０として、次のような機能をもった電子回路を用意すればよい。
【０１１６】
ここでは、まず、鏡体部１６０上の固定点Ｑ２，Ｑ４を上方（Ｚ軸正方向）に変位させる動作を行う場合を考える。このような動作を行うと、図８に示す矩形状の鏡体部１６０の上辺が上方（Ｚ軸正方向）に変位し、反射層１６５をＹ軸方向に傾斜させることができる。固定点Ｑ２を上方に変位させるには、第１のアーム部１２０について、図６(b) に示す変形を生じさせればよい。したがって、駆動部１８０は、根端部圧電素子Ｅ１１に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部圧電素子Ｅ１２に対しては山型変形駆動信号を供給し、縦貫圧電素子Ｅ２０に対しては谷型変形駆動信号を供給すればよい。同様に、固定点Ｑ４を上方に変位させるには、第２のアーム部１３０について、図６(b) に示す変形を生じさせればよい。したがって、駆動部１８０は、根端部圧電素子Ｅ３１に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部圧電素子Ｅ３２に対しては山型変形駆動信号を供給し、縦貫圧電素子Ｅ４０に対しては谷型変形駆動信号を供給すればよい。
【０１１７】
一方、鏡体部１６０上の固定点Ｑ２，Ｑ４を下方（Ｚ軸負方向）に変位させる動作を行う場合を考える。このような動作を行うと、図８に示す矩形状の鏡体部１６０の上辺が下方（Ｚ軸負方向）に変位し、反射層１６５をＹ軸逆方向に傾斜させることができる。固定点Ｑ２を下方に変位させるには、第１のアーム部１２０について、図６(b) とは逆の変形を生じさせればよい。したがって、駆動部１８０は、根端部圧電素子Ｅ１１に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部圧電素子Ｅ１２に対しては谷型変形駆動信号を供給し、縦貫圧電素子Ｅ２０に対しては山型変形駆動信号を供給すればよい。同様に、固定点Ｑ４を下方に変位させるには、第２のアーム部１３０について、図６(b) とは逆の変形を生じさせればよい。したがって、駆動部１８０は、根端部圧電素子Ｅ３１に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部圧電素子Ｅ３２に対しては谷型変形駆動信号を供給し、縦貫圧電素子Ｅ４０に対しては山型変形駆動信号を供給すればよい。
【０１１８】
以上、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂを例にとって、その基本構造およびその動作方法を述べたが、§２で述べた本発明の基本原理を適用可能な可動反射装置は、このような３素子型の可動反射装置に限られるものではなく、一般に、奇数素子型の可動反射装置を構成すれば、本発明の基本原理が適用可能である。
【０１１９】
たとえば、図９は、本発明に係る７素子型の可動反射装置１００Ｃの上面図である（ハッチングは個々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）。図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂの場合、第１のアーム部１２０は、１箇所にＵ字状折り返し部が設けられた構造をなし、第１番目の橋梁体１２１と第２番目の橋梁体１２２という２組の橋梁体を有していた。第２のアーム部１３０についても同様である。
【０１２０】
これに対して、図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃの場合、第１のアーム部１２０Ｃは、３箇所にＵ字状折り返し部が設けられた構造をなし、第１番目の橋梁体１２１Ｃ、第２番目の橋梁体１２２Ｃ、第３番目の橋梁体１２３Ｃ、第４番目の橋梁体１２４Ｃ、という４組の橋梁体を有している。しかも、第１のアーム部１２０Ｃ上には、合計７組の圧電素子が設けられている。同様に、第２のアーム部１３０Ｃは、３箇所にＵ字状折り返し部が設けられた構造をなし、第１番目の橋梁体１３１Ｃ、第２番目の橋梁体１３２Ｃ、第３番目の橋梁体１３３Ｃ、第４番目の橋梁体１３４Ｃ、という４組の橋梁体を有している。この第２のアーム部１３０Ｃ上にも、合計７組の圧電素子が設けられている。
【０１２１】
また、この可動反射装置１００Ｃにおいても、枠状部材からなる支持部１１０Ｃ上の固定点Ｑ１と矩形状の鏡体部１６０Ｃ上の固定点Ｑ２とが第１のアーム部１２０Ｃによって接続されている。同様に、固定点Ｑ３と固定点Ｑ４とが第２のアーム部１３０Ｃによって接続されている。そして、各アーム部を変形させることにより、鏡体部１６０Ｃ上の反射層１６５Ｃを傾斜させることができる。
【０１２２】
ここで、７組の圧電素子の配置に着目すると、第１のアーム部１２０Ｃの場合、第１番目の橋梁体１２１Ｃ〜第３番目の橋梁体１２３Ｃについては、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子が配置されており、最後の第４番目の橋梁体１２４Ｃについては、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた単一の縦貫圧電素子が配置されている。第２のアーム部１３０Ｃについても同様である。
【０１２３】
ここで、１本のアーム部において、第１〜第３番目の橋梁体については、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子を配置し、第４番目の橋梁体については、単一の縦貫圧電素子を配置する理由は、図６(a) ，(b) の変形態様を参照すれば容易に理解できよう。一般に、１本のアーム部にｎ本の橋梁体が含まれる場合、このｎ本の橋梁体は、固定点Ｑ１とＱ２とを接続する接続経路に沿ってつづら折りに連なって接続されることになる。図９に示す可動反射装置１００Ｃは、ｎ＝４に設定した例であり、第１のアーム部１２０Ｃは、合計４本の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃ，１２４Ｃをつづら折りに連結することによって構成されている。
【０１２４】
このような構造において、たとえば、固定点Ｑ２を上方（Ｚ軸正方向）に変位させることを考えると、固定点Ｑ１からＱ２へ向かって、各橋梁体が徐々に上方へ傾斜してゆくような変形をさせる必要がある。そして、後続する橋梁体が存在する場合には、図５(c) に示すように、先端部が下方に傾斜するような変形態様を採用するのが好ましく、後続する橋梁体が存在しない場合には、図５(b) に示すように、先端部が上方に傾斜するような変形態様を採用するのが好ましい。
【０１２５】
別言すれば、図９に示す第１のアーム部１２０Ｃの場合、第１番目の橋梁体１２１Ｃと第２番目の橋梁体１２２Ｃとの関係については、図６(a) に示す変形態様を採り、第２番目の橋梁体１２２Ｃと第３番目の橋梁体１２３Ｃとの関係についても、図６(a) に示す変形態様を採るが、第３番目の橋梁体１２３Ｃと第４番目の橋梁体１２４Ｃとの関係については、図６(b) に示す変形態様を採るのが好ましい。図９に示す第１のアーム部１２０Ｃにおいて、第１〜第３番目の橋梁体１２１Ｃ〜１２３Ｃについては、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子を配置し、第４番目の橋梁体１２４Ｃについては、単一の縦貫圧電素子を配置しているのは、このような変形態様を採ることができるようにするためである。第２のアーム部１３０Ｃについても同様である。
【０１２６】
この図９に示す可動反射装置１００Ｃにおいて、鏡体部１６０Ｃ上の固定点Ｑ２，Ｑ４を上方（Ｚ軸正方向）に変位させるには、第１のアーム部１２０Ｃに関して、第１〜第３番目の橋梁体１２１Ｃ〜１２３Ｃ上の各根端部圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、各先端部圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、第４番目の橋梁体１２４Ｃ上の縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給すればよい。同様に、第２のアーム部１３０Ｃに関しては、第１〜第３番目の橋梁体１３１Ｃ〜１３３Ｃ上の各根端部圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、各先端部圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、第４番目の橋梁体１３４Ｃ上の縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給すればよい。逆に、鏡体部１６０Ｃ上の固定点Ｑ２，Ｑ４を下方（Ｚ軸負方向）に変位させるには、上記における山型変形駆動信号と谷型変形駆動信号とを入れ替えればよい。
【０１２７】
図９には、７素子型の可動反射装置１００Ｃを例示したが、もちろん、５素子型の可動反射装置（１本のアーム部に３本の橋梁体を設けた構造を有する装置）、９素子型の可動反射装置（１本のアーム部に５本の橋梁体を設けた構造を有する装置）などを用いても本発明の基本原理を適用することができる。
【０１２８】
要するに、§２で述べた本発明の基本原理を適用するには、１本のアーム部上に奇数ｋ個の圧電素子を設けた奇数素子型の可動反射装置を構成し、最終番目の橋梁体（鏡体部に接続される橋梁体）には単一の縦貫圧電素子を設け、それ以外の橋梁体には、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子を設けるようにすればよい。そして、鏡体部が支持部に対して所定の相対位置をとるような制御を行う際には、各根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては、鏡体部の変位方向に応じて、谷型変形駆動信号および山型変形駆動信号のうちの一方の駆動信号を供給し、各先端部側圧電素子に対しては他方の駆動信号を供給するようにすればよい。
