(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射させる反射面を有する反射部と、
前記反射部に連結された弾性変形可能な第１弾性連結部を有し、該第１弾性連結部を第１回転軸として前記反射部を揺動可能に支持する第１揺動支持部と、
前記反射部から延出して櫛歯状に形成された第１櫛歯状電極部と、
前記第１櫛歯状電極部と噛み合い可能な櫛歯状に形成され、該第１櫛歯状電極部と噛み合い可能な位置に設置された第２櫛歯状電極部とを備え、
前記第１櫛歯状電極部と前記第２櫛歯状電極部との間に電圧を印加することで両電極部間に発生する静電引力により、前記反射部を第１所定周波数で振動させるように構成された光走査装置であって、
前記第１回転軸と同じ軸方向を有する第２回転軸を中心として前記第２櫛歯状電極部を揺動可能に支持する第２揺動支持部と、
前記第２櫛歯状電極部を第２所定周波数で前記第２揺動支持部に対して振動させる振動手段とを備える
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１櫛歯状電極部および前記第２櫛歯状電極部は、前記第１回転軸を挟んで前記反射部の両側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記振動手段は、
前記第２櫛歯状電極部において前記第１櫛歯状電極部と非対向となる２つの面に固定された圧電素子と、
前記圧電素子を、前記第２櫛歯状電極部が延出する方向に沿って伸縮させる伸縮手段とから構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１所定周波数は前記第２所定周波数に等しい
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第２揺動支持部は、
前記第２櫛歯状電極部に連結された弾性変形可能な第２弾性連結部を有し、該第２弾性連結部を前記第２回転軸として前記第２櫛歯状電極部を揺動可能に支持し、
前記振動手段は、
前記第２弾性連結部から延出して櫛歯状に形成された第３櫛歯状電極部と、
前記第３櫛歯状電極部と噛み合い可能な櫛歯状に形成され、該第３櫛歯状電極部と噛み合い可能な位置に設置された第４櫛歯状電極部と、
前記第３櫛歯状電極部と前記第４櫛歯状電極部との間に電圧を印加することで両電極部間に静電引力を発生させる電圧印加手段とから構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１弾性連結部のバネ定数と前記反射部の慣性モーメントとの比は、前記第２弾性連結部のバネ定数と前記第２櫛歯状電極部および前記第３櫛歯状電極部の慣性モーメントとの比に等しい
ことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第１櫛歯状電極部の振動の位相は、前記第２櫛歯状電極部の振動の位相に対して逆位相である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第２回転軸は、
前記反射部の振動の位相角が０°である状態において前記反射面を含む平面から外れた位置に配置される
ことを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光走査装置の小型化を目的として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用した光走査装置が種々提案されている。
これに対して本願出願人は、シリコンで形成した反射部の両側に設けた櫛歯と、これに対向する固定側に配置した櫛歯との間に静電気力を発生させることで反射部を加振するものを提案している（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の技術では、反射部と反射部両側の櫛歯は一体で振動する。このため、反射部の振動の角度振幅が大きくなると、反射部側の櫛歯（以下、反射部側櫛歯という）と固定側の櫛歯（以下、固定側櫛歯という）とが対向しなくなる。即ち、反射部側櫛歯と固定側櫛歯との間で加振が作用しなくなる。したがって、反射部側櫛歯と固定側櫛歯とが対向している角度振幅を大きく超えて反射部を振動させることが難しかった。
【０００３】
このような問題に対し、光ビームを反射させる反射面を有する反射部と、反射部を所定回転軸を中心に揺動可能に支持する第１フレームと、第１フレームを上記の所定回転軸を中心に揺動可能に支持する第２フレームと、反射部を第１フレームに対して揺動させるための駆動力を発生させる第１駆動機構と、第１フレームを第２フレームに対して振動させるための駆動力を発生させる第２駆動機構とを備えた光走査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このように構成された光走査装置では、反射部の振動の角度振幅が、反射部が第１フレームに対して振動する角度振幅と、第１フレームが第２フレームに対して振動する角度振幅との和となる。このため、反射部を第１フレームに対して振動させるのみの場合と比較して、反射部の振動の角度振幅を大きくすることができる。
【特許文献１】特開２００４−２４５８９０号公報
