WO2025243771A1 - 支持基板、モジュール、及び光走査装置 - Google Patents

支持基板、モジュール、及び光走査装置

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WO2025243771A1
WO2025243771A1 PCT/JP2025/015796 JP2025015796W WO2025243771A1 WO 2025243771 A1 WO2025243771 A1 WO 2025243771A1 JP 2025015796 W JP2025015796 W JP 2025015796W WO 2025243771 A1 WO2025243771 A1 WO 2025243771A1
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axis
pair
mirror
region
support substrate
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PCT/JP2025/015796
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English (en)
French (fr)
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圭佑 青島
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a support substrate, a module, and an optical scanning device.
  • Micromirror devices also known as microscanners
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Si silicon microfabrication technology. Because micromirror devices are small and consume little power, they are expected to have a wide range of applications, including laser displays, laser projectors, and optical coherence tomography.
  • the piezoelectric drive method which uses the deformation of a piezoelectric material, is considered promising as it generates a higher torque than other methods and can achieve a wide scan angle.
  • a wide scan angle is required, such as in laser displays, a wider scan angle can be achieved by resonantly driving a piezoelectric drive micromirror device.
  • a typical micromirror device used in laser displays comprises a mirror section and a piezoelectric actuator (see, for example, JP 2023-039221 A).
  • the mirror section is capable of swinging freely around a first axis and a second axis that are perpendicular to each other.
  • the actuator is a driving unit that swings the mirror section around the first axis and the second axis in response to an externally supplied driving voltage.
  • a micromirror device such as the one described above is housed in a package, and the package housing the micromirror device is supported by a support substrate such as a PCB (Printed Circuit Board).
  • This support substrate is attached to an external mounting object such as a base substrate.
  • the support substrate is provided with external mounting portions such as screw holes for mounting to the mounting object.
  • the mirror part of a micromirror device oscillates, vibrations are generated in the package, support substrate, and object to which it is attached, which can cause the characteristics of the device to fluctuate. For example, as the vibrations propagate to the outside world, the energy generated during resonance is dissipated, reducing the deflection angle of the mirror part. The amount of such fluctuation in characteristics can vary greatly depending on factors such as the state of fixation of the micromirror device. Furthermore, if the sound generated by the vibrations is within the audible range for humans, it can be unpleasant.
  • the technology disclosed herein aims to provide a support substrate, module, and optical scanning device that can suppress the propagation of vibrations caused by a vibrating body to the outside world.
  • the support substrate of the present disclosure is a support substrate that supports a vibrating body, and when the vibrating body is driven in a specified vibration mode, the region that becomes the vibration node includes a pair of non-parallel regions that do not extend parallel to the linear region in the vibrating body where the displacement amount is zero, and each of the pair of non-parallel regions is provided with an external attachment portion for attachment to an external attachment object.
  • the external mounting portion is preferably a screw hole or a through hole.
  • the external mounting parts are positioned opposite each other with the fixing area where the vibrating body is fixed as the center.
  • the pair of non-parallel regions are preferably included in a region where Z m (X, Y) expressed by the following equation (1) is zero, where ⁇ n is the resonance frequency of the nth resonance mode among the resonance modes that occur when a torque is applied to drive the fixed region to which the vibrating body is fixed so that a displacement having a common spatial symmetry with the vibration mode occurs, Z n (X, Y) is the maximum displacement in the Z direction at the coordinates (X, Y), and ⁇ m is the frequency of the vibration mode.
  • the module of the present disclosure includes the above-mentioned support substrate and a vibrating body supported by the support substrate.
  • the vibrating body preferably includes a mirror device and a package that houses the mirror device, and the mirror device preferably includes a movable part that includes a mirror portion that reflects incident light, and a drive part that is connected to the movable part and causes the mirror portion to oscillate around at least one oscillation axis.
  • the vibration mode occurs when the mirror portion is oscillated around the oscillation axis.
  • the movable part comprises a pair of first support parts connected to the mirror part and arranged on a first axis, and a pair of movable frames connected to the pair of first support parts and facing each other across the first axis, and it is preferable that the oscillation axis is the first axis.
  • the drive unit is connected to the movable frame on a second axis intersecting the first axis and is provided with a pair of second support parts that support the movable unit, and it is preferable that the pair of second support parts be arranged on the second axis.
  • the external mounting portion is disposed in a region where a first region, which becomes a node of vibration when the mirror portion is oscillated around a first axis, and a second region, which becomes a node of vibration when the mirror portion is oscillated around a second axis, overlap, and it is preferable that the pair of non-parallel regions be included in the first region.
  • the drive unit includes a first actuator connected to a pair of second support parts and having a pair of first piezoelectric elements facing each other across the second axis.
  • the drive unit includes a second actuator that is arranged surrounding the first actuator and has a pair of second piezoelectric elements that face each other across the first axis.
  • the optical scanning device disclosed herein is an optical scanning device comprising the above-mentioned support substrate, a vibrating body supported by the support substrate, and a processor that drives the vibrating body, wherein the vibrating body is configured to include a mirror device including a mirror portion that reflects incident light and a package that houses the mirror device, and the mirror device includes a drive portion that oscillates the mirror portion in response to a drive signal provided by the processor.
  • the technology disclosed herein can provide a support substrate, module, and optical scanning device that can suppress the propagation of vibrations caused by the vibrating body to the outside world.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an optical scanning device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a drive control unit.
  • FIG. 2 is a plan view of the micromirror device according to the embodiment, as viewed from the light incident side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the mirror portion has rotated around a first axis.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a first drive signal and a second drive signal.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a support substrate.
  • FIG. 2 is a plan view showing a state in which a support substrate is attached to a base substrate.
  • FIG. 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a first axis.
  • FIG. 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a second axis.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the arrangement of two screw holes in more detail.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating a vibration simulation using a support substrate.
  • FIG. 10 is a contour diagram showing an example of a group of resonance modes occurring in a support substrate.
  • 10 is a contour diagram showing an example of displacement of a support substrate when a vibrating body is driven.
  • FIG. 10 is a plan view showing a support substrate according to a second embodiment.
  • 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a first axis.
  • FIG. 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a second axis.
  • FIG. 10 is a plan view showing a support substrate according to a comparative example.
  • 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a first axis.
  • FIG. 10 is a plan view showing a simulation result of the displacement amount of the support substrate when the mirror section is swung around a second axis.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing simulation results of the maximum displacement of the base substrate when the support substrate according to the comparative example, the first embodiment, and the second embodiment is fixed to the base substrate;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical scanning device 10 according to a first embodiment.
  • the optical scanning device 10 includes a micro mirror device (MMD) 2, a light source 3, and a drive controller 4.
  • the optical scanning device 10 optically scans a surface 5 to be scanned by reflecting a light beam LB emitted from the light source 3 using the MMD 2 under the control of the drive controller 4.
  • the surface 5 to be scanned may be a screen, the retina of an eye, or the like.
  • the MMD 2 is an example of a "mirror device" according to the technology of the present disclosure.
  • the MMD2 is a piezoelectric two-axis drive micromirror device that can oscillate a mirror unit 20 (see FIG. 3 ) around a first axis a1 and a second axis a2 perpendicular to the first axis a1 .
  • the direction parallel to the first axis a1 will be referred to as the X direction
  • the direction parallel to the second axis a2 as the Y direction
  • the direction perpendicular to the first axis a1 and the second axis a2 as the Z direction.
  • first axis a1 and the second axis a2 may intersect at an angle other than 90°.
  • perpendicular means that the first axis a1 and the second axis a2 intersect within a certain angular range, including a tolerance, centered on 90°.
  • the MMD 2 is housed in a package 60 made of ceramic or the like (see Figure 8).
  • the package 60 housing the MMD 2 is supported by a support substrate 70 such as a PCB, and the support substrate 70 is screwed to a base substrate 80 (see Figure 8).
  • the light source 3 is a laser device that emits, for example, laser light as the light beam LB. It is preferable that the light source 3 irradiates the light beam LB perpendicularly to the reflecting surface 20A (see Figure 3) of the mirror portion 20 of the MMD 2 when the mirror portion 20 is stationary.
  • the drive control unit 4 outputs drive signals to the light source 3 and the MMD 2 based on the optical scanning information.
  • the light source 3 generates a light beam LB based on the input drive signal and irradiates the MMD 2 with the light beam LB.
  • the MMD 2 oscillates the mirror unit 20 around the first axis a1 and the second axis a2 based on the input drive signal.
  • the drive control unit 4 causes the mirror unit 20 to resonate around the first axis a1 and the second axis a2 , so that the light beam LB reflected by the mirror unit 20 scans the scanned surface 5 so as to trace a Lissajous waveform.
  • This optical scanning method is called a Lissajous scan method.
  • the optical scanning device 10 is applied, for example, to a laser display using the Lissajous scanning method.
  • the optical scanning device 10 can be applied to laser scanning displays such as AR (Augmented Reality) glasses or VR (Virtual Reality) glasses.
  • FIG. 2 shows an example of the hardware configuration of the drive control unit 4.
  • the drive control unit 4 has a CPU (Central Processing Unit) 40, ROM (Read Only Memory) 41, RAM (Random Access Memory) 42, a light source driver 43, and an MMD driver 44.
  • the CPU 40 is a computing device that realizes the overall functions of the drive control unit 4 by reading programs and data from storage devices such as ROM 41 into RAM 42 and executing processing.
  • ROM 41 is a non-volatile storage device that stores programs used by the CPU 40 to execute processes, as well as data such as the aforementioned optical scanning information.
  • RAM 42 is a volatile storage device that temporarily stores programs and data.
  • the light source driver 43 is an electrical circuit that outputs a drive signal to the light source 3 under the control of the CPU 40.
  • the drive signal is a drive voltage that controls the illumination timing and illumination intensity of the light source 3.
  • the MMD driver 44 is an electrical circuit that outputs a drive signal to the MMD 2 under the control of the CPU 40.
  • the drive signal is a drive voltage that controls the timing, period, and deflection angle of the oscillation of the mirror portion 20 of the MMD 2.
  • the CPU 40 controls the light source driver 43 and MMD driver 44 based on the optical scanning information.
  • the optical scanning information includes the scanning pattern of the light beam LB that scans the scanned surface 5 and the light emission timing of the light source 3.
  • Figure 3 is a plan view of the MMD 2 as seen from the light incident side.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 3.
  • Figure 5 shows a state in which the mirror section 20 has rotated around the first axis a1 .
