WO2023149196A1

WO2023149196A1 - Ｍｅｍｓデバイス及び測距装置

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Publication number: WO2023149196A1
Application number: PCT/JP2023/001162
Authority: WO
Inventors: 智輝大野; 翼杉山
Original assignee: ソニーグループ株式会社
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2023-01-17
Publication date: 2023-08-10

Abstract

例えば、測距の精度を向上させる。　ミラーと、アクチュエータと、水平回転軸方向に延在し、ミラーと接続される第１の梁と、第１の梁と接続されるリング状の梁と、垂直回転軸方向に延在し、リング状の梁と接続される第２の梁と、略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で第２の梁と接続される第３の梁と、を有し、第３の梁の両端は、第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれでアクチュエータと接続されており、第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、第３の梁における第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、ＭＥＭＳデバイスである。

Description

ＭＥＭＳデバイス及び測距装置

　本開示は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス及び測距装置に関する。

　特許文献１は、測距対象物（以下、対象物と略称する場合もある）までの距離を測定する測距システムを開示する。また、非特許文献１は、ＭＥＭＳデバイスを開示する。

特表２０１９－５３５０１４号公報 Piezoelectrically Driven and Sensed Micromirrors with Extremely Large Scan Angles and Precise Closed-Loop Control †Shanshan Gu-Stoppel , Thorsten Giese, Hans-Joachim Quenzer , Ulrich Hofmann and Wolfgang Benecke, Published: 16 August 2017, Proceedings 2017, 1, 561; doi:10.3390/proceedings1040561 www.mdpi.com/journal/proceedings

　このような分野では、測距範囲の拡大と精度を向上させることが望まれる。

　本開示は、測距範囲の拡大と測距精度とを向上させることができるＭＥＭＳデバイス及び当該ＭＥＭＳデバイスを有する測距装置を提供することを目的の一つとする。

　本開示は、例えば、
　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、ミラーと接続される第１の梁と、
　第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　第３の梁の両端は、第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれでアクチュエータと接続されており、
　第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、第３の梁における第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　ＭＥＭＳデバイスである。

　本開示は、例えば、
　ＭＥＭＳデバイスと、
　レーザー光源部と、
　受光部と、
　測距対象物までの距離を、レーザー光源部から出射されるレーザービームの飛行時間に基づいて計測する計測部と
　を有し、
　ＭＥＭＳデバイスは、
　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、ミラーと接続される第１の梁と、
　第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　第３の梁の両端は、第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれでアクチュエータと接続されており、
　第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、第３の梁における第１の接続部から第２の接続部及び第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　測距装置である。

一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す斜視図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す拡大図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す側面図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す斜視図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す拡大図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す側面図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス及び比較用のＭＥＭＳデバイスのそれぞれの水平振動の周波数と光学振れ角との依存性を示す図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス及び比較用のＭＥＭＳデバイスのそれぞれの垂直振動の周波数と光学振れ角との依存性を示す図である。比較用のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す斜視図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す拡大図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す側面図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す斜視図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す拡大図である。比較用のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す側面図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスが適用され得る測距装置の概略的構成を示す斜視図である。一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスが測距システムに適用された場合の、測距システムの具体的な構成例を示す図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す斜視図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す拡大図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの水平振動の一例を示す側面図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す斜視図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す拡大図である。変形例１のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の一例を示す側面図である。変形例２のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。変形例３のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。変形例４のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。変形例のＭＥＭＳデバイスの水平振動の周波数と光学振れ角との依存性を示す図である。変形例のＭＥＭＳデバイスの垂直振動の周波数と光学振れ角との依存性を示す図である。変形例５のＭＥＭＳデバイスを説明するための図である。応用例を説明するための図である。応用例を説明するための図である。応用例を説明するための図である。応用例を説明するための図である。車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

　以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜本開示の背景＞
＜一実施形態＞
＜変形例＞
　以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、図面における色の濃淡やハッチング等の模様は特定の意味を有するものではない。また、説明の便宜を考慮して、図示を適宜、簡略化したり、一部の構成のみに参照符号を付す場合もある。

＜本開示の背景＞
　始めに、本開示の理解を容易とするために、本開示の背景について説明する。飛行時間計測法（以下、ＴＯＦ(Time of Flight)と適宜、称する）の距離センサーは地形測定、構造物の管理、自律航行、生産ラインにおける不良検査や、スポーツ、エンターテイメント、アートなど多岐の用途に利用されている。レーザーのパルス幅は、計測可能な時間分解能を与える。光の速度が一定であるため、レーザーのパルス幅は、計測される距離分解能に寄与する。例えば、光の速度を３×１０^８ｍ／ｓとした場合、時間分解能が１ナノ秒であれば距離分解能は１５ｃｍ、時間分解能が１ピコ秒であれば０．１５ｍｍである。

　レーザーパルスを走査素子により２軸走査して対象物に照射し、対象物からの散乱光が該走査素子を介して受光される同軸光学系はコンパクトかつ測定される位置精度が高いため、ＴＯＦ方式の距離センサーではよく利用されている。走査素子にはソレノイドにより駆動されるガルバノミラーや小型のＭＥＭＳミラーが適切である。ガルバノミラーは１００ｍｍ^２以上のミラー面積を有する場合もあり、出射レーザーの断面積よりも十分に大きい。従って、対象物からの散乱光をガルバノミラーで反射した後、穴開きミラーなどで出射レーザーと分離する光学系であっても受入開口サイズが大きく、１００ｍを超える遠方の測距が可能である。

　一方で、ガルバノミラーは掃引速度が遅いため単一発光点を持つ光源の場合には点群密度が低い。小型のＭＥＭＳミラーは掃引速度が高く、点群密度を高くすることができる。しかしながら、ミラー直径が数ｍｍと小さく最大測定可能距離が短くなる。

　上述した特許文献１には複数のＭＥＭＳミラーを用いた同軸光学系が記載されている。中央のＭＥＭＳミラーでレーザーを出射し、対象物からの散乱光を周囲の複数のＭＥＭＳミラーで、それぞれ受光素子へ偏向する。これらのＭＥＭＳミラーは同期制御されており準同軸光学系として扱うことができる。また、単一のＭＥＭＳミラーを用いる場合と比較して受入開口サイズが大きくなる。ところで、ＭＥＭＳミラーの性能指数はミラー直径、振動周波数、振れ角の積で与えられ、高い性能指数を実現するためには共振動作によりＱ値を上げる必要がある。共振動作における振動周波数と振れ角は半導体プロセスのばらつきの影響を受けることが知られている。従って、複数のＭＥＭＳミラーを同じ共振周波数且つ所望の振れ角で同期駆動することは容易ではなく、特に小型や低コストが要求される用途であっては適当ではない。また、複数のＭＥＭＳミラーの回転中心が異なるため対象物の位置によりそれぞれの受光素子から対象物までの距離が異なる多軸光学系の問題を少なからず含有している。すなわち、数ｍｍ程度の距離精度が求められる用途では対象物の位置に応じて各受光素子から時間情報を個別に補正する必要がある。従って、特許文献１に記載の技術は、測距の精度を向上させる点で改善の余地がある。

