JP5816002B2 - 光偏向器 - Google Patents

Description

本発明は、反射面を揺動する光偏向器に関する。

従来、ミラー部と、一対の第一振動子と、枠体と、一対の第二振動子と、支持体とを備えた光学反射素子が知られている（特許文献１）。この光学反射素子の一対の第一振動子は、ミラー部を介して対向するように、ミラー部の端部とそれぞれ連結される。枠体は、一対の第一振動子及びミラー部の外周を囲むように、一対の第一振動子と連結される。一対の第二振動子は、枠体を介して対向するように、枠体とそれぞれ連結される。支持体は、一対の第二振動子及び枠体の外周を囲うように、一対の第二振動子と連結される。

第一振動子は、第一振動子の中心軸に垂直な軸に平行な複数の振動板が、同一平面上で折り返し連結されたミアンダ形状に形成される。また、第二振動子は、第二振動子の中心軸に垂直な軸に平行な複数の振動板が、同一平面上で折り返し連結されたミアンダ形状に形成される。

これらの第一振動子及び第二振動子を構成する複数の振動板上には、それぞれドライブ素子とモニター素子が配置される。ドライブ素子は、各振動板を圧電駆動により屈曲変形するための圧電素子である。モニター素子は、各振動板の屈曲変形の変形量を検知するための圧電素子である。これらの圧電素子は、それぞれ下部電極層、圧電体層及び上部電極層を積層して形成される。

このような光学反射素子では、ドライブ素子により各振動板を圧電駆動するときに、モニター素子により実際の屈曲変形の変形量を検知する。光学反射素子は、実際の変形量をフィードバックすることにより、圧電駆動の制御の精度を高めている。

特開２０１０−１２２４８０号公報

しかしながら、特許文献１の光学反射素子では、第一振動子及び第二振動子を構成する複数の振動板上に、ドライブ素子に加えてモニター素子が配置されている。このため、ドライブ素子が振動板上で占める面積が減る。これによって、光学反射素子は、複数の振動板を屈曲させる力が少なくなり、モニター素子を配置しないものに比べて反射面の回転角が減少する。

そこで、本発明は、反射面を揺動するときの回転角を減少させることなく、反射面の揺動を検知できる光偏向器を提供することを目的とする。

本発明は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部を支持する矩形の枠形状の支持部と、一端が前記ミラー部に、他端が前記支持部にそれぞれ連結され、圧電駆動により前記ミラー部を前記支持部に対して所定の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータとを備えた光偏向器において、前記圧電アクチュエータは、複数の圧電カンチレバーを折り返し状に連結して構成され、各圧電カンチレバーは、前記圧電アクチュエータの他端が連結された前記支持部の辺の方向に延びるように形成され、前記圧電アクチュエータの他端は、前記支持部の内側の前記辺の一方側寄りの位置で連結され、前記圧電アクチュエータの圧電駆動により前記支持部に伝達される振動を検知する検知用圧電素子が、前記支持部に配置され、前記検知用圧電素子は、前記支持部の前記圧電アクチュエータの他端が連結された位置から前記圧電カンチレバーと同方向に延びる形状であることを特徴とする。

本発明によれば、圧電アクチュエータの圧電駆動によりミラー部が所定の軸周りに揺動することで反射面が揺動する。この圧電駆動によって支持部に伝達される振動は、支持部上に配置されている検知用圧電素子で検知される。検知用圧電素子は、これらの振動の検知により、圧電アクチュエータの圧電駆動による実際の屈曲変形の変形量を検知できる。

従って、圧電アクチュエータには、検知用圧電素子を設けなくてよい。このため、本発明の光偏向器では、圧電アクチュエータ（特許文献１における振動子に相当）にセンサ素子が配置されたものに比べて、反射面の大きな回転角が得られる。従って、本発明の光偏向器によれば、反射面を揺動するときの回転角を減少させることなく、反射面の揺動を検知できる。
更に、本発明によれば、支持部に伝達される振動を検知する検知用圧電素子が、その振動が最も伝わりやすい圧電アクチュエータの他端が連結された位置から支持部の辺の中央に向かって延びるように配置されるので、振動をより的確に検知することができる。

本発明において、支持部は、検知用圧電素子が配置された部分が、検知用圧電素子が配置されていない部分より薄く形成されていることが好ましい。支持部の薄く形成された部分は、振動による支持部の屈曲変形の変形量が大きくなり、振動が伝達されやすくなる。すなわち、検知用圧電素子が配置された部分は振動が伝達されやすくなる。これにより、検知用圧電素子は、精度良く振動を検知できる。

本発明において、ミラー部は、反射面を有する反射体と、反射体を支持する反射体支持部と、圧電駆動により反射体を反射体支持部に対して軸と交差する別の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータとは別の圧電アクチュエータとを備え、圧電アクチュエータは、一端が反射体支持部に連結され、他端が支持部に連結され、別の圧電アクチュエータは、一端が反射体に連結され、他端が反射体支持部に連結され、検知用圧電素子は、圧電アクチュエータの圧電駆動により伝達される振動及び別の圧電アクチュエータの圧電駆動により伝達される振動を検知することが好ましい。

これにより、ミラー部が所定の軸周りに揺動し、反射体が別の軸周りに揺動することで、反射面が二次元方向に揺動する。この場合には、支持部には、圧電アクチュエータの圧電駆動によりミラー部の反射体支持部を揺動させるときの振動が伝達される。従って、検知用圧電素子は、この伝達される振動を検知できる。

更に、支持部の検知用圧電素子が配置された部分を薄く加工する場合においては、検知用圧電素子は、圧電アクチュエータの圧電駆動によりミラー部の反射体支持部を揺動させるときの振動に加え、別の圧電アクチュエータの圧電駆動により反射部を揺動させるときの振動も伝達されやすい。このため、検知用圧電素子は、圧電アクチュエータ及び別の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電アクチュエータの振動を検知できる。

