(57)【要約】【課題】  周波数変調可能な共振型光スキャナを提供する。【解決手段】  基板と、前記基板から所定高さ離隔して配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、前記ステージの両側中央部をそれぞれ支持するトーションバネと、前記基板に固定されて前記トーションバネを支持する支持部と、前記ステージを前記トーションバネで形成される中心軸を中心として回動させる駆動部と、前記ステージに対応する前記基板領域に配置された平板状のチューニング電極と、を備える周波数変調可能な共振型光スキャナ。【選択図】      図１
2005128551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔して配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの両側中央部をそれぞれ支持するトーションバネと、
前記基板に固定されて前記トーションバネを支持する支持部と、
前記ステージを前記トーションバネで形成される中心軸を中心として回転させる駆動部と、
前記ステージに対応する前記基板領域に配置された平板状のチューニング電極と、を備えることを特徴とする１軸駆動光スキャナ。
【請求項２】
前記チューニング電極は、前記中心軸を中心として互いに対称的に配置された複数の電極であることを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項３】
前記駆動部は、前記ステージの両側辺から外側に延びた複数の駆動くし形電極と、
前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項４】
前記固定くし形電極は、前記基板上で垂直に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項５】
前記駆動部は、前記ステージの両側からそれぞれ所定距離離隔され、前記基板上に固定されたアンカー部をさらに備え、
前記固定くし形電極は、前記アンカー部から水平に延設されたことを特徴とする請求項３に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項６】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔して配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの両側中央部をそれぞれ支持するトーションバネと、
前記基板に固定されて前記トーションバネを支持する支持部と、
前記ステージを前記トーションバネで形成される中心軸を中心として回転させる駆動部と、
前記ステージの底面に前記中心軸方向に所定高さに形成された少なくとも一つのチューニング用の駆動くし形電極と、
前記基板上で前記チューニング用の駆動くし形電極の側面に前記チューニング用の駆動くし形電極と交互に所定高さに形成される少なくとも一つのチューニング用の固定くし形電極と、を備えることを特徴とする１軸駆動光スキャナ。
【請求項７】
前記駆動部は、前記ステージの底面で前記中心軸の両側からそれぞれ前記中心軸に直交する方向における下方向に所定長さ延びた複数の駆動くし形電極と、
前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項８】
前記駆動部は、前記ステージの両側辺から外側に延びた複数の駆動くし形電極と、
前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項９】
前記固定くし形電極は、前記基板上で垂直に配置されたことを特徴とする請求項８に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項１０】
前記駆動部は、前記ステージの両側からそれぞれ所定距離離隔され、前記基板上に固定されたアンカー部をさらに備え、
前記固定くし形電極は、前記アンカー部から水平に延設されたことを特徴とする請求項８に記載の１軸駆動光スキャナ。
【請求項１１】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔して配置され、第２方向の中心軸を中心として前記第２方向に直交する第１方向に駆動されるステージと、
前記ステージの両側から前記第２方向に延びる第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる一対の第２部分を有する方形の運動フレームとを備える第１支持部と、
前記第２部分の内側とこれに対応する前記ステージの両側辺にそれぞれ形成される第１固定くし形電極及び第１駆動くし形電極を備えるステージ駆動部と、
前記第１支持部の第２部分のそれぞれから第１方向に延びる第２トーションバネを備え、前記第２トーションバネを前記基板に固定支持する第２支持部と、
