JP2024068414A - 可動装置、光走査システム、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置及び移動体。 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動感度を高くしつつ小型化が実現可能な可動装置を提供する。【解決手段】本発明は、可動部と、前記可動部を駆動させる駆動部と、前記可動部と前記駆動部を連結する連結部と、を有し、前記連結部は、前記可動部と前記駆動部の少なくとも一方と平面視において重なる領域に間隔を有し、平面視における前記可動部及び前記駆動部との接続領域を除く前記可動部との接続位置と前記駆動部との接続位置との間の連結部の長さは、平面視における前記駆動部と前記可動部との距離よりも長いことを特徴とした可動装置である。【選択図】図１Ｅ

Description

本発明は、可動装置、光走査システム、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置及び移動体に関する。

特許文献１では、ＳＯＩウェハに対し、酸化シリコン層側からのエッチングにより酸化シリコン層側に開口する空洞を外側圧電アクチュエータの形成領域に形成し、空洞の露出面を酸化シリコン層で被覆する。次に、ＳＯＩウェハの酸化シリコン層とＳＯＩウェハの支持層とを接合して、空洞を封入したＳＯＩウェハを製造する。次に、ＳＯＩウェハの裏面側に凹部を形成した後、裏面側から凹部の深さ方向に、異方性のドライエッチングを行って、酸化シリコン層を除去する方法が開示されている。

特開２０２０‐２０４６９５号公報

駆動感度を高くしつつ小型化が実現可能な可動装置を提供する。

本発明は、可動部と可動部を駆動させる駆動部と、可動部と駆動部を連結する連結部からなる可動装置であって、駆動部と、連結部が重なる領域があり、重なる領域は、駆動部と連結部の間に、可動部側に開放される空間を有することを特徴とする可動装置である。

駆動感度を高くしつつ小型化が実現可能な可動装置を提供することができる。

本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 可動装置の第２駆動構造部の駆動を模式的に表した図である。 （ａ）可動装置の圧電素子部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例（ｂ）圧電素子部群Ｂに印加される駆動電圧の波形Ｂの一例（ｃ）駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図である。 本実施形態の構成の一例を示す裏面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 本実施形態の構成の一例を示す平面図の断面図である。 光走査システムの一例の概略図である。 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。 制御装置の一例の機能ブロック図である。 光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。 ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。 光書込装置の一例の概略図である。 ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 ライダ装置の一例の概略図である。 レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す概略斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成の一部の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施形態］
＜可動装置の構成＞
第１の実施形態を図１に示す。図１Ａは正面図、図１Ｂは裏面図、図１Ｃ～図１Ｅはそれぞれ断面図である。

図１に示すように、可動装置１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続され、ミラー部をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動する第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂと、ミラー部および第１駆動構造部を支持する第１支持部１２０と、第１支持部に接続され、ミラー部および第１支持部をＹ軸に平行な第２軸周りに駆動する第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂと、第２駆動構造部を支持する第２支持部１４０と、第１駆動構造部および第２駆動構造部および制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。

可動装置１３は、例えば、第一のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板３６１と第二のＳＯＩ基板３６２の２枚のＳＯＩ基板が酸化シリコン層３６３を挟んで接合されて形成されている。第一のＳＯＩ基板はシリコン支持層３６１ａ、酸化シリコン層３６１ｂ、シリコン活性層３６１ｃで形成され、第二のＳＯＩ基板はシリコン支持層３６２ａ、酸化シリコン層３６２ｂ、シリコン活性層３６２ｃで形成されている。各々のＳＯＩ基板はエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２駆動部１３１ａ～１３１ｄ、１３２ａ～１３２ｄ、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

先述したように駆動部には、第１駆動構造部１１０に配置した第１駆動部１１２ａ、１１２ｂおよび、第２駆動構造部１３０に配置した第２駆動部１３１ａ～１３１ｄ、１３２ａ～１３２ｄがある。本実施形態における主要な構造は、第１駆動部であるため、説明の簡略化のために、第１駆動部を駆動部と記すことがある。

ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層が設けられ、その酸化シリコン層の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層３６１ａ、３６２ａ、第２のシリコン層をシリコン活性層３６１ｃ、３６２ｃとする。

シリコン活性層３６１ｃ、３６２ｃは、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば可動装置１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

次に第１軸を中心に回動させるための主走査構造の詳細を説明する。
ミラー部１０１は、例えば、シリコン活性層３６１ｃで構成された円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層３６１ｃから構成される。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。
また、図１Ｂに示すように、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の－Ｚ側の面にミラー部補強用のリブ１０３が形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層３６１ａおよび酸化シリコン層３６１ｂから構成され、ミラー振幅時に生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂは、シリコン活性層３６１ｃで構成された駆動部１１２ａ、１１２ｂと、トーションスプリング１１１ａ、１１１ｂから構成される。駆動部１１２ａ、１１２ｂは、第１圧電素子部を有したシリコン活性層からなり、駆動部１１２ａ、１１２ｂの裏面には駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂと後述する駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂが形成されている。駆動部１１２ａ、１１２ｂの一端は、後述するトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂと接続され、他端は第１支持部１２０の内周部に接続されている。

第１圧電素子部は、図１Ｅに示すように弾性部であるシリコン活性層３６１ｃの＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、図１Ｂに示すように、第１軸方向を長手方向として、第二のＳＯＩ基板３６２のシリコン活性層３６２ｃから構成されている。ミラー部１４は可動部の一例であり、駆動部１１２ａ、１１２ｂは駆動部の一例である。トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、連結部を構成する一部分の一例である。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、それぞれの一端がミラー接続部１０４を介してミラー部リブ１０３に接続し、他端が駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂを介して駆動部１１２ａ、１１２ｂに接続され、ミラー部１０１を回動可能に支持している。ミラー共振周波数はトーションバースプリング１１１ａの長さ、幅、厚さで設計されている。

平面視である図１Ｂに示すトーションバースプリング１１１ａと、ミラー接続部１０４およびミラー部リブ１０３を介してミラー部基体１０２に接続される個所を断面方向から見ると、図１Ｅで示すように、ミラー部基体１０２は積層上に接続領域５９１（可動部と連結部の接続）を介して、連結部１１１ａと接続している。接続領域５９１は第１のＳＯＩ基板のシリコン支持層３６１ａおよび第２のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６２ｃから構成されている。接続領域５９１は連結部１１１ａを構成する一部分の一例である。

