WO2022176587A1 - 駆動素子および光偏向素子 - Google Patents

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WO2022176587A1
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driving
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drive
slit
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健介 水原
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05—Type of movement
    • B81B2203/058—Rotation out of a plane parallel to the substrate

Definitions

  • the present invention relates to a driving element that rotates a movable portion about a rotation axis and an optical deflection element using the driving element.
  • driving elements that rotate movable parts using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology have been developed.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • This type of driving element by arranging the reflecting surface on the movable portion, the light incident on the reflecting surface can be scanned at a predetermined deflection angle.
  • This type of drive element is mounted, for example, in an image display device such as a head-up display or a head-mounted display.
  • this type of drive element can be used in a laser radar or the like that detects an object using laser light.
  • Non-Patent Document 1 describes a drive element that rotates a mirror about a rotation axis by driving a pair of support portions parallel to each other.
  • drive portions are arranged at both ends of a pair of support portions. Both ends of the pair of support portions are driven up and down by these drive portions.
  • the connecting portion that connects the middle of the pair of support portions is twisted, and the movable portion arranged in the center of the connecting portion rotates.
  • the mirror arranged on the movable portion rotates about the rotation axis defined by the connecting portion.
  • the drive element with the above configuration can be easily generated because it has a simple configuration. However, in this driving element, since the rotation angle of the movable portion per 1 Vpp is small, it is required to further improve the driving efficiency of the movable portion.
  • a first aspect of the present invention relates to a drive element.
  • the driving element according to this aspect includes a pair of driving portions arranged side by side in one direction, a movable portion arranged between the pair of driving portions, and a pair of driving portions and the movable portion arranged between the pair of driving portions.
  • a pair of support portions connected to each other, a pair of connection portions connecting the pair of support portions and the movable portion, and fixed portions respectively connected to at least the pair of drive portions in the direction in which the drive portions are arranged;
  • Prepare. Both ends of the pair of support portions are connected to the pair of drive portions, respectively.
  • a gap having a predetermined length is provided between the pair of support portions and the pair of drive portions, the gap extending in the direction in which the pair of drive portions are arranged.
  • the drive part since the pair of support parts and the pair of drive parts are separated by the gap, the drive part does not hinder the bending of the support parts at the position of the gap. Further, the driving force of the driving portion generated in the vicinity of the gap is transmitted to the support portion via the connecting range other than the gap. Therefore, the supporting portion can be driven more efficiently by the driving portion, and the driving efficiency of the movable portion can be enhanced.
  • a second aspect of the present invention relates to an optical deflection element.
  • An optical deflection element according to this aspect includes the driving element according to the first aspect, and a reflecting surface arranged on the movable portion.
  • the driving element according to this aspect since the driving element according to the first aspect is provided, it is possible to increase the driving efficiency of the movable portion. Therefore, the driving efficiency of the reflecting surface can be increased, and the light can be deflected and scanned at a higher deflection angle.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a drive element according to an embodiment.
  • FIG. 2(a) is a plan view showing the configuration of the drive element according to the embodiment.
  • FIG. 2(b) is a plan view showing the configuration of a drive element according to a comparative example.
  • FIG. 3A is a simulation result obtained by simulating the drive state of each part when the movable part is at the maximum deflection angle position according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a simulation result obtained by simulating the driving state of each part when the movable part is at the maximum deflection angle position, according to the comparative example.
  • FIG. 4A is a graph showing a simulation result of verifying the displacement of each position of the supporting portion and the driving portion during driving, according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a graph showing a simulation result of verifying the displacement of each position of the supporting portion and the driving portion during driving according to the comparative example.
  • FIG. 5 is a plan view showing the configuration used for verifying the inflection point of the supporting portion according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a graph showing a simulation result of the displacement distribution of the supporting portion in the amplitude direction according to the embodiment.
  • FIG. 6(b) is a graph showing the gradient of the waveform of the displacement distribution obtained by differentiating the graph of FIG. 6(a) according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a simulation result showing the relationship between the depth of the slit and the driving efficiency of the movable portion according to the embodiment.
  • each figure is labeled with mutually orthogonal X, Y, and Z axes.
  • the Y-axis direction is a direction parallel to the rotation axis of the driving element, and the Z-axis direction is a direction perpendicular to the reflecting surface arranged on the movable portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the drive element 1
  • FIG. 2(a) is a plan view showing the configuration of the drive element 1.
  • the drive element 1 includes a pair of drive portions 11, a pair of fixed portions 12, a pair of support portions 13, a movable portion 14, and a pair of connection portions 15.
  • a reflecting surface 20 is arranged on the upper surface of the movable portion 14 to configure the optical deflection element 2 .
  • the driving element 1 has a shape symmetrical in the X-axis direction and the Y-axis direction in plan view.
  • the pair of drive units 11 are arranged side by side in the X-axis direction. In a plan view, the shape and size of the pair of drive portions 11 are the same. The shape of the driving portion 11 when the slit S1 is not formed is rectangular in plan view. The pair of drive portions 11 are arranged such that the inner (movable portion 14 side) ends are parallel to the Y-axis.
  • the pair of fixing parts 12 are arranged so as to sandwich the pair of driving parts 11 in the X-axis direction.
  • the pair of fixed portions 12 has a constant width in the X-axis direction and extends parallel to the Y-axis direction.
  • the driving element 1 is installed on the installation surface by installing the fixing portion 12 on the installation surface.
  • the pair of fixed portions 12 has inner boundaries connected to outer boundaries of the pair of drive portions 11 and the pair of support portions 13 .
  • the pair of support portions 13 are arranged so as to sandwich the pair of drive portion 11 and movable portion 14 in the Y-axis direction.
  • the pair of support portions 13 has a constant width in the Y-axis direction and extends parallel to the X-axis direction.
  • the pair of support portions 13 has an outer boundary connected to an inner boundary of the pair of fixed portions 12 .
  • the pair of support portions 13 has both ends in the X-axis direction connected to the boundary of the pair of drive portions 11 in the Y-axis direction.
  • the movable part 14 is arranged between the pair of driving parts 11 .
  • the central position of the movable portion 14 coincides with the intermediate position of the pair of driving portions 11 in the Y-axis direction.
  • the center position of the movable portion 14 coincides with the intermediate position of the pair of support portions 13 in the X-axis direction.
  • the shape of the movable portion 14 is circular in plan view.
  • the shape of the movable portion 14 in plan view may be a shape other than a circle, such as a square.
  • a reflecting surface 20 is arranged on the upper surface of the movable portion 14 .
  • the reflective surface 20 is arranged by forming a reflective film on the upper surface of the movable portion 14 by, for example, vapor deposition.
