(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-30
(45)【発行日】2022-09-07
(54)【発明の名称】アクチュエータ及び光走査装置
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20220831BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20220831BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 104Z
G02B26/10 C
G02B26/08 E
B81B3/00
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018030890
(22)【出願日】2018-02-23
(65)【公開番号】P2019144497
(43)【公開日】2019-08-29
【審査請求日】2021-02-09
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】山田 司
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２３５２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１４８２６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１３３２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１５５６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１６８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０８５３９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９７２５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０９２７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６８７１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－２０９５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１３６７５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１５９２５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０８００６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２６／１０
Ｇ０２Ｂ ２６／００ － ２６／０８
Ｂ８１Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に第１の駆動源が形成され、駆動対象物を第１の軸の周りに揺動駆動可能に設けられた第１の駆動梁と、表面に第２の駆動源が形成され、前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記駆動対象物を前記第２の軸の周りに揺動駆動可能に設けられた第２の駆動梁と、
前記第２の駆動梁を支持する固定枠と、
前記第２の駆動梁の裏面に形成された第１リブ及び第２リブと、を有し、
前記第２リブは、前記第１リブから離間し、前記第１の軸の方向において前記第１リブよりも前記第２の軸に近い位置に形成されており、
前記複数の梁の内の最外梁は、前記固定枠と接続する固定枠接続部、及び前記固定枠接続部から前記最外梁側に張り出して前記第２の駆動梁の振動の起点となる固定部を介して、前記固定枠に接続しており、
前記第２リブの少なくとも１つは、前記最外梁における前記第２の軸から前記固定部側に離間した位置に形成されている、アクチュエータ。
【請求項2】
前記第２リブは、前記複数の梁の内の２つ以上の前記梁に形成されている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項3】
前記第２リブは、前記第２の軸の方向は長手方向であり、前記第１の軸の方向が短手方向である形状を有する請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項4】
前記第２リブの前記第２の軸の方向の長さＲＬは、前記梁の前記第２の軸の方向の幅ＢＷの０．５倍以上かつ１倍以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項5】
前記第２リブの前記第２の軸の方向の幅ＲＷは、前記梁の厚さＢＴの０．５倍以上かつ３倍以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項6】
前記第１の駆動梁、前記第２の駆動梁、前記固定枠及び前記第２リブが、活性層、埋め込み酸化膜及び支持層を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項7】
前記第２リブの高さＲＴは、前記支持層及び前記埋め込み酸化膜の厚さの和に等しい請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項8】
光反射面を有するミラーと、前記ミラーを支持するミラー支持部と、
表面に第１の駆動源が形成され、前記ミラー支持部を第１の軸の周りに揺動駆動可能に設けられた第１の駆動梁と、
表面に第２の駆動源が形成され、前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記ミラー支持部を前記第２の軸の周りに揺動駆動可能に設けられた第２の駆動梁と、
前記第２の駆動梁を支持する固定枠と、
前記第２の駆動梁の裏面に形成された第１リブ及び第２リブと、を有し、
前記第２リブは、前記第１リブから離間し、前記第１の軸の方向において前記第１リブよりも前記第２の軸に近い位置に形成されており、
前記複数の梁の内の最外梁は、前記固定枠と接続する固定枠接続部、及び前記固定枠接続部から前記最外梁側に張り出して前記第２の駆動梁の振動の起点となる固定部を介して、前記固定枠に接続しており、
前記第２リブの少なくとも１つは、前記最外梁における前記第２の軸から前記固定部側に離間した位置に形成されている、光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アクチュエータ及び光走査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、ミラー部を回転軸回りに回転させて光を走査する光走査装置が知られている。このような光走査装置の一つとして圧電型２軸駆動ＭＥＭＳミラーが挙げられる。圧電型２軸駆動ＭＥＭＳミラーでは、水平駆動梁の共振駆動時における水平駆動梁の振動が垂直駆動梁に伝搬し、垂直駆動梁の共振振動が励起されることで、水平駆動梁と垂直駆動梁の間での機械的クロストークが発生する。機械的クロストークの原因は水平駆動時の水平方向と直交する垂直方向への振動励起である。
【0003】
機械的クロストークが発生すると、水平駆動梁を駆動しただけで垂直駆動梁が振動し、垂直方向に振動成分を持ってしまう。また、機械的クロストークが発生すると、走査光が垂直振動成分を持ち、照射光の品質を悪化させてしまう。