本発明の第１実施形態の光偏向器の構成を示す図。 図１の光偏向器のＩＩ−ＩＩ線端面を模式的に示す図。 （ａ）は光偏向器の圧電アクチュエータが作動していない状態を示し、（ｂ）は圧電アクチュエータが作動している状態を示す図。 （ａ）は光偏向器のミラー部を第１軸周りに揺動するときの圧電アクチュエータに印加する駆動電圧の波形を示す図、（ｂ）は（ａ）に示される波形が印加されたときの検知用圧電素子の出力波形を示す図、（ｃ）は（ａ）に示される波形が印加されたときの光位置センサの出力波形を示す図。 本発明の第２実施形態の光偏向器の構成を示す図。 図５の光偏向器のＶＩ−ＶＩ線端面を模式的に示す図。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の光偏向器の構成について説明する。第１実施形態の光偏向器１は、反射体としての反射部２と、一対の第１圧電アクチュエータ３１，３２と、第１支持部４と、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２と、第２支持部６とを備える。

反射部２は、入射した光を反射する矩形の反射面２ａと、反射面２ａを支持する矩形の反射面支持体２ｂとを備える。反射面２ａは、反射面支持体２ｂ上の金属薄膜（第１実施形態では一層の金属薄膜）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工して形成されている。金属薄膜の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。

金属薄膜の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。反射面支持体２ｂは、シリコン基板で構成される。ここで、第１実施形態の反射面支持体２ｂは、本発明における反射体支持部に相当する。

第１圧電アクチュエータ３１，３２は、反射部２を挟んで対向して配置されている。第１圧電アクチュエータ３１，３２は、それらの先端部が、反射部２の一対の対向する辺にそれぞれ連結されている。この連結されている反射部２の辺は、第１軸Ｙに直交する辺である。

第１支持部４は、矩形の枠形状に形成されており、反射部２と第１圧電アクチュエータ３１，３２とを囲むように設けられている。第１支持部４は、第１圧電アクチュエータ３１，３２の反射部２が接続されていない側のそれぞれの端部（基端部）が連結されており、第１圧電アクチュエータ３１，３２を介して反射部２を支持している。

第２圧電アクチュエータ５１，５２は、第１支持部４を挟んで対向して配置されている。第２圧電アクチュエータ５１，５２は、それらの先端部が、第１支持部４の第１軸Ｙと平行な方向の一対の対向する辺にそれぞれ連結されている。

第２支持部６は、矩形の枠形状に形成されており、第１支持部４と第２圧電アクチュエータ５１，５２とを囲むように設けられている。第２支持部６には、第２圧電アクチュエータ５１，５２の、第１支持部４と連結されていない側の一対の他端がそれぞれ連結されている。これにより、第２支持部６は、第２圧電アクチュエータ５１，５２を介して第１支持部４を支持している。

次に、第１圧電アクチュエータ３１，３２の詳細な構成について説明する。第１圧電アクチュエータ３１，３２は、それぞれが、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された一対の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄを備える。詳細には、一対の第１圧電アクチュエータ３１，３２のうちの一方の第１圧電アクチュエータ３１は、４つの圧電カンチレバーからなる一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄで構成される。また、一対の第１圧電アクチュエータ３１，３２のうちの他方の第１圧電アクチュエータ３２は、４つの圧電カンチレバーからなる他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄで構成される。

一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、反射部２を第１軸Ｙ周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄは、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄと同様に、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、反射部２を第１軸Ｙ周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

このように、一方の第１圧電アクチュエータ３１及び他方の第１圧電アクチュエータ３２は、それを形成する一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ及び他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄが、所謂ミアンダ形状に形成されている。

一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ及び他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄのうちの反射部２側に配置されているカンチレバー（以下、「１番目の第１圧電カンチレバー」という）３１Ａ，３２Ａは、その隣り合う第１圧電カンチレバー（以下、「２番目の第１圧電カンチレバー」という）３１Ｂ，３２Ｂと連結されていない側のそれぞれの一端が反射部２の外周部に連結されている。

同様に、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ及び他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄのうちの第１支持部４側に配置されている圧電カンチレバー（以下、「４番目の第１圧電カンチレバー」という）３１Ｄ，３２Ｄは、その隣り合う第１圧電カンチレバー（以下、「３番目の第１圧電カンチレバー」という）３１Ｃ，３２Ｃと連結されていない側のそれぞれの一端が第１支持部４の内周部に連結されている。

これにより、反射部２は、第１圧電アクチュエータ３１，３２を構成する第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの屈曲変形によって、第１支持部４に対して第１軸Ｙ周りに揺動可能となっている。

以降、一対の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのうち、反射部２から数えて奇数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（１番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ及び３番目の第１圧電カンチレバー３１Ｃ，３２Ｃ）を奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃという。

また、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃのうち、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄに含まれるものを一方の奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃといい、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄに含まれるものを他方の奇数番目の第１圧電カンチレバー３２Ａ，３２Ｃという。

同様に、一対の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのうち、反射部２から数えて偶数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（２番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３２Ｂ及び４番目の第１圧電カンチレバー３１Ｄ，３２Ｄ）を偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄという。

また、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄのうち、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄに含まれるものを一方の偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄといい、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄに含まれるものを他方の偶数番目の第１圧電カンチレバー３２Ｂ，３２Ｄという。

次に、第２圧電アクチュエータ５１，５２の詳細な構成について説明する。第２圧電アクチュエータ５１，５２は、それぞれが、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄを備える。詳細には、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２のうちの一方の第２圧電アクチュエータ５１は、４つの圧電カンチレバーからなる一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄで構成される。また、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２のうちの他方の第２圧電アクチュエータ５２は、４つの圧電カンチレバーからなる他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄで構成される。

