(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査装置であって、
光を反射するミラー面を有するミラー部と、
前記ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、
前記Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備え、
前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の周囲を取り囲むように配置され、前記Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち前記支持梁と接続していない方の端は固定され、前記Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有し、
前記光走査装置は、さらに、
前記Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、
前記複数個の圧電素子に、交流電圧を印加する電源部とを備え、
前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の位相を前記各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、前記ミラー部が歳差運動し、
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部は、第１軸周りに回転変位する第１の固有振動モードと、第２軸周りに回転変位する第２の固有振動モードとを有し、前記第１軸および前記第２軸は、前記ミラー面に平行であり、前記第１軸の方向は、前記ミラー部の中心と、前記ミラー部と前記Ｎ個の支持梁のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向であり、前記第２軸は前記第１軸に直交し、
前記電源部は、前記第１の固有振動モードの共振周波数と前記第２の固有振動モードの共振周波数の中間周波数の交流電圧を印加し、
前記交流電圧の振幅および初期位相が調整可能であり、
前記電源部は、各々が、対応する駆動梁の複数の圧電素子へ交流電圧を印加するＮ個の駆動電源を備え、
前記交流電圧の初期位相の調整において、前記Ｎ個の駆動梁の中から１つの駆動梁を選択し、前記選択された駆動梁以外の１以上の駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の振幅および初期位相を固定し、かつ選択された駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の振幅を固定するとともに、初期位相を変化させ、回転線形性誤差が最小となるときの初期位相を前記選択された駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の初期位相の調整値として決定する制御部を備え、
前記回転線形性誤差は、前記ミラー部の全周回転変位の線形性からのずれを表わす量であり、前記ミラー部の全周回転変位は、前記ミラー部の偏向角を一定に維持しつつ、前記ミラー部の中心軸が一回転するような前記ミラー部の変位である、光走査装置。
【請求項２】
光走査装置であって、
光を反射するミラー面を有するミラー部と、
前記ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、
前記Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備え、
前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の周囲を取り囲むように配置され、前記Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち前記支持梁と接続していない方の端は固定され、前記Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有し、
前記光走査装置は、さらに、
前記Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、
前記複数個の圧電素子に、交流電圧を印加する電源部とを備え、
前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の位相を前記各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、前記ミラー部が歳差運動し、
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部は、第１軸周りに回転変位する第１の固有振動モードと、第２軸周りに回転変位する第２の固有振動モードとを有し、前記第１軸および前記第２軸は、前記ミラー面に平行であり、前記第１軸の方向は、前記ミラー部の中心と、前記ミラー部と前記Ｎ個の支持梁のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向であり、前記第２軸は前記第１軸に直交し、
前記電源部は、前記第１の固有振動モードの共振周波数と前記第２の固有振動モードの共振周波数の中間周波数の交流電圧を印加し、
前記交流電圧の振幅および初期位相が調整可能であり、
前記電源部は、各々が、対応する駆動梁の複数の圧電素子へ交流電圧を印加するＮ個の駆動電源を備え、
前記交流電圧の振幅の調整において、前記Ｎ個の駆動梁の中から１つの駆動梁を選択し、前記選択された駆動梁以外の１以上の駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の振幅および初期位相を固定し、かつ選択された駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の初期位相を固定するとともに、振幅を変化させ、回転線形性誤差が最小となるときの振幅を前記選択された駆動梁の複数の圧電素子に与える交流電圧の振幅の調整値として決定する制御部を備え、
前記回転線形性誤差は、前記ミラー部の全周回転変位の線形性からのずれを表わす量であり、前記ミラー部の全周回転変位は、前記ミラー部の偏向角を一定に維持しつつ、前記ミラー部の中心軸が一回転するような前記ミラー部の変位である、光走査装置。
【請求項３】
光走査装置であって、
光を反射するミラー面を有するミラー部と、
前記ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、
前記Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備え、
前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の周囲を取り囲むように配置され、前記Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち前記支持梁と接続していない方の端は固定され、前記Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有し、
前記光走査装置は、さらに、
前記Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、
前記複数個の圧電素子に、交流電圧を印加する電源部とを備え、
前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の位相を前記各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、前記ミラー部が歳差運動し、
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部は、第１軸周りに回転変位する第１の固有振動モードと、第２軸周りに回転変位する第２の固有振動モードとを有し、前記第１軸および前記第２軸は、前記ミラー面に平行であり、前記第１軸の方向は、前記ミラー部の中心と、前記ミラー部と前記Ｎ個の支持梁のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向であり、前記第２軸は前記第１軸に直交し、
前記電源部は、前記第１の固有振動モードの共振周波数と前記第２の固有振動モードの共振周波数の中間周波数の交流電圧を印加し、
前記交流電圧の振幅および初期位相が調整可能であり、
Ｎ＝４であり、
４個の駆動梁は、時計回りまたは反時計周りに、順序が付けられており、
４個の前記支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、９０°回転対称に配置され、４個の前記駆動梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、９０°回転対称に配置され、前記４個の駆動梁の各々を構成する部分のうち、前記ミラー部の周方向と同一方向に延在する複数の周方向部分のそれぞれの上に２つの前記圧電素子が配置され、
前記電源部は、
第１の初期位相および第１の振幅を有する第１の交流電圧と、前記第１の交流電圧と位相が１８０度相違する第２の交流電圧を出力する第１の駆動電源と、
第２の初期位相および第２の振幅を有する第３の交流電圧と、前記第３の交流電圧と位相が１８０度相違する第４の交流電圧を出力する第２の駆動電源とを備え、
前記第１の駆動電源は、前記第１番目の駆動梁に配置される複数の圧電素子のうち、前記支持梁に近い第１の圧電素子に前記第１の交流電圧を印加し、前記第１番目の駆動梁に配置される他の圧電素子には、前記第１の交流電圧または前記第２の交流電圧を印加し、前記第３番目の駆動梁に配置される複数の圧電素子のうち、前記支持梁に近い第２の圧電素子に前記第２の交流電圧を印加し、前記第３番目の駆動梁に配置される他の圧電素子には、前記第１の交流電圧または前記第２の交流電圧を印加し、
前記第２の駆動電源は、前記第２番目の駆動梁に配置される複数の圧電素子のうち、前記支持梁に近い第３の圧電素子に前記第３の交流電圧を印加し、前記第２番目の駆動梁に配置される他の圧電素子には、前記第３の交流電圧または前記第４の交流電圧を印加し、前記第４番目の駆動梁に配置される複数の圧電素子のうち、前記支持梁に近い第４の圧電素子に前記第４の交流電圧を印加し、前記第４番目の駆動梁に配置される他の圧電素子には、前記第３の交流電圧または前記第４の交流電圧を印加する、光走査装置。
【請求項４】
前記第２の初期位相および前記第２の振幅を固定し、かつ前記第１の振幅を固定するとともに、前記第１の初期位相を変化させて、回転線形性誤差が最小となるときの前記第１の初期位相を前記第１の初期位相の調整値として決定し、前記第２の初期位相および前記第２の振幅を固定し、かつ前記第１の初期位相を固定するとともに、前記第１の振幅を変化させて、回転線形性誤差が最小となるときの前記第１の振幅を前記第１の振幅の調整値として決定する制御部を備え、
前記回転線形性誤差は、前記ミラー部の全周回転変位の線形性からのずれを表わす量であり、前記ミラー部の全周回転変位は、前記ミラー部の偏向角を一定に維持しつつ、前記ミラー部の中心軸が一回転するような前記ミラー部の変位である、請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ミラー部は、外周においてトリミングパターンを備える、請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項６】
光走査装置であって、
光を反射するミラー面を有するミラー部と、
前記ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、
前記Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備え、
前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の周囲を取り囲むように配置され、前記Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち前記支持梁と接続していない方の端は固定され、前記Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有し、
前記光走査装置は、さらに、
前記Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、
前記複数個の圧電素子に、交流電圧を印加する電源部とを備え、
前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、前記複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の位相を前記各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、前記ミラー部が歳差運動し、
前記Ｎ個の駆動梁は、時計回りに、または反時計周りに、順序が付けられており、
前記電源部が第ｉ番目の駆動梁の第１の圧電素子に与える交流電圧の位相は、第（ｉ−１）番目の駆動梁の第２の圧電素子に与える電圧の位相よりも、（３６０°／Ｎ）だけ大きく、
第（i−１）番目の駆動梁内の前記第２の圧電素子の位置は、第ｉ番目の駆動梁内の前記第１の圧電素子の位置と同じである、光走査装置。
【請求項７】
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部の形状は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称であり、
前記ミラー部は、半導体基板の結晶面（１００）を利用して形成されたものであり、前記Ｎは、４×ｎであり、
前記ミラー面の形状は、円形であり、ｎは自然数である、請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項８】
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部の形状は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称であり、
前記ミラー部は、半導体基板の結晶面（１００）を利用して形成されたものであり、前記Ｎは、４×ｎであり、
前記ミラー面の形状は、正（４×ｎ）角形であり、ｎは自然数である、請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項９】
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部の形状は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称であり、
前記ミラー部は、半導体基板の結晶面（１１１）を利用して形成されたものであり、
前記Ｎは、３×ｎであり、
前記ミラー面の形状は、円形であり、ｎは自然数である、請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１０】
光走査装置の調整方法であって、
前記光走査装置は、
光を反射するミラー面を有するミラー部と、
前記ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、
前記Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備え、
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、回転対称に配置され、同一形状であり、
前記Ｎ個の駆動梁は、前記ミラー部の周囲を取り囲むように配置され、前記Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち前記支持梁と接続していない方の端は固定されて、前記Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有し、
前記Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、
電源部とを備え、
前記Ｎ個の支持梁は、前記ミラー部の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、
前記ミラー部は、第１軸周りに回転変位する第１の固有振動モードと、第２軸周りに回転変位する第２の固有振動モードとを有し、前記第１軸および前記第２軸は、前記ミラー面に平行であり、前記第１軸の方向は、前記ミラー部の中心と、前記ミラー部と前記Ｎ個の支持梁のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向であり、前記第２軸は前記第１軸に直交し、
前記電源部は、前記複数個の圧電素子の各々に、交流電圧を印加するステップを備え、前記交流電圧の位相は、前記圧電素子の位置に応じた値であり、前記交流電圧の周波数は、前記第１の固有振動モードの共振周波数と前記第２の固有振動モードの共振周波数の中間周波数であり、
前記ミラー部の偏向角を測定するステップと、
前記ミラー部の一部、前記支持梁の一部、または前記駆動梁の一部をトリミングするステップとを備える、光走査装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及びその調整方法に関し、特に、レーザ距離センサまたは光スキャナなどに利用可能な光走査装置及びその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ距離センサまたは光スキャナなどに用いられる光走査装置として、ＭＥＭＳ(Micro  Electro  Mechanical  Systems)ミラーが知られている。ＭＥＭＳミラーのミラー部は、静電力、電磁力、または圧電力を用いて駆動される。【０００３】
静電力を用いる場合には、発生駆動力が小さく十分な偏向角がとれないという問題がある。電磁力を用いる場合には、外部に永久磁石を配置する必要があるため、デバイスの構成が複雑になり小型化が困難であるという問題がある。【０００４】
