JP2022078945A - 動作装置、光偏向器、光偏向装置、距離測定装置、画像投影装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】動作装置の破壊を抑制すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る動作装置は、揺動部が所定の揺動軸で揺動可能な動作装置であって、第１の接続部を介して前記揺動部に一端が接続された可動部と、第２の接続部を介して前記可動部の他端に接続された支持部と、を備え、前記可動部は、前記揺動軸に交差する交差方向に延伸する梁部材を有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の少なくとも一方は、前記揺動軸に沿う軸方向に延出する軸方向接続延出部と、前記軸方向に延伸する厚肉の軸方向接続厚肉部と、を含み、前記軸方向接続厚肉部は、前記軸方向接続延出部に少なくとも一部が含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動作装置、光偏向器、光偏向装置、距離測定装置、画像投影装置及び移動体に関する。

マイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンやガラスを微細加工して製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)）デバイスの開発が進んでいる。このようなＭＥＭＳデバイスの１つとして、反射面を有する揺動部が所定の揺動軸で揺動する動作装置が知られている。

また、反射部等の揺動部が２軸方向に揺動する光偏向器等の動作装置において揺動のクロストークを抑制するために、反射部に接続される駆動梁にリブを設ける構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の構成では、揺動部の揺動角度を大きくすると、駆動梁等の可動部に応力が集中して破壊しやすくなる点で改善の余地がある。

本発明は、動作装置の破壊を抑制することを課題とする。

本発明の一態様に係る動作装置は、揺動部が所定の揺動軸で揺動可能な動作装置であって、第１の接続部を介して前記揺動部に一端が接続された可動部と、第２の接続部を介して前記可動部の他端に接続された支持部と、を備え、前記可動部は、前記揺動軸に交差する交差方向に延伸する梁部材を有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の少なくとも一方は、前記揺動軸に沿う軸方向に延出する軸方向接続延出部と、前記軸方向に延伸する厚肉の軸方向接続厚肉部と、を含み、前記軸方向接続厚肉部は、前記軸方向接続延出部に少なくとも一部が含まれる。

本発明によれば、動作装置の破壊を抑制できる。

（ａ）～（ｃ）は第１実施形態に係る可動装置の構成例の図である。 図１の揺動軸Ｅに沿った断面図である。 （ａ）～（ｃ）は比較例に係る可動装置の構成を示す図である。 接続部近傍の弾性変形分布の第１例を示す図である。 接続部近傍の弾性変形分布の第２例を示す図である。 軸方向延出部の長さと破壊揺動角度との関係例を示す図である。 （ａ）～（ｂ）は第１実施形態の変形例に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第２実施形態に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第２実施形態の変形例に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第３実施形態に係る可動装置の構成例の図である。 図８（ａ）の領域Ｃ付近の部分拡大図である。 （ａ）～（ｂ）は第３実施形態の変形例に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第４実施形態に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第４実施形態の変形例に係る可動装置の構成例の図である。 （ａ）～（ｂ）は第５実施形態に係る可動装置の構成例の図である。 光走査システムの一例の概略図である。 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。 制御装置の一例の機能ブロック図である。 光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。 ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。 光書込装置の一例の概略図である。 レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 レーザレーダ装置の一例の概略図である。 レーザヘッドランプの一例の概略図である。 ヘッドマウントディスプレイの一例の外観の斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成を部分的に例示する図である。 パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための動作装置及び光偏向器を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

以下に示す各図面では、便宜上、動作装置における可動部の揺動軸Ｅに平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに直交する方向（高さ方向）をＺ方向とする。但し、これらの方向は動作装置の向きを限定するものではなく、動作装置の向きは任意である。

［第１実施形態］
＜可動装置１３の構成例＞
まず、第１実施形態に係る可動装置１３の構成を、図１を用いて詳細に説明する。図１は、１軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの可動装置１３の構成の一例を説明する図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は背面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）における領域Ａ付近の部分拡大図である。

図１に示すように、可動装置１３は、反射部１２０と、可動部１３０ａ及び１３０ｂと、駆動部１４０ａ及び１４０ｂと、支持部１５０とを有する。本実施形態では、反射部１２０は矩形状であって、入射した光を反射する矩形形状の反射面１４を＋Ｚ方向側の面に有する。反射部１２０は、矩形状に限定されるものではなく、矩形状以外の形状であってもよい。矩形上以外の形状としては、例えば円形状や楕円形状が挙げられる。可動装置１３は、反射面１４を有する反射部１２０が揺動軸Ｅで揺動する動作装置の一例であり、また動作装置を有する光偏向器の一例である。反射部１２０は揺動部の一例である。

可動部１３０ａは第１の接続部１６０ａを介して反射部１２０に一端が接続し、可動部１３０ｂは第１の接続部１６０ｂを介して反射部１２０に一端が接続している。可動装置１３は、反射部１２０を介して対向する位置に可動部１３０ｂ及び１３０ｂを配置し、可動部１３０ｂ及び１３０ｂは反射部１２０を揺動可能に支持する。なお、本実施形態においては、一対の可動部を有する光偏向装置の例を示すが、可動部は一つでもよく、またベクタースキャン方式のような複数有する場合であってもよい。

支持部１５０は、第２の接続部１７０ａを介して可動部１３０ａの他端に接続し、第２の接続部１７０ｂを介して可動部１３０ｂの他端に接続することで、可動部１３０ａ及び可動部１３０ｂを支持する枠状部材である。なお、支持部１５０は、支持部１５０における揺動軸と交差する方向の一部を、反射部１２０による反射光が通過又は透過可能な構成であってもよい。例えば、支持部１５０における揺動軸と交差する方向の一部が開放され、反射部１２０による反射光が通過可能な構成や、支持部１５０における揺動軸と交差する方向の一部がガラス等の光透過可能な部材によって形成され、反射部１２０による反射光が透過可能な構成である。このような構成により、反射部１２０の揺動角度を拡大した場合であっても反射部１２０によって偏向された光が支持部１５０により遮られないようにすることができる。

駆動部１４０ａは可動部１３０ａを弾性変形させ、駆動部１４０ｂは可動部１３０ｂを弾性変形させることで、揺動軸Ｅ周りに反射部１２０を揺動（回転振動）させる。可動装置１３は、可動部１３０ａ上に駆動部１４０ａを、可動部１３０ｂ上に駆動部１４０ｂをそれぞれ設けている。

可動装置１３は、可動部１３０ａ上の駆動部１４０ａ以外の領域、可動部１３０ｂ上の駆動部１４０ｂ以外の領域、及び支持部１５０上に、支持部１５０上に設けられた電極端子に印加される駆動電圧を駆動部１４０ａ及び１４０ｂに伝達するための配線を設けている。

可動部１３０ａは、略平行に配置された２つの可動梁１３１ａ及び１３２ａを有する。可動梁１３１ａ及び１３２ａのそれぞれは、揺動軸Ｅの交差方向（Ｙ方向）に延伸する線状の梁部材の一例であり、折り返し構造（ミアンダ構造）となるように、隣接する端部同士が連結している。換言すると、可動部１３０ａは、可動梁１３１ａ及び１３２ａのうち、隣接する可動梁１３１ａ及び１３２ａの端部同士が折り返し部を介して連結する折り返し構造を有する。

可動部１３０ａの反射部１２０側に位置する可動梁１３１ａは、第１の接続部１６０ａを介して反射部１２０に接続し、可動部１３０ａの支持部１５０側に位置する可動梁１３２ａは、第２の接続部１７０ａを介して支持部１５０に接続している。

可動部１３０ｂは、略平行に配置された２つの可動梁１３１ｂ及び１３２ｂを有する。可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのそれぞれは、揺動軸Ｅの交差方向に延伸する線状の梁部材の一例であり、折り返し構造となるように、隣接する端部同士が連結している。換言すると、可動部１３０ｂは、可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのうち、隣接する可動梁１３１ｂ及び１３２ｂの端部同士が折り返し部を介して連結する折り返し構造を有する。

