(57)【要約】【課題】小型化と捩じればね定数の調整が可能で、かつ機械強度が従来よりも改善される光偏向器を提供する。【解決手段】トーションバー部４は、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に延在する複数のトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅと回転軸Ｃ３に対して直交する方向に延在する複数のトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄとが交互に連接されて回転軸Ｃ３方向に九十九折された形状を有すると共に、支持部２ａとの接続部４ａ及びミラー部３との接続部４ｂが回転軸Ｃ３上とは異なる位置にそれぞれ位置し、かつ接続部４ａから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ４ａと、接続部４ｂから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ４ｂとが等しくなるように配置されている。複数のトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅの合計の長さは、複数のトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄの合計の長さよりも長い。【選択図】図３
2012088487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空隙を有して対向配置された第１の支持部及び第２の支持部と、
前記所定の空隙に配置され、所定の回転軸で往復回転駆動すると共に、照射された光を反射して所定の方向に走査するミラー部と、
前記所定の回転軸上に配置され、前記第１の支持部と前記ミラー部とを接続する第１のトーションバー部と、
前記所定の回転軸上に、前記第１のトーションバー部とは前記ミラー部の重心に対して点対称に、又は前記ミラー部の重心を通り、前記所定の回転軸に直交する仮想線に対して線対称に配置され、前記第２の支持部と前記ミラー部とを接続する第２のトーションバー部と、
前記ミラー部を前記所定の回転軸で往復回転駆動させる駆動部と、
を備え、
前記第１のトーションバー部は、前記所定の回転軸方向に延在する複数の第１のトーションバー構成部と、前記所定の回転軸に対して直交する方向に延在する複数の第２のトーションバー構成部と、がそれぞれの端部で交互に連接されて、前記所定の回転軸方向に九十九折された形状を有すると共に、前記第１の支持部との第１の接続部及び前記ミラー部との第２の接続部が前記所定の回転軸上とは異なる位置にそれぞれ位置し、かつ前記第１の接続部から前記所定の回転軸までの距離と、前記第２の接続部から前記所定の回転軸までの距離とが等しくなるように配置されており、
前記第２のトーションバー部は、前記所定の回転軸方向に延在する複数の第３のトーションバー構成部と、前記所定の回転軸に対して直交する方向に延在する複数の第４のトーションバー構成部と、がそれぞれの端部で交互に連接されて、前記所定の回転軸方向に九十九折された形状を有すると共に、前記第２の支持部との第３の接続部及び前記ミラー部との第４の接続部が前記所定の回転軸上とは異なる位置にそれぞれ位置し、かつ前記第３の接続部から前記所定の回転軸までの距離と、前記第４の接続部から前記所定の回転軸までの距離とが等しくなるように配置されており、
前記複数の第１のトーションバー構成部の合計の長さは、前記複数の第２のトーションバー構成部の合計の長さよりも長く、
前記複数の第３のトーションバー構成部の合計の長さは、前記複数の第４のトーションバー構成部の合計の長さよりも長いことを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
前記複数の第１のトーションバー構成部及び前記複数の第３のトーションバー構成部は、互いに平行な複数のトーションバーをそれぞれ１組とする構成を有していることを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
【請求項３】
前記複数の第２のトーションバー構成部は前記複数の第１のトーションバー構成部よりも幅広に形成されており、前記複数の第４のトーションバー構成部は前記複数の第３のトーションバー構成部よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ技術を用いた光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタや、プロジェクタ，ヘッドマウントディスプレイ等の投射型の表示装置等に光偏向器が用いられている。
光偏向器として、ポリゴンミラーを用いたものやガルバノミラーを用いたものがあるが、近年、単結晶Ｓｉ（シリコン）基板を微細加工する技術、即ちＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた超小型の光偏向器が注目されている。
ＭＥＭＳ技術を用いた超小型の光偏向器の一例が例えば特許文献１及び２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０５７５８６号公報
【特許文献２】特開平４−２１１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１及び２に開示されているような従来の光偏向器について図１５及び図１６を用いて説明する。
【０００５】
図１５に示すように、特許文献１に開示されているような従来の光偏向器１０１は、所定の空隙を有する支持体１０２と、上記所定の空隙に配置されたミラー部１０３と、ミラー部１０３を介して対向配置され、ミラー部１０３と支持体１０２とをそれぞれ接続する一対のトーションバー部１０４，１０５と、を有して構成されている。
ミラー部１０３を、例えば圧電素子による駆動力を利用して、ミラー部１０３の慣性モーメント及びトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数で決定される共振周波数で共振駆動させることにより、ミラー部１０３は、ミラー部１０３の重心Ｏ１０３及び一対のトーションバー部１０４，１０５を通る中心線を回転軸Ｃ１０３として、大きな回転角度（偏向角度）で往復回転駆動する。
【０００６】
ここで、光偏向器１０１におけるミラー部１０３の共振駆動について説明する。
【０００７】
ミラー部１０３の慣性モーメントを「Ｉ」とし、一対のトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数を「ｋ´」とすると、ミラー部１０３の共振周波数「ｆ」は（１）式で表すことができる。
【０００８】
【数１】
2012088487.tif 000003
【０００９】
ミラー部１０３や一対のトーションバー部１０４，１０５の構成材料である単結晶Ｓｉ（シリコン）は、共振強度Ｑが数百〜数千と高く、理想的な弾性材料であるため、共振駆動による回転角度（偏向角度）を共振していないときの回転角度（偏向角度）の数十倍〜数百倍にすることができるので、小さな駆動力で大きな回転角度（偏向角度）が得られる。
【００１０】
例えば、ミラー部１０３を一辺が１ｍｍの正方形で厚さが５０μｍの板状とし、一対のトーションバー部１０４，１０５を長さ，幅，及び厚さがそれぞれ１ｍｍ，５０μｍ，及び５０μｍの角棒状とし、単結晶Ｓｉのヤング率Ｅ及びポアソン比γを１３０ＧＰａ及び０．２８とすると、ミラー部１０３の共振周波数は約１５．４ｋＨｚとなる。
【００１１】
従って、ミラー部１０３を共振周波数１５．４ｋＨｚで共振駆動することにより、ミラー部１０３を高速で、かつ例えば±１０°〜±２０°の大きな回転角度で往復回転駆動させることができる。
これにより、ミラー部１０３に照射された光を高速で、かつ例えば±２０°〜±４０°の大きな偏向角度で一方向（例えば水平方向）に走査させることができる。
【００１２】
ところで、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイ等の投射型の表示装置に上述した光偏向器１０１を用いる場合、光を水平方向及び垂直方向にそれぞれ走査（例えばラスタースキャン）する必要がある。
通常、水平方向は１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚで走査し、垂直方向は水平方向よりも遅い３０Ｈｚ〜５００Ｈｚ（水平方向の１／１０００〜１／１００程度）で走査する。なお、偏向角度は水平方向，垂直方向ともに±１０°〜±３０°が必要である。
