JP2004245890A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振型の光走査装置において光ビームの出射方向を特定する。
【解決手段】マイクロスキャナ１００は、レーザ光を反射するミラー１１６及び櫛歯状の電極としての可動櫛歯部１１２，１１４を有する可動部１１０と、この可動部１１０を回転方向に揺動可能に支持する固定部１２０とからなり、固定部１２０には、可動櫛歯部１１２，１１４と対向する櫛歯状の電極として、駆動用固定櫛歯部１２２ａ，１２４ａと、検出用固定櫛歯部１２２ｂ，１２４ｂとが設けられている。そして、可動櫛歯部１１２，１１４と駆動用固定櫛歯部１２２ａ，１２４ａとの間にパルス電圧を印加することで、静電引力により可動部１１０を上記回転方向に往復振動させてレーザ光を走査すると共に、可動櫛歯部１１２，１１４と検出用固定櫛歯部１２２ｂ，１２４ｂとの間の静電容量の変化に基づき可動部１１０の回転角度を検出して、レーザ光の出射方向を特定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型の光走査装置として、マイクロマシニング技術を用いて製作するマイクロスキャナが広く研究されている。
例えば、非特許文献１には、光ビームを反射して出射するミラープレートを２本のねじりバネによってフレームの内側に支持した構造のマイクロスキャナが開示されている。そして、このマイクロスキャナでは、ミラープレートの両側に櫛歯状の電極が形成されていると共に、この電極と対向してフレームの内側にも櫛歯状の電極が形成されており、その両電極間に駆動信号としてのパルス電圧が印加されて静電引力による周期的加振力が与えられることにより、ミラープレートが共振して光ビームが走査されるようになっている。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｈａｒａｌｄ Ｓｃｈｅｎｋ，Ｐｅｔｅｒ Ｄｕｒｒ，Ｄｅｔｌｅｆ Ｋｕｎｚｅ，Ｈｕｂｅｒｔ Ｌａｋｎｅｒ，Ｈｅｉｎｚ Ｋｕｃｋ，「ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣＡＬＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ２Ｄ−ＭＩＣＲＯ―ＳＣＡＮＮＩＮＧ―ＭＩＲＲＯＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＩＮ−ＰＬＡＮＥ ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＤＲＩＶＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」，「Ｔｈｅ Ｔｈｉｒｔｅｅｎｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ」（ＩＥＥＥ Ｃａｔａｌｏｇ Ｎｕｍｂｅｒ：００ＣＨ３６３０８），Ｓｐｏｎｓｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｉｎ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｍｉｙａｚａｋｉ，Ｊａｐａｎ，Ｊａｎｕａｒｙ２３−２７，２０００，ｐ．４７３−４７８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようなミラープレートを共振させる共振型の装置では、駆動信号とミラープレートの角度（向き）との位相関係が不確定であり、駆動信号の位相からミラープレートの角度を把握することができず、その結果、光ビームの出射方向が特定できないという問題があった。
【０００５】
すなわち、振動系を共振させるためには、駆動信号の周波数を振動系の共振周波数に合わせる必要がある。具体的には、ミラープレートが一往復する間にミラープレート側の櫛歯状電極がフレーム側の櫛歯状電極を２回通過することから、駆動信号の周波数を振動系の共振周波数の２倍となるようにする。一方、駆動信号の周波数とミラープレートの角度との位相角は、駆動信号の周波数と振動系の共振周波数との比によって変化し、特に、駆動信号の周波数が振動系の共振周波数の２倍となる付近で急激に変化する。具体的には、駆動信号の周波数が振動系の共振周波数のちょうど２倍となる関係では位相角が９０度となるが、この関係より駆動信号の周波数が小さくなると位相角が急激に０度に近づき、逆に、駆動信号の周波数が大きくなると位相角が急激に１８０度に近づく。したがって、ミラープレートを共振周波数近傍で駆動する場合、駆動信号の位相からミラープレートの角度を把握することが困難となるのである。
【０００６】
こうして光ビームの出射方向が特定できないと、例えば、レーザ走査により物体を認識する装置に適用しても物体の存在する方向が特定できず、また、レーザ走査により描画を行う装置に適用しても正確な画像の描画を行うことができない。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、共振型の光走査装置において光ビームの出射方向を特定することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを出射する光出射部及び櫛歯状の電極部を有する可動部と、弾性変形可能な支持部により可動部を回転方向に揺動可能に支持すると共に、その可動部が有する電極部（可動側電極部）と対向する櫛歯状の電極部（固定側電極部）を有する固定部とを備えている。そして、本光走査装置では、駆動手段が、可動側電極部と固定側電極部との間に電圧を印加して両電極部間に静電引力を生じさせることにより、可動部を上記回転方向に所定周波数で振動させて、光出射部から出射される光ビームを走査する。そして更に、本光走査装置では、変位量検出手段が、可動部の回転方向に沿った変位量を検出する。
【０００９】
このような請求項１の光走査装置によれば、可動部の回転方向に沿った変位量の検出値に基づき、光出射部から出射される光ビームの出射方向を特定することができる。
ところで、光ビームを出射する光出射部としては、光ビームの発光源を備えた構成も考えられるが、例えば請求項２に記載のように、光出射部が、外部からの光ビームを反射することで光ビームを出射するミラーであれば、光走査装置を小型化するのに有利である。
【００１０】
一方、可動部の回転方向に沿った変位量を検出する変位量検出手段は、例えば請求項３のように構成することができる。
すなわち、請求項３に記載の光走査装置では、変位量検出手段が、固定側電極部とは別に固定部と一体的に設けられ、可動側電極部と対向する櫛歯状の電極部（検出用電極部）を有すると共に、この検出用電極部と可動側電極部との間の静電容量の変化に基づき可動部の回転方向に沿った変位量を検出する。この構成によれば、可動部の変位量をその可動部と非接触で検出するため、可動部の振動を阻害しないようにすることができる。
【００１１】
ここで、静電容量の変化に基づく可動部の変位量の検出は、例えば請求項４のように行うことができる。