【０１２９】
参考までに、図９に示す可動反射装置１００Ｃについて、本発明の効果を検証した結果を示しておく。下記の結果１，２は、いずれもＦＥＭ解析用アプリケーションプログラムを搭載したコンピュータによるシミュレーションにより得られたものである。
＜結果１＞
解析対象：７素子型可動反射装置１００Ｃ
得られた変位量ｄ＝１．７６ｍｍ
＜結果２＞
解析対象：４素子型可動反射装置１００Ｃ′
得られた変位量ｄ＝０．８７ｍｍ
【０１３０】
上記結果１，２において、７素子型可動反射装置１００Ｃとは、図９に示す可動反射装置１００Ｃそのものであり、４素子型可動反射装置１００Ｃ′とは、この可動反射装置１００Ｃにおける「根端部側圧電素子および先端部側圧電素子」を「単一の縦貫圧電素子」に置き換えた装置（図１に例示するような従来型の装置）である。別言すれば、７素子型可動反射装置１００Ｃでは、１本のアーム部を構成する４本の橋梁体のうち、３本については「根端部側圧電素子および先端部側圧電素子」が配置され、最後の１本については「単一の縦貫圧電素子」が配置されているのに対して、４素子型可動反射装置１００Ｃ′では、１本のアーム部を構成する４本の橋梁体のすべてについて「単一の縦貫圧電素子」が配置されている。
【０１３１】
また、上記結果１，２において、得られた変位量ｄとは、各圧電素子に所定極性の同一電圧を印加したときに、固定点Ｑ１に対する固定点Ｑ２のＺ軸方向に関する変位量ｄを示している。両結果を比較すればわかるように、同一電圧を印加しているにもかかわらず、従来型の可動反射装置１００Ｃ′を用いた結果に比べて、本発明に係る可動反射装置１００Ｃを用いた結果では、２倍以上の変位量が得られている。このように、本発明の基本原理を適用すれば、より効率的に鏡体部の変位量を確保することができるようになる。
【０１３２】
＜＜＜  §４．  本発明の基本構成  ＞＞＞
上述した§３では、本発明の基本的な実施形態を説明したが、ここでは、本発明に係る可動反射装置および反射面駆動システムの基本構成を一般論として述べ、本発明の本質的な構成要素を整理しておく。以下、便宜上、図９に示した可動反射装置１００Ｃを例にとった説明を行う。
【０１３３】
まず、本発明に係る可動反射装置の基本構成を、図９の実施例を参照しながら説明する。図９に示す可動反射装置１００Ｃは、反射面１６５Ｃを有する鏡体部１６０Ｃと、鏡体部１６０Ｃを支持するための支持部１１０Ｃと、一端が支持部１１０Ｃに固定され他端が鏡体部１６０Ｃに固定されたアーム部１２０Ｃ，１３０Ｃと、与えられた電気信号に基づいて各アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃに変形を生じさせる圧電素子（斜線ハッチングを施した領域に配置されている合計１４組の素子）と、を備え、各圧電素子によりアーム部１２０Ｃ，１３０Ｃを変形させることにより、鏡体部１６０Ｃの支持部１１０Ｃに対する相対位置を制御する機能を有している。
【０１３４】
図１０は、図９に示す可動反射装置１００Ｃの基本構造体を示す平面図である。ここで、様々な形態のハッチングは、個々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。図において、「＝」模様のハッチングを施した部分は、支持部１１０Ｃであり、この例の場合、矩形の枠状構造体をなす。アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃおよび鏡体部１６０Ｃは、この枠状構造体からなる支持部１１０Ｃの内部に配置されている。
【０１３５】
図１０に網目状ハッチングもしくはドットハッチングを施した部分はアーム部である。図示の例の場合、それぞれ３箇所にＵ字状構造部を有する２本のアーム部１２０Ｃ，１３０Ｃが設けられている。Ｕ字状構造部は、平面形状がＵ字状をなす板状部材によって構成されている。なお、Ｕ字状構造部の数は３組（図１０の例）に限定されず、１組（図８の例）もしくは任意の複数組でかまわない。また、図示の例では、Ｕ字状構造部の一部分が湾曲した形状になっているが、本願にいう「Ｕ字状」とは、必ずしも湾曲部分を含んだ形状を指すものではなく、Ｕ字状構造部の輪郭は、直線のみによって構成されていてもかまわない。
【０１３６】
図に「＋」模様のハッチングを施した部分は鏡体部１６０Ｃであり、図示の例の場合、矩形の板状部材によって構成されている。結局、基本構造体は、図１０に示すように、支持部１１０Ｃ，アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃ，鏡体部１６０Ｃによって構成され、ここに示す実施例の場合は、全体が一体となった板状部材によって構成されている。この基本構造体において、アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃは弾性変形を生じる必要があるが、支持部１１０Ｃおよび鏡体部１６０Ｃは、できるだけ剛体としての性質を維持しているのが好ましい。したがって、実用上は、基本構造体全体を金属や合成樹脂による板状部材によって構成し、図１(b) ，(c) の断面図に示されているように、アーム部の厚みが小さくなるように、アーム部（特に、橋梁体の部分）をビーム状に加工して弾性変形が生じやすい構造にするのが好ましい。
【０１３７】
アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃは、１本の接続経路に沿って支持部１１０Ｃの所定箇所と鏡体部１６０Ｃの所定箇所とを接続する役割を果たす。たとえば、図１０に示す例の場合、第１のアーム部１２０Ｃは、支持部１１０Ｃの固定点Ｑ１と鏡体部１６０Ｃの固定点Ｑ２とを、破線で示す接続経路Ｒ１に沿って接続する役割を果たす。同様に、第２のアーム部１３０Ｃは、支持部１１０Ｃの固定点Ｑ３と鏡体部１６０Ｃの固定点Ｑ４とを、破線で示す接続経路Ｒ２に沿って接続する役割を果たす。
【０１３８】
１本のアーム部は、ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体と（ｎ＋１）個の中間接続体とを有している。図１０に示す例は、ｎ＝４に設定した例であり、第１のアーム部１２０Ｃは、４本の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃ，１２４Ｃ（網目状ハッチングの部分）と５個の中間接続体Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５（ドットハッチングの部分）とを有している。第２のアーム部１３０Ｃも同様である。
【０１３９】
ここで、ｎ本の橋梁体は、それぞれ所定の長手方向軸に沿って伸びる板状の構造体であり、個々の橋梁体の各長手方向軸は、いずれも所定の共通基準軸に対して平行な軸になっている。図１０に示す例の場合、Ｙ軸が共通基準軸に設定されており、第１のアーム部１２０Ｃを構成する４本の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃ，１２４Ｃは、いずれもＹ軸に平行な所定の長手方向軸（それぞれ破線で示す接続経路Ｒ１の一部）に沿って伸びる板状の構造体になっている。第２のアーム部１３０Ｃを構成する４本の橋梁体も同様である。
【０１４０】
なお、個々の橋梁体の各長手方向軸は、必ずしも共通基準軸に対して平行な軸に設定する必要はなく、１本の接続経路に沿って伸びるアーム部が構成されるのであれば、個々の橋梁体の長手方向軸は、任意の方向を向いていてもかまわない。ただ、実用上は、図示する各実施例に示されているように、個々の橋梁体の長手方向軸が共通基準軸に対して平行な軸になるように設定すれば、個々の中間接続体の部分でＵターンする折り返しを生じさせることができ、いわゆる九十九折の形態で変形を生じさせることができるようになる。このため、アーム部の空間的な配置を効率化することが可能になり、省スペース化を図る上で好ましい。
【０１４１】
一方、（ｎ＋１）個の中間接続体は、第１番目の橋梁体を支持部に接続する役割と、接続経路に沿って隣接する一対の橋梁体を相互に接続する役割と、第ｎ番目の橋梁体を鏡体部に接続する役割と、を果たす。すなわち、個々の橋梁体の両端のうち、接続経路上で支持部に近い側を根端部と呼び、接続経路上で鏡体部に近い側を先端部と呼んだ場合に、（ｎ＋１）個の中間接続体のうち、第１番目の中間接続体は支持部の所定箇所と第１番目の橋梁体の根端部とを接続し、第ｉ番目の中間接続体（但し、２≦ｉ≦ｎ）は第（ｉ−１）番目の橋梁体の先端部と第ｉ番目の橋梁体の根端部とを接続し、第（ｎ＋１）番目の中間接続体は第ｎ番目の橋梁体の先端部と鏡体部の所定箇所とを接続することになる。
【０１４２】
これを、図１０に示す第１のアーム部１２０Ｃについて、より具体的に説明すれば、第１のアーム部１２０Ｃは、網目状ハッチングで示す４本の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃ，１２４Ｃと、ドットハッチングで示す５個の中間接続体Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５とを有している。そして、第１番目の中間接続体Ｍ１は支持部１１０Ｃの固定点Ｑ１と第１番目の橋梁体１２１Ｃの根端部とを接続している。図示の例の場合、第１番目の中間接続体Ｍ１は、支持部１１０Ｃを構成する枠状構造体の内周面に固定されている。一方、第２番目の中間接続体Ｍ２は第１番目の橋梁体１２１Ｃの先端部と第２番目の橋梁体１２２Ｃの根端部とを接続し、第３番目の中間接続体Ｍ３は第２番目の橋梁体１２２Ｃの先端部と第３番目の橋梁体１２３Ｃの根端部とを接続し、第４番目の中間接続体Ｍ４は第３番目の橋梁体１２３Ｃの先端部と第４番目の橋梁体１２４Ｃの根端部とを接続し、第５番目の中間接続体Ｍ５は第４番目の橋梁体１２４Ｃの先端部と鏡体部１６０Ｃの固定点Ｑ２とを接続している。
【０１４３】