水平方向に対してはミラー部１０３を上述した共振駆動で駆動させればよい。
しかしながら、垂直方向は水平方向に比べて３０Ｈｚ〜５００Ｈｚと遅いので、垂直方向に上述した光偏向器１０１を用いるとミラー部１０３を共振駆動させることができない。ミラー部１０３を共振駆動させることができないと、大きな回転角度（偏向角度）を得ることが困難になる。
【００１３】
そこで、垂直方向においてもミラー部１０３を共振駆動させるためには、一対のトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数ｋ´を下げる工夫が必要である。
【００１４】
一対のトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数ｋ´は（２）式で表すことができる。
【００１５】
【数２】
2012088487.tif 000004
【００１６】
「ｌ」，「ａ」，及び「ｈ」は一対のトーションバー部１０４，１０５の長さ，幅，及び厚さである。「χ２」は変数であり、例えばａ／ｈ＝１のときにχ２＝０．１４１であり、ａ／ｈ＝２のときにχ２＝０．２２９である。
（２）式から、一対のトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数ｋ´を小さくするには、一対のトーションバー部１０４，１０５の幅を狭くする、厚さを薄くする、又は長さを長くする、のいずれか、或いはそれらを組み合わせる必要があるが、加工精度の点で一対のトーションバー部１０４，１０５の幅及び厚さの最小値は５０μｍ程度と限界がある。
また、一対のトーションバー部１０４，１０５の長さを単に直線状に長くすると光偏向器１０１が大型化してしまうため、１枚の単結晶Ｓｉウエハから取れる光偏向器１０１の数（取り数）が減少してしまうため、コストが高くなってしまう。
また、光偏向器１０１が大型化すると、光偏向器１０１を搭載する表示装置も大型化してしまうため、好ましくない。
【００１７】
そこで、光偏向器を大型化させずにトーションバー部の捩じればね定数ｋ´を低減させる手段の一例が特許文献２に開示されている。
【００１８】
図１６（ａ）に示すように、上述した光偏向器１０１（図１５参照）ではトーションバー部１０４，１０５が直線状の棒状であったのに対し、図１６（ｂ）に示すように、特許文献２に開示されている光偏向器のトーションバー部１１４，１１５は、ミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に九十九折した形状を有している。
【００１９】
詳細に説明すると、図１６（ｂ）に示すように、トーションバー部１１４，１１５は、ミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３方向に延在するトーションバー構成部１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅ，及び１１６ｆと、ミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄ，及び１１７ｅとが交互に連接した九十九折形状を有している。
【００２０】
この九十九折形状を有するトーションバー部１１４，１１５を用いてミラー部１０３を往復回転駆動させたとき、トーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆは「捩じれ」による回転モーメント成分を有し、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅは「反り」による回転モーメント成分を有する。そして、それぞれの回転モーメントに対する捩ればね定数の逆数の合計の逆数がトーションバー部１１４，１１５の全体の捩じればね定数に相当する。
【００２１】
即ち、図１６（ａ）と図１６（ｂ）との比較からも明らかなように、図１６（ｂ）に示すトーションバー部１１４，１１５は、図１６（ａ）に示すトーションバー部１０４，１０５に、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの「反り」による回転モーメント成分がさらに加わったものと見なすことができるので、支持体１０２とミラー部１０３との距離Ｄａが同じであっても、トーションバー部１０４，１０５よりも捩じればね定数を小さくすることができる。
【００２２】
ここで、トーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆの合計捩じればね定数を「ｋ´１」とし、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの合計捩じればね定数を「ｋ´２」とすると、トーションバー部１１４，１１５の捩じればね定数ｋ´ｃは（３）式で表すことができる。
【００２３】
【数３】
2012088487.tif 000005
【００２４】
また、トーションバー部の長さ、幅、厚さ、及びヤング率をそれぞれ「ｌ」、「ａ」、「ｈ」、及び「Ｅ」としたとき、トーションバー部の反りのばね定数ｋは（４）式で表すことができる。
【００２５】
【数４】
2012088487.tif 000006
【００２６】
トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの反りの形状を２次関数で近似すると、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの「反り」による回転軸Ｃ１０３回りの回転モーメントの捩じればね定数ｋ´２は（５）式で表すことができる。γはトーションバー部のポアソン比である。
【００２７】
【数５】
2012088487.tif 000007
【００２８】
トーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆの「捩じれ」による合計捩じればね定数ｋ´１と、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの「反り」による合計捩じればね定数ｋ´２とは互いに係数は異なるものの、長さｌ，幅ａ，及び厚さｈの関係は同じである。そこで、幅ａ＝厚さｈとすると、単結晶Ｓｉのポアソン比は０．２８となるので、長さｌが同じ場合、「反り」によるばね定数は「捩じれ」によるばね定数の約２．３倍となる。
【００２９】
例えば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、支持体１０２とミラー部１０３との距離Ｄａが同じで、トーションバー部１１４，１１５の捩じればね定数をトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数の１／５（５分の１）にするためには、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの「反り」による合計捩じればね定数ｋ´２をトーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆの「捩じれ」による合計捩じればね定数ｋ´１のおよそ１／４（４分の１）にすればよい。
トーションバー部１０４，１０５，１１４，１１５の断面形状が互いに同じ場合、トーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの合計長さをトーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆの合計長さの約９．２倍にすることにより、トーションバー部１１４，１１５の捩じればね定数をトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数の１／５（５分の１）にすることができる。
【００３０】
図１６（ｂ）の場合、トーションバー部１１４，１１５の九十九折形状における折り返し数は“４”であるので、トーションバー部１１４，１１５としての幅Ｗは長さＤの２．３倍となる。
【００３１】
ところで、上述した光偏向器１０１は単結晶Ｓｉ基板を用いたＭＥＭＳ技術により作製されるため、単結晶Ｓｉは金属や樹脂等の他の材料と比較して機械強度が弱い点が課題である。
特に、上述したトーションバー部１０４，１０５，１１４，１１５は他の構成部と比較して非常に細長い形状を有すると共に、ミラー部が往復回転駆動している状態では常に互いに逆向きの捩じれ応力が交互に加わった状態にあるため、最も破損しやすい構成部である。
【００３２】
