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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-173351(P2017-173351A)
(43)【公開日】2017年9月28日
(54)【発明の名称】ＭＥＭＳ装置
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20170901BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20170901BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20170901BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20170901BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 104Z
G02B26/08 E
B81B3/00
G01S7/481 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】39
(21)【出願番号】特願2016-55594(P2016-55594)
(22)【出願日】2016年3月18日
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】501428545
【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】青柳 勲
(72)【発明者】
【氏名】藤塚 徳夫
(72)【発明者】
【氏名】島岡 敬一
(72)【発明者】
【氏名】明石 照久
(72)【発明者】
【氏名】田中 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】北角 善美
(72)【発明者】
【氏名】松川 将磨
【テーマコード（参考）】
2H045
2H141
3C081
5J084
【Ｆターム（参考）】
2H045AB16
2H045AB38
2H141MA12
2H141MB24
2H141MC05
2H141MC06
2H141MC08
2H141MC09
2H141MD12
2H141MD13
2H141MD16
2H141MD17
2H141MD20
2H141MD23
2H141MD24
2H141ME09
2H141ME24
2H141ME25
2H141MF22
2H141MF30
2H141MG10
2H141MZ06
2H141MZ16
2H141MZ25
3C081AA11
3C081AA13
3C081BA05
3C081BA28
3C081BA44
3C081BA47
3C081BA53
3C081BA54
3C081BA55
3C081CA13
3C081DA03
3C081EA08
5J084AA05
5J084AA13
5J084AD01
5J084BA03
5J084BA32
5J084BA48
5J084BB02
5J084BB24
(57)【要約】
【課題】消音用構造体を可動部とは別個に設けることなく、ＭＥＭＳ装置が発生する騒音を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するＭＥＭＳ装置は、可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置では、可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部を動かすために必要な空隙と、空気を逃がすための空隙を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えており、
可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部を動かすために必要な空隙と、空気を逃がすための空隙を有する、ＭＥＭＳ装置。
可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部を動かすために必要な空隙と、空気を逃がすための空隙を有する、ＭＥＭＳ装置。
【請求項2】
可動部が支持部に対して揺動軸周りに揺動可能であって、
支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における可動部と支持部の間の間隔よりも大きい、請求項１のＭＥＭＳ装置。
支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における可動部と支持部の間の間隔よりも大きい、請求項１のＭＥＭＳ装置。
【請求項3】
可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所と支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所の間で緩やかに変化する、請求項２のＭＥＭＳ装置。
【請求項4】
可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所と支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所の間で急激に変化する、請求項２のＭＥＭＳ装置。
【請求項5】
支持部の、揺動軸に沿った方向における、可動部に最も近い側面と可動部に最も遠い側面の間の幅が、
支持部の、揺動軸に垂直な方向における、可動部に最も近い側面と可動部に最も遠い側面の間の幅よりも大きい、請求項２から４の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
支持部の、揺動軸に垂直な方向における、可動部に最も近い側面と可動部に最も遠い側面の間の幅よりも大きい、請求項２から４の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項6】
可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えており、
可動部に第１の通気孔が形成されている、ＭＥＭＳ装置。
可動部に第１の通気孔が形成されている、ＭＥＭＳ装置。
【請求項7】
支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における第１の通気孔の幅が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における第１の通気孔の幅よりも大きい、請求項６のＭＥＭＳ装置。
【請求項8】
可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えており、
支持部に第２の通気孔が形成されている、ＭＥＭＳ装置。
支持部に第２の通気孔が形成されている、ＭＥＭＳ装置。
【請求項9】
連結部が、複数本のねじり梁を備えている、請求項１から８の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項10】
複数本のねじり梁が、同一平面内に配置されており、可動部との接続箇所において一体化されており、一体化された接続箇所に第３の通気孔が形成されている、請求項９のＭＥＭＳ装置。
【請求項11】
支持部に対する複数本のねじり梁の可動範囲が大きな箇所における第３の通気孔の幅が、支持部に対する複数本のねじり梁の可動範囲が小さな箇所における第３の通気孔の幅よりも大きい、請求項１０のＭＥＭＳ装置。
【請求項12】
複数本のねじり梁のうち最も支持部に近いねじり梁と支持部の間の間隔が、複数本のねじり梁の隣接するねじり梁間の間隔とほぼ等しい、請求項９から１１の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項13】
可動部に固定されたミラーを備えている、請求項１から１２の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項14】
可動部が、第２可動部と、第２支持部と、第２可動部が第２支持部に対して相対的に移動可能に第２可動部と第２支持部を連結する第２連結部をさらに備えており、
連結部が、第２支持部が支持部に対して相対的に移動可能に第２支持部と支持部の間を連結している、請求項１から１３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
連結部が、第２支持部が支持部に対して相対的に移動可能に第２支持部と支持部の間を連結している、請求項１から１３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項15】
支持部に対する第２支持部の可動範囲が大きな箇所における第２支持部の幅が、支持部に対する第２支持部の可動範囲が小さな箇所における第２支持部の幅よりも小さい、請求項１４のＭＥＭＳ装置。
【請求項16】
第３支持部と、支持部が第３支持部に対して相対的に移動可能に支持部と第３支持部を連結する第３連結部をさらに備えている、請求項１から１３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項17】
支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における可動部の幅が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における可動部の幅よりも小さい、請求項１６のＭＥＭＳ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、ＭＥＭＳ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一部のＭＥＭＳ装置においては、駆動時の騒音の発生が問題となることがある。例えば、自動車の衝突防止装置などに使用される、同軸光学系のレーザレーダ向けＭＥＭＳスキャナでは、この問題が顕著となる。
【0003】
図２２に示すように、レーザレーダ３００は、主に、レーザ３０２と、ハーフミラー３０４と、ＭＥＭＳスキャナ３０６と、受光部３０８で構成される。レーザ光３１０はＭＥＭＳスキャナ３０６に反射され、監視範囲を走査される。レーザ光３１０が対象物３１２に照射されると、その反射光３１４がＭＥＭＳスキャナ３０６とハーフミラー３０４に反射され、受光部３０８へと導かれる。レーザ光３１０を照射してから反射光３１４が受光されるまでの時間と光速を用いることで、対象物３１２までの距離を計測することができる。距離計測を監視範囲内で複数回行なうことで、対象物３１２の距離と形状を計測することができる。
【0004】
上記のようなレーザレーダ向けのＭＥＭＳスキャナには、以下の５つの性能が求められる。（１）ＭＥＭＳスキャナのミラーは大きい必要がある。
これは、ミラーが大きいほど、対象物からの反射光を多く受光部へ導くことができ、その結果、高感度なレーザレーダを実現できるためである。
（２）ＭＥＭＳスキャナは、大振れ角で駆動できる必要がある。
大振れ角で動作することで、レーザ光を広い範囲に照射でき、その結果、広監視範囲のレーザレーダを実現できるためである。
（３）ＭＥＭＳスキャナは、高い共振周波数を有する必要がある。
高い共振周波数を有することで、監視範囲をスキャンする時間を短くすることができ、高いフレームレートを有するレーザレーダを実現できる。このため、衝突する可能性のある対象物を見逃すことなく検出できるようになる。
（４）ＭＥＭＳスキャナの駆動方式は、共振駆動である必要がある。
上記の（１）、（３）を満足するため、ＭＥＭＳスキャナの可動部を支持する梁のバネ定数を大きくする必要がある。さらに、上記の（２）の要求を満たすため、可動部を大きな振れ角で動作させる必要がある。高いバネ定数の梁を有するＭＥＭＳスキャナを、大振れ角で動作させるための駆動方式としては、共振駆動が望ましい。共振駆動させることで、ＭＥＭＳスキャナを静的に動作させるときの１／Ｑ倍（ここで、ＱはＱ値であり、一般的なＭＥＭＳスキャナではＱ値は１００程度である）の力で駆動できるため、駆動電力を大幅に低減できるためである。以上から、ＭＥＭＳスキャナは共振駆動することが望ましい。
（５）ＭＥＭＳスキャナに用いるミラーチップは小型である必要がある。
ミラーチップは、半導体プロセスを利用し、シリコンウェハを加工して作製することが考えられる。ミラーチップが大きくなると、１枚のウェハで作製できるミラーチップの数が少なくなる。その結果、ミラーチップの単価が高くなる。また、ミラーチップが大きくなると、結果としてＭＥＭＳスキャナが大型化する。車の衝突防止装置などに使用するレーザレーダなどは、車室内などの限られた空間に設置するため、可能な限り小さいことが求められる。このため、ＭＥＭＳスキャナはできる限り小さいことが求められる。以上の観点から、ミラーチップは小さい必要がある。
【0005】
上記の（１）−（５）の要求を全て満たすには、大きい可動部を、高速に、大振れ角で駆動する必要がある。このようなＭＥＭＳスキャナを試作し駆動させたところ、大きな騒音が発生した。レーザレーダは車室内など人に近い位置に設置される。このため、騒音が大きいと、車室内の人に不快感を与えてしまうこととなる。このことから、騒音を低減することが大きな課題である。
【0006】
特許文献１に、可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えるＭＥＭＳ装置が開示されている。このＭＥＭＳ装置では、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に発生する騒音を、可動部とは別個に設けた消音用構造体を逆相で動作させることによって抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１０−２０４３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１の技術では、騒音を消音するための消音用構造体を可動部とは別個に設ける必要がある。より簡素な構成により、ＭＥＭＳ装置が発生する騒音を抑制することが可能な技術が期待されている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（請求項１の効果）本明細書が開示するＭＥＭＳ装置は、可動部と支持部と可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置では、可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部を動かすために必要な空隙と、空気を逃がすための空隙を有している。以下では本空隙を設けた理由について説明する。
【0010】
本願の発明者が試作したＭＥＭＳスキャナを測定した結果、騒音が最も大きくなるのは、可動部の可動範囲が最も大きい位置近傍であった。このことから、騒音は、可動部が押し出す空気が狭い空隙を通過する際に発生していると考えられる。
【0011】
図２３は、可動部である揺動板３２０が、支持部である支持フレーム３２２に、連結部であるねじり梁３２４を介して支持されている、ＭＥＭＳスキャナ３２６を例示している。揺動板３２０は、揺動軸Ｃの周りに揺動する。このＭＥＭＳスキャナ３２６において、揺動板３２０を大きく形成し、かつ高速に、大振れ角で揺動板３２０を駆動すると、揺動板３２０の端部の速度は非常に大きくなる。その結果、図２４に示すように、揺動板３２０は大量の空気３２８を押し出すこととなる。押し出される大量の空気３２８は、図２５に示すように、揺動板３２０と支持フレーム３２２の間で圧縮される。圧縮された空気３２８は、図２６に示すように、揺動板３２０と支持フレーム３２２の空隙から噴射される。
【0012】
