(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸まわりに回転可能に構成され、光を反射するミラーと、
前記ミラーを前記回転軸まわりに回転させるミラーアクチュエータと、
前記ミラーに力を加えて前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を変化させる調整機構と、
前記ミラーアクチュエータ及び前記調整機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、波形信号によって前記ミラーアクチュエータを制御するように構成され、
前記制御装置は、前記調整機構を制御することにより、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数と、この共振周波数に最も近い前記波形信号の周波数成分との差が大きくなるように、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を制御する、光走査装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数と、この共振周波数に最も近い前記波形信号の前記周波数成分との差が基準値以上となるように、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を制御する、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数が「（Ｎ＋０．５）×ｆｄ」になるように、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を制御するように構成され、
前記ｆｄは、前記波形信号に含まれる基本波の周波数であり、
前記Ｎは、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数に最も近い前記波形信号の前記周波数成分の次数を示す１以上の整数である、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記調整機構は、
前記ミラーの前記回転軸まわりの回転と連動するように構成される可動電極と、
前記ミラーの前記回転軸まわりの回転と連動しないように構成される固定電極とを含み、
前記調整機構は、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧が印加されることにより前記可動電極と前記固定電極との間に静電力を生じさせて、その静電力により前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を変化させるように構成され、
前記制御装置は、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧信号を印加するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記調整機構は、前記ミラーの前記回転軸まわりの回転に対する復元力を強めるように前記ミラーに力を加えるように構成され、
前記可動電極及び前記固定電極の各々は、櫛歯状に形成されており、
前記可動電極と前記固定電極とは双方の櫛歯が互い違いになるように配置されている、請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記電圧信号は、直流電圧信号であり、
前記制御装置は、前記電圧信号の直流電圧の大きさに基づいて、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を制御する、請求項４又は５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記電圧信号は、矩形波電圧信号であり、
前記制御装置は、前記電圧信号のデューティ比に基づいて、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を制御する、請求項４又は５に記載の光走査装置。
【請求項８】
基材と、
前記基材上に直接的又は間接的に設けられた第１支持部材及び第２支持部材と、
前記基材上に直接的又は間接的に設けられた第１固定部材及び第２固定部材と、
表面に前記ミラーを有するミラー部と、
第１梁及び第２梁とをさらに備え、
前記ミラー部の前記回転軸の方向の両端に位置する第１端及び第２端はそれぞれ、前記第１梁及び前記第２梁を介して前記第１支持部材及び前記第２支持部材につながっており、
前記可動電極は、第１可動電極及び第２可動電極を含み、
前記第１可動電極及び前記第２可動電極はそれぞれ、前記ミラー部の前記回転軸とは直交する方向の両端に位置する第３端及び第４端に設けられており、
前記固定電極は、前記第１固定部材に支持される第１固定電極と、前記第２固定部材に支持される第２固定電極とを含み、
前記第１固定電極及び前記第２固定電極はそれぞれ、前記第１可動電極及び前記第２可動電極に対向するように配置され、
前記第１梁及び前記第２梁の各々は、前記回転軸として機能し、
前記第１可動電極及び前記第１固定電極と、前記第２可動電極及び前記第２固定電極とは、前記回転軸に関して線対称に形成されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記回転軸は、第１回転軸であり、
前記ミラーアクチュエータは、第１ミラーアクチュエータであり、
前記波形信号は、第１波形信号であり、
前記調整機構は、第１調整機構であり、
前記ミラーは、前記第１回転軸に直交する第２回転軸まわりにも回転可能に構成され、
当該光走査装置は、
前記ミラーを前記第２回転軸まわりに回転させる第２ミラーアクチュエータと、
前記ミラーに力を加えて前記ミラーの前記第２回転軸まわりの共振周波数を変化させる第２調整機構とをさらに備え、
前記制御装置は、第２波形信号によって前記第２ミラーアクチュエータを制御するように構成され、
前記制御装置は、前記第２調整機構を制御することにより、前記第２波形信号に含まれる周波数成分から前記ミラーの前記第２回転軸まわりの共振周波数が離れるように前記ミラーの前記第２回転軸まわりの共振周波数を制御する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
光ビームを出射する光源と、前記光ビームを偏向する光走査装置と、光検出器とを備え、前記光走査装置により偏向された光ビームを物体に照射し、前記物体で反射された光の少なくとも一部を前記光検出器によって検出するように構成される測距装置であって、
前記光源から出射される光ビームに関する情報と、前記光検出器による検出結果とを用いて、距離画像を形成する情報処理装置をさらに備え、
前記光走査装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光走査装置である、測距装置。
【請求項１１】
回転軸まわりに回転可能に構成され、光を反射するミラーと、前記ミラーを前記回転軸まわりに回転させるミラーアクチュエータとを備える光走査装置の制御方法であって、
前記ミラーアクチュエータを制御するための波形信号を決定することと、
前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数と、この共振周波数に最も近い前記波形信号の周波数成分との差が大きくなるように、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数の目標値である目標周波数を決定することと、
前記波形信号によって前記ミラーアクチュエータを制御して前記ミラーを前記回転軸まわりに回転させるとともに、前記ミラーに力を加えて前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を変化させることにより前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数を前記目標周波数に制御することとを含む、光走査装置の制御方法。
【請求項１２】
前記目標周波数は、「（Ｎ＋０．５）×ｆｄ」に決定され、
前記ｆｄは、前記波形信号に含まれる基本波の周波数であり、
前記Ｎは、前記ミラーの前記回転軸まわりの共振周波数に最も近い前記波形信号の前記周波数成分の次数を示す１以上の整数である、請求項１１に記載の光走査装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光走査装置、光走査装置の制御方法、及び測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を走査する際に、ミラーによって光の出射方向を調整する光走査装置が知られている。たとえば、光が入射するミラーの姿勢を変化させることで、ミラーで反射される光の方向を変えることができる。特開２０１９−１９１２２６号公報（特許文献１）には、圧電アクチュエータによりミラーの姿勢を変化させる光走査装置が開示されている。【０００３】
特許文献１に記載される光走査装置では、垂直駆動源（より特定的には、圧電アクチュエータ）に鋸歯状波形の駆動電圧が印加されることによってミラーが垂直方向に揺動し、水平駆動源（より特定的には、圧電アクチュエータ）に正弦波状の駆動電圧が印加されることによってミラーが水平方向に揺動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−１９１２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載される光走査装置は、鋸歯状波形の駆動電圧を用いて垂直方向のミラー制御を行なう。こうした光走査装置では、鋸歯状波形の上昇期間又は下降期間を利用して、走査速度が一定になる期間を長くすることができる。ただし、鋸歯状波形に含まれる高周波成分がミラーの共振特性によって増幅されると、リンギング（すなわち、信号の振動に起因した波形の歪み）が生じることがある。特許文献１では、画像表示のために光走査装置を使用しているため、上記のリンギングは、画質低下（たとえば、横縞）の原因になる。【０００６】
特許文献１に記載される技術では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による解析を行なってミラーの共振周波数（より特定的には、機械的な共振周波数）を求め、ミラーの共振周波数成分が駆動信号の波形（詳しくは、電圧波形）に含まれなくなるように鋸歯状波形の駆動信号の周波数を調整することにより、リンギングの発生を抑制している。【０００７】
しかしながら、こうした技術では、ミラーの共振周波数成分が駆動信号の波形に含まれなくなるように駆動信号を生成することが要求されるため、使用可能な駆動信号が制限され、駆動信号を決定する際の自由度が低下する。【０００８】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ミラーの駆動信号を決定する際の自由度を確保しつつ、共振現象によるミラーの不安定動作（たとえば、リンギング）を抑制できる光走査装置、光走査装置の制御方法、及び測距装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の光走査装置は、ミラーと、ミラーアクチュエータと、調整機構と、制御装置とを備える。ミラーは、回転軸まわりに回転可能に構成され、光を反射するように構成される。ミラーアクチュエータは、ミラーを上記回転軸まわりに回転させるように構成される。調整機構は、ミラーに力を加えてミラーの上記回転軸まわりの共振周波数を変化させるように構成される。制御装置は、ミラーアクチュエータ及び調整機構を制御するように構成される。制御装置は、波形信号によってミラーアクチュエータを制御するように構成される。制御装置は、調整機構を制御することにより、波形信号に含まれる周波数成分からミラーの上記回転軸まわりの共振周波数が離れるようにミラーの上記回転軸まわりの共振周波数を制御するように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
上記の光走査装置、及びそれを備える測距装置においては、ミラーの駆動信号を決定する際の自由度を確保しつつ、共振現象によるミラーの不安定動作（たとえば、リンギング）を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態１に係る光走査装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示したＭＥＭＳミラーの構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示したＭＥＭＳミラーの上面構造を示す図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造を示す図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面構造を示す図である。
【図６】図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造を示す図である。
