JP4849497B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

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

例えば、ディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生などの多様な技術分野において、半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスについての研究が活発に進められている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、例えば、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具現するディスプレイ分野、または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込むスキャニング分野では、微小構造のミラー駆動装置（光スキャナないしはＭＥＭＳスキャナ）が注目されている。

ミラー駆動装置は、一般的には、ベースとなる固定された本体と、所定の中心軸の周りに回転可能なミラーと、本体とミラーとを接続する又は接合するトーションバー（ねじれ部材）とを備える構成が知られている（特許文献１参照）。

特表２００７−５２２５２９号公報

このような構成を有するミラー駆動装置では、コイルと磁石を用いてミラーを駆動する構成が一般的である。このような構成では、例えばミラーにコイルを直接貼り付ける構成が一例としてあげられる。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によってミラーに対して回転方向の力が直接加えられ、その結果、ミラーが回転させられる。また、上述の特許文献１では、コイルと磁石とが、トーションバーにねじれ方向（言い換えれば、ミラーの回転軸方向）の歪みを直接生じさせるように配置される構成を採用している。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によってトーションバーがねじれ方向に歪み、トーションバーのねじれ方向の歪みがミラーを回転させることになる。

このような従来のミラー駆動装置に対して、本発明は、例えば、ミラーの回転を直接生じさせる力若しくはトーションバーのねじれ方向の歪みを直接生じさせる力以外の力（つまり、ミラーの回転方向に作用する力以外の力）の作用によってミラー（或いは、回転する被駆動物）を駆動可能な駆動装置（つまり、ＭＥＭＳスキャナ）を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、駆動装置は、ベース部と、一の方向に沿った軸を中心軸として回転可能な被駆動部と、前記ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記一の方向に沿って延伸している弾性部と、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を、前記被駆動部及び前記弾性部により定まる共振周波数で前記被駆動部が共振するように前記被駆動部を回転させるための加振力として加える印加部とを備える。

本発明の作用及び利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。

第１実施例に係る駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。 第１実施例に係る駆動装置による動作の態様を概念的に示す平面図、及び第１実施例に係る駆動装置が駆動する場合に駆動源部から印加される力の信号波形を概念的に示すグラフである。 第２実施例に係る駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。 第３実施例に係る駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。 第３実施例に係る駆動装置による動作の態様を概念的に示す平面図である。 第４実施例に係る駆動装置の構成を概念的に示す平面図である。 第４実施例に係る駆動装置による動作の態様を概念的に示す平面図である。

以下、発明を実施するための最良の形態として、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、ベース部と、一の方向に沿った軸を中心軸として回転可能な被駆動部と、前記ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記一の方向に沿って延伸している弾性部と、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を、前記被駆動部及び前記弾性部により定まる共振周波数で前記被駆動部が共振するように前記被駆動部を回転させるための加振力として加える印加部とを備える。

本実施形態の駆動装置によれば、基礎となるベース部と回転可能に配置される被駆動部（例えば、後述するミラー等）とが、弾性を有する弾性部（例えば、後述するトーションバー等）によって直接的に又は間接的に接続されている。被駆動部は、弾性部の弾性（例えば、被駆動部を一の方向に沿った軸を中心軸として回転させることができるという弾性）によって、一の方向に沿った軸を中心軸として回転駆動される。また、弾性部は、一の方向に沿って延伸している。つまり、弾性部は、一の方向（言い換えれば、被駆動部の回転の中心軸に沿った方向）に沿って長手を有すると共に、一の方向に直交する他の方向に沿って短手を有する形状を有している。

本実施形態の駆動装置では、印加部の動作により、一の方向に沿った軸を中心軸として被駆動部が回転するような加振力が加えられる。特に、印加部の動作により、被駆動部及び弾性部により定まる共振周波数で被駆動部が共振するような加振力が加えられる。つまり、印加部により加えられる加振力により、被駆動部は、共振周波数で共振しながら回転する（言い換えれば、可動する）。尚、ここでいう「回転」とは、必ずしも３６０度の回転を意味するものではなく、一の方向に沿った軸を中心軸として多少なりとも回転する状態（例えば、限られた角度内で回転する状態ないしは限られた角度内での回転運動を繰り返す状態）をも示す広い趣旨である。

本実施形態では特に、印加部は、弾性部を一の方向に沿って伸縮させる力を上述した加振力として、周期的に、非周期的に、定期的に、非定期的に、連続的に、若しくは不連続的に、又はその他の態様で加える。言い換えれば、印加部は、弾性部を伸張させたり或いは圧縮（ないしは、縮小）させたりする力を上述した加振力として加える。より具体的には、弾性部が一の方向に伸張していることを考慮すれば、本実施形態では、印加部は、被駆動部の回転方向に直交する方向（つまり、被駆動部の回転の中心軸に沿った方向であり、一の方向）に作用する力を加振力として弾性部に加えることで、弾性部を一の方向に沿って伸縮させる。その結果、弾性部の一の方向に沿った伸縮による振動ないしは運動が被駆動部に伝わり、被駆動部が一の方向に沿った軸を中心軸として回転する。

これにより、本実施形態では、被駆動部の回転を直接生じさせる力若しくは弾性部のねじれ方向（つまり、被駆動部の回転方向）の歪みを直接生じさせる力（言い換えれば、被駆動部の回転方向に作用する力）を加振力として直接加える必要がなくなる一方で、弾性部のねじれ方向の歪みを直接生じさせる加振力を加える場合と同様の態様で被駆動部を回転させることができる。

本実施形態の駆動装置の一の態様では、前記弾性部は前記印加部と一体化されており、且つ圧電素子を含んで構成されている。

この態様によれば、圧電素子を含んで構成されている弾性部に対して電圧を印加することで、弾性部自身が一の方向に沿って伸縮する。その結果、一の方向に沿った軸を中心軸として被駆動部を回転させることができる。

本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記印加部は、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を前記加振力として前記弾性部に直接加え、前記弾性部は、前記加振力によって前記一の方向に沿って伸縮する。

この態様によれば、加振力が弾性部に直接加えられることで、弾性部を一の方向に沿って伸縮させることができる。その結果、一の方向に沿った軸を中心軸として被駆動部を回転させることができる。

本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記ベース部は、内部の空隙を取り囲む枠形状であり、前記被駆動部は、前記ベース部に取り囲まれるように前記ベース部の内部の空隙に配置され、前記弾性部の前記一の方向に沿った一方の端部と前記ベース部とが接続され、且つ前記弾性部の前記一の方向に沿った他方の端部と前記被駆動部とが接続され、前記印加部は、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を前記加振力として前記ベース部に加え、前記ベース部は前記加振力によって歪むと共に、前記弾性部は前記ベース部の歪みに伴って前記一の方向に沿って伸縮する。