【特許文献２】特開２００５−８８１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２に記載の技術では、第１フレームの内側に反射部が含まれている。そして反射部を振動させるために、反射部を振動させるための第１駆動機構を反射部の外側に設けることに加えて、さらに第１フレームを振動させるための第２駆動機構を第１フレームの外側に設けている。これにより、光走査装置全体の寸法が大きくなるという問題があった。さらに第２駆動機構は、第１フレームを振動させるために第１フレームと反射部とを同時に振動させる必要がある。つまり、反射部のみを振動させる場合と比較して、振動させる対象となるものの質量が大きくなり、反射部の振動の角度振幅を効率よく大きくすることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、光走査装置全体の寸法の増大を抑制しつつ、効率よく反射部の振動の角度振幅を大きくすることができる技術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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の光走査装置では、光ビームを反射させる反射面を有する反射部と、反射部に連結された弾性変形可能な第１弾性連結部を有し、第１弾性連結部を第１回転軸として反射部を揺動可能に支持する第１揺動支持部と、反射部から延出して櫛歯状に形成された第１櫛歯状電極部と、第１櫛歯状電極部と噛み合い可能な櫛歯状に形成され、第１櫛歯状電極部と噛み合い可能な位置に設置された第２櫛歯状電極部とを備え、第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間に電圧を印加することで両電極部間に発生する静電引力により、反射部を第１所定周波数で振動させる。
【０００７】
そして第２揺動支持部が、第１回転軸と同じ軸方向を有する第２回転軸を中心として第２櫛歯状電極部を揺動可能に支持し、さらに振動手段が、第２櫛歯状電極部を第２所定周波数で第２揺動支持部に対して振動させる。
このように構成された光走査装置によれば、振動手段が第２櫛歯状電極部を、第１回転軸と同じ軸方向を有する第２回転軸を中心として振動させることにより第２櫛歯状電極部の位置を変化させることができる。したがって、第１櫛歯状電極部の振動による第１櫛歯状電極部の位置変化に応じて、第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部とが対向するように、第２櫛歯状電極部の位置を変化させることが可能となる。このため、反射部を振動させる場合に第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部とが対向している角度振幅の範囲、すなわち第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間に静電引力を発生させることができる角度振幅の範囲を、第２櫛歯状電極部の位置が変化しないように構成されている場合と比較して大きくすることができる。これにより、反射部の振動の角度振幅を大きくすることができ、光走査装置が光ビームを走査する角度（走査角）を大きくすることができる。
【０００８】
また、振動手段は第２櫛歯状電極部を、第２櫛歯状電極部を支持している第２揺動支持部に対して振動させる。すなわち、第２櫛歯状電極部を振動させるために第２揺動支持部を振動させる必要がない。このため、第２櫛歯状電極部を振動させるための手段、すなわち上記の振動手段を第２揺動支持部の外側に設ける必要がない。これにより、光走査装置全体の寸法の増大を抑制することができる。
【０００９】
さらに、反射部を振動させるために、第１揺動支持部および第２揺動支持部を振動させる必要がない。つまり、反射部を振動させるために反射部のみを振動させればよい。このため、反射部を振動させるために、振動させる対象となるものの質量の増大を最小限に抑制し、効率よく反射部の振動の角度振幅を大きくすることができる。
【００１０】
また請求項１に記載の光走査装置では、請求項２に記載のように、第１櫛歯状電極部および第２櫛歯状電極部は、第１回転軸を挟んで反射部の両側に設けられるようにするとよい。
【００１１】
このように構成された光走査装置によれば、反射部を振動させるために、第１回転軸を挟んで反射部の両側に静電引力を発生させることができる。これにより、反射部を振動させるための力を反射部の両側に分散することができるので、第１回転軸を挟んで反射部の片側のみに静電引力を発生させる場合と比較して、第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間に印加する電圧を小さくすることができる。さらに、反射部の両側に均等に静電引力を加えることが可能となるので、反射部の片側のみに静電引力を加える場合と比較して、反射部を安定して振動させることができる。
【００１２】
また請求項１または請求項２に記載の光走査装置では、請求項３に記載のように、振動手段は、第２櫛歯状電極部において第１櫛歯状電極部と非対向となる２つの面に固定された圧電素子と、圧電素子を、第２櫛歯状電極部が延出する方向に沿って伸縮させる伸縮手段とから構成されるようにするとよい。
