JP2017167254A - 駆動装置及びミラー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動部の駆動精度を向上させ、安定した駆動を可能にする駆動装置及びミラー装置を提供する。【解決手段】第１の振動部、第１の振動部によって互いに異なる２方向の回転軸の周りを回転する枠部、枠部に接続された第２の振動部及び第２の振動部によって２方向の回転軸の周りを回転される被駆動部を有し、第１の振動部と枠部とを含む第１の振動系は２方向の回転軸周りに第１の共振周波数を有し、第２の振動部と被駆動部とからなる第２の振動系は２方向の回転軸の周りを共通でかつ第１の共振周波数よりも小さい第２の共振周波数で振動する。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置及びミラー装置に関する。

従来から、二次元の光走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを高速駆動させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、少なくとも２つの偏向軸において振動し、フレームと、懸架搭載部によって可動式に配置されたミラープレートとを有するマイクロミラーを含むスキャナ用の偏向装置が開示されている。

特開2013-3583号公報

例えば、ＭＥＭＳスキャナは、レーザビームをミラーによって反射させ、対象物の光走査を行う。また、例えば、ＭＥＭＳスキャナは、被駆動部となるミラーを高速で傾斜駆動（微振動）させることでその傾斜位置に対応する領域に順次光を照射していく。

ここで、被駆動部を傾斜させて駆動する場合、その駆動範囲の限界付近における駆動精度、すなわち比較的大きな角度で傾斜した際の被駆動部の位置精度が悪化する場合がある。ＭＥＭＳミラーの場合、徐々にミラーを傾斜させていくと、実際のミラーの傾斜位置が設計上の傾斜位置から徐々にずれてくることが一例として挙げられる。これによって、例えば、当該ＭＥＭＳミラーを撮像用途に用いる場合、実際の走査位置が設計上の走査位置からずれることで、得られた画像に歪みが生ずることが一例として挙げられる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、被駆動部の駆動精度を向上させ、安定した駆動を可能にする駆動装置及びミラー装置を提供することを課題の１つとしている。

請求項１に記載の発明は、第１の振動部、第１の振動部によって互いに異なる２方向の回転軸の周りを回転する枠部、枠部に接続された第２の振動部及び第２の振動部によって２方向の回転軸の周りを回転される被駆動部を有し、第１の振動部と枠部とを含む第１の振動系は２方向の回転軸周りに第１の共振周波数を有し、第２の振動部と被駆動部とからなる第２の振動系は２方向の回転軸の周りを共通でかつ第１の共振周波数よりも小さい第２の共振周波数で振動することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、被駆動部上に設けられた反射ミラーと、を有することを特徴とする。

（ａ）は実施例１に係るミラー装置の上面図であり、（ｂ）は実施例１に係るミラー装置の断面図である。 （ａ）は実施例１に係るミラー装置の動作説明図であり、（ｂ）は実施例１に係るミラー装置の駆動時における模式的な断面図である。 実施例１に係るミラー装置による走査構成を示す図である。 実施例１の変形例に係るミラー装置の断面図である。 実施例２に係るミラー装置の断面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る駆動装置１０の上面図である。駆動装置１０は、駆動力を印加することで被駆動部１４を駆動する装置である。なお、駆動装置１０は、被駆動部１４上に設けられた光を反射させる反射ミラー１４Ａを有し、この反射ミラー１４Ａを駆動することで光による対象物の走査を行うように構成されている。すなわち、本実施例においては、駆動装置１０は反射ミラー１４Ａを有するミラー装置である場合について説明する。しかし、被駆動部１４はミラー部である場合に限定されない。例えば、駆動装置１０は、被駆動部１４として可動部を有するアクチュエータであってもよい。

駆動装置１０は、ベース部１１、駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４を有する。また、本実施例においては、駆動装置１０は、被駆動部１４を、互いに直交する２つの回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを回転させるように構成されている。本実施例においては、揺動部１３（図１（ａ）の破線で囲まれた部分）は、駆動部１２によって生成された駆動力によって、被駆動部１４を、回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを回転させる２軸ジンバルとして機能する。

