(57)【要約】【課題】高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができるアクチュエータを提供すること。【解決手段】本発明にかかるアクチュエータ１は、駆動手段を作動させることにより、弾性部２４、２５を捩れ変形させながら、質量部２１を回動させるように構成され、質量部２１の挙動を検知する挙動検知手段を有し、挙動検知手段は、１対の弾性部２４、２５のうちの少なくとも一方の弾性部上に設けられた第１のピエゾ抵抗素子と、第１のピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件の位置で、かつ、質量部２１の回動駆動による応力を実質的に受けない位置に設けられた第２のピエゾ抵抗素子とを備え、第１のピエゾ抵抗素子および第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて質量部２１の挙動を検知するよう構成されている。【選択図】図１
2008003330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性を有する光反射部を有し、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持する支持部と、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記挙動検知手段は、
前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の前記弾性部上に設けられた第１のピエゾ抵抗素子と、
前記第１のピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件の位置で、かつ、前記質量部の回動駆動による応力を実質的に受けない位置に設けられた第２のピエゾ抵抗素子とを備え、
前記第１のピエゾ抵抗素子および前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて前記質量部の挙動を検知するよう構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記挙動検知手段は、温度変化による前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化と、温度変化による前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化とを相殺することで、前記弾性部の捩れ変形に応じた前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知するよう構成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１のピエゾ抵抗素子の温度をＴ１とし、前記第２のピエゾ抵抗素子の温度をＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１は、０．９〜１．０の関係を満たす請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記１対の弾性部は、前記質量部の平面視にて、前記質量部に対して対称となるように設けられており、
前記第１のピエゾ抵抗素子は、各前記弾性部に設けられ、
１対の前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて前記質量部に対して対称となるように設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１のピエゾ抵抗素子および前記第２のピエゾ抵抗素子は、それぞれ、ブリッジ回路を構成する抵抗素子であり、
前記挙動検知手段は、前記ブリッジ回路の出力結果に基づいて、前記質量部の挙動を検知する請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記ブリッジ回路の出力を差動増幅回路により増幅させるよう構成されている請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
各前記弾性部は、板状の第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する第１の弾性部と、前記駆動部に対して前記質量部を回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する第２の弾性部とを有し、前記駆動手段が、前記第１の弾性部を捩れ変形させながら前記第１の質量部を回動させ、これに伴い、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部上に設けられている請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部の前記第１の質量部の回動中心軸方向での端部に設けられている請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部の前記第１の質量部の回動中心軸方向での中央部に設けられている請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記第１の質量部に配置されている請求項７ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記第１の質量部の回動中心軸上に配置されている請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記第１のピエゾ抵抗素子と前記第２のピエゾ抵抗素子との中心間距離が５００μｍ以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記支持部に配置されている請求項７ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記支持部と前記第１の弾性部との境界部の近傍に配置されている請求項１４に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーザー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（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、１自由度振動系の捩り振動子を備えるアクチュエータが開示されている。このようなアクチュエータは、１自由度振動系の捩り振動子として、質量部をその両側で捩りバネにより支持した構造を有している。そして、質量部上には光反射性を有する光反射部が設けられており、捩りバネを捩れ変形させながら質量部を回動駆動させて、光反射部で光を反射し走査する。これにより、光走査により描画を行うことができる。
このようなアクチュエータにあっては、質量部の挙動を検知し、その検知結果に基づいて質量部の回動駆動を制御することで、高精度な走査を行うことができる。
【０００３】
特に、特許文献１にかかるアクチュエータにあっては、駆動源により１対の弾性支持体のそれぞれを捩り変形させ、それに伴って、質量部を回動するよう構成されており、さらに、弾性支持体（捩りバネ）の表面にひずみに応じて抵抗値が変化する歪みゲージを設け、その歪みゲージの抵抗値変化に基づいて質量部の挙動を検知するよう構成されている。
また、歪みゲージの長手方向を弾性支持部の延在方向（質量部の回動中心軸と平行な方向）に対して４５度とすることにより、歪みゲージが受ける歪みを大きくし、質量部の挙動をより正確に検知することができるよう構成されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかるアクチュエータでは、質量部に設けられた反射面により、入射光を反射するよう構成されている。そのため、例えば、入射光の一部が反射されずに熱となることで、アクチュエータが昇温してしまう。ここで、歪みゲージは、温度変化によっても抵抗値が変化する特性をもっているため、弾性支持体に設けられた歪みゲージの抵抗値は、弾性支持体の捩れ変形だけでなく、歪みゲージ自体の温度変化によっても変化することとなる。したがって、このような抵抗値変化に基づいて質量部の挙動を検知しても、質量部の挙動を正確には検知することができない。その結果、アクチュエータは、所望の振動特性を発揮することができないという問題が生じる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２６４６３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、高精度に質量部の挙動を検知し、質量部の挙動を所望のものとすることができるアクチュエータ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。
本発明のアクチュエータは、光反射性を有する光反射部を有し、板状をなす質量部と、
前記質量部を支持する支持部と、
前記支持部に対し前記質量部を回動可能とするように、前記質量部と前記支持部とを連結する弾性変形可能な１対の弾性部と、
前記質量部を回動駆動させるための駆動手段と、
前記質量部の挙動を検知する挙動検知手段とを有し、
前記挙動検知手段の検知結果に基づいて、前記駆動手段を作動させることにより、前記弾性部を捩れ変形させながら、前記質量部を回動させるように構成されたアクチュエータであって、
