WO2012176492A1

WO2012176492A1 - 共振駆動アクチュエーター、マイクロスキャナおよび光学機器

Info

Publication number: WO2012176492A1
Application number: PCT/JP2012/053854
Authority: WO
Inventors: 保孝中垣; 吉田　龍一; 野田　哲也; 松尾　隆; 久保　直樹
Original assignee: コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2012-12-27

Abstract

　光スキャナ（１０）は、共振により駆動されるミラー部（１１）を備えるとともに、ミラー部（１１）の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有している。そして、このミラー部（１１）が、機能している共振モードの周波数により共振駆動される。これにより、組立バラツキが発生した場合でも、ミラー部（１１）を安定して駆動することができる。

Description

共振駆動アクチュエーター、マイクロスキャナおよび光学機器

　本発明は、共振駆動アクチュエーター、マイクロスキャナおよび光学機器に関する。

　従来、揺動可能に保持された駆動体を備え、この駆動体を共振駆動させる共振駆動アクチュエーターが知られている。また、近年、共振駆動アクチュエーターは、シリコンやガラスなどを微細加工するマイクロマシニング技術を用いてミラーや弾性梁等の構成部品が一体成形されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスに活用されつつある。

　共振駆動アクチュエーターを含むＭＥＭＳデバイスとしては、レーザー光等の光線を偏光・走査する光スキャナ（マイクロスキャナ）が知られており、画像投影装置等の光学機器に利用されている。

　また、このような光スキャナの一例として、従来、水平走査および垂直走査が可能な２次元走査の光スキャナが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

　上記特許文献１には、光を反射させるミラー部（駆動体）を備え、このミラー部が揺動可能に保持された光スキャナが記載されている。この光スキャナでは、上記ミラー部がミラー軸部を介して可動枠部に保持されている。また、可動枠部には、ミラー軸部と直交する方向に延びる枠軸部が接続されている。このため、上記ミラー部は、ミラー軸部および枠軸部のそれぞれを基準に揺動される。これにより、レーザー光等の光線を２次元走査することが可能となる。また、特許文献１に記載の光スキャナは、枠軸部につながることによって可動枠部を保持する保持部と、ミラー部を加振（揺動）させるための加振源（駆動体）とを有している。加振源は、圧電素子を含んだユニモルフ構造からなり、保持部の面上に圧電素子が貼り付けられることによって構成されている。このため、圧電素子に電圧が印加されると、圧電素子が伸縮し、保持部が変形する。そして、保持部の変形によって、ミラー部が揺動（駆動）される。

　また、ミラー軸部を基準としたミラー部の揺動（駆動）は、大きな変位を得るために共振によりなされる。そして、特許文献１では、加振源（保持部）の変形が大きくなる加振源の共振周波数と、ミラー部の共振周波数とが一致するように構成されている。これにより、ミラー部の変位をより大きくすることが可能となる。

国際公開ＷＯ２００９／０８７８８３

　しかしながら、上記した光スキャナは、圧電素子が保持部に貼り付けられることによって作製（加振源が構成）されるため、製品化（量産）する際の組立誤差により加振源にばらつきが発生する場合がある。加振源にばらつきが発生すると、加振源の共振周波数がミラー部（駆動体）の共振周波数を中心に略対称になることがある。すなわち、加振源の共振周波数が駆動体の共振周波数をまたいだ（挟んだ）周波数特性になることがある。この場合、加振源の位相が反転してしまい、駆動体（ミラー部）が駆動（揺動）しなくなる（駆動体の駆動量を十分に確保することができなくなる）という問題点がある。なお、この場合、駆動体（ミラー部）を駆動させる共振モード（駆動体の共振モード）は機能していない状態となっている。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、組立バラツキが発生した場合でも、駆動体を安定して駆動させることが可能な共振駆動アクチュエーター、マイクロスキャナおよび光学機器を提供することである。

　上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、駆動体に２つ以上の共振モードを発生させ、これらの共振モードを活用することで駆動体の安定性を格段に向上させることが可能となることを見出した。

　すなわち、この発明の第１の局面による共振駆動アクチュエーターは、共振により駆動される駆動体を備えるとともに、駆動体の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有している。そして、上記駆動体が、機能している共振モードの周波数により共振駆動される。なお、活用可能な共振モードとは、共振駆動アクチュエーターにおいて、たとえば、所望の速度で駆動体を駆動させることが可能な共振モードを意味する。

　この第１の局面による共振駆動アクチュエーターでは、上記のように、駆動体の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有することによって、たとえば、組立バラツキにより一部の共振モードが機能しなくなった場合でも、他の共振モードは機能している状態とすることができる。このため、機能している共振モードを用いることによって、組立バラツキが発生した場合でも駆動体を駆動させることができる（駆動体の駆動量を十分に確保することができる）。これにより、駆動体の安定性を格段に向上させることができる。

　なお、生産技術を高めて高精度組立を行えば、駆動体の安定性を高めることは可能である。しかしながら、上記のように、駆動体の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有する構成とすることで、安易でラフな組立を行った場合でも組立バラツキにより駆動体が駆動しなくなるという問題を解決することができる。このため、コストダウンおよび生産性の向上等を図ることができる。

　上記第１の局面による共振駆動アクチュエーターにおいては、駆動体を加振する加振源を備えているのが好ましい。この場合、共振モードの少なくとも１つは、加振源の共振周波数より小さい周波数を有しているのが好ましい。このように構成すれば、組立バラツキが生じた際に、加振源の共振周波数によってまたがれない（挟まれない）共振モード（駆動体の共振周波数）を発生させることができる。このため、容易に、機能している共振モードを発生させることができるので、効果的に駆動体を安定して駆動させることができる。

　この場合において、上記共振モードを、加振源の共振周波数より小さい周波数を有する第１共振モードと、加振源の共振周波数より大きい周波数を有する第２共振モードとを含むように構成することもできる。このように構成した場合でも、効果的に駆動体を安定して駆動させることができる。

　また、上記加振源を備えた構成において、２つ以上の共振モードの少なくとも１つは、加振源の共振周波数と近似または一致する周波数を有しているのが好ましい。そして、このような共振モードで駆動体を駆動すれば、駆動体の変位（駆動量）を容易に大きくすることができる。

　この発明の第２の局面によるマイクロスキャナは、上記第１の局面による共振駆動アクチュエーターを含んだマイクロスキャナである。このように構成すれば、容易に、駆動体の安定性を格段に向上させることが可能なマイクロスキャナを得ることができる。

　上記第２の局面によるマイクロスキャナにおいて、駆動体が光を反射するミラー部からなるとともに、ミラー部を囲むミラー枠をさらに備えた構成とすることもできる。この場合、共振モードが、ミラー部とミラー枠とを異なる方向に振動させる第３共振モードおよびミラー部とミラー枠とを同じ方向に振動させる第４共振モードを含むように構成されているのが好ましい。このように構成すれば、容易に、駆動体の共振モードを２つ以上発生させることができる。