そして、外部からの振動、衝撃に対しても、ミラー部１０３が大きく動かされ、細いトーションバー部１０４，１０５，１１４，１１５に大きな応力負荷がかかり、破損してしまう虞がある。
外部からの振動、衝撃の力の方向は、上下、左右、前後の方向であり、ミラー１０３の本来の動作である回転方向の成分は少ない。そのため、トーションバー部１０４，１０５，１１４，１１５にとっては、反り変形である、上下、左右、前後方向の力に対して、強度を保つことが必要である。
【００３３】
トーションバー部１０４，１０５，及び１１４，１１５の捩ればね定数をそれぞれ１／５にするために、図１６（ａ）の直線状の棒状のトーションバーであれば、長さは５倍必要であるが、図１６（ｂ）の九十九折形状を有するトーションバーでは外形の長さは長くならない。しかしながら、九十九折形状を有するトーションバーの総延長は１０．２倍と直線状の棒状のトーションバーの２倍に長くなる。
そのため、捩ればねバネ定数を１／５にすると、九十九折形状のトーションバーの反りのばね定数は直線状の棒状のトーションバーに比べ、式（４）から、１／８と小さくなり、また、上下、左右、前後の共振周波数も非常に低くなる。
即ち、九十九折形状のトーションバーの捩ればね定数を下げると、外部からの上下、左右、前後の振動に対して非常に弱くなるという課題がある。
【００３４】
即ち、図１６（ｂ）に示すミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に九十九折した形状を有するトーションバー部１１４，１１５は、図１６（ａ）に示す直線状のトーションバー部１０４，１０５と比較して、小型化と捩じればね定数の調整が可能になるものの、外部からの振動、衝撃に対する機械強度が悪化して破損しやすくなるという問題を有するため、さらなる改善が望まれている。
【００３５】
そこで、本発明は、小型化と捩じればね定数の調整が可能で、かつ機械強度が従来よりも改善される光偏向器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記の課題を解決するために、本発明は次の光偏向器を提供する。
１）所定の空隙を有して対向配置された第１の支持部（２ａ）及び第２の支持部（２ｂ）と、前記所定の空隙に配置され、所定の回転軸（Ｃ３）で往復回転駆動すると共に、照射された光（ＬＬ）を反射して所定の方向に走査するミラー部（３）と、前記所定の回転軸（Ｃ３）上に配置され、前記第１の支持部（２ａ）と前記ミラー部（３）とを接続する第１のトーションバー部（４）と、前記所定の回転軸（Ｃ３）上に、前記第１のトーションバー部（４）とは前記ミラー部（３）の重心（Ｏ３）に対して点対称に、又は前記ミラー部の重心を通り、前記所定の回転軸に直交する仮想線に対して線対称に配置され、前記第２の支持部（２ｂ）と前記ミラー部（３）とを接続する第２のトーションバー部（５）と、前記ミラー部（３）を前記所定の回転軸（Ｃ３）で往復回転駆動させる駆動部（１０，１１，２２）と、を備え、前記第１のトーションバー部（４）は、前記所定の回転軸（Ｃ３）方向に延在する複数の第１のトーションバー構成部（１２ａ〜１２ｅ）と、前記所定の回転軸（Ｃ３）に対して直交する方向に延在する複数の第２のトーションバー構成部（１３ａ〜１３ｄ）と、がそれぞれの端部で交互に連接されて、前記所定の回転軸（Ｃ３）方向に九十九折された形状を有すると共に、前記第１の支持部（２ａ）との第１の接続部（４ａ）及び前記ミラー部（３）との第２の接続部（４ｂ）が前記所定の回転軸（Ｃ３）上とは異なる位置にそれぞれ位置し、かつ前記第１の接続部（４ａ）から前記所定の回転軸（Ｃ３）までの距離（Ｌ４ａ）と、前記第２の接続部（４ｂ）から前記所定の回転軸（Ｃ３）までの距離（Ｌ４ｂ）とが等しくなるように配置されており、前記第２のトーションバー部（５）は、前記所定の回転軸（Ｃ３）方向に延在する複数の第３のトーションバー構成部（１４ａ〜１４ｅ）と、前記所定の回転軸（Ｃ３）に対して直交する方向に延在する複数の第４のトーションバー構成部（１５ａ〜１５ｄ）と、がそれぞれの端部で交互に連接されて、前記所定の回転軸（Ｃ３）方向に九十九折された形状を有すると共に、前記第２の支持部（２ｂ）との第３の接続部（５ａ）及び前記ミラー部（３）との第４の接続部（５ｂ）が前記所定の回転軸（Ｃ３）上とは異なる位置にそれぞれ位置し、かつ前記第３の接続部（５ａ）から前記所定の回転軸（Ｃ３）までの距離（Ｌ５ａ）と、前記第４の接続部（５ｂ）から前記所定の回転軸（Ｃ３）までの距離（Ｌ５ｂ）とが等しくなるように配置されており、前記複数の第１のトーションバー構成部（１２ａ〜１２ｅ）の合計の長さは、前記複数の第２のトーションバー構成部（１３ａ〜１３ｄ）の合計の長さよりも長く、前記複数の第３のトーションバー構成部（１４ａ〜１４ｅ）の合計の長さは、前記複数の第４のトーションバー構成部（１５ａ〜１５ｄ）の合計の長さよりも長いことを特徴とする光偏向器（１）。
２）前記複数の第１のトーションバー構成部及び前記複数の第３のトーションバー構成部は、互いに平行な複数のトーションバー（６４ａ〜６４ｅ）をそれぞれ１組とする構成を有していることを特徴とする１）記載の光偏向器。
３）前記複数の第２のトーションバー構成部は前記複数の第１のトーションバー構成部よりも幅広に形成されており、前記複数の第４のトーションバー構成部は前記複数の第３のトーションバー構成部よりも幅広に形成されていることを特徴とする１）記載の光偏向器。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、小型化と捩じればね定数の調整が可能で、かつ外部からの振動、衝撃に対する機械強度が従来よりも改善されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の光偏向器の実施例１を説明するための模式的斜視図である。
【図２】実施例１の光偏向器における支持部とミラー部とトーションバー部との関係を説明するための模式的斜視図である。
【図３】実施例１の光偏向器におけるトーションバー部の形状を説明するための模式的平面図である。
【図４】実施例１の光偏向器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図である。
【図５】実施例１の光偏向器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図及び模式的断面図である。
【図６】実施例１の光偏向器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図及び模式的断面図である。
【図７】実施例１の光偏向器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図及び模式的断面図である。
【図８】実施例１の光偏向器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図及び模式的断面図である。
【図９】本発明の光偏向器の実施例２を説明するための模式的斜視図である。
【図１０】本発明の光偏向器の実施例３を説明するための模式的斜視図である。
【図１１】本発明の光偏向器の実施例４を説明するための模式的斜視図である。
【図１２】実施例４の光偏向器におけるトーションバー部の形状を説明するための模式的平面図である。
【図１３】実施例１〜４の光偏向器においてミラー部を共振駆動させたときに発生する応力を説明するための模式的平面図である。
【図１４】実施例１〜４の光偏向器においてミラー部を共振駆動させたときに発生する応力を説明するための模式的断面図である。
【図１５】従来例の光偏向器を説明するための模式的斜視図である。
【図１６】従来例の光偏向器におけるトーションバー部の形状を説明するための模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例１〜実施例４により図１〜図１４を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例１〜実施例４では、各構成部の関係をわかりやすくするために、同じ構成部に対しては同じ符号を付す。
【００４０】
＜実施例１＞［図１〜図１０参照］
図１及び図２に示すように、光偏向器１は、所定の空隙を有して互いに対向配置された一対の支持部２ａ，２ｂを備えた支持体２と、上記所定の空隙に配置されて表面（上面）に反射膜２５が形成されたミラー部３と、一方の支持部２ａとミラー部３とを接続するトーションバー部４と、他方の支持部２ｂとミラー部３とを接続するトーションバー部５と、を有して構成されている。
【００４１】