駆動部１２は、その一端がベース部１１に固定され、他端が揺動部１３に接続されている。本実施例においては、駆動部１２は、ベース部１１に固定された固定端と揺動部１３に接続された自由端とを有する第１の板ばね部Ｓ１と、第１の板ばね部Ｓ１を駆動させる静電気力（駆動力）を生じさせる第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２とを含む。本実施例においては、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２は、回転軸ＡＸ及びＡＹに直交する方向（第１の板ばね部Ｓ１の板厚方向）に第１の板ばね部Ｓ１を変位させる静電気力を生成する縦櫛歯電極である。

本実施例においては、図１（ａ）に示すように、第１の縦櫛歯電極Ｅ１はベース部１１から第１の板ばね部Ｓ１に向かって櫛歯状に突出しており、第２の縦櫛歯電極Ｅ２は第１の板ばね部Ｓ１から第１の縦櫛歯電極Ｅ１間に差し込まれるように櫛歯状に突出している。第１及び第２の縦櫛歯電極Ｅ１及びＥ２は、互いに離間して配置されている。第１の板ばね部Ｓ１は、第１及び第２の縦櫛歯電極Ｅ１及びＥ２に電圧が印加されることで第１及び第２の縦櫛歯電極Ｅ１及びＥ２間に生ずる静電気力によって、縦振動（図１（ａ）における奥行き方向、紙面に垂直な方向の振動）を行う。

揺動部１３は、第１の板ばね部Ｓ１に接続された枠部ＦＬと、一端が枠部ＦＬに接続され、他端が被駆動部１４に接続された第２の板ばね部Ｓ２とを含む。枠部ＦＬは、駆動部１２（第１の板ばね部Ｓ１）が振動することで振動する。第２の板ばね部Ｓ２は、枠部ＦＬが振動することで揺動する。被駆動部１４は、第２の板ばね部Ｓ２と共に揺動する。

なお、本明細書においては、駆動部１２（第１及び第２の縦櫛歯電極Ｅ１及びＥ２、第１の板ばね部Ｓ１、第１の板ばね部Ｓ１とベース部１１との接続部、及び第１の板ばね部Ｓ１と枠部ＦＬとの接続部）を第１の振動部と称する。また、揺動部１３における第２の板ばね部Ｓ２、第２の板ばね部Ｓ２と枠部ＦＬとの接続部、及び第２の板ばね部Ｓ２と被駆動部１４との接続部の全体を第２の振動部と称する。すなわち、例えば、第１の振動部は第１の板ばね部Ｓ１を含み、第２の振動部は第２の板ばね部Ｓ２を含む。

本実施例においては、被駆動部１４は、回転軸ＡＸ及びＡＹに直交する中心軸ＣＡを有する円板形状を有する。第２の板ばね部Ｓ２は、被駆動部１４の外周部に３つ配されている。また、第２の板ばね部Ｓ２は、被駆動部１４の中心軸ＣＡに関して３回回転対称に配されている（回転対称形状を有する）。また、第２の板ばね部Ｓ２は、それぞれ、被駆動部１４の外周において被駆動部１４の中心軸ＣＡの周方向に伸張している。また、枠部ＦＬは、第２の板ばね部Ｓ２の外周部に環状に配されている。すなわち、第２の板ばね部Ｓ２の各々は、一端が枠部ＦＬの内周部に接続され、他端が被駆動部１４の外周部に接続されている。

また、第１の板ばね部Ｓ１は、枠部ＦＬの外周部に３つ配されている。また、第１の板ばね部Ｓ１は、被駆動部１４の中心軸ＣＡに関して３回回転対称に配されている。また、第１の板ばね部Ｓ１は、それぞれ、枠部ＦＬの外周において枠部ＦＬの周方向に伸張している。また、ベース部１１は、第１の板ばね部Ｓ１の外周部を取り囲むように設けられている。すなわち、第１の板ばね部Ｓ１の各々は、一端がベース部１１の内周部に接続（固定）され、他端が枠部ＦＬの外周部に接続されている。

換言すれば、第１の板ばね部Ｓ１、枠部ＦＬ及び第２の板ばね部Ｓ２は、被駆動部１４の中心軸ＣＡの周方向（例えば円周方向）において互いに平行に並んで配されている。また、駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４は、それぞれ、被駆動部１４の中心軸ＣＡに関して回転対称に配されている。

なお、本実施例においては、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２は、それぞれベース部１１の内周部及び第１の板ばね部Ｓ１の外周部から、互いに差し込まれるように突出し合う櫛歯形状を有する。