　上述した非特許文献１には単一の１軸ＭＥＭＳミラーで大きなミラー直径と振れ角とを両立することが記載されている。回転軸上の梁の左右に圧電素子からなるアクチュエータがあって、左右のアクチュエータをつなぐ梁と回転軸上の梁が接続されている。ＭＥＭＳミラーは真空封止されているため、空気のダンピングが無く高いＱ値で共振動作するものである。このような構成は回転軸上の梁が長く、ねじれが大きい特徴がある。このような構成を２軸ＭＥＭＳミラーに流用する場合には梁が接続するリングの外形が大きくなり、追加された回転軸に対して慣性モーメントが大きくなるため、振れ角が小さくなる。特に高価な真空封止を行わず、大気中で利用する場合には、更に振れ角が小さくなる。係る観点を踏まえつつ、本開示について一実施形態により詳細に説明する。

＜一実施形態＞
［ＭＥＭＳデバイスの全体構成例］
　図１を参照しつつ、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００）について説明する。ＭＥＭＳデバイス１００は、例えばＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を用いて作成され、後述するフレームはシリコン基板、絶縁層、シリコンデバイス層からなり、フレーム内側の各部位はシリコンデバイス層からなり、シリコン基板及び絶縁層は除去されている。後述するアクチュエータは、例えば、圧電素子であり、圧電素子の上下に配置された電極がそれぞれフレームまで引き出されて、所定のＭＥＭＳ駆動装置に接続される。後述する第１の梁及び第２の梁の根元には捻れを測定するための圧電素子を設けても良く、上下に配置された電極はそれぞれフレームまで引き出される。あるいはアクチュエータの脇に反りを測定するための圧電素子を設けても良く、上下に配置された電極はそれぞれフレームまで引き出される。

　ＭＥＭＳデバイス１００の具体的な構成例について説明する。ＭＥＭＳデバイス１００は、概略的には、ミラー１０１と、ミラー１０１が接続されるフレーム１２と、アクチュエータ１０７と、第１の梁１０８Ａ，１０８Ｂと、リング状の梁１０９と、第２の梁１１０Ａ，１１０Ｂと、スネーク梁１１１Ａ，１１１Ｂとを備える。

　ミラー１０１は、概略的には、Ｈ状の形状（楕円状）を有している。ミラー１０１の大きさは、例えば、水平方向の長さ４ｍｍ×垂直方向の長さ６ｍｍ程度の大きさである。ミラー１０１の寸法は上記に限定されず、例えば、３ｍｍ×１０ｍｍ程度でもよい。ミラー１０１の形状も特に限定されるものでないが、円形、楕円形、自由形状が望ましい。詳細は後述するが、凹面ミラーの中央部を透過したレーザービームはミラー１０１の中央部で反射される。一方、測距対象物によるレーザービームの散乱光はミラー１０１全面で反射され、凹面ミラーで集光されてアパーチャを通り受光素子に入射する。

　ミラー１０１は水平回転軸（ミラー１０１が、水平方向に回転する際のＹ軸方向の軸）方向に延在する第１の梁１０８Ａ及び第１の梁１０８Ｂのそれぞれと２箇所（対向する２箇所）で接続されている。第１の梁１０８Ａ及び第１の梁１０８Ｂの少なくとも一方が特許請求の範囲における第１の梁に対応している。第１の梁１０８Ａ、１０８Ｂはリング状の梁１０９と接続されている。リング状の梁１０９は、ミラー１０１を囲うように配置されている。リング状の梁１０９は、垂直回転軸（ミラー１０１が、垂直方向に回転する際のＸ軸方向の軸）方向に延在する第２の梁１１０Ａ及び第２の梁１１０Ｂのそれぞれと２箇所（対向する２箇所）で接続されている。

　第２の梁１１０Ａは、例えば、第１の梁１０８Ａ、１０８Ｂと略９０度を成す位置に設けられている。第２の梁１１０Ｂも、例えば、第１の梁１０８Ａ、１０８Ｂと略９０度を成す位置に設けられている。第２の梁１１０Ａ及び第２の梁１１０Ｂの少なくとも一方が特許請求の範囲における第２の梁に対応している。

　第２の梁１１０Ａは、蛇腹状のスネーク梁１１１Ａと第１の接続部１１２Ａで接続されている。第１の接続部１１２Ａは、例えば、第２の梁１１０Ａとスネーク梁１１１Ａとの境界を含み、スネーク梁１１１Ａの中央付近を含む領域を意味する。また、第２の梁１１０Ｂは、蛇腹状のスネーク梁１１１Ｂと第１の接続部１１２Ｂで接続されている。第１の接続部１１２Ｂは、例えば、第２の梁１１０Ｂとスネーク梁１１１Ｂとの境界を含み、スネーク梁１１１Ｂの中央付近を含む領域を意味する。スネーク梁１１１Ａ及びスネーク梁１１１Ｂの少なくとも一方が特許請求の範囲における第３の梁に対応している。なお、個々のスネーク梁を区別する必要がない場合は、スネーク梁１１１と適宜、総称する。また、第１の接続部１１２Ａ及び第１の接続部１１２Ｂの少なくとも一方が特許請求の範囲における第１の接続部に対応している。なお、本明細書では、複雑に曲げられた梁を意味する用語としてスネーク梁を用いている。

　アクチュエータ１０７は、例えば、Ｘ軸方向における一方側（図１における左側）に設けられる２個のアクチュエータ（アクチュエータ１０７ＮＷ、ＳＷ）と、Ｘ軸方向における他方側（図１における右側）に設けられる２個のアクチュエータ（アクチュエータ１０７ＮＥ、ＳＥ）とを含む。なお、個々のアクチュエータを区別する必要がない場合は、アクチュエータ１０７と適宜、総称する。

　スネーク梁の両端がアクチュエータと接続されている。例えば、スネーク梁１１１Ａの一方の端部がアクチュエータ１０７ＮＷに接続され、スネーク梁１１１Ａの他方の端部がアクチュエータ１０７ＳＷに接続される。具体的には、スネーク梁１１１Ａの一方の端部がアクチュエータ１０７ＮＷと第２の接続部１１３ＮＷで接続され、スネーク梁１１１Ａの他方の端部がアクチュエータ１０７ＳＷと第３の接続部１１３ＳＷで接続される。

　また、例えば、スネーク梁１１１Ｂの一方の端部がアクチュエータ１０７ＮＥに接続され、スネーク梁１１１Ｂの他方の端部がアクチュエータ１０７ＳＥに接続される。具体的には、スネーク梁１１１Ｂの一方の端部がアクチュエータ１０７ＮＥと第２の接続部１１３ＮＥで接続され、スネーク梁１１１Ｂの他方の端部がアクチュエータ１０７ＳＥと第３の接続部１１３ＳＥで接続される。第２の接続部１１３ＮＷ及び第２の接続部１１３ＮＥの少なくとも一方が特許請求の範囲における第２の接続部に対応している。また、第３の接続部１１３ＳＷ及び第３の接続部１１３ＳＥの少なくとも一方が特許請求の範囲における第３の接続部に対応している。

　ここで、第２の梁１１０Ａとスネーク梁１１１Ａとの接続箇所である第１の接続部１１２Ａから、スネーク梁１１１Ａとアクチュエータ１０７ＮＷとの一方の接続箇所である第２の接続部１１３ＮＷまでの経路長Ｌとする。この場合、第１の接続部１１２Ａから、スネーク梁１１１Ａとアクチュエータ１０７ＳＷとの他方の接続箇所である第３の接続部１１３ＳＷまでの経路長は同じくＬである。
　また、第２の梁１１０Ｂとスネーク梁１１１Ｂとの接続箇所である第１の接続部１１２Ｂから、スネーク梁１１１Ｂとアクチュエータ１０７ＮＥとの一方の接続部である第２の接続部１１３ＮＥまでの経路長は同じくＬとなる。さらに、第１の接続部１１２Ｂから、スネーク梁１１１Ｂとアクチュエータ１０７ＳＥとの他方の接続部である第３の接続部１１３ＳＥまでの経路長は同じくＬである。
　例えば第１の接続部１１２Ａから第２の接続部１１３ＮＷまでを、水平回転軸と平行な梁（線）と、垂直回転軸に平行な梁（線）とでのみ結んだ最小距離をＬ０、略９０度の折り曲がる箇所である曲げ部の曲げ回数Ｎ０とした場合、スネーク梁１１１の経路長ＬはＬ０よりも長く、スネーク梁１１１の曲げ回数ＮはＮ０よりも多い。なお、１８０度の折り返しの曲げ回数は２回、２２５度の折り返しの曲げ回数は２.５回とカウントする。

