(57)【要約】【課題】極めて効率的に共振周波数を調整することができ、かつ、優れた振動特性を発揮可能な振動系を提供することができる共振周波数調整装置および共振周波数調整方法を提供すること。【解決手段】共振周波数調整装置１は、可動板６１１を備える振動系６０の共振周波数を測定する測定手段２と、可動板６１１の板面上にレーザ光を照射し、可動板６１１の一部を除去するレーザ光照射手段４と、測定手段２の測定結果に基づいて、可動板６１１の板面上におけるレーザ光の照射位置と、当該照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求め、それを実行するようにレーザ光照射手段４の作動を制御する制御手段３とを有し、可動板６１１の板面上にレーザ光を照射し、可動板６１１の一部を除去することで可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントを減少させ、振動系６０の共振周波数を調整するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能に支持された可動板を備える振動系の共振周波数を測定する測定手段と、
前記可動板の板面上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記測定手段の測定結果に基づいて、前記可動板の板面上における前記レーザ光の照射位置と、当該照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求め、その条件でレーザ光の照射を実行するように前記レーザ光照射手段の作動を制御する制御手段とを有し、
前記測定手段の測定結果に基づいて前記レーザ光照射手段を作動させ、前記可動板の板面上に前記レーザ光を照射し、前記可動板の一部を除去することで前記可動板の回動中心軸まわりの慣性モーメントを減少させ、前記振動系の共振周波数を調整するように構成されていることを特徴とする共振周波数調整装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記可動板の板面上における前記可動板の回動中心軸から遠位の部位を優先的に前記レーザ光の照射位置とするように構成されている請求項１に記載の共振周波数調整装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記可動板の重心を通り、かつ、前記回動中心軸に直交する線分に近い位置を優先的に前記レーザ光の照射位置とするように構成されている請求項２に記載の共振周波数調整装置。
【請求項４】
前記レーザ光の照射位置に照射するレーザ光の強度および照射時間には、それぞれ上限値が定められている請求項１ないし３のいずれかに記載の共振周波数調整装置。
【請求項５】
前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、
前記制御部は、前記可動板の前記光反射部が設けられている面とは反対の面に、前記レーザ光の照射位置を決定するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の共振周波数調整装置。
【請求項６】
前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、
前記制御部は、前記可動板の前記光反射部が設けられている面に、前記レーザ光の照射部位を決定するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の共振周波数調整装置。
【請求項７】
可動板の板面上にレーザ光を照射することで、前記可動板の一部を除去し、回動可能に支持された前記可動板を備える振動系の共振周波数を調整する共振周波数調整方法であって、
前記振動系の共振周波数を測定する第１の工程と、
前記第１の工程の測定結果に基づいて、前記可動板の板面上における前記レーザ光を照射する照射位置と、当該照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める第２の工程と、
前記第２の工程で求められた前記組み合わせの条件に基づいて前記可動板の板面上に前記レーザ光を照射する第３の工程とを含んでいることを特徴とする共振周波数調整方法。
【請求項８】
前記第２の工程では、前記可動板の板面上における前記可動板の回動中心軸から遠位の部位を優先的に前記レーザ光の照射位置とする請求項７に記載の共振周波数調整方法。
【請求項９】
前記第２の工程では、前記可動板の重心を通り、かつ、前記回動中心軸に直交する線分に近い位置を優先的に前記レーザ光の照射位置とする請求項８に記載の共振周波数調整方法。
【請求項１０】
前記レーザ光の照射位置に照射するレーザ光の強度および照射時間には、それぞれ上限値が定められている請求項７ないし９のいずれかに記載の共振周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振周波数調整装置および共振周波数調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタ等にて光走査により描画を行うための光スキャナとして、捩り振動子で構成されたアクチュエータを用いたものが知られている。一般に、このような捩り振動子は、ミラー基板と、ミラー基板を支持するねじり梁とで構成されている。
このような捩り振動子においては、ミラー基板の回動中心軸まわりの慣性モーメントとねじり梁のバネ定数とで定まる共振周波数と等しい周波数で駆動させることで、ミラー基板の回動角を大きくすることができる。
【０００３】
一般には、このような捩り振動子は、シリコン基板をエッチングすることで、ミラー基板とねじり梁とを一体的に形成する。そのため、エッチングの精度などによっては、ミラー基板の回動中心軸まわりの慣性モーメントおよび／またはねじり梁のバネ定数が目的の値からずれてしまい、捩り振動子の実際の共振周波数が目的の共振周波数からずれてしまう場合がある。