また、接続領域の一部である平面視で示したミラー接続部１０４は、連結部１１１ａを構成する一部分の一例である。本実施形態においては、ミラー接続部１０４とミラー部リブ１０３は、異なる層で形成されているが、一体的に形成されていても良い。ミラー接続部１０４とミラー部リブ１０３を一体的に形成する場合、ミラー部１０１を補強するため剛性が高いことが好ましい。ただし、例えば、ミラー接続部１０４の剛性をトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂと同定度まで下げることで、可動装置の駆動感度をより高くする構成としても良い。

平面視である図１Ｂに示すトーションバースプリング１１１ａは、駆動部接続部１１３ａを介して駆動部１１２ａに接続される。断面視である図１Ｅで示すように、駆動部１１２ａは、積層上に接続領域５９０(駆動部と連結部の接続)を介して、トーションバースプリング１１１ａと接続する。接続領域５９０は第１のＳＯＩ基板のシリコン支持層３６１ａおよび第２のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６２ｃから構成されている。接続領域５９０は連結部１１１ａを構成する一部分の一例である。

駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂは、連結部を構成する一部分の一例である。本実施例においては、駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂと駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂは、異なる層で形成されているが、後述する第４の実施形態のように一体的に形成されていても良い。駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂを、ミラー部リブ１０３又は駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂと一体的に形成する場合、駆動部１１２ａ、１１２ｂを補強するため剛性が高いことが好ましい。ただし、例えば、駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂの剛性をトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂと同定度まで下げることで、可動装置の駆動感度をより高くする構成としても良い。

駆動部１１２ａ、１１２ｂは、第１圧電素子部とそれを支持するシリコン活性層３６１ｃの部分から構成される。第１圧電素子部は、駆動力を発揮するように設計され、シリコン活性層３６１ｃの部分は、連結部１１１ａとの接合や、支持部１２０との接合に適した形状に便宜設計している。また、シリコン活性層３６１ｃは支持部１２０が担っている駆動を支持する役割も一部担う形となっている。

第１圧電素子部とシリコン活性層３６１ｃの形状は、それぞれ別なフォトリソグラフィー工程を設けて加工するため、それぞれの形状に大きな制約を受けることなく任意な形状を適宜形成することが可能である。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、図１Ｂに示すように、第１軸方向を長手方向として、第二のＳＯＩ基板３６２のシリコン活性層３６２ｃから構成されている。ミラー部１４は可動部の一例であり、駆動部１１２ａは駆動部の一例である。トーションバースプリング１１１ａは、連結部の一例である。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、それぞれの一端がミラー接続部１０４を介してミラー部リブ１０３に接続する。トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂの他端は、駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂを介して駆動部１１２ａ、１１２ｂに接続される。ミラー部１０１を回動可能に支持している。ミラー共振周波数はトーションバースプリング１１１ａの長さ、幅、厚さで設計されている。

ここで図１Ｂに示すようにトーションバースプリングはそのねじり中心軸をミラーの中心からオフセット（ｄＳ）することで、駆動部先端のＺ方向の振幅を回転力（モーメント）に変えてミラーを回動させている。駆動部は先端が自由端となっているため圧電駆動力を妨げることなく大振幅が得られる。

更に駆動部の曲げモード共振をミラー共振（トーションバースプリングのねじりモード共振）近傍に設定することで、ミラーの回転角度を大きく拡大することができ、低い印可電圧で大振幅動作が可能となる。駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂの形状や幅で剛性を設計し駆動部の曲げモードの共振周波数を所望の値に設定している。

図１Ａに戻り、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層３６１ａ、酸化シリコン層３６１ｂ、シリコン活性層３６１ｃから構成され、ミラー部１０１および第一駆動部１１２ａ、１１２ｂを囲うように形成された略矩形形状の支持体である。

図１ＥのＥ－Ｅ’断面を見ると分かるように、ミラー部基体１０２とトーションバースプリング１１１ａはＺ方向の視野で重なっている。また、トーションバースプリング１１１ａと駆動部１１２ａはＺ方向の視野で重なっている。

なお、平面視とは、ミラー部１４の上面の法線方向から対象を見ることである。図１Ａには、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、ミラー部１４の上面に平行な平面内で互いに直交する方向である。また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向である。言い換えれば、Ｚ軸方向は、ミラー部１４の上面の法線方向である。ここで、平面視におけるミラー部１４とは、図１ＡのＸＹ平面で示すミラー部１４を指すものとする。なお、他の図においても、図１Ａに対応するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示す場合がある。

ミラー部１４とトーションバースプリング１１１ａの間に、第一のシリコン支持層３６１ａが配置されるともに空間５８０が形成される。空間５８０は、駆動部１１２ａ側に開放されている。

駆動部１１２ａとトーションバースプリング１１１ａの間にも、第一のシリコン支持層３６１ａが配置されるともに第一のシリコン支持層３６１ａの厚さ分を間隙として空間５８０が形成されている。空間５８０は、ミラー１４側に開放されている。

これにより、トーションバースプリング１１１ａのばね定数となるトーションバースプリング１１１ａの長さは、ミラー部１４および駆動部１１２ａが開放されている空間を含む領域に広がる。実質、トーションバースプリングを短くすることなく、同じばね定数のトーションバースプリングをミラー部の下層に重ねることができている。この重なった領域分、実質、第１支持部１２０がコンパクトに形成できる。

トーションバースプリング１１１ａと駆動部１１２ａの接続は、第一のシリコン支持層３６１ａによってなされ、厚さ方向に積層するように接合されている。ここで、厚さ方向とは、１Ｅに示すＺ軸方向を指す。すなわち、厚さ方向は、第１支持部１２０における、シリコン支持層３６１ａ、酸化シリコン層３６１ｂ、シリコン活性層３６１ｃの積層方向と同一の方向である。この接合されている部分を接合部領域５９０とする。同様にミラー部１４と駆動部１１２ａの接続は、第一のシリコン支持層３６１ａによってなされ、厚さ方向に積層するように接合されている。この接合されている部分を接合部領域５９１とする。