　また、上記第４共振モードにおいて、ミラー部の偏向角は、ミラー枠の偏向角とは異なる大きさであるのが好ましい。このように構成すれば、各共振モード（駆動体の共振周波数）の周波数が互いに近づくように構成することができる。そのため、容易に、２つ以上発生させた駆動体の共振モードを、駆動体の駆動に活用可能な共振モードとすることができる。すなわち、上記のように構成すれば、所定の周波数（たとえば設計値）に対して、各共振モードの周波数が離れすぎるのを抑制することができる。なお、所定の共振周波数に対して、大きく離れた周波数を有する共振モードは、駆動体（ミラー部）を駆動させるための共振モードとして活用することはできない。

　また、上記したマイクロスキャナは、互いに異なる方向である第１方向および第２方向の２つの走査で２次元走査を行うマイクロスキャナとすることもできる。この場合、たとえば、第１方向に共振モードを２つ以上有する構成とすることができる。

　また、上記第２の局面によるマイクロスキャナにおいて、互いに隣り合う２つの共振モードの周波数をそれぞれｆ１およびｆ２とした場合に、ｆ１およびｆ２が以下の式を満たすように構成されているのが好ましい。
　ｆ１＜ｆ２
　ｆ１＋０．２×ｆ１≧ｆ２
　このように構成すれば、各共振モードの周波数を互いに十分に近づけることができるので、容易に、これらの共振モードを駆動体の駆動に活用可能な共振モードとすることができる。

　この発明の第３の局面による光学機器は、上記第２の局面によるマイクロスキャナと、このマイクロスキャナを駆動制御する駆動回路部とを備えた光学機器である。このように構成すれば、駆動体の安定性が格段に向上された光学機器を得ることができる。

　以上のように、本発明によれば、組立バラツキが発生した場合でも、駆動体を安定して駆動させることが可能な共振駆動アクチュエーター、マイクロスキャナ、および光学機器を容易に得ることができる。

　また、本発明によれば、組立バラツキが発生した場合でも、駆動体の駆動量が確保されるため、安定した製品供給が可能となる。

光スキャナの加振源（圧電素子）に印加する駆動信号を示す概略図である。２次元走査の光スキャナにより走査投影している様子を示した模式図である。本発明の第１実施形態による光スキャナと光源との位置関係を示した模式図である。本発明の第１実施形態による光スキャナにおけるミラー部の共振モードの一例を模式的に示した図である。本発明の第１実施形態による光スキャナの要部構成を概略的に示した平面図である。図５に示した光スキャナの一部を拡大して示した断面図である。光スキャナの共振モード（駆動体（ミラー部）の共振モード）での駆動状態を示した斜視図である。光スキャナの共振モード（加振源の共振モード）での駆動状態を示した斜視図である。一般的（典型的）な光スキャナにおける加振源の変形量（ユニモルフ変位）およびミラー部の回転角（ミラー偏向角）の一例を示した図（組立誤差（組立バラツキ）が生じていない場合のミラー部および加振源の周波数特性を示した図）である。図９に示したユニモルフ（加振源）における周波数と位相との関係を示した図である。一般的（典型的）な光スキャナにおける加振源の変形量（ユニモルフ変位）およびミラー部の回転角（ミラー偏向角）の一例を示した図（組立誤差（組立バラツキ）が生じている場合のミラー部および加振源の周波数特性を示した図）である。図１１に示したユニモルフ（加振源）における周波数と位相との関係を示した図である。本発明の第１実施形態による光スキャナのミラー部の周波数特性の一例を模式的に示した図（加振源に特性バラツキが生じていない場合のミラー部および加振源の周波数特性の一例を示した図）である。本発明の第１実施形態による光スキャナのミラー部の周波数特性の一例を模式的に示した図（加振源に特性バラツキが生じている場合のミラー部および加振源の周波数特性の一例を示した図）である。本発明の第１実施形態による光スキャナのミラー部の周波数特性の一例を示した図である。本発明の第１実施形態による光スキャナの駆動状態の一例を示した斜視図（図１５の低周波側の共振モード（ｍｏｄｅＡ）での駆動状態を示した図）である。本発明の第１実施形態による光スキャナの駆動状態の一例を示した斜視図（図１５の高周波側の共振モード（ｍｏｄｅＢ）での駆動状態を示した図）である。本発明の第１実施形態による光スキャナの一例を示した平面図（光スキャナの一部を示した図）である。図１８の一部（破線Ｒで囲んだ部分）を拡大して示した平面図である。１つの共振モードを有する光スキャナ（比較例）の周波数特性を示した図である。図２０における共振モードでのミラー部の駆動状態を示した光スキャナの斜視図である。本発明の第２実施形態による光スキャナの共振モードを説明するための図（加振源に特性バラツキが生じていない場合のミラー部および加振源の周波数特性の一例を示した図）である。本発明の第３実施形態による画像投影装置の構成を示したブロック図である。

　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、マイクロスキャナの一例である光スキャナに本発明を適用した例について説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、光スキャナの加振源（圧電素子）に印加する駆動信号を示す概略図である。図２は、２次元走査の光スキャナにより走査投影している様子を示した模式図である。図３は、本発明の第１実施形態による光スキャナと光源との位置関係を示した模式図である。図４は、本発明の第１実施形態による光スキャナにおけるミラー部の共振モードの一例を模式的に示した図である。図５～図２１は、本発明の第１実施形態による光スキャナを説明するための図である。まず、図１～図２１を参照して、本発明の第１実施形態による光スキャナ１０について説明する。

　第１実施形態による光スキャナ１０は、図１に示すように、光源３０（図２および図３参照）からの光線ＬＴを反射させるミラー部１１を有している。このミラー部１１は、図３に示すように、Ｘ軸に平行な第１軸（水平トーションバー）と、Ｙ軸に平行で第１軸と略直角に交差する第２軸（垂直トーションバー）とを中心とした回動（揺動）が可能に構成されている。そして、ミラー部１１が第１軸および第２軸において２次元的に回動（揺動）することにより、ミラー部１１で反射された光源３０からの光線ＬＴがラスター走査される。すなわち、第１実施形態による光スキャナ１０は、ミラー部１１を変動（揺動）させることでスキャン動作を行う。なお、ミラー部１１は、本発明の「駆動体」の一例である。

　また、光スキャナ１０のミラー部１１は、後述するように、共振により駆動される。そのため、第１実施形態による光スキャナ１０は、駆動体であるミラー部１１を共振駆動させる共振駆動アクチュエーターを含んだ構成とされている。すなわち、上記光スキャナ１０は、共振駆動アクチュエーターを活用した構成とされている。

