JP2013160887A - Memsデバイスおよびプロジェクタ機能を有する電子機器 - Google Patents

Memsデバイスおよびプロジェクタ機能を有する電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の回転軸線周りに光学部品を傾斜させることが可能なMEMSデバイスを提供する。
【解決手段】このレーザ走査部1(MEMSデバイス)では、光走査部10(可動フレーム16)と、第1駆動部40および第2駆動部50と、接続部60とを有する駆動ユニット30を含み、光走査部10を傾斜させるための駆動部21および22とを備え、第1駆動部40は、X2側の第1駆動部分41と、X1側の第2駆動部分42とに分割されており、第2駆動部50は、X1側の第3駆動部分51と、X2側の第4駆動部分52とに分割されている。また、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、光走査部10が傾斜するように構成されている。
【選択図】図3

Description

この発明は、MEMSデバイスおよびプロジェクタ機能を有する電子機器に関し、特に、光学部品を傾斜させるための駆動部を備えるMEMSデバイスおよびそのMEMSデバイスを含むレーザ走査部を備えるプロジェクタ機能を有する電子機器に関する。
従来、光学部品を傾斜させるための駆動部を備えるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、ミラー部と、ミラー部を挟み込むように一対設けられ、ミラー部に一方端が接続されるミアンダ形振動子と、各々のミアンダ形振動子の他方端が接続される枠状の支持体とを備える光学反射素子(MEMSデバイス)が開示されている。このミアンダ形振動子は、所定の駆動制御が行われることによって個々が所定形状に変形される複数のドライブ素子を含んでいる。また、複数のドライブ素子は、一括した駆動制御が行われる第1系統と、第1系統とは異なる駆動制御が一括して行われる第2系統とに分けられている。ここで、上記特許文献1のミアンダ形振動子では、第1系統および第2系統の各々のドライブ素子群において、互いに逆の駆動状態になるような駆動制御が行われている。そして、各系統のドライブ素子の変形がミアンダ形振動子で蓄積することによって、ミラー部を所定の回転軸線周りに共振揺動させるように構成されている。
特開2010−148265号公報
しかしながら、上記特許文献1の光学反射素子では、第1系統および第2系統においてそれぞれ一括した駆動制御が行われるため、第1系統内のドライブ素子同士間で互いに駆動制御を行うことができないとともに、第2系統内のドライブ素子同士間で互いに異なる駆動制御を行うことができない。つまり、ミアンダ形振動子には決められた1つの方向に沿った変位しか蓄積させることができないため、振動板の1つの方向の変位による1軸の回転軸線周りにしか、ミラー部を傾斜させることができないという問題点がある。
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、複数の回転軸線周りに光学部品を傾斜させることが可能なMEMSデバイスを提供することである。
この発明の第1の局面によるMEMSデバイスは、光学部品と、第1方向に延びるとともに、第1方向に略直交する第2方向に沿って配置される第1駆動部および第2駆動部と、第1駆動部と第2駆動部とを接続する第1接続部とを有する駆動ユニットを含み、光学部品を傾斜させるための駆動部とを備え、第1駆動部は、第1方向の一方側の第1駆動部分と、第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、第2駆動部は、第2駆動部分に第1接続部を介して接続された第1方向の他方側の第3駆動部分と、第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、光学部品が傾斜するように構成されている。
この発明の第1の局面によるMEMSデバイスでは、上記のように、第1駆動部が、第1方向の一方側の第1駆動部分と、第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、第2駆動部が、第1方向の他方側の第3駆動部分と、第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることにより、光学部品が傾斜するように構成することによって、異なる駆動制御が可能な第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の異なる駆動状態を組み合わせることができるので、第1駆動部の駆動状態と第2駆動部の駆動状態とを異ならせることができる。これにより、第1駆動部の駆動状態と第2駆動部の駆動状態とが同一である場合と異なり、1軸の回転軸線周りだけでなく、それ以外の回転軸線周りにも光学部品を傾斜させることができる。この結果、複数の回転軸線周りに光学部品を傾斜させることができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、同一面内で互いに略直交する第1方向および第2方向にそれぞれ延びる第1回転軸線周りおよび第2回転軸線周りの2軸方向に、光学部品が傾斜するように構成されている。このように構成すれば、第1回転軸線周りの傾斜のための駆動制御と、第2回転軸線周りの傾斜のための駆動制御とを互いに独立させることができるとともに、第1回転軸線周りの傾斜と第2回転軸線周りの傾斜とを組み合わせて、容易に、光学部品を2軸方向に傾斜させることができる。
この場合、好ましくは、第1駆動部分と第2駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、第3駆動部分と第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、光学部品が第1回転軸線周りに傾斜するように構成されている。このように構成すれば、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分を完全に独立させて個々に駆動させるための駆動制御を行う場合と比べて、駆動制御の系統が2つに集約される分、簡単な駆動制御で、光学部品を第1回転軸線周りに傾斜させることができる。
上記2軸方向に光学部品が傾斜する構成において、好ましくは、第1駆動部分と第3駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、第2駆動部分と第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、光学部品が第2回転軸線周りに傾斜するように構成されている。このように構成すれば、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分を完全に独立させて個々に駆動させるための駆動制御を行う場合と比べて、駆動制御の系統が2つに集約される分、簡単な駆動制御で、光学部品を第2回転軸線周りに傾斜させることができる。
上記2軸方向に光学部品が傾斜する構成において、好ましくは、第1駆動部分と第2駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、第3駆動部分と第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、光学部品が第1回転軸線周りに傾斜するように構成されており、第1駆動部分と第3駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、第2駆動部分と第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、光学部品が第2回転軸線周りに傾斜するように構成されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分において、第1回転軸線周りでの駆動制御と第2回転軸線周りでの駆動制御とが組み合わされることによって、光学部品が、第1回転軸線周りおよび第2回転軸線周りの2軸方向に傾斜するように構成されている。このように構成すれば、光学部品を第1回転軸線周りおよび第2回転軸線周りの2軸方向に傾斜させることができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、第1駆動部の第1駆動部分と第2駆動部分とは、第1駆動部の第1方向の中央部近傍で分割されており、第2駆動部の第3駆動部分と第4駆動部分とは、第2駆動部の第1方向の中央部近傍で分割されている。このように構成すれば、第1駆動部および第2駆動部の中央部近傍を境にして駆動状態を異ならせることができるので、中央部から離れた位置で第1駆動部および第2駆動部を分割する場合と比べて、より安定的に第1駆動部および第2駆動部を駆動させることができる。これにより、光学部品の傾斜を確実に制御することができる。