そこで、このような共振周波数のズレを補正する方法として、ミラー基板の板面にレーザ光を照射し、ミラー基板の一部を除去することで、ミラー基板の回動中心軸まわりの慣性モーメントを減少させ、捩り振動子の共振周波数を目的の共振周波数に合わせ込む方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の方法では、ミラーの板面上の１ヶ所にレーザ光を照射するように構成されている。そのため、ミラーへ照射されるレーザ光の強度またはレーザ光の照射時間によっては、ミラーの厚さ方向にて貫通孔が形成されてしまったり、レーザ光が照射された部位の強度が他の部位のそれに比べ著しく低下してしまったりする場合がある。すなわち、優れた走査特性を発揮する振動系を提供することができない場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８４２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、効率的に共振周波数を調整することができ、かつ、優れた回動特性を発揮する振動系を提供することのできる共振周波数調整装置および共振周波数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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の共振周波数調整装置は、回動可能に支持された可動板を備える振動系の共振周波数を測定する測定手段と、
前記可動板の板面上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記測定手段の測定結果に基づいて、前記可動板の板面上における前記レーザ光の照射位置と、当該照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求め、その条件でレーザ光の照射を実行するように前記レーザ光照射手段の作動を制御する制御手段とを有し、
前記測定手段の測定結果に基づいて前記レーザ光照射手段を作動させ、前記可動板の板面上に前記レーザ光を照射し、前記可動板の一部を除去することで前記可動板の回動中心軸まわりの慣性モーメントを減少させ、前記振動系の共振周波数を調整するように構成されていることを特徴とする。
これにより、極めて効率的に前記振動系の共振周波数を調整することが、かつ、優れた回動特性を発揮する振動系を提供することのできる共振周波数調整装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の共振周波数調整装置では、前記制御手段は、前記可動板の板面上における前記可動板の回動中心軸から遠位の部位を優先的に前記レーザ光の照射位置とするように構成されていることが好ましい。
これにより、前記振動系の共振周波数を調整するために減少させなければならない前記可動板の重量を少なくすることができ、極めて効率的に前記振動系の共振周波数を調整することができる。
【０００９】
本発明の共振周波数調整装置では、前記制御手段は、前記可動板の重心を通り、かつ、前記回動中心軸に直交する線分に近い位置を優先的に前記レーザ光の照射位置とするように構成されていることが好ましい。
これにより、前記可動板の平面視にて、前記可動板の重心を前記回動中心軸上のほぼ中央に保つことができる。その結果、極めて優れた回動特性を発揮することのできる前記振動系を提供することができる。
【００１０】
本発明の共振周波数調整装置では、前記レーザ光の照射位置に照射するレーザ光の強度および照射時間には、それぞれ上限値が定められていることが好ましい。
これにより、前記可動板の強度が部分的に著しく低下することを防止することができる。すなわち、前記振動系の機械的強度を保ちつつ、極めて正確に振動系の共振周波数を調整することができる。
【００１１】
本発明の共振周波数調整装置では、前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、
前記制御部は、前記可動板の前記光反射部が設けられている面とは反対の面に、前記レーザ光の照射位置を決定するように構成されていることが好ましい。
これにより、前記可動板の前記光反射部が設けられていない側の板面の全域から、前記レーザ光の照射位置を決定することができるため、前記振動系の共振周波数を広い範囲にて、かつ、正確に調整することができる。また、前記可動板の小型化を図ることもできる。
【００１２】
本発明の共振周波数調整装置では、前記可動板の一方の面には、光反射性を有する光反射部が設けられており、
前記制御部は、前記可動板の前記光反射部が設けられている面に、前記レーザ光の照射部位を決定するように構成されていることが好ましい。
通常、前記可動板の前記光反射部が設けられた面は、光走査を行うために外部に露出している。そのため、前記可動板の光反射部が設けられた面に前記レーザ光を照射するように構成することで、極めて簡単に振動系の共振周波数を調整することができる。
【００１３】
本発明の共振周波数調整方法は、可動板の板面上にレーザ光を照射することで、前記可動板の一部を除去し、回動可能に支持された前記可動板を備える振動系の共振周波数を調整する共振周波数調整方法であって、
前記振動系の共振周波数を測定する第１の工程と、
前記第１の工程の測定結果に基づいて、前記可動板の板面上における前記レーザ光を照射する照射位置と、当該照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める第２の工程と、
前記第２の工程で求められた前記組み合わせの条件に基づいて前記可動板の板面上に前記レーザ光を照射する第３の工程とを含んでいることを特徴とする。
これにより、極めて効率的に前記振動系の共振周波数を調整することができ、かつ、優れた回動特性を発揮する振動系を提供することができる。
【００１４】
本発明の共振周波数調整方法では、前記第２の工程では、前記可動板の板面上における前記可動板の回動中心軸から遠位の部位を優先的に前記レーザ光の照射位置とすることが好ましい。
これにより、前記振動系の共振周波数を調整するために減少させなければならない前記可動板の重量を少なくすることができ、極めて効率的に前記振動系の共振周波数を調整することができる。
【００１５】
本発明の共振周波数調整方法では、前記第２の工程では、前記可動板の重心を通り、かつ、前記回動中心軸に直交する線分に近い位置を優先的に前記レーザ光の照射位置とすることが好ましい。
これにより、前記可動板の平面視にて、前記可動板の重心を前記回動中心軸上のほぼ中央に保つことができる。その結果、極めて優れた回動特性を発揮することのできる前記振動系を提供することができる。
【００１６】
本発明の共振周波数調整方法では、前記レーザ光の照射位置に照射するレーザ光の強度および照射時間には、それぞれ上限値が定められていることが好ましい。