この接合部領域が厚さ方向に配置されていることで、従来の平面方向での接合する方法と比べ、平面方向の接合部領域分、狭くすることが可能となる。これにより、狭くなった分、トーションバースプリングの実質的な長さを変えることなく、第１支持部１２０をコンパクトに設計することが可能となる。可動装置として、ばね定数が同等で振れ幅を維持したまま、小型化が可能となる。

図１Ｅには、それぞれの主要な構成要素の距離関係を示す。可動部および駆動部と連結部との距離５０１をＬ１とする。Ｌ１はＺ軸方向の間隔を示し、このＬ１が有限の数値を示すことで、ここに空間があることを意図している。この空間によってトーションバースプリング１１１ａが動くことができる。

次に、可動部および駆動部と連結部と間に形成される空間長さ５０２をＬ２とする。この時、接続領域(駆動部と連結部の接続)５９０、接続領域(可動部と連結部の接続)５９１を除く、駆動部と可動部の間のトーションバースプリングの長さとする。この接続領域は、トーションバースプリングのうち、駆動部又は可動部と連結する面と、当該面とＺ軸方向で連続する部分であり、連結面を底面とする柱状の領域とする。

最後に、可動部と駆動部の距離５０３をＬ３とする。Ｌ３が有限あることで可動部と駆動部は直接、直接接触することがない。

本実施形態のように２枚のＳＯＩ基板を接合することで、立体的な構造を作ることができる。つまりは、Ｌ１をシリコン支持層３６１ａで形成することで、Ｌ３よりはるかに大きいＬ２を実現できる。Ｌ２はばね定数を決定する重要なファクターであり、この値に制約をかけることなく、Ｌ３をできるだけ小さくすることで、大きな可動部と、小型の可動装置が実現できる。

先の説明でトーションバースプリングを１１１ａ、駆動部を１１２ａと記しているが、図から分かるように、本実施形態では対称性を有しており、トーションバースプリング１１１ｂおよび駆動部１１２ｂに対しても上記記載の配置は同様である。以下ではそれぞれを代表して１１１ａ、１１２ａのみの記載とすることがあるが、１１１ｂ、１１２ｂを含み、１１１ａ，１１２ａに限定しない。

このように、ミラー部１４と駆動部１１２ａは第一のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６１ｃで形成し、トーションバースプリングは第二のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６２ｃで形成しているため、これらを第一のシリコン支持層３６１ａの厚さ分を間隙として立体的に重ねてコンパクトに構成することができている。またこれにより、主走査構造の慣性モーメントを小さくすることができる。

次に第２軸を中心に回動をおこなうための副走査の構造の詳細を説明する。第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第２駆動構造部１３１ａ～１３１ｄ、１３２ａ～１３２ｄから構成されており、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。このとき、第２駆動構造部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所および第２駆動構造部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、さらに第２駆動構造部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所および第２駆動構造部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。

図１Ｃに示されるように、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層３６１ｃの＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図１Ａに戻り、第２支持部１４０は、第一のＳＯＩ基板３６１と第二のＳＯＩ基板３６２の２枚のＳＯＩ基板が酸化シリコン層３６３を挟んで接合されて構成され、ミラー部１０１、第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂ、第１支持部１２０および第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。

電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動１３１ａ～１３１ｄ、１３２ａ～１３２ｄの各上部電極２０３および各下部電極２０１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。なお図１Ａでは電極配線は図示していない。上部電極２０３または下部電極２０１は、それぞれが電極接続部と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。

なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層３６１ｃの一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば－Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。

また、ミラー部を第１軸周りまたは第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂや第１駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。

さらに、第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部の＋Ｚ側の面上、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。また、酸化シリコン膜は、反射防止材としていの機能も備える。

［制御装置の制御の詳細］
次に、可動装置の第１駆動構造部および第２駆動構造部を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。

第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動構造部１１０ａ，１１０ｂ，第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。

このとき、ミラー部１０１の反射面１４がＸＹ平面に対して＋Ｚ方向または－Ｚ方向へ傾いたときのＸＹ平面と反射面１４により成す角度を、振れ角とよぶ。このとき、＋Ｚ方向を正の振れ角、－Ｚ方向を負の振れ角とする。

まず、第１駆動構造部を駆動させる制御装置の制御について説明する。
第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂでは、第１駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１駆動部１１２ａ、１１２ｂが屈曲変形する。その結果、２つのトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに可動する。第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。

そこで、制御装置１１によって、第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂが有する第１駆動部１１２ａ、１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。

特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。

次に、第２駆動構造部を駆動させる制御装置の制御について、図１～図３を用いて説明する。図２は、可動装置の第２駆動構造部１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。点線で表されているのはミラー部１０１等である。なお、紙面向かって右方向が＋Ｘ方向、紙面向かって上方向が＋Ｙ方向、紙面手前が＋Ｚ方向である。

図２（ｉ）に示すように、第２駆動構造部１３０ｂに駆動電圧が印加されていない状態では、第２駆動構造部による振れ角はゼロである。

第２駆動構造部１３０ａが有する複数の第２駆動部１３１ａ～１３１ｄのうち、最もミラー部に距離が近い第２駆動部（１３１ａ）から数えて偶数番目の第２駆動部、すなわち第２駆動部１３１ｂ、１３１ｄを圧電素子部群Ａとする。また、さらに第２駆動構造部１３０ｂが有する複数の第２駆動部１３２ａ～１３２ｄのうち、最もミラー部に距離が近い第２駆動部（１３２ａ）から数えて奇数番目の第２駆動部、すなわち第２駆動部１３２ａ、１３２ｃを同様に圧電素子部群Ａとする。圧電素子部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図２（ｉｉ）に示すように、圧電素子部群Ａが同一方向に屈曲変形し、ミラー部１０１が－Ｚ方向に第２軸周りに可動する。

