光走査装置
【課題】捻り振動を用いた光走査装置において温度変化による走査特性の変化を抑制する
【解決手段】光を反射させる反射面を有するミラー３１と、ミラー３１を捻り振動させるための回転軸ｋとなる弾性連結部１６ａ，１６ｂを備え、回転軸ｋを中心にしてミラー３１を揺動させて光を走査する。そしてミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させる。なお、ミラー３１の慣性モーメントを変化させるために、ミラー３１の反射面は、円以外の形状（図では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ３３は、反射面に垂直な回転軸を中心にミラー３１を回転させる。
【解決手段】光を反射させる反射面を有するミラー３１と、ミラー３１を捻り振動させるための回転軸ｋとなる弾性連結部１６ａ，１６ｂを備え、回転軸ｋを中心にしてミラー３１を揺動させて光を走査する。そしてミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させる。なお、ミラー３１の慣性モーメントを変化させるために、ミラー３１の反射面は、円以外の形状（図では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ３３は、反射面に垂直な回転軸を中心にミラー３１を回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光走査装置の小型化を目的として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用した光走査装置が種々提案されている。
これに対して本願出願人は、反射面が表面に形成された第３フレームと、第３フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第２フレームと、第２フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第１フレームと、第１フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第０フレームとを備え、さらに、第３フレームと第２フレームと第１フレームとをそれぞれの回転軸を中心に捻り振動可能に構成されることで、３自由度連成振動系を構成した光走査装置を提案している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このように構成された光走査装置では、第１フレームに固有の周期的加振力を作用させることにより、３自由度捻り振動子を共振状態にできる。そして、第２フレームと第３フレームそれぞれの振動に対応した周期的加振力を重畳して与えることにより、第２フレームと第３フレームをそれぞれ異なる周波数および振幅で振動させ、さらに第３フレームの反射面で光を反射させることで、光を２次元走査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の光走査装置では、環境温度が変化すると３自由度捻り振動子の共振周波数が変化し、これにより、図２７に示すように、走査振幅が低下するという問題があった。これは、回転軸を中心に捻り振動可能に構成するために、弾性変形可能な部材（以下、弾性変形部材という）を上記回転軸として利用しており、環境温度の変化に応じて弾性変形部材のバネ定数が変化することに起因している。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、捻り振動を用いた光走査装置において温度変化による走査特性の変化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを反射させる反射面を有する反射部と、反射部を捻り振動させるための第１回転軸となる第１弾性変形部材とを備え、第１回転軸を中心にして反射部を揺動させることにより、反射面により反射された光ビームを走査する光走査装置である。
【０００８】
ところで、第１弾性変形部材を回転軸として反射部を捻り振動させる場合の共振周波数ｆは、下式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】
なお式（１）において、ｋは第１弾性変形部材のバネ定数、Ｊは反射部の慣性モーメントである。
そして、第１弾性変形部材のバネ定数ｋは、下式（２）で表される。
【００１１】
【数２】
【００１２】
なお式（２）において、βは、第１弾性変形部材の断面の形状から決まる係数である。また、ａは、第１弾性変形部材の断面の長辺の長さである。また、ｂは、第１弾性変形部材の断面の短辺の長さである。また、Ｅはヤング率（横弾性係数）である。また、νはポアソン比である。また、ｌは第１弾性変形部材の長さである。すなわち、ヤング率Ｅが低下するとバネ定数ｋが低下する。
【００１３】
さらに、ヤング率Ｅは、温度をＴとして、下式（３）で表される。
【００１４】
【数３】
【００１５】
なお式（３）において、Ｅ0は、０℃でのヤング率である。また、Δｈtは温度係数である。すなわち、温度が高くなるほどヤング率Ｅは低下する。
したがって、温度の上昇に伴いヤング率Ｅが低下し、第１弾性変形部材のバネ定数ｋが低下すると、共振周波数ｆが低下する。
【００１６】
これに対し、請求項１に記載の光走査装置では、連結変位部が、反射部と第１弾性変形部材とを連結するとともに、温度が高くなるほど反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントが低くなるように反射部を変位させる。
【００１７】
したがって、温度上昇に伴うヤング率の低下に対応して、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数の変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【００１８】
例えば図７に示すように、温度変化に伴いヤング率が変化すると共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ１を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆａとする。一方、ヤング率が一定という条件の下で、温度変化に伴い反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントが変化すると、共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ２を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆｂとする。
【００１９】
したがって、温度変化によりヤング率と慣性モーメントが同時に変化した場合の仕様共振周波数からのずれ量は｜Δｆａ―Δｆｂ｜となる。このため、｜Δｆａ―Δｆｂ｜が、許容誤差Δεより小さくなるように設計することによって（図７の曲線Ｌ３を参照）、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項１に記載の光走査装置において、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させるために、具体的には、請求項２に記載のように、反射部の反射面は、円以外の形状を有し、連結変位部は、反射部の変位として、反射面に垂直な回転軸である変位回転軸を中心に反射部を回転させるようにしてもよい。
【００２１】
このように構成された光走査装置では、反射部の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸（変位回転軸）を中心とした反射部の回転に伴い、反射部において第１回転軸から最も遠い地点と第１回転軸との距離が変化する。例えば、反射面が楕円形状である場合には、長軸方向と短軸方向とで径が異なるため、反射部の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【００２２】
また、請求項１に記載の光走査装置において、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させるために、具体的には、請求項３に記載のように、連結変位部は、反射部の変位として、第１回転軸に直交する方向に沿って反射部を移動させるようにしてもよい。
【００２３】
このように構成された光走査装置では、第１回転軸に直交する方向に沿った反射部の移動により、反射部と第１回転軸との距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【００２４】
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項４に記載のように、連結変位部は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる少なくとも２つの部材を積層して構成されるようにするとよい。
【００２５】
このように構成された光走査装置では、温度が低くなると、熱膨張率が大きい部材が大きく収縮することにより、連結変位部が、熱膨張率が異なる２つの部材との接合面を挟んで、熱膨張率が大きい部材側に撓む。一方、温度が高くなると、熱膨張率が大きい部材が大きく膨張することにより、熱膨張率が小さい部材側に撓む。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【００２６】
このように構成された光走査装置によれば、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなく反射部を変位させることができるため、光走査装置の構成を簡略化することができる。
【００２７】
また、請求項４に記載の光走査装置の光走査装置において、請求項５に記載のように、２つの部材は、シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材であるようにしてもよい。
【００２８】
シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）であり、熱膨張率が大きく異なる。そして、シリコンの一部を熱酸化することによって、シリコンと酸化シリコンとが積層された構造を形成することができるため、別々に形成された２つの部材を張り合わせるという工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００２９】
また、請求項４または請求項５に記載の光走査装置において、請求項６に記載のように、連結変位部は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材を積層して構成され、熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材のうち、一方の部材は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、他方の部材は、一方の部材と他方の部材とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された一方の部材に積層されるようにしてもよい。
【００３０】
このように構成された光走査装置では、連結変位部における一方の部材（以下、変位第１部材という）は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成されている。このため、この連結変位部の一端を反射部に接続するとともに他端を第１弾性変形部材に接続した場合に、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、変位第１部材の長さを長くすることができる。
【００３１】
そして、他方の部材（以下、変位第２部材という）は、変位第１部材と変位第２部材とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された一方の部材に積層されるため、変位第１部材と変位第２部材とが積層された複数の部分は、温度変化に伴い同方向に変位する。そして、上述のように、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、変位第１部材の長さを長くすることができるため、変位第１部材と変位第２部材とが積層された部分を長くすることができる。つまり、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、温度変化に伴い変位させる部分を長くすることができる。
【００３２】
したがって、このように構成された光走査装置によれば、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、反射部の変位を大きくすることが可能となる。
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項７に記載のように、連結変位部は、第１弾性変形部材と同じ材料からなる基板部材と、圧電体を第１電極と第２電極との間で挟んで形成された圧電部材とを積層して構成され、第１電極と第２電極との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加されるようにしてもよい。
【００３３】
このように構成された光走査装置において、圧電部材は、第１電極と第２電極との間に一定値の電圧が印加されることにより、第１電極から第２電極へ向かう方向に対して垂直な面（以下、電極対向面という）に沿って伸び又は縮みが発生する。
【００３４】
なお、圧電体の物性値の一つである圧電定数ｄ３１は、圧電体に電圧が印加されたときの電極対向面に沿った伸縮のし易さを示す値であり、温度が高くなるほど、圧電定数ｄ３１の値が大きくなることが知られている。つまり、温度が変化すると、圧電定数ｄ３１の値が変化し、圧電体における電極対向面に沿った伸縮量が変化する。
【００３５】
このため、温度が高くなると、圧電部材が電極対向面に沿って基板部材よりも縮むため、圧電部材と基板部材とが積層されて構成されている連結変位部は第１電極から第２電極へ向かう方向へ撓む。すなわち連結変位部は、温度が高くなるほど、電極対向面に沿った長さが短くなる。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【００３６】
このように構成された光走査装置によれば、請求項４と同様に、光走査装置の構成を簡略化することができる。
また圧電体は、印加される電圧値が大きくなるほど、電極対向面に沿った伸縮量が大きくなることが知られている。
【００３７】
このため、経年変化に伴い第１弾性変形部材の剛性が変化して光走査装置の共振周波数が変化することや、圧電部材の剛性が変化して電極対向面に沿った伸縮量が変化することに対し、第１電極と第２電極との間に印加される電圧値を調整することにより反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させ、経年変化に伴う共振周波数の変化を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項１０に記載のように、第１弾性変形部材を支持する第１支持部と、第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材を有し、第２弾性変形部材を第２回転軸として第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部とを備え、第２回転軸は、第１回転軸と交差するように配置してもよい。
【００３９】
このように構成された光走査装置によれば、第１回転軸を中心とした揺動と、第２回転軸を中心とした揺動によって、反射部で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。したがって、光ビームを２次元走査することができる光走査装置において、請求項１に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項１１に記載のように、第１弾性変形部材を支持する第１支持部と、第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材を有し、第２弾性変形部材を第２回転軸として第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部と、第２支持部に連結された弾性変形可能な第３弾性変形部材を有し、第３弾性変形部材を第３回転軸として第２支持部を揺動可能に支持する第３支持部とを備え、第２回転軸は、第１回転軸と交差するように配置され、第３回転軸は、第１回転軸および第２回転軸と交差するように配置され、反射部、第１支持部、第２支持部、第３支持部、第１弾性変形部材、弾性変形部材、および第３弾性変形部材が、固有の周期的外力が作用した場合に大きい回転角で捻り振動する３自由度連成振動系を構成し、３自由度連成振動系に固有の周期的外力を作用させることにより、反射面により反射された光ビームを走査するようにしてもよい。
【００４１】
すなわち、請求項１１に記載の光走査装置は、第３支持部を固定端として、第１弾性変形部材、第２弾性変形部材、第３弾性変形部材に対しての捻り自由度を持つ３自由度捻り振動子になっている。
【００４２】
３自由度捻り振動子は、理論上３つの振動モードを持つ。すなわち、３つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する反射部、第１支持部、および第２支持部の捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる（これは振動モードと呼ばれる）。したがって、或る振動モードにおいて、第２支持部の角度振幅が大きくなると、この振動モードにおける角度振幅の比に応じて、反射部または第１支持部の角度振幅が大きくなる。