すなわち、請求項４に記載の光走査装置では、変位量検出手段が、検出用電極部を２つ有しており、この２つの検出用電極部の一方（第１検出用電極部）及び他方（第２検出用電極部）が、当該第１検出用電極部と可動側電極部との間の静電容量（第１静電容量）が最大となる可動部の回転方向に沿った変位量と、当該第２検出用電極部と可動側電極部との間の静電容量（第２静電容量）が最大となる可動部の回転方向に沿った変位量とが異なるように配置されている。そして更に、本光走査装置では、変位量検出手段が、第１静電容量が最大となるタイミングと、第２静電容量が最大となるタイミングとに基づき、可動部の回転方向に沿った変位量を検出する。この構成によれば、可動部の振幅を大きくとることができる。なぜなら、例えば静電容量の検出値の大きさから可動部の変位量を判断する構成を考えた場合、静電容量の検出値は可動部の変位量が判断可能なレベル以上に常に保たれていなければならないため、可動側電極部と検出用電極部との距離を余り大きくすることができず、可動部の振幅を大きくとることができないが、本請求項４の光走査装置では、第１静電容量及び第２静電容量が最大となるタイミングさえ把握できればよいため、可動部の振幅を大きくとることができるのである。
【００１２】
そして、第１静電容量が最大となる可動部の変位量と第２静電容量が最大となる可動部の変位量とが異なるように、第１検出用電極部及び第２検出用電極部を配置するためには、例えば請求項５や請求項６のように構成するとよい。
すなわち、請求項５に記載の光走査装置では、可動側電極部が、可動部が回転方向に振動する際に当該可動部にてその振動の回転軸となる部分を挟む両側に設けられており、第１検出用電極部及び第２検出用電極部が、可動部を挟む両側のうちの一方及び他方で可動側電極部と対向するようにそれぞれ設けられていると共に、可動側電極部と同一平面に沿って並ばないように設けられている。
【００１３】
また、請求項６に記載の光走査装置では、可動側電極部が、可動部が回転方向に振動する際に当該可動部にてその振動の回転軸となる部分を挟む両側のうち、少なくとも片側に設けられており、第１検出用電極部及び第２検出用電極部が、可動部を挟む両側のうちの片側で可動側電極部と対向するように設けられていると共に、可動部の回転方向に沿って相異なる位置に設けられている。
【００１４】
そして特に、請求項６の装置において、請求項７に記載のように、可動側電極部が、可動部が回転方向に振動する際に当該可動部にてその振動の回転軸となる部分を挟む両側に設けられており、固定側電極部が、可動部を挟む両側で可動側電極部と対向するように設けられていれば、可動部を振動させるための駆動力を大きくすることができる。
【００１５】
一方、第１静電容量が最大となるタイミングと第２静電容量が最大となるタイミングとに基づく可動部の変位量の検出は、例えば請求項８のように行うとよい。
すなわち、変位量検出手段は、第１静電容量が最大となってから第２静電容量が最大となるまでに要する時間（特定変位時間）を求め、第１静電容量が最大となるタイミングからの経過時間と特定変位時間との比を用いて、可動部の回転方向に沿った変位量を検出すればよい。
【００１６】
そして特に、請求項９に記載のように、駆動手段が、変位量検出手段により求められる特定変位時間が一定の値となるように可動側電極部と固定側電極部との間に印加する電圧の大きさを制御するようにすれば、可動部の振幅を一定に保つことができ、その結果、光ビームの走査角度を一定に保つことができる。
【００１７】
ところで、可動部の回転方向に沿った変位量を検出する変位量検出手段は、例えば請求項１０のように構成することもできる。
すなわち、請求項１０に記載の光走査装置では、変位量検出手段が、支持部の弾性変形の度合いを検出する変形検出手段を有すると共に、この変形検出手段の検出値に基づき可動部の回転方向に沿った変位量を検出する。この構成によれば、上述したような検出用電極部を固定部に設ける必要がない分、固定側電極部を多く設けることができ、その結果、可動部を振動させるための駆動力を大きくすることができる。
【００１８】
具体的には、例えば請求項１１に記載のように、支持部が、可動部に一端が接続される軸部と、この軸部の他端を支持する両持ち梁状部（両持ち梁状の部分）とを有しており、変形検出手段が、両持ち梁状部の弾性変形の度合いを検出するように構成することができる。
【００１９】
また、例えば請求項１２に記載のように、支持部が、可動部に一端が接続される軸部と、この軸部の他端を支持する片持ち梁状部（片持ち梁状の部分）とを有しており、変形検出手段が、片持ち梁状部の弾性変形の度合いを検出するように構成することもできる。この構成によれば、片持ち梁状部が大きく変形するため、弾性変形の度合いを検出しやすくすることができる。
【００２０】
ここで、変形検出手段としては、例えば、請求項１３に記載のように歪ゲージを用いてもよく、また、請求項１４に記載のように圧電センサを用いてもよい。
一方、変形検出手段の検出値に基づく可動部の変位量の検出は、例えば請求項１５のように行うことができる。
【００２１】
すなわち、請求項１５に記載の光走査装置では、変位量検出手段が、変形検出手段の検出値が第１の閾値を通過するタイミングと第２の閾値を通過するタイミングとに基づき、可動部の回転方向に沿った変位量を検出する。
具体的には、例えば請求項１６に記載のように、変位量検出手段は、変形検出手段の検出値が第１の閾値を通過してから第２の閾値を通過するまでに要する時間（特定閾値通過時間）を求め、変形検出手段の検出値が第１の閾値を通過するタイミングからの経過時間と特定閾値通過時間との比を用いて、可動部の回転方向に沿った変位量を検出すればよい。
【００２２】
そして特に、請求項１７に記載のように、駆動手段が、変位量検出手段により求められる特定閾値通過時間が一定の値となるように可動側電極部と固定側電極部との間に印加する電圧の大きさを制御するようにすれば、可動部の振幅を一定に保つことができ、その結果、光ビームの走査角度を一定に保つことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
まず図１は、第１実施形態の光走査装置としてのマイクロスキャナ１００の主要部の構造を表わす説明図である。なお、図１の（ａ）はマイクロスキャナ１００の平面図、（ｂ）はマイクロスキャナ１００の側面図、（ｃ）はマイクロスキャナ１００のＡ−Ａ断面図をそれぞれ表わしている。
【００２４】
図１に示すように、このマイクロスキャナ１００は、マイクロマシニング技術を用いてＳＯＩウエハを加工することにより製作されたものであり、その中央部分を両側から囲むように形成された溝１０２，１０４によって、中央の可動部１１０と、その周囲の固定部１２０とに大別されている。
【００２５】
可動部１１０は、図１（ｃ）に示すように、シリコン層Ｓｉ（導電層）、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２（絶縁層）及びアルミニウム層Ａｌ（導電層）の３層構造となっている。