前記運動フレームを第２方向に回転させるように前記運動フレームの第１部分の外側に設けられる第２駆動くし形電極と前記第２駆動くし形電極に対応するように設置された第２固定くし形電極とを備える運動フレーム駆動部と、
前記ステージに対応する前記基板領域に配置された平板状チューニング電極と、を備えることを特徴とする２軸駆動光スキャナ。
【請求項１２】
前記チューニング電極は、前記中心軸を中心として互いに対称的に配置された複数の電極であることを特徴とする請求項１１に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１３】
前記第２固定くし形電極は、
前記基板上に固定されて前記第２駆動くし形電極の間に交互に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１４】
前記第２固定くし形電極は、前記基板上で垂直に配置されたことを特徴とする請求項１３に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１５】
前記第２支持部は、前記運動フレームの第２部分からそれぞれ所定距離離隔され、前記基板上に固定されたアンカー部をさらに備え、
前記第２固定くし形電極は、前記アンカー部から水平に延設されたことを特徴とする請求項１３に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１６】
前記第２支持部は、前記第２固定くし形電極及び前記第２トーションバネを内側に固定させる方形のフレームを含むことを特徴とする請求項１１に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１７】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔して配置され、第２方向の中心軸を中心として前記第２方向に直交する第１方向に駆動されるステージと、
前記ステージの両側から前記第２方向に延びる第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる一対の第２部分を有する方形の運動フレームとを備える第１支持部と、
前記第２部分の内側とこれに対応する前記ステージの両側辺にそれぞれ形成される第１固定くし形電極及び第１駆動くし形電極を備えるステージ駆動部と、
前記第１支持部の第２部分のそれぞれから第１方向に延びる第２トーションバネを備え、前記第２トーションバネを前記基板に固定支持する第２支持部と、
前記運動フレームを第２方向に回転させるように前記運動フレームの両側に設けられる第２駆動くし形電極と前記第２駆動くし形電極に対応するように設置された第２固定くし形電極とを備える運動フレーム駆動部と、
前記ステージの底面に前記第２方向に所定高さに形成された少なくとも一つのチューニング用の駆動くし形電極と、
前記基板上で前記チューニング用の駆動くし形電極の両側に所定高さに形成される複数のチューニング用の固定くし形電極と、を備えることを特徴とする２軸駆動光スキャナ。
【請求項１８】
前記第２固定くし形電極は、
前記基板上に固定されて前記第２駆動くし形電極の間に交互に配置されたことを特徴とする請求項１７に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項１９】
前記第２固定くし形電極は、前記基板上で垂直に配置されたことを特徴とする請求項１８に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項２０】
前記第２支持部は、前記運動フレームの第２部分の外側からそれぞれ所定距離離隔され、前記基板上に固定されたアンカー部をさらに備え、
前記第２固定くし形電極は、前記アンカー部から水平に延設されたことを特徴とする請求項１８に記載の２軸駆動光スキャナ。
【請求項２１】
前記第２支持部は、前記第２固定くし形電極及び前記第２トーションバネを内側に固定させる方形のフレームを含むことを特徴とする請求項１７に記載の２軸駆動光スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変調可能なＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）構造の光スキャナに係り、より詳細にはチューニング電極を使用して共振周波数変調可能な光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションテレビ等でレーザービームを偏向させる光スキャナとしてマイクロアクチュエータが使われている。このようなＭＥＭＳ構造の光スキャナの一例は特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示された光スキャナはステージを支持するトーションバネを中心軸としてステージがシーソー運動をする。ステージがシーソー運動をすると、ステージ上に形成された平面反射鏡に入射された光が走査される。このような光スキャナは駆動くし形電極及び固定くし形電極の間に静電気力を印加して駆動電極と連結されたステージを偏向させる。