一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、反射部２を第２軸Ｘ（第１軸Ｙに直交する軸）周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄは、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄと同様に、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、反射部２を第２軸Ｘ周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

このように、一方の第２圧電アクチュエータ５１及び他方の第２圧電アクチュエータ５２は、それを形成する一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄが、所謂ミアンダ形状に形成されている。

一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄのうちの反射部２側（第１支持部４側）に配置されているカンチレバー（以下、「１番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ａ，５２Ａは、その隣り合う第２圧電カンチレバー（以下、「２番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｂ，５２Ｂと連結されていない側のそれぞれの一端が第１支持部４の外周部に連結されている。

同様に、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄのうちの第２支持部６側に配置されている圧電カンチレバー（以下、「４番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｄ，５２Ｄは、その隣り合う第２圧電カンチレバー（以下、「３番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｃ，５２Ｃと連結されていない側のそれぞれの一端が第２支持部６の内周部に連結されている。

これにより、第１支持部４は、第２圧電アクチュエータ５１，５２を構成する第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの屈曲変形によって、第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動可能となっている。

以降、一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄのうち、反射部２から数えて奇数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（１番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５２Ａ及び３番目の第２圧電カンチレバー５１Ｃ，５２Ｃ）を奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃという。

また、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃのうち、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄに含まれるものを一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃといい、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄに含まれるものを他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃという。

同様に、一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄのうち、反射部２から数えて偶数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（２番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５２Ｂ及び４番目の第２圧電カンチレバー５１Ｄ，５２Ｄ）を偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄという。

また、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄのうち、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄに含まれるものを一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄといい、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄに含まれるものを他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄという。

なお、本実施形態の光偏向器１は、第１圧電アクチュエータ３１，３２及び第２圧電アクチュエータ５１，５２を、それぞれ４つの圧電カンチレバーで構成しているが、圧電カンチレバーの数はこれに限られるものではない。

図２は、光偏向器１の模式的なＩＩ−ＩＩ線端面図を示す。第１圧電アクチュエータ３１，３２を構成する第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれと、第２圧電アクチュエータ５１，５２を構成する一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれとは、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３を積層した構造の圧電カンチレバーである。

なお、圧電カンチレバーの詳細な構造は、支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２、及び上部電極Ｌ３が積層されており、これらの下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２、及び上部電極Ｌ３を囲むように層間絶縁膜Ｍ１が設けられている。そして、層間絶縁膜Ｍ１上に上部電極配線Ｗが積層され、この上部電極配線Ｗを囲むようにパッシベーション膜Ｍ２が設けられている。

なお、上部電極配線Ｗは、後述するように、第１駆動用奇数上部電極配線Ｗｙｏ、第１駆動用偶数上部電極配線Ｗｙｅ、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｘｏ、及び第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｘｅがあり、これらを特に区別する必要が無いときは、上部電極配線Ｗという。

これらの圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの圧電体Ｌ２は、上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に駆動電圧が印加されることで、圧電駆動により屈曲変形する。これらの圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄは、圧電体Ｌ２の屈曲変形に伴って、屈曲変形する。

なお、第１圧電アクチュエータ３１，３２を構成する一対の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれの隣り合う圧電カンチレバーの連結部は、その隣り合う圧電カンチレバーのそれぞれの支持体Ｂ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Ｌ２及び上部電極Ｌ３の層（或いは下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３の層）は設けられていない。これは、第２圧電アクチュエータ５１，５２においても同様である。

第２支持部６上には、検知部７１，７２が設けられている。検知部７１，７２は、第２支持部６上に、当該第２支持部６の第１軸Ｙに平行な辺（第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの各圧電カンチレバーの長手方向の辺に平行な辺）に沿うように、当該辺の第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されている付近に配置されている。

検知部７１，７２は、第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動によって、第１支持部４を第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動させるときに、第２支持部６に伝達される振動を検知するためのセンサとして設けられている。

検知部７１，７２は、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄと同様に、第２支持部６を構成する支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３を積層した構造になっている。また、検知部７１，７２には、層間絶縁膜Ｍ１、パッシベーション膜Ｍ２が設けられている。

そして、第２支持部６に第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動による振動が伝達されることで、第２支持部６が屈曲変形したときに、検知部７１，７２の圧電体Ｌ２がこの屈曲変形の変形量に応じた電圧を出力する。光偏向器１は、このときの電圧値によって、第２支持部６に伝達された振動を検知することができる。

第１実施形態の光偏向器１の第２支持部６は、反射部２を第２軸Ｘ周りで揺動しているときには、第１軸Ｙに平行な２辺のそれぞれ第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されている部分が屈曲変形しやすいことが、予め行なわれた実験によって分かった。このため、検知部７１，７２を当該連結されている部分に配置している。

このように、第１実施形態では、検知部７１，７２（詳細には、検知部７１，７２の圧電体Ｌ２）が、本発明における検知用圧電素子に相当する。

光偏向器１は、第２支持部６上に、下部電極パッド６１ａ，６２ａと、奇数用第１上部電極パッド６１ｂと、偶数用第１上部電極パッド６２ｂと、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃと、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄと、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅとを備える。

下部電極パッド６１ａ，６２ａのうちの一方の下部電極パッド６１ａは、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄの下部電極Ｌ１、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄの下部電極Ｌ１、及び検知部７１，７２のうちの一方の検知部７１の下部電極Ｌ１に電気的に接続されている。下部電極パッド６１ａ，６２ａのうちの他方の下部電極パッド６２ａは、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄの下部電極Ｌ１、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄの下部電極Ｌ１、及び検知部７１，７２のうちの他方の検知部７２の下部電極Ｌ１に電気的に接続されている。

このように、下部電極パッド６１ａ，６２ａは、第１圧電アクチュエータ３１，３２、第２圧電アクチュエータ５１，５２、及び検知部７１，７２で共通の電極パッドとしている。