可動部１３０ｂの反射部１２０側に位置する可動梁１３１ｂは、第１の接続部１６０ｂを介して反射部１２０に接続し、可動部１３０ｂの支持部１５０側に位置する可動梁１３２ｂは、第２の接続部１７０ｂを介して支持部１５０に接続している。

駆動部１４０ａは、２つの圧電素子１４１ａ及び１４２ａを有する。圧電素子１４１ａ及び１４２ａのそれぞれは、Ｙ方向を長手方向とする矩形状の形状を有する。可動梁１３１ａは＋Ｚ方向側の面上に圧電素子１４１ａを設け、可動梁１３２ａは＋Ｚ方向側の面上に圧電素子１４２ａを設けている。

駆動部１４０ｂは、２つの圧電素子１４１ｂ及び１４２ｂを有する。圧電素子１４１ｂ及び１４２ｂのそれぞれは、Ｙ方向を長手方向とする矩形状の形状を有する。可動梁１３１ｂは＋Ｚ方向側の面上に圧電素子１４１ｂを設け、可動梁１３２ｂは＋Ｚ方向側の面上に圧電素子１４２ｂを設けている。

なお、本実施形態では、可動部１３０ａ及び１３０ｂのそれぞれが２つの可動梁を有する折り返し構造を例示するが、可動梁の個数はこれに限定されるものではない。可動部１３０ａ及び１３０ｂのそれぞれは、１つの可動梁を備えてもよいし、３以上の可動梁を備えてもよい。可動梁が１つの場合には、可動装置１３は折り返し構造を有さない。駆動部１４０ａ及び１４０ｂは、可動梁の個数と等しい個数だけ設けられてもよいし、一つの可動梁に複数の駆動部が設けられていてもよく、また駆動部を有さない可動梁が設けられていてもよい。また、駆動部としては働かない例えば揺動角度を検知するための圧電素子が、駆動部としての圧電素子とは別に可動梁に備えられていてもよい。

第１の接続部１６０ａは、反射部１２０と可動部１３０ａとが接続する部分である。また第１の接続部１６０ａは、可動梁１３１ａから－Ｘ方向（揺動軸Ｅに沿う軸方向）に延出する軸方向延出部１８０ａを含む。軸方向延出部１８０ａは、Ｘ方向において可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する側とは反対側の第１の接続部１６０ａの端部に設けられ、可動梁１３１ａから－Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部１８０ａは、軸方向接続延出部の一例である。

図１（ａ）に一点鎖線で示すように、第１の接続部１６０ａは、Ｘ方向では、可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する部分から、Ｘ方向における反射部１２０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１８０ａの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。

第１の接続部１６０ｂは、反射部１２０と可動部１３０ｂとが接続する部分である。また第１の接続部１６０ｂは、可動梁１３１ｂから＋Ｘ方向に延出する軸方向延出部１８０ｂを含む。軸方向延出部１８０ｂは、Ｘ方向において可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する側とは反対側の第１の接続部１６０ｂの端部に設けられ、可動梁１３１ｂから＋Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部１８０ｂは、軸方向接続延出部の一例である。

図１（ａ）に一点鎖線で示すように、第１の接続部１６０ｂは、Ｘ方向では、可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する部分から、Ｘ方向における反射部１２０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１８０ｂの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。

また、図１（ｂ）に示すように、第１の接続部１６０ａは、可動梁１３１ａの－Ｚ方向側に軸方向接続厚肉部１６１ａを含む。軸方向接続厚肉部１６１ａは、第１の接続部１６０ａにおける軸方向接続厚肉部１６１ａ以外の部分より厚肉の部分である。また、軸方向接続厚肉部１６１ａは、Ｘ方向において軸方向延出部１８０ａに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。軸方向接続厚肉部１６１ａは、厚肉に形成されているため、第１の接続部１６０ａの歪みを抑制し、第１の接続部１６０ａの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常発生を抑制する機能を有する。

同様に、第１の接続部１６０ｂは、可動梁１３１ｂの－Ｚ方向側に軸方向接続厚肉部１６１ｂを含む。軸方向接続厚肉部１６１ｂは、第１の接続部１６０ｂにおける軸方向接続厚肉部１６１ｂ以外の部分より厚肉の部分である。また、軸方向接続厚肉部１６１ｂは、Ｘ方向において軸方向延出部１８０ｂに少なくとも一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分であり、第１の接続部１６０ｂにおける軸方向接続厚肉部１６１ｂ以外の部分より厚肉の部分である。軸方向接続厚肉部１６１ｂは、厚肉に形成されているため、第１の接続部１６０ｂの歪みを抑制し、第１の接続部１６０ａの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常発生を抑制する機能を有する。

反射部用厚肉部１２１は、反射部１２０における反射部用厚肉部１２１以外の部分より厚肉の部分である。反射部用厚肉部１２１は、厚肉に形成されることで、反射部１２０の歪みを抑制し、光偏向を安定化する機能を有する。反射部用厚肉部１２１は、揺動部用厚肉部の一例である。

軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂのそれぞれの厚みは、反射部１２０が－Ｚ方向側に含む反射部用厚肉部１２１の厚みと略等しい。そのため、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂのそれぞれは、反射部１２０の－Ｚ方向側に含まれる厚肉の反射部用厚肉部１２１に接続していると言うことができる。

図１（ｃ）に示すように、軸方向延出部１８０ｂは、Ｘ方向に長さｄ、Ｙ軸方向に長さｅを有し、可動梁１３１ｂと厚みが略等しい。同様に軸方向延出部１８０ａも、Ｘ方向に長さｄ、Ｙ軸方向に長さｅを有し、可動梁１３１ａと厚みが略等しい。図１（ｃ）における長さｗは、可動梁１３１ｂのＸ方向に沿う幅である。

図１（ａ）に示すように、第２の接続部１７０ａは、支持部１５０と可動部１３０ａとが接続する部分である。支持部１５０は、Ｘ方向に延伸する軸方向支持枠１５１ａを有し、可動部１３０ａは、第２の接続部１７０ａを介して軸方向支持枠１５１ａに接続する。

図１（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の接続部１７０ａは、Ｘ方向では、可動梁１３２ａが支持部１５０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。なお、本実施形態に係る第２の接続部１７０ａは、第１の接続部１６０ａのように軸方向接続厚肉部１６１ａ及び軸方向延出部１８０ａ等を含まないため、第２の接続部１７０ａのＹ方向における範囲には特に制限はない。

第２の接続部１７０ｂは、支持部１５０と可動部１３０ｂとが接続する部分である。支持部１５０は、Ｘ方向に延伸する軸方向支持枠１５１ｂを有し、可動部１３０ｂは、第２の接続部１７０ｂを介して軸方向支持枠１５１ｂに接続する。

図１（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の接続部１７０ｂは、Ｘ方向では、可動梁１３２ｂが支持部１５０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。なお、本実施形態に係る第２の接続部１７０ｂは、第１の接続部１６０ｂのように軸方向接続厚肉部１６１ｂ及び軸方向延出部１８０ｂ等を含まないため、第２の接続部１７０ｂのＹ方向における範囲には特に制限はない。

次に図２は、図１の揺動軸Ｅに沿った可動装置１３の断面図である。可動装置１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板にエッチング処理等を施すことにより加工し、加工された基板上に反射面１４や駆動部１４０ａ及び１４０ｂ等を形成することにより製造される。

ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン支持層３０１と、シリコン支持層３０１上（＋Ｚ方向側）に形成された酸化シリコン層３０２と、酸化シリコン層３０２上に形成された単結晶シリコンからなるシリコン活性層３０３とを含む。酸化シリコン層３０２は、ＢＯＸ（Buried Oxide）層と称することもできる。

シリコン活性層３０３は、Ｘ方向またはＹ方向に対してＺ方向への厚みが小さい。このため、ＳＯＩ基板からシリコン支持層３０１及び酸化シリコン層３０２をエッチング除去し、シリコン活性層３０３のみで構成された部材は、Ｚ方向に剛性が低くなっている。

支持部１５０は、シリコン支持層３０１、酸化シリコン層３０２、シリコン活性層３０３等から構成されており、シリコン活性層３０３のみで構成された部材に比べて剛性が高い。