【0004】
また、製造バラツキによる共振周波数のバラツキや、温度変化によるＭＥＭＳ構造体のヤング率変化に起因する共振周波数変動などによっても機械的クロストークが発生する。
【0005】
機械的クロストークを抑制するためには、水平共振駆動時のミラー反射面または垂直駆動梁で吊られる稼働枠の垂直方向の変動を抑制する必要がある。
【0006】
光走査装置の走査軌跡が乱れないようにする技術の一つとして、反射部に捩れ振動を行わせる外側駆動部にリブが設けられた光走査装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１５－２１５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記の光走査装置において機械的クロストークの発生をさらに抑制することが求められていた。
【0009】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光走査装置等を構成するアクチュエータにおいて機械的クロストークの発生をさらに抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様に係るアクチュエータは、表面に第１の駆動源（１５１Ａ、１５１Ｂ）が形成され、駆動対象物（１２０）を第１の軸（Ｈ）の周りに揺動駆動可能に設けられた第１の駆動梁（１５０Ａ、１５０Ｂ）と、表面に第２の駆動源（１７１Ａ、１７１Ｂ）が形成され、前記第１の軸に直交する第２の軸（Ｖ）に垂直な方向に延在する複数の梁（１７３Ｘ１～１７３Ｘ６、１７３Ｙ１～１７３Ｙ６）を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部（１７１Ｘ１～１７１Ｘ５、１７１Ｙ１～１７１Ｙ５）で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記駆動対象物を前記第２の軸の周りに揺動駆動可能に設けられた第２の駆動梁（１７０Ａ、１７０Ｂ）と、前記第２の駆動梁を支持する固定枠（１８０）と、前記第２の駆動梁の裏面に形成された第１リブ（１７４Ｘ０等）及び第２リブ（１７５Ｘ、１７５Ｙ）と、を有し、前記第２リブは、前記第１リブから離間し、前記第１の軸の方向において前記第１リブよりも前記第２の軸に近い位置に形成されており、前記複数の梁（１７３Ｘ１～１７３Ｘ６、１７３Ｙ１～１７３Ｙ６）の内の最外梁（１７３Ｘ６、１７３Ｙ６）は、前記固定枠（１８０）と接続する固定枠接続部（Ａ１２、Ａ１４）、及び前記固定枠接続部（Ａ１２、Ａ１４）から前記最外梁（１７３Ｘ６、１７３Ｙ６）側に張り出して前記第２の駆動梁（１７０Ａ、１７０Ｂ）の振動の起点となる固定部（１８１Ｘ、１８１Ｙ）を介して、前記固定枠（１８０）に接続しており、前記第２リブ（１７５Ｘ、１７５Ｙ）の少なくとも１つは、前記最外梁（１７３Ｘ６、１７３Ｙ６）における前記第２の軸から前記固定部（１８１Ｘ、１８１Ｙ）側に離間した位置に形成されている。
【0011】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0012】
開示の技術によれば、アクチュエータにおいて機械的クロストークの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図（その１）である。
【図2】実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図（その２）である。
【図3】実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。
【図4】実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の平面図である。
【図5】実施の形態に係る光走査装置の光走査部の要部を拡大した斜視図である。
【図6】実施の形態に係る光走査装置の光走査部の梁幅に対するリブの長さとｆ２振角及びｆ０変位量の関係を示す図である。
【図7】実施の形態に係る光走査装置の光走査部の梁の厚さ対するリブの幅とｆ２振角及びｆ０変位量の関係を示す図である。
【図8】実施の形態と第１参考例に係る光走査装置の変位の周波数特性を示す図である。
【図9】実施の形態に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。
【図10】実施の形態に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。
【図11】実施の形態に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。
【図12】第１変形例に係る光走査装置の斜視図である。
【図13】第２変形例に係る光走査装置の斜視図である。
【図14】第３変形例に係る光走査装置の斜視図である。
【図15】機械的クロストークの発生がない場合（Ａ）とある場合（Ｂ）の水平単軸でレーザ走査したときのレーザ照射面の写真の模式図である。
【図16】第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。
【図17】第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。
【図18】重量化した折り返し部によるカウンター効果を説明するための図である。
【図19】第２参考例と第１参考例に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。
【図20】第２参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。
【図21】第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。
【図22】第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。
【図23】第３参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。
【図24】第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。
【図25】第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。
【図26】第４参考例と第１参考例に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。
【図27】第４参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0015】
＜実施の形態＞
まず、実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１及び図２は、実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図であり、図１はパッケージカバーを取り外した状態の光走査装置を示し、図２はパッケージカバーを取り付けた状態の光走査装置を示している。
まず、実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１及び図２は、実施の形態に係る光走査装置の一例を示す斜視図であり、図１はパッケージカバーを取り外した状態の光走査装置を示し、図２はパッケージカバーを取り付けた状態の光走査装置を示している。