前記挙動検知手段は、
前記１対の弾性部のうちの少なくとも一方の前記弾性部上に設けられた第１のピエゾ抵抗素子と、
前記第１のピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件の位置で、かつ、前記質量部の回動駆動による応力を実質的に受けない位置に設けられた第２のピエゾ抵抗素子とを備え、
前記第１のピエゾ抵抗素子および前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて前記質量部の挙動を検知するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、前記挙動検知手段は、前記アクチュエータの温度変化（前記第１のピエゾ抵抗素子自体の温度変化）に関係なく、前記弾性部の捩れ変形に応じた前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知することができる。その結果、前記挙動検知手段は、前記質量部の挙動を高精度に検知することができる。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、前記挙動検知手段は、温度変化による前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化と、温度変化による前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化とを相殺することで、前記弾性部の捩れ変形に応じた前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記挙動検知手段は、前記アクチュエータの温度変化（前記第１のピエゾ抵抗素子自体の温度変化）に関係なく、前記弾性部の捩れ変形に応じた前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知することができる。
【０００９】
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子の温度をＴ１とし、前記第２のピエゾ抵抗素子の温度をＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１は、０．９〜１．０の関係を満たすことが好ましい。
これにより、前記第１のピエゾ抵抗素子の温度変化による抵抗値変化と前記第２のピエゾ抵抗素子の温度変化による抵抗値変化とをほぼ等しくすることができる。
【００１０】
本発明のアクチュエータでは、前記１対の弾性部は、前記質量部の平面視にて、前記質量部に対して対称となるように設けられており、
前記第１のピエゾ抵抗素子は、各前記弾性部に設けられ、
１対の前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記質量部の平面視にて前記質量部に対して対称となるように設けられていることが好ましい。
これにより、１対の前記第１のピエゾ抵抗素子同士の温度変化をほぼ等しくすることができる。さらに、１対の前記第１のピエゾ抵抗素子同士の歪み量をほぼ等しくすることができる。
【００１１】
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子および前記第２のピエゾ抵抗素子は、それぞれ、ブリッジ回路を構成する抵抗素子であり、
前記挙動検知手段は、前記ブリッジ回路の出力結果に基づいて、前記質量部の挙動を検知することが好ましい。
これにより、温度変化による前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化と、温度変化による前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化とを相殺し、前記弾性部の捩れ変形に応じた前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知することができる。すなわち、ブリッジ回路からの出力信号は、前記質量部の挙動に対応したものとなる。
本発明のアクチュエータでは、前記ブリッジ回路の出力を差動増幅回路により増幅させるよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記ブリッジ回路から出力された信号を増幅することができ、前記質量部の挙動をより正確に検知することができる。
【００１２】
本発明のアクチュエータでは、各前記弾性部は、板状の第１の質量部と、前記支持部に対して前記第１の質量部を回動可能とするように、前記支持部と前記第１の質量部とを連結する第１の弾性部と、前記駆動部に対して前記質量部を回動可能とするように、前記第１の質量部と前記質量部とを連結する第２の弾性部とを有し、前記駆動手段が、前記第１の弾性部を捩れ変形させながら前記第１の質量部を回動させ、これに伴い、前記第２の弾性部を捩れ変形させながら前記質量部を回動させるように構成されていることが好ましい。
これにより、前記弾性部にかかる応力を少なくしつつ、質量部の回動角を大きくすることができる。
【００１３】
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部上に設けられていることが好ましい。
これにより、前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を大きくすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部の前記第１の質量部の回動中心軸方向での端部に設けられていることが好ましい。
これにより、前記第１のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化をより大きくすることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子は、前記第２の弾性部の前記第１の質量部の回動中心軸方向での中央部に設けられていることが好ましい。
これにより、前記アクチュエータの製造を容易とすることができる。
【００１４】
本発明のアクチュエータでは、前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記第１の質量部に配置されていることが好ましい。
これにより、前記第２の弾性部の捩れ変形によっては、前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値は変化しない。その結果、前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値を主として温度変化により変化させることができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記第１の質量部の回動中心軸上に配置されていることが好ましい。
これにより、前記第２のピエゾ抵抗素子が、前記第１の質量部の回動駆動によって生じてしまう応力（撓み、歪み）などを受けてしまうことを効果的に抑制することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第１のピエゾ抵抗素子と前記第２のピエゾ抵抗素子との中心間距離が５００μｍ以下であることが好ましい。
これにより、前記第１のピエゾ抵抗素子の温度変化と、前記第２のピエゾ抵抗素子の温度変化とをほぼ等しくすることができる。
【００１５】
本発明のアクチュエータでは、前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記支持部に配置されていることが好ましい。
これにより、前記支持部自体の歪みによる前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化をより確実に防止することができる。
本発明のアクチュエータでは、前記第２のピエゾ抵抗素子は、前記支持部と前記第１の弾性部との境界部の近傍に配置されていることが好ましい。
これにより、前記支持部自体の歪みによる前記第２のピエゾ抵抗素子の抵抗値変化をより確実に防止することができ、さらに、前記第２の弾性部上に設けられた前記第１のピエゾ抵抗素子と、前記第２のピエゾ抵抗素子との距離をより近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のアクチュエータ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、本発明のアクチュエータの第１実施形態を説明する。
図１は、本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示すアクチュエータの制御系の概略構成を示す図、図５は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧の電圧波形の一例を示す図、図６は、図１に示すアクチュエータの駆動電圧として交流電圧を用いた場合における交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部のそれぞれの振幅との関係を示すグラフである。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図２中および図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１７】
