JP2018081155A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーに対し点対称に配置した２つのコイルを用い、小型で単純構成の大きな振り角を発生するミラー駆動装置を提供する。【解決手段】一の方向に沿った磁界を付与する磁界付与部とミラーを挟んで点対象に配置される２つのコイル部と、前記磁界付与部とコイル部による電磁相互作用により、前記一の方向とほぼ直交する他の方向に沿った２つの軸まわりに回転力を発生させ、前記コイル部の発生する互いに平行な２つの軸まわりの回転力の合力により、ミラーを一の方向に沿った軸まわりに共振回転させ、他の方向に沿った軸周りに回転させる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばミラー等の被駆動物を回転させるＭＥＭＳミラー駆動装置等の駆動装置の技術分野に関する。

ミラー駆動装置は、例えば、スキャナー、バーコードリーダー、プリンティング装置、レーザーレーダー、ディスプレイ、網膜走査ディスプレイ、精密測定、精密加工、情報記録再生などの様々な技術分野において利用されている。半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳデバイスや、半導体技用微細細加工技術を用いず、金属エッチング、精密金属打ち抜き加工、レーザーカット加工等の安価な加工方法を利用した装置がある。所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み取るスキャニング分野、または光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を表示するディスプレイ分野では、微小構造のミラー駆動装置（ＭＥＭＳミラー駆動装置）が注目されている。

ミラー駆動装置には特許文献１の実施形態1に示されている以下のような駆動装置が知られている。
第１の揺動体と、前記第１の揺動体を第１のトーションスプリングにより第１の回転軸のまわりにねじり回転可能に支持する第２の揺動体と、前記第２の揺動体を第２のトーションスプリングにより前記第１の揺動体の第１の回転軸と角度を成す第２の回転軸の回りにねじり回転可能に支持する支持体と、前記第２の揺動体に配置されるコイルと、前記コイルに電流信号を印加する電流印加手段と、前記コイルに磁場を作用させる磁場発生手段と、を有する揺動体装置であって、前記コイルが、前記第１の揺動体を周回せず、且つ前記第１及び第２の回転軸の延長線により4分割された前記第２の揺動体の、前記4分割された領域のうち一対の対角な位置関係にある領域に設けられる。

特開２００８−２０３４９７ 特願２０１４−５１４４０３

しかしながらこのような構成を有する従来型駆動装置では、コイルに対向配置される磁場発生手段の磁束密度が十分でなく、必要なミラーの回転角を得られない、または大きな消費電力を必要とする等の問題がある。また特許文献２の第２実施例に示されるような互いに直交する２つの軸周りにミラーを回転させる２軸ミラーの場合には、コイルに対して他の方向に沿った磁界を付与する磁石と、他の方向に直交する一の方向に沿った磁界を付与する磁石とが必要になる。従って、異なる方向に沿った２種類の磁界を付与する２種類の磁石が必要になる。また前記２種類の磁界の代わりに斜め約４５度の磁界を付与する例もあるが、斜め方向の磁場を必要とするため、ＭＥＭＳスキャナの構成が相対的に複雑になってしまうという技術的問題点が生ずる。このような従来のミラー駆動装置では、ミラー回転角の拡大、小型化、低コスト化の課題がある。

上記課題に鑑み、本発明の駆動装置は、第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記一の方向に沿った磁界を付与する磁界付与部と、前記第２ベース部上に配置され前記被駆動部を挟んで点対象に配置される２つのコイル部と、前記コイル部の各々は前記磁界付与部の発生する磁界によって前記他の方向に沿った２つの軸を回転軸とする回転力を発生する。このようにコイル部を配置したことで、他の方向に平行かつシフトした回転軸を持つ前記２つのコイル部の作る回転合力は、前記回転軸に対し斜めの軸まわりの回転力を形成する。言いかえれば前記２つのコイルの回転合力の擬似的な回転軸は前記他の方向に対して傾いた軸を持つ。このような擬似的な傾いた軸まわりの回転力により、前記被駆動部は前記他の方向に沿った軸まわりに回転駆動され、前記一の方向に沿った軸まわりに共振回転される。
更に第２ベース部を変形共振させる態様においては、前記第２ベース部と前記第１弾性部の定常波状の変形振動により、共振の重ね合わせが行われ、前記被駆動部はより大きな回転角で回転する。