これにより、前記可動板の機械的強度が部分的に著しく低下することを防止することができる。すなわち、前記振動系の機械的強度を保ちつつ、極めて正確に振動系の共振周波数を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の共振周波数調整装置および共振周波数調整方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の共振周波数調整装置の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の共振周波数調整装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す共振周波数調整装置で共振周波数の調整が行われるアクチュエータを示す部分断面斜視図、図３は、図２に示すアクチュエータに印加する交流電圧の一例を示す図、図４は、図１に示す共振周波数調整装置が備える測定装置を示すブロック図、図５は、アクチュエータが備える可動板の上面図、図６は、図１に示す共振周波数調整装置の作動を示すフローチャート、図７は、図６に示すＳ２のサブルーチンを示すフローチャートである。
なお、以下では、説明の便宜上、図１に示すような互いに直交する軸をそれぞれ「Ｘ軸」、「Ｙ軸」、「Ｚ軸」とし、さらに、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とする。
【００１８】
図１に示すように、共振周波数調整装置１は、アクチュエータ６を固定するステージ５と、ステージ５を移動させる移動装置７と、アクチュエータ６が備える振動系６０の共振周波数を測定する測定装置（測定手段）２と、アクチュエータ６が備える可動板６１１の板面上にレーザ光を照射するレーザ光照射装置（レーザ光照射手段）４と、測定装置２の測定結果に基づいて、レーザ光照射装置４の作動を制御する制御部（制御手段）３とを備えている。
【００１９】
まず、共振周波数調整装置１によって共振周波数の調整が行われるアクチュエータ６について簡単に説明する。なお、以下、説明の便宜上、図２中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。
図２に示すように、アクチュエータ６は、振動系６０を備える基体６１と、接合層６３を介して基体６１を支持する支持基板６２と、支持基板６２の下面に接合している対向基板６４と、対向基板６４の上面に設けられた１対の固定電極６５１、６５２とを備えている。
【００２０】
基体６１は、可動板６１１と、可動板６１１を支持するための支持部６１２と、可動板６１１と支持部６１２とを連結する１対の連結部６１３、６１４とを備えている。
可動板６１１の上面には、光反射性を有する光反射部６１１ａが設けられている。これにより、アクチュエータ６を加速度センサ、角速度センサなどのＭＥＭＳ応用センサや、光スキャナ、光スイッチ、光アッテネータなどの光学デバイスに用いることができる。
【００２１】
なお、このような可動板６１１の板面には、レーザ光照射装置４から照射されるレーザ光の吸収効率を高めるため（すなわちレーザ光の反射を防止するため）のレーザ光吸収層が形成されていてもよい。レーザ光の種類によっても異なるが、このようなレーザ光吸収層としては、例えば、着色層などが挙げられる。また、可動板６１１の一部がレーザ光により除去されやすいように、可動板６１１の板面に、カーボンブラック、チタン粉末、雲母などを主材料とする除去層が形成されていてもよい。これにより、共振周波数調整装置１により、極めて効率的に可動板６１１の一部を除去することができる。
このような可動板６１１は、１対の連結部６１３、６１４を介して支持部６１２に支持されている。
【００２２】
１対の連結部６１３、６１４は、それぞれ長手形状をなしており弾性変形可能である。連結部６１３、６１４のそれぞれは、可動板６１１を支持部６１２に対して回動可能とするように、可動板６１１と支持部６１２とを連結している。このような１対の連結部６１３、６１４は、同軸的に設けられており、この軸を回動中心軸Ｘ１として、可動板６１１が支持部６１２に対して回動するように構成されている。
このような１対の連結部６１３、６１４を介して可動板６１１を支持する支持部６１２は、枠状をなし、可動板６１１の平面視にて、可動板６１１の外周を囲むように設けられている。
【００２３】
以上のような基体６１は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、可動板６１１と、支持部６１２と、１対の連結部６１３、６１４とが一体的に形成されている。
以上のような基体６１は、接合層６３を介して支持基板６２と接合している。
このような支持基板６２は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。支持基板６２は、枠状をなし、可動板６１１の平面視にて、支持部６１２とほぼ同一形状をなしている。
【００２４】
支持基板６２と基体６１との間に形成された接合層６３は、例えば、ガラス、シリコン、またはＳｉＯ２を主材料として構成されている。
支持基板６２の下面には、対向基板６４が接合されている。このような対向基板６４は、板状をなしており、その上面に可動板６１１を回動駆動させるための１対の固定電極６５１、６５２が設けられている。
１対の固定電極６５１、６５２は、可動板６１１の平面視にて、可動板６１１に対応するように対向基板６４の上面に設けられている。また、１対の固定電極６５１、６５２は、可動板６１１の平面視にて、回動中心軸Ｘ１を介して互いに離間するように、かつ、回動中心軸Ｘ１に対して対称となるように設けられている。
【００２５】
このようなアクチュエータ６は、以下の様に駆動する。
まず、基体６１をアースする。そして、例えば、図３（ａ）に示すような電圧を固定電極６５１に印加するとともに、図３（ｂ）に示すような電圧を固定電極６５２に印加する。すなわち、固定電極６５１にのみ電圧を印加している状態と、固定電極６５２にのみ電圧を交互に印加している状態とを交互に繰り返す。これにより、可動板６１１と固定電極６５１との間に静電引力（クーロン力）が発生している状態と、可動板６１１と固定電極６５２との間に静電引力が発生している状態とを交互に繰り返すことができる。その結果、１対の連結部６１３、６１４のそれぞれを捩り変形させて可動板６１１を回動中心軸Ｘ１まわりに回動させることができる。このことから、可動板６１１と１対の連結部６１３、６１４とで振動系６０を構成していると言える。
ここで、１対の固定電極６５１、６５２のそれぞれに印加する電圧の周波数を振動系６０の共振周波数と一致させることで、可動板６１１を大きく回動させることができる。
【００２６】
以上、アクチュエータ６について説明した。以下、このようなアクチュエータ６が備える振動系６０の共振周波数を調整するための共振周波数調整装置１について詳述する。共振周波数調整装置１は、前述したように、アクチュエータ６を固定するステージ５と、ステージ５を移動させる移動装置７と、振動系６０の共振周波数を測定する測定装置２と、可動板６１１の板面上にレーザ光を照射するレーザ光照射装置４と、測定装置２の測定結果に基づいて、レーザ光照射装置４の作動を制御する制御部３とを備えている。