  • the MMD 2 has a mirror section 20, a pair of first support sections 21, a pair of movable frames 22, a pair of second support sections 23, a first actuator 24, a second actuator 25, a pair of first connection sections 26A, a pair of second connection sections 26B, and a fixed frame 27.
  • the MMD 2 is a so-called MEMS scanner.
  • the mirror section 20 has a reflective surface 20A that reflects incident light.
  • the reflective surface 20A is formed of a thin metal film such as gold (Au) or aluminum (Al) provided on one surface of the mirror section 20.
  • the shape of the reflective surface 20A is, for example, a circular shape centered at the intersection of the first axis a1 and the second axis a2 .
  • the first axis a1 and the second axis a2 exist in a plane including the reflecting surface 20A when the mirror unit 20 is stationary, for example.
  • the planar shape of the MMD 2 is rectangular and is line-symmetric about the first axis a1 and line-symmetric about the second axis a2 .
  • the pair of first support parts 21 are disposed at positions facing each other across the second axis a2 , and have shapes that are line-symmetrical about the second axis a2 .
  • Each of the first support parts 21 also has a shape that is line-symmetrical about the first axis a1 .
  • Each of the first support parts 21 is connected to the mirror part 20 on the first axis a1 , and supports the mirror part 20 so that it can swing about the first axis a1 .
  • the pair of movable frames 22 are disposed at positions facing each other across the first axis a1 , and have shapes that are line-symmetrical about the first axis a1 .
  • Each of the movable frames 22 has a shape that is line-symmetrical about the second axis a2 .
  • Each of the movable frames 22 is curved along the outer periphery of the mirror section 20. Both ends of the movable frame 22 are connected to the first support section 21.
  • the pair of first support parts 21 and the pair of movable frames 22 are connected to each other, thereby surrounding the mirror part 20.
  • the mirror part 20, the pair of first support parts 21, and the pair of movable frames 22 constitute the movable part 50.
  • the pair of second support sections 23 are disposed at positions facing each other across the first axis a1 , and have shapes that are line-symmetrical about the first axis a1 .
  • Each of the second support sections 23 has a shape that is line-symmetrical about the second axis a2 .
  • Each of the second support sections 23 is connected to the movable frame 22 on the second axis a2 , and supports the movable section 50 having the mirror section 20 so that it can swing about the second axis a2 . Furthermore, both ends of each of the second support sections 23 are connected to the first actuator 24.
  • the first actuator 24 is composed of a pair of first piezoelectric elements 24A facing each other across the second axis a2 , and has a shape that is line-symmetrical about the second axis a2 .
  • the first actuator 24 also has a shape that is line-symmetrical about the first axis a1 .
  • the first actuator 24 is disposed along the outer peripheries of the pair of movable frames 22 and the pair of first support portions 21.
  • the first actuator 24 is a piezoelectric drive type actuator.
  • the first piezoelectric elements 24A constituting the first actuator 24 appear to be separated by the first axis a1 , but the two first piezoelectric elements 24A facing each other across the first axis a1 are electrically connected by metal wiring (not shown).
  • the pair of second support parts 23 and first actuators 24 are connected to each other, thereby surrounding the movable part 50.
  • the second actuator 25 is composed of a pair of second piezoelectric elements 25A facing each other across the first axis a1 , and has a shape that is line-symmetrical about the first axis a1 .
  • the second actuator 25 also has a shape that is line-symmetrical about the second axis a2 .
  • the second actuator 25 is formed along the outer peripheries of the first actuator 24 and the pair of second support portions 23.
  • the second actuator 25 is a piezoelectric drive type actuator.
  • the second piezoelectric elements 25A constituting the second actuator 25 appear to be separated by the second axis a2 , but the two second piezoelectric elements 25A facing each other across the second axis a2 are electrically connected by metal wiring (not shown).
  • the pair of first connection portions 26A are arranged at positions facing each other across the second axis a2 , and are shaped line-symmetrically about the second axis a2 . Each of the first connection portions 26A is also shaped line-symmetrically about the first axis a1 . Each of the first connection portions 26A is arranged along the first axis a1 , and connects the first actuator 24 and the second actuator 25 on the first axis a1 .
  • the second actuator 25 surrounds the pair of movable frames 22 and the first actuator 24.
  • the pair of second support parts 23, the first actuator 24, and the second actuator 25 constitute a drive unit arranged around the pair of movable frames 22.
  • the pair of second connection portions 26B are arranged at positions facing each other across the first axis a1 .
  • Each of the second connection portions 26B has a shape that is line-symmetrical about the second axis a2 .
  • Each of the second connection portions 26B is arranged along the second axis a2 and connects the second actuator 25 and the fixed frame 27 on the second axis a2 .
  • the pair of second connection portions 26B support the second actuator 25 so that it can swing around the second axis a2 .
  • the fixed frame 27 is a frame-shaped member having a rectangular outer shape and is symmetrical about the first axis a1 and the second axis a2 .
  • the outer shape of the fixed frame 27 has two sides parallel to the first axis a1 and facing each other about the second axis a2 , and two sides parallel to the second axis a2 and facing each other about the first axis a1 .
  • the fixed frame 27 surrounds the outer peripheries of the pair of second actuators 25 and the second connection portion 26B. In other words, the fixed frame 27 is disposed to surround the drive portion.
  • the first actuator 24 applies a rotational torque about the second axis a2 to the mirror section 20 and the pair of movable frames 22, thereby causing the movable section 50 to oscillate about the second axis a2 .
  • the second actuator 25 applies a rotational torque about the first axis a1 to the mirror section 20, the pair of movable frames 22, and the first actuator 24, thereby causing the mirror section 20 to oscillate about the first axis a1 .
  • the mirror section 20 has a plurality of slits 20B and 20C formed on the outside of the reflecting surface 20A along the outer periphery of the reflecting surface 20A.
  • the plurality of slits 20B and 20C are arranged at positions that are line-symmetrical about the first axis a1 and the second axis a2, respectively.
  • the slits 20B and 20C have the effect of suppressing distortion that occurs in the reflecting surface 20A when the mirror section 20 oscillates.
  • metal wiring and metal pads used to provide drive signals to the first actuator 24 and second actuator 25 are not shown. Multiple metal pads are provided on the fixed frame 27. The metal pads are also called electrode pads.
  • the MMD 2 is formed, for example, by etching an SOI (Silicon On Insulator) substrate 30.
  • SOI substrate 30 is a substrate in which a silicon oxide layer 32 is provided on a silicon support layer 31 made of single crystal silicon, and a silicon active layer 33 made of single crystal silicon is provided on the silicon oxide layer 32.
  • the mirror portion 20, the pair of first support portions 21, the pair of movable frames 22, the pair of second support portions 23, the first actuator 24, the second actuator 25, the pair of first connection portions 26A, and the pair of second connection portions 26B are formed by removing the silicon support layer 31 and silicon oxide layer 32 from the SOI substrate 30 by etching, and then patterning the remaining silicon active layer 33.
  • the fixed frame 27 is formed of three layers: a silicon support layer 31, a silicon oxide layer 32, and a silicon active layer 33. That is, the mirror portion 20, the pair of first support portions 21, the pair of movable frames 22, the pair of second support portions 23, the first actuator 24, the second actuator 25, the pair of first connection portions 26A, and the pair of second connection portions 26B are each thinner than the fixed frame 27. In this disclosure, thickness refers to the width in the Z direction.
  • the first piezoelectric element 24A and second piezoelectric element 25A described above have a layered structure in which a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode are layered in this order on a silicon active layer 33.
  • the lower electrode and upper electrode are formed of a metal such as gold (Au) or platinum (Pt).
  • the piezoelectric film is formed of, for example, PZT (lead zirconate titanate), a piezoelectric material.
  • the lower electrode and upper electrode are electrically connected to the drive control unit 4 via wiring and electrode pads.
  • the lower electrode is connected to the drive control unit 4 via wiring and an electrode pad, and is supplied with ground potential. A drive voltage is applied to the upper electrode from the drive control unit 4.
  • the piezoelectric film When a positive or negative voltage is applied to the piezoelectric film in the polarization direction, the film undergoes deformation (e.g., expansion and contraction) proportional to the applied voltage. In other words, the piezoelectric film exhibits the so-called inverse piezoelectric effect.
  • the piezoelectric film When a drive voltage is applied to the upper electrode from the drive control unit 4, the piezoelectric film exhibits the inverse piezoelectric effect, displacing the first actuator 24 and the second actuator 25.
  • FIG. 5 shows an example in which one of the pair of second piezoelectric elements 25A constituting the second actuator 25 is expanded and the other is contracted, thereby generating a rotational torque around the first axis a1 in the second actuator 25.
  • one and the other of the pair of second piezoelectric elements 25A are displaced in opposite directions, causing the mirror section 20 to rotate around the first axis a1 .
  • FIG. 5 also shows an example in which the second actuator 25 is driven in an anti-phase resonance mode (hereinafter referred to as an anti-phase rotation mode) in which the displacement direction of the pair of piezoelectric actuators and the rotation direction of the mirror section 20 are opposite to each other.
  • an in-phase resonance mode in which the displacement direction of the pair of piezoelectric actuators and the rotation direction of the mirror section 20 are the same is called an in-phase rotation mode.
  • the second actuator 25 is driven in the anti-phase rotation mode.
  • the deflection angle ⁇ of the mirror unit 20 around the first axis a1 is controlled by a drive signal (hereinafter referred to as the first drive signal) that the drive control unit 4 provides to the second actuator 25.
  • the first drive signal is, for example, a sinusoidal AC voltage.
  • the first drive signal includes a drive voltage waveform V 1A (t) that is applied to one of the pair of piezoelectric actuators, and a drive voltage waveform V 1B (t) that is applied to the other.
  • the drive voltage waveform V 1A (t) and the drive voltage waveform V 1B (t) are in opposite phase to each other (i.e., a phase difference of 180°).
  • the deflection angle ⁇ of the mirror section 20 around the first axis a1 corresponds to the angle at which the normal N of the reflecting surface 20A is tilted with respect to the Z direction in the YZ plane.
  • the first actuator 24 is driven in an opposite-phase resonant mode, similar to the second actuator 25.
  • the deflection angle of the mirror section 20 about the second axis a2 is controlled by a drive signal (hereinafter referred to as a second drive signal) that the drive control section 4 provides to the first actuator 24.
  • the second drive signal is, for example, a sinusoidal AC voltage.
  • the second drive signal includes a drive voltage waveform V2A (t) that is applied to one of the pair of piezoelectric actuators, and a drive voltage waveform V2B (t) that is applied to the other.