奇数用第１上部電極パッド６１ｂは、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。偶数用第１上部電極パッド６２ｂは、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃのうちの一方の奇数用第２上部電極パッド６１ｃは、一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃのうちの他方の奇数用第２上部電極パッド６２ｃは、他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄのうちの一方の偶数用第２上部電極パッド６１ｄは、一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄのうちの他方の偶数用第２上部電極パッド６２ｄは、他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

一方の検知用電極パッド６１ｅは、一方の検知部７１の上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。他方の検知用電極パッド６２ｅは、他方の検知部７２の上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

以上のような電気的接続により、上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に駆動電圧が印加された場合に、この印加された上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に積層された圧電体Ｌ２が圧電駆動により屈曲変形する。これにより、この屈曲変形した圧電体Ｌ２に応じた支持体Ｂ（圧電カンチレバー）が屈曲変形する。

また、後述するように、第２支持部６は、伝達された振動による屈曲変形によって発生する圧電効果により検知部７１，７２から発生した電圧が、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅと一方の下部電極パッド６１ａとの間の電位差として出力される。

一対の下部電極パッド６１ａ，６２ａと、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ、及び検知部７１，７２の下部電極Ｌ１とは、シリコン基板上の金属薄膜（第１実施形態では２層の金属薄膜、以下、下部電極層ともいう）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）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）又は酸化量が調整された酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ）が用いられ、２層目（上層）には白金（Ｐｔ）、ＬａＮｉＯ_３又はＳｒＲｕＯ_３が用いられる。

この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの下部電極Ｌ１は、当該第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの支持体Ｂ上のほぼ全面に形成される。第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの下部電極Ｌ１は、当該第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの支持体Ｂ上（各圧電カンチレバーが延在する直線部と連結部とを合わせた全体）のほぼ全面に形成される。検知部７１，７２の下部電極Ｌ１は、第２支持部６の支持体Ｂ上の検知部７１，７２が配置される部分に形成される。

そして、下部電極パッド６１ａ，６２ａは、第２支持部６上及び第１支持部４上に形成された下部電極Ｌ１を介して、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの下部電極Ｌ１、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの下部電極Ｌ１、及び検知部７１，７２の下部電極Ｌ１に、上述したように導通される。

第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ、及び検知部７１，７２のそれぞれの圧電体Ｌ２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、圧電体層ともいう）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Ｌ１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、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの圧電体Ｌ２は、各第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ毎に下部電極Ｌ１上の延在部分（直線部）に形成されている。第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの圧電体Ｌ２は、各第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの延在部分（直線部）において、下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。検知部７１，７２の圧電体Ｌ２は、各検知部７１，７２毎に下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。

「奇数用第１上部電極パッド６１ｂ、偶数用第１上部電極パッド６２ｂ、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃ、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄ、一方の検知用電極パッド６１ｅ、及び他方の検知用電極パッド６２ｅ」と、「第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ、及び検知部７１，７２のそれぞれの上部電極Ｌ３」と、これらを導通する上部電極配線Ｗ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（第１実施形態では１層の金属薄膜。以下、上部電極層ともいう）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）、金（Ａｕ）、アルミ（Ａｌ）、又はアルミ合金（Ａｌ合金）等が用いられる。

この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ、及び検知部７１，７２のそれぞれの上部電極Ｌ３は、各圧電カンチレバー毎又は各検知部毎の圧電体Ｌ２上のほぼ全面に形成されている。

そして、奇数用第１上部電極パッド６１ｂは、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃの上部電極Ｌ３に、第１駆動用奇数上部電極配線Ｗｙｏを介して、上述したように導通される。また、偶数用第１上部電極パッド６２ｂは、それぞれ、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄの上部電極Ｌ３に、第１駆動用偶数上部電極配線Ｗｙｅを介して、上述したように導通される。

また、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃは、それぞれ、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃの上部電極Ｌ３に、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｘｏを介して、上述したように導通される。また、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄは、それぞれ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄの上部電極Ｌ３に、第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｘｅを介して、上述したように導通される。

また、一方の検知用電極パッド６１ｅは、一方の検知部７１の上部電極Ｌ３に、電極配線（図示省略）を介して、上述したように導通される。また、他方の検知用電極パッド６２ｅは、他方の検知部７２の上部電極Ｌ３に、電極配線（図示省略）を介して、上述したように導通される。

図２に示されるように、第１駆動用奇数上部電極配線Ｗｙｏ、第１駆動用偶数上部電極配線Ｗｙｅ、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｘｏ、及び第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｘｅは、平面的に互いに分離して設けられている。また、上部電極配線Ｗは、上部電極Ｌ３との間に形成された層間絶縁膜Ｍ１によって絶縁されており、上部電極配線Ｗを上部電極Ｌ３に導通する場合には、当該上部電極配線Ｗと当該上部電極Ｌ３とを導通可能に層間絶縁膜Ｍ１に導通部材（例えば、電極ビア等）が形成される。

また、パッシベーション膜Ｍ２は、半導体プレーナプロセスを用いて、上部電極配線Ｗ上に、当該上部電極配線Ｗを囲うように形成されている。

また、反射面支持体２ｂと、支持体Ｂと、第１支持部４と、第２支持部６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。

次に、第１実施形態の光偏向器１の作動について説明する。まず、第１圧電アクチュエータ３１，３２により、反射部２を第１支持部４に対して第１軸Ｙ周りに揺動させる場合について説明する。

この場合には、光偏向器１は、第１圧電アクチュエータ３１，３２に駆動電圧を印加する。具体的には、一方の第１圧電アクチュエータ３１では、一方の奇数用第１上部電極パッド６１ｂと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第１電圧Ｖｙ１を印加して、一方の奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃを駆動させる。これと共に、一方の第１圧電アクチュエータ３１では、一方の偶数用第１上部電極パッド６２ｂと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第２電圧Ｖｙ２を印加して、一方の偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄを駆動させる。