図１（ｂ）は、駆動装置１０の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。本実施例においては、駆動装置１０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）装置である。具体的には、まず、図１（ｂ）に示すように、ベース部１１は、凹部を有する第１のベース基板Ｂ１と、第１のベース基板Ｂ１に固定された平板形状の第２のベース基板Ｂ２とを含む。第１及び第２のベース基板Ｂ１及びＢ２は、例えばＳｉなど、半導体材料からなる半導体基板である。

また、駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４は、第２のベース基板Ｂ２（半導体基板）を加工することで形成された第２のベース基板Ｂ２の部分である。また、駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４は、第１のベース基板Ｂ１の凹部上において第２のベース基板Ｂ２に支持（懸架）されている。また、被駆動部１４は、２軸ジンバルとして機能する揺動部１３に懸架されている。なお、第２のベース基板Ｂ２における第１の板ばね部Ｓ１よりも外側の部分は、駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４を振動（揺動）可能に支持する支持枠として機能する。

また、本実施例においては、第１の板ばね部Ｓ１の板幅ＳＷ１は、第２の板ばね部Ｓ２の板幅ＳＷ２よりも大きい。また、第１の板ばね部Ｓ１の板厚ＳＤ１は、第２の板ばね部Ｓ２の板厚ＳＤ２よりも大きい。従って、本実施例においては、第１の板ばね部Ｓ１は、第２の板ばね部Ｓ２よりも大きなばね定数を有する。なお、図１（ａ）に示すように、第１の板ばね部Ｓ１は、第２の板ばね部Ｓ２よりもばね長さを有する。

なお、図示していないが、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２は、第１のベース部Ｂ１が第１の板ばねＳ１との間に櫛歯状の部分を有し、当該部分に形成された金属膜などの導電材料からなる。また、被駆動部１４上には、第１のベース部Ｂ１とは反対側の主面に反射ミラー１４Ａを有する。

このように、駆動装置１０は、一端がベース部１１に固定され、静電気力（クーロン力）によって振動する第１の板ばね部Ｓ１を含む第１の振動部と、第１の板ばね部Ｓ１（第１の振動部）によって、異なる２方向の回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを回転する枠部ＦＬと、枠部ＦＬに接続されて振動する第２の板ばね部Ｓ２を含む第２の振動部と、第２の板ばね部Ｓ２（第２の振動部）の振動によって回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを回転される被駆動部１４と、を有する。

図２（ａ）は、駆動装置１０の模式的な動作説明図である。駆動装置１０は、光源ＬＳからの入力光Ｌ１を、被駆動部１４上の反射ミラー１４Ａによって、対象物ＯＢに向けて反射させるように構成されている。また、駆動装置１０は、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２に接続されて被駆動部１４の駆動制御を行う駆動制御回路２０によって駆動される。駆動装置１０は、駆動制御回路２０によって被駆動部１４を駆動することで、対象物ＯＢの走査対象となる被照射領域Ａ１に反射光Ｌ２を照射しつつ被照射領域Ａ１の光走査を行う。例えば、駆動装置１０が撮像装置に搭載される場合、対象物ＯＢの被照射領域Ａ１は撮像領域である。

図２（ｂ）は、駆動装置１０の駆動時における駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４の状態を模式的に示す図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）と同様の断面図であり、非駆動時における駆動部１２、揺動部１３及び被駆動部１４を破線で示している。

まず、駆動制御回路２０は、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２に電圧を印加する。第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２に電圧が印加されると、第及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２間に静電気力が生ずる。これによって、第１の板ばね部Ｓ１が弾性変形を起こす。また、第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２に印加する電圧を高速で変化させることで、第１の板ばね部Ｓ１が回転軸ＡＸ及びＡＹに垂直な方向に微振動を行う。

次に、第１の板ばね部Ｓ１の振動が枠部ＦＬに伝達され、これによって枠部ＦＬが傾斜するように振動する。また、枠部ＦＬの振動は第２の板ばね部Ｓ２に伝達され、また、第２の板ばね部Ｓ２の振動が被駆動部１４に伝達される。従って、被駆動部１４は、２つの回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを、中心軸ＣＡ上の部分（例えば被駆動部１４の中心部分）を回転中心として回転振動を行う。