圧縮された大量の空気３２８が狭い空隙から噴出されるため、空気による騒音は非常に大きいものとなったと考えられる。騒音を低減するため、請求項１のＭＥＭＳ装置では、可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部が動くために必要となる空隙とともに、空気が移動できるような幅の空隙を設けた。このように空隙を大きくとることで、空気の圧縮量が減少する。これにより、空隙から噴射する空気の速度を低減できる。その結果、騒音を低減できる。特に可動部の可動範囲が大きな位置では、押し出される空気量が多い。このため、この位置に大きな空隙を設けることで、高い騒音低減効果が得られる。請求項１のＭＥＭＳ装置によれば、消音用構造体を別途設けることなく、簡素な構成により、ＭＥＭＳ装置が発生する騒音を抑制することができる。
【0013】
（請求項２の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、可動部が支持部に対して揺動軸周りに揺動可能であって、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における可動部と支持部の間の間隔よりも大きいように構成することができる。
【0014】
従来のＭＥＭＳ装置のように、可動部と支持部の間の間隔が均一で、かつ、可動部と支持部の間の間隔が揺動に必要な間隔しかない場合、可動部の可動範囲が大きくなるにつれて、その近傍の空隙から発生する空気の速度が高くなる（図２３参照）。その結果、大きな騒音の原因となる。これは、支持部に対する可動部の可動範囲が大きくなるにつれて、支持部と可動部の間における空気の圧縮比が大きくなるためである。図２８のＭＥＭＳ装置３３２に例示するように、支持部３２２に対する可動部３２０の可動範囲に応じて支持部３２２と可動部３２０の間の間隔を大きくすることによって、可動範囲の大きな可動部３２０近傍の空隙における空気の圧縮比を低減できる。上記のＭＥＭＳ装置では、可動部の可動範囲が大きい箇所における可動部と支持部の間の空隙が、可動部を動かすために必要な空隙（可動部の可動範囲が小さい箇所における可動部と支持部の間の空隙と同程度の大きさ）よりも大きく形成されており、騒音低減用の空気抜け穴として機能するので、空隙の全ての位置から噴射される空気の速度を低くでき、騒音を低減することができる。
【0015】
（請求項３の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所と支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所の間で緩やかに変化するように構成することができる。
【0016】
上記のＭＥＭＳ装置では、可動部と支持部の間の間隔が緩やかに変化するので、可動部によって押し出される空気の流れが場所によって大きく変動することを抑制することができる。このような構成とすることによって、空気の流れによって支持部に局所的な負荷が作用して応力集中を生じてしまうことを抑制することができる。
【0017】
（請求項４の効果）あるいは、上記のＭＥＭＳ装置は、可動部と支持部の間の間隔が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所と支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所の間で急激に変化するように構成することができる。
【0018】
上記のＭＥＭＳ装置では、可動部と支持部の間の間隔を急激に変化させることで、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所に大部分の空気を流し、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所にほとんど空気を流さないようにしている。一般に、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所は、可動部と支持部を連結する連結部が支持部に接続する箇所に近く、このような箇所の近傍の支持部には、可動部を動かす際に大きな負荷が作用する。逆に、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所は、連結部が支持部に接続する箇所から離れており、このような箇所の近傍の支持部には、可動部を動かす際にそれほど大きな負荷が作用しない。上記のＭＥＭＳ装置によれば、可動部が押し出す空気の流れにより支持部に作用する負荷を、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所、すなわち連結部が支持部に接続する箇所から離れた箇所に作用させることで、支持部に作用する負荷を分散させることができる。支持部に応力集中が生じることを抑制し、支持部の強度を確保することができる。
【0019】
（請求項５の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、支持部の、揺動軸に沿った方向における、可動部に最も近い側面と可動部に最も遠い側面の間の幅が、支持部の、揺動軸に垂直な方向における、可動部に最も近い側面と可動部に最も遠い側面の間の幅よりも大きいように構成することができる。
【0020】
チップサイズを大きくすることなく、支持部と可動部の間の間隔を大きくしようとすると、それだけ支持部の幅を狭くせざるを得なくなり、支持部の強度と剛性の低下を招いてしまう。そこで、上記のＭＥＭＳ装置では、大きな騒音が発生する箇所では、空隙を大きくするとともに支持部の幅を狭くし、それほど騒音が発生しない箇所では、空隙を小さくして支持部の幅を広くすることで、チップサイズを大きくすることなく、騒音を抑制し、かつ支持部の強度および剛性を確保している。具体的には、図２７のＭＥＭＳ装置３３０に例示するように、支持部３２２の、揺動軸Ｃに沿った方向における、可動部３２０に最も近い端部と可動部に最も遠い端部の間の幅Ａが、支持部３２２の、揺動軸Ｃに垂直な方向における、可動部３２０に最も近い端部と可動部に最も遠い端部の間の幅Ｂよりも大きくなるように構成することで、連結部３２４と支持部３２２の接続点近傍の強度を従来技術の構造（図２３参照）と同等にできる。また、連結部３２４と支持部３２２の接続点近傍の支持部３２２の面積を従来技術の構造（図２３参照）と同等にすることができる。固定できる面積が広いため、連結部３２４と支持部３２２の接続点近傍にて、ＭＥＭＳ装置３３０を頑強に固定することができる。従来と同等の強度でＭＥＭＳ装置３３０を固定できるため、従来のＭＥＭＳ装置と同等のＱ値を得ることができる。その結果、従来のＭＥＭＳ装置と同等の電力で駆動することができる。以上から、本構成では、ＭＥＭＳ装置の駆動電力を増大させることなく、騒音を低減することができる。
【0021】
（請求項６の効果）本明細書が開示する別のＭＥＭＳ装置は、可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置では、可動部に第１の通気孔が形成されている。なお、本明細書でいう通気孔とは、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に、騒音を低減できる程度の断面積を有する貫通孔を意味している。
【0022】
上記のＭＥＭＳ装置では、可動部に第１の通気孔が形成されているので、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に、第１の通気孔によって可動部が押し出す空気を逃がすことができるため、可動部と支持部の間で空気が強く圧縮されることを防ぐことができる。これによって、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に、可動部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。また、第１の通気孔によって可動部の押し出す空気を逃がすことができるため、可動部と支持部の間に、空気を逃がすための空隙を設けなくても良くなる。その結果、従来のＭＥＭＳ装置と同じ支持部の強度と面積を実現できる。このため、従来のＭＥＭＳ装置と同等のＱ値が実現できる。さらに、孔を設けたことで可動部が軽くなるため、同じ共振周波数を実現するための支持部および連結部のバネ定数が小さくできる。従来と同等のＱ値を維持しつつバネ定数を小さくできるため、ＭＥＭＳ装置を駆動するための電力を小さくできる。以上から、駆動電力を低減しつつ、騒音を低減することが可能となる。
【0023】
（請求項７の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における第１の通気孔の幅が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における第１の通気孔の幅よりも大きいように構成することができる。
【0024】
上記のＭＥＭＳ装置では、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における第１の通気孔の幅を、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における第１の通気孔の幅よりも大きく形成しているため、騒音への影響の大きい、可動部の可動範囲が大きな箇所が押し出した空気を透過することができる。このため、上記のＭＥＭＳ装置では、請求項６の構成と同等の騒音低減効果を維持することができる。また、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所では、可動部の第１の通気孔以外の部分の面積を大きくできるため、可動部の剛性を確保することが可能となる。さらに、可動部の可動範囲が大きな箇所で第１の通気孔の幅を大きくすることで、可動部の慣性モーメントを低減することができ、同じ共振周波数を実現するための支持部および連結部のバネ定数を小さくすることができる。従来と同等のＱ値を維持しつつバネ定数を小さくできるため、ＭＥＭＳ装置を駆動するための電力を小さくできる。以上から、駆動電力を低減しつつ、騒音を低減することが可能となる。また、第１の通気孔によって可動部の押し出す空気を逃がすことができるため、可動部と支持部の間の間隔を場所によって変える必要がなく、エッチングの際に加工すべき幅を均一にすることができる。マイクロローディング効果の発生を抑制し、可動部と支持部を精度よく加工することができる。
【0025】
（請求項８の効果）本明細書が開示する別のＭＥＭＳ装置は、可動部と、支持部と、可動部が支持部に対して相対的に移動可能に可動部と支持部の間を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置では、支持部に第２の通気孔が形成されている。
【0026】
上記のＭＥＭＳ装置では、支持部に第２の通気孔が形成されているので、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に、第２の通気孔によって可動部が押し出す空気を逃がすことができるため、可動部と支持部の間で空気が強く圧縮されることを防ぐことができる。これによって、可動部が支持部に対して相対的に移動する際に、可動部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。また、第２の通気孔によって可動部の押し出す空気を逃がすことができるため、可動部と支持部の間の間隔を場所によって変える必要がなく、エッチングの際に加工すべき幅を均一にすることができる。マイクロローディング効果の発生を抑制し、可動部と支持部を精度よく加工することができる。
【0027】
（請求項９の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、連結部が、複数本のねじり梁を備えているように構成することができる。なお、本明細書でいうねじり梁とは、可動部が支持部に対して相対的に移動する際にねじり変形する梁状の部材のことをいう。
【0028】
詳細は実施例８で後述するが、連結部が複数本のねじり梁から構成されている場合、連結部が単一のねじり梁から構成されている場合に比べて、必要とされる可動部の共振周波数とねじり梁の強度を確保しつつ、ねじり梁の長さを短くすることができる。ＭＥＭＳ装置のチップ面積を一定とした場合、本構成では、従来のＭＥＭＳ装置よりも支持部の面積を大きくできる。その結果、支持部の剛性を高めることができるため、ＭＥＭＳ装置のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置の駆動電力を低減できる。
【0029】
（請求項１０の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、複数本のねじり梁が、同一平面内に配置されており、可動部との接続箇所において一体化されており、一体化された接続箇所に第３の通気孔が形成されているように構成することができる。
【0030】
連結部が同一平面内に配置された複数本のねじり梁から構成されている場合、回転軸から離れた位置にあるねじり梁は、回転軸近傍の梁よりも可動部の可動範囲が大きな箇所で、可動部に接続される。このような梁では、回転軸に近いねじり梁に比べ、ねじり梁の可動部との接続箇所も、可動部とともに支持部に対して大きく移動するので、ねじり梁の可動部との接続箇所と支持部の間で空気が強く圧縮されて、大きな騒音を発生するおそれがある。上記のＭＥＭＳ装置によれば、複数本のねじり梁が、可動部との接続箇所において一体化されており、一体化された接続箇所に第３の通気孔が形成されているので、隣接するねじり梁の間隔よりも大きな通気孔を形成することができる。これによって、ねじり梁の可動部との接続箇所と支持部の間で空気が強く圧縮されることを防ぎ、可動部とねじり梁の接続部が押し出す空気によって発生する騒音を低減することができる。
【0031】
（請求項１１の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、支持部に対する複数本のねじり梁の可動範囲が大きな箇所における第３の通気孔の幅が、支持部に対する複数本のねじり梁の可動範囲が小さな箇所における第３の通気孔の幅よりも大きいように構成することができる。
【0032】
上記のＭＥＭＳ装置では、梁接続部の中で、騒音の影響の大きい、可動範囲が大きな箇所で第３の通気孔の幅を大きくすることで、可動部の可動範囲が大きな箇所が押し出した空気を透過することができる。このため、上記のＭＥＭＳ装置では、請求項１０の構成と同等の騒音低減効果を維持することができる。また、上記のＭＥＭＳ装置では、梁接続部の中で、可動範囲が小さな箇所では、第３の通気孔の幅を小さくすることで、梁接続部の第３の通気孔以外の部分の面積を大きくできるため、梁接続部の剛性を確保することが可能となる。
【0033】
（請求項１２の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、複数本のねじり梁のうち最も支持部に近いねじり梁と支持部の間の間隔が、複数本のねじり梁の隣接するねじり梁間の間隔とほぼ等しいように構成することができる。
【0034】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、複数本のねじり梁を加工する際のマイクロローディング効果の発生を抑制し、複数本のねじり梁を精度よく加工することができる。なお、マイクロローディングの詳細については、実施例１０にて説明する。
【0035】
（請求項１３の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、可動部に固定されたミラーを備えているように構成することができる。
【0036】