圧電力を用いる場合には、微小変形する圧電素子を梁状の弾性部材上に形成して圧電力による面内方向の歪を反りに変換することによって、大きな変形が得られる。特許文献１に記載のＭＥＭＳミラーでは、直線状の梁上に圧電素子が配置され、直線梁軸上のミラーが１軸もしくは２軸方向にネジレ振動する（特許文献１の［００９９］〜［００１０２］、図４０）。【０００５】
特許文献２に記載のＭＥＭＳミラーは、四角形ミラーの対角部分に形成されたミラー支持部と、ミラー部の周囲を取り囲んで配置された第１アクチュエータおよび第２アクチュエータとを備える。第１アクチュエータおよび第２アクチュエータのそれぞれは、長手方向が第１軸の方向に向いた複数の第１圧電カンチレバーと、長手方向が第２軸の方向に向いた複数の第２圧電カンチレバーとが折り畳まれるように連結された構造を有する。各アクチュエータの一方の端部はミラー支持部を介してミラー部に接続され、他方の端部はミラー支持部の近傍で固定部に接続される。各アクチュエータは、Ｘ軸周り、およびＹ軸周りの２軸に回転振動する（特許文献２の［００２９］〜［００６７］、図１〜図１２）。【０００６】
特許文献３に記載のＭＥＭＳミラーは、環状の弾性体のフレームを備える。このフレームの表面には、４つに分割され、中心に対して対称であり、かつ同じ面積を有する電極を具えた圧電体が設けられる。このＭＥＭＳミラーは、環状のフレームの径方向に伸びる複数のトーションバーと、トーションバーに接続されるミラーパネル備える。ＭＥＭＳミラーは、ミラー光軸の偏向角を保ちながら面内に回転振動し、２次元走査される（特許文献３の［０００９］〜［００１２］、図１）。【０００７】
特許文献１〜３のいずれのＭＥＭＳミラーにおいても、圧電力の微小変形を大きな変形に変換するため、ＭＥＭＳミラーの共振周波数で圧電素子を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９７９９４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６７６８１号公報
【特許文献３】特開２００７−２０６４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ距離センサなどに用いるＭＥＭＳミラーは、広い面内走査角度が求められる。ＭＥＭＳミラーが全周回転変位できれば面内３６０度全周囲の情報収集が可能となる。【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の従来のＭＥＭＳミラーは、ミラー部をシリコンの梁で支持して梁を捻って走査するため、シリコンの破壊応力限界により面内走査範囲が制限されるという問題がある。【００１１】
本発明は、上記問題に鑑み、広い面内走査角度を有する光走査装置およびその調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある局面の光走査装置は、光を反射するミラー面を有するミラー部と、ミラー部を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁と、Ｎ個の支持梁とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁とを備える。Ｎ個の駆動梁は、ミラー部の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁の各々の両端のうち支持梁と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁の各々は１回以上折り曲げられた形状を有する。光走査装置は、さらに、Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子と、複数個の圧電素子に、交流電圧を印加する電源部とを備える。複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、複数個の圧電素子の各々に与えられる交流電圧の位相を各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、ミラー部が歳差運動する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ミラー部が歳差運動するので、ミラー部の面内走査範囲が広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１の光走査装置の構成および主要部の表面を表わす図である。
【図２】実施の形態１の光走査装置の主要部の裏面を表わす図である。
【図３】駆動梁の反り変形の例を表わす図である。
【図４】固有振動モード１におけるミラー部１の変位を表わす図である。
【図５】固有振動モード２におけるミラー部１の変位を表わす図である。
【図６】固有振動モード３におけるミラー部１の変位を表わす図である。
【図７】ミラー部の偏向角を表わす図である。
【図８】実施の形態２における駆動梁上の圧電素子に印加する交流電圧を説明するための図である。
【図９】一部の圧電素子に式（１）の交流電圧を印加し、かつ残りの圧電素子に式（２）の交流電圧を印加したときのミラー部の変位の時間変化を表わす図である。
【図１０】第１の電圧印加方式Ａを説明するための図である。
【図１１】第２の電圧印加方式Ｂを説明するための図である。
【図１２】第３の電圧印加方式Ｃを説明するための図である。
【図１３】第１の電圧印加方式Ａ、第２の電圧印加方式Ｂ、第３の電圧印加方式Ｃにおけるミラー部の駆動特性を表わす図である。
【図１４】光走査装置を用いたレーザ距離センサの概略図である。
【図１５】（ａ）〜（ｉ）は、製造工程における光走査装置の断面図である。
【図１６】実施の形態３における駆動梁上の圧電素子に印加する交流電圧を説明するための図である。
【図１７】実施の形態４の光走査装置の主要部の表面を表わす図である。
【図１８】実施の形態５の光走査装置の主要部の表面を表わす図である。
【図１９】実施の形態６の光走査装置の主要部の表面を表わす図である。
【図２０】実施の形態７の光走査装置の主要部の表面を表わす図である。
【図２１】３つのパターンの変位における印加電圧位相Φの変化に対するミラー最大変位円周角ψｍの変化を表わす図である。
【図２２】図２１のプロット線Ｂと、プロット線Ｂの近似直線を表わす図である。
【図２３】プロット線Ｂの回転線形性誤差を表わす図である。
【図２４】実施の形態８の光走査装置における圧電素子を駆動する電圧を説明するための図である。
【図２５】固有振動モード２の共振周波数Ｆ２の交流電圧を印加したときの印加電圧位相Φの変化に対するミラー最大変位円周角ψｍの変化を表わす図である。
【図２６】固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の交流電圧を印加したときの印可電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍとの関係を表わす図である。
【図２７】固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の中間周波数の交流電圧を印加したときの印可電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍとの関係を表わす図である。
【図２８】駆動電圧の周波数と回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【図２９】実施の形態８の光走査装置における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部を全周回転変位させるための駆動電源の電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【図３０】（ａ）〜（ｄ）は、初期位相Φ１、Φ２、Φ３、Φ４と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。（ｅ）〜（ｈ）は、振幅Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３、Ｖｓ４と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【図３１】駆動電源の出力電圧の振幅および初期位相の調整後において、印加電圧位相Φと、測定されたミラー最大変位円周角ψｍを表わす図である。
【図３２】実施の形態９の光走査装置における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部を全周回転変位させるための駆動電源の出力電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【図３３】実施の形態１０の光走査装置における圧電素子を駆動する電圧を説明するための図である。
【図３４】実施の形態１０の光走査装置における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部を全周回転変位させるための駆動電源の電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【図３５】（ａ）は、初期位相Φ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。（ｂ）は、振幅Ｖｓ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【図３６】実施の形態１１の光走査装置のミラー部を表わす図である。
【図３７】ミラー部のトリミングパターンの拡大図である。
【図３８】トリミング前の駆動周波数とミラー最大変位との関係を表わす図である。
【図３９】トリミング後の駆動周波数とミラー最大変位との関係を表わす図である。
【図４０】実施の形態１１の光走査装置の調整手順を表わすフローチャートである。
【図４１】実施の形態１２の光走査装置の調整手順を表わすフローチャートである。
【図４２】実施の形態１３の一例の光走査装置の表わす図である。
【図４３】実施の形態１３の別の例の光走査装置を表わす図である。
【図４４】実施の形態１３の光走査装置の調整手順を表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の光走査装置１００の構成、および光走査装置１００の主要部の表面を表わす図である。図２は、実施の形態１の光走査装置１００の主要部の裏面を表わす図である。
【００１６】
図１および図２を参照して、光走査装置１００は、ミラー部１と、駆動梁３−１，３−２，３−３，３−４と、支持梁２−１，２−２，２−３，２−４と、圧電素子５−１−ａ，ｂ，ｃ，ｄと、圧電素子５−２−ａ，ｂ，ｃ，ｄと、圧電素子５−３−ａ，ｂ，ｃ，ｄと、圧電素子５−４−ａ，ｂ，ｃ，ｄと、検出用圧電素子６−１，６−２，６−３，６−４とを備える。
【００１７】
ミラー部１は、ＭＥＭＳミラーである。ミラー部１は、ミラー面１Ｂと、シリコンミラー部１Ｃとを備える。ミラー面１Ｂは、光源からの光を受けて、光を反射する。ミラー部１の表面（ミラー面１Ｂ）および裏面は、円形である。ミラー面１Ｂは、反射率の高い金属薄膜などからなる。シリコンミラー部１Ｃは、シリコン基板を加工することによって得られる。
【００１８】
ミラー部１が静止時に、ミラー部１の法線方向をＺ軸とする。このときには、ミラー部１の中心軸がＺ軸に一致する。ミラー部１が静止時にミラー部１の面（その一つがミラー面１Ｂ）に平行な２つの直交する軸をＸ軸、およびＹ軸とする。Ｘ軸の方向は、ミラー部１の中心Ｏから支持梁２−１への方向とする。Ｙ軸の方向は、ミラー部１の中心Ｏから支持梁２−２への方向とする。Ｚ軸は、ミラー部１の静止時の中心軸および光軸でもある。
【００１９】
ミラー部１の円周上のある点のミラー円周角ψを、その点とミラー部１の中心Ｏとを結ぶ線がＸ軸と成す角であるとする。
【００２０】
支持梁２−１〜２−４は、シリコンミラー部１Ｃを揺動可能に支持する。支持梁２−１〜２−４は、同一の形状および大きさを有する。支持梁２−１〜２−４は、ミラー部１の中心軸（Ｚ軸）対して９０°回転対称に配置される。
【００２１】
駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。駆動梁３−１〜３−４の形状および大きさは、同一である。駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）の一端は、支持梁２−ｉと接続し、駆動梁３−ｉの他端は固定部４−ｉに接続されている。駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部１の中心軸に対して９０°回転対称に配置される。駆動梁３−１〜３−４は、１回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有する。駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分と、折り曲げ部分とを有する。言い換えると、駆動梁３−１〜３−４は、Ｕ字形状を有する。ただし、Ｕ字形状の長手方向の部分は、ミラー部１の円周方向と同方向に湾曲している。
【００２２】
支持梁２−１〜２−４は、反時計周りに順序が付けられている。支持梁２−ｉは、第ｉ番目の支持梁とする。駆動梁３−１〜３−４は、反時計周りに順序が付けられている。駆動梁３−ｉは、第ｉ番目の駆動梁とする。あるいは、これに代えて、支持梁２−１〜２−４、および駆動梁３−１〜３−４は、時計周りに順序が付けられているものとしてもよい。すなわち、支持梁２−１、２−２、２−３、２−４を、第１番目、第４番目、第３番目、第２番目の支持梁としてもよい。駆動梁３−１、３−２、３−３、３−４を、第１番目、第４番目、第３番目、第２番目の駆動梁としてもよい。
【００２３】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）は、駆動梁３−ｉの上に固着される。１６個の圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄは、同一の形状および大きさを有する。
【００２４】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）を構成する部分のうち、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分のうちの第１の部分に圧電素子５−ｉ−ａ，ｂが配置され、第２の部分に圧電素子５−ｉ−ｃ，ｄが配置される。第１の部分は、第２の部分よりもミラー部１に近い位置にある。圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｂとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃとは、駆動梁３−ｉの折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ａが、支持梁２−ｉと接続される駆動梁３−ｉの一端に最も近い位置に配置される。圧電素子５−ｉ−ｄが、固定部４−ｉと接続される駆動梁３−ｉの他端に最も近い位置に配置される。
【００２５】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）には、図示しないが、駆動電圧を印加するために上側電極、および下側電極が接続される。本実施の形態では、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの下側電極を接地し、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの上側電極に駆動電圧を印加することによって、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向をすべて同一となるようにする。あるいは、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの上側電極を接地し、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの下側電極に電圧を印加することによって、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向をすべて同一となるようにしてもよい。
【００２６】
電源部６２は、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄに交流電圧を印加する。制御部６１は、電源部６２の出力電圧を制御する。
【００２７】
電源部６２によって、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）に駆動電圧を印加すると、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄが、ＸＹ平面に平行な平面上で伸縮することによって、駆動梁３−ｉ全体が反り変形する。図３は、駆動梁３−ｉの反り変形の例を表わす図である。駆動梁３−２〜３−４も、同様に変形する。駆動梁３−ｉの反り変形によって、駆動梁３−ｉと支持梁２−ｉの接続部分は、Ｚ軸方向に駆動されることになり、ミラー部１が駆動される。
【００２８】
複数個の圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、複数個の圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの各々に与えられる交流電圧の位相を各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、ミラー部１が歳差運動する。
【００２９】
つまり、このような交流電圧を複数の圧電素子に与えることによって、ミラー部１の外周部の面外方向が最大変位となるミラー円周角ψが時間とともに等間隔で変わるので、ミラー部１が歳差運動することができる。