このような共振周波数調整装置１は、可動板６１１の板面上にレーザ光を照射し、それにより可動板６１１の一部を除去する（例えば、蒸発させる）ことで、可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントを減少させ、振動系６０の共振周波数を調整するように構成されている。
【００２７】
移動装置７は、ステージ５を図１中のＸ軸方向へ移動させるための装置である。図１に示すように、移動装置７は、制御部３と接続されており、制御部３によりその作動が制御されている。
このような移動装置７の進行方向の途中には、振動系６０の共振周波数を測定する測定装置２と、可動板６１１の板面にレーザ光を照射するためのレーザ光照射装置４とが設けられている。すなわち、共振周波数調整装置１は、アクチュエータ６をステージ５上に固定した状態で移動装置７を作動させ、測定装置２で振動系６０の共振周波数を測定し、レーザ光照射装置４で可動板６１１の板面上にレーザ光を照射するように構成されている。
このような移動装置７上には、ステージ５が設けられている。ステージ５は、図１に示すように、移動装置７に固定された基台５１と、基台５１に対して回転可能な回転盤５２とを備えている。
【００２８】
回転盤５２は、基台５１の上面に対向するように設けられている。そして、回転盤５２は、基台５１に対してＺ軸まわりに回転可能である。このような回転盤５２は、制御手段３と接続されており、制御手段３によりその作動（回転運動）が制御されている。また、回転盤５２の上面は、Ｘ−Ｙ平面と平行な面をなしており、この面上にアクチュエータ６が固定される。ここで、回転盤５２にアクチュエータ６を固定する際には、アクチュエータ６を回動駆動可能な状態としておく。
【００２９】
測定装置２は、ステージ５上に固定されたアクチュエータ６の振動系６０の共振周波数を測定する。このような測定装置２は、図４に示すように、アクチュエータ６の可動板６１１の振幅（すなわち、回転角度（振れ角））を測定するレーザ光ドップラーベロシティ（以下、単に「ＬＤＶ」という）２１と、アクチュエータ６の固定電極６５１、６５２に印加する交流電圧の周波数を変更（設定）するＦＦＴアナライザー２２とを備えている。
【００３０】
振動系６０の共振周波数の測定方法としては、まず、ＦＦＴアナライザー２２により、固定電極６５１、６５２に印加する交流電圧の周波数を所定値（例えば、１Ｈｚ）に設定し、その交流電圧を固定電極６５１、６５２に印加してアクチュエータ６を駆動する。そして、ＬＤＶ２１により、可動板６１１（光反射部６１１ａ）にレーザ光光を照射し、その反射光を受光して、可動板６１１の回転角度を測定する。この場合、実際は、ＬＤＶ２１により、可動板６１１の振幅が測定される。
【００３１】
次に、ＦＦＴアナライザー２２により、固定電極６５１、６５２に印加する交流電圧の周波数を所定数高い値に変更し、その周波数にてアクチュエータ６を駆動させて、ＬＤＶ２１により、可動板６１１の回転角度を測定する。
そして、固定電極６５１、６５２に印加する交流電圧の周波数が所定値（例えば、３２ＫＨｚ）になるまで、可動板６１１の回転角度の測定を繰り返し行う。この測定結果から、振動系６０の共振周波数が求まる。
【００３２】
測定装置２にて求められた振動系６０の共振周波数のデータは、制御部３に送られ蓄積される。そして、制御部３は、振動系６０の共振周波数が目的の共振周波数と一致するような、レーザ光の照射位置と、その照射位置に照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める。さらに、制御部３は、その条件（組み合わせ）でレーザ光の照射を実行するようにレーザ光照射装置４の作動を制御する。
【００３３】
レーザ光照射装置４は、制御部３と接続されており、制御部３によりその作動が制御されている。このようなレーザ光照射装置４は、図１に示すようにＺ軸方向へレーザ光を照射するレーザ光照射部４１と、レーザ光照射部４１の位置を制御する位置制御装置４２とを備えている。
このようなレーザ光照射装置４は、アクチュエータ６の可動板６１１の上面（光反射部６１１ａが設けられている面）にレーザ光を照射するように構成されている。可動板６１１の上面は外部に露出しているため、可動板６１１にレーザ光をきわめて簡単に照射することができる。
【００３４】
レーザ光照射部４１は、照射されるレーザ光の強度が一定となるように、制御部３によってその作動が制御されている。すなわち、可動板６１１の板面上へのレーザ光の照射時間が等しければ、可動板６１１から除去される重量も等しい。なお、レーザ光照射時間と、それによって減少する可動板６１１の重量との相関については、測定などにより予めデータとして制御部３に蓄積されている。
【００３５】
また、レーザ光照射部４１から照射されるレーザの強度には、上限値が定められている。このような上限値としては、例えば、可動板６１１の形状（大きさ、厚さ）やレーザ光の種類などを勘案して設定することが好ましい。このように、レーザ光の強度の上限値を定めることで、可動板６１１の強度が部分的に著しく低下することを防止することができる。すなわち、振動系６０の機械的強度を保ちつつ、極めて正確に振動系６０の共振周波数を調整することができる。
また、本実施形態では、レーザ光照射部４１から照射されるレーザの強度は、前記上限値以下の強度で一定に保たれている。
【００３６】
このようなレーザ光照射部４１から照射されるレーザ光としては、可動板６１１の一部を除去することができれば特に限定されないが、例えば、ＣＯ２、ＹＡＧ、エキシマなどのレーザ光を好適に用いることができる。また、前述したように、可動板６１１の板面上に除去層が形成されている場合、レーザ光の種類によっても異なるが、半導体レーザなどのレーザ光を用いることもできる。
【００３７】
位置制御装置４２は、制御部３からの信号に応じて、レーザ光照射部４１をＹ軸方向、およびＺ軸方向に沿って移動させる。さらに、位置制御装置４２は、制御部３からの信号に応じてＺ軸まわりにもレーザ光照射部４１を回転させる。
ここで、アクチュエータ６が固定されているステージ５は、前述したように、移動装置７によってＸ軸方向に移動可能となっているとともに、回転盤５２がＺ軸まわりに回転可能となっている。したがって、レーザ光照射装置４とステージ５とを用いることで、レーザ光照射部４１と可動板６１１との相対的位置関係を自在に変更することができ、極めて正確にレーザ光を可動板６１１上の照射位置に照射することができる。
以上、共振周波数調整装置１の構成について説明した。
【００３８】