上記のＭＥＭＳ装置は、光偏向装置として利用することができる。上記のＭＥＭＳ装置によれば、光偏向装置の動作時に発生する騒音を抑制することができる。
【0037】
（請求項１４の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、可動部が、第２可動部と、第２支持部と、第２可動部が第２支持部に対して相対的に移動可能に第２可動部と第２支持部を連結する第２連結部をさらに備えており、連結部が、第２支持部が支持部に対して相対的に移動可能に第２支持部と支持部の間を連結しているように構成することができる。
【0038】
上記のＭＥＭＳ装置は、第２可動部が支持部に対して２自由度で相対的に移動可能な装置として利用することができる。上記のＭＥＭＳ装置によれば、このような装置において、第２支持部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0039】
（請求項１５の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、支持部に対する第２支持部の可動範囲が大きな箇所における第２支持部の幅が、支持部に対する第２支持部の可動範囲が小さな箇所における第２支持部の幅よりも小さいように構成することができる。
【0040】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、支持部の形状を小さくすることなく、第２支持部と支持部の間の間隔を確保することができる。支持部の剛性および強度を確保しつつ、第２支持部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0041】
（請求項１６の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、第３支持部と、支持部が第３支持部に対して相対的に移動可能に支持部と第３支持部を連結する第３連結部をさらに備えているように構成することができる。
【0042】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、可動部が第３支持部に対して２自由度で相対的に移動可能な装置として利用することができる。上記のＭＥＭＳ装置によれば、このような装置において、可動部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0043】
（請求項１７の効果）上記のＭＥＭＳ装置は、支持部に対する可動部の可動範囲が大きな箇所における可動部の幅が、支持部に対する可動部の可動範囲が小さな箇所における可動部の幅よりも小さいように構成することができる。
【0044】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、支持部の形状を小さくすることなく、可動部と支持部の間の間隔を確保することができる。支持部の剛性および強度を確保しつつ、可動部と支持部の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】実施例１のＭＥＭＳ装置２の概略の構成を示す平面図である。
【図3】実施例２のＭＥＭＳ装置２２概略の構成を示す平面図である。
【図4】実施例３のＭＥＭＳ装置３２の概略の構成を示す平面図である。
【図5】実施例４のＭＥＭＳ装置４２の概略の構成を示す平面図である。
【図6】実施例５のＭＥＭＳ装置５２の概略の構成を示す平面図である。
【図7】実施例６のＭＥＭＳ装置６２の概略の構成を示す平面図である。
【図8】実施例７のＭＥＭＳ装置７２の概略の構成を示す平面図である。
【図9】実施例８のＭＥＭＳ装置８２の概略の構成を示す平面図である。
【図10】揺動板Ｐをねじり梁ＢＲ，ＢＬで支持する場合を模式的に示す斜視図である。
【図11】揺動板Ｐをねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎで支持する場合を模式的に示す斜視図である。
【図12】実施例９のＭＥＭＳ装置１１２の概略の構成を示す平面図である。
【図13】実施例１０のＭＥＭＳ装置１２２の概略の構成を示す平面図である。
【図14】実施例１１のＭＥＭＳ装置１３２の概略の構成を示す平面図である。
【図15】実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２の概略の構成を示す平面図である。
【図16】実施例１３のＭＥＭＳ装置１６２の概略の構成を示す平面図である。
【図17】実施例１４のＭＥＭＳ装置１７２の概略の構成を示す平面図である。
【図18】実施例１５のＭＥＭＳ装置１８２の概略の構成を示す平面図である。
【図19】実施例１６のＭＥＭＳ装置１９２の概略の構成を示す平面図である。
【図20】実施例１７のＭＥＭＳ装置２１２の概略の構成を示す平面図である。
【図21】実施例１８のＭＥＭＳ装置２２２の概略の構成を示す平面図である。
【図22】一般的なレーザレーダ３００の概略の構成を模式的に示す図である。
【図23】従来技術のＭＥＭＳスキャナ３２６の概略の構成を示す平面図である。
【図27】ＭＥＭＳ装置３３０の概略の構成を示す平面図である。
【図28】ＭＥＭＳ装置３３２の概略の構成を示す平面図である。
【図29】実施例１９のＭＥＭＳ装置２４２の概略の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
（実施例１）図１および図２は、本実施例のＭＥＭＳ装置２を示している。ＭＥＭＳ装置２は、支持フレーム４（支持部の一例である）と、揺動板６（可動部の一例である）と、ミラー８と、ねじり梁１０ａ，１０ｂ（連結部の一例である）と、永久磁石１２と、電磁石１４ａ，１４ｂを備えている。
【0047】
支持フレーム４と、揺動板６と、ねじり梁１０ａ，１０ｂは、単結晶シリコンからなるシリコンウェハを選択的にエッチングすることによって形成されている。支持フレーム４と、揺動板６と、ねじり梁１０ａ，１０ｂは、継ぎ目無く一体的に形成されている。
【0048】
支持フレーム４は、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、揺動板６とねじり梁１０ａ、１０ｂの周囲を囲む形状に形成されている。
【0049】
揺動板６は、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、矩形の平板形状に形成されている。揺動板６は、支持フレーム４の内側に配置されている。揺動板６は、ねじり梁１０ａ，１０ｂを介して、支持フレーム４に対して揺動軸Ｃ周りに揺動可能に支持されている。なお、本実施例では、揺動軸Ｃに沿う方向をＸ軸とし、揺動板６に直交する方向をＺ軸とし、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸としている。
【0050】
ミラー８は、揺動板６の表面にＡＬ等の金属を蒸着することによって形成されている。ミラー８は、ＭＥＭＳ装置２の上面側から入射する光を反射する。揺動板６が揺動軸Ｃ周りに揺動すると、ミラー８の反射角度が変化する。すなわち、ＭＥＭＳ装置２は、光偏向装置として動作することができる。
【0051】
ねじり梁１０ａ，１０ｂは、Ｘ軸方向に沿って伸びる直線状の部材である。ねじり梁１０ａ、１０ｂは、曲げに対する剛性が高く、ねじりに対する剛性が低い形状に形成されている。ねじり梁１０ａ、１０ｂは、Ｘ軸方向の両側から（すなわち揺動軸Ｃに沿う方向の両側から）揺動板６を支持している。ねじり梁１０ａは、揺動板６の揺動軸Ｃに沿った一方の端部（図１の左側の端部）を支持している。ねじり梁１０ｂは、揺動板６の揺動軸Ｃに沿った他方の端部（図１の右側の端部）を支持している。揺動板６が揺動する際には、ねじり梁１０ａ，１０ｂがそれぞれねじり変形する。
【0052】
揺動板６と支持フレーム４の間には、空隙１６が存在している。空隙１６は、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと、側面６ａに対向する支持フレーム４の側面４ａの間で、幅Ｌａを有している。また、空隙１６は、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと、側面６ｂに対向する支持フレーム４の側面４ｂの間で、幅Ｌｂを有している。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の幅Ｌａは、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の幅Ｌｂに比べて、大きく形成されている。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、揺動板６と支持フレーム４の間の間隔が、支持フレーム４に対する揺動板６の可動範囲が小さな箇所と支持フレーム４に対する揺動板６の可動範囲が大きな箇所の間で急激に変化しているといえる。
【0053】
ねじり梁１０ａ、１０ｂと、支持フレーム４の間には、空隙１８が存在している。空隙１８は、ねじり梁１０ａ、１０ｂのＹ軸方向の側面１０ｃ、１０ｄと、側面１０ｃ、１０ｄに対向する支持フレーム４の側面４ｃ、４ｄの間で、幅Ｌｃ、Ｌｄを有している。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、ねじり梁１０ａ、１０ｂのＹ軸方向の側面１０ｃ、１０ｄと支持フレーム４の側面４ｃ、４ｄの間の幅Ｌｃ、Ｌｄは、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の幅Ｌａや、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の幅Ｌｂに比べて、小さく形成されている。
【0054】
永久磁石１２は、ネオジム磁石（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）や、サマリウムコバルト磁石（ＳｍＣｏ５（１−５系）、Ｓｍ２Ｃｏ１７（２−１７系）等）や、フェライト磁石等からなる永久磁石である。永久磁石１２は、揺動板６の裏面中央部に固定されている。図１に示すように、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、永久磁石１２は、揺動軸Ｃと重なる位置に配置されている。図２に示すように、永久磁石１２は、極性の向きが揺動板６に直交する姿勢で、揺動板６に固定されている。本実施例では、永久磁石１２のＮ極が揺動板６に近い側に配置され、Ｓ極が揺動板６から遠い側に配置されている。
【0055】
電磁石１４ａ，１４ｂは、鉄心の周りにコイルを捲回して形成されている。電磁石１４ａ，１４ｂは、Ｙ軸方向に関して、支持フレーム４の外側から、揺動板６の永久磁石１２を挟みこむように配置されている。
【0056】
例えば、電磁石１４ａがＮ極となり、電磁石１４ｂがＳ極となるように、電磁石１４ａ，１４ｂに電流を流すと、揺動板６の永久磁石１２には、電磁石１４ｂから電磁石１４ａに向かう方向の磁場が作用する。これにより、永久磁石１２には、Ｓ極を電磁石１４ａに近づけ、Ｎ極を電磁石１４ｂに近づける方向のトルクが作用する。このトルクによって、揺動板６は、電磁石１４ａ側の端部が上昇し、電磁石１４ｂ側の端部が下降する方向に揺動する。これにより、ミラー８の反射角度が変化する。
【0057】
逆に、電磁石１４ａがＳ極となり、電磁石１４ｂがＮ極となるように、電磁石１４ａ，１４ｂに電流を流すと、揺動板６の永久磁石１２には、電磁石１４ａから電磁石１４ｂに向かう方向の磁場が作用する。これにより、永久磁石１２には、Ｓ極を電磁石１４ｂに近づけ、Ｎ極を電磁石１４ａに近づける方向のトルクが作用する。このトルクによって、揺動板６は、電磁石１４ｂ側の端部が上昇し、電磁石１４ａ側の端部が下降する方向に揺動する。これにより、ミラー８の反射角度が変化する。
【0058】
本実施例では、永久磁石１２と電磁石１４ａ，１４ｂの間に作用する磁力を用いて、揺動板６を揺動させている。このような構成とすることで、揺動板６に対する電流の供給が不要となり、支持フレーム４から揺動板６へのねじり梁１０ａ，１０ｂを介した電気配線が不要となる。このような構成とすることで、ねじり梁１０ａ，１０ｂの断面を、より小さく形成することができる。
【0059】
揺動板６が揺動する際には、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと、支持フレーム４の側面４ａの間で空気が圧縮されて、騒音を生じる。この際に、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと、支持フレーム４の側面４ａの間の間隔Ｌａが小さく形成されていると、空気が強く圧縮されて、大きな騒音を生じる。このような空気の圧縮を抑制するためには、揺動板６と支持フレーム４の間の空隙１６や、ねじり梁１０ａ、１０ｂと支持フレーム４の間の空隙１８の面積を大きくすることが好ましいが、単に空隙１６、１８の面積を大きく形成すると、それだけ支持フレーム４の面積を小さくせざるを得ず、支持フレーム４の強度および剛性の低下を招いてしまう。その結果、ＭＥＭＳ装置２のＱ値が低下し、揺動板６を所望の角度だけ動作させるための電力が増大する。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、騒音を発生する揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の間隔Ｌａが、それほど騒音を発生しないねじり梁１０ａ、１０ｂのＹ軸方向の側面１０ｃ、１０ｄと支持フレーム４の側面４ｃ、４ｄの間の幅Ｌｃ、Ｌｄに比べて、大きく形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間で騒音を発生することを抑制することができる。
【0060】
同様に、揺動板６が揺動する際には、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと、支持フレーム４の側面４ｂの間でも空気が圧縮されて、騒音を生じる。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、騒音を発生する揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の間隔Ｌｂが、それほど騒音を発生しないねじり梁１０ａ、１０ｂのＹ軸方向の側面１０ｃ、１０ｄと支持フレーム４の側面４ｃ、４ｄの間の幅Ｌｃ、Ｌｄに比べて、大きく形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間で騒音を発生することを抑制することができる。
【0061】
揺動板６が揺動する際には、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａは、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂに比べて、揺動軸Ｃからの距離が大きいので、高速かつ大振幅で揺動する。このため、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａでは、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂに比べて、空気が強く圧縮されやすく、大きな騒音を生じやすい。本実施例のＭＥＭＳ装置２では、大きな騒音を発生しやすい揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の間隔Ｌａが、それほど大きな騒音を発生しにくい揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の間隔Ｌｂに比べて、大きく形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６と支持フレーム４の間で大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0062】