【００３０】
シリコンミラー部１Ｃは、ＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板の支持層、および活性層で形成される。支持梁２−１〜２−４および駆動梁３−１〜３−４は、ＳＯＩ基板の支持層で形成される。
【００３１】
以上のように、実施の形態１によれば、ミラー部１が歳差運動するので、ミラー部１の面内走査範囲が広くなる。
【００３２】
（付記）
実施の形態１の光走査装置１００は、以下の特徴を備える。
【００３３】
（１）光走査装置１００は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁（２−１〜２−４）と、各々が、Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁（３−１〜３−４）とを備える。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々の両端のうち支持梁（２−１〜２−４）と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々は１回以上折り曲げられた形状を有する。光走査装置１００は、さらに、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）と、複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）に、交流電圧を印加する電源部（６２）とを備える。複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、複数個の圧電素子５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）の各々に与えられる交流電圧の位相を各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、ミラー部（１）が歳差運動する。
【００３４】
このような構成によって、ミラー部が歳差運動するので、ミラー部の走査範囲を広くすることができる。
【００３５】
実施の形態２．
ミラー部１のモーダル解析の結果を説明する。
【００３６】
図４は、固有振動モード１におけるミラー部１の変位を表わす図である。図５は、固有振動モード２におけるミラー部１の変位を表わす図である。図６は、固有振動モード３におけるミラー部１の変位を表わす図である。
【００３７】
図４〜図６を参照して、固有振動モード１では、ミラー部１は、Ｚ軸方向に並進変位する。固有振動モード２では、ミラー部１は、第１軸周りに回転変位する。固有振動モード３では、ミラー部１は、第２軸周りに回転変位する。
【００３８】
第１軸は、ミラー面１Ｂに平行であり、第１軸の方向は、ミラー部１の中心と、ミラー部１と支持梁２−１との接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸は、ミラー面１Ｂに平行である。第２軸の方向は、ミラー部１の中心と、ミラー部１と支持梁２−２との接続箇所とを結ぶ直線の方向である。図４において、第１軸はＸ軸であり、第２軸はＹ軸である。
【００３９】
光走査装置が、ミラー部１の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置されたＮ個の支持梁を備えるときには、以下のようになる。
【００４０】
第１軸は、ミラー面１Ｂに平行である。第１軸の方向は、ミラー部１の中心と、ミラー部１とＮ個の支持梁のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸は、ミラー面１Ｂに平行であり、第１軸と直交する。
【００４１】
ミラー部１の形状がＸＹ平面で９０度回転対称形状の場合、固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数とが一致する。ミラー部１の形状がＸＹ平面で９０度回転対称形状の場合の固有振動モード２および固有振動モード３の共振周波数をＦ０とする。
【００４２】
電源部６２が、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）に共振周波数Ｆ０を周波数とする交流電圧を印加することによって、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの小さな歪によって、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）を大きく変位させることができる。これによって、ミラー部１をＺ軸方向に偏向させることができる。
【００４３】
図７は、ミラー部１の偏向角θを表わす図である。
図７に示すように、ミラー部１の偏向角θは、ミラー部１とＸＹ平面とのなす角度である。
【００４４】
図８は、実施の形態２における駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄに印加する交流電圧を説明するための図である。
【００４５】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに式（１）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜４である。
【００４６】
Ｖｉ（１）＝Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°×(ｉ−１))…（１）
ここで、ω＝２π×Ｆ０である。Ｆ０は、固有振動モード２の共振周波数および固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【００４７】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに式（２）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜４である。
【００４８】
Ｖｉ（２）＝−Ｖｉ（１）＝−Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°×(ｉ−１))…（２）
式（１）のＶｉ（１）と式（２）のＶｉ（２）は符号が反転しているので、式（１）のＶｉ（１）の位相と式（２）のＶｉ（２）の位相は、１８０°相違する。
【００４９】
図９は、圧電素子５−ｉ−ａ，ｃ（ｉ＝１〜４）に式（１）の交流電圧を印加し、かつ圧電素子５−ｉ−ｂ，ｄに式（２）の交流電圧を印加したときのミラー部１の変位の時間変化を表わす図である。図９に示すように、時刻の進行（ｔ１→ｔ２→ｔ３→ｔ４）とともに、ミラー部１のＺ軸方向に偏向する部分がＺ軸を中心に回転する。このような変位をミラー部１の全周回転変位という。言い換えると、ミラー部１の全周回転変位とは、ミラー部１の偏向角θを一定に維持しつつ、ミラー部１の中心軸が一回転するようなミラー部１の変位である。
【００５０】
再び、図１を参照して、検出用圧電素子６−ｉは、支持梁２−ｉと駆動梁３−ｉの連結部に配置される。連結部に配置したのは、連結部は、応力が高いためである。検出用圧電素子６−ｉには、図示しないが、上側電極、および下側電極が接続される。検出用圧電素子６−ｉは、ミラー部１の偏向角θに比例した電荷を発生する。
【００５１】
制御部６１は、検出用圧電素子６−ｉに発生する電荷をモニタすることによって、ミラー部１の偏向角θを計測する。制御部６１は、式（１）および（２）の振幅Ｖｓの値を調整することによって偏向角θを制御することできる。
【００５２】
次に、上述した本実施の形態における第１の電圧印加方式Ａと、その他の第２、第３の電圧印加方式Ｂ、Ｃによるミラー部１の駆動特性の相違について説明する。
【００５３】
図１０は、第１の電圧印加方式Ａを説明するための図である。第１の電圧印加方式Ａでは、圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｃに式（１）の電圧が与えられ、圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｄに式（２）の電圧が与えられる。
【００５４】
図１１は、第２の電圧印加方式Ｂを説明するための図である。第２の電圧印加方式Ｂでは、圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｂに式（１）の電圧が与えられ、圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄに式（２）の電圧が与えられる。
【００５５】
図１２は、第３の電圧印加方式Ｃを説明するための図である。第３の電圧印加方式Ｃでは、圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｄに式（１）の電圧が与えられ、圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃに式（２）の電圧が与えられる。
【００５６】
図１３は、第１の電圧印加方式Ａ、第２の電圧印加方式Ｂ、第３の電圧印加方式Ｃにおけるミラー部１の駆動特性を表わす図である。
【００５７】
図１３の縦軸は、ミラー部１の偏向角θである。図１３に示すように、第１の電圧印加方式Ａにおいて、偏向角θが最も大きくなる。
【００５８】
図１４は、光走査装置１００を用いたレーザ距離センサの概略図である。
レーザ距離センサは、センシング部９９と、光学系９１と、光走査装置１００とを備える。センシング部９９は、距離情報算出器９３と、駆動回路９６と、レーザダイオードＬＤと、フォトダイオードＰＤと、受信回路９５とを備える。
【００５９】
距離情報算出器９３は、対象物９２までの距離を算出するために、駆動回路９６に射出光の出力を指示する。
【００６０】
駆動回路９６がレーザダイオードＬＤを駆動する。レーザダイオードＬＤで射出した送信光は光学系９１が集光されて、ミラー部１に照射される。ミラー部１で反射された光は、光学系９１で反射して、対象物９２に送られる。
【００６１】
対象物９２で散乱された光は、再びミラー部１へ向かう。ミラー部１で反射された光は、光学系９１で集光されてフォトダイオードＰＤへ送られる。フォトダイオードＰＤは、検出した受信光を電圧に変換して、受信回路９５に送る。受信回路９５は、フォトダイオードＰＤからの電圧の変化に基づいて、受信光が入力されたことを距離情報算出器９３に通知する。
【００６２】
距離情報算出器９３は、射出光を出力した時刻と、受信光が入力された時刻との差に基づいて、対象物９２までの距離を算出する。
【００６３】
次に、光走査装置１００の製造法を説明する。
図１５（ａ）〜（ｉ）は、製造工程における光走査装置１００の断面図である。
【００６４】
ミラー部１などは、半導体基板の一種であるＳＯＩ基板の結晶面（１００）を利用して形成される。
【００６５】
図１５（ａ）において、単結晶シリコン支持層１０１と単結晶シリコン活性層１０２がシリコン酸化膜１０３を挟むＳＯＩ基板１０を使用する。ＳＯＩ基板の結晶面（１００）の機械物性は４回対称である。
【００６６】
図１５（ｂ）において、ＳＯＩ基板１０の表面および裏面に熱酸化等により絶縁膜１１を形成する。
【００６７】
図１５（ｃ）において、ＳＯＩ基板１０の表面側にTi/Pt等の下層電極１２をスパッタ等で形成し、その上にチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）等の圧電薄膜１３をスパッタもしくはゾルゲル法等で形成後、その上にTi/Pt等の上層電極１４をスパッタ等で形成する。
【００６８】
図１５（ｄ）において、下層電極１２、圧電薄膜１３、および上層電極１４をパターニングする。圧電薄膜１３は、ミラー部１の駆動用の圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝1〜４）及び検出用圧電素子６−iとなる。下層電極１２は圧電薄膜１３の下層電極だけでなく、配線用途にも用いる。図１５（ｄ）の左側の下層電極１２は配線電極である。
【００６９】
図１５（ｅ）において、酸化膜等の絶縁膜１５を形成し、パターニングする。絶縁膜１５は圧電薄膜１３の保護及び電極間短絡防止膜であり、電極取り出しのため下層電極１２及び上層電極１４とのコンタクトホールを形成する。
【００７０】
図１５（ｆ）において、配線電極１６及びミラー面１Ｂを形成する。配線電極１６はTi/Pd/Au等の低抵抗金属であり、ミラー面１Ｂの表面がAu等の高反射率材料である。配線電極１６とミラー面１Ｂは同一材料でも構わない。また、ミラー面１Ｂは高反射率誘電体多層膜などを表面に形成してもよい。
【００７１】
図１５（ｇ）において、シリコン活性層１０２を酸化膜１０３をエッチングストップ層としてディープエッチング（Deep  Reactive  Ion  Etching  :  DRIE）で加工する。このエッチングで駆動梁３−１〜３−４、支持梁２−１〜２−４等の光走査装置１００の主要構成部が形成される。
【００７２】
図１５（ｈ）において、シリコン支持層１０１を裏面よりDRIEで加工し、シリコン酸化膜１０３の不要部を除去する。この加工でミラー部１などが形成され、光走査装置のウエハプロセスは完了する。
【００７３】
図１５（ｉ）において、チップを分離後、パッケージ１７にダイボンディングし、ワイヤボンディングなどにより外部との電気接続を行う。なお、パッケージ１７は必要に応じて偏向角θを大きくできるように減圧雰囲気で封止するようにしてもよい。本実施の形態の光走査装置の製造法は特殊な工程を含まないため、通常のシリコンＭＥＭＳ製造設備と圧電素子製造設備によって実施可能である。
【００７４】
以上のように、実施の形態２では、支持梁周りの回転変位共振周波数によって、４本の駆動梁を９０度の位相差で駆動することによって、ミラー部１は大きな偏向角（傾斜角）で全周回転変位することができる。
【００７５】
また、駆動梁を外周に沿った構造とすることで、駆動梁の専有面積を小さくすることができる。駆動梁をＵ字型に折り曲げた形状とすることで、折り曲げ構造の無い駆動梁と比較して、ミラー部１の変位量が同じであれば、駆動梁にかかる応力および駆動源となる圧電素子にかかる応力を小さくできる。その結果、偏向角を大きくできる。さらに、駆動梁をＵ字形状とすることによって、ミラー面内方向の駆動梁バネ定数を小さくできるため、温度変化などで駆動梁の固定部の位置がずれてもミラー面の位置ずれおよび偏向角の変化を小さくできる。
【００７６】
なお、偏向角θは空気の粘性の影響を受けるため、必要な偏向角θに応じて光走査装置全体を減圧雰囲気で密封パッケージすればよい。
【００７７】
従来の光走査装置では、面内走査範囲の制限により、光走査装置の周辺の１部のみが計測対称となるが、本実施の形態の光走査装置では全周回転変位と偏向角の走査を組み合わせることによって、Ｚ軸を中心として３６０度の全周囲の距離情報の収集が可能となる。たとえば、偏向角θを１０±５度で走査することによって、Ｚ軸回り３６０度全周の偏向角θが１０±５度のミラー面１Ｂに入射する光を受光できる。
【００７８】
（付記）
実施の形態２の光走査装置１００は、以下の特徴を備える。
【００７９】
（２）光走査装置１００は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁（２−１〜２−４）と、各々が、Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁（３−１〜３−４）とを備える。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々の両端のうち支持梁（２−１〜２−４）と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々は１回以上折り曲げられた形状を有する。光走査装置１００は、さらに、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）と、複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）に、交流電圧を印加する電源部（６２）とを備える。Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。ミラー部（１）は、第１軸（Ｘ軸）周りに回転変位する第１の固有振動モード（固有振動モード２）と、第２軸（Ｙ軸）周りに回転変位する第２の固有振動モード（固有振動モード３）とを有する。第１軸（Ｘ軸）および第２軸（Ｙ軸）は、ミラー面（１Ｂ）に平行である。第１軸（Ｘ軸）の方向は、ミラー部（１）の中心と、ミラー部（１）とＮ個の支持梁（２−１〜２−４）のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸（Ｙ軸）は、第１軸（Ｘ軸）と直交する。第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数とがともに第１の周波数（Ｆ０）である。電源部（６２）は、第１の周波数（Ｆ０）の交流電圧を印加する。
【００８０】
このような構成によって、ミラー部（１）を大きな偏向角で全周回転変位させることができる。
【００８１】
（３）Ｎ個の駆動梁の各々（３−ｉ）を構成する部分のうち、ミラー部（１）の周方向と同一方向に延在する複数の周方向部分のそれぞれの上に２つの圧電素子（５−ｉ−ａと５−ｉ−ｂ、または５−ｉ−ｃと５−ｉ−ｄ）が配置される。
【００８２】
これによって、複数の圧電素子の個数を最低限とすることができ、隣接する圧電素子の間に設けられる間隔の個数も最小限にすることができる。その結果、駆動梁の上に固着できる圧電素子の面積を大きくすることができるので、ミラー部（１）の駆動力を大きくすることができる。
【００８３】