　例えば、図１に示す構成の場合では、経路長Ｌはおよそ２．５×Ｌ０である。また、曲げ回数Ｎ０は２回（後述する図５参照）、曲げ回数Ｎは１０回である。

　アクチュエータ１０７は、例えば、ＳＯＩ基板のデバイス層表面の熱酸化膜上に、下部電極層、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層、上部電極層が順に積層された構成を有する。ＰＺＴ層はアクチュエータの形状にエッチングされており、アクチュエータ１０７及び後述するセンサー領域以外は除去されている。圧電素子はＰＺＴに限らず環境負荷物質の鉛を含まないＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３などでもよく、材質を限定されるものではない。

　ミラー１０１は、例えば、ＳＯＩ基板のデバイス層表面上に金膜（Ａｕ）が設けられた構成を有する。係る構成により、レーザーの波長（例えば、８３０ｎｍ）において高い反射率が得られる。使用されるレーザーの波長に対応して、アルミ（Ａｌ）や銀（Ａｇ）など、ＳＯＩ基板のデバイス層表面上に成膜される膜の材質は適宜、変更され得る。また、成膜される膜は、複数の誘電膜を組み合わせた多層膜であってもよく、誘電膜と金属膜とを組み合わせた多層膜であってもよい。基板表面の熱酸化膜はミラー１０１の平坦性を考慮して適宜除去されたり、薄くされる。

　フレーム１２は、例えば、ＳＯＩ基板の基板、ＢＯＸ層、デバイス層等から構成される。ミラー１０１やアクチュエータ１０７の下側には、フレーム１２がなく空間が形成されている。

［ＭＥＭＳデバイスの動作］
　次に、図２及び図３を参照しつつ、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の動作について概略的に説明する。アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＳＥを同相で、アクチュエータ１０７ＮＷ、１０７ＳＷを、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＳＥを駆動する信号の位相とは逆相で駆動すると、水平回転軸を軸とする水平捻れ振動が生じる。図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃには、水平捻れ振動の様子が示されている。

　また、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＮＷを同相で、アクチュエータ１０７ＳＥ、１０７ＳＷを、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＮＷを駆動する信号の位相とは逆相で駆動すると、垂直回転軸を軸とする垂直捻れ振動が生じる。図３Ａ、図３Ｂ、及び、図３Ｃには、垂直捻れ振動の様子が示されている。係る水平捻れ振動及び垂直捻れ振動を組み合わせることにより、ミラー１０１を任意の方向に２次元振動させることができる。

［効果］
　本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の構成により得られる効果の一例について説明する。ＭＥＭＳデバイス１００は、水平捻れ振動及び垂直捻れ振動も固有振動周波数あるいはその近傍で駆動することにより共振捻れが生じて大きな振れ角が得られる。図４Ａは、アクチュエータ１０７に電圧２０Ｖを印加した場合の水平捻れ振動の周波数（横軸、単位はＨｚ）と光学振れ角（縦軸、単位は度）との実験結果を示す。また、図４Ｂは、アクチュエータ１０７に電圧２０Ｖを印加した場合の垂直捻れ振動の周波数（横軸、単位はＨｚ）と光学振れ角（縦軸、単位は度）との実験結果を示す。

　図４Ａにおける低周波数側のラインＬ１は、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の実験結果を示し、高周波数側のラインＬ２は、比較用としてスネーク梁がないＭＥＭＳデバイス、すなわちＬ＝Ｌ０、Ｎ０＝２のＭＥＭＳデバイスを示す。各ラインにおける実線は低周波数側から徐々に周波数を上げる場合、破線は高周波数側から徐々に周波数を下げる場合に対応する。このようなヒステリシスは固いばねの特性として知られている。一実施形態のＭＥＭＳデバイス１００ではスネーク梁によりばねが柔らかくなりヒステリシスが減ったと考えられる。図４Ｂにおける低周波数側のラインＬ１は、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の実験結果を示し、高周波数側のラインＬ２は、比較用としてスネーク梁がないＭＥＭＳデバイス、すなわちＬ＝Ｌ０、Ｎ０＝２のＭＥＭＳデバイスを示す。垂直捻れ振動では水平捻れ振動よりも顕著にスネーク梁の影響が表れている。すなわち、ラインＬ１はラインＬ２に対して光学振れ角が増加しており、さらにヒステリシスが無くなっている。

　一実施形態に係るスネーク梁１１１は４つのアクチュエータ１０７のメカニカルな干渉を抑える効果がある。水平捻れ振動では東（Ｅ）と西（Ｗ）が逆位相で動くため、ＭＥＭＳデバイス１００にＹ軸の垂直捻れ振動を励振する以外にもＸ軸方向に引っ張りあう力が働く。スネーク梁１１１はこの引っ張りあう力を緩和する。垂直捻れ振動では北（Ｎ）と南（Ｓ）が逆相で動くため、ＭＥＭＳデバイス１００にＸ軸の水平捻れ振動を励振する以外にもＹ軸方向に引っ張りあう力が働く。特に北（Ｎ）と南（Ｓ）の圧電素子は隣接しているため引っ張りあう力が大きく、圧電素子を備えた部位の動きが抑制される。スネーク梁１１１はこの引っ張りあう力を緩和する。

　水平と垂直の駆動電圧を加算して印加することで２軸の捻れ振動が生じる。スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂは占有面積が小さいながら、アクチュエータ１０７の上下動作を効率的に２軸の捻れ動作に変換している。２軸の捻れ振動におけるＸ軸方向、及び、Ｙ軸方向に引っ張りあう力は１軸の捻れ振動と同様であり、これらの引っ張りあう力はスネーク梁により緩和される。これにより、大きな光学振れ角が得られ、測距範囲を拡大することができる。

　スネーク梁が無いＭＥＭＳデバイスを比較例として、スネーク梁１１１の効果を確認した。図５は、比較例に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ａ）を示す。図５に示すように、第２の梁１１０Ａは、梁１１５Ａと接続されており、梁１１５Ａは、第２の接続部１１３ＮＷでアクチュエータ１０７ＮＷと接続されており、第３の接続部１１３ＳＷでアクチュエータ１０７ＳＷと接続されている。また、第２の梁１１０Ｂは、梁１１５Ｂと接続されており、梁１１５Ｂは、第２の接続部１１３ＮＥでアクチュエータ１０７ＮＥと接続されており、第３の接続部１１３ＳＥでアクチュエータ１０７ＳＥと接続されている。係る構成を有するＭＥＭＳデバイス１００Ａは、経路長ＬがＬ０（最小距離）であり、曲げ回数はＮ０（２回）である。

