特許 7324619 光偏向器及び光走査装置

(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】2023-08-02

(45)【発行日】2023-08-10

(54)【発明の名称】光偏向器及び光走査装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20230803BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20230803BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20230803BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

G02B26/10 C

B81B3/00

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019104370

(22)【出願日】2019-06-04

(65)【公開番号】P2020197653

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】弁理士法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮地 護

【審査官】井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０７２４７３３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第９１／００２９９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１７０４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１８１７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共に入射光を反射する平坦反射面と溝型反射面とを有するミラー部と、
前記ミラー部を第１回転軸の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、
を備え、
前記溝型反射面は、前記第１回転軸に平行に延在する複数の縦溝を有し、
各縦溝は、前記第１回転軸に平行でかつＶ溝の対向傾斜面から底部を除去した形状の対向傾斜面を有し、
前記Ｖ溝の両対向傾斜面は、前記Ｖ溝の谷線を通り前記平坦反射面に対して平行な基準底面に対して相互に等しい傾斜角になっていることを特徴とする光偏向器。

【請求項2】

請求項１に記載の光偏向器において、
前記Ｖ溝の深さ方向の中間位置で前記Ｖ溝を前記平坦反射面に対して平行に通過するカット平面が定義され、
前記カット平面を境にして、前記Ｖ溝の前記対向傾斜面を、前記Ｖ溝の開口側の部分としての開口側部分と、前記Ｖ溝の閉口側の部分としての閉口側部分とに二分し、
前記Ｖ溝の横断面において前記開口側部分及び前記閉口側部分の長さをそれぞれＤａ，Ｄｂとし、
前記基準底面に対する前記Ｖ溝の傾斜角をβとし、
Ｄａ：Ｄｂ＝｜ｔａｎ（２・β）｜：｜ｔａｎ（β）｜の条件を満足する前記カット平面に対し、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状として、前記Ｖ溝から前記閉口側部分を除去した形状になっていることを特徴とする光偏向器。

【請求項3】

請求項１に記載の光偏向器において、
前記基準底面に対する前記Ｖ溝の両対向傾斜面の傾斜角の和は、８０°～１２０°の範囲内であることを特徴とする光偏向器。

【請求項4】

請求項２に記載の光偏向器において、
前記ミラー部は、シリコンの結晶体層から成る共通の基板層の表面に前記平坦反射面及び前記溝型反射面を有し、
前記結晶体層の主面と前記縦溝の対向傾斜面とミラー指数は、それぞれ（１００）及び（１１１）の一方及び他方であることを特徴とする光偏向器。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか１項に記載の光偏向器において、
前記基準底面に対する各対向傾斜面の傾斜角は、５４．７°であることを特徴とする光偏向器。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の光偏向器において、
前記溝型反射面は、前記第１回転軸上に設けられていることを特徴とする光偏向器。

【請求項7】

請求項６に記載の光偏向器において、
前記溝型反射面は、前記ミラー部の中心部に設けられていることを特徴とする光偏向器。

【請求項8】

共に入射光を反射する平坦反射面と溝型反射面とを有するミラー部、及び前記ミラー部を第１回転軸の回りに往復回動させる第１アクチュエータを備え、前記溝型反射面が、前記第１回転軸に平行に延在する複数の縦溝を有し、各縦溝が、前記第１回転軸に平行でかつＶ溝の対向傾斜面の少なくとも開口側部分をもつ対向傾斜面を有している光偏向器と、
前記ミラー部に入射する入射光を生成する光源と、
前記入射光が前記ミラー部の前記溝型反射面の各縦溝において２回反射してから出射する２回反射光を受光する光センサと、
を備えることを特徴とする光走査装置。

【請求項9】

請求項８に記載の光走査装置において、
前記光センサは、前記ミラー部が前記第１回転軸の回りの振れ幅の中心の振れ角になった時の前記平坦反射面に対して垂直で前記ミラー部の中心を通る垂直基準面の両側に設けられていることを特徴とする光走査装置。

【請求項10】

請求項９に記載の光走査装置において、
前記光偏向器は、前記ミラー部を前記第１回転軸と直交する第２回転軸の回りに往復回動させる第２アクチュエータを備え、
前記光センサは、前記ミラー部が前記第２回転軸の回りに往復回動するときに前記ミラー部からの前記２回反射光が走査する走査軌跡に沿って延在していることを特徴とする光走査装置。

【請求項11】

共に入射光を反射する平坦反射面と溝型反射面とを有するミラー部と、
前記ミラー部を第１回転軸の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部を前記第１回転軸と直交する第２回転軸の回りに往復回動させる第２アクチュエータと、
を備え、
前記溝型反射面は、前記第２回転軸に平行に延在する複数の縦溝を有し、
各縦溝は、前記第２回転軸に平行でかつＶ溝の対向傾斜面の少なくとも開口側部分をもつ対向傾斜面を有していることを特徴とする光偏向器。

【請求項12】

請求項１１に記載の光偏向器において、
前記Ｖ溝の両対向傾斜面は、前記Ｖ溝の谷線を通り前記平坦反射面に対して平行な基準底面に対して相互に等しい傾斜角になっており、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状になっており、
前記Ｖ溝の深さ方向の中間位置で前記Ｖ溝を前記平坦反射面に対して平行に通過するカット平面が定義され、
前記カット平面を境にして、前記Ｖ溝の前記対向傾斜面を、前記Ｖ溝の開口側の部分としての開口側部分と、前記Ｖ溝の閉口側の部分としての閉口側部分とに二分し、
前記Ｖ溝の横断面において前記開口側部分及び前記閉口側部分の長さをそれぞれＤａ，Ｄｂとし、
前記基準底面に対する前記Ｖ溝の傾斜角をβとし、
Ｄａ：Ｄｂ＝｜ｔａｎ（２・β）｜：｜ｔａｎ（β）｜の条件を満足する前記カット平面に対し、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状として、前記Ｖ溝から前記閉口側部分を除去した形状になっていることを特徴とする光偏向器。

【請求項13】

請求項１１又は１２に記載の光偏向器と、
前記ミラー部に入射する入射光を生成する光源と、
前記入射光が前記ミラー部の前記溝型反射面の各縦溝で２回反射してから出射する２回反射光を受光し、該２回反射光が前記第１回転軸の回りの前記ミラー部の往復回動に伴って走査する走査軌跡に沿って延在する光センサと、
を備えることを特徴とする光走査装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の光走査装置において、
前記光センサは、前記第２回転軸方向に前記光偏向器の両側に設けられていることを特徴とする光走査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光偏向器及び光走査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器及びそれを備えた光走査装置が知られている（例：特許文献１，２）。ＭＥＭＳの光偏向器は、回転軸の回りに往復回動するミラー部を備え、光源からの光をミラー部の振れ角に応じた方向に反射して、反射光を走査光として出射する。