【０００３】
ＭＥＭＳ構造の光スキャナにおいて、ステージを共振周波数帯域で駆動させれば、ステージの駆動角度が大きくなり、駆動電圧が低くなる効果がある。
しかし、ＭＥＭＳ構造を精密に製作する場合においても工程偏差により一定の固有周波数を持つアクチュエータの製造が非常に難しい。また、周辺環境変化による共振周波数の変動が発生する可能性がある。
【０００４】
特許文献２には製造されたＭＥＭＳ構造の光スキャナの共振周波数を調整する方法が開示されている。すなわち、ステージのエッジ部分に複数のチューニングタブを設置した後、周波数を測定しながら前記タブをレーザートリミングまたは機械的力で除去してミラー胴体の重さを減らすことにより周波数を増加させて光スキャナを共振周波数で駆動させる方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／３９０８９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５３５，３２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光スキャナの駆動時にステージの周波数調節が可能なように、ステージに対応する領域にチューニング電極を設置した光スキャナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための本発明の一実施形態による１軸駆動光スキャナは、基板と、前記基板から所定高さ離隔して配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、前記ステージの両側中央部をそれぞれ支持するトーションバネと、前記基板に固定されて前記トーションバネを支持する支持部と、前記ステージを前記トーションバネで形成される中心軸を中心として回転させる駆動部と、前記ステージに対応する前記基板領域に配置された平板状のチューニング電極と、を備える。
【０００７】
前記チューニング電極は、前記中心軸を中心として互いに対称的に配置された複数の電極であることが望ましい。
前記駆動部は、前記ステージの両側辺から外側に延びた複数の駆動くし形電極と、前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備えることが望ましい。
【０００８】
本発明の他の実施形態による１軸駆動光スキャナは、基板と、前記基板から所定高さ離隔して配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、前記ステージの両側中央部をそれぞれ支持するトーションバネと、前記基板に固定されて前記トーションバネを支持する支持部と、前記ステージを前記トーションバネで形成される中心軸を中心として回転させる駆動部と、前記ステージの底面に前記中心軸方向に所定高さに形成された少なくとも一つのチューニング用の駆動くし形電極と、前記基板上で前記チューニング用の駆動くし形電極の側面に前記チューニング用の駆動くし形電極と交互に所定高さに形成される少なくとも一つのチューニング用の固定くし形電極と、を備える。
【０００９】
前記駆動部は、前記ステージの底面で前記中心軸の両側からそれぞれ前記中心軸に直交する方向における下方向に所定長さ延びた複数の駆動くし形電極と、前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備える。
また、前記駆動部は、前記ステージの両側辺から外側に延びた複数の駆動くし形電極と、前記基板上に固定されて前記駆動くし形電極の間に交互に配置された複数の固定くし形電極と、を備える。
【００１０】
本発明の他の実施形態による２軸駆動光スキャナは、基板と、前記基板から所定高さ離隔して配置され、第２方向の中心軸を中心として前記第２方向に直交する第１方向に駆動されるステージと、前記ステージの両側から前記第２方向に延びる第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる一対の第２部分を有する方形の運動フレームとを備える第１支持部と、前記第２部分の内側とこれに対応する前記ステージの両側辺にそれぞれ形成される第１固定くし形電極及び第１駆動くし形電極を備えるステージ駆動部と、前記第１支持部の第２部分のそれぞれから第１方向に延びる第２トーションバネを備え、前記第２トーションバネを前記基板に固定支持する第２支持部と、前記運動フレームを第２方向に回転させるように前記運動フレームの両側に設けられる第２駆動くし形電極と前記第２駆動くし形電極に対応するように設置された第２固定くし形電極とを備える運動フレーム駆動部と、前記ステージに対応する前記基板領域に配置された平板状チューニング電極と、を備える。