また、第２駆動構造部１３０ａが有する複数の第２駆動部１３１ａ～１３１ｄのうち、最もミラー部に距離が近い第２駆動部（１３１ａ）から数えて奇数番目の第２駆動部、すなわち第２駆動部１３１ａ、１３１ｃを圧電素子部群Ｂとする。また、さらに第２駆動構造部１３０ｂが有する複数の第２駆動部１３２ａ～１３２ｄのうち、最もミラー部に距離が近い第２駆動部（１３２ａ）から数えて偶数番目の第２駆動部、すなわち、１３２ｂ、１３２ｄを同様に圧電素子部群Ｂとする。圧電素子部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図２（ｉｖ）に示すように、圧電素子部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、ミラー部１０１が＋Ｚ方向に第２軸周りに可動する。

図２（ｉｉ）、（ｉｖ）に示すように、第２駆動構造部１３０ａまたは１３０ｂでは、圧電素子部群Ａが有する複数の圧電部２０２または圧電素子部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を同時に屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第２軸周りの振れ角度を大きくすることができる。例えば、図１に示すように、第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂが、第１支持部の中心点に対して第１支持部に点対称で接続されている。そのため、圧電素子部群Ａに駆動電圧を印加すると、第２駆動構造部１３０ａでは第１支持部と第２駆動構造部１３０ａの接続部に＋Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、第２駆動構造部１３０ｂでは第１支持部と第２駆動構造部１３０ｂの接続部に－Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されてミラー部１０１の第２軸周りの振れ角度を大きくすることができる。

また、図２（ｉｉｉ）に示すように、電圧印加による圧電素子部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。

図２（ｉｉ）～図２（ｉｖ）を連続的に繰り返すように第２駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第２軸周りに駆動させることができる。

第２駆動構造部に印加される駆動電圧は、制御装置によって制御される。

圧電素子部群Ａに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ａ）、圧電素子部群Ｂに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ｂ）について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）に示すように、圧電素子部群Ａに印加される駆動電圧Ａは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、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ＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。

図３（ｂ）に示すように、圧電素子部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂは、例えば、ノコギリ波状の波形の駆動電圧であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、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ＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。また、図３Ｃに示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。

なお、上記の駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、正弦波の重ね合わせによって生成される。また、本実施形態では、駆動電圧Ａ、Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、可動装置のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。

このように副走査は非共振で回動させているのは、主走査のように共振動作にすると走査線が等間隔とならずに画質が劣化してしまうためである。非共振動作をさせる場合、第２軸を中心とする回転モードの共振周波数を駆動周波数よりも十分に高い周波数で設計する必要がある。

ここで、前述のように、本実施形態では主走査構造を立体的に構成し、慣性モーメントを小さくすることができるため副走査の１次共振周波数を高くすることが容易となる。近年、ミラーサイズの拡大が望まれることが多いため、主走査構造が大きくなりやすく本実施形態を利用することで共振周波数の低下を防ぐことが可能である。

また、副走査の振幅拡大が必要な際には、副走査構造の剛性を下げることで、振幅を増大させることができるが副走査の１次共振周波数が下がってしまう。このような場合にも本実施形態を利用することで共振周波数を維持したまま副走査の振幅を拡大することが可能である。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を図４に示す。図４Ａは正面図、図４Ｂは裏面図、図４Ｃ～図４Ｆはそれぞれ断面図である。

基本構成は第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と異なる点は駆動部とトーションバースプリングの接続の形態が異なっている。図４Ｂに示す駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂの位置が異なる。本実施形態では、駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂは、駆動部１１１ａ、１１１ｂの＋Ｙ軸の端部に配置されている。すなわち、第２の実施形態では駆動部のＹ方向の長さが第１の実施形態より長く、第一支持部１２０の内側全体が利用されている。

図４Ｄには、この折り返しが断面によって示されている。Ｄ－Ｄ‘の断面において、駆動部接続部１１３ａによって、駆動部１１２ａと連結部１１１ａが接続されている。シリコン支持層３６１ａを挟んで、シリコン活性層３６２ｃと駆動部が形成されているシリコン活性層３６１ｃとが接続されている。駆動部の固定端側に折り返される形で接続され、略ミラー中心軸付近で駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂを介してトーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂと接続されている。駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂは、シリコン活性層３６１ｃよりも厚いシリコン活性層３６２ｃで形成されており、ほとんど変形せずに折り返される。

図４Ｂにおいて、それぞれの主要な構成要素の距離関係を以下に記す。可動部１０２と駆動部１１２ａの間のトーションバースプリングの長さＬ２とする。この時、Ｌ２の長さは、接合領域１１３ｂから、Ｄ－Ｄ‘ラインを通り、Ｅ－Ｅ’の交点で屈曲して、ミラー部接続部１０４に至る経路を示す。ミラー部接続部は第２のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６２ｃで形成されている。

可動部１０２と駆動部１１２ａ、１１２ｂの距離をＬ３とする。駆動部は可動部の円周を囲むように一定距離をおいて、形成されている。これは可能な限り大きな面積とした方が、駆動力が増すためである。つまりは、可動部に対し、一定の距離Ｌ３を介して、接触することを防止するように距離を定めている。

平面に可動部と駆動部と連結部を形成する場合には、連結部はＬ３の長さとなる。それに対し、本実施形態では先に記したＬ２の長さを連結部とみなすことが可能となる。はるかにＬ２の方が長く、ばね定数を維持しつつ、可動部と連結部が重なることで、可能限り小型の可動装置を実現できている。

駆動部の断面Ｄ－Ｄ‘（図４Ｄ）における変形時の概念図を図４Ｆに示す。駆動部とトーションバースプリングとの間には空間が形成され、その空間は第一支持部との接合部の方へ解放されている。図では－Ｙ方向となる。これにより、駆動部の先端でのＺ変位５７０が打ち消され、トーションバースプリングの中心軸付近（４１０、４１０）ではＺ方向振幅成分に対して回転成分の割合が高くなり、純粋なモーメントが得られ易くなる。トーションバースプリング中心軸４１０は変位する時には、トーションバースプリング中心軸（変位位置）４１１となり、先端部分のＺ方向振幅成分５７０よりも小さいことが分かる。