【００１３】
このように構成された光走査装置では、伸縮手段が、第２櫛歯状電極部の面に固定された圧電素子のうちの一方を、第２櫛歯状電極部が延出する方向に沿って圧縮させることにより、第２櫛歯状電極部が、圧縮した圧電素子が固定されている側に向けて変形する。このため、第２櫛歯状電極部において第１櫛歯状電極部と非対向となる２つの面に固定された圧電素子の伸縮を交互にくりかえすことにより、第１櫛歯状電極部と非対向となる方向に沿って第２櫛歯状電極部を第２揺動支持部に対して振動させることができる。
【００１４】
このように構成された光走査装置によれば、伸縮手段による圧電素子の伸縮により第２櫛歯状電極部を振動させるので、反射部の振動と独立して第２櫛歯状電極部を振動させることができる。
【００１５】
また請求項１〜請求項３の何れかに記載の光走査装置では、請求項４に記載のように、第１所定周波数は第２所定周波数に等しいようにするとよい。
このように構成された光走査装置によれば、反射部の第１櫛歯状電極部の振動と、第２櫛歯状電極部の振動とを同期させることができる。これにより、反射部の第１櫛歯状電極部の進行方向に第２櫛歯状電極部が存在するように第２櫛歯状電極部を振動させることが可能となる。このため、反射部がより大きい角度振幅で振動するために優位な方向に静電引力を発生させることができる。したがって、反射部の振動の角度振幅をより大きくすることができ、光走査装置が光ビームを走査する角度（走査角）をさらに大きくすることができる。
【００１６】
また請求項１または請求項２に記載の光走査装置では、請求項５に記載のように、第２揺動支持部は、第２櫛歯状電極部に連結された弾性変形可能な第２弾性連結部を有し、第２弾性連結部を第２回転軸として第２櫛歯状電極部を揺動可能に支持し、振動手段は、第２弾性連結部から延出して櫛歯状に形成された第３櫛歯状電極部と、第３櫛歯状電極部と噛み合い可能な櫛歯状に形成され、第３櫛歯状電極部と噛み合い可能な位置に設置された第４櫛歯状電極部と、第３櫛歯状電極部と第４櫛歯状電極部との間に電圧を印加することで両電極部間に静電引力を発生させる電圧印加手段とから構成されるようにするとよい。
【００１７】
このように構成された光走査装置では、電圧印加手段が、第３櫛歯状電極部と第４櫛歯状電極部との間に電圧を印加することで両電極部間に静電引力を発生し、この静電引力によって、第３櫛歯状電極部が第２弾性連結部を第２回転軸として振動する。そして、第２弾性連結部には第２櫛歯状電極部が連結されているため、第２櫛歯状電極部が、第３櫛歯状電極部に同期して第２弾性連結部を第２回転軸として振動する。
【００１８】
このように構成された光走査装置によれば、請求項３に記載の光走査装置と異なり、振動手段を構成するために圧電素子を設ける必要がなく反射部と同様の材料を用いることができる。したがって、請求項３に記載の光走査装置と比較して、製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
ところで、反射部の振動には、反射部の慣性モーメントと第１弾性連結部のバネ定数とにより決まる共振周波数があり、第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間の電圧印加をこの共振周波数に同期させて行うことにより、反射部を共振振動させることができる。同様に、第２櫛歯状電極部の振動にも、第２櫛歯状電極部および第３櫛歯状電極部の慣性モーメントと第２弾性連結部のバネ定数とにより決まる共振周波数があり、第３櫛歯状電極部と第４櫛歯状電極部との間の電圧印加をこの共振周波数に同期させて行うことにより、第２櫛歯状電極部を共振振動させることができる。
【００２０】
ここで、共振周波数は、慣性モーメントをＪ、バネ定数ｋｐとして式（１）で表される。
【００２１】
【数１】
0004983648.tif 000002
したがって、請求項５に記載の光走査装置では、請求項６に記載のように、第１弾性連結部のバネ定数と反射部の慣性モーメントとの比は、第２弾性連結部のバネ定数と第２櫛歯状電極部および第３櫛歯状電極部の慣性モーメントとの比に等しいようにするとよい。
【００２２】
このように構成された光走査装置では、反射部と第２櫛歯状電極部とを共振振動させる場合に、第１所定周波数を第２所定周波数に等しくすることができる。このため、請求項４に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また請求項１〜請求項６の何れかに記載の光走査装置では、請求項７に記載のように、第１櫛歯状電極部の振動の位相は、第２櫛歯状電極部の振動の位相に対して逆位相であるようにするとよい。
【００２４】
このように構成された光走査装置によれば、第１櫛歯状電極部が振動により傾いている方向と、第２櫛歯状電極部が振動により傾いている方向とが逆になるので、反射部の第１櫛歯状電極部の進行方向に第２櫛歯状電極部が存在するように第２櫛歯状電極部を振動させることが可能となる。このため、請求項４に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また請求項１〜請求項７の何れかに記載の光走査装置では、請求項８に記載のように、第２回転軸は、反射部の振動の位相角が０°である状態において反射面を含む平面から外れた位置に配置されるようにするとよい。