【0003】

走査光の走査範囲及び走査位置は、ミラー部の振れ角に応じて変化する。したがって、走査範囲の走査光を適切に制御するために、ミラー部の振れ角を検出することが必要となる。

【0004】

特許文献１の光走査装置は、ミラー部が振れ範囲の端部に来た時の反射光の出射方向に光センサを備える。これにより、ミラー部が、振れ角範囲の端部の所定振れ角になると、反射光が光センサにより検知される。

【0005】

特許文献２の光走査装置では、ミラー部の反射面は、回折格子で形成される。該光走査装置では、ミラー部から出射する０次の回折光は、本来の走査光の用途で使用される。これに対し、１次の回折光は、受光素子に入光し、振れ角の検知に使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－２４３２２５号公報

【文献】特開２０１１－１１８１７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の光走査装置は、ミラー部の振れ角を、反射光が振れ幅の端部の来た時に対応する振れ角しか検出できない。

【0008】

特許文献２の光走査装置は、１次の回折光の強度からミラー部の種々の任意の振れ角を検出できる。しかしながら、１次の回折光は、ミラー部の振れ角に応じて光偏向器からの出射方向が変化する。したがって、ミラー部の振れ幅内の各振れ角を検出するために、光センサが、１次の回折光の振れ幅に対応する長さが必要になり、長大化してしまう。

【0009】

本発明の目的は、振れ角検出用の光センサの長大化を回避しつつ、ミラー部の任意の振れ角を検出することができる光偏向器及び光走査装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の光偏向器は、
共に入射光を反射する平坦反射面と溝型反射面とを有するミラー部と、
前記ミラー部を第１回転軸の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、
を備え、
前記溝型反射面は、前記第１回転軸に平行に延在する複数の縦溝を有し、
各縦溝は、前記第１回転軸に平行でかつＶ溝の対向傾斜面の少なくとも開口側部分をもつ対向傾斜面を有している。

【0011】

本発明によれば、光偏向器は、ミラー部に溝型反射面を備え、溝型反射面から２回反射光を出射する。第１回転軸の回りの２回反射光の出射方向は、第１回転軸の回りのミラー部の振れ角に関係なく、固定されている。また、溝型反射面の各縦溝からの２回反射光は、相互に干渉するので、２回反射光の強度は、ミラー部の振れ角に応じて変化する。

【0012】

こうして、振れ角検出用の光センサの長大化を回避しつつ、ミラー部の任意の振れ角を検出することができる。

【0013】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記Ｖ溝の両対向傾斜面は、前記Ｖ溝の谷線を通り前記平坦反射面に対して平行な基準底面に対して相互に等しい傾斜角になっている。

【0014】

この構成によれば、２回反射光の強度を高めることができる。

【0015】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状になっている。

【0016】

この構成によれば、縦溝の対向傾斜面は、Ｖ溝の底部を除去した形状になっている。これにより、３回反射光の生成が抑制され、３回反射光が２回反射光に重なって、２回反射光によるミラー部の振れ角の検知が妨害されることを防止することができる。

【0017】

好ましくは、本発明の光偏向器において、
前記Ｖ溝の深さ方向の中間位置で前記Ｖ溝を前記平坦反射面に対して平行に通過するカット平面が定義され、
前記カット平面を境にして、前記Ｖ溝の前記対向傾斜面を、前記Ｖ溝の開口側の部分としての開口側部分と、前記Ｖ溝の閉口側の部分としての閉口側部分とに二分し、
前記Ｖ溝の横断面において前記開口側部分及び前記閉口側部分の長さをそれぞれＤａ，Ｄｂとし、
前記基準底面に対する前記Ｖ溝の傾斜角をβとし、
Ｄａ：Ｄｂ＝｜ｔａｎ（２・β）｜：｜ｔａｎ（β）｜の条件を満足する前記カット平面に対し、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状として、前記Ｖ溝から前記閉口側部分を除去した形状になっている。

【0018】

この構成によれば、Ｖ溝の底部を除去する位置を明確にすることができる。

【0019】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記基準底面に対する前記Ｖ溝の両対向傾斜面の傾斜角の和は、８０°～１２０°の範囲内である。

【0020】

この構成によれば、２回反射光の強度を高めることができる。

【0021】

好ましくは、本発明の光偏向器において、
前記ミラー部は、シリコンの結晶体層から成る共通の基板層の表面に前記平坦反射面及び前記溝型反射面を有し、
前記結晶体層の主面と前記縦溝の対向傾斜面とミラー指数は、それぞれ（１００）及び（１１１）の一方及び他方である。

【0022】

この構成によれば、平坦反射面及び溝型反射面を良好な鏡面を保証しつつ、シリコンの結晶面のミラー指数を利用して、所望の傾斜角の対向傾斜面を簡単に製造することができる。

【0023】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記基準底面に対する各対向傾斜面の傾斜角は、５４．７°である。

【0024】

この構成によれば、基準底面に対する各対向傾斜面の傾斜角を、シリコン結晶層のミラー指数の（１００）及び（１１１）の交角に合わせて、所望の傾斜角の形成を簡単化することができる。

【0025】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記溝型反射面は、前記第１回転軸上に設けられており、前記第１アクチュエータは、圧電方式、静電方式又は電磁方式である。

【0026】

この構成によれば、ミラー部が光偏向器の正面に対して一方の側に振れたときと、他方の側に振れたときとの２回反射光の強度を等しくすることができる。

【0027】

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記溝型反射面は、前記ミラー部の中心部に設けられている。

【0028】

この構成によれば、溝型反射面を小型化することができる。

【0029】

本発明の光走査装置は、
前述の光偏向器と、
前記ミラー部に入射する入射光を生成する光源と、
前記入射光が前記ミラー部の前記溝型反射面の各縦溝において２回反射してから出射する２回反射光を受光する光センサと、
を備える。

【0030】

本発明の光走査装置によれば、振れ角検出用の光センサの長大化を回避しつつ、ミラー部の任意の振れ角を検出することができる。

【0031】

好ましくは、光走査装置において、前記光センサは、前記ミラー部が前記第１回転軸の回りの振れ幅の中心の振れ角になった時の前記平坦反射面に対して垂直で前記ミラー部の中心を通る垂直基準面の両側に設けられている。