【００１１】
本発明の他の実施形態による２軸駆動光スキャナは、基板と、前記基板から所定高さ離隔して配置され、第２方向の中心軸を中心として前記第２方向に直交する第１方向に駆動されるステージと、前記ステージの両側から前記第２方向に延びる第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる一対の第２部分を有する方形の運動フレームとを備える第１支持部と、前記第２部分の内側とこれに対応する前記ステージの両側辺にそれぞれ形成される第１固定くし形電極及び第１駆動くし形電極を備えるステージ駆動部と、前記第１支持部の第２部分のそれぞれから第１方向に延びる第２トーションバネを備え、前記第２トーションバネを前記基板に固定支持する第２支持部と、前記運動フレームを第２方向に回転させるように前記運動フレームの両側に設けられる第２駆動くし形電極と前記第２駆動くし形電極に対応するように設置された第２固定くし形電極とを備える運動フレーム駆動部と、前記ステージの底面に前記第２方向に所定高さに形成された少なくとも一つのチューニング用の駆動くし形電極と、前記基板上で前記チューニング用の駆動くし形電極の両側に所定高さに形成される複数のチューニング用の固定くし形電極と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光スキャナは、光スキャナの周波数を共振周波数に変調できるチューニング電極を備え、これにより、工程偏差による共振周波数の変化量を容易に補正できる。共振駆動を通じて光スキャナの駆動角度を増加でき、ステージの駆動電圧を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面に基づいて本発明に係る光スキャナ及びその製造方法の望ましい実施例をそれぞれ説明する。
図１は本発明の第１実施例による光スキャナ（１軸駆動光スキャナ）の概略的な斜視図であり、図２は図１の平面図であり、図３は図２のIII-III線の断面図であり、図４は図１の光スキャナの作用を説明する断面図である。
【００１４】
まず図１ないし図４を参照すれば、パイレックス（登録商標）ガラスからなる基板５の上方にステージ１ａがその両側を支持する支持部によって懸架されている。前記支持部は、前記ステージ１ａの両側縁部の中間部分に連結されて前記ステージ１ａのシーソー運動を支持するトーションバネ２と、このトーションバネ２を基板５上に懸架されるように支持するアンカー部６とを備える。
【００１５】
前記ステージ１ａの上面には光走査面である鏡面１が形成されており、その両側には駆動くし形電極３が多数平行に所定長さに形成されている。
前記基板５の上面には前記駆動くし形電極３と交差するように位置する固定くし形電極４が多数平行に所定高さに形成されている。この時、前記ステージ１ａの底面の駆動くし形電極３とこれに対応する前記固定くし形電極４は中央線ＣＬを中心としてその両側に配置されている。
一方、ステージ１ａに対応する基板領域には中央線ＣＬの両側にそれぞれチューニング（調整）電極７が配置されている。
【００１６】
前記の構造によれば、前記中央線ＣＬを中心としてその両側に位置する駆動くし形電極３及び固定くし形電極４間の静電気力により前記ステージ１ａがシーソー運動をする。例えば、中央線ＣＬを中心軸として左側に位置する固定くし形電極４に所定の電圧Ｖｄ1を印加すれば、駆動くし形電極３及び固定くし形電極４の間に静電力が発生して駆動くし形電極３が駆動され、その結果ステージ１ａが左側で下方に動く。そして、図４に示すように、中央線ＣＬを中心として右側に位置する固定くし形電極４に所定の電圧Ｖｄ2を印加すれば、駆動くし形電極３及び固定くし形電極４により引力が作用してステージ１ａが右側で下方に動く。元の位置に復帰することはトーションバネ２の弾性係数に応じた復元力による。左側と右側に反復的に駆動電圧を印加して交互に静電気力を発生させることによって前記ステージ１ａのシーソー運動が発生する。この時、前記ステージ１ａを共振周波数で加振させた状態でチューニング電極７に所定の電圧（チューニング電圧）Ｖtが印加されれば、前記ステージ１ａの共振周波数が調節できる。
【００１７】
次に、前記構造の光スキャナのチューニング電極に電圧を印加して共振周波数を変調する原理を詳細に説明する。
一方の側の固定くし形電極４に所定電圧Ｖｄ2を印加すれば、対応する駆動くし形電極３が固定くし形電極４に静電気力によって移動して図４に示すように中心線ＣＬを中心軸として回転駆動される。この時の駆動力Ｆdは式（１）となる。
【００１８】
【数１】
2005128551.tif 000003