この場合、好ましくは、第1駆動部の第1駆動部分および第2駆動部分は、第1方向に略同一の長さになるように形成されており、第2駆動部の第3駆動部分および第4駆動部分は、第1方向に略同一の長さになるように形成されている。このように構成すれば、第1駆動部分の駆動特性と第2駆動部分の駆動特性とを略同一にすることができるとともに、第3駆動部分の駆動特性と第4駆動部分の駆動特性とを略同一にすることができるので、さらに安定的に第1駆動部および第2駆動部を駆動させることができる。これにより、光学部品の傾斜をより確実に制御することができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、第1駆動部の第1駆動部分と第2駆動部分とは、第1方向に第1距離を隔てた状態で形成されており、第2駆動部の第3駆動部分と第4駆動部分とは、第1方向に第2距離を隔てた状態で形成されており、第1距離および第2距離は、それぞれ、第1駆動部の第2方向の幅および第2駆動部の第2方向の幅よりも小さい。このように構成すれば、第1駆動部において第1駆動部分と第2駆動部分との形成領域を十分に確保することができるとともに、第2駆動部において第3駆動部分と第4駆動部分との形成領域を十分に確保することができる。これにより、光学部品の傾斜を十分に確保することができる程度に、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分を形成することができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、駆動部は、光学部品を挟み込むように一対設けられており、一対の駆動部は、光学部品の略中央を対称中心として略点対称になるように形成されている。このように構成すれば、一対の駆動部の駆動状態を組み合わせることにより、光学部品を大きく傾斜させることができる。また、一対の駆動部を光学部品の略中央を対称中心として略点対称になるように形成することによって、一対の駆動部の駆動特性を略同一にすることができるので、一対の駆動部が対称でない場合と比べて、容易に、光学部品の傾斜を制御することができる。
この場合、好ましくは、略点対称の関係にある一対の駆動部に対して互いに異なる駆動制御が行われるように構成されている。このように構成すれば、略点対称の関係にある一対の駆動部の互いに異なる駆動状態を組み合わせることによって、容易に、光学部品を複数の回転軸線周りに傾斜させることができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、駆動ユニットは、第2方向に沿って複数配置されており、駆動部は、駆動ユニットの第1駆動部分と、隣接する駆動ユニットの第4駆動部分とを接続する第2接続部をさらに含むとともに、駆動ユニットが複数接続されることによって蛇行するように形成されている。このように構成すれば、複数の駆動ユニットを接続することによって、複数の駆動ユニットでの駆動状態を組み合わせて光学部品をより大きく傾斜させることができる。また、駆動部を蛇行するように形成することによって、駆動部が第1方向および第2方向のいずれか一方のみ過度に長くなることを抑制しつつ、駆動部の全長を十分に確保することができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分は、圧電体に電圧が印加されることによって、圧電体が変形して駆動されるように構成されているとともに、それぞれ、第1駆動電極、第2駆動電極、第3駆動電極および第4駆動電極を有し、第1駆動電極、第2駆動電極、第3駆動電極および第4駆動電極に各々異なる電圧が印加されることによって、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されている。このように構成すれば、第1駆動電極、第2駆動電極、第3駆動電極および第4駆動電極に各々異なる電圧を印加することにより、容易に、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分を、互いに独立して駆動制御することができる。
この場合、好ましくは、光学部品が配置され、駆動部の一方端と接続される可動部と、駆動部の他方端を固定する固定部とをさらに備え、駆動部は、圧電体の変形に基づく駆動部の駆動を検出可能な検出用電極をさらに含み、検出用電極は、固定部に固定される駆動部の他方端に位置する駆動ユニットに設けられている。このように構成すれば、検出用電極による検出結果に基づいて駆動部の駆動をより確実に制御することができる。また、検出用電極を固定部に固定される駆動部の他方端に位置する駆動ユニットに設けることによって、検出用電極を固定部の近傍に設けることができるので、容易に、固定部から検出用電極に配線を延ばすことができる。
上記第1の局面によるMEMSデバイスにおいて、好ましくは、光学部品は、共振駆動するように構成されているとともに、駆動部は、非共振駆動するように構成されている。このように構成すれば、光学部品が共振駆動することによって、光学部品がより大きな範囲を走査可能なように構成することができる。また、駆動部が非共振駆動することによって、駆動部が共振駆動する場合と比べて駆動部での駆動制御が困難になることを抑制することができるとともに、光学部品が傾斜した状態を容易に維持することができる。
この発明の第2の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器は、レーザ光を発するレーザ光発生部と、入力された映像を解析して、画素情報を認識する制御部と、レーザ光を走査するMEMSデバイスを含むレーザ走査部とを備え、MEMSデバイスは、レーザ光を走査することが可能な光学部品と、第1方向に延びるとともに、第1方向に略直交する第2方向に沿って配置される第1駆動部および第2駆動部と、第1駆動部と第2駆動部とを接続する第1接続部とを有する駆動ユニットを含み、光学部品を傾斜させるための駆動部とを含み、第1駆動部は、第1方向の一方側の第1駆動部分と、第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、第2駆動部は、第2駆動部分に第1接続部を介して接続された第1方向の他方側の第3駆動部分と、第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、光学部品が傾斜するように構成されている。
この発明の第2の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器では、上記のように、第1駆動部が、第1方向の一方側の第1駆動部分と、第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、第2駆動部が、第1方向の他方側の第3駆動部分と、第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることにより、光学部品が傾斜するように構成することによって、異なる駆動制御が可能な第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分の異なる駆動状態を組み合わせることができるので、第1駆動部の駆動状態と第2駆動部の駆動状態とを異ならせることができる。これにより、第1駆動部の駆動状態と第2駆動部の駆動状態とが同一である場合と異なり、1軸の回転軸線周りだけでなく、それ以外の回転軸線周りにも光学部品を傾斜させることができる。この結果、複数の回転軸線周りに光学部品を傾斜させることができる。したがって、複数の回転軸線周りに傾斜可能な光学部品によりレーザ光を走査させるように構成することができるので、プロジェクタ機能を有する電子機器において、レーザ光の走査位置を厳密に調整することができる。
上記第2の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器において、好ましくは、電子機器の振動を検出可能な振動検出部をさらに備え、制御部は、振動検出部によって検出された手振れに起因する電子機器の振動に基づいてMEMSデバイスの光学部品を傾斜させる制御を行うことにより、手振れを補正するように構成されている。このように構成すれば、プロジェクタ機能を有する携帯型の電子機器において確実に手振れを補正することができる。
本発明によれば、上記のように、複数の回転軸線周りに光学部品を傾斜させることができる。
