JP7140959B2 - アクチュエータ及び光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ及び光走査装置に関する。

従来から圧電薄膜の上面に上部電極、下面に下部電極を形成した圧電素子を駆動源とするアクチュエータを用いて、入射光を反射させるミラーを回転軸回りに回転させ、反射光を走査する光走査装置が知られている。このアクチュエータでは、圧電薄膜に電圧を印加するために、上部電極に接続される上部配線と、下部電極に接続される下部配線とが形成されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

上記のアクチュエータにおいて、ミラーを回転軸回りに回転させるためのＭＥＭＳ構造体を有しており、ＭＥＭＳ構造体は厚さ方向に大きく変形する。ＭＥＭＳ構造体としては、表面の面内方向の剛性を確保しつつ、厚さ方向の剛性を下げるために蛇腹構造とすることができる。また、ＭＥＭＳ構造体としてトーションバーを有する構成とし、トーションバーの捻れによってミラーを回転軸周りに回転させることができる。

上記のアクチュエータにおいて、ＭＥＭＳ構造体の駆動梁の駆動と駆動梁の反りの検出を行うために、駆動梁にセンサ用圧電素子を設けることが知られている（例えば特許文献３参照）。例えば、駆動梁上にセンサ用圧電素子を設ける場合、駆動用圧電素子の一部を切り欠いてセンサ用圧電素子を配置する。

駆動用圧電素子の一部を切り欠く場合、エッチングによって切欠き形状を形成するため、センサ用圧電素子のサイズ以上に大きく切り欠く必要がある。駆動用圧電素子の幅が切欠きの大きさに比べて十分に大きい場合には問題とならない。

特開２０１６－１３２５号公報 特許５８７６３２９号 特開２０１７－６８２０５号公報

しかし、駆動用圧電素子の一部を切り欠いてセンサ用圧電素子を配置する場合であって、駆動梁の幅が不十分で駆動用圧電素子の幅が狭い場合には、センサ用圧電素子を設けるとその周辺において駆動用圧電素子を設ける領域がほとんど無くなってしまうという問題が発生する。このため、センサ用圧電素子の周辺において梁の反りが発生しなくなり、反りの検出ができなくなってしまう。

上記の問題に対応するため、駆動用圧電素子の幅を大きくしようとすると、感度のバランスをとるために蛇腹部の他の駆動梁も太くする必要があり、全体的に大きくなってしまう。また、センサ用圧電素子が配置される部分のみ梁を太くした場合、その部分だけ梁の剛性が上がってしまうため、センサ部の変形量は低下し、センサの出力も低下する。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、駆動用圧電素子の面積を犠牲にせずにセンサ用圧電素子を配置して駆動梁の反りを検出することを目的とする。

本発明の一態様に係るアクチュエータは、所定の軸に垂直な方向に延在する梁を有し、駆動対象物を支持する駆動梁（１３０Ａ、１３０Ｂ）と、前記梁の一方の面上に形成された駆動源（１３１Ａ、１３１Ｂ）と、前記梁と同じ方向に延在し、一端が前記梁の短手方向の側部に接続されたセンサ梁（１３４Ａ、１３４Ｂ）と、前記センサ梁の前記一方の面と同じ側の面上に形成されたセンサ（１３５Ａ、１３５Ｂ）と、前記駆動梁が接続された枠部（１６０）と、を有し、前記センサ梁の他端は前記枠部に接続され、前記駆動源の駆動により前記所定の軸を回転する方向に前記駆動対象物を揺動駆動する。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

開示の技術によれば、駆動用圧電素子の面積を犠牲にせずにセンサ用圧電素子を配置して駆動梁の反りを検出することができる。

実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図（Ａ）と下面側の斜視図（Ｂ）である。 実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。 実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例の要部を拡大した上面側の平面図である。 実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例の要部を拡大した上面側の平面図である。 従来例に係る光走査装置の光走査部の平面図である。 変形例に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。 従来例（Ａ）、参考例（Ｂ）及び実施例（Ｃ）に係る光走査装置の光走査部の上面側の平面図である。 従来例（Ａ）、参考例（Ｂ）及び実施例（Ｃ）に係る光走査装置のセンサ出力感度を示す図である。 従来例（Ａ）、参考例（Ｂ）及び実施例（Ｃ）に係る光走査装置の振れ角感度を示す図である。 実施例に係る光走査装置のセンサ梁長さに対するセンサ感度（センサ出力）を説明する図である。