　図６Ａから図６Ｃまでは、ＭＥＭＳデバイス１００Ａの水平捻れ振動の様子を示す。また、図７Ａから図７Ｃまでは、ＭＥＭＳデバイス１００Ａの垂直捻れ振動の様子を示す。また、下記の表１は、スネーク梁１１１の有無に対応する水平及び垂直振れ角を示す。

　表１に示すように、スネーク梁１１１がある場合の水平共振周波数は２３６０ヘルツ、ミラー１０１の水平振れ角は３０度、垂直共振周波数は１２６０ヘルツ、ミラー１０１の垂直振れ角は３３度であった。スネーク梁１１１が無いＭＥＭＳデバイス１００Ａの場合、すなわち、例えば第１の接続部１１２Ａからアクチュエータ１０７ＮＷとの第２の接続部１１３ＮＷまでを水平回転軸と平行な梁と、垂直回転軸に平行な梁のみからなる最小距離の梁の場合では、水平共振周波数は２５６０ヘルツ、ミラー１０１の水平振れ角は２８度、垂直共振周波数は１４９０ヘルツ、ミラー１０１の垂直振れ角は２３度であった。すなわち、スネーク梁１１１がある構成の方が、水平及び垂直とも振れ角が大きくなった。

　一般的なＭＥＭＳミラーはミラーに接続された梁が大きく捻れるため、アクチュエータの小さい振幅でミラーを励振しているのに対して、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００は図２、図３のシミュレーション結果のようにアクチュエータ１０７の振幅が大きく、それによりリング状の梁１０９が大きく撓んでいる。リング状の梁１０９とミラー１０１の角度差が小さく、すなわち第１の梁１０８Ａ、１０８Ｂの捻れが小さい。ＭＥＭＳデバイスのＱ値は４０程度と小さく、例えば非特許文献１に記載のＭＥＭＳデバイスよりもアクチュエータの駆動電力が大きくなる。その反面、空気のダンピングが大きい大気中でも大きな振れ角を得ることができる。

　このように、一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００ではアクチュエータ１０７の振幅が大きいため、水平捻れ動作では第２の接続部１１３ＮＥから第２の接続部１１３ＮＷまで、及び、第３の接続部１１３ＳＥから第３の接続部１１３ＳＷまでのそれぞれの距離の変化が大きくなる。図２Ｂに示されるように、ＭＥＭＳデバイス１００では、スネーク梁１１１が変形する（具体的には、第１の接続部１１２Ｂが静止状態よりもミラー１０１側に移動する）ことで、上述した長さの変化を吸収している。これに対してＭＥＭＳデバイス１００Ａの場合は、図６Ｂに示されるように、第１の接続部１１２Ｂのミラー１０１側への移動が少なく、リング状の梁１０９が大きく変形している。

　垂直捻れ動作では、第２の接続部１１３ＮＥから第３の接続部１１３ＳＥまで、及び、第２の接続部１１３ＮＷから第３の接続部１１３ＳＷまでのそれぞれの距離の変化がさらに大きくなる。図３Ｂに示されるように、スネーク梁１１１Ａが変形することでこの長さの変化を吸収しているのに対して、図７Ｂに示されるように、スネーク梁が無い場合は長さの変化を吸収できないためアクチュエータ１０７の振幅が抑制される。図３Ｂにおけるスネーク梁１１１Ａの変形を見ると第２の梁１１０Ａの近辺で大きく捻れており、第２の接続部１１３ＮＷや第３の接続部１１３ＳＷの付近では捻れが少ない。これによりミラー１０１の振れ角が増大する。

　一般的な左右あるいは上下に繰り返し往復するスネーク梁では水平回転軸あるいは垂直回転軸のばね定数の差が大きくなり２軸振れ角のバランスを取ることが難しくなる。しかしながら、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂを、水平回転軸方向に延在する梁と垂直回転軸方向に延在する梁とを組み合わせた形状とすることで、２軸振れ角のバランスを取ることができる。好ましくは、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂを第２の梁１１０Ａ、１１０Ｂから伸びた箇所をリング状の梁１０９と平行に折り返し、アクチュエータ１０７側では第２の梁１１０Ａ、１１０Ｂと垂直に折り返す形状とする。これにより、垂直振れ角をより大きくすることができる。さらに図１から図３で示したようにＹ軸方向に延在する梁が支配的な領域を外側に、Ｘ軸方向に延在する梁が支配的な領域を内側に配置するとよい。

　このように構成されたＭＥＭＳデバイス１００の共振動作時のアクチュエータ１０７の振幅は非共振時よりも大きい。すなわち、ミラー１０１とアクチュエータ１０７の間に接続されたスネーク梁１１１は共振構造内にあり、ミラー１０１とスネーク梁１１１とが一体となって共振するように構成される。これは、一般的な蛇腹形状の梁が非共振動作であるリニア駆動で用いられる、あるいはフレームとの接続用（単なる位置決めや電気配線用）に用いられるのとは異なる点である。

　このように構成されたＭＥＭＳデバイスの２軸共振動作時のアクチュエータ１０７の振幅は非共振時よりも大きい。すなわちミラー１０１とアクチュエータ１０７の間に接続されたスネーク梁１１１は２軸共振構造内にあり、ミラー１０１とスネーク梁１１１とが一体となって共振するように構成される。これは、一般的な蛇腹形状の梁が非共振動作であるリニア駆動で用いられる、あるいはフレームとの接続用（単なる位置決めや電気配線用）に用いられるのとは異なる点である。

　このように、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００によれば、光学振れ角を大きくすることができるので、測距範囲を拡大することができる。また、ＭＥＭＳデバイス１００の動作が安定するので、測距精度を向上させることができる。

［ＭＥＭＳデバイスが適用され得る測距装置の概略的構成］
　図８を参照しつつ、ＭＥＭＳデバイス１００が適用され得る測距装置（測距装置２００）の概略的構成について説明する。不図示の光源から出射された入射レーザーＬＡ１は穴開き放物面鏡２０１の開口２０１Ａを通りミラー１０１の中央部にて反射される出射レーザーＬＡ２が得られる。物体（測距対象物）からの散乱光ＬＡ３はミラー１０１の全面で反射され、反射された光は、集光部の一例である穴開き放物面鏡２０１で集光され、集光された光ＬＡ４がアパーチャ２０４を通る。アパーチャ２０４を抜けた光は、シリコンフォトマルチプライヤーなどの受光素子（不図示）で受光され電気信号に変換される。ミラー１０１の中央部で反射された光は穴開き放物面鏡２０１の開口２０１Ａを通り抜ける。なお、穴開き放物面鏡２０１の開口部に開口２０１Ａを設けずに放物面の一部として偏光依存膜をつけることで入射レーザーＬＡ１を透過し、ミラー１０１で反射された物体からの散乱光のおよそ半分を集光することも可能である。穴開き放物面鏡２０１の開口部に開口２０１Ａを設けずに放物面の一部、あるいは平面として低反射膜をつけることで入射レーザーＬＡ１を透過してもよい。穴開き放物面鏡２０１の一部を楕円面とした多焦点ミラーとしてもよく、これにより物体（測定対象物）が遠方のみならず近くにあっても測距精度が向上する。穴開き放物面鏡２０１の一部を楕円面として滑らかに補間した自由曲面とした多焦点ミラーでもよく、これにより物体（測定対象物）が遠方のみならず近くにあっても測距精度が向上する。