そして、可動部１１０のシリコン層Ｓｉは、図１（ａ）に示すように、長方形の向かい合う一組の辺のそれぞれに櫛歯状の凹凸を設けたような形状となっている。なお、以下の説明では、可動部１１０における上記凹凸部分のうち、図１（ａ）上、左側の部分を「左側可動櫛歯部１１２」といい、右側の部分を「右側可動櫛歯部１１４」という。
【００２６】
また、可動部１１０の二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びアルミニウム層Ａｌは、シリコン層Ｓｉより一回り小さい長方形状となっており、このうち、アルミニウム層Ａｌが、光ビームとしてのレーザ光を反射するためのミラー１１６となっている。
【００２７】
一方、固定部１２０には、可動部１１０の左側可動櫛歯部１１２と対向する位置に、この左側可動櫛歯部１１２と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、左側固定櫛歯部１２２という。）が形成されており、同様に、可動部１１０の右側可動櫛歯部１１４と対向する位置にも、この右側可動櫛歯部１１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、右側固定櫛歯部１２４という。）が形成されている。
【００２８】
左側固定櫛歯部１２２及び右側固定櫛歯部１２４は、図１（ｃ）に示すように、シリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（導電層）の３層構造となっており、このうち、ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、図１（ａ），（ｂ）でいう上下方向にそれぞれ分割されている。そして、各固定櫛歯部１２２，１２４において、図１（ａ），（ｂ）でいう上側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された駆動用パッド１２６，１２８がそれぞれ設けられており、同様に、図１（ａ），（ｂ）でいう下側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された検出用パッド１３０，１３２がそれぞれ設けられている。なお、以下の説明では、左側固定櫛歯部１２２において、駆動用パッド１２６が設けられた側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを有する部分を「第１左側固定櫛歯部１２２ａ」といい、検出用パッド１３０が設けられた側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを有する部分を「第２左側固定櫛歯部１２２ｂ」という。同様に、右側固定櫛歯部１２４において、駆動用パッド１２８が設けられた側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを有する部分を「第１右側固定櫛歯部１２４ａ」といい、検出用パッド１３２が設けられた側のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを有する部分を「第２右側固定櫛歯部１２４ｂ」という。
【００２９】
また、固定部１２０のシリコン層Ｓｉには、可動部１１０を支持する２本の支持梁１３４，１３６が形成されている。この２本の支持梁１３４，１３６は、同一直線上に形成されていると共に、可動部１１０のシリコン層Ｓｉにおける各可動櫛歯部１１２，１１４が形成されていない側の一組の辺の各中央部にそれぞれ連結されている。また、このシリコン層Ｓｉには、アルミニウムを蒸着して形成され、グランド（接地電位＝０Ｖ）に接続されるＧＮＤパッド１３８，１４０，１４２，１４４が設けられている。
【００３０】
なお、固定部１２０は、土台としてのベース部１４６，１４８を有している。
次に、本マイクロスキャナ１００の電気的構成について説明する。
図２に示すように、マイクロスキャナ１００は、駆動信号としてのパルス電圧を出力する駆動信号発生回路１６０と、駆動信号発生回路１６０により出力された駆動信号の電圧値を目標値まで増幅して駆動用パッド１２６，１２８に印加する増幅回路１６２と、検出用パッド１３０に接続され、第２左側固定櫛歯部１２２ｂと左側可動櫛歯部１１２との間の静電容量を電圧値に変換するＣ−Ｖ変換回路１６４と、検出用パッド１３２に接続され、第２右側固定櫛歯部１２４ｂと右側可動櫛歯部１１４との間の静電容量を電圧値に変換するＣ−Ｖ変換回路１６６と、各Ｃ−Ｖ変換回路１６４，１６６から出力される電圧をモニタし、この電圧値に基づく処理を行う信号処理部１６８とを備えている。
【００３１】
次に、本マイクロスキャナ１００の動作について説明する。
駆動信号発生回路１６０から駆動信号が出力されると、増幅回路１６２によりこの駆動信号の電圧値が目標値（例えば０−６０Ｖ）まで増幅されて各駆動用パッド１２６，１２８に印加される。これにより、第１左側固定櫛歯部１２２ａ及び第１右側固定櫛歯部１２４ａの各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、各可動櫛歯部１１２，１１４との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、支持梁１３４，１３６が弾性変形してねじれることにより、可動部１１０が支持梁１３４，１３６を回転軸として往復振動する。このように、第１左側固定櫛歯部１２２ａ及び第１右側固定櫛歯部１２４ａのそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、可動部１１０を回転方向に往復振動させるための電極として機能する。
【００３２】
ここで、駆動信号発生回路１６０は、可動部１１０の慣性モーメントと支持梁１３４，１３６のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数の２倍の周波数の駆動信号を出力するようになっており、これにより、可動部１１０と支持梁１３４，１３６とからなる振動系が共振し、可動部１１０が共振周波数で往復振動する。
【００３３】
そして、この状態でミラー１１６にレーザ光が照射されると、そのレーザ光がミラー１１６で反射されることにより出射されると共に、可動部１１０の往復振動に伴い、可動部１１０の回転角度（回転方向に沿った変位量）に応じた方向に走査される。
【００３４】
一方、可動部１１０の往復振動に伴い、左側可動櫛歯部１１２と第２左側固定櫛歯部１２２ｂとの距離、及び、右側可動櫛歯部１１４と第２右側固定櫛歯部１２４ｂとの距離も周期的に変化する。ここで、左側可動櫛歯部１１２と第２左側固定櫛歯部１２２ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとは絶縁されているため、コンデンサとしての性質を有し、その静電容量は可動部１１０の回転角度に応じて変化する。同様に、右側可動櫛歯部１１４と第２右側固定櫛歯部１２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの間の静電容量も、可動部１１０の回転角度に応じて変化する。そして、本マイクロスキャナ１００では、これらの静電容量に基づき、可動部１１０の回転角度を検出する。つまり、第２左側固定櫛歯部１２２ｂ及び第２右側固定櫛歯部１２４ｂの各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、可動部１１０の回転角度を検出するための電極として機能する。