  • the reflecting surface 20 may be formed by mirror-finishing the upper surface of the movable portion 14 .
  • a pair of connection portions 15 connect a pair of support portions 13 and movable portion 14 .
  • the pair of connection portions 15 linearly extends from the intermediate position of the pair of support portions 13 in the X-axis direction toward the movable portion 14 and is connected to the intermediate position of the movable portion 14 in the X-axis direction.
  • the width of the pair of connecting portions 15 in the X-axis direction is constant.
  • the lengths of the pair of connecting portions 15 in the Y-axis direction are equal to each other.
  • the cross-sectional shape of the connecting portion 15 when cut along a plane parallel to the XZ plane is a rectangle whose upper side is parallel to the XY plane.
  • Slits S1 are formed at both ends of the pair of drive units 11 in the Y-axis direction.
  • the slit S1 is formed so as to extend outward by a predetermined length (depth) from the inner (movable portion 14 side) end of the pair of driving portions 11 .
  • the slits S1 are formed by cutting out the driving portions 11 linearly from the inner ends of the pair of driving portions 11 toward the outside.
  • the width and length (depth) of the four slits S1 are equal to each other.
  • a gap is formed between the drive portion 11 and the support portion 13 by the four slits S1. This gap separates the drive portion 11 and the support portion 13 from each other.
  • a piezoelectric driving body 11a is arranged on the top surface of the pair of driving parts 11 . That is, the pair of driving units 11 each includes a piezoelectric driving body 11a as a driving source. In plan view, the piezoelectric driver 11a has a rectangular shape. The width of the piezoelectric driving body 11a in the Y-axis direction is the same as the width in the Y-axis direction of the portion of the driving section 11 sandwiched between the two slits S1. Also, the outer boundary of the piezoelectric driving body 11 a coincides with the inner boundary of the fixed portion 12 .
  • the piezoelectric driver 11a has a laminated structure in which electrode layers are arranged above and below a piezoelectric thin film having a predetermined thickness.
  • the piezoelectric thin film is made of a piezoelectric material having a high piezoelectric constant, such as lead zirconate titanate (PZT).
  • the electrodes are made of a material with low electric resistance and high heat resistance, such as platinum (Pt).
  • the piezoelectric driving body 11a is arranged by forming a layer structure including a piezoelectric thin film and upper and lower electrodes on the upper surface of the substrate included in the area of the piezoelectric driving body 11a by sputtering or the like.
  • the base material of the drive element 1 has the same outline as the drive element 1 in plan view and has a constant thickness.
  • a reflective surface 20 and a piezoelectric driver 11a are arranged in corresponding regions of the top surface of the substrate. Further, a predetermined material is laminated on the lower surface of the portion of the base material corresponding to the fixing portion 12 to increase the thickness of the fixing portion 12 .
  • the material laminated in the fixed part 12 may be a material different from that of the base material, or may be the same material as that of the base material.
  • the base material is, for example, integrally formed of silicon or the like.
  • the material constituting the base material is not limited to silicon, and may be other materials.
  • Materials constituting the substrate are preferably materials having high mechanical strength and Young's modulus, such as metals, crystals, glass, and resins. As such materials, in addition to silicon, titanium, stainless steel, Elinvar, brass alloys, and the like can be used. The same applies to the material laminated on the base material in the fixed part 12 .
  • the pair of driving portions 11 bends in the Z-axis direction when a driving signal is supplied to the piezoelectric driving bodies 11a from a driving circuit (not shown). Accordingly, the pair of support portions 13 bends in the Z-axis direction. As a result, the connection portion 15 is twisted about the rotation axis R0, and the movable portion 14 is rotated about the rotation axis R0. Accordingly, the reflecting surface 20 rotates about the rotation axis R0.
  • the reflecting surface 20 reflects light incident from above the movable portion 14 in a direction corresponding to the swing angle of the movable portion 14 .
  • light for example, laser light
  • the reflecting surface 20 reflects light incident from above the movable portion 14 in a direction corresponding to the swing angle of the movable portion 14 .
  • the slits S1 having a predetermined length (depth) are formed near the boundary between the pair of drive portions 11 and the pair of support portions 13. At the positions of these slits S1, the pair of The drive portion 11 and the pair of support portions 13 are separated. Thereby, the driving efficiency of the movable portion 14 and the reflecting surface 20 can be improved compared to the case where these slits S1 are not formed.
  • FIG. 2(b) is a plan view showing a configuration example (comparative example) of the drive element 1 when the slit S1 is not formed.
  • the inner boundary of the driving portion 11 extends as it is to the inner boundary of the pair of support portions 13 and is connected to the support portions 13 .
  • FIG. 3(a) is a simulation result obtained by simulating the driving state of each part when the movable part is at the maximum deflection angle position according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a simulation result obtained by simulating the driving state of each part when the movable part is at the maximum deflection angle position, according to the comparative example.
  • the pair of driving portions 11 are driven in directions opposite to each other, so that the pair of supporting portions 12 are connected to the pair of connecting portions. It curves in the opposite direction with the connection position of the part 15 as a boundary. As a result, the pair of connection portions 15 are twisted around the rotation axis R0. This twist causes the movable portion 14 to rotate about the rotation axis R0.
  • FIGS. 4A and 4B in the configuration of the embodiment, by providing the slit S1, the drive unit 11 oscillates more greatly than in the comparative example. Arrows in FIGS. 3A and 3B indicate the displacement direction of each part.
  • FIG. 4(a) is a graph showing a simulation result of verifying the displacement of each position of the support portion 13 and the driving portion 11 during driving according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a graph showing a simulation result of verifying the displacement of each position of the supporting portion 13 and the driving portion 11 during driving according to the comparative example.
  • 4A and 4B show the waveforms of the support portion 13 and the drive portion 11 when the support portion 13 oscillates the most.
  • the horizontal axis indicates the position in the X-axis direction (the distance from the rotation axis R0) when the position of the rotation axis R0 is 0.
  • positions in the positive direction of the X-axis are indicated by positive values
  • positions in the negative direction of the X-axis are indicated by negative values.
  • the vertical axis indicates the amount of displacement in the Z-axis direction when the positions of the drive portion 11 and the support portion 13 when there is no bending (horizontal state) are set to 0.
  • the amount of displacement of the driving portion 11 is the amount of displacement at each position in the X-axis direction at the intermediate position of the driving portion 11 in the Y-axis direction. It is the amount of displacement at each position in the X-axis direction.
  • the total length of the support portion 13 in the X-axis direction was set to 7789 ⁇ m, and the total length of the driving portion 11 in the X-axis direction was set to 1865 ⁇ m.
  • the depth of the slit S1 in the X-axis direction was set to 846 ⁇ m.