　ここで、第１実施形態では、上記光スキャナ１０（共振駆動アクチュエーター）は、ミラー部１１（駆動体）を共振駆動させる共振モードを２つ以上有している。すなわち、光スキャナ１０は、図４に示すように、ミラー部１１の偏向角が大きくなる周波数（共振周波数）を有する共振モードを２つ以上有している。なお、図４では一例として共振モードを２つ有する場合を示している。

　これらの共振モードはいずれもミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードとなっている。すなわち、上記光スキャナ１０（共振駆動アクチュエーター）は２つ以上の共振モードのいずれをも活用する（使う）。活用可能な共振モードとは、光スキャナ１０（共振駆動アクチュエーター）の駆動において、所望の動作（たとえば、所望の速度でのミラー部１１の揺動動作）をさせることが可能な共振モードを意味する。すなわち、活用可能な共振モードとは、本来的に活用することができる共振モードであり、後述するように、加振源に特性バラツキが生じていなければミラー部１１の駆動に用いることが可能な共振モードである。

　具体的には、第１実施形態による光スキャナ１０は、たとえば、２つ以上有する共振モードのうちの１つの共振モードでミラー部１１が共振駆動される場合、その共振モード以外の他の共振モードでも同様にミラー部１１を共振駆動させることが可能な構成となっている。そのため、上記共振モードのいずれもが、所定の周波数（たとえば設計値）と同じ若しくは近い周波数を有している。このため、各共振モードの共振周波数は互いに近づくように調整されている。詳説すると、互いに隣り合う２つの共振モードの周波数の差であるΔｆ（図４参照）が小さくなるように調整されており、両方の共振モードが活用可能となっている。

　なお、このΔｆが大きすぎると、一方の共振モードが所定の周波数（たとえば設計値）と同じ若しくは近い周波数を有している場合、他方の共振モードは所定の周波数（たとえば設計値）から大きく離れる。このため、一方の共振モードでミラー部１１を共振駆動させることができたとしても、他方の共振モードでミラー部１１を共振駆動させることができなくなる。そのため、この場合には、両方の共振モードを活用することができなくなる。

　また、第１実施形態による光スキャナ１０は、基体となる変形可能なシリコン基板に対してエッチング処理などを施すことで得られる構造体（ＭＥＭＳ構造体）からなる。この光スキャナ１０は、図５に示すように、上記したミラー部１１に加えて、固定枠１２、加振源（駆動部）１３、ミラー枠（可動枠部）１４、垂直トーションバー（枠軸部）１５、水平トーションバー（ミラー軸部）１６を含んで構成されている。なお、以下の説明では、ミラー部１１の中心を図５の縦方向に横切る軸（映像（画像）をＸ方向（左右方向）に走査する軸）をＸ軸とし、ミラー部１１の中心を図５の横方向に横切る軸（映像（画像）をＹ方向（上下方向）に走査する軸）をＹ軸とする。言い換えると、Ｘ軸とＹ軸とが直交する点をミラー部１１の中心とする。

　固定枠１２は、光スキャナ１０の外縁に相当する部分であって、他の部分（ミラー部１１、加振源１３およびミラー枠１４など）を取り囲んでいる。

　加振源１３は、Ｘ軸方向において固定枠１２と連結され、Ｙ軸方向において固定枠１２と分離されている。さらに、加振源１３は４つのユニモルフ構造を含んでいるとともに、その４つのユニモルフ構造がＸ軸およびＹ軸のそれぞれを対称軸として対称となり、かつ、互いに離間した状態となるように配置されている。また、加振源１３としてのユニモルフ構造は、図６に示すように、圧電体１３ａ（たとえば、ＰＺＴなどを原料とした焼結体を分極処理したもの）を一対の電極１３ｂで挟持した圧電素子１３ｃをシリコン基板の加振源１３となる領域（保持部１９）上に貼り付けることによって形成されている。なお、加振源１３を構成する保持部１９は、垂直トーションバー１５を保持する（垂直トーションバー１５につながる）ことによってミラー枠１４を保持している。

　このような加振源１３では、一対の電極１３ｂに、分極反転（分極外れ）を起こさない範囲で±の電圧（交流電圧）が印加されると、一対の電極１３ｂに挟持された圧電体１３ａが伸長または収縮する。そして、それに応じて、シリコン基板の加振源１３となる領域（保持部１９）が変形（撓み変形／曲げ変形）する。すなわち、加振源１３は、電力が供給されることで駆動する。

　図５に示すように、ミラー枠１４は、加振源１３の内側に位置する略ひし形形状の枠である。また、ミラー枠１４と固定枠１２との間には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対の上記垂直トーションバー１５が設けられている。この一対の垂直トーションバー１５は、Ｙ軸と重なり、かつ、Ｘ軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対の垂直トーションバー１５のそれぞれの一方端は、固定枠１２のＹ軸上の端部に連結されている。そして、ミラー枠１４は、一対の垂直トーションバー１５の他方端の間に配置されており、その他方端（一対の垂直トーションバー１５）によって支持（挟持）されている。このため、ミラー枠１４は、垂直トーションバー１５を回動軸（中心軸）としてＹ軸周りに回動可能とされている。

　ミラー枠１４は、ミラー部１１を囲む枠であり、その内側には、ミラー部１１に加えて、Ｘ軸方向に沿って延びる一対の水平トーションバー１６が設けられている。この一対の水平トーションバー１６は、Ｘ軸と重なり、かつ、Ｙ軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対の水平トーションバー１６のそれぞれの一方端は、ミラー枠１４のＸ軸上の端部に連結されている。そして、ミラー部１１は、一対の水平トーションバー１６の他方端の間に配置されており、その他方端（一対の水平トーションバー１６）によって支持（挟持）されている。このため、ミラー部１１は、ミラー枠１４とともにＹ軸周りに回動され、水平トーションバー１６を回動軸（中心軸）としてＸ軸周りにも回動される。

　また、上記ミラー部１１は、たとえば略円形状に形成されており、金やアルミニウムなどからなる反射膜をシリコン基板のミラー部１１となる領域上に貼り付けることで得ている。なお、これ以外に、たとえば、シリコン基板の一部に金やアルミニウム等の反射膜を蒸着やスパッタ法にて形成することで得ることもできる。また、金やアルミニウムの上に誘電体多層膜を形成して反射率を向上させることも可能である。

　また、４つの加振源１３は、その一部が連結部１７によって垂直トーションバー１５と連結されている。この連結部１７は、シリコン基板の加振源１３となる領域（保持部１９）および垂直トーションバー１５と一体的に形成されている。