【0032】

この構成によれば、ミラー部が第１回転軸の回りの振れ幅の中心に対していずれの側に振れても、振れ角も適切に検出することができる。

【0033】

好ましくは、本発明の光走査装置において、
前記光偏向器は、前記ミラー部を前記第１回転軸と直交する第２回転軸の回りに往復回動させる第２アクチュエータを備え、
前記光センサは、前記ミラー部が前記第２回転軸の回りに往復回動するときに前記ミラー部からの前記２回反射光が走査する走査軌跡に沿って延在している。

【0034】

この構成によれば、２軸走査式の光偏向器における第１回転軸の回りのミラー部の振れ角を光センサにより適切に検出することができる。

【0035】

本発明の別の光偏向器は、
共に入射光を反射する平坦反射面と溝型反射面とを有するミラー部と、
前記ミラー部を第１回転軸の回りに往復回動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部を前記第１回転軸と直交する第２回転軸の回りに往復回動させる第２アクチュエータと、
を備え、
前記溝型反射面は、前記第２回転軸に平行に延在する複数の縦溝を有し、
各縦溝は、前記第２回転軸に平行でかつＶ溝の対向傾斜面の少なくとも開口側部分をもつ対向傾斜面を有している。

【0036】

本発明によれば、２軸走査型の光偏向器において、溝型反射面からの２回反射光を利用して、第２回転軸の回りのミラー部の任意の振れ角を検出することができる。

【0037】

好ましくは、本発明の別の光偏向器において、
前記Ｖ溝の両対向傾斜面は、前記Ｖ溝の谷線を通り前記平坦反射面に対して平行な基準底面に対して相互に等しい傾斜角になっており、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状になっており、
前記Ｖ溝の深さ方向の中間位置で前記Ｖ溝を前記平坦反射面に対して平行に通過するカット平面が定義され、
前記カット平面を境にして、前記Ｖ溝の前記対向傾斜面を、前記Ｖ溝の開口側の部分としての開口側部分と、前記Ｖ溝の閉口側の部分としての閉口側部分とに二分し、
前記Ｖ溝の横断面において前記開口側部分及び前記閉口側部分の長さをそれぞれＤａ，Ｄｂとし、
前記基準底面に対する前記Ｖ溝の傾斜角をβとし、
Ｄａ：Ｄｂ＝｜ｔａｎ（２・β）｜：｜ｔａｎ（β）｜の条件を満足する前記カット平面に対し、
前記縦溝の対向傾斜面は、前記Ｖ溝の底部を除去した形状として、前記Ｖ溝から前記閉口側部分を除去した形状になっている。

【0038】

この構成によれば、第２回転軸の回りのミラー部の振れ角を検出する際、３回反射光が２回反射光に重なることを回避することができる。また、Ｖ溝の底部を除去する位置を明確にすることができる。

【0039】

本発明の別の光走査装置は、
前述の別の光偏向器と、
前記入射光が前記ミラー部の前記溝型反射面の各縦溝で２回反射してから出射する２回反射光を受光し、該２回反射光が前記第１回転軸の回りの前記ミラー部の往復回動に伴って走査する走査軌跡に沿って延在する光センサと、
を備える。

【0040】

本発明によれば、２軸走査式の光走査装置において、振れ角検出用の光センサの長大化を回避しつつ、第２回転軸の回りのミラー部の任意の振れ角を検出することができる。

【0041】

好ましくは、本発明の光走査装置において、前記光センサは、前記第１軸方向に前記光偏向器の両側に設けられている。

【0042】

この構成によれば、ミラー部が第２回転軸の回りの振れ角範囲の中心に対していずれの側に振れても、振れ角を適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】１軸（一次元）走査型の光走査装置の構成図。

【図2】検知光の説明図。

【図3A】１回反射光の説明図。

【図3B】２回反射光及び３回反射光の説明図。

【図4】回転軸の回りのミラー部の振れ角と各反射光の出射角との関係を示す図。

【図5】ミラー部３０の振れ角と縦溝からの各反射光の出射角との関係を示すグラフ。

【図6A】出射角が負である２回反射光についてミラー部の溝中心面に対する対向傾斜面の傾斜角との差分角と、相対反射光強度との関係を示すグラフ。

【図6B】出射角が正である２回反射光についてミラー部の溝中心面に対する両対向傾斜面の傾斜角との差分角と、相対反射光強度との関係を示すグラフ。

【図7A】出射角＜０°の２回反射光について基準面に対する両対向傾斜面の傾斜角の合計角と、相対反射光強度との関係を示すグラフ。

【図7B】出射角≧０°である２回反射光について基準面に対する両対向傾斜面の傾斜角の合計角と、相対反射光強度との関係を示すグラフ。

【図8A】ミラー部が振れ角＝０°であるときの２回反射光の干渉についての説明図。

【図8B】ミラー部の振れ角＞０°であるときの２回反射光の干渉についての説明図。

【図9】溝型反射面における縦溝の横方向のピッチと入射光の波長との組合せを種々変更したときの振れ角と位相差（傾斜線）及び２回反射光Ｌ２の強度（縦棒）との関係を示す図。

【図10】３回反射光の防止対策についての説明図。

【図11】所定の式に基づいて、図８Ａの溝型反射面の対向傾斜面からＶ溝の底部を除去した溝型反射面の構造の断面図。

【図12】図８Ａの溝型反射面の構造の一部を変更した溝型反射面の断面図。

【図13】図１１の溝型反射面の構造の一部を変更した溝型反射面の断面図。

【図14】第１回転軸の回りのミラー部の振れ角を検出可能になっている２軸走査型の光走査装置の構成図。

【図15】第２回転軸の回りのミラー部の振れ角を検出可能になっている２軸走査型の光走査装置の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下に、本発明の好適な複数の実施形態を詳細に説明する。すべての実施形態において、実質的に同一又は等価な要素及び部分については、共通の参照符号を使用している。また、構造が同一で、配置位置のみが異なる要素又は部分については、数字が同一で、添字のアルファベットのみが異なる参照符号を使用している。さらに、それら数字が同一の参照符号の要素又は部分において、個々に区別しないときは、添字のアルファベットを省略して、数字のみの符号で総称する。

【0045】

［１軸走査型光走査装置］
図１は、１軸（一次元）走査型の光走査装置１の構成図である。光走査装置１は、１軸走査型の光走査装置として、１軸走査型の光偏向器３を備える。光走査装置１は、光偏向器３の他に、光源２、光センサ４ａ，４ｂ、及び制御部５を備えている。