  • the deepest position in the X-axis direction of the slit S1 corresponds to the position in the X-axis direction of the inflection point of the support portion 13, which will be described later.
  • the slope of the waveform indicating the displacement of the support portion 13 switches between increasing and decreasing at positions P1 and P2. That is, on the left side of the position P1, the waveform of the support portion 13 is convex upward, and on the right side of the position P1, the waveform of the support portion 13 is convex downward. Further, the waveform of the support portion 13 is convex upward on the left side of the position P2, and the waveform of the support portion 13 is convex downward on the right side of the position P2.
  • the slope of the waveform indicating the displacement of the drive unit 11 either increases or decreases. That is, the waveform of the left driving unit 11 is convex upward over the entire range, and the waveform of the driving unit 11 on the right is downward convex over the entire range.
  • the bending directions of the driving portion 11 and the supporting portion 13 are opposite to each other in the ranges W1 and W2 of FIG. 4(b). That is, in the range W1, the driving portion 11 curves upward and the support portion 13 curves downward. Further, in the range W2, the driving portion 11 curves downward and the support portion 13 curves upward. As shown in FIG. 2B, in the comparative example, the boundaries between the drive section 11 and the support section 13 are connected in the ranges W1 and W2. Therefore, in the ranges W1 and W2, the bending of the support portion 13 is hindered by the opposite bending of the driving portion 11 side. As a result, in the comparative example, the supporting portion 13 is not efficiently driven by the driving force of the driving portion 11, and the driving efficiency of the movable portion 14 is lowered.
  • slits S1 are formed in the ranges W1 and W2, thereby separating the drive section 11 and the support section 13 from each other. Therefore, in the configuration of the embodiment, in the ranges W1 and W2, the bending of the support portion 13 is not hindered by the opposite bending of the driving portion 11 side. Thereby, in the embodiment, as shown in FIG. 4A, the waveform of the support portion 13 and the waveform of the drive portion 11 are largely separated. Further, the driving force generated in the portion of the drive portion 11 sandwiched between the two slits S1 is transmitted from the drive portion 11 to the support portion 13 via the connection position other than the slit S1. Therefore, in the configuration of the embodiment, the supporting portion 13 can be driven more efficiently by the driving force of the driving portion 11, and the driving efficiency of the movable portion 14 can be enhanced.
  • the inventor verified the relationship between the depth of the slit S1 in the X-axis direction and the driving efficiency of the movable portion 14 by simulation.
  • the inventor obtained by simulation the inflection point at which the inclination of the support portion 13 that curves when the movable portion 14 is driven switches between an increase and a decrease.
  • the above inflection point was determined for the support portion 13 having a constant width in the Y-axis direction and a length L1.
  • the length L1 was set to 7789 ⁇ m as in the verification of FIGS. 4(a) and 4(b). Under these conditions, the distribution of displacement in the Z-axis direction in a vibration mode (secondary vibration mode when both ends are fixed) that causes an inclination in the central portion of the support portion 13 was analyzed.
  • FIG. 6(a) is a graph showing a simulation result of the displacement distribution of the support portion 13 in the amplitude direction (Z-axis direction).
  • FIG. 6(b) is a graph showing the slope of the waveform of the displacement distribution obtained by differentiating the graph of FIG. 6(a).
  • the horizontal axis indicates the position in the X-axis direction (the distance from the rotation axis R0) when the intermediate position of the support portion 13 in the X-axis direction is 0. .
  • positions in the positive direction of the X-axis are indicated by positive values, and positions in the negative direction of the X-axis are indicated by negative values.
  • the vertical axis of FIG. 6(a) indicates the amount of displacement in the Z-axis direction when the position of the support portion 13 when there is no curve (horizontal state) is set to 0, and the vertical axis of FIG. , the slope of the waveform of FIG. 6(a).
  • the vertical axes in FIGS. 6A and 6B are normalized by predetermined values.
  • the position of the dashed circle is the inflection point.
  • the slope of the amplitude waveform of the support portion 13 switches between increasing and decreasing.
  • the distance D1 from the end of the support portion 13 to the inflection point P0 was 1019 ⁇ m.
  • the deepest position of the slit S1 is set at the position of the inflection point P0 in the X-axis direction.
  • the inventor After obtaining the inflection point P0 in this way, the inventor obtained the relationship between the depth of the slit S1 in the X-axis direction and the drive efficiency of the movable portion 14 by simulation.
  • FIG. 7 is a simulation result showing the relationship between the depth of the slit S1 and the driving efficiency of the movable portion 14.
  • the horizontal axis of FIG. 7 defines the depth of the slit S1, with the depth of the slit S1 when the slit S1 extends to the inflection point P0 obtained in FIGS. .
  • a positive value on the horizontal axis indicates a value at which the depth of the slit S1 decreases, and a negative value on the horizontal axis indicates a value at which the depth of the slit S1 increases.
  • the vertical axis of FIG. 7 indicates the full-angle deflection angle of the movable portion 14 (reflecting surface 20) per 1 Vpp, normalized by the maximum value of the simulation results.
  • the length of the support portion 13 in the X-axis direction was set to 7789 ⁇ m, and the width of the drive portion 11 in the X-axis direction in the region other than the slit S1 was set to 1865 ⁇ m.
  • the driving efficiency of the movable portion 14 and the reflecting surface 20 was obtained by changing the depth (the length in the X-axis direction) of the slit S1.
  • the depth of the slit S1 (the value on the horizontal axis in FIG. 7) was changed to six types of -510 ⁇ m, -369 ⁇ m, -255 ⁇ m, 0 ⁇ m, 423 ⁇ m and 846 ⁇ m.
  • the plot with the horizontal axis of 846 ⁇ m corresponds to the case where the depth of the slit S1 is 0, that is, the slit S1 is not formed as in the comparative example of FIG. 2(b).
  • the depth of the slit S1 is 846 ⁇ m.
  • the driving efficiency of the movable portion 14 gradually increased as the slit S1 became deeper.
  • the driving efficiency of the movable portion 14 is maximized, and thereafter, the driving efficiency of the movable portion 14 decreases as the slit S1 becomes deeper.
  • the leftmost plot of FIG. 7 when the depth of the slit S1 is too large, the driving efficiency of the movable portion 14 is lower than when the slit S1 is not provided (the rightmost plot). From this, it was confirmed that the depth of the slit S1 has a range suitable for improving the driving efficiency.
  • the drive efficiency of the movable part 14 is higher than when there is no slit S1, at least within the range up to the depth corresponding to the second plot from the left.
  • the depth (length in the X-axis direction) of the slit S1 corresponding to the second plot from the left is 369 ⁇ m from 864 ⁇ m, which is the depth of the slit S1 when the slit S1 is extended to the inflection point P0. extended depth.