この態様によれば、弾性部の一方の端部とベース部とが接続され且つ弾性部の他方の端部と被駆動部とが接続されている。つまり、ベース部と弾性部とが一の方向に沿って並ぶように配置されている。そして、加振力が弾性部に直接加えられることに代えて、加振力がベース部に加えられる。ここで、ベース部の形状が内部の空隙を取り囲む枠形状であるため、加振力が加えられたベース部には、加振力の方向に沿って歪みが生ずる。このため、このベース部の歪みは、当該ベース部に接続された弾性部の伸縮を引き起こす。このとき、被駆動部の一の方向における位置が殆ど或いは全く変わらないように被駆動部が配置されていることが好ましい。具体的には、例えばベース部を弾性部に近づける方向に作用する力（言い換えれば、弾性部を圧縮するように作用する力）を加振力としてベース部に対して加えた場合には、ベース部は弾性部を圧縮する（又は、縮小させる）ように歪む。従って、この場合は、弾性部は圧縮される。一方、例えばベース部を弾性部から遠ざける方向に作用する力（言い換えれば、弾性部を伸張するように作用する力）を加振力としてベース部に対して加えた場合には、ベース部は弾性部を伸張させるように歪む。従って、この場合は、弾性部は伸張する。これにより、加振力が弾性部に直接加えられない場合であっても、弾性部を一の方向に沿って伸縮させることができる。その結果、一の方向に沿った軸を中心軸として被駆動部を回転させることができる。

本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記ベース部は、内部の空隙を取り囲む枠形状であり、前記被駆動部は、前記ベース部に取り囲まれるように前記ベース部の内部の空隙に配置され、前記弾性部は、(i)前記一の方向に沿って対向する前記ベース部の２つの領域部分のうちの一方の領域部分と当該一方の領域部分に対向する前記被駆動部の領域部分とを接続する一方側弾性部と、(ii)前記一の方向に沿って対向する前記ベース部の２つの領域部分のうちの他方の領域部分と当該他方の領域部分に対向する前記被駆動部の領域部分とを接続する他方側弾性部を備えており、前記印加部は、前記一方側弾性部の伸縮態様と前記他方側弾性部の伸縮態様とが互いに同期するように前記加振力を加える。

この態様によれば、弾性部は、一方側弾性部と他方側弾性部とを備えている。一方側弾性部は、一の方向に沿って対向するベース部の２つの領域部分のうちの一方の領域部分と当該一方の領域部分に対向する被駆動部の領域部分とを接続する。他方側弾性部は、一の方向に沿って対向するベース部の２つの領域部分のうちの他方の領域部分と当該他方の領域部分に対向する被駆動部の領域部分とを接続する。つまり、この態様では、ベース部の一方の領域部分、一方側弾性部、被駆動部、他方側弾性部及びベース部の他方の領域部分が一の方向に沿って並ぶように配列されている。より具体的には、例えば、ベース部が正方形ないしは長方形等の矩形の枠形状を有しており、且つ被駆動部が正方形ないしは長方形等の矩形の形状を有している場合には、一方側弾性部は、ベース部の対向する２つの辺（言い換えれば、空隙に面する２つの辺）のうちの一方の辺と、当該一方の辺に対向する被駆動部の辺とを接続する。同様に、他方側弾性部は、ベース部の対向する２つの辺のうちの他方の辺と当該他方の辺に対向する被駆動部の辺とを接続する。

この態様では特に、印加部の動作により、一方側弾性部の伸縮態様と他方側弾性部の伸縮態様とが互いに同期するように加振力が加えられる。例えば、一方側弾性部が圧縮される場合には、被駆動部を挟んで一方側弾性部の反対側に配置される他方側弾性部もまた同様に圧縮される。同様に、例えば、一方側弾性部が伸張される場合には、被駆動部を挟んで第１弾性部の反対側に配置される他方側弾性部もまた同様に伸張される。これにより、弾性部の伸縮によって被駆動部が一方側弾性部側に偏って配置される又は他方側弾性部側に偏って配置されることはなくなる。言い換えれば、被駆動部が一の方向に沿って意図せず移動することは殆どなくなる。従って、被駆動部の姿勢の安定性を好適に維持することができる。

上述の如く一方側弾性部の伸縮方向と他方側弾性部の伸縮方向とが互いに逆向きとなるように加振力を加える駆動装置の態様では、前記印加部は、前記一方側弾性部の伸縮量の絶対値と前記他方側弾性部の伸縮量の絶対値とが互いに同一となるように前記加振力を加えるように構成してもよい。

このように構成すれば、印加部の動作により、一方側弾性部の伸縮態様と他方側弾性部の伸縮態様とが互いに同期し且つ一方側弾性部の伸縮量の絶対値と他方側弾性部の伸縮量の絶対値とが互いに同一となるように加振力が加えられる。例えば、一方側弾性部が所定量だけ圧縮される場合には、被駆動部を挟んで一方側弾性部の反対側に配置される他方側弾性部もまた同様に所定量だけ圧縮される。同様に、例えば、一方側弾性部が所定量だけ伸張される場合には、被駆動部を挟んで一方側弾性部の反対側に配置される他方側弾性部もまた同様に所定量だけ伸張される。これにより、弾性部の伸縮によって被駆動部が一方側弾性部側に偏って配置される又は他方側弾性部側に偏って配置されることはなくなる。言い換えれば、被駆動部が一の方向に沿って意図せず移動することは殆どなくなる。従って、被駆動部の姿勢の安定性を好適に維持することができる。

本発明の駆動装置に係る実施形態の他の態様では、前記ベース部は、第１ベース部と、当該第１ベースにより取り囲まれる第２ベース部とを備え、前記弾性部は、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一の方向とは異なる他の方向に沿って延伸している第１弾性部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記一の方向に沿って延伸している第２弾性部とを備え、前記印加部は、(i)前記第２ベース部を前記他の方向に沿った軸を中心軸として回転させる駆動力を加えると共に、(ii)当該駆動力を、前記第２弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力となる前記加振力として利用する。