【００４３】
そして、３自由度連成振動系に固有の周期的外力を作用させることにより、３自由度捻り振動子を共振状態にできる。
また、３つの振動モードの各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、複数の振動モードを同時に励振できる。
【００４４】
このため、反射部の角度振幅が大きい振動モードに対応する周期的加振力と、第１支持部の角度振幅が大きい振動モードに対応する周期的加振力とを重畳して与えることにより、反射部で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。
【００４５】
したがって、このように構成された光走査装置によれば、光ビームを２次元走査することができる光走査装置において、請求項１に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光走査装置１の構成を示す平面図である。
【図２】光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】熱アクチュエータ３３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図４】光反射部１３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図５】光走査装置１の製造工程を示す断面図である。
【図６】熱アクチュエータ３３の製造工程を示す平面図である。
【図７】ヤング率および慣性モーメントと共振周波数との関係を示すグラフである。
【図８】第２，３実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図９】第４，５実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図１０】第６，７実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図１１】光走査装置４０１の構成を示す平面図である。
【図１２】第８実施形態における光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図１３】棒状部材５１１，５１２の構成を示す断面図である。
【図１４】棒状部材５１１，５１２における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１５】熱アクチュエータ５１０における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１６】第８実施形態における光走査装置４０１の製造工程を示す断面図である。
【図１７】第９実施形態における光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図１８】熱アクチュエータ５２０における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１９】第９実施形態における光走査装置４０１の製造工程の前半部分を示す断面図である。
【図２０】第９実施形態における光走査装置４０１の製造工程の後半部分を示す断面図である。
【図２１】第１０実施形態の光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図２２】第１１実施形態の光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図２３】第１２実施形態の光反射部４１３の構成を示す図である。
【図２４】第１１実施形態の光反射部４１３の動作を示す図である。
【図２５】光走査装置２０１の構成を示す平面図である。
【図２６】光走査装置９０１の構成を示す平面図である。
【図２７】光走査装置における周波数と振幅との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図である。
【００４８】
光走査装置１は、図１に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部２と、光ビーム走査部２を支持する支持部３と、光ビーム走査部２に回転駆動力を印加する駆動部４と、光ビーム走査部２の回転角度を検出する角度検出部５とを備える。
【００４９】
光ビーム走査部２は、外ジンバル１１と内ジンバル１２と光反射部１３と弾性連結部１４ａ，１４ｂと弾性連結部１５ａ，１５ｂと弾性連結部１６ａ，１６ｂと、櫛歯電極部１７，１８，１９，２０とから構成される。
【００５０】
これらのうち光反射部１３は、ミラー３１とミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３とから構成される。ミラー３１は、楕円形状であり、アルミ薄膜の鏡面部が表面に形成される。またミラー支持枠３２は、円形枠状であり、枠内にミラー３１が配置される。また熱アクチュエータ３３は、熱膨張率の異なる２つの材料を張り合わせて構成されており（詳細は後述する）、ミラー支持枠３２の枠内に複数配置され、ミラー３１とミラー支持枠３２とを連結する。
【００５１】
また内ジンバル１２は、矩形枠状であり、枠内に光反射部１３が配置される。また外ジンバル１１は、矩形枠状であり、枠内に内ジンバル１２が配置される。
また弾性連結部１６ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル１２の枠内に配置され、光反射部１３と内ジンバル１２とを連結する。また弾性連結部１６ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル１２の枠内に配置され、光反射部１３を挟んで弾性連結部１６ａと反対側において、光反射部１３と内ジンバル１２とを連結する。なお、弾性連結部１６ａおよび弾性連結部１６ｂは、光反射部１３の重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部１３の回転軸ｋとなる。これにより光反射部１３は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５２】
また弾性連結部１５ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の枠内に配置され、内ジンバル１２と外ジンバル１１とを連結する。また弾性連結部１５ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の枠内に配置され、内ジンバル１２を挟んで弾性連結部１５ａと反対側において、内ジンバル１２と外ジンバル１１とを連結する。なお、弾性連結部１５ａおよび弾性連結部１５ｂは、光反射部１３と内ジンバル１２との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部１３の回転軸ｊとなる。これにより内ジンバル１２は、回転軸ｊを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５３】
また弾性連結部１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の上辺１１ａと支持部３とを連結する。また弾性連結部１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１を挟んで弾性連結部１４ａと反対側において、外ジンバル１１の下辺１１ｂと支持部３とを連結する。なお、弾性連結部１４ａおよび弾性連結部１４ｂは、光反射部１３と内ジンバル１２と外ジンバル１１との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、外ジンバル１１の回転軸ｉとなる。これにより外ジンバル１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５４】
また櫛歯電極部１７は、外ジンバル１１の左辺１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部１８は、櫛歯電極部１７の上方において、左辺１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。
【００５５】
また櫛歯電極部１９は、外ジンバル１１の右辺１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２０は、櫛歯電極部１７の上方において、右辺１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。
【００５６】
次に支持部３は、上辺１１ａと連結されていない側の弾性連結部１４ａの端部と連結される上側支持部３ａと、下辺１１ｂと連結されていない側の弾性連結部１４ｂの端部と連結される下側支持部３ｂとから構成される。
【００５７】
さらに駆動部４は、櫛歯電極部１７と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部４ａと、櫛歯電極部１９と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部４ｂとから構成される。
【００５８】
また角度検出部５は、櫛歯電極部１８と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部５ａと、櫛歯電極部２０と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部５ｂとから構成される。
【００５９】
次に、光走査装置１の電気的構成について説明する。図２は、光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
光走査装置１は、図２に示すように、光ビーム走査部２を回転駆動するための駆動信号としてのパルス電圧を出力する駆動信号発生回路４１と、駆動信号発生回路４１により出力された駆動信号を増幅して櫛歯電極部４ａ，４ｂに印加する増幅回路４２と、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との間の静電容量を電圧値に変換するＣ−Ｖ変換回路４３ａ，４３ｂ（以下、Ｃ−Ｖ変換回路４３ａ，４３ｂをまとめてＣ−Ｖ変換回路４３ともいう）と、光ビームの発光源となる半導体レーザ４４と、Ｃ−Ｖ変換回路４３から出力される電圧をモニタし、この電圧値に基づいて半導体レーザ４４を制御するとともに駆動信号発生回路４１を制御する制御回路４５とを備える。
【００６０】
次に、光走査装置１の動作原理を説明する。
光走査装置１は、支持部３を固定端として、回転軸ｉ，ｊ，ｋに対しての捻り自由度を持つ３自由度捻り振動子になっている。
【００６１】
３自由度捻り振動子は、理論上３つの振動モードを持つ。すなわち、３つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する各フレームの捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる（これは振動モードと呼ばれる）。以下、これら３つの振動モードをそれぞれ、振動モード１、振動モード２、振動モード３という。
【００６２】
なお、櫛歯電極部４ａ，４ｂに電圧を印加すると、櫛歯電極部１７，１９との間に静電気力が発生する。また、外ジンバル１１が１周期振動する間に櫛歯電極部１７，１９は櫛歯電極部４ａ，４ｂに２回最接近する。このため、共振周波数の２倍に近い周期的静電気力が加われば、３自由度捻り振動子を共振状態にできる（以下、共振状態にするための加振力を周期的加振力という）。また、櫛歯電極部１７，１９が櫛歯電極部４ａ，４ｂに接近する毎に、周期的加振力を作用させることができる。
【００６３】
そして、振動モード１、振動モード２、振動モード３の各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、複数の振動モードを同時に励振できる。
【００６４】
ここで、例えば、
振動モード１の共振周波数ｆ１を１０００Ｈｚ、
振動モード２の共振周波数ｆ２を５０００Ｈｚ、
振動モード３の共振周波数ｆ３を４００００Ｈｚ、
振動モード１における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ１を「１：−２０：０．５」、
振動モード２における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ２を「１：０．５：−０．１」、
振動モード３における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ３を「１：０．０１：−３０」、
として設計した場合の、３自由度捻り振動子の動作を説明する。
【００６５】
尚、各振動モードにおける振幅比は、左から外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の順で記述している。例えば、上記の振幅比ｒ１は、外ジンバル１１の振幅が「１」とすると、内ジンバル１２の振幅が「−２０」、光反射部１３の振幅が「０．５」となることを示す。
【００６６】
また、３自由度捻り振動子の共振状態においては、理論上、各フレーム間の位相角は０度または１８０度となる。そこで、振幅比を記述する際に、位相角の差が０度の場合は符号を「＋」、１８０度の場合は符号を「−」とする。例えば、上記の振幅比ｒ１は、外ジンバル１１と光反射部１３との位相角の差が０度となり、外ジンバル１１と内ジンバル１２との位相角の差が１８０度となることを示す。
【００６７】
そして、各振動モードの共振周波数と振幅比を上記のように設計すると、振動モード１では、主に内ジンバル１２と、内ジンバル１２に繋がった光反射部１３とが１０００Ｈｚで大きく捻り振動する。また、振動モード３では、主に光反射部１３が４００００Ｈｚで大きく捻り振動する。
【００６８】
このため、光反射部１３の鏡面部分でレーザ光を反射させるとともに、振動モード１と振動モード３とを同時に励振させることにより、振動モード３を主走査方向（４００００Ｈｚ）、振動モード１を副走査方向（１０００Ｈｚ）として、２次元的にレーザ光を走査することができる。
【００６９】
次に、光走査装置１の動作について説明する。
制御回路４５による制御に基づいて駆動信号発生回路４１が駆動信号を出力すると、増幅回路４２によりこの駆動信号の電圧値が増幅されて櫛歯電極部４ａ，４ｂに印加される。これにより、櫛歯電極部４ａ，４ｂと、櫛歯電極部１７，１９との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部１４ａ，１４ｂが弾性変形してねじれることにより、光ビーム走査部２が弾性連結部１４ａ，１４ｂを回転軸ｉとして往復振動する。
【００７０】
ここで、駆動信号発生回路４１は、光反射部１３の角度振幅が、外ジンバル１１および内ジンバル１２よりも大きい振動モードの共振周波数の２倍の周波数の駆動信号を出力するようになっており、これにより、光ビーム走査部２と弾性連結部１４ａ，１４ｂとからなる振動系が共振し、光ビーム走査部２が共振周波数で往復振動する。
【００７１】
そして、この状態で光反射部１３に半導体レーザ４４から光ビームが照射されると、その光ビームが光反射部１３の鏡面で反射されることにより出射されるとともに、光反射部１３の往復振動に伴い、光反射部１３の回転角度に応じた方向に走査される。
【００７２】
一方、外ジンバル１１の往復振動に伴い、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との距離も周期的に変化する。これにより、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との間の静電容量が、外ジンバル１１の回転角度に応じて変化する。そして制御回路４５は、これらの静電容量に基づき、外ジンバル１１の回転角度を検出する。なお上述したように、３自由度捻り振動子の共振状態においては、理論上、振幅比が保たれるため、外ジンバル１１の回転角度を検出することにより、光反射部１３の回転角度を検出することができる。
【００７３】
次に、熱アクチュエータ３３および光反射部１３の構成と動作について説明する。図３は、熱アクチュエータ３３における温度に応じた動作の変化を示す図である。図４は、光反射部１３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【００７４】
熱アクチュエータ３３は、図３（ａ）に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５２とが、その長手方向に直交する方向（以下、積層方向Ｄ１という）に沿って積層されて構成されている。また熱アクチュエータ３３は、温度が室温である状況下で、棒状部材５１および棒状部材５２が直線状に延びるように形成されている。
【００７５】
なお、シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）である。このため、温度が室温より低い状況下では、図３（ｂ）に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく収縮する（矢印Ｄ２を参照）。これにより、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低くなると、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで棒状部材５１（シリコン）側に撓む。
【００７６】
