JP5718075B2 - 光偏向モジュール - Google Patents

Description

本発明は圧電駆動方式の光偏向器を有する光偏向モジュールに関する。光偏向器は、光学装置、たとえば、投射型画像表示装置、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成用走査装置、バーコードリーダ、エリアセンサ等のセンシング用光走査装置に適用される。

従来の圧電駆動方式の光偏向器においては、半導体製造プロセス技術、マイクロエレクトロメカニクスシステム（MEMS）技術を用い、空洞部を有する半導体基板の支持体に、ミラー、ミラーを揺動可能に支持する１対の弾性梁つまりトーションバー、トーションバーに作用する２対の駆動用圧電アクチュエータを形成する（参照：特許文献１）。この場合、ミラーは支持体の空洞部の中央に位置する矩形反射面を有する。各トーションバーは支持体に連結された基端及びミラーに連結された先端を有する。各駆動用圧電アクチュエータはカンチレバーとして作用し、その基端は支持体に固定され、先端はトーションバーに連結されている。従って、駆動用圧電アクチュエータに駆動電圧を印加することにより駆動用圧電アクチュエータに湾曲変形を生じさせてトーションバーを捩り変形させ、これにより、ミラーが振れる。この結果、ミラーの矩形反射面に入射する光の反射光を１次元的に走査できる。

また、上述の従来の光偏向器においては、ミラーの矩形反射面の角度を検出して振れ角、スキャン速度をフィードバック制御するために、角度検出する２対の検出用圧電アクチュエータがトーションバーのミラー側付け根に設けられている。この場合、各検出用圧電アクチュエータもカンチレバーとして作用し、しかもミラーの側辺に固定され、その基端はトーションバーに連結されているので、ミラーの角度を位相ずれなく検出する。従って、リアルタイムでミラーの揺動をフィードバック制御できる。

上述の従来の光偏向器においては、ミラーと検出用圧電アクチュエータとは結合されているので、ミラー及び検出用圧電アクチュエータは１つの慣性モーメントとして作用する。従って、ミラー及び検出用圧電アクチュエータを大気中で動作させた場合、大気の粘性抵抗等により、駆動用圧電アクチュエータからの応力がミラー及び検出用圧電アクチュエータにその質量に応じて分散する。検出用圧電アクチュエータに分散した駆動用圧電アクチュエータからの応力により検出用圧電アクチュエータが変位する。この検出用圧電アクチュエータの圧電起電力を変位量として検出する。

尚、ここでの慣性モーメントは１対のトーションバーを結ぶ軸の回りの慣性モーメントで定義する。

特開２００９−１６９３２５号公報 特開２００１−２３４３３１号公報 特開２００２−１７７７６５号公報 特開２００３−８１６９４号公報

しかしながら、上述の従来の光偏向器においては、ミラーの回転を駆動用圧電アクチュエータのみ、常時、駆動電圧を印加し続けることによって行っているので、消費電力が大きくなるという課題があった。

上述の課題を解決するために、本発明に係る光偏向モジュールは、光偏向器及び光偏向器を制御する制御ユニットを具備し、光偏向器は、空洞部が形成された支持体と、支持体の空洞部内に位置する反射面を有するミラーと、基端が支持体に連結され先端がミラーに連結された弾性梁（トーションバー）と、トーションバーのミラーの先端の近傍に連結された第１の圧電アクチュエータとを具備し、制御ユニットは一定周期の繰返信号を第１の圧電アクチュエータに供給し、繰返信号は一定周期の1/2〜3/4期間の駆動電圧印加期間及び1/4〜1/2期間の電圧無印加期間よりなるものである。電圧無印加期間では、第１の圧電アクチュエータは慣性力で動作するので、消費電力が低減する。また、第１の圧電アクチュエータの駆動電圧印加期間は電圧無印加期間分だけ短くなり、その分、第１の圧電アクチュエータの寿命が長くなる。
また、繰返信号は正弦波信号であり、駆動電圧印加期間は正弦波信号の最小値から最大値までの変化期間あるいは最大値から最小値までの変化期間を含むものである。これにより、電圧無印加期間があるにもかかわらず、ミラーの振れは滑らかになると共に、ミラーの振れ角は十分に大きくなる。
さらに、ミラーは矩形であり、第１の圧電アクチュエータは弾性梁のミラーの付け根と支持体との間に設けられる。あるいは、ミラーは円形であり、第１の圧電アクチュエータは半環形であり、ミラーの外周部に設けられる。
さらにまた、制御ユニットは電圧無印加期間に第１の圧電アクチュエータの圧電起電力を検出する検出手段を具備し、制御ユニットは第１の圧電アクチュエータの圧電起電力に応じて駆動電圧印加期間の駆動電圧を制御する。

さらに、本発明に係る光偏向モジュールは、上述の光偏向モジュールに対して、弾性梁のミラーの基端の近傍と支持体との間に設けられた第２の圧電アクチュエータを具備し、制御ユニットは第１の圧電アクチュエータの圧電起電力に応じて駆動電圧印加期間の駆動電圧及び第２の圧電アクチュエータの駆動電圧を制御する。

本発明によれば、第１の圧電アクチュエータを慣性力でも動作させるので、第１の圧電アクチュエータの消費電力を低減でき、寿命を延ばすことができる。また、第１の圧電アクチュエータの圧電起電力の検出により第１の圧電アクチュエータの駆動を制御しているので、ミラーの振れ角を精度よく制御できる。

また、第２の圧電アクチュエータを設け、第１の圧電アクチュエータの圧電起電力により第２の圧電アクチュエータの駆動を制御しているので、さらに、大きな駆動力つまり回転トルクによりミラーの振れ角を大きくできる。