トーションバー部４は、支持部２ａとの接続部４ａからミラー部３との接続部４ｂに向かって、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に九十九折した形状を有している。
トーションバー部５も同様に、支持部２ｂとの接続部５ａからミラー部３との接続部５ｂに向かって、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に九十九折した形状を有している。
また、トーションバー部４とトーションバー部５とは、ミラー部３の重心Ｏ３に対して点対称に配置されている。
また、トーションバー部４と支持部２ａとの接続部４ａから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ４ａと、トーションバー部４とミラー部３との接続部４ｂから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ４ｂとは等しい。
同様に、トーションバー部５と支持部２ｂとの接続部５ａから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ５ａと、トーションバー部５とミラー部３との接続部５ｂから回転軸Ｃ３までの距離Ｌ５ｂとは等しい。
【００４２】
詳細は後述するが、ミラー部３の表面（上面）と反射膜２５との間には電磁コイル２２が形成されている。支持体２の上面には電磁コイル２２の一端側に接続する引き出し電極６と、電磁コイル２２の他端側に接続する引き出し電極７と、が形成されている。引き出し電極６及び引き出し電極７には、外部の電源から電磁コイル２２に所定の交流電流を供給するための配線８及び配線９が接続されている。
【００４３】
ミラー部３の回転軸Ｃ３に直交する方向には、磁極が互いに逆向きの一対の永久磁石１０，１１が光偏向器１を介して対向配置されている。
【００４４】
そして、光偏向器１の電磁コイル２２に外部から配線８，９を介して所定の交流電流を供給することによって、電磁コイル２２が発生する磁界と一対の永久磁石１０，１１が発生する磁界とによる吸引と反発との相互作用によって、ミラー部３は回転軸Ｃ３で往復回転駆動する。
さらに、ミラー部３を往復回転駆動させた状態で、レーザ光源ＡＡからレーザ光ＬＬをミラー部３に向けて照射することにより、レーザ光ＬＬはミラー部３で反射して所定の方向に走査される。
【００４５】
ここで、光偏向器１におけるトーションバー部４，５について図３を用いて詳細に説明する。なお、図３には図１及び図２に対応させてトーションバー部４を示しているが、トーションバー部５の構成についても点対称とされた以外はトーションバー部４の構成と同じであるため、ここではトーションバー部４，５について図３を共通に用いて説明する。
【００４６】
図３に示すように、トーションバー部４は、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に延在するトーションバー構成部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，及び１２ｅと、ミラー部３の回転軸Ｃ３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，及び１３ｄとがそれぞれの端部で交互に連接した九十九折形状を有している。
また、トーションバー部４は、トーションバー構成部１２ａの一端が支持部２ａに固定されており（接続部４ａに相当する）、トーションバー構成部１２ｅの一端がミラー部３に固定されている（接続部４ｂに相当する）。
【００４７】
同様に、トーションバー部５は、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に延在するトーションバー構成部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，及び１４ｅと、ミラー部３の回転軸Ｃ３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，及び１５ｄとがそれぞれの端部で交互に連接した九十九折形状を有している。
また、トーションバー部５は、トーションバー構成部１４ａの一端が支持部２ｂに固定されており（接続部５ａに相当する）、トーションバー構成部１４ｅの一端がミラー部３に固定されている（接続部５ｂに相当する）。
【００４８】
なお、図３では、トーションバー部４（５）を、５つのトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ（１４ａ〜１４ｅ）と、４つのトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ（１５ａ〜１５ｄ）とがそれぞれの端部で交互に連接した九十九折形状として示している（図２も同様）のに対し、図１では見やすくするために簡略化して示している。
【００４９】
図３と前述した図１６（ｂ）との比較からも明らかなように、従来例の光偏向器１０１では、トーションバー部１１４，１１５がミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に九十九折された形状を有するのに対し、実施例１の光偏向器１では、トーションバー部４，５がミラー部３の回転軸Ｃ３方向に九十九折された形状を有する点で相違する。
【００５０】
即ち、従来例の光偏向器１０１におけるトーションバー部１１４，１１５では、ミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３方向に延在するトーションバー構成部１１６ａ〜１１６ｆの長さの合計に対して、ミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１１７ａ〜１１７ｅの長さの合計が極めて長いのに対し、実施例１の光偏向器１におけるトーションバー部４，５では、これとは逆に、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に延在するトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅの長さの合計に対して、ミラー部３の回転軸Ｃ３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１３ｄの長さの合計が極めて短い点で相違する。
【００５１】
また、従来例の光偏向器１０１では、トーションバー部１１４，１１５と支持体１０２との接続部、及びトーションバー部１１４，１１５とミラー部１０３との接続部がミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３上にそれぞれ配置されているのに対し、実施例１の光偏向器１では、トーションバー部４，５と支持体２ａ，２ｂとの接続部４ａ，５ａ、及びトーションバー部４，５とミラー部３との接続部４ｂ，５ｂがミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３上との異なる位置にそれぞれ位置している点で相違する。
【００５２】
そして、この九十九折形状を有するトーションバー部４，５を用いてミラー部３を往復回転駆動させたとき、トーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅは「捩じれ」による回転モーメント成分を有し、トーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄは「反り」による回転モーメント成分を有する。そして、それぞれの回転モーメントに対する捩ればね定数の逆数の合計の逆数がトーションバー部４，５の全体の捩じればね定数に相当する。
【００５３】
前述したように、ミラー部３の回転軸Ｃ３方向に延在するトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅの長さの合計に対して、ミラー部３の回転軸Ｃ３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄの長さの合計が十分に短いので無視できる。従って、支持部２ａ，２ｂとミラー部３との距離をＤｂをすると、実施例１の光偏向器１では、トーションバー部４，５の長さは、およそ｛「Ｄｂ」×（「折り返し数（図３では“４”）」＋１）｝で表すことができる。
そのため、支持部２ａ（２ｂ），１０２とミラー部３，１０３との距離Ｄａ，Ｄｂが同じ場合、トーションバー部４，５の捩じればね定数をトーションバー部１０４，１０５｛図１６（ａ）参照）の捩じればね定数の｛１／（「折り返し数」＋１）｝にすることができる。