【００１９】
ここで、εは誘電定数であり、ｌdは駆動くし形電極３の長さ、ｇは駆動くし形電極及び固定くし形電極４の間のギャップ（距離）である。
また、前記駆動力によるステージの回転方程式は式（２）となる。
【００２０】
【数２】
2005128551.tif 000004
【００２１】
ここで、Ｉはステージ１ａの慣性モーメント、θは駆動角であり、cはダンピング定数であり、ｋsmはトーションバネ定数、Ｎdは駆動電圧によった加振トルクである。
ここにチューニング電極７にチューニング電圧Ｖtを印加すれば、新しいチューニング（調整）力Ｆtが発生し、チューニング力Ｆtは式（３）のように示される。
【００２２】
【数３】
2005128551.tif 000005
【００２３】
ここで、ｌ及びｈはそれぞれチューニング電極７の両辺の長さであり、dはステージ１ａ及びチューニング電極７間の高さである。
チューニング電圧による回転力に伴う回転トルク（加振トルク）Ｎtは式（４）となる。
【００２４】
【数４】
2005128551.tif 000006
【００２５】
ここで、ｒ＝ｌ／２である。
式（４）におけるチューニング力Ｆtの代わりに有意水準の低い高次項を除去した式（３）を代入すれば、チューニングバネ定数ｋtは式（５）のように定義することができる。
【００２６】
【数５】
2005128551.tif 000007
【００２７】
式（２）の回転方程式（運動方程式）にチューニング電圧Ｖtによる加振トルクＮtを含めて整理すれば、式（６）のようである。
【００２８】
【数６】
2005128551.tif 000008
【００２９】
式（６）に式（４）を代入して整理すれば、式（７）となる。
【００３０】
【数７】
2005128551.tif 000009
【００３１】
したがって、駆動電圧が印加された光スキャナにチューニング電圧Ｖtを印加すれば、有効なバネ定数ｋsは式（８）のようになる。
【００３２】
【数８】
2005128551.tif 000010
【００３３】
また、共振周波数ｆsは次の式（９）のように定義することができる。
【００３４】
【数９】
2005128551.tif 000011
【００３５】
したがって、チューニング電極７にチューニング電圧Ｖtを印加すれば光スキャナのトーションバネ定数が式（８）のように変わり、その結果、光スキャナの周波数が式（９）のように変動する。このように、このチューニング電圧Ｖtを調節すれば光スキャナの共振周波数を変調することができる。
【００３６】
図５は、前述した光スキャナのチューニング電極に加えられるチューニング電圧を変更した時の周波数変化を示すグラフである。
実験に使われた光スキャナのサイズは、ｄ＝３０μｍ、ミラーサイズ＝７００×５００μｍ、くし形電極幅＝２μｍ、ｌd＝２５０μｍ、ｇ＝３μｍである。
バネ定数ｋsmは１.４×１０-5Ｎｍであり、駆動電圧３００Ｖを印加した。この時、光スキャナの共振周波数は３３.８３９ｋＨｚに測定された。
一方、所望の共振周波数は３３.７５ｋＨｚである。
【００３７】
チューニング電圧をそれぞれ１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ印加した時、式（８）による有効バネ定数が変わり、これによって共振周波数が図５に示したように変わった。すなわち、チューニング電圧Ｖtの増加によって共振周波数が大幅に減少した。所望の共振周波数の減少幅は８９Ｈｚであり、図５でプロットした結果、チューニング電圧１７０Ｖで所望の共振周波数の減少が得られた。
【００３８】
図６は本発明の第２実施例による光スキャナの斜視図であり、図７は図６のVII-VII線の断面図であり、図８は図６の光スキャナの作用を説明する断面図であり、第１実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
【００３９】
図６ないし図８を参照すれば、ステージ１ａの底面には駆動くし形電極３が多数平行に所定高さに形成されている。前記駆動くし形電極３は中央線ＣＬを中心としてその両側に配置されている。
基板５の上面には前記駆動くし形電極３と交差するように位置する固定くし形電極４が多数平行に所定高さに形成されている。この時に前記ステージ１ａの底面の駆動くし形電極３に対応してやはり前記固定くし形電極４は中央線ＣＬを中心としてその両側に分割されている。
【００４０】
一方、基板５の中央部にはチューニング用の固定くし形電極８が中央線ＣＬと同じ方向に配置されており、ステージ１ａの下部にはチューニング用の固定くし形電極８に対応するチューニング用の駆動くし形電極９が配置されている。