本発明に係る光偏向モジュールの第１の実施の形態を示す斜視図である。 図１の駆動用圧電アクチュエータの変形を説明するための図１のII-II線断面図である。 図１の駆動兼検出用圧電アクチュエータの変形を説明するための図１のIII-III線断面図である。 図１のミラーの変形を説明するための図１のIV-IV線断面図である。 図１の駆動用圧電アクチュエータ及び駆動兼検出用圧電アクチュエータの駆動電圧、ミラーの振れ角及び駆動兼検出用圧電アクチュエータの検出電圧を示すタイミング図である。 図１の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 図１の光偏向器の寿命を説明するためのタイミング図である。 図１の光偏向器の製造方法を説明するための図１のV-V線断面図である。 図１の光偏向器の製造方法を説明するための図１のV-V線断面図である。 図１の光偏向器の製造方法を説明するための図１のV-V線断面図である。 本発明に係る光偏向モジュールの第２の実施の形態を示す斜視図である。 図１０の駆動兼検出用圧電アクチュエータの駆動電圧、ミラーの振れ角及び駆動兼検出用圧電アクチュエータの検出電圧を示すタイミング図である。 図１０の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 図１の光偏向モジュールの変更例を示す斜視図である。 図１０の光偏向モジュールの変更例を示す斜視図である。

図１は本発明に係る光偏向モジュールの第１の実施の形態を示す斜視図、図２は図１の駆動用圧電アクチュエータの変形を説明するための図１のII-II線断面図、図３は図１の駆動兼検出用圧電アクチュエータの変形を説明するための図１のIII-III線断面図、図４は図１のミラーの変形を説明するためのIV-IV線断面図である。図１において、光偏向モジュールは圧電駆動方式の光偏向器Ｕ１、光偏向器Ｕ１を制御する制御ユニットＵ２及びレーザ光源Ｕ３よりなる。

図１に示すように、光偏向器Ｕ１は、たとえば3mm×3mmのサイズを有し、空洞部１ａが形成された支持体１と、空洞部１ａの中央に位置する1mm×1mmの矩形反射面を有するミラー２と、ミラー２を揺動可能に支持する１対の幅約30μm、長さ約300μmの弾性梁つまりトーションバー３、４と、トーションバー３にカンチレバーとして作用する１対の駆動用圧電アクチュエータ５、６と、トーションバー４にカンチレバーとして作用する１対の駆動用圧電アクチュエータ７、８と、トーションバー３に結合されたカンチレバーとして作用する１対の駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０と、トーションバー４に結合されたカンチレバーとして作用する１対の駆動兼検出用圧電アクチュエータ１１、１２とを備えている。駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０；１１、１２はトーションバー３、４のミラー２側付け根に連結されて設けられている。駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０；１１、１２は湾曲する必要があるので、厚さは100μm以下にする。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０；１１、１２とミラー２との位相ずれは小さく、検出精度の低下はほとんどない。すなわち、ミラー２の揺動（回転振動）の振動周波数が駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０；１１、１２の揺動（回転振動）の振動周波数に一致するように設けられており、また、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０；１１、１２の最大振幅がミラー２の最大振幅と一致するように設けられている。

ミラー２は振動板２ａ及び反射板として作用する下部電極２ｂ（図４に図示）よりなる。

トーションバー３は振動板３ａ及び下部電極３ｂ（図２に図示）よりなり、また、トーションバー４は振動板４ａ及び下部電極４ｂ（図示せず）よりなる。

駆動用圧電アクチュエータ５は圧電ユニモルフ振動板であって、振動板５ａ、下部電極５ｂ、圧電体層５ｃ及び上部電極５ｄ（図２をも参照）よりなり、また、駆動用圧電アクチュエータ６も圧電ユニモルフ振動板であって、振動板６ａ、下部電極６ｂ、圧電体層６ｃ及び上部電極６ｄ（図２をも参照）よりなる。この場合、上述のごとく、駆動用圧電アクチュエータ５、６は対をなし、トーションバー３に作用する。

駆動用圧電アクチュエータ７は圧電ユニモルフ振動板であって、振動板７ａ、下部電極７ｂ、圧電体層７ｃ及び上部電極７ｄ（７ｂ、７ｄのみ図示）よりなり、また、駆動用圧電アクチュエータ８も圧電ユニモルフ振動板であって、振動板８ａ、下部電極８ｂ、圧電体層８ｃ及び上部電極８ｄ（８ｂ、８ｄのみ図示）よりなる。この場合、上述のごとく、圧電アクチュエータ７、８は対をなし、トーションバー４に作用する。

駆動兼検出用圧電アクチュエータ９は圧電ユニモルフ振動板であって、振動板９ａ、下部電極９ｂ、圧電体層９ｃ及び上部電極９ｄ（図３をも参照）よりなり、また、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０も圧電ユニモルフ振動板であって、振動板１０ａ、下部電極１０ｂ、圧電体層１０ｃ及び上部電極１０ｄ（図３をも参照）よりなる。この場合、駆動時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０がトーションバー３に作用し、他方、検出時には、トーションバー４が駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０に作用する。

駆動兼検出用圧電アクチュエータ１１は圧電ユニモルフ振動板であって、振動板１１ａ、下部電極１１ｂ、圧電体層１１ｃ及び上部電極１１ｄ（１１ｂ、１１ｄのみ図示）よりなり、また、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１２も圧電ユニモルフ振動板であって、振動板１２ａ、下部電極１２ｂ、圧電体層１２ｃ及び上部電極１２ｄ（１２ｂ、１２ｄのみ図示）よりなる。この場合、駆動時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１１、１２がトーションバー４に作用し、他方、検出時には、トーションバー４が駆動兼検出用圧電アクチュエータ１１、１２に作用する。

図１、図２、図３、図４においては、下部電極５ｂ、６ｂ；７ｂ、８ｂ；９ｂ、１０ｂ；１１ｂ、１２ｂは接続されている。

たとえば、下部電極５ｂ、６ｂは接続されており、駆動用圧電アクチュエータ５の上部電極５ｄは接地され、駆動用圧電アクチュエータ６の上部電極６ｄに駆動電圧V_d1が印加される。同様に、下部電極７ｂ、８ｂは接続されており、駆動用圧電アクチュエータ７の上部電極７ｄは接地され、駆動用圧電アクチュエータ８の上部電極８ｄに駆動電圧V_d1が印加される。