本発明では互いにオフセットした平行な２つのコイルの回転合力を利用し、擬似的に斜めの回転軸を持つ回転力を発生させ、ミラーを２軸に駆動する。上記互いにオフセットした平行な回転軸を持つ２つのコイルに与える磁束は、コイルの回転軸に直交し、（静止時の）ミラー面と平行な方向の磁束である。よって単純で短磁路の磁場発生手段で構成が可能となり、高い磁束密度の付与が可能となる。その結果回転角の大きな２軸ミラーを提供することができる。

本発明のこのような作用及び利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。 第１実施例に係る、コイルに対して反時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生する駆動力を示す側面図である。 第１実施例に係る、コイルに対して反時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生する駆動力、回転軸及び合成された回転軸を示す平面図である。 第１実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置による動作の態様を概念的に示す側面図である。 第２実施例に係るＭＥＭＳミラー駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。

以下、駆動装置に係る実施形態について順に説明する。
本実施形態の駆動装置は、第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記一の方向に沿った磁界を付与する磁界付与部と、前記第２ベース部上に配置され前記被駆動部を挟んで点対象に配置される２つのコイル部と、前記コイル部の各々は前記磁界付与部の発生する磁界によって前記他の方向に沿った２つの軸を回転軸とする回転力を発生する。このようにコイル部を配置したことで、他の方向に平行かつシフトした回転軸を持つ前記２つのコイル部の作る回転合力は、前記回転軸に対し斜めの軸まわりの回転力を形成する。言いかえれば前記２つのコイルの回転合力の擬似的な回転軸は前記他の方向に対して傾いた軸を持つ。このような擬似的な傾いた軸まわりの回転力により、前記被駆動部は前記他の方向に沿った軸まわりに回転駆動され、前記一の方向に沿った軸まわりに共振回転される。
更に第２ベース部を変形共振させる態様においては、前記第２ベース部と前記第１弾性部の定常波状の変形振動により、共振の重ね合わせが行われ、前記被駆動部はより大きな回転角で回転する。

以下、図面を参照しながら、駆動装置の実施例について説明する。尚、以下では、駆動装置をＭＥＭＳミラー駆動装置に適用した例について説明する。
（１）第１実施例
初めに、図１から図４を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第１実施例について説明する。
（１−１）基本構成

図１を参照して、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基本構成について説明する。図１は、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基本構成を概念的に示す平面図である。

図１に示すように、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２からなる第２弾性部１２０−２と、ミラー１３０と、第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１からなるコイル部と、磁界付与部としての磁極１４２ａ、１４２ｂを含む駆動源部１４０及び磁極１５２ａ、１５２ｂを含む駆動源部１５０とを備えている。

第１ベース部１１０−１は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第１ベース部１１０−１は、図１中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図１中のＸ軸方向に延伸する２つの辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図１に示す例では、第１ベース部１１０−１は、長方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、正方形等の矩形の形状や円形の形状等）を有していてもよい。また、第１ベース部１１０−１は、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の基礎となる構造体であって、不図示の基板ないしは支持部材に対して固定されている（言い換えれば、ＭＥＭＳミラー駆動装置１００という系の内部においては固定されている）ことが好ましい。

尚、上述のように図１では、第１ベース部１１０−１が枠形状を有している例を示しているが、その他の形状を有していてもよいことは言うまでもない。例えば、第１ベース部１１０−１は、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第１ベース部１１０−１は、内部に空隙を備える箱型形状を有していてもよい。つまり、第１ベース部１１０−１は、Ｘ軸及びＹ軸によって規定される平面上に分布する２つの面と、Ｘ軸及び不図示のＺ軸（つまり、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交する軸）によって規定される平面上に分布する２つの面と、Ｙ軸及び不図示のＺ軸によって規定される平面上に分布する２つの面とを有すると共に、これらの６つの面によって取り囲まれた空隙を有する箱形状を有していてもよい。或いは、ミラー１３０が配置される態様に応じて適宜第１ベース部１１０−１の形状を任意にかえてもよい。

