WO2014020769A1 - 駆動装置 - Google Patents

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WO2014020769A1
WO2014020769A1 PCT/JP2012/069903 JP2012069903W WO2014020769A1 WO 2014020769 A1 WO2014020769 A1 WO 2014020769A1 JP 2012069903 W JP2012069903 W JP 2012069903W WO 2014020769 A1 WO2014020769 A1 WO 2014020769A1
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WO
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coil
along
axis
magnetic field
rotation axis
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/069903
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
純 鈴木
Original Assignee
パイオニア株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by パイオニア株式会社 filed Critical パイオニア株式会社
Priority to PCT/JP2012/069903 priority Critical patent/WO2014020769A1/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a driving device such as a MEMS scanner that rotates a driven object such as a mirror.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • a display field in which light incident from a light source is scanned with respect to a predetermined screen region to embody an image, or light reflected by scanning light with respect to a predetermined screen region.
  • a micro-structured mirror driving device optical scanner or MEMS scanner
  • a mirror driving device includes a fixed main body serving as a base, a mirror that can rotate around a predetermined rotation axis, and a torsion bar (twisting member) that connects or joins the main body and the mirror.
  • the structure provided is known (refer patent document 1).
  • a configuration in which a mirror is driven using a coil and a magnet is generally used.
  • a configuration in which a coil is directly attached to the mirror so as to surround the mirror can be given as an example.
  • a force in the rotational direction is applied to the mirror by the interaction between the magnetic field generated by passing a current through the coil and the magnetic field of the magnet, and as a result, the mirror is rotated.
  • Patent Document 1 described above a configuration is adopted in which the coil and the magnet are arranged so as to cause distortion in the twisting direction (in other words, the rotation axis direction of the mirror) of the torsion bar.
  • the torsion bar is distorted in the twisting direction due to the interaction between the magnetic field generated by passing a current through the coil and the magnetic field of the magnet, and the distortion in the twisting direction of the torsion bar rotates the mirror.
  • the coil since the coil is arranged so as to surround the mirror, the coil becomes relatively large. As a result, the magnet for applying a magnetic field to the coil is also relatively large. This causes a technical problem that the magnetic gap between the coil and the magnet becomes large and the MEMS scanner cannot be downsized.
  • the coil since the coil is arranged so as to surround the mirror, the arrangement of the magnet is limited or it is difficult to arrange the magnet at a suitable position. Specifically, since the reflection of light by the mirror is hindered, it is possible to arrange a magnet above the center of the coil (specifically, above the inside of the coil winding (that is, above the mirror). Have difficulty.
  • Patent Document 1 when the mirror is rotated using two orthogonal axes as rotation axes, a magnet that applies a magnetic field along one direction to the coil, A magnet that applies a magnetic field along another direction orthogonal to the direction is required. Therefore, since two types of magnets that apply two types of magnetic fields along different directions are required, there arises a technical problem that the configuration of the MEMS scanner becomes relatively complicated.
  • the present invention has a relatively small and simple configuration while driving a mirror (or rotating driven object) using, for example, a coil and a magnet. It is an object of the present invention to provide a driving device (that is, a MEMS scanner).
  • the drive device connects the first base portion, the second base portion supported by the first base portion, the first base portion and the second base portion, and A first elastic portion having elasticity that rotates the second base portion about an axis along another direction as a rotation axis, a rotatable driven portion, and the second base portion and the driven portion are connected to each other. And a second elastic part having elasticity so as to rotate the driven part about an axis along one direction different from the other direction, and the second base part.
  • a second coil unit provided with a drive unit; and a magnetic field applying unit configured to apply a magnetic field to the first coil unit and the second coil unit, wherein the first coil unit includes a second base unit The center of the first coil portion is located at a position offset along the one direction from the rotation axis, and the first coil portion is located at a position offset along the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the second coil portion is disposed so that the center is located, and the center of the second coil portion is located at a position offset along the one direction from the rotation axis of the second base portion, and The center of the second coil part is arranged at a position offset along the other direction from the rotation axis of the driven part, and the first coil part and the second coil part are Characteristics of the driven part and the driven part
  • the magnetic field application is performed such that the center of the first coil part and the center of the second coil part are point-symmetric with respect to a predetermined reference point determined according to at least one of the arrangement positions of the moving parts.
  • the portion applies the magnetic field to two sides facing each other in the one direction or the other direction of the first coil portion and the second coil portion.
  • the driving apparatus of the present embodiment connects the first base portion, the second base portion supported by the first base portion, the first base portion and the second base portion, and the second base portion. Connecting a first elastic part having elasticity such that an axis along the other direction is a rotation axis, a rotatable driven part, the second base part and the driven part, and A second elastic part having elasticity so as to rotate the driven part about an axis along one direction different from the other direction as a rotation axis, and the first base part connected to the second base part A first coil part in which the driven part is arranged outside the winding of the first coil part, and a second coil part arranged so as to be connected to the second base part.
  • the driven part is disposed outside the winding of the second coil part.
  • a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the first coil unit and the second coil unit.
  • the center of the first coil part is located at a position offset along the direction of the first coil part, and the center of the first coil part is located at a position offset along the other direction from the rotation axis of the driven part.
  • the second coil part is located at a position offset along the one direction from the rotation axis of the second base part, and the center of the second coil part is located on the driven part.
  • the center of the second coil unit is disposed at a position offset along the other direction from the rotation axis, and the first coil unit and the second coil unit are arranged on the driven unit.
  • the center of the first coil portion and the center of the second coil portion are arranged to be point-symmetric with respect to a predetermined reference point determined according to at least one of them, and the magnetic field applying unit is The magnetic field is applied to two sides facing each other in the one direction or the other direction of each of the coil part and the second coil part.
  • the first base portion serving as the base and the second base portion supported by the first base portion have the first elastic portion having elasticity (for example, a first torsion bar described later). Etc.) directly or indirectly.
  • the second base portion and a driven portion (for example, a mirror described later) rotatably arranged are directly or by a second elastic portion (for example, a second torsion bar described later) having elasticity. Connected indirectly.
  • the second base portion has elasticity of the first elastic portion (for example, elasticity that allows the second base portion to rotate about an axis along another direction (for example, an X-axis direction described later) as a rotation axis).
  • an axis along another direction different from one direction is rotated as a rotation axis. Therefore, the driven part connected via the second base part and the second elastic part also rotates about the axis along the other direction as the rotation axis.
  • the driven part is made by the elasticity of the second elastic part (for example, the elasticity that the driven part can be rotated about an axis along one direction (for example, a Y-axis direction described later) as a rotation axis).
  • the axis along one direction is rotated as a rotation axis. That is, the driving device of the present embodiment can perform biaxial driving of the driven part.
  • the drive apparatus of this embodiment may perform multi-axis drive (for example, 3-axis drive, 4-axis drive,...) Of the driven part.
  • the first coil portion is centered at a position offset along one direction from the rotation axis (specifically, the rotation axis along the other direction) of the second base portion. Is arranged so that is located.
  • the rotation axis of the first coil portion along the other direction is located at a position shifted along one direction from the rotation axis of the second base portion along the other direction.
  • the center of the first coil portion is positioned at a position offset along the other direction from the rotation axis (specifically, the rotation axis along one direction) of the driven portion. Is arranged.
  • the rotation axis of the first coil part along one direction is located at a position shifted along the other direction from the rotation axis of the driven part along one direction.
  • the first coil part is connected to the second base part.
  • the 1st coil part may be connected with the 2nd base part via a connecting member, and may be arranged on the 2nd base part.
  • the center of the second coil portion is located at a position offset along one direction from the rotation axis of the second base portion (specifically, the rotation axis along the other direction).
  • the rotation axis of the second coil portion along the other direction is located at a position shifted along one direction from the rotation axis of the second base portion along the other direction.
  • the center of the second coil part is positioned at a position offset along the other direction from the rotation axis (specifically, the rotation axis along one direction) of the driven part. Is arranged.
  • the rotation axis of the second coil part along one direction is located at a position shifted along the other direction from the rotation axis of the driven part along one direction.
  • the second coil part is connected to the second base part.
  • the 2nd coil part may be connected with the 2nd base part via a connecting member, and may be arranged on the 2nd base part.
  • the center of the first coil portion and the center of the second coil portion have a positional relationship that is point-symmetric with respect to a predetermined reference point.
  • the predetermined reference point is a reference that is determined according to at least one of the characteristics of the driven part (for example, the shape and number of the driven parts, the structure, the position of the rotating shaft, etc.) and the position of the driven part. Is a point.
  • a reference point for example, the center of gravity of the driven part or a point located on the rotation axis of the driven part (for example, the point located on the rotation axis of the driven part and closest to the center of gravity of the driven part) Point), a point close to the rotation axis of the driven part, and the like.
  • the center of the first coil part may mean the center of gravity of the first coil part (for example, the center of gravity of the winding or the center of gravity of the structure constituting the first coil part).
  • the center of the first coil part is a predetermined point located on the rotation axis of the first coil part (for example, a point located on the rotation axis of the first coil part and closest to the center of gravity of the first coil part).
  • the center of a 1st coil part may mean the intersection of the rotating shaft of the 1st coil part along one direction, and the rotating shaft of the 1st coil part along another direction. The same applies to the center of the second coil portion.
  • the “rotary axis of the first coil unit” in the present embodiment means the rotational axis of the first coil unit itself.
  • the first coil portion acts so as to rotate as the first coil portion alone, and also rotates with the rotation of the second base portion connected to the first coil portion. Act on.
  • the rotation axis of the first coil part is not only the rotation axis when acting as a single unit of the first coil part, but also the rotation of the second base part connected to the first coil part. There may also be a rotation axis when acting to rotate with the rotation.
  • the “rotary shaft of the first coil portion” acts so as to rotate along with the rotation of the second base portion connected to the first coil portion. This means not the rotating shaft in the case where the first coil unit is rotating but the rotating shaft in the case of acting so as to rotate as the first coil unit alone. The same applies to “the rotation axis of the second coil portion”.
  • the rotating shaft of the coil is described using the drawings.
  • the second base with the axis along the other direction as the rotation axis is caused by the force caused by the electromagnetic interaction between each of the first coil unit and the second coil unit and the magnetic field applying unit.
  • the part (in other words, the driven part supported by the second base part) rotates.
  • the driving force for rotating the second base part about the axis along the other direction as a rotation axis is an electromagnetic interaction between the first coil part and the second coil part and the magnetic field applying part.
  • the resulting electromagnetic force is generated electromagnetic force.
  • the driven part rotates about the axis along one direction as a rotation axis by the force caused by the electromagnetic interaction between each of the first coil part and the second coil part and the magnetic field applying part.
  • the driving force for the driven part to rotate with the axis along one direction as the rotation axis is due to the electromagnetic interaction between the first coil part and the second coil part and the magnetic field applying part. Electromagnetic force.
  • each of the first coil portion and the second coil portion has a control current for rotating the second base portion about the axis along the other direction as a rotation axis.
  • This control current may be, for example, an alternating current having a frequency that is the same as or synchronized with a frequency (in other words, a cycle) at which the second base portion rotates about an axis along another direction as a rotation axis.
  • each of the first coil portion and the second coil portion is supplied with a control current for rotating the driven portion with an axis along one direction as a rotation axis.
  • This control current is preferably an alternating current having a frequency that is the same as or synchronized with a frequency (in other words, a cycle) at which the driven part rotates about an axis along one direction as a rotation axis.
  • the control current is the resonance frequency of the driven part determined by the driven part and the second elastic part (more specifically, the driven frequency determined by the moment of inertia of the driven part and the torsion spring constant of the second elastic part). It is preferable that the alternating current has the same frequency as the resonance frequency of the part or a synchronized frequency.
  • a magnetic field is applied from the magnetic field applying unit to each of the first coil unit and the second coil unit.
  • the magnetic field application unit applies a magnetic field to two sides facing each other in one direction or the other direction of the first coil unit and the second coil unit.
  • the magnetic field applying unit does not actively apply a magnetic field to both the two sides facing along one direction of the first coil unit and the two sides facing along the other direction. Good.
  • the magnetic field applying unit positively applies a magnetic field to one of two sides facing along one direction of the second coil unit and two sides facing along the other direction. That's fine. In other words, the magnetic field applying unit does not actively apply a magnetic field to both the two sides facing along one direction of the second coil unit and the two sides facing along the other direction. Good.
  • the magnetic field applying unit applies a magnetic field to two sides facing each other along one direction of each of the first coil unit and the second coil unit, while the first coil unit and the second coil unit. It is not necessary to apply a magnetic field to two sides facing each other along the other direction of the coil portion. However, when the magnetic field applying unit applies a magnetic field to two sides facing along one direction of the first coil unit, the two sides facing along the other direction of the first coil unit On the other hand, the magnetic flux leakage magnetic flux applied by the magnetic field applying unit may be applied to two sides facing along one direction of the first coil unit.
  • the magnetic field applying unit applies a magnetic field to two sides facing along one direction of the second coil unit, two sides facing along the other direction of the second coil unit
  • the magnetic flux leakage magnetic flux applied by the magnetic field applying unit may be applied to two sides facing along one direction of the second coil unit.
  • the magnetic field applying unit applies a magnetic field to two sides facing each other in the other direction of the first coil unit and the second coil unit, while the first coil unit and the second coil unit. It is not necessary to apply a magnetic field to two sides facing each other in one direction. However, when the magnetic field application unit applies a magnetic field to two sides facing along the other direction of the first coil unit, the two sides facing along one direction of the first coil unit On the other hand, the magnetic flux leakage magnetic flux applied by the magnetic field applying unit may be applied to two sides facing each other along the other direction of the first coil unit.
  • the magnetic field application unit applies a magnetic field to two sides facing along the other direction of the second coil unit, two sides facing along one direction of the second coil unit
  • the magnetic flux leakage magnetic flux applied by the magnetic field applying unit may be applied to two sides facing along the other direction of the second coil unit.
  • the magnetic field applying unit applies a magnetic field to two sides facing each other along one direction of each of the first coil unit and the second coil unit.
  • the driven unit rotates in substantially the same manner.
  • a Lorentz force is generated in the first coil portion due to electromagnetic interaction between the control current supplied to the first coil portion and the magnetic field applied by the magnetic field applying portion.
  • Lorentz force is generated in the second coil portion due to the electromagnetic interaction between the control current supplied to the second coil portion and the magnetic field applied by the magnetic field applying portion.
  • a predetermined reference is provided at a position offset along one direction from the rotation axis of the second base portion and offset along the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the center of the 1st coil part and the center of the 2nd coil part which are in a point symmetrical position relation to a point are located. Therefore, as will be described in detail later with reference to the drawings, the rotational axis of the rotational force caused by the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion (so-called virtual rotational axis for the rotational force) is , Cross in both one direction and the other.
  • the rotational axis of the rotational force caused by the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion is along a direction different from the one direction and the other direction. Therefore, the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion is a component of the rotational force with the axis along the other direction as the rotational axis and the rotational force with the axis along the one direction as the rotational axis. Contains ingredients.
  • the driven part is in one direction. Rotate along the axis along the axis of rotation.
  • rotation caused by the rotation axis along the other direction defined by the first elastic portion and the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion is caused by the rotation axis along the other direction defined by the first elastic portion and the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion.
  • a rotational axis of force (so-called virtual rotational axis for the rotational force), and a virtual rotational axis when the structure including the second base portion, the driven portion, and the first and second coil portions rotates. At least two of them will be displaced along one direction or the other.
  • the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion due to such deviation acts to cause the second base portion to deform and vibrate.
  • the driven portion rotates about the axis along one direction as the rotation axis.
  • each of the first coil portion and the second coil portion is disposed such that the driven portion is disposed outside the winding.
  • each of the first coil portion and the second coil portion is disposed such that the driven portion is not disposed inside the winding. That is, each of the first coil unit and the second coil unit has a predetermined direction (for example, one direction (for example, a Y-axis direction to be described later)) and another direction (for example, to be described later) from the place where the driven unit is disposed. In at least one of the X-axis direction).
  • the first coil unit is disposed such that the center of the first coil unit is disposed at a position offset in a predetermined direction from a position where the center of the driven unit is disposed.
  • the second coil unit is disposed such that the center of the second coil unit is disposed at a position offset in a predetermined direction from the position where the center of the driven unit is disposed.
  • the first coil portion, the driven portion, and the second coil portion are arranged such that the first coil portion and the second coil portion sandwich the driven portion along a predetermined direction.
  • each of the first coil part and the second coil part may not be arranged so as to surround the driven part.
  • each size of the first coil portion and the second coil portion is compared with a case where at least one of the first coil portion and the second coil portion is disposed so as to surround the driven portion.
  • the diameter of a winding, the length of a winding, etc. can be made relatively small.
  • the sizes of the first coil portion and the second coil portion are relatively set regardless of the size of the driven portion. Can be small.
  • the size of the magnetic field application unit for example, a magnet
  • the first coil portion and the second coil portion are compared with the case where at least one of the first coil portion and the second coil portion is disposed so as to surround the driven portion, regardless of the size of the driven portion.
  • the magnetic gap between each of the part and the second coil part and the magnetism applying part can be made relatively small. Therefore, in the present embodiment, the size of the driving device can be suitably reduced as compared with the case where at least one of the first coil portion and the second coil portion is disposed so as to surround the driven portion.
  • the first coil portion and the second coil portion do not have to be arranged so as to surround the driven portion, at least the first coil portion and the second coil portion so as to surround the driven portion.