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。

＜実施の形態＞
図１（Ａ）は、実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図である。図１（Ｂ）は、実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。図２は、実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。本実施の形態に係る光走査部１００は、セラミックパッケージとパッケージカバー等のパッケージ部材に収容して用いることができる。

光走査部１００は、ミラー１１０を揺動させて光源から照射されるレーザ入射光を走査する部分である。光走査部１００は、例えば圧電素子である駆動源によりミラー１１０を駆動させるＭＥＭＳミラー等である。光走査部１００に設けられたミラー１１０にレーザ入射光を入射して、ミラー１１０から出射される光を２次元に走査する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示されるように、光走査部１００は、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、連結梁１２１Ａ、１２１Ｂと、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂと、可動枠１６０と、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定枠１８０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１１０が設けられている。

ミラー１１０を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続され、ミラー１１０とミラー支持部１２０を支持する一対の水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが配置されている。ミラー支持部１２０と水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは連結梁１２１Ａ、１２１Ｂにより接続されている。また、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂ、連結梁１２１Ａ、１２１Ｂ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０によって外側から支持されている。水平駆動梁１３０Ａは、水平回転軸ＡＸＨと直交する垂直回転軸ＡＸＶの方向に延在する複数の矩形状の水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４により連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁１３０Ａの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が折り返し部１３１Ｘ１及び連結梁１２１Ａを介してミラー支持部１２０に接続される。また、水平駆動梁１３０Ｂは、水平回転軸ＡＸＨと直交する垂直回転軸ＡＸＶの方向に延在する複数の矩形状の水平梁１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４により連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁１３０Ｂの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が折り返し部１３１Ｙ１及び連結梁１２１Ｂを介してミラー支持部１２０に接続される。

また、可動枠１６０の両側に、可動枠１６０に接続される一対の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが配置されている。垂直駆動梁１７０Ａは、水平回転軸ＡＸＨ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７１Ｘにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ａの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。また、垂直駆動梁１７０Ｂは、水平回転軸ＡＸＨ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７１Ｙにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ｂの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれ圧電素子である水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂを有する。また、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ圧電素子である垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂを有する。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂ、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、ミラー１１０を水平回転軸ＡＸＨ又は垂直回転軸ＡＸＶ周りに揺動駆動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。以下、圧電素子である水平駆動源等の駆動源を、駆動用圧電素子と称してもよい。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４ごとに水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂが形成されている。水平駆動源１３１Ａは、水平駆動梁１３０Ａの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源１３１Ｂは、水平駆動梁１３０Ｂの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは、水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４ごとに隣接している水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する水平梁の上方向への変位量を変化させ、各水平梁の上下動の蓄積をミラー支持部１２０に伝達する。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの動作によりミラー１１０及びミラー支持部１２０が水平回転軸ＡＸＨを回転する方向に揺動駆動され、この揺動する方向を水平方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心を通る上記の揺動軸を水平回転軸ＡＸＨという。例えば水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂによる水平駆動には、非共振振動を用いることができる。

例えば、水平駆動源１３１Ａは、水平駆動梁１３０Ａを構成する１番目から４番目の各水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１３１Ａ１、１３１Ａ２、１３１Ａ３、１３１Ａ４を含む。また、水平駆動源１３１Ｂは、水平駆動梁１３０Ｂを構成する１番目から４番目の各水平梁１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１３１Ｂ１、１３１Ｂ２、１３１Ｂ３、１３１Ｂ４を含む。この場合、水平駆動源１３１Ａ１、１３１Ｂ１、１３１Ａ３、１３１Ｂ３を同波形、水平駆動源１３１Ａ２、１３１Ｂ２、１３１Ａ４、１３１Ｂ４を前者と駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を水平方向へ揺動駆動できる。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁の上方向への変位量を変化させ、各垂直梁の上下動の蓄積を可動枠１６０に伝達する。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの動作によりミラー１１０及びミラー支持部１２０が水平回転軸ＡＸＨの方向と直交する方向に揺動駆動され、この揺動する方向を垂直方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心を通る上記の揺動軸を垂直回転軸ＡＸＶという。例えば垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