【0016】
図１及び図２に示されるように、光走査装置１０００は、光走査部１００と、光走査部１００を搭載するセラミックパッケージ２００と、セラミックパッケージ２００上に配されて光走査部１００を覆うパッケージカバー３００とを有する。光走査装置１０００は、セラミックパッケージ２００の下側に、基板や制御回路等を備えてもよい。
【0017】
光走査装置１０００において、パッケージカバー３００の略中央部には光反射面を有するミラー１１０の近傍を露出する開口部３００Ａが設けられている。開口部３００Ａは、ミラー１１０へのレーザ入射光Ｌｉ及びミラー１１０からのレーザ出射光Ｌｏ（走査光）を遮らない形状とされている。
【0018】
なお、開口部３００Ａにおいて、レーザ入射光Ｌｉが通る側は、レーザ出射光Ｌｏが通る側よりも小さく開口されている。すなわち、レーザ入射光Ｌｉ側が略半円形状に狭く開口しているのに対し、レーザ出射光Ｌｏ側は略矩形状に広く開口している。これは、レーザ入射光Ｌｉは一定の方向から入射するのでその方向のみを開口すればよいのに対し、レーザ出射光Ｌｏは２次元に走査されるため、２次元に走査されるレーザ出射光Ｌｏを遮らないように、走査される全範囲を開口する必要があるためである。
【0019】
次に、光走査装置１０００の光走査部１００について説明する。図３は、実施の形態に係る光走査装置の一例に係る光走査部１００Ａを示す上面側の平面図である。図４は実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の平面図である。
【0020】
図３及び図４に示されるように、光走査部１００Ａは、ミラー１１０を揺動させて光源から照射されるレーザ入射光を走査する部分である。光走査部１００Ａは、例えば圧電素子によりミラー１１０を駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等である。
【0021】
光走査部１００Ａは、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと、可動枠１６０と、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定枠１８０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１１０が支持されている。本実施の形態においては、ミラー支持部１２０と、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと、可動枠１６０をまとめて、ミラー１１０を支持するミラー支持体１６１と称する。
【0022】
ミラー支持体１６１の両側に、ミラー支持体１６１に接続される一対の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが配置されている。ミラー支持体１６１と垂直駆動梁１７０Ａは、ミラー支持体接続部Ａ１１により接続される。固定枠１８０と垂直駆動梁１７０Ａは、固定枠接続部Ａ１２により接続される。ミラー支持体１６１と垂直駆動梁１７０Ｂは、ミラー支持体接続部Ａ１３により接続される。固定枠１８０と垂直駆動梁１７０Ｂは、固定枠接続部Ａ１４により接続される。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの詳細については後述する。
【0023】
図３及び図４に示されるように、ミラー１１０を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続される一対の水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂが配置されている。また、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂ、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０によって外側から支持されている。即ち、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、可動枠１６０にそれぞれの一方の側が支持されている。水平駆動梁１５０Ａの他方の側は内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。水平駆動梁１５０Ｂの他方の側も同様に、内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。連結梁１４０Ａ、１４０Ｂは、水平回転軸Ｈ方向に延びる捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂに接続されており、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂは水平回転軸Ｈ方向の両側からミラー支持部１２０を支持している。上記のように、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの延びる水平回転軸Ｈ方向と直交する方向に、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を挟むように、対をなして設けられている。水平回転軸Ｈ方向については後述する。
【0024】
水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、それぞれ水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂを有する。また、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂを有する。水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ、及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂに接続された固定枠１８０は、ミラー１１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。
【0025】
水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの上面には、水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂがそれぞれ形成されている。水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂは、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの上面の圧電素子の薄膜（以下「圧電薄膜」ともいう。）の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて伸長したり縮小したりする。
【0026】