  • the degree of freedom of arrangement of the magnetic field application unit is relatively high. For this reason, it is possible to dispose the magnetic field applying unit above the center of each of the first coil unit and the second coil unit (specifically, above the inside of each winding of the first coil unit and the second coil unit). it can.
  • a predetermined reference is provided at a position offset along one direction from the rotation axis of the second base portion and offset along the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the center of the 1st coil part and the center of the 2nd coil part which are in a point symmetrical position relation to a point are located.
  • the driven portion in addition to the first coil portion and the second coil portion where the driven portion is located outside the winding, the driven portion is further provided with another coil portion located inside the winding. May be. That is, it is not required that the driven part is located outside the windings of all the coil parts included in the driving device. In other words, the driven part is located outside the winding of at least two coil parts (for example, two coil parts arranged so as to sandwich the driven part between them) among all the coil parts included in the driving device. If it is done, it is enough.
  • a plurality of coil parts may be constituted by a single winding. Even in this case, after substantially distinguishing each of a plurality of coil parts constituted by a single winding according to the arrangement position, shape, etc., a plurality of coil parts constituted by a single winding While the driven part is located outside the windings of the first and second coil parts, the inside of the windings of the other coil parts of the plurality of coil parts composed of a single winding The driven part may be located in the position.
  • the predetermined reference point is the center of gravity of the driven part.
  • the center of the first coil portion and the center of the second coil portion have a positional relationship that is point-symmetric with respect to the center of gravity of the driven portion.
  • center of gravity here may mean a center of gravity (that is, a two-dimensional center of gravity) that does not take into account the three-dimensional shape of the driven part (in other words, the mass distribution of the driven part).
  • the center of the driven part that focuses only on the planar shape is driven. It coincides with the center of gravity of the part.
  • “center of gravity” may mean the center of gravity in consideration of the three-dimensional shape of the driven part. In this case, depending on the shape and mass distribution of the driven part, the center of the driven part focusing only on the planar shape may not coincide with the center of gravity of the driven part.
  • the center of gravity of the first coil portion and the second coil portion described above may also mean the center of gravity that does not take into account the three-dimensional shape (in other words, mass distribution) of the first coil portion and the second coil portion.
  • the center of gravity of the first coil unit and the second coil unit may mean the center of gravity in consideration of the three-dimensional shape (in other words, mass distribution) of the first coil unit and the second coil unit.
  • the predetermined reference point is located on a rotation axis of the driven part along the one direction defined by the second elastic part and is driven. It is the point closest to the center of gravity of the part.
  • the center of the first coil portion and the center of the second coil portion are located on the rotation axis of the driven portion mainly along one direction defined by the second elastic portion and driven. It has a positional relationship that is point-symmetric with respect to the point closest to the center of gravity of the part. As a result, the various effects described above are favorably enjoyed.
  • the predetermined reference point may be an arbitrary point located on the rotation axis of the driven part mainly along one direction defined by the second elastic part.
  • the predetermined reference point is preferably a point that is located on the rotation axis of the driven part along one direction mainly defined by the second elastic part and is closer to the center of gravity of the driven part. .
  • the predetermined reference point may be a point that is located on the rotation axis of the driven part along the other direction mainly defined by the first elastic part and closest to the center of gravity of the driven part.
  • the predetermined reference point may be an arbitrary point that is located on the rotation axis of the driven part along the other direction mainly defined by the first elastic part.
  • the predetermined reference point is preferably a point that is located on the rotation axis of the driven part along the other direction mainly defined by the first elastic part and is closer to the center of gravity of the driven part. .
  • the predetermined reference point is located on a rotation axis of the driven part along the one direction defined by the second elastic part and is driven. This is a point located on a line connecting the point closest to the center of gravity of the part and the center of gravity of the driven part.
  • the center of the first coil portion and the center of the second coil portion are located on the rotation axis of the driven portion mainly along one direction defined by the second elastic portion and driven. And a point relationship symmetrical with respect to a point located on a line connecting the point closest to the center of gravity of the part and the center of gravity of the driven part.
  • the predetermined reference point is a point located on a line connecting an arbitrary point located on the rotation axis of the driven part and the center of gravity of the driven part mainly along one direction defined by the second elastic part. It may be. However, the predetermined reference point is a point located on a line connecting an arbitrary point located on the rotation axis of the driven part along the one direction mainly defined by the second elastic part and the center of gravity of the driven part. It is preferable that the point is closer to the point located on the line connecting the center of gravity of the driven part.
  • the predetermined reference point is located on the rotation axis of the driven part along the other direction mainly defined by the first elastic part and is closest to the center of gravity of the driven part and the center of gravity of the driven part. It may be a point located on a line connecting the two. Alternatively, the predetermined reference point is a point located on a line connecting an arbitrary point located on the rotation axis of the driven part along the other direction mainly defined by the first elastic part and the center of gravity of the driven part. Further, the point may be closer to a point located on a line connecting the center of gravity of the driven part.
  • the predetermined reference point is defined by the rotation axis of the driven part and the first elastic part along the one direction defined by the second elastic part. It is an intersection with the rotation axis of the driven part along the other direction.
  • the center of the first coil part and the center of the second coil part are mainly defined by the rotation axis of the driven part and mainly the first elastic part along one direction defined by the second elastic part. It has a positional relationship that is point-symmetric with respect to the intersection with the rotation axis of the driven part along another defined direction.
  • a plurality of the driven parts are provided, and the predetermined reference point is a center of gravity of the plurality of driven parts.
  • the center of the first coil part and the center of the second coil part have a positional relationship that is point-symmetric with respect to the center of gravity of the plurality of driven parts.
  • center of gravity here is a center of gravity that does not take into account the three-dimensional shape of each of the plurality of driven parts (in other words, the mass distribution of each of the plurality of driven parts) (that is, a two-dimensional center of gravity). May mean. However, “center of gravity” may mean the center of gravity in consideration of the three-dimensional shape of each of the plurality of driven parts (in other words, the mass distribution of each of the plurality of driven parts).
  • the magnetic field applying unit applies the magnetic field to two sides facing each other in the one direction of the first coil unit and the second coil unit.
  • the magnetic field applying unit does not apply (ii-1) the magnetic field to two sides facing each other in the other direction of the first coil unit and the second coil unit, or (ii-2) )
  • Two sides facing each other in the other direction of the first coil portion and the second coil portion are along the one direction of the first coil portion and the second coil portion, respectively.
  • the leakage flux of the magnetic field applied to two opposite sides is applied.
  • the magnetic field applying unit may positively apply a magnetic field to two sides facing each other along one direction of the first coil unit. For this reason, a magnetic field applying unit that applies a magnetic field that crosses the first coil unit along one direction is disposed, while a magnetic field applying unit that applies a magnetic field across the first coil unit along the other direction is not disposed. In both cases, the driven part is driven in two axes. That is, the configuration of the driving device can be simplified.
  • the magnetic field applying unit may positively apply a magnetic field to two sides facing each other along one direction of the second coil unit. For this reason, a magnetic field applying unit that applies a magnetic field that crosses the second coil unit along one direction is disposed, while a magnetic field applying unit that applies a magnetic field across the second coil unit along the other direction is not disposed. In both cases, the driven part is driven in two axes. That is, the configuration of the driving device can be simplified.
  • the magnetic field applying unit applies the magnetic field to two sides of the first coil unit and the second coil unit that are opposed to each other along the other direction. And (ii-1) does not apply the magnetic field to two sides facing each other along the one direction of the first coil unit and the second coil unit, or (ii) -2) The two sides of the first coil portion and the second coil portion that face each other along the one direction have the other directions of the first coil portion and the second coil portion, respectively. The leakage flux of the magnetic field applied to the two sides facing each other is applied.
  • the magnetic field application unit may positively apply a magnetic field to two sides facing each other along the other direction of the first coil unit. For this reason, the magnetic field applying unit that applies the magnetic field that crosses the first coil unit along the other direction is disposed, while the magnetic field applying unit that applies the magnetic field across the first coil unit along the one direction is not disposed. In both cases, the driven part is driven in two axes. That is, the configuration of the driving device can be simplified.
  • the magnetic field application unit may positively apply a magnetic field to two sides facing each other along the other direction of the second coil unit. For this reason, a magnetic field applying unit that applies a magnetic field that crosses the second coil unit along the other direction is disposed, while a magnetic field applying unit that applies a magnetic field across the second coil unit along the one direction is not disposed. In both cases, the driven part is driven in two axes. That is, the configuration of the driving device can be simplified.
  • the control current supplied to the first coil portion and the Due to the Lorentz force generated in the first coil unit due to electromagnetic interaction with the magnetic field applied by the magnetic field applying unit the first coil unit rotates about the axis along the other direction as a rotation axis
  • Due to the Lorentz force generated in the second coil part due to the electromagnetic interaction between the control current supplied to the second coil part and the magnetic field applied by the magnetic field applying part the second coil part is The second base is rotated due to the rotation of the first coil portion and the second coil portion with the axis along the other direction as the rotation axis and the axis along the other direction as the rotation axis.
  • the second base portion extends along the other direction due to the rotation of the first coil portion and the second coil portion with the axis along the other direction as the rotation axis. Due to the deformation vibration of the second base portion, the driven portion rotates about the axis along the one direction as a rotation axis.
  • the driven part rotates about the axis along one direction as the rotation axis by the force caused by the electromagnetic interaction between each of the first coil part and the second coil part and the magnetic field applying part.
  • the second base portion rotates with the axis along the other direction as the rotation axis.
  • a control current for rotating the second base portion about the axis along the other direction as a rotation axis is supplied to each of the first coil portion and the second coil portion.
  • each of the first coil portion and the second coil portion is supplied with a control current for rotating the driven portion with an axis along one direction as a rotation axis.
  • a magnetic field is applied from the magnetic field applying unit to each of the first coil unit and the second coil unit. For this reason, Lorentz force is generated in the first coil portion due to electromagnetic interaction between the control current supplied to the first coil portion and the magnetic field applied by the magnetic field applying portion.
  • Lorentz force is generated in the second coil portion due to the electromagnetic interaction between the control current supplied to the second coil portion and the magnetic field applied by the magnetic field applying portion.
  • each of the first coil portion and the second coil portion rotates about an axis along the other direction as a rotation axis (more specifically, reciprocatingly drives to rotate).
  • the two sides of the first coil unit facing each other in one direction act in different directions.
  • the Lorentz force is applied simultaneously.
  • the Lorentz force applied to the first coil portion at a certain timing is a force that acts as an upward force on one of the two sides of the first coil portion facing in the one direction, and It is preferable that the force acts as a downward force on the other side of the two sides of the first coil portion facing in one direction.
  • the Lorentz force applied to the first coil portion at another timing that is in tandem with the one timing is a downward force on one of the two sides of the first coil portion that are opposed along the one direction. It is preferable that the force acts as an upward force on the other side of the two sides of the first coil portion facing in one direction. Similarly, in order to realize the rotation of the second coil portion with the axis along the other direction as the rotation axis, the two sides of the second coil portion facing each other along one direction act in different directions. It is preferable that the Lorentz force is applied simultaneously.
  • the Lorentz force applied to the second coil portion at a certain timing is a force that acts as an upward force on one of the two sides of the second coil portion that are opposed along one direction, and It is preferable that the force acts as a downward force on the other side of the two sides of the second coil portion facing in one direction.
  • the Lorentz force applied to the second coil portion at another timing that is in tandem with the one timing is a downward force on one of the two sides of the second coil portion that are opposed along the one direction. It is preferable that the force acts as an upward force on the other side of the two sides of the second coil portion facing in one direction.
  • the second base part to which each of the first coil part and the second coil part is coupled with each rotation of the first coil part and the second coil part with the axis along the other direction as a rotation axis is: Rotate the axis along the other direction as a rotation axis.
  • the position offset in one direction from the rotation axis of the second base portion and the position offset in the other direction from the rotation axis of the driven part are located.
  • the center of the first coil part and the center of the second coil part which are in point symmetry with respect to a predetermined reference point, are located.
  • the Lorentz force generated in the first coil portion due to such a shift acts to deform and vibrate the second base portion. That is, with the rotation of the first coil portion having the axis along the other direction as the rotation axis, the second base portion to which the first coil portion is connected becomes a standing wave shape along the other direction (that is, Oscillates in the shape of a standing wave.
  • the Lorentz force generated in the second coil portion also acts to deform and vibrate the second base portion.
  • each of the first coil portion and the second coil portion has not only a control current for rotating the second base portion about the axis along the other direction as a rotation axis, but also along one direction.
  • a control current for rotating the driven part about the axis as a rotation axis is also supplied. That is, according to the control current for rotating the driven part about the axis along one direction as the rotation axis, the second base part has a standing wave shape along the other direction (that is, a standing wave shape). ) Deformation vibration.
  • the external appearance of the second base portion is deformed so that a part thereof becomes an antinode of deformation vibration and the other part becomes a node of deformation vibration. Due to the deformation vibration of the second base portion, a belly and a node appear along other directions. Since the deformation vibration of the second base portion is performed in accordance with a so-called standing wave waveform, the positions of its antinodes and nodes are substantially fixed. At this time, the deformation vibration of the second base portion may be resonance.
  • the resonance frequency at which the second base portion resonates (that is, the frequency of deformation vibration of the base portion) may be the same as the frequency at which the driven portion rotates (or the resonance frequency of the driven portion).
  • the driven part rotates about the axis along one direction as a rotation axis.
  • the driven part is driven by the resonance frequency of the driven part determined by the driven part and the second elastic part (more specifically, the driven frequency determined by the moment of inertia of the driven part and the torsion spring constant of the second elastic part). May be rotated with an axis along one direction as a rotation axis so as to resonate at a resonance frequency of the portion.
  • the control current supplied to the first coil portion and the Due to the Lorentz force generated in the first coil unit due to electromagnetic interaction with the magnetic field applied by the magnetic field applying unit the first coil unit rotates about the axis along the other direction as a rotation axis
  • Due to the Lorentz force generated in the second coil part due to the electromagnetic interaction between the control current supplied to the second coil part and the magnetic field applied by the magnetic field applying part the second coil part is The second base portion is rotated by using the axis along the direction of the rotation axis as a rotation axis, and due to the rotation component along the other direction included in the rotation of the first coil portion and the second coil portion,
  • An axis along the other direction is a rotation axis. Due to the rotation component along the one direction included in the rotation of the first coil part and the second coil part, the driven part rotates the shaft along the one direction
  • each of the first coil portion and the second coil portion has an axis along the other direction. It rotates as a rotating shaft (more specifically, it is driven to reciprocate so as to rotate).
  • a predetermined reference is provided at a position offset along the one direction from the rotation axis of the second base portion and offset along the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the center of the 1st coil part and the center of the 2nd coil part which are in a point symmetrical position relation to a point are located.
  • the rotational axis of the rotational force caused by the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion (so-called virtual rotational axis for the rotational force). Will cross both in one direction and the other.
  • the Lorentz force generated in the first coil portion and the second coil portion is a component of the rotational force with the axis along the other direction as the rotational axis and the rotational force with the axis along the one direction as the rotational axis.
  • the driven part has an axis along one direction. Rotate around the axis of rotation.
  • the control current supplied to the first coil portion and the magnetic field are provided. Due to the Lorentz force generated in the first coil unit due to electromagnetic interaction with the magnetic field applied by the applying unit, the first coil unit rotates about the axis along the one direction as a rotation axis, Due to the Lorentz force generated in the second coil part due to the electromagnetic interaction between the control current supplied to the second coil part and the magnetic field applied by the magnetic field applying part, the second coil part is Rotating with the axis along the direction as a rotation axis, and due to the rotation component along the other direction included in the rotation of the first coil part and the second coil part, the second base part is Axis along other direction as rotation axis And the driven part has an axis along the one direction as a rotation axis due to a rotation component along the one direction included in the rotation of the first coil part and the second coil part. Rotate as
  • the driven part is arranged outside the respective windings of the first coil part and the second coil part, and (ii) the first The center of the first coil portion is located at a position offset in one direction from the rotation axis of the second base portion and offset in the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the second coil portion is offset along the one direction from the rotation axis of the second base portion and along the other direction from the rotation axis of the driven portion.
  • the center of the second coil portion is located at the offset position, and (iv) the center of the Daiu 1 coil portion and the center of the second coil portion are point-symmetric with respect to a predetermined reference point.
  • the positional relationship is as follows. Therefore, a relatively small and simplified drive device that drives the driven object using the first coil unit, the second coil unit, and the magnetic field applying unit is provided.
  • FIG. 1 is a plan view conceptually showing the structure of the MEMS scanner 101 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the positional relationship between the mirror 130 and the coils 140a and 140b.
  • the MEMS scanner 101 includes a first base 110-1, a first torsion bar 120a-1, a first torsion bar 120b-1, and a second base 110-2.
  • the second torsion bar 120a-2, the second torsion bar 120b-2, the mirror 130, the coil 140a, the coil 140b, the magnets 161a and 162a, and the magnets 161b and 162b are provided.
  • the first base 110-1 has a frame shape with a gap inside. That is, the first base 110-1 has two sides extending in the Y-axis direction in FIG. 1 and two sides extending in the X-axis direction (that is, a direction orthogonal to the Y-axis direction) in FIG. And a frame shape having a gap surrounded by two sides extending in the Y-axis direction and two sides extending in the X-axis direction.
  • the first base 110-1 has a square shape.