次に、振動系６０の共振周波数の調整方法（すなわち、共振周波数調整装置１の作動）について図６および図７に基づいて説明する。なお、以下、説明の便宜上、アクチュエータ６をステージ５に固定する時のステージ５の位置を「第１の位置」とし、測定装置２によって振動系６０の共振周波数を測定する時のステージ５の位置を「第２の位置」とし、レーザ光照射装置４によって可動板６１１の板面上にレーザ光を照射する時のステージ５の位置を「第３の位置」とする。また、振動系６０の目的の共振周波数を「ｆ０」とする。
【００３９】
このような共振周波数調整方法は、図６に示すように、振動系６０の共振周波数を測定する工程（Ｓ１）と、Ｓ１の測定結果に基づいて、可動板６１１の板面上にレーザ光を照射する照射位置と、その照射位置へ照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める工程（Ｓ２）と、Ｓ２で求められた条件（組み合わせ）でレーザ光の照射を実行する工程（Ｓ３）とを含んでいる。
【００４０】
まず、移動装置７を作動し、ステージ５を第１の位置に移動する。そして、ステージ５の回転盤５２上にアクチュエータ６を固定するとともに、アクチュエータ６を回動駆動可能な状態とする。なお、アクチュエータ６は、振動系６０の共振周波数が目的の共振周波数ｆ０に対して若干低くなるように予め製造（設計）されている。
そして、移動装置７を作動し、ステージ５を第２の位置に移動する。そして、測定装置２により振動系６０の共振周波数（以下、この共振周波数を「ｆ１」とする）を測定する。測定方法としては、前述した通りであるため、その説明を省略する。測定装置２により測定された振動系６０の共振周波数ｆ１のデータは、制御部３に送られ蓄積させる。
【００４１】
次に、移動装置７を作動し、ステージ５を第３の位置に移動する。そして、制御部３によりレーザ光照射装置４を作動させ、可動板６１１の板面上の予め定められた位置に、予め定められた時間だけレーザ光を照射し、可動板６１１の一部を除去する（Ｓ２０１）。なお、前述したように、レーザ光照射時間と、それにより減少する可動板６１１の重量との相間が制御部３に蓄積されているため、レーザ光照射時間に基づいて、可動板６１１から除去された重量を算出することができる。
【００４２】
このように、可動板６１１の板面上の予め定められた位置に、予め定められた時間だけレーザ光を照射することで、それによる可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量（以下、この減少量を「ΔＩＳ」という）を算出することができる。具体的には、レーザ光照射位置と回動中心軸Ｘ１との離間距離をＲ（ｍ）とし、減少した可動板６１１の重量をＭ（ｋｇ）としたとき、ΔＩＳは、以下に示す式（１）で求められる。
ΔＩＳ＝Ｍ×Ｒ２（ｋｇ・ｍ２）‥‥‥（１）
【００４３】
次に、移動装置７を作動し、ステージ５を再び第２の位置に移動する。そして、測定装置２により、可動板６１１の一部が除去された状態の振動系６０の共振周波数（以下、この共振周波数を「ｆ２」という）を測定する（Ｓ２０２）。測定された共振周波数ｆ２のデータは制御部３に送られ蓄積される。
この時点で制御部３には、共振周波数ｆ０、共振周波数ｆ１および共振周波数ｆ２のそれぞれのデータが蓄積されることとなる。そして、制御部３は、この３つの共振周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２のデータから共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２とを用いて、振動系６０を構成する可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメント（以下、この慣性モーメントを「Ｉ」という）と、１対の連結部６１３、６１４の捩れバネ定数（以下、このバネ定数を「Ｋ」とする）とを求める（Ｓ２０３）。具体的には、以下に示す式（２）に共振周波数ｆ１の値を代入し、同様に、以下に示す式（３）に共振周波数ｆ２の値およびΔＩＳの値をそれぞれ代入する。その結果、慣性モーメントＩとバネ定数Ｋとを求めることができる。
ｆ１＝１／２π√（ｋ／Ｉ）‥‥‥（２）
ｆ２＝１／２π√｛ｋ／（Ｉ−ΔＩＳ）｝‥‥‥（３）
【００４４】
このようにして、慣性モーメントＩとバネ定数Ｋとを求めた後、共振周波数ｆ２を共振周波数ｆ０に一致させるために必要な可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量ΔＩを算出する（Ｓ２０４）。具体的には、以下に示す式（４）に、共振周波数ｆ０の値と、バネ定数Ｋの値と、ΔＩＳの値とを代入することでΔＩを算出する。
ｆ０＝１／２π√｛ｋ／（Ｉ−ΔＩＳ−ΔＩ）｝‥‥‥（４）
【００４５】
次に、制御手段３は、算出されたΔＩに基づいて、可動板６１１の板面上のレーザ光の照射位置と、その照射位置へ照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める。以下、レーザ光の照射位置と、レーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせの求め方について説明する。なお、後述する慣性モーメントの減少量ΔＩＡ、ΔＩＢ、ΔＩＣの合計は、ΔＩよりも大きいか等しいものとする。すなわち、ΔＩ≦ΔＩＡ＋ΔＩＢ＋ΔＩＣの関係を満たすものとする。また、本実施形態では、前述したように、レーザ光の強度は、制御部３によって一定に保たれている。
【００４６】
図６に示すように、可動板６１１の板面（上面）上には、互いに異なる位置に設けられた複数のレーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０が定められている。このような各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０と回動中心軸Ｘ１との離間距離は、制御部３にデータとして蓄積される。また、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０は、光反射部６１１ａ上には定められていない。なお、本実施形態では、レーザ光照射可能位置は合計３０箇所定められている。
このようなレーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０は、回動中心軸Ｘ１に平行な複数の線分Ｌ１〜Ｌ６と、可動板６１１の平面視にて回動中心軸Ｘ１に直交する複数の線分Ｌ７〜Ｌ１１との交点上に位置している。
【００４７】
線分Ｌ１〜Ｌ６において、線分Ｌ１と線分Ｌ２、線分Ｌ３と線分Ｌ４、線分Ｌ５と線分Ｌ６のそれぞれは、回動中心軸Ｘ１に対して対称である。
線分Ｌ７は、可動板６１１の平面視にて、可動板６１１の重心を通り、回動中心軸Ｘ１に直交する線分である。そして、線分Ｌ８と線分Ｌ９、および、線分Ｌ１０と線分Ｌ１１のそれぞれは、線分Ｌ７に対して対称である。