図４Ａ、図４Ｂではミラー中心軸とトーションバースプリングの中心軸は略一致させている。つまり、軸５３０とＥ－Ｅ‘のラインがほぼ一致している。軸５３０とトーションバースプリングの中心軸との差分のＺ成分を極力少なくするように駆動部接続部の折り返し長さを調整してもよい。第２の実施形態ではこのように第１駆動部の面積を最大限に大きくすることで振幅を拡大することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を図５に示す。図５Ａは正面図、図５Ｂは裏面図、図５Ｃ～図５Ｅはそれぞれ断面図である。
基本構成は第１および第２の実施形態と同様である。本実施形態は主走査の振幅量を検知することができるように駆動部とトーションバースプリングの接続部分に検知用の圧電部材１１６ａ、１１６ｂが形成されている。

接続部において折り返す構造は第２の実施形態と似ているが、シリコン活性層３６１ｃで形成される駆動部にスリット（Ｙ方向）５５０を入れて分離し、シリコン支持層３６１ａも残すことで折り返し部分が変形しないようになっている。駆動部はＬ字状に、スリット（Ｘ方向）５６０とスリット（Ｙ方向）５５０によって分離され、自由端となっている（図５Ａ）。スリット（Ｘ方向）は、図５Ｄの断面の方に明記する。

但し、検出用圧電部材１１６ａ、１１６ｂを配置する部分はシリコン支持層３６１ａを分離しシリコン活性層３６１ｃのみの領域を形成し、変形しやすくすることでミラー部の振幅に応じたトーションバースプリングのねじり対応する検出信号が得られるようになっている。

［第４の実施形態］
＜可動装置の構成＞
第４の実施形態を図６に示す。図６Ａは正面図、図６Ｂは裏面図、図６Ｃ～図６Ｅはそれぞれ断面図である。但し、図６Ｂは断面Ｃ－Ｃ’における半断面図となっている。

第４～６の実施形態は第１～３の実施形態と基板構成が異なる。
図６に示すように、可動装置１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続されミラー部をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動する第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂと、ミラー部および第１駆動構造部を支持する第１支持部１２０と、第１支持部に接続され、ミラー部および第１支持部をＸ軸に平行な第２軸周りに駆動する第２駆動構造部１３０ａ、１３０ｂと、第２駆動構造部を支持する第２支持部１４０と、第１駆動構造部および第２駆動構造部および制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。

可動装置１３は、例えば、第一のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板３６１と第二のＳＯＩ基板３６２の２枚のＳＯＩ基板が酸化シリコン層３６３を挟んで接合されて形成されている。

第一のＳＯＩ基板はシリコン支持層３６１ａ、酸化シリコン層３６１ｂ、シリコン活性層３６１ｃで形成され、第二のＳＯＩ基板はシリコン支持層３６２ａ、酸化シリコン層３６２ｂ、シリコン活性層３６２ｃで形成されている。

ここで第１～３の実施形態は第一のＳＯＩ基板３６１のシリコン支持層３６１ａと第二のＳＯＩ基板３６２のシリコン活性層３６２ｃが接合面であったのに対し、第４～第６の実施形態では、第一のＳＯＩ基板３６１のシリコン支持層３６１ａと第二のＳＯＩ基板３６２のシリコン支持層３６２ｃが接合面となっている。すなわち第二のＳＯＩ基板３６２が反転している。

各々のＳＯＩ基板はエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２駆動部１３１ａ～１３１ｄ、１３２ａ～１３２ｄ、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば可動装置１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

次に第１軸を中心に回動させるための主走査構造の詳細を説明する。
ミラー部１０１は例えば円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の－Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層３６２ｃから構成される。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。

ミラー部１０１は、第１～３の実施形態と異なり、裏面を反射面として形成されている。
また、図６Ｂに示すように、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の－Ｚ側の面にミラー部補強用のリブ１０３が形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層３６２ａおよび酸化シリコン層３６２ｂから構成され、ミラー振幅時に生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂは、シリコン活性層３６１ｃで構成された第１駆動部１１２ａ、１１２ｂと、第１圧電素子部から構成される。第１駆動部１１２ａ、１１２ｂの裏面には駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂと後述する駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂが形成されている。駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂの形状や幅で剛性を設計し駆動部の共振周波数を所望の値に設定している。
駆動部１１２ａ、１１２ｂの一端は、後述するトーションバースプリングと接続され、他端は第１支持部１２０の内周部に接続されている。

第１駆動部１１２ａ、１１２ｂは、図６ｅに示すように弾性部であるシリコン活性層３６１ｃの＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、図６Ｂに示すように、第１軸方向を長手方向として、第一のＳＯＩ基板３６１のシリコン活性層３６１ａから構成されている。

トーションバースプリング１１１ａ、１１１ｂは、それぞれの一端がミラー接続部１０４を介してミラー部リブ１０３に接続され、他端が駆動部接続部１１３ａ、１１３ｂを介して第１駆動構造部１１０ａ、１１０ｂに接続され、ミラー部１０１を回動可能に支持している。

ここで図６Ｂに示すようにトーションバースプリングはそのねじり中心軸をミラーの中心からオフセット（ｄＳ）することで、駆動部先端のＺ方向の振幅を回転力（モーメント）に変えてミラーを回動させている。駆動部は先端が自由端となっているため圧電駆動力を妨げることなく大振幅が得られる。
更に駆動部の曲げモード共振をミラー共振（トーションバースプリングのねじりモード共振）近傍に設定することで、ミラーの回転角度を大きく拡大することができ、低い印可電圧で大振幅動作が可能となる。

図６Ａに戻り、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層３６１ａ、酸化シリコン層３６１ｂ、シリコン活性層３６１ｃから構成され、ミラー部１０１および第一駆動部１１２ａ、１１２ｂを囲うように形成された略矩形形状の支持体である。

このように、トーションバースプリングと駆動部は第一のＳＯＩ基板のシリコン活性層３６１ｃ、および、またはシリコン支持層３６１ａで形成し、ミラー部は第二のＳＯＩ基板３６２ｃで形成しているため、これらを第一のシリコン支持層３６２ｃの厚さ分を間隙として立体的に重ね、コンパクトに構成することで、主走査構造の慣性モーメントを小さくすることができる。

第２軸を中心に回動させるための副走査の構造および、制御装置の制御の詳細は第１～３の実施形態と同様である。

［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態を図７に示す。図７Ａは正面図、図７Ｂは裏面図、図７Ｃ～図７Ｅはそれぞれ断面図である。