一方、温度が室温より高い状況下では、図３（ｃ）に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく膨張する（矢印Ｄ３を参照）。これにより、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より高くなると、棒状部材５１と第２棒状部材５２との接合面を挟んで棒状部材５２（酸化シリコン）側に撓む。
【００７７】
そして図４（ａ）に示すように、複数の熱アクチュエータ３３はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。これによって、ミラー３１とミラー支持枠３２とが一体的に移動可能に連結される。
【００７８】
さらに複数の熱アクチュエータ３３は、ミラー３１の円周方向に沿って、棒状部材５１と棒状部材５２とが交互に配置されるように設置される。そして上述のように、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低いと棒状部材５１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材５２（酸化シリコン）側に撓む。
【００７９】
したがって、複数の熱アクチュエータ３３は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周方向に沿って同方向に変位する。
例えば図４（ａ）に示すように、各熱アクチュエータ３３において、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで反時計回り方向側に棒状部材５２が配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図４（ｂ）に示すように、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周方向に沿って反時計回りに変位する（矢印Ｄ４を参照）。温度が室温より高くなると棒状部材５２側に撓むからである。これにより、ミラー３１は、ミラー３１の鏡面に直交する回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ５を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【００８０】
さらにミラー３１は楕円形状である。このため、ミラー３１の長軸Ｌと回転軸ｋとで成す角度θが小さくなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の角度θが小さくなるようにミラー３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【００８１】
次に、光走査装置１の製造方法を図５および図６を用いて説明する。図５は、光走査装置１の製造工程を示す断面図である。図６は、熱アクチュエータ３３の製造工程を示す平面図である。
【００８２】
光走査装置１は、図５（ａ）に示すように、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３００を半導体プロセスで加工して製造されたものである。ＳＯＩ基板３００は、シリコン基板３１０上に埋込酸化膜層３２０と単結晶シリコン層３３０が順次積層された構造を有する。なお以下、シリコン基板３１０をハンドル層３１０、単結晶シリコン層３３０をデバイス層３３０という。
【００８３】
まず、熱アクチュエータ３３を作製するために、図５（ｂ）に示すように、デバイス層３３０において熱アクチュエータ３３が配置される領域３３１（以下、熱アクチュエータ配置領域３３１という）にＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）によりトレンチ３３２を形成した後に、デバイス層３３０の表面全体に亘って熱酸化処理を行う。これにより、デバイス層３３０の表面に熱酸化膜３４０が形成されるとともに、トレンチ３３２の側壁にも熱酸化膜３４０が形成される。また、ハンドル層３１０の裏面にも熱酸化膜３５０が形成される。
【００８４】
具体的には、まず図６（ａ）に示すように、デバイス層３３０の熱アクチュエータ配置領域３３１において、酸化シリコンを材料とする棒状部材５２が形成される部分に、櫛歯形状にパターニングし、紙面奥行き方向にＤＲＩＥによりトレンチ３３２を形成する。
【００８５】
そして、熱酸化処理を行うことにより、図６（ｂ）に示すように、トレンチ３３２の側壁に熱酸化膜３４０を形成する。シリコンの酸化反応により、トレンチ側壁部の体積が増えトレンチ３３２の幅が狭くなるとともに、櫛歯状突起３３３の幅も狭くなる。なお、図６（ｂ）以降、実際には図５（ｂ）で示すようにデバイス層３３０上に形成される熱酸化膜３４０の図示を、省略する。
【００８６】
その後、さらに熱酸化処理を行うと、トレンチ３３２の幅がさらに狭くなり、トレンチの両側面から成長してきた熱酸化膜同士が密着すると共に、櫛歯状突起３３３も全て熱酸化され、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、一体化する。
【００８７】
なお、後述するように、デバイス層エッチング領域３４２のデバイス層３３０をＤＲＩＥによりエッチングをし（図６（ｄ）を参照）、その後、ハンドル層３１０に凹部３７０を形成し、埋込酸化膜３２０を除去することにより、熱アクチュエータ３３が形成される（図６（ｅ）を参照）。
【００８８】
その後、熱酸化膜３４０上にアルミ薄膜を堆積しパターニングすることにより、図５（ｄ）に示すように、ミラー３１の鏡面部３４５を形成する。
また図５（ｅ）に示すように、電極形成領域３４１とデバイス層エッチング領域３４２の熱酸化膜３４０をエッチングする。その後、図５（ｆ）に示すように、電極形成領域３４１内のデバイス層３３０上にアルミ薄膜を堆積しパターニングすることにより、アルミ電極３６０を形成し、さらに図５（ｇ）に示すように、デバイス層エッチング領域３４２のデバイス層３３０をＤＲＩＥによりエッチングする。
【００８９】
その後、図５（ｈ）に示すように、ハンドル層３１０の裏面の熱酸化膜３５０のうち光ビーム走査部２に対応する領域をエッチングにより除去し、さらに、図５（ｉ）に示すように、除去されなかった熱酸化膜３５０をマスクとしてハンドル層３１０をエッチングすることにより、ハンドル層３１０に凹部３７０が形成される。
【００９０】
また図５（ｊ）に示すように、埋込酸化膜層３２０のうち凹部３７０の領域をエッチングにより除去し、さらに図５（ｋ）に示すように、シリコン基板３１０の裏面の熱酸化膜３５０をエッチングにより除去する。これにより、光走査装置１は、光ビーム走査部２が回転可能となるように構成される。
【００９１】
このように構成された光走査装置１は、光ビームを反射させる反射面を有するミラー３１と、ミラー３１を捻り振動させるための回転軸ｋとなる弾性連結部１６ａ，１６ｂとを備え、回転軸ｋを中心にしてミラー３１を揺動させることにより、反射面により反射された光ビームを走査する。
【００９２】
ところで、弾性連結部１６ａ，１６ｂを回転軸としてミラー３１を捻り振動させる場合の共振周波数ｆは、下式（１）で表される。
【００９３】
【数１】
【００９４】
なお式（１）において、ｋは弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数、Ｊはミラー３１の慣性モーメントである。
そして、弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数ｋは、下式（２）で表される。
【００９５】
【数２】
【００９６】
なお式（２）において、βは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の形状から決まる係数である。また、ａは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の長辺の長さである。また、ｂは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の短辺の長さである。また、Ｅはヤング率（横弾性係数）である。また、νはポアソン比である。また、ｌは弾性連結部１６ａ，１６ｂの長さである。すなわち、ヤング率Ｅが低下するとバネ定数ｋが低下する。
【００９７】
さらに、ヤング率Ｅは、温度をＴとして、下式（３）で表される。
【００９８】
【数３】
【００９９】
なお式（３）において、Ｅ0は、０℃でのヤング率である。また、Δｈtは温度係数である。すなわち、温度が高くなるほどヤング率Ｅは低下する。
したがって、温度の上昇に伴いヤング率Ｅが低下し、弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数ｋが低下すると、共振周波数ｆが低下する。
【０１００】
これに対し、光走査装置１では、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させる。
【０１０１】
したがって、温度上昇に伴うヤング率Ｅの低下に対応して、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【０１０２】
例えば図７に示すように、温度変化に伴いヤング率が変化すると共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ１を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆａとする。一方、ヤング率が一定という条件の下で、温度変化に伴いミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが変化すると、共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ２を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆｂとする。
【０１０３】
したがって、温度変化によりヤング率と慣性モーメントが同時に変化した場合の仕様共振周波数からのずれ量は｜Δｆａ―Δｆｂ｜となる。このため、｜Δｆａ―Δｆｂ｜が、許容誤差Δεより小さくなるように設計することによって（図７の曲線Ｌ３を参照）、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。
【０１０４】
なお、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させるために、ミラー３１の反射面は、円以外の形状（本実施形態では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ３３は、反射面に垂直な回転軸ｍを中心にミラー３１を回転させる。
【０１０５】
すなわち、ミラー３１の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸ｍを中心としたミラー３１の回転に伴い、ミラー３１において回転軸ｋから最も遠い地点と回転軸ｋとの距離が変化する。本実施形態では、ミラー３１の反射面が楕円形状であるため、長軸方向と短軸方向とで径が異なり、ミラー３１の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１０６】
また熱アクチュエータ３３は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる棒状部材５１（シリコン）と棒状部材５２（酸化シリコン）を積層して構成されている。したがって、温度が低くなると、熱膨張率が大きい棒状部材５１が大きく収縮することにより、熱アクチュエータ３３が、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで、熱膨張率が大きい棒状部材５１側に撓む。一方、温度が高くなると、熱膨張率が大きい棒状部材５１が大きく膨張することにより、熱膨張率が小さい棒状部材５２側に撓む。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【０１０７】
これにより、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなく反射部を変位させることができるため、光走査装置１の構成を簡略化することができる。
【０１０８】
また、熱膨張率が互いに異なる材料からなる棒状部材５１，５２は、シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材である。シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）であり、熱膨張率が大きく異なる。そして、シリコンの一部を熱酸化することによって、シリコンと酸化シリコンとが積層された構造を形成することができるため、別々に形成された２つの部材を張り合わせるという工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【０１０９】
以上説明した実施形態において、ミラー３１は本発明における反射部、回転軸ｋは本発明における第１回転軸、弾性連結部１６ａ，１６ｂは本発明における第１弾性変形部材、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３は本発明における連結変位部、回転軸ｍは本発明における変位回転軸、棒状部材５１，５２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１１０】
また、内ジンバル１２は本発明における第１支持部、弾性連結部１５ａ，１５ｂは本発明における第２弾性変形部材、回転軸ｊは本発明における第２回転軸、外ジンバル１１は本発明における第２支持部、弾性連結部１４ａ，１４ｂは本発明における第３弾性変形部材、回転軸ｉは本発明における第３回転軸、支持部３は本発明における第３支持部である。
【０１１１】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１１２】
第２実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図８（ａ）は、第２実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１１３】
第２実施形態の光反射部１３は、図８（ａ）に示すように、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ６０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
熱アクチュエータ６０は、シリコンを材料として棒状部材を偶数回折り返した形状に形成された折返部材６１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材６２とから構成されている。
【０１１４】
折返部材６１は、ミラー３１からミラー支持枠３２へ向かう方向またはミラー支持枠３２からミラー３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠３２の径方向）に延びる径方向部材６６と、ミラー３１の円周方向に沿って延びる周方向部材６７とが交互に連結されて形成されている。また折返部材６１は、その一端６１ａがミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端６１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１１５】
そして、折返部材６１を構成する複数の径方向部材６６のそれぞれに対して、円形状のミラー支持枠３２の径方向に沿って径方向部材６６と棒状部材６２とが交互に配置されるように棒状部材６２が積層される。したがって、折返部材６１を構成する複数の径方向部材６６は、温度変化に応じて、ミラー３１の円周方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ１１を参照）。
【０１１６】
さらに、複数の熱アクチュエータ６０は、隣接する熱アクチュエータ６０に対しても、径方向部材６６と棒状部材６２とが交互に配置されるように設置される。したがって、複数の熱アクチュエータ６０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ１２を参照）。
【０１１７】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ６０は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる折返部材６１と棒状部材６２を積層して構成され、折返部材６１は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、棒状部材６２は、折返部材６１と棒状部材６２とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された折返部材６１に積層される。このため、熱アクチュエータ６０の一端をミラー３１に接続するとともに他端をミラー支持枠３２に接続した場合に、直線状の部材である場合と比較して、折返部材６１の長さを長くすることができる。
【０１１８】
そして、棒状部材６２は、折返部材６１と棒状部材６２とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された折返部材６１に積層されるため、折返部材６１と棒状部材６２とが積層された複数の部分は、温度変化に伴い同方向に変位する。そして、上述のように、折返部材６１は、直線状の部材である場合と比較して、折返部材６１の長さを長くすることができるため、折返部材６１と棒状部材６２とが積層された部分を長くすることができる。つまり、直線状の部材である場合と比較して、温度変化に伴い変位させる部分を長くすることができる。したがって、折返部材６１が直線状の部材である場合と比較して、ミラー３１の変位を大きくすることが可能となる。