  • the driving efficiency of the movable part 14 is can be made higher than without the slit S1. Further, from the verification result of FIG. 7, it can be seen that the driving efficiency of the movable portion 14 can be maximized at the depth up to the inflection point P0 in this range.
  • the depth of the slit S1 in the X-axis direction within a range whose upper limit is about 40% deeper than the depth up to the inflection point P0.
  • the pair of support portions 13 and the pair of drive portions 11 are separated by the gap (slit S1), so that the support portion 13 at the position of the gap (slit S1) is not hindered by the driving portion 11. Further, the driving force of the driving portion 11 generated in the vicinity of the gap (slit S1) is transmitted to the support portion 13 through the connecting range other than the gap (slit S1). Therefore, as shown in the verification result of FIG. 7, the supporting portion 13 can be driven more efficiently by the driving portion 11, and the driving efficiency of the movable portion 14 can be increased. As a result, the driving efficiency of the reflecting surface 20 can be increased, and light can be deflected and scanned at a higher deflection angle.
  • the pair of A gap is formed between the supporting portion 13 and the pair of driving portions 11 .
  • a gap can be continuously formed from the end of the pair of driving portions 11 on the movable portion 14 side, and the driving efficiency of the movable portion 14 can be improved smoothly.
  • the depth of the slit S1 in the direction in which the pair of drive portions 11 are arranged increases and decreases depending on the inclination of the waveform of the support portion 13 that curves when the movable portion 14 is driven (inclination of displacement in the thickness direction). It is preferable to set the depth within a range whose upper limit is about 40% deeper than the depth up to the inflection point P0 that switches between. As a result, as shown in the verification result of FIG. 7, the driving efficiency of the movable portion 14 can be effectively improved compared to the case where there is no gap (slit S1).
  • the depth of the slit S1 in the direction in which the pair of drive units 11 are arranged (the X-axis direction) near the depth up to the point of inflection.
  • the driving section 11 has a piezoelectric driving body 11a as a driving source. Thereby, the movable part 14 can be driven with high driving efficiency.
  • the gap is formed between the drive portion 11 and the support portion 13 by continuously forming the slits S1 having a constant width in the Y-axis direction, but the method of forming the gap is limited to this. not a thing
  • the width of the gap in the Y-axis direction may change according to the position in the X-axis direction by changing the width of the drive portion 11 or the support portion 13 in the X-axis direction.
  • the gaps may not be continuous in the X-axis direction, and may be intermittently formed in the X-axis direction.
  • the shape of the drive element 1 in plan view and the dimensions of each part of the drive element 1 are not limited to those shown in the above embodiment, and can be changed as appropriate.
  • the shape and width of the piezoelectric driving body 11a in plan view can also be changed as appropriate.
  • the thickness, length, width and shape of the fixed portion 12 can be changed as appropriate.
  • the thickness of fixed portion 12 may be the same as the thickness of drive portion 11 and support portion 13 .