（実施例２）図３は、本実施例のＭＥＭＳ装置２２を示している。ＭＥＭＳ装置２２は、図１および図２に示す実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置２２について、実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する点のみについて説明する。
【0063】
本実施例のＭＥＭＳ装置２２では、ＭＥＭＳ装置２２を上方から平面視したときに、支持フレーム４の側面４ｂが、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂに対して傾斜した形状に形成されており、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の間隔Ｌｂが、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなっている。本実施例のＭＥＭＳ装置２２では、揺動板６と支持フレーム４の間の間隔が、支持フレーム４に対する揺動板６の可動範囲が小さな箇所と支持フレーム４に対する揺動板６の可動範囲が大きな箇所の間で緩やかに変化しているといえる。
【0064】
揺動板６が揺動する際に、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂは、揺動軸Ｃに近い位置では、低速かつ小振幅で揺動し、揺動軸Ｃから遠い位置では、高速かつ大振幅で振動する。このため、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂは、揺動軸Ｃに近い位置では、大きな騒音を発生しにくく、揺動軸Ｃから遠い位置では、大きな騒音を発生しやすい。本実施例のＭＥＭＳ装置２２では、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の間隔Ｌｂが、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなるように形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間で大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0065】
（実施例３）図４は本実施例のＭＥＭＳ装置３２を示している。ＭＥＭＳ装置３２は、図１および図２に示す実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置３２について、実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する点のみについて説明する。
【0066】
本実施例のＭＥＭＳ装置２２では、ＭＥＭＳ装置２２を上方から平面視したときに、揺動板６が六角形状の平板形状に形成されている。このため、ＭＥＭＳ装置２２を上方から平面視したときに、揺動板６の側面６ｂが支持フレーム４の側面４ｂに対して傾斜しており、揺動板６の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の間隔Ｌｂが、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、実施例２のＭＥＭＳ装置２２と同様に、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間で大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0067】
（実施例４）図５は本実施例のＭＥＭＳ装置４２を示している。ＭＥＭＳ装置４２は、図１および図２に示す実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置４２について、実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する点のみについて説明する。
【0068】
本実施例のＭＥＭＳ装置４２では、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の幅Ｌａと、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の幅Ｌｂが、同程度の大きさに形成されている。
【0069】
また、本実施例のＭＥＭＳ装置４２では、揺動板６に、通気孔４４（第１の通気孔の一例である）が形成されている。通気孔４４は、揺動板６のＹ軸方向の端部の近傍に形成されている。通気孔４４は、ＭＥＭＳ装置４２を上方から平面視したときに、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形の形状に形成されている。通気孔４４は、揺動板６のＸ軸方向の一方の端部の近傍から他方の端部の近傍まで延びている。
【0070】
本実施例のＭＥＭＳ装置４２では、揺動板６が揺動する際に、空気が通気孔４４を通過するので、揺動板６と支持フレーム４の間で空気が強く圧縮されることを防止し、大きな騒音を発生することを抑制することができる。この場合、揺動板６と支持フレーム４の間の空隙１６や、ねじり梁１０ａ、１０ｂと支持フレーム４の間の空隙１８の面積を小さくしても、大きな騒音が発生しないので、支持フレーム４の面積を大きくして、支持フレーム４の強度および剛性を確保することができる。
【0071】
本実施例のＭＥＭＳ装置４２では、揺動板６のＹ軸方向の端部近傍に、通気孔４４が形成されている。揺動板６のＹ軸方向の端部は、揺動板６が揺動する際に高速かつ大振幅で揺動するため、大きな騒音を発生しやすい。本実施例のＭＥＭＳ装置４２のように、揺動板６のＹ軸方向の端部近傍に通気孔４４を形成することによって、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0072】
（実施例５）図６は本実施例のＭＥＭＳ装置５２を示している。ＭＥＭＳ装置５２は、図５に示す実施例４のＭＥＭＳ装置４２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置４２について、実施例４のＭＥＭＳ装置４２と相違する点のみについて説明する。
【0073】
本実施例のＭＥＭＳ装置５２では、通気孔４４が、揺動板６のＸ軸方向の端部の近傍に形成されている。通気孔４４は、ＭＥＭＳ装置５２を上方から平面視したときに、Ｙ軸方向に長手方向を有する矩形の形状に形成されている。通気孔４４は、揺動板６のＹ軸方向の一方の端部の近傍から他方の端部の近傍まで延びている。
【0074】
本実施例のＭＥＭＳ装置５２では、揺動板６が揺動する際に、空気が通気孔４４を通過するので、揺動板６と支持フレーム４の間で空気が強く圧縮されることを防止し、大きな騒音を発生することを抑制することができる。本実施例のＭＥＭＳ装置５２によれば、実施例４のＭＥＭＳ装置４２と同様に、支持フレーム４の強度および剛性を確保しつつ、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0075】
（実施例６）図７は本実施例のＭＥＭＳ装置６２を示している。ＭＥＭＳ装置６２は、図５に示す実施例４のＭＥＭＳ装置４２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置６２について、実施例４のＭＥＭＳ装置４２と相違する点のみについて説明する。
【0076】
本実施例のＭＥＭＳ装置６２では、通気孔４４が、ＭＥＭＳ装置６２を上方から平面視したときに、２つの底辺がＸ軸方向に沿っており、揺動軸Ｃから遠い方の底辺の長さが、揺動軸Ｃから近い方の底辺の長さよりも長い、台形形状に形成されている。すなわち、通気孔４４のＸ軸方向の幅は、揺動軸Ｃに近いほど狭く、揺動軸Ｃから遠いほど広い。
【0077】
本実施例のＭＥＭＳ装置６２では、実施例４のＭＥＭＳ装置４２と同様に、支持フレーム４の強度および剛性を確保しつつ、騒音を発生することを抑制することができる。また、本実施例のＭＥＭＳ装置６２では、実施例４のＭＥＭＳ装置４２と同様に、揺動板６のＹ軸方向の端部近傍に通気孔４４を形成することによって、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0078】
本実施例のＭＥＭＳ装置６２では、通気孔４４のＸ軸方向の幅が、揺動軸Ｃに近いほど狭く、揺動軸Ｃから遠いほど広くなるように形成されている。揺動板６に通気孔４４を形成する場合、通気孔４４が形成されていない場合に比べて、揺動板６の強度および剛性は低下する。本実施例のＭＥＭＳ装置４２では、通気孔４４のＸ軸方向の幅を、揺動軸Ｃに近いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から遠いほど）狭く、揺動軸Ｃから遠いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から近いほど）広くしている。駆動速度が速く、押し出す空気の多い位置ほど通気孔が大きくなるようにすることで、押し出す空気量を低減できる。このため、効果的に騒音を抑制することができる。また、揺動板６の孔以外の部分を大きくすることで、揺動板６の強度と剛性を確保しやすくなる。その結果、高いＱ値を得ることができるため、小さい電力で揺動板６を駆動できる。
【0079】
（実施例７）図８は本実施例のＭＥＭＳ装置７２を示している。ＭＥＭＳ装置７２は、図６に示す実施例５のＭＥＭＳ装置５２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置７２について、実施例５のＭＥＭＳ装置５２と相違する点のみについて説明する。
【0080】
本実施例のＭＥＭＳ装置７２では、通気孔４４が、ＭＥＭＳ装置７２を上方から平面視したときに、揺動板６の角部の近傍に配置されており、一辺が揺動板６のＸ軸方向の端部の側面と平行であって、他の一辺が揺動板６のＹ軸方向の端部の側面と平行である、三角形状に形成されている。すなわち、通気孔４４のＸ軸方向の幅は、揺動軸Ｃから遠いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から近いほど）広く、揺動軸Ｃに近いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から遠いほど）狭い。また、通気孔４４のＹ軸方向の幅は、揺動板６のＸ軸方向の端部に近いほど広く、揺動板６のＸ軸方向の端部から遠いほど狭い。
【0081】
本実施例のＭＥＭＳ装置７２では、揺動板６に通気孔４４を形成することによって、支持フレーム４の強度および剛性を確保しつつ、騒音を発生することを抑制することができる。また、本実施例のＭＥＭＳ装置７２では、揺動板６のＹ軸方向の端部近傍に通気孔４４を形成することによって、大きな騒音を発生することを抑制することができる。さらに、本実施例のＭＥＭＳ装置７２では、揺動板６のＸ軸方向の端部近傍に通気孔４４を形成することによって、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0082】
騒音を抑制するためには、移動速度が速い揺動板６のＹ軸方向の端部の近傍では、通気孔４４を大きくすることが好ましい。しかしながら、揺動板６に通気孔４４を形成する場合、通気孔４４が形成されていない場合に比べて、揺動板６の強度および剛性は低下する。本実施例のＭＥＭＳ装置７２では、通気孔４４のＸ軸方向の幅が、揺動板６のＹ軸方向の端部に近いほど広く、揺動板６のＹ軸方向の端部から遠いほど狭くなるように形成されている。このような構成とすることによって、揺動板６の強度および剛性を確保しつつ、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0083】
（実施例８）図９は本実施例のＭＥＭＳ装置８２を示している。ＭＥＭＳ装置８２は、図１および図２に示す実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置８２について、実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する点のみについて説明する。
【0084】
本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、揺動板６は、ねじり梁群８４ａ，８４ｂ（連結部の一例である）を介して、支持フレーム４に対して揺動軸Ｃ周りに揺動可能に支持されている。ねじり梁群８４ａ，８４ｂは、Ｘ軸方向の両側から（すなわち揺動軸Ｃに沿う方向の両側から）揺動板６を支持している。ねじり梁群８４ａは、揺動板６の揺動軸Ｃに沿った一方の端部（図９の左側の端部）を支持している。ねじり梁群８４ｂは、揺動板６の揺動軸Ｃに沿った他方の端部（図９の右側の端部）を支持している。揺動板６が揺動する際には、ねじり梁群８４ａ，８４ｂがそれぞれねじり変形する。
【0085】
ねじり梁群８４ａは、２本の直線ねじり梁８６ａ，８８ａと、１０本の屈曲ねじり梁９０ａ，９２ａ，９４ａ，９６ａ，９８ａ，１００ａ，１０２ａ，１０４ａ，１０６ａ，１０８ａを備えている。ねじり梁群８４ｂは、２本の直線ねじり梁８６ｂ，８８ｂと、１０本の屈曲ねじり梁９０ｂ，９２ｂ，９４ｂ，９６ｂ，９８ｂ，１００ｂ，１０２ｂ，１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂを備えている。直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂと、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂは、何れも矩形断面を有しており、同一平面内（ＸＹ平面内）に配置されている。
【0086】
直線ねじり梁８６ａ，８８ａは、直線状に伸びており、揺動軸Ｃに沿って、互いに平行に配置されている。直線ねじり梁８６ａ，８８ａは、ＭＥＭＳ装置８２を上方から平面視したときに、揺動軸Ｃを挟んで対称な位置に配置されている。直線ねじり梁８６ａ，８８ａは、いずれも揺動軸Ｃから離れて配置されている。直線ねじり梁８６ｂ，８８ｂは、直線状に伸びており、揺動軸Ｃに沿って、互いに平行に配置されている。直線ねじり梁８６ｂ，８８ｂは、ＭＥＭＳ装置８２を上方から平面視したときに、揺動軸Ｃを挟んで対称な位置に配置されている。直線ねじり梁８６ｂ，８８ｂは、いずれも揺動軸Ｃから離れて配置されている。
【0087】
直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂの支持フレーム４との接続部および揺動板６との接続部では、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂの揺動軸Ｃに近い側の側面は支持フレーム４または揺動板６の側面と直交する形状に形成されており、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂの揺動軸Ｃから遠い側の側面は凹型のフィレット形状を介して支持フレーム４または揺動板６の側面と接続する形状に形成されている。言い換えると、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂは、支持フレーム４との接続部において、支持フレーム４に近づくにつれて、断面積が増加し、かつ断面の中心から揺動軸Ｃまでの距離が増加する形状に形成されている。また、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂは、揺動板６との接続部において、揺動板６に近づくにつれて、断面積が増加し、かつ断面の中心から揺動軸Ｃまでの距離が増加する形状に形成されている。このような構成とすることで、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂにおいて応力集中を緩和するために支持フレーム４および／または揺動板６との接続部で必要とされる断面積を確保しつつ、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂを揺動軸Ｃに近い位置に配置して、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂに作用する引張応力を低減することができる。