他方、下部電極９ｂ、１０ｂは接続されており、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９の上部電極９ｄは接地され、駆動時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０の上部電極１０ｄに駆動電圧V_d2が印加され、検出時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０の上部電極１０ｄから検出電圧V_sが取り出される。同様に、下部電極１１ｂ、１２ｂは接続されており、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１１の上部電極１１ｄは接地され、駆動時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１２の上部電極１２ｄに駆動電圧V_d2が印加され、検出時には、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１２の上部電極１２ｄから検出電圧V_sが取り出される。

また、図１、図２、図３、図４には図示しないが、支持体１と振動板２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ、１１ｂ、１２ｂとの間には製造工程においてエッチングストッパとして作用する絶縁層たとえば酸化シリコン層１０１２（図７、図８、図９に図示）が設けられている。

さらに、図１、図２、図３、図４には図示しないが、振動板２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａと下部電極２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂの間は絶縁層たとえば酸化シリコン層１０２２（図７、図８、図９に図示）によって電気的に絶縁されている。

制御ユニットＵ２は駆動電圧V_d1、V_d2を発生し、検出電圧V_sを受信するためのものであり、駆動電圧V_d1を発生する正弦波発生器２０１、駆動電圧V_d1を時間Δtだけ遅延させて駆動電圧V_d1’を発生する遅延器２０２、駆動電圧V_d1’に基づいて駆動時に駆動電圧V_d2を駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０、１２の上部電極１０ｄ、１２ｄに供給するためのスイッチ２０３、検出時に駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０、１２の上部電極１０ｄ、１２ｄから検出電圧V_sを受信するためのスイッチ２０４、スイッチ２０３、２０４を相補的に制御するために切換信号S、/Sを発生する切換信号発生器２０５、及び検出電圧V_sの振幅Bを検出する検出器２０６よりなる。正弦波発生器２０１、遅延器２０２、切換信号発生器２０５及び検出器２０６は制御回路（たとえばマイクロコンピュータ）２０７に接続されている。尚、検出器２０６はディジタル／アナログ（D/A）変換器等によって構成されている。

他方、たとえば、レーザプリンタであれば、制御回路２０７は正弦波発生器２０１の駆動電圧V_d1の正弦波の位相に同期させてデータDに応じてレーザ信号を変調してレーザ変調信号が発生する。この結果、レーザ光源駆動回路２０８はレーザ変調信号を用いてレーザ光源Ｕ３を駆動することになる。レーザ光源Ｕ３のレーザ光Ｌは光偏向器Ｕ１のミラー２に照射され、この結果、レーザ光Ｌが対象物（図示せず）上で走査される。

次に、図１、図２、図３、図４の光偏向モジュールの動作を図５のタイミング図を参照して説明する。

制御回路２０７が振幅A、角周波数ωを正弦波発生器２０１に与えると、正弦波発生器２０１は図５の（Ａ）に示す駆動電圧V_d1を発生して駆動用圧電アクチュエータ６、８の上部電極６ｄ、８ｄに印加する。この駆動電圧V_d1は（１）式で与えられる。尚、ωはトーションバー３、４を含むミラー２の機械的共振振動数であるが非共振振動数でもよい。
V_d1 = A (1 + sinωt) （１）
この結果、図２に示すごとく、駆動用圧電アクチュエータ５（７）の圧電体層５ｃ（７ｃ）及び駆動用圧電アクチュエータ６（８）の圧電体層６ｃ（８ｃ）が互いに反対側に湾曲し、従って、駆動用圧電アクチュエータ５（７）の振動板５ａ（７ａ）及び駆動用圧電アクチュエータ６（８）の振動板６ａ（８ａ）がＳ字状になって回転振動する。このとき、振動板５ａ（７ａ）及び振動板６ａ（８ａ）の基端は支持体１に連結されているので、振動板５ａ（７ａ）及び振動板６ａ（８ａ）の先端は支持体１の厚み方向に上下振動する。この場合、駆動用圧電アクチュエータ５（７）の上部電極５ｄ（７ｄ）と下部電極５ｂ（７ｂ）との間の電圧と駆動用圧電アクチュエータ６（８）の上部電極６ｄ（８ｄ）と下部電極６ｂ（８ｂ）との間の電圧には180°の位相差があるので、振動板５ａ（７ａ）の先端が上もしくは下振動するとき、振動板６ａ（８ａ）の先端は下もしくは上振動する。従って、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８によって発生した回転トルクによりトーションバー３（４）が揺動つまり回転振動し、図４のミラー２が、図５の（Ｂ）の点線に示すごとく、振動する。

駆動電圧V_d1は遅延器２０２によって遅延時間Δtだけ遅延されて図５の（Ａ）に示す駆動電圧V_d1’となる。この駆動電圧V_d1’は（２）式で与えられる。
V_d1’ = A (1 + sinω(t - Δt)) （２）
尚、遅延時間Δtは図１の光偏向器Ｕ１の構造に依存した値であって、特に、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８と駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２との間のトーションバー３、４の長さ等に依存する。但し、周期は一致させる。この駆動電圧V_d1’は制御回路２０７によって発生した図５の（Ａ）に示す切換信号Sによって駆動電圧V_d2となり、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０、１２の上部電極１０ｄ、１２ｄに印加される。ここでは、V_d2は正弦波の最小値から最大値まで変化する1/2周期分のみが印加され、残りの1/2周期分の期間が電圧無印加となるような波形となっている。電圧印加期間が切替信号Sの駆動期間で、電圧無印加の期間は切替信号/Sの検出期間となっている。この結果、図３に示すごとく、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の圧電体層９ｃ（１１ｃ）及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の圧電体層１０ｃ（１２ｃ）が互いに反対側に湾曲し、従って、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の振動板９ａ（１１ａ）及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の振動板１０ａ（１２ａ）がＳ字状になって回転振動する。このとき、振動板９ａ（１１ａ）及び振動板１０ａ（１２ａ）の基端は支持体１に連結されているので、振動板９ａ（１１ａ）及び振動板１０ａ（１２ａ）の先端は支持体１の厚み方向に上下振動する。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の上部電極９ｄ（１１ｄ）と下部電極９ｂ（１１ｂ）との間の電圧と駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の上部電極１０ｄ（１２ｄ）と下部電極１０ｂ（１２ｂ）との間の電圧には180°の位相差があるので、振動板９ａ（１１ａ）の先端が上もしくは下振動するとき、振動板１０ａ（１２ａ）の先端は下もしくは上振動する。従って、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２によって発生した回転トルクによりトーションバー３（４）が揺動つまり回転振動し、図４のミラー２が振動する。

駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８は支持体１とトーションバー３、４との間に接続され、他方、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２は支持体１ではなくミラー２のミラー付け根のトーションバー３、４に連結されているので、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２による回転トルクを、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８による回転トルクを減少させることなく、発生できる。従って、これら２つの回転トルクの和がミラー２に作用するので、図４のミラー２は、図５の（Ｂ）の実線に示すごとく、さらに図５の（Ｂ）の駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８のみでの振動を示す点線の場合よりも振動する。さらに、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８による回転トルク及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２による回転トルクは各駆動電圧V_d1、V_d2によって独立に制御できる。従って、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の駆動電圧V_d2の周波数を駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８の駆動電圧V_d1によるミラー２の共振周波数に一致させることができる。これにより、上述の２つの回転トルクの緩衝を制御し、図５の（Ｂ）の実線で示すごとく、ミラー２の最大振れ角を増大させることができる。

図５の（Ａ）に示す切換信号Sの駆動時間において、トーションバー３（４）が揺動つまり回転振動すると、切換信号/Sの検出時間においても、慣性力により、図３、図４に示すごとく、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２にはトーションバー３（４）を中心とする回転トルクが発生し、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２はトーションバー３（４）を中心軸として傾く。このとき、振動板５ａ（７ａ）及び振動板６ａ（８ａ）は交流電圧に追随して上下振動するので、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２にはシーソー的な回転トルクが発生し、従って、図５の（Ｂ）に示すごとく、ミラー２の角度は正弦波的に揺動すると共に、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の出力も、図５の（Ｃ）に示すごとく、正弦波的に変化する。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の振動板９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａはミラー２と同期してトーションバー３（４）を中心軸として揺動つまり回転振動する。この結果、図５の（Ｃ）の実線に示すごとく、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０の検出電圧V_Sはミラー２の角度変化と同一位相で同一の正弦波変化するが、図５の（Ｃ）の駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８のみで振動させた場合に検出される点線に示すミラー２の振動が小さい場合に比較してさらに大きく変化する。

図５の（Ｃ）の実線に示す検出電圧V_Sは（３）式で与えられる。
V_S = B(1 + sinω(t - Δt)) （３）
この振幅Bは検出器２０６によって検出され、制御回路２０７に供給される。

制御回路２０７は、検出電圧V_Sの波形の振幅B及び駆動電圧V_d1、V_d2に対しての波形の遅延時間等に基づいて駆動電圧V_d1、V_d2の振幅A、角周波数ω及び遅延時間Δtを制御する。

図６Ａは図１の制御回路２０７の動作を説明するためのフローチャートである。

始めに、ステップ６０１を参照すると、振幅Aを一定値A₀に固定すると共に、遅延時間Δtを所定値Δt₀に初期化する。

次に、ステップ６０２を参照すると、ミラー２の共振角周波数ωを設定する。ミラー２の共振角周波数ωは、
S=”0”
/S=”1”
の基でωをスキャンして検出された検出電圧V_Sの振幅Bが最大となるように求める。つまり、B=B_maxのときのωを共振角周波数として固定する。

次に、ステップ６０３において、
B←B_max
とする。

次に、ステップ６０４を参照すると、Bが一定値B₀（ミラー２の振れ角±10°に相当する値）未満か否かを判別する。この結果、B<B_Lであれば、ステップ６０５に進んでBによる遅延時間Δtのフィードバック制御を行い、他方、B≧B_Lであれば、ステップ６０６に進んで遅延時間Δtを一定とするオープン制御を行う。

ステップ６０５では、検出された振幅Bが最適値B_optとなるように、遅延時間Δtを制御する。たとえば、B≧B_optのときに
Δt←Δt−δ
として、B<B_optのときに、
Δt←Δt＋δ
とする。但し、δは正の一定値とする。この遅延時間Δtは遅延器２０２に設定される。この結果、振幅Bが最適値B_optに収束することになる。尚、最適値B_optは対象物の長さに対応するミラー２の振れ角である。

他方、ステップ６０６では、
Δt←(π/2)/ω
とし、この遅延時間Δtは遅延器２０２に設定される。この結果、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２による回転トルクは駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８による回転トルクを相殺するように作用する。つまり、大きな外部異常振動が光偏向器Ｕ１に印加されたときに、この異常振動を抑制してミラー２の破壊を防止する。

最後に、ステップ６０７を参照すると、切換信号発生器２０５の切換信号S、/Sを角周波数ωに同期させた上で検出電圧V_Sの振幅Bを検出してステップ６０４〜６０６のフローを繰返す。