基本構成は第４の実施形態と同様である。

第５の実施形態はミラーサイズがさらに大きい場合の実施形態である。図７に示すようにミラー部が主走査構造より一回り大きく形成されており、第１支持部１２０よりも大きい。第１支持部は厚さが大きいシリコン支持層で形成されているため、第１支持部の大きさは慣性モーメントへの影響が大きい。

本実施形態のようにミラー部サイズに対して第１支持部１２０を小さく形成することで、慣性モーメントを小さく抑えることが可能である。本実施形態においてミラー部のリブ１０３と第一支持部または駆動部リブ１１４ａ、１１４ｂ、トーションバースプリング１１２とはＺ方向において重ならないように配置されている。これによって動作時のＺ方向の変形で互いに干渉することがないようになっている。

［第６の実施形態］
第６の実施形態を図８に示す。図８Ａは正面図、図８Ｂは裏面図、図８Ｃ～図８Ｅはそれぞれ断面図である。

基本構成は第４および第５の実施形態と同様である。

第６の実施形態は第５の実施形態と同様にミラーサイズが大きい場合である。

図８Ｄに示すように、ミラー１４と駆動部１１２ｂがＺ方向の視野で重なっている。図８Ｅに示すように、トーションバースプリング１１１ａとミラー１４の間には空間５８０が形成されている。空間５８０は接続部５７０から－Ｘ方向に開放されている。これは駆動部１１２ｂとトーションバースプリング１１１ａとの接続部５７０の方向に開放されていることとなる。トーションバースプリングは空間５８０の開放方向に実質的な長さを有しており、ばね定数を確保できている。これにより、ミラー１４が拡大しても、駆動部１１２ｂとミラー部１４とが重なっており、小型化が実現できている。この時、トーションバースプリング１１１ｂは、空間５８０によりばね定数を維持し、振れ角は維持できている。

第６の実施形態では、第５の実施形態と同様に、ミラー部サイズに対して第１支持部１２０を小さく形成することで、慣性モーメントを小さく抑えることができる。さらに、第１支持部のＸ軸周りの慣性モーメントをＹ軸周りの慣性モーメントに対して大きくすることで、副走査の一次共振周波数を下げずに第１支持部の振動を抑制することができる。具体的には第１支持部を第２軸中心近傍で第１軸中心から離れた位置のみで枠幅を太くすることで第２軸周りの慣性モーメントを抑えながら第１軸周りの慣性モーメントを大きくしている。

第２軸（副走査構造）の支持系の第１軸周りの剛性が小さい場合には第１支持部１２０の１軸周りの慣性モーメントはミラー部の慣性モーメントよりも大きくすることで異常な動作を抑えることができる。

以下、本発明の光偏向器をアプリケーションに適用した実施形態について説明する。

［光走査システム］
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図９～１２に基づいて詳細に説明する。

図９には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図９に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を可動装置１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。

光走査システム１０は、制御装置１１，光源装置１２、反射面１４を有する可動装置１３により構成される。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。可動装置１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。

制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および可動装置１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および可動装置１３に駆動信号を出力する。

光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに可動させる。

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、可動装置１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光をある１軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。

次に、光走査システム１０一例のハードウェア構成について図１０を用いて説明する。図１０は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２および可動装置１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ２２（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。

ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および可動装置ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、イン
ターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置トライバは、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信
号を出力する電気回路である。

可動装置ドライバ２６は、入力された制御信号に従って可動装置１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図１０に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

次に、光走査システム１０の制御装置１１の機能構成について図１１を用いて説明する。
図１１は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。

図１１に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。

制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または可動装置１３に駆動信号を出力する。

駆動信号は、光源装置１２または可動装置１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置１３においては、可動装置１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。

次に、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について図１２を用いて説明する。図１２は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。

ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。

ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。

ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および可動装置１３に出力する。

ステップ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および可動装置１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および可動装置１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。

また、上記光走査システム１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２および可動装置１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した可動装置１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。

［画像投影装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図１３および図１４を用いて詳細に説明する。

図１３は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図１４はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。

図１３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図１４に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する可動装置１３にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する可動装置１３によって二次元走査される。可動装置１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

可動装置１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した可動装置１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。

尚、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。また自動車４００は、特許請求の範囲に記載の「車両」の一例である。

［光書込装置］
次に、本実施形態の可動装置１３を適用した光書込装置について図１５および図１６を用いて詳細に説明する。

図１５は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図１６は、光書込装置の一例の概略図である。

図１５に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

図１６に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する可動装置１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。そして、可動装置１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置１２および反射面１４を有する可動装置１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。

このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

上記光書込装置に適用される反射面１４を有した可動装置１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。

［物体認識装置］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した物体認識装置について、図１７および図１８を用いて詳細に説明する。

図１７は、物体認識装置の一例であるライダ（ＬｉＤＡＲ；Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置を搭載した自動車の概略図である。ライダ装置を自動車の前照灯を搭載する灯部ユニットに搭載した自動車の概略図である。また、図１８はライダ装置の一例の概略図である。

物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばライダ装置である。

図１７に示すように、ライダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。

図１８に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する可動装置１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および可動装置１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

反射面１４を有する可動装置１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなライダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。

上記物体認識装置では、一例としてのライダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した可動装置１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。

［レーザヘッドランプ］
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ５０について、図１９を用いて説明する。図１９は、レーザヘッドランプ５０の構成の一例を説明する概略図である。

レーザヘッドランプ５０は、制御装置１１と、光源装置１２ｂと、反射面１４を有する可動装置１３と、ミラー５１と、透明板５２とを有する。

光源装置１２ｂは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置１２ｂから発せられた光は、可動装置１３に入射し、反射面１４にて反射される。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面をＸＹ方向に可動し、光源装置１２ｂからの青色のレーザ光をＸＹ方向に二次元走査する。

可動装置１３による走査光は、ミラー５１で反射され、透明板５２に入射する。透明板５２は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー５１からの青色のレーザ光は、透明板５２における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板５２からの白色光で照明される。

可動装置１３による走査光は、透明板５２の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。

可動装置１３を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置１２ｂ及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置１２ｂを近紫外線とし、透明板５２を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板５２を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。

［ヘッドマウントディスプレイ］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ６０について、図２０～２１を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ６０は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではＨＭＤと省略して示す。