ここで、第１の板ばね部Ｓ１のばね定数ｋ１は、第２の板ばね部Ｓ２のばね定数ｋ２よりも大きい（ｋ１＞ｋ２の関係が成り立つ）。例えば、本実施例においては、第１の板ばね部Ｓ１は第２の板ばね部Ｓ２よりも硬い。従って、例えば第１の板ばね部Ｓ１はほとんど動かず、その一方で、第２の板ばね部Ｓ２は動きやすい。このように、第１の板ばね部Ｓ１の変位量（振幅）に対し、第２の板ばね部Ｓ２の変位量（振幅）が大きくなる。従って、第１の板ばね部Ｓ１に接続された枠部ＦＬに対し、枠部ＦＬ内において第２の板ばね部Ｓ２に接続された被駆動部１４は、相対的に大きく揺動する。

換言すれば、第１の板ばね部Ｓ１、枠部ＦＬ、第２の板ばね部Ｓ２及び被駆動部１４の振動系を第１の振動系Ｖ１とし、第２の板ばね部Ｓ２及び被駆動部１４の振動系を第２の振動系Ｖ２としたとき、第１の振動系Ｖ１における回転軸ＡＸ及びＡＹ周りの共振周波数ｆ１（第１及び第２の共振周波数成分ｆ１（Ｖ１Ｘ）及びｆ１（Ｖ１Ｙ））は、第２の振動系Ｖ２における回転軸ＡＸ及びＡＹの共振周波数ｆ２（第３及び第４の共振周波数成分ｆ２（Ｖ２Ｘ）及びｆ２（Ｖ２Ｙ））よりも大きい。

例えば、揺動部１３、被駆動部１４及び反射ミラー１４Ａの全体の質量をｍ１とし、被駆動部１４及び反射ミラー１４Ａの質量をｍ２とし、第２の板ばね部Ｓ２が架空の固定端に接続されているとした場合を考える。この場合、第１の振動系Ｖ１における固有角周波数ω１はω１＝√（ｋ１／ｍ１）で表すことができ、第２の振動系Ｖ２における固有角周波数ω２はω２＝√（ｋ２／ｍ２）で表すことができる。このとき、ばね定数ｋ１及びｋ２はｋ１＞ｋ２の関係を満たし、固有角周波数ω１及びω２はω１＞ω２の関係を満たす。

従って、例えば第１の板ばね部Ｓ１が相対的に硬く、第２の板ばね部Ｓ２が相対的に柔らかくなるように構成し、外部から（例えば櫛歯電極Ｅ１及びＥ２によって）第１の板ばね部Ｓ１を第２の振動系Ｖ２の共振周波数ｆ２で駆動（振動）させることで、第１の板ばね部Ｓ１の小さい振動で被駆動部１４を大きく動かす（振動させる）ことが可能となる。

図３は、駆動装置１０としての被駆動部１４の駆動軌跡を模式的に示す図である。図３は、駆動装置１０としてのＭＥＭＳミラーによる被照射領域Ａ１の光走査軌跡、すなわち対象物ＯＢの被照射領域Ａ１における反射光Ｌ２の照射軌跡を模式的に示す図である。なお、本実施例においては、被照射領域Ａ１が平面状の領域である場合について説明する。

図３に示すように、反射光Ｌ２は、らせん軌道を描くように被照射領域Ａ１に照射される。すなわち、駆動装置１０は、被駆動部１４をスパイラル駆動によって駆動する。従って、駆動装置１０としてのＭＥＭＳミラーは、スパイラル走査によって被照射領域Ａ１を走査する。

スパイラル駆動（スパイラル走査）は、例えば、被駆動部１４（ミラー部）のミラー面の非駆動時における中心軸ＣＡからの傾斜角度をわずかに変化させつつ、被駆動部１４を中心軸ＣＡの１点を回転中心として回転させるように駆動することで実現することができる。

より具体的には、本実施例においては、駆動装置１０及び駆動制御回路２０、第１の振動系Ｖ１における回転軸ＡＸの周りを回転振動する共振周波数成分ｆ１（Ｖ１Ｘ）と回転軸ＡＹの周りを回転振動する共振周波数成分ｆ１（Ｖ１Ｙ）とを共通（ほぼ同一）とすること、並びに、第２の振動系Ｖ２における回転軸ＡＸの周りを回転振動する共振周波数成分ｆ２（Ｖ２Ｘ）と回転軸ＡＹの周りを回転振動する共振周波数成分ｆ２（Ｖ２Ｙ）とを共通（ほぼ同一）とするように構成されている。