　さらに、垂直トーションバー１５の近傍には、この垂直トーションバー１５の捩れ角度を検出するための歪みセンサー１８ａ（１８）が設けられている。同様に、水平トーションバー１６の近傍には、この水平トーションバー１６の捩れ角度を検出するための歪みセンサー１８ｂ（１８）が設けられている。歪みセンサー１８ａおよび１８ｂは、それぞれ、ピエゾ抵抗素子２０を有しており、垂直トーションバー１５および水平トーションバー１６の変形時に生じるせん断応力を抵抗値で検出する。このピエゾ抵抗素子２０（歪みセンサー１８ａ、１８ｂ）は、シリコン基板に対して、ボロンやヒ素などの不純物を部分的にドーピングすることで生成されている。そして、歪みセンサー１８ａからの出力に基づいて、垂直トーションバー１５によるＹ軸周りのミラー部１１（ミラー枠１４）の角度（振れ角）を検出するとともに、歪みセンサー１８ｂからの出力に基づいて、水平トーションバー１６によるＸ軸周りのミラー部１１の角度（振れ角）を検出する。

　また、歪みセンサー１８ａは、垂直トーションバー１５の軸上（Ｙ軸上）（垂直トーションバー１５の根元部分）に配置されており、歪みセンサー１８ｂは、水平トーションバー１６の軸上（Ｘ軸上）（水平トーションバー１６の根元部分）に配置されている。なお、軸上とは、垂直トーションバー１５上および水平トーションバー１６上のみならず、垂直トーションバー１５の延長線上および水平トーションバー１６の延長線上をも含む。

　光スキャナ１０の走査動作（駆動制御）は、４つの加振源１３を駆動（伸縮）させるタイミングを調整し、ミラー部１１をＸ軸周りおよびＹ軸周りに振動させることによって行われる。たとえば、Ｙ軸周りに振動させるときの周波数は６０Ｈｚに設定され、Ｘ軸周りに振動させるときの周波数は３０ｋＨｚに設定される。すなわち、垂直方向Ｖには６０Ｈｚ（設計値）で駆動され、水平方向Ｈには３０ｋＨｚ（設計値）で駆動される。また、垂直方向はＤＣ駆動され、水平方向は共振駆動される。なお、垂直方向、水平方向ともに、ミラー部１１の動きは上記歪みセンサー１８によって検出される。また、水平方向Ｈは、本発明の「第１方向」の一例であり、垂直方向Ｖは、本発明の「第２方向」の一例である。

　４つの加振源１３のそれぞれに１３－１～１３－４の符号を付して具体的に説明する。ミラー部１１をＹ軸周りに振動させる際には、加振源１３－１および１３－３を一方の組とするとともに、加振源１３－２および１３－４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である加振源１３－１および１３－３が伸長する方向に変形すると、他方の組である加振源１３－２および１３－４が収縮する方向に変形する。また、一方の組である加振源１３－１および１３－３が収縮する方向に変形すると、他方の組である加振源１３－２および１３－４が伸長する方向に変形する。これにより、ミラー部１１がミラー枠１４とともにＹ軸周りに振動し、ミラー部１１の傾き（角度）がＹ軸周りに変動する。

　また、ミラー部１１をＸ軸周りに振動させる際には、加振源１３－１および１３－２を一方の組とするとともに、加振源１３－３および１３－４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である加振源１３－１および１３－２が伸長する方向に変形すると、他方の組である加振源１３－３および１３－４が収縮する方向に変形する。また、一方の組である加振源１３－１および１３－２が収縮する方向に変形すると、他方の組である加振源１３－３および１３－４が伸長する方向に変形する。これにより、ミラー部１１がミラー枠１４とともにＸ軸周りに振動し、ミラー部１１の傾き（角度）がＸ軸周りに変動する。

　このとき、加振源１３を変形させることのみでミラー部１１をＸ軸周りに回動させようとすると、ミラー部１１のＸ軸周りの傾き（角度）の変動は小さくなってしまう。このため、実際に走査動作を行う際には、加振源１３に印加される電圧の周波数によってミラー部１１が共振するように、加振源１３への印加電圧の周波数が設定される。

　上記のようにミラー部１１を動作させることで、互いに直交している２軸周りにミラー部１１を回動させることができ、１つのミラー部１１で二次元走査することが可能となる。

　ここで、図１に示すように、水平走査駆動信号と垂直走査駆動信号とを重畳した電圧を４つの加振源１３（圧電素子１３ｃ）に加えることによって、上記のように水平トーションバー１６を支点にした水平方向の共振駆動と、ミラー枠１４全体を駆動させる垂直方向の駆動（ＤＣ駆動）とが実現される。なお、垂直駆動信号はたとえば６０Ｈｚの三角波であり、水平駆動信号はたとえば正弦波である。また、水平駆動信号の周波数はミラー部１１の水平方向の共振周波数である。

　このように、加振源１３によってミラー部１１に加えられる振動の周波数が、ミラー部１１の共振周波数と一致する場合、図７に示すように、ある程度大きな傾き角（ミラー偏向角（回転角））でミラー部１１を駆動（揺動）させることが可能となる。一方、加振源１３に印加される電圧の周波数が加振源１３の共振周波数と一致する場合、図８に示すように、加振源１３（保持部１９）の変形が大きくなる。そのため、ミラー部１１の共振周波数が加振源１３の共振周波数と一致または近似するように調整することによって、ミラー部１１の変位（ミラー偏向角）をより大きくすることが可能となる。

　図９に、一般的（典型的）な光スキャナにおける加振源の変形量（ユニモルフ変位）およびミラー部の回転角（ミラー偏向角）の一例を示す。なお、図９では、第１実施形態の構成とは異なり、ミラー部の共振モードが１つの場合を示している。また、縦軸のユニモルフ変位（μｍ）は、変形によって加振源が撓んだ際の加振源の撓み方向（突出方向（高さ方向））の変位量を示している。ミラー偏向角（°）は、ミラー部が加振されていない状態から加振によってミラー部が駆動（揺動）した際の偏向角（回転角）を示している。また、図９において、破線Ｊがミラー部の偏向角を示しており、実線Ｋがユニモルフ（加振源）の変位を示している。

　図９では、ミラー偏向角が大きくなる周波数であるミラー部の共振周波数は、ユニモルフ変位が大きくなる周波数である加振源の共振周波数より小さくなっているが、ミラー部の共振周波数を加振源の共振周波数に近づけることにより、ミラー部の変位（ミラー偏向角）をより大きくすることが可能となる。

　なお、図９では一般的（典型的）な光スキャナの周波数特性を示している。すなわち、図９は、光スキャナに組立誤差（組立バラツキ）などが生じていない場合の周波数特性を示している。このため、４つの加振源はいずれも同じ変位（周波数特性）を示しているため、４つの加振源の変位（ユニモルフ変位）は重なる。このため、４つの加振源の変位（ユニモルフ変位）を実線Ｋで示している。

　図１０は、図９に示したユニモルフ（加振源）における周波数と位相との関係を示したグラフである。上記のように、光スキャナに組立誤差（組立バラツキ）などが生じていない場合には、４つの加振源の変位（ユニモルフ変位）も同じになる。そのため、図１０に示すように、４つの加振源（ユニモルフ）の位相も同じになる。なお、図１０中の一点鎖線ｅは、図９に示したミラー部の共振周波数を示している。