反射部１２０は、シリコン活性層３０３を含む。反射部１２０は、アルミニウム、金、銀、誘導体多層膜等を含む薄膜を成膜することにより、表面（＋Ｚ方向側）に反射面１４を形成している。反射部１２０は、反射面１４とは反対側の面に補強用の反射部用厚肉部１２１を設けている。反射部用厚肉部１２１は、シリコン支持層３０１及び酸化シリコン層３０２を、エッチング処理によりパターニングすることにより形成されたものである。

図１に示した軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂも、反射部用厚肉部１２１と同様に、シリコン支持層３０１及び酸化シリコン層３０２を、エッチング処理によりパターニングすることにより形成できる。

可動部１３０ａ及び１３０ｂは、シリコン活性層３０３をエッチング処理でパターニングすることにより形成される。可動部１３０ａ及び１３０ｂは、シリコン活性層３０３のみで構成されているため、剛性が低く、弾性を有する。

圧電素子１４１ａ及び１４２ａ、並びに１４１ｂ及び１４２ｂは、それぞれ下部電極、圧電部、及び上部電極を積層することにより形成されている。上部電極および下部電極は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等からなる。圧電部は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電部は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。

可動部１３０ａ及び１３０ｂは、圧電素子１４１ａ及び１４２ａ、並びに１４１ｂ及び１４２ｂが変形することにより弾性変形する。

以上のように構成された可動装置１３は、電極端子から駆動部１４０ａ及び１４０ｂに駆動電圧を印加することにより動作する。駆動電圧は、例えば、正弦波波形であり、周波数は、例えば６００Ｈｚである。

具体的には、圧電素子１４１ａ及び１４２ａ、並びに１４１ｂ及び１４２ｂのうち、圧電素子１４１ａ及び１４２ｂを第１圧電素子群、圧電素子１４２ａ及び１４１ｂを第２圧電素子群とし、第１圧電素子群と第２圧電素子群とに電圧レベルが反転した駆動電圧が印加される。これにより、駆動部１４０ａ及び１４０ｂは、自身が伸縮することで、可動梁１３１ａ及び１３２ｂと、可動梁１３２ａ及び１３１ｂとを周期的に互いに逆方向に変形させる。この結果、反射部１２０が揺動軸Ｅの周りに揺動する。

なお、上記実施形態では、圧電素子によって駆動力を得る圧電方式の光偏向器を示しているが、光偏向器はどのような駆動方式であってもよい。圧電方式以外の駆動方法としては、例えば静電方式などが挙げられる。

＜可動装置１３の作用＞
次に可動装置１３の作用について説明する。まず、可動装置１３の作用の説明に先立ち、図３を参照して、比較例に係る可動装置１３Ｘの構成について説明する。図３は、可動装置１３Ｘの構成を示す図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は背面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の領域Ｂの部分拡大図である。

比較例に係る可動装置１３Ｘは、実施形態を適用しない場合の光偏向器を例示するものである。図３では、可動装置１３と対比しやすくするために、可動装置１３と同一の機能を有する構成部には同一の部品番号を付している。

図３に示すように可動装置１３Ｘは、接続部１６０ａ'及び１６０ｂ'を有する。接続部１６０ａ'は、反射部１２０と可動部１３０ａとを接続する部分であり、接続部１６０ｂ'は、反射部１２０と可動部１３０ｂとを接続する部分である。接続部１６０ａ'は、反射部１２０の揺動の異常を抑制する厚肉部１６１ａ'を－Ｚ方向側に設けている。接続部１６０ｂ'は、反射部１２０の揺動の異常を抑制する厚肉部１６１ｂ'を－Ｚ方向側に設けている。

但し、接続部１６０ａ'は、実施形態に係る第１の接続部１６０ａとは異なり、軸方向延出部１８０ａを有さない。同様に接続部１６０ｂ'は、実施形態に係る第１の接続部１６０ｂとは異なり、軸方向延出部１８０ｂを有さない。

可動装置１３Ｘの構成の場合、反射部１２０を大きな揺動角度で揺動させると、接続部１６０ａ'及び１６０ｂ'の弾性変形に伴って厚肉部１６１ａ'及び１６１ｂ'の端部に応力が集中し、応力により接続部１６０ａ'及び１６０ｂ'が破壊する場合がある。図３（ｃ）に示す応力集中箇所３００は、接続部１６０ｂ'における厚肉部１６１ｂ'の角部に対応する箇所であり、反射部１２０を大きな揺動角度で揺動させた場合に特に応力が集中しやすい箇所の一例である。

応力集中による接続部１６０ａ'及び１６０ｂ'の破壊を回避するためには、反射部１２０の揺動角度を制限して接続部１６０ａ'及び１６０ｂ'の弾性変形を抑えることが好ましい。その結果、可動装置１３Ｘにより大きな揺動角度で光偏向を行えない場合がある。

これに対し、本実施形態では、第１の接続部１６０ａは軸方向延出部１８０ａを含み、軸方向接続厚肉部１６１ａの端部は軸方向延出部１８０ａに含まれる構成になっている。また第１の接続部１６０ｂは軸方向延出部１８０ｂを含み、軸方向接続厚肉部１６１ｂの端部は軸方向延出部１８０ｂに含まれる構成になっている。

ここで、図４Ａ及び図４Ｂは接続部近傍の弾性変形分布を示す図である。図４Ａは第１例であり、軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂを設けない構成において、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形量分布のコンター図である。図４Ｂは第２例であり、軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂを設けた構成において、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形量分布のコンター図である。

図４Ａに示す接続部１６０ａ'において、部分４１は弾性変形が大きい部分であり、部分４２は弾性変形が小さい部分である。図４Ｂに示す第１の接続部１６０ａにおいて、部分４３は弾性変形が大きい部分であり、部分４４及び部分４５は弾性変形が小さい部分である。

図４ＡＢ及び図４Ｂから、軸方向延出部１８０ａを可動梁１３１ａから－Ｘ方向側に延出させることにより、第１の接続部１６０ａの弾性変形が小さくなることが分かる。これにより軸方向接続厚肉部１６１ａと、軸方向接続厚肉部１６１ａ端部の、それぞれにおける応力が低減される。

同様に、軸方向延出部１８０ｂは可動梁１３１ｂから＋Ｘ方向に延出しているため、反射部１２０を揺動させた場合の第１の接続部１６０ａの弾性変形が小さくなる。これにより、軸方向接続厚肉部１６１ｂ及び軸方向接続厚肉部１６１ｂそれぞれの端部における応力が低減される。

ここで、図４Ｃは、軸方向延出部１８０ｂの長さと破壊揺動角度との関係の一例を示す図である。破壊揺動角度は、可動部１３０ａ及び１３０ｂが破壊される際の揺動角度を意味する。

図４Ｃでは、横軸はＸ方向における軸方向延出部１８０ｂの長さｄと、Ｘ方向における可動梁１３１ｂの幅ｗ（図１（ｃ）参照）との比ｄ／ｗを示し、縦軸は破壊揺動角度を示している。但し、縦軸は、長さｄが０の場合の破壊揺動角度により正規化した値である。

図４Ｃに示すように、軸方向延出部１８０ｂの長さｄが長くなり、比ｄ／ｗが大きくなるほど、破壊揺動角度が大きくなる。つまり、比ｄ／ｗが大きくなるほど、反射部１２０を大きな揺動角度で揺動させることができる。

Ｘ方向において、隣接する可動梁である可動梁１３１ｂと可動梁１３２ｂとの間には所定の間隔を空けた方が好ましいため、当該所定の間隔の長さがＧの場合には、０＜ｄ＜Ｇの条件を満足することが好ましい。また可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのＹ方向における長さＬの場合には、Ｙ方向における軸方向延出部１８０ｂの長さｅは、０＜ｅ＜Ｌ／２の条件を満足することが好ましい。なお、軸方向延出部１８０ｂを例に説明したが、軸方向延出部１８０ａでも同様である。