【００２６】
このように構成された光走査装置では、反射部の振動の位相角が０°である状態において第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間に段差がある位置関係となる。このため、反射部の振動の位相角が０°である状態から振動が行われる場合に、反射部の第１櫛歯状電極部の進行方向に第２櫛歯状電極部が存在する。これにより、第１櫛歯状電極部と第２櫛歯状電極部との間で発生する静電引力の向きが反射部を回転させるために有効な向きとなる。つまり、反射部の振動の位相角が０°である状態において反射面を含む平面上に第２回転軸が位置している場合と比較して、反射部がより大きい角度振幅で振動するために優位な方向に静電引力を発生させることができ、反射部の振動の角度振幅をより大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された第１実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図、図２は櫛歯電極部２１，２２の振動を説明するための櫛歯電極部２１，２２の断面図である。
【００２８】
光走査装置１は、例えばＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）ウエハを半導体プロセスで加工して製造されたものであり、光ビームを反射する光ビーム反射部２と、光ビーム反射部２を支持する支持部３と、光ビーム反射部２に回転駆動力を印加する駆動部４とを備える。
【００２９】
光ビーム反射部２は、アルミ薄膜の鏡面が表面に形成される矩形状の本体部１１と、本体部１１の上辺１１ａと支持部３とを連結する弾性変形可能な弾性連結部１２と、本体部１１の下辺１１ｂと支持部３とを連結する弾性変形可能な弾性連結部１３と、本体部１１の左辺１１ｃに設けられて櫛歯状に形成された櫛歯電極部１４と、本体部１１の右辺１１ｄに設けられて櫛歯状に形成された櫛歯電極部１５とから構成される。
【００３０】
これらのうち、弾性連結部１２及び弾性連結部１３は、同一直線上に配置されており、光ビーム反射部２の回転軸ＫＪ１となる。
また、櫛歯電極部１４，１５を構成する櫛歯は、回転軸ＫＪ１に対して直交する方向に延びている。
【００３１】
次に支持部３は、上辺１１ａと連結されていない側の弾性連結部１２の端部と連結される上側支持部３ａと、下辺１１ｂと連結されていない側の弾性連結部１３の端部と連結される下側支持部３ｂとから構成される。
【００３２】
更に駆動部４は、櫛歯電極部１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部２１と、櫛歯電極部１５と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部２２と、上側支持部３ａと下側支持部３ｂとを連結するとともに櫛歯電極部２１を支持する弾性変形可能な弾性連結部２３と、上側支持部３ａと下側支持部３ｂとを連結するとともに櫛歯電極部２２を支持する弾性変形可能な弾性連結部２４と、櫛歯電極部２１を駆動させる櫛歯駆動部２５と、櫛歯電極部２２を駆動させる櫛歯駆動部２６とから構成される。
【００３３】
櫛歯駆動部２５は、図２（ａ）に示すように、櫛歯電極部２１における櫛歯電極部１４と非対向となる２つの面Ｐ１，Ｐ２のうちの一方の面Ｐ１に設けられた圧電素子部３１と、他方の面Ｐ２に設けられた圧電素子部３２とから構成される。そして圧電素子部３１，３２はそれぞれ、面Ｐ１，Ｐ２に近い順から電極４１，４６と、圧電素子４２，４７（例えばＰＺＴ）と電極４３，４８が積層されて構成されている。
【００３４】
また櫛歯駆動部２６は、櫛歯駆動部２５と同様に、櫛歯電極部２２における櫛歯電極部１５と非対向となる２つの面Ｐ３，Ｐ４のうちの一方の面Ｐ３に設けられた圧電素子部３３と、他方の面Ｐ２に設けられた圧電素子部３４とから構成される。そして圧電素子部３３，３４はそれぞれ、面Ｐ３，Ｐ４に近い順から電極５１，５６と、圧電素子５２，５７（例えばＰＺＴ）と電極５３，５８が積層されて構成されている。
【００３５】
これにより櫛歯電極部２１，２２はそれぞれ、圧電素子部３１，３３の電極４１，５１と電極４３，５３との間で電圧が印加されると、図２（ｂ）に示すように（図２（ｂ）では、櫛歯電極部２１で代表して示す）、圧電素子４２，５２が圧縮されて（図中の矢印Ｃ１を参照）、圧電素子部３１，３３が配置されている側、即ち面Ｐ１，Ｐ３側に傾くように変形する（図中の矢印Ｒ１を参照）。一方、櫛歯電極部２１，２２はそれぞれ、圧電素子部３２，３４の電極４６，５６と電極４８，５８との間で電圧が印加されると、図２（ｃ）に示すように（図２（ｃ）では、櫛歯電極部２１で代表して示す）圧電素子４７，５７が圧縮されて（図中の矢印Ｃ２を参照）、圧電素子部３２，３４が配置されている側、即ち面Ｐ２，Ｐ４側に傾くように変形する（図中の矢印Ｒ２を参照）。
【００３６】
次に、光走査装置１の電気的構成について説明する。図３は、光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