更に、他方の第１圧電アクチュエータ３２では、他方の奇数用第１上部電極パッド６１ｂと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第１電圧Ｖｙ１を印加して、他方の奇数番目の第１圧電カンチレバー３２Ａ，３２Ｃを駆動させる。これと共に、他方の第１圧電アクチュエータ３２では、他方の偶数用第１上部電極パッド６２ｂと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第２電圧Ｖｙ２を印加して、他方の偶数番目の第１圧電カンチレバー３２Ｂ，３２Ｄを駆動させる。

ここで、第１電圧Ｖｙ１と第２電圧Ｖｙ２は、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波、鋸波等）である。このとき、第１電圧Ｖｙ１及び第２電圧Ｖｙ２の揺動用の電圧成分は、第１圧電アクチュエータ３１，３２の垂直方向（図１の上方向Ｕ及びその反対の方向である下方向）について、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃと偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄとの角度変位が、逆方向に発生するように設定される。

例えば、第１軸Ｙ周りに揺動するとき、第１圧電アクチュエータ３１，３２の先端部を上方向（図１に示す方向Ｕ）に変位させる場合には、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃを上方向に変位させ、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄを下方向に変位させる。第１圧電アクチュエータ３１，３２の先端部を下方向に変位させるには、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃを下方向に変位させ、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄを上方向に変位させる。

これにより、奇数番目の第１圧電カンチレバー３１Ａ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｃと、偶数番目の第１圧電カンチレバー３１Ｂ，３１Ｄ，３２Ｂ，３２Ｄとが、互いに逆方向に屈曲変形する。

図３は、光偏向器１の一方の第１圧電アクチュエータ３１の作動を示す図である。図３（ａ）は一方の第１圧電アクチュエータ３１が作動していない状態を示し、図３（ｂ）は一方の第１圧電アクチュエータ３１が作動している状態を示す。

図３（ｂ）に示されるように、４番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｄは、第１支持部４と連結した基端部を支点として、その先端部に下方向の角度変位が発生している。３番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｃは、４番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｄの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部に上方向の角度変位が発生している。

２番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｂは、３番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｃの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部に下方向の角度変位が発生している。１番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ａは、２番目の一方の第１圧電カンチレバー３１Ｂの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部（反射部２と連結している）に上方向の角度変位が発生している。これにより、一方の第１圧電アクチュエータ３１では、各一方の第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。

従って、反射部２を第１軸Ｙ周りに揺動することができ、所定の第１周波数Ｆｙで所定の偏向角で光走査することができる。このとき、これらの第１圧電アクチュエータ３１，３２では、駆動電圧として第１圧電アクチュエータ３１，３２を含む反射部２の機械的な共振周波数付近の周波数の交流電圧を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。

また、反射部２を第１軸Ｙ周りに揺動する場合には、上述したように交流電圧を印加する必要はなく、直流電圧を印加してもよい。この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄで発生する屈曲変形の大きさは、直流電圧の大きさに応じて線形的に変化する。従って、例えば交流電圧を印加して圧電カンチレバーを共振駆動させる場合と異なり、直流電圧の大きさを制御することで第１圧電アクチュエータ３１，３２から任意の出力を得ることができる。

このように、光偏向器１では、第１軸Ｙ周りに揺動する場合には、駆動電圧として印加した直流電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。

次に、第１圧電アクチュエータ３１，３２により、第１支持部４を第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動させる場合について説明する。

この場合には、光偏向器１は、第２圧電アクチュエータ５１，５２に駆動電圧を印加する。具体的には、一方の第２圧電アクチュエータ５１では、一方の奇数用第２上部電極パッド６１ｃと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第３電圧Ｖｘ１を印加して、一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃを駆動させる。これと共に、一方の第２圧電アクチュエータ５１では、一方の偶数用第２上部電極パッド６１ｄと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第４電圧Ｖｘ２を印加して、一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄを駆動させる。

更に、他方の第２圧電アクチュエータ５２では、他方の奇数用第２上部電極パッド６２ｃと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第３電圧Ｖｘ１を印加して、他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃを駆動させる。これと共に、他方の第２圧電アクチュエータ５２では、他方の偶数用第２上部電極パッド６２ｄと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第４電圧Ｖｘ２を印加して、他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄを駆動させる。

ここで、第３電圧Ｖｘ１と第４電圧Ｖｘ２は、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波、鋸波等）である。このとき、第３電圧Ｖｘ１及び第４電圧Ｖｘ２の揺動用の電圧成分は、第２圧電アクチュエータ５１，５２の垂直方向（図１の上方向Ｕ及びその反対の方向である下方向）について、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃと偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄとの角度変位が、逆方向に発生するように設定される。

例えば、第２軸Ｘ周りに揺動するとき、第２圧電アクチュエータ５１，５２の先端部を上方向（図１に示す方向Ｕ）に変位させる場合には、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃを上方向に変位させ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄを下方向に変位させる。第２圧電アクチュエータ５１，５２の先端部を下方向に変位させるには、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃを下方向に変位させ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄを上方向に変位させる。

これにより、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃと、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄとが、互いに逆方向に屈曲変形する。

このとき、第２圧電アクチュエータ５１，５２は、第１圧電アクチュエータ３１，３２と同様に、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄのそれぞれの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生し、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。

従って、第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動することができ、所定の第２周波数Ｆｘで所定の第２偏向角で光走査することができる。このとき、これらの第２圧電アクチュエータ５１，５２では、駆動電圧として第２圧電アクチュエータ５１，５２を含む第１支持部４の機械的な共振周波数付近の周波数の交流電圧を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。