（４）Ｎ個の駆動梁の各々（３−ｉ）の上に配置される複数の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）の誘電分極方向は、同一である。電源部（６２）は、複数の周方向部分のそれぞれの上に配置される２つの圧電素子（５−ｉ−ａと５−ｉ−ｂ、および５−ｉ−ｃと５−ｉ−ｄ）に逆位相の電圧を印加し、折り曲げ部分を介して隣接する２つの圧電素子（５−ｉ−ｂと５−ｉ−ｃ）に互いに逆位相の交流電圧を印加する。
【００８４】
このような構成によって、ミラー部（１）が全周回転変位するように、複数の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）へ交流電圧を供給することができる。
【００８５】
（５）制御部（６１）は、電源部（６２）から出力される交流電圧の振幅を制御することによって、ミラー部（１）の偏向角（θ）を走査する。
【００８６】
このような構成によって、対象物の３次元情報を取得することができる。
（６）ミラー部（１）は、半導体基板の結晶面（１００）を利用して形成されたものである。Ｎは、４×ｎ（ｎは自然数）である。ミラー面（１Ｂ）の形状は、円形である。
【００８７】
このような構成によって、複数の駆動梁の機械特性を揃えることができる。
実施の形態３．
図１６は、実施の形態３における光走査装置２００の駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄに印加する交流電圧を説明するための図である。
【００８８】
実施の形態３の光走査装置２００が、実施の形態２の光走査装置１００と相違する点は、以下である。
【００８９】
実施の形態２では、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）の下側電極を接地し、圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの上側電極に電圧を印加することによって、１６個の圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向は、すべて同一となるようにした。
【００９０】
これに対して、本実施の形態では、圧電素子５−ｉ−ａ，ｃ（ｉ＝１〜４）の下側電極を接地し、圧電素子５−ｉ−ａ，ｃの上側電極に電圧を印加することによって、８個の圧電素子５−ｉ−ａ，ｃの誘電分極方向を第１の方向とし、圧電素子５−ｉ−ｂ，ｄの上側電極を接地し、圧電素子５−ｉ−ｂ，ｄの下側電極に電圧を印加することによって、８個の圧電素子５−ｉ−ｂ，ｄの誘電分極方向を第１の方向と逆の第２の方向とする。
【００９１】
実施の形態２では、電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の８個の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに、式（１）の交流電圧を印加し、駆動梁３−ｉ上の８個の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに、式（２）の交流電圧を印加した。
【００９２】
これに対して、実施の形態３では、電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の１６個の圧電素子５−ｉ−ａ，５−ｉ−ｂ，５−ｉ−ｃ，５−ｉ−ｃに、式（１）の交流電圧を印加する。
【００９３】
実施の形態３でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。
（付記）
実施の形態３の光走査装置２００は、以下の特徴を備える。
【００９４】
（７）複数の周方向部分のそれぞれの上に配置される２つの圧電素子（５−ｉ−ａと５−ｉ−ｂ、および５−ｉ−ｃと５−ｉ−ｄ）の誘電分極方向は、逆である。折り曲げ部分を介して隣接する２つの圧電素子（５−ｉ−ｂと５−ｉ−ｃ）の誘電分極方向は、逆である。電源部（６２）は、Ｎ個の駆動梁の各々（３−ｉ）の上に配置される複数の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）に同一位相の交流電圧を印加する。
【００９５】
このような構成によって、隣接する圧電素子の誘電分極方向が逆方向であっても、ミラー部（１）が全周回転変位するように、複数の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）を駆動することができる。
【００９６】
実施の形態４．
図１７は、実施の形態４の光走査装置３００の主要部の表面を表わす図である。
【００９７】
実施の形態４の光走査装置４００が、実施の形態２の光走査装置１００と相違する点は、以下である。
【００９８】
図１７を参照して、駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。駆動梁３−１〜３−４の形状および大きさは、同一である。駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部１の中心軸に対して９０°回転対称に配置される。
【００９９】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）の一端は、支持梁２−ｉと接続し、駆動梁３−ｉの他端は、固定部４−ｉに接続されている。駆動梁３−ｉは、２回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有する。
【０１００】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）は、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する３つの周方向部分と、折り曲げ部分とを有する。言い換えると、駆動梁３−１〜３−４は、Ｕ字部が交互に反対方向を向くように蛇行して形成されている連続Ｕ字形状を有する。ただし、Ｕ字形状の長手方向の部分は、ミラー部１の円周方向と同方向に湾曲している。
【０１０１】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ（ｉ＝１〜４）は、駆動梁３−ｉの上に固着される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、同一の形状および大きさを有する。
【０１０２】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）を構成する部分のうち、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する３つの周方向部分のうちの第１の部分に圧電素子５−ｉ−ａ，ｂが配置され、第２の部分に圧電素子５−ｉ−ｃ，ｄが配置され、第３の部分に圧電素子５−ｉ−ｅ，ｆが配置される。第１の部分がミラー部１に最も近い位置にあり、第３の部分がミラー部１に最も遠い位置にある。
【０１０３】
圧電素子５−ｉ−ａ（ｉ＝１〜４）と圧電素子５−ｉ−ｂとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｅと圧電素子５−ｉ−ｆとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃとは、駆動梁３−ｉの第１の折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ｄと圧電素子５−ｉ−ｅとは、駆動梁３−ｉの第２の折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ａが、支持梁２−ｉと接続される駆動梁３−ｉの一端に最も近い位置に配置される。圧電素子５−ｉ−ｆが、固定部４−ｉと接続される駆動梁３−ｉの他端に最も近い位置に配置される。
【０１０４】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ（ｉ＝１〜４）には、駆動電圧を印加するために図示しない上側電極、および下側電極が接続される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの誘電分極方向は、同一である。
【０１０５】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃ、５−ｉ−ｅに式（１）の交流電圧を印加し、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄ、５−ｉ−ｆに式（２）の交流電圧を印加する。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態では、駆動梁３−ｉの折り曲げ回数を２回とすることによって、駆動梁３−ｉによる駆動力が大きくなり、その結果、ミラー部１の偏向角θが大きくなる。
【０１０７】
なお、上記実施の形態では、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）は、２回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有するものとしたが、３回以上１８０°で折り曲げられた形状を有するものとしてもよい。駆動梁３−ｉの折り曲げ回数が多くすると、駆動梁３−ｉによる駆動力が大きくなり、その結果、ミラー部１の偏向角が大きくなるが、共振周波数が小さくなる。したがって、必要な共振周波数と必要な偏向角に応じて、駆動梁３−ｉの折り曲げ回数を調整すればよい。
【０１０８】
実施の形態５．
図１８は、実施の形態５の光走査装置４００の主要部の表面を表わす図である。
【０１０９】
実施の形態５の光走査装置４００が、実施の形態２の光走査装置１００と相違する点は、以下である。
【０１１０】
図１８を参照して、ミラー部１は、半導体基板の一種であるＳＯＩ基板の結晶面（１１１）を利用して形成されたものである。ＳＯＩ基板の結晶面（１１１）の機械物性は、３回対称である。
【０１１１】
支持梁２−１〜２−３は、シリコンミラー部１Ｃを揺動可能に支持する。支持梁２−１〜２−３は、同一の形状および大きさを有する。支持梁２−１〜２−３は、ミラー部１の中心軸（Ｚ軸）対して１２０°回転対称に配置される。
【０１１２】
駆動梁３−１〜３−３は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。駆動梁３−１〜３−３の形状および大きさは、同一である。駆動梁３−１〜３−３は、ミラー部１の中心軸に対して１２０°回転対称に配置される。
【０１１３】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜３）の一端は、支持梁２−ｉと接続し、駆動梁３−ｉの他端は、固定部４−ｉに接続されている。駆動梁３−ｉは、１回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有する。駆動梁３−ｉは、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分と、折り曲げ部分とを有する。
【０１１４】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜３）は、駆動梁３−ｉの上に固着される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄは、同一の形状および大きさを有する。
【０１１５】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜３）を構成する部分のうち、ミラー部１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分のうちの第１の部分に圧電素子５−ｉ−ａ，ｂが配置され、第２の部分に圧電素子５−ｉ−ｃ，ｄが配置される。圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｂとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃとは、駆動梁３−ｉの折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ａが、支持梁２−ｉと接続される駆動梁３−ｉの一端に最も近い位置に配置される。圧電素子５−ｉ−ｄが、固定部４−ｉと接続される駆動梁３−ｉの他端に最も近い位置に配置される。
【０１１６】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜３）には、駆動電圧を印加するために上側電極、および下側電極が接続される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向は、同一である。
【０１１７】
固有振動モード２の回転軸である第１軸は、ミラー面１Ｂに平行である。第１軸の方向は、ミラー部１の中心と、ミラー部１と支持梁２−１との接続箇所とを結ぶ直線の方向である。固有振動モード３の回転軸である第２軸は、ミラー面１Ｂに平行であり、第１軸に直交する。図１８において、第１軸はＸ軸であり、第２軸はＹ軸である。
【０１１８】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに式（３）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜３である。
【０１１９】
Ｖｉ（１）＝Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°×(ｉ−１))…（３）
ここで、ω＝２π×Ｆ０である。Ｆ０は、固有振動モード２の共振周波数および固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０１２０】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに式（４）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜３である。
【０１２１】
Ｖｉ（２）＝−Ｖｉ（１）＝−Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°×(ｉ−１))…（４）
式（３）のＶｉ（１）と式（４）のＶｉ（２）は符号が反転しているので、式（３）のＶｉ（１）の位相と式（４）のＶｉ（２）の位相は、１８０°相違する。
【０１２２】
本実施の形態の光走査装置では、駆動梁の数が実施の形態２よりも少ないため、電源部６２において生成する駆動電圧の数を減らすことができる。その結果、電源部６２の構成を簡易化できる。またミラー部１を変位させる支持点を少なくなるので、偏向角を容易に大きくすることができる。
【０１２３】
本実施の形態では、駆動梁の個数は３個としたが、これに限定するものではなく、Ｎ個であってもよい。また、３個の駆動梁３−１〜３−３が反時計周りに順序が付けられているものとしたが、これに限定するものではなく、時計周りに順序が付けられているものとしてもよい。すなわち、Ｎ個の駆動梁が時計周り、または半時計周りに順序が付けられているものとしてもよい。
【０１２４】
駆動梁の個数がＮ個の場合、電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに式（３Ａ）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜Ｎである。
【０１２５】
Ｖｉ（１）＝Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋（３６０°／Ｎ）×(ｉ−１))…（３Ａ）
ここで、ω＝２π×Ｆ０である。Ｆ０は、固有振動モード２の共振周波数および固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０１２６】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに式（４Ａ）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜Ｎである。
【０１２７】
Ｖｉ（２）＝−Ｖｉ（１）＝−Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋（３６０°／Ｎ）×(ｉ−１))…（４Ａ）
式（３Ａ）のＶｉ（１）と式（４Ａ）のＶｉ（２）は符号が反転しているので、式（３Ａ）のＶｉ（１）の位相と式（４Ａ）のＶｉ（２）の位相は、１８０°相違する。
【０１２８】
したがって、この場合、第ｉ番目の駆動梁（３−ｉ）の第１の圧電素子（５−ｉ−ａ、ｂ、ｃまたはｄ）に与える交流電圧の位相は、第（i−１）番目の駆動梁（３−（ｉ−１））の第２の圧電素子（５−（ｉ−１）−ａ、ｂ、ｃ、またはｄ）に与える電圧の位相よりも、３６０°／Ｎだけ大きくなる。
【０１２９】
なお、本実施の形態では、Ｎ＝３×１とし、ミラー部１の表面（ミラー面１Ｂ）の形状を円形としたが、これに限定するものではない。Ｎ＝３×ｎ（ｎは自然数）として、ミラー部１の表面（ミラー面１Ｂ）の形状を円形としてもよい。
【０１３０】
（付記）
実施の形態５の光走査装置４００は、以下の特徴を備える。
【０１３１】
（８）Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−３）は、時計回りにまたは反時計周りに、順序が付けられている。電源部（６２）が第ｉ番目の駆動梁（たとえば３−２）の第１の圧電素子（５−２−ａ、ｂ、ｃまたはｄ）に与える交流電圧の位相は、第（ｉ−１）番目の駆動梁（たとえば３−１）の第２の圧電素子（５−１−ａ、ｂ、ｃ、またはｄ）に与える電圧の位相よりも、（３６０°／Ｎ）だけ大きい。第（ｉ−１）番目の駆動梁（３−１）内の第２の圧電素子（５−１−ａ、ｂ、ｃまたはｄ）の位置は、第ｉ番目の駆動梁（３−２）内の第１の圧電素子（５−２−ａ、ｂ、ｃまたはｄ）の位置と同じである。
【０１３２】
このような構成によって、ミラー部１が滑らかに全周回転変位できるように、Ｎ個の駆動梁の複数の圧電素子に交流電圧を供給することができる。
【０１３３】