【０１１９】
このため、折返部材６１と棒状部材６２とで熱膨張率の差が小さい場合であっても、ミラー３１の回転量を大きくすることができる。
さらに、回転量を大きくすることができるため、楕円形状のミラー３１の長軸の長さが小さい場合であっても、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを大きく変化させることができる。これにより、ミラー３１を小さくすることができる。
【０１２０】
以上説明した実施形態において、折返部材６１は本発明における一方の部材、棒状部材６２は本発明における他方の部材である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１２１】
第３実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図８（ｂ）は、第３実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１２２】
第３実施形態の光反射部１３は、図８（ｂ）に示すように、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ７０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１２３】
熱アクチュエータ７０は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材７１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材７２とから構成されている。
【０１２４】
折返部材７１は、ミラー３１の円周に沿って延びる周方向部材７６と、ミラー３１から周方向部材７６へ向かう方向または周方向部材７６からミラー３１へ向かう方向（すなわち、楕円形状のミラー３１の径方向）に延びる径方向部材７７とが交互に連結されて形成されている。
【０１２５】
また複数の折返部材７１のうち、少なくとも１つは、その一端７１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端７１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端７１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端７１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１２６】
そして、折返部材７１を構成する周方向部材７６に対して、ミラー３１の径方向に沿って周方向部材７６と棒状部材７２とが交互に配置されるように棒状部材７２が積層される。したがって、折返部材７１は、温度変化に応じて、ミラー３１の径方向に沿って変位する（矢印Ｄ２１を参照）。さらに、熱アクチュエータ７０を構成する２つの折返部材７１は、ミラー３１の回転軸ｍを中心にして点対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ７０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ２２を参照）。
【０１２７】
このように構成された光走査装置１では、ミラー支持枠３２を用いることなく、熱アクチュエータ７０により、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させることができる。
【０１２８】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ７０は本発明における連結変位部、折返部材７１は本発明における一方の部材、棒状部材７２は本発明における他方の部材である。
【０１２９】
（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態について図面とともに説明する。なお、第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１３０】
第４実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図９（ａ）は、第４実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１３１】
第４実施形態の光反射部１３は、図９（ａ）に示すように、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ８０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１３２】
熱アクチュエータ８０は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材８１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材８２とから構成されている。
【０１３３】
折返部材８１は、楕円形状のミラー３１の短軸方向に沿って延びる短軸方向部材８６と、ミラー３１の長軸方向に沿って延びる長軸方向部材８７とが交互に連結されて形成されている。なおミラー３１は、その長軸が回転軸ｋと直交するように配置されている。
【０１３４】
また複数の折返部材８１のうち、少なくとも１つは、その一端８１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端８１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端８１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端８１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１３５】
そして、折返部材８１を構成する短軸方向部材８６に対して、ミラー３１の長軸方向に沿って短軸方向部材８６と棒状部材８２とが交互に配置されるように棒状部材８２が積層される。したがって、折返部材８１は、温度変化に応じて、ミラー３１の長軸方向に沿って変位する（矢印Ｄ３１を参照）。さらに、熱アクチュエータ８０を構成する２つの折返部材８１は、ミラー３１の長軸を中心にして線対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ８０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ３２を参照）。
【０１３６】
そして、楕円形状のミラー３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ３１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ３１を参照）が短くなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ８０とミラー３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１３７】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ８０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１３８】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ８０は本発明における連結変位部、折返部材８１は本発明における一方の部材、棒状部材８２は本発明における他方の部材である。
【０１３９】
（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態について図面とともに説明する。なお、第５実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１４０】
第５実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図９（ｂ）は、第５実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１４１】
第５実施形態の光反射部１３は、図９（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ９０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
熱アクチュエータ９０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材９１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材９２とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１４２】
そして、複数の熱アクチュエータ９０はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。
【０１４３】
さらに複数の熱アクチュエータ９０は、ミラー３１の長軸方向に沿って、棒状部材９１と棒状部材９２とが交互に配置されるように設置される。そして上述のように、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低いと棒状部材９１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材９２（酸化シリコン）側に撓む。したがって、複数の熱アクチュエータ９０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ４１を参照）。さらに、熱アクチュエータ９０を構成する２つの棒状部材９１は、ミラー３１の長軸を中心にして線対称となるように配置される。これにより、複数の熱アクチュエータ９０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ４２を参照）。
【０１４４】
そして、楕円形状のミラー３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ４１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ４１を参照）が短くなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ９０とミラー３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１４５】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ９０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１４６】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ９０は本発明における連結変位部、棒状部材９１，９２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１４７】
（第６実施形態）
以下に本発明の第６実施形態について図面とともに説明する。なお、第６実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１４８】
第６実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図１０（ａ）は、第６実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１４９】
第６実施形態の光反射部１３は、図１０（ａ）に示すように、ミラー３１が楕円形状ではなく円形状である点と、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ１００が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１５０】
熱アクチュエータ１００は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材１０１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１０２とから構成されている。
【０１５１】
折返部材１０１は、ミラー３１の鏡面に対して平行な方向（以下、鏡面方向という）に沿って延びる鏡面方向部材１０６と、ミラー３１の鏡面に対して直交する方向（以下、鏡面直交方向という）に沿って延びる鏡面直交方向部材１０７とが交互に連結されて形成されている。
【０１５２】
また複数の折返部材１０１のうち、少なくとも１つは、その一端１０１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端１０１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端１０１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端１０１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１５３】
そして、折返部材１０１を構成する鏡面方向部材１０６に対して、鏡面直交方向に沿って鏡面方向部材１０６と棒状部材１０２とが交互に配置されるように棒状部材１０２が積層される。したがって、折返部材１０１は、温度変化に応じて、鏡面直交方向に沿って変位する（矢印Ｄ５１を参照）。さらに、熱アクチュエータ１００を構成する２つの折返部材１０１は、ミラー３１を挟んで図中で上下対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ１００は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、鏡面直交方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ５２を参照）。
【０１５４】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ１００は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１５５】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ１００は本発明における連結変位部、折返部材１０１は本発明における一方の部材、棒状部材１０２は本発明における他方の部材である。
【０１５６】
（第７実施形態）
以下に本発明の第７実施形態について図面とともに説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１５７】
第７実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図１０（ｂ）は、第７実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１５８】
第７実施形態の光反射部１３は、図１０（ｂ）に示すように、ミラー３１が楕円形状ではなく、円形状である点と、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ１１０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１５９】
ミラー３１は、ミラー支持枠３２の枠により内部に形成される開口部３２ａと、ミラー３１における鏡面３１ａとは反対側の面３１ｂとが対向するように配置される。
熱アクチュエータ１１０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１１１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１１２とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１６０】
そして、複数の熱アクチュエータ１１０はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の枠部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。これにより、ミラー３１は、ミラー支持枠３２の開口部３２ａ上に配置されるように、複数の熱アクチュエータ１１０によって支持される。
【０１６１】
なお、熱アクチュエータ１１０は、棒状部材１１２が、ミラー支持枠３２の開口部３２ａと対向するように配置されるとともに、棒状部材１１１が、棒状部材１１２を挟んで開口部３２ａとは反対側に配置される。そして熱アクチュエータ１１０は、温度が室温より低いと棒状部材１１１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材１１２（酸化シリコン）側に撓む（矢印Ｄ６１を参照）。
【０１６２】
したがって、複数の熱アクチュエータ１１０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の鏡面に対して直交する方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ６２を参照）。
【０１６３】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ１１０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１６４】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ１１０は本発明における連結変位部、棒状部材１１１，１１２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１６５】