  • the first base 110-1 is not limited to this.
  • the first base 110-1 has other shapes (for example, a rectangular shape such as a rectangle or a circular shape). Shape etc.).
  • the first base 110-1 is a structure that is the basis of the MEMS scanner 101 according to this embodiment, and is fixed to a substrate or support member (not shown) (in other words, the MEMS scanner 101). It is preferably fixed inside the system). Alternatively, the first base 110-1 may be suspended by a suspension (not shown) or the like.
  • FIG. 1 shows an example in which the first base 110-1 has a frame shape
  • the first base 110-1 may have other shapes.
  • the first base 110-1 may have a U-shape in which a part of the first base 110-1 is an opening.
  • the first base 110-1 may have a box shape with a gap inside. That is, the first base 110-1 is orthogonal to the two surfaces distributed on the plane defined by the X axis and the Y axis, and the Z axis (not shown) (that is, both the X axis and the Y axis).
  • the shape of the first base 110-1 may be arbitrarily changed according to the manner in which the mirror 130 is disposed.
  • Each of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 is an elastic member such as a spring made of, for example, silicon, copper alloy, iron alloy, other metal, resin, or the like.
  • the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 are arranged so as to extend in the X-axis direction in FIG. In other words, each of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 has a shape having a long side extending in the X-axis direction and a short side extending in the Y-axis direction.
  • each of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 has a shape having a short side extending in the X-axis direction and a long side extending in the Y-axis direction depending on the setting state of the resonance frequency described later. You may have.
  • One end of each of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 is connected to the first base 110-1.
  • the other ends of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 are connected to the second base 110-2.
  • the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 suspend the second base 110-2 so as to sandwich the second base 110-2 therebetween.
  • the second base 110-2 has a frame shape with a gap inside. That is, the second base 110-2 has two sides extending in the Y-axis direction in FIG. 1 and two sides extending in the X-axis direction in FIG. It has a frame shape having a gap surrounded by the side and two sides extending in the X-axis direction. In the example shown in FIG. 1, the second base 110-2 has a square shape. However, the second base 110-2 is not limited to this. For example, the second base 110-2 has other shapes (for example, a rectangular shape such as a rectangle or a circular shape). Shape etc.).
  • the second base 110-2 is arranged to be suspended or supported by the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 in the gap inside the first base 110-1.
  • the second base 110-2 is configured to rotate about the axis along the X-axis direction by the elasticity of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1.
  • FIG. 1 shows an example in which the second base 110-2 has a frame shape
  • the second base 110-2 may have other shapes.
  • the second base 110-2 may have a U-shape in which a part of the second base 110-2 is an opening.
  • the second base 110-2 may have a box shape with a gap inside. That is, the second base 110-2 is orthogonal to the two surfaces distributed on the plane defined by the X axis and the Y axis, and the Z axis (not shown) (that is, both the X axis and the Y axis).
  • the shape of the second base 110-2 may be arbitrarily changed according to the manner in which the mirror 130 is disposed.
  • Each of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 is a member having elasticity such as a spring made of, for example, silicon, copper alloy, iron alloy, other metal, resin, or the like.
  • Each of second torsion bars 120a-2 and 120b-2 is arranged to extend in the Y-axis direction in FIG. In other words, each of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 has a shape having a long side extending in the Y-axis direction and a short side extending in the X-axis direction.
  • each of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 has a shape having a short side extending in the Y-axis direction and a long side extending in the X-axis direction, depending on the setting state of the resonance frequency described later. You may have.
  • One end of each of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 is connected to the second base 110-2.
  • the other ends of the second torsion bars 120 a-2 and 120 b-2 are connected to the mirror 130. That is, the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 suspend the mirror 130 so as to sandwich the mirror 130 therebetween.
  • the mirror 130 is arranged to be suspended or supported by the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 in the gap inside the second base 110-2.
  • the mirror 130 is configured to rotate about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis by the elasticity of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2.
  • the coil 140a is a plurality of windings made of, for example, a material having relatively high conductivity (for example, gold, copper, etc.).
  • the coil 140a has a rectangular shape.
  • the lengths of the four sides of the coil 140a are substantially the same. That is, in this embodiment, the coil 140a has a square shape.
  • the coil 140a may have an arbitrary shape (for example, a rectangle, a rhombus, a parallelogram, a circle, an ellipse, or any other loop shape).
  • the coil 140a may be arrange
  • the coil 140a may be disposed on the second base 110-2.
  • the coil 140b is a plurality of windings composed of, for example, a material having relatively high conductivity (for example, gold, copper, etc.).
  • the coil 140b has a rectangular shape.
  • the lengths of the four sides of the coil 140b are substantially the same. That is, in this embodiment, the coil 140b has a square shape.
  • the coil 140b may have an arbitrary shape (for example, a rectangle, a rhombus, a parallelogram, a circle, an ellipse, or any other loop shape).
  • the coil 140b may be arrange
  • the coil 140b may be disposed on the second base 110-2.
  • the coil 140a (in other words, the support portion that supports the coil 140a) is coupled to the second base 110-2 via a coupling member.
  • the coil 140a has the center of the coil 140a and the rotation axis of the second base 110-2 (specifically, the rotation axis along the X-axis direction) shifted along the Y-axis direction.
  • FIG. 1 shows an example in which the center of the coil 140a and the rotation axis of the second base 110-2 are shifted by a predetermined amount a.
  • the coil 140a is arranged such that the center of the coil 140a and the rotation axis of the mirror 130 (specifically, the rotation axis along the Y-axis direction) are shifted along the X-axis direction.
  • FIG. 1 shows an example in which the center of the coil 140a and the rotation axis of the mirror 130 are shifted by a predetermined amount b.
  • the mirror 130 is positioned outside the windings constituting the coil 140a. In other words, the mirror 130 is not positioned inside the winding wire constituting the coil 140a.
  • the coil 140b (in other words, the support portion that supports the coil 140b) is coupled to the second base 110-2 via a coupling member.
  • the coil 140b has the center of the coil 140b and the rotation axis of the second base 110-2 (specifically, the rotation axis along the X-axis direction) shifted along the Y-axis direction.
  • FIG. 1 shows an example in which the center of the coil 140b and the rotation axis of the second base 110-2 are shifted by a predetermined amount a.
  • the coil 140b is arranged such that the center of the coil 140b and the rotation axis of the mirror 130 (specifically, the rotation axis along the Y-axis direction) are shifted along the X-axis direction.
  • FIG. 1 shows an example in which the center of the coil 140b and the rotation axis of the mirror 130 are shifted by a predetermined amount b.
  • the center of the coil 140a means the intersection of the rotation axis of the coil 140a along the X-axis direction and the rotation axis of the coil 140a along the Y-axis direction.
  • the center of the coil 140a is literally the center of the winding (that is, the point located in the middle of the winding), the center of the structure constituting the coil 140a (that is, the point located in the middle of the structure), It may mean the center of the support part that supports the coil 140a (that is, the point located in the middle of the support part).
  • the center of the coil 140b is the intersection of the rotation axis of the coil 140b along the X-axis direction and the rotation axis of the coil 140b along the Y-axis direction.
  • the center of the coil 140b may mean the center of the winding, the center of the structure that constitutes the coil 140b, or the center of the support portion that supports the coil 140b.
  • the rotation axis of the coil 140a is the rotation axis related to the rotation of the coil 140a alone without considering the rotation of the second base 110-2 to which the coil 140a is connected.
  • the rotation axis of the coil 140b means a rotation axis related to the rotation of the coil 140b alone without considering the rotation of the second base 110-2 to which the coil 140b is connected. Therefore, the rotation axis of the coil 140a along the X-axis direction and the rotation axis of the coil 140a along the Y-axis direction, and the rotation axis of the coil 140b along the X-axis direction and the rotation of the coil 140b along the Y-axis direction.
  • the axes are as shown in FIG.
  • the mirror 130 is positioned outside the windings constituting the coil 140b. In other words, the mirror 130 is not positioned inside the winding wire constituting the coil 140b.
  • the positional relationship between the center of the coil 140a and the rotation axis of the second base 110-2 and the rotation axis of the mirror 130 is mentioned.
  • a point related to the coil 140a other than the center of the coil 140a for example, a point related to winding, a point related to a structure constituting the coil 140a, a point related to a support portion supporting the coil 140a
  • the rotation axis may be shifted along the Y-axis direction
  • the point related to the coil 140a other than the center of the coil 140a and the rotation axis of the mirror 130 may be shifted along the X-axis direction.
  • the center of gravity of the coil 140a (for example, the center of gravity of the winding wire, the center of gravity of the structure constituting the coil 140a, and the center of gravity of the support portion supporting the coil 140a)
  • a point related to the coil 140a other than the center of the coil 140a for example, a predetermined point located on a rotation axis of the coil 140a (for example, a rotation axis along the X-axis direction or a rotation axis along the Y-axis direction).
  • a point related to the coil 140a other than the center of the coil 140a for example, a point located on the rotation axis of the coil and closest to the center of gravity of the coil 140a is given as another example.
  • the offset direction of the coil 140a with respect to the rotation axis of the second base 110-2 is preferably opposite to the offset direction of the coil 140b with reference to the rotation axis of the second base 110-2.
  • the coil 140a is offset toward the left relative to the rotation axis of the second base 110-2, while the coil 140a is relatively offset from the rotation axis of the second base 110-2.
  • the coil 140b is offset toward the right side.
  • the direction of the offset of the coil 140a with respect to the rotation axis of the mirror 130 is preferably opposite to the direction of the offset of the coil 140b with respect to the rotation axis of the mirror 130.
  • the coil 140a is offset relatively downward with respect to the rotation axis of the mirror 130, whereas the coil 140b is relatively upward with respect to the rotation axis of the mirror 130. It is offset.
  • the coil 140 a and the coil 140 b are arranged such that the center of the coil 140 a and the center of the coil 140 b have a point-symmetric positional relationship with respect to a predetermined reference point P.
  • the predetermined reference point P is the characteristic of the mirror 130 (for example, the shape of the mirror 130, the mass of the mirror 130, the density of the mirror 130, the mass distribution of the mirror 130, the structure of the mirror 130, the mirror 130, etc.
  • the position may be set according to the position of the rotation axis.
  • the predetermined reference point P may be set according to the arrangement position of the mirror 130.
  • the coil 140a and the coil 140b have a point-symmetric positional relationship with respect to a predetermined reference point P, with respect to the coil 140a other than the center of the coil 140b and the point related to the coil 140b other than the center of the coil 140b. It may be arranged.
  • An example of a point related to the coil 140a other than the center of the coil 140b and a point related to the coil 140b other than the center of the coil 140b are as described above.
  • 3 and 4 are plan views showing examples of a predetermined reference point P that is a reference for the arrangement of the coils 140a and 140b, respectively.
  • the predetermined reference point P is a center of gravity (that is, a two-dimensional center of gravity) that does not consider the three-dimensional shape of the mirror 130 (in other words, the mass distribution of the mirror 130).
  • the center of gravity (P31) when focusing on the planar shape 130 may be used.
  • the coil 140a and the coil 140b are arranged so that the center of the coil 140a and the center of the coil 140b have a point-symmetric positional relationship with respect to the center of gravity P31 of the mirror 130.
  • the predetermined reference point P may be a center of gravity P32 in consideration of the three-dimensional shape of the mirror 130 (in other words, the mass distribution of the mirror 130).
  • the coil 140a and the coil 140b are disposed so that the center of the coil 140a and the center of the coil 140b have a point-symmetric positional relationship with respect to the center of gravity P32 of the mirror 130.
  • the predetermined reference point P may be an arbitrary point P33 located on the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction.
  • the predetermined reference point P is preferably an arbitrary point P33 located on the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction and closer to the center of gravity P31 or the center of gravity P32 of the mirror 130.
  • the predetermined reference point P is more preferably an arbitrary point P33 located on the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction and closest to the center of gravity P31 or the center of gravity P32 of the mirror 130.
  • the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction is mainly defined by the second torsion bars 120a-2 and 120b-2.
  • the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction is often located on the second torsion bars 120a-2 and 120b-2. Therefore, when the center of gravity P31 (or the center of gravity P32) of the mirror 130 is located in the extending direction of the second torsion bars 120a-2 and 120b-2, the point P33 shown in FIG. There is a high possibility of coincident with the center of gravity P31 of 130 (or the center of gravity P32).
  • the predetermined reference point P may be an arbitrary point P34 located on the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction.
  • the predetermined reference point P is preferably an arbitrary point P34 located on the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction and closer to the center of gravity P31 or the center of gravity P32 of the mirror 130.
  • the predetermined reference point P is more preferably an arbitrary point P34 located on the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction and closest to the center of gravity P31 or the center of gravity P32 of the mirror 130.
  • the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction is mainly defined by the first torsion bars 120a-1 and 120b-1.
  • the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction is often located on the first torsion bars 120a-1 and 120b-1. Therefore, when the center of gravity P31 (or the center of gravity P32) of the mirror 130 is located in the extending direction of the first torsion bars 120a-1 and 120b-1, the point P34 shown in FIG. There is a high possibility of coincident with the center of gravity P31 of 130 (or the center of gravity P32).
  • the predetermined reference point P is an arbitrary point P33 located on the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction and the center of gravity P31 of the mirror 130 (or the center of gravity P32). It may be an arbitrary point P35 on the line connecting the two.
  • the predetermined reference point P is a midpoint P35 on a line connecting an arbitrary point P33 located on the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction and the center of gravity P31 (or the center of gravity P32) of the mirror 130. May be.
  • the predetermined reference point P is an arbitrary point P34 located on the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction and the center of gravity P31 of the mirror 130 (or the center of gravity P32). It may be an arbitrary point P36 on the line connecting the two.
  • the predetermined reference point P is a midpoint P36 on a line connecting an arbitrary point P34 located on the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction and the center of gravity P31 (or the center of gravity P32) of the mirror 130. May be.
  • the predetermined reference point P may be an intersection P37 between the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction and the rotation axis of the mirror 130 along the Y-axis direction. Good.
  • the MEMS scanner 101 may include a plurality of mirrors 130.
  • the predetermined reference point P may be the center of gravity of the plurality of mirrors 130 (for example, the center of gravity of the one structure when the plurality of mirrors 130 is regarded as one structure) P38. .
  • the “center of gravity P38 of the plurality of mirrors 130” here is a center of gravity that does not take into consideration the three-dimensional shape of each of the plurality of mirrors 130 (in other words, the respective mass distributions of the plurality of mirrors 130) (that is, two-dimensional Or a center of gravity when attention is paid to the planar shape of each of the plurality of mirrors 130).
  • the respective center of gravity P32 of the plurality of mirrors 130 may be the center of gravity in consideration of the three-dimensional shape of the mirror 130 (in other words, the mass distribution of each of the plurality of mirrors 130).
  • the coil 140a is supplied with a control current for rotating the mirror 130 and the second base 110-2 from the power supply via a power supply terminal and wiring (not shown).
  • a control current for rotating the mirror 130 and the second base 110-2 is supplied to the coil 140b from a power supply via a power supply terminal and wiring (not shown).
  • the control current is typically a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency of rotation of the mirror 130 about the axis along the Y-axis direction and the second axis about the axis along the X-axis direction. This is an alternating current including both signal components having the same or synchronized frequency as the frequency at which the base 110-2 rotates.
  • the power source may be a power source provided in the MEMS scanner 101 itself, or may be a power source prepared outside the MEMS scanner 101.
  • a current component for rotating the mirror 130 with the axis along the Y-axis direction as a rotation axis in the control current is referred to as “Y-axis drive control current”.
  • a current component for rotating the second base 110-2 with the axis along the X-axis direction as the rotation axis in the control current is referred to as “X-axis drive control current”.
  • Magnets 161a and 162a are arranged such that magnets 161a and 162a are arranged along the Y-axis direction.
  • the magnets 161a and 162a are arranged such that the magnet 161a and the magnet 162a sandwich the coil 140a along the Y-axis direction.
  • one of the magnets 161a and 162a is on the magnetic flux exit side, and the other of the magnets 161a and 162a is on the magnetic flux entrance side.
  • description will be given using an example in which the magnet 161a is on the magnetic flux exit side and the magnet 162a is on the magnetic flux entrance side.
  • Magnets 161b and 162b are arranged such that magnets 161b and 162b are arranged along the Y-axis direction.
  • the magnets 161b and 162b are arranged such that the magnet 161b and the magnet 162b sandwich the coil 140b along the Y-axis direction.
  • one of the magnets 161b and 162b is a magnetic flux exit side
  • the other of the magnets 161b and 162b is a magnetic flux incident side.
  • description will be given using an example in which the magnet 161b is on the magnetic flux exit side and the magnet 162b is on the magnetic flux entrance side.
  • FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view showing Lorentz force generated when a control current flowing clockwise is supplied to each of the coil 140a and the coil 140b.
  • FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view showing Lorentz force generated when a control current flowing in a counterclockwise direction is supplied to each of the coil 140a and the coil 140b.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the state of the MEMS scanner 101 when the second base 110-2 and the mirror 130 rotate about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing the state of various rotating shafts when a control current that flows counterclockwise is supplied to each of the coil 140a and the coil 140b.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state of the MEMS scanner 101 when the mirror 130 rotates about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the state of the MEMS scanner 101 when the mirror 130 rotates about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis.
  • a control current is supplied to each of the coils 140a and 140b.