【0046】

光源２は、例えばレーザ光源である。光源２は、光Ｌａを出射する。光Ｌａは、光偏向器３の入射光としてミラー部３０の表面に入射する。この例では円形のミラー部３０の表面は、大半を占める平坦反射面３８と、中心Ｏを含むわずかの中心部を占める正方形の溝型反射面３９とから成る。光Ｌａのうち、平坦反射面３８に入射した光は、走査光Ｌｂとなって、平坦反射面３８から出射する。光Ｌａのうち、溝型反射面３９に入射した光は、検知光Ｌｃとなって、溝型反射面３９から出射する。検知光Ｌｃには、１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３（図２）が含まれる。

【0047】

光センサ４ａ，４ｂは、走査光Ｌｂの光路を外して、光偏向器３の各側に配設されている。光センサ４ａ，４ｂは、光偏向器３から各側に出射されて来た２回反射光Ｌ２を受光する。２回反射光Ｌ２については、図２で詳述する。

【0048】

制御部５は、制御装置５１、光源駆動装置５２及びアクチュエータ駆動装置５３を備える。光源駆動装置５２及びアクチュエータ駆動装置５３は、それぞれ光源２及び光偏向器３のアクチュエータ３２を駆動する。光源２は、光源駆動装置５２による駆動により、点灯、消灯、さらに、点灯時の光度を制御される。光偏向器３のアクチュエータ３２は、アクチュエータ駆動装置５３による駆動により回転軸３６の回りのミラー部３０の往復回動を制御する。制御装置５１は、各光センサ４からの検知信号に基づいて光源２の駆動とアクチュエータ３２の駆動とを同期して、制御する。

【0049】

１軸走査型の光偏向器３は、ミラー部３０以外は、公知の１軸型の圧電方式の光偏向器（例：特開２０１４－０５６０２０号公報）と同一である。したがって、光偏向器３については簡単に説明する。なお、光偏向器３の構成の説明の便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸直交座標系を定義する。

【0050】

回転軸３６は、ミラー部３０の中心Ｏを通り、Ｙ軸方向に延在している。トーションバー３１ａ，トーションバー３１ｂは、回転軸３６に沿ってミラー部３０の各側から延び出ている。アクチュエータ３２ａ～３２ｄは、いずれもＸ軸方向に延在している。アクチュエータ３２ａ，３２ｂは、Ｘ軸方向にトーションバー３１ａの両側に配設され、トーションバー３１ａと支持枠３３との間に介在する。アクチュエータ３２ｃ，３２ｄは、Ｘ軸方向にトーションバー３１ｂの両側に配設され、トーションバー３１ｂと支持枠３３との間に介在する。

【0051】

ミラー部３０の各部の寸法は、例えば次のとおりである。ミラー部３０は、１ｍｍφ～２ｍｍφの円形となっている。溝型反射面３９は、正方形であり、一辺が数１０μｍ～数１００μｍである。

【0052】

アクチュエータ３２は、トーションバー３１との結合部を回転軸３６の回りに往復回動する。これにより、トーションバー３１のねじり振動がミラー部３０に伝達し、ミラー部３０は、回転軸３６の周りに所定の共振周波数で回りに往復回動する。この結果、走査光Ｌｂは、振れ幅Ｗｂで往復変位する。

【0053】

［検知光］
図２は、検知光Ｌｃの説明図である。以降、説明の便宜上、回転軸３６の回りのミラー部３０の振れ角θ及び光偏向器３からの走査光Ｌｂ及び検知光Ｌｃの出射角γを定義する。「ミラー垂直面」を回転軸３６を含み平坦反射面３８に対して垂直な平面と定義する。図２のミラー垂直面４３は、ミラー部３０が正面を向いた時のミラー垂直面であると定義する。

【0054】

１軸式の光偏向器３において、ミラー部３０の振れ角θは、ミラー垂直面４３に対するミラー垂直面の傾斜角度と定義する。出射角γは、ミラー垂直面４３に対する走査光Ｌｂ及び検知光Ｌｃの出射角度と定義する。振れ角θ及び出射角γ共に、ミラー垂直面４３に対してＸ軸の＋側及び－側をそれぞれ＋側及び－側と定義する。

【0055】

溝型反射面３９は、縦方向を回転軸３６に平行に揃えた複数の縦溝４１を有する。縦溝４１は、Ｖ溝として形成されている。すなわち、縦溝４１は、Ｖ溝の全体を含む。これに対し、後述の縦溝７１（図１１）は、Ｖ溝の全体から底部を除去したＶ溝の部分から成る。Ｖ溝の全体は、当然にＶ溝の部分を含むので、縦溝４１，７１は、共に、Ｖ溝の対向傾斜面の少なくとも開口側部分をもつ対向傾斜面を備えるという共通の構造を有している。

【0056】

各縦溝４１は、対向傾斜面４２ａ，４２ｂを有する。対向傾斜面４２ａ，４２ｂは、Ｖ溝の対向傾斜面でもあり、Ｖ溝の閉口端に相当する底側の端おいて相互に結合し、谷線を形成している。

【0057】

検知光Ｌｃは、縦溝４１における反射回数に応じて１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３に分かれる。後で詳細に述べるが、１回反射光Ｌ１及び３回反射光Ｌ３の出射角γは、回転軸３６の回りのミラー部３０の往復回動に伴い、振れ幅Ｗ１，Ｗ３で振れる。これに対し、２回反射光Ｌ２の出射角γは、振れ幅が０であり、回転軸３６の回りのミラー部３０の振れ角θに関係なく、固定されている。

【0058】

図２において、走査光Ｌｂは、光Ｌａがミラー部３０の平坦反射面３８で反射してミラー部３０から出射する光である。走査光Ｌｂは、スクリーン等に設定された描画領域４５上をＸ軸方向に走査する。ミラー部３０は、１軸としての回転軸３６の回りに往復回動するので、描画領域４５上の走査光Ｌｂの走査は、１次元の走査となる。

【0059】

図３Ａは、１回反射光Ｌ１の説明図である。図３Ｂは、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３の説明図である。図３Ａ、図３Ｂ、後述の図４では、横方向に複数存在する縦溝４１のうち回転軸３６の表面側に形成された縦溝４１を図示している。図３Ａ、図３Ｂでは、光Ｌａのうち、対向傾斜面４２ａに入射した光のみを示している。対向傾斜面４２ｂに入射する光Ｌａ由来の１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３は、図３Ａ及び図３Ｂのそれらと対称な方向に出射する。

【0060】

溝中心面４７は、縦溝４１の谷線を含み、平坦反射面３８の平面に対して垂直な平面として定義する。溝中心面４７は、各縦溝４１に定義され、ミラー垂直面に対して平行であり、ミラー部３０の振れ角θが０であるとき、ミラー垂直面４３に対して平行になる。