アクチュエータ１は、図１ないし図３に示すような２自由度振動系を有する基体２と、この基体２を支持する支持基板３とを有している。
基体２は、質量部（可動部）２１と、１対の支持部２２、２３と、１対の弾性部２４、２５と、１対の電極３２、３３とを備えている。
また、弾性部２４は、第１の質量部（以下「駆動部」という）２４１と、第１の弾性部２４２と、第２の弾性部２４３とを備え、これと同様に、弾性部２５は、第１の質量部（以下「駆動部」という）２５１と、第１の弾性部２５２と、第２の弾性部２５３とを備えている。
すなわち、基体２は、質量部２１と、支持部２２、２３と、１対の駆動部２４１、２５１と、１対の第１の弾性部２４２、２５２と、１対の第２の弾性部２４３、２５３とを備えている。
【００１８】
このようなアクチュエータ１にあっては、後述する１対の電極３２、３３に電圧を印加することにより、１対の第１の弾性部２４２、２５２を捩れ変形させながら、１対の駆動部２４１、２５１を回動させ、これに伴って、１対の第２の弾性部２４３、２５３を捩れ変形させながら質量部２１を回動させる。このとき、１対の駆動部２４１、２５１および質量部２１は、それぞれ、図１に示す回動中心軸Ｘを中心にして回動する。
【００１９】
１対の駆動部２４１、２５１は、それぞれ、板状をなし、互いにほぼ同一寸法でほぼ同一形状をなしている。
また、駆動部２４１の平面視にて回動中心軸Ｘに直角な方向での両端部（回動中心軸Ｘからの遠位側の両端部）には、櫛歯状をなす櫛歯状電極部２４１１、２４１２が設けられている。これと同様に、駆動部２５１の平面視にて回動中心軸Ｘに直角な方向での両端部（回動中心軸Ｘからの遠位側の両端部）には、櫛歯状をなす櫛歯状電極部２５１１、２５１２が設けられている。
【００２０】
また、１対の駆動部２４１、２５１の間には、質量部２１が設けられており、１対の駆動部２４１、２５１は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。同様に、１対の第１の弾性部２４２、２５２は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられており、１対の第２の弾性部２４３、２５３は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、質量部２１の平面視にて、質量部２１を中心として、ほぼ左右対称となるように形成されている。
質量部２１は、板状をなし、その板面に光反射部２１１が設けられている。これにより、アクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる。
【００２１】
このような駆動部２４１、２５１および質量部２１にあっては、駆動部２４１が第１の弾性部２４２を介して支持部２２に接続され、質量部２１が第２の弾性部２４３を介して駆動部２４１に接続されている。これと同様に、駆動部２５１が第１の弾性部２５２を介して支持部２３に接続され、質量部２１が第２の弾性部２５３を介して駆動部２５１に接続されている。
また、弾性部２４のうち、第１の弾性部２４２および第２の弾性部２４３は、弾性変形（主として捩れ変形）可能な棒状部材である。これと同様に、弾性部２５のうち、第１の弾性部２５２および第２の弾性部２５３は、弾性変形可能な棒状部材である。
【００２２】
第１の弾性部２４２は、駆動部２４１を支持部２２に対して回動可能とするように、駆動部２４１と支持部２２とを連結している。これと同様に、第１の弾性部２５２は、駆動部２５１を支持部２３に対して回動可能とするように、駆動部２５１と支持部２３とを連結している。
第２の弾性部２４３は、質量部２１を駆動部２４１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２４１とを連結している。これと同様に、第２の弾性部２５３は、質量部２１を駆動部２５１に対して回動可能とするように、質量部２１と駆動部２５１とを連結している。
【００２３】
このような第１の弾性部２４２、２５２および第２の弾性部２４３、２５３は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）Ｘとして、駆動部２４１が支持部２２に対して、また、駆動部２５１が支持部２３に対して回動可能となっている。さらに、質量部２１が駆動部２４１、２５１に対して回動可能となっている。
このように、基体２は、駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２とで構成された第１の振動系と、質量部２１と第２の弾性部２４３、２５３とで構成された第２の振動系とを有する。すなわち、基体２は、第１の振動系および第２の振動系からなる２自由度振動系を有する。
【００２４】
第２の弾性部２４３の上面には、第２の弾性部２４３の長手方向に沿って帯状（長手形状）の第１のピエゾ抵抗素子４１が設けられ（形成され）ている。すなわち、ピエゾ抵抗素子４１の長手方向と第２の弾性部２４３の長手方向とがほぼ平行となるように第１のピエゾ抵抗素子４１が設けられている。同様に、第２の弾性部２５３の上面には、その長手方向に沿って第１のピエゾ抵抗素子４２が設けられている。
【００２５】
また、駆動部２４１の上面には、帯状の第２のピエゾ抵抗素子４３が設けられ（形成され）ている。同様に、駆動部２５１の上面には、第２のピエゾ抵抗素子４４が設けられている。
なお、以下、第１のピエゾ抵抗素子および第２のピエゾ抵抗素子のことを単に「ピエゾ抵抗素子」ともいう。
【００２６】
さらに、図３に示すように、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２および第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の電極取り出し部を除いて基体２を覆うように、酸化シリコン、窒化シリコンなどを主成分とする絶縁膜（酸化膜）層８が形成されている。
さらに、絶縁膜層８の上から、電極取り出し部を通じてピエゾ圧電素子４１〜４４を電気的に接続するための配線９がパターニングされている。
なお、図１、図２においては、絶縁膜層８および配線９について図示を省略している。
【００２７】
このような２自由度振動系は、基体２の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図２にて上下方向で基体２の上部に位置している。言い換えすれば、基体２には、基体２の全体の厚さよりも薄い部分が形成されており、この薄い部分に異形孔が形成されることにより、質量部２１と駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２４２と第２の弾性部２４３、２５３とが形成されている。
【００２８】
本実施形態では、前記薄肉部の上面が支持部２２、２３の上面と同一面上に位置することにより、前記薄い部分の下方には、質量部２１および駆動部２４１、２５１の回動のための空間（凹部）３０が形成されている。
このような基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３とが一体的に形成されている。
【００２９】
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造を有する基板から、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３と、電極３２、３３とを形成したものであってもよい。その際、質量部２１と、駆動部２４１、２５１と、支持部２２、２３の一部と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３とが一体的となるように、これらを積層構造基板の１つの層で構成するのが好ましい（例えば、ＳＯＩ基板の一方のＳｉ層）。
【００３０】
また、電極３２および電極３３のそれぞれは、駆動部２４１、２５１と質量部２１と支持部２２、２３と第１の弾性部２４２、２５２と第２の弾性部２４３、２５３とに対し、離間している。これにより、電極３２、３３は、質量部２１と駆動部２４１、２５１と支持部２２、２３と第１の弾性部２４２、２５２と第２の弾性部２４３、２５３に対し電気的に絶縁されている。
【００３１】
また、電極３２は、前述した駆動部２４１の櫛歯状電極部２４１１に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３２１と、駆動部２５１の櫛歯状電極部２５１１に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３２２とが形成されている。
これと同様に、電極３３は、前述した駆動部２４１の櫛歯状電極部２４１２に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３３１と、駆動部２５１の櫛歯状電極部２５１２に対し間隔を隔てつつ噛み合うように設けられた櫛歯状電極部３３２とが形成されている。
【００３２】
ここで、櫛歯状電極部２４１１は、櫛歯状電極部３２１に対し、上下方向に初期変位しているのが好ましい。これと同様に、櫛歯状電極部２４１２は櫛歯状電極部３３１に対し、櫛歯状電極部２５１１は櫛歯状電極部３２２に対し、櫛歯状電極部２５１２は櫛歯状電極部３３２に対し、上下方向に初期変位しているのが好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の回動駆動の開始を簡単にすることができる。