第１弾性部１２０ａ−１は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第１弾性部１２０ａ−１は、図１中Ｘ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第１弾性部１２０ａ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第１弾性部１２０ａ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよく、その他任意の形状を有していてもよい。第１弾性部１２０ａ−１の一方の端部は、第１ベース部１１０−１の内側の辺１１５−１に接続される。第１弾性部１２０ａ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺１１５−１に対向する第２ベース部１１０−２の外側の辺に接続される。

第１弾性部１２０ｂ−１は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第１弾性部１２０ｂ−１は、図１中Ｘ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第１弾性部１２０ｂ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第１弾性部１２０ｂ−１は、Ｘ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＹ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよく、その他任意の形状を有していてもよい。第１弾性部１２０ｂ−１の一方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の外側の辺接続される。第１弾性部１２０ｂ−１の他方の端部は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース部１１０−１の内側の辺１１６−１に接続される。

第２ベース部１１０−２は、内部に空隙を備える枠形状を有したミラー１３０の支持枠と、ミラー１３０を中心に点対象に配置された２つのコイル装着部よりなる。典型的には上記ミラー１３０支持枠と２つのコイル装着部は同一材料で構成されるが、これに限るものではない。

つまり、第２ベース部１１０−２は、図１中のＹ軸方向に延伸する２つの長辺と図１中のＸ軸方向（つまり、Ｙ軸に直交する軸方向）に延伸する２つの短辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状をしたミラー１３０の支持枠と、前記支持枠の両側に接続される長方形（Ｘ軸方向に延伸する長辺とＹ軸方向に延伸する短辺を有する）の２つのコイル装着部よりなる。

図１に示す例では、第２ベース部１１０−２のミラー支持枠は、長方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、ひし形や六角形、八角形、円形、楕円の形状等）を有していてもよい。コイル装着部は長方形の形状をしているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、ひし形や六角形、八角形、円形、楕円の形状等）を有していてもよい。

第２ベース部１１０−２は、第１ベース部１１０−１の内部の空隙に、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。第２ベース部１１０−２は、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１の弾性によって、Ｘ軸に沿った方向を回転軸として回転するように構成されている。言いかえればＸ軸に平行な軸のまわりに回転するように構成されている。

第２弾性部１２０ａ−２は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第２弾性部１２０ａ−２は、図１中Ｙ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第２弾性部１２０ａ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第２弾性部１２０ａ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。第２弾性部１２０ａ−２の一方の端部は、第２ベース部１１０−２の内側の辺に接続される。第２弾性部１２０ａ−２の他方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に対向するミラー１３０の一方の端部に接続される。

第２弾性部１２０ｂ−２は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。第２弾性部１２０ｂ−２は、図１中Ｙ軸の方向に延伸するように配置される。言い換えれば、第２弾性部１２０ｂ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、第２弾性部１２０ｂ−２は、Ｙ軸の方向に延伸する短手を有すると共にＸ軸の方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。第２弾性部１２０ｂ−２の一方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に接続される。第２弾性部１２０ｂ−２の他方の端部は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース部１１０−２の内側の辺に対向するミラー１３０の（１２０ａ−２が接続されていない側の）端部に接続される。

ミラー１３０は、第２ベース部１１０−２の内部の空隙に、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。ミラー１３０は、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２の弾性によって、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。言いかえればＹ軸に平行な軸のまわりに回転するように構成されている。

駆動源部１４０、及び１５０は、ミラー１３０をＹ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転させるために必要なねじり振動を第２弾性部を通してミラー１３０に加える。また第２ベース部１１０−２に対して力を加えることが出来るように構成される。具体的には第２ベース部１１０−２に他の方向に沿った軸周りのねじり力を加えることにより、第２ベース部１１０−２及びこれに接続されるミラー１３０を回転させる力を加える。

第１コイル部は第２ベース部の右側に、第２コイル部１５１は第２ベース部の左側にそれぞれ配置される。前記第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１は第２ベース部１１０−２の中心すなわちミラー１３０の中心点を基準にして点対象に配置されることが好ましい。このようにすることで後述する定常波状の第２ベース部（ミラー１３０、第２弾性部、及びコイル部を含む）及び第１弾性部の振動における節の位置調整が行いやすくなる。