（９）ミラー部（１）は、半導体基板の結晶面（１１１）を利用して形成されたものである。Ｎは、３×ｎ（ｎは自然数）である。ミラー面（１Ｂ）の形状は、円形である。
【０１３４】
このような構成によって、機械特性が揃った駆動梁を有する光走査装置を実現できる。
実施の形態６．
図１９は、実施の形態６の光走査装置５００の主要部の表面を表わす図である。
【０１３５】
実施の形態６の光走査装置５００が、実施の形態２の光走査装置１００と相違する点は、以下である。
【０１３６】
図１９を参照して、ミラー部５０１は、実施の形態２と同様に、半導体基板の一種であるＳＯＩ基板の結晶面（１００）を利用して形成されたものである。
【０１３７】
ミラー部５０１の表面（ミラー面５０１Ｂ）および裏面は、正方形である。
支持梁２−１〜２−４は、シリコンミラー部５０１Ｃを揺動可能に支持する。支持梁２−１〜２−４は、同一の形状および大きさを有する。支持梁２−１〜２−４は、ミラー部５０１の中心軸（Ｚ軸）対して９０°回転対称に配置される。
【０１３８】
駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部５０１の周囲を取り囲むように配置される。駆動梁３−１〜３−４の形状および大きさは、同一である。駆動梁３−１〜３−４は、ミラー部５０１の中心軸に対して９０°回転対称に配置される。
【０１３９】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）の一端は、支持梁２−ｉと接続し、駆動梁３−ｉの他端は、固定部４−ｉに接続されている。駆動梁３−ｉは、１回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有する。駆動梁３−ｉは、ミラー部５０１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分と、折り曲げ部分とを有する。
【０１４０】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）は、駆動梁３−ｉの上に固着される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄは、同一の形状および大きさを有する。
【０１４１】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）を構成する部分のうち、ミラー部５０１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分のうちの第１の部分に圧電素子５−ｉ−ａ，ｂが配置され、第２の部分に圧電素子５−ｉ−ｃ，ｄが配置される。圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｂとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃとは、駆動梁３−ｉの折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ａが、支持梁２−ｉと接続される駆動梁３−ｉの一端に最も近い位置に配置される。圧電素子５−ｉ−ｄが、固定部４−ｉと接続される駆動梁３−ｉの他端に最も近い位置に配置される。
【０１４２】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）には、駆動電圧を印加するために上側電極、および下側電極が接続される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向は、同一である。
【０１４３】
固有振動モード２の回転軸である第１軸は、ミラー面５０１Ｂに平行である。第１軸の方向は、ミラー部５０１の中心と、ミラー部５０１と支持梁５０２−１との接続箇所とを結ぶ直線の方向である。固有振動モード３の回転軸である第２軸は、ミラー面５０１Ｂに平行であり、第１軸に直交する。図１９において、第１軸はＸ軸であり、第２軸はＹ軸である。
【０１４４】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに式（５）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜４である。
【０１４５】
Ｖｉ（１）＝Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°×(ｉ−１))…（５）
ここで、ω＝２π×Ｆ０である。Ｆ０は、固有振動モード２の共振周波数および固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０１４６】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに式（６）の交流電圧を印加する。ｉ＝１〜４である。
【０１４７】
Ｖｉ（２）＝−Ｖｉ（１）＝−Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°×(ｉ−１))…（６）
式（５）のＶｉ（１）と式（６）のＶｉ（２）は符号が反転しているので、式（５）のＶｉ（１）の位相と式（６）のＶｉ（２）の位相は、１８０°相違する。
【０１４８】
なお、本実施の形態では、Ｎ＝４×１とし、ミラー部５０１の表面（ミラー面５０１Ｂ）の形状を正（４×１）角形としたが、これに限定するものではない。Ｎ＝４×ｎ（ｎは自然数）として、ミラー部５０１の表面（ミラー面５０１Ｂ）の形状を正（４×ｎ）形としてもよい。
【０１４９】
（付記）
実施の形態６の光走査装置５００は、以下の特徴を備える。
【０１５０】
（１０）ミラー部（１）は、半導体基板の結晶面（１００）を利用して形成されたものである。Ｎは、４×ｎ（ｎは自然数）である。ミラー面（５０１Ｂ）の形状は、正（４×ｎ）角形である。
【０１５１】
このような構成によって、複数の駆動梁の機械特性を揃えることができる。
実施の形態７．
図２０は、実施の形態７の光走査装置６００の主要部の表面を表わす図である。
【０１５２】
ミラー部６０１は、半導体基板の一種であるＳＯＩ基板の結晶面（１１１）を利用して形成されたものである。ＳＯＩ基板の結晶面（１１１）の機械物性は、３回対称である。
【０１５３】
ミラー部６０１の表面（ミラー面６０１Ｂ）および裏面は、正三角形である。
支持梁２−１〜２−３は、シリコンミラー部６０１Ｃを揺動可能に支持する。支持梁２−１〜２−３は、同一の形状および大きさを有する。支持梁２−１〜２−３は、ミラー部６０１の中心軸（Ｚ軸）対して１２０°回転対称に配置される。
【０１５４】
駆動梁３−１〜３−３は、ミラー部６０１の周囲を取り囲むように配置される。駆動梁３−１〜３−３の形状および大きさは、同一である。駆動梁３−１〜３−３は、ミラー部６０１の中心軸に対して１２０°回転対称に配置される。
【０１５５】
駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜３）の一端は、支持梁２−ｉと接続し、駆動梁３−ｉの他端は、固定部４−ｉに接続されている。駆動梁３−ｉは、１回だけ１８０°で折り曲げられた形状を有する。駆動梁３−ｉは、ミラー部６０１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分と、折り曲げ部分とを有する。
【０１５６】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（＝１〜３）は、駆動梁３−ｉの上に固着される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄは、同一の形状および大きさを有する。駆動梁３−ｉを構成する部分のうち、ミラー部６０１の周方向と同一方向に延在する２つの周方向部分のうちの第１の部分に圧電素子５−ｉ−ａ，ｂが配置され、第２の部分に圧電素子５−ｉ−ｃ，ｄが配置される。圧電素子５−ｉ−ａと圧電素子５−ｉ−ｂとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｃと圧電素子５−ｉ−ｄとは間隔を空けて配置される。圧電素子５−ｉ−ｂと圧電素子５−ｉ−ｃとは、駆動梁３−ｉの折り曲げ部分を介して隣接する。圧電素子５−ｉ−ａが、支持梁２−ｉと接続している駆動梁３−ｉの一端に最も近い位置に配置される。圧電素子５−ｉ−ｄが、固定部４−ｉと接続している駆動梁３−ｉの他端に最も近い位置に配置される。
【０１５７】
圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜３）には、駆動電圧を印加するために上側電極、および下側電極が接続される。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの誘電分極方向は、同一である。
【０１５８】
固有振動モード２の回転軸である第１軸は、ミラー面６０１Ｂに平行である。第１軸の方向は、ミラー部６０１の中心と、ミラー部６０１と支持梁６０２−２との接続箇所とを結ぶ直線の方向である。固有振動モード３の回転軸である第２軸は、ミラー面６０１Ｂに平行であり、第１軸に直交する。図２０において、第１軸はＹ軸であり、第２軸はＸ軸である。
【０１５９】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ａ、５−ｉ−ｃに式（７）の正弦波電圧を印加する。ｉ＝１〜３である。
【０１６０】
Ｖｉ（１）＝Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°×(ｉ−１))…（７）
ここで、ω＝２π×Ｆ０である。ただし、Ｆ０は、固有振動モード２の共振周波数および固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０１６１】
電源部６２は、駆動梁３−ｉ上の圧電素子５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｄに式（８）の正弦波電圧を印加する。ｉ＝１〜３である。
【０１６２】
Ｖｉ（２）＝−Ｖｉ（１）＝−Ｖｓ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°×(ｉ−１))…（８）
式（７）のＶｉ（１）と式（８）のＶｉ（２）は符号が反転しているので、式（７）のＶｉ（１）の位相と式（８）のＶｉ（２）の位相は、１８０°相違する。
【０１６３】
本実施の形態では、Ｎ＝３×１とし、ミラー部６０１の表面（ミラー面６０１Ｂ）の形状を正（３×１）角形としたが、これに限定するものではない。Ｎ＝３×ｎ（ｎは自然数）として、ミラー部６０１の表面（ミラー面６０１Ｂ）の形状を正（３×ｎ）形としてもよい。
【０１６４】
本実施の形態では、３個の支持梁２−１〜２−３は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／３）回転対称に配置され、３個の駆動梁３−１〜３−３は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／３）回転対称に配置され、ミラー部６０１の形状は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／３）回転対称としたが、これに限定されるものではない。Ｎ個の支持梁は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、Ｎ個の駆動梁は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置され、ミラー部６０１の形状は、ミラー部６０１の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称としてもよい。
【０１６５】
（付記）
実施の形態７の光走査装置６００は、以下の特徴を備える。
【０１６６】
（１１）ミラー部（６０１）は、半導体基板の結晶面（１１１）を利用して形成されたものである。Ｎは、３×ｎ（ｎは自然数）である。ミラー面（６０１Ｂ）の形状は、正（３×ｎ）角形である。
【０１６７】
このような構成によって、機械特性が揃った駆動梁を有する光走査装置を実現できる。
（１２）Ｎ個の支持梁（２−１〜２−３）は、ミラー部（６０１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−３）は、ミラー部（６０１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。ミラー部（６０１）の形状は、ミラー部（６０１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称である。
【０１６８】
このような構成によって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数とを一致させることができる。その結果、ミラー部（１）を滑らかに全周回転変位させることができる。
【０１６９】
実施の形態８．
全周回転可能なＭＥＭＳミラーにおいて、回転変位が歪んで線形性が悪い場合に、取得した距離情報に誤差が発生するため、線形性の高い回転変位が必要となる。特許文献１−３に記載の装置は、ミラー変位の線形性を制御する機構を備えない。本実施の形態の光走査装置は、ミラー変位の線形性を制御する。
【０１７０】
まず、全周回転変位の線形性について説明する。
ミラー部１の円周において、Ｚ軸方向に最大変位した点の円周角ψをミラー最大変位円周角ψｍとする。圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄに印加する交流電圧の位相を印加電圧位相Φとする。
【０１７１】
図２１は、３つのパターンの変位における印加電圧位相Φの変化に対するミラー最大変位円周角ψｍの変化を表わす図である。
【０１７２】
図２１において、横軸は印加電圧位相Φ（０°〜３６０°（１周期））を表わす。縦軸は、ミラー最大変位円周角ψｍを表わす。印加電圧の角速度をωとすると、Φ＝ωｔ（ｔ：時間）となる。
【０１７３】
プロット線Ａは、実施の形態２のような全周回転変位する場合に測定されたサンプルデータをプロットした点を結ぶ線である。プロット線Ａは、右下がりの直線となる。すなわち、印加電圧位相Φの増加とともにミラー最大変位円周角ψｍが線形で減少する。線形性が高いため、ミラー部１が滑らかに回転変位していることを示している。これは、時間と共にミラー部１の円周上の最大変位する位置が等間隔で変わるためである。右下がりは反時計方向に回転変位することを表わす。
【０１７４】
プロット線Ｂは、蛇行した回転変位する場合に測定されたサンプルデータをプロットした点を結ぶ線である。プロット線Ｂは、直線から外れている。
【０１７５】
プロット線Ｃは、回転変位ではなく、１軸周りの振動変位する場合に測定されたサンプルデータをプロットした点を結ぶ線である。プロット線Ｃは、右下がりとはならない。プロット線Ｃは、ミラー最大変位円周角ψｍが１８０°〜３６０°の範囲で変化するような変位を示している。
【０１７６】
図２２は、図２１のプロット線Ｂと、プロット線Ｂの近似直線を表わす図である。
ミラー部（１）の全周回転変位の線形性からのプロット線Ｂのずれを表わす量であるして、回線線形性誤差を用いる。近似直線を式（９）で表わす。近似直線は、最小二乗法によって求めることができる。
【０１７７】
Ψb（Φ）＝ａ×Φ＋ｂ…（９）
Ψm（Φ）を実測値とする。ずれ量Δ（Φ）は、式（１０）で表される。
【０１７８】
Δ（Φ）＝ａｂｓ((Ψm（Φ）−Ψb(Φ))/（３６０×ａ））…（１０）
ここで、ａｂｓ（ｓ）は、ｓの絶対値を表わす。
【０１７９】
つまり、ずれ量Δ（Φ）は、実測値と近似直線の差をミラー最大円周角Ψｍの１周期フルスケール（３６０×ａ）で規格化したものである。図２３は、プロット線Ｂの回転線形性誤差を表わす図である。
【０１８０】
ずれ量Δ（Φ）の最大値を回転線形性誤差と定義する。図２３では、０以上、１以下の値であるずれ量Δ（Φ）を％に変換した値が示されている。図２３の例では、回転線形性誤差は、８％（０．０８）である。回転線形性誤差が０に近づくほど線形性が高く、滑らかな全周回転変位となる。なお、ずれ量Δ（Φ）の最大値を回転線形性誤差とする代わりに、ずれ量Δ（Φ）の平均値、二乗平均値などを回転線形性誤差としてもよい。
【０１８１】
実施の形態２で示したように、本実施の形態の光走査装置は、小さな電圧で大きな変位を得るため、２つの固有振動モードにおける一致する共振周波数Ｆ０の交流電圧を圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４）に印加して、ミラー部１を全周回転変位させる。しかしながら、製造誤差などにより２つの固有振動モードの共振周波数に差が発生した場合、プロット線Ｂまたはプロット線Ｃのような変位となる。その結果、線形性の良い滑らかな全周回転変位ができなくなるという問題がある。
【０１８２】
実施の形態８では、この問題を解決するために、出力電圧の振幅および初期位相をそれぞれ独立して調整できる複数の駆動電源を用いる。
【０１８３】
図２４は、実施の形態８の光走査装置７００における圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４）を駆動する電圧を説明するための図である。電源部６２は、駆動梁３−ｉ（ｉ＝１〜４）の圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄの駆動用に駆動電源２０−ｉを備える。
【０１８４】
駆動電源２０−ｉ（ｉ＝１〜４）は、駆動梁３−ｉ上の４つの圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄでの中の５−ｉ−ａ，ｃに交流電圧を印加し、５−ｉ−ｂ，ｄに符号が反転した交流電圧を印加する。駆動電源２０−ｉの交流電圧の位相及び振幅は、他の駆動電源と独立に制御可能である。駆動電源２０−１〜２０−４の交流電圧の周波数は、同一であるが、共振周波数に応じた値に設定可能である。
【０１８５】