【００３３】
電極３２、３３は、後述する電源回路１２に接続されており、電極３２、３３に交流電圧（駆動電圧）を印加できるよう構成されている。
前述したような基体２に接合した支持基板３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３の上面には、図２に示すように、質量部２１に対応する部分に開口部３１が形成されている。
この開口部３１は、質量部２１が回動（振動）する際に、支持基板３に接触するのを防止する逃げ部を構成する。開口部（逃げ部）３１を設けることにより、アクチュエータ１全体の大型化を防止しつつ、質量部２１の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００３４】
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも支持基板３の下面（質量部２１と反対側の面）で開放（開口）していなくてもよい。すなわち、逃げ部は、支持基板３の上面に形成された凹部で構成することもできる。また、空間３０の深さが質量部２１の振れ角（振幅）に対し大きい場合などには、逃げ部を設けなくともよい。
【００３５】
以上のような構成のアクチュエータ１は、次のようにして駆動する。
すなわち、電極３２、３３に、例えば、正弦波（交流電圧）等を印加する。具体的には、例えば、駆動部２４１、２５１をアースしておき、電極３２に、図５（ａ）に示すような波形の電圧を印加し、電極３３に、図５（ｂ）に示すような波形の電圧を印加する。すなわち、電極３２と電極３３とに交互に電圧を印加する。すると、電極３２と駆動部２４１、２５１との間（より具体的には、櫛歯状電極部３２１と櫛歯状電極部２４１１との間、および、櫛歯状電極部３２２と櫛歯状電極部２５１１との間）と、電極３３と駆動部２４１、２５１との間（より具体的には、櫛歯状電極部３３１と櫛歯状電極部２４１２との間、および、櫛歯状電極部３３２と櫛歯状電極部２５１２との間）とに交互に静電引力が生じる。
【００３６】
この静電気力により、第１の弾性部２４２、２５２を軸に（すなわち、回動中心軸Ｘまわりに）、支持基板３の板面に対して傾斜するように振動（回動）する。
そして、この駆動部２４１、２５１の振動（駆動）に伴って、第２の弾性部２４３、２５３を介して連結されている質量部２１も、第２の弾性部２４３、２５３を軸に（すなわち、回動中心軸Ｘまわりに）、支持基板３の板面に対して傾斜するように振動（回動）する。
【００３７】
このとき、第２の弾性部２４３は、駆動部２４１の回動駆動により主として捩れ変形し、これにより、第１のピエゾ抵抗素子４１が引張応力を受ける。また、第２の弾性部２５３は、駆動部２５１の回動駆動により主として捩れ変形し、これにより、第１のピエゾ抵抗素子４２が引張応力を受ける。なお、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４は、上述したように、駆動部２４１、２５１上に設けられているため、駆動部２４１、２５１および質量部２１の回動によっては、実質的に応力を受けない。
【００３８】
以上のように、アクチュエータ１は、質量部２１を回動駆動させるように駆動するが、本発明では、さらに、質量部２１の挙動（振れ角など）を検知する挙動検知手段が設けられている。以下、この挙動検知手段について詳述する。
挙動検知手段は、図４に示すように、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４を有している。ピエゾ圧電素子４１、４２、４３、４４は、外部から応力を受けると、その受けた応力に応じて抵抗値が変化する性質や、温度変化に応じて抵抗値が変化する性質を持つ。このようなピエゾ抵抗素子４１〜４４の性質（抵抗値の変化）に基づいて質量部２１の挙動を検知するように、挙動検知手段が構成されている。
本実施形態では、各ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４は、帯状をなし、同一形状かつ同一寸法で、さらに、同一の構成材料を用いて形成されている。これにより、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４それぞれの抵抗値変化の特性を同一にすることができ、挙動検知手段の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
第１のピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２４３上に設けられている。同様に、第１のピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２５３上に設けられている。そのため、第２の弾性部２４３の捩れ変形の程度に応じて第１のピエゾ抵抗素子４１の抵抗値が変化し、同様に、第２の弾性部２５３の捩れ変形の程度に応じて第１のピエゾ抵抗素子４２の抵抗値が変化する。また、質量部２１には、レーザーなど入射光を反射するための光反射部２１１が設けられている。そのため、入射光の一部が反射されずに熱となることで、アクチュエータ１が昇温してしまう。そのため、このような温度変化によって、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２自体の温度が変化してしまい、それに伴い、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値が変化してしまう。
【００４０】
したがって、第１のピエゾ抵抗素子４１は、主として、第２の弾性部２４３の捩れ変形により受ける応力と、アクチュエータ１の温度変化（第１のピエゾ抵抗素子４１自体の温度変化）とにより、その抵抗値が変化する。同様に、第１のピエゾ抵抗素子４２は、主として、第２の弾性部２５３の捩れ変形により受ける応力と、アクチュエータ１の温度変化（第１のピエゾ抵抗素子４２自体の温度変化）により、その抵抗値が変化する。
【００４１】
したがって、このような第２の弾性部２４３、２５３上に設けられた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化にのみ基づいて質量部２１の挙動を検知した場合には、その検知結果は、主として、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化に基づいているものとはいえない。すなわち、質量部２１の挙動を正確に検知しているとはいえない。
そこで、本発明では、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４を設け、温度変化に応じた抵抗値変化を検知する。
【００４２】
第２のピエゾ圧電素子４３は、駆動部２４１に設けられている。同様に、第２のピエゾ圧電素子４４は、駆動部２５１に設けられている。ここで、駆動部２４１、２５１は、第２の弾性部の捩れ変形（すなわち、質量部２１の回動駆動）によっては、実質的に応力を受けない。したがって、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形によっては、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値は変化しない。その結果、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４は、主として前述した温度変化により、その抵抗値が変化することとなる。
【００４３】
このようなピエゾ抵抗素子４１〜４４を有する挙動検知手段は、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３の抵抗値変化とを相殺することで、第２の弾性部２４３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１の抵抗値変化を検知するよう構成され、同様に、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４４の抵抗値変化とを相殺することで、第２の弾性部２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４２の抵抗値変化を検知するよう構成されている。これにより、挙動検知手段は、アクチュエータ１の温度変化（第１のピエゾ抵抗素子４１、４２自体の温度変化）に関係なく、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することができる。その結果、挙動検知手段は、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形の程度をより正確に検知することができ、その結果、質量部２１の挙動をより正確に検知することができる。
具体的には、挙動検知手段は、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４を含む検知回路１１と、電極３２、３３に電圧を印加する電源回路１２と、検知回路１１の出力信号に応じて電源回路１２の駆動を制御する制御回路１３（制御手段）とを有している。
【００４４】