  • the control current includes a current component (that is, an X-axis drive control current) for rotating the second base 110-2 about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the second base 110-2 rotates at an arbitrary frequency (for example, 60 Hz) with an axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the X-axis drive control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency of rotation of the second base 110-2 whose axis is the axis along the X-axis direction.
  • the second base 110-2 is a suspended portion including the second base 110-2 (that is, a suspended portion including the second base portion 110-2, the second torsion bars 120a-2 and 120b-2, and the mirror 130).
  • the resonance frequency determined by the first torsion bars 120a-1 and 120b-1 (more specifically, the inertia moment of the suspended part including the second base 110-2 and the first torsion bars 120a-1 and 120b- (Resonance frequency determined by a torsion spring constant of 1) may be rotated about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • a magnetic field is applied to the coil 140a from the magnets 161a and 162a.
  • the magnets 161a and 162a preferably apply a magnetic field to the two sides of the coil 140a facing each other along the Y-axis direction. In this case, the magnets 161a and 162a do not need to apply a magnetic field to the two sides of the coil 140a facing each other along the X-axis direction.
  • the magnets 161a and 162a are magnetic fields to be applied to the two sides of the coil 140a facing along the Y-axis direction with respect to the two sides of the coil 140a facing along the X-axis direction. Leakage magnetic flux may be applied.
  • a magnetic field is applied to the coil 140b from the magnets 161b and 162b.
  • the magnets 161b and 162b preferably apply a magnetic field to the two sides of the coil 140b facing each other along the Y-axis direction. In this case, the magnets 161b and 162b do not need to apply a magnetic field to the two sides of the coil 140b facing each other along the X-axis direction.
  • the magnets 161b and 162b are magnetic flux leakage magnetic fluxes to be applied to the two sides of the coil 140b facing in the Y-axis direction with respect to the two sides of the coil 140b facing in the X-axis direction. May be given.
  • the X-axis drive control current flowing in the clockwise direction in FIG. 5A is supplied to each of the coils 140a and 140b, and the magnet 162a to the magnet 161a.
  • a situation is described in which a magnetic field directed to the coil 140a is applied to the coil 140a, and a magnetic field directed from the magnet 162b to the magnet 161b is applied to each of the coils 140b.
  • FIG. 5 (b) which is a drawing of the MEMS scanner 101 shown in FIG. 5 (a) observed from the direction of the arrow V, of the two sides of the coil 140a facing along the Y-axis direction.
  • FIG. 5B is generated on the right side (that is, the upper side in FIG. 5A).
  • FIG. 5B the left side (that is, the lower side in FIG. 5A) of the two sides of the coil 140a facing in the Y-axis direction is shown in FIG.
  • a Lorentz force in the upper direction in (b) is generated. That is, Lorentz forces in different directions are generated on the two sides of the coil 140a facing each other along the Y-axis direction.
  • FIG. 5B the right side of the two sides of the coil 140b facing in the Y-axis direction (that is, the upper side in FIG. 5A) is shown in FIG.
  • a Lorentz force in the downward direction in b) is generated.
  • FIG. 5B the left side (that is, the lower side in FIG. 5A) of the two sides of the coil 140b facing in the Y-axis direction is shown in FIG.
  • a Lorentz force in the upper direction in (b) is generated. That is, Lorentz forces in different directions are generated on the two sides of the coil 140b facing each other along the Y-axis direction.
  • the magnitudes of the X-axis drive control currents supplied to the coils 140a and 140b are the same, and the magnitudes of the magnetic fields applied to the coils 140a and 140b are the same. It is preferable that In this case, the magnitude of the Lorentz force generated on each side of the coil 140a and the coil 140b is equal. However, the position of the side where the Lorentz force is generated (specifically, the position based on the rotation axis of the second base 110-2 mainly defined by the first torsion bars 120a-1 and 120b-1) is different. As a result, the Lorentz force shown in FIG. 5 (b) is a couple acting in the clockwise direction in FIG. 5 (b). As a result, the second base 110-2 rotates in the clockwise direction in FIG.
  • the X-axis drive control current is an alternating current
  • the X-axis drive control current flowing in the counterclockwise direction in FIG. 140b the X-axis driving magnetic field from the magnet 162a toward the magnet 161a is applied to the coil 140a
  • the X-axis driving magnetic field from the magnet 162b to the magnet 161b is applied to the coil 140b.
  • FIG. 6B which is a drawing of the MEMS scanner 101 shown in FIG. 6A observed from the direction of the arrow VI, of the two sides of the coil 140a facing along the Y-axis direction.
  • FIG. 6B is generated on the right side (that is, the upper side in FIG. 6A).
  • the long side on the left side (that is, the lower side in FIG. 6A) of the two sides of the coil 140a facing in the Y-axis direction is A Lorentz force in the downward direction in 6 (b) is generated. That is, Lorentz forces in different directions are generated on the two sides of the coil 140a facing each other along the Y-axis direction.
  • FIG. 6B the right side of the two sides of the coil 140b facing in the Y-axis direction (that is, the upper side in FIG. 6A) is shown in FIG.
  • a Lorentz force toward the upper direction in b) is generated.
  • the left side of the two sides of the coil 140b facing in the Y-axis direction (that is, the lower side in FIG. 6A) is A Lorentz force in the downward direction in 6 (b) is generated. That is, Lorentz forces in different directions are generated on the two sides of the coil 140b facing each other along the Y-axis direction.
  • the Lorentz force shown in FIG. 6B is a couple acting in the counterclockwise direction in FIG. 6B.
  • the second base 110-2 rotates in the clockwise direction in FIG.
  • the second base 110-2 rotates about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the second base 110-2 supports the mirror 130 via the second torsion bars 120a-2 and 120b-2. Therefore, as the second base 110-2 rotates with the axis along the X-axis direction as the rotation axis, the mirror 130 also rotates with the axis along the X-axis direction as the rotation axis.
  • the second base 110-2 also rotates about the axis along the X-axis direction as the rotation axis. Not. For this reason, the mirror 130 is also not rotated about the axis along the X-axis direction as the rotation axis.
  • the control current includes a current component (that is, a Y-axis drive control current) for rotating the mirror 130 about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis.
  • the mirror 130 has a resonance frequency determined by the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 (more specifically, the moment of inertia of the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b).
  • the axis is rotated about the axis along the Y-axis direction so as to resonate at a resonance frequency determined by a torsion spring constant of -2. Therefore, the Y-axis drive control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the resonance frequency of the mirror 130.
  • the mass, stiffness, and moment of inertia of the second base 110-2 that supports the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 (further, the mass, stiffness, and inertia of the first base 110-1).
  • the resonance frequency determined by the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 is preferably finely corrected in consideration of the moment and the like.
  • the Y-axis drive control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the resonance frequency of the mirror 130.
  • the mirror 130 may rotate around the axis along the Y-axis direction at a frequency different from or not synchronized with the resonance frequency determined by the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b-2.
  • the Y-axis drive control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency at which the mirror 130 rotates with the axis along the Y-axis direction as the rotation axis.
  • the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b may be a couple that rotates about the axis along the X-axis direction as a rotation axis, but rotates about the axis along the Y-axis direction as the rotation axis. It is thought that it does not become a couple.
  • the mirror 130 uses the axis along the Y-axis direction as the rotation axis due to the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b.
  • the rotation has been confirmed by experiments by the inventors.
  • the rotation of the mirror 130 caused by the Lorentz force generated in the coil 140a and the coil 140b (particularly, the rotation about the axis along the Y-axis direction) will be described.
  • FIG. 8 shows an example in which the Lorentz force shown in FIGS. 5A and 5B is generated.
  • the centers of the coils 140a and 140b are offset from the rotation axis of the second base 110-2 and the mirror 130, and the center of the coil 140a and the center of the coil 140b are set to a predetermined reference point P. Are point-symmetrical relative to each other. Therefore, as shown in FIG.
  • the rotational axis of the couple caused by the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is mainly along the X-axis direction defined by the first torsion bars 120a-1 and 120b-1. Further, it is deviated from the rotation axis of the second base 110-2 (in other words, the rotation axis of the mirror 130 along the X-axis direction). In other words, the rotational axis of the couple due to the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is the rotational axis of the second base 110-2 along the X-axis direction (in other words, the mirror 130 along the X-axis direction). It is tilted from the rotation axis.
  • the rotational axis of the couple due to the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is mainly from the rotational axis of the mirror 130 along the Y-axis direction defined by the second torsion bars 120a-2 and 120b-2. It's off.
  • the rotational axis of the couple due to the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is mainly from the rotational axis of the mirror 130 along the Y-axis direction defined by the second torsion bars 120a-2 and 120b-2. It is in a tilted state.
  • the couple caused by the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is substantially the component of the couple having the axis along the X-axis direction as the rotation axis (in other words, the component of the rotation force) and the Y And a couple component having an axis along the axial direction as a rotation axis.
  • the mirror 130 is aligned along the Y-axis direction due to a couple component whose rotation axis is the axis along the Y-axis direction among the couples resulting from the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b.
  • the axis is rotated as the rotation axis.
  • the axis along the Y-axis direction caused by the component of the couple having the axis along the Y-axis direction as the rotation axis among the couples resulting from the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is the rotation axis.
  • the rotation of the mirror 130 will be described in more detail with reference to FIG. 9, which is a drawing of the MEMS scanner 101 shown in FIG. 8 observed from the direction of arrow VIII.
  • the rotational axis of the couple caused by the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b is shifted from the rotational axis along the X-axis direction and the rotational axis along the Y-axis direction described above.
  • the mirror 130, the second base 110-2, the coil 140a, and the coil 140b are assumed to be one structure, they are also deviated from the rotation axis of the structure.
  • the Lorentz force generated in the coils 140a and 140b propagates as a slight vibration to the second base 110-2 due to such imbalance caused by the rotational axis deviation.
  • the second base 110-2 to which the coils 140a and 140b are coupled is deformed and oscillated in a standing wave shape (that is, in a standing wave shape) along the X-axis direction.
  • the second base 110-2 is deformed and oscillated so as to wave along the X-axis direction. That is, the appearance of the second base 110-2 is deformed so that a part of the second base 110-2 becomes an antinode of deformation vibration and the other part becomes a node of deformation vibration.
  • the mirror 130 rotates about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis. At this time, the mirror 130 rotates so as to resonate at a resonance frequency (for example, 20 kHz) determined according to the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b-2. For example, it is assumed that the moment of inertia about the axis along the Y-axis direction of the mirror 130 is I and the torsion spring constant is k when the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 are regarded as one spring.
  • a resonance frequency for example, 20 kHz
  • the mirror 130 has a resonance frequency specified by (1 / (2 ⁇ )) ⁇ ⁇ (k / I) (or N times or N minutes of (1 / (2 ⁇ )) ⁇ ⁇ (k / I). And the axis along the Y-axis direction is rotated so as to resonate at a resonance frequency of 1 (where N is an integer equal to or greater than 1).
  • the mass, stiffness, and moment of inertia of the second base 110-2 that supports the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 (further, the mass, stiffness, and inertia of the first base 110-1).
  • the resonance frequency determined by the mirror 130 and the second torsion bars 120a-2 and 120b-2 is preferably finely corrected in consideration of the moment and the like. However, in the following, for the sake of simplification of description, the detailed description of the resonance frequency will be omitted and the description will proceed.
  • the MEMS scanner 101 shown in FIG. 8 is observed from the direction of the arrow VIII with respect to the rotation of the mirror 130 about the axis along the Y-axis direction due to the deformation vibration of the second base 110-2. This will be described in more detail with reference to FIG.
  • the second base 110-2 is not deformed and oscillated along the X-axis direction. For this reason, the mirror 130 is also not rotated about the axis along the Y-axis direction as the rotation axis.
  • the second base 110-2 starts to deform and vibrate along the X-axis direction.
  • a portion corresponding to the rotation axis along the Y-axis direction of the mirror 130 that is, a position located on the rotation axis along the Y-axis direction of the mirror 130
  • antinodes and nodes appear along the X-axis direction due to the deformation vibration of the second base 110-2.
  • the deformation vibration of the second base 110-2 is performed in accordance with a so-called standing wave waveform, and therefore the positions of its antinodes and nodes are substantially fixed.
  • the frequency of the deformation vibration of the second base 110-2 is typically the same as the resonance frequency of the mirror 130 described above.
  • the rigidity of the second base 110-2 may be adjusted.
  • the rigidity of the part that becomes the node of the second base 110-2 may be relatively high, and the rigidity of the part that becomes the antinode of the second base 110-2 may be relatively low.
  • a rib may be formed at a node portion of the second base 110-2 and a rib may not be formed at a belly portion of the second base 110-2.
  • the portion of the second base 110-2 where the rib is formed is difficult to bend because the rigidity is relatively high, whereas the portion of the second base 110-2 where the rib is not formed is rigid. Is easy to bend because it is relatively low.
  • the second base 110-2 deforms and vibrates so as to wave along the direction of the X-axis, with the portion where the rib is formed as a node and the portion where the rib is not formed as a belly.
  • the second base 110-2 is like a standing wave due to the Lorentz force generated in each of the coils 140a and 140b. Vibrates and deforms to have an appearance. That is, the second base 110-2 has an appearance such that a standing wave appears along a direction orthogonal to the rotation axis of the mirror 130 (that is, the X-axis direction). As a result, as shown in FIG. 10 (a) to FIG. 10 (g) in time series, the mirror 130 has the axis along the Y-axis direction as the rotation axis in accordance with the deformation vibration of the second base 110-2. Rotate as
  • FIGS. 10A to 10G show examples in which the phase of deformation vibration of the second base 110-2 and the phase of rotation of the mirror 130 are in phase. That is, FIGS. 10A to 10G show an example in which the direction of virtual rotation of the second base 110-2 and the direction of rotation of the mirror 130 are the same due to deformation vibration.
  • the phase of deformation vibration of the second base 110-2 and the phase of rotation of the mirror 130 may be reversed. That is, the direction of virtual rotation of the second base 110-2 and the direction of rotation of the mirror 130 due to deformation vibration may be reversed.
  • the MEMS scanner 101 according to the present embodiment can rotate the mirror 130 about the axis along the Y-axis direction as the rotation axis.
  • the MEMS scanner 101 according to the present embodiment can rotate the second base 110-2 with the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the first axis about the axis along the X-axis direction is the rotation axis.
  • the mirror 130 also rotates about the axis along the X-axis direction as the rotation axis. Therefore, the MEMS scanner 101 according to the present embodiment can rotate the mirror 130 about the axis along the X-axis direction as the rotation axis. That is, the MEMS scanner 101 of the present embodiment can drive the mirror 130 in two axes.
  • the mirror 130 is positioned outside the windings of the coils 140a and 140b. Accordingly, each of the coils 140a and 140b may not be disposed so as to surround the mirror 130.
  • the size of each of the coils 140a and 140b (for example, the winding The diameter, the length of the winding, etc.) can be made relatively small. In other words, in this embodiment, the size of each of the coils 140a and 140b can be made relatively small regardless of the size of the mirror 130.
  • the sizes of the magnets 161a and 162a for applying a magnetic field to the coil 140a can also be made relatively small.
  • the sizes of the magnets 161b and 162b for applying a magnetic field to the coil 140b can also be made relatively small.
  • the MEMS scanner 101 can be reduced in size as compared with the MEMS scanner of the comparative example in which at least one of the coils 140a and 140b is disposed so as to surround the mirror 130.
  • the centers of the coils 140a and 140b are offset from the rotation axis of the second base 110-2 and the mirror 130, and the center of the coil 140a and the center of the coil 140b are set to a predetermined reference point P.
  • the MEMS scanner 101 includes the magnets 161a and 162a for applying a magnetic field to two sides of the coil 140a facing each other along the Y-axis direction, and two coils 140b facing each other along the Y-axis direction. It is sufficient to provide magnets 161b and 162b for applying a magnetic field to one side.
  • the MEMS scanner 101 of the present embodiment has a magnet for applying a magnetic field to the two sides of the coil 140a facing along the X-axis direction and two sides of the coil 140b facing along the X-axis direction.
  • a magnet for applying a magnetic field may not be provided. That is, simplification of the configuration of the MEMS scanner 101 (in other words, downsizing) is realized.
  • the mirrors 130 are arranged outside the windings of all the coils 140a and 140b included in the MEMS scanner 101.
  • the mirror 130 may be positioned inside the winding of another coil different from the coils 140a and 140b.
  • the mirror 130 may be located outside the winding of another coil different from the coils 140a and 140b.
  • the coils 140a and 140b are physically separated.
  • the coils 140a and 140b may be composed of the same winding.
  • the coils 140a and 140b and the other coils may be composed of the same winding.
  • it is preferable that the coil 140a, the coil 140, and the other coils can be distinguished from each other by their shapes, arrangement positions, and the like. As long as the coil 140a, the coil 140, and other coils can be distinguished from each other, the above-described configuration may be appropriately employed.
  • the present invention can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the present invention that can be read from the claims and the entire specification, and a drive device that includes such a change is also included in the technical concept of the present invention. It is.