【００３５】
具体的には、図３（ａ）に示すように、可動部１１０の回転角度が初期回転角度（支持梁１３４，１３６がねじれていない状態での回転角度）となっている状態では、各可動櫛歯部１１２，１１４が形成されるシリコン層Ｓｉと、第２左側固定櫛歯部１２２ｂ及び第２右側固定櫛歯部１２４ｂにおける各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの間で、厚み方向の位置が異なっている（段差がある）分、左側可動櫛歯部１１２と第２左側固定櫛歯部１２２ｂとの距離、及び、右側可動櫛歯部１１４と第２右側固定櫛歯部１２４ｂとの距離が共に離れており、各静電容量は０に近い値となる。
【００３６】
一方、図３（ｂ）に示すように、可動部１１０の回転角度が、左側可動櫛歯部１１２と第２左側固定櫛歯部１２２ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの距離が最短となる回転角度（以下、第１回転角度という。）となっている状態では、左側可動櫛歯部１１２と第２左側固定櫛歯部１２２ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの間の静電容量が最大となり、この静電容量が、Ｃ−Ｖ変換回路１６４により電圧値に変換されて信号処理部１６８へ出力される。
【００３７】
また、図３（ｃ）に示すように、可動部１１０の回転角度が、右側可動櫛歯部１１４と第２右側固定櫛歯部１２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの距離が最短となる回転角度（以下、第２回転角度という。）となっている状態では、右側可動櫛歯部１１４と第２右側固定櫛歯部１２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの間の静電容量が最大となり、この静電容量が、Ｃ−Ｖ変換回路１６６により電圧値に変換されて信号処理部１６８へ出力される。
【００３８】
このため、図４に示すように、可動部１１０の回転角度の変化に伴い、可動部１１０の回転角度が第１回転角度となったタイミングでＣ−Ｖ変換回路１６４の出力電圧（図４において「Ａ」と表す。）が瞬間的に上昇し、また、可動部１１０の回転角度が第２回転角度となったタイミングでＣ−Ｖ変換回路１６６の出力電圧（図４において「Ｂ」と表す。）が瞬間的に上昇する。このため、信号処理部１６８には「ＡＡＢＢＡＡＢＢＡ…」という順に信号が入力されることになる。
【００３９】
そして、信号処理部１６８は、このうちの信号「ＡＢ」間の時間Ｔ１を計測し、この時間Ｔ１が一定となるように増幅回路１６２による電圧の増幅量を制御する。すなわち、可動部１１０は共振周波数で振動するが、その際の振幅は各可動櫛歯部１１２，１１４と第１左側固定櫛歯部１２２ａ及び第１右側固定櫛歯部１２４ａの各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとの間に印加される電圧に応じて変化する。ここで、時間Ｔ１は可動部１１０の振幅に応じて変化するため、時間Ｔ１が一定となるように電圧値を制御することで、可動部１１０の振幅を一定にしているのである。
【００４０】
そして、信号処理部１６８は、信号「Ａ」が入力されてからの経過時間Ｔａを計測し、経過時間Ｔａと時間Ｔ１との比から、その経過時間Ｔａにおける可動部１１０の回転角度を求める。すなわち、信号「Ａ」が入力された時点での可動部１１０の回転角度（第１回転角度）と、信号「Ｂ」が入力された時点での可動部１１０の回転角度（第２回転角度）と、可動部１１０が第１回転角度から第２回転角度まで変位するのに要する時間Ｔ１とが特定されていることから、これらの値に基づき、任意の経過時間Ｔａにおける可動部１１０の回転角度を一義的に特定することができるのである。
【００４１】
なお、本第１実施形態のマイクロスキャナ１００では、左側可動櫛歯部１１２及び右側可動櫛歯部１１４が、可動側電極部に相当し、第１左側固定櫛歯部１２２ａ及び第１右側固定櫛歯部１２４ａのそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、固定側電極部に相当し、第２左側固定櫛歯部１２２ｂ及び第２右側固定櫛歯部１２４ｂのそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、検出用電極部に相当している。また、支持梁１３４，１３６が、支持部に相当し、駆動信号発生回路１６０と、増幅回路１６２とが、駆動手段に相当し、第２左側固定櫛歯部１２２ｂ及び第２右側固定櫛歯部１２４ｂの各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、Ｃ−Ｖ変換回路１６４，１６６と、信号処理部１６８とが、変位量検出手段に相当している。
【００４２】
以上のように、本第１実施形態のマイクロスキャナ１００によれば、任意の時点における可動部１１０の回転角度を検出することができ、その結果、ミラー１１６から出射されるレーザ光の出射方向を確実に特定することができる。また、本マイクロスキャナ１００では、可動部１１０の往復振動の振幅が一定となるように制御しているため、レーザ光を一定角度で走査することができる。さらに、本マイクロスキャナ１００では、可動部１１０の回転角度を静電容量に基づき非接触で検出するようにしているため、可動部１１０の振動を阻害しないようにすることができると共に、温度等の環境変化に対しても常に安定した検出を行うことができる。加えて、本マイクロスキャナ１００では、可動部１１０の回転角度が第１回転角度及び第２回転角度になったことのみを検出しており、それ以外の回転角度では静電容量の検出値が０となってもよいため、可動部１１０の振幅を大きくとることができる。
【００４３】
次に、第２実施形態のマイクロスキャナ２００について、図５を用いて説明する。なお、図５において、第１実施形態のマイクロスキャナ１００（図１）と同じ構成要素については、同一の符号を付しているため説明は省略する。
図５に示すように、このマイクロスキャナ２００の固定部２２０（第１実施形態のマイクロスキャナ１００の固定部１２０に対応する部分）には、可動部１１０の左側可動櫛歯部１１２と対向する位置に、この左側可動櫛歯部１１２と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、左側固定櫛歯部２２２という。）が形成されており、同様に、可動部１１０の右側可動櫛歯部１１４と対向する位置にも、この右側可動櫛歯部１１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、右側固定櫛歯部２２４という。）が形成されている。