検知回路１１は、ピエゾ抵抗素子４１〜４４で構成されたホイートストンブリッジ回路（以下、単に「ブリッジ回路」という）１１１と、ブリッジ回路１１１の出力を増幅する差動増幅回路（差動増幅器）１１２とを有している。このように構成された検知回路１１は、ピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４の歪み量（変形量）に応じた信号を出力するようになっている。すなわち、ブリッジ回路１１１は、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化のうち、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた抵抗値変化を検知するよう構成されている。
【００４５】
ブリッジ回路１１１は、図４に示すように、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２および第２のピエゾ圧電素子４３、４４で構成されている。第２の弾性部２４３、２５３が捩れ変形していない場合（すなわち、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２が応力を受けていない場合）には、ブリッジ回路１１１は、いわゆる平衡状態にあり、図４中Ａ―Ｂ間に電流が流れず、よって信号は出力されない（すなわち、電圧が検知されない）。しかし、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形により第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値が変化することにより、ブリッジ回路１１１の平衡状態が崩れ、Ａ−Ｂ間に電流が流れ、信号（電圧値）が出力される。
【００４６】
そして、ピエゾ抵抗素子４１〜４４を図４のように接続することで、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値変化とを相殺し、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することができる。すなわち、ブリッジ回路１１１からの出力信号は、質量部２１の挙動（例えば、回動角、振幅、振動数など）に対応したものとなる。これにより、質量部２１の挙動を正確に検知することができる。
【００４７】
さらに、ブリッジ回路１１１から出力された信号は、差動増幅回路１１２により増幅される。このように、出力信号を増幅することで、より正確に質量部２１の挙動を検知することができる。
また、制御回路１３は、検知回路１１からの出力信号に基づき、電源回路１２の駆動を制御して、質量部２１の挙動を所望のものとすることができる。
【００４８】
電源回路１２は、駆動電圧として交流電圧を電極３２、３３に印加するように構成されている。ここで、電極３２、３３および電源回路１２は、駆動部２４１、２５１を回動駆動させる駆動手段を構成する。
制御回路１３は、検知回路１１の出力信号に基づき、電源回路１２の駆動を制御するように構成されている。
【００４９】
ここで、第１のピエゾ圧電素子４１は、前述したように、第２の弾性部２４３上に設けられており、第１のピエゾ圧電素子４２は、第２の弾性部２５３上に設けられている。第２の弾性部２４３、２５３は、質量部２１と連続している。質量部２１は、後述するように、回動角（振れ角）が大きいため、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形量を大きくすることができる。したがって、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を大きくすることができる。その結果、ブリッジ回路１１１により出力される電気信号を大きくすることができるため、挙動検知手段は、より正確に質量部２１の挙動を検知することができる。
【００５０】
また、第１のピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２４３の回動中心軸Ｘ方向での端部に設けられており、第１のピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２５３の回動中心軸Ｘ方向での端部に設けられている。すなわち、本実施形態では、第１のピエゾ抵抗素子４１は、第２の弾性部２４３の長手方向での端部に設けられ、第１のピエゾ抵抗素子４２は、第２の弾性部２５３の長手方向での端部に設けられている。
【００５１】
質量部２１の回動駆動によって第２の弾性部２４３へかかる応力は、第２の弾性部２４３の長手方向での端部（すなわち、第２の弾性部２４３と質量部２１との境界部および第２の弾性部２４３と駆動部２４１との境界部）に最も集中する。したがって、第１のピエゾ抵抗素子４１を第２の弾性部２４３の端部に設けることで、第１のピエゾ抵抗素子４１の抵抗値変化を大きくすることができる。これと同様に、質量部２１の回動駆動によって第２の弾性部２５３へかかる応力は、第２の弾性部２５３の長手方向での端部（すなわち、第２の弾性部２５３と質量部２１との境界部および第２の弾性部２５３と駆動部２５１との境界部）に最も集中する。したがって、第１のピエゾ抵抗素子４２を第２の弾性部２５３の端部に設けることで、第１のピエゾ抵抗素子４２の抵抗値変化を大きくすることができる。これにより、ブリッジ回路１１１により出力される電気信号を大きくすることができ、より正確に質量部２１の挙動を検知することができる。
【００５２】
さらに、この場合、質量部２１に対して遠位側の第２の弾性部２４３の端部（すなわち、第２の弾性部２４３と駆動部２４１との境界部）に第１のピエゾ抵抗素子４１を設けることが好ましい。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４１と駆動部２４１に設けられている第２のピエゾ抵抗素子４３とをより近づけることができる。これと同様に、質量部２１に対して遠位側の第２の弾性部２５３の端部（すなわち、第２の弾性部２５３と駆動部２５１との境界部）に第１のピエゾ抵抗素子４２を設けることが好ましい。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４２と駆動部２５１に設けられている第２のピエゾ抵抗素子４４とをより近づけることができる。その結果、第１のピエゾ抵抗素子４１の温度変化と第２のピエゾ抵抗素子４３の温度変化をほぼ同一とすることができる。同様に、第１のピエゾ抵抗素子４２の温度変化と第２のピエゾ抵抗素子４４の温度変化とをほぼ同一とすることができる。その結果、挙動検知手段は、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値変化とをほぼ完全に相殺することができ、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することができる。
【００５３】
また、第１のピエゾ抵抗素子４１と第１のピエゾ抵抗素子４２とは、質量部２１に対してほぼ対称に設けられている。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４１の温度変化と第１のピエゾ抵抗素子４２の温度変化とをほぼ等しくすることができる。さらに、第１のピエゾ抵抗素子４１の歪み量と第１のピエゾ抵抗素子４２の歪み量とをほぼ等しくすることができる。その結果、ピエゾ抵抗素子４１の抵抗値変化とピエゾ抵抗素子４２の抵抗値変化とをほぼ等しくすることができ、挙動検知手段は、より正確に、質量部２１の挙動を検知することができる。
【００５４】
一方、第２のピエゾ圧電素子４３は、前述したように、駆動部２４１上に設けられており、第２のピエゾ圧電素子４４は、駆動部２５１上に設けられている。駆動部２４１は、第１のピエゾ抵抗素子４１が設けられている第２の弾性部２４３と接続しているため、第１のピエゾ抵抗素子４１と第２のピエゾ抵抗素子４３とをより近づけて配置することができる。言い換えすれば、第２のピエゾ抵抗素子４３を第１のピエゾ抵抗素子４１の近傍に配置することができる。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４１の温度変化と第２のピエゾ抵抗素子４３の温度変化とをほぼ等しくすることができる。すなわち、第１のピエゾ抵抗素子４１の温度変化による抵抗値変化と第２のピエゾ抵抗素子４３の温度変化による抵抗値変化とをほぼ等しくすることができる。
【００５５】
これと同様に、駆動部２５１は、第１のピエゾ抵抗素子４２が設けられている第２の弾性部２５３と接続しているため、第１のピエゾ抵抗素子４２と第２のピエゾ抵抗素子４４とをより近づけて配置することができる。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４２の温度変化と第２のピエゾ抵抗素子４４の温度変化とをほぼ等しくすることができる。すなわち、第１のピエゾ抵抗素子４２の温度変化による抵抗値変化と第２のピエゾ抵抗素子４４の温度変化による抵抗値変化とをほぼ等しくすることができる。その結果、挙動検知手段は、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値変化とをほぼ完全に相殺することができ、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することで、質量部２１の挙動を高精度に検知することができる。