　一方、図５および図６に示したように、光スキャナ１０の加振源１３は、上述した従来構造と同様、保持部１９上に圧電素子１３ｃが貼り付けられることによって構成されている。このため、圧電素子１３ｃの貼り付け誤差（たとえば位置ズレなど）等によって、加振源１３に特性バラツキが発生し易い。

　ここで、組立誤差により加振源にバラツキが発生した場合について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１は、光スキャナに組立誤差（組立バラツキ）が生じた場合の加振源の変形量（ユニモルフ変位）およびミラー部の回転角（ミラー偏向角）の一例を示したグラフである。図１２は、図１１に示したユニモルフ（加振源）における周波数と位相との関係を示したグラフである。なお、図１１は、図９に対応したグラフを示している。すなわち、図９は、加振源（ユニモルフ）の周波数特性にバラツキがない場合を示しており、図１１は、加振源（ユニモルフ）の周波数特性にバラツキがある場合を示している。そのため、図１１においても、ミラー部の共振モードが１つの場合を示している。

　図１１に示すように、組立誤差により加振源（ユニモルフ）にバラツキが発生すると、Ｘ軸に対して右側の加振源（右ユニモルフ（実線Ｋ１））と左側の加振源（左ユニモルフ（実線Ｋ２））とが互いに異なる共振周波数となる。すなわち、右ユニモルフＫ１と左ユニモルフＫ２とで異なる周波数特性となる。そうすると、加振源の共振周波数がミラー部の共振周波数をまたいだ（挟んだ）周波数特性になることがある（加振源（ユニモルフ）の２つの共振周波数の間（ΔＰ間）にミラー部の共振周波数が位置することがある）。たとえば、加振源（ユニモルフ）の２つの共振周波数がミラー部の共振周波数を中心に略対称になることがある。

　この場合、図１２に示すように、右ユニモルフＫ１と左ユニモルフＫ２との位相差Ｋ３がミラー部の共振周波数（一点鎖線ｅ）において、１００°以上となる。そのため、たとえば、図８に示した光スキャナ１０において、右ユニモルフ（加振源１３－３および１３－４）と左ユニモルフ（加振源１３－１および１３－２）とが同じ方向に撓む（変形する）。これにより、ミラー部１１の駆動量（ミラー偏向角）が非常に小さくなる。また、図１２における位相差Ｋ３が１８０°となった場合は、加振源（ユニモルフ）の位相が完全に反転してしまう。この場合、右ユニモルフ（加振源１３－３および１３－４）と左ユニモルフ（加振源１３－１および１３－２）とが同じ方向に同じタイミングで撓む（変形する）ため、ミラー部１１は水平方向に駆動（Ｘ軸周りに回動）しなくなる。なお、図８は、加振源（ユニモルフ）の周波数特性にバラツキがない場合を示している。そのため、右ユニモルフ（加振源１３－３および１３－４）と左ユニモルフ（加振源１３－１および１３－２）とで位相差がないので、右ユニモルフ（加振源１３－３および１３－４）と左ユニモルフ（加振源１３－１および１３－２）とが互いに逆方向に撓んでいる（変形している）。

　このように、組立誤差により加振源（ユニモルフ）にバラツキが発生すると、ミラー部１１の共振（共振モード）が機能しなくなる。

　そのため、第１実施形態では、上述したように、ミラー部１１に２つ以上の共振モードを発生させている。すなわち、ミラー部１１を共振駆動させる共振モード（水平方向の共振モード）を２つ以上有する構成としている。これにより、加振源１３に特性バラツキが発生することによってある共振モードが機能しなくなった場合でも、残りの共振モードの１つを用いて所定の駆動量（ミラー偏向角）でミラー部１１を水平方向に駆動（Ｘ軸周りに回動）させることが可能となる。

　この点について図１３および図１４を参照しながらより詳細に説明する。なお、以下では第１実施形態の一例として共振モードを２つ有する場合について説明する。また、図１３および図１４では、共振モードを１つ有する従来構造を比較例として示している。図１３および図１４において、共振モードを２つ有する第１実施形態の一例による周波数特性を実線Ｄで示しており、比較例による周波数特性を一点鎖線Ｅで示しており、加振源（ユニモルフ）の周波数特性を破線Ｆで示している。さらに、２つの共振モードのうち低周波側の共振モードをｍｏｄｅＡとし、高周波側の共振モードをｍｏｄｅＢとしている。比較例による１つの共振モードはｍｏｄｅＧとしている。

　図１３に示すように、加振源に特性バラツキが発生していない場合、４つの加振源はいずれも同じ特性であるため、加振源の共振周波数はミラー部の共振周波数をまたいだ（挟んだ）周波数特性とはならない。そのため、比較例の共振モード（ｍｏｄｅＧ）および第１実施形態の２つの共振モード（ｍｏｄｅＡ、ｍｏｄｅＢ）はいずれも機能した状態となっている。すなわち、いずれの共振モードを用いても、所定の駆動量（ミラー偏向角）でミラー部を水平方向に駆動（Ｘ軸周りに回動）させることが可能（ミラー部の駆動に活用可能）となっている。

　一方、加振源に特性バラツキが発生した場合、図１４に示すように、加振源の周波数特性は右ユニモルフＦ１（Ｘ軸に対して右側の加振源）と左ユニモルフＦ２（Ｘ軸に対して左側の加振源）とで異なる周波数特性となる。このため、加振源の共振周波数が比較例による共振モード（ｍｏｄｅＧ）および第１実施形態による一方の共振モード（ｍｏｄｅＢ）をまたいだ（挟んだ）周波数特性となる。これにより、比較例による共振モード（ｍｏｄｅＧ）および第１実施形態による一方の共振モード（ｍｏｄｅＢ）は機能しなくなる。

　しかしながら、第１実施形態では、比較例とは異なり、共振モードを２つ以上（図１３および図１４では２つ）有している。そのため、一方の共振モード（ｍｏｄｅＢ）が機能しなくなった場合でも、残りのもう一方の共振モード（ｍｏｄｅＡ）は機能した状態となっている。そして、この共振モード（ｍｏｄｅＡ）は、上記したように、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードである。そのため、第１実施形態では、加振源に特性バラツキが発生した場合でも、もう一方の共振モード（ｍｏｄｅＡ）（機能している共振モード）を用いることによって、所定の駆動量（ミラー偏向角）でミラー部１１を水平方向に駆動（Ｘ軸周りに回動）させることができる。

　したがって、第１実施形態では、ミラー部１１の安定性を格段に向上させることが可能となる。

　なお、上記「機能しなくなる」とは、加振源に特性バラツキなどが発生することによって、活用可能な共振モードがミラー部１１の駆動に用いることが困難になった状態である。また、「機能している共振モード」とは、活用可能な共振モードのうち組立バラツキの影響によってミラー部１１を偏向させる駆動機能に阻害を与えない共振モードである。