　アパーチャ２０４は物体からの散乱光ＬＡ３の外光に対する比率を上げる、すなわち、Ｓ／Ｎ（Signal Noise Ratio）を向上するための基本的な光学部品であり、アパーチャ２０４と穴開き放物面鏡２０１の受け入れ角を出射レーザーＬＡ２の発散角よりも大きくする。なお、複数の受光素子と複数のアパーチャとを用いる場合は素子数分だけ各アパーチャの受け入れ角が小さくなる。従って、レーザーの放射パターンが直交する２軸で単峰なガウスビームであれば、同じビームウェストに対して出射レーザーＬＡ２の発散角が最小になり、適切なアパーチャサイズも小さくなる。ミラー１０１に照射するレーザーのビームウェスト（強度が１／ｅ^２になるときの半径）を０．８ｍｍとすれば、波長８３０ｎｍにおいて出射レーザーの発散角（半角）θ₁は０．３３ｍｒａｄである。穴開き放物面鏡２０１の焦点距離を１２ｍｍとすると理想的なアパーチャ２０４の最小サイズは半径４．０μｍである。実際にはＭＥＭＳデバイス１００のミラー１０１の面精度や穴開き放物面鏡２０１の面精度を考慮してアパーチャ２０４の半径を～１５．０μｍまでの範囲で最適化するとよい。

　アパーチャ２０４を通った散乱光を受光面で均一にするため、アパーチャ２０４と受光面の間に拡散材を配するとよい。特に受光素子がシリコンフォトマルチプライヤーの場合にはひとつのセルに入る光子数の期待値が均一化するため測距精度が向上する。

　ＭＥＭＳデバイス１００のフレーム１２は強固なシャーシに固定され、シャーシはミラー１０１との接触を避ける凹みがあって、且つフレーム下は閉じている。例えばシャーシはステンレスなどの金属、シリコンなどの半導体、ガラス、ガラスエポキシ基板などが用いられる。シャーシの凹みはミラーとの接触を避けるのに十分な深さがあり、平坦な構造が望ましい。ミラー振動により裏面から生じる音を平坦部で前方に反射することで、ミラー振動により前面から生じる音と干渉して小さくすることができる。シャーシを開口にした場合、ミラー前方で計測される音量を計測したところ約５ｄＢ増加した。

［測距システムの具体的な構成例］
　図９は、上述したＭＥＭＳデバイス１００が測距システムに適用された場合の、測距システムの具体的な構成例を示す図である。図９における実線の矢印は制御信号を示し、太線の矢印は光路を示し、破線の矢印は信号線を示し、１点鎖線の矢印はデータ線を示している。測距システム８０１は、測距装置８０１Ａと、測距対象物１０００とを含む。測距装置８０１Ａは、インターフェース８０２と、制御部８０３と、光源部８０４と、光路分岐部８０５と、ＭＥＭＳデバイス１００が適用され得る光走査部８０９と、第１光受信部８１２と、第１信号成形部８１３と、時間差計測部８１４と、第２光受信部８１５と、第２信号成形部８１６と、光源監視部８１７と、演算部８２２とを有している。

　インターフェース８０２は、測距装置８０１Ａと外部機器とがデータやコマンドのやり取りを行う際のインターフェースである。制御部８０３は、測距装置８０１Ａの全体を統括的に制御する。制御部８０３により、測距装置８０１Ａの各部の動作が制御される。

　インターフェース８０２を介して外部から制御パラメータを受けた制御部８０３は後述する複数のデバイスや回路に制御信号を送る。光源部８０４は、Ｑスイッチ半導体発光素子と駆動回路とを含み、パルス幅がサブナノ秒、望ましくは２０ピコ秒以下であって、数百ピコジュールから数ナノジュールのパルスエネルギーをもつビーム品質の高いパルス光を出射する。

　光路分岐部８０５では、光源部８０４からの光が、ビームスプリッタ等を介して測距対象物１０００に照射される計測光８０６と、時間計測のスタート信号を得るための参照光８０７と、光源を制御するための制御光８０８とに分岐される。計測光８０６は、光走査部８０９に送られ、設計されたＦＯＶ（Field of View）の範囲に順次照射される。人などの測距対象物１０００に照射された計測光８０６は散乱される。散乱された光の一部が光走査部８０９を通り検出光８１１となる。

　参照光８０７は、第１光受信部８１２に送られ、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＳｉＰＭなどの受光素子で参照電気信号８１８に変換される。参照電気信号８１８は、第１信号成形部８１３を経て時間差計測部８１４に送られる。検出光８１１は第２光受信部８１５に送られ、ＳｉＰＭなどの受光素子で検出電気信号８２０に変換される。検出電気信号８２０は、第２信号成形部８１６を経て時間差計測部８１４に送られる。第２信号成形部８１６は後述するようにシングルフォトン検出による非常に弱い検出電気信号８２０を高Ｓ／Ｎかつ低ジッタで増幅する。

　第１信号成形部８１３は、受光素子から出力されたアナログ波形である参照電気信号８１８を増幅し、任意に設定される検出閾値に基づいて参照矩形波８１９を生成する。第２信号成形部８１６は、受光素子から出力されたアナログ波形である検出電気信号８２０を増幅し、任意に設定される検出閾値で検出矩形波８２１を生成する。制御光８０８は光源監視部８１７に送られ、パルスエネルギーやパルス幅を計測して制御部８０３に情報を返す。時間差計測部８１４に送られる矩形波はそれぞれ１つであっても２つ以上であってよく、またこれらは２つ以上の検出閾値で得られた異なる矩形波であってもよい。時間差計測部８１４では入力された矩形波の相対時間をＴＤＣにより計測する。これは、参照矩形波８１９と検出矩形波８２１との時間差であったり、別途用意されたクロックと参照矩形波、クロックと検出矩形波の時間差であったりする。これらはＴＤＣの種類によって異なる。ＴＤＣにはカウンター方式単体、カウンター方式とインバーターリングディレイラインにより複数回の計測をして平均値を算出する方式、カウンター方式とバーニアバッファリングやパルスシュリンクバッファリングなどのピコ秒の分解能をもつ高精度な計測法を組み合わせた方式などが用いられる。また、時間差計測部８１４には第２光受信部８１５から出力された検出電気信号８２０の立ち上り時間を計測したり、尖頭値を計測したり、パルス積分値を計測したりする機能を備えてもよい。これらはＴＤＣやＡＤＣ（Analog to Digital Converter）により計測できる。

　時間差計測部８１４で計測された時間差は、演算部８２２に送られる。演算部８２２は、オフセット調整をしたり、検出電気信号８２０の立ち上り、尖頭値、パルス積分値などを用いてTime-walkエラー補正をしたり、温度補正をしたりする。そして、演算部８２２は、光走査部８０９から送られた走査タイミング情報８２３を用いたベクトル演算を行う。なお、ベクトル演算を行わずに距離データと走査角度データとがインターフェース８０２から出力されてもよい。また、これらのデータに対して、ノイズ除去や隣接点との平均化や補間など適宜な処理が行われてもよいし、認識処理等の高度なアルゴリズムが行われてもよい。

＜変形例＞
　以上、本開示の一実施形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
　図１０は、変形例１に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ｂ）の構成例を示す。ＭＥＭＳデバイス１００ＢがＭＥＭＳデバイス１００と異なる点は、アクチュエータ１０７とフレーム１２の接続部にスリット１２０が設けられている点である。例えば、アクチュエータ１０７ＮＷ、１０７ＳＷ、１０７ＮＥ、１０７ＳＥのそれぞれとフレーム１２との間に、スリット１２０ＮＷ、１２０ＳＷ、１２０ＮＥ、１２０ＳＥが設けられている。スリット１２０は、例えば、矩形状の孔部であるが、円形等の他の形状を有する孔部であってもよい。スリット１２０によりアクチュエータ１０７とフレーム１２との接続箇所の剛性が低下する（柔らかくなる。）。なお、ＭＥＭＳデバイス１００Ｂの経路長Ｌは、一実施形態と同じく２．５×Ｌ０であり、曲げ回数Ｎは１０回である。