図１０に示す基本構造体の場合、図示のようなＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、アーム部を構成するｎ本の橋梁体および（ｎ＋１）個の中間接続体の上面がＸＹ平面に含まれ、下面がＸＹ平面に平行な所定平面に含まれ、Ｙ軸を共通基準軸として、ｎ本の橋梁体の長手方向軸が、いずれもＹ軸に平行な軸に設定されていることになる。
【０１４４】
図９に示す可動反射装置１００Ｃは、図１０に示す基本構造体の各アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃの上面に、それぞれ７組の圧電素子を配置することによって構成される。この圧電素子の配置を一般論で説明すれば、ｎ本の橋梁体のうち、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とを設け、第ｎ番目の橋梁体には、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子を設ければよい。図９に示す可動反射装置１００Ｃは、ｎ＝４に設定したものであり、４本の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃ，１２４Ｃのうち、第１番目〜第３番目の橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃのそれぞれには、根端部側に配置された根端部側圧電素子と、先端部側に配置された先端部側圧電素子とが設けられ、第４番目の橋梁体１２４Ｃには、根端部近傍から先端部近傍まで伸びた縦貫圧電素子が設けられている。
【０１４５】
なお、図９に示す可動反射装置１００Ｃの場合、根端部側圧電素子、先端部側圧電素子、縦貫圧電素子は、いずれも橋梁体の上面に設けられているが、その一部もしくは全部を橋梁体の下面に設けてもかまわない。各圧電素子は、いずれも与えられた電気信号に基づいて、橋梁体の表面を長手方向軸に沿って伸縮させる機能を有している。
【０１４６】
本発明に係る反射面駆動システムは、上述した可動反射装置１００Ｃに、電子回路によって構成された駆動部１８０を付加することによって構成される。駆動部１８０は、可動反射装置１００Ｃの各圧電素子に対して所定の駆動信号を供給して駆動する機能を有する。
【０１４７】
具体的には、駆動部１８０は、個々の圧電素子に対して、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して下に凸となる変形を生じさせる谷型変形駆動信号（図３(b) 参照）と、当該圧電素子が設けられている橋梁体の領域が長手方向に関して上に凸となる変形を生じさせる山型変形駆動信号（図３(c) 参照）と、を選択的に供給する機能を有する。上述したとおり、可動反射装置１００Ｃを構成する各アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃは、所定の水平面（図示の例の場合はＸＹ平面）に沿って配置された板状部材によって構成されている。したがって、駆動部１８０から上記各変形駆動信号を供給すると、橋梁体の所定領域は谷型もしくは山形に変形することになる。
【０１４８】
§３で述べたとおり、本発明の基本原理に応じた動作を行うためには、駆動部１８０は、鏡体部１６０Ｃが支持部１１０Ｃに対して所定の相対位置をとるような制御を行う際に、特定のアーム部に供給する電気信号として、谷型変形駆動信号および山型変形駆動信号のうちの一方を第１の駆動信号とし他方を第２の駆動信号として、当該特定のアーム部の根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては第１の駆動信号を供給し、当該特定のアーム部の先端部側圧電素子には第２の駆動信号を供給する動作を行えばよい。
【０１４９】
たとえば、駆動部１８０は、アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃの鏡体部１６０Ｃに固定された端部（固定点Ｑ２，Ｑ４）を上方に変位させる際には、アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃの根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては谷型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には山型変形駆動信号を供給すればよい。逆に、下方に変位させる際には、アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃの根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては山型変形駆動信号を供給し、先端部側圧電素子には谷型変形駆動信号を供給すればよい。
【０１５０】
なお、駆動部１８０から各圧電素子に与える駆動信号は、直流駆動信号であっても、交流駆動信号であってもかまわない。個々の圧電素子に対して直流駆動信号を供給した場合、アーム部１２０Ｃ，１３０Ｃの所定の変形態様が維持されることになるので、鏡体部１６０Ｃが支持部１１０Ｃに対して所定の姿勢を維持するように制御することができる。
【０１５１】
一方、個々の圧電素子に対して、谷型変形駆動信号と山型変形駆動信号とを交互に周期的に繰り返す交流駆動信号を供給した場合、鏡体部１６０Ｃが支持部１１０Ｃに対して周期的な運動を行うように制御することができる。交流駆動信号の波形としては、正弦波形、矩形波形、鋸歯状波形など、任意の波形を利用することができる。ただ、供給する交流駆動信号の位相に関しては、個々の圧電素子ごとに、それぞれ正しい位相をもった信号が供給されるように配慮する必要がある。具体的には、根端部側圧電素子および縦貫圧電素子に対しては第１の位相をもった交流駆動信号が供給され、先端部側圧電素子に対しては、第１の位相とは逆の第２の位相をもった交流駆動信号が供給されるようにすればよい。
【０１５２】
＜＜＜  §５．  本発明の変形例  ＞＞＞
これまで、図８に示す可動反射装置１００Ｂおよび図９に示す可動反射装置１００Ｃについて、本発明の基本的な実施形態を説明してきた。ここでは、本発明のいくつかの変形例を述べておく。
【０１５３】
これまで述べてきた実施例では、いずれも２本のアーム部によって鏡体部を支持する構造を採っていた。たとえば、図９に示す可動反射装置１００Ｃでは、第１のアーム部１２０Ｃおよび第２のアーム部１３０Ｃという２本のアーム部によって鏡体部１６０Ｃを支持する構造がとられている。ここで、第１のアーム部１２０Ｃは、支持部１１０Ｃに設けられた第１の固定点Ｑ１と鏡体部１６０Ｃに設けられた第２の固定点Ｑ２とを結ぶ第１の接続経路Ｒ１に沿って配置され、第２のアーム部１３０Ｃは、支持部１１０Ｃに設けられた第３の固定点Ｑ３と鏡体部１６０Ｃに設けられた第４の固定点Ｑ４とを結ぶ第２の接続経路Ｒ２に沿って配置されている。
【０１５４】
しかしながら、本発明を実施する上で、アーム部の数は２本に限定されるものではなく、１本でもよいし、任意の複数本でかまわない。ただ、実用上は、鏡体部１６０Ｃを安定して支持するために、２本もしくは４本のアーム部を用いるのが好ましい。
【０１５５】
図１１は、本発明の変形例に係る４アーム型の可動反射装置１００Ｄの上面図である（これまでの上面図と同様に、ハッチングは個々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）。この可動反射装置１００Ｄの場合、反射層１６５Ｄが形成されている鏡体部１６０Ｄを、枠状構造体からなる支持部１１０Ｄの内部に支持するため、第１のアーム部１２０Ｄ，第２のアーム部１３０Ｄ，第３のアーム部１４０Ｄ，第４のアーム部１５０Ｄが設けられている。
【０１５６】
そして、第１のアーム部１２０Ｄは、支持部１１０Ｄに設けられた第１の固定点Ｑ１１と鏡体部１６０Ｄに設けられた第２の固定点Ｑ１２とを結ぶ第１の接続経路に沿って配置され、第２のアーム部１３０Ｄは、支持部１１０Ｄに設けられた第３の固定点Ｑ１３と鏡体部１６０Ｄに設けられた第４の固定点Ｑ１４とを結ぶ第２の接続経路に沿って配置され、第３のアーム部１４０Ｄは、支持部１１０Ｄに設けられた第５の固定点Ｑ１５と鏡体部１６０Ｄに設けられた第６の固定点Ｑ１６とを結ぶ第３の接続経路に沿って配置され、第４のアーム部１５０Ｄは、支持部１１０Ｄに設けられた第７の固定点Ｑ１７と鏡体部１６０Ｄに設けられた第８の固定点Ｑ１８とを結ぶ第４の接続経路に沿って配置されている。
【０１５７】
図示のとおり、鏡体部１６０Ｄは矩形状の板状部材によって構成されており、第１〜第４のアーム部１２０Ｄ，１３０Ｄ，１４０Ｄ，１５０Ｄは、それぞれ鏡体部１６０Ｄを構成する矩形の第１〜第４の隅部近傍に接続されている。このように、図１１に示す４アーム型の可動反射装置１００Ｄの場合、矩形状の鏡体部１６０Ｄの４隅のそれぞれにアーム部を接続する構成を採っているため、鏡体部１６０Ｄを安定して支持することが可能になる。
【０１５８】
個々のアーム部１２０Ｄ，１３０Ｄ，１４０Ｄ，１５０Ｄには、それぞれ３組の圧電素子が配置されており、図８に示す可動反射装置１００Ｂと同様に、３素子型の可動反射装置ということになる。たとえば、第１のアーム部１２０Ｄを構成する第１番目の橋梁体１２１Ｄには、根端部側圧電素子Ｅ１１および先端部側圧電素子Ｅ１２が配置されており、第２番目の橋梁体１２２Ｄには、縦貫圧電素子Ｅ２０が配置されている。第２〜第４のアーム部１３０Ｄ，１４０Ｄ，１５０Ｄについての圧電素子配置も同様である。
【０１５９】
この４アーム型の可動反射装置１００Ｄでは、第１のアーム部１２０Ｄを駆動することにより固定点Ｑ１２を上下方向（Ｚ軸方向）に変位させることができ、第２のアーム部１３０Ｄを駆動することにより固定点Ｑ１４を上下方向に変位させることができ、第３のアーム部１４０Ｄを駆動することにより固定点Ｑ１６を上下方向に変位させることができ、第４のアーム部１５０Ｄを駆動することにより固定点Ｑ１８を上下方向に変位させることができる。変位を生じさせる際に各圧電素子に供給する駆動信号については、これまで述べてきた基本的な実施形態と全く同様である。