例えば、垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２を含む。また、垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２を含む。この場合、垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ｂ１を同波形、垂直駆動源１７１Ａ２、１７１Ｂ２を前者と駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形で駆動することで、ミラー１１０に接続されている可動枠１６０を垂直方向へ揺動できる。

本実施の形態の光走査装置において、アクチュエータとして機能するＭＥＭＳ構造体は、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ）層及び活性層を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から形成されている。上記の固定枠１８０と可動枠１６０等は、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されている。一方、水平駆動梁１３０Ａ，１３０Ｂ及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ等の固定枠１８０と可動枠１６０等を除く部分は活性層の単層によって形成されている。あるいは、ＢＯＸ層と活性層の２層で形成されていてもよい。

本実施の形態の光走査装置において、ミラー支持部１２０のミラー１１０形成面の裏面においてミラー１１０と対向する位置に、リブ１１２が形成されている。ミラー支持部１２０の裏面に形成されているリブ１１２は、ミラー支持部１２０の剛性を高める目的で設けられている。

また、本実施の形態の光走査装置において、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の一方の面（上面）には上記のように水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂが形成されており、他方の面（裏面）には水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の中央部である水平回転軸ＡＸＨ上にリブ１３２が形成されている。リブ１３２は、水平梁の長手方向に短く、短手方向に長い形状である。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１３２は、例えば、ＭＥＭＳ構造体の製造工程においてダイシングを行う際に、振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損することを抑制するために設けられている。

また、本実施の形態の光走査装置においては、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の一方の面（上面）には上記のように垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直梁の他方の面（裏面）にはリブ１７２が形成されている。リブ１７２は、例えば垂直梁と折り返し部１７１Ｘ、１７１Ｙの連結部分からの距離が垂直梁の長さの１０～２０％である位置に形成されている。リブ１７２は、垂直梁の長手方向に短く、短手方向に長い形状である。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１７２を設けることで、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上方向への反りと直交する方向（垂直梁の幅（短手）方向）へ不要に反ってしまうことを防止し、ミラー支持部１２０の厚さ方向の変位量を抑制できる。

ミラー支持部１２０のミラー１１０形成面の裏面に形成されているリブ１１２は、固定枠１８０及び可動枠１６０と同じ高さ（厚さ）を有する。即ち、光走査装置のアクチュエータとして機能するＭＥＭＳ構造体がＳＯＩ基板で形成される場合、活性層から形成されるミラー支持部の裏面において、ＢＯＸ層と支持層からリブ１１２が形成される。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁は活性層から形成され、水平梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１３２は、ＢＯＸ層と支持層から形成される。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁は活性層から形成され、垂直梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１７２は、ＢＯＸ層と支持層から形成される。また、リブはＳＯＩ基板の支持層を利用するほかに、バルクシリコンをエッチングすることで段差を形成することで設けてもよい。

図３は、本実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例の要部を拡大した上面側の平面図であり、図２中の破線で囲んだ領域ＭＡの拡大図に相当する。本実施の形態の光走査装置において、水平駆動梁１３０Ｂを構成する水平梁１３３Ｂ４（図１参照）と同じ方向に延在するセンサ梁１３４Ｂが形成されている。センサ梁１３４Ｂの一端が水平梁１３３Ｂ４の短手方向の側部に接続されている。また、センサ梁１３４Ｂの他端が可動枠１６０の内周側に接続されている。上記のように水平駆動梁１３０Ｂを構成する水平梁１３３Ｂ４の一方の面に圧電素子である水平駆動源１３１Ｂ４が形成されており、水平駆動源１３１Ｂ４の形成面と同じ側において、センサ梁１３４Ｂにセンサ用圧電素子１３５Ｂが形成されている。センサ用圧電素子は、単にセンサと称してもよい。ここで、センサ用圧電素子１３５Ｂはセンサ梁１３４Ｂが接続された水平梁１３３Ｂ４の反り等の変位を検知する。

上記の本実施の形態の光走査装置は、水平駆動源１３１Ｂ４が設けられた水平梁１３３Ｂ４から分岐したセンサ梁１３４Ｂが設けられ、センサ梁１３４Ｂ上にセンサ用圧電素子１３５Ｂが設けられている。水平駆動源１３１Ｂ４の圧電素子の面積を犠牲にせずに、センサ用圧電素子１３５Ｂを配置して、水平駆動梁１３０Ｂ（水平梁１３３Ｂ４）の反りを検出することができる。また、センサ用圧電素子１３５Ｂは水平駆動梁１３０Ｂ（水平梁１３３Ｂ４）の駆動状態を検出することができる。