前記の構造によれば、前記中央線ＣＬを中心としてその両側に位置する駆動くし形電極３及び固定くし形電極４間の静電気力により前記ステージ１ａがシーソー運動をする。一方、チューニング用の固定くし形電極８に所定のチューニング電圧Ｖtが印加されれば、前記チューニング用の駆動くし形電極９及びチューニング用の固定くし形電極８の間にチューニング力が発生し、前述したようにトーションバネ２の定数が変わり、その結果駆動周波数は減少する。したがって、前記チューニング電圧を調節すれば光スキャナの共振周波数を調節することができる（図８参照）。
【００４１】
図９は、本発明の第３実施例による光スキャナの側断面図であり、前記実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を使用して詳細な説明は省略する。
図９を参照すれば、第３実施例の光スキャナの構造は第１実施例の光スキャナの構造と類似している。ただし、光スキャナの周波数チューニングのための電極８、９がステージ１ａの下部及び基板５の上部にそれぞれ垂直に形成されている。ステージ１ａ下部のチューニング用の駆動くし形電極９と基板５上のチューニング用の固定くし形電極８は互いに噛み合うように設けており、ステージ１ａが駆動中にチューニング電圧がチューニング用の固定くし形電極８に印加されれば、前記チューニング用の駆動くし形電極９及びチューニング用の固定くし形電極８の間にチューニング力が発生し、前述したようにトーションバネ２の定数が変わり、その結果共振周波数は減少する。したがって、前記チューニング電圧を調節すれば光スキャナの共振周波数を調節することができる。
【００４２】
図１０は、本発明の第４実施例による光スキャナの概略的な平面図であり、図１１は図１０のXI-XI線の断面図であり、前記第１実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
図１０及び図１１を参照すれば、第４実施例の光スキャナの構造は第１実施例の光スキャナの構造と類似している。ただし、ステージ１ａの駆動のための固定くし形電極１４が基板５に固定されたアンカー部１０から水平に固定されている。
【００４３】
前記の構造によれば、前記中央線ＣＬを中心としてその両側に位置する駆動くし形電極３及び固定くし形電極１４の間の静電気力により前記ステージ１ａがシーソー運動をする。例えば、中央線ＣＬを中心として左側に位置する固定くし形電極１４に所定の駆動電圧を印加すれば、駆動くし形電極３及び固定くし形電極１４の間に静電力が発生して駆動くし形電極３が駆動され、その結果ステージ１ａが左側で下方に動く。この時にチューニング電極７に所定の電圧が印加されれば、トーションバネ定数が変更され、ステージの共振周波数を調節することができる。
【００４４】
図１２は、本発明の第５実施例による光スキャナの側断面図であり、第４実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
図１２を参照すれば、第５実施例の光スキャナの構造はステージ１ａの駆動のための固定くし形電極１４が基板５に固定されたアンカー部１０から水平に固定されている。
【００４５】
また、光スキャナの共振周波数チューニングのための電極がステージ１ａの下部及び基板５の上部にそれぞれ垂直に形成されている。ステージ１ａ下部のチューニング用の駆動くし形電極９と基板５上のチューニング用の固定くし形電極８は互いに噛み合うように設けており、ステージ１ａの駆動中にチューニング電圧がチューニング用の固定くし形電極８に印加されれば、前記チューニング用の駆動くし形電極９及びチューニング用の固定くし形電極８の間にチューニング力が発生し、前述したようにトーションバネ２の定数が変わり、その結果駆動周波数は減少する。したがって、前記チューニング電圧を調節すれば光スキャナの共振周波数を調節することができる。
【００４６】
図１３は本発明の第６実施例による光スキャナの概略的な斜視図であり、図１４は図１３の平面図であり、図１５及び図１６は図１４のＸ-Ｘ線の断面図及びＹ-Ｙ線の断面図である。
図１３ないし図１６を参照すれば、上面に鏡面１０１が形成されたステージ１０１ａが第１トーションバネ１０２及び方形の運動フレーム１２０を含む第１支持部により中央線ＣＬを中心軸として第１方向(Ｘ方向)にシーソー運動可能に支持される。そして、ステージ１０１ａを支持する第１支持部は、第２トーションバネ１２２及び固定されたアンカー部１３０を含む第２支持部により第２方向(Ｙ方向)にシーソー運動可能に支持される。したがって、前記ステージ１０１ａは前記第１支持部及び第２支持部により２軸方向に回転可能に支持される。
【００４７】
前記方形の運動フレーム１２０は、第１トーションバネ１０２がその中央に連結され、Ｘ軸に平行に延びる第１部分１２０Ｘと第２トーションバネ１２２がその中央に連結され、Ｙ軸に平行に延びる第２部分１２０Ｙとを備える。
前記ステージ１０１ａは、Ｙ軸上に位置する一対の第１トーションバネ１０２により運動フレーム１２０に支持されている。前記トーションバネ１０２は、前記ステージ１０１ａの両側縁部の中央部分に連結される。