【０１６０】
このように、４アーム型の可動反射装置１００Ｄでは、鏡体部１６０Ｄの４隅についての上下方向の変位を独立して制御することができるため、反射層１６５Ｄの姿勢制御の自由度は向上する。たとえば、固定点Ｑ１２，Ｑ１４を上方に変位させ、固定点Ｑ１６，Ｑ１８を下方に変位させれば、反射層１６５ＤをＹ軸方向に傾斜させることができ、固定点Ｑ１２，Ｑ１６を上方に変位させ、固定点Ｑ１４，Ｑ１８を下方に変位させれば、反射層１６５ＤをＸ軸方向に傾斜させることができる。駆動信号として交流信号を用いれば、反射層１６５Ｄを所定軸方向に揺動運動させたり、歳差運動させたりすることも可能である。
【０１６１】
図１２は、７素子型かつ４アーム型の可動反射装置１００Ｅの上面図である。この可動反射装置１００Ｅは、図１１に示す可動反射装置１００Ｄの４本のアーム部を長くして、各アーム部に７組の圧電素子を配置したものである。この可動反射装置１００Ｅの場合も、反射層１６５Ｅが形成されている鏡体部１６０Ｅと、枠状構造体からなる支持部１１０Ｅとの間に、４本のアーム部１２０Ｅ，１３０Ｅ，１４０Ｅ，１５０Ｅが設けられており、鏡体部１６０Ｅの４隅近傍の固定点Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６，Ｑ１８と、支持部１１０Ｅに設けられた固定点Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５，Ｑ１７とが接続されている。
【０１６２】
個々のアーム部１２０Ｅ，１３０Ｅ，１４０Ｅ，１５０Ｅは、それぞれ４本の橋梁体を有しており、その上面には、合計７組の圧電素子が配置されている。たとえば、第１のアーム部１２０Ｅは、第１番目の橋梁体１２１Ｅ，第２番目の橋梁体１２２Ｅ，第３番目の橋梁体１２３Ｅ，第４番目の橋梁体１２４Ｅを有しており、第２のアーム部１３０Ｅは、第１番目の橋梁体１３１Ｅ，第２番目の橋梁体１３２Ｅ，第３番目の橋梁体１３３Ｅ，第４番目の橋梁体１４４Ｅを有している。
【０１６３】
個々のアーム部上に設けられた７組の圧電素子の配置は、図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃにおける配置と同様である。たとえば、第１のアーム部１２０Ｅを構成する第１番目の橋梁体１２１Ｅ，第２番目の橋梁体１２２Ｅ，第３番目の橋梁体１２３Ｅには、それぞれ根端部側圧電素子および先端部側圧電素子が配置されており、第４番目の橋梁体１２４Ｅには、単一の縦貫圧電素子が配置されている。第２〜第４のアーム部１３０Ｅ，１４０Ｅ，１５０Ｅについての圧電素子配置も同様である。
【０１６４】
この４アーム型の可動反射装置１００Ｅは、図１１に示す４アーム型の可動反射装置１００Ｄと同様に、鏡体部１６０Ｅの４隅についての上下方向の変位を独立して制御することができるため、反射層１６５Ｅの姿勢制御の自由度は向上する。個々のアームの具体的な駆動方法については、これまで述べてきた基本的な実施形態と全く同様であり、説明は省略する。
【０１６５】
図１３は、７素子型かつ中央接続２アーム型の可動反射装置１００Ｆの上面図である。この可動反射装置１００Ｆは、図９に示す可動反射装置１００Ｃと同様に、２本のアーム部によって鏡体部を支持するものであるが、支持位置が若干異なっている。すなわち、この可動反射装置１００Ｆでは、反射層１６５Ｆが形成されている鏡体部１６０Ｆと、枠状構造体からなる支持部１１０Ｆとの間に、２本のアーム部１２０Ｆ，１３０Ｆが設けられている。そして、第１のアーム部１２０Ｆは、支持部１１０Ｆの負のＸ軸上に設けられた固定点Ｑ２１と、鏡体部１６０Ｆの負のＸ軸上に設けられた固定点Ｑ２２とを接続し、第２のアーム部１３０Ｆは、支持部１１０Ｆの正のＸ軸上に設けられた固定点Ｑ２３と、鏡体部１６０Ｆの正のＸ軸上に設けられた固定点Ｑ２４とを接続する役割を果たす。
【０１６６】
図示のとおり、第１のアーム部１２０Ｆは、４つの橋梁体１２１Ｆ，１２２Ｆ，１２３Ｆ，１２４Ｆを有し、第２のアーム部１３０Ｆは、４つの橋梁体１３１Ｆ，１３２Ｆ，１３３Ｆ，１３４Ｆを有している。ここで、第２番目および第３番目の橋梁体１２２Ｆ，１２３Ｆ，１３２Ｆ，１３３Ｆは、第１番目および第４番目の橋梁体１２１Ｆ，１２４Ｆ，１３１Ｆ，１３４Ｆに比べて長くなっている。これまで述べてきた実施例では、各橋梁体が同じ長さを有していたが、橋梁体の長さは必ずしも同じにする必要はない。
【０１６７】
個々のアーム部１２０Ｆ，１３０Ｆ上に設けられた７組の圧電素子の配置は、図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃにおける配置と同様である。たとえば、第１のアーム部１２０Ｆを構成する第１番目の橋梁体１２１Ｆ，第２番目の橋梁体１２２Ｆ，第３番目の橋梁体１２３Ｆには、それぞれ根端部側圧電素子および先端部側圧電素子が配置されており、第４番目の橋梁体１２４Ｆには、単一の縦貫圧電素子が配置されている。第２のアーム部１３０Ｆについての圧電素子配置も同様である。
【０１６８】
この２アーム型の可動反射装置１００Ｆでは、固定点Ｑ２２，Ｑ２４についての上下方向の変位を独立して制御することができるため、反射層１６５ＦをＸ軸方向に傾斜させるのに適している。個々のアーム部の具体的な駆動方法については、これまで述べてきた基本的な実施形態と全く同様であり、説明は省略する。
【０１６９】
結局、この可動反射装置１００Ｆでは、鏡体部１６０Ｆが矩形状の板状部材によって構成されており、第１のアーム部１２０Ｆは、この板状部材を構成する矩形の左辺の中央部に接続されており、第２のアーム部１３０Ｆは、この板状部材を構成する矩形の右辺（左辺の対辺）の中央部に接続されていることになる。
【０１７０】
このように、鏡体部を矩形状の板状部材によって構成し、当該鏡体部を２本のアーム部を用いて支持する場合、２本のアーム部の鏡体部に対する固定点は、必ずしも矩形の隅部に配置する必要はなく、図１３に示す例のように、矩形を構成する辺の中央部に配置してもかまわない。
【０１７１】
また、図８に示す可動反射装置１００Ｂや図９に示す可動反射装置１００Ｃでは、矩形状の鏡体部１６０，１６０Ｃの上辺の両端に固定点Ｑ２，Ｑ４を定義して、２本のアーム部で当該固定点Ｑ２，Ｑ４を支持しているが、２本のアーム部で矩形状の鏡体部の隅部を支持する場合、２本のアーム部は、必ずしも隣接する隅部に接続する必要はなく、４つの隅部のうちのいずれかの近傍に接続されているようにすれば足りる。したがって、たとえば、矩形の対角線の両端にある２つの隅部近傍に２本のアーム部を接続するようにしてもかまわない。
【０１７２】
＜＜＜  §６．  圧電素子の寸法比に関する解析  ＞＞＞
§２では、本発明の基本原理として、図５(c) に示すような変形態様を示した。この変形態様の特徴は、橋梁体１２１を根端部側領域１２１ａと先端部側領域１２１ｂとに分け、根端部側領域１２１ａについては谷型に変形させ、先端部側領域１２１ｂについては山型に変形させる点にある。このように、本発明では、最終番目の橋梁体を除いて、各橋梁体について、根端部側領域の変形態様と先端部側領域の変形態様とを変える必要がある。そこで、たとえば、図９に示す可動反射装置１００Ｃの第１のアーム部１２０Ｃの場合、最終番目の橋梁体１２４Ｃを除く各橋梁体１２１Ｃ，１２２Ｃ，１２３Ｃについて、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子という一対の圧電素子を設けている。
【０１７３】
ここで、鏡体部１６０Ｃを上方（Ｚ軸正方向）に変位させる場合を考えると、根端部側圧電素子の役割は、図５(c) における根端部側領域１２１ａの変形態様を見ればわかるように、先端部側領域１２１ｂ全体を上方に移動させることにある。一方、先端部側圧電素子の役割は、先端部側領域１２１ｂの端部を下方に反らせることにある。したがって、図５(c) の参照点Ｐ１２の変位（上下方向の変位）に関しては、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子とは相反する作用を及ぼすことになる。すなわち、根端部側圧電素子は参照点Ｐ１２を上方に変位させる作用を及ぼし、先端部側圧電素子は参照点Ｐ１２を下方に変位させる作用を及ぼすことになる。
【０１７４】
そこで、本願発明者は、根端部側圧電素子の作用と先端部側圧電素子の作用とのバランスを調整することにより、鏡体部の変位量が最大になるような最適設計ができるのではないかと考えた。すなわち、図８〜図１３に示した可動反射装置１００Ｂ〜１００Ｆでは、同一の橋梁体に配置される根端部側圧電素子と先端部側圧電素子として、同じサイズの圧電素子（幅、長さ、厚みが同じ）を用いているが、両者のサイズのバランスを変えることにより両者の作用のバランスを調整すれば、鏡体部の変位量を更に増加させることができるのではないかと考えた。
【０１７５】
圧電素子による変形効果を最大限に発揮させるためには、各橋梁体の表面を占める圧電素子の面積をできるだけ広くした方がよい。したがって、圧電素子の占有面積をできるだけ広く確保したまま、根端部側圧電素子の作用と先端部側圧電素子の作用とのバランスを調整するには、長手方向の寸法比を調整するのが最も適切である。そこで、本願発明者は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａと、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂを解析対象として選び、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子との寸法比をいろいろと変えて変位量を測定し、最も大きな変位量が得られる寸法比の値がいくつになるかを調べる解析を行った。以下に、その解析結果を示す。この解析結果は、ＦＥＭ解析用アプリケーションプログラムを搭載したコンピュータによるシミュレーションにより得られたものである。