【0088】
屈曲ねじり梁９０ａ，９４ａ，９８ａ，１０２ａ，１０６ａは、直線ねじり梁８６ａから見て揺動軸Ｃから遠い側に、順に隣接して配置されている。屈曲ねじり梁９２ａ，９６ａ，１００ａ，１０４ａ，１０８ａは、直線ねじり梁８８ａから見て揺動軸Ｃから遠い側に、順に隣接して配置されている。屈曲ねじり梁９０ａ，９４ａ，９８ａ，１０２ａ，１０６ａと、対応する屈曲ねじり梁９２ａ，９６ａ，１００ａ，１０４ａ，１０８ａは、ＭＥＭＳ装置８２を上方から平面視したときに、揺動軸Ｃを挟んで対称な位置に配置されている。屈曲ねじり梁９０ｂ，９４ｂ，９８ｂ，１０２ｂ，１０６ｂは、直線ねじり梁８６ｂから見て揺動軸Ｃから遠い側に、順に隣接して配置されている。屈曲ねじり梁９２ｂ，９６ｂ，１００ｂ，１０４ｂ，１０８ｂは、直線ねじり梁８８ｂから見て揺動軸Ｃから遠い側に、順に隣接して配置されている。屈曲ねじり梁９０ｂ，９４ｂ，９８ｂ，１０２ｂ，１０６ｂと、対応する屈曲ねじり梁９２ｂ，９６ｂ，１００ｂ，１０４ｂ，１０８ｂは、ＭＥＭＳ装置８２を上方から平面視したときに、揺動軸Ｃを挟んで対称な位置に配置されている。
【0089】
屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂは、いずれも、支持フレーム４から揺動軸Ｃに沿って直線状に伸びる支持側接続部と、支持側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲した後、揺動軸Ｃに沿う方向に緩やかに湾曲する支持側湾曲部と、揺動板６から揺動軸Ｃに沿って直線状に伸びる揺動側接続部と、揺動側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲した後、揺動軸Ｃに沿う方向に緩やかに湾曲する揺動側湾曲部と、揺動軸Ｃに沿って伸びており、支持側湾曲部と揺動側湾曲部を接続する中央直線部を備えている。屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの支持側湾曲部と揺動側湾曲部は、ねじり変形の際に発生する引張応力を緩和する応力緩和部として機能する。このような構成とすることで、ねじり梁群８４ａ，８４ｂのねじり剛性を一定に保ちつつ、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの強度を向上することができる。大きく駆動しても破断しない、信頼性の高いねじり梁群８４ａ，８４ｂを実現することができる。
【0090】
本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂにおいて、支持側接続部が支持フレーム４から揺動軸Ｃに沿って直線状に伸びており、支持側湾曲部が支持側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲している。このような構成とすることによって、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの揺動軸Ｃに沿った方向の長さを長くすることなく、支持側湾曲部の揺動軸Ｃに直角に伸びた部分を長くすることができる。この部分が長いほど、揺動軸Ｃに沿った方向に変形しやすくなるため、ねじり変形に伴う引張応力を緩和することが可能である。その結果、多くのねじり梁を有するＭＥＭＳ装置８２を実現できるため、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの剛性を維持しつつ、梁の長さを短くすることができる。その結果、チップ面積を小さくすることが可能である。また、本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂにおいて、支持側湾曲部が、支持側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲した後、揺動軸Ｃに沿う方向に緩やかに湾曲している。このような構成とすることによって、支持側湾曲部における応力集中を緩和することができる。
【0091】
本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂにおいて、揺動側接続部が揺動板６から揺動軸Ｃに沿って直線状に伸びており、揺動側湾曲部が揺動側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲している。このような構成とすることによって、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの揺動軸Ｃに沿った方向の長さを長くすることなく、揺動側湾曲部の揺動軸Ｃに直角に伸びた部分を長くすることができる。この部分が長いほど、揺動軸Ｃに沿った方向に変形しやすくなるため、ねじり変形に伴う引張応力を緩和することが可能である。その結果、多くのねじり梁を有するＭＥＭＳ装置８２を実現できるため、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの剛性を維持しつつ、揺動板６以外の部分のサイズを小さくすることが可能である。また、本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂにおいて、揺動側湾曲部が、揺動側接続部から揺動軸Ｃに向けてほぼ直角に屈曲した後、揺動軸Ｃに沿う方向に緩やかに湾曲している。このような構成とすることによって、揺動側湾曲部における応力集中を緩和することができる。
【0092】
屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂでは、支持側接続部および揺動側接続部は、幅広に形成することが望ましい。支持側接続部および揺動側接続部が幅広であるほど、支持側湾曲部および揺動側湾曲部よりもバネ定数が高くなるため、支持側接続部および揺動側接続部は変形しにくくなる。支持側接続部および揺動側接続部での変形量が少なくなるため、支持側接続部および揺動側接続部に作用する応力を低減することができる。なお、上記の実施例では、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂの支持フレーム４との接続部および揺動板６との接続部には応力緩和のためのフィレットが形成されているものの、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの支持側接続部と揺動側接続部には応力緩和のためのフィレットが形成されていない。これは、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂにおいては、応力緩和部として機能する支持側湾曲部と揺動側湾曲部が形成されているため、支持側接続部と揺動側接続部にそれほど大きな応力集中が発生しないためである。このような構成とすることで、隣接する屈曲ねじり梁間の間隔を狭めて配置することができ、支持フレーム４および揺動板６の限られたスペースに配置可能な屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの本数を多くすることができる。なお、上記とは異なり、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの支持側接続部や揺動側接続部にも、応力集中を緩和するためのフィレットを形成してもよい。
【0093】
揺動板６が揺動する際に生じるねじり変形は、揺動軸Ｃから近い位置に配置されているねじり梁（例えば直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂおよび屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ）に比べて、揺動軸Ｃから遠い位置に配置されているねじり梁（例えば屈曲ねじり梁１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂ）において、大きなものとなる。これに対応して、本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、揺動軸Ｃから離れた位置に配置されているねじり梁（例えば屈曲ねじり梁１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂ）は、揺動軸Ｃに近い位置に配置されているねじり梁（例えば直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂおよび屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ）に比べて、梁長さが長く形成されている。このような構成にすることで、支持側湾曲部および揺動側湾曲部の揺動軸Ｃに沿った方向のバネ定数を小さくすることができる。揺動時に揺動軸Ｃに沿った方向の変形量が多くなっても、支持側湾曲部および揺動側湾曲部のバネ定数が小さくなるため、支持側湾曲部および揺動側湾曲部に発生する応力を低減できる。その結果、揺動軸Ｃから離れた位置に配置されているねじり梁に、大きな引張応力が作用することを防ぐことができる。
【0094】
電磁石１４ａ，１４ｂの駆動周波数を揺動板６の共振周波数に一致させると、小さな駆動電力で揺動板６を大きく動作させることができる。このような共振駆動において、揺動板６を高速で動作させるためには、電磁石１４ａ，１４ｂの駆動周波数を高くするとともに、それに合わせて揺動板６の共振周波数を高くする必要がある。また、ＭＥＭＳ装置８２の耐久性を確保するためには、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの強度を確保しておく必要がある。その上で、ＭＥＭＳ装置８２における有効な反射面積の割合を向上するためには、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの長さを可能な限り短くすることが好ましい。
【0095】
本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、一方のねじり梁群８４ａを１２本のねじり梁で構成し、他方のねじり梁群８４ｂを１２本のねじり梁で構成することによって、必要とされる揺動板６の共振周波数とねじり梁群８４ａ，８４ｂの強度を確保しつつ、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの長さを短くすることができる。以下では、ねじり梁群８４ａ，８４ｂにおけるねじり梁の本数と、ねじり梁群８４ａ，８４ｂの長さの関係について説明する。
【0096】
図１０に示すように、揺動板Ｐの一方の端部を単一のねじり梁ＢＲで支持し、他方の端部を単一のねじり梁ＢＬで支持する構成を考える。この場合、揺動板Ｐの共振周波数ｆｒは、次式で与えられる。
【0097】
【数1】
【0098】
ここで、Ｋはねじり梁ＢＲ、ＢＬの（片側のみの）ねじり剛性であり、Ｊは揺動板Ｐの慣性モーメントである。
【0099】
ねじり梁ＢＲ，ＢＬのねじり剛性Ｋは、次式で与えられる。
【0100】
【数2】
【0101】
ここで、ｌはねじり梁ＢＲ，ＢＬの長さであり、ａはねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の長辺の長さであり、ｂはねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の短辺の長さであり、Ｇはねじり梁ＢＲ，ＢＬの横弾性係数である。以下では、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の高さｔｂが断面の幅ｗｂよりも長いものとして説明する。すなわち、本説明の中では、ｔｂがねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の長辺の長さａであり、ｗｂがねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の短辺の長さｂに相当する。
【0102】
揺動板Ｐの慣性モーメントＪは、次式で与えられる。
【0103】
【数3】
【0104】
ここで、ρは揺動板Ｐの質量密度であり、Ｗは揺動板Ｐの幅であり、Ｌは揺動板Ｐの長さであり、Ｔは揺動板Ｐの厚みである。
【0105】
揺動板６を共振駆動する場合、揺動板６の共振周波数ｆｒを所定の周波数に一致させる必要がある。
【0106】
また、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの強度に関して、ねじり梁ＢＲ，ＢＬに作用するせん断応力τは、次式で与えられる。
【0107】
【数4】
【0108】
ここで、θは揺動板Ｐの最大傾き角である。
【0109】
ねじり梁ＢＲ，ＢＬの強度を確保するためには、ねじり梁ＢＲ，ＢＬに作用するせん断応力τを、許容せん断応力τｍａｘ以下としなければならない。
【0110】
【数5】
【0111】
従って、上記の数式（１）〜（４）の条件を満足した上で、数式（７）の条件を満たすｌの最小値が、実現可能なねじり梁ＢＲ，ＢＬの最小の長さとなる。
【0112】
例えば、揺動板Ｐの共振周波数ｆｒを３ｋＨｚとし、揺動板Ｐの質量密度ρを２３３０ｋｇ／ｍ３とし、揺動板Ｐの幅Ｗを５ｍｍとし、揺動板Ｐの長さＬを５ｍｍとし、揺動板Ｐの厚みＴを０．５ｍｍとし、揺動板Ｐの最大傾き角θを１５°とし、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの横弾性係数Ｇを６４ＧＰａとし、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの許容せん断応力τｍａｘを１ＧＰａとし、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の長辺の長さａ（断面の高さｔｂ）を０．５ｍｍとする場合、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの長さが最小となるのはねじり梁ＢＲ，ＢＬの断面の短辺の長さｂ（断面の幅ｗｂ）が０．１４２ｍｍの時であり、その際のねじり梁ＢＲ，ＢＬの長さは２．３ｍｍである。従って、図１０に示す、単一のねじり梁ＢＲ，ＢＬによって揺動板Ｐを両側から支持する構成では、ねじり梁ＢＲ，ＢＬの長さを２．３ｍｍより短くすることはできない。
【0113】
次に、図１１に示すように、揺動板Ｐの一方の端部をｎ本のねじり梁からなるねじり梁群ＢＲｎで支持し、他方の端部をｎ本のねじり梁からなるねじり梁群ＢＬｎで支持する構成を考える。この場合、揺動板Ｐの共振周波数ｆｒは、次式で与えられる。
【0114】
【数6】
【0115】
ここで、Ｋａｌｌはねじり梁群ＢＲｎ、ＢＬｎの（片側のみの）ねじり剛性であり、Ｊは揺動板Ｐの慣性モーメントである。
【0116】
ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎのねじり剛性Ｋａｌｌは、次式で計算される。
【0117】
【数7】
【0118】