【００４４】
左側固定櫛歯部２２２は、図５（ｃ）に示すように、シリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの３層構造となっている。そして、ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、図５（ａ）に示すように、アルミニウムを蒸着して形成された駆動用パッド１２６が設けられており、第１実施形態（図２）と同様、増幅回路１６２によって駆動信号としてのパルス電圧が駆動用パッド１２６に印加されるようになっている。つまり、本マイクロスキャナ２００では、左側固定櫛歯部２２２全域のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、可動部１１０を回転方向に往復振動させるための電極として機能する。
【００４５】
一方、右側固定櫛歯部２２４は、図５（ａ），（ｂ）でいう上下方向の２つの部分に大別される。そして、図５（ａ），（ｂ）でいう上側の部分である第１右側固定櫛歯部２２４ａは、図５（ｃ）に示すように、左側固定櫛歯部２２２と同様のシリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉに加え、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを更に積層した５層構造となっている。一方、図５（ａ），（ｂ）でいう下側の部分である第２右側固定櫛歯部２２４ｂは、左側固定櫛歯部２２２と同様に、シリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの３層構造となっている。なお、図５（ｂ）に示すように、各部分のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉは分離されている。
【００４６】
そして、図５（ａ），（ｂ）に示すように、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された検出用パッド１３０が設けられており、同様に、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上にも、アルミニウムを蒸着して形成された検出用パッド１３２が設けられている。そして、本マイクロスキャナ２００においても、第１実施形態（図２）と同様、検出用パッド１３０にＣ−Ｖ変換回路１６４が、また、検出用パッド１３２にＣ−Ｖ変換回路１６６が、それぞれ接続されており、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との間の静電容量、及び、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との間の静電容量に基づき、可動部１１０の回転角度を検出するようになっている。つまり、本マイクロスキャナ２００では、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとが、可動部１１０の回転角度を検出するための電極として機能する。
【００４７】
ここで、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとは、厚み方向の位置が異なっている。このため、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との距離が最短となる可動部１１０の回転角度と、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との距離が最短となる可動部１１０の回転角度とが異なることとなり、第１実施形態と同様の方法で可動部１１０の回転位置を検出することができる。
【００４８】
なお、本第２実施形態のマイクロスキャナ２００では、左側固定櫛歯部２２２のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、固定側電極部に相当し、第１右側固定櫛歯部２２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第２右側固定櫛歯部２２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとが、検出用電極部に相当している。
【００４９】
このような本第２実施形態のマイクロスキャナ２００によれば、第１実施形態のマイクロスキャナ１００と同じ効果を得ることができる。
次に、第３実施形態のマイクロスキャナ３００について、図６を用いて説明する。なお、図６において、第２実施形態のマイクロスキャナ２００（図５）と同じ構成要素については、同一の符号を付しているため説明は省略する。
【００５０】
図６に示すように、このマイクロスキャナ３００の固定部３２０（第２実施形態のマイクロスキャナ２００の固定部２２０に対応する部分）には、可動部１１０の左側可動櫛歯部１１２と対向する位置に、第２実施形態と同様の左側固定櫛歯部２２２が形成されており、また、可動部１１０の右側可動櫛歯部１１４と対向する位置に、この右側可動櫛歯部１１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、右側固定櫛歯部３２４という。）が形成されている。
【００５１】
右側固定櫛歯部３２４は、図６（ａ），（ｂ）でいう上下方向の３つの部分に大別される。そして、図６（ａ），（ｂ）でいう上側の部分である第１右側固定櫛歯部３２４ａは、図６（ｃ）に示すように、左側固定櫛歯部２２２と同様のシリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉに加え、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを更に積層した５層構造となっている。一方、図６（ａ），（ｂ）でいう上下方向中央の部分である第２右側固定櫛歯部３２４ｂ、及び、下側の部分である第３右側固定櫛歯部３２４ｃは、左側固定櫛歯部２２２と同様に、シリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの３層構造となっている。なお、図６（ｂ）に示すように、各部分のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉは分離されている。
【００５２】
そして、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第２右側固定櫛歯部３２４ｂのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された駆動用パッド１２８が設けられており、第１実施形態（図２）と同様、増幅回路１６２によって駆動信号としてのパルス電圧が駆動用パッド１２６，１２８に印加されるようになっている。つまり、本マイクロスキャナ３００では、左側固定櫛歯部２２２及び第２右側固定櫛歯部３２４ｂのそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、可動部１１０を回転方向に往復振動させるための電極として機能する。