＜可動装置１３の効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る可動装置１３は、第１の接続部１６０ａを介して反射部１２０に一端が接続された可動部１３０ａと、第２の接続部１７０ａを介して可動部１３０ａの他端に接続された支持部１５０とを備える。また、可動部１３０ａは、Ｙ方向（揺動軸Ｅに交差する交差方向）に延伸する線状の可動梁１３１ａを有し、第１の接続部１６０ａは、可動梁１３１ａからＸ方向（揺動軸Ｅに沿う軸方向）に延出する軸方向延出部１８０ａと、軸方向延出部１８０ａに一部が設けられ、Ｘ方向に延伸する厚肉の軸方向接続厚肉部１６１ａとを含む。

この構成では、軸方向接続厚肉部１６１ａの端部は軸方向延出部１８０ａに含まれる。図４Ｂを参照して上述したように、軸方向延出部１８０ａは可動梁１３１ａから－Ｘ方向に延出しているため、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形が小さい。

そのため、弾性変形に伴って生じる軸方向接続厚肉部１６１ａ及び軸方向接続厚肉部１６１ｂの各端部の応力を低減することができる。軸方向延出部１８０ｂと、軸方向接続厚肉部１６１ｂとを含む第１の接続部１６０ｂにおいても同様である。

これにより、可動装置１３の破壊を抑制できる。また揺動角度の制限を緩和して反射部１２０の揺動角度を拡大でき、可動装置１３により大きな揺動角度での光偏向を行うことができる。

なお、軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂ等の複数の軸方向延出部を設ける場合には、長さｄが軸方向延出部ごとで異なったり、長さｅが軸方向延出部ごとで異なったりすると、弾性変形に伴って生じる応力に偏在が生じ、応力が大きいところから破壊が起こる場合がある。

そのため、破壊揺動角を好適に向上させるためには、応力の偏在を無くすように、複数の軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂのそれぞれにおける長さｄ及び長さｅを等しくすることが好ましい。

また、図４Ｂを参照して上述したように、第１の接続部１６０ａ及び第１の接続部１６０ｂ内では、揺動軸Ｅに近づくほど、反射部１２０の揺動に伴う弾性変形が大きい。そのため、第１の接続部１６０ａ内で揺動軸Ｅからできるだけ遠い位置に軸方向接続厚肉部１６１ａを設け、また第１の接続部１６０ｂ内で揺動軸Ｅからできるだけ遠い位置に軸方向接続厚肉部１６１ｂを設けると、より好適に破壊揺動角度を拡大できる。

また、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂのそれぞれのＹ方向に沿う長さ（幅）は、軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂのＹ方向における長さｅ未満であればよい。但し、可動梁１３１ａ及び１３１ｂ内で揺動軸Ｅからできるだけ遠い位置に軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂを設けることが好ましいため、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂのそれぞれのＹ方向における長さはｅ／２以下にすることが好ましい。

また、可動装置１３の製造方法として半導体プロセスを適用する場合には、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂ、並びに反射部用厚肉部１２１の厚みを何れも等しくすると、製造がより簡便になってコストを削減できるため、より好適である。

また、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂ、並びに反射部用厚肉部１２１の厚みを何れも等しくすると、各厚肉部間で段差が無くなるため、応力の集中を回避し、破壊揺動角度をより大きくすることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
ここで、図５は第１実施形態の変形例に係る可動装置１３ａの構成の一例を説明する図である。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は背面図である。なお、図５では、第１実施形態に係る可動装置１３と同一の機能を有する構成部には同一の部品番号を付している。この点は、以降に示す各実施形態及び各変形例においても同様とする。

図５に示すように可動装置１３ａにおける可動部１３０ａは、第１の接続部１６０ａを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ａａを介して支持部１５０に他端が接続している。また可動部１３０ｂは、第１の接続部１６０ｂを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ｂａを介して支持部１５０に他端が接続している。

第２の接続部１７０ａａは、支持部１５０と可動部１３０ａが接続する部分である。支持部１５０は、Ｙ方向に延伸する交差方向支持枠１５２ａを有し、可動部１３０ａは、第２の接続部１７０ａａを介して交差方向支持枠１５２ａに接続している。

また第２の接続部１７０ａａは、可動梁１３２ａから＋Ｘ方向に延出する軸方向延出部１９０ａを含む。軸方向延出部１９０ａは、Ｘ方向において可動梁１３２ａが支持部１５０に接続する側とは反対側の第２の接続部１７０ａａの端部に設けられ、可動梁１３２ａから＋Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部１９０ａは、軸方向接続延出部の一例である。

図５（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の接続部１７０ａａは、Ｘ方向では、可動梁１３２ａが支持部１５０に接続する部分から、Ｘ方向における支持部１５０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１９０ａの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、可動梁１３２ａが支持部１５０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。

第２の接続部１７０ｂａは、支持部１５０と可動部１３０ｂとが接続する部分である。支持部１５０は、Ｙ方向に延伸する交差方向支持枠１５２ｂを有し、可動部１３０ｂは、第２の接続部１７０ｂａを介して交差方向支持枠１５２ｂに接続している。

また第２の接続部１７０ｂａは、可動梁１３２ｂから－Ｘ方向に延出する軸方向延出部１９０ｂを含む。軸方向延出部１９０ｂは、Ｘ方向において可動梁１３２ｂが支持部１５０に接続する側とは反対側の第２の接続部１７０ｂａの端部に設けられ、可動梁１３２ｂから－Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部１９０ｂは、軸方向接続延出部の一例である。

図５（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の接続部１７０ｂａは、Ｘ方向では、可動梁１３２ｂが支持部１５０に接続する部分から、Ｘ方向における支持部１５０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１９０ｂの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、可動梁１３２ｂが支持部１５０に接続する幅と略等しい幅の範囲が該当する。

また、図５（ｂ）に示すように、第２の接続部１７０ａａは、可動梁１３２ａの－Ｚ方向側に軸方向接続厚肉部１７１ａａを含む。軸方向接続厚肉部１７１ａａは、第２の接続部１７０ａａにおける軸方向接続厚肉部１７１ａａ以外の部分より厚肉の部分である。また軸方向接続厚肉部１７１ａａは、Ｘ方向において軸方向延出部１９０ａに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。軸方向接続厚肉部１７１ａａは、厚肉に形成されているため、第２の接続部１７０ａａの歪みを抑制し、第２の接続部１７０ａａの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

同様に、第２の接続部１７０ｂａは、可動梁１３２ｂの－Ｚ方向側に軸方向接続厚肉部１７１ｂａを含む。軸方向接続厚肉部１７１ｂａは、第２の接続部１７０ｂａにおける軸方向接続厚肉部１７１ｂａ以外の部分より厚肉の部分である。また軸方向接続厚肉部１７１ｂａは、Ｘ方向において軸方向延出部１９０ｂに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。軸方向接続厚肉部１７１ｂａは、厚肉に形成されているため、第２の接続部１７０ｂａの歪みを抑制し、第２の接続部１７０ｂａの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

軸方向接続厚肉部１７１ａａ及び１７１ｂａのそれぞれの厚みは、支持部１５０の厚みと略等しい。そのため、軸方向接続厚肉部１７１ａａ及び１７１ｂａのそれぞれは、支持部１５０に接続していると言うことができる。

本変形例では、軸方向接続厚肉部１７１ａａの端部は軸方向延出部１９０ａに含まれ、また軸方向接続厚肉部１７１ｂａの端部は軸方向延出部１９０ｂに含まれる。軸方向延出部１９０ａは可動梁１３２ａから＋Ｘ方向に延出し、また軸方向延出部１９０ｂは可動梁１３２ｂから－Ｘ方向に延出しているため、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形が小さい。

そのため、弾性変形に伴って生じる軸方向接続厚肉部１７１ａａ、軸方向接続厚肉部１７１ｂａ及びそれぞれの端部の応力を低減することができる。これにより、揺動角度の制限を緩和して反射部１２０の揺動角度を拡大でき、可動装置１３ａにより大きな揺動角度で光偏向を行うことができる。なお、これ以外の作用効果は第１実施形態で示したものと同様である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る可動装置１３ｂについて説明する。図６は可動装置１３ｂの構成の一例を説明する図である。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は背面図である。

