JP2012185314A - 光偏向器の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラー部を揺動駆動するための圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーをノコギリ波状の駆動電圧により圧電駆動しつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる光偏向器の駆動装置を提供する。
【解決手段】ミラー部１を揺動軸Ｘ２の周りに揺動させる圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂは、複数の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）を連結して構成され、圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動する第１駆動電圧と、奇数数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動する第２駆動電圧とを逆位相のノコギリ波状の電圧とする。第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差が、ミラー部１の高周波振動が発生するのを抑制するように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電アクチュエータにより揺動されるミラー部を備える光偏向器の駆動装置に関する。

従来、圧電アクチュエータにより揺動されるミラー部を備える光偏向器としては、例えば特許文献１に見られるものが本願出願人により提案されている。

この光偏向器は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して所定の揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された圧電アクチュエータとを備えている。

この場合、上記圧電アクチュエータは、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に上記揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成される。

このような圧電アクチュエータを有する光偏向器では、隣合う圧電カンチレバーを逆向きに屈曲させるようにすることで、比較的大きな偏向角でミラー部を揺動させることができる。また、ＭＥＭＳ技術を使用して、比較的容易に光偏向器を量産できるという利点がある。

特開２００９−２２３１６５号公報

前記特許文献１には、上記圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーのうち、該圧電アクチュエータの一端側から偶数番目の圧電カンチレバーと、奇数番目の圧電カンチレバーとに互いに逆極性のノコギリ波状の駆動電圧を付与することで、該駆動電圧の大きさに応じた偏向角でミラー部を揺動させることが記載されている。

しかしながら、本願発明者のさらなる実験、検討によって、偶数番目の圧電カンチレバーと、奇数番目の圧電カンチレバーとに、単に、互いに逆極性のノコギリ波状の駆動電圧を付与するようにした場合には、駆動電圧よりも高周波の振動成分がミラー部の偏向角（揺動量）の波形に含まれることが判明した。

これは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、ノコギリ波状の駆動電圧には、その周波数の整数倍（２倍、３倍等）の多くの高調波成分が含まれる。このため、各圧電カンチレバーに付与するノコギリ波状の駆動電圧の周波数が、ミラー部の揺動駆動機構の機械的な固有振動数（圧電アクチュエータ等の構造に依存する機械的な固有振動数）よりも小さくても、該駆動電圧の比較的低次側の高調波成分の周波数が、上記機械的な固有振動数に一致もしくは近い周波数となりやすい。そして、このような場合には、駆動電圧の高調波成分によって、ミラー部の共振現象が発生し、それによって、ミラー部の高周波振動が発生すると考えられる。

このようなミラー部の高周波振動の発生を防止するための手法としては、例えば、上記固有振動数が、圧電カンチレバーに付与するノコギリ波状の駆動電圧の周波数よりも十分に高い周波数になるように圧電アクチチュータを構成することが考えられる。あるいは、例えば、各圧電カンチレバーに付与する駆動電圧を、上記固有振動数と乖離した周波数の正弦波の駆動電圧にすることが考えられる。

しかしながら、前者の手法では、ミラー部の揺動駆動機構（圧電アクチュエータ等）を硬くすることとなるために、ミラー部を比較的大きな偏向角で揺動させることが困難となる。また、後者の手法では、駆動電圧の１周期の期間内（全走査期間内）で、ミラー部の偏向角を直線的に変化させ得る期間、すなわち、画像表示等に実際に利用し得る有効走査期間が短くなり過ぎて、光偏向器の実用性が損なわれてしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ミラー部を揺動駆動するための圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーをノコギリ波状の駆動電圧により圧電駆動しつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる光偏向器の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の光偏向器の駆動装置は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して第１揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された第１圧電アクチュエータを備えており、該第１圧電アクチュエータが、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に前記第１揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成された光偏向器の駆動装置であって、
前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、該第１圧電アクチュエータの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、所定周波数のノコギリ波状の第１駆動電圧を出力する第１駆動電圧出力手段と、該一方側から奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、前記第１駆動電圧と同一周波数で、且つ、該第１駆動電圧と逆位相の波形のノコギリ波状の第２駆動電圧を出力する第２駆動電圧出力手段とを備え、
前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の相対的な位相差が、前記偶数番目の各圧電カンチレバーと前記奇数番目の各圧電カンチレバーとをそれぞれ前記第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、前記ミラー部及び可動部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数に依存して前記第１駆動電圧及び第２駆動電圧よりも高周波で発生する該ミラー部の機械的な高周波振動成分を抑制するようにあらかじめ定められた所定の位相差に設定されていることを特徴とする（第１発明）。

なお、本発明において、前記第２駆動電圧の波形が、前記第１駆動電圧と逆位相の波形であるということは、詳しくは、ノコギリ波状の第１駆動電圧の電圧値が、極小値から極大値まで増加していく期間の時間幅をＴ１ａ、該極大値から次の極小値まで直線的に減少していく期間の時間幅をＴ１ｂ（≠Ｔ１ａ）としたとき（Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂは第１駆動電圧の１周期の時間幅）、第２駆動電圧の波形が、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく期間の時間幅がＴ１ｂに一致し、該極大値から次の極小値まで減少していく期間の時間幅がＴ１ａに一致するようなノコギリ波状の波形であることを意味する。

また、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の相対的な位相差というのは、第１駆動電圧と第２駆動電圧との同期状態（第１駆動電圧の極小値から次の極小値までの１周期の期間の始点（又は終点）のタイミングが、第２駆動電圧の極大値から次の極大値までの１周期の期間の始点（又は終点）のタイミングとが同一となる状態）からのずれ量を意味する。