【００５３】
一方、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された検出用パッド１３０が、また、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、アルミニウムを蒸着して形成された検出用パッド１３２が、それぞれ設けられている。そして、本マイクロスキャナ３００においても、第１実施形態（図２）と同様、検出用パッド１３０にＣ−Ｖ変換回路１６４が、また、検出用パッド１３２にＣ−Ｖ変換回路１６６が、それぞれ接続されており、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との間の静電容量、及び、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との間の静電容量に基づき、可動部１１０の回転角度を検出するようになっている。つまり、本マイクロスキャナ３００では、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとが、可動部１１０の回転角度を検出するための電極として機能する。
【００５４】
ここで、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとは、厚み方向の位置が異なっている。このため、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との距離が最短となる可動部１１０の回転角度と、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと右側可動櫛歯部１１４との距離が最短となる可動部１１０の回転角度とが異なることとなり、第１実施形態と同様の方法で可動部１１０の回転位置を検出することができる。
【００５５】
なお、本第３実施形態のマイクロスキャナ３００では、左側固定櫛歯部２２２及び第２右側固定櫛歯部３２４ｂのそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、固定側電極部に相当し、第１右側固定櫛歯部３２４ａの最上層のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、第３右側固定櫛歯部３２４ｃのポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉとが、検出用電極部に相当している。
【００５６】
このような本第３実施形態のマイクロスキャナ３００によれば、第２実施形態のマイクロスキャナ２００と同じ効果を得ることができる。そして特に、本第３実施形態のマイクロスキャナ３００では、可動部１１０の両側から駆動力を与えることができるため、第２実施形態のマイクロスキャナ２００に比べ大きい駆動力を可動部１１０に与えることができる。
【００５７】
次に、第４実施形態のマイクロスキャナ４００について、図７を用いて説明する。なお、図７において、第２実施形態のマイクロスキャナ２００（図５）と同じ構成要素については、同一の符号を付しているため説明は省略する。
図７に示すように、このマイクロスキャナ４００の固定部４２０（第２実施形態のマイクロスキャナ２００の固定部２２０に対応する部分）には、可動部１１０の左側可動櫛歯部１１２と対向する位置に、第２実施形態と同様の左側固定櫛歯部２２２が形成されており、また、可動部１１０の右側可動櫛歯部１１４と対向する位置に、この右側可動櫛歯部１１４と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状の凹凸部（以下、右側固定櫛歯部４２４という。）が形成されている。
【００５８】
右側固定櫛歯部４２４は、図７（ｃ）に示すように、シリコン層Ｓｉ、二酸化ケイ素層ＳｉＯ_２及びポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの３層構造となっている。そして、ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉの延長上には、図７（ａ），（ｂ）に示すように、アルミニウムを蒸着して形成された駆動用パッド１２８が設けられている。
【００５９】
また、本第４実施形態のマイクロスキャナ４００では、可動部１１０を取り囲む溝４０２，４０４（第１実施形態のマイクロスキャナ１００の溝１０２，１０４に対応する部分）と、溝４０６とによって、片側の支持梁４３４（第１実施形態のマイクロスキャナ１００の支持梁１３４に対応する部分）が、回転軸となる軸部分４３４ａの一端を両持ち梁状部分４３４ｂで支持する形状（Ｔ字形状）となっている。そして、この両持ち梁状部分４３４ｂにおける軸部分４３４ａを中心とする片側には、歪ゲージ４７０が設けられており、さらに、その近傍には、歪ゲージ４７０の抵抗変化を検出するための検出用パッド４７２，４７４が設けられている。なお、歪ゲージ４７０を両持ち梁状部分４３４ｂにおける軸部分４３４ａを中心とする片側に設けているのは、両持ち梁状部分４３４ｂが軸部分４３４ａを中心する両側で逆向きに弾性変形するからである。つまり、仮に歪ゲージ４７０を両持ち梁状部分４３４ｂ全域に設けたとすると、軸部分４３４ａの両側で歪ゲージ４７０の伸縮が相殺されてしまうからである。
【００６０】
次に、本マイクロスキャナ４００の電気的構成について説明する。
図８に示すように、マイクロスキャナ４００は、第１実施形態と同様の駆動信号発生回路１６０及び増幅回路１６２と、検出用パッド４７２，４７４間の抵抗値をモニタし、この抵抗値に基づく処理を行う信号処理部４７６とを備えている。
【００６１】
次に、本マイクロスキャナ４００の動作について説明する。
駆動信号発生回路１６０から駆動信号が出力されると、増幅回路１６２によりこの駆動信号の電圧値が目標値まで増幅されて各駆動用パッド１２６，１２８に印加される。これにより、左側固定櫛歯部２２２及び右側固定櫛歯部４２４の各ポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉと、各可動櫛歯部１１２，１１４との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、支持梁４３４，１３６が弾性変形してねじれることにより、可動部１１０が支持梁４３４の軸部分４３４ａ及び支持梁１３６を回転軸として往復振動する。このように、左側固定櫛歯部２２２及び右側固定櫛歯部４２４のそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、可動部１１０を回転方向に往復振動させるための電極として機能する。
【００６２】
ここで、駆動信号発生回路１６０は、可動部１１０の慣性モーメントと支持梁４３４，１３６のバネ定数とにより決まるねじり振動子の共振周波数の２倍の周波数の駆動信号を出力するようになっており、これにより、可動部１１０と支持梁４３４，１３６とからなる振動系が共振し、可動部１１０が共振周波数で往復振動する。