駆動源部１４０及び１５０は、電磁力に起因した力を加える駆動源部であって、第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１と、第１ベース部１１０−１に固定される磁界付与部を形成する磁極１４２ａ、１４２ｂ、１５２ａ、１５２ｂ、とを備える。この場合、第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加され、第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１と磁極１４２ａ、１４２ｂ、１５２ａ、１５２ｂ、との間に電磁相互作用が生ずる。その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。

この電磁力は第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１をＸ軸に沿った各々の軸を回転軸として回転させる力を発生する。第１コイル部１４１と第２コイル部１５１は直列または並列に接続され、電流の流れる方向は各々反時計まわりとなるように接続される。このように接続すれば、２つのコイルが発生する電磁力は同じ回転方向（Ｘ軸から見て）の回転力を発生する、尚、第１コイル部１４１と第２コイル部１５１の発生する力の合力に関しては動作の項で詳述する。

第１コイル部１４１、第２コイル部１５１は、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅、アルミ等）から構成される巻き線よりなる。第２ベース部上にメッキ或いは蒸着、エッチング等で形成される。第１実施例では、第１コイル部１４１、第２コイル部１５１はほぼ同形状であり矩形のドーナツ形状を有している。特に、各々のコイル部の４つの辺のうちＸ軸方向に沿った２つの辺の長さが、Ｙ軸方向に沿った２つの辺の長さよりも長い。つまり、第１実施例では、第１コイル部１４１、第２コイル部１５１は、長方形状の形状を有している。但し、第１コイル部１４１、第２コイル部１５１は、任意の形状（例えば、正方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形や多角形やその他の任意のループ形状）を有していてもよい。

磁界付与部１４２は永久磁石及び磁界を誘導するヨーク（鉄等の磁性材料）等で構成され、磁極１４２ａ、磁極１４２ｂより磁界を第１コイル部１４１に与える。図１中、磁極１４２ａ、磁極１４２ｂは第１コイル部１４１の上下に配置される。磁極１４２ａ及び１４２bはＹ軸方向に沿って第１コイル部１４１を挟み込むように配置される。よって磁極１４２ａ及び１４２bの形成する磁界はＹ軸方向に沿った磁界となる。磁極１４２ａが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１４２ｂが磁界の入射側（Ｓ極）になる例を用いて説明を行うが、言うまでもなく、出射側（Ｎ極）と入射側（Ｓ極）が入れ替わってもかまわない。また磁極１４２ａ及び１４２bの発生するＹ軸方向に沿った磁界とは厳密にＹ軸に平行である必要はなく少々の傾きはあってもよい。

同様に磁界付与部１５２は永久磁石及び磁界を誘導するヨーク（鉄等の磁性材料）等で構成され、磁極１５２ａ、磁極１５２ｂより磁界を第２コイル部１５１に与える。図１中、磁極１５２ａ、磁極１５２ｂは第２コイル部１５１の上下に配置される。磁極１５２ａ及び１５２bはＹ軸方向に沿って第２コイル部１５１を挟み込むように配置される。よって磁極１５２ａ及び１５２bの形成する磁界はＹ軸方向に沿った磁界となる。磁極１５２ａが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１５２ｂが磁界の入射側（Ｓ極）になる例を用いて説明を行うが、言うまでもなく、出射側（Ｎ極）と入射側（Ｓ極）が入れ替わってもかまわない。また磁極１５２ａ及び１５２bの発生するＹ軸方向に沿った磁界とは厳密にＹ軸に平行である必要はなく少々の傾きはあってもよい。
（１−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作

続いて、図１から図４を参照して、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作について説明する。

初めに、２つのコイル部１４１と１５１の発生する回転の合力について説明する。
第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００の動作時には、第１コイル部１４１、第２コイル部１５１には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加され、第１コイル部１４１と磁極１４２a及び１４２ｂとの間、第２コイル部１５１と磁極１５２a及び１５２ｂとの間に電磁相互作用が生ずる。その結果、電磁相互作用による電磁力が発生する。この電磁力は第１コイル部１４１、第２コイル部１５１をＸ軸方向に沿った軸を中心軸としてねじる力及びねじり反復力（ねじり振動）となる。

ここで、第１コイル部１４１と磁極１４２ａとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１中、奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。第１コイル部１４１と磁極１４２ｂとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１中手前側から奥側方向である。その結果、この電磁力は、第１コイル部１４１の中心を通るＸ軸に沿った軸を回転軸とする回転力となる。