本発明の第1実施形態による携帯型電子機器の構成を示したブロック図である。 本発明の第1実施形態によるレーザ走査部を示した平面図である。 本発明の第1実施形態によるレーザ走査部を示した斜視図である。 図3の600−600線に沿った断面図である。 図3の700−700線に沿った断面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A1周りの傾斜におけるレーザ走査部の電圧印加の制御を示した模式図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A1周りの傾斜における駆動ユニットの駆動制御を示した側面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A1周りの傾斜における駆動部の駆動を示した側面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A1周りの傾斜におけるレーザ走査部を示した斜視図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A2周りの傾斜におけるレーザ走査部の電圧印加の制御を示した模式図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A2周りの傾斜における駆動ユニットの駆動制御を示した側面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A2周りの傾斜における一方側の駆動部の駆動を示した側面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A2周りの傾斜における他方側の駆動部の駆動を示した側面図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の回転軸線A2周りの傾斜におけるレーザ走査部を示した斜視図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の2軸方向の傾斜におけるレーザ走査部の電圧印加の制御を示した模式図である。 本発明の第1実施形態による光走査部の2軸方向の傾斜におけるレーザ走査部を示した斜視図である。 本発明の第2実施形態によるレーザ走査部を示した平面図である。 本発明の第2実施形態による手振れ補正部を示した平面図である。 本発明の第2実施形態による手振れ補正部の傾斜を示した斜視図である。 本発明の第3実施形態によるレーザ走査部を示した平面図である。 本発明の第1変形例によるレーザ走査部を示した平面図である。 本発明の第2変形例によるレーザ走査部を示した平面図である。
(第1実施形態)
まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による携帯型電子機器100の構成について説明する。なお、携帯型電子機器100は、本発明の「プロジェクタ機能を有する電子機器」の一例である。
本発明の第1実施形態による携帯型電子機器100は、図1に示すように、外部から映像信号が入力される入力端子101と、入力端子101から入力された映像信号を解析して、画素情報を認識する制御部102と、画素情報を映像として出力するためのレーザ制御部103、赤色レーザダイオード104、緑色レーザダイオード105、青色レーザダイオード106およびレーザ走査部1とを備えている。つまり、携帯型電子機器100は、入力された映像情報を映像として出力可能なプロジェクタ機能を有している。なお、赤色レーザダイオード104、緑色レーザダイオード105および青色レーザダイオード106は、本発明の「レーザ光発生部」の一例であり、レーザ走査部1は、本発明の「MEMSデバイス」の一例である。
また、レーザ制御部103は、制御部102によって認識された画素情報に基づいて、赤色レーザダイオード104、緑色レーザダイオード105および青色レーザダイオード106の発光を制御するように構成されている。また、赤色レーザダイオード104は、赤色のレーザ光を発することが可能に構成されており、緑色レーザダイオード105は、緑色のレーザ光を発することが可能に構成されており、青色レーザダイオード106は、青色のレーザ光を発することが可能に構成されている。また、レーザ走査部1は、赤色レーザダイオード104、緑色レーザダイオード105および青色レーザダイオード106からのレーザ光を反射することによって、所定の投影位置に映像を投影するように構成されている。
また、携帯型電子機器100は、加速度センサ107をさらに備えている。加速度センサ107は、携帯型電子機器100の手振れに起因する振動の動きの方向を検出する機能を有している。また、制御部102は、加速度センサ107によって検出された手振れに起因する振動の動きの方向とは反対の方向にレーザ走査部1の後述する光走査部10を2軸方向に傾斜させることによって、レーザ走査部1による映像の投影位置を調整するように構成されている。この結果、手振れに起因する映像のぶれ(ゆがみ)を抑制するように構成されている。なお、レーザ走査部1での光走査部10の2軸方向の傾斜動作に関しては後述する。なお、加速度センサ107は、本発明の「振動検出部」の一例である。
また、レーザ走査部1は、約10μm以上約100μm以下の厚みを有する基材2から構成されているとともに、図2に示すように、光走査部10と、光走査部10を取り囲むように形成された手振れ補正部20とを備えている。また、基材2は、Si、SUSおよびTiのいずれか1つ、または、それらの複合材からなる。なお、光走査部10は、本発明の「光学部品」の一例である。
また、光走査部10は、ミラー部11と、共振駆動部12と、ミラー部11と共振駆動部12とを接続する接続部13と、ミラー部11、共振駆動部12および接続部13を囲むように枠状に形成された内フレーム14と、非共振駆動部15とを含んでいる。また、光走査部10と手振れ補正部20との間には、可動フレーム16が配置されている。なお、可動フレーム16は、本発明の「可動部」の一例である。
また、ミラー部11は、赤色レーザダイオード104、緑色レーザダイオード105および青色レーザダイオード106(図1参照)からのレーザ光を反射する機能を有している。また、共振駆動部12は、レーザ走査部1の短手方向(X方向)にミラー部11を挟み込むように一対形成されている。また、非共振駆動部15は、ミラー部11、共振駆動部12、接続部13および内フレーム14をX方向に挟み込むように一対形成されているとともに、各々5つの駆動部分15aが接続された構造を有している。なお、共振駆動部12および駆動部分15aは、上下方向(Z方向、図3参照)に凸状または凹状に変形可能に構成されている。なお、X方向は、本発明の「第1方向」の一例である。
また、共振駆動部12は、ミラー部11をレーザ走査部1の長手方向(同一平面内で短手方向と直交する方向、Y方向)に延びる回転軸線A1周りに揺動させるように構成されている。また、非共振駆動部15は、ミラー部11をレーザ走査部1の短手方向(X方向)に延びる回転軸線A2周りに揺動させるように構成されている。これにより、光走査部10はレーザ光を走査可能に構成されている。また、共振駆動部12は、ミラー部11を約30kHzの共振周波数で共振させて揺動させるとともに、非共振駆動部15は、ミラー部11を約60Hzの周波数で非共振させて揺動させるように構成されている。なお、Y方向は、本発明の「第2方向」の一例である。
また、可動フレーム16は、内フレーム14および非共振駆動部15を囲むように枠状に形成されている。なお、手振れ補正部20の構造を詳細に説明するために、図3、図6、図9、図10および図14〜図16では、可動フレーム16を除く光走査部10の内部構造を図示していない。
また、手振れ補正部20は、図2および図3に示すように、レーザ走査部1の長手方向(Y方向)に光走査部10を挟み込む一対の駆動部21および22と、一対の駆動部21および22と接続される固定フレーム23とを含んでいる。駆動部21および22は、図2に示すように、可動フレーム16(光走査部10)を、回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に傾斜させるとともに、傾斜した状態を維持することが可能に構成されている。また、固定フレーム23は、平面視において、光走査部10と一対の駆動部21および22とを囲むように枠状に形成されており、短手方向(X方向)に約3mm以上約10mm以下の長さL1を有するとともに、長手方向(Y方向)に約5mm以上約20mm以下の長さL2を有している。また、固定フレーム23は、携帯型電子機器100(図1参照)の図示しない固定部分に固定されている。なお、固定フレーム23は、本発明の「固定部」の一例である。
また、光走査部10のY1側に位置する駆動部21の一方端21aは、接続部24を介して、光走査部10の可動フレーム16のX2側かつY1側の角部に接続されているとともに、光走査部10のY2側に位置する駆動部22の一方端22aは、接続部24を介して、光走査部10の可動フレーム16のX1側かつY2側の角部に接続されている。これにより、駆動部21の一方端21aおよび駆動部22の一方端22aは、共に可動フレーム16に接続されている。
また、駆動部21の他方端21bは、接続部25を介して、固定フレーム23のX2側かつY1側の角部近傍に接続されているとともに、駆動部22の他方端22bは、接続部25を介して、固定フレーム23のX1側かつY2側の角部近傍に接続されている。これにより、駆動部21の他方端21bおよび駆動部22の他方端22bは、共に固定フレーム23に固定されている。
また、図2に示すように、駆動部21と駆動部22とは、同様の構成を有しているとともに、光走査部10のミラー部11の中心Rを対称点として略点対称の関係になるように配置されている。すなわち、駆動部22は、ミラー部11の中心Rを中心として180度回転されることによって、駆動部21と略重なるような位置関係に配置されている。したがって、これ以降、Y1側の駆動部21についてのみ詳細に説明する。なお、中心Rは、本発明の「対称中心」の一例である。
駆動部21は、Y方向に沿って互いに略平行に配置された3つの駆動ユニット30と、2つの接続部31とを含んでいる。3つの駆動ユニット30は各々がU字状に形成されている。また、接続部31は、Y方向に延びて矩形状に形成されているとともに、Y方向に隣接する一対の駆動ユニット30のうち、Y1側の駆動ユニット30のY2側の端部と、Y2側の駆動ユニット30のY1側の端部とをX2側で接続するように構成されている。この結果、駆動部21は、U字状の駆動ユニット30と、X2側において駆動ユニット30同士を接続する接続部31とから構成される一連の構造が繰り返されることによって、概略S字状に蛇行するように形成されている。なお、接続部31は、本発明の「第2接続部」の一例である。