  • the drive voltage waveform V2A (t) and the drive voltage waveform V2B (t) are in opposite phase to each other (i.e., a phase difference of 180°).
  • FIG. 6A and 6B show examples of the first and second drive signals, where Fig. 6A shows drive voltage waveforms V 1A (t) and V 1B (t) included in the first drive signal, and Fig. 6B shows drive voltage waveforms V 2A (t) and V 2B (t) included in the second drive signal.
  • V1 is the amplitude voltage
  • Voff1 is the bias voltage
  • fd1 is the drive frequency (hereinafter referred to as the first drive frequency)
  • t is time
  • the mirror section 20 oscillates around the first axis a1 at the first drive frequency fd1 .
  • V2 is the amplitude voltage
  • Voff2 is the bias voltage
  • fd2 is the drive frequency (hereinafter referred to as the second drive frequency)
  • t is time
  • the movable section 50 including the mirror section 20 oscillates around the second axis a2 at the second drive frequency fd2 .
  • the first drive frequency fd1 is set to match the resonance frequency about the first axis a1 of the mirror section 20.
  • the second drive frequency fd2 is set to match the resonance frequency about the second axis a2 of the mirror section 20.
  • the first drive frequency fd1 is higher than the second drive frequency fd2 .
  • Figure 7 shows an example of a support substrate 70.
  • the support substrate 70 is, for example, a ceramic PCB that uses ceramic as the base material.
  • the planar shape of the support substrate 70 is, for example, an octagon formed by cutting out the four corners of a rectangle with sides of length L1 in the X direction and sides of length L2 in the Y direction.
  • the lengths L1 and L2 preferably satisfy the relationship L1 > L2. Specifically, it is preferable to set L1 > L2 so that the moment of inertia about the second axis a2 is greater than the moment of inertia about the first axis a1 , thereby suppressing displacement of the support substrate 70 when the mirror unit 20 is swung about the second axis a2 .
  • a region R in the center of the support substrate 70 is a fixing region where the package 60 housing the MMD 2 is fixed.
  • Two screw holes 71 are provided in the support substrate 70.
  • the two screw holes 71 are positioned opposite each other in the Y direction, with the fixing region R as the center.
  • Each of the two screw holes 71 has a spiral groove that allows a screw 72, described below, to be threaded into it.
  • Each of the two screw holes 71 is an example of an external mounting portion for attaching the support substrate 70 to the base substrate 80.
  • the distance L3 between the two screw holes 71 is, for example, 25 mm.
  • the base substrate 80 is made of aluminum.
  • the base substrate 80 is an example of an "object to be mounted" according to the technology disclosed herein.
  • Figure 8 shows the support substrate 70 attached to the base substrate 80.
  • Figure 9 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 8.
  • the package 60 is made of ceramic, for example, and has an open top.
  • the MMD 2 is fixed to the inner bottom surface of the package 60, and is electrically connected to the package 60 by wire bonding.
  • a transparent glass lid 61 is attached to the opening of the package 60.
  • the light beam LB described above is incident on the mirror portion 20 of the MMD 2 through the lid 61.
  • the light beam LB reflected by the mirror portion 20 is emitted to the outside through the lid 61.
  • the package 60 is fixed to the fixing region R of the support substrate 70 via adhesive or the like.
  • the MMD 2, package 60, and lid 61 are an example of a "vibrator” according to the technology of the present disclosure.
  • the support substrate 70 is a support substrate that supports the vibrator.
  • the vibrator and support substrate constitute a "module” according to the technology of the present disclosure.
  • the support substrate 70 is fixed to the base substrate 80 by screws 72 inserted into each of the two screw holes 71.
  • the screws 72 are made of polycarbonate.
  • the two screw holes 71 are provided in regions that become vibration nodes when the mirror unit 20 of the MMD 2 is oscillated around the first axis a1 and when it is oscillated around the second axis a2 .
  • a vibration node is a region where the amount of displacement in the Z direction during vibration is zero. In the present disclosure, zero displacement refers to a region where the amount of displacement is less than 0.02 mm from a stationary state.
  • Region A1 is a region where the displacement is zero and serves as a vibration node.
  • Region A1 is formed to include the first axis a1 and surround regions A4 and A5.
  • Region A1 corresponds to the "first region" according to the technology of the present disclosure.
  • Regions A2 to A5 are regions where the amount of displacement is not zero.
  • Region A2 is formed on the +Y direction side of region A1.
  • Region A3 is formed on the -Y direction side of region A1.
  • Regions A2 and A3 are symmetrical with respect to the first axis a1 .
  • the displacement direction of region A2 and the displacement direction of region A3 are opposite to each other. For example, if the displacement direction of region A2 is the +Z direction, the displacement direction of region A3 is the -Y direction.
  • Region A4 is formed between the first axis a1 and the screw hole 71 on the positive side.
  • Region A5 is formed between the first axis a1 and the screw hole 71 on the negative side.
  • Region A4 and region A5 are symmetrical with respect to the first axis a1 .
  • the displacement direction of region A4 and the displacement direction of region A5 are opposite to each other. For example, if the displacement direction of region A4 is the -Z direction, the displacement direction of region A5 is the +Y direction.
  • the displacement direction of area A2 and the displacement direction of area A4 are opposite to each other.
  • the displacement direction of area A2 is the +Z direction
  • the displacement direction of area A4 is the -Y direction.
  • the displacement direction of area A3 and the displacement direction of area A5 are opposite to each other.
  • the displacement direction of area A3 is the -Z direction
  • the displacement direction of area A5 is the +Y direction.
  • FIG 11 shows the results of a simulation of the displacement of the support substrate 70 when the mirror section 20 is swung around the second axis a2 .
  • the support substrate 70 was not fixed to the base substrate 80.
  • Region B1 is a region where the displacement is zero and serves as a vibration node.
  • Region B1 is formed to include the second axis a2 .
  • Region B1 corresponds to the "second region" according to the technology of the present disclosure.
  • Region B2 is formed on the +X direction side of region B1.
  • Region B3 is formed on the ⁇ X direction side of region B1.
  • Regions B2 and B3 are symmetrical with respect to second axis a2 .
  • the two screw holes 71 are arranged in a region where a region A1 that becomes a vibration node when the mirror unit 20 is swung around the first axis a1 overlaps with a region B1 that becomes a vibration node when the mirror unit 20 is swung around the second axis a2 . Therefore, when the support substrate 70 is fixed to the base substrate 80, propagation of vibration caused by the vibrating body to the base substrate 80 is suppressed.
  • the region where the two screw holes 71 are arranged is a vibration node region and has zero displacement, so propagation of vibration from the support substrate 70 to the base substrate 80 is suppressed.
  • FIG. 12 explains the arrangement of the two screw holes 71 in more detail.
  • the region A1 (see FIG. 10) that becomes a vibration node includes not only a parallel region A1a that extends parallel to the linear region C where the displacement of the vibrating body is zero, but also a pair of non-parallel regions A1b that do not extend parallel to the linear region C where the displacement of the vibrating body is zero.
  • the linear region C is formed between the above-mentioned regions A4 and A5.
  • the parallel region A1a is a region that includes the first axis a1 .
  • the parallel region A1a is a region that has a predetermined width in the Y direction based on the first axis a1 .
  • the two screw holes 71 are arranged in a pair of non-parallel regions A1b.
  • the support substrate 70 of this embodiment is characterized in that a pair of non-parallel regions A1b is generated when the mirror unit 20 is oscillated around the first axis a1 .
  • each of the non-parallel regions A1b is horseshoe-shaped.
  • Figure 13 explains a vibration simulation using the support substrate 70.
  • the non-parallel region A1b described above can be identified by the following method using the results of a vibration simulation using the support substrate 70.
  • a torque is applied to the fixing region R that fixes the vibrating body of the support substrate 70, with the first axis a1 as the oscillation axis, so as to generate a displacement that has the same spatial symmetry as the vibration mode about the first axis a1 .
  • the spatial symmetry that is common to the vibration mode is a symmetry in which the direction of displacement is opposite on one side of the first axis a1 and the other side of the first axis a1 .
  • Figure 14 is a contour diagram showing an example of the resonant modes occurring in the support substrate 70.
  • FIG. 15 is a contour diagram showing an example of the displacement of the support substrate 70 when the vibrating body is driven at a frequency ⁇ m .
  • the non-parallel region A1b can be identified by vibration simulation using the support substrate 70.
  • the non-parallel region A1b may not exist. For this reason, it is preferable to identify the planar shape and thickness of the support substrate 70 in which the non-parallel region A1b exists by vibration simulation.
  • This embodiment is characterized in that, when the mirror section 20 is oscillated around the first axis a1 , the external mounting section is provided at a node of vibration that occurs on the second axis a2 that is perpendicular to the first axis a1, rather than at a node of vibration that occurs along the first axis a1 in the support substrate 70.
  • the MMD 2 may be a one-axis mirror device in which the mirror section 20 oscillates only around the first axis a1 .
  • the optical scanning device 10 according to the second embodiment has the same configuration as the first embodiment, except that it has a support substrate 70A that has a different shape from the support substrate 70 of the first embodiment.
  • Figure 16 shows a support substrate 70A according to the second embodiment.
  • the support substrate 70A has a rectangular shape with sides of length L1 in the X direction and sides of length L2 in the Y direction, formed by cutting out both sides.
  • the support substrate 70A has two screw holes 71 at positions facing each other in the Y direction, centered on the fixing region R where the package 60 is fixed.
  • the distance L3 between the two screw holes 71 is, for example, 21 mm.
  • the support substrate 70A is fixed to the base substrate 80 by screws 72 inserted into each of the two screw holes 71.
  • the support substrate 70A is also divided into five regions A1 to A5.
  • Region A1 is further divided into a parallel region A1a and a pair of non-parallel regions A1b.
  • the two screw holes 71 are located in the pair of non-parallel regions A1b.
  • FIG 18 shows the results of a simulation of the displacement of the support substrate 70A when the mirror section 20 is swung around the second axis a2 .
  • the support substrate 70A was not fixed to the base substrate 80.
  • the support substrate 70A is also divided into three regions B1 to B3.
  • the two screw holes 71 are also arranged in a region where region A1, which becomes a node of vibration when the mirror section 20 is oscillated around the first axis a1 , and region B1, which becomes a node of vibration when the mirror section 20 is oscillated around the second axis a2 , overlap. Therefore, when the support substrate 70A is fixed to the base substrate 80, propagation of vibration caused by the vibrating body to the base substrate 80 is suppressed.