この態様によれば、第２ベース部が第１弾性部によって第１ベース部に支持される（言い換えれば、吊り下げられる）と共に、被駆動部が第２弾性部によって第２ベース部に支持される（言い換えれば、吊り下げられる）。また、印加部は、第２ベース部を他の方向に沿った軸を中心軸として回転させるような駆動力を加える。その結果、第２ベース部は、第１弾性部の弾性を利用して、他の方向に沿った軸を中心軸として回転する。加えて、印加部は、上記駆動力を、第２弾性部を一の方向に沿って伸縮させる力（つまり、被駆動部を、一の方向に沿った軸を中心軸として回転させるための加振力）として利用する。その結果、被駆動部は、第２弾性部の弾性を利用して、一の方向に沿った軸を中心軸として回転する。

ここで、被駆動部が第２弾性部によって第２ベース部に支持されており且つ第２ベース部が他の方向に沿った軸を中心軸として回転するため、被駆動部は、一の方向に沿った軸を中心軸として回転すると共に他の方向に沿った軸を中心軸として回転する。つまり、この態様によれば、被駆動部の２軸回転駆動を実現することができる。加えて、この態様によれば、単一の印加部から加えられる力を用いて、一の方向に沿った軸を中心軸とする被駆動部の回転及び他の方向に沿った軸を中心軸とする被駆動部の回転を実現することができる。このため、一の方向に沿った軸を中心軸とする被駆動部の回転を実現するための印加部と、他の方向に沿った軸を中心軸とする被駆動部の回転を実現するための印加部とを別個独立に備える必要がないという実践上大変有利な効果を有する。

本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。

以上説明したように、本実施形態の駆動装置によれば、ベース部と、ステージ部と、弾性部と、印加部とを備える。従って、被駆動部の回転を直接生じさせる力若しくは弾性部のねじれ方向の歪みを直接生じさせる加振力を直接加える必要がなくなる一方で、弾性部のねじれ方向の歪みを直接生じさせる加振力を加える場合と同様の態様で被駆動部を回転させることができる。

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を進める。尚、以下では、駆動装置をＭＥＭＳスキャナ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及び図２を参照して、ＭＥＭＳスキャナの第１実施例について説明する。

（１−１）基本構成
初めに、図１を参照して、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００の基本構成について説明する。ここに、図１は、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ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実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００は、上述した「ベース部」の一具体例を構成するベース１１０と、上述した「弾性部（或いは、一方側弾性部）」の一具体例を構成するトーションバー１２０ａと、上述した「弾性部（或いは、他方側弾性部）」の一具体例を構成するトーションバー１２０ｂと、上述した「被駆動部」の一具体例を構成するミラー１３０と、上述した「印加部」の一具体例を構成する駆動源部１４０ａと、上述した「印加部」の一具体例を構成する駆動源部１４０ｂとを備えている。

ベース１１０は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、ベース１１０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（つまり、Ｙ軸に直交する軸方向）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、ベース１１０は、正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、長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、ベース１１０は、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ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スキャナ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、図１では、ベース１１０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、ベース１１０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、ベース１１０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ベース１１０の形状を任意に代えてもよい。

トーションバー１２０ａ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。トーションバー１２０ａ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、トーションバー１２０ａ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、トーションバー１２０ａ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。トーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａは、間に駆動源部１４０ａを介在させた状態で、ベース１１０の内側の辺１１１に接続される。トーションバー１２０ａの他方の端部１２２ａは、Ｙ軸の方向に沿ってベース１１０の内側の辺１１１に対向するミラー１３０の一方の辺１３１に接続される。

同様に、トーションバー１２０ｂ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。トーションバー１２０ｂ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、トーションバー１２０ｂ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、トーションバー１２０ｂ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。トーションバー１２０ｂの一方の端部１２１ｂは、間に駆動源部１４０ｂを介在させた状態で、Ｙ軸の方向に沿ってベース１１０の内側の辺（言い換えれば、領域部分）１１１（つまり、トーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａが接続されるベース１１０の内側の辺１１１）に対向するベース１１０の内側の辺１１２に接続される。トーションバー１２０ｂの他方の端部１２２ｂは、Ｙ軸の方向に沿ってベース１１０の内側の辺１１２に対向するミラー１３０の他方の辺１３２に接続される。つまり、第１実施例では、ベース１１０の内側の辺１１１、駆動源部１４０ａ、トーションバー１２０ａ、ミラー１３０の一方の辺１３１、ミラー１３０、ミラー１３０の他方の辺１３２、トーションバー１２０ｂ、駆動源部１４０ｂ及びベース１１０の内側の辺１１２が、Ｙ軸の方向に沿ってこの順に配列するように、ベース１１０、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ、ミラー１３０並びに被駆動源部１４０ａ及び１４０ｂが配置されている。

ミラー１３０は、ベース１１０の内部の空隙に、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ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、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの弾性によって、Ｙ軸の方向に沿った軸を中心軸として回転するように構成されている。

駆動源部１４０ａは、ベース１１０の内側の辺１１１とトーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａとの間に挟持されるように、ベース１１０の内側の辺１１１及びトーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａの夫々に固定されている。駆動源部１４０ａは、トーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って伸縮させる力を、トーションバー１２０ａに対して印加する。より具体的には、駆動源部１４０ａは、トーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って伸張させる力（具体的には、例えば、Ｙ軸の正方向（図１の上側）に向かってトーションバー１２０ａを引っ張る力であり、Ｙ軸の正方向に作用する力）や、トーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って圧縮させる力（具体的には、例えば、Ｙ軸の負方向（図１の下側）に向かってトーションバー１２０ａを押し込む力であり、Ｙ軸の負方向に作用する力）を、トーションバー１２０ａに対して印加する。

同様に、駆動源部１４０ｂはベース１１０の内側の辺１１２とトーションバー１２０ｂの一方の端部１２１ｂとの間に挟持されるように、ベース１１０の内側の辺１１２及びトーションバー１２０ｂの一方の端部１２１ｂの夫々に固定されている。駆動源部１４０ｂは、トーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って伸縮させる力を、トーションバー１２０ｂに対して印加する。より具体的には、駆動源部１４０ｂは、トーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って伸張させる力（具体的には、例えば、Ｙ軸の負方向（図１の下側）に向かってトーションバー１２０ｂを引っ張る力であり、Ｙ軸の負方向に作用する力）や、トーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って圧縮させる力（具体的には、例えば、Ｙ軸の正方向（図１の上側）に向かってトーションバー１２０ｂを押し込む力であり、Ｙ軸の正方向に作用する力）を、トーションバー１２０ｂに対して印加する。

このような駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々の具体例としては、(i)圧電効果に起因した力を加える駆動源部、(ii)電磁力に起因した力を加える駆動源部、及び(iii)静電力に起因した力を加える駆動源部が一例としてあげられる。もちろん、その他の方式を用いてもよいことは言うまでもない。