第１の例として、図１の光偏向器Ｕ１の共振周波数fが5kHzを有し、最適振れ角±8°の場合を想定する。この場合、ステップ６０１において、A₀=10Vとし、ステップ６０２において、B_maxが最大振れ角±5°相当のときに、ω/2π=5kHzとなる。この結果、B_optが最適振れ角±8°相当であれば、ステップ６０４、６０５、６０７のフローによりBがB_opt（±8°相当）に収束するようにΔtを制御すると、
Δt=(π/4)/ω
であった。つまり、A=10V、ω/2π=5kHzの駆動電圧V_d1を駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８に印加した場合のミラー２の振れ角は±5°であったが、さらにA=10V、ω/2π=5kHz、Δt=(π/4)/ωの駆動電圧V_d2を駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２に印加した場合には、ミラー２の振れ角は±8°となり、ミラー２の振れ角は1.6倍となった。このように、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２を駆動させることによりミラー２の振れ角は増大する。

第２の例として、図１の光偏向器Ｕ１の共振周波数fが製造ばらつきにより4.997kHzあるいは5.003kHzを有し、最適振れ角±5°の場合を想定する。この場合、ステップ６０１において、A₀=10Vとし、ステップ６０２において、B_maxが最大振れ角±4°相当のときに、ω/2π=4.997kHzあるいは5.003kHzとなる。この結果、B_optが最適振れ角±5°相当であれば、ステップ６０４、６０５、６０７のフローによりBがB_opt（±5°相当）に収束するようにΔtを制御すると、
Δt=(π/4)/ω
であった。このように、製造ばらつきにより光偏向器Ｕ１の共振周波数fがばらついても、ミラー２の振れ角は同一となる。

第３の例として、図１の光偏向器Ｕ１の共振周波数fが5kHzを有し、最大振れ角±8°の場合にあって、ステップ６０４、６０５、６０７のフローによってフィードバック制御中に外部振動加速度500Gが印加された場合を想定する。この場合、ステップ６０４において、検出電圧V_Sの振幅Bは十分大きくなってB_Lを超える。従って、ステップ６０６に進み、
Δt←(π/2)/ω
となる。この結果、A=10V、ω/2π=5kHzの駆動電圧V_d1の印加による駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８のミラー２の回転トルクはA=10V、ω/2π=5kHz、Δt=(π/2)/ωの駆動電圧V_d2の印加による駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２のミラー２の回転トルクによって相殺され、ミラー２の回転トルクは大幅に減少する。これにより、ミラー２の破壊を防止することができる。

尚、図６Ａにおいては、遅延時間Δtをフィードバック制御及びオープン制御しているが、駆動電圧V_d1の振幅Aを可変として振幅Aをフィードバック制御及びオープン制御してもよい。この場合のステップ６０１では、Δtを固定する。また、ステップ６０５では、B≧B_optのときに、Aを小さくし、B<B_optのときにAを小さくする。さらに、ステップ６０６では、Aを0とし、ミラー２の異常振動を抑制してミラー２の破壊を防止する

このように、本発明の第１の実施の形態においても、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２はミラー２の近傍に設けられているので、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２はミラー２の揺動振動を位相ずれなく検出でき、従って、ミラー２の振れ角、スキャン速度をリアルタイムで制御できる。さらに、ミラー２の駆動を駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８に加えて駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２によって行っているので、所定の駆動力（回転トルク）を得るのに、ミラー２の振れ角を迅速かつ精度よく制御できると共に、しかも、慣性力に基づく駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２を駆動させているので、圧電起電力による変位量を検出でき、かつ消費電力も小さくでき、この結果、光偏向器を小型化できる。

また、上述の第１の実施の形態においては、切換信号Sの駆動期間を駆動電圧V_d1’が最小値から最大値となるまでの1/2周期としている。この場合、図６Ｂに示すように、A=10V、f=ω/2π=20kHzとした場合、ミラー２の初期最大振れ角5°は10000時間の駆動時間が経過しても96％程度の最大振れ角(=4.8°)を保持できた。他方、駆動電圧V_d2を全周期つまりV_d2= V_d1’とした場合には、同一条件で60％程度の最大振れ角(=3°)となった。つまり、ミラー２の最大振れ角の低下は駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の劣化に基づくと考えられるので、本発明の第１の実施の形態における切換信号Sの駆動期間を1/2周期とすることにより駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８の劣化と共に、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の劣化を抑制でき、この結果、光偏向器の寿命を大きくできる。尚、駆動電圧V_d1’が最大値から最小値となるまでの1/2周期としてもよい。また、これらの最小値及び最大値を含む1/2周期より大きい期間たとえば3/4周期としてもよい。いずれの場合にも、検出期間においては、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２は慣性力で揺動するので消費電力を低減できる。

次に、図１の光偏向器Ｕ１の製造方法を図７、図８、図９を参照して説明する。尚、図７、図８、図９は図１のV-V線断面図である。

始めに、図７の（Ａ）を参照すると、シリコンオン絶縁体（SOI）基板を準備する。SOI基板は、厚さ約100〜600μmたとえば525μmの単結晶シリコン支持層（ハンドリング層とも言う）１０１１、厚さ約0.5〜2μmたとえば2μmの中間酸化シリコン層（BOX層とも言う）１０１２及び厚さ約5〜100μmたとえば50μmの単結晶シリコン活性層１０１３よりなる。単結晶シリコン活性層１０１３の表面は光学的な研磨処理されている。

次に、図７の（Ｂ）を参照すると、SOI基板を熱酸化して表面及び裏面に厚さ約0.1〜1.0μmたとえば0.5μmの酸化シリコン層１０２１、１０２２を形成する。

次に、図７の（Ｃ）を参照すると、酸化シリコン層１０２２上にスパッタリング法、電子ビーム（EB）蒸着法等により厚さ約30〜100μmたとえば50nmのTi及び厚さ約100〜300μmたとえば150nmのPtを順次成膜し、これにより、下部電極層１０３１を形成する。次いで、下部電極層１０３１上に反応性アーク放電イオンプレーティング法により厚さ約1〜10μmたとえば3μmのチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）よりなる圧電体層１０３２を成膜する。反応性アーク放電イオンプレーティング法については特許文献２、３、４を参照されたし。次いで、圧電体層１０３２上にスパッタリング法、EB蒸着法等により厚さ10〜200nmたとえば約150nmのPtあるいはAuよりなる上部電極層１０３３を成膜する。