  • the optical scanning device 10 according to the comparative example has the same configuration as that of the first embodiment, except that it has a support substrate 70B that is different in shape from the support substrate 70 of the first embodiment.
  • Figure 19 shows a support substrate 70B according to a comparative example.
  • the support substrate 70B is a hexagon formed by cutting out the four corners of a rectangle with sides of length L1 in the X direction and sides of length L2 in the Y direction.
  • the support substrate 70B has two screw holes 71 at positions facing each other in the Y direction, centered on the fixing region R where the package 60 is fixed.
  • the distance L3 between the two screw holes 71 is, for example, 18 mm.
  • the support substrate 70B is fixed to the base substrate 80 by screws 72 inserted into each of the two screw holes 71.
  • region A1 is a region that serves as a vibration node, but all of region A1 is a parallel region that extends parallel to the linear region where displacement is zero in the vibrating body, and does not include any non-parallel regions.
  • Area A2 is formed on the +Y side of area A1.
  • Area A3 is formed on the -Y side of area A1.
  • the displacement directions of area A2 and area A3 are opposite to each other.
  • one of the two screw holes 71 is located in area A2, and the other is located in area A3.
  • FIG. 21 shows the results of a simulation of the displacement of the support substrate 70B when the mirror section 20 is swung around the second axis a2 .
  • the support substrate 70B was not fixed to the base substrate 80.
  • the support substrate 70B in this comparative example is also divided into three regions B1 to B3.
  • the two screw holes 71 are not located in a region where region A1, which becomes a node of vibration when the mirror section 20 is oscillated around the first axis a1 , and region B1, which becomes a node of vibration when the mirror section 20 is oscillated around the second axis a2 , overlap. Therefore, when the support substrate 70B is fixed to the base substrate 80, it is not possible to prevent vibrations caused by the vibrating body from propagating to the base substrate 80.
  • FIG. 22 shows the results of a simulation of the maximum displacement of the base substrate 80 when the support substrates 70, 70A, and 70B according to the comparative example, the first embodiment , and the second embodiment are fixed to the base substrate 80.
  • the maximum displacement of the base substrate 80 is suppressed more than in the comparative example, i.e., the propagation of vibrations caused by the vibrating body to the base substrate 80 is suppressed.
  • the external mounting portion is a screw hole with a groove formed therein for threading a screw, but the external mounting portion may also be a through hole without a groove, which can be threaded with a screw.
  • the external mounting portion is not limited to a screw hole or a through hole, as long as it enables the support substrate to be attached to an external mounting object.
  • the mounting object is not limited to a base substrate.
  • the MMD 2 is a two-axis mirror device in which the mirror portion oscillates around two intersecting axes, but the MMD 2 may also be a one-axis mirror device in which the mirror portion oscillates around one axis.
  • the processing unit of the drive control unit 4 may be configured with a single processor, or may be configured with a combination of two or more processors of the same or different types.
  • Processors include CPUs, programmable logic devices (PLDs), dedicated electrical circuits, etc.
  • a CPU is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as various processing units.
  • a PLD is a processor such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) whose circuit configuration can be changed after manufacture.
  • a dedicated electrical circuit is a processor with a circuit configuration designed specifically to execute specific processing, such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the support substrate according to claim 1 or 2 wherein the external attachment portions are arranged at positions facing each other with a fixing region to which the vibrating body is fixed as a center.
  • the pair of non-parallel regions is The supporting substrate according to any one of Supplementary Items 1 to 3, wherein the supporting substrate is included in a region where Z m (X, Y) expressed by the following formula (1) is zero , where ⁇ n is the resonance frequency of an n-th resonance mode among a group of resonance modes that are generated when a torque is applied to a fixed region to which the vibrating body is fixed, and the n-th resonance mode among a group of resonance modes that are generated when the vibrating body is driven so as to generate a displacement having a common spatial symmetry with the vibration mode, and ⁇ m is the maximum displacement in the Z direction at coordinates (X, Y).
  • a support substrate according to any one of Supplementary Items 1 to 4; the vibrating body supported by the support substrate;
  • the mirror device a movable part including a mirror part that reflects incident light;
  • a driving unit connected to the movable unit and configured to swing the mirror unit around at least one swing axis.
  • the movable part is a pair of first support parts connected to the mirror part and arranged on a first axis; a pair of movable frames connected to the pair of first support portions and facing each other across the first axis; Equipped with The module according to claim 7, wherein the swing axis is the first axis.
  • the drive unit is a pair of second support parts connected to the movable frame on a second axis intersecting the first axis and supporting the movable part; Equipped with The module according to claim 8, wherein the pair of second support portions are arranged on the second axis.
  • the external mounting portion is the mirror unit is disposed in a region where a first region that becomes a node of vibration when the mirror unit is swung around the first axis and a second region that becomes a node of vibration when the mirror unit is swung around the second axis overlap with each other,