上記第１発明によれば、前記第１駆動電圧出力手段が出力するノコギリ波状の第１駆動電圧と、前記第２駆動電圧出力手段が出力するノコギリ波状（第１駆動電圧と逆位相の波形）の第２駆動電圧とは非同期の電圧信号であり、それらの間の相対的な位相差は、前記偶数番目の各圧電カンチレバーと前記奇数番目の各圧電カンチレバーとをそれぞれ前記第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、前記ミラー部及び可動部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数に依存して前記第１駆動電圧及び第２駆動電圧よりも高周波で発生する該ミラー部の機械的な高周波振動成分を抑制するようにあらかじめ定められた所定の位相差に設定されている。

ここで、本願発明者が各種実験、検討を重ねた結果、前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、前記偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、所定周波数のノコギリ波状の第１駆動電圧を使用すると共に、前記奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、前記第１駆動電圧と同一周波数で、且つ、該第１駆動電圧と逆位相の波形のノコギリ波状の第２駆動電圧を使用した場合において、これらの第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の相対的な位相差を適切に設定しておくことによって、該ミラー部の機械的な高周波振動を抑制しつつ、該ミラー部の偏向角をノコギリ波状の波形パターンで変化させるように該ミラー部を揺動させることができることが判明した。

そこで、第１発明では、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の相対的な位相差を上記所定の位相差に設定するようにした。

これにより、各圧電カンチレバーの圧電駆動用の駆動電圧として、ノコギリ波状の第１駆動電圧及び第２駆動電圧を使用しつつ、ミラー部を揺動駆動するための圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーをノコギリ波状の駆動電圧により圧電駆動しつつ、ミラー部の高周波振動の発生が抑制されるように該ミラー部の揺動を行なうことができる。

前記第１発明では、より具体的には、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧とのうち、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅がより長い方の駆動電圧を第Ａ駆動電圧、該立ち上がり期間の時間幅がより短い方の駆動電圧を第Ｂ駆動電圧としたとき、前記所定の位相差は、第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の始点が、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点よりも遅れたタイミングとなり、且つ、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の終点までの時間幅が前記高周波振動成分の半周期に一致するようにあらかじめ定められた位相差であることが好ましい（第２発明）。

なお、第２発明において、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の終点までの時間幅が前記高周波振動成分の半周期に一致するというのは、当該時間幅が厳密に前記高周波振動成分の半周期に一致することだけを意味するものではなく、当該時間幅と、前記高周波振動成分の半周期とは、それらの差が十分に微小なものとなる所定の許容範囲内で略一致していればよい。

上記第２発明によれば、前記第１駆動電圧を前記偶数番目の各圧電カンチレバーに付与することによって、前記固有振動数に応じて発生するミラー部の高周波振動と、前記第１駆動電圧を前記奇数番目の各圧電カンチレバーに付与することによって、前記固有振動数に応じて発生するミラー部の高周波振動とが相互に打ち消し合うような位相関係となる。

このため、前記偶数番目の各圧電カンチレバーと前記奇数番目の各圧電カンチレバーとをそれぞれ前記第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、ミラー部の高周波振動が発生するのを効果的に抑制することができる。

上記第２発明では、前記第Ａ駆動電圧は、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅と、電圧値が極大値から極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅との比率が９：１となる６０Ｈｚ周波数のノコギリ波状の駆動電圧であると共に、前記第Ｂ駆動電圧は、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅と、電圧値が極大値から極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅との比率が１：９となる６０Ｈｚ周波数のノコギリ波状の駆動電圧であることが好ましい（第３発明）。

この第３発明によれば、画像表示装置における光の走査周波数として一般的に使用される６０Ｈｚの周波数でミラー部の第１揺動軸周りの揺動（偏向・走査）を行いつつ、その１周期の時間幅のうちの９０％の期間で、ミラー部の偏向角（揺動量）を直線的に変化させることが可能となる。このため、１周期の時間幅の大分部を有効走査期間として活用することができる。

また、上記第３発明では、前記高周波振動の周波数をｆｃ、前記第１及第２駆動電圧の１周期分の位相差を３６０[ｄｅｇ]、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の始点までの位相差の大きさを｜Φｘ｜とし、ΦyをΦy≡６０×（１／（２×ｆｃ））×３６０[deg]と定義したとき、前記所定の位相差は、｜Φｘ｜が｜３６０／１０−Φｙ｜に一致するようにあらかじめ定められた位相差であることが好ましい（第４発明）。

なお、第４発明において、｜Φｘ｜が｜３６０／１０−Φｙ｜に一致するということは、｜Φｘ｜が厳密に｜３６０／１０−Φｙ｜に等しくなることだけを意味するものではなく、｜Φｘ｜は、｜３６０／１０−Φｙ｜との差が十分に微小なものとなる所定の許容範囲内で｜３６０／１０−Φｙ｜に略一致していればよい。

この第４発明によれば、上記のように｜Φｘ｜を｜３６０／１０−Φｙ｜に一致させるようにすることによって、結果的に、前記第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の終点までの時間幅を前記高周波振動成分の半周期に一致させることができる。

これにより、第２発明に関して説明した如く、前記第１駆動電圧を前記偶数番目の各圧電カンチレバーに付与することによって、前記固有振動数に応じて発生するミラー部の高周波振動と、前記第１駆動電圧を前記奇数番目の各圧電カンチレバーに付与することによって、前記固有振動数に応じて発生するミラー部の高周波振動とを、相互に打ち消し合うような位相関係にすることができる。ひいては、ミラー部の高周波振動が発生するのを効果的に抑制することができる。

また、前記第１〜第４発明では、前記第１駆動電圧の振幅値と前記第２駆動電圧の振幅値とは、前記第１圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーのうち、前記偶数番目の圧電カンチレバーのみを前記第１駆動電圧により圧電駆動した場合に発生する前記ミラー部の機械的な高周波振動成分の振幅値（以降、偶数側高周波振動成分の振幅値ということがある）と、前記奇数番目の圧電カンチレバーのみを前記第２駆動電圧により圧電駆動した場合に発生する前記ミラー部の機械的な高周波振動成分の振幅値（以降、奇数側高周波振動成分の振幅値ということがある）とが互いに一致するようにあらかじめ設定されていることが好ましい（第５発明）。