図３においては図２中の破線で囲んだ領域ＭＡの拡大図として説明したが、図１及び図２を参照すれば、水平駆動梁１３０Ａを構成する水平梁１３３Ａ４と同じ方向に延在するセンサ梁１３４Ａが形成されている。センサ梁１３４Ａの一端が水平梁１３３Ａ４の短手方向の側部に接続されている。また、センサ梁１３４Ａの他端が可動枠１６０の内周側に接続されている。上記のように水平駆動梁１３０Ａを構成する水平梁１３３Ａ４の一方の面に圧電素子である水平駆動源１３１Ａ４が形成されており、水平駆動源１３１Ａ４の形成面と同じ側において、センサ梁１３４Ａにセンサ用圧電素子１３５Ａが形成されている。水平駆動梁１３０Ａ（水平梁１３３Ａ４）においても、水平駆動源１３１Ａ４の圧電素子の面積を犠牲にせずに、センサ用圧電素子１３５Ａを配置して、水平駆動梁１３０Ａ（水平梁１３３Ａ４）の反りを検出することができる。また、センサ用圧電素子１３５Ａは水平駆動梁１３０Ａ（水平梁１３３Ａ４）の駆動状態を検出することができる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は本実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例の要部を拡大した上面側の平面図である。図４（Ａ）に示されるように、水平梁１３３Ｂ４が長手方向に長さＬＤＢを有して形成されている。また、図４（Ｂ）に示されるように、センサ梁１３４Ｂが水平梁１３３Ｂ４の長手方向と同じ方向に長さＬＳＢであり、長手方向と直交する短手方向に幅ＷＳＢで形成されている。センサ梁１３４Ｂの一端は、長手方向の長さＬＣの連結部で水平梁１３３Ｂ４の短手方向の側部に接続されている。センサ梁１３４Ｂの他端が可動枠１６０の内周側に接続されている。水平駆動梁１３０Ｂを構成する水平梁１３３Ｂ４の一方の面に圧電素子である水平駆動源１３１Ｂ４が形成されており、水平駆動源１３１Ｂ４の形成面と同じ側において、センサ梁１３４Ｂにセンサ用圧電素子１３５Ｂが形成されている。センサ用圧電素子１３５Ｂは略矩形形状であり、水平梁１３３Ｂ４の長手方向と同じ方向に長さＬＳであり、長手方向と直交する短手方向に幅ＷＳで形成されている。

水平梁１３３Ｂ４の根本側に細いセンサ梁１３４Ｂを分岐させて、センサ梁１３４Ｂの上に反りを検出するためのセンサ用圧電素子１３５Ｂを搭載している。センサ用圧電素子１３５Ｂと水平梁１３３Ｂ４の水平駆動源１３１Ｂ４との梁幅方向の間隔は、エッチングに必要な最低限の空間とし、シリコン部分（ＳＯＩ基板の活性層）も可能な限り除去することが望ましい。分岐されたセンサ梁１３４Ｂの幅ＷＳＢは、センサ用圧電素子１３５Ｂの幅ＷＳに対し必要最小限の幅であることが好ましい。センサ用圧電素子１３５Ｂの幅ＷＳに対してセンサ梁１３４Ｂの幅ＷＳＢが広すぎると、センサ梁１３４Ｂの幅が太くなってしまい、光走査装置の小型化が困難となる可能性がある。

またセンサ梁１３４Ｂの幅は、センサ用圧電素子１３５Ｂの幅を含めた必要最小限となっているため、水平梁１３３Ｂ４への反りの影響は小さい。

センサ用圧電素子１３５Ｂは、センサ梁１３４Ｂ上の可動枠１６０側に位置し、センサ用圧電素子１３５Ｂの位置は、センサ用圧電素子１３５Ｂの可動枠１６０側の端部が水平梁１３３Ｂ４の付け根と同一位置にあることが好ましい。このような構成をとることで、水平駆動源１３１Ｂ４に電圧を印加して水平梁１３３Ｂ４を反らせた際に、分岐したセンサ梁１３４Ｂもそれに伴って反るため、センサ用圧電素子１３５Ｂにひずみが発生し、水平梁１３３Ｂ４の反りに応じて発生する電圧を検出できる。