【図７】本開示の実施の形態１に係る光走査装置の制御方法を示す図である。
【図８】本開示の実施の形態１に係る光走査装置においてミラーが駆動される際の電流及び磁界の向きの一例を示す図である。
【図９】図８に示した電流及び磁界によって生じるローレンツ力を示す図である。
【図１０】図９に示したローレンツ力によって生じるトルクを示す図である。
【図１１】図２〜図６に示したＭＥＭＳミラーに入射した光ビームの反射方向を示す図である。
【図１２】図３に示したピエゾ抵抗素子が構成する姿勢検出回路を示す図である。
【図１３】本開示の実施の形態１に係る光走査装置の制御方法におけるミラーの駆動信号の一例を示す図である。
【図１４】図１３に示したミラーの駆動信号に含まれる周波数成分を示す図である。
【図１５】リンギングが生じやすいミラーの共振周波数の一例を示す図である。
【図１６】リンギングが生じたときのミラーのＸ回転角度の推移を示す図である。
【図１７】図７に示した調整信号の決定に係る処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】図１７の処理において取得されるＸ回転ミラー特性の第１の例を示す図である。
【図１９】図１７の処理において取得されるＸ回転ミラー特性の第２の例を示す図である。
【図２０】本開示の実施の形態１に係る光走査装置の制御方法において、櫛歯電極間に電圧が印加されていないときのミラーの共振周波数の一例を示している。
【図２１】本開示の実施の形態１に係る光走査装置の制御方法において、調整信号が櫛歯電極間に印加されたときのミラーの共振周波数の一例を示している。
【図２２】図１７に示した処理の変形例を示すフローチャートである。
【図２３】光走査装置の制御方法において、可動電極と固定電極との間に印加される電圧信号の変形例を示す図である。
【図２４】図３及び図４に示した可動電極及び固定電極の第１変形例を示す図である。
【図２５】図３及び図４に示した可動電極及び固定電極の第２変形例を示す図である。
【図２６】図３に示した調整機構の変形例を示す図である。
【図２７】図２６中のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面構造を示す図である。
【図２８】図２６及び図２７に示した圧電構造体の詳細構造を示す図である。
【図２９】本開示の実施の形態２に係る光走査装置が備えるＭＥＭＳミラーの上面構造を示す図である。
【図３０】図２９中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿った断面構造を示す図である。
【図３１】本開示の実施の形態２に係る光走査装置における磁石の配置を説明するための図である。
【図３２】図２９に示したＭＥＭＳミラーの構造の変形例を示す図である。
【図３３】図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿った断面構造を示す図である。
【図３４】本開示の実施の形態３に係る測距装置を示す図である。
【図３５】図３４に示した測距装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図中のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する３軸を示している。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各々に関して、矢印が指し示す方向には「＋」を、その反対の方向には「−」を付して各方向を表す場合がある。たとえば、Ｘ軸の矢印が指し示す方向は「＋Ｘ」、その反対の方向は「−Ｘ」と表記する場合がある。また、＋Ｚの方向を「上」、−Ｚの方向を「下」と称する場合がある。以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。また、以下の各実施の形態で説明された構成を技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせることは出願当初から予定されている。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１に係る光走査装置１００の概略構成を示す図である。図１を参照して、光走査装置１００は、ＭＥＭＳミラー１と、磁石２ａ，２ｂと、制御装置３とを備える。磁石２ａ，２ｂとしては、永久磁石を採用できる。詳細は後述するが、磁石２ａ，２ｂはＭＥＭＳミラー１を挟むように配置され、ＭＥＭＳミラー１に対してＹ軸方向の磁界を印加するように構成される。ＭＥＭＳは、「Micro  Electro  Mechanical  Systems」の略称であり、半導体製造技術及びレーザー加工技術のような各種の微細加工技術を用いて、微小な電気要素と微小な機械要素とを１つの基板上に組み込んだシステム（又は、デバイス）を意味する。
【００１４】
制御装置３としては、プロセッサ、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、及び記憶装置を備えるマイクロコンピュータを採用できる。プロセッサとしては、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を採用できる。制御装置３が備えるプロセッサの数は任意であり、１つでも複数でもよい。ＲＡＭは、プロセッサによって処理されるデータを一時的に記憶する作業用メモリとして機能する。記憶装置は、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置には、プログラムのほか、プログラムで使用される情報（たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ）が記憶されている。この実施の形態１では、記憶装置に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することで、後述する図７及び図１７に示す処理が実行される。ただし、制御装置３における各種処理は、ソフトウェアによる実行に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で実行することも可能である。マイクロコンピュータに代えて、ＦＰＧＡ（Field−Programmable  Gate  Array）を採用してもよい。また、ソフトウェア及びハードウェアの機能分割によって、同様の制御機能を実現することも可能である。
【００１５】
図２は、ＭＥＭＳミラー１の構成を示す斜視図である。図１とともに図２を参照して、ＭＥＭＳミラー１は、光を走査するためのミラー部５と、ミラー部５を支えるヒンジ（たとえば、梁１１，１２）と、ミラー部５を回転させるミラーアクチュエータ（詳細は後述）とを備える。ミラー部５に入射した光は、ミラー部５（より特定的には、後述するミラー１０）によって反射される。ＭＥＭＳミラー１は、ミラー部５の回転によって光の反射角度を調整可能に構成されるとともに、所定の走査範囲において光を走査するように構成される。ＭＥＭＳミラー１の動作は、制御装置３（図１）によって制御される。制御装置３は、ミラーアクチュエータによりヒンジにねじれを生じさせることによって、ミラー部５で反射される光の方向を制御するように構成される。
【００１６】
ＭＥＭＳミラー１は、梁１１，１２と、支持部材４ａ，４ｂと、固定部材６ａ，６ｂと、基材７ａ，７ｂと、可動電極５１，５２と、固定電極６１，６２とを備える。基材７ａは、ミラー部５を囲むように配置された矩形状の枠体である。基材７ｂは、ミラー部５の下方に位置する矩形状の板である。基材７ａと基材７ｂとの間には隙間が設けられている。支持部材４ａ，４ｂ及び固定部材６ａ，６ｂの各々は基材７ａ上に配置されている。ただし、基材７ａと支持部材４ａ，４ｂとの間、基材７ａと固定部材６ａ，６ｂとの間、及びミラー部５と基材７ｂとの間の各々には、絶縁層５５が配置されている。
【００１７】
図３は、ＭＥＭＳミラー１の上面構造を示す図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造を示す図である。図５は、図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面構造を示す図である。図６は、図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造を示す図である。
【００１８】
図３〜図６を参照して、ミラー部５は、基材５０と、基材５０上に設けられたミラー１０とを備える。ミラー部５は、表面にミラー１０を有する。ミラー１０は、Ｘ軸まわりに回転可能に構成されるとともに、光を反射するように構成される。ミラー１０は、たとえば矩形状の反射膜である。ミラー１０はミラー部５の一部を構成するため、ミラー部５が回転すると、ミラー１０も回転する。ミラー１０がＸ軸まわりに回転することにより、ミラー１０に入射した光の反射角度が変わる。
【００１９】
ミラー部５のＸ軸方向の両端に相当する第１端（−Ｘ側の端）及び第２端（＋Ｘ側の端）には、それぞれ梁１１及び梁１２が接続されている。この実施の形態１では、梁１１及び梁１２の各々が、Ｘ軸方向に長尺の形状を有し、ミラー１０の回転軸として機能する。より具体的には、梁１１及び梁１２の各々は、ねじり型弾性ヒンジとして機能する。図３中の軸Ｘ１は、Ｘ軸に平行な軸であり、ミラー１０の回転軸の位置を示している。梁１１及び梁１２の各々は軸Ｘ１に沿って形成されている。梁１１及び梁１２の各々が軸Ｘ１まわりにねじれることによって、ミラー１０の軸Ｘ１まわりの回転（以下、「Ｘ１回転」とも称する）が可能になる。この実施の形態１では、基材７ａが図示しない筐体に固定されており、ミラー部５（ミラー１０を含む）は基材７ａに対して相対的に回転する。
【００２０】
ＭＥＭＳミラー１は、軸Ｘ１に関して線対称な構造を有する。支持部材４ａは、基材７ａの−Ｘ側の辺に配置され、梁１１を介してミラー部５の第１端と接続されている。梁１１は、支持部材４ａ及び基材５０と一体的に形成されてもよいし、支持部材４ａ及び基材５０とは別に形成されて支持部材４ａ及び基材５０の各々に接合されてもよい。支持部材４ｂは、基材７ａの＋Ｘ側の辺に配置され、梁１２を介してミラー部５の第２端と接続されている。梁１２は、支持部材４ｂ及び基材５０と一体的に形成されてもよいし、支持部材４ｂ及び基材５０とは別に形成されて支持部材４ｂ及び基材５０の各々に接合されてもよい。
【００２１】
支持部材４ａと梁１１との境界部には、ピエゾ抵抗素子９１及び９２が設けられている。ピエゾ抵抗素子９１は、軸Ｘ１よりも＋Ｙ側に位置し、ピエゾ抵抗素子９２は、軸Ｘ１よりも−Ｙ側に位置する。支持部材４ｂと梁１２との境界部には、ピエゾ抵抗素子９３及び９４が設けられている。ピエゾ抵抗素子９３は、軸Ｘ１よりも＋Ｙ側に位置し、ピエゾ抵抗素子９４は、軸Ｘ１よりも−Ｙ側に位置する。ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は、ミラー１０、可動電極５１，５２、固定電極６１，６２、及び梁１１，１２の各々と電気的に絶縁されている。詳細は後述するが、この実施の形態１では、ブリッジ回路が形成されるようにピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４が接続されている（図１２参照）。制御装置３（図１）は、ブリッジ回路の中点電圧に基づいてミラー１０の軸Ｘ１まわりの回転位置（以下、「Ｘ回転角度」とも称する）を取得するように構成される。未回転状態では、ミラー１０のＸ回転角度は「０」である。
【００２２】
ミラー部５のＹ軸方向の両端に相当する第３端（＋Ｙ側の端）及び第４端（−Ｙ側の端）には、それぞれ可動電極５１及び可動電極５２が設けられている。可動電極５１及び５２（後述する各櫛歯電極を含む）は、ミラー１０、梁１１，１２、及び支持部材４ａ，４ｂの各々と電気的に接続されており、これらと電気的に等電位である。一方で、可動電極５１及び５２は、固定電極６１，６２、駆動配線５３、及びピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４の各々とは電気的に絶縁されている。可動電極５１及び５２の各々は、基材５０の側面に設けられている。可動電極５１及び５２の各々は、基材５０と一体的に形成されてもよいし、基材５０とは別に形成されて基材５０に接合されてもよい。可動電極５１，５２とミラー部５（ミラー１０及び基材５０を含む）とは一体的に姿勢を変えるため、ミラー１０のＸ１回転と連動して可動電極５１及び可動電極５２も回転する。
【００２３】