（第８実施形態）
以下に本発明の第８実施形態について図面とともに説明する。
光走査装置４０１は、図１１に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部４０２と、光ビーム走査部４０２を支持する支持部４０３と、光ビーム走査部４０２に回転駆動力を印加する駆動部４０４とを備える。
【０１６６】
光ビーム走査部４０２は、外ジンバル４１１と内ジンバル４１２と光反射部４１３と弾性連結部４１４ａ，４１４ｂと弾性連結部４１５ａ，４１５ｂと弾性連結部４１６ａ，４１６ｂとから構成される。
【０１６７】
これらのうち光反射部４１３は、ミラー４３１とミラー支持枠４３２とミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０とから構成される。ミラー４３１は、楕円形状であり、アルミ薄膜の鏡面部が表面に形成される。またミラー支持枠４３２は、円形枠状であり、枠内にミラー４３１が配置される。なお、ミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０の構成についての詳細は後述する。
【０１６８】
また内ジンバル４１２は、矩形枠状であり、枠内に光反射部４１３が配置される。また外ジンバル４１１は、矩形枠状であり、枠内に内ジンバル４１２が配置される。
また弾性連結部４１６ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル４１２の枠内に配置され、光反射部４１３と内ジンバル４１２とを連結する。また弾性連結部４１６ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル４１２の枠内に配置され、光反射部４１３を挟んで弾性連結部４１６ａと反対側において、光反射部４１３と内ジンバル４１２とを連結する。なお、弾性連結部４１６ａおよび弾性連結部４１６ｂは、光反射部４１３の重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部４１３の回転軸ｋとなる。これにより光反射部４１３は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１６９】
また弾性連結部４１５ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の枠内に配置され、内ジンバル４１２と外ジンバル４１１とを連結する。また弾性連結部４１５ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の枠内に配置され、内ジンバル４１２を挟んで弾性連結部４１５ａと反対側において、内ジンバル４１２と外ジンバル４１１とを連結する。なお、弾性連結部４１５ａおよび弾性連結部４１５ｂは、光反射部４１３と内ジンバル４１２との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部４１３の回転軸ｊとなる。これにより内ジンバル４１２は、回転軸ｊを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１７０】
また弾性連結部４１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の上辺４１１ａと支持部４０３とを連結する。また弾性連結部４１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１を挟んで弾性連結部４１４ａと反対側において、外ジンバル４１１の下辺４１１ｂと支持部４０３とを連結する。なお、弾性連結部４１４ａおよび弾性連結部４１４ｂは、光反射部４１３と内ジンバル４１２と外ジンバル４１１との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、外ジンバル４１１の回転軸ｉとなる。これにより外ジンバル４１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１７１】
次に支持部４０３は、上辺４１１ａと連結されていない側の弾性連結部４１４ａの端部と連結される上側支持部４０３ａと、下辺４１１ｂと連結されていない側の弾性連結部４１４ｂの端部と連結される下側支持部４０３ｂと、駆動部４０４を支持する左側支持部４０３ｃおよび右側支持部４０３ｄとから構成される。
【０１７２】
さらに駆動部４０４は、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄから構成される。圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄは、矩形板状に形成されており、その長手方向が回転軸ｉに直交するように配置される。
【０１７３】
そして圧電ユニモルフ４０４ａは、その長手方向の一端が左側支持部４０３ｃに固定され、他端が外ジンバル４１１の上辺４１１ａに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｂは、その長手方向の一端が左側支持部４０３ｃに固定され、他端が外ジンバル４１１の下辺４１１ｂに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｃは、その長手方向の一端が右側支持部４０３ｄに固定され、他端が外ジンバル４１１の上辺４１１ａに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｄは、その長手方向の一端が右側支持部４０３ｄに固定され、他端が外ジンバル４１１の下辺４１１ｂに連結される。
【０１７４】
これにより、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄは、電圧が印加されると、外ジンバル４１１に連結されている側の端部が曲げ変位し、回転軸ｉを中心にして回転する方向に沿って外ジンバル４１１を移動させることができる。なお、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄにはそれぞれ給電線ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ３，ＦＬ４を介して電圧が印加される。
【０１７５】
そして、圧電ユニモルフ４０４ａと圧電ユニモルフ４ｂとが同位相で曲げ振動するとともに圧電ユニモルフ４０４ｃと圧電ユニモルフ４０４ｄとが同位相で曲げ振動するように且つ圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂと圧電ユニモルフ４０４ｃ，４０４ｄとが逆位相で曲げ振動するように、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄへの電圧印加が制御される。これにより、外ジンバル４１１が回転軸ｉを中心にして回転振動する。そして、外ジンバル４１１を所定の共振周波数で振動させることにより、第１実施形態と同様にして、ミラー４３１で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。
【０１７６】
次に、ミラー支持弾性体５００および熱アクチュエータ５１０を説明する。
図１２（ａ）に示すように、ミラー支持弾性体５００および熱アクチュエータ５１０はそれぞれ、ミラー支持枠４３２の枠内に配置され、ミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結する。
【０１７７】
ミラー支持弾性体５００は、シリコンを材料として棒状部材を偶数回折り返した形状に形成されている。そしてミラー支持弾性体５００は、ミラー４３１からミラー支持枠４３２へ向かう方向またはミラー支持枠４３２からミラー４３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠４３２の径方向）に延びる径方向部材５０１と、ミラー４３１の円周方向に沿って延びる周方向部材５０２とが、交互に連結されて形成されている。またミラー支持弾性体５００は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。さらにミラー支持弾性体５００は、隣接する径方向部材５０１同士がミラー４３１の円周方向に沿って互いに対向するようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。
【０１７８】
熱アクチュエータ５１０は、２本の棒状部材５１１，５１２を備える。棒状部材５１１，５１２は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。さらに棒状部材５１１，５１２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な面に沿って互いに平行となるように配置されている。
【０１７９】
さらに棒状部材５１１，５１２は、図１３に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５１３と、酸化膜（本実施形態では酸化シリコン）５１４と、圧電膜５１６（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極５１７と下部電極５１８とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材５１５とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１８０】
そして図１４（ａ）に示すように、圧電棒状部材５１５に一定電圧が常時印加される。なお、熱アクチュエータ５１０には給電線ＦＬ５を介して電圧が印加される（図１１を参照）。
【０１８１】
温度が変化しない場合には、印加される電圧値に応じて、圧電棒状部材５１５の長手方向（以下、Ｘ方向という）に沿って圧電棒状部材５１５が伸縮する。なお、圧電体の物性値である圧電定数ｄ３１の値は、温度が高くなるにつれて大きくなることが知られている。つまり、環境温度が変化すると圧電定数ｄ３１の値が変化し、これにより、圧電体の伸縮量が変化する。
【０１８２】
このため、温度が室温である状況下では、図１４（ａ）に示すように、圧電棒状部材５１５に電圧を印加すると、圧電棒状部材５１５がＸ方向に縮む。これにより棒状部材５１１，５１２は、その積層方向（以下、Ｚ方向という）に撓む。したがって棒状部材５１１，５１２は、Ｚ方向に沿ってへこむ凹形状となり、Ｘ方向への縮みが発生する。
【０１８３】
そして、温度が室温より高い状況下では、圧電定数ｄ３１が大きくなるため、図１４（ｂ）に示すように、圧電棒状部材５１５のＸ方向への縮み量が大きくなる。これにより、棒状部材５１１，５１２のＺ方向への撓みが大きくなる。したがって、Ｘ方向への縮み量は、室温時よりも大きくなる（図中の縮み量差ΔＬ１を参照）。
【０１８４】
一方、温度が室温より低い状況下では、圧電定数ｄ３１が小さくなるため、図１４（ｃ）に示すように、圧電棒状部材５１５のＸ方向への縮み量が小さくなる。これにより、棒状部材５１１，５１２のＺ方向への撓みが小さくなる。したがって、Ｘ方向への縮み量は、室温時よりも小さくなる（図中の縮み量差ΔＬ２を参照）。
【０１８５】
このため、熱アクチュエータ５１０では、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、低温時における長手方向長さＬ１（図１５（ａ）を参照）よりも、高温時における長手方向長さＬ２（図１５（ｂ）を参照）のほうが短くなる。
【０１８６】
したがって、例えば図１２（ａ）に示すように、２個の熱アクチュエータ５１０が、ミラー４３１の鏡面に直交する回転軸ｍに対して互いに対称になるように配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図１２（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５１０が縮み、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ７１を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【０１８７】
さらにミラー４３１は楕円形状である。このため、第１実施形態と同様に、ミラー４３１の長軸と回転軸ｋとで成す角度が小さくなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の角度が小さくなるようにミラー４３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１８８】
次に、光走査装置４０１の製造方法を図１６を用いて説明する。
光走査装置４０１を製造するために、まず図１６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板６００に対して熱酸化処理を行う。ＳＯＩ基板６００は、シリコン基板６１０上に埋込酸化膜層６２０と単結晶シリコン層６３０が順次積層された構造を有する。このため、上記の熱酸化処理により、単結晶シリコン層６３０の表面に熱酸化膜６４０が形成されるとともに、シリコン基板６１０の裏面にも熱酸化膜６５０が形成される。
【０１８９】
そして、熱酸化膜６４０上にＴｉ／Ｐｔ層６６０を堆積し、さらにＴｉ／Ｐｔ層６６０上にＰＺＴ層６７０を堆積し、その後にパターニングする。これにより、図１６（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５１０の圧電膜５１６と下部電極５１８が形成される。
【０１９０】
さらに、Ｔｉ／Ａｕ層６８０を堆積しパターニングする。これにより、熱アクチュエータ５１０の上部電極５１７と、ミラー４３１の鏡面部６８５が形成される。
そして図１６（ｃ）に示すように、光ビーム走査部４０２の隙間に対応する領域（図１６（ｃ）では、ミラー４３１と熱アクチュエータ５１０との間の隙間）の単結晶シリコン層６３０をＤＲＩＥによりエッチングする。
【０１９１】
その後、図１６（ｄ）に示すように、シリコン基板６１０の裏面の熱酸化膜６５０のうち光ビーム走査部４０２に対応する領域をエッチングにより除去し、その後、除去されなかった熱酸化膜６５０をマスクとしてシリコン基板６１０をエッチングすることにより、シリコン基板６１０に凹部６９０が形成される。
【０１９２】
また図１６（ｅ）に示すように、埋込酸化膜層６２０のうち凹部６９０の領域と、シリコン基板６１０の裏面の熱酸化膜６５０をエッチングにより除去する。これにより光走査装置４０１は、光ビーム走査部４０２が回転可能となるように構成される。
【０１９３】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５１０は、弾性連結部４１６ａ，４１６ｂと同じ材料からなる棒状部材５１３と、圧電膜５１６を上部電極５１７と下部電極５１８との間で挟んで形成された圧電棒状部材５１５とを積層して構成され、上部電極５１７と下部電極５１８との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加される。
【０１９４】
そして圧電棒状部材５１５は、上部電極５１７と下部電極５１８との間に一定値の電圧が印加されることにより、上部電極５１７から下部電極５１８へ向かう方向に対して垂直な面（以下、電極対向面という）に沿って伸び又は縮みが発生する。
【０１９５】
なお、圧電体の物性値の一つである圧電定数ｄ３１は、圧電体に電圧が印加されたときの電極対向面に沿った伸縮のし易さを示す値であり、温度が高くなるほど、圧電定数ｄ３１の値が大きくなることが知られている。つまり、温度が変化すると、圧電定数ｄ３１の値が変化し、圧電体における電極対向面に沿った伸縮量が変化する。
【０１９６】
このため、温度が高くなると、圧電棒状部材５１５が電極対向面に沿って棒状部材５１３よりも縮むため、圧電棒状部材５１５と棒状部材５１３とが積層されて構成されている熱アクチュエータ５１０は上部電極５１７から下部電極５１８へ向かう方向へ撓む。すなわち熱アクチュエータ５１０は、温度が高くなるほど、電極対向面に沿った長さが短くなり、温度に応じた位置に自動的にミラー４３１を変位させることができる。
【０１９７】
これにより、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなくミラー４３１を変位させることができるため、光走査装置４０１の構成を簡略化することができる。
【０１９８】
また圧電棒状部材５１５は、上部電極５１７と下部電極５１８との間に印加される電圧値が大きくなるほど、電極対向面に沿った伸縮量が大きくなる。
このため、経年変化に伴い弾性連結部４１６ａ，４１６ｂの剛性が変化して光走査装置４０１の共振周波数ｆが変化することや、圧電棒状部材５１５の剛性が変化して電極対向面に沿った伸縮量が変化することに対し、上部電極５１７と下部電極５１８との間に印加される電圧値を調整することによりミラー４３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させ、経年変化に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することが可能となる。
【０１９９】
なお、ミラー４３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させるために、ミラー４３１の反射面は、円以外の形状（本実施形態では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ５１０は、反射面に垂直な回転軸ｍを中心にミラー４３１を回転させる。
【０２００】