なお、第５発明において、前記偶数側高周波振動成分の振幅値と、前記奇数側高周波振動成分の振幅値とが互いに一致するということは、それらの振幅値が厳密に一致することだけを意味するものではなく、それらの振幅値は、その差が十分に微小なものとなる所定の許容範囲内で略一致しておればよい。

ここで、前記第１〜第４発明では、前記第１駆動電圧の振幅値（極小値と極大値との間の電圧差）と、前記２駆動電圧の振幅値（極小値と極大値との間の電圧差）とが一致していてもよい。ただし、前記偶数番目の圧電カンチレバーの圧電特性と、前記奇数番目の圧電カンチレバーの圧電特性との相違、あるいは、第１駆動電圧出力手段から前記偶数番目の圧電カンチレバーに至る配線抵抗と、第２駆動電圧出力手段から前記奇数番目の圧電カンチレバーに至る配線抵抗との相違等に起因して、前記偶数側高周波振動成分の振幅値と、前記奇数側高周波振動成分の振幅値とに差異が生じる場合がある。

そして、このような場合には、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差を前記した如く設定しただけでは、偶数側高周波振動成分と奇数側高周波振動成分とが十分に相殺しきれずに、比較的小さな振幅でのミラー部の高周波振動が発生する場合がある。

そこで、第５発明では、前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差を前記した如く設定することに加えて、前記偶数側高周波振動成分の振幅値と、前記奇数側高周波振動成分の振幅値とが一致するように、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の振幅値を調整して設定する。

これにより、第５発明によれば、ミラー部の高周波振動が発生するのを、より高い確実性で効果的に抑制することができる。

なお、以上説明した第１〜第５発明の光偏向器では、前記ミラー部は、前記可動部に対して固定されていてもよいが、該ミラー部を、可動部に対して、前記第１揺動軸と異なる方向の第２揺動軸（例えば第１揺動軸と直交する方向の第２揺動軸）の周りに揺動し得るように該可動部に搭載しておくと共に、該可動部に対してミラー部を第２揺動軸周りに揺動させる第２圧電アクチュエータをさらに備えるようにしてもよい。

本発明の一実施形態の光偏向器の構成を示す斜視図。 図１の光偏向器に備える圧電カンチレバー等の構造を模式的に示す断面図。 図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの作動を示す説明図。 図４（ａ）〜（ｃ）は図１の光偏向器の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動するための第１駆動電圧及び第２駆動電圧と、ミラー部の偏向角の変化の波形とを例示するグラフ。 図１の光偏向器のミラー部の揺動に関する機械的な周波数特性を示すグラフ。 第１駆動電圧及び第２駆動電圧の周波数特性を示すグラフ。

本発明の一実施形態を図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態の光偏向器Ａ１は、入射された光を反射するミラー部１と、ミラー部１が搭載された可動部９と、ミラー部１を可動部９に対して揺動軸Ｘ１の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、ミラー部１及び可動部９を支持基体１１に対して揺動軸Ｘ２の周りに揺動させるための圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂとを備えている。

ミラー部１は、円板状のミラー部基体１ａと、このミラー部基体１ａ上に光の反射面として形成された金属薄膜１ｂとを備え、ミラー部基体１ａの直径方向の両端から外側へ向かって１対のトーションバー２ａ，２ｂが延設されている。そして、ミラー部１は、これらのトーションバー２ａ，２ｂを介して可動部９に連結されて、該可動部９に搭載されている。

具体的には、可動部９は、方形枠状に形成されており、ミラー部１の周囲を囲むように設けられている。そして、ミラー部基体１ａから延設されたトーションバー２ａ，２ｂのそれぞれの先端部が、可動部９の内周部に連結されている。これにより、ミラー部１は、トーションバー２ａ，２ｂを介して可動部９に連結されていると共に、トーションバー２ａ，２ｂの捩れによって、該トーションバー２ａ，２ｂの軸心たる揺動軸Ｘ１の周りに揺動可能となっている。

ミラー部１を可動部９に対して揺動させる圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄは、本実施形態では、２対備えられている。その一方の対の圧電アクチュエータ８ａ，８ｃは、可動部９の内側でトーションバー２ａを挟んで対向するように配置され、他方の対の圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄは、可動部９の内側でトーションバー２ａ，２ｂを挟んで対向するように配置されている。

以降、これらの圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄという。また、これらの内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを区別する必要が無いときは、それぞれを総称的に内側圧電アクチュエータ８という。

各内側圧電アクチュエータ８は、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された圧電カンチレバーにより構成されている。そして、一方の対の内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｃは、トーションバー２ａと直交する方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に延在しており、それぞれの先端部がトーションバー２ａに連結されると共に、それぞれの基端部が可動部９の内周部に連結されている。

同様に、圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄは、トーションバー２ｂと直交する方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に延在しており、それぞれの先端部がトーションバー２ｂに連結されると共に、それぞれの基端部が可動部９の内周部に連結されている。

支持基体１１は、方形枠状に形成されており、可動部９の周囲を囲むように設けられている。そして、ミラー部１及び可動部９を支持基体１１に対して揺動させる一対の圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂが、支持基体１１の内周部と可動部９の外周部との間で、可動部９を挟んで揺動軸Ｘ２の方向（揺動軸Ｘ１と直交する方向）に対向するようにして配置されており、これらの圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを介して、可動部９が支持基体１１に支持されている。

以降、これらの圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂという。また、これらの外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを区別する必要が無いときは、それぞれを総称的に外側圧電アクチュエータ１０という。