水平梁１３３Ｂ４の長手方向におけるセンサ梁の長さＬＳＢは、水平梁１３３Ｂ４の長手方向におけるセンサ用圧電素子１３５Ｂの長さＬＳの１．５～２倍であることが好ましい。これにより、センサ用圧電素子１３５Ｂの感度（水平回転軸の周りを回転する方向の１°あたりの出力電圧値）を高めることができる。

例えば、水平梁１３３Ｂ４の長手方向の長さＬＤＢが３．４ｍｍであるのに対し、センサ梁１３４Ｂの長さＬＳＢは０．５５ｍｍ、水平梁１３３Ｂ４とセンサ梁１３４Ｂの連結部の幅ＬＣは０．１５ｍｍである。水平梁の幅ＷＤＢが０．４６ｍｍであるのに対して、センサ梁１３４Ｂの幅ＷＳＢは０．１８ｍｍであり、センサ用圧電素子１３５Ｂの幅ＷＳは０．１ｍｍ、長さＬＳは０．３ｍｍとなっている。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は従来例１及び従来例２に係る光走査装置の光走査部の平面図である。図５（Ａ）に示される構成では、駆動梁１１３３上にセンサ用圧電素子１１３５を設ける場合、駆動用圧電素子１１３１の一部を切り欠いてセンサ用圧電素子１１３５を配置する。駆動用圧電素子１１３１の一部を切り欠く場合、エッチングによって切欠き形状を形成するため、センサ用圧電素子１１３５のサイズ以上に大きく切り欠く必要がある。図５（Ａ）に示される構成では、駆動用圧電素子１１３１の幅が切欠きの大きさに比べて十分に大きい。駆動梁１１３３の幅方向におけるセンサ用圧電素子１１３５の側部に、駆動用圧電素子１１３１の部分ＸＡが十分残っているため、駆動用圧電素子１１３１の部分ＸＡはセンサ用圧電素子１１３５も変形させることができる。

一方で、図５（Ｂ）に示される構成では、駆動用圧電素子１１３１の幅が切欠きの大きさに比べて十分な大きさとなっていない。駆動梁１１３３の幅方向におけるセンサ用圧電素子１１３５の側部に残された駆動用圧電素子１１３１の部分ＸＢが十分ではなく、駆動用圧電素子１１３１の部分ＸＢはセンサ用圧電素子１１３５を十分に変形させることができない。

上記の本実施の形態の光走査装置は、駆動用圧電素子（水平駆動源１３１Ｂ４）の圧電素子の面積を犠牲にせずに、センサ用圧電素子１３５Ｂを配置して、水平駆動梁１３０Ｂ（水平梁１３３Ｂ４）の反りを検出することができる。駆動用圧電素子（水平駆動源１３１Ｂ４）はセンサ用圧電素子１３５Ｂを十分に変形させることができる。

上記の本実施の形態に係る光走査装置では、図１に示されるように垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁においても、センサ用圧電素子１９５、１９６が設けられている。垂直梁においては、上記の図５（Ａ）に示されるような駆動用圧電素子の一部を切り欠いてセンサ用圧電素子を配置する構成となっている。垂直梁の幅はセンサ用圧電素子に対して十分であり、図５（Ａ）に示される構成のように、駆動梁の幅方向におけるセンサ用圧電素子の側部の部分がセンサ用圧電素子十分に変形させることができる。

＜変形例＞
図６は変形例に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。図６に示される光走査装置の光走査部では、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する複数の水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４のそれぞれにセンサ梁１３４Ａ１、１３４Ａ２、１３４Ａ３、１３４Ａ４、１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｂ３，１３４Ｂ４が形成されている。また、複数のセンサ梁１３４Ａ１、１３４Ａ２、１３４Ａ３、１３４Ａ４、１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｂ３，１３４Ｂ４のそれぞれにセンサ用圧電素子１３５Ａ１、１３５Ａ２，１３５Ａ３、１３５Ａ４、１３５Ｂ１、１３５Ｂ２、１３５Ｂ３、１３５Ｂ４が形成されている。上記のように、破線で示される領域ＭＡ１、ＭＡ２における水平梁のそれぞれに、センサ梁とセンサ用圧電素子が設けられた構成である。