すなわち、ミラー４３１の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸ｍを中心としたミラー４３１の回転に伴い、ミラー４３１において回転軸ｋから最も遠い地点と回転軸ｋとの距離が変化する。本実施形態では、ミラー４３１の反射面が楕円形状であるため、長軸方向と短軸方向とで径が異なり、ミラー４３１の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２０１】
またミラー支持弾性体５００は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って偶数回折り返した形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５００は、熱アクチュエータ５１０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２０２】
これにより、熱アクチュエータ５１０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２０３】
また圧電膜５１６は、一般に利用されている圧電体のなかで圧電定数ｄ３１が最も大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなるため、熱アクチュエータ５１０によるミラー４３１の変位量を大きくすることができる。
【０２０４】
以上説明した実施形態において、ミラー４３１は本発明における反射部、弾性連結部４１６ａ，４１６ｂは本発明における第１弾性変形部材、内ジンバル４１２は本発明における第１支持部、弾性連結部４１５ａ，４１５ｂは本発明における第２弾性変形部材、外ジンバル４１１は本発明における第２支持部、弾性連結部４１４ａ，４１４ｂは本発明における第３弾性変形部材、支持部４０３は本発明における第３支持部である。
【０２０５】
また、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５１０は本発明における連結変位部、棒状部材５１３は本発明における基板部材、圧電膜５１６は本発明における圧電体、上部電極５１７および下部電極５１８は本発明における第１電極および第２電極、圧電棒状部材５１５は本発明における圧電部材、ミラー支持弾性体５００は本発明における連結支持部である。
【０２０６】
（第９実施形態）
以下に本発明の第９実施形態について図面とともに説明する。なお第９実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２０７】
第９実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第９実施形態の光反射部４１３は、図１７（ａ）に示すように、ミラー支持弾性体５００が省略された点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５２０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２０８】
熱アクチュエータ５２０は、２本の棒状部材５２１，５２２を備える。棒状部材５２１，５２２は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。さらに棒状部材５２１，５２２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な面に沿って互いに平行となるように配置されている。
【０２０９】
また棒状部材５２１，５２２は、図１８（ａ）に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５２３と、酸化膜（不図示）と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材５２４とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２１０】
但し、棒状部材５２１では、棒状部材５２３を挟んでミラー４３１の鏡面と同じ側に圧電棒状部材５２４が配置され、棒状部材５２２では、棒状部材５２３を挟んでミラー４３１の鏡面とは反対側に圧電棒状部材５２４が配置される。
【０２１１】
このため、Ｘ方向へ縮むことによりＺ方向に沿って突出する向きは、棒状部材５２１と棒状部材５２２とで逆となる。
また、第８実施形態と同様に、熱アクチュエータ５２０では、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、低温時における長手方向長さＬ１（図１８（ａ）を参照）よりも、高温時における長手方向長さＬ２（図１８（ｂ）を参照）のほうが短くなる。
【０２１２】
したがって、例えば図１７（ａ）に示すように、２個の熱アクチュエータ５２０が、ミラー４３１の鏡面に直交する回転軸ｍに対して互いに対称になるように配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図１７（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５２０が縮み、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ８１を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【０２１３】
したがって、第８実施形態と同様に、温度が高くなるほど上記の角度が小さくなるようにミラー４３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２１４】
次に、光走査装置４０１の製造方法を図１９および図２０を用いて説明する。
光走査装置４０１を製造するために、まず図１９（ａ）に示すように、シリコン基板７００に対して熱酸化処理を行う。これにより、シリコン基板７００の表面に熱酸化膜７１０が形成されるとともに、シリコン基板７００の裏面にも熱酸化膜７２０が形成される。
【０２１５】
そして図１９（ｂ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側において棒状部材５２２が形成される部分に、棒状部材５２２の下部電極と上部電極に電圧を印加するためのトレンチ７２１，７２２を形成する。なおトレンチ７２１，７２２は、熱酸化膜７２０を貫通し、シリコン基板７００内に底面を有する。
【０２１６】
そして、熱酸化処理を行うことにより、図１９（ｃ）に示すように、トレンチ７２１，７２２の側壁に熱酸化膜７３０を形成する。
その後、Ｔｉ／Ｐｔ層７４０を堆積しパターニングする。さらに、Ｔｉ／Ａｕ層７５０を堆積しパターニングする。これにより、図１９（ｄ）に示すように、トレンチ７２１内にＴｉ／Ｐｔ層７４０が埋め込まれるとともに、トレンチ７２２内にＴｉ／Ａｕ層７５０が埋め込まれる。
【０２１７】
さらに、Ｔｉ／Ｐｔ層７６０を堆積しパターニングし、その後にＰＺＴ層７７０を堆積しパターニングする。さらに、Ｔｉ／Ａｕ層７８０を堆積しパターニングする。これにより、図１９（ｅ）に示すように、トレンチ７２１の開口部上に棒状部材５２２の圧電棒状部材５２４が形成されるとともに、トレンチ７２２内のＴｉ／Ａｕ層７５０と圧電棒状部材５２４の上部電極とが電気的に接続される。
【０２１８】
そして図１９（ｆ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側となる熱酸化膜７２０上に有機樹脂７９０を塗布する。その後、有機樹脂７９０を接着剤として、図１９（ｇ）に示すように、裏面に熱酸化膜８００が形成されたシリコン基板８１０をシリコン基板７００に張り合わせる。
【０２１９】
さらに図１９（ｈ）に示すように、トレンチ７２１内のＴｉ／Ｐｔ層７４０とトレンチ７２２内のＴｉ／Ａｕ層７５０が露出するまで、シリコン基板７００の表面を研削研磨する。
【０２２０】
その後、熱酸化処理を行うことにより、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板７００の表面においてＴｉ／Ｐｔ層７４０およびＴｉ／Ａｕ層７５０が露出している領域以外に熱酸化膜８２０を形成する。
【０２２１】
そして、シリコン基板７００の表面側にＴｉ／Ｐｔ層８３０を堆積しパターニングする。その後、シリコン基板７００の表面側にＰＺＴ層８４０を堆積しパターニングする。さらに、シリコン基板７００の表面側にＴｉ／Ａｕ層８５０を堆積しパターニングする。
【０２２２】
これにより、図２０（ｂ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側のＴｉ／Ｐｔ層７４０と電気的に接続されるＴｉ／Ｐｔ層８３０のパターンがシリコン基板７００の表面側に形成される。また、シリコン基板７００の裏面側のＴｉ／Ａｕ層７５０と電気的に接続されるＴｉ／Ａｕ層８５０のパターンがシリコン基板７００の表面側に形成される。さらに、シリコン基板７００の表面側に、棒状部材５２１の圧電棒状部材５２４と、ミラー４３１の鏡面部８５５が形成される。
【０２２３】
そして図２０（ｃ）に示すように、光ビーム走査部２の隙間に対応する領域（図２０（ｃ）では、ミラー４３１と熱アクチュエータ５２０との間の隙間）のシリコン基板７００をＤＲＩＥによりエッチングする。
【０２２４】
その後、図２０（ｄ）に示すように、シリコン基板８１０の裏面の熱酸化膜８００のうち光ビーム走査部２に対応する領域をエッチングにより除去し、その後、除去されなかった熱酸化膜８００をマスクとしてシリコン基板８１０をエッチングすることにより、シリコン基板８１０に凹部８６０が形成される。
【０２２５】
また図２０（ｅ）に示すように、有機樹脂７９０のうち凹部８６０の領域をエッチングにより除去する。そして図２０（ｆ）に示すように、熱酸化膜７２０のうち凹部８６０の領域と、シリコン基板８１０の裏面の熱酸化膜８００をエッチングにより除去する。これにより、光走査装置４０１は、光ビーム走査部４０２が回転可能となるように構成される。
【０２２６】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５２０を構成する棒状部材５２１，５２２において、Ｘ方向へ縮むことによりＺ方向に沿って突出する向きは、棒状部材５２１と棒状部材５２２とで逆となる。このため、熱アクチュエータ５２０は、熱アクチュエータ５２０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２２７】
これにより、熱アクチュエータ５２０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２２８】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５２０は本発明における連結変位部、棒状部材５２３は本発明における基板部材、圧電棒状部材５２４は本発明における圧電部材である。
【０２２９】
（第１０実施形態）
以下に本発明の第１０実施形態について図面とともに説明する。なお第１０実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２３０】
第１０実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１０実施形態の光反射部４１３は、図２１（ａ）に示すように、楕円形状のミラー４３１がその長軸ＬＡと回転軸ｋとを直交させるようにして配置されている点と、ミラー支持弾性体５００の代わりにミラー支持弾性体５３０が設けられた点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５４０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２３１】
ミラー支持弾性体５３０は、シリコンを材料とした曲線状の棒状部材である。そしてミラー支持弾性体５３０は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。
【０２３２】
熱アクチュエータ５４０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材と、酸化膜と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２３３】
そして熱アクチュエータ５４０は、その長手方向がミラー４３１の長軸ＬＡと平行になるようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置されている。
したがって、熱アクチュエータ５４０は、温度変化に応じて、ミラー４３１の長軸方向に沿って伸縮する。
【０２３４】
そして、例えば図２１（ａ）に示すように、低温時において、ミラー４３１の短軸ＳＡが回転軸ｋを挟んで熱アクチュエータ５４０と反対側に配置されるように、熱アクチュエータ５４０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなると、図２１（ｂ）に示すように、楕円形状のミラー４３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ９１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ９１を参照）が短くなるように移動し（矢印Ｄ９１を参照）、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２３５】
したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ５４０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２３６】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５４０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー４３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２３７】
またミラー支持弾性体５３０は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って曲線状にした形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５３０は、熱アクチュエータ５４０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２３８】
これにより、熱アクチュエータ５４０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２３９】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５４０は本発明における連結変位部、ミラー支持弾性体５３０は本発明における連結支持部である。
（第１１実施形態）
以下に本発明の第１１実施形態について図面とともに説明する。なお第１１実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２４０】
第１１実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１１実施形態の光反射部４１３は、図２２（ａ）に示すように、楕円形状のミラー４３１がその長軸ＬＡと回転軸ｋとを直交させるようにして配置されている点と、ミラー支持弾性体５００の代わりにミラー支持弾性体５５０が設けられた点と、てこ部５６０が追加された点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５７０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２４１】
ミラー支持弾性体５５０は、シリコンを材料として棒状部材を複数回折り返した形状に形成されている。そしてミラー支持弾性体５５０は、ミラー４３１からミラー支持枠４３２へ向かう方向またはミラー支持枠４３２からミラー４３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠４３２の径方向）に延びる径方向部材５５１と、ミラー４３１の円周方向に沿って延びる周方向部材５５２とが、交互に連結されて形成されている。またミラー支持弾性体５５０は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。さらにミラー支持弾性体５５０は、隣接する周方向部材５５２同士がミラー支持枠４３２の径方向に沿って互いに対向するようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。
【０２４２】
てこ部５６０は、ミラー４３１の長軸ＬＡを挟んだ両側において、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。そして、てこ部５６０は、シリコンを材料として、接続ブロック５６１と、弾性リンク５６２と、接続ブロック支持弾性体５６３と、弾性リンク支持体５６４とを備えた形状に形成されている。
【０２４３】
接続ブロック５６１は、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置され、熱アクチュエータ５７０と連結される。
弾性リンク５６２は、接続ブロック５６１とミラー４３１との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。
【０２４４】
接続ブロック支持弾性体５６３は、接続ブロック５６１とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。
【０２４５】