図６に示すように、可動装置１３ｂは、可動梁１３１ａ及び１３２ａのうち隣接する可動梁１３１ａ及び１３２ａの端部同士が連結部２００ａを介して連結する折り返し構造を含む。また可動装置１３ｂは、可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのうち隣接する可動梁１３１ｂ及び１３２ｂの端部同士が連結部２００ｂを介して連結する折り返し構造を含む。

連結部２００ａは、可動梁１３１ａと可動梁１３２ａが連結する部分である。また連結部２００ａは、可動梁１３１ａから＋Ｘ方向に延出する軸方向延出部２１０ａと、可動梁１３２ａから－Ｘ方向に延出する軸方向延出部２２０ａとを含む。軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａは、それぞれ軸方向連結延出部の一例である。

軸方向延出部２１０ａは、Ｘ方向における連結部２００ａの反射部１２０側の端部に設けられ、可動梁１３１ａから＋Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部２２０ａは、Ｘ方向における連結部２００ａの反射部１２０側とは反対側の端部に設けられ、可動梁１３２ａから－Ｘ方向に突き出した部分である。

図６（ａ）に太い破線で示すように、連結部２００ａは、Ｘ方向では、軸方向延出部２１０ａの＋Ｘ方向側の端部から、軸方向延出部２２０ａの－Ｘ方向側の端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのＹ方向における幅に略等しい範囲が該当する。

連結部２００ｂは、可動梁１３１ｂと可動梁１３２ｂが連結する部分である。また連結部２００ｂは、可動梁１３１ｂから－Ｘ方向に延出する軸方向延出部２１０ｂと、可動梁１３２ｂから＋Ｘ方向に延出する軸方向延出部２２０ｂとを含む。軸方向延出部２１０ｂ及び２２０ｂは、それぞれ軸方向連結延出部の一例である。

軸方向延出部２１０ｂは、Ｘ方向における連結部２００ｂの反射部１２０側の端部に設けられ、可動梁１３１ｂから－Ｘ方向に突き出した部分である。軸方向延出部２２０ｂは、Ｘ方向における連結部２００ｂの反射部１２０側とは反対側の端部に設けられ、可動梁１３２ｂから＋Ｘ方向に突き出した部分である。

図６（ａ）に太い破線で示すように、連結部２００ｂは、Ｘ方向では、軸方向延出部２１０ｂの－Ｘ方向側の端部から軸方向延出部２２０ｂの＋Ｘ方向側の端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのＹ方向における幅に略等しい範囲が該当する。

また、図６（ｂ）に示すように、連結部２００ａは、可動梁１３１ａの－Ｚ方向側に軸方向連結厚肉部２０１ａを含む。軸方向連結厚肉部２０１ａは、連結部２００ａにおける軸方向連結厚肉部２０１ａ以外の部分より厚肉の部分である。また軸方向連結厚肉部２０１ａは、Ｘ方向において連結部２００ａ、軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのそれぞれに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。軸方向連結厚肉部２０１ａは、厚肉に形成されているため、連結部２００ａの歪みを抑制し、連結部２００ａの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

同様に、連結部２００ｂは、可動梁１３１ｂの－Ｚ方向側に軸方向連結厚肉部２０１ｂを含む。軸方向連結厚肉部２０１ｂは、連結部２００ｂにおける軸方向連結厚肉部２０１ｂ以外の部分より厚肉の部分である。また軸方向連結厚肉部２０１ｂは、Ｘ方向において連結部２００ｂ、軸方向延出部２１０ｂ及び２２０ｂのそれぞれに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。軸方向連結厚肉部２０１ｂは、厚肉に形成されているため、連結部２００ｂの歪みを抑制し、連結部２００ｂの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

本実施形態では、軸方向連結厚肉部２０１ａの端部は軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのそれぞれに含まれ、また軸方向連結厚肉部２０１ｂの端部は軸方向延出部２１０ｂ及び２２０ｂのそれぞれに含まれる。軸方向延出部２１０ａは可動梁１３１ａから＋Ｘ方向に延出し、軸方向延出部２２０ａは可動梁１３２ａから－Ｘ方向に延出している。また軸方向延出部２１０ｂは可動梁１３１ｂから－Ｘ方向に延出し、軸方向延出部２２０ｂは可動梁１３２ｂから＋Ｘ方向に延出している。そのため、軸方向延出部２１０ａ、２２０ａ、２１０ｂ及び２２０ｂは、それぞれ反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形が小さい。

従って、弾性変形に伴って生じる軸方向連結厚肉部２０１ａ及び軸方向連結厚肉部２０１ｂの各端部の応力を低減できる。これにより、揺動角度の制限を緩和して反射部１２０の揺動角度を拡大でき、可動装置１３ｂにより大きな揺動角度で光偏向を行うことができる。

なお、連結部２００ａおよび２００ｂの揺動軸Ｅ側では歪みが大きくなるため、軸方向連結厚肉部２０１ａ、２０１ｂを揺動軸に近づけると、厚肉部先端の集中応力が大きくなってしまう。よって応力の低減効果をより得るには、軸方向連結厚肉部２０１ａ、２０１ｂを揺動軸Ｅから離した位置に設けることが好ましい。

また、上記以外の作用効果は第１実施形態で示したものと同様である。

＜第２実施形態の変形例＞
ここで、図７は第２実施形態の変形例に係る可動装置１３ｃの構成の一例を説明する図である。図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は背面図である。

図７に示すように可動装置１３ｃにおける可動部１３０ａは、第１の接続部１６０ａを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ａａを介して支持部１５０に他端が接続している。また可動部１３０ｂは、第１の接続部１６０ｂを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ｂａを介して支持部１５０に他端が接続している。

第２の接続部１７０ａａ及び１７０ｂａのそれぞれの構成及び機能は、第１実施形態の変形例（図５参照）で説明したものと同様であるため、ここでは重複する説明を省略する。また可動装置１３ｃの効果は、第１実施形態の変形例に係る可動装置１３ａと同様であるため、重複する説明を省略する。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る可動装置１３ｄについて説明する。図８は可動装置１３ｄの構成の一例を説明する図である。図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は背面図である。

図８に示すように可動装置１３ｄにおける可動部１３０ａは、第１の接続部１６０ａｄを介して反射部１２０に一端が接続している。また可動部１３０ｂは、第１の接続部１６０ｂｄを介して反射部１２０に一端が接続している。

第１の接続部１６０ａｄは、反射部１２０と可動部１３０ａが接続する部分である。また第１の接続部１６０ａｄは、可動梁１３１ａからＹ方向（揺動軸Ｅに交差する交差方向）に延出する交差方向延出部２３０ａを含む。交差方向延出部２３０ａは、Ｙ方向において可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する側の第１の接続部１６０ａｄの端部に設けられ、可動梁１３１ａから＋Ｙ方向に突き出した部分である。交差方向延出部２３０ａは、交差方向接続延出部の一例である。

図８（ａ）に一点鎖線で示すように、第１の接続部１６０ａｄは、Ｘ方向では、可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する部分から、Ｘ方向における反射部１２０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１８０ａの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、Ｙ方向における交差方向延出部２３０ａの端部から、可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する部分の－Ｙ方向側（＋Ｙ方向における交差方向延出部２３０ａの端部とは反対側）の端部までの範囲が該当する。

第１の接続部１６０ｂｄは、反射部１２０と可動部１３０ｂが接続する部分である。また第１の接続部１６０ｂｄは、可動梁１３１ｂからＹ方向に延出する交差方向延出部２３０ｂを含む。交差方向延出部２３０ｂは、Ｙ方向において可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する側の第１の接続部１６０ｂｄの端部に設けられ、可動梁１３１ｂから＋Ｙ方向に突き出した部分である。

図８（ａ）に一点鎖線で示すように、第１の接続部１６０ｂｄは、Ｘ方向では、可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する部分から、Ｘ方向における反射部１２０に接続する側とは反対側に設けられた軸方向延出部１８０ｂの端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、Ｙ方向における交差方向延出部２３０ｂの端部から、可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する部分の＋Ｙ方向側（－Ｙ方向における交差方向延出部２３０ｂの端部とは反対側）の端部までの範囲が該当する。