センサ梁１３４Ａ１、１３４Ａ２、１３４Ａ３、１３４Ａ４、１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｂ３，１３４Ｂ４の一端は、対応する水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３，１３３Ｂ４の短手方向の側部に接続し、他端は可動枠の内周側に接続されている。

水平駆動源１３１Ａ１、１３１Ａ２、１３１Ａ３、１３１Ａ４、１３３１Ｂ１、１３１Ｂ２、１３１Ｂ３、１３１Ｂ４の圧電素子の面積を犠牲にせずに、センサ用圧電素子１３５Ａ１、１３５Ａ２，１３５Ａ３、１３５Ａ４、１３５Ｂ１、１３５Ｂ２、１３５Ｂ３、１３５Ｂ４を配置できる。センサ用圧電素子１３５Ａ１、１３５Ａ２，１３５Ａ３、１３５Ａ４、１３５Ｂ１、１３５Ｂ２、１３５Ｂ３、１３５Ｂ４のそれぞれが、水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４の反りを検出できる。水平梁１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４は、センサ用圧電素子１３５Ａ１、１３５Ａ２，１３５Ａ３、１３５Ａ４、１３５Ｂ１、１３５Ｂ２、１３５Ｂ３、１３５Ｂ４を十分に変形させることができる。

＜第１実施例＞
図７（Ａ）は従来例３に係る光走査装置の光走査部の上面側の平面図である。駆動梁１１３３Ａ上に駆動用圧電素子１１３１Ａが形成されており、駆動用圧電素子１１３１Ａの一部に切り欠きが設けられて、センサ用圧電素子１１３５Ａが配置されている。

図７（Ｂ）は参考例に係る光走査装置の光走査部の上面側の平面図である。駆動梁１１３３Ｂ上に駆動用圧電素子１１３１Ｂが形成されている。駆動梁１１３３Ｂの短手方向側部に張り出し部１１３３ＢＸが設けられて、張り出し部１１３３ＢＸにセンサ用圧電素子１１３５Ｂが配置されている。

図７（Ｃ）は実施例に係る光走査装置の光走査部の上面側の平面図であり、上記の実施の形態に対応する。駆動梁（水平梁１３３Ｂ４）上に駆動用圧電素子（水平駆動源１３１Ｂ４）が形成されている。駆動梁（水平梁１３３Ｂ４）から分岐してセンサ梁１３４Ｂが設けられている。センサ梁１３４Ｂ上にセンサ用圧電素子１３５Ｂが配置されている。

上記の図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）に係る光走査装置のセンサ出力感度及び振れ角感度をシミュレーションにより算出した。図８は従来例３（Ａ）、参考例（Ｂ）及び実施例（Ｃ）に係る光走査装置のセンサ出力感度を示す図である。センサ出力感度は、水平回転軸の周りを回転する方向の１°あたりの出力電圧値である。参考例（Ｂ）は従来例３（Ａ）より感度が高められたが、実施例１（Ｃ）はさらに感度を高めることができた。

図９は従来例３（Ａ）、参考例（Ｂ）及び実施例（Ｃ）に係る光走査装置の振れ角感度を示す図である。振れ角感度は、電圧１Ｖあたりの水平回転軸の周りを回転する方向の角度である。参考例（Ｂ）は従来例３（Ａ）より感度が高められたが、実施例１（Ｃ）はさらに感度を高めることができた。

＜第２実施例＞
上記の実施例に係る光走査装置のセンサ梁長さに対するセンサ感度（センサ出力）をシミュレーションにより算出した。図１０は実施例に係る光走査装置のセンサ梁長さに対するセンサ感度（センサ出力）を説明する図である。図１０の横軸はセンサ梁長さ／センサ長さであり、センサ長さに対するセンサ梁長さで示している。図１０の縦軸はセンサ感度（センサ出力）であり、水平回転軸の周りを回転する方向の１°あたりの出力電圧値である。センサ梁の長さはセンサ（センサ用圧電素子）の長さの１．５～２倍であることが好ましい。これにより、センサの感度を高めることができる。センサ梁の長さはセンサ（センサ用圧電素子）の長さの１．５倍未満では、センサ梁長さが短くなるほど感度が低下する。また、センサ梁の長さはセンサ（センサ用圧電素子）の長さの２倍を超えると、センサ梁長さを長くしても感度への影響が小さく、センサ梁は必要最小限の長さで十分であるので、２倍以下が好ましい。