固定部材６ａ、６ｂは、それぞれ基材７ａの＋Ｙ側、−Ｙ側の辺に配置されている。固定部材６ａ、６ｂは、直接的にはミラー部５と連結されていない。ミラー部５の回転力は、梁１１及び１２の各々の弾性変形によって吸収されるため、基材７ａには伝達されない。このため、固定部材６ａ、６ｂは、ミラー１０のＸ１回転とは連動しない。固定電極６１は、固定部材６ａの−Ｙ側の側面に設けられている。固定電極６１は、固定部材６ａと一体的に形成されてもよいし、固定部材６ａとは別に形成されて固定部材６ａに接合されてもよい。固定電極６２は、固定部材６ｂの＋Ｙ側の側面に設けられている。固定電極６２は、固定部材６ｂと一体的に形成されてもよいし、固定部材６ｂとは別に形成されて固定部材６ｂに接合されてもよい。固定電極６１，６２は、固定部材６ａ、６ｂに支持されるため、ミラー１０のＸ１回転とは連動しない。図３〜図６では、ＭＥＭＳミラー１内の配線が省略されているが、固定電極６１（後述する各櫛歯電極を含む）と固定電極６２（後述する各櫛歯電極を含む）とは、互いに電気的に接続されており、電気的に等電位である。一方で、固定電極６１及び６２は、ミラー１０、可動電極５１，５２、駆動配線５３、及びピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４の各々とは電気的に絶縁されている。
【００２４】
この実施の形態１では、可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２の各々が、櫛歯状に形成されている。可動電極５１が形成されたミラー部５の側面（＋Ｙ側の側面）と、固定電極６１が形成された固定部材６ａの側面（−Ｙ側の側面）とは対向している。また、可動電極５１と固定電極６１との双方の櫛歯が互い違いに配置されることで、可動電極５１の各櫛歯電極と固定電極６１の各櫛歯電極とが対向している。可動電極５２が形成されたミラー部５の側面（−Ｙ側の側面）と、固定電極６２が形成された固定部材６ｂの側面（＋Ｙ側の側面）とは対向している。また、可動電極５２と固定電極６２との双方の櫛歯が互い違いに配置されることで、可動電極５２の各櫛歯電極と固定電極６２の各櫛歯電極とが対向している。上記のような櫛歯電極構造を採用することで、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間の静電容量を大きくすることができる。このため、小さな印加電圧で大きな静電力を電極間に発生させることができる。詳細は後述するが、この実施の形態１では、固定電極６１，６２が接地され、可動電極５１，５２に正電位が印加される。
【００２５】
駆動配線５３は、支持部材４ａ、梁１１、及び基材５０の上に設けられている。ただし、支持部材４ａ、梁１１、及び基材５０の各々と駆動配線５３との間には、絶縁膜５４が配置されている。駆動配線５３は、絶縁膜５４によって、ミラー１０、可動電極５１，５２、固定電極６１，６２、梁１１，１２、及びピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４の各々と電気的に絶縁されている。電極パッド５６、５７は、それぞれ支持部材４ａの＋Ｙ側、−Ｙ側の端部に設けられ、駆動配線５３の両端に位置する。駆動配線５３は、電極パッド５６と電極パッド５７とをつなぐ配線である。駆動配線５３は、支持部材４ａから梁１１を渡ってミラー部５に至り、ミラー部５の外縁部（ミラー１０の周囲）を１周し、再び梁１１を渡って支持部材４ａに戻る。電極パッド５６と電極パッド５７との間に電圧を印加することによって駆動配線５３に電流が流れる。
【００２６】
図２〜図６に示されるように、ＭＥＭＳミラー１は、基材７ａと、基材７ａ上に絶縁層５５を介して設けられた支持部材４ａ（第１支持部材）及び支持部材４ｂ（第２支持部材）と、基材７ａ上に絶縁層５５を介して設けられた固定部材６ａ（第１固定部材）及び固定部材６ｂ（第２固定部材）と、ミラー部５と、梁１１（第１梁）及び梁１２（第２梁）とを備える。ミラー部５のＸ軸方向（回転軸の方向）の両端に位置する第１端（−Ｘ側の端）及び第２端（＋Ｘ側の端）はそれぞれ梁１１及び１２を介して支持部材４ａ及び４ｂにつながっている。可動電極５１（第１可動電極）及び可動電極５２（第２可動電極）はそれぞれ、ミラー部５のＹ軸方向（回転軸と直交する方向）の両端に位置する第３端（＋Ｙ側の端）及び第４端（−Ｙ側の端）に設けられている。また、固定部材６ａに支持される固定電極６１（第１固定電極）と、固定部材６ｂに支持される固定電極６２（第２固定電極）とはそれぞれ、可動電極５１と可動電極５２とに対向するように配置されている。梁１１及び１２の各々は、ミラー部５（ミラー１０を含む）の回転軸として機能する。ミラー部５は、軸Ｘ１（回転軸）に関して線対称な構造を有する。また、可動電極５１及び固定電極６１と、可動電極５２及び固定電極６２とが、軸Ｘ１（回転軸）に関して線対称に形成されている。
【００２７】
図２〜図６に示したＭＥＭＳミラー１の構造は、たとえばＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板を用いて作製できる。ＳＯＩ基板は、シリコン基板と、表面シリコン層（たとえば、単結晶シリコン層）と、これらの間に形成された絶縁層（たとえば、酸化シリコン層又は窒化シリコン層）とを有する基板である。ＳＯＩ基板を用いたＭＥＭＳミラー１では、絶縁層５５がＳＯＩ基板の絶縁層に相当する。ＭＥＭＳミラー１の製造には、半導体微細加工技術及びＭＥＭＳデバイス技術を適用できる。ＳＯＩ基板のシリコン基板を加工することによって基材７ａ及び７ｂを形成できる。成膜、ドーピング（たとえば、イオン注入又は熱拡散）、パターニング（たとえば、リソグラフィによるパターニング）、及びエッチングといったプロセスを繰り返し行なうことによって、ミラー１０、梁１１，１２、支持部材４ａ，４ｂ、固定部材６ａ，６ｂ、可動電極５１，５２、固定電極６１，６２、駆動配線５３、電極パッド５６，５７、及びピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４を形成できる。公知のＭＥＭＳデバイス技術により、ミラー部５の基材５０と、梁１１，１２と、可動電極５１，５２と、支持部材４ａ，４ｂとを、容易に一体成形することができる。ミラー１０は、たとえばＡｕ膜のような金属膜で形成される。可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２の各々は、たとえば不純物によって表面シリコン層に導電性を付与することにより形成することができる。可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２の各々は、不純物としてＢ（ボロン）が添加された導電性シリコンで形成されてもよい。ただし、不純物の種類は適宜変更可能であり、Ｂ（ボロン）の代わりにＰ（リン）を使用してもよい。駆動配線５３及び電極パッド５６，５７は、たとえばＡｌ（アルミニウム）によって形成される。ただしこれに限られず、駆動配線５３と電極パッド５６，５７との少なくとも一方が、Ａｕ（金）によって形成されてもよい。ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は、たとえば、印加された応力に応じて抵抗値が変化するように、表面シリコン層に対して不純物としてＢ（ボロン）を拡散させることにより形成することができる。ただし、不純物の種類は適宜変更可能であり、Ｂ（ボロン）の代わりにＰ（リン）を使用してもよい。なお、公知の基板接合技術及び成膜技術を利用して、ＳＯＩ基板を用いずに、図２〜図６に示したＭＥＭＳミラー１の構造を作製することも可能である。また、ＭＥＭＳミラー１における各部の材料は、上述した材料に限られず、適宜変更可能である。ただし、ミラー１０の材料としては、走査される光を反射しやすい材料が適している。ミラー１０の材料は、走査される光の波長に合わせて決定されてもよい。電極材料としては、電圧の印加に耐え得る材料が適している。配線材料としては、電気抵抗の低い材料が適している。ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は、ミラー１０の姿勢検出に用いられるため、各ピエゾ抵抗素子の材料としては、ミラー１０の回転に伴う応力変化に応じて電気抵抗が変化する材料が適している。
【００２８】
図２〜図６には、ＭＥＭＳミラー１からの配線の引出しを示していないが、可動電極５１，５２、固定電極６１，６２、電極パッド５６，５７、及びピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４の各々は、配線によって外部の回路（たとえば、電源回路又は検出回路）と電気的に接続されてもよい。電気的な接続は、ワイヤボンディングによって行なわれてもよい。この実施の形態１では、制御装置３（図１）が、可動電極５１，５２、固定電極６１，６２、及び電極パッド５６，５７の各々と電気的に接続されている。制御装置３は、電極パッド５６と電極パッド５７との間に電圧信号を印加可能に構成される。また、制御装置３は、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に電圧信号を印加可能に構成される。ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は、ＭＥＭＳミラー１の外に設けられた配線によって接続され、ブリッジ回路（後述する図１２参照）を形成している。
【００２９】
図７は、図１に示した制御装置３によって実行される処理について説明するための図である。図７を参照して、制御装置３には、走査範囲及び駆動周波数のような走査条件が入力される。走査範囲は、ＭＥＭＳミラー１によって光が走査される範囲である。駆動周波数は、ミラー１０の駆動信号の周波数に相当する。駆動周波数に応じて、フレームレート（すなわち、単位時間あたりに処理されるフレーム数）が変化する傾向がある。駆動周波数は、たとえば所望のフレームレートが得られるように決定される。駆動周波数は、任意に設定可能であり、たとえば数十Ｈｚ程度であってもよい。
【００３０】
制御装置３は、ステップＳ１において、走査範囲において光を走査するために駆動配線５３に流す電流信号（以下、「駆動電流信号」とも称する）を決定する。駆動電流信号は、波形信号であり、「ミラーアクチュエータを制御するための波形信号」の一例に相当する。駆動電流信号に含まれる基本波の周波数は、「駆動周波数」の一例に相当する。駆動配線５３に電流が流れることによって、ミラー１０が駆動され、ミラー１０のＸ回転角度が変わる。駆動電流信号は、たとえばミラー１０で反射された光が所望の方向に走査されるように決定される。制御装置３は、ステップＳ２において、ステップＳ１において決定された駆動電流信号を駆動配線５３に流すための電圧信号（以下、「駆動電圧信号」とも称する）を生成する。駆動配線５３に流れる電流は、駆動電圧信号によって制御される。
【００３１】
図８は、ミラー１０が駆動される際の電流及び磁界（磁束密度）の向きの一例を示す図である。図８を参照して、この例では、磁石２ａ，２ｂによってＹ軸方向の磁界が印加されている。磁界の磁束密度Ｂの向きは、磁石２ａから磁石２ｂへの向き（−Ｙの向き）である。駆動配線５３には、電極パッド５７から電極パッド５６への電流が流れる。ミラー部５の＋Ｙ側（図３に示した可動電極５１側）の縁Ｒ１では、駆動配線５３のＸ軸に平行な部分（以下、「Ｒ１配線」と称する）を電流Ｊ１が−Ｘの向きに流れる。ミラー部５の−Ｙ側（図３に示した可動電極５２側）の縁Ｒ２では、駆動配線５３のＸ軸に平行な部分（以下、「Ｒ２配線」と称する）を電流Ｊ２が＋Ｘの向きに流れる。電流Ｊ１，Ｊ２のベクトルと磁束密度Ｂのベクトルとは直交する。
【００３２】
図９は、図８に示した電流及び磁界（磁束密度）によって生じるローレンツ力を示す図である。図９を参照して、ミラー部５の縁Ｒ１では、Ｒ１配線を流れる電流Ｊ１と磁束密度Ｂとによって＋Ｚの向きのローレンツ力Ｆｍａｇ１が生じる。ミラー部５の縁Ｒ２では、Ｒ２配線を流れる電流Ｊ２と磁束密度Ｂとによって−Ｚの向きのローレンツ力Ｆｍａｇ２が生じる。
【００３３】
図１０は、図９に示したローレンツ力によって生じるトルクを示す図である。図９とともに図１０を参照して、図９に示したローレンツ力Ｆｍａｇ１，Ｆｍａｇ２によって、軸Ｘ１まわりのトルクＴｍａｇが生じる。このトルクＴｍａｇによりミラー部５を支持する梁１１及び１２がねじれ、ミラー部５（図３〜図６に示したミラー１０を含む）が軸Ｘ１まわりに回転する。
【００３４】
図８〜図１０を参照して、電極パッド５７から駆動配線５３を通じて電極パッド５６に電流Ｊを流したときに生じるローレンツ力Ｆｍａｇの大きさは、下記式（１）に示すように、磁束密度Ｂと、駆動配線５３のＸ軸に平行な部分の長さＬ（図８参照）と、電流Ｊとの積に相当する。なお、電流Ｊ１と電流Ｊ２とは同じ大きさ（Ｊ）になり、Ｒ１配線及びＲ２配線は同じ長さ（Ｌ）を有するため、ローレンツ力Ｆｍａｇ１及びＦｍａｇ２は同じ大きさ（Ｆｍａｇ）になる。
【００３５】
Ｆｍａｇ＝Ｂ×Ｊ×Ｌ    …（１）
軸Ｘ１まわりのトルクＴｍａｇの大きさは、下記式（２）に示すように、Ｒ１配線及びＲ２配線の２箇所で生じるローレンツ力Ｆｍａｇと、軸Ｘ１（回転軸）からみた力の加わる点（すなわち、上記２箇所）までの距離Ｒｍａｇとの積に相当する。なお、ＭＥＭＳミラー１は、軸Ｘ１に関して線対称な構造を有するため、Ｒ１配線と軸Ｘ１との距離と、Ｒ２配線と軸Ｘ１との距離とは、同じ寸法（Ｒｍａｇ）になる。
【００３６】
Ｔｍａｇ＝２×Ｆｍａｇ×Ｒｍａｇ    …（２）