　水平方向（第１方向）に共振モードを２つ以上有する構成とするためには、たとえば、水平トーションバー１６（図５、図７および図８参照）に加えて、ミラー枠１４（図５、図７および図８参照）も水平方向（水平走査方向）に捩れるように構成すればよい。これにより、少なくとも、水平トーションバー１６を基準としてなされる振動による共振モードと、ミラー枠１４を基準としてなされる振動による共振モードとの２つの共振モードが得られる。この場合、これらの共振モードが、図１７に示すように、ミラー部１１とミラー枠１４とを異なる方向に振動（揺動）させる共振モード（第３共振モード）、および、図１６に示すように、ミラー部１１とミラー枠１４とを同じ方向に振動（揺動）させる共振モード（第４共振モード）を含むように構成されているのが好ましい。なお、図１６に示す共振モード（ミラー部１１とミラー枠１４とを同じ方向に振動（揺動）させる共振モード）は、図１５における低周波側の共振モード（たとえばｍｏｄｅＡ）に対応しており、図１７に示す共振モード（ミラー部１１とミラー枠１４とを異なる方向に振動（揺動）させる共振モード）は、図１５における高周波側の共振モード（たとえばｍｏｄｅＢ）に対応している。また、図１５において、ミラー部１１の周波数特性が実線Ｄで示されており、４つの加振源の周波数特性が破線Ｆで示されている。なお、ｍｏｄｅＡとｍｏｄｅＢとは入れ替え可能である。

　また、ミラー部１１とミラー枠１４とを同じ方向に振動（揺動）させる共振モード（第４共振モード）では、図１６に示すように、ミラー部１１の偏向角（回転角）が、ミラー枠１４の偏向角（回転角）とは異なる大きさとなるように（たとえば、ミラー枠１４の偏向角の方が小さくなるように）構成されているのが好ましい。

　このように構成することにより、容易に、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上発生させることが可能となる。

　なお、２つ以上の共振モードの少なくとも１つは、加振源１３の共振周波数より小さい周波数を有しているのが好ましい。また、２つ以上の共振モードの少なくとも１つは、加振源１３の共振周波数と近似または一致する周波数を有しているのが好ましい。

　さらに、２つ以上の共振モードの各々を、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードとするためには、互いに隣り合う２つの共振モードの周波数を、それぞれ、ｆ１およびｆ２（図４、図１３および図１４参照）とした場合に、ｆ１およびｆ２が、以下の（１）式および（２）式を満たすように構成されているのが好ましい。
　ｆ１＜ｆ２　　　・・・（１）
　ｆ１＋０．２×ｆ１≧ｆ２　　　・・・（２）

　たとえば、図１３および図１４に示したｍｏｄｅＡの周波数をｆ１、ｍｏｄｅＢの周波数をｆ２とすると、ｆ１およびｆ２が上記（１）式および（２）式を満たすように、各共振モードが設定されているのが好ましい。

　なお、光スキャナ１０の共振周波数は、基体（シリコン基板）におけるヤング率、ポアソン比、密度、さらには、ミラー部１１の形状、固定条件、圧電素子１３ｃの圧電定数等の条件が明らかになっていれば、市販のシミュレーションソフトによって算出可能である。そのため、シミュレーションによって、ミラー部１１（駆動体）に２つ以上の共振モードを発生させることが可能な構成が容易に得られる。

　この場合、たとえば、図１８および図１９に示すように、加振源１３からミラー枠１４までの距離Ｌ（図１８参照）を短くするとともに、垂直トーションバー１５に設けられた変位拡大部２１の幅Ｗ（図１９参照）を長くするとよい。なお、変位拡大部２１はＤＣ駆動時の変位を拡大する機能を有している。そして、この距離Ｌと幅Ｗとを調整することにより、加振源１３とミラー枠１４との間の部分の剛性を調整することができる。これにより、容易に、ミラー部１１（駆動体）を共振駆動させる共振モードを２つ以上発生させることができ、かつ、２つの共振モードが近づく（図４のΔｆが小さくなる）ように調整することができる。なお、上記はこの部分の剛性を変えることで共振モードを調整することが可能となる１つの例であり、共振モードを調整するための手法は上記以外であってもよい。

　上述したように、光スキャナ１０はＸ軸およびＹ軸に対して対称であるため、図１８では光スキャナ１０の一部分だけを示している。また、図１８では、保持部１９および垂直トーションバー１５に変位拡大部２１を形成した構成としている。このように構成すれば、保持部１９の変形（撓み変形等）をねじれ変形（回転トルク）に変化させて垂直トーションバー（枠軸部）１５に変位を拡大して伝達させることが可能となるため好ましい。そのため、第１実施形態による光スキャナ１０においても、このような構成が適用されているのが好ましい。ただし、このような変位拡大部２１を形成しない構成とすることも可能である。また、上記変位拡大部２１は、保持部１９および垂直トーションバー１５のいずれか一方に形成されていてもよい。

　また、参考として、１つの共振モードを有する光スキャナ（比較例）の周波数特性を図２０に、その共振モードでのミラー部１１の駆動状態を図２１に示している。なお、図２０は、上記した図１５に対応している。また、図２０において、１つの共振モードを有するミラー部１１の周波数特性が実線Ｅで示されており、４つの加振源の周波数特性が破線Ｆで示されている。

　第１実施形態では、上記のように、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有することによって、たとえば、光スキャナ１０の組立バラツキにより一部の共振モードが機能しなくなった場合でも、他の共振モードは機能している状態とすることができる。このため、機能している共振モードを用いることによって、組立バラツキが発生した場合でも、ミラー部１１を駆動させることができる（ミラー部１１の駆動量を十分に確保することができる）。これにより、ミラー部１１の安定性を格段に向上させることができる。

　なお、生産技術を高めて高精度組立を行えば、ミラー部１１の安定性を高めることは可能である。しかしながら、上記のように、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有する構成とすることで、安易でラフな組立を行った場合でも、組立バラツキによりミラー部１１が駆動しなくなるという問題を解決することができる。このため、コストダウンおよび生産性の向上等を図ることができる。

　また、２つ以上の共振モードの少なくとも１つが加振源１３の共振周波数より小さい周波数を有するように構成すれば、組立バラツキが生じた際に、加振源１３の共振周波数によってまたがれない（挟まれない）共振モード（ミラー部１１の共振周波数）を発生させることができる。このため、容易に、機能している共振モードを発生させることができるので、効果的にミラー部１１を安定して駆動させることができる。すなわち、ミラー部１１の安定性を格段に向上させることが容易にできる。

　また、２つ以上の共振モードの少なくとも１つが加振源１３の共振周波数と近似または一致する周波数を有するように構成すれば、ミラー部１１の変位（駆動量）を容易に大きくすることができる。