  • the thickness, width and shape of the fixed portion 12 can be changed as appropriate as long as the drive element 1 can be installed on the installation surface.
  • both ends of the pair of support parts 13 are connected to the pair of fixed parts 12 , but both ends of the support parts 13 may not be connected to the fixed parts 12 .
  • the width of the fixed portion 12 in the Y-axis direction is set equal to the width of the drive portion 11 in the Y-axis direction, and both ends of the support portion 13 are connected only to both edges of the drive portion 11 in the Y-axis direction. good too.
  • the driving efficiency of the movable portion 14 can be enhanced.
  • both ends of the fixed portion 12 in the Y-axis direction may be further connected in the X-axis direction to form a fixed portion. That is, in plan view, the fixing portion 12 may be configured so as to surround the pair of drive portions 11 and the pair of support portions 13 .
  • the driving element 1 may be used as an element other than the optical deflection element 2.
  • the driving element 1 is used as an element other than the light deflection element 2
  • the reflecting surface 20 may not be arranged on the movable portion 14, and a member other than the reflecting surface 20 may be arranged.

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Abstract

駆動素子（１）は、一方向に並んで配置された一対の駆動部（１１）と、一対の駆動部（１１）の間に配置された可動部（１４）と、一対の駆動部（１１）および可動部（１４）を挟んで配置される一対の支持部（１３）と、一対の支持部（１３）と可動部（１４）とを接続する一対の接続部（１５）と、を備える。一対の支持部（１３）の両端部が一対の駆動部（１１）にそれぞれ接続される。一対の支持部（１３）と一対の駆動部（１１）との間に、一対の駆動部（１１）の並び方向に延びる所定長さの隙間（スリット（Ｓ１））が設けられている。

Description

駆動素子および光偏向素子
　本発明は、回動軸について可動部を回動させる駆動素子および当該駆動素子を用いた光偏向素子に関する。
　近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて可動部を回動させる駆動素子が開発されている。この種の駆動素子では、可動部に反射面を配置することにより、反射面に入射する光を所定の振れ角で走査させることができる。この種の駆動素子は、たとえば、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置に搭載される。この他、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダ等にも、この種の駆動素子が用いられ得る。
　以下の非特許文献１には、互いに平行な一対の支持部を駆動することにより、回動軸についてミラーを回動させる駆動素子が記載されている。この駆動素子では、一対の支持部の両端にそれぞれ駆動部が配置される。これら駆動部によって、一対の支持部の両端が上下に駆動される。これにより、一対の支持部の中間を連結する連結部に捩れが生じ、当該連結部の中央に配置された可動部が回動する。こうして、可動部に配置されたミラーが、連結部により規定される回動軸について回動する。
ShanshanGu-Stoppel, Thorsten Giese, Hans-Joachim Quenzer, Ulrich Hofmann and WolfgangBenecke, "PZT-Actuated and -Sensed Resonant Micromirrors with Large Scan AnglesApplying Mechanical Leverage Amplification for Biaxial Scanning", Micromachines, 2017年発行 Vol.8, Issue 7, P215
　上記構成の駆動素子は、簡素な構成であるため簡易に生成できる。しかし、この駆動素子では、１Ｖｐｐ当たりの可動部の回動角が小さいため、可動部の駆動効率をより向上させることが要求される。
　かかる課題に鑑み、本発明は、可動部の駆動効率をより高めることが可能な駆動素子および光偏向素子を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は、駆動素子に関する。この態様に係る駆動素子は、一方向に並んで配置された一対の駆動部と、前記一対の駆動部の間に配置された可動部と、前記一対の駆動部および前記可動部を挟んで配置される一対の支持部と、前記一対の支持部と前記可動部とを接続する一対の接続部と、前記駆動部の並び方向において、少なくとも前記一対の駆動部にそれぞれ接続される固定部と、を備える。前記一対の支持部の両端部が前記一対の駆動部にそれぞれ接続される。前記一対の支持部と前記一対の駆動部との間に、前記一対の駆動部の並び方向に延びる所定長さの隙間が設けられている。
　本態様に係る駆動素子によれば、一対の支持部と前記一対の駆動部とが隙間によって分離されているため、隙間の位置における支持部の湾曲が駆動部によって阻害されることがない。また、隙間付近において生じる駆動部の駆動力は、隙間以外の接続範囲を介して支持部に伝達される。よって、駆動部によって支持部をより効率的に駆動でき、可動部の駆動効率を高めることができる。
　本発明の第２の態様は、光偏向素子に関する。この態様に係る光偏向素子は、第１の態様に係る駆動素子と、前記可動部に配置された反射面と、を備える。
　本態様に係る駆動素子によれば、第１の態様に係る駆動素子を備えるため、可動部の駆動効率を高めることができる。よって、反射面の駆動効率を高めることができ、より高い振れ角で、光を偏向および走査させることができる。
　以上のとおり、本発明によれば、可動部の駆動効率をより高めることが可能な駆動素子および光偏向素子を提供できる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１は、実施形態に係る、駆動素子の構成を示す斜視図である。 図２（ａ）は、実施形態に係る、駆動素子の構成を示す平面図である。図２（ｂ）は、比較例に係る、駆動素子の構成を示す平面図である。 図３（ａ）は、実施形態に係る、可動部が最大振れ角位置にあるときの各部の駆動状態をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果である。図３（ｂ）は、比較例に係る、可動部が最大振れ角位置にあるときの各部の駆動状態をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果である。 図４（ａ）は、実施形態に係る、駆動時における支持部および駆動部の各位置の変位を検証したシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ｂ）は、比較例に係る、駆動時における支持部および駆動部の各位置の変位を検証したシミュレーション結果を示すグラフである。 図５は、実施形態に係る、支持部の変曲点の検証に用いた構成を示す平面図である。 図６（ａ）は、実施形態に係る、振幅方向における支持部の変位分布のシミュレーション結果を示すグラフである。また、図６（ｂ）は、実施形態に係る、図６（ａ）のグラフを微分して得られる変位分布の波形の傾きを示すグラフである。 図７は、実施形態に係る、スリットの深さと可動部の駆動効率との関係を示すシミュレーション結果である。