図２０は、ＨＭＤ６０の外観を例示する斜視図である。図２０において、ＨＭＤ６０は、左右に１組ずつ略対称に設けられたフロント６０ａ、及びテンプル６０ｂにより構成されている。フロント６０ａは、例えば、導光板６１により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル６０ｂに内蔵することができる。

図２１は、ＨＭＤ６０の構成を部分的に例示する図である。なお、図２１では、左眼用の構成を例示しているが、ＨＭＤ６０は右眼用としても同様の構成を有している。

ＨＭＤ６０は、制御装置１１と、光源ユニット５３０と、光量調整部５０７と、反射面１４を有する可動装置１３と、導光板６１と、ハーフミラー６２とを有している。

光源ユニット５３０は、上述したように、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂと、コリメータレンズ５０２、５０３、及び５０４と、ダイクロイックミラー５０５、及び５０６とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット５３０において、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー５０５及び５０６で合成される。光源ユニット５３０からは、合成された平行光が発せられる。

光源ユニット５３０からの光は、光量調整部５０７により光量調整された後、可動装置１３に入射する。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面１４をＸＹ方向に可動し、光源ユニット５３０からの光を二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。

可動装置１３による走査光は、導光板６１に入射する。導光板６１は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー６２に導光する。導光板６１は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。

ハーフミラー６２は、導光板６１からの光をＨＭＤ６０の背面側に反射し、ＨＭＤ６０の装着者６３の眼の方向に出射する。ハーフミラー６２は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー６２での反射により、装着者６３の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー６２での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者６３の網膜に結像する。またハーフミラー６２での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者６３は、ＸＹ方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。

６２はハーフミラーであるため、装着者６３には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー６２に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。

以上説明したように、本発明の態様は以下の通りである。

＜１＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、可動部と、前記可動部を駆動させる駆動部と、前記可動部と前記駆動部を連結する連結部と、を有し、前記連結部は、前記可動部と前記駆動部の少なくとも一方と平面視において重なる領域に間隔を有し、平面視における前記可動部及び前記駆動部との接続領域を除く前記可動部との接続位置と前記駆動部との接続位置との間の連結部の長さは、平面視における前記駆動部と前記可動部との距離よりも長いことを特徴とした。

これにより、連結部の実質的な長さを変えることなく、連結部と駆動部とが重なった領域分、従来よりもコンパクトに可動装置を形成できる。連結部の長さは、ばね定数と比例して、長さが同じであれば、ばね定数は同じであり、可動部の振幅や周波数を同等に維持しつつ、コンパクトな可動装置を提供できる。

＜２＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記平面視において、前記駆動部と前記可動部が重なることを特徴とした＜１＞に記載した特徴を有する。これにより、可動部と連結部とが重なった領域分、従来よりもコンパクトに可動装置を形成できる。

＜３＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記駆動部は、前記可動部を回動させ、平面視における前記連結部は、前記可動部との接続位置から前記回動の軸と平行な方向に延伸する＜１＞又は＜２＞に記載した特徴を有する。これにより、可動部と連結部とが重なった領域分、従来よりもコンパクトに可動装置を形成できる。

＜４＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記駆動部は、前記可動部を回動させ、平面視における前記連結部は、前記駆動部との接続位置から前記回動の軸と交差する方向に延伸する＜１＞～＜３＞に記載した特徴を有する。これにより、可動部と連結部とが重なった領域分、従来よりもコンパクトに可動装置を形成できる。

＜５＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記駆動部を固定する第１の支持部があり、前記第１の支持部に接続し前記第１の支持部を駆動させる他の駆動部があり、前記他の駆動部を固定する第２の支持部があり、前記可動部を前記駆動部によって回動する第１軸に対し、前記他の駆動部によって回動する第２の軸が、略直交し、＜１＞～＜４＞に記載の特徴を有する。

これより、第１軸（実施例で示した光偏向器では主走査方向）の構造がコンパクトに形成できる。コンパクトな構造体であるため慣性モーメントが小さくなる。これにより、第２軸である副走査の一次共振周波数を高くすることができる。

従来では、駆動部、連結部、可動部をそれぞれ平面的に構成すると構造体の面積が大きくなり、副走査回動中心からの距離が増加し慣性モーメントが急激に増大してしまっていた。光偏向器の各部要素を積み重ねて構成することで慣性モーメントを小さくすることができる。主走査構造（すなわち副走査に対する可動部）の慣性モーメントを小さくすることによって、副走査の一次共振周波数を高くすることができる。また、一次共振周波数が十分高い場合には、副走査の走査方向の支持剛性を小さく設計することで、共振周波数を高くする代わりに振幅を拡大することができる。一般的に利用されているＳＯＩ基板は２層構成であるため、このように各構成要素を積み重ねて形成することはできなかったが、製造プロセスにおいて接合技術や実装技術の進歩によって３層、または４層構造の基板を構造体として利用できるようになってきたことで実現できるようになった。

＜６＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記駆動部にスリットが入っており、前記駆動部の前記第１の支持部側に折り返した位置で前記連結部が接続され、前記スリットによって分割された前記駆動部の面積の小さい側の領域に圧電検出機能を有する領域が形成されている＜１＞～＜５＞に記載の特徴を有する。

これにより、検出部における駆動部の振幅量を増大させ、検出感を向上させる効果がある。感度を向上させることで制御性を高め、従来よりも小型化した可動装置においても正確に可動部を駆動させることが可能となる。

＜７＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記可動部の裏面にはリブが形成され、前記駆動部と前記連結部とは重ならないように配置され＜１＞～＜６＞に記載の特徴を有する。これにより、面変形を抑制しつつ可動域を確保する効果がある。これにより従来よりも、さらなる小型の可動装置が可能となる。

＜８＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記第1の支持部および前記第１の駆動部の第１軸周りの慣性モーメントが前記可動部の第１軸周りの慣性モーメントよりも大きく＜１＞または＜２＞に記載の特徴を有する。

これにより、第１軸動作時に生じる第１支持部の振動を抑制する効果がある。これにより従来よりも、さらなる小型の可動装置が可能となる。

＜９＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、可動部と前記可動部を駆動させる駆動部と、前記可動部と前記駆動部を連結する連結部と、を有する可動装置であって、平面視において、前記駆動部と、前記連結部が重なる領域を有し、前記領域は、前記駆動部と前記連結部の間に、可動部側に開放される空間を含むことを特徴とした。