また、図８（ｂ）に示すように、第１の接続部１６０ａｄは、可動梁１３１ａの－Ｚ方向側に交差方向接続厚肉部１６１ａｄを含む。交差方向接続厚肉部１６１ａｄは、第１の接続部１６０ａｄにおける交差方向接続厚肉部１６１ａｄ以外の部分より厚肉の部分である。また交差方向接続厚肉部１６１ａｄは、Ｙ方向において交差方向延出部２３０ａに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。交差方向接続厚肉部１６１ａｄは、厚肉に形成されているため、第１の接続部１６０ａｄの歪みを抑制し、第１の接続部１６０ａｄの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

同様に、第１の接続部１６０ｂｄは、可動梁１３１ｂの－Ｚ方向側に交差方向接続厚肉部１６１ｂｄを含む。交差方向接続厚肉部１６１ｂｄは、第１の接続部１６０ｂｄにおける交差方向接続厚肉部１６１ｂｄ以外の部分より厚肉の部分である。また交差方向接続厚肉部１６１ｂｄは、Ｙ方向において交差方向延出部２３０ｂに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。交差方向接続厚肉部１６１ｂｄは、厚肉に形成されているため、第１の接続部１６０ｂｄの歪みを抑制し、第１の接続部１６０ｂｄの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

交差方向接続厚肉部１６１ａｄ及び１６１ｂｄのそれぞれの厚みは、反射部用厚肉部１２１の厚みと略等しい。そのため、交差方向接続厚肉部１６１ａｄ及び１６１ｂｄのそれぞれは、反射部用厚肉部１２１に接続していると言うことができる。

ここで、図９は、図８（ａ）の領域Ｃ付近の部分拡大図である。外形線９０は第１の接続部１６０ｂｄの外形の端面部分を示し、外形線９１は第１実施形態で示した第１の接続部１６０ｂの外形の端面部分を示している。図９に示すように、外形線９０は、外形線９０に対して－Ｙ方向側に突き出ている。この突き出た部分が交差方向延出部２３０ｂに対応する。

本実施形態では、交差方向接続厚肉部１６１ａｄの端部は交差方向延出部２３０ａに含まれ、また交差方向接続厚肉部１６１ｂｄの端部は交差方向延出部２３０ｂに含まれる。交差方向延出部２３０ａは可動梁１３１ａから＋Ｙ方向に延出し、また交差方向延出部２３０ｂは可動梁１３１ｂから－Ｙ方向に延出しているため、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形が小さい。

そのため、弾性変形に伴って生じる交差方向接続厚肉部１６１ａｄ、交差方向接続厚肉部１６１ｂｄ及びそれぞれの端部の応力を低減できる。これにより、揺動角度の制限を緩和して反射部１２０の揺動角度を拡大でき、可動装置１３ｄにより大きな揺動角度で光偏向を行うことができる。なお、これ以外の作用効果は第１実施形態で示したものと同様である。

＜第３実施形態の変形例＞
ここで、図１０は第３実施形態の変形例に係る可動装置１３ｅの構成の一例を説明する図である。図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は背面図である。

図１０に示すように可動装置１３ｅにおける可動部１３０ａは、第１の接続部１６０ａｄを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ａｅを介して支持部１５０に他端が接続している。また可動部１３０ｂは、第１の接続部１６０ｂｄを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ｂｅを介して支持部１５０に他端が接続している。

第２の接続部１７０ａｅは、交差方向延出部２４０ａと、交差方向接続厚肉部１７１ａｅとを有し、第２の接続部１７０ｂｅは、交差方向延出部２４０ｂと、交差方向接続厚肉部１７１ｂｅとを有する。

第２の接続部１７０ａｅの構成及び機能は、第１の接続部１６０ａｄと同様である。また第２の接続部１７０ｂｅの構成及び機能は、第１の接続部１６０ｂｄと同様である。そのため、ここでは重複する説明を省略する。また可動装置１３ｅの効果は、第３実施形態に係る可動装置１３ｄと同様であるため、重複する説明を省略する。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る可動装置１３ｆについて説明する。図１１は可動装置１３ｆの構成の一例を説明する図である。図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は背面図である。

図１１に示すように、可動装置１３ｆは、可動梁１３１ａ及び１３２ａのうち隣接する可動梁１３１ａ及び１３２ａの端部同士が連結部２００ａｆを介して連結する折り返し構造を含む。また可動装置１３ｆは、可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのうち隣接する可動梁１３１ｂ及び１３２ｂの端部同士が連結部２００ｂｆを介して連結する折り返し構造を含む。

連結部２００ａｆは、可動梁１３１ａと可動梁１３２ａが連結する部分である。連結部２００ａｆは、可動梁１３１ａから－Ｙ方向に延出する交差方向延出部２５０ａを含む。交差方向延出部２５０ａは、Ｙ方向において可動梁１３１ａが反射部１２０に接続する側とは反対側の連結部２００ａｆの端部に設けられ、可動梁１３１ａから－Ｙ方向に突き出した部分である。

また連結部２００ａｆは、可動梁１３２ａから－Ｙ方向に延出する交差方向延出部２６０ａを含む。交差方向延出部２６０ａは、Ｙ方向において可動梁１３２ａが支持部１５０に接続する側とは反対側の連結部２００ａｆの端部に設けられ、可動梁１３２ａから－Ｙ方向に突き出した部分である。

図１１（ａ）に太い破線で示すように、連結部２００ａｆは、Ｘ方向では、軸方向延出部２１０ａの＋Ｘ方向側の端部から軸方向延出部２２０ａの－Ｘ方向側の端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのＹ方向における幅に略等しい範囲が該当する。

連結部２００ｂｆは、可動梁１３１ｂと可動梁１３２ｂとが連結する部分である。連結部２００ｂｆは、可動梁１３１ｂから＋Ｙ方向に延出する交差方向延出部２５０ｂを含む。交差方向延出部２５０ｂは、Ｙ方向において可動梁１３１ｂが反射部１２０に接続する側とは反対側の連結部２００ｂｆの端部に設けられ、可動梁１３１ｂから＋Ｙ方向に突き出した部分である。

また連結部２００ｂｆは、可動梁１３２ｂから＋Ｙ方向に延出する交差方向延出部２６０ｂを含む。交差方向延出部２６０ｂは、Ｙ方向において可動梁１３２ｂが支持部１５０に接続する側とは反対側の連結部２００ｂｆの端部に設けられ、可動梁１３２ｂから＋Ｙ方向に突き出した部分である。

図１１（ａ）に太い破線で示すように、連結部２００ｂｆは、Ｘ方向では、軸方向延出部２１０ｂの－Ｘ方向側の端部から軸方向延出部２２０ｂの＋Ｘ方向側の端部までの範囲が該当する。またＹ方向では、軸方向延出部２１０ａ及び２２０ａのＹ方向における幅と略等しい範囲が該当する。

また、図１１（ｂ）に示すように、連結部２００ａｆは、可動梁１３１ａ及び１３２ａのそれぞれの－Ｚ方向側に、交差方向連結厚肉部２０１ａｆを含む。交差方向連結厚肉部２０１ａｆは、連結部２００ａｆにおける交差方向連結厚肉部２０１ａｆ以外の部分より厚肉の部分である。また交差方向連結厚肉部２０１ａｆは、Ｙ方向において連結部２００ａｆ、交差方向延出部２５０ａ及び２６０ａのそれぞれに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。交差方向連結厚肉部２０１ａｆは、厚肉に形成されているため、連結部２００ａｆの歪みを抑制し、連結部２００ａｆの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

同様に、連結部２００ａｆは、可動梁１３１ｂ及び１３２ｂのそれぞれの－Ｚ方向側に、交差方向連結厚肉部２０１ｂｆを含む。交差方向連結厚肉部２０１ｂｆは、連結部２００ｂｆにおける交差方向連結厚肉部２０１ｂｆ以外の部分より厚肉の部分である。また交差方向連結厚肉部２０１ｂｆは、Ｙ方向において連結部２００ｂｆ、交差方向延出部２５０ｂ及び２６０ｂのそれぞれに一部が含まれ、Ｘ方向に延伸する部分である。交差方向連結厚肉部２０１ｂｆは、厚肉に形成されているため、連結部２００ｂｆの歪みを抑制し、連結部２００ｂｆの歪みに起因する共振周波数ずれ等の反射部１２０の揺動の異常の発生を抑制する機能を有する。