　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｙ軸方向は、駆動素子の回動軸に平行な方向であり、Ｚ軸方向は、可動部に配置された反射面に垂直な方向である。
　図１は、駆動素子１の構成を示す斜視図、図２（ａ）は、駆動素子１の構成を示す平面図である。
　図１および図２（ａ）に示すように、駆動素子１は、一対の駆動部１１と、一対の固定部１２と、一対の支持部１３と、可動部１４と、一対の接続部１５とを備える。可動部１４の上面に反射面２０が配置されて、光偏向素子２が構成される。駆動素子１は、平面視において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な形状である。
　一対の駆動部１１は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。平面視において、一対の駆動部１１の形状および広さは、互いに同じである。スリットＳ１が形成されていない場合の駆動部１１の形状は、平面視において長方形である。一対の駆動部１１は、内側（可動部１４側）の端が、Ｙ軸に平行となるように配置される。
　一対の固定部１２は、一対の駆動部１１をＸ軸方向に挟むように配置されている。一対の固定部１２は、Ｘ軸方向の幅が一定であり、Ｙ軸方向に平行に延びている。駆動素子１は、固定部１２を被設置面に設置することにより、被設置面に設置される。一対の固定部１２は、内側の境界が一対の駆動部１１および一対の支持部１３の外側の境界に繋がっている。
　一対の支持部１３は、一対の駆動部１１および可動部１４をＹ軸方向に挟むように配置されている。一対の支持部１３は、Ｙ軸方向の幅が一定であり、Ｘ軸方向に平行に延びている。一対の支持部１３は、外側の境界が一対の固定部１２の内側の境界に繋がっている。また、一対の支持部１３は、Ｘ軸方向の両側の端部が、一対の駆動部１１のＹ軸方向の境界に繋がっている。
　可動部１４は、一対の駆動部１１の間に配置されている。Ｙ軸方向において、可動部１４の中心位置は、一対の駆動部１１の中間位置に一致する。また、Ｘ軸方向において、可動部１４の中心位置は、一対の支持部１３の中間位置に一致する。ここでは、可動部１４の形状が、平面視において円形である。平面視における可動部１４の形状は、正方形等、円形以外の形状であってもよい。可動部１４の上面に反射面２０が配置されている。反射面２０は、たとえば、蒸着等によって、可動部１４の上面に反射膜を形成することにより配置される。可動部１４の上面が鏡面仕上げされて反射面２０が形成されてもよい。
　一対の接続部１５は、一対の支持部１３と可動部１４とを接続する。一対の接続部１５は、一対の支持部１３のＸ軸方向の中間位置から可動部１４に向かって直線状に延びて、可動部１４のＸ軸方向の中間位置に接続されている。一対の接続部１５のＸ軸方向の幅は一定である。一対の接続部１５のＹ軸方向の長さは、互いに等しい。Ｘ－Ｚ平面に平行な平面で切断したときの接続部１５の断面形状は、上辺がＸ－Ｙ平面に平行な矩形である。
　一対の駆動部１１のＹ軸方向の両端には、それぞれ、スリットＳ１が形成されている。スリットＳ１は、一対の駆動部１１の内側（可動部１４側）の端から所定の長さ（深さ）だけ外側方向に延びるように形成されている。スリットＳ１は、一対の駆動部１１の内側の端から外側に向かって直線状に駆動部１１を切り欠くことにより形成される。４つのスリットＳ１の幅および長さ（深さ）は、互いに等しい。４つのスリットＳ１によって、駆動部１１と支持部１３との間に隙間が形成される。この隙間によって、駆動部１１と支持部１３とが分離している。
　一対の駆動部１１の上面には、圧電駆動体１１ａが配置されている。すなわち、一対の駆動部１１は、駆動源として、それぞれ、圧電駆動体１１ａを備える。平面視において、圧電駆動体１１ａは、長方形の形状である。Ｙ軸方向における圧電駆動体１１ａの幅は、２つのスリットＳ１で挟まれる駆動部１１の部分のＹ軸方向の幅と同じである。また、圧電駆動体１１ａの外側の境界は、固定部１２の内側の境界に一致している。
　圧電駆動体１１ａは、所定厚みの圧電体薄膜の上下にそれぞれ電極層が配置された積層構造を有する。圧電体薄膜は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の高い圧電定数を有する圧電材料からなっている。電極は、白金（Ｐｔ）等の、電気抵抗が低く、耐熱性が高い材料からなっている。圧電駆動体１１ａは、圧電体薄膜および上下の電極を含む層構造を、スパッタ法等によって、圧電駆動体１１ａの領域に含まれる基材の上面に形成することにより配置される。
　駆動素子１の基材は、平面視において駆動素子１と同じ輪郭で、且つ、一定厚みを有する。基材上面の対応する領域に、反射面２０および圧電駆動体１１ａが配置される。また、基材の固定部１２に対応する部分の下面に、さらに所定の材料が積層されて、固定部１２の厚みが広げられている。固定部１２において積層される材料は、基材と異なる材料であってよく、または、基材と同じ材料であってもよい。
　基材は、たとえば、シリコン等によって一体形成される。ただし、基材を構成する材料は、シリコンに限らず、他の材料であってもよい。基材を構成する材料は、金属、結晶体、ガラス、樹脂等の機械的強度およびヤング率が高い材料であることが好ましい。このような材料として、シリコンの他、チタン、ステンレス、エリンバー、黄銅合金等を用いることができる。固定部１２において基材に積層される材料も同様である。
　一対の駆動部１１は、図示しない駆動回路から圧電駆動体１１ａに駆動信号が供給されることにより、Ｚ軸方向に湾曲する。これに伴い、一対の支持部１３がＺ軸方向に湾曲する。これにより、接続部１５が回動軸Ｒ０を中心に捩れて、可動部１４が回動軸Ｒ０について回動する。これに伴い、反射面２０が、回動軸Ｒ０について回動する。
　反射面２０は、可動部１４の上方から入射した光を、可動部１４の振り角に応じた方向に反射する。これにより、反射面２０に入射した光（たとえば、レーザ光）が、可動部１４の回動に伴い偏向されて走査される。
　本実施形態では、上記のように、一対の駆動部１１と一対の支持部１３との境界付近に、所定長さ（深さ）のスリットＳ１が形成され、これらスリットＳ１の位置において、一対の駆動部１１と一対の支持部１３とが分離している。これにより、これらスリットＳ１が形成されていない場合に比べて、可動部１４および反射面２０の駆動効率を高めることができる。
　図２（ｂ）は、スリットＳ１が形成されていない場合の駆動素子１の構成例（比較例）を示す平面図である。この比較例では、駆動部１１の内側の境界がそのまま、一対の支持部１３の内側の境界まで延びて、支持部１３に繋がっている。
　発明者は、図２（ｂ）の比較例の構成では、１Ｖｐｐ当たりの可動部１４の回動角が小さく、このため、光走査の際に、反射面２０を効率よく回動させ得ないことを確認した。そして、鋭意検討した結果、図１および図２（ａ）に示したように、一対の駆動部１１と一対の支持部１３との境界付近にスリットＳ１（隙間）を形成するといった簡素な構成の追加により、可動部１４の駆動効率を高め得ることを、新たに見出した。
　図３（ａ）は、実施形態に係る、可動部が最大振れ角位置にあるときの各部の駆動状態をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果である。図３（ｂ）は、比較例に係る、可動部が最大振れ角位置にあるときの各部の駆動状態をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果である。