また、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へのレーザ光の照射時間には、上限値が定められている。このような上限値は、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０について、互いに等しく設定されている。
【００４８】
すなわち、制御部３には、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０の回動中心軸Ｘ１からの距離と、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へのレーザ光の最大照射時間（すなわち、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０から除去することのできる最大重量）とのデータが蓄積されている。そのため、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０のうちの、どのレーザ光照射可能位置に、予め定められた強度のレーザ光を、どれだけの時間照射すれば、それによる可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量がΔＩと等しくなるかを極めて簡単に求めることができる。
具体的には、制御部３は、まず、線分Ｌ１上のレーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ５および線分Ｌ２上のレーザ光照射可能位置Ｐ６〜Ｐ１０のそれぞれに、前記上限値と等しい時間レーザ光を照射した場合の、可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量（以下、この減少量を「ΔＩＡ」とする）と、ΔＩとを比較する（Ｓ２０５）。
【００４９】
ΔＩがΔＩＡよりも小さい場合には、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０上に照射すべきレーザ光の照射時間を求める。すなわち、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０上にレーザ光をどれだけの時間照射すれば、それにより減少する可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントがΔＩと等しくなるかを求める。そして、求められた照射時間に基づいて、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０からレーザ光の照射位置を選択するとともに、選択された照射位置に照射するレーザ光の照射時間を決定する（Ｓ２０６）。
【００５０】
このとき、制御部３は、選択される照射位置の数が最小となるように、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０からレーザ光の照射位置を選択する。例えば、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０へのレーザ光の照射時間の上限値が１．０（秒）であり、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０上に合計３．６（秒）レーザ光を照射しなければならない場合には、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０から４つの照射位置を選択する。そして、例えば（１）選択した４つのレーザ光の照射位置のうちの３つの照射位置へのレーザ光照射時間を上限値の１．０（秒）、残りの１の照射位置へのレーザ光照射時間を０．６（秒）としたり、（２）選択した４つの照射位置のそれぞれへのレーザ光照射時間を０．９（秒）としたりする。これにより、レーザ光照射装置４の作動時間を短くすることができ、振動系６０の共振周波数を効率的に調整することができる。
【００５１】
また、制御部３は、回動中心軸Ｘ１に対してなるべく対称となるように、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０からレーザ光の照射位置を選択する。これにより、可動板６１１の重心を回動中心軸Ｘ１上に保ちつつ、振動系６０の共振周波数を調整することができる。すなわち、極めて優れた回動特性を備えるアクチュエータ６を提供することができる。
また、制御部３は、線分Ｌ１上のレーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ５のうち、可動板６１１の重心を通り、かつ回動中心軸Ｘ１に直交する線分（すなわち、線分Ｌ７）に近い方から優先的にレーザ光の照射位置として選択する。具体的には、制御部３は、まず、レーザ光照射可能位置Ｐ１を照射位置として選択し、次に、Ｐ２またはＰ３の一方を照射位置として選択し、次に、Ｐ２またはＰ３の他方を照射位置として選択し、次に、Ｐ４またはＰ５の一方を照射位置として選択し、最後に、Ｐ４またはＰ５の他方を照射位置として選択する。これにより、可動板６１１の平面視にて、可動板６１１の重心を回動中心軸Ｘ１上のほぼ中央に保つことができる。その結果、極めて優れた回動特性を備えるアクチュエータ６を提供することができる。レーザ光照射可能位置Ｐ６〜Ｐ１０についてもレーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ５と同様であるため、その説明を省略する。
【００５２】
一方、ΔＩがΔＩＡよりも大きい場合には、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０のすべてをレーザ光の照射位置として選択するとともに、選択したすべての照射位置へのレーザ光照射時間を前記上限値とする（Ｓ２０７）。
そして、線分Ｌ３上のレーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ１５および線分Ｌ４上のレーザ光照射可能位置Ｐ１６〜Ｐ２０のそれぞれに、前記上限値と等しい時間レーザ光を照射した場合の可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量（以下、この増加量を「ΔＩＢ」とする）と（ΔＩ−ΔＩＡ）とを比較する（Ｓ２０８）。
【００５３】