　ＭＥＭＳデバイス１００Ｂの動作について概略的に説明する。アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＳＥを同相で、アクチュエータ１０７ＮＷ、１０７ＳＷを、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＳＥを駆動する信号の位相とは逆相で駆動すると、水平回転軸を軸とする水平捻れ振動が生じる。図１１Ａ、図１１Ｂ、及び、図１１Ｃには、水平捻れ振動の様子が示されている。

　また、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＮＷを同相で、アクチュエータ１０７ＳＥ、１０７ＳＷを、アクチュエータ１０７ＮＥ、１０７ＮＷを駆動する信号の位相とは逆相で駆動すると、垂直回転軸を軸とする垂直捻れ振動が生じる。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び、図１２Ｃには、垂直捻れ振動の様子が示されている。係る水平捻れ振動及び垂直捻れ振動を組み合わせることにより、ミラー１０１を任意の方向に２次元振動させることができる。

　スリット１２０が無い場合よりもＭＥＭＳデバイスはアクチュエータ１０７の振幅が大きく、それによりリング状の梁１０９が大きく撓んでいる。リング状の梁１０９とミラー１０１との角度差が小さく、第１の梁１０８の捻れを小さくすることができる。

　スリット１２０の有無（ＭＥＭＳデバイス１００Ｂ、１００）で同条件のミラー動作による騒音を比較したところ、スリット１２０が有るＭＥＭＳデバイス１００Ｂでは、騒音が約５ｄＢ低下した。これは、フレーム１２から、フレーム１２を固定しているシャーシへの振動が減ったことによると考えられる。本変形例のようなスリット１２０が有る構造はフレーム１２やシャーシの強度が弱い場合に有効である。従って、スリット１２０の有無はＭＥＭＳデバイス単体で選定するよりもシャーシを含めたシステム全体を考慮して選定することが好ましい。但し、スリット１２０の有る場合、無い場合の何れの場合であっても上述したスネーク梁１１１を設けることによる効果を得られる。

［変形例２］
　図１３は、変形例２に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ｃ）の構成例を示す。なお、簡略化のためフレーム１２を図示していない（後述する図１４及び図１５についても同様である。）。ＭＥＭＳデバイス１００Ｃが変形例１と異なる点は、アクチュエータ１０７の大きさが大きく、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂは僅かに細く、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂの形状がより複雑になっている点である。変形例２の場合は、ＭＥＭＳデバイス１００Ｃにおけるスネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂのそれぞれの経路長Ｌは４．２Ｌ０である。また、ＭＥＭＳデバイス１００Ｃの曲げ回数Ｎは２０である。

［変形例３］
　図１４は、変形例３に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ｄ）の構成例を示す。ＭＥＭＳデバイス１００Ｄが変形例１と異なる点は、アクチュエータ１０７の大きさが大きく、第２の接続部１１３ＮＷ、１１３ＮＥ、及び、第３の接続部１１３ＳＷ、ＳＥのそれぞれがミラー１０１から離れており、且つ、第１の梁１０８Ａ、１０８Ｂの長さが僅かに長く、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂの形状がより複雑になっている点である。ＭＥＭＳデバイス１００Ｄにおけるスネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂのそれぞれの経路長Ｌは４．９Ｌ０である。また、ＭＥＭＳデバイス１００Ｃの曲げ回数Ｎは１６である。

［変形例４］
　図１５は、変形例４に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ｅ）の構成例を示す。ＭＥＭＳデバイス１００Ｅが変形例１と異なる点は、アクチュエータ１０７の大きさが小さく、第２の接続部１１３ＮＷ、１１３ＮＥ、及び、第３の接続部１１３ＳＷ、ＳＥのそれぞれがミラー１０１から離れており、スネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂの形状がより複雑になっている点である。ＭＥＭＳデバイス１００Ｅにおけるスネーク梁１１１Ａ、１１１Ｂのそれぞれの経路長Ｌは４．５Ｌ０である。また、ＭＥＭＳデバイス１００Ｅの曲げ回数Ｎは１６である。

　図１６は、変形例１から変形例４までの各変形例の係るＭＥＭＳデバイスの水平捻れ振動の共振特性を示す。実線は低周波数側から徐々に周波数を上げる場合、破線は高周波数側から徐々に周波数を下げる場合である。図１６のグラフにおけるラインＬ１１は変形例２（Ｌ＝４．２×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｃの水平捻れ振動の共振特性に対応し、ラインＬ１２は変形例３（Ｌ＝４．９×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｄの水平捻れ振動の共振特性に対応する。また、図１６のグラフにおけるラインＬ１３は変形例４（Ｌ＝４．５×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｅの水平捻れ振動の共振特性に対応し、ラインＬ１４は変形例１（Ｌ＝２．５×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｂの水平捻れ振動の共振特性に対応する。また、図１６のグラフにおけるラインＬ１５は、比較例に係るＭＥＭＳデバイス１００Ａ（スネーク梁がないＭＥＭＳデバイス（Ｌ＝Ｌ０））の水平捻れ振動の共振特性に対応する。

　図１６に示すように、スネーク梁が長くなると共振周波数が低周波数側にシフトし、光学振れ角が大きくなる傾向がある。光学振れ角の増加量はスネーク梁の構造やスネーク梁以外の構造で変わるため、変形例２のように下がる場合もあるものの変形例３のように適切な構造にすることで大きくなる。変形例２ではヒステリシスがなく、また、変形例３及び変形例４では僅かにヒステリシスが確認できるレベルまで少なくなっている。すなわち、水平捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じとなっている。ヒステリシスが小さければ小さいほど、システムの制御が乱れたり、外乱により駆動周波数が上昇したりする場合にもＭＥＭＳミラーが共振状態から外れにくくなる。ＭＥＭＳミラーが非共振状態になると光学振れ角が著しく低下するためレーザー安全性の観点から望ましくない。スネーク梁を設けることによりＭＥＭＳミラーが非共振状態になることを防止できることから、レーザーを照射する測距システムの安全性を向上させることができる。

　図１７は、変形例１から変形例４までの各変形例の係るＭＥＭＳデバイスの垂直捻れ振動の共振特性を示す。実線は低周波数側から徐々に周波数を上げる場合、破線は高周波数側から徐々に周波数を下げる場合である。図１７のグラフにおけるラインＬ２１は変形例４（Ｌ＝４．５×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｅの垂直捻れ振動の共振特性に対応し、ラインＬ２２は変形例２（Ｌ＝４．２×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｃの垂直捻れ振動の共振特性に対応する。また、図１７のグラフにおけるラインＬ２３は変形例３（Ｌ＝４．９×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｄの垂直捻れ振動の共振特性に対応し、ラインＬ２４は変形例１（Ｌ＝２．５×Ｌ０）に係るＭＥＭＳデバイス１００Ｂの垂直捻れ振動の共振特性に対応する。また、図１７のグラフにおけるラインＬ２５は、比較例に係るＭＥＭＳデバイス１００Ａ（スネーク梁がないＭＥＭＳデバイス（Ｌ＝Ｌ０））の垂直捻れ振動の共振特性に対応する。