  • 101 MEMS scanner 110-1 first base 110-2 second base 120a-1, 120b-1 first torsion bar 120a-2, 120b-2 second torsion bar 130 mirror 140a, 140b coil 161a, 161b, 162a, 162b magnet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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Abstract

駆動装置(105)は、第1及び第2ベース部(110-1、110-2)と、第1及び第2弾性部(120a-1、120b-1、120a-2、120b-2)と、被駆動部(130)と、巻き線の外側に被駆動部が配置される第1及び第2コイル部(140a、140b)と、第1及び第2コイル部の夫々の一の方向又は他の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する磁界付与部(161、162)とを備え、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に第1及び第2コイル部の中心が位置し、被駆動部の特性及び被駆動部の配置位置に応じて定まる所定の基準点(P)に対して第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とが点対称となる。

Description

駆動装置
 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、所定の回転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、例えばミラーを取り囲むように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。
 しかしながら、ミラーを取り囲むようにコイルが配置されるがゆえに、コイルが比較的大きくなってしまう。その結果、当該コイルに対して磁界を付与するための磁石もまた比較的大きくなってしまう。このため、コイルと磁石との間の磁気ギャップが大きくなってしまうと共に、MEMSスキャナの小型化を図ることができなくなってしまうという技術的な問題点が生ずる。また、ミラーを取り囲むようにコイルが配置されるがゆえに、磁石の配置が限定されてしまう又は磁石を好適な位置に配置することが困難になってしまう。具体的には、ミラーによる光の反射が妨げられてしまうがゆえに、コイルの中心上方(具体的には、コイルの巻き線の内側の上方(つまり、ミラーの上方)へ磁石を配置することが困難である。
 加えて、上述の特許文献1では、直交する2つの軸を回転軸としてミラーを回転させる場合には、コイルに対して一の方向に沿った磁界を付与する磁石と、コイルに対して一の方向に直交する他の方向に沿った磁界を付与する磁石とが必要になる。従って、異なる方向に沿った2種類の磁界を付与する2種類の磁石が必要になるため、MEMSスキャナの構成が相対的に複雑になってしまうという技術的問題点が生ずる。
 このような従来のミラー駆動装置に対して、本発明は、例えば、コイルと磁石とを用いてミラー(或いは、回転する被駆動物)を駆動しつつも相対的に小型な且つ簡易な構成を有する駆動装置(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、第1ベース部と、第1ベース部によって支持される第2ベース部と、前記第1ベース部と前記第2ベース部とを接続し、且つ前記第2ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第1弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第2ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第2弾性部と、前記第2ベース部と連結するように配置される第1コイル部であって、且つ当該第1コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第1コイル部と、前記第2ベース部と連結するように配置される第2コイル部であって、且つ当該第2コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第2コイル部と、前記第1コイル部及び前記第2コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部とを備え、前記第1コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置するように、配置されており、前記第2コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置するように、配置されており、前記第1コイル部及び前記第2コイル部は、前記被駆動部の特性及び前記被駆動部の配置位置のうちの少なくとも一方に応じて定まる所定の基準点に対して前記第1コイル部の中心と前記第2コイル部の中心とが点対称となるように配置され、前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び第2コイル部の夫々の前記一の方向又は前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与する。
 本発明のこのような作用及び利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
本実施例に係るMEMSスキャナの構成を概念的に示す平面図である。 ミラーコイルとの間の位置関係を簡略的に示す平面図である。 コイルの配置の基準となる所定の基準点の例を示す平面図である。 コイルの配置の基準となる所定の基準点の例を示す平面図である。 コイルに対して時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生するローレンツ力を示す平面図及び断面図である。 コイルに対して半時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生するローレンツ力を示す平面図及び断面図である。 X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース及びミラーが回転する場合のMEMSスキャナの状態を示す断面図である。 コイルに対して半時計周りに流れる制御電流が供給された場合の各種回転軸の状態を概略的に示す平面図である。 Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラーが回転する場合のMEMSスキャナの状態を示す断面図である。 Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラーが回転する場合のMEMSスキャナの状態を示す断面図である。
 以下、駆動装置に係る実施形態について順に説明する。
 <1>
 本実施形態の駆動装置は、第1ベース部と、第1ベース部によって支持される第2ベース部と、前記第1ベース部と前記第2ベース部とを接続し、且つ前記第2ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第1弾性部と、回転可能な被駆動部と、前記第2ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第2弾性部と、前記第2ベース部と連結するように配置される第1コイル部であって、且つ当該第1コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第1コイル部と、前記第2ベース部と連結するように配置される第2コイル部であって、且つ当該第2コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第2コイル部と、前記第1コイル部及び前記第2コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部とを備え、前記第1コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置するように、配置されており、前記第2コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置するように、配置されており、前記第1コイル部及び前記第2コイル部は、前記被駆動部の特性及び前記被駆動部の配置位置のうちの少なくとも一方に応じて定まる所定の基準点に対して前記第1コイル部の中心と前記第2コイル部の中心とが点対称となるように配置され、前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び第2コイル部の夫々の前記一の方向又は前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与する。
 本実施形態の駆動装置によれば、基礎となる第1ベース部と当該第1ベース部に支持される第2ベース部とが、弾性を有する第1弾性部(例えば、後述する第1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。更に、第2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、弾性を有する第2弾性部(例えば、後述する第2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。第2ベース部は、第1弾性部の弾性(例えば、第2ベース部を他の方向(例えば、後述のX軸方向)に沿った軸を回転軸として回転させることができるという弾性)によって、一の方向とは異なる(好ましくは、交わる、より好ましくは、直交する)他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、第2ベース部と第2弾性部を介して接続されている被駆動部もまた、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。加えて、被駆動部は、第2弾性部の弾性(例えば、被駆動部を一の方向(例えば、後述のY軸方向)に沿った軸を回転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回転軸として回転する。つまり、本実施形態の駆動装置は、被駆動部の2軸駆動を行うことができる。但し、本実施形態の駆動装置は、被駆動部の多軸駆動(例えば、3軸駆動、4軸駆動・・・)を行ってもよい。
 本実施形態では、第1コイル部は、第2ベース部の回転軸(具体的には、他の方向に沿った回転軸)から一の方向に沿ってオフセットした位置に第1コイル部の中心が位置するように、配置されている。言い換えれば、他の方向に沿った第1コイル部の回転軸が、他の方向に沿った第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってシフトした位置に位置する。更に、第1コイル部は、被駆動部の回転軸(具体的には、一の方向に沿った回転軸)から他の方向に沿ってオフセットした位置に第1コイル部の中心が位置するように、配置されている。言い換えれば、一の方向に沿った第1コイル部の回転軸が、一の方向に沿った被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってシフトした位置に位置する。尚、第1コイル部は、第2ベース部と連結されている。例えば、第1コイル部は、連結部材を介して第2ベース部に連結されていてもよいし、第2ベース部上に配置されていてもよい。
 加えて、第2コイル部は、第2ベース部の回転軸(具体的には、他の方向に沿った回転軸)から一の方向に沿ってオフセットした位置に第2コイル部の中心が位置するように、配置されている。言い換えれば、他の方向に沿った第2コイル部の回転軸が、他の方向に沿った第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってシフトした位置に位置している。更に、第2コイル部は、被駆動部の回転軸(具体的には、一の方向に沿った回転軸)から他の方向に沿ってオフセットした位置に第2コイル部の中心が位置するように、配置されている。言い換えれば、一の方向に沿った第2コイル部の回転軸が、一の方向に沿った被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってシフトした位置に位置する。尚、第2コイル部は、第2ベース部と連結されている。例えば、第2コイル部は、連結部材を介して第2ベース部に連結されていてもよいし、第2ベース部上に配置されていてもよい。
 加えて、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、所定の基準点に対して点対称となる位置関係を有している。ここで、所定の基準点は、被駆動部の特性(例えば、被駆動部の形状や数や構造や回転軸の位置等)及び被駆動部の配置位置のうちの少なくとも一方に応じて定まる基準点である。このような基準点として、例えば、被駆動部の重心や、被駆動部の回転軸上に位置する点(例えば、被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心に最も近接する点)や、被駆動部の回転軸に近接する点等が一例としてあげられる。
 尚、第1コイル部の中心は、第1コイル部の重心(例えば、巻き線の重心や、第1コイル部を構成する構造物の重心)を意味していてもよい。或いは、第1コイル部の中心は、第1コイル部の回転軸上に位置する所定の点(例えば、第1コイル部の回転軸上に位置し且つ第1コイル部の重心に最も近接する点)を意味していてもよい。或いは、第1コイル部の中心は、一の方向に沿った第1コイル部の回転軸と他の方向に沿った第1コイル部の回転軸との交点を意味していてもよい。第2コイル部の中心についても同様である。
 尚、本実施形態における「第1コイル部の回転軸」とは、第1コイル部そのものの回転軸を意味する。例えば、後述するように、第1コイル部は、第1コイル部単体としても回転するように作用しながら、第1コイル部と連結している第2ベース部の回転に伴っても回転するように作用する。この場合、第1コイル部の回転軸としては、第1コイル部単体として回転するように作用している場合の回転軸のみならず、第1コイル部と連結している第2ベース部の回転に伴って回転するように作用している場合の回転軸も存在し得る。しかしながら、本実施形態では、特段の説明がない場合は、「第1コイル部の回転軸」は、第1コイル部と連結している第2ベース部の回転に伴って回転するように作用している場合の回転軸ではなく、第1コイル部単体として回転するように作用している場合の回転軸を意味する。「第2コイル部の回転軸」についても同様である。尚、後述の図1においても、図面を用いてコイルの回転軸が説明されている。
 本実施形態の駆動装置では、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した力によって、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部(言い換えれば、第2ベース部によって支持されている被駆動部)が回転する。言い換えれば、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部が回転するための駆動力は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した電磁力である。加えて、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した力によって、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転する。言い換えれば、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転するための駆動力は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した電磁力である。
 より具体的には、後に詳述するように、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部を回転させるための制御電流が供給される。この制御電流は、例えば、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部が回転する周波数(言い換えれば、周期)と同一の周波数を有する又は同期した周波数を有する交流電流であることが好ましい。加えて、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を回転させるための制御電流が供給される。この制御電流は、例えば、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転する周波数(言い換えれば、周期)と同一の周波数を有する又は同期した周波数を有する交流電流であることが好ましい。より好ましくは、制御電流は、被駆動部及び第2弾性部によって定まる被駆動部の共振周波数(より具体的には、被駆動部の慣性モーメント及び第2弾性部のねじりバネ定数によって定まる被駆動部の共振周波数)と同一の周波数を有する又は同期した周波数を有する交流電流であることが好ましい。
 一方で、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、磁界付与部から磁界が付与される。本実施形態では特に、磁界付与部は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の一の方向又は他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界を付与する。つまり、磁界付与部は、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺及び他の方向に沿って対向する2つの辺のいずれか一方に対して積極的に磁界を付与すればよい。言い換えれば、磁界付与部は、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺及び他の方向に沿って対向する2つの辺の双方に対して積極的に磁界を付与しなくともよい。同様に、磁界付与部は、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺及び他の方向に沿って対向する2つの辺のいずれか一方に対して積極的に磁界を付与すればよい。言い換えれば、磁界付与部は、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺及び他の方向に沿って対向する2つの辺の双方に対して積極的に磁界を付与しなくともよい。
 具体的には、磁界付与部は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界を付与する一方で、第1コイル部及び第2コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界を付与しなくともよい。但し、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が磁界を付与する場合には、第1コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対しては、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が付与する磁界の漏れ磁束が付与されてもよい。同様に、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が磁界を付与する場合には、第2コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対しては、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が付与する磁界の漏れ磁束が付与されてもよい。
 或いは、磁界付与部は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界を付与する一方で、第1コイル部及び第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界を付与しなくともよい。但し、第1コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が磁界を付与する場合には、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対しては、第1コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が付与する磁界の漏れ磁束が付与されてもよい。同様に、第2コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が磁界を付与する場合には、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対しては、第2コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して磁界付与部が付与する磁界の漏れ磁束が付与されてもよい。
 尚、以下では説明の簡略化のため、磁界付与部が、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の一の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する場合についての説明を進める。但し、磁界付与部が、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の他の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する場合においても、概ね同様の態様で被駆動部が回転する。
 このような磁界が付与された結果、第1コイル部に供給される制御電流と磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して、第1コイル部には、ローレンツ力が発生する。同様に、第2コイル部に供給される制御電流と磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して、第2コイル部には、ローレンツ力が発生する。このローレンツ力によって、後に図面を用いて詳述するように、第2ベース部は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 加えて、本実施形態では、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に、所定の基準点に対して点対称の位置関係にある第1コイル部の中心及び第2コイル部の中心が位置している。従って、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力に起因した回転力の回転軸(いわば、当該回転力に対する仮想的な回転軸)は、一の方向及び他の方向の双方に対して交わることになる。言い換えれば、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力に起因した回転力の回転軸は、一の方向及び他の方向とは異なる方向に沿っている。従って、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力は、他の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分及び一の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分を含んでいる。その結果、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力のうちの一の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分に起因して、被駆動部は、一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 或いは、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1弾性部によって規定される他の方向に沿った回転軸と、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力に起因した回転力の回転軸(いわば、当該回転力に対する仮想的な回転軸)と、第2ベース部、被駆動部並びに第1及び第2コイル部を含む構造体が回転する場合の仮想的な回転軸とのうちの少なくとも2つが、一の方向又は他の方向に沿ってずれることになる。このようなずれ(つまり、アンバランス)に起因して、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力は、第2ベース部を変形振動させるように作用する。その結果、第2ベース部の変形振動に伴って、被駆動部は、一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 本実施形態では特に、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、巻き線の外側に被駆動部が配置されるように、配置される。言い換えれば、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、巻き線の内側に被駆動部が配置されないように、配置される。つまり、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、被駆動部が配置される箇所から所定方向(例えば、一の方向(例えば、後述のY軸方向)及び他の方向(例えば、後述のX軸方向)のうちの少なくとも一方)にオフセットした位置に配置される。より具体的には、第1コイル部は、被駆動部の中心が配置される箇所から所定方向にオフセットした位置に第1コイル部の中心が配置されるように、配置される。同様に、第2コイル部は、被駆動部の中心が配置される箇所から所定方向にオフセットした位置に第2コイル部の中心が配置されるように、配置される。その結果、第1コイル部と被駆動部と第2コイル部とは、所定方向に沿って第1コイル部と第2コイル部とが被駆動部を挟み込むように、配置される。
 このように、本実施形態では、被駆動部は、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の巻き線の外側に位置することになる。従って、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、被駆動部を取り囲むように配置されなくともよい。その結果、本実施形態では、第1コイル部及び第2コイル部の少なくとも一方が被駆動部を取り囲むように配置される場合と比較して、第1コイル部及び第2コイル部の夫々のサイズ(例えば、巻き線の径や巻き線の長さ等)を相対的に小さくすることができる。言い換えれば、本実施形態では、被駆動部の大きさに関係なく、第1コイル部及び第2コイル部の夫々のサイズ(例えば、巻き線の径や巻き線の長さ等)を相対的に小さくすることができる。その結果、当該第1コイル部及び第2コイル部の夫々に対して磁界を付与するための磁界付与部(例えば、磁石)のサイズもまた、相対的に小さくすることができる。このため、本実施形態では、第1コイル部及び第2コイル部の少なくとも一方が被駆動部を取り囲むように配置される場合と比較して、被駆動部の大きさに関係なく、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁気付与部との間の磁気ギャップを相対的に小さくすることができる。従って、本実施形態では、第1コイル部及び第2コイル部の少なくとも一方が被駆動部を取り囲むように配置される場合と比較して、駆動装置の小型化が好適に実現される。
 加えて、本実施形態では、被駆動部を取り囲むように第1コイル部及び第2コイル部が配置されなくともよくなるため、被駆動部を取り囲むように第1コイル部及び第2コイル部の少なくとも一方が配置される駆動装置と比較して、磁界付与部の配置の自由度が相対的に高くなる。このため、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の中心上方(具体的には、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の巻き線の内側の上方に磁界付与部を配置することができる。