即ち、図３に示すように、トーションバー部４，５の「折り返し数」が“４”の場合、トーションバー部４，５の捩じればね定数をトーションバー部１０４，１０５の捩じればね定数の１／５となる。
【００５４】
従って、上述した実施例１の光偏向器１は、前述した直線状のトーションバー部１０４，１０５を備えた従来の光偏向器１０１に対して、小型化、及び捩じればね定数の調整が可能になる。
【００５５】
また、実施例１の光偏向器１は、ミラー部３を往復回転駆動させたときに生じる捩じれ応力は、その大部分がトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅの「捩じれ」による回転モーメント成分であり、トーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄの「反り」による回転モーメント成分をほとんど無視することができるので、前述のミラー部１０３の回転軸Ｃ１０３に対して直交する方向に九十九折された形状を有するトーションバー部１１４，１１５を備えた従来の光偏向器１０１よりも外部からの振動、衝撃に対する機械強度が向上するため、破損しにくい。
【００５６】
従って、実施例１の光偏向器１によれば、トーションバー部４，５をミラー部３の回転軸Ｃ３方向に九十九折された形状とし、折り返し数や、回転軸Ｃ３方向に延在するトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅの合計の長さを調整することにより、トーションバー部４，５の捩じればね定数を調整することができる。これにより、３０Ｈｚ〜５００Ｈｚと遅い周波数でもミラー部３を共振駆動させることができ、前述した垂直方向の走査が可能になるため、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイ等の投射型の表示装置に上述した光偏向器１を用いて、水平方向及び垂直方向に高速で、かつ大きな回転角度（偏向角度）でそれぞれ走査（例えばラスタースキャン）することが可能になる。
【００５７】
上述した光偏向器１では、トーションバー部４，５をミラー部３の重心Ｏ３に対して点対称に配置した構成としたが、これに限定されるものではない。発明者が鋭意実験した結果、例えばトーションバー部４，５を、ミラー部３の重心Ｏ３を通り、かつ回転軸（Ｃ３）に直交する仮想線に対して線対称に配置した構成とすることによって、上述した効果と同様の効果が得られることを確認している。
【００５８】
次に、上述した光偏向器１の製造方法の一例を図４〜図８を用いて説明する。
図５〜図８における各（ａ）は製造過程における光偏向器（１）の模式的平面図である。図５（ｂ），（ｃ）は図５（ａ）におけるＦａ−Ｆｂ線，Ｇａ−Ｇｂ線における模式的断面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＨａ−Ｈｂ線における模式的拡大断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＩａ−Ｉｂ線における模式的拡大断面図である。図８（ｂ），（ｃ）は図８（ａ）におけるＪａ−Ｊｂ線，Ｋａ−Ｋｂ線における模式的断面図である。
【００５９】
まず、図４に示すように、単結晶Ｓｉ（シリコン）ウエハ２０を準備する。
単結晶Ｓｉウエハ２０は例えば外形サイズが１００ｍｍφ〜２００ｍｍφで、厚さが３００μｍ〜６００μｍである。１枚の単結晶Ｓｉウエハから複数（例えば数百個程度）の光偏向器１を一度に形成することができるが、図４（図５〜図８様）では、説明をわかりやすくするために１単位の光偏向器１の領域を示している。
【００６０】
［第１ハーフエッチング工程］
図５に示すように、単結晶Ｓｉウエハ２０の一面側の所定の領域をフォトリソグラフィ法を用いてハーフエッチングし、上述した支持部２ａ，２ｂを有する支持体２、ミラー部３、及びトーションバー部４，５に対応する部分を形成する。ハーフエッチングの深さは例えば１０μｍ〜２００μｍであり、ハーフエッチングされていない領域が、支持部２ａ，２ｂ、支持体２、ミラー部３、及びトーションバー部４，５に対応する領域である。また、ハーフエッチングの深さは、ミラー部３及びトーションバー部４，５の厚さに相当する。
なお、図５では、説明をわかりやすくするために、支持部２ａ，２ｂ、支持体２、ミラー部３、及びトーションバー部４，５に対応する部分にそれぞれ括弧を付して示している。
【００６１】
［コイル形成工程］
図６に示すように、ミラー部（３）の上面にＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜２１を例えば０．１μｍ〜１μｍの厚さで形成し、さらに絶縁膜２１上に渦巻きパターン状の電磁コイル２２を形成する。
電磁コイル２２は、Ａｕ（金），Ａｌ（アルミニウム），及びＣｕ（銅）等の比抵抗の小さい金属材料を、蒸着，スパッタリング，めっき等によって例えば１μｍ〜１０μｍの厚さで成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてパターン化することにより形成することができる。
【００６２】
［引き出し電極形成工程］
図７に示すように、電磁コイル２２を覆うようにミラー部（３）の上面にＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜２３を例えば０．１μｍ〜１μｍの厚さで形成した後、電磁コイル２２の両端部がそれぞれ露出するようにフォトリソグラフィ法を用いて絶縁膜２３を部分的に除去する。
さらに、絶縁膜２３からトーションバー部（４）を介して支持体（２）に亘る所定の領域上に、電磁コイル２２の一方の端部と上記露出した領域で接続する引き出し電極６を形成し、絶縁膜２３からトーションバー部（５）を介して支持体（２）に亘る所定の領域上に、電磁コイル２２の他方の端部と上記露出した領域で接続する引き出し電極７を形成する。
引き出し電極６，７は、絶縁膜２３，トーションバー部（４，５），及び支持体（２）の全面に、Ａｕ，Ａｌ，及びＣｕ等の比抵抗の小さい金属材料を、蒸着，スパッタリング，めっき等によって例えば１μｍ〜１０μｍの厚さで成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてパターン化することにより形成することができる。
【００６３】
［反射膜形成工程］
次に、図８に示すように、ミラー部（３）上に、引き出し電極６，７を覆うように、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜２４を例えば１μｍ〜３μｍと厚めに形成した後、絶縁膜２４の上面を研磨やエッチバックにより平坦化する。
さらに、平坦化された絶縁膜２４の上面に光反射率の高い反射膜２５を形成する。
反射膜２５は、平坦化された絶縁膜２４の上面にＡｕ，Ａｇ（銀），Ａｌ，及びＣｕ等の反射率の高い金属膜を、蒸着，スパッタリング，めっき等によって成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてパターン化することにより形成することができる。
【００６４】
［第２ハーフエッチング工程］
同じく図８に示すように、上述の工程を経た単結晶Ｓｉウエハ２０の他面側（反射膜２５が形成されている側とは反対側）の所定の領域をフォトリソグラフィ法を用いてハーフエッチングして不要な部分を除去することにより、上述した支持部２ａ，２ｂを有する支持体２、ミラー部３、及びトーションバー部４，５を形成する。
ミラー部３及びトーションバー部４，５は、第１ハーフエッチング工程ではハーフエッチングされなかった領域であり、第２ハーフエッチング工程ではハーフエッチングされた領域である。
支持部２ａ，２ｂ及び支持体２は、第１及び第２ハーフエッチング工程でそれぞれハーフエッチングされなかった領域である。
【００６５】
上述した工程によって、図１〜図３に示す光偏向器１が得られる。
【００６６】
＜実施例２＞［図９参照］
次に、実施例２の光偏向器３１について図９を用いて説明する。
前述したように実施例１では、光偏向器１のミラー部３に渦巻きパターン状の電磁コイル２２を形成し、光偏向器１の外側に一対の永久磁石１０，１１を配置した構成であったのに対し、図９に示すように、実施例２の光偏向器３１は、ミラー部３３の対向する両端部に一対の永久磁石３６，３７を例えば接着剤等によって固定し、支持体３２の外周部に巻き線状の電磁コイル３８を巻回した構成を有する点で相違する。
【００６７】