光走査装置１は、図３に示すように、光ビーム反射部２を回転駆動するための駆動信号としてのパルス電圧を出力する反射部駆動信号発生回路６１と、反射部駆動信号発生回路６１により出力された駆動信号を増幅して櫛歯電極部２１，２２に印加する反射部駆動信号増幅回路６２と、櫛歯電極部２１，２２を駆動するための駆動信号としてのパルス電圧を出力する櫛歯駆動信号発生回路６３と、櫛歯駆動信号発生回路６３により出力された駆動信号を増幅して圧電素子部３１〜３４に印加する櫛歯駆動信号増幅回路６４と、光ビームの発光源となる半導体レーザ６５と、半導体レーザ６５を制御するとともに、反射部駆動信号発生回路６１および櫛歯駆動信号増幅回路６４を制御する制御回路６６とを備える。
【００３７】
次に、光走査装置１の動作について説明する。
制御回路６６による制御に基づいて反射部駆動信号発生回路６１が駆動信号を出力すると、反射部駆動信号増幅回路６２によりこの駆動信号の電圧値が増幅されて櫛歯電極部２１，２２に印加される。これにより、櫛歯電極部２１，２２と、櫛歯電極部１４，１５との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部１２，１３が弾性変形してねじれることにより、本体部１１が弾性連結部１２，１３を回転軸ＫＪ１として往復振動する。
【００３８】
ここで、反射部駆動信号発生回路６１は、本体部１１の慣性モーメントと弾性連結部１２，１３のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数（以下、反射部共振周波数ともいう）の２倍の周波数の駆動信号を出力する。これにより、本体部１１と弾性連結部１２，１３とからなる振動系が共振し、本体部１１が反射部共振周波数で往復振動する。
【００３９】
そして、この状態で本体部１１に半導体レーザ６５から光ビームが照射されると、その光ビームが本体部１１の鏡面で反射されることにより出射されるとともに、本体部１１の往復振動に伴い、本体部１１の回転角度に応じた方向に走査される。
【００４０】
また櫛歯駆動信号増幅回路６４は、反射部共振周波数の２倍の周波数で、圧電素子部３１，３４と圧電素子部３２，３３とで交互に電圧を印加するように駆動信号を出力する。これにより、櫛歯電極部２１，２２が反射部共振周波数で往復振動する。
【００４１】
以下に、圧電素子部３１〜３４への電圧印加方法を図４を用いて説明する。図４は、本体部１１および櫛歯電極部２１，２２の振動を説明するための本体部１１および櫛歯電極部２１，２２の断面図である。
【００４２】
本体部１１の姿勢を位相角で表すと、本体部１１が水平な状態（図４（ａ）を参照）は０°、左へ最大傾いた状態（図４（ｂ）を参照）は９０°、再び水平な状態（図４（ａ）を参照）は１８０°、右へ最大傾いた状態（図４（ｃ）を参照）は２７０°となる。
【００４３】
まず、位相角が０°，１８０°の時には圧電素子部３１〜３４への電圧印加を行わない。これにより、図４（ａ）に示すように、櫛歯電極部２１，２２は変形せず、水平な状態にある本体部１１の櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２とが対向する。
【００４４】
また、位相角が９０°の時には圧電素子部３２，３３への電圧印加を行い、圧電素子部３１，３４への電圧印加を行わない。これにより、図４（ｂ）に示すように、圧電素子部３２，３３が設置されている側に向けて櫛歯電極部２１，２２が変形し、左へ最大傾いた状態にある本体部１１の櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２とが対向する。
【００４５】
さらに、位相角が２７０°の時には圧電素子部３１，３４への電圧印加を行い、圧電素子部３２，３３への電圧印加を行わない。これにより、図４（ｃ）に示すように、圧電素子部３１，３４が設置されている側に向けて櫛歯電極部２１，２２が変形し、右へ最大傾いた状態にある本体部１１の櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２とが対向する。
【００４６】
このように構成された光走査装置１では、櫛歯駆動部２５，２６が櫛歯電極部２１，２２を振動させることにより櫛歯電極部２１，２２の位置を変化させることができる。したがって、櫛歯電極部１４，１５の振動による櫛歯電極部１４，１５の位置変化に応じて、櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２とが対向するように、櫛歯電極部２１，２２の位置を変化させることが可能となる。このため、本体部１１を振動させる場合に櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２とが対向している角度振幅の範囲、すなわち櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２との間に静電引力を発生させることができる角度振幅の範囲を、櫛歯電極部２１，２２の位置が変化しないように構成されている場合と比較して大きくすることができる。これにより、本体部１１の振動の角度振幅を大きくすることができ、光走査装置１が光ビームを走査する角度（走査角）を大きくすることができる。