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態および比較例の構成では、一対の駆動部１１が互いに反対の方向に駆動されることにより、一対の支持部１２が、一対の接続部１５の接続位置を境界として、反対方向に湾曲する。これにより、一対の接続部１５に回動軸Ｒ０周りの捻じれが生じる。この捻じれにより、可動部１４が回動軸Ｒ０について回動する。図４（ａ）、（ｂ）を比較して分かるとおり、実施形態の構成では、スリットＳ１を設けることにより、比較例に比べて、駆動部１１がより大きく振幅している。図３（ａ）、（ｂ）中の矢印は、各部の変位方向を示している。
　図４（ａ）は、実施形態に係る、駆動時における支持部１３および駆動部１１の各位置の変位を検証したシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ｂ）は、比較例に係る、駆動時における支持部１３および駆動部１１の各位置の変位を検証したシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ａ）、（ｂ）には、支持部１３が最も大きく振幅したときの支持部１３および駆動部１１の波形が示されている。
　図４（ａ）、（ｂ）において、横軸は、回動軸Ｒ０の位置を０とした場合のＸ軸方向の位置（回動軸Ｒ０からの離間距離）を示している。ここでは、Ｘ軸正方向の位置が正の値で示され、Ｘ軸負方向の位置が負の値で示されている。また、縦軸は、湾曲がない場合（水平状態）の駆動部１１および支持部１３の位置を０とした場合のＺ軸方向の変位量を示している。駆動部１１の変位量は、駆動部１１のＹ軸方向の中間位置におけるＸ軸方向の各位置の変位量であり、支持部１３の変位量は、支持部１３のＹ軸方向の中間位置におけるＸ軸方向の各位置の変位量である。
　図４（ａ）、（ｂ）の検証では、支持部１３のＸ軸方向の全長は７７８９μｍに設定し、駆動部１１のＸ軸方向の全長は、１８６５μｍに設定した。また、スリットＳ１のＸ軸方向の深さは、８４６μｍに設定した。なお、スリットＳ１のＸ軸方向における最深位置は、後述する支持部１３の変曲点のＸ軸方向の位置に対応する。
　まず、図４（ｂ）を参照して、比較例では、支持部１３の変位を示す波形の傾きが、位置Ｐ１、Ｐ２を境に増加と減少とで切り替わっている。すなわち、位置Ｐ１の左側では支持部１３の波形が上に凸の形状であり、位置Ｐ１の右側では支持部１３の波形が下に凸の形状である。また、位置Ｐ２の左側では支持部１３の波形が上に凸の形状であり、位置Ｐ２の右側では支持部１３の波形が下に凸の形状である。一方、比較例では、駆動部１１の変位を示す波形の傾きが、増加または減少の何れか一方となっている。すなわち、左側の駆動部１１の波形は全範囲に亘って上に凸の形状であり、右側の駆動部１１の波形は全範囲に亘って下に凸の形状である。
　したがって、比較例では、図４（ｂ）の範囲Ｗ１、Ｗ２において、駆動部１１と支持部１３との湾曲方向が互いに相反することになる。すなわち、範囲Ｗ１では、駆動部１１は上に凸に湾曲するが、支持部１３は下に凸に湾曲する。また、範囲Ｗ２では、駆動部１１は下に凸に湾曲するが、支持部１３は上に凸に湾曲する。図２（ｂ）に示すように、比較例では、範囲Ｗ１、Ｗ２において、駆動部１１と支持部１３との境界が繋がっている。このため、範囲Ｗ１、Ｗ２では、支持部１３の湾曲が、駆動部１１側の逆向きの湾曲によって阻害されてしまう。その結果、比較例では、駆動部１１の駆動力によって支持部１３が効率的に駆動されず、可動部１４の駆動効率が低下することになる。
　これに対し、実施形態の構成では、図２（ａ）に示すように、範囲Ｗ１、Ｗ２にスリットＳ１が形成され、これにより、駆動部１１と支持部１３とが分離されている。このため、実施形態の構成では、範囲Ｗ１、Ｗ２において、支持部１３の湾曲が、駆動部１１側の逆向きの湾曲によって阻害されることがない。これにより、実施形態では、図４（ａ）に示すように、支持部１３の波形と駆動部１１の波形とが大きく離間する。また、２つのスリットＳ１で挟まれた駆動部１１の部分に生じる駆動力は、スリットＳ１以外の接続位置を介して、駆動部１１から支持部１３へと伝達される。よって、実施形態の構成では、駆動部１１の駆動力によって支持部１３をより効率的に駆動でき、可動部１４の駆動効率が高めることができる。
　次に、発明者は、Ｘ軸方向におけるスリットＳ１の深さと可動部１４の駆動効率との関係をシミュレーションにより検証した。
　まず、発明者は、可動部１４の駆動時に湾曲する支持部１３の傾きが、増加と減少との間で切り替わる変曲点を、シミュレーションにより求めた。ここでは、図５に示すように、Ｙ軸方向の幅が一定で長さがＬ１の支持部１３について、上述の変曲点を求めた。長さＬ１は、図４（ａ）、（ｂ）の検証と同様、７７８９μｍに設定した。この条件のもと、支持部１３の中央部に傾きを発生させる振動モード(両端を固定した際の２次の振動モード)におけるＺ軸方向の変位の分布を解析した。
　図６（ａ）は、振幅方向（Ｚ軸方向）における支持部１３の変位分布のシミュレーション結果を示すグラフである。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のグラフを微分して得られる変位分布の波形の傾きを示すグラフである。
　図６（ａ）、（ｂ）において、横軸は、Ｘ軸方向における支持部１３の中間位置を０とした場合のＸ軸方向の位置（回動軸Ｒ０からの離間距離）を示している。ここでは、Ｘ軸正方向の位置が正の値で示され、Ｘ軸負方向の位置が負の値で示されている。また、図６（ａ）の縦軸は、湾曲がない場合（水平状態）の支持部１３の位置を０とした場合のＺ軸方向の変位量を示し、図６（ｂ）の縦軸は、図６（ａ）の波形の傾きを示している。図６（ａ）、（ｂ）の縦軸は、それぞれ、所定の値で規格化されている。
　図６（ａ）、（ｂ）において、破線の丸の位置が変曲点である。この位置において、支持部１３の振幅波形の傾きが、増加と減少との間で切り替わっている。このシミュレーション結果では、支持部１３の端から変曲点Ｐ０までの距離Ｄ１は、１０１９μｍであった。上記のように、図４（ａ）の検証では、スリットＳ１の最深位置が、Ｘ軸方向におけるこの変曲点Ｐ０の位置に設定されている。
　こうして変曲点Ｐ０を求めた後、発明者は、Ｘ軸方向におけるスリットＳ１の深さと可動部１４の駆動効率との関係をシミュレーションにより求めた。
　図７は、スリットＳ１の深さと可動部１４の駆動効率との関係を示すシミュレーション結果である。
　図７の横軸は、図６（ａ）、（ｂ）で求めた変曲点Ｐ０までスリットＳ１が延びた場合のスリットＳ１の深さを０として、スリットＳ１の深さが規定されている。横軸の正の値は、スリットＳ１の深さが減少する値を示しており、横軸の負の値は、スリットＳ１の深さが増加する値を示している。図７の縦軸は、１Ｖｐｐ当たりの可動部１４（反射面２０）の振れ角の全角が、シミュレーション結果の最大値で規格化された値で示されている。
　このシミュレーションでは、図２（ａ）の構成において、支持部１３のＸ軸方向の長さを７７８９μｍに設定し、スリットＳ１以外の領域における駆動部１１のＸ軸方向の幅を１８６５μｍに設定した。この条件のもと、スリットＳ１の深さ（Ｘ軸方向の長さ）を変化させて、可動部１４および反射面２０の駆動効率を求めた。
　ここでは、スリットＳ１の深さ（図７の横軸の値）を、－５１０μｍ、－３６９μｍ、－２５５μｍ、０μｍ、４２３μｍおよび８４６μｍの６種類に変化させた。横軸が８４６μｍのプロットは、スリットＳ１の深さが０、すなわち、図２（ｂ）の比較例のように、スリットＳ１が形成されていない場合に対応する。横軸の値が０である場合、すなわち、変曲点Ｐ０までスリットＳ１が延びた場合のスリットＳ１の深さは、８４６μｍである。
　図７に示すように、スリットＳ１が深くなるに伴って、可動部１４の駆動効率が徐々に高まった。スリットＳ１の最深位置が、変曲点Ｐ０の位置に対応すると、可動部１４の駆動効率が最高となり、その後、スリットＳ１が深くなるに伴って、可動部１４の駆動効率が低下した。図７の最も左側のプロットのように、スリットＳ１の深さが大き過ぎると、スリットＳ１が設けられていない場合（最も右側のプロット）よりも、可動部１４の駆動効率が低下した。このことから、スリットＳ１の深さには、駆動効率の向上に適する範囲があることを確認できた。