本実施形態では、交差方向連結厚肉部２０１ａｆの端部は交差方向延出部２５０ａ及び２６０ａのそれぞれに含まれ、また交差方向連結厚肉部２０１ｂｆの端部は交差方向延出部２５０ｂ及び２６０ｂのそれぞれに含まれる。交差方向延出部２５０ａは可動梁１３１ａから－Ｙ方向に延出し、交差方向延出部２６０ａは可動梁１３２ａから－Ｙ方向に延出している。また交差方向延出部２５０ｂは可動梁１３１ｂから＋Ｙ方向に延出し、交差方向延出部２６０ｂは可動梁１３２ｂから＋Ｙ方向に延出している。そのため、反射部１２０を揺動させた場合の弾性変形が小さい。

従って、弾性変形に伴って生じる交差方向連結厚肉部２０１ａｆ、交差方向連結厚肉部２０１ｂｆ及びそれぞれの端部の応力を低減できる。これにより、揺動角度の制限を緩和して反射部１２０の揺動角度を拡大でき、可動装置１３ｆにより大きな揺動角度で光偏向を行うことができる。

なお、連結部２００ａｆおよび２００ｂｆの揺動軸Ｅ側では歪みが大きくなるため、交差方向連結厚肉部２０１ａｆ、２０１ｂｆを揺動軸に近づけると、厚肉部先端の集中応力が大きくなってしまう。よって応力の低減効果をより得るには、交差方向連結厚肉部２０１ａｆ及び２０１ｂｆを揺動軸Ｅから離した位置に設けることが好ましい。

また、上記以外の作用効果は第１実施形態で示したものと同様である。

＜第４実施形態の変形例＞
ここで、図１２は第４実施形態の変形例に係る可動装置１３ｇの構成の一例を説明する図である。図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は背面図である。

図１２に示すように可動装置１３ｇにおける可動部１３０ａは、第１の接続部１６０ａｄを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ａｅを介して支持部１５０に他端が接続している。また可動部１３０ｂは、第１の接続部１６０ｂｄを介して反射部１２０に一端が接続し、第２の接続部１７０ｂｅを介して支持部１５０に他端が接続している。

第２の接続部１７０ａｅの構成及び機能は、第１の接続部１６０ａｄと同様である。また第２の接続部１７０ｂｅの構成及び機能は、第１の接続部１６０ｂｄと同様である。そのため、ここでは重複する説明を省略する。また可動装置１３ｇの効果は、第３実施形態の変形例に係る可動装置１３ｅと同様であるため、重複する説明を省略する。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る可動装置１３ｈについて説明する。図１３は可動装置１３ｈの構成の一例を説明する図である。図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は背面図である。

本実施形態では、可動部１３０ｈａは可動梁１３１ａのみを有し、駆動部１４０ｈａは、可動梁１３１ａに設けられた圧電素子１４１ａのみを有する。また可動部１３０ｈｂは可動梁１３１ｂのみを備え、駆動部１４０ｈｂは、可動梁１３１ｂに設けられた圧電素子１４１ｂのみを備える。なお、このとき圧電素子１４１ａは複数あってもよい。また、駆動部としては働かない例えば揺動角度を検知するための圧電素子が、駆動部１４０ｈａ、駆動部１４０ｂとは別に可動梁１３１ａに備えられていてもよい。

このように可動部１３０ｈａ及び１３０ｈｂがそれぞれ１つずつ可動梁を備える構成においても、軸方向延出部１８０ａ及び１８０ｂと、軸方向接続厚肉部１６１ａ及び１６１ｂとを適用することで、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また上述した各実施形態及び各変形例のそれぞれにおいても、可動部１３０ｈａ及び１３０ｈｂがそれぞれ１つずつ可動梁を備える構成を用いて、同様の効果を得ることができる。

［その他の好適な実施形態］
ここで、上述した実施形態に係る可動装置１３は、各種のシステム及び装置に適用可能である。以下では、可動装置１３の各種システム及び装置への適用例を説明する。

［光走査システム］
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図１４～図１７に基づいて詳細に説明する。図１４には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図１４に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を可動装置１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。光走査システム１０は、光偏向装置の一例である。

光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２、反射面１４を有する可動装置１３により構成される。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。可動装置１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４が可動するＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。可動装置１３は、光偏向装置の一例である。

光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。

制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および可動装置１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および可動装置１３に駆動信号を出力する。光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに回転振動させる。

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、可動装置１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復回転振動させ、その結果、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光をある１軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。

次に、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について図１５を用いて説明する。図１５は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。図１５に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２および可動装置１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。

ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および可動装置ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

可動装置ドライバ２６は、入力された制御信号に従って可動装置１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図１５に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

次に、光走査システム１０の制御装置１１の機能構成について図１６を用いて説明する。図１６は、光走査システムの制御装置１１の一例の機能ブロック図である。

図１６に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。

制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または可動装置１３に駆動信号を出力する。

駆動信号は、光源装置１２または可動装置１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置１３においては、可動装置１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。

次に、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について図１７を用いて説明する。図１７は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。

ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および可動装置１３に出力する。ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の回転振動を行う。光源装置１２および可動装置１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および可動装置１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。

また、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１に光源装置１２および可動装置１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した可動装置１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。

このように、実施形態の可動装置１３を光走査システムに適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能な光走査システムを提供できる。

［画像投影装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図１８および図１９を用いて詳細に説明する。

図１８は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。自動車４００は移動体の一例である。

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。

図１８に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図１９に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２、５０３、５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する可動装置１３にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４、ダイクロイックミラー５０５、５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する可動装置１３によって二次元走査される。可動装置１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

可動装置１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した可動装置１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボット等の非移動体に搭載されてもよい。

このように、実施形態の可動装置１３を画像投影装置に適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能な画像投影装置を提供できる。

［光書込装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した光書込装置について図２０および図２１を用いて詳細に説明する。

図２０は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図２１は、光書込装置の一例の概略図である。

図２０に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

図２１に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子等の光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズ等の結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する可動装置１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。そして、可動装置１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置１２および反射面１４を有する可動装置１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。

このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

上記光書込装置に適用される反射面１４を有した可動装置１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。

このように、実施形態の可動装置１３を光書込装置に適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能な光書込装置を提供できる。

［距離測定装置］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した距離測定装置について、図２２および図２３を用いて詳細に説明する。

図２２は、距離測定装置の一例であるレーザレーダ装置を、自動車の前照灯を搭載する灯部ユニットに搭載した自動車の概略図である。また、図２３はレーザレーダ装置の一例の概略図である。

距離測定装置は、対象方向の物体までの距離を測定する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。

図２２に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２までの距離を測定する。自動車７０１は移動体の一例である。

図２３に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメータレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する可動装置１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および可動装置１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理装置７０８に出力する。信号処理装置７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

反射面１４を有する可動装置１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなレーサレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を測定することができる。

上記距離測定装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、距離測定装置は、反射面１４を有した可動装置１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２までの距離を測定する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材等にも同様に適用することができる。

このように、実施形態の可動装置１３を距離測定装置に適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能な距離測定装置を提供できる。

［レーザヘッドランプ］
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ５０について、図２４を用いて説明する。図２４は、レーザヘッドランプ５０の構成の一例を説明する概略図である。

レーザヘッドランプ５０は、制御装置１１と、光源装置１２ｂと、反射面１４を有する可動装置１３と、ミラー５１と、透明板５２とを有する。

光源装置１２ｂは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置１２ｂから発せられた光は、可動装置１３に入射し、反射面１４にて反射される。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面をＸＹ方向に可動し、光源装置１２ｂからの青色のレーザ光をＸＹ方向に二次元走査する。

可動装置１３による走査光は、ミラー５１で反射され、透明板５２に入射する。透明板５２は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー５１からの青色のレーザ光は、透明板５２における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板５２からの白色光で照明される。