実施例２の光偏向器３１における支持体３２、一対の支持部３２ａ，３２ｂ、及び一対のトーションバー部３４，３５は、実施例１の光偏向器１における支持体２、一対の支持部２ａ，２ｂ、及び一対のトーションバー部４，５にそれぞれ対応するものであり、各形状や製造方法は実施例１と同じである。
また、一対のトーションバー部３４，３５がミラー部３３の重心Ｏ３３に対して点対称に配置されている点、トーションバー部３４と支持部３２ａとの接続部から回転軸Ｃ３３までの距離と、トーションバー部３４とミラー部３３との接続部から回転軸Ｃ３３までの距離とが等しい点、及び、トーションバー部３５と支持部３２ｂとの接続部から回転軸Ｃ３３までの距離と、トーションバー部３５とミラー部３３との接続部から回転軸Ｃ３３までの距離とが等しい点は、実施例１と同じである。
【００６８】
そこで、実施例１との相違点である一対の永久磁石３６，３７及び電磁コイル３８について詳細に説明する。
【００６９】
図９に示すように、ミラー部３３の対向する両端部には一対の永久磁石３６，３７が例えば接着剤等によって固定されている。
一対の永久磁石３６，３７の磁極の方向はミラー部３３の回転軸Ｃ３３に対してそれぞれ直交する方向である。
なお、図９では一対の永久磁石３６，３７はミラー部３３の反射膜３９側に固定されているが、反射膜３９の反射面積を広く確保するためにはミラー部３３の反射膜３９が形成されている面とは反対の面側に固定することが望ましい。
一対の永久磁石３６，３７の材料としては、例えばＳｍ（サマリウム）−Ｃｏ（コバルト）系やＮｄ（ネオジウム）−Ｆｅ（鉄）系の磁性材料を用いることができる。
【００７０】
図９に示すように、電磁コイル３８は、静止した状態のミラー部３３に対して直交する方向に磁界を発生させる空芯コイルである。
電磁コイル３８は、０．０５ｍｍφ〜０．５ｍｍφのエナメル線を支持体３２の外周部に５０ターン〜３００ターン、巻回することにより形成することができる。
【００７１】
そして、外部から電磁コイル３８に所定の交流電流を供給することによって、電磁コイル３８が発生する磁界と一対の永久磁石３６，３７が発生する磁界とによる吸引と反発の相互作用によって、ミラー部３３は回転軸Ｃ３３で往復回転駆動する。
【００７２】
実施例２においても、実施例１と同様に、トーションバー部３４が、支持部３２ａとの接続部からミラー部３３との接続部に向かって、ミラー部３３の回転軸Ｃ３３方向に九十九折した形状を有し、トーションバー部３５も同様に、支持部３２ｂとの接続部からミラー部３３との接続部に向かって、ミラー部３３の回転軸Ｃ３３方向に九十九折した形状を有している。このため、実施例１と同様に、トーションバー部３４，３５は、外部からの振動、衝撃に対する機械強度が高く、破損しにくい。
そのため、ミラー部３３に重量物である一対の永久磁石３６，３７が固定された、実施例２の構成が実現可能となる。
【００７３】
実施例２の光偏向器３１は、実施例１の光偏向器１と比較して、ミラー部３３を実施例１と同様に大きな回転角度で共振駆動させることはできるものの、ミラー部３３に重量物である一対の永久磁石３６，３７が固定されているため、実施例１の光偏向器１よりは機械強度が劣る。
その改善手段として、トーションバー部３４，３５をシリコンゲル等の粘性の低い樹脂で被覆することにより、粘性抵抗を付与して共振強度を低く抑え、不要な振動を抑制することができると共に、外部からの振動、衝撃に対する強度を向上させることができる。
【００７４】
＜実施例３＞［図１０参照］
次に、実施例３の光偏向器４１について図１０を用いて説明する。
図１０（ａ）は実施例３の光偏向器４１を説明するための模式的斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）における支持体４２の空隙に配置された構成部を説明するための模式的拡大斜視図である。
【００７５】
前述した実施例１，２の光偏向器１，３１は、ミラー部３，３３が１つの回転軸Ｃ３，Ｃ３３で往復回転駆動する、即ち走査方向が１方向の１次元光偏向器であったのに対し、図１０に示すように、実施例３の光偏向器４１は、互いに直交する２つの回転軸ＣＸ４８，ＣＹ４８でそれぞれ往復回転駆動する、即ち走査方向が互いに直交する２方向の２次元光偏向器である点で相違する。
【００７６】
図１０に示すように、光偏向器４１は、所定の空隙を有して互いに対向配置された一対の支持部４２ａ，４２ｂを備えた支持体４２と、所定の空隙に配置され、一対の支持部４２ａ，４２ｂと同じ方向に互いに対向配置された一対の支持部４３ａ，４３ｂを備えた支持体４３と、一方の支持部４２ａと一方の支持部４３ａとを接続するトーションバー部４４と、他方の支持部４２ｂと他方の支持部４３ｂとを接続するトーションバー部４５と、支持部４３ａと支持部４３ｂとの間に互いに離間して配置され、支持部４３ａに一端側がそれぞれ固定されて支持部４３ｂに向かって延在し、他端側がそれぞれ自由端である一対のアーム部４６ａ，４６ｂと、支持部４３ａと支持部４３ｂとの間に互いに離間して配置されると共に一対のアーム部４６ａ，４６ｂに対向配置され、支持部４３ｂに一端側がそれぞれ固定されて支持部４３ａに向かって延在し、他端側がそれぞれ自由端である一対のアーム部４７ａ，４７ｂと、各一対のアーム部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂの間に配置されたミラー部４８と、ミラー部４８と一対のアーム部４６ａ，４６ｂの自由端側とをそれぞれ接続する一対のトーションバー部４９ａ，４９ｂと、ミラー部４８と一対のアーム部４７ａ，４７ｂの自由端側とをそれぞれ接続する一対のトーションバー部５０ａ，５０ｂと、一対の支持部４３ａ，４３ｂに固定された一対の永久磁石５１，５２と、支持体４２の外周部に巻回された巻き線状の電磁コイル５３と、を有して構成されている。
【００７７】
支持部４２ａ，４２ｂ、支持体４２、及びトーションバー部４４，４５は、実施例１の支持部２ａ，２ｂ、支持体２、及びトーションバー部４，５、並びに実施例２の支持部３２ａ，３２ｂ、支持体３２、及びトーションバー部３４，３５にそれぞれ対応するものである。
【００７８】
トーションバー部４４，４５は、ミラー部４８の重心Ｏ４８に対して点対称に配置されている。
トーションバー部４４は、支持部４２ａとの接続部からミラー部４８との接続部に向かって、ミラー部４８の回転軸ＣＹ４８方向に九十九折した形状を有している。
トーションバー部４５も同様に、支持部４２ｂとの接続部からミラー部４８との接続部に向かって、ミラー部４８の回転軸ＣＹ４８方向に九十九折した形状を有している。
トーションバー部４４，４５の九十九折形状は、実施例１のトーションバー部４，５の九十九折形状、及び実施例２のトーションバー部３４，３５の九十九折形状とそれぞれ同じである。
トーションバー部４４と支持部４２ａとの接続部から回転軸ＣＹ４８までの距離と、トーションバー部４４とミラー部４８との接続部から回転軸ＣＹ４８までの距離とは等しい。
同様に、トーションバー部４５と支持部４２ｂとの接続部から回転軸ＣＹ４８までの距離と、トーションバー部４５とミラー部４８との接続部から回転軸ＣＹ４８までの距離とは等しい。
【００７９】
アーム部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂには、下電極，圧電膜，及び上電極が順次積層された構造を有する圧電モノモルフ素子５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂが各アーム部に対応して形成されている。
圧電膜の材料としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコニウム酸鉛），ＢＴＯ（チタン酸バリウム），及び酸化亜鉛等の圧電材料を用いることができる。
【００８０】
アーム部４６ａ，４６ｂの一方の電極（例えば上電極）はそれぞれ引き出し電極５６に接続されており、他方の電極（例えば下電極）はそれぞれ接地されている。
アーム部４７ａ，４７ｂの一方の電極（例えば上電極）はそれぞれ引き出し電極５７に接続されており、他方の電極（例えば下電極）はそれぞれ接地されている。
引き出し電極５６，５７は配線５８，５９を介して外部の電源にそれぞれ接続されている。
【００８１】
支持部４３ａには永久磁石５１が例えば接着剤等によって固定されており、支持部４３ｂには永久磁石５２が例えば接着剤等によって固定されている。
一対の永久磁石５１，５２の磁極の方向はミラー部４８の回転軸ＣＹ４８に対してそれぞれ直交する方向である。
一対の永久磁石５１，５２の材料としては、実施例２と同様にＳｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ系の磁性材料を用いることができる。
【００８２】