　すなわち、図７の検証結果では、少なくとも左から２番目のプロットに対応する深さまでの範囲であれば、スリットＳ１がない場合よりも、可動部１４の駆動効率が高まることが確認できた。左から２番目のプロットに対応するスリットＳ１の深さ（Ｘ軸方向の長さ）は、変曲点Ｐ０までスリットＳ１が延ばされる場合のスリットＳ１の深さである８６４μｍから、さらに、３６９μｍだけ延ばされた深さである。したがって、この検証結果から、変曲点Ｐ０までの深さに対して４４％（３６９μｍ／８４６μｍ）だけさらに深い深さまでの範囲にスリットＳ１の深さを設定することで、可動部１４の駆動効率を、スリットＳ１がない場合よりも高めることができることが分かる。また、図７の検証結果から、この範囲の中でも、変曲点Ｐ０までの深さが、可動部１４の駆動効率を最も高め得ることが分かる。
　よって、この検証結果から、Ｘ軸方向におけるスリットＳ１の深さは、変曲点Ｐ０までの深さに対して４０％程度だけ深い深さを上限とする範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは、変曲点Ｐ０までの深さ付近に設定するとよい。これにより、可動部１４の駆動効率を高めることができ、反射面２０によって、より高い振れ角で、光を偏向および走査させることができる。
　＜実施形態の効果＞
　実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。
　図１および図２（ａ）に示したように、一対の支持部１３と一対の駆動部１１とが隙間（スリットＳ１）によって分離されているため、隙間（スリットＳ１）の位置における支持部１３の湾曲が駆動部１１によって阻害されることがない。また、隙間（スリットＳ１）付近において生じる駆動部１１の駆動力は、隙間（スリットＳ１）以外の接続範囲を介して支持部１３に伝達される。よって、図７の検証結果に示したように、駆動部１１によって支持部１３をより効率的に駆動でき、可動部１４の駆動効率を高めることができる。結果、反射面２０の駆動効率を高めることができ、より高い振れ角で、光を偏向および走査させることができる。
　図１および図２（ａ）に示したように、一対の駆動部１１の可動部１４側の端から一対の駆動部１１の並び方向（Ｘ軸方向）にスリットＳ１を形成することにより、一対の支持部１３と一対の駆動部１１と間に隙間が形成されている。これにより、一対の駆動部１１の可動部１４側の端から連続的に隙間を形成でき、可動部１４の駆動効率を円滑に高めることができる。
　一対の駆動部１１の並び方向（Ｘ軸方向）におけるスリットＳ１の深さは、可動部１４の駆動時に湾曲する支持部１３の波形の傾き（厚み方向の変位の傾き）が、増加と減少との間で切り替わる変曲点Ｐ０までの深さに対して、４０％程度だけ深い深さを上限とする範囲内に設定することが好ましい。これにより、図７の検証結果に示したとおり、可動部１４の駆動効率を、隙間（スリットＳ１）がない場合に比べて効果的に高めることができる。
　また、一対の駆動部１１の並び方向（Ｘ軸方向）におけるスリットＳ１の深さは、変曲点までの深さ付近に設定することが、より一層好ましい。これにより、図７の検証結果に示したとおり、可動部１４の駆動効率をより一層効果的に、高めることができる。
　図１および図２（ａ）に示したように、駆動部１１は、駆動源として圧電駆動体１１ａを有する。これにより、可動部１４を高い駆動効率で駆動することができる。
　＜変更例＞
　上記実施形態では、Ｙ軸方向に一定幅のスリットＳ１を連続的に形成することにより、駆動部１１と支持部１３との間に隙間が形成されたが、隙間の形成方法はこれに限られるものではない。たとえば、Ｘ軸方向における駆動部１１または支持部１３の幅が変化することにより、隙間のＹ軸方向の幅がＸ軸方向の位置に応じて変化してもよい。また、隙間は、Ｘ軸方向に連続していなくてもよく、Ｘ軸方向において間欠的に形成されてもよい。但し、可動部１４の駆動効率をより高めるためには、上記実施形態のように、駆動部１１の可動部１４側の端からＸ軸方向に連続的に隙間が形成されることが好ましい。
　また、平面視における駆動素子１の形状や、駆動素子１の各部の寸法も、上記実施形態に示されたものに限られるものではなく、適宜変更可能である。平面視における圧電駆動体１１ａの形状および広さも適宜変更可能である。また、固定部１２の厚み、長さ、幅および形状も、適宜変更可能である。たとえば、固定部１２の厚みは、駆動部１１および支持部１３の厚みと同じであってもよい。駆動素子１を被設置面に設置可能な限りにおいて、固定部１２の厚み、幅および形状は、適宜変更可能である。
　また、上記実施形態では、一対の支持部１３の両端が一対の固定部１２に接続されたが、支持部１３の両端は固定部１２に接続されていなくてもよい。たとえば、固定部１２のＹ軸方向の幅が駆動部１１のＹ軸方向の幅と同じに設定され、支持部１３の両端部が駆動部１１のＹ軸方向の両端縁のみに接続されていてもよい。この場合も、支持部１３と駆動部１１との間に隙間（スリットＳ１）が設けられることにより、可動部１４の駆動効率を高めることができる。また、図１の構成において、固定部１２のＹ軸方向の両端が、さらに、Ｘ軸方向に接続されて、固定部が構成されてもよい。すなわち、平面視において、一対の駆動部１１と一対の支持部１３とを囲むように、固定部１２が構成されてもよい。
　また、駆動素子１は、光偏向素子２以外の素子として用いられてもよい。駆動素子１が、光偏向素子２以外の素子として用いられる場合、可動部１４には、反射面２０が配置されなくてもよく、反射面２０以外の他の部材が配置されてもよい。
　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　１　駆動素子
　２　光偏向素子
　１１　駆動部
　１１ａ　圧電駆動体
　１２　固定部
　１３　支持部
　１４　可動部
　１５　接続部
　２０　反射面
　Ｓ１　スリット

Claims (6)

  1. 　一方向に並んで配置された一対の駆動部と、
    　前記一対の駆動部の間に配置された可動部と、
    　前記一対の駆動部および前記可動部を挟んで配置される一対の支持部と、
    　前記一対の支持部と前記可動部とを接続する一対の接続部と、
    　前記駆動部の並び方向において、少なくとも前記一対の駆動部にそれぞれ接続される固定部と、を備え、
    　前記一対の支持部の両端部が前記一対の駆動部にそれぞれ接続され、
    　前記一対の支持部と前記一対の駆動部との間に、前記一対の駆動部の並び方向に延びる所定長さの隙間が設けられている、
    ことを特徴とする駆動素子。
     
  2. 　請求項１に記載の駆動素子において、
    　前記隙間は、前記一対の駆動部の前記可動部側の端から前記一対の駆動部の並び方向にスリットを形成することにより設けられている、
    ことを特徴とする駆動素子。
     
  3. 　請求項２に記載の駆動素子において、
    　前記一対の駆動部の並び方向における前記スリットの深さは、前記可動部の駆動時に湾曲する前記支持部の厚み方向の変位の傾きが、増加と減少との間で切り替わる変曲点までの深さに対して、４０％程度だけ深い深さを上限とする範囲内に設定されている、
    ことを特徴とする駆動素子。
     
  4. 　請求項３に記載の駆動素子において、
    　前記スリットの深さは、前記変曲点までの深さ付近に設定されている、
    ことを特徴とする駆動素子。
     
  5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の駆動素子において、
    　前記駆動部は、駆動源として、圧電駆動体を含む、
    ことを特徴とする駆動素子。
     
  6. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の駆動素子と、
    　前記可動部に配置された反射面と、を備える、
    ことを特徴とする光偏向素子。
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