弾性リンク支持体５６４は、弾性リンク５６２とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が弾性リンク５６２に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。
【０２４６】
熱アクチュエータ５７０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材と、酸化膜と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２４７】
そして熱アクチュエータ５７０は、その長手方向がミラー４３１の長軸ＬＡと平行になるようにして、接続ブロック５６１とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。したがって、熱アクチュエータ５４０は、温度変化に応じて、ミラー４３１の長軸方向に沿って伸縮する。
【０２４８】
そして、例えば図２２（ａ）に示すように、低温時において、ミラー４３１の短軸ＳＡが回転軸ｋを挟んで熱アクチュエータ５７０と同じ側に配置されるように、てこ部５６０を介して熱アクチュエータ５７０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなると、図２２（ｂ）に示すように、楕円形状のミラー４３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ１０１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ１０１を参照）が短くなるように移動し（矢印Ｄ１０１を参照）、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２４９】
したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ５７０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２５０】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５７０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー４３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２５１】
なお、弾性リンク５６２と弾性リンク支持体５６４とは、てこ機構を形成している。すなわち、弾性リンク５６２の一端に位置する接続ブロック５６１を熱アクチュエータ５７０で変位させると、弾性リンク支持体５６４と弾性リンク５６２との接続点５６５（図２２（ａ）を参照）を支点としてミラー４３１が変位する。
【０２５２】
そして、熱アクチュエータ５７０から接続点５６５（支点）までの距離を、接続点５６５（支点）からミラー４３１までの距離より短くすることで、熱アクチュエータ５７０の変位が小さくても、ミラー４３１の変位を大きくすることができる。
【０２５３】
またミラー支持弾性体５５０は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って複数回折り返した形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５５０は、熱アクチュエータ５７０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２５４】
これにより、熱アクチュエータ５７０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２５５】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５７０は本発明における連結変位部、ミラー支持弾性体５５０は本発明における連結支持部である。
（第１２実施形態）
以下に本発明の第１２実施形態について図面とともに説明する。なお第１２実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２５６】
第１２実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１２実施形態の光反射部４１３は、図２３に示すように、ミラー４３１が楕円形状ではなく円形状である点と、ミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５８０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０２５７】
ミラー４３１は、図２４（ａ）に示すように、ミラー支持枠４３２の枠により内部に形成される開口部４３２ａと、ミラー４３１における鏡面４３１ａとは反対側の面４３１ｂとが対向するように配置される。
【０２５８】
熱アクチュエータ５８０は、鏡面直交方向部材５８１と、鏡面方向部材５８２と、圧電棒状部材５８３とを備える。
鏡面直交方向部材５８１は、ミラー支持枠４３２の枠から、ミラー支持枠４３２を挟んでミラー４３１が配置されている側に向かって、ミラー４３１の鏡面に対して直交する方向（矢印Ｄ１１１を参照。以下、鏡面直交方向という）に沿って延びる。
【０２５９】
鏡面方向部材５８２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な方向（以下、鏡面方向という）に沿って延びる。そして鏡面方向部材５８２は、その一端が、鏡面直交方向部材５８１におけるミラー支持枠４３２と連結されていない側の端部に接続されるとともに、他端がミラー４３１の外周部に接続される。これにより、ミラー４３１は、ミラー支持枠３２の開口部４３２ａ上に配置されるように、複数の熱アクチュエータ５８０によって支持される。
【０２６０】
圧電棒状部材５８３は、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成される。そして圧電棒状部材５８３は、酸化膜（不図示）を介して鏡面方向部材５８２上に積層される。
【０２６１】
なお熱アクチュエータ５８０は、鏡面方向部材５８２が、ミラー支持枠４３２の開口部４３２ａと対向するように配置されるとともに、圧電棒状部材５８３が、鏡面方向部材５８２上の開口部４３２ａと同じ側に配置される。
【０２６２】
これにより熱アクチュエータ５８０は、温度が高くなると、図２４（ｂ）に示すように、積層されている鏡面方向部材５８２と圧電棒状部材５８３のＺ方向への撓みが大きくなり、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離が小さくなるようにミラー４３１が鏡面直交方向に沿って移動し、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２６３】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５８０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２６４】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５８０は本発明における連結変位部、鏡面方向部材５８２は本発明における基板部材、圧電棒状部材５８３は本発明における圧電部材である。
【０２６５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態においては、熱アクチュエータとしてシリコンと酸化シリコンとを組み合わせたものを示した。しかし、シリコンに対して熱膨張率の異なる材料であれば、酸化シリコン以外の材料も選択可能であり、例えば、アルミ等の金属材料、ポリイミド、ＳＵ８等の樹脂材料を用いてもよい。
【０２６６】
また上記実施形態においては、図５（ｅ）に示す熱アクチュエータ配置領域３３１において、熱アクチュエータ配置領域３３１の左側のデバイス層エッチング領域３４２は、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の左側にデバイス層が残るように形成されている一方、熱アクチュエータ配置領域３３１の右側のデバイス層エッチング領域３４２は、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の右側にデバイス層が残らないように形成されているものを示した（図５（ｇ）を参照）。しかし、マスクのアライメントずれを考慮して、熱アクチュエータ配置領域３３１の右側のデバイス層エッチング領域３４２を、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の右側にデバイス層が残るように数μｍずらして形成してもよい。
【０２６７】
また上記実施形態においては、３自由度連成振動系を構成する光走査装置１を適用したものを示したが、以下に示す光走査装置に本発明の連結変位部を適用してもよい。
図２５は、本発明が適用された実施形態の光走査装置２０１の構成を示す平面図である。
【０２６８】
光走査装置２０１は、図２５に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部２０２と、光ビーム走査部２０２を支持する支持部２０３と、光ビーム走査部２０２に回転駆動力を印加する駆動部２０４とを備える。
【０２６９】
光ビーム走査部２０２は、ジンバル２１１と光反射部２１２と弾性連結部２１３ａ，２１３ｂと弾性連結部２１４ａ，２１４ｂと櫛歯電極部２１５，２１６，２１７，２１８とから構成される。
【０２７０】
これらのうち光反射部２１２は、第１実施形態の光反射部１３と同様に、ミラー３１とミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３とから構成される。
またジンバル２１１は、矩形枠状であり、枠内に光反射部２１２が配置される。
【０２７１】
また弾性連結部２１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の枠内に配置され、光反射部２１２とジンバル２１１とを連結する。また弾性連結部２１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の枠内に配置され、光反射部２１２を挟んで弾性連結部２１４ａと反対側において、光反射部２１２とジンバル２１１とを連結する。なお、弾性連結部２１４ａおよび弾性連結部２１４ｂは、光反射部２１２の回転軸ｋとなる。これにより光反射部２１２は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【０２７２】
また弾性連結部２１３ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の上辺２１１ａと支持部２０３とを連結する。また弾性連結部２１３ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１を挟んで弾性連結部２１３ａと反対側において、ジンバル２１１の下辺２１１ｂと支持部２０３とを連結する。なお、弾性連結部２１３ａおよび弾性連結部２１３ｂは、ジンバル２１１の回転軸ｉとなる。これによりジンバル２１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【０２７３】
また櫛歯電極部２１５は、ミラー支持枠３２の下半円部に沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２１６は、ミラー支持枠３２の上半円部に沿って櫛歯状に形成されている。
【０２７４】
また櫛歯電極部２１７は、ジンバル２１１の左辺２１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２１８は、ジンバル２１１の右辺２１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。
【０２７５】
次に駆動部２０４は、櫛歯電極部２１５，２１６，２１７，２１８それぞれと一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄから構成される。
【０２７６】
次に支持部２０３は、上辺２１１ａと連結されていない側の弾性連結部２１３ａの端部と連結される上側支持部２０３ａと、下辺２１１ｂと連結されていない側の弾性連結部２１３ｂの端部と連結される下側支持部２０３ｂと、櫛歯電極部２１７と対向していない側の櫛歯電極部２０４ｃの端部と連結される左側支持部２０３ｃと、櫛歯電極部２１８と対向していない側の櫛歯電極部２０４ｄの端部と連結される右側支持部２０３ｄとから構成される。
【０２７７】
また、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂは、櫛歯電極部２１５，２１６と噛み合うように配置された状態でジンバル２１１と連結される。
このように構成された光走査装置２０１において、櫛歯電極部２１５，２１６と、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂとの間にパルス電圧を印加することにより、周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部２１４ａ，２１４ｂが弾性変形してねじれることにより、光反射部２１２が弾性連結部２１４ａ，２１４ｂを回転軸ｋとして往復振動する。さらに、櫛歯電極部２１７，２１８と、櫛歯電極部２０４ｃ，２０４ｄとの間にパルス電圧を印加することにより、周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部２１３ａ，２１３ｂが弾性変形してねじれることにより、ジンバル２１１が弾性連結部２１３ａ，２１３ｂを回転軸ｉとして往復振動する。
【０２７８】
このように構成された光走査装置２０１によれば、回転軸ｋを中心とした揺動と、回転軸ｉを中心とした揺動によって、ミラー３１で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。さらに、光走査装置２０１では、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部２１４ａ，２１４ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させることができる。したがって、温度上昇に伴うヤング率の低下に対応して、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数の変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【０２７９】
なお、弾性連結部２１４ａ，２１４ｂは本発明における第１弾性変形部材、ジンバル２１１は本発明における第１支持部、弾性連結部２１３ａ，２１３ｂは本発明における第２弾性変形部材、回転軸ｉは本発明における第２回転軸、支持部２０３は本発明における第２支持部である。
【０２８０】
また上記実施形態においては、３自由度連成振動系を構成する光走査装置４０１を適用したものを示したが、以下に示す光走査装置に本発明の連結変位部を適用してもよい。
光走査装置９０１は、図２６に示すように、光反射部２１２の代わりに第８実施形態の光反射部４１３を設けた点と、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂの代わりに圧電ユニモルフ９０４ａ，９０４ｂを設けて回転軸ｋを中心に光反射部４１３を振動させる点と、櫛歯電極部２０４ｃ，２０４ｄの代わりに圧電ユニモルフ９０４ｃ，９０４ｄを設けて回転軸ｉを中心に光反射部４１３を振動させる点以外は光走査装置２０１と同じである。
【０２８１】
なお、圧電ユニモルフ９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄにはそれぞれ給電線ＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３，ＦＬ１４を介して電圧が印加され、光反射部４１３の熱アクチュエータ５１０には給電線ＦＬ１５を介して電圧が印加される。
【符号の説明】
【０２８２】
１，４０１，９０１…光走査装置、２…光ビーム走査部、３…支持部、４…駆動部、５…角度検出部、１１…外ジンバル、１２…内ジンバル、１３,４１３…光反射部、１４ａ,１４ｂ,１５ａ,１５ｂ,１６ａ,１６ｂ,４１６ａ,４１６ｂ…弾性連結部、１７,１８,１９,２０…櫛歯電極部、３１…ミラー、３２,４３２…ミラー支持枠、３３,６０,７０,８０,９０,１００,１１０,５１０,５２０,５４０,５７０,５８０…熱アクチュエータ、４１…駆動信号発生回路、４２…増幅回路、４３…Ｃ−Ｖ変換回路、４４…半導体レーザ、４５…制御回路、５１,５２,６２,７２,８２,９１,９２,１０２,１１１,１１２…棒状部材、６１,７１,８１,９１,１０１…折返部材、２０１…光走査装置、２０２…光ビーム走査部、２０３…支持部、２０４…駆動部、２１１…ジンバル、２１２…光反射部、２１３ａ,２１３ｂ,２１４ａ,２１４ｂ…弾性連結部、２１５,２１６,２１７,２１８…櫛歯電極部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光走査装置の小型化を目的として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用した光走査装置が種々提案されている。