 加えて、本実施形態では、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に、所定の基準点に対して点対称の位置関係にある第1コイル部の中心及び第2コイル部の中心が位置している。このため、本実施形態では、後に図面を用いて詳述するように、一の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与するための磁界付与部と他の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与するための磁界付与部とが別個独立に配置されなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。言い換えれば、本実施形態では、一の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部及び他の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部のいずれか一方を配置すれば、被駆動部の2軸駆動が行われる。同様に、本実施形態では、後に図面を用いて詳述するように、一の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与するための磁界付与部と他の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与するための磁界付与部とが別個独立に配置されなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。言い換えれば、本実施形態では、一の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部及び他の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部のいずれか一方を配置すれば、被駆動部の2軸駆動が行われる。つまり、駆動装置の構成の簡略化が図られる。
 但し、本実施形態では、被駆動部が巻き線の外側に位置する第1コイル部及び第2コイル部に加えて、被駆動部が巻き線の内側に位置する他のコイル部を更に備えていてもよい。つまり、駆動装置が備える全てのコイル部の巻き線の外側に被駆動部が位置することが要求されているものではない。言い換えれば、駆動装置が備える全てのコイル部のうちの少なくとも2つのコイル部(例えば、被駆動部を間に挟み込むように配置される2つのコイル部)の巻き線の外側に被駆動部が位置していれば足りる。
 加えて、複数のコイル部が単一の巻き線によって構成されることがある。この場合であっても、配置位置や形状等によって単一の巻き線から構成される複数のコイル部の夫々を実質的に区別した上で、単一の巻き線から構成される複数のコイル部のうちの第1及び第2コイル部の巻き線の外側に被駆動部が位置する一方で、単一の巻き線から構成される複数のコイル部のうちの他のコイル部の巻き線の内側に被駆動部が位置していてもよい。
 <2>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記所定の基準点は、前記被駆動部の重心である。
 この態様によれば、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、被駆動部の重心に対して点対称となる位置関係を有している。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。
 尚、ここでいう「重心」は、被駆動部の立体的な形状(言い換えれば、被駆動部の質量分布)を考慮しない重心(つまり、2次元的な重心)を意味していてもよい。この場合、典型的には、平面的な形状のみに着目した被駆動部の中心(但し、ここで言う「中心」は、文字通り被駆動部の真ん中に位置する点を意味する)は、被駆動部の重心と一致する。但し、「重心」は、被駆動部の立体的な形状を考慮した重心を意味していてもよい。この場合、被駆動部の形状や質量分布等によっては、平面的な形状のみに着目した被駆動部の中心は、被駆動部の重心と一致しないことがある。
 尚、上述した第1コイル部及び第2コイル部の重心についても、第1コイル部及び第2コイル部の立体的な形状(言い換えれば、質量分布)を考慮しない重心を意味していてもよい。但し、第1コイル部及び第2コイル部の重心は、第1コイル部及び第2コイル部の立体的な形状(言い換えれば、質量分布)を考慮した重心を意味していてもよい。
 <3>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸上に位置し且つ前記被駆動部の重心に最も近接する点である。
 この態様によれば、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心に最も近接する点に対して点対称となる位置関係を有している。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。
 尚、所定の基準点は、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置する任意の点であってもよい。但し、所定の基準点は、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心により近接している点であることが好ましい。
 或いは、所定の基準点は、主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心に最も近接する点であってもよい。或いは、所定の基準点は、主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置する任意の点であってもよい。或いは、所定の基準点は、主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心により近接している点であることが好ましい。
 <4>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸上に位置し且つ前記被駆動部の重心に最も近接する点と前記被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点である。
 この態様によれば、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心に最も近接する点と被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点に対して点対称となる位置関係を有している。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。
 尚、所定の基準点は、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置する任意の点と被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点であってもよい。但し、所定の基準点は、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置する任意の点と被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点であって且つ被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点により近接している点であることが好ましい。
 或いは、所定の基準点は、主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置し且つ被駆動部の重心に最も近接する点と被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点であってもよい。或いは、所定の基準点は、主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸上に位置する任意の点と被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点であって且つ被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点により近接している点であってもよい。
 <5>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸と前記第1弾性部によって規定される前記他の方向に沿った前記被駆動部の回転軸との交点である。
 この態様によれば、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、主として第2弾性部によって規定される一の方向に沿った被駆動部の回転軸と主として第1弾性部によって規定される他の方向に沿った被駆動部の回転軸との交点に対して点対称となる位置関係を有している。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。
 <6>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記被駆動部を複数備えており、前記所定の基準点は、前記複数の被駆動部の重心である。
 この態様によれば、第1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、複数の被駆動部の重心に対して点対称となる位置関係を有している。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。
 尚、ここでいう「重心」は、複数の被駆動部の夫々の立体的な形状(言い換えれば、複数の被駆動部の夫々の質量分布)を考慮しない重心(つまり、2次元的な重心)を意味していてもよい。但し、「重心」は、複数の被駆動部の夫々の立体的な形状(言い換えれば、複数の被駆動部の夫々の質量分布)を考慮した重心を意味していてもよい。
 <7>
 本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与し、前記磁界付与部は、(ii-1)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与しない、又は(ii-2)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺には、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺に付与される前記磁界の漏れ磁束が付与される。
 この態様によれば、磁界付与部は、第1コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して積極的に磁界を付与すればよい。このため、一の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置する一方で他の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置しなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。つまり、駆動装置の構成の簡略化が図られる。
 同様に、磁界付与部は、第2コイル部の一の方向に沿って対向する2つの辺に対して積極的に磁界を付与すればよい。このため、一の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置する一方で他の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置しなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。つまり、駆動装置の構成の簡略化が図られる。
 或いは、本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与し、前記磁界付与部は、(ii-1)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与しない、又は(ii-2)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺には、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺に付与される前記磁界の漏れ磁束が付与される。
 この態様によれば、磁界付与部は、第1コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して積極的に磁界を付与すればよい。このため、他の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置する一方で一の方向に沿って第1コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置しなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。つまり、駆動装置の構成の簡略化が図られる。
 同様に、磁界付与部は、第2コイル部の他の方向に沿って対向する2つの辺に対して積極的に磁界を付与すればよい。このため、他の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置する一方で一の方向に沿って第2コイル部を横切る磁界を付与する磁界付与部を配置しなくとも、被駆動部の2軸駆動が行われる。つまり、駆動装置の構成の簡略化が図られる。
 <8>
 上述の如く第1コイル部及び第2コイル部の夫々の一の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する駆動装置の態様では、前記第1コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第1コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第1コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第2コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第2コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第2コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記他の方向に沿った軸を回転軸とする前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の回転に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記他の方向に沿った軸を回転軸とする前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の回転に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿って定常波状に変形振動し、前記第2ベース部の変形振動に起因して、前記被駆動部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 この態様によれば、第1コイル部及び第2コイル部の夫々と磁界付与部との間の電磁相互作用に起因した力によって、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転すると共に、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部が回転する。以下、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部が回転する具体的な態様及び他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部が回転する具体的な態様について説明を進める。
 第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部を回転させるための制御電流が供給される。加えて、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を回転させるための制御電流が供給される。一方で、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、磁界付与部から磁界が付与される。このため、第1コイル部に供給される制御電流と磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して、第1コイル部には、ローレンツ力が発生する。同様に、第2コイル部に供給される制御電流と磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して、第2コイル部には、ローレンツ力が発生する。
 このローレンツ力によって、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する(より具体的には、回転するように往復駆動する)。このような他の方向に沿った軸を回転軸とする第1コイル部の回転を実現するために、一の方向に沿って対向する第1コイル部の2つの辺に、異なる方向に作用するローレンツ力が同時に加わることが好ましい。例えば、ある一のタイミングで第1コイル部に加わるローレンツ力は、一の方向に沿って対向する第1コイル部の2つの辺のうちの一方の辺に上向きの力として作用する力であり且つ一の方向に沿って対向する第1コイル部の2つの辺のうちの他方の辺に下向きの力として作用する力であることが好ましい。更に、当該一のタイミングに相前後する他のタイミングで第1コイル部に加わるローレンツ力は、一の方向に沿って対向する第1コイル部の2つの辺のうちの一方の辺に下向きの力として作用する力であり且つ一の方向に沿って対向する第1コイル部の2つの辺のうちの他方の辺に上向きの力として作用する力であることが好ましい。同様に、他の方向に沿った軸を回転軸とする第2コイル部の回転を実現するために、一の方向に沿って対向する第2コイル部の2つの辺に、異なる方向に作用するローレンツ力が同時に加わることが好ましい。例えば、ある一のタイミングで第2コイル部に加わるローレンツ力は、一の方向に沿って対向する第2コイル部の2つの辺のうちの一方の辺に上向きの力として作用する力であり且つ一の方向に沿って対向する第2コイル部の2つの辺のうちの他方の辺に下向きの力として作用する力であることが好ましい。更に、当該一のタイミングに相前後する他のタイミングで第2コイル部に加わるローレンツ力は、一の方向に沿って対向する第2コイル部の2つの辺のうちの一方の辺に下向きの力として作用する力であり且つ一の方向に沿って対向する第2コイル部の2つの辺のうちの他方の辺に上向きの力として作用する力であることが好ましい。このようなローレンツ力が第1コイル部及び第2コイル部の夫々に発生することで、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 他の方向に沿った軸を回転軸とする第1コイル部及び第2コイル部の夫々の回転に伴って、第1コイル部及び第2コイル部の夫々が連結されている第2ベース部は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 加えて、上述したように、本実施形態では、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に、所定の基準点に対して点対称の位置関係にある第1コイル部の中心及び第2コイル部の中心が位置している。このため、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1トーションバーによって規定される他の方向に沿った回転軸と、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力に起因した回転力の回転軸(いわば、当該回転力に対する仮想的な回転軸)と、第2ベース部、被駆動部並びに第1及び第2コイル部を含む構造体が回転する場合の仮想的な回転軸とのうちの少なくとも2つが、一の方向又は他の方向に沿ってずれることになる。このようなずれ(つまり、アンバランス)に起因して、第1コイル部に発生するローレンツ力は、第2ベース部を変形振動させるように作用する。つまり、他の方向に沿った軸を回転軸とする第1コイル部の回転に伴って、第1コイル部が連結されている第2ベース部は、他の方向に沿って定常波状に(つまり、定常波の波形状に)変形振動する。同様に、第2コイル部に発生するローレンツ力もまた、第2ベース部を変形振動させるように作用する。というのも、第1コイル部及び第2コイル部の夫々には、他の方向に沿った軸を回転軸として第2ベース部を回転させるための制御電流のみならず、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を回転させるための制御電流も供給されるからである。つまり、一の方向に沿った軸を回転軸として被駆動部を回転させるための制御電流に応じて、第2ベース部は、他の方向に沿って定常波状に(つまり、定常波の波形状に)変形振動する。つまり、第2ベース部は、そのある一部分が変形振動の腹となり且つその他の一部分が変形振動の節となるように、その外観を変形させる。このような第2ベース部の変形振動によって、他の方向に沿って腹及び節が現れる。第2ベース部の変形振動は、いわゆる定常波の波形に従って行われるため、その腹及び節の位置は実質的には固定されている。このとき、第2ベース部の変形振動は、共振となっていてもよい。また、第2ベース部が共振する共振周波数(つまり、ベース部の変形振動の周波数)は、被駆動部が回転する周波数(或いは、被駆動部の共振周波数)と同一となっていてもよい。
 このような第2ベース部の変形振動に起因して、被駆動部は、一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。このとき、被駆動部は、被駆動部及び第2弾性部によって定まる被駆動部の共振周波数(より具体的には、被駆動部の慣性モーメント及び第2弾性部のねじりバネ定数によって定まる被駆動部の共振周波数)で共振するように、一の方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。
 <9>
 上述の如く第1コイル部及び第2コイル部の夫々の一の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する駆動装置の態様では、前記第1コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第1コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第1コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第2コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第2コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第2コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記他の方向に沿った回転成分に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記一の方向に沿った回転成分に起因して、前記被駆動部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 この態様によれば、上述したように、第1コイル部及び第2コイル部の夫々に発生するローレンツ力によって、第1コイル部及び第2コイル部の夫々は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する(より具体的には、回転するように往復駆動する)。
 ここで、本実施形態では、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に、所定の基準点に対して点対称の位置関係にある第1コイル部の中心及び第2コイル部の中心が位置している。このため、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力に起因した回転力の回転軸(いわば、当該回転力に対する仮想的な回転軸)は、一の方向及び他の方向の双方に対して交わることになる。従って、第1コイル部及び第2コイル部に発生するローレンツ力は、他の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分及び一の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分を含んでいる。従って、第1コイル部及び第2コイル部の回転に含まれる他の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分に起因して、第2ベース部は、他の方向に沿った軸を回転軸として回転する。同様に、第1コイル部及び第2コイル部の回転に含まれる一の方向に沿った軸を回転軸とする回転力の成分に起因して、被駆動部は、一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 尚、第1コイル部及び第2コイル部の夫々の他の方向に沿って対向する2つの辺に磁界を付与する駆動装置の態様では、前記第1コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第1コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第1コイル部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第2コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第2コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第2コイル部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記他の方向に沿った回転成分に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記一の方向に沿った回転成分に起因して、前記被駆動部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 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、(i)第1コイル部及び第2コイル部の夫々の巻き線の外側に被駆動部が配置されており、(ii)第1コイル部は、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に第1コイル部の中心が位置するように配置されており、(iii)第2コイル部は、第2ベース部の回転軸から一の方向に沿ってオフセットした位置であって且つ被駆動部の回転軸から他の方向に沿ってオフセットした位置に第2コイル部の中心が位置するように配置されており、(iv)ダイウ1コイル部の中心と第2コイル部の中心とは、所定の基準点に対して点対称となる位置関係を有している。従って、第1コイル部及び第2コイル部と磁界付与部とを用いて被駆動物を駆動する、相対的に小型な且つ簡略化された駆動装置が提供される。
 以下、図面を参照しながら、駆動装置の実施例について説明する。尚、以下では、駆動装置をMEMSスキャナに適用した例について説明する。
 (1)MEMSスキャナの構成
 初めに、図1及び図2を参照して、本実施例に係るMEMSスキャナ101の構成について説明する。ここに、図1は、本実施例に係るMEMSスキャナ101の構成を概念的に示す平面図である。図2は、ミラー130とコイル140a及び140bとの間の位置関係を簡略的に示す平面図である。
 図1に示すように、本実施例に係るMEMSスキャナ101は、第1ベース110-1と、第1トーションバー120a-1と、第1トーションバー120b-1と、第2ベース110-2と、第2トーションバー120a-2と、第2トーションバー120b-2と、ミラー130と、コイル140aと、コイル140bと、磁石161a及び162aと、磁石161b及び162b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軸方向に直交する方向)に延伸する2つの辺とを有すると共に、Y軸方向に延伸する2つの辺とX軸方向に延伸する2つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図1に示す例では、第1ベース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、本実施例に係るMEMSスキャナ101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101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。或いは、第1ベース110-1は、不図示のサスペンション等によって吊り下げられていてもよい。
 尚、図1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、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第1ベース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及び120b-1の夫々は、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及び120b-1の夫々は、図1中X軸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及び120b-1の夫々は、X軸方向に延伸する長手を有すると共にY軸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及び120b-1の夫々は、X軸方向に延伸する短手を有すると共にY軸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及び120b-1の夫々の一方の端部は、第1ベース110-1に接続される。第1トーションバー120a-1及び120b-1の夫々の他方の端部は、第2ベース110-2に接続される。つまり、第1トーションバー120a-1及び120b-1は、間に第2ベース110-2を挟み込むように第2ベース110-2を吊り下げている。