図１０に示すように、電磁コイル５３は、静止した状態のミラー部４８に対して直交する方向に磁界を発生させる空芯コイルである。
電磁コイル５３は、０．０５ｍｍφ〜０．５ｍｍφのエナメル線を支持体４２の外周部に５０ターン〜３００ターン、巻回することにより形成することができる。
【００８３】
次に、上述した光偏向器４１のミラー部４８の駆動方法について同じく図１０を用いて説明する。
【００８４】
まず、ミラー部４８を回転軸ＣＸ４８で往復回転駆動させる方法について説明する。
【００８５】
外部の電源から配線５８，５９及び引き出し電極５６，５７を介して、ミラー部４８が共振駆動するように、一方の圧電モノモルフ素子５４ａ，５４ｂと他方の圧電モノモルフ素子５５ａ，５５ｂとに互いに逆位相の交流電圧を印加する。
これにより、一方の圧電モノモルフ素子５４ａ，５４ｂと他方の圧電モノモルフ素子５５ａ，５５ｂとで互いに逆位相の圧電効果が作用して、一方の一対のアーム部４６ａ，４６ｂの各自由端部と他方の一対のアーム部４７ａ，４７ｂの各自由端部とは互いに逆向きに往復回転駆動するため、ミラー部４８は、ミラー部４８の慣性モーメント及びトーションバー部４９ａ，４９ｂ，５０ａ，５０ｂの捩じればね定数で決定される共振周波数で、回転軸ＣＸ４８で往復回転駆動する。
このため、ミラー部４８は、高い周波数で、かつ大きな回転角度で往復回転駆動する。
【００８６】
次に、ミラー部４８を回転軸ＣＹ４８で往復回転駆動させる方法について説明する。
【００８７】
外部から電磁コイル５３に所定の交流電流を供給することによって、電磁コイル５３が発生する磁界と一対の永久磁石５１，５２が発生する磁界とによる吸引と反発の相互作用によって、ミラー部４８は回転軸ＣＹ４８で往復回転駆動する。
【００８８】
前述したように、トーションバー部４４，４５は、支持部４２ａ，４２ｂとの接続部からミラー部４８との接続部に向かって、ミラー部４８の回転軸ＣＹ４８方向に九十九折した形状を有しているので、トーションバー部４４，４５の捩じればね定数を任意の値に小さくすることができるので、ミラー部４８を共振周波数よりも低い任意の非共振周波数で、かつ大きな回転角度で往復回転駆動することができる。
【００８９】
そして、ミラー部４８を回転軸ＣＸ４８，ＣＹ４８の２軸でそれぞれ往復回転駆動させた状態で、実施例１と同様に、レーザ光源ＡＡ（図１参照）からレーザ光ＬＬをミラー部４８に向けて照射することにより、レーザ光ＬＬはミラー部４８によって２次元状に反射される。
【００９０】
この光偏向器４１をプロジェクタやヘッドマウントディスプレイ等の投射型の表示装置に用いることにより、照射された光（例えばレーザ光ＬＬ）を水平方向及び垂直方向に、大きな回転角度（偏向角度）でそれぞれ走査（例えばラスタースキャン）することができる。
【００９１】
＜実施例４＞［図１１及び図１２参照］
次に、実施例４の光偏向器６１について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１及び図１２は前述の図２及び図３にそれぞれ対応するものである。
【００９２】
図１１に示すように、光偏向器６１は、所定の空隙を有して対向配置された一対の支持部６２ａ，６２ｂを備えた支持体６２と、上記所定の空隙に配置されて表面（上面）に反射膜が形成されたミラー部６３と、一方の支持部６２ａとミラー部６３とを接続するトーションバー部６４と、他方の支持部６２ｂとミラー部６３とを接続するトーションバー部６５と、を有して構成されている。
【００９３】
トーションバー部６４は、支持部６２ａとの接続部からミラー部６３との接続部に向かって、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に九十九折した形状を有している。
トーションバー部６５も同様に、支持部６２ｂとの接続部からミラー部６３との接続部に向かって、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に九十九折した形状を有している。
また、トーションバー部６４とトーションバー部６５とは、ミラー部６３の重心Ｏ６３に対して点対称に配置されている。
また、トーションバー部６４と支持部６２ａとの接続部から回転軸Ｃ６３までの距離Ｌ６４ａと、トーションバー部６４とミラー部６３との接続部から回転軸Ｃ６３までの距離Ｌ６４ｂとは等しい。
同様に、トーションバー部６５と支持部６２ｂとの接続部から回転軸Ｃ６３までの距離Ｌ６５ａと、トーションバー部６５とミラー部６３との接続部から回転軸Ｃ６３までの距離Ｌ６５ｂとは等しい。
【００９４】
図１２に示すように、トーションバー部６４は、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に平行して延在する２本１組のトーションバー構成部６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，及び６４ｅと、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，及び６６ｄとがそれぞれの端部で交互に連接した九十九折形状を有している。
また、トーションバー部６４は、トーションバー構成部６４ａの各一端が支持部６２ａにそれぞれ固定（接続）されており、トーションバー構成部６４ｅの各一端がミラー部６３にそれぞれ固定（接続）されている。
【００９５】
同様に、トーションバー部６５は、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に平行して延在する２本１組のトーションバー構成部６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，及び６５ｅと、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，及び６７ｄとがそれぞれの端部で交互に連接した九十九折形状を有している。
また、トーションバー部６５は、トーションバー構成部６５ａの各一端が支持部６２ｂにそれぞれ固定（接続）されており、トーションバー構成部６５ｅの各一端がミラー部６３にそれぞれ固定（接続）されている。
【００９６】
図２及び図３と図１１及び図１２との比較からも明らかなように、実施例４の光偏向器６１は、実施例１〜実施例３の光偏向器１，３１，４１と比較して、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に延在するトーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅをそれぞれ２本１組とした点に特徴を有する。
【００９７】
これにより、ミラー部６３を往復回転駆動させたときにトーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅにかかる捩じれ応力を各２本にそれぞれ分散することができるので、トーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅの機械強度を実施例１〜実施例３のトーションバー構成部１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅよりも向上させることができる。
【００９８】
また、トーションバー部６４，６５は、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部６６ａ〜６６ｄ，６７ａ〜６７ｄが、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に延在するトーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅよりも幅広く、また、実施例１〜実施例３のトーションバー構成部１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄよりも幅広く形成されている点に特徴を有する。
【００９９】
これにより、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部６６ａ〜６６ｄ，６７ａ〜６７ｄの「反り」による捩じればね定数が大きくなるので、トーションバー部６４，６５の捩じればね定数は、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に延在するトーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅの「捩じれ」による捩じればね定数と同等と見なすことができる。