このため、水平駆動梁１５０Ａと水平駆動梁１５０Ｂとで逆位相となる正弦波の駆動電圧を印加すれば、ミラー１１０の左側と右側で水平駆動梁１５０Ａと水平駆動梁１５０Ｂとが上下反対側に交互に振動する。これにより、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂを揺動軸又は回転軸として、ミラー１１０を水平回転軸Ｈの軸周りに揺動させることができる。ミラー１１０が捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの軸周りに揺動する方向を水平方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心Ｃを通る上記の揺動軸を水平回転軸Ｈという。例えば水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂによる水平駆動には、共振振動が用いられ、高速にミラー１１０を揺動駆動することができる。
【0027】
ミラー支持部１２０には、ミラー１１０の円周に沿うようにスリット１２２が形成されている。スリット１２２により、ミラー支持部１２０を軽量化しつつ捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂによる捻れをミラー１１０へ伝達することができる。
【0028】
【0029】
例えば、ミラー支持体１６１側から数えて１番目の垂直梁の端部と２番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ１により連結されている。又、２番目の垂直梁の端部と３番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ２により連結されている。又、３番目の垂直梁の端部と４番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ３により連結されている。又、４番目の垂直梁の端部と５番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ４により連結されている。又、５番目の垂直梁の端部と６番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｘ５により連結されている。
【0030】
垂直駆動梁１７０Ｂも同様に、水平回転軸Ｈ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。
【0031】
例えば、ミラー支持体１６１側から数えて１番目の垂直梁の端部と２番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ１により連結されている。又、２番目の垂直梁の端部と３番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ２により連結されている。又、３番目の垂直梁の端部と４番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ３により連結されている。又、４番目の垂直梁の端部と５番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ４により連結されている。又、５番目の垂直梁の端部と６番目の垂直梁の端部とが折り返し部１７１Ｙ５により連結されている。
【0032】
垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。
【0033】
垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁の上方向への変形量を変化させ、各垂直梁の上下動の蓄積を可動枠１６０に伝達する。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの動作によりミラー１１０及びミラー支持部１２０が水平回転軸Ｈの方向と直交する方向に揺動され、この揺動する方向を垂直方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心を通る上記の揺動軸を垂直回転軸Ｖという。例えば垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。
【0034】
例えば、垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａを構成する１番目から６番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された６つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２、１７１Ａ３、１７１Ａ４、１７１Ａ５及び１７１Ａ６を含む。また、垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂを構成する１番目から６番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された６つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２、１７１Ｂ３、１７１Ｂ４、１７１Ｂ５及び１７１Ｂ６を含む。この場合、垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ｂ１、１７１Ａ３、１７１Ｂ３、１７１Ａ５、１７１Ｂ５を同波形、垂直駆動源１７１Ａ２、１７１Ｂ２、１７１Ａ４、１７１Ｂ４、１７１Ａ６及び１７１Ｂ６を前者と位相の異なる同波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持体１６１を垂直方向へ揺動できる。
【0035】
また、光走査部１００Ａは、水平駆動源１５１Ａ、１５１Ｂに駆動電圧が印加されてミラー１１０が水平方向に揺動している状態におけるミラー１１０の水平方向の傾き具合（水平方向の振角）を検出する水平振角センサとして、圧電センサ１９１、１９２を有する。圧電センサ１９１は連結梁１４０Ａに設けられ、圧電センサ１９２は連結梁１４０Ｂに設けられている。
【0036】
また、光走査部１００Ａは、垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに駆動電圧が印加されてミラー１１０が垂直方向に遥動している状態におけるミラー１１０の垂直方向の傾き具合（垂直方向の振角）を検出する垂直振角センサとして、圧電センサ１９５、１９６を有する。圧電センサ１９５は垂直駆動梁１７０Ａを構成する垂直梁の一つに設けられており、圧電センサ１９６は垂直駆動梁１７０Ｂを構成する垂直梁の一つに設けられている。
【0037】
本実施の形態の光走査装置において、光走査部は、例えば、活性層、埋め込み酸化（ＢＯＸ）膜及び支持層を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から形成されている。固定枠１８０と可動枠１６０及びリブは、活性層、埋め込み酸化膜及び支持層から構成される。一方で、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、活性層により構成されている。あるいは、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、活性層及び埋め込み酸化膜から構成されていてもよい。従って、固定枠１８０と可動枠１６０及びリブは、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂよりも重い部分となっている。
【0038】