　さらに、第１実施形態では、上記共振モードが、ミラー部１１とミラー枠１４とを異なる方向に振動させる共振モード、および、ミラー部１１とミラー枠１４とを同じ方向に振動させる共振モードを含むように構成することによって、容易に、ミラー部１１の共振モードを２つ以上発生させることができる。

　また、ミラー部１１とミラー枠１４とを同じ方向に振動させる共振モードにおいて、ミラー部１１の偏向角が、ミラー枠１４の偏向角とは異なる大きさとなるように構成することによって、各共振モード（ミラー部１１の共振周波数）の周波数が互いに近づくため、容易に、２つ以上発生させた共振モードを、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードとすることができる。すなわち、上記のように構成すれば、所定の周波数（たとえば設計値）に対して、各共振モードの周波数が離れすぎるのを抑制することができる。なお、所定の共振周波数に対して、大きく離れた周波数を有する共振モードは、ミラー部１１を駆動させるための共振モードとして活用することはできない。

　また、互いに隣り合う２つの共振モードの周波数をそれぞれｆ１およびｆ２とした場合に、ｆ１およびｆ２が上記（１）式および（２）式を満たすように構成すれば、各共振モードの周波数を互いに十分に近づけることができる。すなわち、図４に示したΔｆを小さくすることができる。このため、容易に、これらの共振モードをミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードとすることができる。なお、図１８および図１９に示したように、距離Ｌ（図１８参照）と幅Ｗ（図１９参照）とを調整することにより、加振源１３とミラー枠１４との間の部分の剛性を調整することができ、これにより、容易に、２つの共振モードが近づく（図４のΔｆが小さくなる）ように調整することができる。

　（第２実施形態）
　図２２は、本発明の第２実施形態による光スキャナの共振モードを説明するための図である。次に、図５および図２２を参照して、本発明の第２実施形態による光スキャナ１０について説明する。なお、図２２において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。

　この第２実施形態による光スキャナ１０は、図５に示した第１実施形態と同様、ミラー部１１の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有している。また、第２実施形態では、図２２に示すように、共振モードは加振源の共振周波数より小さい周波数を有する共振モード（第１共振モード（ｍｏｄｅＡ））と、加振源の共振周波数より大きい周波数を有する共振モード（第２共振モード（ｍｏｄｅＢ））とを含む。

　なお、図２２は、第２実施形態の一例として共振モードを２つ有する場合を示している。また、図２２では、上記した図１３および図１４と同様、共振モードを１つ有する従来構造を比較例として示している。図２２において、共振モードを２つ有する第２実施形態の一例による周波数特性を実線Ｄで示しており、比較例による周波数特性を一点鎖線Ｅで示しており、加振源（ユニモルフ）の周波数特性を破線Ｆで示している。さらに、２つの共振モードのうち低周波側の共振モードをｍｏｄｅＡとし、高周波側の共振モードをｍｏｄｅＢとしている。比較例による１つの共振モードはｍｏｄｅＧとしている。また、図２２は、加振源に特性バラツキが発生していない状態を示している。

　第２実施形態のその他の構成は上記第１実施形態と同様である。

　第２実施形態では、上記のように、共振モードを、加振源の共振周波数より小さい周波数を有する共振モード（第１共振モード）と、加振源の共振周波数より大きい周波数を有する共振モード（第２共振モード）とを含むように構成している。そして、このように構成することによっても、効果的にミラー部１１（駆動体）を安定して駆動させることができる。

　第２実施形態のその他の効果は上記第１実施形態と同様である。

　（第３実施形態）
　図２３は、本発明の第３実施形態による画像投影装置の構成を示したブロック図である。次に、図２、図５および図２３を参照して、本発明の第３実施形態による画像投影装置１００について説明する。なお、画像投影装置１００は、本発明の「光学機器」の一例である。

　第３実施形態による画像投影装置１００は、図２３に示すように、上記第１または第２実施形態で示した光スキャナ１０を搭載している。光スキャナ１０は、上記画像投影装置１００に搭載されて、光源３０からの光を走査する走査部として機能する。この画像投影装置１００では、図２に示したように、投影面２００に向けて照射される光線のラスター走査を行うことにより、投影面２００への２次元画像の表示が可能となっている。なお、画像投影装置１００の具体例としては、たとえば、プロジェクター装置などが挙げられる。

　図２３に示すように、上記光源３０は、光スキャナ１０とともに画像投影装置１００内に設けられており、光スキャナ１０に向けて光線（たとえばレーザー光）ＬＴを発する。

　また、画像投影装置１００は、上記した光スキャナ１０および光源３０に加えて、光スキャナ１０の駆動制御を行う光スキャナ制御部４０と、光源３０を駆動し、光線ＬＴの変調が可能な光源駆動回路７０と、光源駆動回路７０を制御する画像信号制御部８０とを有している。

　光スキャナ１０は、歪みセンサー１８を有している。この歪みセンサー１８は、ミラー部１１の角度（回動角度（振れ角））を検出する角度検出センサーとしてピエゾ抵抗素子を有している。

　光スキャナ制御部４０は、光スキャナ１０のミラー部１１（図５参照）に関するＸ軸周りの回動、つまり水平方向（Ｈ方向）の駆動を制御する水平駆動制御部５０と、ミラー部１１に関するＹ軸周りの回動、つまり垂直方向（Ｖ方向）の駆動を制御する垂直駆動制御部６０とを有している。なお、光スキャナ制御部４０（水平駆動制御部５０および垂直駆動制御部６０）は、本発明の「駆動回路部」の一例である。

　画像信号制御部８０は、たとえば画像投影装置１００の外部から入力された画像信号に基づき光源３０を制御するための制御信号を生成する。そして、この制御信号に基づき、光源駆動回路７０を介して光源３０の制御（たとえば点灯・消灯の制御や発光強度の制御）を行う。なお、上記光スキャナ制御部４０には、ミラー部１１の駆動のタイミングを画像信号と同期させるための同期信号が入力される。これにより、入力された画像信号に基づく適切な画像表示が投影面２００（図２参照）で行われる。

　このように構成された画像投影装置１００では、図２に示すように、垂直方向（Ｖ方向）はたとえば６０Ｈｚの三角波走査が行われ、水平方向（Ｈ方向）は共振周波数でたとえば正弦波走査が行われる。

　第３実施形態による画像投影装置１００では、上記のように、ミラー部１１（駆動体）（図５参照）の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有する上記光スキャナ１０を、光源３０からの光を走査する走査部として搭載することによって、ミラー部１１（駆動体）（図５参照）の安定性が格段に向上された画像投影装置１００を得ることができる。

　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　たとえば、上記第１～第３実施形態では、マイクロスキャナの一例である光スキャナに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、光スキャナ以外のマイクロスキャナに本発明を適用することもできる。光スキャナ以外のマイクロスキャナとしては、たとえば、ミラー部に代えてレンズ（屈曲光学系）が搭載されたマイクロスキャナや、光源（発光素子など）が搭載されたマイクロスキャナが挙げられる。