各外側圧電アクチュエータ１０は、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成された複数（図示例では４つ）の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）を連結して構成されている。この場合、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する複数の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）は、支持基体１１の内周部と可動部９の外周部との間で、揺動軸Ｘ２と直交する方向（揺動軸Ｘ１と同方向）に延在して、該揺動軸Ｘ２の方向に間隔を存して並ぶように配置されていると共に、そのそれぞれの圧電カンチレバーが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結されている。従って、各外側圧電アクチュエータ１０は、揺動軸Ｘ２と直交する方向を振幅方向として蛇行するようにして延在している。、
そして、各外側圧電アクチュエータ１０の一端部（最も支持基体１１寄りの圧電カンチレバー３(4)の基端部）が、支持基体１１の内周部に連結されると共に、他端部（最も可動部９寄りの圧電カンチレバー３ｅの先端部）が、可動部９の外周部に連結されている。

これにより、可動部９が、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを介して支持基体１１に支持されていると共に、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の屈曲変形によって支持基体１１に対して揺動軸Ｘ２の周りに揺動可能となっている。

以降の説明では、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）をそれぞれ、可動部９側から順番に１番目、２番目、３番目、４番目の圧電カンチレバーとし、圧電カンチレバー３(1)，３(3)を奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）、圧電カンチレバー３(2)，３(4)をそれぞれ偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）ということがある。

なお、図示例の光偏向器Ａ１では、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)の個数は４個であるが、より多くの圧電カンチレバー３(i)により各外側圧電アクチュエータ１０を構成するようにしてもよいことはもちろんである。

内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄのそれぞれと、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）のそれぞれとは、図２に模式的な断面図で示すように、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体４の層上に下部電極５、圧電体６及び上部電極７の層を積層した構造の圧電カンチレバーであり、下部電極５と上部電極７との間で圧電体６に駆動電圧を印加することで、圧電体６と共に支持体４が屈曲変形するようになっている。

なお、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの隣合う圧電カンチレバー３(k)，３(k+1)（ｋ＝１，２，３）の連結部は、その隣合う圧電カンチレバー３(k)，３(k+1)のそれぞれの支持体４を一体に連結した部分となっており、その連結部には、圧電体６及び上部電極７の層（あるいは下部電極５、圧電体６及び上部電極７の層）は設けられていない。

光偏向器Ａ１は、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの上部電極７と下部電極５との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ａ及び下部電極パッド１３ａと、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの上部電極７と下部電極５との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｂ及び下部電極パッド１３ｂとを支持基体１１上に備えている。

また、光偏向器Ａ１は、外側圧電アクチュエータ１０ａの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｃと、外側圧電アクチュエータ１０ａの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｅと、上部電極パッド１２ｃ，１２ｅに対して共通の下部電極パッド１３ｃと、外側圧電アクチュエータ１０ｂの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｄと、外側圧電アクチュエータ１０ｂの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に駆動電圧を印加するための上部電極パッド１２ｆと、上部電極パッド１２ｄ，１２ｆに対して共通の下部電極パッド１３ｄとを支持基体１１上に備えている。

下部電極５と下部電極パッド１３ａ〜１３ｄとは、支持体４を構成する半導体基板（例えばシリコン基板）上の金属薄膜（本実施形態では２層の金属薄膜。以下、下部電極層ということがある）を、半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば、１層目（下層）にはチタン（Ｔｉ）を用い、２層目（上層）には、白金（Ｐｔ）が用いられる。

この場合、各内側圧電アクチュエータ８（圧電カンチレバー）の下部電極５は、該内側圧電アクチュエータ８の支持体４上のほぼ全面に形成され、各外側圧電アクチュエータ１０の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の下部電極５は、それぞれ、支持体４（直線部（各圧電カンチレバー３(i)が延在する部分）と連結部とを合わせた全体）上のほぼ全面に形成されている。そして、下部電極パッド１３ａ〜１３ｄは、支持基体１１上及び可動部９上に形成された下部電極層を介して、それぞれ、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの下部電極５、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの下部電極５、外側圧電アクチュエータ１０ａの下部電極５、外側圧電アクチュエータ１０ｂの下部電極に導通される。

各内側圧電アクチュエータ８（圧電カンチレバー）及び各外側圧電アクチュエータ１０の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）のそれぞれの圧電体６は、半導体プレーナプロセスを用いて、下部電極層上の１層の圧電膜（以下、圧電体層ということがある）を形状加工することにより、それぞれの圧電カンチレバーの下部電極５上に互いに分離して形成されている。この圧電膜の材料としては、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。

この場合、各内側圧電アクチュエータ８の圧電体６は、各内側圧電アクチュエータ８毎に、下部電極５上のほぼ全面に形成されている。また、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの圧電体６は、各圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の延在部分（直線部）において、下部電極５上のほぼ全面に形成されている。

各上部電極７と、上部電極パッド１２ａ〜１２ｆと、これらを導通する上部電極配線（図示せず）は、半導体プレーナプロセスを用いて、圧電体層上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜。以下、上部電極層ということがある）を形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば白金（Ｐｔ）又は金（Ａｕ）が用いられる。

この場合、内側圧電アククチュエータ８及び外側圧電アクチュエータ１０のそれぞれの上部電極７は、各圧電カンチレバー毎に、圧電体６上のほぼ全面に形成されている。そして、上部電極パッド１２ａ，１２ｂは、それぞれ、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂの上部電極７、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄの上部電極７に、上部電極配線（図示せず）を介して導通される。また、上部電極パッド１２ｃ〜１２ｆは、それぞれ、外側圧電アクチュエータ１０ａの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ｂの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ａの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７、外側圧電アクチュエータ１０ｂの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７に、上部電極配線（図示せず）を介して導通される。

ミラー部１の反射面を構成する金属薄膜１ｂは、半導体プレーナプロセスを用いて、ミラー部基体１ａ上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜）を形状加工して形成されている。その金属薄膜の材料としては、例えばＡｕ，Ｐｔ，銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。