　図１７に示すようにスネーク梁が長くなると共振周波数が低周波数側にシフトし、光学振れ角が大きくなる傾向がある。変形例２、変形例３、変形例４ではヒステリシスがない。すなわち、垂直捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じとなっている。上述したように、ヒステリシスが無くなると、システムの制御が乱れたり、外乱により駆動周波数が上昇したりする場合にもＭＥＭＳミラーが共振状態から外れにくくなる。ＭＥＭＳミラーが非共振状態になると光学振れ角が著しく低下するためレーザー安全性の観点から望ましくない。スネーク梁を設けることによりＭＥＭＳミラーが非共振状態になることを防止できることから、レーザーを照射する測距システムの安全性を向上させることができる。

　上述したように、スネーク梁の経路長Ｌを長くすることで、光学振れ角が増加し、ヒステリシスが抑制、或いは、無くなることが示された。一方でスネーク梁の経路長Ｌを長くすることで、水平捻れ振動の共振周波数及び垂直捻れ振動の共振周波数が低くなるトレードオフが存在する。トレードオフを鑑みると本開示の効果が期待できる経路長Ｌの範囲は、下記の式（１）の通りとなる。
　式（１）
　１．１×Ｌ０　≦　Ｌ　≦　１０．０×Ｌ０

　共振周波数をスネーク梁が無い場合の１／２を目安にする場合には、経路長Ｌの範囲は、下記の式（２）であることが好ましい。
　式（２）
　２．０×Ｌ０　≦　Ｌ　≦　６．０×Ｌ０

　水平捻れ振動の高次モードは前述の基本モードの２倍から３倍の周波数で出現する。スネーク梁の効果は高次モードでも期待できるため、例えば垂直捻れ振動の駆動周波数と水平捻れ振動の駆動周波数の差分を大きくしたい場合や、アプリケーションに合わせてより高い水平捻れ振動が必要な場合に有効である。

［変形例５］
　図１８は、変形例５に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳデバイス１００Ｆ）の構成例を示す。ＭＥＭＳデバイスの用途によってはミラー１０１が動作する際の騒音を抑制する低騒音化が求められる場合がある。騒音は、ミラー１０１が大きいほど大きくなる傾向がある。そこで、図１８に示すように、ＭＥＭＳデバイス１００Ｆでは、ミラー１０１に穴部１３０が形成されている。穴部１３０は、例えば、入射レーザーＬＡ１が照射する領域よりも外に４個設けられる。穴部１３０によりミラー動作時にミラー前後の圧力差が減るため音圧が低下し、低騒音化を実現できる。穴部１３０の大きさや形成位置、個数等は適宜、変更できるが、穴部１３０が設けられることによりミラー１０１の有効面積を下がり、反射光量が低下する虞がある。係る点を考慮して、穴部１３０の全体の面積は、ミラー１０１の面積の１０％以下であることが好ましい。

［変形例６］
　一実施形態もしくは変形例で説明したＭＥＭＳデバイスが適用され得る距離センサーとしては、様々な方式を適用できる。例えば、ＴｏＦ方式はいくつかに分類され、特にパルスレーザーを照射する直接飛行時間計測法（ｄ－ＴｏＦ）はリニアモード（ＬＭ）、ガイガーモード（ＧＭ）、シングルフォトン（ＳＰ）に細分化される（それぞれをＬＭ方式、ＧＭ方式及びＳＰ方式と適宜、称する）。ＬＭ方式ではアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの線形な受光素子を用いており、Ｓ／Ｎを確保できる、すなわち、計測可能な光子数Ｎfはおよそ１００～１０００個である。ＧＭ方式ではシングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）などを用いたフォトンカウンティングを行うことが多く、シングルショットにおける受信光子数Ｎｆの期待値は１よりも小さくてもよい。複数のショットにより累積された受信光子数Ｎｆを用いてヒストグラム処理される。ＳＰ方式ではシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）などを用いて、シングルショット計測される。計測可能な光子数は１個以上である。

　理想的な場合、受信光子数Ｎｆにより計測時間精度は１／√Ｎで平均化されるため、Ｎ数が小さいＳＰ方式ではよりレーザーパルス幅の影響を受ける。受信される光子数の確率分布はＬＭ方式では正規分布、ＧＭ方式及びＳＰ方式ではポアソン分布に従う。ところでポアソン分布に従う場合にはレーザーパルスの時間波形が計測時間精度に顕著に影響する。特にシングルショット計測するＳＰ方式ではパルステールが大きくなると、実際の距離と乖離した計測結果が出ることがある。このように光の利用効率が最も高いＳＰ方式ではレーザーの短パルスとともにパルステールフリーが強く求められる。本開示は上述した方式に対しても適用可能である。

　また、各実施形態、変形例で説明した事項は、適宜組み合わせることが可能である。また、本明細書で例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。

　本開示は、以下の構成も採ることができる。
（１）
　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、前記ミラーと接続される第１の梁と、
　前記第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、前記リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で前記第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　前記第３の梁の両端は、前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれで前記アクチュエータと接続されており、
　前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、前記第３の梁における前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　ＭＥＭＳデバイス。
（２）
　前記曲げ回数Ｎは４以上である、
　（１）に記載のＭＥＭＳデバイス。
（３）
　前記経路長Ｌは１．１×Ｌ０以上、１０×Ｌ０以下である、
　（１）又は（２）に記載のＭＥＭＳデバイス。
（４）
　水平捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　（１）から（３）までの何れかに記載のＭＥＭＳデバイス。
（５）
　垂直捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　（１）から（４）までの何れかに記載のＭＥＭＳデバイス。
（６）
　前記第３の梁が前記ミラーと一体となって共振するように構成された、
　（１）から（５）までの何れかに記載のＭＥＭＳデバイス。
（７）
　ＭＥＭＳデバイスと、
　レーザー光源部と、
　受光部と、
　測距対象物までの距離を、前記レーザー光源部から出射されるレーザービームの飛行時間に基づいて計測する計測部と、
　を有し、
　前記ＭＥＭＳデバイスは、
　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、前記ミラーと接続される第１の梁と、
　前記第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、前記リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で前記第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　前記第３の梁の両端は、前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれで前記アクチュエータと接続されており、
　前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、前記第３の梁における前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　測距装置。
（８）
　前記曲げ回数Ｎは４以上である、
　（７）に記載の測距装置。
（９）
　前記経路長Ｌは１．１×Ｌ０以上、１０×Ｌ０以下である、
　（７）又は（８）に記載の測距装置。
（１０）
　水平捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　（７）から（９）までの何れかに記載の測距装置。
（１１）
　垂直捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　（７）から（１０）までの何れかに記載の測距装置。
（１２）
　前記第３の梁が前記ミラーと一体となって共振するように構成された、
　（７）から（１１）までの何れかに記載の測距装置。

＜応用例＞
　次に、本開示の応用例について説明するが、本開示は、以下に説明する応用例に限定されるものではない。一実施形態で説明されたＭＥＭＳデバイスを用いるＳＰ方式は、十数センチメートルから数十メートルの範囲で高効率に距離計測が可能であり、また１ミリ秒以下のレイテンシーで距離データを出力することが可能である。距離精度はミリメートルから数ミリメートルであり、低消費電力、小型である特徴を生かすと以下のような応用が可能である。