【0061】

図３Ａにおいて、溝中心面４７に対する対向傾斜面４２ａ，４２ｂの交角としての傾斜角αａ，αｂが示されている。傾斜角αａ，αｂについては、後述の図６Ａ等で説明する。

【0062】

なお、対向傾斜面４２ａ，４２ｂの傾斜角については、傾斜角αａ，αｂの他に、傾斜角βａ，βｂを定義している（図１０参照）。傾斜角βａ，βｂは、谷底平面６２（図１０）に対する対向傾斜面４２ａ，４２ｂの傾斜角である。傾斜角αａ，αｂを総称するときは、傾斜角αを使用する。傾斜角βａ，βｂを総称するときは、傾斜角βを使用する。傾斜角α＋傾斜角β＝９０°の関係がある。傾斜角αと傾斜角βとを区別するために、適宜、傾斜角α及び傾斜角βをそれぞれを内角側傾斜角及び外角側傾斜角と呼ぶことにする。

【0063】

１回反射光Ｌ１（図３Ａ）は、対向傾斜面４２ａに１回反射した後、Ｘ軸方向の＋側に向かって、縦溝４１から出射する。２回反射光Ｌ２（図３Ｂ）は、対向傾斜面４２ａ及び対向傾斜面４２ｂの順に縦溝４１内で２回反射した後、Ｘ軸方向－側に向かって、縦溝４１から出射する。３回反射光Ｌ３（図３Ｂ）は、対向傾斜面４２ａ、対向傾斜面４２ｂ及び対向傾斜面４２ａの順に縦溝４１内で３回反射した後、Ｘ軸方向の－側に向かって、縦溝４１から出射する。

【0064】

補足すると、対向傾斜面４２ａを縦溝４１の開口の端から閉口側の端の方に順番に第１区分、第２区分及び第３区分の３つの区分に区分けして考える。そのとき、１回反射光Ｌ１は、第１区分に入射した光Ｌａの反射光である。２回反射光Ｌ２は、第２区分に入射した光Ｌａの反射光である。３回反射光Ｌ３は、第３区分に入射した光Ｌａの反射光である。

【0065】

図４は、回転軸３６の回りのミラー部３０の振れ角θと１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３の各々の出射角γとの関係を示している。一例としてＶ溝の外角側傾斜角βa＝βb＝５４．７°の場合を示す。光偏向器３からの１回反射光Ｌ１及び３回反射光Ｌ３の出射角γは、回転軸３６の回りのミラー部３０の往復回動に応じて振れ幅Ｗ１，Ｗ３で変化する。これに対し、光偏向器３からの２回反射光Ｌ２の出射角γは、回転軸３６の回りのミラー部３０の往復回動にもかかわらず、３８．８°に固定されている。

【0066】

［２回反射光］
図５は、ミラー部３０の振れ角θと光偏向器３からの各反射光Ｌ１～Ｌ３の出射角γとの関係を示すグラフである。図５において、波線、実線及び点線は、それぞれ１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３における関係を示している。１回反射光Ｌ１及び３回反射光Ｌ３は、振れ角θに応じて変化する。これに対し、２回反射光Ｌ２の出射角γは、－側の２回反射光Ｌ２及び＋側の２回反射光Ｌ２共に絶対値でほぼ３８．８°に固定されていることが分かる。

【0067】

図６Ａ及び図６Ｂは、溝中心面４７に対する対向傾斜面４２ａ，４２ｂの傾斜角αａ，αｂ（図３Ａ）との差分角Δα（＝|αａ－αｂ|）と、相対反射光強度Ｉｒとの関係を種々の振れ角θについて示したグラフである。一例としてβa＋βb＝１１０°の場合を示す。相対反射光強度Ｉｒとは、２回反射光Ｌ２の最大強度を１としたときの比率を意味する。図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ－側及び＋側の２回反射光Ｌ２の特性である。

【0068】

図６Ａ及び図６Ｂから、Δα＝０°にするときが、ミラー部３０の振れ幅全体にわたる２回反射光Ｌ２の相対強度を大きくできることが分かる。

【0069】

図７Ａ及び図７Ｂは、溝中心面４７に対する対向傾斜面４２ａ，４２ｂの傾斜角αａ，αｂを等しくし（αａ＝αｂ）としたときの合計角αｔ（＝αａ＋αｂ）と、相対反射光強度Ｉｒとの関係を示している。図７Ａは、－側２回反射光Ｌ２の特性である。図７Ｂは、＋２回反射光Ｌ２の特性である。

【0070】

図７Ａ及び図７Ｂから、ミラー部３０をミラー垂直面４３に対して±対称に振らすときは、αｔ＝８０°～１２０°の範囲、特に、約１００°～約１１０°の範囲にすることが、２回反射光Ｌ２の相対強度を大きくする点で有利であることが分かる。

【0071】

図８Ａ及び図８Ｂは、２回反射光Ｌ２の干渉についての説明図である。開口平面５９は、溝型反射面３９の全部の縦溝４１の上端としての山線を含む平面として定義される。谷底平面６２は、溝型反射面３９の全部の縦溝４１の下端としての谷底を含む平面として定義される。溝型反射面３９のミラー部３０の振れ角θは、図８Ａ及び図８Ｂにおいてそれぞれ０°，θ１（＞０°）とする。

【0072】

溝中心面４７に対する対向傾斜面４２ａ，４２ｂの傾斜角αａ，αｂは、共に３５．３°（＝９０°－５４．７°）である。理由は、シリコンの結晶方位を利用すれば、傾斜角αａ，αｂの３５．３°を容易に得ることができるからである。なお、傾斜角α＝３５．３°は、傾斜角β＝５４．７°を意味する。

【0073】

すなわち、光偏向器３をシリコン基板から製造するとき、通常のシリコン基板では、主面のミラー指数は、（１００）である。一方、シリコン結晶は、（１００）と（１１１）とに結晶面をもち、（１００）と（１１１）との交角は、５４．７°である。したがって、シリコン基板の表面を異方性エッチングで処理すれば、傾斜角β＝５４．７°の対向傾斜面４２をもつ縦溝４１を容易に製造することができる。

【0074】

詳細には、異方性エッチングの場合のエッチング液としては、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテール）等のアルカリ性水溶液を用いると、対向傾斜面４２ａ，４２ｂの（１１１）面を選択的に形成することができる。主面が（１００）のシリコン基板を用いた場合には（１００）面と（１１１）面との交角としての５４．７°の安定した傾斜角βを得ることができる。