また、ミラー部基体１ａと、トーションバー２ａ，２ｂと、支持体４と、可動部９と、支持基体１１とは、複数の層から構成される半導体基板（シリコン基板）を形状加工することにより一体的に形成されている。半導体基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術やドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスが用いられる。

さらに、光偏向器Ａ１は、ミラー部１の揺動（偏向・走査）を制御する制御回路２０に接続されている。制御回路２０は、ＣＰＵ、プロセッサ等を含む電子回路ユニットであり、その機能として、内側圧電アクチュエータ８を圧電駆動するための駆動電圧を制御することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りでの揺動（偏向・走査）を行なわせる第１制御手段２１と、外側圧電アクチュエータ１０を圧電駆動するための駆動電圧を制御することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りでの揺動（偏向・走査）を行なわせる第２制御手段２２とを備えている。

補足すると、以上説明した光偏向器Ａ１においては、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂが本発明における第１圧電アクチュエータに相当し、揺動軸Ｘ２が本発明における第１揺動軸に相当する。また、制御回路２０が、本発明における光偏向器の駆動装置に相当する。

次に、本実施形態の光偏向器Ａ１の作動を以下に説明する。

光偏向器Ａ１は、画像表示器等において使用され、ミラー部１に入射する光を、画像投影面等に対して偏向・走査する。

この場合、内側圧電アクチュエータ８ａ〜８ｄを第１制御手段２１により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動Ｘ１周りの揺動が行なわれ、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを第２制御手段２２により圧電駆動することで、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動が行なわれる。ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動と、揺動軸Ｘ２周りの揺動とは、それぞれ、例えば水平方向の偏向・走査、垂直方向の偏向・走査のための揺動である。

ミラー部１の揺動軸Ｘ１周りの揺動は、前記特許文献１に記載されているものと同様に行なわれる。すなわち、内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｂのそれぞれの上部電極７と下部電極５との間に第１の電圧を印加すると共に、内側圧電アクチュエータ８ｃ，８ｄのそれぞれ上部電極７と下部電極５との間に第２の電圧を印加する。この場合、第１の電圧と第２の電圧とは、互いに逆位相、あるいは位相のずれた所定周波数の交流電圧（例えば正弦波）とされる。

これにより、一方の対の内側圧電アクチュエータ８ａ，８ｃが、互いに逆方向に屈曲変形するように圧電駆動されると共に、他方の対の内側圧電アクチュエータ８ｂ，８ｄも、互いに逆方向に屈曲変形するように圧電駆動される。これらの屈曲変形により、トーションバー２ａ，２ｂの捩れ変形が発生する。ひいては、ミラー部１は、揺動軸Ｘ１周りに揺動する。これにより、揺動軸Ｘ１周りでの光の偏向・走査が行なわれる。

一方、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動は、本実施形態では、次のように行なわれる。

本実施形態では、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを圧電駆動する第２制御手段２２は、その機能として、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動するためのノコギリ波状の第１駆動電圧を出力する第１駆動電圧出力手段２２ａと、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動するためのノコギリ波状の第２駆動電圧を出力する第２駆動電圧出力手段２２ｂとを備えている。

そして、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第１駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動して屈曲変形させる。同時に、第２制御手段２２は、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれの下部電極５と上部電極７と間に、第２駆動電圧を印加することで、各圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動して屈曲変形させる。

上記第１駆動電圧は、例えば図４（ａ）に実線ａ１で示すようなノコギリ波状の波形の駆動電圧である。より詳しくは、第１駆動電圧の周波数は、例えば６０Ｈｚである。そして、この第１駆動電圧は、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴ１ａ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴ１ｂとしたとき、本実施形態では、Ｔ１ａ：Ｔ１ｂ＝９：１となるようにＴ１ａ，Ｔ１ｂの比率があらかじめ設定されている。

また、第２駆動電圧は、例えば図４（ａ）に破線ａ２で示すようなノコギリ波状の波形の駆動電圧である。より詳しくは、第２駆動電圧の周波数は、第１駆動電圧と同じ（６０Ｈｚ）とされている一方、第２駆動電圧の波形は、第１駆動電圧の波形の逆位相の波形とされている。すなわち、第２駆動電圧は、その電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴ２ａ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴ２ｂとしたとき、Ｔ２ａ：Ｔ２ｂ＝１：９となるようにＴ２ａ，Ｔ２ｂの比率があらかじめ設定されている。換言すれば、Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの比率は、第１駆動電圧のＴ１ａ，Ｔ１ｂの比率と逆の比率になるように設定されている。

外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を上記のような第１駆動電圧により圧電駆動した場合には、基本的には、該第１駆動電圧の電圧値の立ち上がり期間において、圧電カンチレバー３(4)の先端部（可動部９との連結部分）と、圧電カンチレバー３(2)の先端部（圧電カンチレバー３(3)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(4)，３(2)の基端部に対して同じ向き（図示例では上向き）に変位するように、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）が屈曲変形する。

また、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を上記のような第２駆動電圧により圧電駆動した場合には、基本的には、該第２駆動電圧の電圧値の立ち下がり期間において、圧電カンチレバー３(3)の先端部（圧電カンチレバー３(4)との連結部分）と、圧電カンチレバー３(1)の先端部（圧電カンチレバー３(2)との連結部分）とが、図３に例示する如く、それぞれの圧電カンチレバー３(3)，３(1)の基端部に対して、圧電カンチレバー３（偶数）の場合と逆向き（図示例では下向き）に変位するように、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）が屈曲変形する。

この場合、本実施形態では、第２駆動電圧は、第１駆動電圧に対して非同期の電圧信号とされ、第２駆動電圧の立ち上がり期間の始点のタイミングが、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点よりも多少遅れたタイミングとなるように、第１駆動電圧と第２駆動電圧との位相差が設定されている。