また、第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動する場合には、上述したように交流電圧を印加する必要はなく、直流電圧を印加してもよい。この場合、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄで発生する屈曲変形の大きさは、直流電圧の大きさに応じて線形的に変化する。従って、例えば交流電圧を印加して圧電カンチレバーを共振駆動させる場合と異なり、直流電圧の大きさを制御することで第２圧電アクチュエータ５１，５２から任意の出力を得ることができる。

このように、光偏向器１では、第２軸Ｘ周りに揺動する場合には、駆動電圧として印加した直流電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。

また、第１圧電アクチュエータ３１，３２は、第２圧電アクチュエータ５１，５２より、小さいミアンダ形状に形成されている。このため、第１圧電アクチュエータ３１，３２の方が第２圧電アクチュエータ５１，５２よりも高い周波数で揺動させやすい。このため、第１実施形態では、第１圧電アクチュエータ３１，３２によって揺動する場合の上方向又は下方向の変位を変化させる第１周波数Ｆｙを、第２圧電アクチュエータ５１，５２によって揺動する場合の上方向又は下方向の変位を変化させる第２周波数Ｆｘより大きくしている。

また、第１圧電アクチュエータ３１，３２によって揺動する場合には、なるべく大きな偏向角を得るために、第１圧電アクチュエータ３１，３２の上方向又は下方向の変位を変化させる周波数、すなわち第１周波数Ｆｙが、光偏向器１（特に、圧電カンチレバー等）の構造や材料等によって決定される共振周波数になるように設定している。

以上のように、第１実施形態の光偏向器１は、反射部２を第１軸Ｙ周りに揺動すると共に第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動することで、反射部２を様々な角度に駆動させることができ、反射面２ａに入射した光を様々な角度に出射することができる。

上述したように、第１実施形態の光偏向器１は、第１圧電アクチュエータ３１，３２及び第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動により、反射部２及び第１支持部４が第１軸Ｙ及び第２軸Ｘ周りに揺動する。このとき、第２支持部６は、第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されているので、振動が伝達される。

第２支持部６は、この伝達された振動によって、屈曲変形する。これによって、第２支持部６に設けられた検知部７１，７２の圧電体Ｌ２が屈曲変形して、当該圧電体Ｌ２は、この変形量に応じた電圧を発生する。これによって、第２支持部６に伝達された振動により検知部７１，７２の圧電体Ｌ２から発生した電圧は、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅと下部電極パッド６１ａ，６２ａとの間の電位差として出力される（以下、この出力される電圧を「検知信号Ｓ」という）。

第２支持部６の屈曲変形は、当該第２支持部６に伝達された振動に応じて発生する。このため、検知信号Ｓの値の変化は、第２圧電アクチュエータ５１，５２を圧電駆動するために印加される第３電圧Ｖｘ１及び第４電圧Ｖｘ２に応じたものとなる。すなわち、検知信号Ｓの周波数は、第３電圧Ｖｘ１及び第４電圧Ｖｘ２の周波数と同等である。

図４は、上記のように構成された光偏向器１の第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動により、第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動させたときの実験結果を示す図である。本実験では、上記の実験と同様に、反射部２の反射面２ａに入射したレーザ光を反射面２ａから出射した光が照射される照射面に、一次元方向の光の位置を検知できるような光位置センサ（ＰＳＤ）を置き、検知信号Ｓとこの光位置センサの出力電圧Ｐとを比較している。

図４（ａ）は、第２圧電アクチュエータ５１，５２の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃに印加した第３電圧Ｖｘ１の信号を示す。図４（ｂ）は、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅから出力された電圧、すなわち、検知信号Ｓを示す。図４（ｃ）は、光位置センサの出力電圧Ｐの信号を示す。図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間を表し、縦軸は電圧値を表す。

図４（ａ）に示されるように、印加する第３電圧Ｖｘ１は、１周期が「ｔｘ＝１／Ｆｘ」秒である。これにより、第２支持部６は第２軸Ｘ周りの揺動の１周期がｔｘ秒となり、第２支持部６の屈曲変形もｔｘ秒毎に繰り返される。

このため、図４（ｂ）に示されるように、検知信号Ｓの出力電圧の１周期の長さもｔｘ秒となっている。このときの光位置センサの出力電圧Ｐの１周期の長さは、図４（ｃ）に示されるようにｔｘ秒となっている。

また、図４（ａ）に示されるように印加する第３電圧Ｖｘ１は鋸波であり、この鋸波のピーク（時刻ｔｐ）付近で、検知信号Ｓのピークが出力されている（時刻ｔｐ）。更に、これと同じタイミングで、光位置センサの出力電圧Ｐのピークが出力されている（時刻ｔｐ）。

この実験結果から分かるように、検知信号Ｓは、印加された第３電圧Ｖｘ１に応じた電圧信号となっている。また、検知信号Ｓは、光位置センサの出力電圧Ｐとも時間変化のタイミングが一致している。これより、検知信号Ｓは、第２支持部６の第１軸Ｙ周りの揺動、すなわち、反射部２の偏向角を適切に検知できることが分かる。

以上のように、第１実施形態の光偏向器１では、第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結される第２支持部６に、第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動によって発生する振動を検知する検知部７１，７２が設けられている。これにより、第２圧電アクチュエータ５１，５２が実際に変位した量を検知できるため、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄに検知用圧電素子を設ける必要がない。

従って、特許文献１のような圧電アクチュエータの圧電カンチレバーにセンサ素子、第１実施形態の検知部７１，７２を設けたものに比べて、圧電カンチレバー上に占める駆動用の圧電素子（第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ）の面積が減少せず、圧電カンチレバーの屈曲変形の変形量が減少しない。このため、第１実施形態の光偏向器１は、反射面２ａを二次元方向に揺動するときの回転角を減少させることなく、反射面２ａの二次元方向の揺動を検知できる。

従って、第１実施形態の光偏向器１は、特許文献１のように、圧電アクチュエータにセンサ素子が配置されたものに比べて、反射面２ａの大きな回転角が得られる。従って、第１実施形態の光偏向器１は、反射面２ａを揺動するときの回転角を減少させることなく、反射面２ａの揺動を検知できる。