 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1中のY軸方向に延伸する2つの辺と図1中のX軸方向に延伸する2つの辺とを有すると共に、Y軸方向に延伸する2つの辺とX軸方向に延伸する2つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図1に示す例では、第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軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。
 尚、図1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、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第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及び120b-2の夫々は、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及び120b-2の夫々は、図1中Y軸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及び120b-2の夫々は、Y軸方向に延伸する長手を有すると共にX軸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及び120b-2の夫々は、Y軸方向に延伸する短手を有すると共にX軸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及び120b-2の夫々の一方の端部は、第2ベース110-2に接続される。第2トーションバー120a-2及び120b-2の夫々の他方の端部は、ミラー130に接続される。つまり、第2トーションバー120a-2及び120b-2は、間にミラー130を挟み込むようにミラー130を吊り下げている。
 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軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。
 コイル140aは、例えば相対的に導電率の高い材料(例えば、金や銅等)から構成される複数の巻き線である。本実施例では、コイル140aは、矩形の形状を有している。特に、コイル140aの4つの辺の夫々の長さが略同一である。つまり、本実施例では、コイル140aは、正方形状の形状を有している。但し、コイル140aは、任意の形状(例えば、長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状)を有していてもよい。尚、コイル140aは、コイル140aを支持するための支持部上に配置されていてもよい。或いは、コイル140aは、第2ベース110-2上に配置されていてもよい。
 同様に、コイル140bは、例えば相対的に導電率の高い材料(例えば、金や銅等)から構成される複数の巻き線である。第2実施例では、コイル140bは、矩形の形状を有している。特に、コイル140bの4つの辺の夫々の長さが略同一である。つまり、本実施例では、コイル140bは、正方形状の形状を有している。但し、コイル140bは、任意の形状(例えば、長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状)を有していてもよい。尚、コイル140bは、コイル140bを支持するための支持部上に配置されていてもよい。或いは、コイル140bは、第2ベース110-2上に配置されていてもよい。
 コイル140a(言い換えれば、コイル140aを支持する支持部)は、連結部材を介して第2ベース110-2に連結されている。特に、本実施例では、コイル140aは、コイル140aの中心と第2ベース110-2の回転軸(具体的には、X軸方向に沿った回転軸)とが、Y軸方向に沿ってずれるように配置される。尚、図1は、コイル140aの中心と第2ベース110-2の回転軸とが所定量aだけずれている例を示している。加えて、コイル140aは、コイル140aの中心とミラー130の回転軸(具体的には、Y軸方向に沿った回転軸)とが、X軸方向に沿ってずれるように配置される。尚、図1は、コイル140aの中心とミラー130の回転軸とが所定量bだけずれている例を示している。
 このような態様でコイル140aが配置される結果、ミラー130は、コイル140aを構成する巻き線の外側に位置することになる。言い換えれば、ミラー130は、コイル140aを構成する巻き線の内側に位置することはない。
 同様に、コイル140b(言い換えれば、コイル140bを支持する支持部)は、連結部材を介して第2ベース110-2に連結されている。特に、本実施例では、コイル140bは、コイル140bの中心と第2ベース110-2の回転軸(具体的には、X軸方向に沿った回転軸)とが、Y軸方向に沿ってずれるように配置される。尚、図1は、コイル140bの中心と第2ベース110-2の回転軸とが所定量aだけずれている例を示している。加えて、コイル140bは、コイル140bの中心とミラー130の回転軸(具体的には、Y軸方向に沿った回転軸)とが、X軸方向に沿ってずれるように配置される。尚、図1は、コイル140bの中心とミラー130の回転軸とが所定量bだけずれている例を示している。
 尚、本実施例では、コイル140aの中心は、X軸方向に沿ったコイル140aの回転軸とY軸方向に沿ったコイル140aの回転軸との交点を意味するものとする。但し、コイル140aの中心は、文字通り、巻き線の中心(つまり、巻き線の真ん中に位置する点)や、コイル140aを構成する構造物の中心(つまり、構造物の真ん中に位置する点)や、コイル140aを支持する支持部の中心(つまり、支持部の真ん中に位置する点)を意味していてもよい。同様に、コイル140bの中心は、X軸方向に沿ったコイル140bの回転軸とY軸方向に沿ったコイル140bの回転軸との交点である。但し、コイル140bの中心は、巻き線の中心や、コイル140bを構成する構造物の中心や、コイル140bを支持する支持部の中心を意味していてもよい。
 また、本実施例では、特段の説明がない場合は、コイル140aの回転軸は、コイル140aが連結している第2ベース110-2の回転を考慮しない、コイル140a単体の回転に関する回転軸を意味する。同様に、特段の説明がない場合は、コイル140bの回転軸は、コイル140bが連結している第2ベース110-2の回転を考慮しない、コイル140b単体の回転に関する回転軸を意味する。従って、X軸方向に沿ったコイル140aの回転軸及びY軸方向に沿ったコイル140aの回転軸、並びに、X軸方向に沿ったコイル140bの回転軸及びY軸方向に沿ったコイル140bの回転軸は、夫々、図1に示すとおりになる。
 このような態様でコイル140bが配置される結果、ミラー130は、コイル140bを構成する巻き線の外側に位置することになる。言い換えれば、ミラー130は、コイル140bを構成する巻き線の内側に位置することはない。
 尚、上述した説明では、コイル140aの中心と第2ベース110-2の回転軸及びミラー130の回転軸との位置関係について言及している。しかしながら、コイル140aの中心以外のコイル140aに関する点(例えば、巻き線に関する点や、コイル140aを構成する構造物に関する点や、コイル140aを支持する支持部に関する点)と第2ベース110-2の回転軸とがY軸方向に沿ってずれ、且つ、コイル140aの中心以外のコイル140aに関する点とミラー130の回転軸とがX軸方向に沿ってずれていてもよい。コイル140aの中心以外のコイル140aに関する点としては、例えば、コイル140aの重心(例えば、巻き線の重心や、コイル140aを構成する構造物の重心や、コイル140aを支持する支持部の重心)が一例としてあげられる。或いは、コイル140aの中心以外のコイル140aに関する点としては、例えば、コイル140aの回転軸(例えば、X軸方向に沿った回転軸又はY軸方向に沿った回転軸)上に位置する所定の点が他の一例としてあげられる。或いは、コイル140aの中心以外のコイル140aに関する点としては、例えば、コイルの回転軸上に位置し且つコイル140aの重心に最も近接する点が他の一例としてあげられる。
 また、第2ベース110-2の回転軸を基準とするコイル140aのオフセットの方向は、第2ベース110-2の回転軸を基準とするコイル140bのオフセットの方向と逆になることが好ましい。例えば、図1では、第2ベース110-2の回転軸を基準として相対的に左側に向かってコイル140aがオフセットしている一方で、第2ベース110-2の回転軸を基準として相対的に右側に向かってコイル140bがオフセットしている。同様に、ミラー130の回転軸を基準とするコイル140aのオフセットの方向は、ミラー130の回転軸を基準とするコイル140bのオフセットの方向と逆になることが好ましい。例えば、図1では、ミラー130の回転軸を基準として相対的に下側に向かってコイル140aがオフセットしている一方で、ミラー130の回転軸を基準として相対的に上側に向かってコイル140bがオフセットしている。
 加えて、図2に示すように、コイル140a及びコイル140bは、コイル140aの中心とコイル140bの中心とが、所定の基準点Pに対して点対称の位置関係を有するように配置される。ここに、所定の基準点Pは、ミラー130の特性(例えば、ミラー130の形状や、ミラー130の質量や、ミラー130の密度や、ミラー130の質量分布や、ミラー130の構造や、ミラー130の回転軸の位置等)に応じて設定されてもよい。或いは、所定の基準点Pは、ミラー130の配置位置に応じて設定されてもよい。
 尚、コイル140a及びコイル140bは、コイル140bの中心以外のコイル140aに関する点とコイル140bの中心以外のコイル140bに関する点とが、所定の基準点Pに対して点対称の位置関係を有するように配置されてもよい。コイル140bの中心以外のコイル140aに関する点及びコイル140bの中心以外のコイル140bに関する点の一例については、上述したとおりである。
 ここで、図3及び図4を参照しながら、コイル140a及び140bの配置の基準となる所定の基準点Pについて詳細に説明する。図3及び図4は、夫々、コイル140a及び140bの配置の基準となる所定の基準点Pの例を示す平面図である。
 図3(a)に示すように、所定の基準点Pは、ミラー130の立体的な形状(言い換えれば、ミラー130の質量分布)を考慮しない重心(つまり、2次元的な重心であり、ミラー130の平面的な形状に着目した場合の重心)P31であってもよい。この場合、コイル140a及びコイル140bは、コイル140aの中心とコイル140bの中心とが、ミラー130の重心P31に対して点対称の位置関係を有するように配置される。
 或いは、図3(b)に示すように、所定の基準点Pは、ミラー130の立体的な形状(言い換えれば、ミラー130の質量分布)を考慮した重心P32であってもよい。この場合、コイル140a及びコイル140bは、コイル140aの中心とコイル140bの中心とが、ミラー130の重心P32に対して点対称の位置関係を有するように配置される。
 或いは、図3(c)に示すように、所定の基準点Pは、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P33であってもよい。この場合、所定の基準点Pは、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置し且つミラー130の重心P31若しくは重心P32により近接する任意の点P33であることが好ましい。特に、所定の基準点Pは、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置し且つミラー130の重心P31若しくは重心P32に最も近接する任意の点P33であることがより一層好ましい。
 尚、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸は、主として第2トーションバー120a-2及び120b-2によって規定される。例えば、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸は、第2トーションバー120a-2及び120b-2上に位置することが多い。従って、第2トーションバー120a-2及び120b-2の延伸方向上にミラー130の重心P31(或いは、重心P32)が位置している場合には、図3(c)に示す点P33は、ミラー130の重心P31(或いは、重心P32)と一致する可能性が高い。一方で、第2トーションバー120a-2及び120b-2の延伸方向上にミラー130の重心P31(或いは、重心P32)が位置していない場合には、図3(c)に示す点P33は、ミラー130の重心P31(或いは、重心P32)と一致しない可能性が高い。
 或いは、図3(d)に示すように、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P34であってもよい。この場合、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置し且つミラー130の重心P31若しくは重心P32により近接する任意の点P34であることが好ましい。特に、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置し且つミラー130の重心P31若しくは重心P32に最も近接する任意の点P34であることがより一層好ましい。
 尚、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸は、主として第1トーションバー120a-1及び120b-1によって規定される。例えば、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸は、第1トーションバー120a-1及び120b-1上に位置することが多い。従って、第1トーションバー120a-1及び120b-1の延伸方向上にミラー130の重心P31(或いは、重心P32)が位置している場合には、図3(d)に示す点P34は、ミラー130の重心P31(或いは、重心P32)と一致する可能性が高い。一方で、第1トーションバー120a-1及び120b-1の延伸方向上にミラー130の重心P31(或いは、重心P32)が位置していない場合には、図3(d)に示す点P33は、ミラー130の重心P31(或いは、重心P32)と一致しない可能性が高い。
 或いは、図3(e)に示すように、所定の基準点Pは、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P33とミラー130の重心P31(或いは、重心P32)とを結ぶ線上の任意の点P35であってもよい。例えば、所定の基準点Pは、Y軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P33とミラー130の重心P31(或いは、重心P32)とを結ぶ線上の中点P35であってもよい。
 或いは、図3(f)に示すように、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P34とミラー130の重心P31(或いは、重心P32)とを結ぶ線上の任意の点P36であってもよい。例えば、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸上に位置する任意の点P34とミラー130の重心P31(或いは、重心P32)とを結ぶ線上の中点P36であってもよい。
 或いは、図3(g)に示すように、所定の基準点Pは、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸とY軸方向に沿ったミラー130の回転軸との交点P37であってもよい。
 或いは、図4(a)及び図4(b)に示すように、MEMSスキャナ101が複数のミラー130を備えることがある。この場合には、所定の基準点Pは、複数のミラー130の重心(例えば、複数のミラー130を1つの構造体とみなした場合の、当該1つの構造体の重心)P38であってもよい。
 尚、ここでいう「複数のミラー130の重心P38」は、複数のミラー130の夫々の立体的な形状(言い換えれば、複数のミラー130の夫々の質量分布)を考慮しない重心(つまり、2次元的な重心であり、複数のミラー130の夫々の平面的な形状に着目した場合の重心)であってもよい。但し、「複数のミラー130の夫々の重心P32」は、ミラー130の立体的な形状(言い換えれば、複数のミラー130の夫々の質量分布)を考慮した重心であってもよい。
 再び図1において、コイル140aには、不図示の電源端子及び配線を介して、電源から、ミラー130及び第2ベース110-2を回転させるための制御電流が供給される。同様に、コイル140bには、不図示の電源端子及び配線を介して、電源から、ミラー130及び第2ベース110-2を回転させるための制御電流が供給される。制御電流は、典型的には、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分及びX軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース110-2が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分の双方を含む交流電流である。尚、電源は、MEMSスキャナ101自身が備えている電源であってもよいし、MEMSスキャナ101の外部に用意される電源であってもよい。尚、以下の説明では、説明の便宜上、制御電流のうちY軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130を回転させるための電流成分を、“Y軸駆動用制御電流”と称する。同様に、制御電流のうちX軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース110-2を回転させるための電流成分を、“X軸駆動用制御電流”と称する。
 磁石161a及び162aは、磁石161aと磁石162aとがY軸方向に沿って配列するように配置される。特に、磁石161a及び162aは、磁石161aと磁石162aとがY軸方向に沿ってコイル140aを挟み込むように配置される。加えて、磁石161a及び162aのいずれか一方が磁束の出射側になると共に、磁石161a及び162aのいずれか他方が磁束の入射側になる。尚、以下では、磁石161aが磁束の出射側になり且つ磁石162aが磁束の入射側になる例を用いて説明を進める。
 磁石161b及び162bは、磁石161bと磁石162bとがY軸方向に沿って配列するように配置される。特に、磁石161b及び162bは、磁石161bと磁石162bとがY軸方向に沿ってコイル140bを挟み込むように配置される。加えて、磁石161b及び162bのいずれか一方が磁束の出射側になると共に、磁石161b及び162bのいずれか他方が磁束の入射側になる。尚、以下では、磁石161bが磁束の出射側になり且つ磁石162bが磁束の入射側になる例を用いて説明を進める。
 (2)MEMSスキャナの動作
 続いて、図5から図10を参照して、本実施例に係るMEMSスキャナ101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、コイル140a及びコイル140bの夫々に対して時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生するローレンツ力を示す平面図及び断面図である。図6は、コイル140a及びコイル140bの夫々に対して半時計周りに流れる制御電流が供給された場合に発生するローレンツ力を示す平面図及び断面図である。図7は、X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース110-2及びミラー130が回転する場合のMEMSスキャナ101の状態を示す断面図である。図8は、コイル140a及びコイル140bの夫々に対して半時計周りに流れる制御電流が供給された場合の各種回転軸の状態を概略的に示す平面図である。図9は、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130が回転する場合のMEMSスキャナ101の状態を示す断面図である。図10は、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130が回転する場合のMEMSスキャナ101の状態を示す断面図である。
 本実施例に係るMEMSスキャナ101の動作時には、まず、コイル140a及び140bの夫々に制御電流が供給される。制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース110-2を回転させるための電流成分(つまり、X軸駆動用制御電流)を含んでいる。本実施例では、第2ベース110-2は、任意の周波数(例えば、60Hz)で、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、X軸駆動用制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース110-2の回転の周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。但し、第2ベース110-2は、第2ベース110-2を含む被懸架部(つまり、第2ベース部110-2、第2トーションバー120a―2及び120b-2並びにミラー130を含む被懸架部)と第1トーションバー120a-1及び120b-1によって定まる共振周波数(より具体的には、第2ベース110-2を含む被懸架部の慣性モーメントと第1トーションバー120a-1及び120b-1のねじりバネ定数によって定まる共振周波数)で、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。
 一方で、コイル140aには、磁石161a及び162aから磁界が付与されている。尚、磁石161a及び162aは、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に対して、磁界を付与することが好ましい。この場合、磁石161a及び162aは、X軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に対しては、磁界を付与しなくともよい。或いは、或いは、磁石161a及び162aは、X軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に対して、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に対して付与するべき磁界の漏れ磁束を付与してもよい。
 従って、コイル140aには、コイル140aに供給されているX軸駆動用制御電流とコイル140aに付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。
 同様に、コイル140bには、磁石161b及び162bから磁界が付与されている。尚、磁石161b及び162bは、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に対して、磁界を付与することが好ましい。この場合、磁石161b及び162bは、X軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に対しては、磁界を付与しなくともよい。或いは、磁石161b及び162bは、X軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に対して、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に対して付与するべき磁界の漏れ磁束を付与してもよい。
 従って、コイル140bには、コイル140bに供給されているX軸駆動用制御電流とコイル140bに付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。
 ここで、図5(a)に示すように、図5(a)中の時計周りの方向に流れるX軸駆動用制御電流がコイル140a及び140bの夫々に供給されており、磁石162aから磁石161aに向かう磁界がコイル140aに付与されており、磁石162bから磁石161bに向かう磁界がコイル140bの夫々に付与されている状況について説明する。この場合、図5(a)に示すMEMSスキャナ101を矢印Vの方向から観察した図面である図5(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺のうちの右側(つまり、図5(a)では上側)の辺には、図5(b)における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図5(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺のうちの左側(つまり、図5(a)では下側)の辺には、図5(b)における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。加えて、図5(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺のうちの右側(つまり、図5(a)では上側)の辺には、図5(b)における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図5(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺のうちの左側(つまり、図5(a)では下側)の辺には、図5(b)における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。
 ここで、本実施例では、コイル140a及びコイル140bの夫々に供給されるX軸駆動用制御電流の大きさが同一であり且つコイル140a及びコイル140bの夫々に付与される磁界の大きさが同一であることが好ましい。この場合には、コイル140a及びコイル140bの夫々の各辺に発生するローレンツ力の大きさは等しい。しかしながら、ローレンツ力が発生する辺の位置(具体的には、主として第1トーションバー120a-1及び120b-1によって規定される第2ベース110-2の回転軸を基準とする位置)の違いに起因して、図5(b)に示すローレンツ力は、図5(b)における時計周りの方向に向かって作用する偶力なる。その結果、第2ベース110-2は、図5(b)における時計周りの方向に向かって回転する。
 一方で、X軸駆動用制御電流が交流電流であるため、図6(a)に示すように、図6(a)中の反時計周りの方向に流れるX軸駆動用制御電流がコイル140a及び140bの夫々に供給されており、磁石162aから磁石161aに向かうX軸駆動用磁界がコイル140aに付与されており、磁石162bから磁石161bに向かうX軸駆動用磁界がコイル140bに付与される状況が、図5(a)に示す状況に続けて生ずる。この場合、図6(a)に示すMEMSスキャナ101を矢印VIの方向から観察した図面である図6(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺のうちの右側(つまり、図6(a)では上側)の辺には、図6(b)における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図6(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺のうちの左側(つまり、図6(a)では下側)の長辺には、図6(b)における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。加えて、図6(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺のうちの右側(つまり、図6(a)では上側)の辺には、図6(b)における上側の方向に向かうローレンツ力が発生する。同様に、図6(b)に示すように、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺のうちの左側(つまり、図6(a)では下側)の長辺には、図6(b)における下側の方向に向かうローレンツ力が発生する。つまり、Y軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺には、相互に異なる方向のローレンツ力が発生する。