　例えば、図１９に示すように部屋の隅に、本開示のＭＥＭＳデバイスを用いる測距装置（例えば、上述した測距装置２００）を配置すると、部屋全体を計測できるため、部屋の中で激しく動いたり、あるいはソファーでテレビを見ながら指を動かすといったわずかな動きも捉えたりすることができる。これにより家電などの電子機器を操作したり、インタラクティブなゲーム体験をしたり、セキュリティに利用したりすることができる。更に、走査型のＳＰでは機器間の相互干渉が非常に少ないため、複数台の距離センサーシステムで２方向以上から距離計測を行うことによりリアルタイムに３Ｄモデリングが可能になり、よりリアルなインタラクティブな体験を提供することができる。ＳＰ方式は太陽光の下でも利用できるため図１９をより広い空間に拡張した体験をも提供することができる。

　図２０は、人を中心とした街中での測距装置２００の利用シーンを想定した応用例を模式的に示した図である。自動車ＣＡに搭載されたＳＰはリアルタイムに高精度な距離計測を行うため、交差点や路地などの狭く、人との距離が近い場合にもわずかな動作まで把握することができる。これにより人Ｈの安全はもとより、自動運転する自動車ＣＡのスムーズな運転をサポートすることができる。電柱や街路時などに接地されたＳＰは人Ｈの動線を妨げることなく通行する人などの僅かな動作を把握することができる。取得されるのはリアルタイムな点群データでありプライバシーに配慮した運用ができる。例えば人Ｈの動きを予想した情報サービスであったり、犯罪を事前に検知したり、あるいは人が意図的に公共のものを操作する場合のインターフェースとして機能したりする。このような動きは指の動きを捉える必要がある。

　図２１は、撮影技術に関する応用例を模式図に示した図である。大型のカメラなど非常に焦点深度が浅いレンズであっても、測距装置２００が被写体（例えば、人Ｈ）の位置情報を正確に捉えることで焦点距離や焦点深度を計算してレンズの調整を自動で行うことができる。本例に限らず距離を自動で制御する様々な機器に利用できる。例えば機械の接続、列車の連結、航空機の空中給油、人工衛星の接続などに対しても本開示を適用することが出来る。

　また、測距装置２００は、小型で低消費電力であるため、ドローンなどの無人飛行機の障害物回避に対しても適用することが出来る。森や地下道などドローンの飛行には厳しい条件が多々あり、リアルタイムに点群データを出力できるＳＰでは早く安全な飛行を可能にする。ドローンを用いた構造物の資産管理にもＳＰは優れており、１秒あたりメガポイント以上の点群をリアルタイムに取得でき、更に、低消費電力のため一度のフライトで多くの構造物の検査が可能になる。

　リアルタイムなＳＰはスポーツとの相性が良い。スポーツの判定、コーチングなどにおいて１秒あたりメガポイント以上の点群は細かい動きを捉え、リアルタイムなインタラクティブ体験は感覚的であったスポーツ動作をデジタル化する。例えば圧電素子など人が体感できるウェアラブル機器をまとい、ＳＰで得た情報からリアルタイムに人に伝えることで理解度が高まる。図２２は、このようにして得られるスポーツ（例えば、ゴルフ）の画像例を示す。複数台の距離センサーにより３６０度全方位からリアルタイムに３Ｄモデリングが可能になり、例えばゴルフではスイングの解析やティーチングに利用できるほか、ケガの予防などにも利用できる。数十メートルの距離までカバーできるためゴルフに限定されず、ベースボール、バスケットボール、テニス、体操など様々なスポーツに活用できる。

　また、本開示に係る技術は、上述した応用例に限定されることなく、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

　図２３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２３に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）、ＬＡＮ（Local　Area　Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサー等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２３では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

　駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock　Brake　System）又はＥＳＣ（Electronic　Stability　Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。

　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサー、車両の加速度を検出する加速度センサー、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサーのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。

　ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。

　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time　Of　Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサー、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサーのうちの少なくとも一つが含まれる。

　環境センサーは、例えば、雨天を検出する雨滴センサー、霧を検出する霧センサー、日照度合いを検出する日照センサー、及び降雪を検出する雪センサーのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサーは、超音波センサー、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサーないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサーないし装置が統合された装置として備えられてもよい。

　ここで、図２４は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

　なお、図２４には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサー又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

　図２３に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサー、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサー又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサーは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal　Digital　Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサー値等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　of　Mobile　communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long　Term　Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer　To　Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine　Type　Communication）端末）と接続してもよい。

　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless　Access　in　Vehicle　Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated　Short　Range　Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle　to　Vehicle）通信、路車間（Vehicle　to　Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle　to　Home）の通信及び歩車間（Vehicle　to　Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

　車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インターフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless　USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition　Multimedia　Interface、又はＭＨＬ（Mobile　High-definition　Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインターフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced　Driver　Assistance　System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。

　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

　音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented　Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

　なお、図２３に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサー又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

　以上説明した車両制御システム７０００において、本開示のＭＥＭＳデバイス若しくは測距装置は、例えば、車外情報検出部に適用され得る。

１００・・・ＭＥＭＳデバイス
１０１・・・ミラー
１０７・・・アクチュエータ
１０８Ａ，１０８Ｂ・・・第１の梁
１０９・・・リング状の梁
１１０Ａ，１１０Ｂ・・・第２の梁
１１１Ａ，１１１Ｂ・・・スネーク梁
２００・・・測距装置

Claims

　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、前記ミラーと接続される第１の梁と、
　前記第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、前記リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で前記第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　前記第３の梁の両端は、前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれで前記アクチュエータと接続されており、
　前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、前記第３の梁における前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　ＭＥＭＳデバイス。
　前記曲げ回数Ｎは４以上である、
　請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
　前記経路長Ｌは１．１×Ｌ０以上、１０×Ｌ０以下である、
　請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
　水平捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
　垂直捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
　前記第３の梁が前記ミラーと一体となって共振するように構成された、
　請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
　ＭＥＭＳデバイスと、
　レーザー光源部と、
　受光部と、
　測距対象物までの距離を、前記レーザー光源部から出射されるレーザービームの飛行時間に基づいて計測する計測部と、
　を有し、
　前記ＭＥＭＳデバイスは、
　ミラーと、
　アクチュエータと、
　水平回転軸方向に延在し、前記ミラーと接続される第１の梁と、
　前記第１の梁と接続されるリング状の梁と、
　垂直回転軸方向に延在し、前記リング状の梁と接続される第２の梁と、
　略中央に位置する第１の接続部、両端に位置する第２の接続部及び第３の接続部を有し、当該第１の接続部で前記第２の梁と接続される第３の梁と、
　を有し、
　前記第３の梁の両端は、前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれで前記アクチュエータと接続されており、
　前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部までのそれぞれを、水平回転軸と略平行な線と垂直回転軸に略平行な線とで結んだときの最小距離をＬ０とし、略９０度の曲げ部の曲げ回数をＮ０とした場合に、前記第３の梁における前記第１の接続部から前記第２の接続部及び前記第３の接続部のそれぞれまでの経路長ＬはＬ０よりも長く、曲げ回数ＮはＮ０よりも多い、
　測距装置。
　前記曲げ回数Ｎは４以上である、
　請求項７に記載の測距装置。
　前記経路長Ｌは１．１×Ｌ０以上、１０×Ｌ０以下である、
　請求項７に記載の測距装置。
　水平捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　請求項７に記載の測距装置。
　垂直捻れ振動の周波数と振れ角との関係が、低周波数から周波数を上げる場合と、高周波数から周波数を下げる場合とで略同じである、
　請求項７に記載の測距装置。
　前記第３の梁が前記ミラーと一体となって共振するように構成された、
　請求項７に記載の測距装置。