また、各々の駆動ユニット30は、固定フレーム23側(Y1側)に配置される第1駆動部40と、可動フレーム16側(Y2側)に配置される第2駆動部50と、X1側に配置されるとともに、第1駆動部40と第2駆動部50とを接続する接続部60とを有している。第1駆動部40および第2駆動部50は、共にX方向に延びて矩形状に形成されているとともに、略同一の形状を有している。また、接続部60は、Y方向に延びて矩形状に形成されているとともに、第1駆動部40のX1側の端部と第2駆動部50のX1側の端部とを接続している。また、第1駆動部40および第2駆動部50は、Y方向に約20μm以上約500μm以下の幅W1を有している。なお、接続部60は、本発明の「第1接続部」の一例である。
ここで、第1実施形態では、第1駆動部40は、X方向の略中央部で分割されることによって、X方向に延びて矩形状に形成された第1駆動部分41および第2駆動部分42と、第1駆動部分41および第2駆動部分42の間の中央部に形成され、変形に直接寄与しない非駆動部分43とを有している。同様に、第2駆動部50は、X方向の略中央部で分割されることによって、X方向に延びて矩形状に形成された第3駆動部分51および第4駆動部分52と、第3駆動部分51および第4駆動部分52の間の中央部に形成され、変形に直接寄与しない非駆動部分53とを有している。
また、第1駆動部分41および第2駆動部分42は、それぞれ、第1駆動部40のX2側およびX1側に形成されている。また、第3駆動部分51および第4駆動部分52は、それぞれ、第2駆動部50のX1側およびX2側に形成されている。また、第2駆動部分42と第3駆動部分51とは、X1側において接続部60を介して接続されている。
また、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52は、X方向に略同一の長さL3を有するとともに、Y方向に略同一の幅W1を有している。また、非駆動部分43および53は、X方向に略同一の長さL4を有するとともに、Y方向に略同一の幅W1を有している。ここで、非駆動部分43および53のX方向の長さL4は、約10μm以上約100μm以下になるように構成されている。つまり、非駆動部分43および53のX方向の長さL4(約10μm以上約100μm以下)は、第1駆動部40および第2駆動部50の幅W1(約20μm以上約500μm以下)よりも小さくなるように構成されている。なお、非駆動部分43および53は、それぞれ、第1駆動部分41と第2駆動部分42との絶縁、および、第3駆動部分51と第4駆動部分52との絶縁を確保するために設けられている。なお、長さL4は、本発明の「第1距離」および「第2距離」の一例である。
また、図4に示すように、第1駆動部40における基材2の上面(Z1側の面)の略全面には、電圧が印加されることによってZ方向に変形する圧電体44が形成されている。また、第1駆動部40の圧電体44の上面上のX2側には、第1駆動電極41aが設けられているとともに、X1側には、第2駆動電極42aが設けられている。また、第1駆動電極41aおよび第2駆動電極42aの間の中央部には、非駆動部分43に対応する電極が形成されていない部分43aが設けられている。これにより、第1駆動電極41aと第2駆動電極42aとは、電気的に互いに独立している。なお、基材2、圧電体44および第1駆動電極41aによって第1駆動部分41が構成されているとともに、基材2、圧電体44および第2駆動電極42aによって第2駆動部分42が構成されている。
同様に、図5に示すように、第2駆動部50における基材2の上面(Z1側の面)上の略全面には、電圧が印加されることによってZ方向に変形する圧電体54が形成されている。また、第2駆動部50の圧電体54の上面上のX1側には、第3駆動電極51aが設けられているとともに、X2側には、第4駆動電極52aが設けられている。また、第3駆動電極51aおよび第4駆動電極52aの間の中央部には、非駆動部分53に対応する電極が形成されていない部分53aが設けられている。これにより、第3駆動電極51aと第4駆動電極52aとは、電気的に互いに独立している。なお、基材2、圧電体54および第3駆動電極51aによって第3駆動部分51が構成されているとともに、基材2、圧電体54および第4駆動電極52aによって第4駆動部分52が構成されている。なお、圧電体44および54は、共にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる。
また、第1実施形態では、図1に示すように、駆動ユニット30の第1駆動電極41a、第2駆動電極42a、第3駆動電極51aおよび第4駆動電極52aが、それぞれ、制御部102に接続された配線108a、108b、108cおよび108dと接続されることによって、第1駆動電極41a、第2駆動電極42a、第3駆動電極51aおよび第4駆動電極52aに互いに異なる直流電圧が印加されるように構成されている。これにより、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52(図2参照)は、互いに独立して駆動制御されるように構成されている。また、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52に直流電圧が印加されることによって、駆動部21(図2参照)は非共振駆動を行うように構成されている。
また、図4および図5に示すように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52(図2参照)は、圧電体44および54が伸長するような直流電圧(正電圧)が印加された際に、Z1側に凸状になるように変形するように構成されている。一方、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52は、圧電体44および54が収縮するような直流電圧(負電圧)が印加された際に、Z2側に凸状(Z1側に凹状)になるように変形するように構成されている。これにより、図2に示すように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を駆動させることによって、駆動部21の一方端21aが他方端21bに対して変位して、可動フレーム16(光走査部10)が傾斜するように構成されている。
次に、図2および図4〜図16を参照して、本発明の第1実施形態によるレーザ走査部1(手振れ補正部20)の駆動制御について説明する。
まず、図2および図4〜図9を参照して、光走査部10の回転軸線A1周りの傾斜におけるレーザ走査部1(手振れ補正部20)の駆動制御について説明する。
回転軸線A1(図2、図8および図9参照)周りに可動フレーム16を傾斜させる場合には、図6に示すように、手振れ補正部20のY1側の駆動部21において、第1駆動部分41および第2駆動部分42に、圧電体44(図4参照)が伸長するような直流電圧(正電圧)を所定の大きさ(+E1)だけ印加する制御が行われるとともに、第3駆動部分51および第4駆動部分52に圧電体54(図5参照)が収縮するような直流電圧(負電圧)を所定の大きさ(−E1)だけ印加する制御が行われる。ここで、−E1は、+E1と同一の大きさ(E1)である。
これにより、図7に示すように、駆動部21の第1駆動部40において、第2駆動部分42のX1側の端部は、第1駆動部分41のX2側の端部よりも下方(Z2側)に位置した状態で、第1駆動部分41のX2側の端部に対してB1方向に回動した状態で傾斜される。また、第4駆動部分52のX2側の端部は、第3駆動部分51のX1側の端部よりも上方(Z1側)に位置した状態で、第3駆動部分51のX2側の端部に対してB1方向に回動した状態で傾斜される。
ここで、第3駆動部分51のX1側の端部は、第2駆動部分42のX1側の端部の傾斜を維持することが可能なことにより、第4駆動部分52のX2側の端部は、第1駆動部分41のX2側の端部よりも上方に位置した状態で、かつ、第1駆動部40と第2駆動部50とによる傾斜が蓄積した状態でB1方向に回動した状態で傾斜される。
また、図8に示すように、駆動部21では、3つの駆動ユニット30において同一の駆動が行われる。これにより、可動フレーム16に接続される駆動ユニット30において、第4駆動部分52のX2側の端部(駆動部21の一方端21a)は、第3駆動部分51のX1側の端部よりも上方に位置した状態で、かつ、3つの駆動ユニット30による傾斜が蓄積した状態でB1方向に回動した状態で傾斜される。
一方、図6に示すように、手振れ補正部20のY2側の駆動部22において、Y1側の駆動部21とは逆の駆動状態になるような駆動制御が行われる。具体的には、第1駆動部分41および第2駆動部分42に、−E1だけ印加する制御が行われるとともに、第3駆動部分51および第4駆動部分52に+E1だけ印加する制御が行われる。これにより、図9に示すように、駆動部22では、駆動部21とは逆の駆動(傾斜)が行われて、可動フレーム16に接続される駆動ユニット30において、第4駆動部分52のX1側の端部(駆動部22の一方端22a)は、第3駆動部分51のX2側の端部よりも下方に位置した状態で、かつ、3つの駆動ユニット30による傾斜が蓄積した状態で傾斜される。