  • the drive section includes a first actuator connected to the pair of second support sections and having a pair of first piezoelectric elements facing each other across the second axis.
  • the driving section includes a second actuator that is disposed to surround the first actuator and has a pair of second piezoelectric elements that face each other across the first axis.
  • a support substrate according to any one of Supplementary Items 1 to 4; the vibrating body supported by the support substrate; a processor that drives the vibrator;
  • An optical scanning device comprising: The vibrating body is The mirror device includes a mirror portion that reflects incident light, and a package that houses the mirror device. The optical scanning device, wherein the mirror device includes a drive unit that oscillates the mirror unit in response to a drive signal provided from the processor.

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Abstract

本開示の支持基板は、振動体を支持する支持基板であって、振動体を規定の振動モードで駆動した場合、振動の節となる領域は、振動体において変位量がゼロとなる線状領域に対して平行に延伸していない一対の非平行領域を含み、一対の非平行領域の各々に、外部の取付対象物に取り付けるための外部取付部が設けられている。

Description

支持基板、モジュール、及び光走査装置
　本開示の技術は、支持基板、モジュール、及び光走査装置に関する。
　シリコン（Ｓｉ）の微細加工技術を用いて作製される微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）デバイスの１つとしてマイクロミラーデバイス（マイクロスキャナともいう。）が知られている。このマイクロミラーデバイスは小型かつ低消費電力であることから、レーザーディスプレイ、レーザープロジェクタ、光干渉断層計などへの幅広い応用が期待されている。
　マイクロミラーデバイスの駆動方式は様々であるが、圧電体の変形を利用した圧電駆動方式は、他の方式に比べて発生するトルクが高く、高スキャン角が得られるとして有望視されている。特に、レーザーディスプレイのように高いスキャン角が必要な場合には、圧電駆動方式のマイクロミラーデバイスを共振駆動することにより、より高いスキャン角が得られる。
　レーザーディスプレイに用いられる一般的なマイクロミラーデバイスは、ミラー部と、圧電方式のアクチュエータとを備える（例えば、特開２０２３－０３９２２１号公報参照）。ミラー部は、互いに直交する第１軸及び第２軸の周りに揺動自在である。アクチュエータは、外部から供給される駆動電圧に応じて、ミラー部を、第１軸及び第２軸の周りに揺動させる駆動部である。
　上記のようなマイクロミラーデバイスは、パッケージに収容され、マイクロミラーデバイスを収容したパッケージは、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）等の支持基板により支持される。この支持基板は、ベース基板等の外部の取付対象物に取り付けられる。支持基板には、取付対象物に取り付けるためのネジ穴等の外部取付部が設けられている。
　しかしながら、マイクロミラーデバイスは、ミラー部が揺動するとパッケージ、支持基板、取付対象物に振動が発生することにより特性が変動することがある。例えば、振動が外界へ伝播することにより共振時のエネルギが散逸してミラー部の振れ角が低下する。このような特性の変動量は、マイクロミラーデバイスの固定状態などに依存して大きく変化する。また、振動により発生する音が人の可聴音域であると、人に不快感を与えてしまう。
　振動体に起因する振動の外界への伝播を抑制するには、支持基板から取付対象物への振動の伝播を抑制することにより、マイクロミラーデバイス、パッケージ、及び支持基板で構成される系内に振動を閉じ込めることが効果的であると考えられる。
　本開示の技術は、振動体に起因する振動の外界への伝播を抑制することを可能とする支持基板、モジュール、及び光走査装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の支持基板は、振動体を支持する支持基板であって、振動体を規定の振動モードで駆動した場合、振動の節となる領域は、振動体において変位量がゼロとなる線状領域に対して平行に延伸していない一対の非平行領域を含み、一対の非平行領域の各々に、外部の取付対象物に取り付けるための外部取付部が設けられている。
　外部取付部は、ネジ穴又は貫通孔であることが好ましい。
　外部取付部は、振動体が固定される固定領域を中心として対向する位置に配置されていることが好ましい。
　一対の非平行領域は、振動体が固定される固定領域に振動モードと共通の空間対称性を有する変位が生じるようにトルクを印加して駆動した場合に生じる共振モード群のうちのｎ番目の共振モードにおける共振周波数をωｎとし、座標（Ｘ，Ｙ）におけるＺ方向への最大変位量をＺｎ（Ｘ，Ｙ）とし、振動モードの周波数をωｍとした場合に、下式（１）で表されるＺｍ（Ｘ，Ｙ）がゼロとなる領域に含まれることが好ましい。
　本開示のモジュールは、上記の支持基板と、支持基板に支持された振動体と、を含む。
　振動体は、ミラー装置と、ミラー装置を収容するパッケージと、を含み、ミラー装置は、入射光を反射するミラー部を含む可動部と、可動部に接続され、かつミラー部を少なくとも１つの揺動軸の周りに揺動させる駆動部と、を含むことが好ましい。
　振動モードは、ミラー部を揺動軸の周りに揺動させた場合に生じることが好ましい。
　可動部は、ミラー部に接続され、かつ第１軸上に配置された一対の第１支持部と、一対の第１支持部に接続され、第１軸を挟んで対向した一対の可動枠と、を備え、揺動軸は、第１軸であることが好ましい。
　請求項７に記載のモジュール。
　駆動部は、第１軸と交差する第２軸上で可動枠に接続され、かつ、可動部を支持する一対の第２支持部と、を備え、一対の第２支持部は、第２軸上に配置されていることが好ましい。
　外部取付部は、ミラー部を第１軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第１領域と、ミラー部を第２軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第２領域とが重なる領域に配置されており、一対の非平行領域は、第１領域に含まれることが好ましい。
　駆動部は、一対の第２支持部に接続され、かつ第２軸を挟んで対向した一対の第１圧電素子を有する第１アクチュエータを含むことが好ましい。
　駆動部は、第１アクチュエータを囲んで配置され、かつ第１軸を挟んで対向した一対の第２圧電素子を有する第２アクチュエータを含むことが好ましい。
　本開示の光走査装置は、上記の支持基板と、支持基板に支持された振動体と、振動体を駆動するプロセッサと、を備える光走査装置であって、振動体は、入射光を反射するミラー部を含むミラー装置と、ミラー装置を収容するパッケージとを含んで構成されており、ミラー装置は、プロセッサから付与される駆動信号に応じてミラー部を揺動させる駆動部を含む。
　本開示の技術によれば、振動体に起因する振動の外界への伝播を抑制することを可能とする支持基板、モジュール、及び光走査装置を提供することができる。
実施形態に係る光走査装置を概略的に示す図である。 駆動制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るマイクロミラーデバイスを光入射側から見た平面図である。 図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 ミラー部が第１軸周りに回動した状態を示す断面図である。 第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示す図である。 支持基板の一例を示す平面図である。 支持基板をベース基板に取り付けた状態を示す平面図である。 図８のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 ミラー部を第１軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 ミラー部を第２軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 ２つのネジ穴の配置についてより詳細に説明する図である。 支持基板を用いた振動シミュレーションについて説明する図である。 支持基板に生じる共振モード群の一例を示すコンター図である。 振動体を駆動した場合における支持基板の変位の一例を示すコンター図である。 第２実施形態に係る支持基板を示す平面図である。 ミラー部を第１軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 ミラー部を第２軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 比較例に係る支持基板を示す平面図である。 ミラー部を第１軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 ミラー部を第２軸周りに揺動させた場合における支持基板の変位量のシミュレーション結果を示す平面図である。 比較例、第１実施形態、及び第２実施形態に係る支持基板をベース基板に固定した場合におけるベース基板の最大変位量についてのシミュレーション結果を示す図である。
　添付図面に従って本開示の技術に係る実施形態の一例について説明する。
　［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る光走査装置１０を概略的に示す。光走査装置１０は、マイクロミラーデバイス（以下、ＭＭＤ（Micro Mirror Device）という。）２と、光源３と、駆動制御部４とを有する。光走査装置１０は、駆動制御部４の制御に従って、光源３から照射された光ビームＬＢをＭＭＤ２により反射することにより被走査面５を光走査する。被走査面５は、スクリーン又は目の網膜等である。ＭＭＤ２は、本開示の技術に係る「ミラー装置」の一例である。
　ＭＭＤ２は、第１軸ａ１と、第１軸ａ１に直交する第２軸ａ２との周りに、ミラー部２０（図３参照）を揺動させることを可能とする圧電型２軸駆動方式のマイクロミラーデバイスである。以下、第１軸ａ１と平行な方向をＸ方向、第２軸ａ２と平行な方向をＹ方向、第１軸ａ１及び第２軸ａ２に直交する方向をＺ方向という。本実施形態では、第１軸ａ１と第２軸ａ２とが直交する例を示しているが、第１軸ａ１と第２軸ａ２とは９０°以外の角度で交差してもよい。ここで、直交とは、９０°を中心として、許容誤差を含む一定の角度範囲内で交差することをいう。
　詳しくは後述するが、ＭＭＤ２は、セラミック等のパッケージ６０に収容される（図８参照）。また、ＭＭＤ２を収容したパッケージ６０は、例えば、ＰＣＢ等の支持基板７０に支持され、支持基板７０は、ベース基板８０にねじ止めされる（図８参照）。
　光源３は、光ビームＬＢとして、例えばレーザ光を発するレーザ装置である。光源３は、ＭＭＤ２のミラー部２０が静止した状態において、ミラー部２０が備える反射面２０Ａ（図３参照）に垂直に光ビームＬＢを照射することが好ましい。
　駆動制御部４は、光走査情報に基づいて光源３及びＭＭＤ２に駆動信号を出力する。光源３は、入力された駆動信号に基づいて光ビームＬＢを発生してＭＭＤ２に照射する。ＭＭＤ２は、入力された駆動信号に基づいて、ミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りに揺動させる。
　詳しくは後述するが、例えば、駆動制御部４は、ミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りにそれぞれ共振させることにより、ミラー部２０で反射される光ビームＬＢは、被走査面５上においてリサージュ波形を描くように走査される。この光走査方式は、リサージュスキャン方式と呼ばれる。
　光走査装置１０は、例えば、リサージュスキャン方式のレーザーディスプレイに適用される。具体的には、光走査装置１０は、ＡＲ（Augmented Reality）グラス又はＶＲ（Virtual Reality）グラス等のレーザースキャンディスプレイに適用可能である。
　図２は、駆動制御部４のハードウェア構成の一例を示す。駆動制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０、ＲＯＭ（Read Only Memory）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、光源ドライバ４３、及びＭＭＤドライバ４４を有する。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４１等の記憶装置からプログラム及びデータをＲＡＭ４２に読み出して処理を実行することにより、駆動制御部４の全体の機能を実現する演算装置である。
　ＲＯＭ４１は、不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ４０が処理を実行するためのプログラム、及び前述の光走査情報等のデータを記憶している。ＲＡＭ４２は、プログラム及びデータを一時的に保持する揮発性の記憶装置である。
　光源ドライバ４３は、ＣＰＵ４０の制御に従って、光源３に駆動信号を出力する電気回路である。光源ドライバ４３においては、駆動信号は、光源３の照射タイミング及び照射強度を制御するための駆動電圧である。