次に、図８の（Ａ）を参照すると、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を用いて上部電極層１０３３及び圧電体層１０３２のパターニングを行う。次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を用いて下部電極層１０３１のパターニングを行う。このとき、フォトレジスト層でミラー２の領域の下部電極層１０３１を覆い、反射層として残存せしめる。尚、ミラー２の光反射率を高めたい場合には、この後に、厚さ約100〜500nmのAl、Au、Pt、Ag等をスパッタリング法、EB蒸着法等によって形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を用いて下部電極層１０３１に高反射率の反射層を形成する。

このようにして、パターニングされた下部電極層１０３１は下部電極２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを形成し、パターニングされた圧電体層１０３２は圧電体層３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃ、１０ｃ、１１ｃ、１２ｃを形成し、パターニングされた上部電極層１０３３は上部電極３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ、１０ｄ、１１ｄ、１２ｄを形成することになる。

次に、図８の（Ｂ）を参照すると、酸化シリコン層１０２１を除去し、支持体１に対応する領域に高周波結合プラズマ反応性イオンエッチング（ICP-RIE）法用のハードマスク層１０４を形成する。つまり、フォトリソグラフィ法により表面に厚膜レジスト層を形成し、この厚膜レジスト層をエッチングマスクとしてバッファードフッ酸（BHF）を用いたウェットエッチング法により酸化シリコン層１０２１を除去する。次いで、単結晶シリコン支持層１０１１上にAlをスパッタリング法、EB蒸着法等により形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング法によりパターニングしてハードマスク層１０４を形成する。

次に、図８の（Ｃ）を参照すると、フォトリソグラフィ法により、パターニングされた下部電極２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、圧電体層３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃ、１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、上部電極３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ、１０ｄ、１１ｄ、１２ｄを覆うレジストパターンを形成した後に、ICP-RIE装置において酸化シリコン層１０２２及び単結晶シリコン活性層１０１３をエッチング除去する。

このようにして、パターニングされた単結晶シリコン活性層１０１３は振動板２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａを形成することになる。

また、同時に、図８の（Ｃ）に示すように、ICP-RIE装置において、ハードマスク層１０４をエッチングマスクとして単結晶シリコン支持層１０１１を除去して支持体１の空洞部１ａを形成する。尚、ハードマスク層１０４は支持体１に付着したままでも何ら問題はない。

さらに、ICP-RIE法は、単結晶シリコンを異方性エッチングするのに適したエッチング法であり、従って、単結晶シリコン支持層１０１１及び単結晶シリコン活性層１０１３を垂直にエッチングできる。

最後に、図９を参照すると、バッファードフッ酸（BHF）を用いて中間酸化シリコン層１０１２をエッチング除去する。これにより、ミラー２の回転、トーションバー３、４の捩り変形、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８の湾曲、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の湾曲が可能となる。そして、ダイシング工程によってウエハから各デバイスを個別（チップ）化し、トランジスタアウトライン（TO）型パッケージにダイボンド及びワイヤボンドにより実装される。

尚、図１〜図３において駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２とミラー２がその端部において下部の支持体１で繋がっているが、これに限らず、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の端部が空洞部１ａを囲う支持体１に接続されていてもよい。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２とミラー２はトーションバーとその直下の支持体１でのみ繋がる。図１〜図３のように駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２とミラー２がその端部において下部の支持体１で繋がっている場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２はミラー２の動きに追従するため検出精度は高いが、駆動させる力は多少弱くなる。駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の端部が空洞部１ａを囲う支持体１に接続されている場合はミラー２の動きに追従しないため多少検出精度は落ちるが、駆動させる力は大きくなる。

図１０は本発明に係る光偏向器の第２の実施の形態を示す斜視図である。この場合、図２は図１０に適用されないが、図３、図４は図１０に適用される。

図１０においては、図１の駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８を備えていない。従って、図１の制御ユニットＵ２は制御ユニットＵ２’に置換され、制御ユニットＵ２’においては、図１の遅延器２０２は備えていない。この結果、正弦波発生器２０１の駆動電圧V_d1がスイッチ２０３を介して駆動電圧V_d2となる。

次に、図１０の光偏向モジュールの動作を図１１のタイミング図を参照して説明する。

制御回路２０７が振幅A、角周波数ωを正弦波発生器２０１に与えると、正弦波発生器２０１は図１１の（Ａ）に示す駆動電圧V_d1を発生する。尚、この駆動電圧V_d1は上述の（１）式で与えられる。この駆動電圧V_d1は制御回路２０７によって発生した図１１の（Ａ）に示す切換信号Sによって駆動電圧V_d2となり、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０、１２の上部電極１０ｄ、１２ｄに印加される。この結果、図３に示すごとく、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の圧電体層９ｃ（１１ｃ）及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の圧電体層１０ｃ（１２ｃ）が互いに反対側に湾曲し、従って、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の振動板９ａ（１１ａ）及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の振動板１０ａ（１２ａ）がＳ字状になって回転振動する。このとき、振動板９ａ（１１ａ）及び振動板１０ａ（１２ａ）の基端は支持体１に連結されているので、振動板９ａ（１１ａ）及び振動板１０ａ（１２ａ）の先端は支持体１の厚み方向に上下振動する。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９（１１）の上部電極９ｄ（１１ｄ）と下部電極９ｂ（１１ｂ）との間の電圧と駆動兼検出用圧電アクチュエータ１０（１２）の上部電極１０ｄ（１２ｄ）と下部電極１０ｂ（１２ｂ）との間の電圧には180°の位相差があるので、振動板９ａ（１１ａ）の先端が上もしくは下振動するとき、振動板１０ａ（１２ａ）の先端は下もしくは上振動する。従って、トーションバー３（４）がさらに揺動つまり回転振動し、図４のミラー２が、図５の（Ｂ）の実線に示すごとく、振動する。