本実施例においては、第１及び第２の共振周波数成分ｆ１（Ｖ１Ｘ）及びｆ１（Ｖ１Ｙ）は同一（ｆ１（Ｖ１Ｘ）＝ｆ１（Ｖ１Ｙ））であり、第３及び第４の共振周波数成分ｆ２（Ｖ２Ｘ）及びｆ２（Ｖ２Ｙ）は同一（ｆ２（Ｖ２Ｘ）＝ｆ２（Ｖ２Ｙ））である。

なお、各振動系の共振周波数を共通とすることで、スパイラル駆動のみならず、リサージュ駆動（リサージュ走査）を行うこともできる。具体的には、例えば、２方向の回転軸ＡＸ及びＡＹに対する共振周波数成分ｆ２（例えば共振周波数成分ｆ２（Ｖ２Ｘ）及びｆ２（Ｖ２Ｙ））をわずかに異なるように駆動制御を行うことで、リサージュ曲線を描くように被駆動部１４を駆動させることができる。

上記したように、本実施例においては、第１の板ばね部（第１の振動部）Ｓ１及び枠部ＦＬを含む第１の振動系Ｖ１は第１の共振周波数ｆ１（Ｖ１）を有し、第２の板ばね部（第２の振動部）Ｓ２及び被駆動部１４からなる第２の振動系Ｖ２は第１の共振周波数ｆ１（Ｖ１）よりも小さい第２の共振周波数ｆ２（Ｖ２）を有する。

従って、まず、第１の板ばね部Ｓ１を小さく（細かく）揺らすだけで第２の板ばね部Ｓ２及び被駆動部１４を大きく揺らすことができる。すなわち、駆動部１２の駆動範囲である第１の板ばね部Ｓ１の振動範囲に対して被駆動部１４の被駆動範囲を増大させることができる。また、第１の板ばね部Ｓ１の動作を小さくすることができるので、第１の板ばね部Ｓ１の動作精度が安定する。従って、被駆動部１４の動作限界においても被駆動部１４の動作精度が向上する。従って、被駆動部１４の駆動精度を向上させ、安定した駆動を可能にする駆動装置及びミラー装置を提供することができる。

また、第１及び第２の振動系Ｖ１及びＶ２における回転軸ＡＸ及びＡＹに対する共振周波数を共通とすることで、被駆動部１４のスパイラル駆動又はリサージュ駆動を行うことができる。例えば、駆動装置１０をミラー装置として使用し、全方位レンズを介して反射光Ｌ２を外部に取り出すことで、例えば撮像精度の高い全方位カメラを構成することが可能となる。また、第１及び第２の板ばねＳ１及びＳ２を被駆動部１４の外周に回転対称に３つ配置することで、スパイラル駆動を行うための各板ばね部の駆動制御が容易になる。

また、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２を被駆動部１４の周方向において平行に配することで、駆動装置１０が上面視においてコンパクト化される。従って、省スペースな駆動装置及びミラー装置を提供することができる。

図４は、実施例１の変形例に係る駆動装置１０Ａの構成を示す断面図である。図４は、駆動装置１０Ａにおける図１（ｂ）と同様の断面図である。駆動装置１０Ａは、支持ピンＰ１を有する点を除いては駆動装置１０と同様の構成を有している。

本変形例においては、駆動装置１０Ａは、被駆動部１４における回転中心、すなわち被駆動部１４における中心軸ＣＡ上の１点を支持する支持ピンＰ１を有する。より具体的には、図４に示すように、被駆動部１４の第１のベース基板Ｂ１側の主面（裏面）に、第１のベース基板Ｂ１の凹部底面から被駆動部１４に向かって突出して被駆動部１４の裏面に突き当る支持ピンＰ１を有する。

本変形例においては、被駆動部１４の回転中心が支持ピンＰ１によって固定される。従って、被駆動部１４の回転振動が安定する。従って、さらに被駆動部１４の駆動精度が安定し、高精度の駆動が可能となる。

なお、本実施例及びその変形例においては、駆動部１２及び揺動部１３が板ばねを有する場合について説明したが、駆動部１２及び揺動部１３は板ばねを有する場合に限定されない。駆動部１２及び揺動部１３は、例えば、ねじりばねなど、他の弾性体を振動部材として有していてもよい。例えば、駆動部１２は第１の弾性部を有し、揺動部１３は第２の弾性部を有していてもよい。