この結果、可動フレーム16のX2側が、駆動部21の3つの駆動ユニット30による傾斜が蓄積した状態で上方に位置されるとともに、可動フレーム16のX1側が、駆動部22の3つの駆動ユニット30による傾斜が蓄積した状態で下方に位置されることによって、可動フレーム16は回転軸線A1周りにB1方向に回動した状態で傾斜される。
なお、駆動部21および22において上記駆動制御と逆の制御が行われることによって、可動フレーム16は回転軸線A1周りにB1方向とは逆方向に回動した状態で傾斜される。
次に、図2および図10〜図14を参照して、光走査部10の回転軸線A2周りの傾斜におけるレーザ走査部1(手振れ補正部20)の駆動制御について説明する。
回転軸線A2(図2および図14参照)周りに可動フレーム16を傾斜させる場合には、図10に示すように、手振れ補正部20のY1側の駆動部21においては、第1駆動部分41および第3駆動部分51に負電圧を所定の大きさ(−E2)だけ印加する制御が行われるとともに、第2駆動部分42および第4駆動部分52に正電圧を所定の大きさ(+E2)だけ印加する制御が行われる。
これにより、図11に示すように、駆動部21の第1駆動部40において、第2駆動部分42のX1側の端部は、略傾斜しない状態で第1駆動部分41のX2側の端部よりも上方(Z1側)に位置される。また、第4駆動部分52のX2側の端部は、略傾斜しない状態で第3駆動部分51のX1側の端部よりも上方に位置される。これにより、第1駆動部40と第2駆動部50との上方への移動が蓄積した状態で、第4駆動部分52のX2側の端部は、第1駆動部分41のX2側の端部よりも上方に位置される。
また、図12に示すように、駆動部21では、3つの駆動ユニット30において同一の駆動が行われる。これにより、3つの駆動ユニット30による上方への移動が蓄積した状態で、可動フレーム16に接続される駆動ユニット30の第4駆動部分52のX2側の端部(駆動部21の一方端21a)は、固定フレーム23に接続される駆動ユニット30の第1駆動部分41のX1側の端部(駆動部21の他方端21b)よりも上方に位置される。
一方、図10に示すように、駆動部22においては、駆動部21とは逆の駆動状態になるような駆動制御が行われる。具体的には、第1駆動部分41および第3駆動部分51に、+E2だけ印加する制御が行われるとともに、第2駆動部分42および第4駆動部分52に−E2だけ印加する制御が行われる。これにより、図13に示すように、駆動部22では、駆動部21とは逆の駆動(移動の蓄積)が行われて、3つの駆動ユニット30による下方(Z2側)への移動が蓄積した状態で、可動フレーム16に接続される駆動ユニット30の第4駆動部分52のX2側の端部(駆動部22の一方端22a)は、固定フレーム23に接続される駆動ユニット30の第1駆動部分41のX1側の端部(駆動部22の他方端22b)よりも下方に位置される。
この結果、図14に示すように、可動フレーム16のY2側が、3つの駆動ユニット30による上方への移動が蓄積した状態で上方に位置されるとともに、可動フレーム16のY1側が、3つの駆動ユニット30による下方への移動が蓄積した状態で下方に位置されることによって、可動フレーム16は回転軸線A2周りにB2方向に回動した状態で傾斜される。
なお、駆動部21および22において上記駆動制御と逆の制御が行われることによって、可動フレーム16は回転軸線A2周りにB2方向とは逆方向に回動した状態で傾斜される。
次に、図2、図6、図10、図15および図16を参照して、光走査部10の2軸方向の傾斜におけるレーザ走査部1(手振れ補正部20)の駆動制御について説明する。
回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周り(図2および図16参照)の2軸方向に可動フレーム16を傾斜させる場合には、図15に示すように、図6に示した回転軸線A1周りに可動フレーム16を傾斜させる際の電圧と、図10に示した回転軸線A2周りに可動フレーム16を傾斜させる際の電圧とを組み合わせて印加する制御が行われる。たとえば、駆動部21において、第1駆動部分41に+E1と+E2とを組み合わせた電圧(+E1+E2)を印加する制御が行われ、第2駆動部分42に+E1と−E2とを組み合わせた電圧(+E1−E2)を印加する制御が行われ、第3駆動部分51に−E1と+E2とを組み合わせた電圧(−E1+E2)を印加する制御が行われ、第4駆動部分52に−E1と−E2とを組み合わせた電圧(−E1−E2)を印加する制御が行われる。
一方、駆動部22において、駆動部21とは逆の駆動状態になるように駆動制御が行われる。具体的には、第1駆動部分41に電圧(−E1−E2)を印加する制御が行われ、第2駆動部分42に電圧(−E1+E2)を印加する制御が行われ、第3駆動部分51に電圧(+E1−E2)を印加する制御が行われ、第4駆動部分52に電圧(+E1+E2)を印加する制御が行われる。
これにより、図16に示すように、可動フレーム16のX2側でかつY2側が最も上方(Z1側)に位置されるとともに、可動フレーム16のX1側でかつY1側が最も下方(Z2側)に位置されるように、可動フレーム16は回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に回動した状態で傾斜される。
また、駆動部21および22において上記駆動制御と逆の制御を行うことによって、可動フレーム16のX1側でかつY1側が最も上方に位置されるとともに、可動フレーム16のX1側でかつY1側が最も下方に位置されるように、可動フレーム16は2軸方向に回動した状態で傾斜される。
また、可動フレーム16のX2側でかつY1側が最も上方に位置されるとともに、可動フレーム16のX2側でかつY1側が最も下方に位置されるように、可動フレーム16は2軸方向に回動した状態で傾斜させる場合には、駆動部21において、第1駆動部分41に電圧(+E1−E2)を印加する制御が行われ、第2駆動部分42に電圧(+E1+E2)を印加する制御が行われ、第3駆動部分51に電圧(−E1−E2)を印加する制御が行われ、第4駆動部分52に電圧(−E1+E2)を印加する制御が行われる。また、駆動部22においては、駆動部21とは逆の駆動状態になるように駆動制御が行われる。
さらに、可動フレーム16のX1側でかつY2側が最も上方に位置されるとともに、可動フレーム16のX1側でかつY2側が最も下方に位置されるように、可動フレーム16は2軸方向に回動した状態で傾斜させる場合には、駆動部21において、第1駆動部分41に電圧(−E1+E2)を印加する制御が行われ、第2駆動部分42に電圧(−E1−E2)を印加する制御が行われ、第3駆動部分51に電圧(+E1+E2)を印加する制御が行われ、第4駆動部分52に電圧(+E1−E2)を印加する制御が行われる。また、駆動部22においては、駆動部21とは逆の駆動状態になるように駆動制御が行われる。
第1実施形態では、上記のように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52が、互いに独立して駆動制御されるように構成することにより、光走査部10が傾斜するように構成することによって、異なる駆動制御が可能な第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52の異なる駆動状態を組み合わせることができるので、第1駆動部40の駆動状態と第2駆動部50の駆動状態とを異ならせることができる。これにより、第1駆動部40の駆動状態と第2駆動部50の駆動状態とが同一である場合と異なり、1軸の回転軸線周りだけでなく、回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に光走査部10を傾斜させることができる。これにより、2軸方向に傾斜可能な光走査部10によりレーザ光を走査させるように構成することができるので、プロジェクタ機能を有する携帯型電子機器100において、レーザ光の走査位置を厳密に調整することができる。