トルクＴｍａｇによってミラー部５がＸ軸まわりに回転すると、ミラー部５を支持する梁１１及び１２がねじれる。この際、梁１１，１２の復元力（すなわち、梁１１，１２が元の状態に戻ろうとする力）によって、トルクＴｍａｇとは逆向きのトルクＴｍｅｃがミラー部５に加わる。トルクＴｍｅｃは、下記式（３）に示すように、梁１１，１２のねじれ方向のばね定数Ｋｍｅｃと、ミラー部５（又は、ミラー１０）のＸ回転角度θｘとの積に相当する。
【００３７】
Ｔｍｅｃ＝−Ｋｍｅｃ×θｘ    …（３）
駆動配線５３に前述の駆動電流信号が流れると、ミラー部５は、ローレンツ力によるトルクＴｍａｇと梁１１，１２の復元力によるトルクＴｍｅｃとが釣り合うように姿勢を変える。制御装置３（図１）は、駆動電流信号によってミラー部５の姿勢（より特定的には、Ｘ回転角度）を制御することができる。ミラー部５が回転することで、ミラー部５に含まれるミラー１０（図３〜図６）も回転する。
【００３８】
図１１は、光走査装置１００のＭＥＭＳミラー１に入射した光ビームの反射方向を示す図である。図１及び図２とともに図１１を参照して、光走査装置１００のＭＥＭＳミラー１に入射した光ビームは、ミラー１０で反射された後、光走査装置１００から出射される。ミラー１０がＸ１回転すると、ミラー１０の反射面は、基準面（すなわち、ミラー１０が未回転状態であるときの反射面）からＸ回転角度θｘだけ傾く。これにより、ミラー１０で反射される光ビームの光軸は、基準方向（すなわち、ミラー１０が未回転状態であるときの反射方向）から２θｘ（すなわち、Ｘ回転角度θｘの２倍の角度）だけ傾くことになる。
【００３９】
上記のように、光走査装置１００（図１）から出射される光の方向は、ミラー１０のＸ回転角度θｘに応じて変わる。制御装置３（図１）は、駆動電流信号によってミラー１０のＸ回転角度θｘを制御できる。制御装置３は、ミラーアクチュエータ（磁石２ａ，２ｂ及び駆動配線５３を含む）を駆動電流信号（すなわち、周期的な信号）で制御することにより、ミラー部５（ミラー１０を含む）は、決まった姿勢を周期的に繰り返す。より具体的には、ミラー１０は、軸Ｘ１まわりに順回転と逆回転とを繰り返すことによって揺動する。これにより、光走査装置１００から出射される光の光軸は、決まった方向を周期的に繰り返すようになる。光走査装置１００は、こうしたミラー制御により光を走査することができる。
【００４０】
ミラー部５（ミラー１０を含む）の姿勢は、図３及び図６に示したピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４によって検出される。図１２は、ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４が構成する姿勢検出回路を示す図である。図３及び図６とともに図１２を参照して、ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は、配線によって接続され、図１２に示すようなブリッジ回路（姿勢検出回路）を形成している。図３及び図６に示されるように、ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４は梁１１，１２の根元（支持部材４ａ，４ｂ側）に配置されており、ミラー１０のＸ回転角度θｘが変化すると、ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４に応力が生じる。こうした応力変化に起因して、各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化する。ミラー１０のＸ１回転によって梁１１，１２がねじれるとき、ピエゾ抵抗素子９１，９４とピエゾ抵抗素子９２，９３とでは、印加される応力が逆向きであり、抵抗変化の方向（＋／−）も逆になる。図１２に示されるブリッジ回路に一定の電圧を加えた状態では、各ピエゾ抵抗素子の抵抗値に応じた電圧Ｖｃがブリッジ回路の中点に出力される。各ピエゾ抵抗素子の抵抗値は梁１１，１２のねじれ角度（すなわち、ミラー１０のＸ回転角度）に応じて変化するため、制御装置３（図１）は、ブリッジ回路の中点に出力される電圧Ｖｃに基づいてミラー１０のＸ回転角度を取得できる。
【００４１】
ところで、駆動電流信号によってミラー１０が駆動されるときに、ミラー１０の軸Ｘ１まわりの共振周波数（以下、「Ｘ１共振周波数」とも称する）が、駆動電流信号に含まれる高調波の周波数に近いと、リンギングが生じやすくなる。そこで、この実施の形態１に係る光走査装置１００では、以下に説明する調整信号によってミラー１０のＸ１共振周波数を制御することで、リンギングを抑制している。
【００４２】
再び図７を参照して、制御装置３は、ステップＳ３において、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間（すなわち、櫛歯電極間）に印加する電圧信号（以下、「調整信号」とも称する）を決定する。この調整信号によって、ミラー１０のＸ１共振周波数を制御することができる。詳細は後述するが、ステップＳ３においては、まず、Ｘ１共振周波数の目標値が決定され、ミラー１０のＸ１共振周波数を目標値に近づけるように、調整信号が決定される。制御装置３は、ステップＳ４において、ステップＳ３において決定された調整信号を生成する。
【００４３】
図３〜図５に示されるように、可動電極５１と固定電極６１との双方の櫛歯が互い違いに配置されることで、可動電極５１の各櫛歯電極と固定電極６１の各櫛歯電極とは対向する。また、可動電極５２と固定電極６２との双方の櫛歯が互い違いに配置されることで、可動電極５２の各櫛歯電極と固定電極６２の各櫛歯電極とは対向する。対向する１組の櫛歯電極間の静電容量Ｃを、平行平板モデルで考えると、静電容量Ｃは、櫛歯電極の対向面積に比例し、櫛歯電極間のギャップに反比例する。このうち、櫛歯電極の対向面積は、ミラー１０のＸ回転角度θｘに応じて変化する。櫛歯電極間に電圧Ｖｅｌｅが印加されると、ミラー１０のＸ回転角度θｘに対する静電容量の変化量（∂Ｃ／∂θｘ：静電容量の回転角度微分値）と、櫛歯電極間に発生する静電力Ｆｅｌｅとは、下記式（４）に示すような関係を有する。なお、櫛歯電極間の電圧の正／負は任意に設定できるが、この実施の形態１では、固定電極６１，６２が負（接地）、可動電極５１，５２が正である。
【００４４】
Ｆｅｌｅ＝（−１／２）×（∂Ｃ／∂θｘ）×（Ｖｅｌｅ）２    …（４）
上記のように、櫛歯電極間には、電圧Ｖｅｌｅの２乗に比例する静電力Ｆｅｌｅが発生する。静電力Ｆｅｌｅは、ミラー１０のＸ回転角度θｘの絶対値を小さくする方向に働く。可動電極５１及び固定電極６１の各櫛歯電極が対向する部位（以下、「第１櫛歯対向部位」とも称する）と、可動電極５２及び固定電極６２の各櫛歯電極が対向する部位（以下、「第２櫛歯対向部位」とも称する）との、２箇所で静電力Ｆｅｌｅが生じる。これらの静電力Ｆｅｌｅによって、軸Ｘ１まわりのトルクＴｅｌｅが生じる。トルクＴｅｌｅの向きは、前述したトルクＴｍａｇ（図１０）とは逆向きであり、梁１１，１２の機械的な復元力によるトルクＴｍｅｃと同じ向きである。トルクＴｅｌｅは、ミラー１０のＸ１回転に対する梁１１，１２の復元力を強めるように作用する。トルクＴｅｌｅの大きさは、下記式（５）に示すように、２箇所で生じる静電力Ｆｅｌｅと、軸Ｘ１（回転軸）からみた力の加わる点（すなわち、第１及び第２櫛歯対向部位）までの距離Ｒｅｌｅとの積に相当する。なお、ＭＥＭＳミラー１は、軸Ｘ１に関して線対称な構造を有するため、第１櫛歯対向部位と軸Ｘ１との距離と、第２櫛歯対向部位と軸Ｘ１との距離とは、同じ寸法（Ｒｅｌｅ）になる。
【００４５】
Ｔｅｌｅ＝２×Ｆｅｌｅ×Ｒｅｌｅ    …（５）
静電力Ｆｅｌｅの大きさは、基本的には、ミラー１０のＸ回転角度θｘに対して比例する。また、トルクＴｅｌｅも、ミラー１０のＸ回転角度θｘに対して比例する。このため、静電力Ｆｅｌｅ、トルクＴｅｌｅは、それぞれ下記式（６）、（７）によって表わすことができる。なお、式（６）中の「α」と式（７）中の「Ｋｅｌｅ」との各々は比例定数である。
【００４６】
Ｆｅｌｅ＝−α×θｘ×（Ｖｅｌｅ）２    …（６）
Ｔｅｌｅ＝−Ｋｅｌｅ×θｘ    …（７）
式（５）〜（７）から分かるように、Ｋｅｌｅは、下記式（８）によって表わすことができる。
【００４７】
Ｋｅｌｅ＝２α×Ｒｅｌｅ×（Ｖｅｌｅ）２    …（８）
Ｋｅｌｅは、等価的に、ミラー１０のＸ１回転に関するばね定数として扱うことができる。Ｋｅｌｅは、櫛歯電極間の電圧Ｖｅｌｅの２乗に比例するため、前述した調整信号によってＫｅｌｅ（ばね定数）を制御することができる。ミラー１０がＸ１回転した状態で、櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加されると、ミラー１０の姿勢を復元する方向（すなわち、Ｘ回転角度θｘの絶対値を小さくする方向）にトルクＴｅｌｅが生ずる。櫛歯電極間に電圧を印加することは、梁１１，１２の剛性を高めてミラー１０のＸ１回転に対するばね定数を大きくすることと等価に扱うことができる。
【００４８】
櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加されない場合、ミラー１０のＸ１共振周波数は、ミラー１０を支持する構造の機械的な性質によって決まる。櫛歯電極間に電圧が印加されない場合のミラー１０のＸ１共振周波数ｆｍｅｃは、下記式（９）に示すように、ミラー１０のＸ軸まわりの慣性モーメントＭと、ミラー１０のＸ軸まわりのばね定数Ｋｍｅｃとによって表わすことができる。
【００４９】
ｆｍｅｃ＝（１／２）×π×√（Ｋｍｅｃ／Ｍ）    …（９）
他方、櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加された場合には、櫛歯電極間の静電力によってトルクＴｅｌｅが発生し、トルクＴｅｌｅによってミラー１０のＸ軸まわりのばね定数は大きくなる。この際、ミラー１０のＸ軸まわりのばね定数は、前述の式（８）で表わされるＫｅｌｅだけ大きくなる。櫛歯電極間に電圧が印加される場合のミラー１０のＸ１共振周波数ｆｅｌｅは、下記式（１０）によって表わすことができる。
【００５０】
ｆｅｌｅ＝（１／２）×π×√（（Ｋｍｅｃ＋Ｋｅｌｅ）／Ｍ）    …（１０）
式（９）及び（１０）から分かるように、櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加されることによってミラー１０のＸ１共振周波数は高くなる。
【００５１】
再び図７を参照して、制御装置３は、ステップＳ５において、ステップＳ２で生成された駆動電圧信号を駆動配線５３の両端（電極パッド５６，５７）に印加するとともに、ステップＳ４で生成された調整信号を可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間（すなわち、櫛歯電極間）に印加する。駆動電圧信号が駆動配線５３の両端に印加されると、駆動電流信号が駆動配線５３に流れる。
【００５２】
図１３は、ミラー１０の駆動信号（すなわち、駆動配線５３に流れる駆動電流信号）の一例を示す図である。図１３において、横軸は時間、縦軸は電流値を示している。図１３を参照して、この駆動信号は、鋸歯状波形の信号である。鋸歯状波形の上昇期間（たとえば、ミラー１０が順回転する期間）を利用して、走査速度が一定になる期間を長くすることができる。駆動周波数（駆動信号の周波数）はｆｄであり、駆動周期（駆動信号の周期）は１／ｆｄである。
【００５３】
図１４は、ミラー１０の駆動信号（すなわち、駆動配線５３に流れる駆動電流信号）に含まれる周波数成分の一例を示す図である。図１４において、横軸は周波数、縦軸は振幅を示している。図１４を参照して、この駆動信号は、基本波の周波数ｆｄと、複数の高調波の周波数ｎｆｄとを含む。高調波の周波数は、基本波の周波数（ｆｄ）のｎ倍の周波数（ｎｆｄ）であり、ｎは２以上の整数である。たとえば、第２次高調波の周波数は、ｆｄの２倍の周波数（２ｆｄ）である。第３次高調波の周波数は、ｆｄの３倍の周波数（３ｆｄ）である。
【００５４】
図１５は、リンギングが生じやすいミラー１０のＸ１共振周波数の一例を示す図である。図１５において、横軸は周波数、縦軸は振幅を示している。図１５を参照して、この例では、ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏが、第３次高調波の周波数（３ｆｄ）と一致する。ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏが、ミラー１０の駆動信号に含まれる高調波の周波数（ｎｆｄ）と一致すると、共振現象によりミラー１０の回転変位が増幅され、リンギングが生じやすくなる。図１６は、リンギングが生じたときのミラー１０のＸ回転角度θｘの推移を示す図である。図１６を参照して、リンギングが生じると、共振現象によって生じる波形（たとえば、周期１／３ｆｄの波形）が、所望のＸ回転変位（θｘ）の波形に重畳されることになり、ミラー１０のＸ回転角度θｘは所望の角度からずれる。このため、リンギングが生じると、光の走査精度が損なわれる。
【００５５】
この実施の形態１に係る光走査装置１００（図１）では、制御装置３が、前述した図７のステップＳ３〜Ｓ５の処理によって、ミラー１０の駆動信号（駆動電流信号）に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ１共振周波数が離れるように、ミラー１０のＸ１共振周波数を制御する。図１７は、図７のＳ３において実行される調整信号の決定に係る処理の詳細を示すフローチャートである。