なお、第２駆動電圧が第１駆動電圧に対して非同期であるということは、第２駆動電圧の電圧値が極小値となるタイミングが、第１駆動電圧の電圧値が極大値となるタイミングと一致しない（すなわち、第２駆動電圧の立ち下がり期間の始点（又は終点）が、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点（又は終点）と一致しない）ことを意味する。

ここで、第１駆動電圧と第２駆動電圧との位相差の設定指針を以下に説明する。

光偏向器Ａ１の外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）だけを第１駆動電圧により圧電駆動した場合には、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）は、例えば、図４（ｂ）に実線ｂ１で示すように、第１駆動電圧よりも高周波の機械的な振動成分がノコギリ波状の波形に重畳されたような形の波形となる。

このようにミラー部１の偏向角に含まれることとなる高周波振動成分は、第１駆動電圧の高調波成分（第１駆動電圧の周波数の整数倍の周波数の成分）のうち、光偏向器Ａ１のミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの揺動に関する固有振動数（詳しくは、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂ、可動部９、トーションバー２ａ，２ｂにより構成される機構の固有振動数。以降、ミラー部揺動固有振動数という）に一致もしくは近い周波数となる低次側の高調波成分によって引き起こされる共振現象に起因するものである。

具体的には、本実施形態では、ミラー部１を揺動軸Ｘ２周りに揺動させる機構の機械的な振動の周波数特性は、例えば図５に示すような周波数特性となり、２０５Ｈｚ程度の周波数が、比較的大きなゲインを有するミラー部揺動固有振動数となることが実験的に確認された。なお、図５の縦軸のゲインは、横軸の各周波数に対するミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角の振幅の大きさに相当するものである。また、図５の周波数特性を有する本実施形態の例では、各外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ、全長、幅は、それぞれ３０μｍ、３５ｍｍ、０．２ｍｍであり、そのバネ定数は、５．０×１０^-3Ｎ／ｍ²である。

そして、６０Ｈｚの第１駆動電圧の周波数特性（スペクトル分布特性）は、図６のグラフで示すような周波数特性となり、２０５Ｈｚに比較的近い高調波成分として、１８０Ｈｚの周波数成分を有する。

このため、光偏向器Ａ１の外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）だけを第１駆動電圧により圧電駆動した場合に、図４（ｂ）に実線ｂ１で示した如く、２０５Ｈｚ程度の高周波振動成分がミラー部１の偏向角の波形に含まれることが確認された。

また、光偏向器Ａ１の外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）だけを第２駆動電圧により圧電駆動した場合には、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）は、例えば、図４（ｂ）に破線ｂ２で示す如く、実線ｂ１の場合と同様に、ミラー部揺動固有振動数の周波数を有する高周波振動成分がノコギリ波状の波形に重畳されたような形の波形となる。

このように、光偏向器Ａ１の外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）又は奇数番目の圧電アクチュエータ３（奇数）だけをそれぞれノコギリ波状の第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した場合には、ミラー部１の偏向角の波形には、一般に、ミラー部揺動固有振動数の周波数を有する高周波振動成分が含まれることとなる。

そして、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動する第１駆動電圧と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動する第２駆動電圧とを同期させた状態で、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）との両方を圧電駆動した場合には、それぞれの駆動電圧に対応するミラー部１の偏向角の高周波振動成分も同期することとなり、ひいては、ミラー部１の偏向角の高周波振動が発生することとなる。

そこで、本実施形態では、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を第１駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を第２駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分とが互いに打ち消し合うように、第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差を設定するようにした。

この場合、本実施形態では、第２駆動電圧の立ち上がり期間の始点のタイミングが、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点のタイミングよりも遅れたタイミングとなると共に、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第２駆動電圧の立ち上がり期間の始点までの位相差の大きさ｜Φｘ｜が、次式（１ａ）により定義されるΦｙから式（１）より算出される｜Φx_base｜［ｄｅｇ］に一致もしくはほぼ一致するように、第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差をあらかじめ設定した。

｜Φx_base｜≡｜３６０／１０−Φｙ｜ ……（１）
ただし、Φｙ[deg]≡６０×（１／（２×ｆｃ））×３６０ ……（１ａ）

なお、ｆｃは前記ミラー部揺動固有振動数に応じて発生するミラー部１の偏向角の高周波振動成分の周波数である。また、前記第１及第２駆動電圧の１周期分（１／６０［ｓｅｃ］）の位相差を３６０［ｄｅｇ］としている。

ここで、式（１ａ）により与えられるΦｙは、ミラー部１の偏向角の高周波振動成分の半周期分の位相差に相当している。このため、｜Φｘ｜が、｜Φx_base｜［ｄｅｇ］にほぼ一致するように第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差を設定しておくことによって、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第２駆動電圧の立ち上がり期間の終点までの時間幅が前記高周波振動成分の半周期に一致することとなる。

ひいては、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を第１駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を第２駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分とが互いに打ち消し合うような位相関係になる。その結果、ミラー部１の偏向角の高周波振動を抑制できることとなる。

そこで、本実施形態では、第１駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第２駆動電圧の立ち上がり期間の始点までの位相差の大きさ｜Φｘ｜を、式（１）より算出される｜Φx_base｜［ｄｅｇ］に一致もしくはほぼ一致させるようにした。

具体的には、本実施系形態では、ｆｃ＝２０５Ｈｚであるので、Φｙ＝５２．７［ｄｅｇ］、｜Φx_base｜≒１７［ｄｅｇ］である。なお、ｆｃは、実験的に特定した周波数（ミラー部揺動固有振動数の観測値）である。そして、本実施形態では、ｆｃの値の誤差等を考慮し、１７±３［ｄｅｇ］の範囲内で｜Φｘ｜を設定し、例えば｜Φｘ｜を１４［ｄｅｇ］とした。このような｜Φｘ｜の値の設定は、例えば次のように行なわる。