ここで、ｌはねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの長さであり、ａはねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の長辺の長さであり、ｂはねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の短辺の長さであり、Ｇはねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの横弾性係数である。以下では、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の高さｔｂが断面の幅ｗｂよりも長いものとして説明する。すなわち、本説明の中では、ｔｂがねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の長辺の長さａであり、ｗｂがねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の短辺の長さｂに相当する。
【0119】
揺動板Ｐの慣性モーメントＪは、上記の数式（４）で与えられる。
【0120】
揺動板６を共振駆動する場合、揺動板６の共振周波数ｆｒを所定の周波数に一致させる必要がある。
【0121】
また、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの強度に関して、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁に作用するせん断応力τは、次式で与えられる。
【0122】
【数8】
【0123】
ここで、θは揺動板Ｐの最大傾き角である。
【0124】
ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの強度を確保するためには、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁に作用するせん断応力τを、許容せん断応力τｍａｘ以下としなければならない。
【0125】
【数9】
【0126】
従って、上記の数式（４），（８）〜（１０）の条件を満足した上で、数式（１３）の条件を満たすｌの最小値が、実現可能なねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの最小の長さとなる。
【0127】
例えば、揺動板Ｐの共振周波数ｆｒを３ｋＨｚとし、揺動板Ｐの質量密度ρを２３３０ｋｇ／ｍ３とし、揺動板Ｐの幅Ｗを５ｍｍとし、揺動板Ｐの長さＬを５ｍｍとし、揺動板Ｐの厚みＴを０．５ｍｍとし、揺動板Ｐの最大傾き角θを１５°とし、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの横弾性係数Ｇを６４ＧＰａとし、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの許容せん断応力τｍａｘを１ＧＰａとし、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎのねじり梁の本数ｎを５とし、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の長辺の長さａ（断面の高さｔｂ）を０．５ｍｍとする場合、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの個々のねじり梁の断面の短辺の長さｂ（断面の幅ｗｂ）を０．０６ｍｍとすれば、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの長さを１．０ｍｍとすることができる。従って、図１１に示すように、複数のねじり梁からなるねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎによって揺動板Ｐを両側から支持する構成とすることで、図１０に示す構成に比べて、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの長さを短くすることができる。
【0128】
上記の計算例では、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎのねじり梁の本数ｎを５とする場合について説明したが、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎのねじり梁の本数ｎは、以下の関係を満たすものであればよい。
【0129】
【数10】
【0130】
ねじり梁の本数ｎが上記の数式（１４）の条件を満たしている場合には、必要とされる揺動板Ｐの共振周波数とねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの強度を確保しつつ、ねじり梁群ＢＲｎ，ＢＬｎの長さを短くすることができる。
【0131】
図９に示す本実施例のＭＥＭＳ装置８２では、可動部の可動範囲が大きな箇所近傍（揺動板６のＹ軸方向の端部）に、可動部が動くために必要となる空隙のほかに、空気が移動できるような幅の空隙を設けた。このように空隙を大きくとることで、空気の圧縮量が減少する。これにより、空隙から噴射する空気の速度を低減できる。その結果、騒音を低減できる。さらに、ねじり梁長が短くなったことで、支持フレーム４の面積を大きくできる。これにより、支持フレーム４の強度を高めることができるため、ＭＥＭＳ装置８２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置８２の駆動電力を低減できる。
【0132】
（実施例９）図１２は本実施例のＭＥＭＳ装置１１２を示している。ＭＥＭＳ装置１１２は、図９に示す実施例８のＭＥＭＳ装置８２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１１２について、実施例８のＭＥＭＳ装置８２と相違する点のみについて説明する。
【0133】
本実施例のＭＥＭＳ装置１１２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの支持側接続部が一体化されている。また、本実施例のＭＥＭＳ装置１１２では、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの揺動側接続部が一体化されている。この一体化された揺動側接続部に、通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂ（第３の通気孔の一例である）が形成されている。通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂのＸ軸方向の幅は、揺動軸Ｃから遠いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から近いほど）広く、揺動軸Ｃに近いほど（すなわち、揺動板６のＹ軸方向の端部から遠いほど）狭い形状に形成されている。
【0134】
本実施例のＭＥＭＳ装置１１２によれば、揺動側接続部に通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂが形成されているので、揺動側接続部と支持フレーム４の間で空気が圧縮されて騒音を生じることを抑制することができる。また、揺動側接続部に通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂが形成されていることで、揺動板６に押される空気が逃げるので、揺動板６と支持フレーム４の間で空気が圧縮されて騒音を生じることも抑制することができる。さらに、揺動側接続部に通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂが形成されていることで、揺動板６とねじり梁群８４ａ，８４ｂを合わせた慣性モーメントが小さくなるので、所望の共振周波数を実現するためのねじり梁群８４ａ，８４ｂのバネ定数を小さくすることができ、ねじり梁群８４ａ，８４ｂを短くすることができる。
【0135】
本実施例のＭＥＭＳ装置１１２では、通気孔１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂのＸ軸方向の幅は、高速かつ大振幅で揺動する揺動軸Ｃから遠い位置ほど広く、低速かつ小振幅で揺動する揺動軸Ｃから近い位置ほど狭い形状に形成されている。このような構成とすることによって、屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの強度および剛性を維持しつつ、騒音の発生を抑制することができる。また、揺動板６とねじり梁群８４ａ，８４ｂを合わせた慣性モーメントが小さくなるので、所望の共振周波数を実現するためのねじり梁群８４ａ，８４ｂのバネ定数を小さくすることができ、ねじり梁群８４ａ，８４ｂを短くすることができる。ねじり梁長が短くなったことで、支持フレーム４の面積を大きくできる。これにより、支持フレーム４の強度を高めることができるため、ＭＥＭＳ装置１１２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置１１２の駆動電力を低減できる。
【0136】
（実施例１０）図１３は本実施例のＭＥＭＳ装置１２２を示している。ＭＥＭＳ装置１２２は、図９に示す実施例８のＭＥＭＳ装置８２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１２２について、実施例８のＭＥＭＳ装置８２と相違する点のみについて説明する。
【0137】
本実施例のＭＥＭＳ装置１２２では、支持フレーム４が屈曲ねじり梁１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの中央直線部に向けて延びており、支持フレーム４と屈曲ねじり梁１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの間の間隔が、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂおよび屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂの隣接する各梁間の間隔と略同程度となっている。梁をＤｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＤＲＩＥ）などの加工方法で作製する場合、梁間の間隔が異なると、マイクロローディング効果によって、各梁の梁幅が変化する。実施例９の構造の場合、揺動軸から一番離れた梁の外側は空間が広くなるため、揺動軸から一番離れた梁にマイクロローディング効果が発生する。この梁の加工精度が低下するため、梁群のねじり剛性が設計値から変化し、共振周波数が設計値から離れてしまう。本実施例のように全ての梁間隔を略一定とすることで、マイクロローディング効果の発生を抑制し、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂおよび屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂを精度よく形成することができる。その結果、梁群のねじり剛性を設定値通りに作製できるため、設計通りの共振周波数を実現できる。なお、本実施例のＭＥＭＳ装置１２２は、実施例８のＭＥＭＳ装置８２と同様に、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面と支持フレーム４の側面の間の間隔が、屈曲ねじり梁１０６ａ，１０６ｂ，１０８ａ，１０８ｂのＹ軸方向の側面と支持フレーム４の側面の間の間隔に比べて、大きく形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４の剛性および強度を確保しつつ、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面と支持フレーム４の側面の間で騒音を発生することを抑制することができる。
【0138】
（実施例１１）図１４は本実施例のＭＥＭＳ装置１３２を示している。ＭＥＭＳ装置１３２は、実施例８のＭＥＭＳ装置８２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１３２について、実施例８のＭＥＭＳ装置８２と相違する点のみについて説明する。
【0139】
本実施例のＭＥＭＳ装置１３２では、ねじり梁群８４ａが、２本の直線ねじり梁８６ａ，８８ａと、６本の屈曲ねじり梁９０ａ，９２ａ，９４ａ，９６ａ，９８ａ，１００ａを備えており、ねじり梁群８４ｂが、２本の直線ねじり梁８６ｂ，８８ｂと、６本の屈曲ねじり梁９０ｂ，９２ｂ，９４ｂ，９６ｂ，９８ｂ，１００ｂを備えている。本実施例のＭＥＭＳ装置１３２では、最も外側に配置された屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの揺動側接続部は、揺動板６のＹ方向の端部よりも揺動軸Ｃに近い位置に配置されている。本実施例のＭＥＭＳ装置１３２では、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの中央直線部の間の間隔は、直線ねじり梁８６ａ，８６ｂ，８８ａ，８８ｂおよび屈曲ねじり梁９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ，９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの隣接する各梁の中央直線部の間の間隔とほぼ等しい。支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの支持側接続部の間の間隔は、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの中央直線部の間の間隔とほぼ等しい。支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの揺動側接続部の間の間隔は、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの支持側接続部の間の間隔よりも広い。揺動板６と支持フレーム４の間の間隔は、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの揺動側接続部の間の間隔よりも広い。
【0140】
本実施例のＭＥＭＳ装置１３２では、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの揺動側接続部の間の間隔が、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの支持側接続部の間の間隔よりも広く形成されている。このような構成とすることによって、支持フレーム４と屈曲ねじり梁９８ａ，９８ｂ，１００ａ，１００ｂの揺動側接続部の間での騒音の発生を抑制することができる。
【0141】
（実施例１２）図１５は本実施例のＭＥＭＳ装置１４２を示している。ＭＥＭＳ装置１４２は、揺動板６（請求項１４の第２可動部の一例であり、請求項１６の可動部の一例でもある）と、ミラー８と、永久磁石１２と、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂ（請求項１４の第２連結部の一例であり、請求項１６の連結部の一例でもある）と、第１支持フレーム１４６（請求項１４の第２支持部の一例であり、請求項１６の支持部の一例でもある）と、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂ（請求項１４の連結部の一例であり、請求項１６の第３連結部の一例でもある）と、第２支持フレーム１５０（請求項１４の支持部の一例であり、請求項１６の第３支持部の一例でもある）と、第１電磁石１５２ａ，１５２ｂと、第２電磁石１５４ａ，１５４ｂを備えている。