【０１７６】
まず、図１４は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａについて、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた第１の解析結果を示す図である。図１４(a) は、解析に用いた４素子型の可動反射装置１００Ａ１の平面図である。ここでは、図が繁雑になるのを避けるため、基本構造体の輪郭と第１のアーム部１２０上に配置された４組の圧電素子（斜線ハッチングを施した部分）のみを示すことにする。図示のとおり、第１番目の橋梁体１２１の上面には、根端部側圧電素子Ｅ１１および先端部側圧電素子Ｅ１２が配置され、第２番目の橋梁体１２２の上面には、根端部側圧電素子Ｅ２１および先端部側圧電素子Ｅ２２が配置されている。
【０１７７】
この可動反射装置１００Ａ１の特徴は、根端部側圧電素子Ｅ１１の寸法（長手方向の長さをいう。以下同様）と先端部側圧電素子Ｅ２２の寸法を同一の長さαに設定し、先端部側圧電素子Ｅ１２の寸法と根端部側圧電素子Ｅ２１の寸法を同一の長さβに設定した点である。ここでは、橋梁体上面における圧電素子の配置可能領域を予め定めておき、先端部側圧電素子および根端部側圧電素子は、当該配置可能領域にいっぱいになるように配置することにした。両素子間には若干の空隙が必要になるが、当該空隙部分を除いて、配置可能領域の全域に、先端部側圧電素子および根端部側圧電素子が配置されることになる。したがって、両圧電素子の寸法の和「α＋β」は常に一定に維持され、寸法値αを大きくすれば、寸法値βは小さくなる関係になる。
【０１７８】
図１４(b) に示す表は、上述した解析の結果を示すものである。図示のとおり、圧電素子の寸法比α：βを９通りに変化させた場合について（供給する駆動信号は同一）、それぞれ変位量ｄの値が求められている。たとえば、表のNo.１の欄に示す結果は、図１４(a) に示す可動反射装置１００Ａ１において、寸法比α：βを１：９（すなわち、β／α＝９）に設定した場合に得られる変位量ｄがｄ＝＋０．４７であることを示している。ここで、変位量ｄは、図１４(a) に示す参照点Ｐ１１に対する参照点Ｐ２２のＺ軸方向に関する変位量である。なお、変位量ｄの単位はｍｍであるが、変位量ｄは、アーム部１２０の各部の寸法、材質、圧電素子の材料、印加電圧などに依存して定まる量であるため、その絶対値自体には大きな意味はない。
【０１７９】
図１４(a) に示す可動反射装置１００Ａ１は、基本的には、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａであり、第１のアーム部１２０の変形態様は、図６(a) に示すようなものになる。したがって、駆動時には、根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ２１には、谷型変形駆動信号が供給され、先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ２２には、山型変形駆動信号が供給される。図１４(b) に示す表のNo.５の欄に示す結果は、図１４(a) に示す可動反射装置１００Ａ１において、寸法比α：βを１：１（すなわち、β／α＝１）に設定した場合に得られる変位量ｄがｄ＋０．１５であることを示している。ここで、寸法比α：β＝１：１に設定した可動反射装置１００Ａ１は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａに他ならない。
【０１８０】
図１４(b) の表に示す解析結果を検討すると、寸法比α：β＝１：１に設定した場合に比べて、寸法値βの比率を大きくした場合の方が、得られる変位量ｄは大きくなっていることがわかる。すなわち、図１４(a) に示されている可動反射装置１００Ａ１のように、寸法値α＜寸法値βとした方が、変位量ｄは大きくなる。今回解析した９通りのバリエーションの中では、表のNo.１の欄に示すように、寸法比α：βを１：９（すなわち、β／α＝９）に設定した場合に、変位量ｄは最大になっている。逆に、寸法値α＞寸法値βとした場合は、表のNo.６〜９の欄に示すように、変位量ｄは負の値になる。すなわち、寸法値α＞寸法値βとした場合は、参照点Ｐ２２を上方に変位させることを目的として駆動信号を供給しているにもかかわらず、参照点Ｐ２２は下方に変位してしまうことになる。
【０１８１】
続く、図１５は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａについて、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた第２の解析結果を示す図である。図１５(a) は、解析に用いた４素子型の可動反射装置１００Ａ２の平面図である。ここでも、図が繁雑になるのを避けるため、基本構造体の輪郭と第１のアーム部１２０上に配置された４組の圧電素子（斜線ハッチングを施した部分）のみを示すことにする。図示のとおり、第１番目の橋梁体１２１の上面には、根端部側圧電素子Ｅ１１および先端部側圧電素子Ｅ１２が配置され、第２番目の橋梁体１２２の上面には、根端部側圧電素子Ｅ２１および先端部側圧電素子Ｅ２２が配置されている。このような圧電素子の配置は、基本的には、図１４(a) に示す可動反射装置１００Ａ１における圧電素子の配置と同じである。
【０１８２】
図１５(a) に示す可動反射装置１００Ａ２の特徴は、根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ２１の寸法を同一の長さαに設定し、先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ２２の寸法を同一の長さβに設定した点である。図１４(a) と図１５(a) とを、各圧電素子の寸法αおよびβに注目して比較すると、両者の相違がよくわかるであろう。両者の相違を、言葉で簡単に説明すれば、次のように言うことができる。まず、図１４(a) に示す可動反射装置１００Ａ１では、図の上方に配置された一対の圧電素子Ｅ１１，Ｅ２２の寸法を同一の長さαに設定し、図の下方に配置された一対の圧電素子Ｅ１２，Ｅ２１の寸法を同一の長さβに設定している。一方、図１５(a) に示す可動反射装置１００Ａ２では、根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ２１の寸法を同一の長さαに設定し、先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ２２の寸法を同一の長さβに設定している。
【０１８３】
図１５(b) に示す表は、上述した可動反射装置１００Ａ２についての解析の結果を示すものである。図示のとおり、圧電素子の寸法比α：βを９通りに変化させた場合について（供給する駆動信号は同一）、それぞれ変位量ｄの値が求められている。ここでも、変位量ｄは、図１５(a) に示す参照点Ｐ１１に対する参照点Ｐ２２のＺ軸方向に関する変位量である。
【０１８４】
図１５(a) に示す可動反射装置１００Ａ２も、基本的には、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａであり、第１のアーム部１２０の変形態様は、図６(a) に示すようなものになる。したがって、駆動時には、根端部側圧電素子Ｅ１１，Ｅ２１には、谷型変形駆動信号が供給され、先端部側圧電素子Ｅ１２，Ｅ２２には、山型変形駆動信号が供給される。図１５(b) に示す表のNo.５の欄に示す結果は、図１５(a) に示す可動反射装置１００Ａ２において、寸法比α：βを１：１（すなわち、β／α＝１）に設定した場合に得られる変位量ｄがｄ＝＋０．１４５であることを示している。ここで、寸法比α：β＝１：１に設定した可動反射装置１００Ａ２は、図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａに他ならない。
【０１８５】
なお、図１４(b) の表のNo.５の欄に示す結果「＋０．１５」と図１５(b) の表のNo.５の欄に示す結果「＋０．１４５」との間には、若干の相違が生じているが、これはデータとして表示している変位量ｄの有効桁数の相違に起因するものである。各表のNo.５の欄の結果は、いずれも寸法比α：β＝１：１に設定した図７に示す４素子型の可動反射装置１００Ａについての結果になるので、得られた変位量ｄの値は、本来は同じになるものである。
【０１８６】
図１５(b) の表に示す解析結果を検討すると、変位量ｄの値は、寸法値α，βの設定に関わらず、いずれも正になっており、参照点Ｐ２２は常に上方に変位している。また、寸法値α＜寸法値βとした方が、変位量ｄは大きくなる傾向にある。しかしながら、変位量ｄの絶対値を図１４(b) の表と比較すると、図１５(b) の表では全般的に小さくなっていることがわかる。これは、参照点Ｐ２２の変位量ｄを大きくするためには、図１５(a) に示す圧電素子の寸法比設定よりも、図１４(a) に示す圧電素子の寸法比設定の方が好ましいことを示している。
【０１８７】
最後に示す図１６は、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂについて、圧電素子の寸法比のバリエーションと変位量ｄとの関係を求めた解析結果を示す図である。図１６(a) は、解析に用いた３素子型の可動反射装置１００Ｂの平面図である。ここでも、図が繁雑になるのを避けるため、基本構造体の輪郭と第１のアーム部１２０上に配置された３組の圧電素子（斜線ハッチングを施した部分）のみを示すことにする。図示のとおり、第１番目の橋梁体１２１の上面には、根端部側圧電素子Ｅ１１および先端部側圧電素子Ｅ１２が配置され、第２番目の橋梁体１２２の上面には、縦貫圧電素子Ｅ２０が配置されている。
【０１８８】