例えば、圧電効果に起因した力を加える駆動源部は、ベース１１０に固定された第１電極と、トーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定された第２電極と、第１電極と第２電極との間に挟持される圧電素子とを備えている。この場合、第１電極及び第２電極の少なくとも一方には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電圧が印加される。第１電極及び第２電極の少なくとも一方への電圧の印加によって、圧電素子はその形状を変化させる。ここで、第１電極が基礎となるベース１１０に固定されており且つ第２電極がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定されていることから、圧電素子の形状の変化は、第２電極を介して、力としてトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加わる。その結果、電圧の印加による圧電素子の形状の変化（つまり、圧電効果）に起因した力がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加えられる。

また、電磁力に起因した力を加える被駆動源部は、ベース１１０に固定された磁極と、トーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定されたコイルとを備えている。この場合、コイルには、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電圧が印加される。コイルへの電圧の印加によって電流が流れ、コイルと磁極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。ここで、磁極が基礎となるベース１１０に固定されており且つコイルがトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定されていることから、この電磁力に起因した力がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加わる。その結果、電磁力に起因した力がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加えられる。

また、静電力に起因した力を加える被駆動源部は、ベース１１０に固定された櫛葉状の第１電極と、トーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定されると共に第１電極の間に分布する櫛葉状の第２電極とを備えている。この場合、第１電極には、不図示の駆動源部制御回路から所望のタイミングで、所望の電圧が印加される。ここで、第１電極と第２電極との間の電位差に起因して、第１電極と第２電極との間には静電力（言い換えれば、クーロン力）が生ずる。ここで、第１電極が基礎となるベース１１０に固定されており且つ第２電極がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に固定されていることから、この静電力に起因した力がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加わる。その結果、静電力に起因した力がトーションバー１２０ａ（又は、トーションバー１２０ｂ）に加えられる。

（１−２）ＭＥＭＳスキャナの動作
続いて、図２を参照して、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００の動作の態様（具体的には、ミラー１３０を回転させる動作の態様）、について説明する。ここに、図２は、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００による動作の態様を概念的に示す平面図、及び第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００が駆動する場合に駆動源部１４０ａ及び１４０ｂから印加される力の信号波形を概念的に示すグラフである。

図２（ａ）に示すように、ミラー１３０を回転させる場合には、駆動源部１４０ａは、トーションバー１２０ａに対して力を加える。ここで、駆動源部１４０ａは、トーションバー１２０ａのＹ軸の方向に沿った伸縮が繰り返されるように、トーションバー１２０ａに対して力を加える。その結果、トーションバー１２０ａは、Ｙ軸の方向に沿って伸縮を繰り返す。

同時に、ミラー１３０を回転させる場合には、駆動源部１４０ｂは、トーションバー１２０ｂに対して力を加える。ここで、駆動源部１４０ｂは、トーションバー１２０ｂのＹ軸の方向に沿った伸縮が繰り返されるように、トーションバー１２０ｂに対して力を加える。その結果、トーションバー１２０ｂは、Ｙ軸の方向に沿って伸縮を繰り返す。

尚、以降の説明では、ミラー１３０を回転させる（特に、共振周波数で回転させる）ために加えられる力（言い換えれば、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂを伸縮させるために加えられる力）を、“加振力”と称して説明を進める。

ここで、図２（ｂ）に示すように、トーションバー１２０ａの伸縮の態様とトーションバー１２０ｂの伸縮の態様とが同期することが好ましい。具体的には、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って圧縮させる加振力を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って圧縮させる加振力を加えることが好ましい。その結果、トーションバー１２０ａがＹ軸の方向に沿って圧縮されるときには、トーションバー１２０ｂもまたＹ軸の方向に沿って圧縮される。より具体的には、図２（ｂ）に示すように、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って圧縮させる加振力（具体的には、例えば、Ｙ軸の負方向（図２（ａ）の下側）に向かってトーションバー１２０ａを押し込む力であり、Ｙ軸の負方向に作用する力）を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って圧縮させる加振力（具体的には、例えば、Ｙ軸の正方向（図２（ａ）の上側）に向かってトーションバー１２０ｂを押し込む力であり、Ｙ軸の正方向に作用する力）を加えることが好ましい。同様に、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って伸張させる加振力を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って伸張させる加振力を加えることが好ましい。その結果、トーションバー１２０ａがＹ軸の方向に沿って伸張されるときには、トーションバー１２０ｂもまたＹ軸の方向に沿って伸張される。より具体的には、図２（ｂ）に示すように、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って伸張させる加振力（具体的には、例えば、Ｙ軸の正方向（図２（ａ）の上側）に向かってトーションバー１２０ａを引っ張る力であり、Ｙ軸の正方向に作用する力）を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って伸張させる加振力（具体的には、例えば、Ｙ軸の負方向（図２（ａ）の下側）に向かってトーションバー１２０ｂを引っ張る力であり、Ｙ軸の負方向に作用する力）を加えることが好ましい。

更に、トーションバー１２０ａの伸縮量の絶対値とトーションバー１２０ｂの伸縮量の絶対値とが同一となることが好ましい。

例えば、トーションバー１２０ａの弾性係数とトーションバー１２０ｂの弾性係数とが等しい場合には、駆動源部１４０ａからトーションバー１２０ａに対して加えられる加振力の絶対値と、駆動源部１４０ｂからトーションバー１２０ｂに対して加えられる加振力の絶対値とは同一となることが好ましい。具体的には、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って所定量だけ圧縮させる加振力を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って所定量だけ圧縮させる加振力を加えることが好ましい。より具体的には、図２（ｂ）に示すように、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って所定量だけ圧縮させる加振力（具体的には、“−Ａ”というＹ軸方向の加振力）を加えるとき（つまり、時刻Ｔ２の時点）には、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って所定量だけ圧縮させる加振力（具体的には、“＋Ａ”というＹ軸方向の加振力）を加えることが好ましい。同様に、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って所定量だけ伸張させる加振力を加えるときには、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って所定量だけ伸張させる加振力を加えることが好ましい。より具体的には、図２（ｂ）に示すように、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａをＹ軸の方向に沿って所定量だけ伸張させる加振力（具体的には、“＋Ａ”というＹ軸方向の加振力）を加えるとき（つまり、時刻Ｔ１の時点）には、駆動源部１４０ｂもまたトーションバー１２０ｂをＹ軸の方向に沿って所定量だけ伸張させる加振力（具体的には、“−Ａ”というＹ軸方向の加振力）を加えることが好ましい。