図１１の（Ａ）に示す切換信号Sの駆動時間において、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２によってトーションバー３（４）が揺動つまり回転振動すると、切換信号/Sの検出時間においても、慣性力により、図３、図４に示すごとく、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２にはトーションバー３（４）を中心とする回転トルクが発生し、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２はトーションバー３（４）を中心軸として傾く。このとき、振動板５ａ（７ａ）及び振動板６ａ（８ａ）は交流電圧に追随して上下振動するので、ミラー２及び駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２にはシーソー的な回転トルクが発生し、従って、図１１の（Ｂ）に示すごとく、ミラー２の角度は正弦波的に揺動すると共に、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の出力も、図１１の（Ｃ）に示すごとく、正弦波的に変化する。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の振動板９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａはミラー２と同期してトーションバー３（４）を中心軸として揺動つまり回転振動する。この結果、図１１の（Ｃ）に示すごとく、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０の検出電圧V_Sはミラー２の角度変化と同一位相で同一の正弦波変化する。

図１１の（Ｃ）に示す検出電圧V_Sは（４）式で与えられる。
V_S = B(1 + sinωt) （４）
この振幅Bは検出器２０６によって検出され、制御回路２０７に供給される。

制御回路２０７は、検出電圧V_Sの振幅Bに基づいて駆動電圧V_d1、V_d2の振幅A、角周波数ω及び遅延時間Δtを制御する。

図１２は図１０の制御回路２０７の動作を説明するためのフローチャートである。

始めに、ステップ１２０１を参照すると、振幅Aを所定値A₀に初期化する。

次に、ステップ１２０２を参照すると、ミラー２の共振角周波数ωを設定する。ミラー２の共振角周波数ωは、
S=”0”
/S=”1”
の基でωをスキャンして検出された検出電圧V_Sの振幅Bが最大となるように求める。つまり、B=B_maxのときのωを共振角周波数として固定する。

次に、ステップ１２０３において、
B←B_max
とする。

次に、ステップ１２０４を参照すると、Bが一定値B₀（ミラー２の振れ角±10°に相当する値）未満か否かを判別する。この結果、B<B_Lであれば、ステップ１２０５に進んでBによる振幅Aのフィードバック制御を行い、他方、B≧B_Lであれば、ステップ１２０６に進んで振幅Aを一定とするオープン制御を行う。

ステップ１２０５では、検出された振幅Bが最適値B_optとなるように、振幅Aを制御する。たとえば、B≧B_optのときに
A←A−ε
として、B<B_optのときに、
A←A＋ε
とする。但し、εは正の一定値とする。この振幅Aは正弦波発生器２０１に設定される。この結果、振幅Bが最適値B_optに収束することになる。

他方、ステップ１２０６では、
A←0
とし、この振幅Aは正弦波発生器２０１に設定される。この結果、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２による回転トルクは0となるように作用する。つまり、大きな外部異常振動が光偏向器Ｕ１に印加されたときに、この異常振動を抑制してミラー２の破壊を防止する。

最後に、ステップ１２０７を参照すると、切換信号発生器２０５の切換信号S、/Sを角周波数ωに同期させた上で検出電圧V_Sの振幅Bを検出してステップ１２０４〜１２０６のフローを繰返す。

このように、本発明の第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８が存在しないので、駆動力は小さくなるが、その分、光偏向器を小型化できる。また、検出期間においては、駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２は慣性力で揺動するので消費電力を低減できる。

上述の第２の実施の形態においても、切換信号Sの駆動期間を駆動電圧V_d1が最小値から最大値となるまでの1/2周期としているが、駆動電圧V_d1が最大値から最小値となるまでの1/2周期としてもよい。また、これらの最小値及び最大値を含む1/2周期より大きい期間たとえば3/4周期としてもよい。さらに、第２の実施の形態の光偏向器Ｕ１は第１の実施の形態の光偏向器Ｕ１の製造方法と同一の方法で製造できる。

図１３は図１の光偏向モジュールの変更例を示す斜視図である。

図１３においては、図１の矩形のミラー２の代りに、円形のミラー２’を設けてある。このため、図１の駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の代りに、半環状の駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４を円形のミラー２’の周辺に設けてある。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４の下部電極１３ｂ、１４ｂは接続され、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３の上部電極１３ｄは接地され、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１４の上部電極１４ｄには、駆動電圧V_d2が印加される。この結果、図１３の光偏向モジュールも図１の光偏向モジュールと同一の動作を行う。尚、図１３の光偏向器Ｕ１は図１の光偏向器Ｕ１の製造方法と同一の方法で製造できる。

図１３においては、ミラー２’は駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４から分離されかつ円形となった分、慣性モーメントは比較的小さくなる。他方、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４はミラー２’から分離されているがミラー２’の外周側に分離して位置した分、慣性モーメントは比較的大きくなる。この結果、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８によるトーションバー３、４の応力はミラー２’よりも駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４に多く分散する。従って、ミラー２’の中心部の変形が抑制されると共に、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４が積極的に変形する。

図１４は図１０の光偏向モジュールの変更例を示す斜視図である。

図１４においては、図１３の場合と同様に、図１０の矩形のミラー２の代りに、円形のミラー２’を設けてある。このため、図１０の駆動兼検出用圧電アクチュエータ９、１０、１１、１２の代りに、半環状の駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４を円形のミラー２’の周辺に設けてある。この場合、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４の下部電極１３ｂ、１４ｂは接続され、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３の上部電極１３ｄは接地され、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１４の上部電極１４ｄには、駆動電圧V_d2が印加される。この結果、図１３の光偏向モジュールも図１０の光偏向モジュールと同一の動作を行う。尚、図１４の光偏向器Ｕ１は図１０の光偏向器Ｕ１の製造方法と同一の方法で製造できる。