本実施の形態の光走査装置は、垂直駆動梁１７０Ａの裏面において、垂直梁の連結位置にリブが形成されている。最も内側の垂直梁１７３Ｘ１が可動枠１６０に連結する位置にリブ１７４Ｘ０が形成されている。垂直梁１７３Ｘ１、１７３Ｘ２と折り返し部１７１Ｘ１の連結位置にリブ１７４Ｘ１が形成されている。垂直梁１７３Ｘ２、１７３Ｘ３と折り返し部１７１Ｘ２の連結位置にリブ１７４Ｘ２が形成されている。垂直梁１７３Ｘ３、１７３Ｘ４と折り返し部１７１Ｘ３の連結位置にリブ１７４Ｘ３が形成されている。垂直梁１７３Ｘ４、１７３Ｘ５と折り返し部１７１Ｘ４の連結位置にリブ１７４Ｘ４が形成されている。垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置にリブ１７４Ｘ５が形成されている。ここで、リブ１７４Ｘ５は折り返し部１７１Ｘ５側に幅広に形成されており、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置が他の連結位置に比べて重量化されている。
【0039】
また、垂直駆動梁１７０Ｂの裏面において、同様に、垂直梁の連結位置にリブが形成されている。最も内側の垂直梁１７３Ｙ１が可動枠１６０に連結する位置にリブ１７４Ｙ０が形成されている。垂直梁１７３Ｙ１、１７３Ｙ２と折り返し部１７１Ｙ１の連結位置にリブ１７４Ｙ１が形成されている。垂直梁１７３Ｙ２、１７３Ｙ３と折り返し部１７１Ｙ２の連結位置にリブ１７４Ｙ２が形成されている。垂直梁１７３Ｙ３、１７３Ｙ４と折り返し部１７１Ｙ３の連結位置にリブ１７４Ｙ３が形成されている。垂直梁１７３Ｙ４、１７３Ｙ５と折り返し部１７１Ｙ４の連結位置にリブ１７４Ｙ４が形成されている。垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置にリブ１７４Ｙ５が形成されている。ここで、リブ１７４Ｙ５は折り返し部１７１Ｙ５側に幅広に形成されており、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が他の連結位置に比べて重量化されている。
【0040】
本実施の形態の光走査装置において、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されている。垂直駆動梁が共振振動する時、重量化した折り返し部に位相遅れが発生し、他の梁の振動を抑制するカウンター効果がある。
【0041】
また、本実施の形態に係る光走査装置において、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重心は垂直回転軸Ｖ上に位置する。これは、可動枠１６０が、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されていること等で実現されている。さらに、上記のようにミラー１１０を垂直回転軸Ｖ方向と水平回転軸Ｈ方向に揺動させることができる本実施の形態の光走査装置においては、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖと水平回転軸Ｈの交点に位置する。これにより、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスが最適化され、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することができる。
【0042】
本実施の形態の光走査装置は、さらに、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されている。リブは、複数の垂直梁の内の少なくとも１つに形成されている。即ち、本実施の形態では、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの変形部の裏面に、垂直駆動梁の長手方向にほぼ直交する方向（垂直回転軸方向）にリブを追加した構成である。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの変形部とは、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する矩形状の垂直梁１７３Ｘ１～１７３Ｘ６、１７３Ｙ１～１７３Ｙ６であり、この部分は、駆動電圧が印加されたときに変形する。本実施の形態において、リブは、複数の垂直梁の内の２つ以上に形成されていてもよい。リブは、垂直回転軸Ｖの方向は長手方向であり、水平回転軸Ｈの方向が短手方向である形状を有する。
【0043】
また、リブは、複数の垂直梁の内の最外梁、つまり固定枠１８０と接続する固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４によって固定枠１８０に接続される垂直梁１７３Ｘ６、１７３Ｙ６に形成されており、リブの少なくとも１つは最外梁における垂直回転軸Ｖから固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４側に離間した位置に形成されている構成とすることができる。図４に示されるように、固定枠１８０の固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４から垂直梁１７３Ｘ６、１７３Ｙ６側に張り出した部分は固定部１８１Ｘ、１８１Ｙである。固定部１８１Ｘ、１８１Ｙは固定枠１８０と同様にＳＯＩ基板の活性層、埋め込み酸化膜、支持層の３層で形成されており、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂより重い部分であり、垂直駆動梁１７０Ａ，１７０Ｂの振動の起点となる。リブの位置は振動の起点に近いほど、リブ質量によるモーメントが低くなるため、最外梁である垂直梁１７３Ｘ６、１７３Ｙ６において、固定部１８１Ｘ、１８１Ｙにリブを近づけて配置することで、垂直駆動梁１７０Ａ、１８０Ｂの共振周波数の低下を防ぐことができる。
【0044】
垂直駆動梁の変形部の裏面にリブを１か所以上設けることで、水平共振周波数や垂直共振周波数に影響を与えることなく、水平駆動時の垂直方向変動抑制と、ｆ０およびｆ２の変位／振角の抑制が両立可能になる。これにより、リンギングを抑制しつつ、機械的クロストークを抑制することができる。ここで、ｆ０及びｆ２は、固有振動モードにおける共振周波数であり、それぞれ１次モードと３次モードに対応する。また、各共振周波数における固有振動モードを指す。
【0045】
図５は、実施の形態に係る光走査装置の光走査部の要部（リブ１７５Ｙの部分）を拡大した斜視図である。リブ（１７５Ｙ）の形状として、垂直回転軸Ｖ方向のリブ長さをＲＬ、水平回転軸Ｈ方向のリブ幅をＲＷ、垂直梁（１７３Ｙ６）の表面からのリブの高さをＲＴとする。
【0046】
ｆ０およびｆ２の振角が大きいとリンギング発生原因となる。また、ｆ０は振角を抑制できても変位があると、垂直センサ出力が発生し制御で誤検出を起こしてしまう。よって、ｆ０変位とｆ２振角によりリブ形状の最適化範囲を決定した。ここで、ｆ０変位がなくなればｆ２振角もなくなる。以下において、正規化したｆ０変位量とｆ２振角のリブ形状依存性をシミュレーションにより算出し、グラフで示した。
【0047】
図６は、本実施の形態に係る光走査装置の光走査部の梁幅に対するリブの長さとｆ２振角及びｆ０変位量の関係を示す図である。図中の横軸は、（リブ長さＲＬ）＝α×（梁幅ＢＷ）としたときの係数αである。ｆ０変位量の規格値が０±０．２、ｆ２振角の規格値が０±０．２とすると、リブ形状として許される許容範囲ＰＬは、０．５×ＢＷ≦ＲＬ≦ＢＷとなる。即ち、（リブ長さＲＬ）＝α×（梁幅ＢＷ）としたときの係数αで記載すれば、０．５≦α≦１となる。