次に、固有振動モード２の共振周波数と、固有振動モード３の共振周波数とが一致しないときのミラー部１の変位について説明する。ミラー部１の対称性が崩れるなどの原因によって、固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数とが一致しない状態で、式（１）及び式（２）に示す交流電圧が印加されたとする。
【０１８６】
図２５は、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２の交流電圧を印加したときの印加電圧位相Φの変化に対するミラー最大変位円周角ψｍの変化を表わす図である。図２６は、固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の交流電圧を印加したときの印可電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍとの関係を表わす図である。図２７は、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の中間周波数の交流電圧を印加したときの印可電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍとの関係を表わす図である。
【０１８７】
図２５および図２６に示すように、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２、固有振動モード３の共振周波数Ｆ３では、印加電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍの各プロットを結ぶ線（プロット線）は、右下がりの特性を有する。このプロット線は、直線にはならない。これは、蛇行した回転変位することを示している。
【０１８８】
図２７に示すように、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の中間周波数（Ｆ２＋Ｆ３）／２（以下、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍ）では、印加電圧位相Φとミラー最大変位円周角ψｍの各プロットを結ぶ線（プロット線）は、右上がりの特性を有する。このプロット線は、逆方向に回転変位することを示している。
【０１８９】
図２８は、駆動電圧の周波数と回転線形性誤差との関係を表わす図である。
図２８に示すように、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでは、回転線形性誤差が非常に大きい。
【０１９０】
本実施の形態では、印加する交流電圧の周波数を固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍとし、印加する交流電圧の初期位相および振幅を調整することによって、回転線形性誤差を減少させる。印加する交流電圧の周波数を固有振動モード２の共振周波数Ｆ２、または固有振動モード３の共振周波数Ｆ３として、印加する交流電圧の初期位相および振幅を調整することによって、回転線形性誤差を減少させることも可能であるが、ミラー部１の偏向角θを大きくすることができないという問題がある。
【０１９１】
固有振動モード２の共振周波数Ｆ２を用いて、交流電圧の初期位相および振幅を調整して回転線形性誤差を減少させた場合、偏向角θは、固有振動モード３の変位で決まる。固有振動モード３のＺ軸方向の変位は小さいため、偏向角θは小さくなる。固有振動モード３の共振周波数Ｆ３を用いて、交流電圧の初期位相および振幅を調整して回転線形性誤差を減少させた場合は、偏向角θは、固有振動モード２の変位で決まる。固有振動モード２のＺ軸方向の変位は小さいため、偏向角θは小さくなる。したがって、本実施の形態では、回転線形性誤差を小さくして、かつ偏向角θを最大とするために，固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数の中間周波数Ｆｍを用いる。
【０１９２】
駆動電源２０−ｉ（ｉ＝１〜４）は、以下の交流電圧Ｖｉ（１）、Ｖｉ（２）を出力する。
【０１９３】
Ｖ１（１）＝Ｖｓ１×ｓｉｎ（ωt＋Φ１）…（１１）
Ｖ１（２）＝−Ｖｓ１×ｓｉｎ（ωt＋Φ１）…（１２）
Ｖ２（１）＝Ｖｓ２×ｓｉｎ（ωt＋９０°＋Φ２）…（１３）
Ｖ２（２）＝−Ｖｓ２×ｓｉｎ（ωt＋９０°＋Φ２）…（１４）
Ｖ３（１）＝Ｖｓ３×ｓｉｎ（ωt＋１８０°＋Φ３）…（１５）
Ｖ３（２）＝−Ｖｓ３×ｓｉｎ（ωt＋１８０°＋Φ３）…（１６）
Ｖ４（１）＝Ｖｓ４×ｓｉｎ（ωt＋２７０°＋Φ４）…（１７）
Ｖ４（２）＝−Ｖｓ４×ｓｉｎ（ωt＋２７０°＋Φ４）…（１８）
ここで、ω＝２π×（Ｆ２＋Ｆ３）／２である。Ｆ２は、固有振動モード２の共振周波数、Ｆ３は、固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０１９４】
図２９は、実施の形態８の光走査装置７００における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部１を全周回転変位させるための駆動電源２０−１〜２０−４の電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【０１９５】
ステップＳ１０１において、制御部６１は、駆動電源２０−１〜２０−４の電圧の振幅Ｖｓ１〜Ｖｓ４を一定値Ｖ０に固定する。
【０１９６】
ステップＳ１０２において、制御部６１は、駆動電源２０−２〜２０−４の電圧の初期位相Φ２、Φ３、Φ４を一定値（＝０）に固定し、駆動電源２０−１の電圧初期位相Φ１を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ａ）は、ステップＳ１０２における、初期位相Φ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０１９７】
ステップＳ１０３において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるΦ１をΦ１ｄに設定する。
【０１９８】
ステップＳ１０４において、制御部６１は、駆動電源２０−１の電圧の初期位相Φ１をΦ１ｄに固定するとともに、駆動電源２０−３、２０−４の電圧の初期位相Φ３、Φ４を一定値（＝０）に固定し、駆動電源２０−２の電圧の初期位相Φ２を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｂ）は、ステップＳ１０４における、初期位相Φ２と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０１９９】
ステップＳ１０５において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるΦ１をΦ２ｄに設定する。
【０２００】
ステップＳ１０６において、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２の電圧の初期位相Φ１、Φ２をΦ１ｄ、Φ２ｄに固定するとともに、駆動電源２０−４の電圧の初期位相Φ４を一定値（＝０）に固定し、駆動電源２０−３の電圧の初期位相Φ３を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｃ）は、ステップＳ１０６における、初期位相Φ３と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２０１】
ステップＳ１０７において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるΦ３をΦ３ｄに設定する。
【０２０２】
ステップＳ１０８において、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２、２０−３の電圧の初期位相Φ１、Φ２、Φ３をΦ１ｄ、Φ２ｄ、Φ３ｄに固定し、駆動電源２０−４の電圧の初期位相Φ４を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｄ）は、ステップＳ１０８における、初期位相Φ４と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２０３】
ステップＳ１０９において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるΦ４をΦ４ｄに設定する。
【０２０４】
ステップＳ１１０において、制御部６１は、駆動電源２０−１〜２０−４の電圧の初期位相Φ１、Φ２、Φ３、Φ４をΦ１ｄ、Φ２ｄ、Φ３ｄ、Φ４ｄに固定する。
【０２０５】
ステップＳ１１１において、制御部６１は、駆動電源２０−２、２０−３、２０−４の電圧の振幅Ｖｓ２、Ｖｓ３、Ｖｓ４を一定値Ｖ０に固定し、駆動電源２０−１の電圧の振幅Ｖｓ１を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｅ）は、ステップＳ１１１における、振幅Ｖｓ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２０６】
ステップＳ１１２において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるＶｓ１をＶｓ１ｄに設定する。
【０２０７】
ステップＳ１１３において、制御部６１は、駆動電源２０−３、２０−４の電圧の振幅Ｖｓ３、Ｖｓ４を一定値Ｖ０に固定するとともに、駆動電源２０−１の電圧の振幅Ｖｓ１をＶｓ１ｄに固定し、駆動電源２０−２の電圧の振幅Ｖｓ２を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｆ）は、ステップＳ１１３における、振幅Ｖｓ２と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２０８】
ステップＳ１１４において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるＶｓ２をＶｓ２ｄに設定する。
【０２０９】
ステップＳ１１５において、制御部６１は、駆動電源２０−４の電圧の振幅Ｖｓ４を一定値Ｖ０に固定するとともに、駆動電源２０−１、２０−２の電圧の振幅Ｖｓ１、Ｖｓ２をＶｓ１ｄ、Ｖｓ２ｄに固定し、駆動電源２０−３の電圧の振幅Ｖｓ３を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｇ）は、ステップＳ１１５における、振幅Ｖｓ３と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２１０】
ステップＳ１１６において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるＶｓ３をＶｓ３ｄに設定する。
【０２１１】
ステップＳ１１７において、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２、２０−３の電圧の振幅Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３をＶｓ１ｄ、Ｖｓ２ｄ、Ｖｓ３ｄに固定し、駆動電源２０−４の電圧の振幅Ｖｓ４を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３０（ｈ）は、ステップＳ１１７における、振幅Ｖｓ４と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２１２】
ステップＳ１１８において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるＶｓ４をＶｓ４ｄに設定する。
【０２１３】
上述の調整後において、制御部６１は、式（１１）〜（１８）の初期位相Φ１〜Φ４をΦ１ｄ〜Φ４ｄに設定し、振幅Ｖｓ１〜Ｖｓ４をＶｓ１ｄ〜Ｖｓ４ｄに設定することによって、ミラー部１を駆動する。
【０２１４】
図３１は、駆動電源２０−ｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧の振幅および初期位相の調整後において、印加電圧位相Φと、測定されたミラー最大変位円周角ψｍを表わす図である。
【０２１５】
駆動電源２０−１〜２０−４の初期位相および振幅を制御することによって、調整前では逆方向に歪んだ回転していたミラー部１が滑らかに線形性良く回転していることが判る。
【０２１６】
また、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２、２０−３、２０−４の電圧の初期位相をΦ１ｄ、Φ２ｄ、Φ３ｄ、Φ４ｄに固定し、振幅をｋ×Ｖｓ１ｄ、ｋ×Ｖｓ２ｄ、ｋ×Ｖｓ３ｄ、ｋ×Ｖｓ４ｄとし、ｋを変化させることによって、ミラー部１の偏向角θを制御することもできる。
【０２１７】
（付記）
実施の形態８の光走査装置７００は、以下の特徴を備える。
【０２１８】
（１３）光走査装置（７００）は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁（２−１〜２−４）と、Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁（３−１〜３−４）とを備える。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々の両端のうち支持梁（２−１〜２−４）と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々は１回以上１８０°で折り曲げられた形状を有する。光走査装置（７００）は、さらに、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）と、複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）に、交流電圧を印加する電源部（６２）とを備える。Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。ミラー部（１）は、第１軸（Ｘ軸）周りに回転変位する第１の固有振動モード（固有振動モード２）と、第２軸（Ｙ軸）周りに回転変位する第２の固有振動モード（固有振動モード３）とを有する。第１軸（Ｘ軸）および第２軸（Ｙ軸）は、ミラー面（１Ｂ）に平行である。第１軸（Ｘ軸）の方向は、ミラー部（１）の中心と、ミラー部（１）とＮ個の支持梁（２−１〜２−４）のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸（Ｙ軸）は、第１軸（Ｘ軸）と直交する。電源部（６２）は、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の中間周波数（Ｆｍ）の交流電圧を印加する。交流電圧の振幅および初期位相は調整可能である。
【０２１９】
したがって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３とが相違する場合でも、複数の圧電素子への交流電圧の周波数が（Ｆ２＋Ｆ３）／２であり、交流電圧の振幅および初期位相が調整可能であるので、ミラー部（１）を滑らかに全周回転変位させることができる。
【０２２０】
（１４）電源部（６２）は、各々が、対応する駆動梁（３−ｉ）の複数の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）へ交流電圧を印加するＮ個の駆動電源（２０−ｉ）を備える（ｉ＝１〜４）。
【０２２１】
したがって、Ｎ個の駆動電源の出力電圧を個別に調整することによって、複数個の圧電素子へ印加する交流電圧の振幅および初期位相を調整することができる。
【０２２２】
（１５）制御部（６１）は、交流電圧の初期位相の調整において、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の中から１つの駆動梁（たとえば３−２）を選択し、選択された駆動梁以外の１以上の駆動梁（３−１、３−３、３−４）の複数の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の振幅および初期位相を固定し、かつ選択された駆動梁（３−２）の複数の圧電素子（５−２−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の振幅（Ｖｓ２）を固定するとともに、初期位相（Φ２）を変化させ、回転線形性誤差が最小となるときの初期位相（Φ２）を選択された駆動梁（３−２）の複数の圧電素子（５−２−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の初期位相の調整値（Φ２ｄ）として決定する。回転線形性誤差は、ミラー部（１）の全周回転変位の線形性からのずれを表わす量である。ミラー部１の全周回転変位は、ミラー部（１）の偏向角（θ）を一定に維持しつつ、ミラー部（１）の中心軸が一回転するようなミラー部（１）の変位である。
【０２２３】
したがって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３とが相違する場合でも、複数の圧電素子への交流電圧の周波数を（Ｆ２＋Ｆ３）／２とするとともに、回転線形線誤差が小さくなるように初期位相を調整することによって、ミラー部（１）を滑らかに全周回転変位させることができる。
【０２２４】
（１６）制御部（６１）は、交流電圧の振幅の調整において、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の中から１つの駆動梁（たとえば３−２）を選択し、選択された駆動梁以外の１以上の駆動梁（３−１、３−３、３−４）の複数の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の振幅および初期位相を固定し、かつ選択された駆動梁（３−２）の複数の圧電素子（５−２−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の初期位相（Φ２）を固定するとともに、振幅（Ｖｓ２）を変化させ、回転線形性誤差が最小となるときの振幅（Ｖｓ２）を選択された駆動梁（３−２）の複数の圧電素子（５−２−ａ〜ｄ）に与える交流電圧の振幅の調整値（Ｖｓ２ｄ）として決定する。