【００６３】
そして、この状態でミラー１１６にレーザ光が照射されると、そのレーザ光がミラー１１６で反射されることにより出射されると共に、可動部１１０の往復振動に伴い、可動部１１０の回転角度に応じた方向に走査される。
一方、可動部１１０の往復振動に伴い、支持梁４３４の両持ち梁状部分４３４ｂが弾性変形し、これにより歪ゲージ４７０の抵抗値が可動部１１０の回転角度に応じて変化する。そして、本マイクロスキャナ４００では、この抵抗値に基づき、可動部１１０の回転角度を検出する。
【００６４】
具体的には、図９に示すように、信号処理部４７６が、歪ゲージ４７０の抵抗値を電圧信号に変換してＡＣ成分を取り出し、このＡＣ成分が第１基準電圧値となるタイミングＣ、及び、第２基準電圧値となるタイミングＤを検出する。ここで、タイミングＣ，Ｄは、「ＣＣＤＤＣＣＤＤＣ…」という順に検出されるため、信号処理部４７６は、このうちの「ＣＤ」間の時間Ｔ２を計測し、この時間Ｔ２が一定となるように増幅回路１６２による電圧の増幅量を制御することで、第１実施形態と同様に、可動部１１０の振幅を一定にする。
【００６５】
そして、信号処理部４７６は、タイミングＣからの経過時間Ｔｃを計測し、第１実施形態と同様に、経過時間Ｔｃと時間Ｔ２との比から、その経過時間Ｔｃにおける可動部１１０の回転角度を求める。
なお、本第４実施形態のマイクロスキャナ４００では、左側固定櫛歯部２２２及び右側固定櫛歯部４２４のそれぞれにおけるポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉが、固定側電極部に相当し、支持梁４３４，１３６が、支持部に相当し、歪ゲージ４７０と、信号処理部４７６とが、変位量検出手段に相当している。
【００６６】
このような本第４実施形態のマイクロスキャナ４００によれば、上記第１〜第３実施形態と同様に、可動部１１０の回転角度に基づきミラー１１６から出射されるレーザ光の出射方向を確実に特定することができる。そして特に、本第４実施形態のマイクロスキャナ４００では、左側固定櫛歯部２２２及び右側固定櫛歯部４２４の全域のポリシリコン層Ｐｏｌｙ−Ｓｉを、可動部１１０を往復振動させるための電極として用いることができるため、大きな駆動力を得ることができる。
【００６７】
次に、第５実施形態のマイクロスキャナ５００について、図１０を用いて説明する。なお、図１０において、第４実施形態のマイクロスキャナ４００（図７）と同じ構成要素については、同一の符号を付しているため説明は省略する。
図１０に示すように、このマイクロスキャナ５００の固定部５２０（第４実施形態のマイクロスキャナ４００の固定部４２０に対応する部分）においては、可動部１１０を取り囲む溝４０２，５０４によって、片側の支持梁５３４（第４実施形態のマイクロスキャナ４００の支持梁４３４に対応する部分）が、回転軸となる軸部分５３４ａの一端を片持ち梁状部分５３４ｂで支持する形状（Ｌ字形状）となっており、この片持ち梁状部分５３４ｂに歪ゲージ４７０が設けられている。そして、本マイクロスキャナ５００では、この片持ち梁状部分５３４ｂの弾性変形に伴う歪ゲージ４７０の抵抗変化に基づき、第４実施形態のマイクロスキャナ４００と同様に、可動部１１０の回転角度を検出する。
【００６８】
なお、本第５実施形態のマイクロスキャナ５００では、支持梁５３４，１３６が、支持部に相当している。
このような本第５実施形態のマイクロスキャナ５００によれば、第４実施形態のマイクロスキャナ４００と同じ効果を得ることができる。そして特に、本第５実施形態のマイクロスキャナ５００では、両持ち梁構造に比べ弾性変形の大きい片持ち梁構造の支持梁５３４に歪ゲージ４７０を設けているため、可動部１１０の変位に対する歪ゲージ４７０の抵抗変化を大きくすることができ、その結果、可動部１１０の回転角度を精度よく検出することができる。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記第４，第５実施形態のマイクロスキャナ４００，５００では、支持梁４３４，５３４の弾性変形の度合いを歪ゲージ４７０を用いて検出するようにしているが、これに限ったものではなく、歪ゲージ４７０に代えて圧電センサ（圧電素子（ＺｎＯ等）の薄膜）を設け、この圧電センサの出力電圧に基づき弾性変形の度合いを検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のマイクロスキャナの構造を表わす説明図である。
【図２】第１実施形態のマイクロスキャナの電気的構成を表わすブロック図である。
【図３】可動部の回転角度の検出方法を説明するための説明図である。
【図４】可動部の回転角度の変化を表わすグラフである。
【図５】第２実施形態のマイクロスキャナの構造を表わす説明図である。
【図６】第３実施形態のマイクロスキャナの構造を表わす説明図である。
【図７】第４実施形態のマイクロスキャナの構造を表わす説明図である。
【図８】第４実施形態のマイクロスキャナの電気的構成を表わすブロック図である。
【図９】歪ゲージ出力のＡＣ成分の変化を表わすグラフである。
【図１０】第５実施形態のマイクロスキャナの構造を表わす説明図である。
【符号の説明】
１００…マイクロスキャナ、１０２，１０４…溝、１１０…可動部、１１２…左側可動櫛歯部、１１４…右側可動櫛歯部、１１６…ミラー、１２０…固定部、１２２…左側固定櫛歯部、１２２ａ…第１左側固定櫛歯部、１２２ｂ…第２左側固定櫛歯部、１２４…右側固定櫛歯部、１２４ａ…第１右側固定櫛歯部、１２４ｂ…第２右側固定櫛歯部、１２６…駆動用パッド、１２８…駆動用パッド、１３０…検出用パッド、１３２…検出用パッド、１３４…支持梁、１３６…支持梁、１３８〜１４４…ＧＮＤパッド、１４６，１４８…ベース部、１６０…駆動信号発生回路、１６２…増幅回路、１６４…Ｃ−Ｖ変換回路、１６６…Ｃ−Ｖ変換回路、１６８…信号処理部、２００…マイクロスキャナ、２２０…固定部、２２２…左側固定櫛歯部、２２４…右側固定櫛歯部、２２４ａ…第１右側固定櫛歯部、２２４ｂ…第２右側固定櫛歯部、３００…マイクロスキャナ、３２０…固定部、３２４…右側固定櫛歯部、３２４ａ…第１右側固定櫛歯部、３２４ｂ…第２右側固定櫛歯部、３２４ｃ…第３右側固定櫛歯部、４００…マイクロスキャナ、４０２，４０４，４０６…溝、４２０…固定部、４２４…右側固定櫛歯部、４３４…支持梁、４３４ａ…軸部分、４３４ｂ…梁状部分、４７０…歪ゲージ、４７２，４７４…検出用パッド、４７６…信号処理部、５００…マイクロスキャナ、５２０…固定部、５０４…溝、５２０…固定部、５３４…支持梁、５３４ａ…軸部分、５３４ｂ…梁状部分

Claims (17)

1. 光ビームを出射する光出射部及び櫛歯状の電極部を有する可動部と、
   弾性変形可能な支持部により前記可動部を回転方向に揺動可能に支持すると共に、該可動部が有する電極部（以下、可動側電極部という。）と対向する櫛歯状の電極部（以下、固定側電極部という。）を有する固定部と、