また、回転軸線A1および回転軸線A2ごとに光走査部10を傾斜させるための専用の駆動部を設ける必要がないため、レーザ走査部1を備える携帯型電子機器100を小型化することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、可動フレーム16(光走査部10)を、Y方向に延びる回転軸線A1周りおよびX方向(同一平面内でY方向と直交する方向)に延びる回転軸線A2周りの2軸方向に傾斜可能に構成することによって、回転軸線A1周りの傾斜のための駆動制御と、回転軸線A2周りの傾斜のための駆動制御とを互いに略独立させることができるとともに、回転軸線A1周りの傾斜と回転軸線A2周りの傾斜とを組み合わせて、容易に、光走査部10を2軸方向に傾斜させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、駆動部21において、第1駆動部分41および第2駆動部分42に電圧(+E1)だけ印加する制御が行われるとともに、第3駆動部分51および第4駆動部分52に電圧(−E1)だけ印加する制御が行われることにより、回転軸線A1周りに可動フレーム16を傾斜させるように構成することによって、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を完全に独立させて個々に駆動させるための駆動制御を行う場合と比べて、駆動制御の系統が2つに集約される分、簡単な駆動制御で、光走査部10を回転軸線A1周りに傾斜させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、駆動部21において、第1駆動部分41および第3駆動部分51に電圧(−E2)だけ印加する制御が行われるとともに、第2駆動部分42および第4駆動部分52に電圧(+E2)だけ印加する制御が行われることにより、回転軸線A2周りに可動フレーム16を傾斜させるように構成することによって、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を完全に独立させて個々に駆動させるための駆動制御を行う場合と比べて、駆動制御の系統が2つに集約される分、簡単な駆動制御で、光走査部10を回転軸線A2周りに傾斜させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52に対して、回転軸線A1周りに可動フレーム16を傾斜させる際の電圧と、回転軸線A2周りに可動フレーム16を傾斜させる際の電圧とを組み合わせて印加する制御が行われることにより、回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に可動フレーム16を傾斜させるように構成することによって、光走査部10を回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に傾斜させることができる。また、第1駆動電極41a、第2駆動電極42a、第3駆動電極51aおよび第4駆動電極52aに各々異なる電圧を印加することにより、容易に、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を、互いに独立して駆動制御することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1駆動部40が、X方向の略中央部で分割されることによって形成された第1駆動部分41および第2駆動部分42を有し、第2駆動部50が、X方向の略中央部で分割されることによって形成された第3駆動部分51および第4駆動部分52を有することによって、第1駆動部40および第2駆動部50の略中央部を境にして駆動状態を異ならせることができるので、中央部から離れた位置で第1駆動部40および第2駆動部50を分割する場合と比べて、より安定的に第1駆動部40および第2駆動部50を駆動させることができる。これにより、光走査部10の傾斜を確実に制御することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52がX方向に略同一の長さL3を有するように形成することによって、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52の駆動特性を略同一にすることができるので、さらに安定的に第1駆動部40および第2駆動部50を駆動させることができる。これにより、光走査部10の傾斜をより確実に制御することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、非駆動部分43および53のX方向の長さL4(約10μm以上約100μm以下)を第1駆動部40および第2駆動部50の幅W1(約20μm以上約500μm以下)よりも小さくすることによって、第1駆動部40において第1駆動部分41と第2駆動部分42との形成領域を十分に確保することができるとともに、第2駆動部50において第3駆動部分51と第4駆動部分52との形成領域を十分に確保することができる。これにより、光走査部10の傾斜を十分に確保することができる程度に、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を形成することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、駆動部21および22を光走査部10を挟み込むように設けることによって、駆動部21および22の駆動状態を組み合わせることにより、光走査部10を大きく傾斜させることができる。また、駆動部21および22を光走査部10のミラー部11の中心Rを対称中心として略点対称になるように形成することによって、駆動部21および22の駆動特性を略同一にすることができるので、駆動部21および22が対称でない場合と比べて、容易に、光走査部10の傾斜を制御することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、手振れ補正部20のY2側の駆動部22において、Y1側の駆動部21とは逆の駆動状態になるように駆動制御が行われることによって、略点対称の関係にある駆動部21および22の互いに異なる駆動状態を組み合わせることにより、容易に、光走査部10を2軸方向に傾斜させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、駆動部21および22において、3つの駆動ユニット30と2つの接続部31とが接続されることによって、3つの駆動ユニット30での駆動状態を組み合わせて光走査部10をより大きく2軸方向に傾斜させることができる。また、駆動部21および22を概略S字状に蛇行するように形成することによって、駆動部21および22がX方向およびY方向のいずれか一方のみ過度に長くなることを抑制しつつ、駆動部21および22の全長を十分に確保することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、光走査部10の共振駆動部12がミラー部11を共振させて揺動させるように構成することによって、光走査部10がより大きな範囲を走査可能なように構成することができる。また、駆動部21が非共振駆動を行うように構成することによって、駆動部21が共振駆動する場合と比べて駆動部21での駆動制御が困難になることを抑制することができるとともに、光走査部10が傾斜した状態を容易に維持することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、制御部102を、加速度センサ107によって検出された手振れに起因する振動の動きの方向とは反対の方向にレーザ走査部1の光走査部10を2軸方向に傾斜させることにより、レーザ走査部1による映像の投影位置を調整して映像のぶれを抑制するように構成することによって、プロジェクタ機能を有する携帯型電子機器100において確実に手振れを補正することができる。
(第2実施形態)
次に、図17〜図19を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、レーザ走査部201の手振れ補正部220において、中央部に位置する固定フレーム223が固定されているとともに、駆動部21および22を囲むように配置される可動フレーム226が可動する場合について説明する。なお、レーザ走査部201は、本発明の「MEMSデバイス」の一例である。
本発明の第2実施形態によるレーザ走査部201は、図17に示すように、光走査部10と、光走査部10の下方(Z2側、図19参照)に配置された手振れ補正部220と、後述する可動フレーム226と光走査部10とを接続するスペーサ270とを備えている。スペーサ270は、平面視において枠状に形成されているとともに、手振れ補正部220の駆動部21および22と光走査部10とが接触しない程度の高さ位置に、手振れ補正部220と光走査部10とを上下方向(Z方向、図19参照)に離間させる機能を有している。
また、手振れ補正部220は、図18に示すように、一対の駆動部21および22と、一対の駆動部21および22の間に挟み込まれるように配置される固定フレーム223と、一対の駆動部21および22を囲むように配置される可動フレーム226とを含んでいる。固定フレーム223は、T字形状を有しており、手振れ補正部220の短手方向(Y方向)の中央部で手振れ補正部220の長手方向(X方向)に延びるとともに、X方向の一方側(X1側)でY方向に延びるように形成されている。また、固定フレーム223は、携帯型電子機器の固定部分(図示せず)に固定されている。また、可動フレーム226は、枠状に形成されているとともに、X1側に開口部226aが形成されている。この開口部226aを介して、固定フレーム223のX方向に延びる部分が可動フレーム226に囲まれた領域内に挿入されている。なお、固定フレーム223および可動フレーム226は、それぞれ、本発明の「固定部」および「可動部」の一例である。
また、駆動部21のY2側の一方端21aは、固定フレーム223のX2側の端部に接続されているとともに、駆動部21のY1側の他方端21bは、可動フレーム226のX2側かつY1側の角部近傍に接続されている。また、駆動部22のY1側の一方端22aは、開口部226a近傍の固定フレーム223に接続されているとともに、駆動部21のY2側の他方端22bは、可動フレーム226のX1側かつY2側の角部近傍に接続されている。これにより、駆動部21の一方端21aおよび駆動部22の一方端22aは、共に固定フレーム223に固定されているとともに、駆動部21の他方端21bおよび駆動部22の他方端22bは、共に可動フレーム226に接続されている。