この可動反射装置１００Ｂの特徴は、第１番目の橋梁体１２１上に配置された根端部側圧電素子Ｅ１１の寸法を長さαに設定し、先端部側圧電素子Ｅ１２の寸法を長さβに設定した点である。ここでも、根端部側圧電素子Ｅ１１および先端部側圧電素子Ｅ１２は、第１番目の橋梁体１２１上の配置可能領域にいっぱいになるように配置される。したがって、両圧電素子の寸法の和「α＋β」は常に一定に維持され、寸法値αを大きくすれば、寸法値βは小さくなる関係になる。一方、第２番目の橋梁体１２２の上面には、単一の縦貫圧電素子Ｅ２０が配置されており、その寸法は常に長さγに固定される。ここで、γ＝α＋β＋δである（δは、根端部側圧電素子Ｅ１１と先端部側圧電素子Ｅ１２との間に設けられる空隙部の寸法）。
【０１８９】
図１６(b) に示す表は、上述した解析の結果を示すものである。図示のとおり、圧電素子の寸法比α：βを９通りに変化させた場合について（寸法γ，δは固定：供給する駆動信号は同一）、それぞれ変位量ｄの値が求められている。ここでも、変位量ｄは、図１６(a) に示す参照点Ｐ１１に対する参照点Ｐ２２のＺ軸方向に関する変位量である。
【０１９０】
図１６(a) に示す可動反射装置１００Ｂは、基本的には、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂであり、第１のアーム部１２０の変形態様は、図６(b) に示すようなものになる。したがって、駆動時には、根端部側圧電素子Ｅ１１および縦貫圧電素子Ｅ２０には、谷型変形駆動信号が供給され、先端部側圧電素子Ｅ１２には、山型変形駆動信号が供給される。図１６(b) に示す表のNo.５の欄に示す結果は、図１６(a) に示す可動反射装置１００Ｂにおいて、寸法比α：βを１：１（すなわち、β／α＝１）に設定した場合に得られる変位量ｄがｄ＝＋０．２９であることを示している。ここで、寸法比α：β＝１：１に設定した可動反射装置１００Ｂは、図８に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂに他ならない。
【０１９１】
図１６(b) の表に示す解析結果を検討すると、変位量ｄの値は、寸法値α，βの設定に関わらず、いずれも正になっており、参照点Ｐ２２は常に上方に変位している。また、寸法値α＜寸法値βとした方が、変位量ｄは大きくなる傾向にある。しかも、上方への変位量ｄ（正の変位量ｄ）を、図１４(b) の表や図１５(b) の表と比較すると、いずれの場合も、図１６(b) の表に示す結果が最も大きくなっていることがわかる。これは、参照点Ｐ２２の変位量ｄを大きくするためには、図１６(a) に示す圧電素子の配置形態が最も好ましいことを示している。なお、図１６(a) に示す配置形態において、α：β＝１０：０とした場合は、図１(a) に示す２素子型の装置と等価になり、変位量ｄは、図１６(b) の表のＮｏ．９の結果よりも更に小さくなる。
【０１９２】
図１７は、図１６(b) に示す可動反射装置１００Ｂについての解析結果に基づいて作成された「寸法比β／αと変位量ｄとの関係を示すグラフ」である。横軸の寸法比β／αは対数尺度になっている。グラフの横軸の範囲（寸法比β／αについての範囲）は、ほぼ０．１〜１０の範囲になっている。これは、図１６(b) の表に示すとおり、解析を行った範囲が、ほぼこの範囲になっているためである。なお、この範囲外の寸法比β／αを設定した場合、一方の圧電素子の寸法値が極端に小さくなり、電極に対する配線が困難になるなどの実装上の問題が生じるため、実用上はあまり好ましくない。
【０１９３】
このグラフに示されている寸法比β／αの範囲に関する限り、寸法比β／αが大きいほど変位量ｄも大きくなることがわかる。ただ、グラフには、第１ショルダー部Ｓ１と第２ショルダー部Ｓ２が現れている。このような２箇所にショルダー部Ｓ１，Ｓ２が現れる理由は不明であるが、実用上は、第２ショルダー部Ｓ２より右側の領域、すなわち、寸法比β／αが１．５以上となる領域に入るような設計を行うのが好ましい。寸法比β／αが２以上になると、変位量ｄの増加度合は飽和状態になるので、寸法比β／αを極端に大きくしても実用上の意味はない。寸法比β／αを極端に大きくすると、一方の寸法値が極端に小さくなり、電極に対する配線が困難になるなどの実装上の問題が生じるため好ましくない。したがって、実用上は、寸法比β／αの下限を１．５とし、上限を実装上の問題が生じる直前の値（たとえば、９程度）とするのが好ましい。このグラフによれば、下限値を１．５とし、上限値を９とすれば、少なくとも当該範囲に関しては、良好な変位量ｄを得ることができることが示されている。
【０１９４】
図１６(b) に示す解析結果は、図１６(a) に示す構造をもった可動反射装置１００Ｂについて、種々の解析パラメータを設定してコンピュータによるＦＥＭ解析を行うことにより得られたものである。解析パラメータとしては、アーム部の長さ、幅、厚み、材質（弾性係数）、圧電素子の幅などを設定することになる。本願発明者は、これら解析パラメータを何通りかに変更して解析を繰り返し実行したが、寸法比β／αと変位量ｄとの関係を示すグラフの形状に大きな変化はなく、特に第２ショルダー部Ｓ２の位置は、寸法比β／α＝１．５と一定であった。このことから、寸法比β／α＝１．５の位置にショルダー部が現れることは、特定の解析パラメータを設定した場合にのみ現れる個別の現象ではなく、解析パラメータの値に依存しない普遍的な現象であるものと考えられる。また、いずれの解析結果においても、少なくとも寸法比β／α＝９に至るまでは、十分良好な変位量ｄが得られた。
【０１９５】
本願発明者は、更に、図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃについても同様の解析を行った。その結果、図１４〜図１６に示す解析結果に整合する結果が得られた。図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃの場合、第１番目の橋梁体１２１Ｃ，第２番目の橋梁体１２２Ｃ，第３番目の橋梁体１２３Ｃの上面にそれぞれ２組の圧電素子が配置されている。そこで、図１４(a) に示すように、図の上方に配置された圧電素子の寸法をα、図の下方に配置された圧電素子の寸法をβとして、寸法比β／αの値を変化させ、変位量ｄがどのように変化するかを解析したところ、図１７のグラフと同様に、寸法比β／αが大きくなるほど変位量ｄが増加するグラフが得られ、寸法比β／α＝１．５の位置にショルダー部が現れた。また、少なくとも寸法比β／α＝９に至るまでは、十分良好な変位量ｄが得られた。
【０１９６】
このことから、図１７のグラフに現れている特徴（圧電素子の寸法比の最適条件）は、１本のアーム部に２本の橋梁体が含まれる図１６(a) に示す３素子型の可動反射装置１００Ｂだけでなく、複数ｎ本の橋梁体が含まれる一般的な奇数素子型の可動反射装置についても同様に現れるものと推定できる。
【０１９７】
アーム部が、複数ｎ本の橋梁体を含む奇数素子型の可動反射装置の場合、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれに一対の圧電素子（根端部側圧電素子および先端部側圧電素子）が設けられることになる。この場合、上記「圧電素子の寸法比の最適条件」を考慮すれば、各橋梁体に設けられた一対の圧電素子は、当該橋梁体の長手方向軸に関して、一方が他方よりも長く設定されているようにすると、より大きな変位量ｄを確保できることになる。ここで、長い方の圧電素子を長尺素子と呼び、短い方の圧電素子を短尺素子と呼ぶことにすると、奇数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子になり、偶数番目の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子になるようにすればよい。
【０１９８】
図１６(a) に示す可動反射装置１００Ｂは、ｎ＝２に設定した３素子型の可動反射装置であるが、第１番目（奇数番目）の橋梁体１２１については、根端部側圧電素子Ｅ１１が寸法値αをもった短尺素子、先端部側圧電素子Ｅ１２が寸法値βをもった長尺素子になっている。上記「圧電素子の寸法比の最適条件」によれば、寸法比β／αは、１．５以上に設定するのが好ましい。なお、この３素子型の可動反射装置の場合、第２番目（偶数番目）の橋梁体１２２については、短尺素子および長尺素子の代わりに、寸法値γをもった縦貫圧電素子が配置されている。
【０１９９】
一方、図９に示す７素子型の可動反射装置１００Ｃの場合、第１番目〜第３番目の橋梁体には、寸法値α＝βとなるような同じ寸法の２組の圧電素子が配置されているが、上記「圧電素子の寸法比の最適条件」を考慮すれば、実用上は、図９に示す可動反射装置１００Ｃの代わりに、図１８に示す７素子型の可動反射装置１００ＣＣのような構成を採るのが好ましい。
【０２００】
この可動反射装置１００ＣＣは、枠状部材からなる支持部１１０Ｃと矩形の板状部材からなる鏡体部１６０Ｃとの間を、２本のアーム部１２０Ｃ，１３０Ｃによって接続し、各アーム部にそれぞれ７組の圧電素子を配置したものであり、ｎ＝４に設定した７素子型の可動反射装置であるが、第１番目および第３番目（奇数番目）の橋梁体については、根端部側圧電素子が短尺素子、先端部側圧電素子が長尺素子になっており、第２番目（偶数番目）の橋梁体については、根端部側圧電素子が長尺素子、先端部側圧電素子が短尺素子になっている。このような構成にすれば、上記「圧電素子の寸法比の最適条件」を満たすことになり、より大きな変位量ｄを確保することができるようになる。なお、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体のそれぞれについて、短尺素子の寸法をα、長尺素子の寸法をβとすれば、寸法比β／αは、前述したとおり、１．５以上に設定するのが好ましい。
【０２０１】