そして、（ΔＩ−ΔＩＡ）がΔＩＢよりも小さい場合には、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ２０上に照射すべきレーザ光の照射時間を求める。すなわち、レーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ２０上にどれだけの時間レーザ光を照射すれば、それにより減少する可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントが（ΔＩ−ΔＩＡ）と等しくなるかを求める。そして、求められた結果に基づいて、レーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ２０からレーザ光の照射位置を選択するとともに、選択された照射位置へのレーザ光照射時間を決定する（Ｓ２０９）。レーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ２０から照射位置を選択する手段等については、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０から照射位置を選択する手段と同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
一方、（ΔＩ−ΔＩＡ）がΔＩＢよりも大きい場合には、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ１１〜Ｐ２０のすべてをレーザ光の照射位置として選択するとともに、選択したすべての照射位置へのレーザ光照射時間を前記上限値とする（Ｓ２１０）。
ここで、線分Ｌ５上のレーザ光照射可能位置Ｐ２１〜Ｐ２５および線分Ｌ６のレーザ光照射可能位置Ｐ２６〜Ｐ３０のそれぞれに、前記上限値と等しい時間レーザ光を照射した場合の可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量（以下、この減少量を「ΔＩＣ」とする）は、｛ΔＩ−（ΔＩＡ＋ΔＩＢ）｝よりも大きい。
【００５５】
したがって、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ２１〜Ｐ３０上に照射すべきレーザ光の照射時間を求める。すなわち、レーザ光照射可能位置Ｐ２１〜Ｐ３０上にどれだけの時間レーザ光を照射すれば、それにより減少する可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントが｛ΔＩ−（ΔＩＡ＋ΔＩＢ）｝と等しくなるかを求める。そして、求められた結果に基づいて、レーザ光照射可能位置Ｐ２１〜Ｐ３０からレーザ光の照射位置を選択するとともに、選択された照射位置へのレーザ光照射時間を決定する（Ｓ２１１）。レーザ光照射可能位置Ｐ２１〜Ｐ３０から照射位置を選択する手段等については、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ１０から照射位置を選択する手段と同様であるため、その説明を省略する。
このようにして、制御部３は、レーザ光を照射する照射位置と、その照射位置へ照射するレーザ光の強度と、レーザ光の照射時間との組み合わせを求める。
【００５６】
以上より、制御部３は、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０のうち、回動中心軸Ｘ１に対して遠位に位置するレーザ光照射可能位置を優先的にレーザ光の照射位置として選択するように構成されている。これにより、振動系６０の共振周波数を目的の共振周波数ｆ０に一致させるために照射しなければならないレーザ光の照射時間を少なくすることができ、極めて効率的かつ経済的に振動系６０の共振周波数を調整することができる。
そして、以上の様にして決定された条件（組み合わせ）でレーザ光の照射を実行するように、レーザ光照射装置４を作動させ、可動板６１１の一部を除去する（Ｓ３）。
以上の様にして、共振周波数調整装置１は、振動系６０の共振周波数を調整する。
【００５７】
このような共振周波数調整装置１（すなわち、共振周波数調整方法）を用いることで、極めて効率的に振動系６０の共振周波数を調整することができ、かつ、優れた回動特性を発揮可能な振動系６０（アクチュエータ６）を提供することができる。
また、前述したように、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へのレーザ光照射時間には、上限値が定められている。これにより、例えば、可動板６１１の厚さ方向へ貫通孔が形成されてしまったり、可動板６１１のレーザ光が照射された位置の機械的強度が他の位置のそれに比べ著しく低下してしまったりすることを防止することができる。すなわち、振動系６０（アクチュエータ６）の機械的強度を保ちつつ、極めて正確に振動系６０の共振周波数を調整することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、レーザ光照射可能位置が３０箇所定められているが、振動系６０の共振周波数を目的の共振周波数ｆ０へ調整可能であれば、レーザ光照射可能位置の数は、特に限定されない。レーザ光照射可能位置の数としては、（１）各照射位置へのレーザ光照射時間の上限値、（２）予め予想されるアクチュエータ６の製造段階での共振周波数のずれ等を勘案した上で、振動系６０の共振周波数を目的の共振周波数へ余裕を持って調整することができるような数とすることが好ましい。
【００５９】
また、本実施形態では、レーザ光の強度を一定に保ち、レーザ光を照射する時間を制御することで、可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量を制御するものについて説明したが、可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量を制御することができれば、これに限定されない。
例えば、制御部３は、１回のレーザ光照射時間を一定に保つように、かつ、レーザ光照射部４１から照射されるレーザ光の強度を一定範囲内で変化させるように、レーザ光照射部４１の作動を制御するように構成されていてもよい。なお、レーザ光を１回照射した場合における、そのレーザ光の強度と、それによる可動板６１１の重量の減少量との相間については、測定などにより予めデータとして制御部３に蓄積されている。このようにレーザ光の強度を変化させることで、可動板６１１にレーザ光を照射する時間を短くすることができる。
この場合、例えば、可動板６１１の板面上の各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へは、レーザ光を１回のみ照射可能となっており、さらに、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へ照射するレーザ光の強度には、上限値が定められている。
【００６０】