【０２２５】
したがって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３とが相違する場合でも、複数の圧電素子への交流電圧の周波数を（Ｆ２＋Ｆ３）／２とするとともに、回転線形線誤差が小さくなるように振幅を調整することによって、ミラー部（１）を滑らかに全周回転変位させることができる。
【０２２６】
実施の形態９．
実施の形態９では、実施の形態８と同様に、圧電素子に印加する交流電圧の周波数を固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍとし、印加する交流電圧の初期位相および振幅を調整することによって、回転線形性誤差を減少させる。
【０２２７】
実施の形態９では、制御部６１は、駆動電源２０−４の初期位相Φ４を一定値（＝０）に固定し、振幅Ｖｓ４を一定値Ｖ０に固定する。駆動電源２０−１〜２０−３の出力電圧の初期位相および振幅を調整して固定した後に、駆動電源２０−４の出力電圧の初期位相および振幅を調整しないようにしたのは、調整すると、回転線形性誤差がかえって増大する場合があるからである。
【０２２８】
図３２は、実施の形態９の光走査装置８００における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部１を全周回転変位させるための駆動電源２０−１〜２０−４の出力電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【０２２９】
このフローチャートが、図２９のフローチャートと相違するところは、ステップＳ１０８、Ｓ１１７を含まず、ステップＳ１０９の代わりに、ステップＳ２０９を備え、ステップＳ１１８の代わりに、ステップＳ２１８を備える点である。
【０２３０】
ステップＳ２０９において、制御部６１は、Φ４ｄを一定値（＝０）に設定する。
ステップＳ２１８において、制御部６１は、Ｖｓ４ｄを一定値Ｖ０に設定する。
【０２３１】
以上のように、本実施の形態によって、駆動電源２０−４の出力電圧の初期位相および振幅を調整しないことによって回転線形性誤差が増大するのを防止することができる。
【０２３２】
実施の形態１０．
図３３は、実施の形態１０の光走査装置９００における圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４）を駆動する電圧を説明するための図である。電源部６２は、駆動電源２０−１と、駆動電源２０−２とを備える。
【０２３３】
駆動電源２０−１は、駆動梁３−１、３−３の圧電素子５−１−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄに交流電圧を供給する。駆動電源２０−２は、駆動梁３−２、３−４の圧電素子５−２−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄに交流電圧を供給する。
【０２３４】
駆動電源２０−ｉの交流電圧の位相及び振幅は、他の駆動電源と独立に制御可能である。駆動電源２０−１、２０−２の交流電圧の周波数は、同一であるが、共振周波数に応じた値に設定可能である。
【０２３５】
本実施の形態でも、実施の形態８、９と同様に、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３が一致しない場合に、駆動電源２０−ｉの交流電圧の位相および振幅を調整する。
【０２３６】
駆動電源２０−１は、以下の交流電圧Ｖｉ（１）、Ｖｉ（２）を出力する。
Ｖ１（１）＝Ｖｓ１×ｓｉｎ（ωt＋Φ１）…（１９）
Ｖ１（２）＝−Ｖｓ１×ｓｉｎ（ωt＋Φ１）…（２０）
ここで、ω＝２π×（Ｆ２＋Ｆ３）／２である。Ｆ２は、固有振動モード２の共振周波数、Ｆ３は、固有振動モード３の共振周波数である。tは時間である。
【０２３７】
駆動電源２０−２は、以下の交流電圧Ｖ２（１）、Ｖ２（２）を出力する。
Ｖ２（１）＝Ｖｓ２×ｓｉｎ（ωt＋９０°＋Φ２）…（２１）
Ｖ２（２）＝−Ｖｓ２×ｓｉｎ（ωt＋９０°＋Φ２）…（２２）
Ｖ１（１）は、第１番目の駆動梁３−１上の圧電素子５−１−ａ、５−１−ｃに供給されるとともに、第３番目の駆動梁３−３上の圧電素子５−３−ｂ、５−３−ｄに供給される。
【０２３８】
Ｖ１（２）は、第１番目の駆動梁３−１上の圧電素子５−１−ｂ、５−１−ｄに供給されるとともに、第３番目の駆動梁３−３上の圧電素子５−３−ａ、５−３−ｃに供給される。
【０２３９】
Ｖ２（１）は、第２番目の駆動梁３−２上の圧電素子５−２−ａ、５−２−ｃに供給されるとともに、第４番目の駆動梁３−４上の圧電素子５−４−ｂ、５−４−ｄに供給される。
【０２４０】
Ｖ２（２）は、第２番目の駆動梁３−２上の圧電素子５−２−ｂ、５−２−ｄに供給されるとともに、第４番目の駆動梁３−４上の圧電素子５−４−ａ、５−４−ｃに供給される。
【０２４１】
図３４は、実施の形態１０の光走査装置９００における、固有振動モード２と固有振動モード３の中間周波数Ｆｍでミラー部１を全周回転変位させるための駆動電源２０−１、２０−２の電圧の調整手順を表わすフローチャートである。
【０２４２】
ステップＳ３０１において、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２の電圧の振幅Ｖｓ１、Ｖｓ２を一定値Ｖ０に固定する。
【０２４３】
ステップＳ３０２において、制御部６１は、駆動電源２０−２の電圧の初期位相Φ２を一定値（＝０）に固定し、駆動電源２０−１の電圧の初期位相Φ１を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３５（ａ）は、ステップＳ３０２における、初期位相Φ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２４４】
ステップＳ３０３において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるΦ１をΦ１ｄに設定する。
【０２４５】
ステップＳ３０４において、制御部６１は、Φ２ｄを一定値（＝０）に設定する。
ステップＳ３０５において、制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２の電圧の初期位相Φ１、Φ２をΦ１ｄ、Φ２ｄに固定する。
【０２４６】
ステップＳ３０６において、制御部６１は、駆動電源２０−２の電圧の振幅Ｖｓ２を一定値Ｖ０に固定し、駆動電源２０−１の電圧の振幅Ｖｓ１を変化させながら、回転線形性誤差を測定する。図３５（ｂ）は、ステップＳ３０６における、振幅Ｖｓ１と測定された回転線形性誤差との関係を表わす図である。
【０２４７】
ステップＳ３０７において、制御部６１は、回転線形性誤差が最小となるＶｓ１をＶｓ１ｄに設定する。
【０２４８】
ステップＳ２１８において、制御部６１は、Ｖｓ４ｄを一定値Ｖ０に設定する。
上述の調整後において、制御部６１は、式（１９）〜（２２）の初期位相Φ１、Φ２をΦ１ｄ、Φ２ｄに設定し、振幅Ｖｓ１、Ｖｓ２をＶｓ１ｄ、Ｖｓ２ｄに設定することによって、ミラー部１を駆動する。
【０２４９】
以上のように、駆動電源２０−１の出力電圧の初期位相および振幅を調整して固定した後に、駆動電源２０−２の出力電圧の初期位相および振幅を調整しなくてもよいのは、固有振動モード２と固有振動モード３の相対的な振幅および初期位相を調整することによって、回転線形性を調整することができるからである。固有振動モード２は、Ｘ軸周りの回転振動であり、固有振動モード３は、Ｙ軸周りの回転振動である。駆動電源２０−１の出力電圧を調整することによって固有振動モード２の振動特性を調整できる。駆動電源２０−２の出力電圧を調整することによって固有振動モード３の振動特性を調整できる。駆動電源２０−２の出力電圧の振幅および初期位相を初めから固定しておき、Ｙ軸周りの回転振動特性を固定しておけば、駆動電源２０−１の出力電圧の振幅および位相の調整によって、Ｙ軸周りとＸ軸周りの相対的な駆動特性を調整することができる。
【０２５０】
制御部６１は、駆動電源２０−１、２０−２の電圧の初期位相をΦ１ｄ、Φ２ｄに固定し、振幅をｋ×Ｖｓ１ｄ、ｋ×Ｖｓ２ｄとし、ｋを変化させることによって、ミラー部１の偏向角θを制御することができる。
【０２５１】
本実施の形態に示す光走査装置は、駆動電源を簡略化できると共に回転変位の調整も簡略化できる利点がある。
【０２５２】
本実施の形態では、４個の駆動梁３−１〜３−４が反時計周りに順序が付けられているものとしたが、これに限定するものではなく、時計周りに順序が付けられているものとしてもよい。
【０２５３】
（付記）
実施の形態１０の光走査装置９００は、以下の特徴を備える。
【０２５４】
（１７）Ｎ＝４であり、４個の駆動梁は、時計回りまたは反時計周りに、順序が付けられている。４個の支持梁（２−１〜２−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、９０°回転対称に配置されている。４個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、９０°回転対称に配置されている。４個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々（３−ｉ）を構成する部分のうち、ミラー部（１）の周方向と同一方向に延在する複数の周方向部分のそれぞれの上に２つの圧電素子（５−ｉ−ａと５−ｉ−ｂ、５−ｉ−ｃと５−ｉ−ｄ）が配置される。電源部（６１）は、第１の初期位相（Φ１）および第１の振幅（Ｖｓ１）を有する第１の交流電圧（Ｖ１（１））と、第１の交流電圧（Ｖ１（１））と位相が１８０度相違する第２の交流電圧（Ｖ１（２））を出力する第１の駆動電源（２０−１）と、第２の初期位相（Φ２）および第２の振幅（Ｖｓ２）を有する第３の交流電圧（Ｖ２（１））と、第３の交流電圧（Ｖ２（１））と位相が１８０度相違する第４の交流電圧（Ｖ２（２））を出力する第２の駆動電源（２０−２）とを備える。第１の駆動電源（２０−１）は、第１番目の駆動梁（３−１）に配置される複数の圧電素子のうち、支持梁（２−１）に近い第１の圧電素子（５−１−ａ）に第１の交流電圧（Ｖ１（１））を印加し、第１番目の駆動梁（３−１）に配置される他の圧電素子（５−１−ｂ〜ｄ）には、第１の交流電圧（Ｖ１（１））または第２の交流電圧（Ｖ１（２））を印加する。第１の駆動電源（２０−１）は、第３番目の駆動梁（３−３）に配置される複数の圧電素子のうち、支持梁（２−３）に近い第２の圧電素子（５−３−ａ）に第２の交流電圧（Ｖ１（２））を印加し、第３番目の駆動梁（３−３）に配置される他の圧電素子（５−３−ｂ〜ｄ）には、第１の交流電圧（Ｖ１（１））または第２の交流電圧（Ｖ１（２））を印加する。第２の駆動電源（２０−２）は、第２番目の駆動梁（３−２）に配置される複数の圧電素子のうち、支持梁（２−２）に近い第３の圧電素子（５−２−ａ）に第３の交流電圧（Ｖ２（１））を印加し、第２番目の駆動梁（３−２）に配置される他の圧電素子（５−２−ｂ〜ｄ）には、第３の交流電圧（Ｖ２（１））または第４の交流電圧（Ｖ２（２））を印加する。第２の駆動電源（２０−２）は、第４番目の駆動梁（３−４）に配置される複数の圧電素子のうち、支持梁（２−４）に近い第４の圧電素子（５−４−ａ）に第４の交流電圧（Ｖ２（２））を印加し、第４番目の駆動梁（３−４）に配置される他の圧電素子（５−４−ｂ〜ｄ）には、第３の交流電圧（Ｖ２（１））または第４の交流電圧（Ｖ２（２））を印加する。
【０２５５】
このように、２つの駆動電源（２０−１、２０−２）だけで、４つの駆動梁（３−１〜３−４）上の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ：ｉ＝１〜４）に交流電圧を供給することができる。
【０２５６】
（１８）制御部（６１）は、第２の初期位相（Φ２）および第２の振幅（Ｖｓ２）を固定し、かつ第１の振幅（Ｖｓ１）を固定するとともに、第１の初期位相（Φ１）を変化させて、回転線形性誤差が最小となるときの第１の初期位相（Φ１）を第１の初期位相の調整値（Φ１ｄ）として決定する。制御部（６１）は、第２の初期位相（Φ２）および第２の振幅（Ｖｓ２）を固定し、かつ第１の初期位相（Φ１）を固定するとともに、第１の振幅（Ｖｓ１）を変化させて、回転線形性誤差が最小となるときの第１の振幅（Ｖｓ１）を第１の振幅の調整値（Ｖｓ１ｄ）として決定する。回転線形性誤差は、ミラー部（１）の全周回転変位の線形性からのずれを表わす量である。ミラー部（１）の全周回転変位は、ミラー部（１）の偏向角を一定に維持しつつ、ミラー部（１）の中心軸が一回転するようなミラー部（１）の変位である。
【０２５７】
このような構成により、第１の駆動電源（２０−２）の交流電圧の第１の初期位相（Φ１）と、第１の振幅（Ｖｓ１）とを調整するだけで、回転線形性誤差を小さくすることができる。
【０２５８】
実施の形態１１．
図３６は、実施の形態１１の光走査装置１０００のミラー部１を表わす図である。
【０２５９】
図３６に示すように、ミラー部１は、シリコンミラー部１Ｃの外周においてトリミングパターン１８を備える。トリミングパターン１８は、複数の突起からなる。
【０２６０】
図３７は、ミラー部１のトリミングパターンの拡大図である。
固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の差が大きい場合、トリミングパターン１８をレーザ等で局所的に破断し、または蒸発させることによってトリミングすることによって、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３の差を少なくすることができる。
【０２６１】
図３８は、トリミング前の駆動周波数とミラー最大変位との関係を表わす図である。
ミラー最大変位とは、ミラー部１の円周上の点のＺ軸方向への最大変位を表わす。トリミング前では、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３の差が大きいため、中間周波数Ｆｍでのミラー最大変位が小さい。
【０２６２】
図３９は、トリミング後の駆動周波数とミラー最大変位との関係を表わす図である。
トリミング後では、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３の差が小さいため、中間周波数Ｆｍでのミラー最大変位が大きい。
【０２６３】
２つの共振周波数Ｆ２、Ｆ３の中間周波数（Ｆ２＋Ｆ３）／２で、ミラー部１を全周回転変位させる場合、実施の形態８〜１０で説明したような駆動電源の初期位相および振幅を制御することによって、線形性の良い回転変位が可能となる。
【０２６４】
しかしながら、図３８に示すように、トリミング前では、共振による変位増大効果がないため、ミラー部１の偏向角を大きくすることができない。駆動電圧の振幅を大きくすれば偏向角は大きくなるが、駆動電圧の振幅を大きくすると、圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄに耐圧上限を超える圧力がかかる。
【０２６５】
一方、図３９に示すように、トリミング後では、２つの共振周波数Ｆ２、Ｆ３の中間周波数（Ｆ２＋Ｆ３）／２の周波数でミラー部１を全周回転変位させる場合、圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄの微小変位を駆動梁３−ｉの大きな変位に変換することができ、ミラー部１の偏向角を大きくすることができる。
【０２６６】
トリミング工程は、光走査装置１０００の製造途中のウエハレベルでの検査工程、もしくはパッケージ後の検査工程において、実施される。
【０２６７】
図４０は、実施の形態１１の光走査装置１０００の調整手順を表わすフローチャートである。
【０２６８】
ステップＳ５０１において、電源部６２は、ω＝２π｛（Ｆ３＋Ｆ３）／２｝として、式（１）、（２）の電圧を圧電素子５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ（ｉ＝１〜４）に印加する。
【０２６９】
ステップＳ５０２において、検出用圧電素子６−ｉ（ｉ＝１〜４）が、ミラー部１の偏向角θに比例した電荷を発生する。制御部６１が、検出用圧電素子６−ｉで発生した電荷に基づいて、ミラー部１の偏向角を算出して、図示しないモニタに表示する。
【０２７０】
ステップＳ５０３において、検査者が、モニタに表示されたミラー部１の偏向角に応じて、ミラー部１の外周上のトリミングパターン１８の一部または全部をレーザなどによって、トリミングする。
【０２７１】
なお、本実施の形態では、トリミングパターンは、複数の微小突起からなるものとしたが、これに限定されるものではなく、トリミングパターンは、その他の形状を有するものでもよい。
【０２７２】
（付記）
実施の形態１１の光走査装置１０００は、以下の特徴を備える。
【０２７３】
（１９）ミラー部（１）は、外周においてトリミングパターン（１８）を備える。
このような構成によって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の差が大きいため、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができない場合でも、ミラー部（１）の外周にトリミングパターンが設けられているので、これをトリミングすることによって、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３の差を小さくして、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができるようにすることができる。
【０２７４】
実施の形態１２．
実施の形態１１では、ミラー部１の外周にトリミングパターンを配置したが、これに限定されるものではない。
【０２７５】