これにより、連結部の実質的な長さを変えることなく、連結部と駆動部とが重なった領域分、従来よりもコンパクトに可動装置を形成できる。連結部の長さは、ばね定数と比例して、長さが同じであれば、ばね定数は同じであり、可動部の振幅や周波数を同等に維持しつつ、コンパクトな可動装置を提供できる。

＜１０＞
本発明の一実施形態にかかる可動装置は、前記駆動部と前記連結部との前記空間が、前記駆動部の前記支持部の方向に開放している＜９＞に記載の特徴を有する。

これにより、接続部が駆動幅の大きい自由端に位置することで、重なっている前記連結部が固定端の方向に折り返すように延伸する配置となる。折り返すことで駆動部のたわみによる基板厚さ方向の変動をなくし回転成分（モーメント）を効率よく弾性支持部材に伝えることができる。また、駆動部の面積を大きくすることで駆動振幅を大きくする効果がある。折り返すことで駆動部のたわみによる基板厚さ方向の変動をなくし回転成分（モーメント）を効率よく弾性支持部材に伝えることができる。また、駆動部の面積を大きくすることで駆動振幅を大きくする効果がある。

１０ 光走査システム
１１ 制御装置
１２ 光源装置
１３ 可動装置
１４ 反射面
１５ 被走査面
３０ 制御部（制御手段の一例）
３１ 駆動信号出力部（印加手段の一例）
１０１ ミラー部
１０２ ミラー基体
１０３ ミラー部リブ
１０４ ミラー部接続部
１１０ａ、１００ｂ 第１駆動構造部ａ、ｂ
１１１ａ、ｂ トーションバースプリングａ、ｂ
１１２ａ、１１２ｂ 第１駆動部
１１３ａ、１１３ｂ 駆動部接続部
１１４ａ、１１４ｂ 駆動部リブ
１２０ 第１支持部
１３０ａ、１３０ｂ 第２駆動構造部
１３１ａ～１３１ｄ 第２駆動部ａ
１３２ａ～１３２ｄ 第２駆動部ｂ
１４０ 第２支持部
１５０ 電極接続部
３６１ シリコン支持層
３６２ 酸化シリコン層
３６３ シリコン活性層
２０１ 下部電極
２０２ 圧電部
２０３ 上部電極
４００ 自動車
４１０ トーション中心
４１１ トーション中心（変位位置）
５００ ヘッドアップディスプレイ装置（画像投射装置）
５０１ Ｌ１（可動部および駆動部と連結部との距離）
５０２ Ｌ２（可動部および駆動部と連結部と間に形成される空間長さ）
５０３ Ｌ３（可動部と駆動部の距離）
５１０ 圧電素子部群Ａ
５２０ 圧電素子部群Ｂ
５３０ 第１軸
５４０ 第２軸
５５０ 駆動部のスリット部（Ｙ方向）
５６０ 駆動部のスリット部（Ｘ方向）
５７０ Ｚ方向振幅
５８０ 空間
５９０ 接続領域（駆動部と連結部との接続）
５９１ 接続領域（可動部と連結部との接続）
６００ 光書込装置
６５０ レーザプリンタ（画像形成装置）
７００ レーザレーダ装置（物体認識装置）

＜実施形態の用語と請求項の用語の対応＞
駆動信号出力部３１は、「印加手段」の一例である。制御部３０は、「制御手段」の一例である。

Claims (15)

1. 可動部と、
   前記可動部を駆動させる駆動部と、
   前記可動部と前記駆動部を連結する連結部と、を有し、
   前記連結部は、前記可動部と前記駆動部の少なくとも一方と平面視において重なる領域に間隔を有し、
   平面視における前記可動部及び前記駆動部との接続領域を除く前記可動部との接続位置と前記駆動部との接続位置との間の連結部の長さは、平面視における前記駆動部と前記可動部との距離よりも長い
   ことを特徴とする可動装置。
2. 前記平面視において、前記駆動部と前記可動部が重なる
   ことを特徴とした請求項１に記載の可動装置。
3. 前記駆動部は、前記可動部を回動させ、
   平面視における前記連結部は、前記可動部との接続位置から前記回動の軸と平行な方向に延伸する請求項１又は２に記載の可動装置。
4. 前記駆動部は、前記可動部を回動させ、
   平面視における前記連結部は、前記駆動部との接続位置から前記回動の軸と交差する方向に延伸する請求項１又は２に記載の可動装置。
5. 前記駆動部を固定する第１の支持部があり、
   前記第１の支持部に接続し前記第１の支持部を駆動させる他の駆動部があり、
   前記他の駆動部を固定する第２の支持部があり、
   前記可動部を前記駆動部によって回動する第１軸に対し、
   前記他の駆動部によって回動する第２の軸が、略直交すること
   を特徴とした請求項１または請求項２に記載の可動装置。
6. 前記駆動部にスリットが入っており、
   前記駆動部の前記第１の支持部側に折り返した位置で前記連結部が接続され、
   前記スリットによって分割された前記駆動部の面積の小さい側の領域に
   圧電検出機能を有する領域が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可動装置。
7. 前記可動部の裏面にはリブが形成され、
   前記駆動部と前記連結部とは重ならないように配置されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２の可動装置。
8. 前記第1の支持部および前記第１の駆動部の第１軸周りの慣性モーメントが前記可動部の第１軸周りの慣性モーメントよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可動装置。
9. 前記可動部は、前記第１の支持部よりも大きく、前記第２の支持部よりも小さい
   を特徴とした請求項１または請求項２に記載の可動装置。
10. 請求項１に記載の可動装置を有する画像投影装置。
11. 請求項１に記載の可動装置を備えるヘッドアップディスプレイ。
12. 請求項１に記載の可動装置を備えるレーザヘッドランプ。
13. 請求項１に記載の可動装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。
14. 請求項１に記載の可動装置を備える物体認識装置。
15. 請求項１１に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項１２に記載のレーザヘッドランプ、及び請求項１４に記載の物体認識装置の少なくとも１つを有する移動体。