同様に第２コイル部１５１と磁極１５２ａとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１中、奥側（紙面奥側）から手前側（紙面手前側）方向である。第２コイル部１５１と磁極１５２ｂとの間の電磁相互作用による電磁力の方向は、図１中手前側から奥側方向である。その結果、この電磁力は、第１コイル部１４１の中心を通るＸ軸に沿った軸を回転軸とする回転力となる。

図２に、Ｘ軸方向から見た上述の第１コイル部１４１、第２コイル部１５１が発生する回転力の概念図を示す。図２に示すように第1弾性部１２０を基準（中心）として、第1コイル部１４１の回転軸はＹ軸の＋方向にシフト位置しており、第２コイル部１５１の回転軸はＹ軸の−方向にシフトして位置している。各々の回転軸を回転中心として反時計まわりの回転力が働いている。この第1弾性部を回転の中心とした回転力の合力はコイル部のシフト量によらず、第１コイル部１４１と第２コイル部１５１の回転力の和となる。（後述のＸ軸の方向に沿った軸を中心軸とした回転のための力）

図３に正面から見た、上述の第１コイル部１４１、第２コイル部１５１が発生する回転力の方向、各々の回転軸、及び合力の回転軸の概念図を示す（図中には合成された回転軸と表記）。図３に示すように、第１コイル部１４１及び第２コイル部１５１が発生する合力の回転軸を表す直線はミラーの中心を通り各々のコイル部の中心を結ぶ、（Ｘ軸及びＹ軸に対して）傾いた直線となる。よって第１コイル部１４１と第２コイル部１５１の発生する合力は前記傾いた直線を回転軸とする回転力と考えることができる。そして、この傾いた直線を回転軸とした回転力は、Ｘ軸まわりの回転力とＹ軸まわりの回転力の合力と考えることができる。よってコイル部はＸ軸まわりの回転力とＹ軸まわりの回転力の２つの回転力を発生すると考えることができる。さらに言いかえれば、コイル部はＸ軸まわりのねじり力またはねじり反復力とＹ軸まわりのねじり力またはねじり反復力を発生すると考えることができる。（以下Ｙ軸まわりの仮想ねじり回転力（反復力）と呼ぶ）

上述のようなコイル部の発生するＸ軸まわりの回転力（ねじり力、ねじり反復力）及びＹ軸まわりの回転力（ねじり力、ねじり反復力）によりミラー１３０は２軸の回転を行うことができる。続いて各軸まわりの回転についてさらに詳細に説明を行う。

初めに、ミラー１３０のＸ軸の方向に沿った軸を中心軸とした回転について説明する。
第１コイル部１４１には、前述のように不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加され、電磁相互作用により上述のように前記Ｘ軸まわりに回転力が発生する。このＸ軸まわりの回転力は第２ベースをねじる力またはねじり振動となる。Ｘ軸まわりのねじり力により、第１弾性部に支持された第２ベース部は第１弾性部の回転弾性により、第１弾性部を回転軸として回転する。よって第２ベース部に支持されているミラー１３０は第１弾性部を回転軸として回転する。

尚、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は後述するミラー共振周波数よりも低い若しくは高い周波数での回転動作を繰り返してもよい。例えば、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００をディスプレイ（或いは、ヘッドマウントディスプレイ）に適用する場合には、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、例えばディスプレイの走査周期又はフレームレートに応じた周波数（例えば、６０Ｈｚ）での回転動作を繰り返してもよい。

或いは、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、第２ベース部１１０−２及びミラー１３０等の被懸架部並びに第１弾性部１２０より定まる共振周波数での回転動作を繰り返してもよい。具体的には、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、第２ベース部１１０−２の被懸架部並びに第１弾性部１２０ａ−１、１２０ｂ−１に応じて定まる共振周波数で共振するように回転してもよい。例えば、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０等を含む）及び第１コイル部１４１等の被懸架部のＸ軸に沿った軸まわりの慣性モーメント（より具体的には、第２ベース部１１０−２内に備えられる第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２並びにミラー１３０の夫々の質量をも加味した第２ベース部１１０−２という系全体からなる被懸架設部のＸ軸に沿った軸まわりの慣性モーメント）がＩ１であり且つ第１弾性部１２０ａ−１及び１２０ｂ−１を１本のバネとみなした場合のねじりバネ定数がｋ１であるとすれば、第２ベース部１１０−２（第２弾性部１２０ａ−２、１２０ｂ−２及びミラー１３０を含む）は、（１／（２π））×√（ｋ１／Ｉ１）にて特定される共振周波数、若しくは共振周波数近傍（或いは、（１／（２π））×√（ｋ１／Ｉ１）のＮ倍（但し、Ｎは１以上の整数）の共振周波数）で共振するように、Ｘ軸まわりりに回転してもよい。