これにより、駆動部21および22の第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を互いに独立して駆動制御させることによって、図19に示すように、可動フレーム226が回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に傾斜される。この結果、可動フレーム226にスペーサ270を介して接続された光走査部10を、2軸方向に傾斜させることが可能である。なお、本発明の第2実施形態のその他の構造および駆動制御の方法に関しては、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、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52を、互いに独立して駆動制御されるように構成することにより、光走査部10が傾斜するように構成することによって、回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に光走査部10を傾斜させることができる。
また、第2実施形態では、上記のように、スペーサ270を介して、光走査部10の下方に手振れ補正部220を配置することによって、レーザ走査部201の光走査部10と手振れ補正部220とがX方向およびY方向に延びる同一平面内に配置される場合と比べて、レーザ走査部201がX方向およびY方向に大きくなることを抑制することができる。なお、本発明の第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)
次に、図4および図20を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、レーザ走査部301の手振れ補正部320に検出部381および382を設けた場合について説明する。なお、レーザ走査部301は、本発明の「MEMSデバイス」の一例である。
本発明の第3実施形態による手振れ補正部320の駆動部321のうち、駆動部321の他方端21bが位置する駆動ユニット330の第1駆動部340には、2つの検出部381および382が設けられている。具体的には、第1駆動部340が、X方向の略中央部および固定フレーム23側(Y1側)で4つに分割されることによって、X2側でかつY1側に検出部381が形成されるとともに、X1側でかつY1側に検出部382が形成されている。また、検出部381および検出部382が形成される分、X2側でかつY2側に形成された第1駆動部分341およびX1側でかつY2側に形成された第2駆動部分342は共にY方向に小さくなる。
また、検出部381および382は、それぞれ、圧電体44(図4参照)の上面上に形成された、検出用電極381aおよび382aから構成されている。また、検出用電極381aおよび382aは、圧電体44の変形量に応じて発生する電位差を検出するように構成されている。これにより、検出部381は、圧電体44の変形量に応じた第1駆動部分341による駆動量を検出するとともに、検出部382は、圧電体44の変形に応じた第2駆動部分342による駆動量を検出するように構成されている。なお、本発明の第3実施形態のその他の構造および駆動制御の方法に関しては、上記第1実施形態と同様である。
第3実施形態では、上記のように、第1駆動部分41(341)、第2駆動部分42(342)、第3駆動部分51および第4駆動部分52を、互いに独立して駆動制御されるように構成することにより、光走査部10が傾斜するように構成することによって、回転軸線A1周りおよび回転軸線A2周りの2軸方向に光走査部10を傾斜させることができる。
また、第3実施形態では、上記のように、検出部381(検出用電極381a)および検出部382(検出用電極382a)を設けることによって、検出用電極381aおよび382aによる検出結果に基づいて駆動部321の駆動をより確実に制御することができる。また、検出用電極381aおよび382aを駆動部321の他方端21bが位置する駆動ユニット330の第1駆動部340に設けることによって、検出用電極381aおよび382aを固定フレーム23の近傍に設けることができるので、容易に、固定フレーム23から検出用電極381aおよび382aに配線を延ばすことができる。なお、本発明の第3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。
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および第2実施形態では、レーザ光を走査させることが可能な光走査部10を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図21に示す第1変形例におけるMEMSデバイス401のように、光走査部10の代わりにレーザ光を反射することが可能なミラー部410を配置してもよい。これにより、手振れ補正部420の駆動部21および22を駆動させてミラー部410を2軸方向に傾斜させることによって、所定の方向にレーザ光を反射させることが可能である。なお、ミラー部410は、本発明の「光学部品」の一例である。また、光走査部10の代わりに光を集光可能なレンズを用いてもよい。これにより、撮像機能を有する携帯型電子機器に手振れ防止機能を付加することが可能である。
また、上記第1実施形態では、駆動部21と駆動部22とを、光走査部10のミラー部11の中心Rを対称点として略点対称の関係になるように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図22に示す第2変形例におけるレーザ走査部501のように、光走査部10(可動フレーム16)の略中心を通りX方向に延びる直線A3を対称線として、駆動部521と駆動部522とを略線対称(鏡像対称)の関係になるように配置してもよい。この場合であっても、駆動部521および522の第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52の駆動制御を行うことによって、可動フレーム16(光走査部10)を2軸方向に傾斜させることが可能である。なお、レーザ走査部501は、本発明の「MEMSデバイス」の一例である。
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明では、駆動部21(321)および22を一対設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、駆動部を1つだけ設けてもよい。これにより、駆動制御される駆動部分の数を減少させることが可能になるので、制御部の負担を軽減させることが可能である。
また、上記第1実施形態では、可動フレーム16(光走査部10)を、Y方向に延びる回転軸線A1周りと、同一平面内でY方向と直交する方向であるX方向に延びる回転軸線A2周りとの2軸方向に傾斜可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光学部品の2軸方向の傾斜の制御が容易になるのであれば、2つの回転軸線の延びる方向は同一平面内で直交していなくてもよい。
また、上記第1実施形態では、第1駆動部分41、第2駆動部分42、第3駆動部分51および第4駆動部分52が、電圧が印加されることによって変形する圧電体44および54によって駆動する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分を、圧電体以外の駆動機構を用いて駆動するように構成してもよい。たとえば、圧電体の代わりに、電磁石による磁界によって変形する磁歪体を用いてもよい。
また、上記第1実施形態では、X方向の略中央部で分割された第1駆動部分41および第2駆動部分42と、X方向の略中央部で分割された第3駆動部分51および第4駆動部分52とが、X方向に略同一の長さL3を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光学部品の2軸方向の傾斜の制御が容易になるのであれば、第1駆動部分、第2駆動部分、第3駆動部分および第4駆動部分は、互いに異なる長さを有していてもよいし、X方向の略中央部で分割されずに、X方向のどちらか一方側に偏った状態で分割されていてもよい。
1、201、301、501 レーザ走査部(MEMSデバイス)
10 光走査部(光学部品)
21、22、321、521、522 駆動部
30、330 駆動ユニット
31 接続部(第2接続部)
40、340 第1駆動部
41、341 第1駆動部分
41a 第1駆動電極
42、342 第2駆動部分
42a 第2駆動電極
44、54 圧電体
50 第2駆動部
51 第3駆動部分
51a 第3駆動電極
52 第4駆動部分
52a 第4駆動電極
60 接続部(第1接続部)
100 携帯型電子機器(プロジェクタ機能を有する電子機器)
102 制御部
104 赤色レーザダイオード(レーザ光発生部)
105 緑色レーザダイオード(レーザ光発生部)
106 青色レーザダイオード(レーザ光発生部)
107 加速度センサ(振動検出部)