或いは、トーションバー１２０ａの弾性係数とトーションバー１２０ｂの弾性係数とが等しくない場合には、トーションバー１２０ａの伸縮量の絶対値とトーションバー１２０ｂの伸縮量の絶対値とが同一となるように、駆動源部１４０ａからトーションバー１２０ａに加えられる加振力の絶対値と駆動源部１４０ｂからトーションバー１２０ｂに加えられる加振力の絶対値とを適宜調整することが好ましい。

加えて、駆動源部１４０ａからトーションバー１２０ａに加振力を加える周期（言い換えれば、加振力の増減の周期であり、トーションバー１２０ａの伸縮の周期）及び駆動源部１４０ｂからトーションバー１２０ｂに加振力を加える周期（言い換えれば、加振力の増減の周期であり、トーションバー１２０ｂの伸縮の周期）の夫々は、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０により定まる共振周波数に同期した周期又はトーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０により定まる共振周波数の２倍の周波数に同期した周期であることが好ましい。例えば、ミラー１３０の慣性モーメントがＩであり且つトーションバー１２０ａ及び１２０ｂを１本のバネとみなした場合のねじりバネ定数がｋであるとすれば、駆動源部１４０ａからトーションバー１２０ａに加振力を加える周期及び駆動源部１４０ｂからトーションバー１２０ｂに加振力を加える周期の夫々は、（１／（２π））×√（ｋ／Ｉ）の周波数に同期した周期（つまり、２π×√（Ｉ／ｋ）の周期）又は（１／（２π））×√（ｋ／Ｉ）の周波数の２倍の周波数に同期した周期（つまり、π×√（Ｉ／ｋ）の周期）に同期することが好ましい。また、加える信号の波形としては、正弦波の他、正弦半波、矩形波、インパルス波、のこぎり波、それらの合成波等の任意波形が適宜使用される。

このような周期で加振力が加えられることで、図２（ａ）に示すように、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々は、共振周波数に同期した周期であるいは共振周波数の２倍の周波数に同期した周期でＹ軸の方向に沿って伸縮を繰り返す。これにより、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの伸縮による振動がミラー１３０に伝わり、その結果、ミラー１３０が回転する。特に、ミラー１３０は、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０により定まる共振周波数で回転動作を繰り返すように回転する。言い換えれば、ミラー１３０は、図２（ａ）に示すように、共振周波数での回転動作を所定の角度の範囲内で繰り返すように（言い換えれば、所定の角度の範囲内での回転の往復運動を繰り返すように）回転する。つまり、ミラー１３０は自励共振する。

ここで、「共振」とは、無限小の力の繰り返しにより無限大の変位が生じる現象であること。このため、ミラー１３０を回転させるためにトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々に加えられる加振力を小さくしても、ミラー１３０の回転範囲（言い換えれば、回転方向の振幅）を大きくとることができる。つまり、ミラー１３０が回転するために必要な加振力を相対的に小さくすることができる。このため、ミラー１３０の回転に必要な加振力を加えるために必要な電力量をも少なくすることができる。従って、より効率的にミラー１３０を移動させることができ、その結果、ＭＥＭＳスキャナ１００の低消費電力化を実現することができる。

加えて、第１実施例では、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々は、ミラー１３０の回転方向に直交する方向（言い換えれば、ミラー１３０の回転の中心軸であり、第１実施例ではＹ軸に沿った方向）に作用する力を加振力としてトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々に加えることで、ミラー１３０を回転させている。つまり、第１実施例では、ミラー１３０の回転を直接生じさせる力（つまり、ミラー１３０の回転方向に直接作用する力）又はトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向（つまり、ミラー１３０の回転方向）の歪みを直接生じさせる力（言い換えれば、ミラー１３０の回転方向に作用する力）を加振力として直接加えなくとも、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向の歪みを直接生じさせる力を加振力として加える場合と同様の態様でミラー１３０を回転させることができる。

（２）第２実施例
続いて、図３を参照して、ＭＥＭＳスキャナの第２実施例について説明する。ここｎ、図３は、第２実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、上述した第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明については省略する。

図３に示すように、第２実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と同様に、ベース１１０と、トーションバー１２０ａと、トーションバー１２０ｂと、ミラー１３０とを備えている。

第２実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１では特に、駆動源部１４０ａがトーションバー１２０ａと一体化されており、駆動源部１４０ｂがトーションバー１２０ｂと一体化されており、且つトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々が圧電素子から構成されているという点において、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と異なっている。このため、トーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａは、ベース１１０の内側の辺１１１に直接接続されている。また、トーションバー１２０ｂの一方の端部１２１ｂは、ベース１１０の内側の辺１１２に直接接続されている。

トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々は、当該トーションバー１２０ａ及び１２０ｂを構成する圧電素子に電圧を印加することで、図３中Ｙ軸の方向に沿って伸縮するように構成されている。このため、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂそのものに電圧を印加することで、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々を上述した態様で伸縮させることができる。その結果、ミラー１３０の回転を直接生じさせる力（つまり、ミラー１３０の回転方向に直接作用する力）又はトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向（つまり、ミラー１３０の回転方向）の歪みを直接生じさせる力（言い換えれば、ミラー１３０の回転方向に作用する力）を加振力として直接加えなくとも、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向の歪みを直接生じさせる力を加振力として加える場合と同様の態様でミラー１３０を回転させることができる。つまり、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００が享受する効果と同様の効果を享受することができる。

（３）第３実施例
続いて、図４及び図５を参照して、ＭＥＭＳスキャナの第３実施例について説明する。

（３−１）基本構成
初めに、図４を参照して、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２の基本構成について説明する。ここに、図４は、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、上述した第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明については省略する。

図４に示すように、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２は、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と同様に、ベース１１０と、トーションバー１２０ａと、トーションバー１２０ｂと、ミラー１３０と、駆動源部１４０ａと、駆動源部１４０ｂとを備えている。

第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では特に、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々の配置位置が、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００における駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々の配置位置と異なっている。より具体的には、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では、駆動源部１４０ａは、ベース１１０の外側の辺１１３（より具体的には、上述したベース１１０の内側の辺１１１に対してミラー１３０の反対側において対向するベース１１０の外側の辺１１３）に固定されている。また、トーションバー１２０ａの一方の端部１２１ａは、ベースの内側の辺１１１に直接固定されている。同様に、駆動源部１４０ｂは、ベース１１０の外側の辺１１４（より具体的には、上述したベース１１０の内側の辺１１２に対してミラー１３０の反対側において対向する外側の辺１１４であって、Ｙ軸の方向に沿ってベース１１０の外側の辺１１３に対向する辺１１４）に固定されている。また、トーションバー１２ｂａの一方の端部１２１ｂは、ベースの内側の辺１１２に直接固定されている。