前記ステージ１０１ａの両側には第１駆動くし形電極１０３が形成され、これに対面する運動フレーム１２０の第２部分１２０Ｙの内側には前記駆動くし形電極１０３と交互に配置される第１固定くし形電極１０４が形成されている。トーションバネ１０２を中心としてその両側に対称的に配置された前記駆動くし形電極１０３と固定くし形電極１０４とでステージ駆動部を形成する。
【００４８】
一方、前記ステージ１０１ａ及びこれを支持する運動フレーム１２０をＹ方向にシーソー運動させる運動フレーム駆動部は、運動フレーム１２０の両側で外側に形成された複数の第２駆動くし形電極１２３と、前記第２駆動くし形電極１２３と交差するように位置し、基板１０５の上面に固定支持された複数の第２固定くし形電極１２４とを備える。
一方、ステージ１０１ａに対応する基板領域にはＹ-Ｙ線両側にそれぞれチューニング電極１０７が平板状に形成されている。
【００４９】
前記のような２軸駆動光スキャナのステージ１０１ａは、第１駆動くし形電極１０３及び第１固定くし形電極１０４間の静電気力により第１方向(Ｘ方向)で回転時にチューニング電極１０７によって共振周波数変調が可能になり、第２方向(Ｙ方向)では第２駆動くし形電極１２３及び第２固定くし形電極１２４間の静電気力で線形的に駆動される。
【００５０】
図１７は、本発明の第７実施例による光スキャナ（２軸駆動光スキャナ）の平面図であり、第６実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
図１７を参照すれば、第２トーションバネ１２２と、第２固定くし形電極１２４とを支持する方形の固定フレーム１４０が基板１０５上に配置されている。前記第２固定くし形電極１２４は、固定フレーム１４０に一方の側が固定されて前記基板１０５から離隔して形成されても良い。
【００５１】
このような第７実施例による光スキャナの作用は前述した第６実施例の光スキャナと実質的に同一なので詳細な説明は省略する。
一方、２軸駆動アクチュエータとして第６、第７実施例では平板状チューニング電極のみを説明したが、この平板状チューニング電極の代わりに前述した垂直型のチューニング用の駆動くし形電極及びチューニング用の固定くし形電極を設置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、光スキャナの駆動時にステージの周波数調節が可能にステージに対応する領域にチューニング電極を設置した光スキャナに関わり、映像装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例による光スキャナの概略的な斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のIII-III線の断面図である。
【図４】図１の光スキャナの作用を説明する断面図である。
【図５】図１の光スキャナのチューニング電極に加えられるチューニング電圧を変更した時の周波数変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施例による光スキャナの斜視図である。
【図７】図６のVII-VII線の断面図である。
【図８】図６の光スキャナの作用を説明する断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による光スキャナの側断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例による光スキャナの概略的な平面図である。
【図１１】図１０のXI-XI線の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施例による光スキャナの側断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例による光スキャナの概略的な斜視図である。
【図１４】図１３の平面図である。
【図１５】図１４のＸ-Ｘ線の断面図である。
【図１６】図１４のＹ-Ｙ線の断面図である。
【図１７】本発明の第７実施例による光スキャナの平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      鏡面
１ａ    ステージ
２      トーションバネ
３      駆動くし形電極
４      固定くし形電極
５      基板
６      アンカー部
７      チューニング電極
【図１】
2005128551.tif 000012
【図２】
2005128551.tif 000013
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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