223 固定フレーム(固定部)
226 可動フレーム(可動部)
381a、382a 検出用電極
401 MEMSデバイス
410 ミラー部(光学部品)
A1 回転軸線(第1回転軸線)
A2 回転軸線(第2回転軸線)
R 中心(対称中心)

Claims (16)

  1. 光学部品と、
    第1方向に延びるとともに、前記第1方向に略直交する第2方向に沿って配置される第1駆動部および第2駆動部と、前記第1駆動部と前記第2駆動部とを接続する第1接続部とを有する駆動ユニットを含み、前記光学部品を傾斜させるための駆動部とを備え、
    前記第1駆動部は、前記第1方向の一方側の第1駆動部分と、前記第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、
    前記第2駆動部は、前記第2駆動部分に前記第1接続部を介して接続された前記第1方向の他方側の第3駆動部分と、前記第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、
    前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されており、
    前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、前記光学部品が傾斜するように構成されている、MEMSデバイス。
  2. 前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、同一面内で互いに略直交する前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ延びる第1回転軸線周りおよび第2回転軸線周りの2軸方向に、前記光学部品が傾斜するように構成されている、請求項1に記載のMEMSデバイス。
  3. 前記第1駆動部分と前記第2駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、前記第3駆動部分と前記第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、前記光学部品が前記第1回転軸線周りに傾斜するように構成されている、請求項2に記載のMEMSデバイス。
  4. 前記第1駆動部分と前記第3駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、前記第2駆動部分と前記第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、前記光学部品が前記第2回転軸線周りに傾斜するように構成されている、請求項2または3に記載のMEMSデバイス。
  5. 前記第1駆動部分と前記第2駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、前記第3駆動部分と前記第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、前記光学部品が前記第1回転軸線周りに傾斜するように構成されており、
    前記第1駆動部分と前記第3駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われ、前記第2駆動部分と前記第4駆動部分とに対して略同一の駆動制御が行われることによって、前記光学部品が前記第2回転軸線周りに傾斜するように構成されており、
    前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分において、前記第1回転軸線周りでの駆動制御と前記第2回転軸線周りでの駆動制御とが組み合わされることによって、前記光学部品が、前記第1回転軸線周りおよび前記第2回転軸線周りの2軸方向に傾斜するように構成されている、請求項2〜4のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  6. 前記第1駆動部の前記第1駆動部分と前記第2駆動部分とは、前記第1駆動部の前記第1方向の中央部近傍で分割されており、
    前記第2駆動部の前記第3駆動部分と前記第4駆動部分とは、前記第2駆動部の前記第1方向の中央部近傍で分割されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  7. 前記第1駆動部の前記第1駆動部分および前記第2駆動部分は、前記第1方向に略同一の長さになるように形成されており、
    前記第2駆動部の前記第3駆動部分および前記第4駆動部分は、前記第1方向に略同一の長さになるように形成されている、請求項6に記載のMEMSデバイス。
  8. 前記第1駆動部の前記第1駆動部分と前記第2駆動部分とは、前記第1方向に第1距離を隔てた状態で形成されており、
    前記第2駆動部の前記第3駆動部分と前記第4駆動部分とは、前記第1方向に第2距離を隔てた状態で形成されており、
    前記第1距離および前記第2距離は、それぞれ、前記第1駆動部の前記第2方向の幅および前記第2駆動部の前記第2方向の幅よりも小さい、請求項1〜7のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  9. 前記駆動部は、前記光学部品を挟み込むように一対設けられており、
    前記一対の駆動部は、前記光学部品の略中央を対称中心として略点対称になるように形成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  10. 略点対称の関係にある前記一対の駆動部に対して互いに異なる駆動制御が行われるように構成されている、請求項9に記載のMEMSデバイス。
  11. 前記駆動ユニットは、前記第2方向に沿って複数配置されており、
    前記駆動部は、前記駆動ユニットの前記第1駆動部分と、隣接する前記駆動ユニットの前記第4駆動部分とを接続する第2接続部をさらに含むとともに、前記駆動ユニットが複数接続されることによって蛇行するように形成されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  12. 前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分は、圧電体に電圧が印加されることによって、前記圧電体が変形して駆動されるように構成されているとともに、それぞれ、第1駆動電極、第2駆動電極、第3駆動電極および第4駆動電極を有し、
    前記第1駆動電極、前記第2駆動電極、前記第3駆動電極および前記第4駆動電極に各々異なる電圧が印加されることによって、前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  13. 前記光学部品が配置され、前記駆動部の一方端と接続される可動部と、
    前記駆動部の他方端を固定する固定部とをさらに備え、
    前記駆動部は、前記圧電体の変形に基づく前記駆動部の駆動を検出可能な検出用電極をさらに含み、
    前記検出用電極は、前記固定部に固定される前記駆動部の他方端に位置する前記駆動ユニットに設けられている、請求項12に記載のMEMSデバイス。
  14. 前記光学部品は、共振駆動するように構成されているとともに、前記駆動部は、非共振駆動するように構成されている、請求項1〜13のいずれか1項に記載のMEMSデバイス。
  15. レーザ光を発するレーザ光発生部と、
    入力された映像を解析して、画素情報を認識する制御部と、
    レーザ光を走査するMEMSデバイスを含むレーザ走査部とを備え、
    前記MEMSデバイスは、
    レーザ光を走査することが可能な光学部品と、
    第1方向に延びるとともに、前記第1方向に略直交する第2方向に沿って配置される第1駆動部および第2駆動部と、前記第1駆動部と前記第2駆動部とを接続する第1接続部とを有する駆動ユニットを含み、前記光学部品を傾斜させるための駆動部とを含み、
    前記第1駆動部は、前記第1方向の一方側の第1駆動部分と、前記第1方向の他方側の第2駆動部分とに分割されており、
    前記第2駆動部は、前記第2駆動部分に前記第1接続部を介して接続された前記第1方向の他方側の第3駆動部分と、前記第1方向の一方側の第4駆動部分とに分割されており、
    前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分は、互いに独立して駆動制御されるように構成されており、
    前記第1駆動部分、前記第2駆動部分、前記第3駆動部分および前記第4駆動部分の各々が互いに独立して駆動制御されることによって、前記光学部品が傾斜するように構成されている、プロジェクタ機能を有する電子機器。
  16. 前記電子機器の振動を検出可能な振動検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記振動検出部によって検出された手振れに起因する前記電子機器の振動に基づいて前記MEMSデバイスの前記光学部品を傾斜させる制御を行うことにより、手振れを補正するように構成されている、請求項15に記載のプロジェクタ機能を有する電子機器。
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