続いてＹ軸まわりの回転について説明する。前述のように不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電流が印加され、第１コイル部１４１、第２コイル部１５１の発生する合力により、コイル部には前記Ｙ軸まわりの仮想ねじり回転力（反復力）が発生する。このコイル部のＹ軸まわりの仮想ねじり回転力（ねじり力、ねじり反復力）により、第２ベース部１１−２には、第２弾性部１２０−２を仮想回転軸とする回転力が発生する。しかしながら第１弾性部の弾性により支持されているため、第２ベース部は大きくは回転せず（ごくわずかな量の回転を伴う）、第２弾性部をおおよその仮想回転軸とするねじり振動を発生する。この第２ベース部１１０−２のねじり振動は第２弾性部１２０を通しミラー１３０に伝達され、ミラー１３０は共振駆動される。この場合の共振周波数は、典型的には第２弾性部１２０のねじり剛性及び被駆動１３０の慣性モーメントで決まる共振周波数であり、更に厳密に言えば、第２ベース部等の質量、慣性モーメント、振動状態を加味し補正した共振周波数であるがここでは詳細は省略する。

また、第２ベース部の剛性によっては図４に示すような定常波状の第２ベース部（コイル部）の変形を伴う場合もある。第１弾性部１２０а−１、第２ベース部１１０−２（ミラー１３０、第２弾性部１２０а−２、１２０ｂ−２を含む）、第１弾性部１２０ｂ−１が連なり、定常波状に共振する。この時の振動姿態は、コイル部を含めた第２ベース部が弦の二次の振動モードに似た変形振動を発生する。

具体的には、ミラー１３０の中心点を中心とした点対称の振動モードが発生する。ミラー１３０の中心に対応する位置、つまりは第２ベース部１１０−２と第２弾性部１１０−２の接続部に節が現れる。適切な変形モード（偶数次のモード）においては必然的に変形モードにおける節は中心に位置することとなりミラー１３０の回転中心と一致する。よって好適にミラーの回転角を増幅させることができる。尚この場合のミラー１３０は典型的には上述の定常波状の第２ベース部１１０−２（第１コイル部１４１、第２コイル部１５１を含む）の変形振動の共振周波数において共振駆動されるが、少々の共振周波数の微調整が行われてもよい。

図４に示した例ではコイル部を含めた第２ベース部が弦の二次の振動モードに似た変形振動を発生する例を示したが、より高次のモード（３次、４次・・・）であってもかまわない。
更に、第１弾性部１２０ａ−１、１２０ａ−１、の振動モードは２次のモードの例を示したが、これに限らず、３次、４次・・・と高次のモードを使用してもよい。
更に、ミラー１３０の回転方向と第２ベース部１１０−２の回転方向が逆方向（逆相モード）となっている例を示したが、これに限らず、ミラー１３０の回転方向と第２ベース部１１０−２の回転方向が同じ方向（同相モード）となってもよいことは言うまでもない。

（１）第２実施例
図５を参照して、ＭＥＭＳミラー駆動装置の第２実施例について説明する。
（２−１）基本構成

図５を参照して、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１の基本構成について説明する。図５は、第２実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０１の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、第３コイル部及び磁極１６２ａ、１６２ｂを含む駆動源部１６０以外は第１実施例と同一の構成であるため同一の参照符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００は、第１ベース部１１０−１と、第１弾性部１２０ａ−１及び１２０b−１からなる第１弾性部１２０と、第２ベース部１１０−２と、第２弾性部１２０ａ−２及び１２０ｂ−２からなる第２弾性部１２０−２と、ミラー１３０と、第１コイル１４１部、第２コイル部１５１及び第３コイル部１６１からなるコイル部と、磁界付与部としての磁極１４２ａ、１４２ｂを含む駆動源部１４０、磁極１５２ａ、１５２ｂを含む駆動源部１５０、磁極１６２ａ、１６２ｂを含む駆動源部１６０とを備えている。