【００５６】
図１〜図６とともに図１７を参照して、制御装置３は、ステップＳ１０において、櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加されていない場合のミラー１０のＸ１回転変位に対する周波数応答特性（以下、「Ｘ回転ミラー特性」とも称する）を取得する。
【００５７】
この実施の形態１では、予め求められて記憶装置（図示せず）に記憶されたＸ回転ミラー特性を、制御装置３がステップＳ１０において上記記憶装置から読み出すことによって取得する。異なる環境（たとえば、温度）で測定された複数のＸ回転ミラー特性を記憶装置に用意し、ステップＳ１０において、制御装置３が、現在の環境に対応するＸ回転ミラー特性を記憶装置から読み出すようにしてもよい。制御装置３は、定期的にＸ回転ミラー特性を測定して、測定されたデータで記憶装置内のデータを更新してもよい。たとえば、制御装置３は、光走査装置１００（制御装置３を含む）が起動するたびにＸ回転ミラー特性を測定してもよい。Ｘ回転ミラー特性は、櫛歯電極間に電圧（調整信号）が印加されていない状態で、駆動配線５３に流れる駆動電流信号を正弦波として周波数掃引することによって求めることができる。Ｘ回転ミラー特性を求める際に使用する駆動電流信号の振幅は、ハードスプリング効果及びソフトスプリング効果の影響を小さくするために、光走査時に使用する駆動電流信号の振幅に近い値にしてもよい。ただしこれに限られず、Ｘ回転ミラー特性を求める際に使用する駆動電流信号の振幅は、基本的には任意である。
【００５８】
駆動周波数を変えながらミラー１０をＸ１回転させると、駆動周波数に応じてミラー１０のＸ１回転変位（波形）が変化する。駆動周波数ごとにミラー１０のＸ１回転変位（波形）を測定することで、以下に説明するＸ回転ミラー特性を取得することができる。図１８は、Ｘ回転ミラー特性の第１の例を示す図である。図１８を参照して、第１の例に係るＸ回転ミラー特性は、ミラー１０のＸ１回転変位（波形）の周波数と振幅との関係を示す。図１９は、Ｘ回転ミラー特性の第２の例を示す図である。図１９を参照して、第２の例に係るＸ回転ミラー特性は、ミラー１０のＸ１回転変位（波形）の周波数と位相との関係を示す。
【００５９】
再び図１〜図６とともに図１７を参照して、ステップＳ１１では、制御装置３が、上記ステップＳ１０で取得したＸ回転ミラー特性に基づいて、ミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃを取得する。たとえば、図１８に示したＸ回転ミラー特性では、駆動周波数がｆｍｅｃになったときに、ミラー１０のＸ１回転変位（波形）の振幅がピークを示す。また、図１９に示したＸ回転ミラー特性では、駆動周波数がｆｍｅｃになったときに、ミラー１０のＸ１回転変位（波形）の位相が急激に変化する。制御装置３は、たとえば、図１８に示したＸ回転ミラー特性と図１９に示したＸ回転ミラー特性との少なくとも一方を用いて、ミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃを取得することができる。なお、ミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃは、予め求められて制御装置３の記憶装置に記憶されていてもよい。
【００６０】
ステップＳ１２では、制御装置３が、図７のステップＳ１において決定された駆動電流信号を取得する。そして、制御装置３は、ステップＳ１３において、上記駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ１共振周波数が離れるように、Ｘ１共振周波数の目標値（以下、「目標Ｘ周波数」とも称する）を決定する。より具体的には、制御装置３は、駆動電流信号に含まれる基本波の周波数に相当する駆動周波数ｆｄと、ミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃとに基づいて、下記式（１１）を満たすＮを求める。
【００６１】
（Ｎ−０．５）×ｆｄ＜ｆｍｅｃ≦（Ｎ＋０．５）×ｆｄ    …（１１）
式（１１）中の「Ｎ」は、駆動電流信号に含まれる周波数成分の次数（１以上の整数）を示す。制御装置３は、式（１１）を用いて、駆動電流信号においてｆｍｅｃに最も近い周波数成分の次数（Ｎ）を特定する。そして、制御装置３は、式（１１）によって特定されたＮを用いて、下記式（１２）に従って目標Ｘ周波数を算出する。
【００６２】
目標Ｘ周波数＝（Ｎ＋０．５）×ｆｄ    …（１２）
続けて、制御装置３は、ステップＳ１４において、前述した式（１０）で示されるｆｅｌｅを上記目標Ｘ周波数と一致させるように、Ｋｅｌｅ（静電力Ｆｅｌｅによるばね定数）及びＶｅｌｅ（櫛歯電極間に印加される電圧）を算出する。制御装置３は、前述の式（１０）を用いて、ｆｅｌｅ（目標Ｘ周波数）からＫｅｌｅを求めることができる。制御装置３は、前述の式（８）を用いて、ＫｅｌｅからＶｅｌｅ（たとえば、直流電圧）を求めることができる。各式中の定数（α、Ｒｅｌｅ、Ｍ、及びＫｍｅｃ）は、予め求められて制御装置３の記憶装置に記憶されている。
【００６３】
上記のように決定されたＶｅｌｅ（直流電圧信号）が、調整信号に相当する。図７のステップＳ５では、上記のように決定された調整信号によってミラー１０のＸ１共振周波数が制御される。これにより、ミラー１０のＸ１共振周波数が上記目標Ｘ周波数に制御される。
【００６４】
上記のように、この実施の形態１に係る光走査装置１００の制御装置３は、図７及び図１７に示される光走査装置の制御方法を実行する。この光走査装置の制御方法は、駆動電流信号（ミラーアクチュエータを制御するための波形信号）を決定すること（図７のステップＳ１）と、ミラー１０のＸ１共振周波数と、このＸ１共振周波数に最も近い駆動電流信号の周波数成分との差が所定の目標値（たとえば、０．５ｆｄ）となるように目標Ｘ周波数（ミラー１０の軸Ｘ１まわりの共振周波数の目標値）を決定すること（図１７のステップＳ１３）と、駆動電流信号を駆動配線５３に流してミラー１０をＸ１回転させるとともに、上記の調整信号によってミラー１０に力を加えてミラー１０のＸ１共振周波数を変化させることによりミラー１０のＸ１共振周波数を目標Ｘ周波数に制御すること（図７のステップＳ５）とを含む。
【００６５】
以下、図２０及び図２１を用いて、上記共振周波数制御の動作例について説明する。図２０は、櫛歯電極間に電圧が印加されていないときのミラー１０のＸ１共振周波数の一例を示している。図２０を参照して、ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏが、第３次高調波の周波数（３ｆｄ）と略一致しているため、この状態ではリンギングが生じやすくなる。図２１は、図１７に示した一連の処理によって決定された調整信号（Ｖｅｌｅ）が櫛歯電極間に印加されたときのミラー１０のＸ１共振周波数の一例を示している。図２１を参照して、ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏが第３次高調波の周波数（３ｆｄ）に近接する場合、図１７のステップＳ１３において、式（１１）によって特定されるＮは「３」であり、目標Ｘ周波数は「３．５ｆｄ」となる。このため、ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏは、図２１に示すように、３ｆｄと４ｆｄとの中間（３．５ｆｄに相当する位置）に制御される。これにより、ミラー１０のＸ１共振周波数ｆｏと第３次高調波の周波数（３ｆｄ）との差が「０．５ｆｄ」となる。制御装置３は、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間（すなわち、櫛歯電極間）に電圧を印加することにより、ミラー１０のＸ軸まわりの復元力を強めるような静電力Ｆｅｌｅを発生させることができる。こうした静電力Ｆｅｌｅによりミラー１０のＸ１共振周波数は高くなる。制御装置３は、静電力Ｆｅｌｅの大きさを調整することで、駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ１共振周波数を遠ざけることができる。ミラー１０のＸ１共振周波数が駆動電流信号の周波数成分から離れることで、リンギングが抑制される。
【００６６】
リンギングを抑制する方法として、ミラーの駆動信号（たとえば、駆動電流信号）に含まれる周波数成分がミラーの共振周波数と一致しないようにミラーの駆動信号を決定する方法も考えられる。しかし、こうした方法では、ミラーの駆動信号を決定する際の自由度が損なわれる。たとえば、ミラーの駆動周波数（駆動信号の周波数）が変わると、それに応じてフレームレートも変わる傾向がある。複数の光走査装置を用いて広範囲にわたって光を走査して画像を作成する場合には、それら光走査装置間でフレームレートがずれると、適切な画像が得られなくなる。フレームレートの違いを情報処理によって補間することも考えられるが、こうした情報処理を追加することは、処理負荷の増大を招く。
【００６７】
また、急峻な特性を有するフィルタ（たとえば、ノッチフィルタ）を用いてミラーの駆動信号に含まれる特定の周波数成分を除去することによりリンギングを抑制する方法も考えられる。しかし、フィルタの追加はコストの上昇を招く。また、こうした方法では、ミラーの特性に合ったフィルタを準備するための工程が必要になり、作業負担が大きくなる。
【００６８】
この実施の形態１に係る光走査装置１００では、制御装置３が図７及び図１７に示した処理を実行することにより、上記のようなフィルタを用いずにリンギングを抑制することができる。光走査装置１００は、ミラー１０を軸Ｘ１まわりに回転させるミラーアクチュエータ（たとえば、磁石２ａ，２ｂ及び駆動配線５３）に加えて、ミラー１０に力を加えてミラー１０の軸Ｘ１まわりの共振周波数を変化させる調整機構を備える。具体的には、可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２が、「調整機構」として機能する。可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２は、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に電圧が印加されることにより可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に静電力を生じさせて、その静電力によりミラー１０のＸ１共振周波数を変化させるように構成される。制御装置３は、波形信号（より特定的には、駆動配線５３に流す駆動電流信号）によってミラーアクチュエータを制御するとともに、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に電圧信号（すなわち、調整機構を制御するための調整信号）を印加することにより、上記波形信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ１共振周波数が離れるようにミラー１０のＸ１共振周波数を制御する。制御装置３は、上記波形信号（ミラー１０の駆動信号）に応じて、ミラー１０のＸ１共振周波数を変更する。このため、制御装置３は、ミラー１０の駆動信号を変更することなく、リンギングを抑制することができる。上記光走査装置１００によれば、ミラーの駆動信号を決定する際の自由度を確保しつつリンギングを抑制することが可能になる。
【００６９】
この実施の形態１では、ミラー１０のＸ１共振周波数と、このＸ１共振周波数に最も近い駆動電流信号の周波数成分との差が所定の目標値（たとえば、０．５ｆｄ）となるように、制御装置３がミラー１０のＸ１共振周波数を制御する。ミラー１０のＸ１共振周波数は、駆動電流信号に含まれる基本波及び高調波の各周波数から離れる。これにより、ミラー１０の動作が共振現象の影響を受けにくくなり、共振現象によるミラー１０の不安定動作が抑制される。なお、上記目標値は、０．５ｆｄに限られず、適宜変更可能である。目標値は、０．５ｆｄ未満であってもよく、たとえば０．３ｆｄ程度であってもよい。目標値は、固定値であってもよいし、状況に応じて可変であってもよい。
【００７０】
上記実施の形態１では、目標Ｘ周波数が決定された後、ミラー１０のＸ１共振周波数を目標Ｘ周波数に近づけるようにＶｅｌｅ（調整信号）が決定される（図１７参照）。しかしこれに限られず、制御装置３は、櫛歯電極間に印加される電圧（Ｖｅｌｅ）を変えながら、駆動電流信号によって駆動されるミラー１０のＸ１回転変位（θｘ）を検出し、ミラー１０が安定動作するようなＶｅｌｅを探索してもよい。こうした探索によって、リンギングが十分抑制されるＶｅｌｅを見つけることができる。
【００７１】