また、駆動部１２が櫛歯形状の第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２を有する場合について説明したが、駆動部１２は、第１の板ばね部Ｓ１（第１の振動部）が振動するための駆動力を生成する構成を有していればよい。

また、第１の板ばね部Ｓ１が第２の板ばね部Ｓ２よりも大きな板幅ＳＷ１及び板厚ＳＤ１を有し、第２の板ばね部Ｓ２よりも大きなばね定数を有する（例えば硬い）場合について説明したが、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２の構成はこれに限定されない。また、第１の板ばね部Ｓ１は、第２の板ばね部Ｓ２よりも大きな板幅ＳＷ１又は板厚ＳＤ１を有していればよい。また、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２は、第１の振動系Ｖ１の共振周波数ｆ１（Ｖ１）が第２の振動系Ｖ２の共振周波数ｆ２（Ｖ２）よりも大きくなるように構成されていればよい。

また、回転軸ＡＸ及びＡＹが互いに直交する場合について説明したが、回転軸ＡＸ及びＡＹは、互いに異なる２方向の回転軸であればよい。また、駆動装置１０がそれぞれ３つの第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２を有する場合について説明したが、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２の配置数はこれに限定されない。例えば４つ以上の第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２を被駆動部１４の外周に配置してもよい。

また、第１の振動系Ｖ１が回転軸ＡＸ及びＡＹ周りに共通の周波数を有し、第２の振動系Ｖ２が回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを共通の周波数で振動する場合について説明したが、第２の振動系Ｖ２が各軸共通の周波数で振動するように構成されていればよい。また、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２が３回回転対称で配置される場合について説明したが、第２の板ばね部Ｓ２が３回回転対称で配置されていればよい。また、第１及び第２の板ばね部Ｓ１及びＳ２が被駆動部１４の中心軸ＣＡの周方向に伸張する場合について説明したが、第２の板ばね部Ｓ２が中心軸ＣＡの周方向に伸張していれば装置のコンパクト化を図ることができる。

図５は、実施例２の駆動装置３０の上面図である。駆動装置３０は、駆動部３２の構成を除いては、駆動装置１０と同様の構成を有している。駆動装置３０は、駆動部３２によって生成された駆動力によって、揺動部１３が回転軸ＡＸ及びＡＹの周りを回転する２軸ジンバルとして機能する。

まず、実施例１においては、駆動部１２（第１の振動部）が第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２を有し、駆動部１２は第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２への電圧の印加によって生ずる静電気力によって振動する場合について説明した。しかし、駆動部１２の振動構成はこれに限定されない。

本実施例においては、駆動部３２（第１の振動部）は、第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２を有し、第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２への電圧の印加によって生ずる電磁気力によって振動する。

このように、第１の振動部は、駆動部１２及び３２のように、駆動電極（例えば櫛歯電極又は配線電極）を有し、当該駆動電極への電圧の印加により生ずる静電気力又は電磁気力によって振動する。

次に、駆動部３２の構成について説明する。駆動部３２は、４つのねじりばねＳ３と、２つの磁石ＭＧと、第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２と、を含む。本実施例においては、ねじりばねＳ３が第１の振動部の構成要素として機能する。ねじりばねＳ３は、一端がベース部１１に接続され、他端が枠部ＦＬに接続されている。また、ねじりばねＳ３は、被駆動部１４の中心軸ＣＡに関して４回回転対称に配置されている。また、ねじりばねＳ３は、また、図５においては、第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２の配線構成を番号で示している。第１の配線電極Ｗ１は、図５における符号（１）〜（４）が配線された構成を有し、第２の配線電極Ｗ２は図５における符号（５）〜（８）が配線された構成を有する。

具体的には、第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２は、ねじりばねＳ３上の配線電極、枠部ＦＬ上の配線電極及びベース部１１上の配線電極を含む。例えば、図５に示すように、第１の配線電極Ｗ１は、符号（１）及び（２）間並びに符号（３）及び（４）間においてはねじりばねＳ３上及び枠部ＦＬ上を配線されており、符号（２）及び（３）間においてはベース部１１上を配線されている。

また、本実施例においては、駆動制御回路２０は、第１の配線電極Ｗ１における端部（１）及び（４）間と、第２の配線電極Ｗ２における端部（５）及び（８）間に電圧を印加する。第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２は、例えば、ベース部１１としての基板上に設けられた金属配線からなる。