 この場合も、図5(b)に示す状態と同様に、ローレンツ力が発生する辺の位置(具体的には、主として第1トーションバー120a-1及び120b-1によって規定される第2ベース110-2の回転軸を基準とする位置)に起因して、図6(b)に示すローレンツ力は、図6(b)における反時計周りの方向に向かって作用する偶力となる。その結果、第2ベース110-2は、図6(b)における時計周りの方向に向かって回転する。
 その結果、第2ベース110-2は、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。ここで、第2ベース110-2は、第2トーションバー120a-2及び120b-2を介してミラー130を支持している。このため、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース110-2の回転に伴って、ミラー130もまたX軸方向に沿った軸を回転軸として回転することになる。
 ここで、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース110-2の回転とX軸方向に沿った軸を回転軸とするミラー130の回転の関係について、図7を参照しながらより詳細に説明する。
 図7(a)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力が発生していない初期状態では、第2ベース110-2もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転していない。このため、ミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転していない。
 その後、図7(b)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力に起因した半時計周りの偶力(図6(b)に示す偶力)が発生すると、第2ベース110-2及びミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として図7(b)における反時計回りの方向に沿って回転し始める。その結果、図7(a)から図7(c)に時系列的に示すように、第2ベース110-2及びミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として、半時計周りの方向に回転する。一方で、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力に起因した時計周りの偶力(図5(b)に示す偶力)が発生すると、第2ベース110-2及びミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として、図7(c)における時計回りの方向に沿って回転し始める。その結果、図7(c)から図7(g)に時系列的に示すように、第2ベース110-2及びミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として、時計周りの方向に回転する。尚、図7(g)に示す状態のコイル140a及び140bの夫々、第2ベース110-2並びにミラー130は、その後、図7(f)に示す状態を経てから図7(a)に示す状態に遷移する。以降、コイル140a及び140bの夫々、第2ベース110-2並びにミラー130は、図7(a)から図7(g)に示す時系列に従って回転する。
 他方で、制御電流は、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130を回転させるための電流成分(つまり、Y軸駆動用制御電流)を含んでいる。本実施例では、ミラー130は、ミラー130と第2トーションバー120a-2及び120b-2とによって定まる共振周波数(より具体的には、ミラー130の慣性モーメントと第2トーションバー120a-2及び120b-2のねじりバネ定数によって定まる共振周波数)で共振するように、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、Y軸駆動用制御電流は、ミラー130の共振周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。
 尚、厳密に言えば、第2トーションバー120a-2及び120b-2を支持する第2ベース110-2の質量及び剛性並びに慣性モーメント(更には、第1ベース110-1の質量及び剛性並びに慣性モーメント等)も考慮した上で、ミラー130と第2トーションバー120a-2及び120b-2によって定まる共振周波数が微修正されることが好ましい。但し、以下では、説明の簡略化のため、共振周波数の微修正については省略して説明を進める。従って、Y軸駆動用制御電流は、ミラー130の共振周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。
 但し、ミラー130は、ミラー130と第2トーションバー120a-2及び120b-2とによって定まる共振周波数とは異なる又は同期しない周波数で、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。この場合には、Y軸駆動用制御電流は、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。
 この場合、図5から図6において説明したように、コイル140a及びコイル140bの夫々のY軸方向に沿って対向する2つの辺には、異なる方向に作用するローレンツ力が発生する。従って、コイル140a及びコイル140bに発生するローレンツ力は、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転する偶力となることはあっても、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する偶力となることはないとも考えられる。しかしながら、Y軸駆動用制御電流の周波数がミラー130の共振周波数に近づくと、コイル140a及びコイル140bに発生するローレンツ力に起因して、ミラー130がY軸の方向に沿った軸を回転軸として回転することが、本願発明者等の実験によって確認されている。以下、コイル140a及びコイル140bに発生するローレンツ力に起因したミラー130の回転(特に、Y軸方向に沿った軸を回転軸とする回転)について説明する。
 図8に示すように、Y軸駆動用制御電流がコイル140a及びコイル140bの夫々に供給されると、コイル140a及びコイル140bの夫々のY軸方向に沿って対向する2つの辺には、異なる方向に作用するローレンツ力が発生する。尚、図8は、図5(a)及び図5(b)に示すローレンツ力が発生する例を示している。ここで、本実施例では、コイル140a及び140bの夫々の中心が第2ベース110-2の回転軸及びミラー130からずれており且つコイル140aの中心とコイル140bの中心とが所定の基準点Pに対して点対称の位置関係を有している。このため、図8に示すように、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力の回転軸は、主として第1トーションバー120a-1及び120b-1によって規定されるX軸方向に沿った第2ベース110-2の回転軸(言い換えれば、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸)からずれている。言い換えれば、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力の回転軸は、X軸方向に沿った第2ベース110-2の回転軸(言い換えれば、X軸方向に沿ったミラー130の回転軸)から傾いた状態にある。同様に、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力の回転軸は、主として第2トーションバー120a-2及び120b-2によって規定されるY軸方向に沿ったミラー130の回転軸からずれている。言い換えれば、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力の回転軸は、主として第2トーションバー120a-2及び120b-2によって規定されるY軸方向に沿ったミラー130の回転軸から傾いた状態にある。つまり、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力は、実質的には、X軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分(言い換えれば、回転力の成分)とY軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分とを含んでいる。その結果、ミラー130は、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力のうちのY軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分に起因して、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 ここで、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力のうちのY軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分に起因した、Y軸方向に沿った軸を回転軸とするミラー130の回転について、図8に示すMEMSスキャナ101を矢印VIIIの方向から観察した図面である図9を参照しながらより詳細に説明する。
 図9(a)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力が発生していない初期状態では、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力のうちのY軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分は存在しない。従って、ミラー130もまた、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転していない。
 その後、図9(b)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力が発生すると、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力のうちのY軸方向に沿った軸を回転軸とする偶力の成分が発生する。その結果、ミラー130は、Y軸方向に沿った軸を回転軸として図9(a)から図9(g)に時系列的に示すように、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。尚、図9(g)に示す状態のミラー130は、その後、図9(f)に示す状態を経てから図9(a)に示す状態に遷移する。以降、ミラー130は、図9(a)から図9(g)に示す時系列に従って回転する。
 或いは、図8に示すように、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力に起因した偶力の回転軸は、上述したX軸方向に沿った回転軸及びY軸方向に沿った回転軸からずれていることに加えて、ミラー130、第2ベース110-2並びにコイル140a及びコイル140bを1つの構造体と仮定した場合に当該構造体の回転軸からもずれている。このような回転軸のずれに起因したアンバランスによって、コイル140a及び140bに発生するローレンツ力が、第2ベース110-2に対して微振動として伝搬することになる。その結果、コイル140a及び140bの夫々が連結されている第2ベース110-2は、X軸方向に沿って定常波状に(つまり、定常波の波形状に)変形振動する。言い換えれば、第2ベース110-2は、X軸方向に沿って波打つように変形振動する。つまり、第2ベース110-2は、そのある一部分が変形振動の腹となり且つその他の一部分が変形振動の節となるように、その外観を変形させる。
 このような第2ベース110-2の変形振動に起因して、ミラー130は、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。このとき、ミラー130は、ミラー130並びに第2トーションバー120a-2及び120b-2に応じて定まる共振周波数(例えば、20kHz)で共振するように回転する。例えば、ミラー130のY軸方向に沿った軸回り慣性モーメントがIであり且つ第2トーションバー120a-2及び120b-2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、ミラー130は、(1/(2π))×√(k/I)にて特定される共振周波数(或いは、(1/(2π))×√(k/I)のN倍若しくはN分の1倍(但し、Nは1以上の整数)の共振周波数)で共振するように、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 尚、厳密に言えば、第2トーションバー120a-2及び120b-2を支持する第2ベース110-2の質量及び剛性並びに慣性モーメント(更には、第1ベース110-1の質量及び剛性並びに慣性モーメント等)も考慮した上で、ミラー130と第2トーションバー120a-2及び120b-2によって定まる共振周波数が微修正されることが好ましい。但し、以下では、説明の簡略化のため、共振周波数の微修正については省略して説明を進める。
 ここで、第2ベース110-2の変形振動に起因した、Y軸方向に沿った軸を回転軸とするミラー130の回転について、図8に示すMEMSスキャナ101を矢印VIIIの方向から観察した図面である図10を参照しながらより詳細に説明する。
 図10(a)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力が発生していない初期状態では、X軸方向に沿って第2ベース110-2は変形振動していない。このため、ミラー130もまた、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転していない。
 その後、図10(b)に示すように、コイル140a及び140bの夫々にローレンツ力が発生すると、第2ベース110-2は、X軸方向に沿って変形振動し始める。このとき、第2ベース110-2は、ミラー130のY軸方向に沿った回転軸に対応する箇所(つまり、ミラー130のY軸方向に沿った回転軸上に位置する箇所)が節となるように、X軸方向に沿って変形振動し始めることが好ましい。つまり、第2ベース110-2の変形振動によって、X軸方向に沿って腹及び節が現れる。尚、第2ベース110-2の変形振動は、いわゆる定常波の波形に従って行われるため、その腹及び節の位置は実質的には固定されている。このとき、第2ベース110-2の変形振動の周波数は、典型的には、上述したミラー130の共振周波数と同一になる。
 このような第2ベース110-2の変形振動を実現するために、第2ベース110-2の剛性が調整されてもよい。例えば、第2ベース110-2のうち節となる箇所の剛性が相対的に高くなると共に、第2ベース110-2のうち腹となる箇所の剛性が相対的に低くなっていてもよい。より具体的には、例えば、第2ベース110-2のうち節となる箇所にリブが形成されると共に第2ベース110-2のうち腹となる箇所にリブが形成されなくともよい。この場合、リブが形成されている第2ベース110-2の箇所は、剛性が相対的に高いがゆえに屈曲しにくい一方で、リブが形成されていない第2ベース110-2の箇所は、剛性が相対的に低いがゆえに屈曲しやすい。その結果、第2ベース110-2は、リブが形成されている箇所を節とし且つリブが形成されていない箇所を腹にして、X軸の方向に沿って波打つように変形振動する。
 その結果、図10(a)から図10(g)に時系列的に示すように、コイル140a及び140bの夫々に発生するローレンツ力に起因して、第2ベース110-2は、定常波の如き外観を有するように変形振動する。つまり、第2ベース110-2は、ミラー130の回転軸に直交する方向(つまり、X軸方向)に沿って定常波が現れるような外観を有する。その結果、図10(a)から図10(g)に時系列的に示すように、第2ベース110-2の変形振動に合わせて、ミラー130は、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。
 尚、図10(a)から図10(g)は、第2ベース110-2の変形振動の位相とミラー130の回転の位相とが同相となる例を示している。つまり、図10(a)から図10(g)は、変形振動に伴う第2ベース110-2の仮想的な回転の方向とミラー130の回転の方向とが同一となる例を示している。しかしながら、第2ベース110-2の変形振動の位相とミラー130の回転の位相とが逆相となってもよい。つまり、変形振動に伴う第2ベース110-2の仮想的な回転の方向とミラー130の回転の方向とが逆になってもよい。
 以上説明したように、本実施例のMEMSスキャナ101は、Y軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130を回転させることができる。加えて、本実施例のMEMSスキャナ101は、X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース110-2を回転させることができる。このとき、第2トーションバー120a-2及び120b-2を介してミラー130が第2ベース110-2に支持されていることを考慮すれば、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース110-2の回転に伴って、ミラー130もまた、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転することになる。従って、本実施例のMEMSスキャナ101は、X軸方向に沿った軸を回転軸としてミラー130を回転させることができる。つまり、本実施例のMEMSスキャナ101は、ミラー130の2軸駆動を行うことができる。
 加えて、第2実施例のMEMSスキャナ102では、ミラー130は、コイル140a及び140bの夫々の巻き線の外側に位置することになる。従って、コイル140a及び140bの夫々は、ミラー130を取り囲むように配置されなくともよい。その結果、第2実施例では、コイル140a及び140bの少なくとも一方がミラー130を取り囲むように配置される比較例のMEMSスキャナと比較して、コイル140a及び140bの夫々のサイズ(例えば、巻き線の径や巻き線の長さ等)を相対的に小さくすることができる。言い換えれば、本実施例では、ミラー130の大きさに関係なく、コイル140a及び140bの夫々のサイズを相対的に小さくすることができる。その結果、当該コイル140aに対して磁界を付与するための磁石161a及び162aのサイズもまた、相対的に小さくすることができる。同様に、当該コイル140bに対して磁界を付与するための磁石161b及び162bのサイズもまた、相対的に小さくすることができる。このため、本実施例では、コイル140a及び140bの少なくとも一方がミラー130を取り囲むように配置される比較例のMEMSスキャナと比較して、ミラー130の大きさに関係なく、コイル140aと磁石161a及び162aとの間の磁気ギャップ並びにコイル140bと磁石161b及び162bとの間の磁気ギャップを相対的に小さくすることができる。従って、本実施例では、コイル140a及び140bの少なくとも一方がミラー130を取り囲むように配置される比較例のMEMSスキャナと比較して、MEMSスキャナ101の小型化が好適に実現される。
 加えて、本実施例では、コイル140a及び140bの夫々の中心が第2ベース110-2の回転軸及びミラー130からずれており且つコイル140aの中心とコイル140bの中心とが所定の基準点Pに対して点対称の位置関係を有している。このため、本実施例のMEMSスキャナ101は、Y軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に磁界を付与するための磁石161a及び162a並びにY軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に磁界を付与するための磁石161b及び162bを備えていれば足りる。言い換えれば、本実施例のMEMSスキャナ101は、X軸方向に沿って対向するコイル140aの2つの辺に磁界を付与するための磁石及びX軸方向に沿って対向するコイル140bの2つの辺に磁界を付与するための磁石を備えていなくともよい。つまり、MEMSスキャナ101の構成の簡略化(言い換えれば、小型化)が実現される。
 尚、上述した説明では、MEMSスキャナ101が備える全てのコイル140aとコイル140bの巻き線の外側にミラー130が配置されている。しかしながら、MEMSスキャナ101がコイル140a及び140bとは異なる他のコイルミラーを備えている場合には、ミラー130は、コイル140a及び140bとは異なる他のコイルの巻き線の内側に位置していてもよい。もちろん、ミラー130は、コイル140a及び140bとは異なる他のコイルの巻き線の外側に位置していてもよい。
 また、上述した説明では、コイル140a及び140bが物理的に分離している。しかしながら、コイル140a及び140bは、同一の巻き線から構成されていてもよい。更には、コイル140a及び140b並びに他のコイルは、同一の巻き線から構成されていてもよい。この場合、コイル140a及びコイル140並びに他のコイルは、その形状や配置位置等によって互いに区別可能であることが好ましい。コイル140a及びコイル140並びに他のコイルが互いに区別可能である限りは、上述した構成が適宜採用されてもよい。
 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。
 101 MEMSスキャナ
 110-1 第1ベース
 110-2 第2ベース
 120a-1、120b-1 第1トーションバー
 120a-2、120b-2 第2トーションバー
 130 ミラー
 140a、140b コイル
 161a、161b、162a、162b 磁石

Claims (9)

  1.  第1ベース部と、
     第1ベース部によって支持される第2ベース部と、
     前記第1ベース部と前記第2ベース部とを接続し、且つ前記第2ベース部を他の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第1弾性部と、
     回転可能な被駆動部と、
     前記第2ベース部と前記被駆動部とを接続し、且つ前記被駆動部を前記他の方向とは異なる一の方向に沿った軸を回転軸として回転させるような弾性を有する第2弾性部と、
     前記第2ベース部と連結するように配置される第1コイル部であって、且つ当該第1コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第1コイル部と、
     前記第2ベース部と連結するように配置される第2コイル部であって、且つ当該第2コイル部の巻き線の外側に前記被駆動部が配置される第2コイル部と、
     前記第1コイル部及び前記第2コイル部に対して磁界を付与する磁界付与部と
     を備え、
     前記第1コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第1コイル部の中心が位置するように、配置されており、
     前記第2コイル部は、前記第2ベース部の回転軸から前記一の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置し且つ前記被駆動部の回転軸から前記他の方向に沿ってオフセットした位置に前記第2コイル部の中心が位置するように、配置されており、
     前記第1コイル部及び前記第2コイル部は、前記被駆動部の特性及び前記被駆動部の配置位置のうちの少なくとも一方に応じて定まる所定の基準点に対して前記第1コイル部の中心と前記第2コイル部の中心とが点対称となるように配置され、
     前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び第2コイル部の夫々の前記一の方向又は前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与することを特徴とする駆動装置。
  2.  前記所定の基準点は、前記被駆動部の中心又は重心であることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3.  前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸上に位置し且つ前記被駆動部の重心に最も近接する点であることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  4.  前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸上に位置し且つ前記被駆動部の重心に最も近接する点と前記被駆動部の重心とを結ぶ線上に位置する点であることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  5.  前記所定の基準点は、前記第2弾性部によって規定される前記一の方向に沿った前記被駆動部の回転軸と前記第1弾性部によって規定される前記他の方向に沿った前記被駆動部の回転軸との交点であることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  6.  前記被駆動部を複数備えており、
     前記所定の基準点は、前記複数の被駆動部の重心であることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  7.  前記磁界付与部は、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与し、
     前記磁界付与部は、(ii-1)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺に前記磁界を付与しない、又は(ii-2)前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記他の方向に沿って対向する2つの辺には、前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の前記一の方向に沿って対向する2つの辺に付与される前記磁界の漏れ磁束が付与されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  8.  前記第1コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第1コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第1コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記第2コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第2コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第2コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記他の方向に沿った軸を回転軸とする前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の回転に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記他の方向に沿った軸を回転軸とする前記第1コイル部及び前記第2コイル部の夫々の回転に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿って定常波状に変形振動し、
     前記第2ベース部の変形振動に起因して、前記被駆動部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転することを特徴とする請求項7に記載の駆動装置。
  9.  前記第1コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第1コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第1コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記第2コイル部に供給される制御電流と前記磁界付与部が付与する磁界との電磁相互作用に起因して前記第2コイル部に発生するローレンツ力によって、前記第2コイル部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記他の方向に沿った回転成分に起因して、前記第2ベース部は、前記他の方向に沿った軸を回転軸として回転し、
     前記第1コイル部及び前記第2コイル部の回転に含まれる前記一の方向に沿った回転成分に起因して、前記被駆動部は、前記一の方向に沿った軸を回転軸として回転することを特徴とする請求項7に記載の駆動装置。
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