【0048】
図７は、本実施の形態に係る光走査装置の光走査部の梁の厚さ対するリブの幅とｆ２振角及びｆ０変位量の関係を示す図である。図中の横軸は、（リブ幅ＲＷ）＝β×（梁の厚さＢＴ）としたときの係数βである。ｆ０変位量の規格値が０±０．２、ｆ２振角の規格値が０±０．２とすると、リブ形状として許される許容範囲ＰＬは、０．５×ＢＴ≦ＲＷ≦３×ＢＴとなる。即ち、（リブ幅ＲＷ）＝β×（梁の厚さＢＴ）としたときの係数βで記載すれば、０．５≦β≦３となる。
【0049】
また、水平駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ、固定枠１８０及びリブ１７５Ｘ、１７５Ｙは、活性層、埋め込み酸化膜及び支持層を有するＳＯＩ基板から形成されている。このとき、リブの高さＲＴは、支持層及び埋め込み酸化膜の厚さの和に等しい。ＳＯＩ基板の厚さをＴとし、ＢＯＸ膜の厚さが十分に薄いとすると、リブの高さＲＴは、ＳＯＩ基板の厚さＴ－梁の厚さＢＴとなるといえる。即ち、ＲＴ≒Ｔ－ＢＴとなる。
【0050】
リブ１７５Ｘ、１７５Ｙは、垂直梁の長手方向にほぼ直行し、垂直回転軸Ｖ方向にほぼ平行である。即ち、リブ１７５Ｘ、１７５Ｙは、垂直回転軸Ｖの方向は長手方向であり、水平回転軸Ｈの方向が短手方向である形状を有する。
【0051】
また、図５に示されるように、リブ１７５Ｘ、１７５Ｙの垂直回転軸Ｖ方向の両端部は、全円弧状または角部円弧形状等のラウンド形状Ｒが形成されていることが好ましい。これにより、リブ１７５Ｘ、１７５Ｙの長手方向（垂直回転軸Ｖ方向）の端部でのＢＯＸ層の応力集中を防ぐことができる。
【0052】
＜第１参考例＞
第１参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の３つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていない。（２）可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されておらず、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していない。（３）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。
第１参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の３つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていない。（２）可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されておらず、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していない。（３）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。
【0053】
＜周波数特性＞
図８は、本実施の形態に係る光走査装置と第１参考例に係る光走査装置の変位の周波数特性を示す図である。本実施の形態に係る光走査装置を１００Ａで示し、第１参考例に係る光走査装置をＣで示す。
図８は、本実施の形態に係る光走査装置と第１参考例に係る光走査装置の変位の周波数特性を示す図である。本実施の形態に係る光走査装置を１００Ａで示し、第１参考例に係る光走査装置をＣで示す。
【0054】
図８に示されるように、第１参考例に係る光走査装置（図８中のＣ）によれば、水平共振点の変位が大きく、隣接共振点においても周波数に対する変位の特性変化が大きくなっている。本実施の形態に係る光走査装置（図８中の１００Ａ）によれば、水平共振点の変位が抑制され、さらに隣接共振点において周波数に対する変位の特性変化が小さく抑制されている。
【0055】
図９は、本実施の形態に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。図９に示されるように、重量化した折り返し部１７１Ｘ５のリブ１７４Ｘ５に対し、折り返し部１７１Ｘ３のリブ１７４Ｘ３及び折り返し部１７１Ｘ１のリブ１７４Ｘ１は軽量となっている。折り返し部１７１Ｘ３及び折り返し部１７１Ｘ１の位相が折り返し部１７１Ｘ５から約１８０度遅れている。これにより、カウンター効果が現れて、ミラー垂直端ＭＴ（図３参照）の振動を抑制している。製造ばらつきや温度変化によってＭＥＭＳミラーの共振周波数は最大±６００Ｈｚ程度変化するが、位相ずれはほぼ１８０度あることから、製造ばらつきや温度変化によっても機械的クロストークが発生しない。よって、水平駆動時の水平共振点およびその隣接共振点でのミラー反射面の垂直方向変位を抑制することが可能になる。このようにして、水平共振駆動時の垂直方向変動を抑制することができる。
【0056】
図１０は、本実施の形態に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。７００～８００Ｈｚ近傍におけるｆ０の変位と振角の変動が抑制されている。また、３０００Ｈｚ近傍のｆ２の変位と振角の変動が抑制されている。
【0057】
図１１は、本実施の形態に係る光走査装置の各部位の位相の周波数特性を示す図である。重量化した折り返し部１７１Ｘ５のリブ１７４Ｘ５に対し、折り返し部１７１Ｘ３のリブ１７４Ｘ３及び折り返し部１７１Ｘ１のリブ１７４Ｘ１は軽量となっている。折り返し部１７１Ｘ５に対し、折り返し部１７１Ｘ３、１７１Ｘ１の位相が１８０度遅れている。これにより、カウンター効果が現れて、ｆ２でのミラー垂直端ＭＴの振動を抑制している。製造ばらつきや温度変化によってＭＥＭＳミラーのｆ２は最大±４０Ｈｚ程度変化するが、位相ずれはほぼ１８０度あることから、製造ばらつきや温度変化によってもｆ２振動を抑制可能でリンギングは発生しない。よって、ミラー反射面のｆ０およびｆ２の変位／振角を抑制することが可能になり、リンギングを抑制できる。
【0058】
垂直駆動梁の変形部の裏面に、垂直梁の長手方向にほぼ直行する方向(垂直回転軸Ｖ方向)にリブを追加することで、ｆ０およびｆ２に起因するリンギング振動を抑制しつつ、機械的クロストークの発生を防ぐことの両立が可能になる。また、製造ばらつきによる共振周波数ばらつきや温度変化による共振周波数変化が生じたとしても、リンギング振動を抑制しつつ、機械的クロストークの発生を防ぐことが可能になる。
【0059】
＜変形例＞
図１２は第１変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１３は第２変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１４は第３変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１２に示される第１変形例では、光走査部１００Ｂの垂直駆動梁の最外梁かつ固定枠に近い垂直梁に、それぞれ２個、計４個のリブ１７６Ｘ１、１７６Ｘ２、１７６Ｙ１、１７６Ｙ２が形成されている。図１３に示される第２変形例では、光走査部１００Ｃの垂直駆動梁の最外梁かつ固定枠に近い垂直梁と、最外梁から３番目に垂直梁にそれぞれ１個、計４個のリブ１７７Ｘ１、１７７Ｘ２、１７７Ｙ１、１７７Ｙ２が形成されている。図１４に示される第３変形例では、光走査部１００Ｄの垂直駆動梁の各垂直梁に、それぞれ６個、計１２個のリブ１７８Ｘ１、１７８Ｘ２、１７８Ｘ３、１７８Ｘ４、１７８Ｘ５、１７８Ｘ６、１７８Ｙ１、１７８Ｙ２、１７８Ｙ３、１７８Ｙ４、１７８Ｙ５、１７８Ｙ６が形成されている。