本実施例においては、駆動部３２は、電磁気力によってねじりばね（第１の振動部）Ｓ３が振動する構成を有する。具体的には、磁石ＭＧによる磁界の向きと、配線電極Ｗ１及びＷ２に電圧が印加されることによる電界の向きによって電磁気力（ローレンツ力）が生じ、これによってねじりばねが振動を行う。また、ねじりばねＳ３には揺動部１３の枠部ＦＬが接続されており、枠部ＦＬは、ねじりばねＳ３の振動によって、回転軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りを回転する。また、被駆動部１４は、駆動装置１０と同様に、揺動部１３によって回転駆動される。

本実施例においても、ねじりばねＳ３乃至被駆動部１４からなる第１の振動系は、共通の第１の共振周波数を有し、第２の板ばね部Ｓ２及び被駆動部１４からなる第２の振動系は、共通でかつ第１の共振周波数よりも小さな第２の共振周波数で回転軸ＡＸ１及びＡＹ１の周りを回転する。従って、細かく駆動部３２を振動させることによって被駆動部１４を精度よく回転駆動させることができる。従って、安定した駆動を行う駆動装置及びミラー装置を提供することができる。

また、本実施例においては、被駆動部１４を駆動する駆動力である電磁気力が安定しやすい。例えば、実施例１においては、静電気力を生じさせる第１及び第２の櫛歯電極Ｅ１及びＥ２間の位置関係は複雑に変化するが、本実施例においては、例えば第１及び第２の配線電極Ｗ１及びＷ２の配線距離が変化するわけではない。従って、生成する電磁気力を設計しやすい。従って、容易に安定した駆動を行うことが可能な駆動装置及びミラー装置を提供することができる。

なお、上記した実施例は互いに組み合わせることができる。例えば、実施例１における駆動部１２が第１の板ばね部Ｓ１に代えてねじりばねＳ３を有していてもよい。

１０、１０Ａ、３０ 駆動装置（ミラー装置）
Ｓ１ 第１の板ばね部（第１の振動部）
ＦＬ 枠部
Ｓ２ 第２の板ばね部（第２の振動部）
Ｓ３ ねじりばね（第１の振動部）
ＡＸ、ＡＸ１、ＡＹ、ＡＹ１ 回転軸
ＣＡ 中心軸

Claims (10)

1. 第１の振動部、前記第１の振動部によって互いに異なる２方向の回転軸の周りを回転する枠部、前記枠部に接続された第２の振動部及び前記第２の振動部によって前記２方向の回転軸の周りを回転される被駆動部を有し、
   前記第１の振動部と前記枠部とを含む第１の振動系は前記２方向の回転軸周りに第１の共振周波数を有し、前記第２の振動部と前記被駆動部とからなる第２の振動系は前記２方向の回転軸の周りを共通でかつ前記第１の共振周波数よりも小さい第２の共振周波数で振動することを特徴とする駆動装置。
2. 前記被駆動部は前記２方向の回転軸に直交する中心軸を有する円板形状を有し、
   前記第２の振動部は、前記被駆動部の外周部において前記被駆動部に接続され、前記被駆動部の前記中心軸に関して回転対称形状を有し、
   前記枠部は、前記第２の振動部の外周部を取り囲むように環状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第２の振動部は、前記被駆動部の前記中心軸に関して３回回転対称に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第１の振動部は、一端がベース部に固定され、多端が前記枠部の外周部に接続された第１の板ばね部を含み、
   前記第２の振動部は、一端が前記枠部の内周部に接続され、多端が前記被駆動部の外周部に接続された第２の板ばね部を有し、
   前記第１の板ばね部は、前記第２の板ばね部よりも大きなばね定数を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動装置。
5. 前記第１の板ばね部は前記第２の板ばね部よりも大きな板厚又は板幅を有することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記第２の板ばね部は、前記被駆動部の前記中心軸の周方向に伸張していることを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動装置。
7. 前記被駆動部における前記中心軸上の１点を支持する支持ピンを有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１つに記載の駆動装置。
8. 前記第１の振動部は駆動電極を有し、前記第１の振動部は前記駆動電極への電圧を印加により生ずる静電気力又は電磁気力によって振動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の駆動装置。
9. 前記第１の振動部は、ベース部及び前記枠部間に接続されたねじりばねを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の駆動装置と、
    前記被駆動部上に設けられた反射ミラーと、を有することを特徴とするミラー装置。

Images