制御装置３は、図１７に示した処理に代えて、図２２に示す処理を実行するように構成されてもよい。図２２は、図１７に示した処理の変形例を示すフローチャートである。図２２に示す処理は、ステップＳ１２とステップＳ１３との間に、ステップＳ１２Ａが追加されたこと以外は、図１７に示した処理と同じである。図２２を参照して、ステップＳ１２Ａでは、ステップＳ１１において取得されたミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃと、ステップＳ１２において取得された駆動電流信号に含まれる各周波数成分との差が所定の基準値以上であるか否かを、制御装置３が判断する。ミラー１０の機械的なＸ１共振周波数ｆｍｅｃと、ｆｍｅｃに最も近い駆動電流信号の周波数成分との差が基準値以上であれば（ステップＳ１２ＡにおいてＹＥＳ）ステップＳ１３及びＳ１４の処理は実行されず、それらの差が基準値未満である場合（ステップＳ１２ＡにおいてＮＯ）には、ステップＳ１３及びＳ１４の処理が実行される。ステップＳ１２Ａで使用される基準値は、許容最小間隔に相当し、リンギングを抑制するために十分な間隔に設定される。この基準値は、要求される走査精度、走査範囲、及びＱ値（Quality  factor）に基づいて決定されてもよい。基準値は０．３ｆｄ程度であってもよい。
【００７２】
ステップＳ１２ＡにおいてＹＥＳと判断されることは、ミラー１０のＸ１共振周波数が駆動電流信号の各周波数成分から十分離れていることを意味する。このため、ステップＳ１２ＡにおいてＹＥＳと判断された場合には、櫛歯電極間に電圧が印加されない。一方、ステップＳ１２ＡにおいてＮＯと判断された場合には、ステップＳ１３及びＳ１４の処理が実行されることで、櫛歯電極間にＶｅｌｅ（電圧信号）が印加される。これにより、ミラー１０のＸ１共振周波数と、このＸ１共振周波数に最も近い駆動電流信号の周波数成分との差が目標値（たとえば、０．５ｆｄ）となるように、ミラー１０のＸ１共振周波数が制御される。
【００７３】
上記図２２に示す処理によれば、ミラー１０のＸ１共振周波数と、このＸ１共振周波数に最も近い駆動電流信号の周波数成分との差が基準値（たとえば、０．３ｆｄ）以上となるように、ミラー１０のＸ１共振周波数が制御される。こうした処理によれば、ミラー１０のＸ１共振周波数と駆動電流信号の各周波数成分との差が基準値を下回らなくなる。また、ミラー１０のＸ１共振周波数が駆動電流信号の各周波数成分から十分離れている場合には、櫛歯電極間に電圧が印加されないため、櫛歯電極間に電圧を印加する頻度を少なくすることができる。
【００７４】
上記実施の形態１では、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間には直流電圧が印加される。制御装置３は、この直流電圧の大きさに基づいて、ミラー１０のＸ１共振周波数を制御するように構成される。しかしこれに限られず、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に印加される電圧信号は、矩形波電圧信号であってもよい。可動電極５１，５２と固定電極６１，６２とがスイッチを介して電源に接続され、スイッチがオンされると、電源電圧が電極間に印加されるようにしてもよい。こうしたスイッチのオン／オフを制御装置３が制御することによって、以下に説明する矩形波電圧信号が電極間に印加されてもよい。
【００７５】
図２３は、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に印加される電圧信号の変形例を示す図である。図２３を参照して、この矩形波電圧信号は、電極間に電源電圧Ｖｏｎが印加されるオン期間Ｔａと、電極間に電圧が印加されないオフ期間Ｔｂとを、周期的に繰り返す信号である。オン期間Ｔａとオフ期間Ｔｂとによって周期Ｔが構成される。オン／オフの切替え周期がミラー１０のＸ１共振周波数と比べて十分速ければ、櫛歯電極間の静電容量に電荷を供給し、ミラー１０のＸ１回転に対する復元力を強めることができる。この場合、矩形波電圧信号のデューティ比（Ｔａ／Ｔ）に電源電圧Ｖｏｎを乗じた値（Ｖｏｎ×Ｔａ／Ｔ）が、前述の式（４）、（６）、及び（８）中の「Ｖｅｌｅ」の大きさに相当する。制御装置３は、上記矩形波電圧信号のデューティ比に基づいて、ミラー１０のＸ１共振周波数を制御するように構成されてもよい。上記矩形波電圧信号によれば、電源電圧Ｖｏｎが一定のままでも、デューティ比を変更することで、ミラー１０のＸ１共振周波数を調整することができる。こうした矩形波電圧信号を採用した光走査装置では、電圧可変式の電源を搭載しなくてもよいため、装置の小型化及び簡略化を図ることができる。
【００７６】
上記実施の形態１では、可動電極５１及び５２の各々が、軸Ｘ１（回転軸）に直交する方向のミラー部５の両側面に設けられている（図３及び図４参照）。こうした構造では、軸Ｘ１（回転軸）と可動電極５１，５２との距離（Ｒｅｌｅ）が大きくなり、静電力Ｆｅｌｅによって大きなトルクＴｅｌｅを発生させやすくなる（前述の式（５）参照）。ただし、可動電極５１，５２及び固定電極６１，６２の各々の位置、形状、及び数は、図２〜図６に示した例に限られず、適宜変更可能である。
【００７７】
図２４は、可動電極及び固定電極の第１変形例を示す図である。図２４を参照して、この例では、可動電極及び固定電極の各々が図３及び図４に示したような櫛歯状の電極ではない。ミラー部の基材の側面を利用して可動電極が形成される。ミラー部５Ａの四隅の側面（より特定的には、Ｙ−Ｚ面）が可動電極Ｒ１１〜Ｒ１４として機能する。可動電極Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれミラー部５Ａの＋Ｙ／−Ｘ側、＋Ｙ／＋Ｘ側、−Ｙ／−Ｘ側、−Ｙ／＋Ｘ側に配置される。可動電極Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４に対してそれぞれＸ軸方向に対向するように固定電極６１１、６１２、６２１、６２２が設けられている。固定電極６１１，６１２，６２１，６２２の各々は、櫛歯状には形成されておらず、Ｙ−Ｚ面を主面とする平板形状を有する。固定電極６１１及び６１２の各々は固定部材６ａに支持され、固定電極６２１及び６２２の各々は固定部材６ｂに支持される。可動電極Ｒ１１〜Ｒ１４と固定電極６１１，６１２，６２１，６２２とが対向することで、電極間に印加される電圧に応じた静電力が電極間に発生する。
【００７８】
図２５は、可動電極及び固定電極の第２変形例を示す図である。図２５を参照して、この例では、固定部材の側面を利用して固定電極が形成される。ミラー部５ＢのＹ軸方向の両側面（より特定的には、Ｚ−Ｘ面）が可動電極Ｒ２１及びＲ２２として機能する。また、固定部材６ｃの−Ｙ側の側面（より特定的には、Ｚ−Ｘ面）が固定電極Ｒ３１として機能し、固定部材６ｄの＋Ｙ側の側面（より特定的には、Ｚ−Ｘ面）が固定電極Ｒ３２として機能する。可動電極Ｒ２１と固定電極Ｒ３１とはＹ軸方向に対向し、これらの電極間には、印加される電圧に応じた静電力が発生する。可動電極Ｒ２２と固定電極Ｒ３２とはＹ軸方向に対向し、これらの電極間には、印加される電圧に応じた静電力が発生する。
【００７９】
図２４及び図２５のいずれに示した変形例においても、可動電極と固定電極との電極間距離を小さくすることで、電極間に大きな静電力を発生させやすくなる。また、可動電極と固定電極との対向面積を大きくすることによっても、電極間に大きな静電力を発生させやすくなる。半導体基板（たとえば、シリコン基板）を電極として機能させるために、半導体基板に添加する不純物の量（たとえば、ドーズ量）によって半導体基板の導電性を調整してもよい。
【００８０】
上記の実施の形態１では、固定電極６１，６２が接地され、可動電極５１，５２に正電位が印加される例を示したが、逆に、固定電極６１，６２に正電位が印加され、可動電極５１，５２が接地されるようにしてもよい。
【００８１】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００では、ミラー部５、可動電極５１，５２、及び固定電極６１，６２が、ミラー部５の回転軸に関して線対称な構造を有する。こうした対称構造により、外乱となる力が相殺されて、光走査装置１００の動作を安定させることができる。しかし、光走査装置においてミラー部、可動電極、及び固定電極の構造に対称性を持たせることは必須ではない。また、ミラーの形状は、矩形状に限られず、たとえば円形状であってもよい。
【００８２】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００では、２本の梁１１，１２を採用している（図２〜図６参照）。しかし、梁の位置、形状、及び数は、図２〜図６に示した例に限られず、適宜変更可能である。
【００８３】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００では、磁石２ａ，２ｂ及び駆動配線５３を、ミラーアクチュエータとして採用している。磁石２ａ，２ｂは、ミラー部５の回転軸と直交する方向に磁界が印加されるように配置されている（図８参照）。また、駆動配線５３は、ミラー部５の外縁部を１周するように配置されている（図８参照）。しかし、磁石及び駆動配線によってミラーの回転力を生じさせる形態は、図８に示した形態に限られず、別の形態であってもよい。たとえば、磁石による磁界の方向、磁石の配置、及び磁石の種類を変更してもよい。磁石は、永久磁石に限られず、電磁石であってもよい。また、駆動配線の位置、形状、及び周回数も、適宜変更可能である。駆動配線の周回数を２周以上にしてもよい。
【００８４】
ミラーアクチュエータは、電磁力を利用するものには限られない。たとえば、静電力を利用してミラーに回転力を生じさせるミラーアクチュエータも採用可能である。また、圧電膜の変形を利用してミラーに回転力を生じさせるミラーアクチュエータも採用可能である。
【００８５】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００では、ピエゾ抵抗素子９１，９２，９３，９４が梁１１，１２の根元（支持部材４ａ，４ｂ側）に配置されている（図３参照）。しかし、各ピエゾ抵抗素子の位置は、図３に示した位置に限られず、ミラー部５（ミラー１０を含む）の姿勢に応じた応力変化を検出可能な他の位置に配置されてもよい。また、ピエゾ抵抗素子の数も適宜変更可能である。
【００８６】
ミラー１０の姿勢（回転角度）を検出する方式は、上記ピエゾ抵抗素子を用いた方式に限られず任意である。たとえば、ＭＥＭＳミラー１の外に、ミラー１０で反射された光ビームの光軸の方向を検出する光検出器を設けてもよい。制御装置３は、この光検出器により検出された光軸の方向に基づいてミラー１０の姿勢（回転角度）を推定してもよい。
【００８７】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００では、可動電極５１，５２と固定電極６１，６２との間に電圧が印加されたときに発生する静電力を利用してミラー１０に力を加えることにより、ミラー１０の軸Ｘ１まわりの共振周波数を変化させる調整機構を採用している。しかしこれに限られず、調整機構は、静電力以外の方法でミラー１０に力を加えてもよい。
【００８８】
図２６は、図３に示した調整機構の変形例を示す図である。図２７は、図２６中のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面構造を示す図である。図２６及び図２７を参照して、この例では、図３に示した固定部材６ａ，６ｂの代わりに、梁８０ａ〜８０ｄ及び圧電構造体８ａ〜８ｄを採用している。梁８０ａ及び８０ｂは、梁１１の両脇に配置され、梁１１と同様、ミラー部５及び支持部材４ａの各々と接続されている。梁８０ｃ及び８０ｄは、梁１２の両脇に配置され、梁１２と同様、ミラー部５及び支持部材４ｂの各々と接続されている。圧電構造体８ａ〜８ｄは、それぞれ梁８０ａ〜８０ｄ上に配置されている。圧電構造体８ａ〜８ｄは、基本的には同じ構造を有する。また、梁８０ａ〜８０ｄも、基本的には同じ構造を有する。このため、以下では、区別して説明する場合を除いて、圧電構造体８ａ〜８ｄの各々を「圧電構造体８」と記載し、梁８０ａ〜８０ｄの各々を「梁８０」と記載する。
【００８９】
図２８は、圧電構造体８の詳細構造を示す図である。図２８を参照して、圧電構造体８は梁８０上に形成されている。梁８０は、たとえばシリコンで形成されている。圧電構造体８は、梁８０側から、絶縁層８１、電極層８２、圧電層８３、電極層８４の順に積層された積層構造を有する。絶縁層８１は、たとえば酸化シリコン層又は窒化シリコン層で形成されている。電極層８２及び８４の各々は、たとえば金属膜で形成されている。圧電層８３は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されている。電極層８２と電極層８４とは、互いに電気的に絶縁されており、これら電極層間に電圧を印加可能に構成される。電極層８２と電極層８４との間に電圧が印加されることによりＺ軸方向の電界が圧電層８３に印加される。この電界により、圧電層８３はＸ軸方向に伸縮する力を発生する。たとえば、電極層８２を負、電極層８４を正とする電圧を電極層間に印加すると、圧電層８３はＸ軸方向に収縮する力を発生する。こうした力は、ミラー１０のＸ１回転に対する復元力を強めるように作用する。復元力の大きさは、電極層間の電圧に応じて変化する。このため、制御装置３（図１）は、電極層間の電圧に基づいてミラー１０の軸Ｘ１まわりの共振周波数を調整できる。なお、図２６に示す例では、圧電構造体８ａ〜８ｄがそれぞれ梁８０ａ〜８０ｄ上に配置されているが、圧電構造体８の位置及び数は変更可能である。たとえば、圧電構造体８が梁１１，１２上に配置されてもよい。