【００５６】
さらに、第２のピエゾ抵抗素子４３は、駆動部２４１の回動中心軸Ｘ上に延在するよう配置され、第２のピエゾ抵抗素子４４は、駆動部２５１の回動中心軸Ｘ上に延在するよう配置されている。これにより、第２のピエゾ抵抗素子４３を第１のピエゾ抵抗素子４１の近傍に配置することができる。さらに、第２のピエゾ抵抗素子４３を駆動部２４１の回動中心軸Ｘ上に延在するよう配置することにより、第２のピエゾ抵抗素子４３が、駆動部２４１の回動駆動によって生じてしまう応力（撓み、歪み）などを受けてしまうことを効果的に抑制することができる。その結果、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４により、温度変化に応じた抵抗値変化をより正確に検知することができる。
【００５７】
このようなピエゾ抵抗素子４１、４２、４３、４４のそれぞれは、例えば、ｎ型のシリコン基板を用いて基体２を形成した場合には、ボロンなどの不純物を高濃度に拡散（ドープ）させ、その拡散部分にｐ型シリコン層を形成することで、形成することができる。なお、不純物濃度としては１．０×１０１８ｃｍ−３〜１．０×１０２０ｃｍ−３程度であることが好ましい。
【００５８】
また、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の温度をＴ１とし、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の温度をＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１は、０．８〜１．０の関係を満たすことが好ましく、０．９〜１．０の関係を満たすことがより好ましい。このような関係を満たすことにより、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の温度変化による抵抗値変化と第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の温度変化による抵抗値変化とをほぼ等しくすることができる。その結果、挙動検知手段は、質量部２１の挙動をより正確に検知することができる。
【００５９】
また、第１のピエゾ抵抗素子４１と第２のピエゾ抵抗素子４３との中心間距離は５０〜５００μｍであるのが好ましく、５０〜１００μｍであるのがより好ましい。これにより、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の温度変化と、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の温度変化とをほぼ等しくすることができる。その結果、挙動検知手段は、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３、４４の抵抗値変化とをほぼ完全に相殺することができ、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化から質量部２１の挙動を正確に検知することができる。なお、「中心間距離」とは、第１のピエゾ抵抗素子４１の中心と、第２のピエゾ抵抗素子４３の中心との最短距離をいう。
【００６０】
本実施形態では、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２は、第２の弾性部２４３、２５３の一部として一体的に形成されているが、例えば、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２を第２の弾性部２４３、２５３とは別体として設けてもよい。同様に、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４は、駆動部２４１、２５１の一部として一体的に形成されているが、例えば、第２のピエゾ抵抗素子４３、４４を駆動部２４１、２５１とは別体として設けてもよい。
【００６１】
なお、本実施形態の挙動検知手段は、１対の第１のピエゾ抵抗素子４１、４２および１対の第２のピエゾ抵抗素子４３、４４を用いているが、質量部２１の挙動を検知することができれば、これに限定されず、例えば、１つの第１のピエゾ抵抗素子と１つの第２のピエゾ抵抗素子を用いてもよい。具体的には、例えば、第２の弾性部２４３の第１のピエゾ抵抗素子４１を設け、駆動部２４１に第２のピエゾ抵抗素子４３を設けてもよい。また、ブリッジ回路１１１については、第１のピエゾ抵抗素子４２および第２のピエゾ抵抗素子４４の代わりに、抵抗値が変化しない抵抗素子を用いることができる。
【００６２】
次に、駆動部２４１、２５１と、質量部２１との関係について詳述する。
駆動部２４１の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さをＬ１とし、駆動部２５１の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向（長手方向）での長さをＬ２とし、質量部２１の回動中心軸Ｘからこれにほぼ垂直な方向での長さをＬ３としたとき、本実施形態では、駆動部２４１、２５１が、それぞれ独立して設けられているため、質量部２１の大きさ（長さＬ３）にかかわらず、駆動部２４１、２５１と質量部２１とが干渉せず、Ｌ１およびＬ２を小さくすることができる。これにより、駆動部２４１、２５１の回転角度（振れ角）を大きくすることができ、その結果、質量部２１の回転角度を大きくすることができる。
【００６３】
また、駆動部２４１、２５１および質量部２１の寸法は、それぞれ、Ｌ１＜Ｌ３かつＬ２＜Ｌ３なる関係を満足するよう設定されるのが好ましい。
前記関係を満たすことにより、Ｌ１およびＬ２をより小さくすることができ、駆動部２４１、２５１の回転角度をより大きくすることができ、質量部２１の回転角度をさらに大きくすることができる。
この場合、質量部２１の最大回転角度が、２０°以上となるように構成されるのが好ましい。
【００６４】
これらによって、駆動部２４１、２５１の低電圧駆動と、質量部２１の大回転角度での振動（回動）とを実現することができる。
このため、このようなアクチュエータ１を、例えばレーザープリンタや、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の装置に用いられる光スキャナに適用した場合には、より容易に装置を小型化することができる。
なお、前述したように、本実施形態では、Ｌ１とＬ２とはほぼ等しく設定されているが、Ｌ１とＬ２とが異なっていてもよいことは言うまでもない。
【００６５】
ところで、このような質量部２１および駆動部２４１、２５１の振動系（２自由度振動系）では、駆動部２４１、２５１および質量部２１の振幅（振れ角）と、印加する交流電圧の周波数との間に、図６に示すような周波数特性が存在している。
すなわち、かかる振動系は、駆動部２４１、２５１の振幅と、質量部２１の振幅とが大きくなる２つの共振周波数ｆｍ１［ｋＨｚ］、ｆｍ３［ｋＨｚ］（ただし、ｆｍ１＜ｆｍ３）と、駆動部２４１、２５１の振幅がほぼ０となる、１つの反共振周波数ｆｍ２［ｋＨｚ］とを有している。
【００６６】
この振動系では、電極３２、３３に印加する交流電圧の周波数Ｆが、２つの共振周波数のうち低いもの、すなわち、ｆｍ１とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振幅を抑制しつつ、質量部２１の振れ角（回転角度）を大きくすることができる。
なお、本明細書中では、Ｆ［ｋＨｚ］とｆｍ１［ｋＨｚ］とがほぼ等しいとは、（ｆｍ１−１）≦Ｆ≦（ｆｍ１＋１）の条件を満足することを意味する。
【００６７】
駆動部２４１、２５１の平均厚さは、それぞれ、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
質量部２１の平均厚さは、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第１の弾性部２４２、２５２のばね定数ｋ１は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００６８】
一方、第２の弾性部２４３、２５３のばね定数ｋ２は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の振れ角をより大きくすることができる。
【００６９】
また、第１の弾性部２４２、２５２のばね定数ｋ１と第２の弾性部２４３、２５３のばね定数ｋ２とは、ｋ１＞ｋ２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
さらに、駆動部２４１、２５１の慣性モーメントをＪ１とし、質量部２１の慣性モーメントをＪ２としたとき、Ｊ１とＪ２とは、Ｊ１≦Ｊ２なる関係を満足することが好ましく、Ｊ１＜Ｊ２なる関係を満足することがより好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００７０】
ところで、駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２とからなる第１の振動系の固有振動数ω１は、駆動部２４１、２５１の慣性モーメントＪ１と、第１の弾性部２４２、２５２のばね定数ｋ１とにより、ω１＝（ｋ１／Ｊ１）１／２によって与えられる。一方、質量部２１と第２の弾性部２４３、２５３とからなる第２の振動系の固有振動数ω２は、質量部２１の慣性モーメントＪ２と、第２の弾性部２４３、２５３のばね定数ｋ２とにより、ω２＝（ｋ２／Ｊ２）１／２によって与えられる。