更に、第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ上に検知用圧電素子を設ける必要がないため、各圧電カンチレバー上に配置する配線の数が少なくなり、配線の複雑化が防止できる。これにより、特許文献１のように圧電カンチレバー上に検知用圧電素子を設けるものに比べて、光偏向器１の製造工程における歩留まりを向上することができる。

また、同じ幅の圧電カンチレバーに対して配線の数が多くなると、少ないものに比べて配線の幅が小さくなる。これにより抵抗値が増大し、カットオフ周波数が低下する。これにより、第１実施形態のように、高い周波数で第１圧電アクチュエータ３１，３２による反射部２の駆動ができなくなる。しかしながら、第１実施形態の光偏向器１では、検知部７１，７２を第２支持部６に配置しているため、圧電カンチレバーに対する配線を少なくでき、配線の幅の減少を防止できる。

また、第１実施形態の光偏向器１では、検知用圧電素子としての検知部７１，７２が、支持部としての第２支持部６の第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されている部分の付近に配置されている。第２支持部６の第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されている部分には、圧電駆動による振動が伝達されやすい。従って、このような部分の付近に検知部７１，７２が配置されることで、より精度の高い振動の検知ができる。

第１実施形態の光偏向器１では、第１支持部４が本発明におけるミラー部に相当し、第１圧電アクチュエータ３１，３２が本発明における別の圧電アクチュエータに相当し、第２圧電アクチュエータ５１，５２が本発明における圧電アクチュエータに相当し、第２支持部６が本発明における支持部に相当する。

なお、第１実施形態の光偏向器１は、検知用圧電素子としての検知部７１，７２を、第２支持部６の第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結される部分の付近に配置しているがこれに限らない。第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動により伝達される振動を検知できるならば、第２支持部６上のどこに配置してもよい。

また、第１実施形態の光偏向器１は、検知用圧電素子としての検知部７１，７２を２つの検知用圧電素子で構成しているがこれに限らず、１つの検知用圧電素子で構成してもよい。

また、本実施形態では、第１軸Ｙと第２軸Ｘとを直交するようにしているが正確に直交する必要はなく、反射面２ａを二次元方向に揺動可能な程度の角度で交差していればよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の光偏向器について説明する。図５に示されるように、第２実施形態の光偏向器１０１は、第１実施形態の光偏向器１との相違点は、第２支持部６に、検知部７１，７２が設けられている位置の裏側に凹部６ａが設けられている点である。これ以外の構造は同じである。

図６は、第２実施形態の光偏向器１０１の図５のＶＩ−ＶＩ線端面図である。図２に示された第１実施形態の光偏向器１のＩＩ−ＩＩ線端面図との相違点は、第２支持部６に凹部６ａが設けられたことにより、第２支持部６の支持体Ｂの厚さが第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ及び第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの支持体Ｂの厚さと同等に形成されている点である。

第２支持部６は、剛性を保つために、可能な限り厚く形成されることが好ましい。しかしながら、厚く形成すると、反射部２及び第１支持部４を揺動するときの振動が、第２支持部６に伝達されにくくなる。

このため、第２支持部６に凹部６ａを設けることで、第２支持部６の一部が薄くなるため、振動、すなわち屈曲変形しやすくなる。これにより、第２支持部６に振動が伝達されやすくなるようにした。

但し、第２支持部６は、一定以上の剛性を保つ必要がある。このため、第２支持部６は、剛性を保ちつつ、第１圧電アクチュエータ３１，３２による反射部２の第１軸Ｙ周りの圧電駆動による振動（以下、「第１振動」という）と、第２圧電アクチュエータ５１，５２による第１支持部４の第２軸Ｘ周りの圧電駆動による振動（以下、「第２振動」という）とが第２支持部６に伝達できる程度に凹部６ａを形成する。

また、検知部７１，７２は、第１実施形態と同様に、第２圧電アクチュエータ５１，５２が連結されている部分の付近に配置されている。これによって、検知部７１，７２がより精度良く振動を検知できる。

更に、凹部６ａは、検知部７１，７２が設けられている位置の裏側に設けられている。このため、検知部７１，７２が配置されている部位が振動によって屈曲変形しやすい。これによって、第２実施形態の検知部７１，７２は、第１実施形態の検知部７１，７２に比べて、より精度良く振動を検知できる。

第１実施形態の光偏向器１では、第２支持部６には、第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動による振動、すなわち第２振動は伝達されるが、第１圧電アクチュエータ３１，３２の圧電駆動による振動、すなわち第１振動は、第２支持部６に殆ど伝達されていなかった。しかしながら、第２実施形態の光偏向器１０１のように、第２支持部６に凹部６ａが設けられていることで、第２支持部６が薄く形成され、第２支持部６であっても、第１振動及び第２振動のいずれもが伝達されるようになった。

検知部７１，７２の圧電体Ｌ２からは、第１振動及び第２振動の双方の伝達により混在した電圧信号が出力される。ここで、第１振動の伝達によりここで、第１振動に応じて検知部７１，７２から発生する電圧信号を第１信号Ｓｙという。また、第２振動に応じて検知部７１，７２から発生する電圧信号を第２信号Ｓｘという。

上述したように、第２周波数Ｆｘは、第１周波数Ｆｙに比べて充分に低く設定されている。すなわち、第２信号Ｓｘは第１信号Ｓｙよりも充分に低い周波数となっている。このため、光偏向器１は、周波数フィルタによって、第１信号Ｓｙと第２信号Ｓｘとを分離することで、それぞれの信号を取り出している。詳細には、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅから出力される電圧に低周波帯域を通すローパスフィルタＦＬを通すことで、第１信号Ｓｙのみを取り出す。検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅから出力電圧に高周波帯域を通すハイパスフィルタＦＨを通すことで、第２信号Ｓｘのみを取り出す。