【００９０】
上記実施の形態１に係る光走査装置１００において採用される調整機構は、ミラー１０の回転変位に伴って生じる機械的な復元力と同じ向きの力をミラー１０に加えるように構成される。しかしこれに限られず、上記復元力と逆向きの力をミラー１０に加える調整機構を採用してもよい。こうした調整機構によれば、ミラー１０に力を加えることにより梁１１，１２をやわらかくしてミラー１０のＸ１回転に対するばね定数を小さくすることが可能になる。
【００９１】
ミラーの駆動信号の波形は、鋸歯状波形に限られず、適宜変更可能である。ミラーの駆動信号の波形は、鋸歯状波形ではなく、三角波であってもよい。
【００９２】
上記の実施の形態１では、１つの制御装置３（単一のユニット）が、ミラーアクチュエータ及び調整機構の両方を制御するように構成されるが、ミラーアクチュエータを制御する制御装置と調整機構を制御する制御装置とは、別々のユニットであってもよい。
【００９３】
実施の形態２．
実施の形態１では、ミラー１０の回転軸が１軸（Ｘ軸）であり、光走査装置１００は１軸方向に光走査を行なうように構成されている。実施の形態２では、ミラー１０の回転軸を２軸（Ｘ軸及びＹ軸）にして、２軸方向の光走査を可能にする。以下では、実施の形態１に係る光走査装置との相違点を中心に、実施の形態２に係る光走査装置について説明する。
【００９４】
実施の形態２に係る光走査装置は、図３に示したＭＥＭＳミラー１の代わりに、以下に説明するＭＥＭＳミラー１Ａを備える。図２９は、実施の形態２に係る光走査装置が備えるＭＥＭＳミラー１Ａの上面構造を示す図である。図３０は、図２９中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿った断面構造を示す図である。
【００９５】
図２９及び図３０を参照して、ＭＥＭＳミラー１Ａは、ミラー部５と基材７ａとの間に、中間フレーム２０を備える。基材７ｃは、中間フレーム２０の下方に位置する矩形状の枠体であり、ミラー部５の下方に位置する基材７ｂを囲むように配置されている。基材７ｂと基材７ｃとの間には隙間が設けられている。また、基材７ａと基材７ｃとの間にも隙間が設けられている。
【００９６】
中間フレーム２０は、基材７ｃ上に絶縁層５５を介して設けられた矩形状の枠体である。中間フレーム２０の−Ｘ側の端は梁１１Ｂを介して支持部材４ａにつながっており、中間フレーム２０の＋Ｘ側の端は梁１２Ｂを介して支持部材４ｂにつながっている。図２９中の軸Ｘ２は、Ｘ軸に平行な軸であり、中間フレーム２０の回転軸の位置を示している。梁１１Ｂ及び梁１２Ｂの各々は軸Ｘ２に沿って形成されている。中間フレーム２０は、軸Ｘ２まわりに回転可能に構成される。梁１１Ｂ及び梁１２Ｂの各々が軸Ｘ２まわりにねじれることによって、中間フレーム２０の軸Ｘ２まわりの回転（以下、「Ｘ２回転」とも称する）が可能になる。
【００９７】
中間フレーム２０の＋Ｙ側の側面には櫛歯状の可動電極５１Ｂが設けられており、中間フレーム２０の−Ｙ側の側面には櫛歯状の可動電極５２Ｂが設けられている。可動電極５１Ｂの各櫛歯電極は、固定部材６ａに支持される固定電極６１の各櫛歯電極と対向している。可動電極５２Ｂの各櫛歯電極は、固定部材６ｂに支持される固定電極６２の各櫛歯電極と対向している。
【００９８】
ミラー部５は、中間フレーム２０の内側に配置されている。ミラー部５の＋Ｙ側の端は梁１１Ａを介して中間フレーム２０につながっており、ミラー部５の−Ｙ側の端は梁１２Ａを介して中間フレーム２０につながっている。図２９中の軸Ｙ２は、Ｙ軸に平行な軸であり、ミラー部５の回転軸の位置を示している。梁１１Ａ及び梁１２Ａの各々は軸Ｙ２に沿って形成されている。ミラー部５は、軸Ｙ２まわりに回転可能に構成される。梁１１Ａ及び梁１２Ａの各々が軸Ｙ２まわりにねじれることによって、ミラー部５の軸Ｙ２まわりの回転（以下、「Ｙ２回転」とも称する）が可能になる。
【００９９】
支持部材４ａと梁１１Ｂとの境界部には、ピエゾ抵抗素子９１Ｂ及び９２Ｂが設けられている。支持部材４ｂと梁１２Ｂとの境界部には、ピエゾ抵抗素子９３Ｂ及び９４Ｂが設けられている。ピエゾ抵抗素子９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂ，９４Ｂは、中間フレーム２０の軸Ｘ２まわりの回転位置（以下、「フレームＸ回転角度」とも称する）を検出するために使用される。検出方法は、実施の形態１と同様である。制御装置３（図１）は、ピエゾ抵抗素子９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂ，９４Ｂの出力に基づいてフレームＸ回転角度を取得するように構成される。
【０１００】
中間フレーム２０と梁１１Ａとの境界部には、ピエゾ抵抗素子９１Ａ及び９２Ａが設けられている。中間フレーム２０と梁１２Ａとの境界部には、ピエゾ抵抗素子９３Ａ及び９４Ａが設けられている。ピエゾ抵抗素子９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ，９４Ａは、ミラー部５の軸Ｙ２まわりの回転位置（以下、「ミラーＹ回転角度」とも称する）を検出するために使用される。検出方法は、実施の形態１と同様である。制御装置３（図１）は、ピエゾ抵抗素子９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ，９４Ａの出力に基づいてミラーＹ回転角度を取得するように構成される。
【０１０１】
ＭＥＭＳミラー１Ａは、図２９に示されるように、軸Ｘ２及び軸Ｙ２の各々に関して線対称な構造を有する。軸Ｘ２まわりの回転に対しては中間フレーム２０とミラー部５（ミラー１０を含む）とが一体的に姿勢を変える。このため、上述した中間フレーム２０のＸ２回転と連動してミラー部５も軸Ｘ２まわりに回転する。中間フレーム２０のＸ２回転とミラー部５のＹ２回転とによって、ミラー１０は軸Ｘ２まわり及び軸Ｙ２まわりの両方に回転可能になる。ミラー１０は基材７ａに対して相対的に回転する。フレームＸ回転角度は、ミラー１０の軸Ｘ２まわりの回転角度に相当し、ミラーＹ回転角度は、ミラー１０の軸Ｙ２まわりの回転角度に相当する。
【０１０２】
駆動配線５３Ｂは、支持部材４ａ、梁１１Ｂ、及び中間フレーム２０の上に設けられている。ただし、支持部材４ａ、梁１１Ｂ、及び中間フレーム２０の各々と駆動配線５３Ｂとの間には、絶縁膜５４が配置されている。電極パッド５６Ｂ、５７Ｂは、それぞれ支持部材４ａの＋Ｙ側、−Ｙ側の端部に設けられ、駆動配線５３Ｂの両端に位置する。駆動配線５３Ｂは、支持部材４ａから梁１１Ｂを渡って中間フレーム２０に至り、中間フレーム２０の外縁部を１周し、再び梁１１Ｂを渡って支持部材４ａに戻る。電極パッド５６Ｂと電極パッド５７Ｂとの間に電圧を印加することによって駆動配線５３Ｂに電流が流れる。
【０１０３】
駆動配線５３Ａは、支持部材４ａ、梁１１Ｂ、中間フレーム２０、及び基材５０の上に設けられている。ただし、支持部材４ａ、梁１１Ｂ、中間フレーム２０、及び基材５０の各々と駆動配線５３Ａとの間には、絶縁膜５４が配置されている。電極パッド５６Ａ、５７Ａは、それぞれ支持部材４ａの＋Ｙ側、−Ｙ側の端部に設けられ、駆動配線５３Ａの両端に位置する。駆動配線５３Ａは、支持部材４ａから梁１１Ｂを渡って中間フレーム２０に至り、中間フレーム２０から梁１２Ａを渡ってミラー部５に至る。そして、駆動配線５３Ａは、ミラー部５の外縁部（ミラー１０の周囲）を１周し、再び梁１２Ａ，１１Ｂを渡って支持部材４ａに戻る。電極パッド５６Ａと電極パッド５７Ａとの間に電圧を印加することによって駆動配線５３Ａに電流が流れる。
【０１０４】
この実施の形態２では、磁石２ａ，２ｂ（図１）の配置を、実施の形態１とは異なる配置に変更している。図３１は、実施の形態２に係る光走査装置における磁石２ａ，２ｂの配置を説明するための図である。図３１を参照して、磁石２ａ，２ｂは、ＭＥＭＳミラー１Ａに対してＸ軸方向の成分とＹ軸方向の成分との両方を含む磁界を印加するように配置されている。磁界の磁束密度Ｂの向きは、磁石２ａから磁石２ｂへの向き（−Ｙ／＋Ｘの向き）である。
【０１０５】
図２９〜図３１を参照して、この実施の形態２では、駆動配線５３Ａと駆動配線５３Ｂとは、互いに電気的に接続されておらず、個別の駆動信号によって駆動配線５３Ａと駆動配線５３Ｂとに別々に電流を流すことができる。ＭＥＭＳミラー１Ａには、図３１に示されるような磁界が印加されているため、制御装置３（図１）は、駆動配線５３Ｂに流す駆動電流信号（以下、「第１駆動電流信号」とも称する）と、駆動配線５３Ａに流す駆動電流信号（以下、「第２駆動電流信号」とも称する）とによって、ミラー１０のＸ２回転及びＹ２回転を制御することができる。この実施の形態２では、駆動配線５３Ｂ及び磁石２ａ，２ｂが、ミラー１０を軸Ｘ２（第１回転軸）まわりに回転させる第１ミラーアクチュエータとして機能する。第１駆動電流信号は、「第１ミラーアクチュエータを制御するための第１波形信号」の一例に相当する。また、駆動配線５３Ａ及び磁石２ａ，２ｂが、ミラー１０を軸Ｙ２（第２回転軸）まわりに回転させる第２ミラーアクチュエータとして機能する。第２駆動電流信号は、「第２ミラーアクチュエータを制御するための第２波形信号」の一例に相当する。各ミラーアクチュエータの駆動原理は、基本的には、実施の形態１に係るミラーアクチュエータと同じである。
【０１０６】
ＭＥＭＳミラー１Ａに入射した光ビームは、ミラー１０で反射された後、光走査装置から出射される。制御装置３（図１）は、第１駆動電流信号及び第２駆動電流信号によってミラー１０のＸ２回転及びＹ２回転を制御することにより、光ビームの出射方向を制御することができる。こうした制御により、２次元方向の光走査が可能になる。以下、Ｘ２回転による光走査を「Ｘ軸走査」、Ｙ２回転による光走査を「Ｙ軸走査」と称する。
【０１０７】
第１駆動電流信号は、実施の形態１に係る駆動電流信号と同様、鋸歯状波形の電流信号である。制御装置３（図１）は、ミラー１０の軸Ｘ２まわりの共振周波数（以下、「Ｘ２共振周波数」とも称する）を制御するための電圧信号（以下、「第１調整信号」とも称する）を、可動電極５１Ｂ，５２Ｂと固定電極６１，６２との間に印加する。制御装置３（図１）は、上記の第１調整信号によって、第１駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ２共振周波数が離れるようにミラー１０のＸ２共振周波数を制御する。制御装置３（図１）は、たとえば、ミラー１０のＸ２共振周波数と、このＸ２共振周波数に最も近い第１駆動電流信号の周波数成分との差が目標値（又は、基準値以上）となるようにミラー１０のＸ２共振周波数を制御する。なお、調整信号を用いた共振周波数の制御については、実施の形態１において既述であるため、詳細は割愛する。
【０１０８】
一方、第２駆動電流信号は、ミラー１０の軸Ｙ２まわりの共振周波数（以下、「Ｙ２共振周波数」とも称する）に近い周波数の正弦波電流信号である。こうした第２駆動電流信号を採用した場合には、ミラー１０の動作が共振現象の影響を受けやすくなり、Ｙ２回転変位の振幅を大きくすることができる。
【０１０９】
上記のように、ミラー１０のＸ２回転に関しては、制御装置３（図１）が、第１調整信号を用いて共振現象によるミラー１０の不安定動作（たとえば、リンギング）を抑制する。これにより、安定したＸ軸走査が可能になる。一方、Ｙ軸走査では、共振現象を積極的に利用することで、高速走査によって広範囲の走査が可能になる。
【０１１０】
制御装置３（図１）は、２軸方向の走査を互いに同期させるために、Ｙ軸走査の駆動周波数ｆｄｙ（すなわち、第２駆動電流信号に含まれる基本波の周波数）に基づいて、Ｘ軸走査の駆動周波数ｆｄｘ（すなわち、第１駆動電流信号に含まれる基本波の周波数）を決定してもよい。制御装置３は、たとえば下記式（１３）に従ってＸ軸走査の駆動周波数（ｆｄｘ）を決定してもよい。
【０１１１】
ｆｄｘ＝（ｐ／ｑ）×ｆｄｙ    …（１３）
式（１３）中の「ｐ」及び「ｑ」の各々は、任意に設定可能である。たとえば予め実験又はシミュレーションによって求められた適切な自然数がｐ，ｑに設定される。
【０１１２】
この実施の形態２に係る光走査装置は、ミラー１０に力を加えてミラー１０の軸Ｘ２まわりの共振周波数を変化させる第１調整機構を備える。具体的には、可動電極５１Ｂ，５２Ｂ及び固定電極６１，６２が、「第１調整機構」として機能する。制御装置３（図１）は、第１調整機構を制御することにより、第１駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ２共振周波数が離れるようにミラー１０のＸ２共振周波数を制御する。こうした制御によって、前述した実施の形態１に準ずる効果が奏される。
【０１１３】
上記実施の形態２に係る光走査装置は、Ｘ軸走査に関する調整機構（第１調整機構）のみを備え、Ｙ軸走査に関する調整機構は備えない。しかしこれに限られず、図２９及び図３０に示した構造に対して、Ｙ軸走査に関する調整機構を追加してもよい。