このようにして求められる第１の振動系の固有振動数ω１と第２の振動系の固有振動数ω２とは、ω１＞ω２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、駆動部２４１、２５１の振れ角を抑制しつつ、質量部２１の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００７１】
このようなアクチュエータ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図７ないし図９は、それぞれ、第１実施形態のアクチュエータの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図７ないし図９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００７２】
［Ａ１］  まず、図７（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板６を用意する。
次に、シリコン基板６の一方の面に、図７（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子４１〜４４の形状に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク７を形成する。そして、例えば、ホウ素（ボロン）等の不純物を拡散（ドープ）させることで、図７（ｃ）に示すように、ピエゾ抵抗素子４１〜４４を形成する。その後、金属マスク７を除去する。
【００７３】
［Ａ２］  次に、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板６の上面（ピエゾ抵抗素子４１〜４４を形成した面）を覆うように、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンにより絶縁膜（酸化膜）層８を形成する。
［Ａ３］  次に、図７（ｅ）に示すように、各ピエゾ抵抗素子４１〜４４を電気的に接続するための配線９を引き出すための配線引出部を絶縁膜層８上に形成する。
そして、図７（ｆ）に示すように、ブリッジ回路１１１となるように、各ピエゾ抵抗素子４１〜４４に配線９をパターニングする。以上のような工程により、ピエゾ抵抗素子４１〜４４が形成されたシリコン基板６１が得られる。
【００７４】
［Ｂ１］  工程［Ａ４］で得られたシリコン基板６１を用意し、図８（ｂ）に示すように、質量部２１と、支持部２２、２３と、駆動部２４１、２５１と、第１の弾性部２４２、２５２と、第２の弾性部２４３、２５３と、電極３２、３３との形状（平面視形状）に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク７１を形成する。なお、このとき、金属マスク７１は、図示しないが、支持部２２、２３に対応する部分と電極３２、３３に対応する部分とは互いに連結した形状とする。
そして、図８（ｃ）に示すように、シリコン基板６１の他方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って、空間３０の平面視形状と同様の形状をなす開口を有するレジストマスク７２を形成する。なお、レジストマスク７２の形成は、金属マスク７１の形成よりも先に行ってもよい。
【００７５】
次に、このレジストマスク７２を介して、シリコン基板６の前記他方の面をエッチングした後、レジストマスク７２を除去する。これにより、図８（ｄ）に示すように、空間３０の平面視に対応する領域に凹部５１が形成される。
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
【００７６】
次に、金属マスク７１を介して、シリコン基板６の前記一方の面側を、前記凹部５１に対応する部分が貫通するまでエッチングする。
そして、金属マスク７１を除去した場合、この後、質量部２１上に金属膜を成膜し、光反射部２１１を形成する。
なお、ここで、シリコン基板６１に対しエッチングを行った後、金属マスク７１は除去してもよく、除去せずに残存させてもよい。金属マスク７１を除去しない場合、質量部２１上に残存した金属マスク７１は光反射部２１１として用いることができる。
【００７７】
金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
以上の工程により、図８（ｅ）に示すように、質量部２１と支持部２２、２３と各駆動部２４１、２５１と第１の弾性部２４２、２５２と第２の弾性部２４３、２５３と、電極３２、３３が一体的に形成された構造体が得られる。なお、支持部２２、２３と電極３２、３３との間の部分を、後述する工程にて除去する。
【００７８】
［Ｂ２］次に、図９（ａ）に示すように、支持基板３を形成するための基板として、例えばシリコン基板６２を用意する。
そして、シリコン基板６２の一方の面に、開口部３１を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク７３を形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板６２の一方の面側をエッチングした後、金属マスクを除去し、図９（ｂ）に示すように、開口部３１を形成する。すなわち、支持基板３が得られる。
【００７９】
［Ｂ３］次に、図９（ｃ）に示すように、前記工程［Ｂ１］で得られた構造体と、前記工程［Ａ２］で得られた支持基板３とを直接接合により接合した後に、前記構造体の支持部２３、２４と電極３２、３３との間の部分を除去して、アクチュエータ１を得る。なお、基体２と支持基板３との間に可動イオンを含む硼珪酸ガラスのようなガラスを介在させ、これらを陽極接合により接合してもよい。また、シリコン基板６２に代えてガラス基板を用いて、基体２と支持基板３とを陽極接合により接合することもできる。
以上のようにして、第１実施形態のアクチュエータ１が製造される。
【００８０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１０の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第２実施形態のアクチュエータについて、前述した第１実施形態のアクチュエータ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。
【００８１】
第２実施形態のアクチュエータ１Ａは、第１のピエゾ抵抗素子４１Ａ、４２Ａの配置位置が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
すなわち、第１のピエゾ抵抗素子４１Ａは、第２の弾性部２４３の回動中心軸Ｘ方向での中央部（すなわち、端部を除いた部分）に設けられており、第１のピエゾ抵抗素子４２Ａは、第２の弾性部２５３の回動中心軸Ｘ方向での中央部（すなわち、端部を除いた部分）に設けられている。第１実施形態で説明したように、第２の弾性部２４３、２５３が捩れ変形する場合には、第２の弾性部２４３、２５３の端部に応力が集中するため、中央部にかかる応力は端部と比較して少ない。したがって、第２の弾性部２４３、２５３の中央部に設けられている第１のピエゾ抵抗素子４１Ａ、４２Ａの抵抗値変化は、第１実施形態のような第２の弾性部２４３、２５３の端部に設けられている第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と比較して少ない。
【００８２】
しかし、第２の弾性部２４３、２５３の端部は、受ける応力が大きい代わりに、第２の弾性部２４３、２５３の長手方向に沿って、受ける応力が均一ではない（一般に、端から中央へ向けて受ける応力が少なくなる）という性質を有する。したがって、ピエゾ抵抗素子４１の抵抗値変化とピエゾ抵抗素子４２の抵抗値変化とをほぼ等しくし、挙動検知手段の精度を向上させるためには、ピエゾ抵抗素子４１、４２を形成する際に高い位置精度が要求され、アクチュエータ１の製造が困難となるという問題が生じ得る。
【００８３】
それに比べ、第２の弾性部２４３、２５３の中央部では、第２の弾性部２４３、２５３の長手方向にて、受ける応力がほぼ均一であるため、アクチュエータ１Ａの製造時にて、ピエゾ抵抗素子４１Ａ、４２Ａの形成について、多少の誤差が生じた場合であっても、第１のピエゾ抵抗素子４１Ａの抵抗値変化と第１のピエゾ抵抗素子４２Ａの抵抗値変化とをほぼ同一とすることができ、挙動検知手段の制度を向上しつつ、アクチュエータ１Ａの製造を容易とすることができる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明のアクチュエータの第３実施形態について説明する。
図１１は、本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１１の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第３実施形態のアクチュエータについて、前述した第１実施形態のアクチュエータ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。
【００８５】