【0142】
揺動板６、ミラー８、永久磁石１２、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂ、第１支持フレーム１４６、第１電磁石１５２ａ，１５２ｂの構成については、図１３に示す実施例１０のＭＥＭＳ装置１２２の、揺動板６、ミラー８、永久磁石１２、ねじり梁群８４ａ，８４ｂ、支持フレーム４、電磁石１４ａ，１４ｂと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0143】
第２支持フレーム１５０は、ＭＥＭＳ装置１４２を上方から平面視したときに、揺動板６、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂ、第１支持フレーム１４６、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの周囲を囲む形状に形成されている。
【0144】
第１支持フレーム１４６は、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂを介して、第２支持フレーム１５０に対して、Ｙ軸方向に沿う揺動軸Ｃ２周りに揺動可能に支持されている。第１支持フレーム１４６と第２支持フレーム１５０の間を接続する第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの構成は、揺動軸Ｃ２の方向が揺動軸Ｃの方向とは異なる点を除いて、揺動板６と第１支持フレーム１４８の間を接続する第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0145】
第２電磁石１５４ａ，１５４ｂは、鉄心の周りにコイルを捲回して形成されている。第２電磁石１５４ａ，１５４ｂは、Ｘ軸方向に関して、第２支持フレーム１５０の外側から、揺動板６の永久磁石１２を挟みこむように配置されている。
【0146】
第２支持フレーム１５０と第１支持フレーム１４６の間のＸ方向の間隔および第２支持フレーム１５０と第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの間のＸ方向の間隔の間の大小関係については、第１支持フレーム１４６と揺動板６の間のＹ方向の間隔および第１支持フレーム１４６と第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの間のＹ方向の間隔の間の大小関係と同様である。
【0147】
本実施例のＭＥＭＳ装置１４２は、永久磁石１２と第１電磁石１５２ａ，１５２ｂの間に作用する磁力を用いて、揺動板６を第１支持フレーム１４６に対して揺動軸Ｃ周りに、すなわちＸ軸周りに揺動させることができる。また、本実施例のＭＥＭＳ装置１４２は、永久磁石１２と第２電磁石１５４ａ，１５４ｂの間に作用する磁力を用いて、揺動板６および第１支持フレーム１４６を第２支持フレーム１５０に対して揺動軸Ｃ２周りに、すなわちＹ軸周りに揺動させることができる。ＭＥＭＳ装置１４２は、２軸の光偏向装置として動作させることができる。
【0148】
本実施例のＭＥＭＳ装置１４２では、揺動板６と第１支持フレーム１４６の間が、複数本のねじり梁からなる第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂで連結されている。このような構成とすることによって、第１支持フレーム１４６のＸ軸方向のサイズを小さくすることができる。第１支持フレーム１４６のＸ軸方向のサイズを小さくすることで、第１支持フレーム１４６のＹ軸周りの慣性モーメント、すなわち揺動軸Ｃ２周りの慣性モーメントを小さくすることができ、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂのバネ定数を小さくしても、所望の共振周波数を実現することができる。従って、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂを短くして、ＭＥＭＳ装置１４２を小型化することができる。また、第１支持フレーム１４６のＸ軸方向のサイズを小さくすることで、第１支持フレーム１４６のＸ軸方向の端部の第２支持フレーム１５０に対する揺動を低速かつ小振幅とすることができ、第１支持フレーム１４６と第２支持フレーム１５０の間で空気が強く圧縮されて大きな騒音が発生することを抑制することができる。特に、第１支持フレーム１４６のＸ軸方向の端部の第２支持フレーム１５０に対する揺動は、揺動板６のＹ軸方向の端部の第１支持フレーム１４６に対する揺動に比べて、高速かつ大振幅であり、発生する騒音も大きい。上記のように、第１支持フレーム１４６と第２支持フレーム１５０の間での騒音の発生を抑制することで、ＭＥＭＳ装置１４２の動作時に発生する騒音を大幅に抑制することができる。
【0149】
また、本実施例のＭＥＭＳ装置１４２では、第１支持フレーム１４６と第２支持フレーム１５０の間が、複数本のねじり梁からなる第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂで連結されている。このような構成とすることによって、第２支持フレーム１５０の面積を大きくすることができる。これにより、第２支持フレーム１５０の強度向上とＭＥＭＳ装置１４２の固定強度の向上を図れるため、ＭＥＭＳ装置１４２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置１４２の駆動電力を低減できる。
【0150】
（実施例１３）図１６は、本実施例のＭＥＭＳ装置１６２を示している。ＭＥＭＳ装置１６２は、図１５に示す実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１６２について、実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と相違する点のみについて説明する。
【0151】
本実施例のＭＥＭＳ装置１６２では、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂが、それぞれ、図１４に示す実施例１１のＭＥＭＳ装置１３２のねじり梁群８４ａ，８４ｂと同様に、２本の直線ねじり梁と、６本の屈曲ねじり梁を備えている。本実施例のＭＥＭＳ装置１６２における、揺動板６、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂ、第１支持フレーム１４６の関係については、図１４に示す実施例１１のＭＥＭＳ装置１３２における、揺動板６、ねじり梁群８４ａ，８４ｂ、支持フレーム４の関係と同様である。
【0152】
本実施例のＭＥＭＳ装置１６２では、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂが、それぞれ、図１４に示す実施例１１のＭＥＭＳ装置１３２のねじり梁群８４ａ，８４ｂと同様に、２本の直線ねじり梁と、６本の屈曲ねじり梁を備えている。本実施例のＭＥＭＳ装置１６２における、第１支持フレーム１４６、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂ、第２支持フレーム１５０の関係については、揺動軸Ｃ２の方向が揺動軸Ｃの方向とは異なる点を除いて、図１４に示す実施例１１のＭＥＭＳ装置１３２における、揺動板６、ねじり梁群８４ａ，８４ｂ、支持フレーム４の関係と同様である。
【0153】
（実施例１４）図１７は本実施例のＭＥＭＳ装置１７２を示している。ＭＥＭＳ装置１７２は、図１５に示す実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１７２について、実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と相違する点のみについて説明する。
【0154】
本実施例のＭＥＭＳ装置１７２では、ＭＥＭＳ装置１７２を上方から平面視したときに、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と対向する第１支持フレーム１４６の側面が、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど揺動板６から離れる形状に形成されている。このため、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と第１支持フレーム１４６の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第１支持フレーム１４６の強度および剛性を確保しつつ、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と第１支持フレーム１４６の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0155】
本実施例のＭＥＭＳ装置１７２では、ＭＥＭＳ装置１７２を上方から平面視したときに、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と対向する第２支持フレーム１５０の側面が、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど第１支持フレーム１４６から離れる形状に形成されている。このため、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と第２支持フレーム１５０の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第２支持フレーム１５０の強度および剛性を確保しつつ、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と第２支持フレーム１５０の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0156】
（実施例１５）図１８は本実施例のＭＥＭＳ装置１８２を示している。ＭＥＭＳ装置１８２は、図１６に示す実施例１３のＭＥＭＳ装置１６２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置１８２について、実施例１３のＭＥＭＳ装置１６２と相違する点のみについて説明する。
【0157】
本実施例のＭＥＭＳ装置１８２では、ＭＥＭＳ装置１８２を上方から平面視したときに、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と対向する第１支持フレーム１４６の側面が、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部から離れる形状に形成されている。このため、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と第１支持フレーム１４６の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第１支持フレーム１４６の強度および剛性を確保しつつ、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と第１支持フレーム１４６の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0158】
本実施例のＭＥＭＳ装置１８２では、ＭＥＭＳ装置１８２を上方から平面視したときに、揺動板６のＸ方向の端部と対向する第１支持フレーム１４６の側面が、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど揺動板６から離れる形状に形成されている。このため、揺動板６のＸ方向の端部と第１支持フレーム１４６の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃから離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第１支持フレーム１４６の強度および剛性を確保しつつ、揺動板６のＸ方向の端部と第１支持フレーム１４６の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0159】
本実施例のＭＥＭＳ装置１８２では、ＭＥＭＳ装置１８２を上方から平面視したときに、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と対向する第２支持フレーム１５０の側面が、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部から離れる形状に形成されている。このため、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と第２支持フレーム１５０の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第２支持フレーム１５０の強度および剛性を確保しつつ、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と第２支持フレーム１５０の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0160】
本実施例のＭＥＭＳ装置１８２では、ＭＥＭＳ装置１８２を上方から平面視したときに、第１支持フレーム１４６のＹ方向の端部と対向する第２支持フレーム１５０の側面が、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど第１支持フレーム１４６から離れる形状に形成されている。このため、第１支持フレーム１４６のＹ方向の端部と第２支持フレーム１５０の側面の間の間隔は、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第２支持フレーム１５０の強度および剛性を確保しつつ、第１支持フレーム１４６のＹ方向の端部と第２支持フレーム１５０の間で騒音が発生することを抑制することができる。
【0161】
（実施例１６）図１９は本実施例のＭＥＭＳ装置１９２を示している。ＭＥＭＳ装置１９２は、揺動板６（請求項１４の第２可動部の一例であり、請求項１６の可動部の一例でもある）と、ミラー８と、永久磁石１２と、第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂ（請求項１４の第２連結部の一例であり、請求項１６の連結部の一例でもある）と、第１支持フレーム１９６（請求項１４の第２支持部の一例であり、請求項１６の支持部の一例でもある）と、第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂ（請求項１４の連結部の一例であり、請求項１６の第３連結部の一例でもある）と、第２支持フレーム２００（請求項１４の支持部の一例であり、請求項１６の第３支持部の一例でもある）と、第１電磁石１５２ａ，１５２ｂと、第２電磁石１５４ａ，１５４ｂを備えている。
【0162】
本実施例のＭＥＭＳ装置１９２における、揺動板６、ミラー８、永久磁石１２、第１電磁石１５２ａ，１５２ｂ、第２電磁石１５４ａ，１５４ｂについては、図１５に示す実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と同様である。
【0163】