（３−２）ＭＥＭＳスキャナの動作
続いて、図５を参照して、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２の動作の態様（具体的には、ミラー１３０を回転させる動作の態様）について説明する。ここに、図５は、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２による動作の態様を概念的に示す平面図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ミラー１３０を回転させる場合には、駆動源部１４０ａは、ベース１１０（特に、ベース１１０の外側の辺１１３）に対して加振力を加える。同様に、駆動源部１４０ｂは、ベース１１０（特に、ベース１１０の外側の辺１１４）に対して加振力を加える。

ここで、駆動源部１４０ａがベース１１０の外側の辺１１３をＹ軸の負の方向に沿って押し込む力を加振力として加え且つ駆動源部１４０ｂがベース１１０の外側の辺１１４をＹ軸の正の方向に沿って押し込む力を加振力として加えた場合には、図５（ａ）に示すように、ベース１１０の辺１１３及び辺１１４の夫々は、ベース１１０の空隙に向かって押し込まれるように歪む。この結果、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々は、Ｙ軸の方向に沿って圧縮される。

同様に、駆動源部１４０ａがベース１１０の外側の辺１１３をＹ軸の正の方向に沿って引っ張る力を加振力として加え且つ駆動源部１４０ｂがベース１１０の外側の辺１１４をＹ軸の負の方向に沿って引っ張る力を加振力として加えた場合には、図５（ｂ）に示すように、ベース１１０の辺１１３及び辺１１４の夫々は、ベース１１０の空隙から飛び出すように歪む。この結果、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々は、Ｙ軸の方向に沿って伸張される。

このような加振力の印加を共振周波数に同期した周期で繰り返し行うことで、第３実施例においても、第１実施例と同様に、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々は、共振周波数に同期した周期でＹ軸の方向に沿って伸縮を繰り返す。これにより、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの伸縮による振動がミラー１３０に伝わり、その結果、ミラー１３０が回転する。特に、ミラー１３０は、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０により定まる共振周波数で回転動作を繰り返すように回転する。言い換えれば、ミラー１３０は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、共振周波数での回転動作を所定の角度の範囲内で繰り返すように（言い換えれば、所定の角度の範囲内での回転の往復運動を繰り返すように）回転する。つまり、ミラー１３０は自励共振する。従って、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２においても、第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００と同様に、ミラー１３０の回転を直接生じさせる力（つまり、ミラー１３０の回転方向に直接作用する力）又はトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向（つまり、ミラー１３０の回転方向）の歪みを直接生じさせる力（言い換えれば、ミラー１３０の回転方向に作用する力）を加振力として直接加えなくとも、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のねじれ方向の歪みを直接生じさせる力を加振力として加える場合と同様の態様でミラー１３０を回転させることができる。

加えて、第３実施例においては、加振力をベース１１０に対して加えている。言い換えれば、加振力を加えるための駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々をベース１１０に固定させている。従って、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０を含む可動部に駆動源部１４０ａ及び１４０ｂを固定する必要がなくなる。これにより、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０を含む可動部における、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂに起因した熱の発生を相対的に抑制することができる。その結果、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０を含む可動部に対する熱の悪影響を好適に抑制することができる。

また、加振力をベース１１０に加えるがゆえに、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０を含む可動部に駆動源部１４０ａ及び１４０ｂを備え付ける必要がない。このため、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂ並びにミラー１３０を含む可動部の質量を増加させることなく、加振力を加えることができる。従って、ミラー１３０の移動に係る感度を増加させることができる。

尚、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では、ベース１１０の歪みを利用してトーションバー１２０ａ及び１２０ｂの夫々のＹ軸の方向における伸縮を実現している。このため、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では、ベース１１０は、完全に固定されることに代えて、実質的に辺１１３を含む構造部分及び辺１１４を含む構造部分の夫々の歪みを許容した状態で固定されることが好ましい。

また、上述した第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２に対して、上述した第１実施例や第２実施例において説明した各種構成を適宜適用してもよいことは言うまでもない。

尚、上述の第１実施例から第３実施例では、Ｙ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させるＭＥＭＳスキャナ１００から１０２について説明している。つまり、上述の第１実施例及び第２実施例では、１軸回転駆動方式を採用するＭＥＭＳスキャナについて説明している。しかしながら、Ｙ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させると共にＸ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させるＭＥＭＳスキャナに対して、上述した構成を採用してもよい。この場合、Ｙ軸の方向に沿って延伸するトーションバー１２０をＹ軸の方向に沿って伸縮させる加振力を加えることでＹ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させる場合と共に、Ｘ軸の方向に沿って延伸するトーションバー１２０をＸ軸の方向に沿って伸縮させる加振力を加えることでＸ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させるように構成してもよい。或いは、Ｙ軸の方向に沿って延伸するトーションバー１２０をＹ軸の方向に沿って伸縮させる加振力を加えることでＹ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させる場合と共に、Ｘ軸の方向に沿って延伸するトーションバー１２０をねじれ方向（つまり、Ｘ軸を中心軸とする回転方向）に沿ってねじれさせる加振力を加えることでＸ軸を中心軸としてミラー１３０を回転させるように構成してもよい。

（４）第４実施例
続いて、図６及び図７を参照して、ＭＥＭＳスキャナの第４実施例について説明する。

（４−１）基本構成
初めに、図６を参照して、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３の基本構成について説明する。ここに、図６は、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３の基本構成を概念的に示す平面図である。尚、上述した第１実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１００から第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２と同一の構成については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明については省略する。

図６に示すように、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３は、上述した「第１ベース部」の一具体例を構成する第１ベース１１０−１と、上述した「第１弾性部」の一具体例を構成する第１トーションバー１２０ａ−１と、上述した「第１弾性部」の一具体例を構成する第１トーションバー１２０ｂ−１と、上述した「第２ベース部」の一具体例を構成する第２ベース１１０−２と、上述した「第２弾性部」の一具体例を構成する第２トーションバー１２０ａ−２と、上述した「第２弾性部」の一具体例を構成する第２トーションバー１２０ｂ−２と、上述した「被駆動部」の一具体例を構成するミラー１３０と、上述した「印加部」の一具体例を構成する駆動源部１４０ａと、上述した「印加部」の一具体例を構成する駆動源部１４０ｂとを備えている。