すなわち、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）とをそれぞれ第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、ミラー部１の偏向角の波形（又は該波形から抽出した高周波振動成分）を観測しつつ、｜Φｘ｜を｜Φx_base｜の近辺で増減させる。そして、ミラー部１の偏向角の波形に含まれる高周波振動成分の大きさがほぼ最小となるような｜Φｘ｜の値を特定する。これにより、ミラー部１の偏向角の高周波振動を極力抑制し得るように、｜Φｘ｜の値が設定されることとなる。

補足すると、各外側圧電アクチュエータ１０は、分布定数系のカンチレバーの連結体とみなすことができるので、レイリーの方式を利用して、弾性エネルギーの最大値と運動エネルギーの最大値とが等価であると考えることによって、共振現象によるミラー部１の高周波振動成分の周波数ｆｃを近似的に算出する演算式を構築することができる。その演算式は、各外側圧電アクチュエータ１０を構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）のそれぞの厚さ、長さ、本数、密度、ヤング率をそれぞれ、ｔ、Ｌ、ｎ、ρ、Ｅとした場合、次式（２）により表される。

従って、前記式（１ａ）によりΦyを算出するために使用するｆｃの値を、上記式（２）により算出するようにしてもよい。

ところで、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を第１駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を第２駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分とは、第１駆動電圧の振幅値（極大値と極小値との差）と第２駆動電圧の振幅値とが同一であっても、一般には、同じ大きさ（振幅）を有する高周波振動成分とならない。なお、高周波振動成分の大きさというのは、より詳しくは、ミラー部１の偏向角の波形のうちの高周波振動成分のみの振幅値を意味する。

このように偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を第１駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分の大きさと、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を第２駆動電圧により圧電駆動した場合のミラー部１の偏向角の高周波振動成分の大きさとが互いに同じ大きさにならないのは、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の振動特性と奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）の振動特性との相違、あるいは、第１駆動電圧出力手段２２ａから偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）に至る配線抵抗と第２駆動電圧出力手段２２ｂから奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）に至る配線抵抗との相違等に起因するものと考えられる。

そこで、本実施形態では、ミラー部１の偏向角の高周波振動の発生を最大限に抑制し得るようにするために、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の間の位相差を前記した如く設定することに加えて、さらに、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の相対的な振幅値の調整を行なうようにした。

この調整は例えば次のように行なわれる。すなわち、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）とをそれぞれ第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、ミラー部１の偏向角の波形を観測し、この波形から高周波振動成分を抽出する。この抽出は、例えば、ミラー部１の偏向角の波形を微分したり、該波形からノコギリ波の波形成分を差し引くことによって行なわれる。なお、この場合、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の間の位相差は、事前に前記した如く設定しておく。

そして、上記のように抽出される高周波振動成分の振幅値が所定の閾値よりも小さくなるように、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の一方、例えば第２駆動電圧の振幅値を増減させる。これにより、高周波振動成分の大きさが極力小さくなるように、第１駆動電圧に対する第２駆動電圧の相対的な振幅値が調整される。なお、第２駆動電圧の振幅値を一定として第１駆動電圧の振幅値を調整したり、あるいは、第１駆動電圧及び第２駆動電圧の両方の振幅値を調整するようにしてもよい。

本実施形態では、以上説明した如く、第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差と、第１駆動電圧と第２駆動電圧との相対的な振幅値が設定されている。

そして、制御回路２０の第２制御手段２２は、上記の如く位相差及び振幅値が設定された第１駆動電圧及び第２駆動電圧のうちの第１駆動電圧を、第１駆動電圧出力手段２２ａから外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの偶数番目の各圧電カンチレバー３（偶数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（偶数）のそれぞれを圧電駆動すると共に、第２駆動電圧を外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの奇数番目の各圧電カンチレバー３（奇数）の上部電極７と下部電極５との間に印加することで、圧電カンチレバー３（奇数）のそれぞれを圧電駆動する。

これにより、図３に例示した如く、各外側圧電アクチュエータ１０の圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）が屈曲変形して、ミラー部１が揺動軸Ｘ２の周りに揺動する。このとき、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれにおいて、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向と、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）の基端部に対する先端部の屈曲方向とが逆向きになることで、ミラー部１を、比較的大きな偏向角（揺動量）の振幅で、揺動軸Ｘ２周りに揺動させることができる。

そして、この場合、第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の位相差と、第１駆動電圧と第２駆動電圧との相対的な振幅値が前記した如く設定されているので、ミラー部１の揺動軸Ｘ２周りの偏向角（揺動量）は、図４（ｃ）に実線ｃで例示する如く、ミラー部揺動固有振動数に応じた高周波振動成分をほとんど含むことなく、ほぼノコギリ波状の波形で変化する。従って、ミラー部１の高周波振動を発生させることなく、第１駆動電圧及び第２駆動電圧のノコギリ波状の波形に追従させるようにして、該ミラー部１の偏向・走査を行なうことができる。

さらに、本実施形態では、各外側圧電アクチュエータ１０の偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動するための第１駆動電圧を、立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａと立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂの比率が９：１のノコギリ波状の駆動電圧（以下、９：１ノコギリ波駆動電圧という）とし、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動するための第２駆動電圧を、立ち上がり期間の時間幅Ｔ２ａと立ち下がり期間の時間幅Ｔ２ｂの比率が１：９のノコギリ波状の駆動電圧（以下、１：９ノコギリ波駆動電圧という）としたので、第１及び第２の駆動電圧の１周期の９０％の時間幅の期間でミラー部１の偏向角を直線的に変化させることができる。換言すれば、第１及び第２の駆動電圧の１周期のうちの大部分の時間幅を有効走査期間として活用できる。