   前記可動側電極部と前記固定側電極部との間に電圧を印加して両電極部間に静電引力を生じさせることにより、前記可動部を前記回転方向に所定周波数で振動させる駆動手段と、
   を備えた光走査装置において、
   前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出する変位量検出手段を備えたこと、
   を特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記光出射部は、外部からの光ビームを反射することで光ビームを出射するミラーであること、
   を特徴とする光走査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光走査装置において、
   前記変位量検出手段は、
   前記固定側電極部とは別に前記固定部と一体的に設けられ、前記可動側電極部と対向する櫛歯状の電極部（以下、検出用電極部という。）を有し、
   該検出用電極部と前記可動側電極部との間の静電容量の変化に基づき前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
   を特徴とする光走査装置。
4. 請求項３に記載の光走査装置において、
   前記変位量検出手段は、前記検出用電極部を２つ有しており、
   前記２つの検出用電極部の一方（以下、第１検出用電極部という。）及び他方（以下、第２検出用電極部という。）は、当該第１検出用電極部と前記可動側電極部との間の静電容量（以下、第１静電容量という。）が最大となる前記可動部の前記回転方向に沿った変位量と、当該第２検出用電極部と前記可動側電極部との間の静電容量（以下、第２静電容量という。）が最大となる前記可動部の前記回転方向に沿った変位量とが異なるように配置されており、
   更に、前記変位量検出手段は、前記第１静電容量が最大となるタイミングと、前記第２静電容量が最大となるタイミングとに基づき、前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
   を特徴とする光走査装置。
5. 請求項４に記載の光走査装置において、
   前記可動側電極部は、前記可動部が前記回転方向に振動する際に当該可動部にて前記振動の回転軸となる部分を挟む両側に設けられており、
   前記第１検出用電極部及び前記第２検出用電極部は、前記可動部を挟む両側のうちの一方及び他方で前記可動側電極部と対向するようにそれぞれ設けられていると共に、前記可動側電極部と同一平面に沿って並ばないように設けられていること、
   を特徴とする光走査装置。
6. 請求項４に記載の光走査装置において、
   前記可動側電極部は、前記可動部が前記回転方向に振動する際に当該可動部にて前記振動の回転軸となる部分を挟む両側のうち、少なくとも片側に設けられており、
   前記第１検出用電極部及び前記第２検出用電極部は、前記可動部を挟む両側のうちの片側で前記可動側電極部と対向するように設けられていると共に、前記可動部の前記回転方向に沿って相異なる位置に設けられていること、
   を特徴とする光走査装置。
7. 請求項６に記載の光走査装置において、
   前記可動側電極部は、前記可動部が前記回転方向に振動する際に当該可動部にて前記振動の回転軸となる部分を挟む両側に設けられており、
   前記固定側電極部は、前記可動部を挟む両側で前記可動側電極部と対向するように設けられていること、
   を特徴とする光走査装置。
8. 請求項４ないし請求項７の何れか１項に記載の光走査装置において、
   前記変位量検出手段は、前記第１静電容量が最大となってから前記第２静電容量が最大となるまでに要する時間（以下、特定変位時間という。）を求め、前記第１静電容量が最大となるタイミングからの経過時間と前記特定変位時間との比を用いて、前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
   を特徴とする光走査装置。
9. 請求項８に記載の光走査装置において、
   前記駆動手段は、前記変位量検出手段により求められる特定変位時間が一定の値となるように前記可動側電極部と前記固定側電極部との間に印加する電圧の大きさを制御すること、
   を特徴とする光走査装置。
10. 請求項１又は請求項２に記載の光走査装置において、
    前記変位量検出手段は、
    前記支持部の弾性変形の度合いを検出する変形検出手段を有し、
    該変形検出手段の検出値に基づき前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
    を特徴とする光走査装置。
11. 請求項１０に記載の光走査装置において、
    前記支持部は、前記可動部に一端が接続される軸部と、該軸部の他端を支持する両持ち梁状部とを有しており、
    前記変形検出手段は、前記両持ち梁状部の弾性変形の度合いを検出すること、
    を特徴とする光走査装置。
12. 請求項１０に記載の光走査装置において、
    前記支持部は、前記可動部に一端が接続される軸部と、該軸部の他端を支持する片持ち梁状部とを有しており、
    前記変形検出手段は、前記片持ち梁状部の弾性変形の度合いを検出すること、
    を特徴とする光走査装置。
13. 請求項１０ないし請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置において、
    前記変形検出手段として、歪ゲージを用いたこと、
    を特徴とする光走査装置。
14. 請求項１０ないし請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置において、
    前記変形検出手段として、圧電センサを用いたこと、
    を特徴とする光走査装置。
15. 請求項１０ないし請求項１４の何れか１項に記載の光走査装置において、
    前記変位量検出手段は、前記変形検出手段の検出値が第１の閾値を通過するタイミングと第２の閾値を通過するタイミングとに基づき、前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
    を特徴とする光走査装置。
16. 請求項１５に記載の光走査装置において、
    前記変位量検出手段は、前記変形検出手段の検出値が前記第１の閾値を通過してから前記第２の閾値を通過するまでに要する時間（以下、特定閾値通過時間という。）を求め、前記変形検出手段の検出値が前記第１の閾値を通過するタイミングからの経過時間と前記特定閾値通過時間との比を用いて、前記可動部の前記回転方向に沿った変位量を検出すること、
    を特徴とする光走査装置。
17. 請求項１６に記載の光走査装置において、
    前記駆動手段は、前記変位量検出手段により求められる特定閾値通過時間が一定の値となるように前記可動側電極部と前記固定側電極部との間に印加する電圧の大きさを制御すること、
    を特徴とする光走査装置。

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