図１２は第１変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１３は第２変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１４は第３変形例に係る光走査装置の斜視図である。図１２に示される第１変形例では、光走査部１００Ｂの垂直駆動梁の最外梁かつ固定枠に近い垂直梁に、それぞれ２個、計４個のリブ１７６Ｘ１、１７６Ｘ２、１７６Ｙ１、１７６Ｙ２が形成されている。図１３に示される第２変形例では、光走査部１００Ｃの垂直駆動梁の最外梁かつ固定枠に近い垂直梁と、最外梁から３番目に垂直梁にそれぞれ１個、計４個のリブ１７７Ｘ１、１７７Ｘ２、１７７Ｙ１、１７７Ｙ２が形成されている。図１４に示される第３変形例では、光走査部１００Ｄの垂直駆動梁の各垂直梁に、それぞれ６個、計１２個のリブ１７８Ｘ１、１７８Ｘ２、１７８Ｘ３、１７８Ｘ４、１７８Ｘ５、１７８Ｘ６、１７８Ｙ１、１７８Ｙ２、１７８Ｙ３、１７８Ｙ４、１７８Ｙ５、１７８Ｙ６が形成されている。
【0060】
リブは垂直駆動梁の最外の垂直梁に形成されているが、他の垂直梁の裏面にリブを付けても、ほぼ同様の効果は得られる。しかし、ｆ０の低下防止を考慮すると、垂直駆動梁を構成する垂直梁の内の最外梁かつ固定枠に近い位置に左右単数ずつ配置するのが好ましい。リブを垂直駆動梁の最外の垂直梁に形成する場合でも、固定枠接続部Ａ１２、Ａ１４に近いほど好ましい。但し、圧電センサ１９５、１９６の裏面にリブが設けられていると、リブの存在が圧電センサの振角測定に影響を与える可能性があるので、圧電センサ１９５、１９６の裏面に相当する部分は避けることが好ましい。
【0061】
図１５は、共振／非共振２軸駆動ＭＥＭＳミラーにおいて、水平単軸で共振駆動させてレーザを走査したときのレーザ照射面の写真を模式的に示した図である。図１５（Ａ）は機械的クロストークの発生がない場合であり、図１５（Ｂ）は機械的クロストークがある場合である。図中、レーザ光の照射部と非照射部の境界を実線で示している。機械的クロストークがない場合には、図１５（Ａ）に示されるように、垂直方向にレーザ光のスポット径しか広がりを有さず、水平方向にのみ延びたレーザ光照射部の像が得られる。機械的クロストークがある場合には、図１５（Ｂ）に示されるように、垂直方向に垂直振動成分の広がりを有するレーザ光照射部の像が得られる。
【0062】
図１５（Ｂ）に示されるような機械的クロストークが発生していても、本実施の形態の光走査装置にように、垂直駆動梁の変形部の裏面に、垂直梁の長手方向にほぼ直行する方向(垂直回転軸Ｖ方向)にリブを追加することで、機械的クロストークを抑制できる。
【0063】
＜第２参考例＞
図１６は第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図１７は第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第２参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の２つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されておらず、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していない。（２）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていることは、実施の形態と同様である。
図１６は第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図１７は第２参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第２参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の２つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されておらず、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していない。（２）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていることは、実施の形態と同様である。
【0064】
垂直駆動梁の隣接折り返し部の質量を変更して質量を最適化することにより、水平共振駆動時の垂直方向変動を抑制する効果がある。最内周折り返し部を重量化しても同様の効果を得ることができるが、ｆ０が低下してしまい、これによって駆動波形のリニア駆動部が減り、解像度の低下が生じる。最外周折り返し部を重量化し、その他の部分を軽量化することで、ｆ０の低下が生じない。
【0065】
図１８は重量化した折り返し部によるカウンター効果を説明するための図である。垂直駆動梁が共振振動する時、図１８中の破線円ＣＴで示す部分において、重量化した折り返し部に位相遅れが発生し、他の梁の振動を抑制するカウンター効果がある。
【0066】
図１９は第２参考例に係る光走査装置と第１参考例に係る光走査装置の変位の周波数特性を示す図である。第２参考例に係る光走査装置を１００Ｘで示し、第１参考例に係る光走査装置をＣで示す。
【0067】
図１９に示されるように、第１参考例に係る光走査装置（図８中のＣ）によれば、水平共振点の変位が大きく、隣接共振点においても周波数に対する変位の特性変化が大きくなっている。第２参考例に係る光走査装置（図８中の１００Ｘ）によれば、水平共振点の変位が抑制され、さらに隣接共振点において周波数に対する変位の特性変化が小さく抑制されている。
【0068】
図２０は、第２参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。７００～８００Ｈｚ近傍におけるｆ０の変位が悪化している。また、３０００Ｈｚ近傍のｆ２の変位と振角が悪化している。上記のように、垂直駆動梁の振動のカウンター効果により、水平駆動時の水平共振点及びその隣接共振点での垂直方向変位を抑制するとｆ０及びｆ２の変位／振角が変化してしまう。水平駆動時の垂直方向変動防止と、本来の目的であるｆ２振角の抑制を両立できない。
【0069】
＜第３参考例＞
図２１は第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図２２は第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第３参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の２つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていない。（２）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されており、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していることは、実施の形態と同様である。