同様に、図１１に示す４アーム型の可動反射装置１００Ｄの場合は、上記「圧電素子の寸法比の最適条件」を考慮すれば、図１９に示す可動反射装置１００ＤＤのような構成を採るのが好ましい。また、図１２に示す７素子型かつ４アーム型の可動反射装置１００Ｅの場合は、図２０に示す可動反射装置１００ＥＥのような構成を採るのが好ましく、図１３に示す７素子型かつ中央接続２アーム型の可動反射装置１００Ｆの場合は、図２１に示す可動反射装置１００ＦＦのような構成を採るのが好ましい。いずれの場合も、短尺素子の寸法値αと長尺素子の寸法値βの比であるβ／αを、１．５以上に設定するのが好ましい。
【０２０２】
なお、全ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体を有するアーム部について、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体に、それぞれ寸法値αをもった短尺素子と寸法値βをもった長尺素子を設け、奇数番目の橋梁体については、根端部側を短尺素子、先端部側を長尺素子とし、偶数番目の橋梁体については、根端部側を長尺素子、先端部側を短尺素子とし、更に、好ましくは寸法比β／αを１．５以上にする、という設定を行うことにより、当該アーム部の最先端部の変位を向上させる、という手法は、第ｎ番目の橋梁体に設ける圧電素子がどのような形態のものであっても有効である。
【０２０３】
たとえば、図１６，図１８，図１９，図２０，図２１の実施例は、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体には、短尺素子と長尺素子とを設け、第ｎ番目の橋梁体には、縦貫圧電素子を設けた例であるが、第ｎ番目の橋梁体には、必ずしも縦貫圧電素子を設けなくても、上記手法による効果を得ることができる。たとえば、図１４に示すように、第ｎ番目（この例では、ｎ＝２）の橋梁体に短尺素子と長尺素子とを設けた例についても、上記手法の効果は有効である。
【０２０４】
図１４に示す例の場合、第１番目（奇数番目）の橋梁体１２１については、一対の圧電素子Ｅ１１，Ｅ１２が設けられており、第２番目（第ｎ番目）の橋梁体１２２についても、一対の圧電素子Ｅ２１，Ｅ２２が設けられている。別言すれば、橋梁体１２１，１２２のいずれにも２組の圧電素子が設けられている、という点では、図１４に示す例は、図７に示す例と同じである。しかしながら、図１４の例の場合、第１番目（奇数番目）の橋梁体１２１については、圧電素子Ｅ１１を短尺素子とし、圧電素子Ｅ１２を長尺素子としているため、図７の例に比べて、第２番目（第ｎ番目）の橋梁体１２２の根端部から先端部へ向かって伸びる方向に形成される傾斜角θ４（図５(c) 参照）をより大きくする効果が得られる。
【０２０５】
結局、一般論としては、全ｎ本（但し、ｎ≧２）の橋梁体からなるアーム部について、第１番目〜第（ｎ−１）番目の橋梁体に、それぞれ短尺素子と長尺素子とを設け、奇数番目の橋梁体については、根端部側を短尺素子、先端部側を長尺素子とし、偶数番目の橋梁体については、根端部側を長尺素子、先端部側を短尺素子とする、という設定による効果（アーム部の最先端部の変位を向上させる効果）は、図１４に示す４素子型の可動反射装置１００Ａ１のように、第ｎ番目の橋梁体にも、根端部側圧電素子と先端部側圧電素子とを設ける例についても有効である。また、好ましくは寸法比β／αを１．５以上に設定する、という条件も、同様に有効である。要するに、上記設定による効果は、第ｎ番目の橋梁体についての圧電素子構成に関わらず有効である。
【０２０６】
＜＜＜  §７．  複合可動反射装置の実施形態  ＞＞＞
最後に、これまで述べてきた可動反射装置を２組用意し、これらを組み合わせることにより構成した複合可動反射装置について説明する。ここで説明する複合可動反射装置は、いわゆるジンバル構造を採用して、２組の可動反射装置を入れ子状に組み合わせたものであり、第１の可動反射装置の鏡体部を、第２の可動反射装置全体に置き換えることにより構成される。
【０２０７】
図２２は、このような複合可動反射装置の第１の実施形態を示す上面図である。ここでも、ハッチングは個々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。図示の複合可動反射装置２００Ａは、第１の可動反射装置２１０Ａと第２の可動反射装置２２０Ａとを融合させたものであり、第１の可動反射装置２１０Ａにおいて、本来は鏡体部となるべき部分を、第２の可動反射装置２２０Ａ全体に置き換えることにより構成されている。
【０２０８】
第１の可動反射装置２１０Ａの外周部は、枠状部材からなる支持部２１１Ａによって構成され、この支持部２１１Ａの内側に、第１のアーム部２１２Ａおよび第２のアーム部２１３Ａが接続されている。これまで述べてきた可動反射装置であれば、これら２本のアーム部２１２Ａ，２１３Ａによって、鏡体部が支持されることになるが、図示の複合可動反射装置２００Ａの場合、鏡体部は、第２の可動反射装置２２０Ａ全体に置き換えられている。
【０２０９】
すなわち、この複合可動反射装置２００Ａの場合、第１の可動反射装置２１０Ａの２本のアーム部２１２Ａ，２１３Ａは、第１の可動反射装置２１０Ａの支持部２１１Ａと第２の可動反射装置２２０Ａの支持部２２１Ａとを接続する役割を果たす。２本のアーム部２１２Ａ，２１３Ａの上面には、圧電素子が配置されており（図における斜線ハッチング部分）、図示されていない駆動部から駆動信号を供給することにより変形させることができる。こうして、第１の可動反射装置２１０Ａの圧電素子により第１の可動反射装置のアーム部２１２Ａ，２１３Ａを変形させることにより、第２の可動反射装置２２０Ａの支持部２２１Ａの、第１の可動反射装置２１０Ａの支持部２１１Ａに対する相対位置を制御することができる。
【０２１０】
一方、第２の可動反射装置２２０Ａは、これまで述べてきた可動反射装置と同じ構成をもった装置であり、支持部２２１Ａと、２本のアーム部２２２Ａ，２２３Ａと、鏡体部２２４Ａと、を有している。鏡体部２２４Ａには反射層（図における二重斜線ハッチング部分）が形成されており、鏡体部２２４Ａを変位させることにより、反射層の姿勢を制御することができる。
【０２１１】
第２の可動反射装置２２０Ａの２本のアーム部２２２Ａ，２２３Ａは、第２の可動反射装置２２０Ａの支持部２２１Ａと第２の可動反射装置２２０Ａの鏡体部２２４Ａとを接続する役割を果たす。２本のアーム部２２２Ａ，２２３Ａの上面には、圧電素子が配置されており（図における斜線ハッチング部分）、図示されていない駆動部から駆動信号を供給することにより変形させることができる。こうして、第２の可動反射装置２２０Ａの圧電素子により第２の可動反射装置２２０Ａのアーム部２２２Ａ，２２３Ａを変形させることにより、第２の可動反射装置２２０Ａの鏡体部２２４Ａの、第２の可動反射装置２２０Ａの支持部２２１Ａに対する相対位置を制御することができる。
【０２１２】
しかも、第１の可動反射装置２１０Ａの共通基準軸（アーム部２１２Ａ，２１３Ａを構成する橋梁体が伸びる長手方向軸：図ではＹ軸）と、第２の可動反射装置２２０Ａの共通基準軸（アーム部２２２Ａ，２２３Ａを構成する橋梁体が伸びる長手方向軸：図ではＸ軸）と、は直交するように配置されている。
【０２１３】
第１の可動反射装置２１０Ａおよび第２の可動反射装置２２０Ａは、基本的には、各アーム部にそれぞれ３組の圧電素子を配した３素子型の可動反射装置である。より具体的に言えば、図８に示す可動反射装置１００Ｂにおいて、第２のアーム部１３０の支持部１１０に対する接続点を、上方の参照点Ｑ３から下方の点へと移動させ、第２のアーム部１３０の鏡体部１６０に対する接続点を、鏡体部１６０右上隅の参照点Ｑ４から右下隅の点へと移動させ、第２のアーム部１３０のＵ字状構造を上下反転させた構成を採用したものである。このような構成を採用すると、矩形状の鏡体部１６０の対角線位置にある２つの隅点が２本のアーム部によって支持されることになり、一方のアーム部を上方に駆動し、他方のアーム部を下方に駆動することにより、鏡体部１６０を所定の枢軸まわりに回動させることができる。
【０２１４】
また、根端部側圧電素子および先端部側圧電素子の寸法α，βについては、図１６に示す例のように、α＜βなる設定を行い、かつ、寸法比β／αを、１．５以上に設定することにより、§６で説明した「圧電素子の寸法比の最適条件」を満たすようにしたものである。
【０２１５】
したがって、図２２に示す複合可動反射装置２００Ａの場合、第１の可動反射装置２１０Ａを駆動することにより、第２の可動反射装置２２０Ａ全体を第１の枢軸まわりに回動させることができる。一方、第２の可動反射装置２２０Ａを駆動することにより、鏡体部２２４Ａを第２の枢軸まわりに回動させることができる。結局、第１の可動反射装置２１０Ａと第２の可動反射装置２２０Ａとの双方を駆動すれば、鏡体部２２４Ａを、第１の枢軸まわりに回動させることも、第２の枢軸まわりに回動させることも可能になり、鏡体部２２４Ａを任意の姿勢に制御することができる。
【０２１６】
図２３は、複合可動反射装置の第２の実施形態を示す上面図である。図示の複合可動反射装置２００Ｂは、第１の可動反射装置２１０Ｂと第２の可動反射装置２２０Ｂとを融合させたものであり、第１の可動反射装置２１０Ｂにおいて、本来は鏡体部となるべき部分を、第２の可動反射装置２２０Ｂ全体に置き換えることにより構成されている。
【０２１７】
第１の可動反射装置２１０Ｂの支持部２１１Ｂの内側には、第１のアーム部２１２Ｂおよび第２のアーム部２１３Ｂが接続されており、これら２本のアーム部によって、第２の可動反射装置２２０Ｂの支持部２２１Ｂが支持されている。また、第２の可動反射装置２２０Ｂの支持部２２１Ｂの内側には、第１のアーム部２２２Ｂおよび第２のアーム部２２３Ｂが接続されており、これら２本のアーム部によって、鏡体部２２４Ｂが支持されている。やはり各アーム部の上面には、圧電素子が配置されており（図における斜線ハッチング部分）、図示されていない駆動部から駆動信号を供給することにより変形させることができる。
【０２１８】