　ＭＭＤドライバ４４は、ＣＰＵ４０の制御に従って、ＭＭＤ２に駆動信号を出力する電気回路である。ＭＭＤドライバ４４においては、駆動信号は、ＭＭＤ２のミラー部２０を揺動させるタイミング、周期、及び振れ角を制御するための駆動電圧である。
　ＣＰＵ４０は、光走査情報に基づいて光源ドライバ４３及びＭＭＤドライバ４４を制御する。光走査情報は、被走査面５に走査する光ビームＬＢの走査パターンと、光源３の発光タイミングとを含む情報である。
　次に、図３～図５を用いて実施形態に係るＭＭＤ２の構成を説明する。図３は、ＭＭＤ２を光入射側から見た平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図５は、ミラー部２０が第１軸ａ１周りに回動した状態を示す。
　図３に示すように、ＭＭＤ２は、ミラー部２０、一対の第１支持部２１、一対の可動枠２２、一対の第２支持部２３、第１アクチュエータ２４、第２アクチュエータ２５、一対の第１接続部２６Ａ、一対の第２接続部２６Ｂ、及び固定枠２７を有する。ＭＭＤ２は、いわゆるＭＥＭＳスキャナである。
　ミラー部２０は、入射光を反射する反射面２０Ａを有する。反射面２０Ａは、ミラー部２０の一面に設けられた、例えば、金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜で形成されている。反射面２０Ａの形状は、例えば、第１軸ａ１と第２軸ａ２との交点を中心とした円形状である。
　第１軸ａ１及び第２軸ａ２は、例えば、ミラー部２０が静止した静止時において反射面２０Ａを含む平面内に存在する。ＭＭＤ２の平面形状は、矩形状であって、第１軸ａ１を中心として線対称であり、かつ第２軸ａ２を中心として線対称である。
　一対の第１支持部２１は、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。また、第１支持部２１の各々は、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。第１支持部２１の各々は、第１軸ａ１上でミラー部２０と接続されており、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動可能に支持している。
　一対の可動枠２２は、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。可動枠２２の各々は、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。また、可動枠２２の各々は、ミラー部２０の外周に沿って湾曲している。可動枠２２の両端はそれぞれ第１支持部２１に接続されている。
　一対の第１支持部２１と一対の可動枠２２とは、互いに接続されることにより、ミラー部２０を囲んでいる。なお、ミラー部２０、一対の第１支持部２１、及び一対の可動枠２２は、可動部５０を構成している。
　一対の第２支持部２３は、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。第２支持部２３の各々は、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。第２支持部２３の各々は、第２軸ａ２上で可動枠２２に接続されており、ミラー部２０を有する可動部５０を、第２軸ａ２周りに揺動可能に支持している。また、第２支持部２３の各々の両端は、第１アクチュエータ２４に接続されている。
　第１アクチュエータ２４は、第２軸ａ２を挟んで対向する一対の第１圧電素子２４Ａにより構成されており、かつ、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。また、第１アクチュエータ２４は、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。第１アクチュエータ２４は、一対の可動枠２２及び一対の第１支持部２１の外周に沿って配置されている。第１アクチュエータ２４は、圧電駆動方式のアクチュエータである。
　なお、図３では、第１アクチュエータ２４を構成する第１圧電素子２４Ａが第１軸ａ１を挟んで分離されているように見えるが、第１軸ａ１を挟んで対向する２つの第１圧電素子２４Ａは、不図示の金属配線により電気的に接続されている。
　一対の第２支持部２３と第１アクチュエータ２４とは、互いに接続されることにより、可動部５０を囲んでいる。
　第２アクチュエータ２５は、第１軸ａ１を挟んで対向する一対の第２圧電素子２５Ａにより構成されており、かつ、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。また、第２アクチュエータ２５は、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。第２アクチュエータ２５は、第１アクチュエータ２４及び一対の第２支持部２３の外周に沿って形成されている。第２アクチュエータ２５は、圧電駆動方式のアクチュエータである。
　なお、図３では、第２アクチュエータ２５を構成する第２圧電素子２５Ａが第２軸ａ２を挟んで分離されているように見えるが、第２軸ａ２を挟んで対向する２つの第２圧電素子２５Ａは、不図示の金属配線により電気的に接続されている。
　一対の第１接続部２６Ａは、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。また、第１接続部２６Ａの各々は、第１軸ａ１を中心として線対称な形状である。第１接続部２６Ａの各々は、第１軸ａ１に沿って配置されており、第１軸ａ１上で、第１アクチュエータ２４と第２アクチュエータ２５とを接続している。
　第２アクチュエータ２５は、一対の可動枠２２、及び第１アクチュエータ２４を囲んでいる。一対の第２支持部２３、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５は、一対の可動枠２２を囲んで配置された駆動部を構成している。
　一対の第２接続部２６Ｂは、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されている。また、第２接続部２６Ｂの各々は、第２軸ａ２を中心として線対称な形状である。第２接続部２６Ｂの各々は、第２軸ａ２に沿って配置されており、第２軸ａ２上で、第２アクチュエータ２５と固定枠２７とを接続している。一対の第２接続部２６Ｂは、第２アクチュエータ２５を第２軸ａ２周りに揺動可能に支持している。
　固定枠２７は、外形が矩形状の枠状部材であって、第１軸ａ１及び第２軸ａ２をそれぞれ中心として線対称な形状である。固定枠２７の外形は、第１軸ａ１に平行であって第２軸ａ２を中心に対向する２辺と、第２軸ａ２に平行であって第１軸ａ１を中心に対向する２辺とを有する。固定枠２７は、一対の第２アクチュエータ２５及び第２接続部２６Ｂの外周を囲んでいる。すなわち、固定枠２７は、駆動部を囲んで配置されている。
　第１アクチュエータ２４は、ミラー部２０及び一対の可動枠２２に第２軸ａ２周りの回転トルクを作用させることにより、可動部５０を第２軸ａ２周りに揺動させる。第２アクチュエータ２５は、ミラー部２０、一対の可動枠２２、及び第１アクチュエータ２４に第１軸ａ１周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させる。
　また、ミラー部２０には、反射面２０Ａの外側に、反射面２０Ａの外周に沿って複数のスリット２０Ｂ，２０Ｃが形成されている。複数のスリット２０Ｂ，２０Ｃは、第１軸ａ１及び第２軸ａ２をそれぞれ中心として線対称となる位置に配置されている。スリット２０Ｂ，２０Ｃは、ミラー部２０が揺動することにより反射面２０Ａに生じる歪を抑制する作用を有する。
　図３では、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５に駆動信号を与えるための金属配線及び金属パッドについては図示を省略している。金属パッドは、固定枠２７上に複数設けられる。なお、金属パッドは、電極パッドとも呼ばれる。
　図４に示すように、ＭＭＤ２は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３０をエッチング処理することにより形成されている。ＳＯＩ基板３０は、単結晶シリコンからなるシリコン支持層３１の上に、酸化シリコン層３２が設けられ、酸化シリコン層３２の上に単結晶シリコンからなるシリコン活性層３３が設けられた基板である。
　ミラー部２０、一対の第１支持部２１、一対の可動枠２２、一対の第２支持部２３、第１アクチュエータ２４、第２アクチュエータ２５、一対の第１接続部２６Ａ、及び一対の第２接続部２６Ｂは、ＳＯＩ基板３０からエッチング処理によりシリコン支持層３１及び酸化シリコン層３２を除去することで残存したシリコン活性層３３をパターニングすることにより形成されている。
　固定枠２７は、シリコン支持層３１、酸化シリコン層３２、及びシリコン活性層３３の３層で形成されている。すなわち、ミラー部２０、一対の第１支持部２１、一対の可動枠２２、一対の第２支持部２３、第１アクチュエータ２４、第２アクチュエータ２５、一対の第１接続部２６Ａ、及び一対の第２接続部２６Ｂは、それぞれ固定枠２７よりも厚みが薄い。本開示において、厚みとは、Ｚ方向への幅をいう。
　上述の第１圧電素子２４Ａ及び第２圧電素子２５Ａは、シリコン活性層３３上に、下部電極、圧電膜、及び上部電極が順に積層された積層構造を有する。
　下部電極及び上部電極は、例えば、金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等の金属で形成されている。圧電膜は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成されている。下部電極及び上部電極は、配線及び電極パッドを介して、上述の駆動制御部４に電気的に接続されている。
　下部電極は、配線及び電極パッドを介して駆動制御部４に接続され、グランド電位が付与される。上部電極には、駆動制御部４から駆動電圧が印加される。
　圧電膜は、分極方向に正又は負の電圧が印加されると、印加電圧に比例した変形（例えば、伸縮）が生じる。すなわち、圧電膜は、いわゆる逆圧電効果を発揮する。圧電膜は、駆動制御部４から上部電極に駆動電圧が印加されることにより逆圧電効果を発揮して、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５を変位させる。
　図５は、第２アクチュエータ２５を構成する一対の第２圧電素子２５Ａの一方を伸張させ、他方を収縮させることにより、第２アクチュエータ２５に、第１軸ａ１周りの回転トルクを発生させる例を示している。このように、一対の第２圧電素子２５Ａの一方と他方とが互いに逆方向に変位することにより、ミラー部２０が第１軸ａ１の周りに回動する。
　また、図５は、一対の圧電アクチュエータの変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが互いに逆方向である逆位相の共振モード（以下、逆位相回動モードという。）で、第２アクチュエータ２５を駆動した例である。これに対して、一対の圧電アクチュエータの変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが同じ方向である同位相の共振モードを、同位相回動モードという。本実施形態では、逆位相回動モードで第２アクチュエータ２５を駆動する。
　ミラー部２０の第１軸ａ１周りの振れ角θは、駆動制御部４が第２アクチュエータ２５に与える駆動信号（以下、第１駆動信号という。）により制御される。第１駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第１駆動信号は、一対の圧電アクチュエータの一方に印加される駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ１Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ１Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。
　なお、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの振れ角θは、反射面２０Ａの法線Ｎが、ＹＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度に対応する。
　第１アクチュエータ２４は、第２アクチュエータ２５と同様に、逆位相の共振モードで駆動される。ミラー部２０の第２軸ａ２周りの振れ角は、駆動制御部４が第１アクチュエータ２４に与える駆動信号（以下、第２駆動信号という。）により制御される。第２駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第２駆動信号は、一対の圧電アクチュエータの一方に印加される駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ２Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ２Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。
　図６は、第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示す。図６（Ａ）は、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）を示す。図６（Ｂ）は、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）を示す。
　駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
　Ｖ１Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ）
　Ｖ１Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ＋α）
　ここで、Ｖ１は振幅電圧である。Ｖｏｆｆ１はバイアス電圧である。ｆｄ１は駆動周波数（以下、第１駆動周波数という。）である。ｔは時間である。αは、駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、α＝１８０°とする。
　駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）が第２アクチュエータ２５に印加されることにより、ミラー部２０は、第１駆動周波数ｆｄ１で第１軸ａ１周りに揺動する。
　駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
　Ｖ２Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋φ）
　Ｖ２Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋β＋φ）
　ここで、Ｖ２は振幅電圧である。Ｖｏｆｆ２はバイアス電圧である。ｆｄ２は駆動周波数（以下、第２駆動周波数という。）である。ｔは時間である。βは、駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、β＝１８０°とする。また、φは、駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）と、駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）との位相差である。
　本実施形態では、Ｖｏｆｆ１≧Ｖ１及びＶｏｆｆ２≧Ｖ２とする。すなわち、第１駆動信号及び第２駆動信号を正電圧とする。
　駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）が第１アクチュエータ２４に印加されることにより、ミラー部２０を含む可動部５０は、第２駆動周波数ｆｄ２で第２軸ａ２周りに揺動する。
　第１駆動周波数ｆｄ１は、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの共振周波数に一致するように設定される。第２駆動周波数ｆｄ２は、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの共振周波数に一致するように設定される。本実施形態では、第１駆動周波数ｆｄ１は、第２駆動周波数ｆｄ２より大きい。
　図７は、支持基板７０の一例を示す。支持基板７０は、例えば、ベース材料としてセラミックを用いたセラミックＰＣＢである。支持基板７０の平面形状は、例えば、Ｘ方向の辺の長さがＬ１で、かつＹ方向の辺の長さがＬ２である矩形の４つの角部を切り欠くことにより形成された八角形である。支持基板７０の厚みは均一である。例えば、Ｌ１＝３５ｍｍ、Ｌ２＝３２ｍｍであって、厚みは２ｍｍである。
　長さＬ１，Ｌ２は、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たすことが好ましい。具体的には、Ｌ１＞Ｌ２として、第２軸ａ２周りの慣性モーメントを第１軸ａ１周りの慣性モーメントよりも大きくすることにより、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合における支持基板７０の変位を抑制することが好ましい。
　支持基板７０の中央部の領域Ｒは、ＭＭＤ２を収容したパッケージ６０が固定される固定領域である。支持基板７０には、２つのネジ穴７１が設けられている。２つのネジ穴７１は、固定領域Ｒを中心としてＹ方向に対向する位置に配置されている。２つのネジ穴７１の各々には、後述するネジ７２を螺合させることを可能とするらせん状の溝が形成されている。２つのネジ穴７１の各々は、支持基板７０をベース基板８０に取り付けるための外部取付部の一例である。２つのネジ穴７１の間隔Ｌ３は、例えば２５ｍｍである。例えば、ベース基板８０は、アルミニウム製である。なお、ベース基板８０は、本開示の技術に係る「取付対象物」の一例である。
　図８は、支持基板７０をベース基板８０に取り付けた状態を示す。図９は、図８のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
　パッケージ６０は、例えばセラミック製であって、上面が開口されている。パッケージ６０の内底面にはＭＭＤ２が固着されており、ＭＭＤ２はワイヤボンディングによってパッケージ６０に電気的に接続されている。パッケージ６０の開口部には、透明なガラス製の蓋６１が取り付けられている。上述の光ビームＬＢは、蓋６１を介してＭＭＤ２のミラー部２０に入射する。ミラー部２０で反射された光ビームＬＢは、蓋６１を介して外部に出射する。
　パッケージ６０は、支持基板７０の固定領域Ｒに接着剤等を介して固着されている。ＭＭＤ２、パッケージ６０、及び蓋６１は、本開示の技術に係る「振動体」の一例である。すなわち、支持基板７０は、振動体を支持する支持基板である。また、振動体及び支持基板は、本開示の技術に係る「モジュール」を構成する。
　支持基板７０は、２つのネジ穴７１の各々に挿通されたネジ７２によってベース基板８０に固定されている。例えば、ネジ７２は、ポリカーボネート製である。
　２つのネジ穴７１は、ＭＭＤ２のミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合と第２軸ａ２周りに揺動させた場合とのいずれの場合においても振動の節となる領域に設けられている。振動の節とは、振動中にＺ方向の変位量がゼロとなる領域である。本開示において、変位量がゼロとは、静止状態を基準として変位量が０．０２ｍｍ未満となる領域をいう。
　図１０は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに規定の振動モードで揺動させた場合における支持基板７０の変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ１＝２８ｋＨｚとし、かつ第１軸ａ１周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０はベース基板８０に固定されていない。
　図１０に示すように、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合には、Ｚ方向の変位量に基づいて支持基板７０は、５つの領域Ａ１～Ａ５に分けられる。領域Ａ１は、変位量がゼロであって、振動の節となる領域である。領域Ａ１は、第１軸ａ１を含み、かつ領域Ａ４及びＡ５を囲うように形成される。領域Ａ１は、本開示の技術に係る「第１領域」に対応する。
　領域Ａ２～Ａ５は、変位量がゼロでない領域である。領域Ａ２は、領域Ａ１の＋Ｙ方向側に形成される。領域Ａ３は、領域Ａ１の－Ｙ方向側に形成される。領域Ａ２と領域Ａ３とは、第１軸ａ１を挟んで対称な形状である。また、領域Ａ２の変位方向と領域Ａ３との変位方向とは互いに逆方向である。例えば、領域Ａ２の変位方向が＋Ｚ方向である場合には、領域Ａ３の変位方向は－Ｙ方向である。
　領域Ａ４は、第１軸ａ１と＋方向側のネジ穴７１との間に形成される。領域Ａ５は、第１軸ａ１と－方向側のネジ穴７１との間に形成される。領域Ａ４と領域Ａ５とは、第１軸ａ１を挟んで対称な形状である。また、領域Ａ４の変位方向と領域Ａ５との変位方向とは互いに逆方向である。例えば、領域Ａ４の変位方向が－Ｚ方向である場合には、領域Ａ５の変位方向は＋Ｙ方向である。
　また、領域Ａ２の変位方向と領域Ａ４との変位方向とは互いに逆方向である。例えば、領域Ａ２の変位方向が＋Ｚ方向である場合には、領域Ａ４の変位方向は－Ｙ方向である。また、領域Ａ３の変位方向と領域Ａ５との変位方向とは互いに逆方向である。例えば、領域Ａ３の変位方向が－Ｚ方向である場合には、領域Ａ５の変位方向は＋Ｙ方向である。
　図１１は、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合における支持基板７０の変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ２＝１４ｋＨｚとし、かつ第２軸ａ２周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０はベース基板８０に固定されていない。
　図１１に示すように、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合には、Ｚ方向の変位量に基づいて支持基板７０は、３つの領域Ｂ１～Ｂ３に分けられる。領域Ｂ１は、変位量がゼロであって、振動の節となる領域である。領域Ｂ１は、第２軸ａ２を含むように形成される。領域Ｂ１は、本開示の技術に係る「第２領域」に対応する。
　領域Ｂ２は、領域Ｂ１の＋Ｘ方向側に形成される。領域Ｂ３は、領域Ｂ１の－Ｘ方向側に形成される。領域Ｂ２と領域Ｂ３とは、第２軸ａ２を挟んで対称な形状である。
　図１０及び図１１に示すように、２つのネジ穴７１は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ａ１と、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ｂ１とが重なる領域に配置されている。このため、支持基板７０をベース基板８０に固定した場合、振動体に起因する振動がベース基板８０へ伝播することが抑制される。具体的には、ミラー部２０を第１軸ａ１周りと第２軸ａ２周りとに同時に揺動させた場合であっても２つのネジ穴７１が配置された領域は振動の節となる領域であって変位量がゼロであるので、支持基板７０からベース基板８０への振動の伝播が抑制される。
　図１２は、２つのネジ穴７１の配置についてより詳細に説明する。図１２に示すように、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに規定の振動モードで揺動させた場合に振動の節となる領域Ａ１（図１０参照）は、振動体において変位がゼロとなる線状領域Ｃに対して平行に延伸した平行領域Ａ１ａ以外に、振動体において変位がゼロとなる線状領域Ｃに対して平行に延伸していない一対の非平行領域Ａ１ｂが生じる。線状領域Ｃは、上述の領域Ａ４と領域Ａ５との間に生じる。平行領域Ａ１ａは、第１軸ａ１を含む領域である。言い換えると、平行領域Ａ１ａは、第１軸ａ１を基準としてＹ方向に所定の幅を有する領域である。
　２つのネジ穴７１は、一対の非平行領域Ａ１ｂに配置されている。このように、本実施形態の支持基板７０は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合に、一対の非平行領域Ａ１ｂが生じることを特徴とする。図１２に示す例では、非平行領域Ａ１ｂの各々は、馬蹄形である。非平行領域Ａ１ｂの各々にネジ穴７１を設けて、支持基板７０をベース基板８０に固定することにより、振動の伝播を効果的に抑制することができる。
　図１３は、支持基板７０を用いた振動シミュレーションについて説明する。上述の非平行領域Ａ１ｂは、支持基板７０を用いた振動シミュレーションの結果を用いて以下の手法により特定することができる。
　まず、図１３に示すように、第１軸ａ１周りの上記振動モードと共通の空間対称性を有する変位が生じるように、支持基板７０の振動体を固定する固定領域Ｒに第１軸ａ１を揺動軸としたトルクを印加する。上記振動モードと共通の空間対称性とは、第１軸ａ１を対称軸として、第１軸ａ１の一方の側と他方の側とで変位の方向が逆となる対称性である。
　次に、トルクの周波数ωを掃引することにより、支持基板７０に生じる共振モード群を特定する。図１４は、支持基板７０に生じる共振モード群の一例を示すコンター図である。
　そして、共振モード群のうちのｎ番目の共振モードにおける共振周波数をωｎとし、ｎ番目の共振モードにおける支持基板７０の座標（Ｘ，Ｙ）におけるＺ方向への最大変位量をＺｎ（Ｘ，Ｙ）とした場合に、下式（１）で表される積算変位量Ｚｍ（Ｘ，Ｙ）を算出する。
　ここで、ωｍは、第１軸ａ１周りの上記振動モードの周波数であって、例えば、ωｍ＝ｆｄ１である。
　上式（１）により算出される積算変位量Ｚｍ（Ｘ，Ｙ）の分布は、振動体を周波数ωｍで駆動した場合における支持基板７０の変位量の分布とほぼ同等である。図１５は、振動体を周波数ωｍで駆動した場合における支持基板７０の変位の一例を示すコンター図である。
　したがって、支持基板７０においてＺｍ（Ｘ，Ｙ）＝０となる領域を求めることにより、上述の振動の節となる領域Ａ１を求めることができる。また、領域Ａ１から、振動体において変位がゼロとなる線状領域Ｃに対して平行に延伸していない非平行領域Ａ１ｂを特定することができる。
　以上のように、支持基板７０を用いた振動シミュレーションにより非平行領域Ａ１ｂを特定することができる。但し、支持基板７０の平面形状及び厚みに依存して非平行領域Ａ１ｂが存在しないことがある。このため、振動シミュレーションにより非平行領域Ａ１ｂが存在する支持基板７０の平面形状及び厚みを特定することが好ましい。
　本実施形態は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合に、支持基板７０において第１軸ａ１に沿って生じる振動の節ではなく、第１軸ａ１と直交する第２軸ａ２上に生じる振動の節に外部取付部を設けることを特徴とする。なお、ＭＭＤ２は、第１軸ａ１周りにのみミラー部２０が揺動する１軸のミラー装置であってもよい。
　［第２実施形態］
　次に、本開示の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る光走査装置１０は、第１実施形態の支持基板７０とは形状が異なる支持基板７０Ａを有すること以外、第１実施形態と同様の構成である。
　図１６は、第２実施形態に係る支持基板７０Ａを示す。支持基板７０Ａは、Ｘ方向の辺の長さがＬ１で、かつＹ方向の辺の長さがＬ２である矩形の両側部を切り欠くことにより形成された形状である。支持基板７０の厚みは均一である。例えば、Ｌ１＝２３ｍｍ、Ｌ２＝２８ｍｍであって、厚みは１．５ｍｍである。
　第１実施形態と同様に、支持基板７０Ａには、パッケージ６０が固定される固定領域Ｒを中心としてＹ方向に対向する位置に２つのネジ穴７１が設けられている。２つのネジ穴７１の間隔Ｌ３は、例えば２１ｍｍである。支持基板７０Ａは、２つのネジ穴７１の各々に挿通されたネジ７２によってベース基板８０に固定される。
　図１７は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに規定の振動モードで揺動させた場合における支持基板７０Ａの変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ１＝２８ｋＨｚとし、かつ第１軸ａ１周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０Ａはベース基板８０に固定されていない。