第１ベース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１１０−１は、図６中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図６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６に示す例では、第１ベース１１０−１は、正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、長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１１０−１は、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３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スキャナ１０２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、図６では、第１ベース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１１０−１の形状を任意に代えてもよい。

第１トーションバー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トーションバー１２０ａ−１は、図６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トーションバー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トーションバー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い。第１トーションバー１２０ａ−１の一方の端部１２１ａ−１は、第１ベース１１０−１の内側の辺１１５−１に接続される。第１トーションバー１２０ａ−１の他方の端部１２２ａ−１は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース１１０−１の内側の辺１１５−１に対向する第２ベース１１０−２の外側の辺１１７−２に接続される。

同様に、第１トーションバー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トーションバー１２０ｂ−１は、図６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トーションバー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トーションバー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い。第１トーションバー１２０ｂ−１の一方の端部１２１ｂ−１は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース１１０−１の内側の辺（言い換えれば、領域部分）１１５−１（つまり、第１トーションバー１２０ａ−１の一方の端部１２１ａ−１が接続される第１ベース１１０−１の内側の辺１１５−１）に対向する第１ベース１１０−１の内側の辺１１６−１に接続される。第１トーションバー１２０ｂ−１の他方の端部１２２ｂ−１は、Ｘ軸の方向に沿って第１ベース１１０−１の内側の辺１１６−１に対向する第２ベース１１０−２の外側の辺１１８−２に接続される。

第２ベース１１０−２は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第２ベース１１０−２は、図６中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図６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６に示す例では、第２ベース１１０−２は、正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、長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２ベース１１０−２は、第１ベース１１０−１の内部の空隙に、第１トーションバー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１１０−２は、第１トーションバー１２０ａ−１及び１２０ｂ−１の弾性によって、Ｘ軸の方向を中心軸として回転するように構成されている。

尚、図６では、第２ベース１１０−２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２ベース１１０−２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２ベース１１０−２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２ベース１１０−２の形状を任意に代えてもよい。

第２トーションバー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トーションバー１２０ａ−２は、図６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トーションバー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トーションバー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トーションバー１２０ａ−２の一方の端部１２１ａ−２は、第２ベース１１０−２の内側の辺１１１−２に接続される。第２トーションバー１２０ａ−２の他方の端部１２２ａ−２は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース１１０−２の内側の辺１１１−２に対向するミラー１３０の一方の辺１３１に接続される。

同様に、第２トーションバー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トーションバー１２０ｂ−２は、図６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トーションバー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トーションバー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トーションバー１２０ｂ−２の一方の端部１２１ｂ−２は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース１１０−２の内側の辺（言い換えれば、領域部分）１１１−２（つまり、第２トーションバー１２０ａ−２の一方の端部１２１ａ−２が接続される第２ベース１１０−２の内側の辺１１１−２）に対向する第２ベース１１０−２の内側の辺１１２−２に接続される。第２トーションバー１２０ｂ−２の他方の端部１２２ｂ−２は、Ｙ軸の方向に沿って第２ベース１１０−２の内側の辺１１２−２に対向するミラー１３０の他方の辺１３２に接続される。

ミラー１３０は、第２ベース１１０−２の内部の空隙に、第２トーションバー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トーションバー１２０ａ−２及び１２０ｂ−２の弾性によって、Ｙ軸の方向を中心軸として回転するように構成されている。

駆動源部１４０ａは、第１ベース１１０−１の内側の辺１１１−１と第２ベース１１０−２の外側の辺１１３−２との間に挟持されるように、第１ベース１１０−１の内側の辺１１１−１及び第２ベース１１０−２の外側の辺１１３−２の夫々に固定されている。より具体的には、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では、駆動源部１４０ａとして、静電力に起因した力を加える駆動源部を採用している。このため、駆動源部１４０ａは、第１ベース１１０−１の内側の辺１１１−１に固定された櫛葉状の第１電極１４１ａと、第２ベース１１０−２の外側の辺１１３−２に固定されると共に第１電極１４１ａの間に分布する櫛葉状の第２電極１４２ａとを備えている。この場合、第１電極１４１ａ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、所望の電圧が印加される。ここで、第１電極１４１ａと第２電極１４２ａとの間の電位差に起因して、第１電極１４１ａと第２電極１４２ａとの間には静電力（言い換えれば、クーロン力）が生ずる。ここで、第１電極１４１ａが基礎となる第１ベース１１０−１に固定されており且つ第２電極１４２ａが第２ベース１１０−２に固定されていることから、この静電力に起因した力が第２ベース１１０−２に加わる。その結果、静電力に起因した力が第２ベース１１０−２に加えられる。

駆動源部１４０ｂは、第１ベース１１０−１の内側の辺１１２−１と第２ベース１１０−２の外側の辺１１４−２との間に挟持されるように、第１ベース１１０−１の内側の辺１１２−１及び第２ベース１１０−２の外側の辺１１４−２の夫々に固定されている。より具体的には、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２では、駆動源部１４０ｂとして、静電力に起因した力を加える駆動源部を採用している。このため、駆動源部１４０ｂは、第１ベース１１０−１の内側の辺１１２−１に固定された櫛葉状の第１電極１４１ｂと、第２ベース１１０−２の外側の辺１１４−２に固定されると共に第１電極１４１ｂの間に分布する櫛葉状の第２電極１４２ｂとを備えている。この場合、第１電極１４１ｂ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、所望の電圧が印加される。ここで、第１電極１４１ｂと第２電極１４２ｂとの間の電位差に起因して、第１電極１４１ｂと第２電極１４２ｂとの間には静電力（言い換えれば、クーロン力）が生ずる。ここで、第１電極１４１ｂが基礎となる第１ベース１１０−１に固定されており且つ第２電極１４２ｂが第２ベース１１０−２に固定されていることから、この静電力に起因した力が第２ベース１１０−２に加わる。その結果、静電力に起因した力が第２ベース１１０−２に加えられる。

尚、第４実施例では、静電力に起因した力を加える駆動源部１４０ａ及び１４０ｂを用いて説明を進めているが、上述したように、圧電効果に起因した力を加える駆動源部や電磁力に起因した力を加える駆動源部を採用してもよいことは言うまでもない。

（４−２）ＭＥＭＳスキャナの動作
続いて、図７を参照して、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３の動作の態様（具体的には、ミラー１３０を回転させる動作の態様）、について説明する。ここに、図７は、第４実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０３による動作の態様を概念的に示す平面図である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ミラー１３０を回転させる場合には、駆動源部１４０ａは、第２ベース１１０−２（特に、第２ベース１１０−２の外側の辺１１３−２）に対して、静電力に起因した力を加える。同様に、駆動源部１４０ｂは、第２ベース１１０−２（特に、第２ベース１１０−２の外側の辺１１４−２）に対して、静電力に起因した力を加える。