【0075】

対向傾斜面４２の外側傾斜角β＝５４．７°の縦溝４１に光ＬａがＺ軸に平行に入射するとき、図４で前述したように、光偏向器３から２回反射光Ｌ２の出射角γは、振れ角θに関係なく、３８．８°となる。

【0076】

図８Ａ及び図８Ｂにおいて、Ｄｐは、溝型反射面３９の縦溝４１の横方向の等間隔としてのピッチである。２回反射光Ｌ２については、（ａ）光偏向器３からの出射角γがミラー部３０の振れ角θに関係なく一定であること、及び（ｂ）複数の縦溝４１からの２回反射光Ｌ２同士が干渉することにより光センサ４が受光する２回反射光Ｌ２の強度がミラー部３０の振れ角θに関係して変化することの性質がある。光センサ４は、例えばＰＤ（Photo Diode)から成る。（ａ）の性質により、光センサ４を小型化して配置することが可能になる。（ｂ）の性質により、光センサ４の出力からミラー部３０の振れ角θを検知することが可能になる。

【0077】

隣接する縦溝４１からの２回反射光Ｌ２の位相差φ（距離換算）は、図８Ａ及び図８Ｂのとき、それぞれ次の式１及び式２のように算出される。
式１：位相差φ＝Ｄｐ×ｓｉｎ（３８．８°）
式２：位相差φ＝Ｄｐ×ｓｉｎ（３８．８°－θ１）－Ｄｐ×ｓｉｎ（θ１）
位相差φ＝０は、横方向に隣接する縦溝４１からの２回反射光Ｌ２同士が干渉ピークとなることを意味する。光センサ４は、干渉ピークの位置に配置することが望まれる。理由は、干渉ピークの位置で２回反射光Ｌ２の強度を検出するときの方が、非干渉ピークの位置で２回反射光Ｌ２の強度を検出するときよりミラー部３０の振れ角θについての検出精度を高めることができるからである。式２では振れ角θ＝±１９．４°のとき（２回反射光Ｌ２の出射角γ＝３８．４°）、位相差φ＝０となる。

【0078】

［光センサ］
図９は、ピッチＤｐ及び波長λについて３つの組合せをパラメータとして位相差φとミラー部３０の振れ角θとの関係を調べたグラフである。３つの組み合わせ共に、対向傾斜面４２の傾斜角βは、５４．７°とされている。各組み合わせにおけるピッチＤｐ及び波長λの値は、次のとおりである。
第１組合せ：ピッチＤｐ＝５．８４２μｍ、波長λ＝４５０ｎｍ。
第２組合せ：ピッチＤｐ＝３．０００μｍ、波長λ＝４５０ｎｍ。
第３組合せ：ピッチＤｐ＝４．０００μｍ、波長λ＝６５０ｎｍ。

【0079】

図９から、振れ角θ＝１９．４°のときは、どの組合せにおいても、干渉ピークとなる。したがって、光センサ４は、出射角γ=３８.８°の方向に配置することが望まれる。

【0080】

光走査装置１は、光センサ４をＸ軸方向両側に計２つ備えている。これにより、ミラー部３０の振れ角θの検出範囲を広げることができる。さらに、振れ角θ＜０°であるときは、光Ｌａの入射量は、対向傾斜面４２ｂより対向傾斜面４２ａの方が大きく、２回反射光Ｌ２の受光量は、光センサ４ａより光センサ４ｂの方が増大する。逆に、振れ角θ＞０°であるときは、光Ｌａの入射量は、対向傾斜面４２ａより対向傾斜面４２ｂの方が大きく、２回反射光Ｌ２の受光量は、光センサ４ｂより光センサ４ａの方が増大する。

【0081】

このことを考慮して、振れ角θ＜０°であるときは、光センサ４ａの出力に基づいて振れ角θを検出し、振れ角θ≧０°であるときは、光センサ４ｂの出力に基づいて振れ角θを検出するようにすることもできる。これにより、振れ角θの検出精度を増大することができる。

【0082】

振れ角θに応じて、複数の光センサ４の中から使用する光センサ４を切り替える代わりに、次のようにすることもできる。例えば、各光センサ４から検出した振れ角θの平均値を最終結果の振れ角θとして決定する。さらに、光センサ４の出力の総和から振れ角θを検出することもできる。

【0083】

［３回反射光への対策］
次に、図１０は、３回反射光Ｌ３の防止対策についての説明図である。図１０において、開口平面５９及び谷底平面６２は、図８Ａで定義したとおりである。溝型反射面３９の表面側には、横方向に隣り合う縦溝４１同士が隣り合わせている対向傾斜面４２ｂ，４２ａにより逆Ｖ字断面の突条が横方向に等間隔（Ｄｐ）で形成されている。溝型反射面３９の山線は、該逆Ｖ字断面の突条が溝型反射面３９の表面側に向けている先端となっている。開口平面５９は、これらの複数の山線を含む平面であり、平坦反射面３８と同一平面内に存在する。

【0084】

カット平面６０は、開口平面５９に平行な平面であり、各対向傾斜面４２の深さ方向の中間位置を横断している。交線６１ａ，６１ｂは、カット平面６０と縦溝４１ａ，４１ｂとの交線である。各対向傾斜面４２は、カット平面６０を境に開口側部分Ｆａと閉口側部分Ｆｂとに二分される。前述の図３Ａ及び図３Ｂにおいて、第１区分～第３区分について説明した。開口側部分Ｆａは、第１区分及び第２区分を合わせた区分に相当する。閉口側部分Ｆｂは、第３区分に相当する。繰り返すと、第１区分、第２区分及び第３区分は、それぞれ１回反射光Ｌ１、２回反射光Ｌ２及び３回反射光Ｌ３を生成する光Ｌａが１回目の反射をする区分である。

【0085】

Ｄａは、縦溝４１の横断面における開口側部分Ｆａの長さとする。Ｄｂは、縦溝４１の横断面における閉口側部分Ｆｂの長さとする。Ｄｃは、縦溝４１の横断面においてＸ軸方向に－側及び＋側の関係で隣り合っている交線６１ｂと交線６１ａとの間のＸ軸方向の寸法とする。Ｄｄは、Ｘ軸方向に－側及び＋側の関係で隣り合っている交線６１ａ及び交線６１ｂ間のＸ軸方向の寸法とする。Ｄｅ，Ｄｆは、Ｚ軸方向（縦溝４１の深さ方向）の開口側部分Ｆａ及び閉口側部分Ｆｂの寸法である。