【００４７】
また、櫛歯駆動部２５，２６は櫛歯電極部２１，２２を、櫛歯電極部２１，２２を支持している支持部３に対して振動させる。すなわち、櫛歯電極部２１，２２を振動させるために支持部３を振動させる必要がない。このため、櫛歯電極部２１，２２を振動させるための手段を支持部３の外側に設ける必要がない。これにより、光走査装置１全体の寸法の増大を抑制することができる。
【００４８】
さらに、本体部１１を振動させるために、櫛歯電極部１４，１５および櫛歯電極部２１，２２を振動させる必要がない。つまり、本体部１１を振動させるために本体部１１のみを振動させればよい。このため、本体部１１を振動させるために、振動させる対象となるものの質量の増大を最小限に抑制し、効率よく本体部１１の振動の角度振幅を大きくすることができる。
【００４９】
また櫛歯電極部１４，１５および櫛歯電極部２１，２２は、回転軸ＫＪ１を挟んで本体部１１の両側に設けられている。このため、本体部１１を振動させるために、回転軸ＫＪ１を挟んで本体部１１の両側に静電引力を発生させることができる。これにより、本体部１１を振動させるための力を本体部１１の両側に分散することができるので、回転軸ＫＪ１を挟んで本体部１１の片側のみに静電引力を発生させる場合と比較して、櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部２１，２２との間に印加する電圧を小さくすることができる。さらに、本体部１１の両側に均等に静電引力を加えることが可能となるので、本体部１１の片側のみに静電引力を加える場合と比較して、本体部１１を安定して振動させることができる。
【００５０】
また、櫛歯駆動部２５，２６による圧電素子４２，４７，５２，５７の伸縮により櫛歯電極部２１，２２を振動させるので、本体部１１の振動と独立して櫛歯電極部２１，２２を振動させることができる。
【００５１】
また、本体部１１の振動周波数は櫛歯電極部２１，２２の振動周波数に等しい。したがって、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の振動と、櫛歯電極部２１，２２の振動とを同期させることができる。また、本体部１１が左へ最大傾いた状態では櫛歯電極部２１，２２が右へ最大傾いた状態になり（図４（ｂ）を参照）、本体部１１が右へ最大傾いた状態では櫛歯電極部２１，２２が左へ最大傾いた状態になる（図４（ｃ）を参照）というように、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の振動の位相は、櫛歯電極部２１，２２の振動の位相に対して逆位相である。これにより、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の進行方向に櫛歯電極部２１，２２が存在するように櫛歯電極部２１，２２を振動させることが可能となる。このため、本体部１１がより大きい角度振幅で振動するために優位な方向に静電引力を発生させることができる。したがって、本体部１１の振動の角度振幅をより大きくすることができ、光走査装置１が光ビームを走査する角度（走査角）をさらに大きくすることができる。
【００５２】
以上説明した実施形態において、本体部１１は本発明における反射部、弾性連結部１２，１３は本発明における第１弾性連結部、回転軸ＫＪ１は本発明における第１回転軸、弾性連結部１２，１３及び支持部３は本発明における第１揺動支持部、櫛歯電極部１４，１５は本発明における第１櫛歯状電極部、櫛歯電極部２１，２２及び弾性連結部２３，２４は本発明における第２櫛歯状電極部、支持部３は本発明における第２揺動支持部、櫛歯駆動信号発生回路６３、櫛歯駆動信号増幅回路６４、および櫛歯駆動部２５，２６は本発明における振動手段、電極４１，４３，４６，４８，５１，５３，５６，５８は本発明における伸縮手段、反射部共振周波数は本発明における第１所定周波数および第２所定周波数である。
【００５３】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。尚、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５４】
第２実施形態の光走査装置１は、駆動部４の構成と、光走査装置１の電気的構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図５は、本発明が適用された第２実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図である。
【００５５】