実施の形態１２では、光走査装置１１００のミラー部１の一部、駆動梁３−１〜３−４の一部、または支持梁２−１〜２−４の一部をレーザなどで除去することによって、同等の効果を得ることができる。
【０２７６】
図４１は、実施の形態１２の光走査装置１１００の調整手順を表わすフローチャートである。
【０２７７】
ステップＳ５０１において、電源部６２は、ω＝２π｛（Ｆ３＋Ｆ３）／２｝として、式（１）、（２）の電圧を圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４）に印加する。
【０２７８】
ステップＳ５０２において、検出用圧電素子６−ｉ（ｉ＝１〜４）が、ミラー部１の偏向角θに比例した電荷を発生する。制御部６１が、検出用圧電素子６−ｉで発生した電荷に基づいて、ミラー部１の偏向角を算出して、図示しないモニタに表示する。
【０２７９】
ステップＳ６０３において、検査者が、モニタに表示されたミラー部１の偏向角に応じて、ミラー部１の一部（トリミングパターンがある場合は、トリミングパターンの一部も含む）、駆動梁３−１〜３−４の一部、または支持梁２−１〜２−４の一部をレーザなどによってトリミングする。
【０２８０】
なお、トリミングの後、さらに上述の実施形態のように交流電圧の初期位相および振幅を調整するものとしてもよい。
【０２８１】
（付記）
実施の形態１２の光走査装置１１００は、以下の特徴を備える。
【０２８２】
（２０）光走査装置（１１００）の調整方法であって、光走査装置（１１００）は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁（２−１〜２−４）と、Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁（３−１〜３−４）とを備える。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々の両端のうち支持梁（２−１〜２−４）と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々は１回以上１８０°で折り曲げられた形状を有する。光走査装置（１１００）は、さらに、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）と、電源部（６２）とを備える。Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。ミラー部（１）は、第１軸（Ｘ軸）周りに回転変位する第１の固有振動モード（固有振動モード２）と、第２軸（Ｙ軸）周りに回転変位する第２の固有振動モード（固有振動モード３）とを有する。第１軸（Ｘ軸）および第２軸（Ｙ軸）は、ミラー面（１Ｂ）に平行である。第１軸（Ｘ軸）の方向は、ミラー部（１）の中心と、ミラー部（１）とＮ個の支持梁（２−１〜２−４）のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸（Ｙ軸）は、第１軸（Ｘ軸）と直交する。この調整方法は、電源部（６２）が、複数個の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）に、交流電圧を印加するステップを備える。交流電圧の位相は、圧電素子の位置に応じた値であり、交流電圧の周波数は、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の中間周波数（Ｆｍ）である。この調整方法は、さらに、ミラー部（１）の偏向角を測定するステップと、ミラー部（１）の一部、支持梁（２−１〜２−４）の一部、または駆動梁（３−１〜３−４）の一部をトリミングするステップとを備える。
【０２８３】
したがって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の差が大きいため、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができない場合でも、ミラー部（１）の一部、支持梁（２−１〜２−４）の一部、または駆動梁（３−１〜３−４）の一部をレーザによってトリミングすることによって、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３との差を小さくして、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができるようにすることができる。
【０２８４】
実施の形態１３．
図４２は、実施の形態１３の一例の光走査装置１２００の表わす図である。
【０２８５】
本実施の形態では、図４２に示すように、ミラー部１の周囲に周波数調整膜３１が形成されている。周波数調整膜３１は、レーザＣＶＤなどの局所薄膜成膜法によって、タングステンなどの薄膜を局所成長させることによって、形成することができる。
【０２８６】
実施の形態１２では、固有振動モード２の共振周波数Ｆ２と固有振動モード３の共振周波数Ｆ３の調整にミラー構造の一部をレーザ等で局所的に破断し、または蒸発させることによって、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３の差を少なくした。本実施の形態では、ミラー部１の周囲の周波数調整膜３１によって、共振周波数差を調整する。
【０２８７】
図４３は、実施の形態１３の別の例の光走査装置１３００を表わす図である。
図４３に示すように、支持梁２−１上に周波数調整膜３２が形成されることによって、共振周波数差を調整する。
【０２８８】
なお、周波数調整膜は、ミラー部１の周囲、および支持梁２−１上に形成されることに限定されるものではなく、ミラー部１の一部、駆動梁３−１〜３−４の一部、または支持梁２−１〜２−４の一部に形成されてもよい。
【０２８９】
図４４は、実施の形態１３の光走査装置１２００、１３００の調整手順を表わすフローチャートである。
【０２９０】
ステップＳ５０１において、電源部６２は、ω＝２π｛（Ｆ３＋Ｆ３）／２｝として、式（１）、（２）の電圧を圧電素子５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４）に印加する。
【０２９１】
ステップＳ５０２において、検出用圧電素子６−ｉ（ｉ＝１〜４）が、ミラー部１の偏向角θに比例した電荷を発生する。制御部６１が、検出用圧電素子６−ｉで発生した電荷に基づいて、ミラー部１の偏向角を算出して、図示しないモニタに表示する。
【０２９２】
ステップＳ６０３において、検査者が、モニタに表示されたミラー部１の偏向角に応じて、ミラー部１の一部、駆動梁３−１〜３−４の一部、または支持梁２−１〜２−４の一部に薄膜を形成させる。
【０２９３】
局所薄膜による周波数調整では、薄膜形成の自由度が高いため、トリミングと比較して調整範囲が広く、かつ微調整が可能であるという利点がある。また、トリミングでは蒸発した構造体が再付着により共振周波数ズレが発生する可能性があるが、局所薄膜では再付着による問題が発生しない利点がある。
【０２９４】
（付記）
実施の形態１３の光走査装置１２００、１３００は、以下の特徴を備える。
【０２９５】
（２１）光走査装置（１２００、１３００）の調整方法であって、光走査装置（１１００）は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個（Ｎ≧３）の支持梁（２−１〜２−４）と、Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）とそれぞれ接続されるＮ個の駆動梁（３−１〜３−４）とを備える。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）は、ミラー部１の周囲を取り囲むように配置される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々の両端のうち支持梁（２−１〜２−４）と接続していない方の端は固定される。Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）の各々は１回以上１８０°で折り曲げられた形状を有する。光走査装置（１１００）は、さらに、Ｎ個の駆動梁（３−１〜３−４）上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−１−ａ〜ｄ、５−２−ａ〜ｄ、５−３−ａ〜ｄ、５−４−ａ〜ｄ）と、電源部（６２）とを備える。Ｎ個の支持梁（２−１〜２−４）は、ミラー部（１）の中心軸に対して、（３６０°／Ｎ）回転対称に配置される。ミラー部（１）は、第１軸（Ｘ軸）周りに回転変位する第１の固有振動モード（固有振動モード２）と、第２軸（Ｙ軸）周りに回転変位する第２の固有振動モード（固有振動モード３）とを有する。第１軸（Ｘ軸）および第２軸（Ｙ軸）は、ミラー面（１Ｂ）に平行である。第１軸（Ｘ軸）の方向は、ミラー部（１）の中心と、ミラー部（１）とＮ個の支持梁（２−１〜２−４）のうちの１つとの接続箇所とを結ぶ直線の方向である。第２軸（Ｙ軸）は、第１軸（Ｘ軸）と直交する。この調整方法は、電源部（６２）が、複数個の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ）に、交流電圧を印加するステップを備える。交流電圧の位相は、圧電素子の位置に応じた値であり、交流電圧の周波数は、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の中間周波数（Ｆｍ）である。この調整方法は、さらに、ミラー部（１）の偏向角を測定するステップと、ミラー部（１）の一部、支持梁（２−１〜２−４）の一部、または駆動梁（３−１〜３−４）の一部に薄膜（３１、３２）を形成するステップとを備える。
【０２９６】
したがって、第１の固有振動モード（固有振動モード２）の共振周波数Ｆ２と第２の固有振動モード（固有振動モード３）の共振周波数Ｆ３の差が大きいため、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができない場合でも、ミラー部（１）の一部、支持梁（２−１〜２−４）の一部、または駆動梁（３−１〜３−４）の一部に薄膜（３１、３２）を形成することによって、共振周波数Ｆ２と共振周波数Ｆ３との差を小さくして、中間周波数Ｆｍで共振駆動ができるようにすることができる。
【０２９７】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
【０２９８】
（Ａ）ミラー部１の形状
実施の形態２〜７では、固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数が一致するように、ミラー部１は、Ｚ軸を中心に３６０°／Ｎ回転対称形状を有するものとしたが、これに限定されるものではない。ミラー部１は、Ｚ軸を中心に３６０°／Ｎ回転対称形状を有しなくても、駆動梁、支持梁、ミラー部のメカニカル剛性を調整することによって、固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数が一致するようにすることができる。ただし、ミラー部１がＺ軸を中心に３６０°／Ｎ回転対称形状を有するものとした方が、回転線形性誤差を小さくすることができる。
【０２９９】
（Ｂ）圧電素子の数
実施の形態１〜１１では、１つの駆動梁のミラー部１の周方向と同一方向に延在する複数の周方向部分の各々に２つの圧電素子が配置されるものとしたが、これに限定するものではない。たとえば、１つの駆動梁に端から順番にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、折り曲げ部分、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの圧電素子が配置されている場合に、Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆに位相Ｐの交流電圧を与え、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈに位相（Ｐ＋１８０°）の交流電圧を与えるものとしてもよい。これによって、圧電素子に加わるメカニカル応力が減少して、圧電素子の破壊および剥離が軽減される。一方、実施の形態１〜１１のように２つの圧電素子が配置されるものとすると、圧電素子の配置面積を大きくすることができ、駆動力を大きくすることができる。
【０３００】
（Ｃ）実施の形態３〜７の構成
実施の形態３〜７のミラー部、駆動梁、支持梁、および圧電素子の構成は、固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数が一致することを前提としたが、これに限定するものではない。実施の形態３〜７のミラー部、駆動梁、支持梁、および圧電素子の構成は、実施の形態８〜１２に記載の固有振動モード２の共振周波数と固有振動モード３の共振周波数の中間周波数を利用する場合にも適用できる。
【０３０１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０３０２】
１，５０１，６０１  ミラー部、１Ｂ，５０１Ｂ，６０１Ｂ  ミラー面、１Ｃ，５０１Ｃ，６０１Ｃ  シリコンミラー部、２−１〜２−４，５０２−１〜５０２−４，６０２−１〜６０２−３  支持梁、３−１〜３−４，５０３−１〜５０３−４，６０３−１〜６０３−３  駆動梁、４−１〜４−４，５０４−１〜５０４−４，６０４−１〜６０４−３  固定部、５−１−ａ〜ｄ，５−２−ａ〜ｄ，５−３−ａ〜ｄ，５−４−ａ〜ｄ，５０５−１−ａ〜ｄ，５０５−２−ａ〜ｄ，５０５−３−ａ〜ｄ，５０５−４−ａ〜ｄ，６０５−１−ａ〜ｄ，６０５−２−ａ〜ｄ，６０５−３−ａ〜ｄ  圧電素子、６−１〜６−４  検出用圧電素子、１０  ＳＯＩ基板、１０１  シリコン支持層、１０２  シリコン活性層、１０３  シリコン酸化膜、１１  絶縁膜、１２  下層電極、１３  圧電薄膜、１４  上層電極、１５  絶縁膜、１６  配線電極、１７  パッケージ、１８  トリミングパターン、２０−１〜２０−４  駆動電源、６１  制御部、６２  電源部、９１  光学系、９２  対象物、９３  距離情報算出器、９５  受信回路、９６  駆動回路、９９  センシング部、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００  光走査装置、３１，３２  周波数調整薄膜、ＬＤ  レーザダイオード、ＰＤ  フォトダイオード。
【要約】
光走査装置（１００）は、光を反射するミラー面（１Ｂ）を有するミラー部（１）と、ミラー部（１）を揺動可能に支持するＮ個の支持梁（２−１）〜（２−４）と、Ｎ個の駆動梁（３−１）〜（３−４）と、Ｎ個の駆動梁上に固着された駆動用の複数個の圧電素子（５−ｉ−ａ〜ｄ（ｉ＝１〜４））とを備える。複数個の圧電素子（５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の各々に与えられる交流電圧の周波数を決められた共通の値とし、複数個の圧電素子（５−ｉ−ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の各々に与えられる交流電圧の位相を各圧電素子の位置に応じた決められた値とすることによって、ミラー部（１）が歳差運動する。【図１】
0006448875.tif 000002
【図２】
0006448875.tif 000003
【図３】
0006448875.tif 000004
【図４】
0006448875.tif 000005
【図５】
0006448875.tif 000006
【図６】
0006448875.tif 000007
【図７】
0006448875.tif 000008
【図８】
0006448875.tif 000009
【図９】
0006448875.tif 000010
【図１０】
0006448875.tif 000011
【図１１】
0006448875.tif 000012
【図１２】
0006448875.tif 000013
【図１３】
0006448875.tif 000014
【図１４】
0006448875.tif 000015
【図１５】
0006448875.tif 000016
【図１６】
0006448875.tif 000017
【図１７】
0006448875.tif 000018
【図１８】
0006448875.tif 000019
【図１９】
0006448875.tif 000020
【図２０】
0006448875.tif 000021
【図２１】
0006448875.tif 000022
【図２２】
0006448875.tif 000023
【図２３】
0006448875.tif 000024
【図２４】
0006448875.tif 000025
【図２５】
0006448875.tif 000026
【図２６】
0006448875.tif 000027
【図２７】
0006448875.tif 000028
【図２８】
0006448875.tif 000029
【図２９】
0006448875.tif 000030
【図３０】
0006448875.tif 000031
【図３１】
0006448875.tif 000032
【図３２】
0006448875.tif 000033
【図３３】
0006448875.tif 000034
【図３４】
0006448875.tif 000035
【図３５】
0006448875.tif 000036
【図３６】
0006448875.tif 000037
【図３７】
0006448875.tif 000038
【図３８】
0006448875.tif 000039
【図３９】
0006448875.tif 000040
【図４０】
0006448875.tif 000041
【図４１】
0006448875.tif 000042
【図４２】
0006448875.tif 000043
【図４３】
0006448875.tif 000044
【図４４】
0006448875.tif 000045