【0086】

Ｄａ～Ｄｆ間には、次の（３）式の関係がある。ただし、傾斜角βａ＝傾斜角βｂとし、βａ＝βｂ＝βとする。
（３）：Ｄａ：Ｄｂ＝Ｄｃ：Ｄｄ＝Ｄｅ：Ｄｆ＝｜ｔａｎ（２・β）｜：｜ｔａｎ（β）｜
図１１は、３回反射光Ｌ３に対する対策を備える溝型反射面６９の横断面である。溝型反射面６９の縦溝７１の対向傾斜面７２は、溝型反射面３９（図１０）の縦溝４１の対向傾斜面４２から閉口側部分Ｆｂを取り除き、開口側部分Ｆａのみを残した構造になっている。

【0087】

溝型反射面６９の複数の縦溝７１は、溝型反射面３９の複数の縦溝４１と同様に、縦方向を回転軸３６に平行に揃えられている。対向傾斜面７２の長さは、Ｄａ（図１０）に設定されている。各縦溝７１は、背面側に谷側開口７５を有する。凹所７７は、溝型反射面６９の背面側に形成され、各谷側開口７５は、凹所７７に共通に連通している。

【0088】

この結果、溝型反射面６９では、光Ｌａのうち溝型反射面３９（図３）の閉口側部分Ｆｂ（第３区分）に照射する光Ｌａは、谷側開口７５からミラー部３０の背面側に抜ける。したがって、溝型反射面６９では、２回反射光Ｌ２と重なる３回反射光Ｌ３の生成が阻止される。

【0089】

［頂面付きの溝型反射面］
図１２は、図８Ａの溝型反射面３９の構造の一部を変更した溝型反射面８９ａの断面図である。溝型反射面８９ａの要素と溝型反射面３９の要素とで対応する要素同士は、同一の符号を付けている。

【0090】

相違点について、説明すると、図８Ａの溝型反射面３９では、横方向に隣接する縦溝４１の上端（開口端）同士は、横方向（Ｘ軸方向）に相互に重なっている。これに対し、図１２の溝型反射面８９ａでは、横方向に隣接する縦溝４１の上端同士は、横方向に間隔を開けられている。この結果、溝型反射面８９ａでは、横方向に隣接する縦溝４１の上端の間に頂面９３ａが形成されている。なお、頂面９３ａは、開口平面５９（図８Ａで説明済み）上に存在する。

【0091】

図１３は、図１１の溝型反射面６９の構造の一部を変更した溝型反射面８９ｂの断面図である。溝型反射面８９ｂの要素と溝型反射面６９の要素とで対応する要素同士は、同一の符号を付けている。

【0092】

相違点について、説明すると、図１１の溝型反射面６９では、横方向に隣接する縦溝７１の上端（開口端）同士は、横方向に相互に重なっている。これに対し、図１２の溝型反射面８９ｂでは、横方向に隣接する縦溝７１の上端同士は、横方向に間隔を開けられている。この結果、溝型反射面８９ｂでは、横方向に隣接する縦溝７１の上端の間に頂面９３ｂが形成されている。なお、溝型反射面８９ｂにおいて縦溝７１の上端のＺ軸方向位置は、図１１の溝型反射面６９の縦溝７１の上端のＺ軸方向位置と同位置に保持されている。したがって、溝型反射面８９ｂの開口側部分Ｆａの長さは、溝型反射面６９の開口側部分Ｆａの長さに等しい。

【0093】

［２軸走査型光走査装置］
図１４は、２軸（二次元）走査型の光走査装置１０１は、２軸走査型の光走査装置として、２軸走査型の光偏向器１０３を備える。光走査装置１０１において、光走査装置１（図１）と共通する要素は、光走査装置１の要素につけた符号と同一の符号を付けて、説明は省略する。

【0094】

光走査装置１に対する光走査装置１０１の相違点は、光走査装置１０１が、光走査装置１の光偏向器３及び光センサ４の代わりに、光偏向器１０３及び光センサ１０４を備える点である。以下、光偏向器１０３及び光センサ１０４について説明する。

【0095】

光偏向器１０３において、ミラー部１３０以外は、公知の２軸式の圧電型光偏向器（例：特開２０１７－２０７６３０号公報）と同一の構成になっている。ミラー部１３０の詳細は、後述し、光偏向器１０３の構造について簡単に説明する。

【0096】

光偏向器１０３は、ミラー部１３０、トーションバー１３１ａ，１３１ｂ、内側アクチュエータ１４５ａ，１４５ｂ、可動枠１４６、外側アクチュエータ１４７ａ，１４７ｂ及び固定枠１４８を備える。

【0097】

第１回転軸１３６及び第２回転軸１３７は、共に、光偏向器１０３の表面上に設定され、ミラー部１３０の中心Ｏにおいて直交している。第１回転軸１３６は、トーションバー１３１の中心軸線に一致する。光偏向器１０３の静止時では、第１回転軸１３６及び第２回転軸１３７は、それぞれＹ軸方向及びＸ軸方向になっている。

【0098】

内側アクチュエータ１４５は、トーションバー１３１を第１回転軸１３６の回りに共振周波数でねじり振動させる。これにより、ミラー部１３０は、第１回転軸１３６の回りに共振周波数Ｆ１で往復回動する。外側アクチュエータ１４７は、Ｘ軸に平行な軸線の回りに可動枠１４６を非共振周波数Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）で往復回動させる。これにより、ミラー部１３０は，第２回転軸１３７の回りに往復回動する。

【0099】

次に、ミラー部１３０について詳細に説明する。ミラー部１３０は、ミラー部３０と異なり、第１回転軸１３６及び第２回転軸１３７の２軸の回りに往復回動するものの、構造自体は、ミラー部３０と同一構造になっている。すなわち、ミラー部１３０は、ミラー部３０の平坦反射面３８及び溝型反射面３９とそれぞれ同一である平坦反射面１３８及び溝型反射面３９を表面に有している。

【0100】

光走査装置１０１において、第１回転軸１３６の回りのミラー部１３０の振れ角を振れ角θｈ、第２回転軸１３７の回りのミラー部１３０の振れ角を振れ角θｖと定義する。また、ミラー部１３０からの走査光Ｌｂ及び検知光Ｌｃの出射角について、第１回転軸１３６の回りのミラー部１３０の振れ角を振れ角θｈ、第２回転軸１３７の回りのミラー部１３０の振れ角を振れ角θｖと定義する。

【0101】

光センサ１０４ａ，１０４ｂは、２次元走査の走査光Ｌｂの光路を外されて、配置される。具体的には、光センサ１０４ａ，１０４ｂは、走査光Ｌｂの出射範囲に対してＸ軸方向の両側に配置され、Ｘ軸方向の各側の２回反射光Ｌ２を受光する。各光センサ１０４は、第１回転軸１３６の回りのミラー部１３０の振れ角θｈを検出する。