駆動部４は、図５に示すように、櫛歯電極部１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部７１と、櫛歯電極部１５と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部７２と、上側支持部３ａと下側支持部３ｂとを連結するとともに櫛歯電極部７１を支持する弾性変形可能な弾性連結部７３と、上側支持部３ａと下側支持部３ｂとを連結するとともに櫛歯電極部７２を支持する弾性変形可能な弾性連結部７４と、弾性連結部７３に設けられて櫛歯状に形成された櫛歯電極部７５と、弾性連結部７４に設けられて櫛歯状に形成された櫛歯電極部７６と、櫛歯電極部７５と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部７７と、櫛歯電極部７６と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部７８とから構成される。なお、櫛歯電極部７１と弾性連結部７３と櫛歯電極部７５とをまとめて可動櫛歯７０ａ、櫛歯電極部７２と弾性連結部７４と櫛歯電極部７６とをまとめて可動櫛歯７０ｂという。
【００５６】
次に、光走査装置１の電気的構成について説明する。図６は、光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
光走査装置１は、図６に示すように、光ビーム反射部２および櫛歯電極部７１，７２を回転駆動するための駆動信号としてのパルス電圧を出力する反射部駆動信号発生回路８１と、反射部駆動信号発生回路８１により出力された駆動信号を増幅して櫛歯電極部７１，７２，７５，７６に印加する反射部駆動信号増幅回路８２と、光ビームの発光源となる半導体レーザ８３と、半導体レーザ８３を制御するとともに、反射部駆動信号発生回路８１を制御する制御回路８４とを備える。
【００５７】
次に、光走査装置１の動作について説明する。図７は、本体部１１および可動櫛歯７０ａ，７０ｂの振動を説明するための本体部１１および可動櫛歯７０ａ，７０ｂの断面図である。
【００５８】
制御回路８４による制御に基づいて反射部駆動信号発生回路８１が駆動信号を出力すると、反射部駆動信号増幅回路８２によりこの駆動信号の電圧値が増幅されて櫛歯電極部７１，７２に印加される。これにより、櫛歯電極部７１，７２と、櫛歯電極部１４，１５との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部１２，１３が弾性変形して捻れることにより、本体部１１が弾性連結部１２，１３を回転軸ＫＪ１として往復振動する。
【００５９】
ここで、反射部駆動信号発生回路８１は、本体部１１の慣性モーメントと弾性連結部１２，１３のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数（反射部共振周波数）の２倍の周波数の駆動信号を出力する。これにより、本体部１１と弾性連結部１２，１３とからなる振動系が共振し、本体部１１が反射部共振周波数で往復振動する。
【００６０】
そして、この状態で本体部１１に半導体レーザ８３から光ビームが照射されると、その光ビームが本体部１１の鏡面で反射されることにより出射されるとともに、本体部１１の往復振動に伴い、本体部１１の回転角度に応じた方向に走査される。
【００６１】
さらに、反射部駆動信号増幅回路８２により駆動信号の電圧値が増幅されて櫛歯電極部７５，７６に印加されることで、櫛歯電極部７５，７６と、櫛歯電極部７７，７８との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じる。これにより、弾性連結部７３，７４が弾性変形してねじれて、可動櫛歯７０ａ，７０ｂがそれぞれ弾性連結部７３，７４を回転軸ＫＪ２，ＫＪ３として往復振動する。
【００６２】
ここで、櫛歯電極部７１，７２，７５，７６の慣性モーメントと弾性連結部７３，７４のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数（以下、櫛歯部共振周波数ともいう）が反射部共振周波数と等しくなるように、櫛歯電極部７１，７２，７５，７６の慣性モーメントと弾性連結部７３，７４のバネ定数が設定されている。これにより、櫛歯電極部７１，７２，７５，７６と弾性連結部７３，７４とからなる振動系が共振し、可動櫛歯７０ａ，７０ｂが、反射部共振周波数に等しい櫛歯部共振周波数で往復振動する。
【００６３】
このため、本体部１１が水平な状態のときには可動櫛歯７０ａ，７０ｂが水平な状態になり（図７（ａ）を参照）、本体部１１が左へ最大傾いた状態のときには可動櫛歯７０ａ，７０ｂが右へ最大傾いた状態になり（図７（ｂ）を参照）、本体部１１が右へ最大傾いた状態のときには可動櫛歯７０ａ，７０ｂが左へ最大傾いた状態になる（図７（ｃ）を参照）。これにより、本体部１１が振動している間は常時、櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部７１，７２とが対向するようにされている。
【００６４】
このように構成された光走査装置１では、櫛歯電極部７１，７２振動させるために圧電素子を設ける必要がなく本体部１１と同様の材料を用いることができる。したがって、第１実施形態の光走査装置１と比較して、製造工程を簡略化することができる。
【００６５】