　また、上記第１～第３実施形態では、共振駆動アクチュエーターをＭＥＭＳデバイスに用いた例を示したが、本発明の共振駆動アクチュエーターはＭＥＭＳデバイス以外のアクチュエーターとすることもできる。

　また、上記第１～第３実施形態では、ユニモルフ構造の加振源を用いた例を示したが、このような圧電方式の加振源は、ユニモルフに限らず、たとえばバイモルフであってもよい。

　さらに、上記第１～第３実施形態では、ミラー部を駆動させる加振源を、圧電素子を含む圧電駆動方式に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ミラー部を駆動させる加振源は、圧電駆動方式以外であってもよい。たとえば、静電式であってもよいし、電磁式であってもよい。

　また、上記第１～第３実施形態では、光スキャナの一例として２次元走査が可能な光スキャナの例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば１次元光スキャナであってもよい。

　また、上記第２実施形態では、ミラー部の駆動に活用可能な共振モードが、加振源の共振周波数より小さい周波数を有する共振モード（第１共振モード（ｍｏｄｅＡ））と、加振源の共振周波数より大きい周波数を有する共振モード（第２共振モード（ｍｏｄｅＢ））とを含むように構成した例を示した。本発明はこのように構成に限らず、たとえば、上記共振モードの各々が加振源の共振周波数以下の周波数を有するように構成されていてもよいし、加振源の共振周波数以上の周波数を有するように構成されていてもよい。

　また、上記第３実施形態では、光学機器の一例である画像投影装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、画像投影装置以外の光学機器に本発明を適用することもできる。たとえば、光学機器はプロジェクターなどの画像投影装置以外にたとえばコピー機やプリンタ等の画像形成装置であってもよい。また、その他の走査機器（たとえば光をスキャンする機器）であってもよい。

　なお、以上で説明した共振駆動アクチュエーター（光スキャナ１０）は、以下のように表現することもできる。すなわち、上記共振駆動アクチュエーターは、共振により駆動される駆動体（ミラー部１０）と、上記駆動体を加振する複数の加振源（加振源１３）とを備え、上記駆動体の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有しており、少なくとも１つの共振モードの周波数は、上記各加振源の共振周波数のうちで最大の共振周波数と最小の共振周波数との間の周波数領域外にあり、上記駆動体は、上記２つ以上の共振モードのうちで、上記周波数領域外の周波数を持つ共振モードによって共振駆動される構成である。このとき、２つ以上の共振モードは、加振源の最小の共振周波数よりも小さい周波数を有する第１共振モード、および加振源の最大の共振周波数よりも大きい周波数を有する第２共振モードの少なくとも一方を含んでいてもよい。また、２つ以上の共振モードは、各加振源のいずれかの共振周波数と近似または一致する周波数を有する共振モードを含んでいてもよい。

　本発明の共振駆動アクチュエーターは、たとえば１次元または２次元走査を行うマイクロスキャナ、画像投影装置や画像形成装置などの光学機器に利用可能である。

　１０　　　　　　　　　　　　　　　光スキャナ（マイクロスキャナ）
　１１　　　　　　　　　　　　　　　ミラー部（駆動体）
　１２　　　　　　　　　　　　　　　固定枠
　１３　　　　　　　　　　　　　　　加振源
　１３ａ　　　　　　　　　　　　　　圧電体
　１３ｂ　　　　　　　　　　　　　　電極
　１３ｃ　　　　　　　　　　　　　　圧電素子
　１４　　　　　　　　　　　　　　　ミラー枠
　１５　　　　　　　　　　　　　　　垂直トーションバー（枠軸部）
　１６　　　　　　　　　　　　　　　水平トーションバー（ミラー軸部）
　１７　　　　　　　　　　　　　　　連結部
　１８、１８ａ、１８ｂ　　　　　　　歪みセンサー
　１９　　　　　　　　　　　　　　　保持部
　２０　　　　　　　　　　　　　　　ピエゾ抵抗素子
　２１　　　　　　　　　　　　　　　変位拡大部
　３０　　　　　　　　　　　　　　　光源
　４０　　　　　　　　　　　　　　　光スキャナ制御部（駆動回路部）
　５０　　　　　　　　　　　　　　　水平駆動制御部（駆動回路部）
　６０　　　　　　　　　　　　　　　垂直駆動制御部（駆動回路部）
　７０　　　　　　　　　　　　　　　光源駆動回路
　８０　　　　　　　　　　　　　　　画像信号制御部
　１００　　　　　　　　　　　　　　画像投影装置（光学機器）

Claims

　共振により駆動される駆動体を備えるとともに、前記駆動体の駆動に活用可能な共振モードを２つ以上有し、
　前記駆動体が、機能している前記共振モードの周波数により共振駆動されることを特徴とする、共振駆動アクチュエーター。
　前記駆動体を加振する加振源を備え、
　前記共振モードの少なくとも１つは、前記加振源の共振周波数より小さい周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の共振駆動アクチュエーター。
　前記共振モードは、前記加振源の共振周波数より小さい周波数を有する第１共振モードと、前記加振源の共振周波数より大きい周波数を有する第２共振モードとを含むことを特徴とする、請求項２に記載の共振駆動アクチュエーター。
　２つ以上有する前記共振モードの少なくとも１つは、前記加振源の共振周波数と近似または一致する周波数を有することを特徴とする、請求項２または３に記載の共振駆動アクチュエーター。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の共振駆動アクチュエーターを含むことを特徴とする、マイクロスキャナ。
　前記駆動体が光を反射するミラー部からなるとともに、前記ミラー部を囲むミラー枠をさらに備え、
　前記共振モードが、前記ミラー部と前記ミラー枠とを異なる方向に振動させる第３共振モード、および、前記ミラー部と前記ミラー枠とを同じ方向に振動させる第４共振モードを含むことを特徴とする、請求項５に記載のマイクロスキャナ。
　前記第４共振モードにおいて、
　前記ミラー部の偏向角は、前記ミラー枠の偏向角とは異なる大きさであることを特徴とする、請求項６に記載のマイクロスキャナ。
　互いに異なる方向である第１方向および第２方向の２つの走査で２次元走査を行うマイクロスキャナであって、
　前記第１方向に、２つ以上の前記共振モードを有することを特徴とする、請求項５～７のいずれか１項に記載のマイクロスキャナ。
　互いに隣り合う２つの前記共振モードの周波数を、それぞれ、ｆ１およびｆ２とした場合に、
　ｆ１およびｆ２が、以下の式を満たすことを特徴とする、請求項５～８のいずれか１項に記載のマイクロスキャナ。
　ｆ１＜ｆ２
　ｆ１＋０．２×ｆ１≧ｆ２
　請求項５～９のいずれか１項に記載のマイクロスキャナと、
　前記マイクロスキャナの駆動制御を行う駆動回路部とを備えることを特徴とする、光学機器。