ここで用いられている第１の可動反射装置２１０Ｂおよび第２の可動反射装置２２０Ｂは、基本的には、３素子型の可動反射装置であり、寸法比β／αを１．５以上に設定することにより、§６で説明した「圧電素子の寸法比の最適条件」を満たすような設計がなされている。しかも、第１の可動反射装置２１０Ｂの共通基準軸（図ではＸ軸）と、第２の可動反射装置２２０Ｂの共通基準軸（図ではＹ軸）と、は直交するように配置されている。したがって、鏡体部２２４ＢをＸ軸を枢軸として回動させることも、Ｙ軸を枢軸として回動させることも可能になり、鏡体部２２４Ｂに形成された反射層（図における二重斜線ハッチング部分）を任意の姿勢に制御することができる。
【０２１９】
図２４は、複合可動反射装置の第３の実施形態を示す上面図である。図示の複合可動反射装置２００Ｃは、第１の可動反射装置２１０Ｃと第２の可動反射装置２２０Ｃとを融合させたものであり、第１の可動反射装置２１０Ｃにおいて、本来は鏡体部となるべき部分を、第２の可動反射装置２２０Ｃ全体に置き換えることにより構成されている。
【０２２０】
第１の可動反射装置２１０Ｃの支持部２１１Ｃの内側には、第１のアーム部２１２Ｃおよび第２のアーム部２１３Ｃが接続されており、これら２本のアーム部によって、第２の可動反射装置２２０Ｃの支持部２２１Ｃが支持されている。また、第２の可動反射装置２２０Ｃの支持部２２１Ｃの内側には、第１のアーム部２２２Ｃおよび第２のアーム部２２３Ｃが接続されており、これら２本のアーム部によって、鏡体部２２４Ｃが支持されている。やはり各アーム部の上面には、圧電素子が配置されており（図における斜線ハッチング部分）、図示されていない駆動部から駆動信号を供給することにより変形させることができる。
【０２２１】
ここで用いられている第１の可動反射装置２１０Ｃおよび第２の可動反射装置２２０Ｃは、基本的には、３素子型の可動反射装置であり、寸法比β／αを１．５以上に設定することにより、§６で説明した「圧電素子の寸法比の最適条件」を満たすような設計がなされている。しかも、第１の可動反射装置２１０Ｃの共通基準軸（図ではＹ軸）と、第２の可動反射装置２２０Ｃの共通基準軸（図ではＸ軸）と、は直交するように配置されている。したがって、鏡体部２２４ＣをＸ軸を枢軸として回動させることも、Ｙ軸を枢軸として回動させることも可能になり、鏡体部２２４Ｃに形成された反射層（図における二重斜線ハッチング部分）を任意の姿勢に制御することができる。
【０２２２】
図２５は、複合可動反射装置の第４の実施形態を示す上面図である。図示の複合可動反射装置２００Ｄは、第１の可動反射装置２１０Ｄと第２の可動反射装置２２０Ｄとを融合させたものであり、第１の可動反射装置２１０Ｄにおいて、本来は鏡体部となるべき部分を、第２の可動反射装置２２０Ｄ全体に置き換えることにより構成されている。
【０２２３】
第１の可動反射装置２１０Ｄの支持部２１１Ｄの内側には、第１のアーム部２１２Ｄおよび第２のアーム部２１３Ｄが接続されており、これら２本のアーム部によって、第２の可動反射装置２２０Ｄの支持部２２１Ｄが支持されている。また、第２の可動反射装置２２０Ｄの支持部２２１Ｄの内側には、第１のアーム部２２２Ｄおよび第２のアーム部２２３Ｄが接続されており、これら２本のアーム部によって、鏡体部２２４Ｄが支持されている。やはり各アーム部の上面には、圧電素子が配置されており（図における斜線ハッチング部分）、図示されていない駆動部から駆動信号を供給することにより変形させることができる。
【０２２４】
ここで用いられている第１の可動反射装置２１０Ｄおよび第２の可動反射装置２２０Ｄは、基本的には、３素子型の可動反射装置であり、寸法比β／αを１．５以上に設定することにより、§６で説明した「圧電素子の寸法比の最適条件」を満たすような設計がなされている。しかも、第１の可動反射装置２１０Ｄの共通基準軸（図ではＸ軸）と、第２の可動反射装置２２０Ｄの共通基準軸（図ではＹ軸）と、は直交するように配置されている。したがって、鏡体部２２４ＤをＸ軸を枢軸として回動させることも、Ｙ軸を枢軸として回動させることも可能になり、鏡体部２２４Ｄに形成された反射層（図における二重斜線ハッチング部分）を任意の姿勢に制御することができる。
【符号の説明】
【０２２５】
１００，１００Ａ〜１００Ｆ：可動反射装置
１００Ａ１，１００Ａ２：可動反射装置
１００ＣＣ：可動反射装置
１００ＤＤ：可動反射装置
１００ＥＥ：可動反射装置
１００ＦＦ：可動反射装置
１１０，１１０Ｃ〜１１０Ｆ：支持部
１１１：右辺枠部
１１２：上辺枠部
１１３：左辺枠部
１１４：下辺枠部
１２０：第１のアーム部
１２０Ｃ：第１のアーム部
１２０Ｄ：第１のアーム部
１２０Ｅ：第１のアーム部
１２０Ｆ：第１のアーム部
１２１：第１のアーム部の第１番目の橋梁体
１２１ａ：橋梁体１２１の根端部側領域
１２１ｂ：橋梁体１２１の先端部側領域
１２１Ｃ：第１のアーム部の第１番目の橋梁体
１２１Ｄ：第１のアーム部の第１番目の橋梁体
１２１Ｅ：第１のアーム部の第１番目の橋梁体
１２１Ｆ：第１のアーム部の第１番目の橋梁体
１２２：第１のアーム部の第２番目の橋梁体
１２２ａ：橋梁体１２２の根端部側領域
１２２ｂ：橋梁体１２２の先端部側領域
１２２Ｃ：第１のアーム部の第２番目の橋梁体
１２２Ｄ：第１のアーム部の第２番目の橋梁体
１２２Ｅ：第１のアーム部の第２番目の橋梁体
１２２Ｆ：第１のアーム部の第２番目の橋梁体
１２３Ｃ：第１のアーム部の第３番目の橋梁体
１２３Ｅ：第１のアーム部の第３番目の橋梁体
１２３Ｆ：第１のアーム部の第３番目の橋梁体
１２４Ｃ：第１のアーム部の第４番目の橋梁体
１２４Ｅ：第１のアーム部の第４番目の橋梁体
１２４Ｆ：第１のアーム部の第４番目の橋梁体
１３０：第２のアーム部
１３０Ｄ：第２のアーム部
１３０Ｅ：第２のアーム部
１３０Ｆ：第２のアーム部
１３１：第２のアーム部の第１番目の橋梁体
１３１Ｃ：第２のアーム部の第１番目の橋梁体
１３１Ｅ：第２のアーム部の第１番目の橋梁体
１３１Ｆ：第２のアーム部の第１番目の橋梁体
１３２：第２のアーム部の第２番目の橋梁体
１３２Ｃ：第２のアーム部の第２番目の橋梁体
１３２Ｅ：第２のアーム部の第２番目の橋梁体
１３２Ｆ：第２のアーム部の第２番目の橋梁体
１３３Ｃ：第２のアーム部の第３番目の橋梁体
１３３Ｅ：第２のアーム部の第３番目の橋梁体
１３３Ｆ：第２のアーム部の第３番目の橋梁体
１３４Ｃ：第２のアーム部の第４番目の橋梁体
１３４Ｅ：第２のアーム部の第４番目の橋梁体
１３４Ｆ：第２のアーム部の第４番目の橋梁体
１４０Ｄ：第３のアーム部
１４０Ｅ：第３のアーム部
１５０Ｄ：第４のアーム部
１５０Ｅ：第４のアーム部
１６０：鏡体部
１６０Ｃ：鏡体部
１６０Ｄ：鏡体部
１６０Ｅ：鏡体部
１６０Ｆ：鏡体部
１６５：反射層
１６５Ｃ：反射層
１６５Ｄ：反射層
１６５Ｅ：反射層
１６５Ｆ：反射層
１８０：駆動部
２００Ａ〜２００Ｄ：複合可動反射装置
２１０Ａ〜２１０Ｄ：第１の可動反射装置
２１１Ａ〜２１１Ｄ：第１の可動反射装置の支持部
２１２Ａ〜２１２Ｄ：第１の可動反射装置の第１のアーム部
２１３Ａ〜２１３Ｄ：第１の可動反射装置の第２のアーム部
２２０Ａ〜２２０Ｄ：第２の可動反射装置
２２１Ａ〜２２１Ｄ：第２の可動反射装置の支持部
２２２Ａ〜２２２Ｄ：第２の可動反射装置の第１のアーム部
２２３Ａ〜２２３Ｄ：第２の可動反射装置の第２のアーム部
２２４Ａ〜２２４Ｄ：第２の可動反射装置の鏡体部
ｄ１〜ｄ３：変位量
Ｅ１〜Ｅ４：圧電素子
Ｅ１′，Ｅ１''：圧電素子
Ｅ１１：根端部側圧電素子
Ｅ１２：先端部側圧電素子
Ｅ２０：縦貫圧電素子
Ｅ２１：根端部側圧電素子
Ｅ２２：先端部側圧電素子
Ｅ３１：根端部側圧電素子
Ｅ３２：先端部側圧電素子
Ｅ４０：縦貫圧電素子
Ｅ４１：根端部側圧電素子
Ｅ４２：先端部側圧電素子
Ｅａ：上方電極
Ｅｂ：圧電材料層
Ｅｃ：下方電極
Ｅｄ：共通下方電極
Ｅｅ：共通圧電材料層
Ｌ１，Ｌ２：長手方向軸（Ｙ軸に平行な軸）
Ｍ１〜Ｍ５：中間接続体
Ｏ：ＸＹＺ三次元直交座標系の原点
Ｐ１１〜Ｐ２２：参照点
Ｑ１〜Ｑ４：固定点
Ｑ１１〜Ｑ１８：固定点
Ｑ２１〜Ｑ２４：固定点
Ｒ１：第１の接続経路
Ｒ２：第２の接続経路
Ｓ１：第１ショルダー部
Ｓ２：第２ショルダー部
Ｘ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
Ｙ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
Ｚ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
α：短尺素子の寸法
β：長尺素子の寸法
γ：縦貫圧電素子の寸法
θ１〜θ４：傾斜角
【図１】
0006498047.tif 000002
【図２】
0006498047.tif 000003
【図３】
0006498047.tif 000004
【図４】
0006498047.tif 000005
【図５】
0006498047.tif 000006
【図６】
0006498047.tif 000007
【図７】
0006498047.tif 000008
【図８】
0006498047.tif 000009
【図９】
0006498047.tif 000010
【図１０】
0006498047.tif 000011
【図１１】
0006498047.tif 000012
【図１２】
0006498047.tif 000013
【図１３】
0006498047.tif 000014
【図１４】
0006498047.tif 000015
【図１５】
0006498047.tif 000016
【図１６】
0006498047.tif 000017
【図１７】
0006498047.tif 000018
【図１８】
0006498047.tif 000019
【図１９】
0006498047.tif 000020
【図２０】
0006498047.tif 000021
【図２１】
0006498047.tif 000022
【図２２】
0006498047.tif 000023
【図２３】
0006498047.tif 000024
【図２４】
0006498047.tif 000025
【図２５】
0006498047.tif 000026