第１支持フレーム１９６は、ＭＥＭＳ装置１９２を上方から平面視したときに、揺動板６と、第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂの周囲を囲む、矩形の枠形状に形成されている。揺動板６は、第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂを介して、第１支持フレーム１９６に対して、Ｘ軸方向に沿う揺動軸Ｃ周りに揺動可能に支持されている。第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂは、Ｘ軸方向に沿って伸びる直線状の部材である。第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂは、曲げに対する剛性が高く、ねじりに対する剛性が低い形状に形成されている。第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂは、Ｘ軸方向の両側から（すなわち揺動軸Ｃに沿う方向の両側から）揺動板６を支持している。
【0164】
第１支持フレーム１９６のＸ軸方向の端部には、通気孔２０２（第１の通気孔の一例である）が形成されている。第１支持フレーム１９６のＹ軸方向の両端部には、通気孔２０４（第１の通気孔の一例である）が形成されている。
【0165】
第２支持フレーム２００は、ＭＥＭＳ装置１９２を上方から平面視したときに、揺動板６と、第１ねじり梁１９４ａ，１９４ｂと、第１支持フレーム１９６と、第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂの周囲を囲む、矩形の枠形状に形成されている。第１支持フレーム１９６は、第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂを介して、第２支持フレーム２００に対して、Ｙ軸方向に沿う揺動軸Ｃ２周りに揺動可能に支持されている。第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂは、Ｙ軸方向に沿って伸びる直線状の部材である。第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂは、曲げに対する剛性が高く、ねじりに対する剛性が低い形状に形成されている。第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂは、Ｙ軸方向の両側から（すなわち揺動軸Ｃ２に沿う方向の両側から）第１支持フレーム１９６を支持している。
【0166】
本実施例のＭＥＭＳ装置１９２は、永久磁石１２と第１電磁石１５２ａ，１５２ｂの間に作用する磁力を用いて、揺動板６を第１支持フレーム１９６に対して揺動軸Ｃ周りに、すなわちＸ軸周りに揺動させることができる。また、本実施例のＭＥＭＳ装置１９２は、永久磁石１２と第２電磁石１５４ａ，１５４ｂの間に作用する磁力を用いて、揺動板６および第１支持フレーム１９６を第２支持フレーム２００に対して揺動軸Ｃ２周りに、すなわちＹ軸周りに揺動させることができる。ＭＥＭＳ装置１９２は、２軸の光偏向装置として動作させることができる。
【0167】
本実施例のＭＥＭＳ装置１９２では、第１支持フレーム１９６のＸ方向の端部に通気孔２０２が形成されている。これによって、第１支持フレーム１９６のＸ方向の端部と第２支持フレーム２００の間で騒音が発生することを抑制することができる。また、第１支持フレーム１９６のＹ軸周りの慣性モーメントが小さくなるので、所望の共振周波数を実現するための第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂのバネ定数を小さくすることができ、第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂを短くすることができる。このため、同じチップ面積を持つ従来のＭＥＭＳ装置に比べ、第２支持フレーム２００の面積を大きくすることができる。これにより、第２支持フレーム２００の強度向上とＭＥＭＳ装置１９２の固定強度の向上を図れるため、ＭＥＭＳ装置１９２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置１９２の駆動電力を低減できる。
【0168】
本実施例のＭＥＭＳ装置１９２では、第１支持フレーム１９６のＹ方向の端部に通気孔２０４が形成されている。これによって、第１支持フレーム１９６のＹ方向の端部と第２支持フレーム２００の間で騒音が発生することを抑制することができる。また、第１支持フレーム１９６のＹ軸周りの慣性モーメントが小さくなるので、所望の共振周波数を実現するための第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂのバネ定数を小さくすることができ、第２ねじり梁１９８ａ，１９８ｂを短くすることができる。このため、同じチップ面積を持つ従来のＭＥＭＳ装置に比べ、第２支持フレーム２００の面積を大きくすることができる。これにより、第２支持フレーム２００の強度向上とＭＥＭＳ装置１９２の固定強度の向上を図れるため、ＭＥＭＳ装置１９２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置１９２の駆動電力を低減できる。
【0169】
（実施例１７）図２０は本実施例のＭＥＭＳ装置２１２を示している。ＭＥＭＳ装置２１２は、図１８に示す実施例１５のＭＥＭＳ装置１８２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置２１２について、実施例１５のＭＥＭＳ装置１８２と相違する点のみについて説明する。
【0170】
本実施例のＭＥＭＳ装置２１２では、第１支持フレーム１４６のＸ方向の端部近傍において、ＭＥＭＳ装置２１２を上方から平面視したときに、揺動軸Ｃ２から離れるほど、第１支持フレーム１４６のＹ方向の幅が狭くなるように、第１支持フレーム１４６が形成されている。このため、第１支持フレーム１４６の側面と第２支持フレーム１５０の側面のＹ方向の間隔は、揺動軸Ｃ２から離れた位置になるほど、大きくなっている。このような構成とすることによって、第２支持フレーム１５０の強度および剛性を確保しつつ、第１支持フレーム１４６と第２支持フレーム１５０の間で騒音が発生することを抑制することができる。また、第１支持フレーム１４６のＹ軸周りの慣性モーメントが小さくなるので、所望の共振周波数を実現するための第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂのバネ定数を小さくすることができ、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂを短くすることができる。このため、同じチップ面積を持つ従来のＭＥＭＳ装置に比べ、第２支持フレーム１５０の面積を大きくすることができる。これにより、第２支持フレーム１５０の強度向上とＭＥＭＳ装置２１２の固定強度の向上を図れるため、ＭＥＭＳ装置２１２のＱ値を高くすることができる。その結果、ＭＥＭＳ装置２１２の駆動電力を低減できる。
【0171】
（実施例１８）図２１は本実施例のＭＥＭＳ装置２２２を示している。ＭＥＭＳ装置２２２は、図１５に示す実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置２２２について、実施例１２のＭＥＭＳ装置１４２と相違する点のみについて説明する。
【0172】
本実施例のＭＥＭＳ装置２２２では、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側接続部が一体化されており、この一体化された揺動側接続部に、通気孔２２４ａ，２２４ｂ（第３の通気孔の一例である）が形成されている。通気孔２２４ａ，２２４ｂのＸ方向の幅は、揺動軸Ｃから遠いほど広く、揺動軸Ｃに近いほど狭い形状に形成されている。第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と対向する第１支持フレーム１４６の側面は、揺動軸Ｃから遠くなるほど、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部から離れる形状に形成されている。このような構成とすることによって、揺動板６を揺動軸Ｃ周りに、すなわちＸ軸周りに揺動させる際の騒音の発生を抑制することができる。
【0173】
第１支持フレーム１４６は、Ｘ軸方向の端部近傍において、揺動軸Ｃ２から離れるほど、Ｙ軸方向の幅が狭くなる形状に形成されている。第１支持フレーム１４６の、第１ねじり梁群１４４ａ，１４４ｂの揺動側屈曲部と、中央直線部と、支持側屈曲部によって三方を囲われた部分には、通気孔２２６ａ，２２６ｂが形成されている。第１支持フレーム１４６の、Ｙ軸方向の端部近傍には、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形状の通気孔２２８ａ，２２８ｂが形成されている。通気孔２２８ａ，２２８ｂには、補強梁２３０ａ，２３０ｂが形成されている。また、本実施例のＭＥＭＳ装置２２２では、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側接続部が一体化されており、この一体化された揺動側接続部に、通気孔２３２ａ，２３２ｂ（第３の通気孔の一例である）が形成されている。通気孔２３２ａ，２３２ｂのＹ方向の幅は、揺動軸Ｃ２から遠いほど広く、揺動軸Ｃ２に近いほど狭い形状に形成されている。第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部と対向する第２支持フレーム１５０の側面は、揺動軸Ｃ２から遠くなるほど、第２ねじり梁群１４８ａ，１４８ｂの揺動側屈曲部から離れる形状に形成されている。このような構成とすることによって、揺動板６と第１支持フレーム１４６を揺動軸Ｃ２周りに、すなわちＹ軸周りに揺動させる際の騒音の発生を抑制することができる。
【0174】
（実施例１９）図２９は本実施例のＭＥＭＳ装置２４２を示している。ＭＥＭＳ装置２４２は、図１および図２に示す実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様の構成を備えている。以下では、ＭＥＭＳ装置２４２について、実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する点のみについて説明する。
【0175】
本実施例のＭＥＭＳ装置２４２では、揺動板６のＹ軸方向の端部の側面６ａと支持フレーム４の側面４ａの間の幅Ｌａと、揺動板６のＸ軸方向の端部の側面６ｂと支持フレーム４の側面４ｂの間の幅Ｌｂが、同程度の大きさに形成されている。
【0176】
また、本実施例のＭＥＭＳ装置２４２では、支持フレーム４に、通気孔２４４（第２の通気孔の一例である）が形成されている。通気孔２４４は、支持フレーム４の、揺動板６のＹ軸方向の端部と対向する箇所の近傍に形成されている。通気孔２４４は、ＭＥＭＳ装置２４２を上方から平面視したときに、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形の形状に形成されている。通気孔２４４のＸ軸方向の幅は、揺動板６のＸ軸方向の幅よりも長い。
【0177】
本実施例のＭＥＭＳ装置２４２では、揺動板６が揺動する際に、空気が通気孔２４４を通過するので、揺動板６と支持フレーム４の間で空気が強く圧縮されることを防止し、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0178】
本実施例のＭＥＭＳ装置２４２では、支持フレーム４の、揺動板６のＹ軸方向の端部に対向する箇所の近傍に、通気孔２４４が形成されている。揺動板６のＹ軸方向の端部は、揺動板６が揺動する際に高速かつ大振幅で揺動するため、大きな騒音を発生しやすい。本実施例のＭＥＭＳ装置２４２のように、支持フレーム４の、揺動板６のＹ軸方向の端部に対向する箇所の近傍に通気孔２４４を形成することによって、大きな騒音を発生することを抑制することができる。
【0179】
上記の各種の実施例では、揺動板６に永久磁石１２を取り付けておき、揺動板６に作用する磁場を変化させることで揺動板６を揺動させる、磁気駆動の構成について説明したが、揺動板６を揺動させる手段はこれに限定されるものではない。例えば、圧電駆動によって揺動板６を揺動させてもよいし、静電駆動によって揺動板６を揺動させてもよいし、熱駆動によって揺動板６を揺動させてもよい。
【0180】
上記の各種の実施例では、揺動部が支持部に対して相対的に揺動可能となるように、揺動部が連結部を介して支持部に連結されている構成を説明したが、例えば、可動部が支持部に対して相対的に並進可能となるように、可動部が連結部を介して支持部に連結されている構成や、可動部が支持部に対して相対的に回転可能となるように、可動部が連結部を介して支持部に連結されている構成であってもよい。本発明によれば、いずれの場合についても、上記の実施例と同様に、可動部の動作時に可動部と支持部の間で空気が圧縮されて騒音が発生することを抑制することができる。
【0181】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【0182】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0183】
２：ＭＥＭＳ装置； ４：支持フレーム； ４ａ：側面； ４ｂ：側面； ４ｃ：側面； ４ｄ：側面； ６：揺動板； ６ａ：側面； ６ｂ：側面； ８：ミラー； １０ａ：ねじり梁； １０ｂ：ねじり梁； １０ｃ：側面； １０ｄ：側面； １２：永久磁石； １４ａ：電磁石； １４ｂ：電磁石； １６：空隙； １８：空隙； ２２：ＭＥＭＳ装置； ３２：ＭＥＭＳ装置； ４２：ＭＥＭＳ装置； ４４：通気孔； ５２：ＭＥＭＳ装置； ６２：ＭＥＭＳ装置； ７２：ＭＥＭＳ装置； ８２：ＭＥＭＳ装置； ８４ａ：ねじり梁群； ８４ｂ：ねじり梁群； ８６ａ：直線ねじり梁； ８６ｂ：直線ねじり梁； ８８ａ：直線ねじり梁； ８８ｂ：直線ねじり梁； ９０ａ：屈曲ねじり梁； ９０ｂ：屈曲ねじり梁； ９２ａ：屈曲ねじり梁； ９２ｂ：屈曲ねじり梁； ９４ａ：屈曲ねじり梁； ９４ｂ：屈曲ねじり梁； ９６ａ：屈曲ねじり梁； ９６ｂ：屈曲ねじり梁； ９８ａ：屈曲ねじり梁； ９８ｂ：屈曲ねじり梁； １００ａ：屈曲ねじり梁； １００ｂ：屈曲ねじり梁； １０２ａ：屈曲ねじり梁； １０２ｂ：屈曲ねじり梁； １０４ａ：屈曲ねじり梁； １０４ｂ：屈曲ねじり梁； １０６ａ：屈曲ねじり梁； １０６ｂ：屈曲ねじり梁； １０８ａ：屈曲ねじり梁； １０８ｂ：屈曲ねじり梁； １１２：ＭＥＭＳ装置； １１４ａ：通気孔； １１４ｂ：通気孔； １１６ａ：通気孔； １１６ｂ：通気孔； １２２：ＭＥＭＳ装置； １３２：ＭＥＭＳ装置； １４２：ＭＥＭＳ装置； １４４ａ：第１ねじり梁群； １４４ｂ：第１ねじり梁群； １４６：第１支持フレーム； １４８：第１支持フレーム； １４８ａ：第２ねじり梁群； １４８ｂ：第２ねじり梁群； １５０：第２支持フレーム； １５２ａ：第１電磁石； １５２ｂ：第１電磁石； １５４ａ：第２電磁石； １５４ｂ：第２電磁石； １６２：ＭＥＭＳ装置； １７２：ＭＥＭＳ装置； １８２：ＭＥＭＳ装置； １９２：ＭＥＭＳ装置； １９４ａ：第１ねじり梁； １９４ｂ：第１ねじり梁； １９６：第１支持フレーム； １９８ａ：第２ねじり梁； １９８ｂ：第２ねじり梁； ２００：第２支持フレーム； ２０２：通気孔； ２０４：通気孔； ２１２：ＭＥＭＳ装置； ２２２：ＭＥＭＳ装置； ２２４ａ：通気孔； ２２４ｂ：通気孔； ２２６ａ：通気孔； ２２６ｂ：通気孔； ２２８ａ：通気孔； ２２８ｂ：通気孔； ２３０ａ：補強梁； ２３０ｂ：補強梁； ２３２ａ：通気孔； ２３２ｂ：通気孔； ２４２：ＭＥＭＳ装置； ２４４：通気穴； ３００：レーザレーダ； ３０２：レーザ； ３０４：ハーフミラー； ３０６：ＭＥＭＳスキャナ； ３０８：受光部； ３１０：レーザ光； ３１２：対象物； ３１４：反射光； ３２０：揺動板； ３２２：支持フレーム； ３２４：ねじり梁； ３２６：ＭＥＭＳスキャナ； ３２８：空気； ３３０：ＭＥＭＳ装置； ３３２：ＭＥＭＳ装置