そのため、実施例４の光偏向器６１は実施例１〜実施例３の光偏向器１，３１，４１よりも機械強度がさらに向上する。
【０１００】
実施例４の光偏向器６１では、トーションバー部６４，６５をミラー部６３の重心Ｏ６３に対して点対称に配置した構成としたが、これに限定されるものではない。例えば実施例１〜実施例３の光偏向器１，３１，４１と同様に、トーションバー部６４，６５を、ミラー部６３の重心Ｏ６３を通り、かつ回転軸（Ｃ６３）に直交する仮想線に対して線対称に配置した構成とすることによって、上述した効果と同様の効果が得られる。
【０１０１】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【０１０２】
例えば、実施例３では、アーム部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂの他方の電極（例えば下電極）をそれぞれ接地させたが、これに限定されるものではない。
例えばアーム部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂの他方の電極（例えば下電極）にも、一方の電極（例えば上電極）に接続する引き出し電極５６，５７とは別の引き出し電極を接続した構成とし、これら引き出し電極に外部の電源から所定の電圧を印加して一方の電極（例えば上電極）と他方の電極（例えば下電極）との間の圧電膜にかかる電圧を制御して圧電モノモルフ素子を駆動するようにしてもよい。
【０１０３】
また、実施例１〜実施例４では、ミラー部の往復回転駆動手段として、電磁コイルや圧電モノモルフ素子を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば静電力を利用した手段であってもよい。
【０１０４】
また、実施例４では、ミラー部６３の回転軸Ｃ６３方向に延在するトーションバー構成部６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅをそれぞれ２本１組としたが、これに限定されるものではなく、１組をそれぞれ３本以上としてもよい。
【０１０５】
ここで、トーションバー部４，５（６４，６５も同様）にかかる捩じれ応力について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３及び図１４では説明をわかりやすくするためにトーションバー部４，５（６４，６５も同様）を簡略化したトーションバー部７４，７５として示している。また、図１４（ａ），（ｂ）は支持部７２ａ側からミラー部７３を見たときの模式的側面図であるが、説明をわかりやすくするためにミラー部７３を手前側に、支持部７２ａを奥側にして示している。また、図１４（ａ）はミラー部７３が図１３に示す回転軸Ｃ７３で往復回転駆動している状態を示すものであり、図１４（ｂ）はミラー部７３が図１３に示す回転軸Ｅ７３で往復回転駆動している状態を示すものである。
【０１０６】
図１３に示すように、トーションバー部７４は、一方の支持部７２ａとミラー部７３とを接続するものであり、ミラー部７３の回転軸Ｃ７３，Ｅ７３方向に延在するトーションバー構成部７４ａ及び７４ｂと、ミラー部７３の回転軸Ｃ７３，Ｅ７３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部７４ｃとが交互に連接した形状を有している。
トーションバー部７５は、他方の支持部７２ｂとミラー部７３とを接続するものであり、ミラー部７３の回転軸Ｃ７３，Ｅ７３方向に延在するトーションバー構成部７５ａ及び７５ｂと、ミラー部７３の回転軸Ｃ７３，Ｅ７３に対して直交する方向に延在するトーションバー構成部７５ｃとが交互に連接した形状を有している。
【０１０７】
トーションバー部７４とトーションバー部７５とは、ミラー部７３の重心Ｏ７３に対して点対称に配置されている。
回転軸Ｃ７３はミラー部７３の重心Ｏ７３を通る中心線に相当し、回転軸Ｅ７３はミラー部７３の重心Ｏ７３を通らず、かつ回転軸Ｃ７３に平行な線に相当する。
ミラー部７３の回転軸Ｃ７３から各トーションバー構成部７４ａ，７４ｂまでの各距離Ｄ７４ａ，Ｄ７４ｂは互いに等しく、ミラー部７３の回転軸Ｃ７３から各トーションバー構成部７５ａ，７５ｂまでの各距離Ｄ７５ａ，Ｄ７５ｂは互いに等しい。
一方、ミラー部７３の回転軸Ｅ７３から各トーションバー構成部７４ａ，７４ｂまでの各距離Ｄ７４ｃ，Ｄ７４ｄは互いに異なっており、ミラー部７３の回転軸Ｅ７３から各トーションバー構成部７５ａ，７５ｂまでの各距離Ｄ７５ｃ，Ｄ７５ｄも互いに異なっている。
【０１０８】
図１４（ａ）に示すように、ミラー部７３を、ミラー部７３と支持部７２ａ（７２ｂ）とのなす角度がθａとなるように回転軸Ｃ７３で往復回転駆動させたとき、トーションバー構成部７４ｃ（７５ｃ）と支持部７２ａ（７２ｂ）とのなす角度θｂと、トーションバー構成部７４ｃ（７５ｃ）とミラー部７３とのなす角度θｃとは等しくなる。そのため、トーションバー構成部７４ａ（７５ａ）及びトーションバー構成部７４ｂ（７５ｂ）は等しく捩じれることになり、かかる応力も等しくなる。
【０１０９】
これに対して、図１４（ｂ）に示すように、ミラー部７３を、ミラー部７３と支持部７２ａ（７２ｂ）とのなす角度が同じくθａとなるように回転軸Ｅ７３で往復回転駆動させたとき、トーションバー構成部７４ｃ（７５ｃ）とミラー部７３とのなす角度θｅが、トーションバー構成部７４ｃ（７５ｃ）と支持部７２ａ（７２ｂ）とのなす角度θｄよりも大きくなるので、トーションバー構成部７４ｂ（７５ｂ）にかかる応力はトーションバー構成部７４ａ（７５ａ）にかかる応力よりも大きくなるため、トーションバー構成部７４ｂ（７５ｂ）にかかる応力とトーションバー構成部７４ａ（７５ａ）にかかる応力とのバランスが崩れてしまう。
そのため、ミラー部７３を回転軸Ｅ７３で往復回転駆動させた場合は、ミラー部７３を回転軸Ｃ７３で往復回転駆動させた場合に比べてトーションバー構成部７４ｂ（７５ｂ）にかかる応力が大きくなるため、トーションバー部７４（７５）が破損しやすくなる。
【０１１０】
実施例１〜４で説明したトーションバー部の形状は本発明の要旨を逸脱しない範囲において限定されるものではないが、上述した理由により、トーションバー部と支持部との接続部からの距離と、トーションバー部とミラー部との接続部からの距離とが互いに等しくなるような回転軸でミラー部を往復回転駆動させることが望ましい。
【符号の説明】
【０１１１】
１，３１，４１，６１＿光偏向器、  ２ａ，２ｂ，３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，６２ａ，６２ｂ＿支持部、  ２，３２，４２，４３，６２＿支持体、  ３，３３，４８，６３＿ミラー部、  ４，５，３４，３５，４４，４５，４９ａ，４９ｂ，５０ａ，５０ｂ，６４，６５＿トーションバー部、  ４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ＿接続部、  ６，７，５６，５７＿引き出し電極、  ８，９，５８，５９＿配線、  １０，１１，３６，３７，５１，５２＿永久磁石、  １２ａ〜１２ｅ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｅ，１５ａ〜１５ｄ，６４ａ〜６４ｅ，６５ａ〜６５ｅ，６６ａ〜６６ｄ，６７ａ〜６７ｄ＿トーションバー構成部、  ２０＿単結晶Ｓｉウエハ、  ２１，２３，２４＿絶縁膜、  ２２，３８，５３＿電磁コイル、  ２５，３９＿反射膜、  ４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ＿アーム部、  ５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ＿圧電モノモルフ素子、  Ｃ３，Ｃ３３，ＣＸ４８，ＣＹ４８，Ｃ６３＿回転軸、  Ｏ３，Ｏ３３，Ｏ４８，Ｏ６３＿重心、  Ｌ４ａ，Ｌ４ｂ，Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ，Ｌ６４ａ，Ｌ６４ｂ，Ｌ６５ａ，Ｌ６５ｂ＿距離、  ＡＡ＿レーザ光源、  ＬＬ＿レーザ光
【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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【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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