第３コイル部は第１コイル部、第２コイル部と同様に、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅、アルミ等）から構成される巻き線よりなる。第２ベース部上にメッキ或いは蒸着、エッチング等で形成される。第２実施例では、第３コイル部１６１、は矩形のドーナツ形状を有しており、ミラー１３０の周囲に巻回される。第３コイル部は第１コイル部、第２コイル部と同様に反時計周りに電流が流れるように結線される。

磁界付与部１６２は、磁界付与部１４２、１５２と同様に永久磁石及び磁界を誘導するヨーク（鉄等の磁性材料）等で構成され、磁極１６２ａ、磁極１６２ｂより磁界を第３コイル部１６１に与える。図５中、磁極１６２ａ、磁極１６２ｂは第３コイル部１６１の上下に配置される。磁極１６２ａ及び１６２bはＹ軸方向に対してやや斜めに第３コイル部１６１を挟み込むように配置される。磁極１６２ａが磁界の出射側（Ｎ極）になり磁極１６２ｂが磁界の入射側（Ｓ極）になる例を用いて説明を行うが、言うまでもなく、出射側（Ｎ極）と入射側（Ｓ極）が入れ替わってもかまわない。

（２−２）ＭＥＭＳミラー駆動装置の動作
第３コイル部及び磁界付与部が追加されることで少々の駆動力の増減はあるが、基本的な動作の態様は第１実施例と同様である。よって第２実施例においても第１実施例と同様の効果を享受することができる。

尚、上述した第１実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１００から第６実施例のＭＥＭＳミラー駆動装置１０５は、例えば、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や、網膜走査ディスプレイや、レーザスキャナや、レーザプリンタや、走査型駆動装置等の各種電子機器に対して適用することができる。従って、これらの電子機器もまた、本発明の範囲に含まれるものである。
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う駆動装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１００〜１０１ ＭＥＭＳミラー駆動装置
１１０−１ 第１ベース部
１１０−２ 第２ベース部
１２０ 第１弾性部
１２０−２ 第２弾性部
１２０ａ−１、１２０ｂ−１ 第１弾性部
１２０ａ−２、１２０ｂ−２ 第２弾性部
１３０ ミラー
１４０ 第１駆動源部
１４１ 第１コイル部
１４２ａ、１４２ｂ 磁極
１５０ 第２駆動源部
１５１ 第２コイル部
１５２ａ、１５２ｂ 磁極
１６０ 駆動源部
１６１ 第３コイル部
１６２ａ、１６２ｂ 磁極

Claims (4)

1. 第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記一の方向に沿った磁界を付与する磁界付与部と、前記第２ベース部上に配置され前記被駆動部を挟んで点対象に配置される二つのコイル部と、前記二つのコイル部の各々は前記磁界付与部の発生する磁界との電磁相互作用によって前記他の方向に沿った軸を回転軸とする回転力を発生し、前記被駆動部は前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記一の方向に沿った軸を回転軸として共振回転することを特徴とするミラー駆動装置。
2. 第１ベース部と、第１ベース部によって支持される第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを接続し、且つ前記第２ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第１弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第２弾性部と、前記一の方向に沿った磁界を付与する磁界付与部と、前記第２ベース部上に配置され前記被駆動部を挟んで点対象に配置される二つのコイル部と、前記二つのコイル部の各々は前記磁界付与部の発生する磁界との電磁相互作用によって前記他の方向に沿った軸を回転軸とする回転力を発生し、前記第２ベース部及び前記第１弾性部は前記他の方向に沿って定常波状に共振し、この共振に起因して前記被駆動部は前記一の方向に沿った軸を回転軸として共振駆動され、前記被駆動部は前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転されることを特徴とするミラー駆動装置。
3. 前記被駆動部を挟んで点対象に配置される２つのコイル部の２次元対称の基準点はミラーの中心であることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のミラー駆動装置。
4. 前記第２ベース部上に被駆動部を取り囲む第３のコイルを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のミラー駆動装置