可動装置１３による走査光は、透明板５２の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。

可動装置１３を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置１２ｂ及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置１２ｂを近紫外線とし、透明板５２を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板５２を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。

このように、実施形態の可動装置１３をレーザヘッドランプに適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能なレーザヘッドランプを提供できる。

［ヘッドマウントディスプレイ］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ６０について、図２５～２６を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ６０は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではＨＭＤと省略して示す。

図２５は、ＨＭＤ６０の外観を例示する斜視図である。図２５において、ＨＭＤ６０は、左右に１組ずつ略対称に設けられたフロント６０ａ、及びテンプル６０ｂにより構成されている。フロント６０ａは、例えば、導光板６１により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル６０ｂに内蔵することができる。

図２６は、ＨＭＤ６０の構成を部分的に例示する図である。なお、図２６では、左眼用の構成を例示しているが、ＨＭＤ６０は右眼用としても同様の構成を有している。

ＨＭＤ６０は、制御装置１１と、光源ユニット５３０と、光量調整部５０７と、反射面１４を有する可動装置１３と、導光板６１と、ハーフミラー６２とを有している。

光源ユニット５３０は、上述したように、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂと、コリメータレンズ５０２、５０３、及び５０４と、ダイクロイックミラー５０５、及び５０６とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット５３０において、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー５０５及び５０６で合成される。光源ユニット５３０からは、合成された平行光が発せられる。

光源ユニット５３０からの光は、光量調整部５０７により光量調整された後、可動装置１３に入射する。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面１４をＸＹ方向に可動し、光源ユニット５３０からの光を二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。

可動装置１３による走査光は、導光板６１に入射する。導光板６１は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー６２に導光する。導光板６１は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。

ハーフミラー６２は、導光板６１からの光をＨＭＤ６０の背面側に反射し、ＨＭＤ６０の装着者６３の眼の方向に出射する。ハーフミラー６２は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー６２での反射により、装着者６３の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー６２での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者６３の網膜に結像する。またハーフミラー６２での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者６３は、ＸＹ方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。

６２はハーフミラーであるため、装着者６３には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー６２に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。

このように、実施形態の可動装置１３をヘッドマウントディスプレイに適用することにより、揺動角度を拡大し、大きな走査角度で光走査可能なヘッドマウントディスプレイを提供できる。

［パッケージング］
次に、本実施形態の可動装置のパッケージングについて図２７を用いて説明する。

図２７は、パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。

図２７に示すように、可動装置１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、可動装置１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、上述した実施形態では、可動部に反射面を設ける構成を例示したが、これに限定されるものではなく、可動部が回折格子等の他の光学素子を備えたり、反射面と他の光学素子の両方を備えたりすることもできる。

上述した実施形態では、揺動部が反射部を有する構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば揺動部は、反射部の代わりに回折格子、フォトダイオード、ヒータ（例えば、ＳｉＮを用いたヒータ）、光源（例えば、面発光型レーザ）等を有してもよい。

１０ 光走査システム
１３、１３ａ～１３ｈ 可動装置（動作装置の一例、光偏向器の一例）
１４ 反射面
１２０ 反射部（揺動部の一例）
１２１ 反射部用厚肉部（揺動部用厚肉部の一例）
１３０ａ、１３０ｂ 可動部
１３１ａ～１３２ａ、１３１ｂ～１３２ｂ 可動梁（梁部材の一例）
１４０ａ、１４０ｂ 駆動部
１４１ａ～１４２ａ、１４１ｂ～１４２ｂ 圧電素子
１５０ 支持部
１５１ａ、１５１ｂ 軸方向支持枠
１５２ａ、１５２ｂ 交差方向支持枠
１６０ａ、１６０ｂ 第１の接続部
１６１ａ、１６１ｂ、１７１ａａ、１７１ｂａ 軸方向接続厚肉部
１６１ａｄ、１６１ｂｄ 交差方向接続厚肉部
１７０ａ、１７０ｂ 第２の接続部
１８０ａ、１８０ｂ、１９０ａ、１９０ｂ 軸方向延出部（軸方向接続延出部の一例）
２００ａ、２００ｂ 連結部
２０１ａ、２０１ｂ 軸方向連結厚肉部
２０１ａｆ、２０１ｂｆ 交差方向連結厚肉部
２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ 軸方向延出部（軸方向連結延出部の一例）
２３０ａ、２３０ｂ、２４０ａ、２４０ｂ 交差方向延出部（交差方向接続延出部の一例）
２５０ａ、２５０ｂ、２６０ａ、２６０ｂ 交差方向延出部（交差方向接続延出部の一例）
３０１ シリコン支持層
３０２ 酸化シリコン層
３０３ シリコン活性層

特開２０１９－１４４４９７号公報

Claims (13)

1. 揺動部が所定の揺動軸で揺動可能な動作装置であって、
   第１の接続部を介して前記揺動部に一端が接続された可動部と、
   第２の接続部を介して前記可動部の他端に接続された支持部と、を備え、
   前記可動部は、前記揺動軸に交差する交差方向に延伸する梁部材を有し、
   前記第１の接続部又は前記第２の接続部の少なくとも一方は、
   前記揺動軸に沿う軸方向に延出する軸方向接続延出部と、
   前記軸方向に延伸する厚肉の軸方向接続厚肉部と、を含み、
   前記軸方向接続厚肉部は、前記軸方向接続延出部に少なくとも一部が含まれる動作装置。
2. 前記可動部は、複数の前記梁部材を有し、
   複数の前記梁部材が隣接する前記梁部材の端部同士で連結する折り返し構造であり、
   前記揺動軸に沿う軸方向に延出する軸方向連結延出部と、
   前記折り返し構造における前記梁部材の端部同士の連結部及び前記軸方向連結延出部のそれぞれに一部が含まれ、前記軸方向に延伸する厚肉の軸方向連結厚肉部と、を含む請求項１に記載の動作装置。
3. 前記第１の接続部又は前記第２の接続部の少なくとも一方は、
   前記梁部材から前記交差方向に延出する交差方向接続延出部と、
   前記交差方向接続延出部に少なくとも一部が含まれ、前記軸方向に延伸する厚肉の交差方向接続厚肉部と、を含む請求項１又は２に記載の動作装置。
4. 前記第１の接続部及び前記第２の接続部のそれぞれは、
   前記軸方向接続延出部と、前記交差方向接続延出部と、前記交差方向接続厚肉部と、を含み、
   前記可動部は、
   複数の前記梁部材のうち隣接する前記梁部材の端部同士が連結する折り返し構造であり、
   前記折り返し構造における前記梁部材の端部同士の連結部及び前記交差方向接続延出部のそれぞれに一部が含まれ、前記軸方向に延伸する厚肉の交差方向連結厚肉部と、を含む請求項３に記載の動作装置。
5. 前記支持部は、前記軸方向に延伸する軸方向支持枠を有し、
   前記可動部は、前記第２の接続部を介して前記軸方向支持枠に接続する
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の動作装置。
6. 前記支持部は、前記交差方向に延伸する交差方向支持枠を有し、
   前記可動部は、前記第２の接続部を介して前記交差方向支持枠に接続する
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の動作装置。
7. 前記第１の接続部は、前記軸方向接続厚肉部を含み、
   前記揺動部は、前記揺動部より厚肉の揺動部用厚肉部を含み、
   前記軸方向接続厚肉部は、前記揺動部用厚肉部に接続している
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の動作装置。
8. 前記第２の接続部は、前記軸方向接続厚肉部を含み、
   前記軸方向接続厚肉部は、前記支持部に接続している
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の動作装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の動作装置を有し、
   前記揺動部は、反射部を有する光偏向器。
10. 光源と、
    請求項１乃至８の何れか１項に記載の動作装置と、を有し、
    前記動作装置は、前記光源が発する光を偏向する
    光偏向装置。
11. 請求項１０に記載の光偏向装置を有する
    距離測定装置。
12. 請求項１０に記載の光偏向装置を有する
    画像投影装置。
13. 請求項１１に記載の距離測定装置、又は請求項１２に記載の画像投影装置の少なくとも一方を有する移動体。

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