【０１１４】
図３２は、図２９に示したＭＥＭＳミラーの構造の変形例を示す図である。図３３は、図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿った断面構造を示す図である。図３２及び図３３を参照して、ＭＥＭＳミラー１Ｂにおいては、ミラー部５の−Ｘ側の側面に櫛歯状の可動電極５１Ａが設けられており、ミラー部５の＋Ｘ側の側面に櫛歯状の可動電極５２Ａが設けられている。可動電極５１Ａ，５２Ａは、ミラー１０、梁１１Ａ，１２Ａ、中間フレーム２０、梁１１Ｂ，１２Ｂ、及び支持部材４ａ，４ｂの各々と電気的に接続されており、これらと電気的に等電位である。また、可動電極５１Ａの各櫛歯電極と対向するように櫛歯状の固定電極６１Ａが設けられており、可動電極５２Ａの各櫛歯電極と対向するように櫛歯状の固定電極６２Ａが設けられている。固定電極６１Ａ，６２Ａは、中間フレーム２０とともに、基材７ｃ上に絶縁層５５を介して設けられている。固定電極６１Ａ，６２Ａと中間フレーム２０との間には隙間が設けられており、固定電極６１Ａ，６２Ａと中間フレーム２０とは、絶縁層５５によって電気的に絶縁されている。ただし、固定電極６１Ａと固定電極６２Ａとは、図示しない配線によって互いに電気的に接続されており、電気的に等電位である。ミラー部５のＹ２回転による力は、梁１１Ａ及び１２Ａの各々の弾性変形によって吸収されるため、中間フレーム２０及び固定電極６１Ａ，６２Ａの各々はミラー１０のＹ２回転とは連動しない。
【０１１５】
この変形例では、第１駆動電流信号及び第２駆動電流信号の各々が、鋸歯状波形の電流信号である。ＭＥＭＳミラー１Ｂは、前述の第１調整機構に加えて、ミラー１０に力を加えてミラー１０の軸Ｙ２まわりの共振周波数を変化させる第２調整機構を備える。具体的には、可動電極５１Ａ，５２Ａ及び固定電極６１Ａ，６２Ａが、「第２調整機構」として機能する。制御装置３（図１）は、以下に説明するように第１調整機構及び第２調整機構を制御する。
【０１１６】
制御装置３は、可動電極５１Ｂ，５２Ｂと固定電極６１，６２との間に前述の第１調整信号を印加することにより、第１駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＸ２共振周波数が離れるようにミラー１０のＸ２共振周波数を制御する。また、制御装置３は、ミラー１０のＹ２共振周波数を制御するための電圧信号（以下、「第２調整信号」とも称する）を、可動電極５１Ａ，５２Ａと固定電極６１Ａ，６２Ａとの間に印加することにより、第２駆動電流信号に含まれる周波数成分からミラー１０のＹ２共振周波数が離れるようにミラー１０のＹ２共振周波数を制御する。なお、調整信号を用いた共振周波数の制御については、実施の形態１において既述であるため、詳細は割愛する。
【０１１７】
上記のような制御により、Ｘ軸走査及びＹ軸走査の両方に関して、共振現象によるミラー１０の不安定動作（たとえば、リンギング）を抑制することが可能になる。これにより、安定したＸ軸走査及びＹ軸走査が可能になる。
【０１１８】
実施の形態３．
上述した光走査装置によって測距装置を構成してもよい。実施の形態３に係る測距装置が備える光走査装置（後述する光走査装置２００）は、上記実施の形態２に係る光走査装置（図２９〜図３１参照）である。
【０１１９】
図３４は、実施の形態３に係る測距装置を示す図である。図３４を参照して、測距装置３００は、筐体３０５を有し、筐体３０５内に、光ビームを出射する光源３０１と、光ビームを偏向する光走査装置２００と、光検出器３０３とを備える。そして、測距装置３００は、光走査装置２００により偏向された光ビームを物体に照射し、物体で反射された光の少なくとも一部を光検出器３０３によって検出するように構成される。測距装置３００は、情報処理装置３Ａをさらに備える。情報処理装置３Ａは、光源３０１から出射される光ビームに関する情報と、光検出器３０３による検出結果とを用いて、距離画像を形成するように構成される。距離画像は、物体との距離を画素ごとに示す画像である。情報処理装置３Ａは、図示しない表示装置に距離画像を表示させてもよい。測距方式は、ＴＯＦ（Time  Of  Flight）方式であってもよい。測距装置３００は、装置周辺の距離画像を取得することができる。
【０１２０】
情報処理装置３Ａは、光走査装置２００を制御するように構成されてもよい。情報処理装置３Ａは、実施の形態２に係る制御装置３（図１）と同様の機能を有してもよい。情報処理装置３Ａとしては、プロセッサ、ＲＡＭ、及び記憶装置を備えるマイクロコンピュータを採用できる。上記の記憶装置には、プログラムと、プログラムで使用される情報（たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ）とが記憶されていてもよい。画像処理回路が情報処理装置３Ａに搭載されていてもよい。
【０１２１】
光源３０１は、光走査装置２００のＭＥＭＳミラーに光ビームを照射するように構成される。光源３０１としては、たとえばレーザ光源を採用できる。光源３０１が出射する光ビームの波長は任意であり、可視域であってもよいし、赤外域であってもよい。この実施の形態３では、波長８７０ｎｍ〜１５００ｎｍのレーザ光を出射するレーザ光源を、光源３０１として採用する。図３４には、１つの光源３０１のみを示しているが、測距装置３００が備える光源の数は任意であり、測距装置３００は複数の光源を備えてもよい。
【０１２２】
筐体３０５には、光源３０１から出射される光ビームと、物体で反射された光ビームとが透過する窓３０６が設けられている。筐体３０５内において、光源３０１と光走査装置２００のＭＥＭＳミラーとの間には、ビームスプリッタ３０２が設けられている。
【０１２３】
光源３０１から出射された光ビームは、線Ｌ１で示すように、ビームスプリッタ３０２を通過し、光走査装置２００により偏向される。光走査装置２００においては、駆動信号によって駆動されるミラー（反射膜）で光ビームが反射される。そして、反射された光ビームは、窓３０６を透過し、筐体３０５外の物体（より特定的には、光走査装置２００の走査範囲内にある物体）に照射される。
【０１２４】
筐体３０５外の上記物体で反射された光ビームは、窓３０６を通じて筐体３０５内に入射する。光検出器３０３は、こうした光ビームを検出可能な位置に配置される。光検出器３０３としては、たとえばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を採用できる。物体で反射された光は、線Ｌ２で示すように、窓３０６から取り込まれ、光走査装置２００のＭＥＭＳミラーでビームスプリッタ３０２の方へ反射され、さらにビームスプリッタ３０２の反射面で光検出器３０３の方へ反射される。このように、物体で反射された光は、窓３０６、光走査装置２００、及びビームスプリッタ３０２を経て、光検出器３０３に入射する。
【０１２５】
情報処理装置３Ａは、出射光に関する情報を光源３０１から取得し、入射光に関する情報を光検出器３０３から取得する。情報処理装置３Ａは、出射光と入射光とを比較することで、上記物体までの距離を測定することができる。たとえば、パルス状の光ビームを物体に照射すると、物体からもパルス状の反射光が得られる。情報処理装置３Ａは、出射光のパルスと反射光のパルスとの時間差により物体までの距離を算出できる。光走査装置２００は２次元的に光ビームを走査するため、情報処理装置３Ａは、上記の距離情報と、光ビームの走査方向に関する情報とに基づいて、装置周辺の２次元的な距離画像を取得することができる。
【０１２６】
測距装置３００は、ＬｉＤＡＲ（Light  Detection  and  Ranging）として機能してもよい。測距装置３００は、車両に搭載されてもよい。測距装置３００は、コネクテッドカーに搭載され、運転支援制御又は自動運転制御における障害物検知に用いられてもよい。
【０１２７】
以上説明した実施の形態３に係る測距装置３００では、前述した実施の形態２に係る光走査装置が、光走査装置２００として採用されている。このため、実施の形態３によっても、前述した実施の形態２に準ずる効果が奏される。実施の形態３に係る測距装置３００では、光走査装置２００からの出射光のリンギングが抑制されるため、物体の位置及び形を正確に検出しやすくなり、ひずみの少ない距離画像が得られる。
【０１２８】
実施の形態３に係る測距装置３００では、物体からの反射光（線Ｌ２）が出射光（線Ｌ１）と同じ光学系を経由して光検出器３０３に導かれているが、筐体３０５内の光学系及び光の経路は適宜変更可能である。図３５は、図３４に示した測距装置の変形例を示す図である。図３５を参照して、測距装置３００Ａの筐体３０５には、光源３０１から出射される光ビーム（線Ｌ１）が透過する窓３０６Ａと、物体で反射された光ビーム（線Ｌ２）が透過する窓３０６Ｂとが、別々に設けられている。また、測距装置３００Ａにおいては、ビームスプリッタが割愛されている。光源３０１から出射された光ビームは、線Ｌ１で示すように、光走査装置２００により偏向され、窓３０６Ａを透過し、筐体３０５外の物体に照射される。物体で反射された光は、線Ｌ２で示すように、窓３０６Ｂから取り込まれ、光検出器３０３に入射する。こうした測距装置３００Ａにおいても、情報処理装置３Ａは、出射光と反射光とを比較することで物体までの距離を算出できる。情報処理装置３Ａは、装置周辺の距離画像を取得できる。
【０１２９】
上記実施の形態３に係る測距装置３００では、光走査装置２００として、実施の形態２に係る光走査装置を採用したが、実施の形態２に係る光走査装置の代わりに、実施の形態１に係る光走査装置を採用してもよい。上述した実施の形態１及びその変形例に係る光走査装置と、実施の形態２及びその変形例に係る光走査装置とから任意に選ばれた光走査装置を、測距装置の光走査装置として適用してもよい。
【０１３０】
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。本開示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及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】
【０１３１】
１，１Ａ，１Ｂ  ＭＥＭＳミラー、２ａ，２ｂ  磁石、３  制御装置、３Ａ  情報処理装置、４ａ，４ｂ  支持部材、５，５Ａ，５Ｂ  ミラー部、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  固定部材、７ａ，７ｂ，７ｃ，５０  基材、８，８ａ〜８ｄ  圧電構造体、１０  ミラー、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２，１２Ａ，１２Ｂ，８０，８０ａ〜８０ｄ  梁、２０  中間フレーム、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５２，５２Ａ，５２Ｂ，Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１，Ｒ２２  可動電極、５３，５３Ａ，５３Ｂ  駆動配線、５４  絶縁膜、５５  絶縁層、５６，５６Ａ，５６Ｂ，５７，５７Ａ，５７Ｂ  電極パッド、６１，６１Ａ，６２，６２Ａ，６４Ａ，Ｒ３１，Ｒ３２  固定電極、８１  絶縁層、８２，８４  電極層、８３  圧電層、９１〜９４，９１Ａ〜９４Ａ，９１Ｂ〜９４Ｂ  ピエゾ抵抗素子、１００，２００  光走査装置、３００，３００Ａ  測距装置、３０１  光源、３０２  ビームスプリッタ、３０３  光検出器、３０５  筐体、３０６，３０６Ａ，３０６Ｂ  窓。
【要約】
光走査装置（１００）は、ミラー（１０）と、ミラーアクチュエータ（２ａ、２ｂ、５３）と、調整機構（５１、５２、６１、６２）と、制御装置（３）とを備える。ミラーは、回転軸（Ｘ１）まわりに回転可能に構成され、光を反射するように構成される。ミラーアクチュエータは、ミラーを回転軸（Ｘ１）まわりに回転させるように構成される。調整機構は、ミラーに力を加えてミラーの回転軸（Ｘ１）まわりの共振周波数を変化させるように構成される。制御装置は、ミラーアクチュエータ及び調整機構を制御するように構成される。制御装置は、波形信号によってミラーアクチュエータを制御するように構成される。制御装置は、調整機構を制御することにより、波形信号に含まれる周波数成分からミラーの回転軸（Ｘ１）まわりの共振周波数が離れるようにミラーの回転軸（Ｘ１）まわりの共振周波数を制御するように構成される。【図１】
0006833127.tif 000002
【図２】
0006833127.tif 000003
【図３】
0006833127.tif 000004
【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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【図１８】
0006833127.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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