図１４においても、図１３の場合と同様に、ミラー２’は駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４から分離されかつ円形となった分、慣性モーメントは比較的小さくなる。他方、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４はミラー２’から分離されているがミラー２’の外周側に分離して位置した分、慣性モーメントは比較的大きくなる。この結果、駆動用圧電アクチュエータ５、６、７、８によるトーションバー３、４の応力はミラー２’よりも駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４に多く分散する。従って、ミラー２’の中心部の変形が抑制されると共に、駆動兼検出用圧電アクチュエータ１３、１４が積極的に変形する。

上述の実施の形態においては、圧電アクチュエータが対で設けられているが、各対は少なくとも一方の圧電アクチュエータでもよい。

また、上述の制御ユニットＵ２における正弦波発生器２０１、遅延器２０２、スイッチ２０３、２０４、切換信号発生器２０５、及び検出器２０６のハードウェアは、制御回路２０７内に記憶されたソフトウェアで構成することもできる。

また、上述の駆動電圧V_d1、V_d1’、V_d2、及び検出電圧V_sの最小ピーク値が0となるようにしてあるが、各対の圧電アクチュエータに180°ずれの逆位相の駆動電圧を印加し、かつ各対の圧電アクチュエータから180°ずれの逆位相の検出電圧を取り出してもよい。尚、この場合には、各対の圧電アクチュエータの下部電極層は分離する。

さらにまた、上述の駆動電圧V_d1、V_d1’、V_d2、及び検出電圧V_sは正弦波状であるが、他の周期形状たとえば直線状でもよい。

さらにまた、上述の実施の形態は一次元光偏向モジュールであるが、本発明は二次元光偏向モジュールにも適用し得る。

さらにまた、上述の実施の形態においては、駆動兼検出用圧電アクチュエータの検出電圧V_sを検出して駆動電圧をフィードバック制御するようにしてあるが、フィードバック制御が不要な場合には、検出期間を無信号期間とする。

Ｕ１：光偏向器
Ｕ２：制御ユニット
Ｕ３：レーザ光源
１：支持体
１ａ：空洞部
２、２’：ミラー
３、４：弾性梁（トーションバー）
５、６、７、８：駆動用圧電アクチュエータ（第２の圧電アクチュエータ）
９、１０、１１、１２、１３、１４：駆動兼検出用圧電アクチュエータ（第１の圧電アクチュエータ）
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ：振動板
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ：下部電極
３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃ、１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ：圧電体層
３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ、１０ｄ、１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ：上部電極
２０１：正弦波発生器
２０２：遅延器
２０３、２０４：スイッチ
２０５：切換信号発生器
２０６：検出器
２０７：制御回路
２０８：レーザ光源駆動回路
１０１１：単結晶シリコン層
１０１２：中間酸化シリコン層
１０１３：単結晶シリコン活性層
１０２１、１０２２：酸化シリコン層
１０３１：下部電極層
１０３２：圧電体層
１０３３：上部電極層
１０４：ハードマスク層
V_d1、V_d1’、V_d2：駆動電圧
V_S：検出電圧

Claims (5)

1. 光偏向器及び該光偏向器を制御する制御ユニットを具備する光偏向モジュールであって、
   前記光偏向器は、
   空洞部が形成された支持体と、
   前記支持体の空洞部内に位置する反射面を有するミラーと、
   基端が前記支持体に連結され先端が前記ミラーに連結された弾性梁と、
   前記弾性梁の前記先端の近傍に連結された第１の圧電アクチュエータと
   を具備し、
   前記制御ユニットは一定周期の繰返信号を前記第１の圧電アクチュエータに供給し、該繰返信号は前記一定周期の1/2〜3/4期間の駆動電圧印加期間及び1/4〜1/2期間の電圧無印加期間よりなり、
   前記ミラーは円形であり、
   前記第１の圧電アクチュエータは半環形であり、前記ミラーの外周部に設けられた光偏向モジュール。
2. 光偏向器及び該光偏向器を制御する制御ユニットを具備する光偏向モジュールであって、
   前記光偏向器は、
   空洞部が形成された支持体と、
   前記支持体の空洞部内に位置する反射面を有するミラーと、
   基端が前記支持体に連結され先端が前記ミラーに連結された弾性梁と、
   前記弾性梁の前記先端の近傍に連結された第１の圧電アクチュエータと
   を具備し、
   前記制御ユニットは一定周期の繰返信号を前記第１の圧電アクチュエータに供給し、該繰返信号は前記一定周期の1/2〜3/4期間の駆動電圧印加期間及び1/4〜1/2期間の電圧無印加期間よりなり、
   さらに、前記弾性梁の前記基端の近傍と前記支持体との間に設けられた第２の圧電アクチュエータを具備し、
   前記制御ユニットは前記電圧無印加期間に前記第１の圧電アクチュエータの圧電起電力を検出する検出手段を具備し、
   前記制御ユニットは前記第１の圧電アクチュエータの圧電起電力に応じて前記駆動電圧印加期間の駆動電圧及び前記第２の圧電アクチュエータの駆動電圧を制御する光偏向モジュール。
3. 前記繰返信号は正弦波信号であり、
   前記駆動電圧印加期間は該正弦波信号の最小値から最大値までの変化期間あるいは該最大値から該最小値までの変化期間を含む請求項１または２に記載の光偏向モジュール。
4. 前記ミラーは矩形であり、
   前記第１の圧電アクチュエータは前記弾性梁の前記ミラーの付け根と前記支持体との間に設けられた請求項２に記載の光偏向器モジュール。
5. 前記制御ユニットは前記電圧無印加期間に前記第１の圧電アクチュエータの圧電起電力を検出する検出手段を具備し、
   前記制御ユニットは前記第１の圧電アクチュエータの圧電起電力に応じて前記駆動電圧印加期間の駆動電圧を制御する請求項１または２に記載の光偏向モジュール。

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