【0102】

ミラー部１３０は、第２回転軸１３７の回りに往復回動する。したがって、ミラー部１３０からの２回反射光Ｌ２の出射方向は、第１回転軸１３６の回りのミラー部１３０の振れ角θｈに関係なく同一であっても、第２回転軸１３７の回りのミラー部１３０の往復回動のために、２回反射光Ｌ２は、Ｙ軸方向に変位して、走査する。このため、各光センサ１０４は、Ｙ軸方向の２回反射光Ｌ２の走査軌跡に沿って延在した長さに設定される。

【0103】

［非共振振れ角の検出］
図１５は、図１４の光走査装置１０１を変形した光走査装置１６１の構成図である。光走査装置１６１が、光走査装置１０１と相違する点は、ミラー部１３０の溝型反射面１６９である。溝型反射面１６９は、光走査装置１０１の溝型反射面１３９を中心Ｏに立てた平坦反射面１３８に対して垂直な起立線の回りに時計方向に９０°回転したものになっている。

【0104】

この結果、溝型反射面１６９からの２回反射光Ｌ２は、二次元走査で出射する走査光Ｌｂの出射範囲の範囲に対して、Ｙ軸方向の両側に出射する。

【0105】

光センサ１６４ａ，１６４ｂは、走査光Ｌｂの出射範囲に対してＹ軸方向の両側に配置され、Ｙ軸方向の各側の２回反射光Ｌ２を受光する。各光センサ１６４の受光量（又は相対反射光強度Ｉｒ）は、ミラー部１３０の振れ角θｖに応じて変化する。この結果、制御装置５１は、各光センサ１０４からの出力に基づいてミラー部１３０の振れ角θｖを検出する。

【0106】

ミラー部１３０は、第２回転軸１３７の回りに往復回動する。したがって、ミラー部１３０からの２回反射光Ｌ２の出射角は、第２回転軸１３７の回りのミラー部１３０の振れ角θｖに関係なく固定されていても、第１回転軸１３６の回りのミラー部１３０の往復回動のために、２回反射光Ｌ２は、Ｘ軸方向に変位して、走査する。このため、各光センサ１６４は、Ｘ軸方向の２回反射光Ｌ２の走査軌跡に沿って延在した長さに設定される。

【0107】

こうして、光走査装置１６１では、第２回転軸１３７の回りのミラー部１３０の非共振振動の振れ角θｖが光センサ１６４による２回反射光Ｌ２の受光量（又は相対反射光強度Ｉｒ）から検出される。

【0108】

［補足及び変形例］
本発明の第１支持部は、支持枠３３及び可動枠１４６に対応する。本発明の第２支持部は、固定枠１４８に対応する。実施形態の可動枠１４６及び固定枠１４８は、枠体であるが、本発明の第１支持部及び第２支持部は、ミラー部から離間して配設されていれば、枠体でなくてもよい（例：棒状やＬ字状）。

【0109】

本発明の第１回転軸は、回転軸３６及び第１回転軸１３６に対応する。本発明の第２回転軸は、第２回転軸１３７に対応する。

【0110】

本発明の第１アクチュエータは、アクチュエータ３２及び内側アクチュエータ１４５に対応する。本発明の第２アクチュエータは、外側アクチュエータ１４７に対応する。実施形態の第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、共に圧電式であるが、本発明の第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、電磁コイル式や静電式のアクチュエータであってもよい。

【0111】

なお、電磁コイル式のアクチュエータの具体的な構造例は、次の文献に詳説されている。
を参照されたい。
「A. D. Yalcinkaya, H. Urey, D. Brown, T. Montague, and R. Sprague, “Two-axis electromagnetic microscanner for high resolution displays,” J. Microelectromech. Syst., vol. 15, no. 4, pp. 786-794, Aug. 2006.」
また、上記静電式のアクチュエータの具体的な構造例は、次の文献に詳説されている。
「H. Schenk, P. Durr, D. Kunze, H. Lakner, and H. Kuck, “A resonantly excited 2D-micro-scanning-mirror with large deflection,” Sens. Actuators A, Phys., vol. 89, no. 1, pp. 104-111, Mar. 2001.」
本発明の第１軸方向及び第２軸方向は、実施形態のＹ軸方向及びＸ軸方向に対応する。

【0112】

光偏向器３，１０３では、溝型反射面３９，１３９が中心部に１つだけ設けられ、かつ光センサ４，１０４が、光偏向器３，１０３の両側に設けられている。本発明では、溝型反射面３９，１３９が中心Ｏに対してＸ軸方向の一側にのみ設け、光センサ４，１０４は、光偏向器３，１０３に対してＸ軸方向の他側のみ設けて、ミラー部３０，１３０の振れ角θを検出することもできる。溝型反射面３９，１３９をミラー部３０の中心Ｏに対して一側及び他側の両側に設けて、一側の溝型反射面３９，１３９からの２回反射光Ｌ２を他側の光センサ４に受光させ、他側の溝型反射面３９，１３９からの２回反射光Ｌ２を一側の光センサ４に受光させるようにしてもよい。

【0113】

光偏向器３，１０３の基板層を形成するＳＯＩの活性層は、主面のミラー指数が（１００）にあり、対向傾斜面４２のミラー指数が（１１１）になっている。本発明の光偏向器では、基板のシリコン結晶層について、主面のミラー指数が（１１１）にあり、対向傾斜面４２のミラー指数が（１００）になっていてもよい。

【0114】

なお、平坦反射面３８，１３８及び溝型反射面３９，６９，８９ａ，８９ｂ，１３９は、ミラー部３０，１３０の共通の基板層を被覆する鏡面層として形成されている。鏡面層は、例えば、シリコンの結晶面、金属反射膜又は誘電体多層膜から成る。

【符号の説明】

【0115】

１，１０１，１６１・・・光走査装置、２・・・光源、３，１０３・・・光偏向器、４ａ，４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，１６４ａ，１６４ｂ・・・光センサ、３０，１３０・・・ミラー部、３１a，３１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ・・・トーションバー、３２・・・アクチュエータ、３３・・・支持枠、３６・・・回転軸、３８,１３８・・・平坦反射面、３９，６９，８９ａ，８９ｂ，１３９・・・溝型反射面、４１，７１・・・縦溝、４２ａ，４２ｂ，７２ａ，７２ｂ・・・対向傾斜面、１３６・・・、・・・第１回転軸、１３７・・・第２回転軸、１４５・・・内側アクチュエータ、１４６・・・可動枠、１４７・・・外側アクチュエータ、１４８・・・固定枠。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】