従って、本実施形態の光偏向器Ａ１を例えば画像表示装置に使用した場合、高品質の精細な画像表示を実現できることとなる。

なお、以上説明した実施形態では、各外側圧電アクチュエータ１０の偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）を圧電駆動するための第１駆動電圧を、９：１ノコギリ波駆動電圧、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）を圧電駆動するための第２駆動電圧を、１：９ノコギリ波駆動電圧としたが、第１駆動電圧及び第２駆動電圧を、前記実施形態と逆に、それぞれ、１：９ノコギリ波駆動電圧、９：１ノコギリ波駆動電圧としてもよい。

また、第１駆動電圧の立ち上がり期間の時間幅Ｔ１ａと立ち下がり期間の時間幅Ｔ１ｂとの比率は、９：１（又は１：９）でなくてもよく、例えば、８：２（又は２：８）、１０：１（又は１：１０）等であってもよい。このことは、第２駆動電圧においても同様である。

ただし、第１及び第２駆動電圧の１周期の時間幅内（全走査期間内）において、ミラー部１の偏向角を直線的に変化させ得る有効走査期間をできるだけ長くするために、第１駆動電圧及び第２駆動電圧のそれぞれの立ち上がり期間の時間幅と立ち下がり期間の時間幅とのうちの一方の時間幅は、他方の時間幅に比して十分に長いことが望ましい。

また、前記実施形態では、外側圧電アクチュエータ１０ａ，１０ｂを構成する圧電カンチレバー３(i)（ｉ＝１，２，３，４）の番数を、可動部９側から数えた番数として説明したが、支持基体９側から数えた番数であってもよい。このようにした場合には、偶数番目の圧電カンチレバー３（偶数）と、奇数番目の圧電カンチレバー３（奇数）とが前記実施形態と逆になる。

また、本発明の光偏向器は、画像表示装置に限らず、光スキャナ等の光偏向器として使用することもできる。

Ａ１…光偏向器、１０ａ，１０ｂ…圧電アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ）、３(1)〜３(4)…圧電カンチレバー、２０…制御回路（駆動装置）、２２ａ…第１駆動電圧出力手段、２２ｂ…第２駆動電圧出力手段。

Claims (5)

1. 反射面を有するミラー部と、該ミラー部が搭載された可動部を支持基体に対して第１揺動軸周りに揺動させるアクチュエータとして該可動部に一端が連結されると共に該支持基体に他端が連結された第１圧電アクチュエータを備えており、該第１圧電アクチュエータが、圧電駆動によって屈曲変形するようにそれぞれ構成されると共に前記第１揺動軸の方向に並ぶように配置された複数の圧電カンチレバーを、そのそれぞれが隣合う圧電カンチレバーに対して折り返されるように連結することにより構成された光偏向器の駆動装置であって、
   前記第１圧電アクチュエータを構成する複数の圧電カンチレバーのうち、該第１圧電アクチュエータの一端及び他端のいずれか一方側から偶数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、所定周波数のノコギリ波状の第１駆動電圧を出力する第１駆動電圧出力手段と、該一方側から奇数番目の各圧電カンチレバーを圧電駆動するための駆動電圧として、前記第１駆動電圧と同一周波数で、且つ、該第１駆動電圧と逆位相の波形のノコギリ波状の第２駆動電圧を出力する第２駆動電圧出力手段とを備え、
   前記第１駆動電圧と第２駆動電圧との間の相対的な位相差が、前記偶数番目の各圧電カンチレバーと前記奇数番目の各圧電カンチレバーとをそれぞれ前記第１駆動電圧、第２駆動電圧により圧電駆動した状態で、前記ミラー部及び可動部の前記第１揺動軸周りの揺動に関する機械的な固有振動数に依存して前記第１駆動電圧及び第２駆動電圧よりも高周波で発生する該ミラー部の機械的な高周波振動成分を抑制するようにあらかじめ定められた所定の位相差に設定されていることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
2. 請求項１記載の光偏向器の駆動装置において、
   前記第１駆動電圧と第２駆動電圧とのうち、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅がより長い方の駆動電圧を第Ａ駆動電圧、該立ち上がり期間の時間幅がより短い方の駆動電圧を第Ｂ駆動電圧としたとき、前記所定の位相差は、第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の始点が、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点よりも遅れたタイミングとなり、且つ、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の終点までの時間幅が前記高周波振動成分の半周期に一致するようにあらかじめ定められた位相差であることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
3. 請求項２記載の光偏向器の駆動装置において、
   前記第Ａ駆動電圧は、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅と、電圧値が極大値から極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅との比率が９：１となる６０Ｈｚ周波数のノコギリ波状の駆動電圧であると共に、前記第Ｂ駆動電圧は、電圧値が極小値から極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅と、電圧値が極大値から極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅との比率が１：９となる６０Ｈｚ周波数のノコギリ波状の駆動電圧であることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
4. 請求項３記載の光偏向器の駆動装置において、
   前記高周波振動の周波数をｆｃ、前記第１及第２駆動電圧の１周期分の位相差を３６０[ｄｅｇ]、第Ａ駆動電圧の立ち上がり期間の始点から第Ｂ駆動電圧の立ち上がり期間の始点までの位相差の大きさを｜Φｘ｜とし、ΦyをΦy≡６０×（１／（２×ｆｃ））×３６０[deg]と定義したとき、前記所定の位相差は、｜Φｘ｜が｜３６０／１０−Φｙ｜に一致するようにあらかじめ定められた位相差であることを特徴とする光偏向器の駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光偏向器の駆動装置において、
   前記第１駆動電圧の振幅値と前記第２駆動電圧の振幅値とは、前記第１圧電アクチュエータを構成する圧電カンチレバーのうち、前記偶数番目の圧電カンチレバーのみを前記第１駆動電圧により圧電駆動した場合に発生する前記ミラー部の機械的な高周波振動成分の振幅値と、前記奇数番目の圧電カンチレバーのみを前記第２駆動電圧により圧電駆動した場合に発生する前記ミラー部の機械的な高周波振動成分の振幅値とが互いに一致するようにあらかじめ設定されていることを特徴とする光偏向器の駆動装置。

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