　図１７に示すように、本実施形態においても、支持基板７０Ａは５つの領域Ａ１～Ａ５に分けられる。また、領域Ａ１は、平行領域Ａ１ａと一対の非平行領域Ａ１ｂとに分けられる。本実施形態においても、２つのネジ穴７１は、一対の非平行領域Ａ１ｂに配置されている。
　図１８は、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合における支持基板７０Ａの変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ２＝１４ｋＨｚとし、かつ第２軸ａ２周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０Ａはベース基板８０に固定されていない。
　図１８に示すように、本実施形態においても支持基板７０Ａは３つの領域Ｂ１～Ｂ３に分けられる。本実施形態においても、２つのネジ穴７１は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ａ１と、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ｂ１とが重なる領域に配置されている。このため、支持基板７０Ａをベース基板８０に固定した場合、振動体に起因する振動がベース基板８０へ伝播することが抑制される。
　［比較例］
　次に、比較例について説明する。比較例に係る光走査装置１０は、第１実施形態の支持基板７０とは形状が異なる支持基板７０Ｂを有すること以外、第１実施形態と同様の構成である。
　図１９は、比較例に係る支持基板７０Ｂを示す。支持基板７０Ｂは、Ｘ方向の辺の長さがＬ１で、かつＹ方向の辺の長さがＬ２である矩形の４つの角部を切り欠くことにより形成された六角形である。支持基板７０Ｂの厚みは均一である。例えば、Ｌ１＝１３ｍｍ、Ｌ２＝２８ｍｍであって、厚みは１．６ｍｍである。
　第１実施形態と同様に、支持基板７０Ｂには、パッケージ６０が固定される固定領域Ｒを中心としてＹ方向に対向する位置に２つのネジ穴７１が設けられている。２つのネジ穴７１の間隔Ｌ３は、例えば１８ｍｍである。支持基板７０Ｂは、２つのネジ穴７１の各々に挿通されたネジ７２によってベース基板８０に固定される。
　図２０は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに規定の振動モードで揺動させた場合における支持基板７０Ｂの変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ１＝２８ｋＨｚとし、かつ第１軸ａ１周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０Ｂはベース基板８０に固定されていない。
　図２０に示すように、本比較例では、支持基板７０Ｂは３つの領域Ａ１～Ａ３に分けられる。本比較例では、領域Ａ１は、振動の節となる領域であるが、領域Ａ１のすべては振動体において変位がゼロとなる線状領域に対して平行に延伸した平行領域であって、非平行領域は含まれない。
　領域Ａ２は、領域Ａ１の＋Ｙ方向側に形成される。領域Ａ３は、領域Ａ１の－Ｙ方向側に形成される。また、領域Ａ２の変位方向と領域Ａ３との変位方向とは互いに逆方向である。本比較例では、２つのネジ穴７１の一方は領域Ａ２に配置されており、他方は領域Ａ３に配置されている。
　図２１は、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合における支持基板７０Ｂの変位量のシミュレーション結果を示す。具体的には、ｆｄ２＝１４ｋＨｚとし、かつ第２軸ａ２周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた。なお、本シミュレーションにおいて、支持基板７０Ｂはベース基板８０に固定されていない。
　図２１に示すように、本比較例においても支持基板７０Ｂは３つの領域Ｂ１～Ｂ３に分けられる。本比較例では、２つのネジ穴７１は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ａ１と、ミラー部２０を第２軸ａ２周りに揺動させた場合に振動の節となる領域Ｂ１とが重なる領域には配置されていない。このため、支持基板７０Ｂをベース基板８０に固定した場合、振動体に起因する振動がベース基板８０へ伝播することを抑制することはできない。
　図２２は、比較例、第１実施形態、及び第２実施形態に係る支持基板７０，７０Ａ，７０Ｂをベース基板８０に固定した場合におけるベース基板の最大変位量についてのシミュレーション結果を示す。本シミュレーションでは、ｆｄ１＝２８ｋＨｚとし、第１軸ａ１周りの振れ角の最大値が７．５°（すなわち光学全角が３０°）となるようにミラー部２０を揺動させた場合におけるベース基板８０のＺ方向への最大変位量を評価した。
　図２２によれば、第１実施形態及び第２実施形態では、比較例よりもベース基板８０の最大変位量が抑制される、すなわち、振動体に起因する振動がベース基板８０へ伝播することが抑制される。
　［変形例］
　以下に、上記各実施形態の各種変形例について説明する。
　上記各実施形態では、外部取付部を、ネジを螺合させるための溝が形成されたネジ穴としているが、外部取付部は、溝が形成されておらず、かつネジを螺合させること可能であって、溝が形成されていない貫通孔であってもよい。また、外部取付部は、支持基板を外部の取付対象物に取り付け可能とするものであればよく、ネジ穴又は貫通孔には限定されない。また、取付対象物は、ベース基板には限定されない。
　また、上記各実施形態では、ＭＭＤ２を互いに交差する２つの軸周りにミラー部が揺動する２軸のミラー装置としているが、ＭＭＤ２を１つの軸周りにミラー部が揺動する１軸のミラー装置としてもよい。
　また、上記各実施形態において、駆動制御部４のハードウェア構成は種々の変形が可能である。駆動制御部４の処理部は、１つのプロセッサで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせで構成されてもよい。プロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
　上記説明によって以下の技術を把握することができる。
　［付記項１］
　振動体を支持する支持基板であって、
　前記振動体を規定の振動モードで駆動した場合、振動の節となる領域は、前記振動体において変位量がゼロとなる線状領域に対して平行に延伸していない一対の非平行領域を含み、
　一対の前記非平行領域の各々に、外部の取付対象物に取り付けるための外部取付部が設けられている
　支持基板。
　［付記項２］
　前記外部取付部は、ネジ穴又は貫通孔である
　付記項１に記載の支持基板。
　［付記項３］
　前記外部取付部は、前記振動体が固定される固定領域を中心として対向する位置に配置されている
　付記項１又は付記項２に記載の支持基板。
　［付記項４］
　一対の前記非平行領域は、
　前記振動体が固定される固定領域に前記振動モードと共通の空間対称性を有する変位が生じるようにトルクを印加して駆動した場合に生じる共振モード群のうちのｎ番目の共振モードにおける共振周波数をωｎとし、座標（Ｘ，Ｙ）におけるＺ方向への最大変位量をＺｎ（Ｘ，Ｙ）とし、前記振動モードの周波数をωｍとした場合に、下式（１）で表されるＺｍ（Ｘ，Ｙ）がゼロとなる領域に含まれる
　付記項１から付記項３のうちいずれか１項に記載の支持基板。

 
　［付記項５］
　付記項１から付記項４のうちいずれか１項に記載の支持基板と、
　前記支持基板に支持された前記振動体と、
　を含むモジュール。
　［付記項６］
　前記振動体は、ミラー装置と、前記ミラー装置を収容するパッケージと、を含み、
　前記ミラー装置は、
　入射光を反射するミラー部を含む可動部と、
　前記可動部に接続され、かつ前記ミラー部を少なくとも１つの揺動軸の周りに揺動させる駆動部と、を含む
　付記項５に記載のモジュール。
　［付記項７］
　前記振動モードは、前記ミラー部を前記揺動軸の周りに揺動させた場合に生じる
　付記項６に記載のモジュール。
　［付記項８］
　前記可動部は、
　前記ミラー部に接続され、かつ第１軸上に配置された一対の第１支持部と、
　一対の前記第１支持部に接続され、前記第１軸を挟んで対向した一対の可動枠と、
　を備え、
　前記揺動軸は、前記第１軸である
　付記項７に記載のモジュール。
　［付記項９］
　前記駆動部は、
　前記第１軸と交差する第２軸上で前記可動枠に接続され、かつ、前記可動部を支持する一対の第２支持部と、
　を備え、
　一対の前記第２支持部は、前記第２軸上に配置されている
　付記項８に記載のモジュール。
　［付記項１０］
　前記外部取付部は、
　前記ミラー部を前記第１軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第１領域と、前記ミラー部を前記第２軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第２領域とが重なる領域に配置されており、
　一対の前記非平行領域は、前記第１領域に含まれる
　付記項９に記載のモジュール。
　［付記項１１］
　前記駆動部は、一対の前記第２支持部に接続され、かつ前記第２軸を挟んで対向した一対の第１圧電素子を有する第１アクチュエータを含む
　付記項１０に記載のモジュール。
　［付記項１２］
　前記駆動部は、前記第１アクチュエータを囲んで配置され、かつ前記第１軸を挟んで対向した一対の第２圧電素子を有する第２アクチュエータを含む
　付記項１１に記載のモジュール。
　［付記項１３］
　付記項１から付記項４のうちのいずれか１項に記載の支持基板と、
　前記支持基板に支持された前記振動体と、
　前記振動体を駆動するプロセッサと、
　を備える光走査装置であって、
　前記振動体は、
　入射光を反射するミラー部を含むミラー装置と、前記ミラー装置を収容するパッケージとを含んで構成されており、
　前記ミラー装置は、前記プロセッサから付与される駆動信号に応じて前記ミラー部を揺動させる駆動部を含む
　光走査装置。

Claims (13)

  1. 　振動体を支持する支持基板であって、
    　前記振動体を規定の振動モードで駆動した場合、振動の節となる領域は、前記振動体において変位量がゼロとなる線状領域に対して平行に延伸していない一対の非平行領域を含み、
    　一対の前記非平行領域の各々に、外部の取付対象物に取り付けるための外部取付部が設けられている
    　支持基板。
  2. 　前記外部取付部は、ネジ穴又は貫通孔である
    　請求項１に記載の支持基板。
  3. 　前記外部取付部は、前記振動体が固定される固定領域を中心として対向する位置に配置されている
    　請求項１に記載の支持基板。
  4. 　一対の前記非平行領域は、
    　前記振動体が固定される固定領域に前記振動モードと共通の空間対称性を有する変位が生じるようにトルクを印加して駆動した場合に生じる共振モード群のうちのｎ番目の共振モードにおける共振周波数をωｎとし、座標（Ｘ，Ｙ）におけるＺ方向への最大変位量をＺｎ（Ｘ，Ｙ）とし、前記振動モードの周波数をωｍとした場合に、下式（１）で表されるＺｍ（Ｘ，Ｙ）がゼロとなる領域に含まれる
    　請求項１に記載の支持基板。
  5. 　請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の支持基板と、
    　前記支持基板に支持された前記振動体と、
    　を含むモジュール。
  6. 　前記振動体は、ミラー装置と、前記ミラー装置を収容するパッケージと、を含み、
    　前記ミラー装置は、
    　入射光を反射するミラー部を含む可動部と、
    　前記可動部に接続され、かつ前記ミラー部を少なくとも１つの揺動軸の周りに揺動させる駆動部と、を含む
    　請求項５に記載のモジュール。
  7. 　前記振動モードは、前記ミラー部を前記揺動軸の周りに揺動させた場合に生じる
    　請求項６に記載のモジュール。
  8. 　前記可動部は、
    　前記ミラー部に接続され、かつ第１軸上に配置された一対の第１支持部と、
    　一対の前記第１支持部に接続され、前記第１軸を挟んで対向した一対の可動枠と、
    　を備え、
    　前記揺動軸は、前記第１軸である
    　請求項７に記載のモジュール。
  9. 　前記駆動部は、
    　前記第１軸と交差する第２軸上で前記可動枠に接続され、かつ、前記可動部を支持する一対の第２支持部と、
    　を備え、
    　一対の前記第２支持部は、前記第２軸上に配置されている
    　請求項８に記載のモジュール。
  10. 　前記外部取付部は、
    　前記ミラー部を前記第１軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第１領域と、前記ミラー部を前記第２軸周りに揺動させた場合に振動の節となる第２領域とが重なる領域に配置されており、
    　一対の前記非平行領域は、前記第１領域に含まれる
    　請求項９に記載のモジュール。
  11. 　前記駆動部は、一対の前記第２支持部に接続され、かつ前記第２軸を挟んで対向した一対の第１圧電素子を有する第１アクチュエータを含む
    　請求項１０に記載のモジュール。
  12. 　前記駆動部は、前記第１アクチュエータを囲んで配置され、かつ前記第１軸を挟んで対向した一対の第２圧電素子を有する第２アクチュエータを含む
    　請求項１１に記載のモジュール。
  13. 　請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の支持基板と、
    　前記支持基板に支持された前記振動体と、
    　前記振動体を駆動するプロセッサと、
    　を備える光走査装置であって、
    　前記振動体は、
    　入射光を反射するミラー部を含むミラー装置と、前記ミラー装置を収容するパッケージとを含んで構成されており、
    　前記ミラー装置は、前記プロセッサから付与される駆動信号に応じて前記ミラー部を揺動させる駆動部を含む
    　光走査装置。
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