上記のように、本実施の形態に係る光走査装置の光走査部によれば、駆動源（水平駆動源１３１Ｂ４）が設けられた駆動梁（水平梁１３３Ｂ４）から分岐したセンサ梁１３４Ｂが設けられ、センサ梁１３４Ｂ上にセンサ用圧電素子１３５Ｂが設けられている。駆動源（水平駆動源１３１Ｂ４）の圧電素子の面積を犠牲にせずに、センサ用圧電素子１３５Ｂを配置して、水平駆動梁１３０Ｂ（水平梁１３３Ｂ４）の反りを検出することができる。また、センサ用圧電素子１３５Ｂは水平駆動梁１３０Ｂ（水平梁１３３Ｂ４）の駆動状態を検出することができる。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記の実施の形態では、ミラーを有する光走査装置にアクチュエータを適用した形態を説明しているが、アクチュエータの駆動対象物はミラーでなくてもよく、本発明はミラーを持たないアクチュエータにも適用することが可能である。また、本発明の光走査装置は、眼底検査装置の光干渉断層計に好ましく適用することができる。眼底検査装置の光干渉断層計では、プロジェクタのように一方の軸が高速動作するため共振駆動を必要とされず、振角量を自由に設定して調整して光走査ができることを求められているため、本実施例のような二軸とも非共振駆動の構成が適している。また、プロジェクション装置にも適用可能である。

１００ 光走査部
１１０ ミラー
１１２ リブ
１２０ ミラー支持部
１２１Ａ、１２１Ｂ 連結梁
１３０Ａ、１３０Ｂ 水平駆動梁
１３１Ａ、１３１Ｂ 水平駆動源
１３１Ａ１、１３１Ａ２、１３１Ａ３、１３１Ａ４ 水平駆動源
１３１Ｂ１、１３１Ｂ２、１３１Ｂ３、１３１Ｂ４ 水平駆動源
１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４ 折り返し部
１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４ 折り返し部
１３２ リブ
１３３Ａ１、１３３Ａ２、１３３Ａ３、１３３Ａ４、１３３Ｂ１、１３３Ｂ２、１３３Ｂ３、１３３Ｂ４ 水平梁
１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ａ１、１３４Ａ２、１３４Ａ３、１３４Ａ４、１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｂ３、１３４Ｂ４ センサ梁
１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ａ１、１３５Ａ２、１３５Ａ３、１３５Ａ４、１３５Ｂ１、１３５Ｂ２、１３５Ｂ３、１３５Ｂ４ センサ用圧電素子
１６０ 可動枠
１７０Ａ、１７０Ｂ 垂直駆動梁
１７１Ａ、１７１Ｂ 垂直駆動源
１７１Ａ１、１７１Ａ２ 垂直駆動源
１７１Ｂ１、１７１Ｂ２ 垂直駆動源
１７１Ｘ、１７１Ｙ 折り返し部
１７２ リブ
１８０ 固定枠
１９５、１９６ センサ用圧電素子

Claims (7)

1. 所定の軸に垂直な方向に延在する梁を有し、駆動対象物を支持する駆動梁と、
   前記梁の一方の面上に形成された駆動源と、
   前記梁と同じ方向に延在し、一端が前記梁の短手方向の側部に接続されたセンサ梁と、
   前記センサ梁の前記一方の面と同じ側の面上に形成されたセンサと、
   前記駆動梁が接続された枠部と、
   を有し、
   前記センサ梁の他端は前記枠部に接続され、
   前記駆動源の駆動により前記所定の軸を回転する方向に前記駆動対象物を揺動駆動する
   アクチュエータ。
2. 前記センサは前記センサ梁が接続された前記梁の変位を検知する
   請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記センサは前記センサ梁の上の前記枠部の側に位置する
   請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記梁の長手方向における前記センサ梁の長さは、前記梁の前記長手方向における前記センサの長さの１．５～２倍である
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
5. 前記駆動梁は、前記所定の軸に垂直な方向に延在する複数の前記梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記駆動梁を構成する複数の前記梁のそれぞれに前記センサ梁が形成されており、
   複数の前記センサ梁のそれぞれに前記センサが形成されている、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. レーザ光を反射するミラーが形成されたミラー支持部と、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータと、
   を有し、
   前記ミラー支持部は、前記駆動対象物である
   光走査装置。

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