図２１は第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図２２は第３参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第３参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の２つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていない。（２）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されており、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していることは、実施の形態と同様である。
【0070】
図２３は、第３参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。７００～８００Ｈｚ近傍におけるｆ０の変位は抑制されている。一方、３０００Ｈｚ近傍のｆ２の変位と振角が悪化している。上記のように、可動枠重量調整によりｆ０、の変位／振角を最適化することは可能であるが、ｆ２の変位／振角が最適化できない。
【0071】
＜第４参考例＞
図２４は第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図２５は第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第４参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の１つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていること、また、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されており、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していることは、実施の形態と同様である。
図２４は第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の平面図である。図２５は第４参考例に係る光走査装置の光走査部を示す下面側の平面図である。第４参考例は、上記の本実施の形態の光走査装置に対して、以下の１つの点で異なり、それ以外は本実施の形態の光走査装置と同様である。（１）垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの裏面において、垂直梁と折り返し部の連結位置から垂直回転軸Ｖ側に離間した位置にリブ１７５Ｘ、１７５Ｙが形成されていない。一方で、垂直梁１７３Ｘ５、１７３Ｘ６と折り返し部１７１Ｘ５の連結位置と、垂直梁１７３Ｙ５、１７３Ｙ６と折り返し部１７１Ｙ５の連結位置が、他の連結位置に比べて重量化されていること、また、可動枠１６０は、垂直回転軸Ｖに対して一方の側よりも一方の側の反対側（領域Ｘ２の側）で重く形成されており、ミラー１１０及びミラー支持部１２０の重心は、垂直回転軸Ｖ上に位置していることは、実施の形態と同様である。
【0072】
図２６は第４参考例に係る光走査装置と第１参考例に係る光走査装置の変位の周波数特性を示す図である。第４参考例に係る光走査装置を１００Ｚで示し、第１参考例に係る光走査装置をＣで示す。
【0073】
図２６に示されるように、第１参考例に係る光走査装置（図８中のＣ）によれば、水平共振点の変位が大きく、隣接共振点においても周波数に対する変位の特性変化が大きくなっている。第４参考例に係る光走査装置（図２６中の１００Ｚ）によれば、水平共振点の変位は抑制されていない。さらに隣接共振点において周波数に対する変位の特性変化が十分抑制されてはいない。
【0074】
図２７は、第４参考例に係る光走査装置の振角と変位の周波数特性を示す図である。７００～８００Ｈｚ近傍におけるｆ０の変位が抑制されている。また、３０００Ｈｚ近傍のｆ２の変位と振角が抑制されている。上記のように、垂直駆動梁のカウンター効果及び可動枠重量バランスにより、ｆ０及びｆ２の変位／振角を最適化すると、水平駆動時の水平共振点及びその隣接共振点での垂直方向の変位を抑制しようとしても最適化できない。
【0075】
本実施の形態の光走査装置によれば、７００～８００Ｈｚ近傍におけるｆ０の変位と振角の変動が抑制されている。また、３０００Ｈｚ近傍のｆ２の変位と振角の変動が抑制されている。また、垂直駆動梁の変形部の裏面に、垂直梁の長手方向にほぼ直行する方向(垂直回転軸Ｖ方向)にリブを追加することで、ｆ０およびｆ２に起因するリンギング振動を抑制しつつ、機械的クロストークの発生を防ぐことの両立が可能になる。また、製造ばらつきによる共振周波数ばらつきや温度変化による共振周波数変化が生じたとしても、リンギング振動を抑制しつつ、機械的クロストークの発生を防ぐことが可能になる。
【0076】
以上、好ましい実施の形態について説明したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記の実施の形態では、ミラーを有する光走査装置にアクチュエータを適用した形態を説明しているが、アクチュエータの駆動対象物はミラーでなくてもよく、本発明はミラーを持たないアクチュエータにも適用することが可能である。また、本発明の光走査装置は、プロジェクション装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【0077】
１００ 光走査部
１００Ａ、１００Ｘ、１００Ｙ、１００Ｚ 光走査部
１１０ ミラー
１２０ 駆動対象物
１２０ ミラー支持部
１２２ スリット
１３０Ａ、１３０Ｂ 捻れ梁
１４０Ａ、１４０Ｂ 連結梁
１５０Ａ、１５０Ｂ 水平駆動梁
１５１Ａ、１５１Ｂ 水平駆動源
１６０ 可動枠
１６１ ミラー支持体
１７０Ａ、１７０Ｂ 垂直駆動梁
１７１Ａ、１７１Ｂ 垂直駆動源
１７１Ｘ１～１７１Ｘ５、１７１Ｙ１～１７１Ｙ５ 折り返し部
１７３Ｘ１～１７３Ｘ６、１７３Ｙ１～１７３Ｙ６ 垂直梁
１７４Ｘ０～１７４Ｘ５、１７４Ｙ０～１７４Ｙ５ リブ
１７５Ｘ、１７５Ｙ リブ
１７６Ｘ１、１７６Ｘ２、１７６Ｙ１、１７６Ｙ２ リブ
１７７Ｘ１、１７７Ｘ２、１７７Ｙ１、１７７Ｙ２ リブ
１７８Ｘ１～１７８Ｘ６、１７８Ｙ１～１７８Ｙ６ リブ
１８０ 固定枠
１８１Ｘ、１８１Ｙ 固定部
１９１、１９２、１９５、１９６ 圧電センサ
２００ セラミックパッケージ
３００ パッケージカバー
３００Ａ 開口部
１０００ 光走査装置
１００Ａ、１００Ｘ、１００Ｙ、１００Ｚ 光走査部
１１０ ミラー
１２０ 駆動対象物
１２０ ミラー支持部
１２２ スリット
１３０Ａ、１３０Ｂ 捻れ梁
１４０Ａ、１４０Ｂ 連結梁
１５０Ａ、１５０Ｂ 水平駆動梁
１５１Ａ、１５１Ｂ 水平駆動源
１６０ 可動枠
１６１ ミラー支持体
１７０Ａ、１７０Ｂ 垂直駆動梁
１７１Ａ、１７１Ｂ 垂直駆動源
１７１Ｘ１～１７１Ｘ５、１７１Ｙ１～１７１Ｙ５ 折り返し部
１７３Ｘ１～１７３Ｘ６、１７３Ｙ１～１７３Ｙ６ 垂直梁
１７４Ｘ０～１７４Ｘ５、１７４Ｙ０～１７４Ｙ５ リブ
１７５Ｘ、１７５Ｙ リブ
１７６Ｘ１、１７６Ｘ２、１７６Ｙ１、１７６Ｙ２ リブ
１７７Ｘ１、１７７Ｘ２、１７７Ｙ１、１７７Ｙ２ リブ
１７８Ｘ１～１７８Ｘ６、１７８Ｙ１～１７８Ｙ６ リブ
１８０ 固定枠
１８１Ｘ、１８１Ｙ 固定部
１９１、１９２、１９５、１９６ 圧電センサ
２００ セラミックパッケージ
３００ パッケージカバー
３００Ａ 開口部
１０００ 光走査装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