また、櫛歯電極部７１，７２，７５，７６の慣性モーメントと弾性連結部７３，７４のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数（櫛歯部共振周波数）が、本体部１１の慣性モーメントと弾性連結部１２，１３のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数（反射部共振周波数）に等しくなるように櫛歯電極部７１，７２，７５，７６の慣性モーメントと弾性連結部７３，７４のバネ定数が設定されている。このため、本体部１１の振動周波数は櫛歯電極部７１，７２の振動周波数に等しい。したがって、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の振動と、櫛歯電極部７１，７２の振動とを同期させることができる。これにより、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の進行方向に櫛歯電極部７１，７２が存在するように櫛歯電極部７１，７２を振動させることが可能となる。このため、本体部１１がより大きい角度振幅で振動するために優位な方向に静電引力を発生させることができる。また、櫛歯電極部１７，１８と櫛歯電極部７１，７２の間で発生する空気による摩擦抵抗や粘性圧力抵抗も低減することができる。したがって、本体部１１の振動の角度振幅を大きくすることができ、光走査装置１が光ビームを走査する角度（走査角）を大きくすることができる。
【００６６】
以上説明した実施形態において、櫛歯電極部７１，７２及び弾性連結部７３，７４は本発明における第２櫛歯状電極部、支持部３は本発明における第２揺動支持部、回転軸ＫＪ２，ＫＪ３は本発明における第２回転軸、弾性連結部７３，７４は本発明における第２弾性連結部、櫛歯電極部７５，７６は本発明における第３櫛歯状電極部、櫛歯電極部７７，７８は本発明における第４櫛歯状電極部、反射部駆動信号発生回路８１および反射部駆動信号増幅回路８２は本発明における電圧印加手段である。
【００６７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば、上記第２実施形態においては、図７（ａ）に示すように、本体部１１が水平な状態（すなわち、位相角が０°である状態）のときに本体部１１を含む平面ＪＰ上に回転軸ＫＪ１，ＫＪ２，ＫＪ３が配置されているものを示した。しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、回転軸ＫＪ２，ＫＪ３が平面ＪＰから外れた位置に配置されるようにしてもよい。このように回転軸ＫＪ１，ＫＪ２，ＫＪ３が配置されていると、図８（ｃ）に示すように、本体部１１が水平な状態において本体部１１の櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部７１，７２との間に段差ＤＦがある位置関係となる。このため、本体部１１の振動の位相角が０°である状態から振動が行われる場合に、本体部１１の櫛歯電極部１４，１５の進行方向に櫛歯電極部７１，７２が存在する。これにより、櫛歯電極部１４，１５と櫛歯電極部７１，７２との間で発生する静電引力の向きが本体部１１を回転させるために有効な向きとなる。つまり、本体部１１の振動の位相角が０°である状態において本体部１１を含む平面上に回転軸ＫＪ２，ＫＪ３が位置している場合と比較して、本体部１１がより大きい角度振幅で振動するために優位な方向に静電引力を発生させることができ、本体部１１の振動の角度振幅をより大きくすることができる。
【００６８】
また上記実施形態においては、本体部１１の左辺１１ｃ側と右辺１１ｄ側の両方に櫛歯電極部が設けられているものを示したが、左辺１１ｃ側または右辺１１ｄ側の何れか一方に櫛歯電極部が設けられているようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図である。
【図２】第１実施形態の櫛歯電極部２１，２２の断面図である。
【図３】第１実施形態の光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の本体部１１および櫛歯電極部２１，２２の断面図である。
【図５】第２実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図である。
【図６】第２実施形態の光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態の本体部１１および可動櫛歯７０ａ，７０ｂの断面図である。
【図８】別の実施形態の本体部１１および可動櫛歯７０ａ，７０ｂの断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…光走査装置、２…光ビーム反射部、３…支持部、４…駆動部、１１…本体部、１２，１３，２３，２４，７３，７４…弾性連結部、１４，１５，２１，２２，７１，７２，７５，７６，７７，７８…櫛歯電極部、２５，２６…櫛歯駆動部、３１，３２，３３，３４…圧電素子部、４１，４３，４６，４８，５１，５３，５６，５８…電極、４２，４７，５２，５７…圧電素子、６１，８１…反射部駆動信号発生回路、６２，８２…反射部駆動信号増幅回路、６３…櫛歯駆動信号発生回路、６４…櫛歯駆動信号増幅回路、６５，８３…半導体レーザ、６６，８４…制御回路、７０ａ，７０ｂ…可動櫛歯、ＫＪ１，ＫＪ２，ＫＪ３…回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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