制御部３には、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０の回動中心軸Ｘ１からの距離と、各レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０へ照射されるレーザ光の最大強度とのデータが蓄積されている。そのため、レーザ光照射可能位置Ｐ１〜Ｐ３０のうちの、どのレーザ光照射可能位置に、どれだけの強度のレーザ光を１回照射すれば、それによる可動板６１１の回動中心軸Ｘ１まわりの慣性モーメントの減少量がΔＩと等しくなるかを極めて簡単に求めることができる。したがって、このような制御部３の制御方法によっても、極めて正確に振動系６０の共振周波数を調整することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の共振周波数調整装置の第３実施形態について説明する。
図８は、本発明の共振周波数調整装置の第２実施形態を示す斜視図、図９は、図８に示す共振周波数調整装置によって共振周波数の調整が行われるアクチュエータが備える可動板の裏面図である。なお説明の便宜上、図８中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。
以下、第２実施形態の共振周波数調整装置１Ａについて、前述した第１実施形態の共振周波数調整装置１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６２】
本発明の第２実施形態にかかる共振周波数調整装置１Ａは、可動板６１１の裏面（光反射部が設けられている面とは反対の面）に、レーザ光を照射するように構成されている以外は、第１実施形態の共振周波数調整装置１とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図８に示すように、共振周波数調整装置１Ａは、ステージ５Ａの構成が異なる以外は、第１実施形態の共振周波数調整装置１と同様の構成である。
【００６３】
ステージ５Ａは、移動手段５上に設けられた基台５１と、基台５１に対してＺ軸に回転可能な回転盤５２と、回転盤５２上に設けられた固定部材５３Ａとを有している。
固定部材５３Ａは、基体６１を支持するための部材である。ここで、基体６１を固定する際には、可動板６１１の裏面が図８中の上側を向くように、すなわち、可動板６１１の裏面がレーザ光照射部４１と対向するように基体６１を固定する。これにより、簡単に可動板６１１の裏面にレーザ光を照射することができる。
また、固定部材５３Ａには、基体６１が備える振動系６０を駆動させるための図示しない駆動手段が設けられている。固定部材５３Ａに固定された基体６１には、振動系６０を駆動させるための固定電極などの駆動手段が設けられていないため、固定部材５３Ａに駆動手段を設けることで、ステージ５上にて振動系６０を回動駆動させることができる。
【００６４】
図９に示すように、可動板６１１の裏面の全域にわたって複数のレーザ光照射可能位置Ｐが定められている。したがって、振動系６０の共振周波数を広範囲にて、かつ、正確に調整することができる。また、可動板６１１の光反射部６１１ａが設けられた面にレーザ光を照射する場合（すなわち第１実施形態）に比べて可動板６１１の小型化を図ることもできる。
【００６５】
なお、本実施形態では、基体６１は、このような共振周波数調整装置１Ａによって共振周波数が調整された後に、接合層６３を介して支持基板６２と接合される。さらに、固定電極６５１、６５２が設けられた対向基板６４と接合させることでアクチュエータ６が製造されることとなる。
ただし、アクチュエータ６の形状などによっては、アクチュエータ６が製造された後に共振周波数調整装置１Ａにて振動系６０の共振周波数を調整してもよい。
このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６６】
以上、本発明の共振周波数調整装置および共振周波数調整方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の共振周波数調整装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、レーザ光照射可能位置が、互いに平行な複数の線分と、その線分に直交する複数の線分との交点上に位置するものについて説明したが、レーザ光照射可能位置としては、これに限定されない。例えば、可動板の板面上に複数のレーザ光照射可能位置が規則性なく定められていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の共振周波数調整装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す共振周波数調整装置により共振周波数の調整が行われるアクチュエータを示す部分断面斜視図である。
【図３】図２に示すアクチュエータに印加する交流電圧の一例を示す図である。
【図４】図１に示す共振周波数調整装置が備える測定装置を説明するブロック図である。
【図５】図２に示すアクチュエータが備える可動板の上面図である。
【図６】図１に示す共振周波数調整装置の作動を示すフローチャートである。
【図７】図７に示すＳ２のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の共振周波数調整装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図９】図８に示す共振周波数調整装置によって共振周波数の調整が行われるアクチュエータが備える可動板の下面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ａ‥‥‥共振周波数調整装置  ２‥‥‥測定装置（測定手段）  ２１‥‥‥レーザ光ドップラーベロシティ（ＬＤＶ）  ２２‥‥‥ＦＦＴアナライザー  ３‥‥‥制御部（制御手段）  ４‥‥‥レーザ光照射装置（レーザ光照射手段）  ４１‥‥‥レーザ光照射部  ４２‥‥‥位置制御装置  ５、５Ａ‥‥‥ステージ  ５１‥‥‥基台  ５２‥‥‥回転盤  ５３Ａ‥‥‥固定部材  ６‥‥‥アクチュエータ  ６０‥‥‥振動系  ６１‥‥‥基体  ６１１‥‥‥可動板  ６１１ａ‥‥‥光反射部  ６１２‥‥‥支持部  ６１３、６１４‥‥‥連結部  ６２‥‥‥支持基板  ６３‥‥‥接合層  ６４‥‥‥対向基板  ６５１、６５２‥‥‥固定電極  ７‥‥‥移動装置  Ｐ、Ｐ１〜Ｐ３０‥‥‥レーザ光照射可能位置  Ｘ、Ｙ、Ｚ‥‥‥軸  Ｘ１‥‥‥回動中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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