このとき、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々から静電力に起因した力が加えられた第２ベース１１０−２は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１トーションバー１２０ａ−１及び１２０ｂ−１の弾性を利用して、Ｘ軸に沿った方向を中心軸として回転する。

同時に、第２ベース１１０−２は、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々から加えられる静電力に起因した力に応じて、外側の辺１１３−２がＹ軸の負の方向に沿って押し込められ且つ外側の辺１１４−２がＹ軸の正の方向に沿って押し込められる。その結果、図７（ａ）に示すように、第２ベース１１０−２の辺１１３−２及び辺１１４−２の夫々は、第２ベース１１０−２の空隙に向かって押し込まれるように歪む。この結果、第２トーションバー１２０ａ−２及び１２０ｂ−２の夫々は、Ｙ軸の方向に沿って圧縮される。

同様に、第２ベース１１０−２は、駆動源部１４０ａ及び１４０ｂの夫々から加えられる静電力に起因した力に応じて、外側の辺１１３−２がＹ軸の正の方向に沿って引っ張られ且つ外側の辺１１４−２がＹ軸の負の方向に沿って引っ張られる。その結果、図７（ｂ）に示すように、第２ベース１１０−２の辺１１３−２及び辺１１４−２の夫々は、第２ベース１１０−２の空隙から飛び出すように歪む。この結果、第２トーションバー１２０ａ−２及び１２０ｂ−２の夫々は、Ｙ軸の方向に沿って伸張される。

つまり、第４実施例においては、第２ベース１１０−２、第２トーションバー１２０ａ−２及び１２０ｂ−２及びミラー１３０という系の内部においては、第３実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０２と同様の態様で、ミラー１３０がＹ軸に沿った軸を中心軸として回転する。このとき、ミラー１３０を支持する第２ベース１１０−２そのものがＸ軸に沿った軸を中心軸として回転しているため、ミラー１３０は、Ｙ軸に沿った軸を中心軸として回転すると共にＸ軸に沿った軸を中心軸として回転する。従って、ミラー１２０の２軸回転駆動を実現することができる。

特に、第４実施例では、Ｘ軸に沿った軸を中心軸として第２ベース１１０−２を回転させるための力を、Ｙ軸に沿った軸を中心軸としてミラー１３０を回転させる力（つまり、加振力であって、第２トーションバー１２０ａ−２及び１２０ｂ−２を伸縮させる力）として利用することができる。このため、Ｘ軸に沿った軸を中心軸として第２ベース１１０−２を回転させるための力を加える印加部と、Ｙ軸に沿った軸を中心軸としてミラー１３０を回転させるための力を加える印加部とを別個独立に備える必要がないという実践上大変有利な効果を有する。

尚、上述の説明では、説明の簡略化ないしは明確化のために、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂがミラー１３０の回転軸の方向に沿って長手を有する例を説明している。しかしながら、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂがミラー１３０の回転軸の方向に沿って短手を有する（つまり、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂがミラー１３０の回転軸に直交する方向に沿って長手を有する）ように構成してもよい。この場合は、トーションバー１２０ａ及び１２０ｂがミラー１３０の回転軸の方向に沿って長手を有する場合と比較して、共振周波数が高くなる。

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 ＭＥＭＳスキャナ
１１０ ベース
１２０ トーションバー
１３０ ミラー
１４０ 駆動源部

Claims (7)

1. ベース部と、
   一の方向に沿った軸を中心軸として回転可能な被駆動部と、
   前記ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記一の方向に沿って延伸している弾性部と、
   前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を、前記被駆動部及び前記弾性部により定まる共振周波数で前記被駆動部が共振するように前記被駆動部を回転させるための加振力として加える印加部と
   を備え、
   前記弾性部の前記一の方向に沿った伸縮による振動が前記被駆動部に伝わることで、前記被駆動部が前記一の方向に沿った軸を中心軸として回転することを特徴とする駆動装置。
2. 前記弾性部は前記印加部と一体化されており、且つ圧電素子を含んで構成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. 前記印加部は、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を前記加振力として前記弾性部に直接加え、
   前記弾性部は、前記加振力によって前記一の方向に沿って伸縮することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記ベース部は、内部の空隙を取り囲む枠形状であり、
   前記被駆動部は、前記ベース部に取り囲まれるように前記ベース部の内部の空隙に配置され、
   前記弾性部の前記一の方向に沿った一方の端部と前記ベース部とが接続され、且つ前記弾性部の前記一の方向に沿った他方の端部と前記被駆動部とが接続され、
   前記印加部は、前記弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力を前記加振力として前記ベース部に加え、
   前記ベース部は前記加振力によって歪むと共に、前記弾性部は前記ベース部の歪みに伴って前記一の方向に沿って伸縮することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記ベース部は、内部の空隙を取り囲む枠形状であり、
   前記被駆動部は、前記ベース部に取り囲まれるように前記ベース部の内部の空隙に配置され、
   前記弾性部は、(i)前記一の方向に沿って対向する前記ベース部の２つの領域部分のうちの一方の領域部分と当該一方の領域部分に対向する前記被駆動部の領域部分とを接続する一方側弾性部と、(ii)前記一の方向に沿って対向する前記ベース部の２つの領域部分のうちの他方の領域部分と当該他方の領域部分に対向する前記被駆動部の領域部分とを接続する他方側弾性部を備えており、
   前記印加部は、前記一方側弾性部の伸縮態様と前記他方側弾性部の伸縮態様とが互いに同期するように前記加振力を加えることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記印加部は、前記一方側弾性部の伸縮量の絶対値と前記他方側弾性部の伸縮量の絶対値とが互いに同一となるように前記加振力を加えることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
7. 前記ベース部は、第１ベース部と、当該第１ベースにより取り囲まれる第２ベース部とを備え、
   前記弾性部は、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一の方向とは異なる他の方向に沿って延伸している第１弾性部と、前記第２ベース部と前記被駆動部とを接続し且つ前記一の方向に沿って延伸している第２弾性部とを備え、
   前記印加部は、(i)前記第２ベース部を前記他の方向に沿った軸を中心軸として回転させる駆動力を加えると共に、(ii)当該駆動力を、前記第２弾性部を前記一の方向に沿って伸縮させる力となる前記加振力として利用することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

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