第３実施形態のアクチュエータ１Ｂは、第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂの配置位置が異なる以外は、第１実施形態のアクチュエータ１とほぼ同様である。
すなわち、第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂは、支持部２２上に設けられており、第２のピエゾ抵抗素子４４Ｂは、支持部２３上に設けられている。支持部２２、２３は、質量部２１の回動駆動（すなわち、第２の弾性部２４３、２５３や第１の弾性部２４２、２５２の捩れ変形）によっては応力を受けない。また、本実施形態では、支持部２２、２３の厚さ（質量部２１の面に直角な方向での長さ）は、基体２の他の部分（例えば、駆動部２４１、２５１）よりも厚いため、他の部分と比べ剛性が高い。すなわち、歪みにくい。そのため、支持部２２、２３自体の歪みによる第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂの抵抗値変化をより確実に防止することができる。これにより、第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂおよび第２のピエゾ抵抗素子４４Ｂは、アクチュエータ１Ｂの温度変化（第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂ自体の温度変化）に応じて抵抗値が変化する。その結果、挙動検知手段は、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂの抵抗値変化とをほぼ完全に相殺することができ、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することで、質量部２１の挙動を高精度に検知することができる。
【００８６】
さらに、第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂは、支持部２２と第１の弾性部２４２との境界部の近傍に配置されており、第２のピエゾ抵抗素子４４Ｂは、支持部２３と第１の弾性部２５２との境界部の近傍に配置されている。これにより、第２の弾性部２４３の設けられた第１のピエゾ抵抗素子４１と、第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂとの距離をより近づけることができる。同様に、第２の弾性部２５３の設けられた第１のピエゾ抵抗素子４２と、第２のピエゾ抵抗素子４４Ｂとの距離をより近づけることができる。その結果、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の温度変化と第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂの温度変化とをほぼ等しくすることができる。その結果、挙動検知手段は、より正確に、温度変化による第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化と、温度変化による第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂ、４４Ｂの抵抗値変化とを相殺することができ、第２の弾性部２４３、２５３の捩れ変形に応じた第１のピエゾ抵抗素子４１、４２の抵抗値変化を検知することで、質量部２１の挙動を高精度に検知することができる。
【００８７】
なお、本実施形態では、第１のピエゾ抵抗素子４１、４２は、第２の弾性部２４３、２５３上に設けられているが、質量部２１の回動駆動により応力を受ける位置であれば、これに限定されず、例えば、第１の弾性部２４２、２５２上に設けられていてもよい。この場合には、第１のピエゾ抵抗素子４１と第２のピエゾ抵抗素子４３Ｂとの距離をより近づけることができ、同様に、第１のピエゾ抵抗素子４２と第２のピエゾ抵抗素子４４Ｂとの距離をより近づけることができ、挙動検知手段の精度が向上する。
このような第３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。
【００８８】
以上、本発明のアクチュエータについて、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、本発明のアクチュエータでは、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、第２の弾性部が棒状（直線状）をなしていたが、駆動部の回動に伴って捩れ変形し、質量部を回動駆動させることができるものであれば、第２の弾性部の形状は任意である。例えば、第２の弾性部は湾曲していてもよい。
【００８９】
また、前述した実施形態では、アクチュエータの中心を通り質量部や駆動部の回動中心軸に直角な面に対しほぼ対称（左右対称）な形状をなしている構造を説明したが、非対称であってもよい。
また、前述した実施形態では、第１のピエゾ抵抗素子および第２のピエゾ抵抗素子は、それぞれ同一形状かつ同一寸法であるものについて説明したが、質量部の挙動を検知することができれば、これに限定されない。
【００９０】
また、前述した実施形態では、帯状（長手形状）の第１のピエゾ抵抗素子について説明したが、第２の弾性部の捩れ変形に応じて抵抗値が変化すれば、これに限定されず、例えば、異形状をなしていてもよい。また、第１のピエゾ抵抗素子の延在方向についても、第２の弾性部の捩れ変形に応じて抵抗値が変化すれば、限定されない。
また、前述した実施形態では、光反射部が質量部の上面（支持基板とは逆側の面）に設けられている構成について説明したが、例えば、その逆の面に設けられている構成であってもよいし、両方の面に設けられている構成であってもよい。
【００９１】
また、前述した実施形態では、２自由度振動系について説明したが、例えば１自由度振動系のアクチュエータに用いてもよい。この場合には、例えば、各１対の弾性部は、弾性変形可能な棒状部材で構成されているものであってもよい。
また、前述した実施形態では、第２のピエゾ抵抗素子は、駆動部または質量部に設けられていたが、第１のピエゾ抵抗素子の温度条件とほぼ同等の温度条件の位置で、かつ、質量部の回動駆動による応力を実質的に受けない位置であれば、これに限定されず、例えば、質量部に設けてもよく、支持基板に設けてもよく、アクチュエータと固定的に設けられた図示しない支持部材に支持され、第１のピエゾ抵抗素子の近傍に配置されているものでもよい。
また、前述した実施形態では、第１のピエゾ抵抗素子が１対の弾性部のそれぞれに設けられているものについて説明したが、これに限定されず、１対の弾性部のうちの少なくとも一方に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの制御系の概略構成を示す図である。
【図５】印加する交流電圧の一例を示す図である。
【図６】印加した交流電圧の周波数と、第１の質量部および第２の質量部の共振曲線を示すグラフある。
【図７】アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図８】アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図９】アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明のアクチュエータの第２実施形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明のアクチュエータの第３実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１、１Ａ、１Ｂ‥‥‥アクチュエータ  １１‥‥‥検知回路  １１１‥‥‥ホイートストンブリッジ回路（ブリッジ回路）  １１２‥‥‥差動増幅回路（差動増幅器）  １２‥‥‥電源回路  １３‥‥‥制御回路  ２‥‥‥基体  ２１‥‥‥質量部  ２１１‥‥‥光反射部  ２２、２３‥‥‥支持部  ２４、２５‥‥‥弾性部  ２４１、２５１‥‥‥第１の質量部（駆動部）  ２４１１、２４１２、２５１１、２５１２‥‥‥櫛歯状電極部  ２４２、２５２‥‥‥第１の弾性部  ２４３、２５３‥‥‥第２の弾性部  ３‥‥‥支持基板  ３０‥‥‥空間（凹部）  ３２、３３‥‥‥電極  ３２１、３２２、３３１、３３２‥‥‥櫛歯状電極部  ４１、４１Ａ、４２、４２Ａ‥‥‥第１のピエゾ抵抗素子（ピエゾ抵抗素子）  ４３、４３Ｂ、４４、４４Ｂ‥‥‥第２のピエゾ抵抗素子（ピエゾ抵抗素子）  ５１‥‥‥凹部  ６、６１、６２‥‥‥シリコン基板  ７、７１、７３‥‥‥金属マスク  ７２‥‥‥レジストマスク  ８‥‥‥絶縁膜層（酸化膜層）  ９‥‥‥配線  Ｘ‥‥‥回動中心軸
【図１】
2008003330.tif 000003
【図２】
2008003330.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008003330.tif 000007
【図６】
2008003330.tif 000008
【図７】
2008003330.tif 000009
【図８】
2008003330.tif 000010
【図９】
2008003330.tif 000011
【図１０】
2008003330.tif 000012
【図１１】
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