なお、このとき、一方の検知用電極パッド６１ｅから出力される電圧に低周波帯域を通すローパスフィルタＦＬを通して第１信号Ｓｙのみを取り出し、他方の検知用電極パッド６２ｅから出力される電圧に高周波帯域を通すハイパスフィルタＦＨを通して第２信号Ｓｘのみを取り出すようにしてもよい。なお、検知用電極パッド６１ｅ，６２ｅを２つの電極パッドで構成するのではなく、１つの電極パッドのみで構成し、この１つの電極パッドの出力に対してローパスフィルタＦＬ及びハイパスフィルタＦＨを並列に接続して第１信号Ｓｙ及び第２信号Ｓｘを取り出してもよい。

このようにして取り出された第１信号Ｓｙは、第１電圧Ｖｙ１及び第２電圧Ｖｙ２を印加することで第１圧電アクチュエータ３１，３２が実際に変位した量（第１圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれの変形量を累積した量と同等）を表す。同様に、このようにして取り出された第２信号Ｓｘは、第３電圧Ｖｘ１及び第４電圧Ｖｘ２を印加することで第２圧電アクチュエータ５１，５２が実際に変位した量（第２圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれの変形量を累積した量と同等）を表す。

なお、ローパスフィルタＦＬ及びハイパスフィルタＦＨのそれぞれの遮断周波数は、第１信号Ｓｙと第２信号Ｓｘとを充分に分離可能に設定される。

以上のように、第２実施形態の光偏向器１０１は、支持部としての第２支持部６に凹部６ａを設けている。このように第２支持部６の一部を薄く形成することで第２支持部６に第１振動と第２振動を伝達させ、第２支持部６上に配置された検知部７１，７２によって、第１振動と第２振動とを検知できる。

これにより、第２実施形態の光偏向器１０１は、圧電駆動により第１圧電アクチュエータ３１，３２が実際に変位した量、及び圧電駆動により第２圧電アクチュエータ５１，５２が実際に変位した量を検知できるため、これらをフィードバックすることでより精度の高い光偏向器１０１の制御ができる。

また、第２実施形態の光偏向器１０１は、支持部としての第２支持部６は、検知用圧電素子としての検知部７１，７２が設けられる位置の裏側に凹部６ａが設けられている。すなわち、第２支持部６は、検知部７１，７２が配置されていない部分より薄く形成されている。第２支持部６の薄く形成された部分は、振動による第２支持部６の屈曲変形の変形量が大きくなり、振動が伝達されやすくなる。すなわち、検知部７１，７２が配置された部分は振動が伝達されやすくなる。これにより、検知部７１，７２は、精度良く振動を検知できる。

ここで、第２実施形態では、第１軸Ｙが本発明における別の軸に相当し、第２軸Ｘが本発明における所定の軸に相当する。第２実施形態では、第２支持部６に凹部６ａを形成することが、本発明における「検知用圧電素子が配置された部分が、検知用圧電素子が配置されていない部分より薄く形成されている」ことに相当する。

なお、第１実施形態及び第２実施形態の２つの実施形態の説明をしてきたが、光偏向器はこれに限らない。例えば、検知用圧電素子を第２支持部の各電極パッド６１ａ〜６１ｅ，６２ａ〜６２ｅが配置されている箇所以外ほぼ全てに設けてもよい。

１…光偏向器、１０１…光偏向器、２…反射部（反射体）、２ａ…反射面、２ｂ…反射面支持体（反射体支持部）、３１，３２…第１圧電アクチュエータ（別の圧電アクチュエータ）、４…第１支持部（ミラー部）、５１，５２…第２圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータ）、６…第２支持部（支持部）、６ａ…凹部、７１，７２…検知部（検知用圧電素子）、Ｙ…第１軸（別の軸）、Ｘ…第２軸（所定の軸）。

Claims (3)

1. 反射面を有するミラー部と、該ミラー部を支持する矩形の枠形状の支持部と、一端が前記ミラー部に、他端が前記支持部にそれぞれ連結され、圧電駆動により前記ミラー部を前記支持部に対して所定の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータとを備えた光偏向器において、
   前記圧電アクチュエータは、複数の圧電カンチレバーを折り返し状に連結して構成され、各圧電カンチレバーは、前記圧電アクチュエータの他端が連結された前記支持部の辺の方向に延びるように形成され、
   前記圧電アクチュエータの他端は、前記支持部の内側の前記辺の一方側寄りの位置で連結され、
   前記圧電アクチュエータの圧電駆動により前記支持部に伝達される振動を検知する検知用圧電素子が、前記支持部に配置され、
   前記検知用圧電素子は、前記支持部の前記圧電アクチュエータの他端が連結された位置から前記圧電カンチレバーと同方向に延びる形状であることを特徴とする光偏向器。
   
2. 請求項１に記載の光偏向器において、前記支持部は、前記検知用圧電素子が配置された部分が、検知用圧電素子が配置されていない部分より薄く形成されていることを特徴とする光偏向器。
3. 請求項１又は２に記載の光偏向器において、
   前記ミラー部は、前記反射面を有する反射体と、前記反射体を支持する反射体支持部と、圧電駆動により前記反射体を前記反射体支持部に対して前記軸と交差する別の軸周りに揺動させる前記圧電アクチュエータとは別の圧電アクチュエータとを備え、
   前記圧電アクチュエータは、一端が前記反射体支持部に連結され、他端が前記支持部に連結され、
   前記別の圧電アクチュエータは、一端が前記反射体に連結され、他端が前記反射体支持部に連結され、
   前記検知用圧電素子は、前記圧電アクチュエータの圧電駆動により伝達される振動及び前記別の圧電アクチュエータの圧電駆動により伝達される振動を検知することを特徴とする光偏向器。