これに対して本願出願人は、反射面が表面に形成された第３フレームと、第３フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第２フレームと、第２フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第１フレームと、第１フレームに対し所定の隙間を介して設けられた第０フレームとを備え、さらに、第３フレームと第２フレームと第１フレームとをそれぞれの回転軸を中心に捻り振動可能に構成されることで、３自由度連成振動系を構成した光走査装置を提案している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このように構成された光走査装置では、第１フレームに固有の周期的加振力を作用させることにより、３自由度捻り振動子を共振状態にできる。そして、第２フレームと第３フレームそれぞれの振動に対応した周期的加振力を重畳して与えることにより、第２フレームと第３フレームをそれぞれ異なる周波数および振幅で振動させ、さらに第３フレームの反射面で光を反射させることで、光を２次元走査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の光走査装置では、環境温度が変化すると３自由度捻り振動子の共振周波数が変化し、これにより、図２７に示すように、走査振幅が低下するという問題があった。これは、回転軸を中心に捻り振動可能に構成するために、弾性変形可能な部材（以下、弾性変形部材という）を上記回転軸として利用しており、環境温度の変化に応じて弾性変形部材のバネ定数が変化することに起因している。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、捻り振動を用いた光走査装置において温度変化による走査特性の変化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを反射させる反射面を有する反射部と、反射部を捻り振動させるための第１回転軸となる第１弾性変形部材とを備え、第１回転軸を中心にして反射部を揺動させることにより、反射面により反射された光ビームを走査する光走査装置である。
【０００８】
ところで、第１弾性変形部材を回転軸として反射部を捻り振動させる場合の共振周波数ｆは、下式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】
なお式（１）において、ｋは第１弾性変形部材のバネ定数、Ｊは反射部の慣性モーメントである。
そして、第１弾性変形部材のバネ定数ｋは、下式（２）で表される。
【００１１】
【数２】
【００１２】
なお式（２）において、βは、第１弾性変形部材の断面の形状から決まる係数である。また、ａは、第１弾性変形部材の断面の長辺の長さである。また、ｂは、第１弾性変形部材の断面の短辺の長さである。また、Ｅはヤング率（横弾性係数）である。また、νはポアソン比である。また、ｌは第１弾性変形部材の長さである。すなわち、ヤング率Ｅが低下するとバネ定数ｋが低下する。
【００１３】
さらに、ヤング率Ｅは、温度をＴとして、下式（３）で表される。
【００１４】
【数３】
【００１５】
なお式（３）において、Ｅ0は、０℃でのヤング率である。また、Δｈtは温度係数である。すなわち、温度が高くなるほどヤング率Ｅは低下する。
したがって、温度の上昇に伴いヤング率Ｅが低下し、第１弾性変形部材のバネ定数ｋが低下すると、共振周波数ｆが低下する。
【００１６】
これに対し、請求項１に記載の光走査装置では、連結変位部が、反射部と第１弾性変形部材とを連結するとともに、温度が高くなるほど反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントが低くなるように反射部を変位させる。
【００１７】
したがって、温度上昇に伴うヤング率の低下に対応して、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数の変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【００１８】
例えば図７に示すように、温度変化に伴いヤング率が変化すると共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ１を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆａとする。一方、ヤング率が一定という条件の下で、温度変化に伴い反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントが変化すると、共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ２を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆｂとする。
【００１９】
したがって、温度変化によりヤング率と慣性モーメントが同時に変化した場合の仕様共振周波数からのずれ量は｜Δｆａ―Δｆｂ｜となる。このため、｜Δｆａ―Δｆｂ｜が、許容誤差Δεより小さくなるように設計することによって（図７の曲線Ｌ３を参照）、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項１に記載の光走査装置において、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させるために、具体的には、請求項２に記載のように、反射部の反射面は、円以外の形状を有し、連結変位部は、反射部の変位として、反射面に垂直な回転軸である変位回転軸を中心に反射部を回転させるようにしてもよい。
【００２１】
このように構成された光走査装置では、反射部の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸（変位回転軸）を中心とした反射部の回転に伴い、反射部において第１回転軸から最も遠い地点と第１回転軸との距離が変化する。例えば、反射面が楕円形状である場合には、長軸方向と短軸方向とで径が異なるため、反射部の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【００２２】
また、請求項１に記載の光走査装置において、反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させるために、具体的には、請求項３に記載のように、連結変位部は、反射部の変位として、第１回転軸に直交する方向に沿って反射部を移動させるようにしてもよい。
【００２３】
このように構成された光走査装置では、第１回転軸に直交する方向に沿った反射部の移動により、反射部と第１回転軸との距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【００２４】
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項４に記載のように、連結変位部は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる少なくとも２つの部材を積層して構成されるようにするとよい。
【００２５】
このように構成された光走査装置では、温度が低くなると、熱膨張率が大きい部材が大きく収縮することにより、連結変位部が、熱膨張率が異なる２つの部材との接合面を挟んで、熱膨張率が大きい部材側に撓む。一方、温度が高くなると、熱膨張率が大きい部材が大きく膨張することにより、熱膨張率が小さい部材側に撓む。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【００２６】
このように構成された光走査装置によれば、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなく反射部を変位させることができるため、光走査装置の構成を簡略化することができる。
【００２７】
また、請求項４に記載の光走査装置の光走査装置において、請求項５に記載のように、２つの部材は、シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材であるようにしてもよい。
【００２８】
シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）であり、熱膨張率が大きく異なる。そして、シリコンの一部を熱酸化することによって、シリコンと酸化シリコンとが積層された構造を形成することができるため、別々に形成された２つの部材を張り合わせるという工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００２９】
また、請求項４または請求項５に記載の光走査装置において、請求項６に記載のように、連結変位部は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材を積層して構成され、熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材のうち、一方の部材は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、他方の部材は、一方の部材と他方の部材とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された一方の部材に積層されるようにしてもよい。
【００３０】
このように構成された光走査装置では、連結変位部における一方の部材（以下、変位第１部材という）は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成されている。このため、この連結変位部の一端を反射部に接続するとともに他端を第１弾性変形部材に接続した場合に、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、変位第１部材の長さを長くすることができる。
【００３１】
そして、他方の部材（以下、変位第２部材という）は、変位第１部材と変位第２部材とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された一方の部材に積層されるため、変位第１部材と変位第２部材とが積層された複数の部分は、温度変化に伴い同方向に変位する。そして、上述のように、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、変位第１部材の長さを長くすることができるため、変位第１部材と変位第２部材とが積層された部分を長くすることができる。つまり、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、温度変化に伴い変位させる部分を長くすることができる。
【００３２】
したがって、このように構成された光走査装置によれば、変位第１部材が直線状の部材である場合と比較して、反射部の変位を大きくすることが可能となる。
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項７に記載のように、連結変位部は、第１弾性変形部材と同じ材料からなる基板部材と、圧電体を第１電極と第２電極との間で挟んで形成された圧電部材とを積層して構成され、第１電極と第２電極との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加されるようにしてもよい。
【００３３】
このように構成された光走査装置において、圧電部材は、第１電極と第２電極との間に一定値の電圧が印加されることにより、第１電極から第２電極へ向かう方向に対して垂直な面（以下、電極対向面という）に沿って伸び又は縮みが発生する。
【００３４】
なお、圧電体の物性値の一つである圧電定数ｄ３１は、圧電体に電圧が印加されたときの電極対向面に沿った伸縮のし易さを示す値であり、温度が高くなるほど、圧電定数ｄ３１の値が大きくなることが知られている。つまり、温度が変化すると、圧電定数ｄ３１の値が変化し、圧電体における電極対向面に沿った伸縮量が変化する。
【００３５】
このため、温度が高くなると、圧電部材が電極対向面に沿って基板部材よりも縮むため、圧電部材と基板部材とが積層されて構成されている連結変位部は第１電極から第２電極へ向かう方向へ撓む。すなわち連結変位部は、温度が高くなるほど、電極対向面に沿った長さが短くなる。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【００３６】
このように構成された光走査装置によれば、請求項４と同様に、光走査装置の構成を簡略化することができる。
また圧電体は、印加される電圧値が大きくなるほど、電極対向面に沿った伸縮量が大きくなることが知られている。
【００３７】
このため、経年変化に伴い第１弾性変形部材の剛性が変化して光走査装置の共振周波数が変化することや、圧電部材の剛性が変化して電極対向面に沿った伸縮量が変化することに対し、第１電極と第２電極との間に印加される電圧値を調整することにより反射部の第１回転軸周りの慣性モーメントを変化させ、経年変化に伴う共振周波数の変化を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項１０に記載のように、第１弾性変形部材を支持する第１支持部と、第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材を有し、第２弾性変形部材を第２回転軸として第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部とを備え、第２回転軸は、第１回転軸と交差するように配置してもよい。
【００３９】
このように構成された光走査装置によれば、第１回転軸を中心とした揺動と、第２回転軸を中心とした揺動によって、反射部で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。したがって、光ビームを２次元走査することができる光走査装置において、請求項１に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置において、請求項１１に記載のように、第１弾性変形部材を支持する第１支持部と、第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材を有し、第２弾性変形部材を第２回転軸として第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部と、第２支持部に連結された弾性変形可能な第３弾性変形部材を有し、第３弾性変形部材を第３回転軸として第２支持部を揺動可能に支持する第３支持部とを備え、第２回転軸は、第１回転軸と交差するように配置され、第３回転軸は、第１回転軸および第２回転軸と交差するように配置され、反射部、第１支持部、第２支持部、第３支持部、第１弾性変形部材、弾性変形部材、および第３弾性変形部材が、固有の周期的外力が作用した場合に大きい回転角で捻り振動する３自由度連成振動系を構成し、３自由度連成振動系に固有の周期的外力を作用させることにより、反射面により反射された光ビームを走査するようにしてもよい。
【００４１】
すなわち、請求項１１に記載の光走査装置は、第３支持部を固定端として、第１弾性変形部材、第２弾性変形部材、第３弾性変形部材に対しての捻り自由度を持つ３自由度捻り振動子になっている。
【００４２】
３自由度捻り振動子は、理論上３つの振動モードを持つ。すなわち、３つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する反射部、第１支持部、および第２支持部の捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる（これは振動モードと呼ばれる）。したがって、或る振動モードにおいて、第２支持部の角度振幅が大きくなると、この振動モードにおける角度振幅の比に応じて、反射部または第１支持部の角度振幅が大きくなる。
【００４３】
そして、３自由度連成振動系に固有の周期的外力を作用させることにより、３自由度捻り振動子を共振状態にできる。
また、３つの振動モードの各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、複数の振動モードを同時に励振できる。
【００４４】
このため、反射部の角度振幅が大きい振動モードに対応する周期的加振力と、第１支持部の角度振幅が大きい振動モードに対応する周期的加振力とを重畳して与えることにより、反射部で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。
【００４５】
したがって、このように構成された光走査装置によれば、光ビームを２次元走査することができる光走査装置において、請求項１に記載の光走査装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光走査装置１の構成を示す平面図である。
【図２】光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】熱アクチュエータ３３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図４】光反射部１３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図５】光走査装置１の製造工程を示す断面図である。
【図６】熱アクチュエータ３３の製造工程を示す平面図である。
【図７】ヤング率および慣性モーメントと共振周波数との関係を示すグラフである。
【図８】第２，３実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図９】第４，５実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図１０】第６，７実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【図１１】光走査装置４０１の構成を示す平面図である。
【図１２】第８実施形態における光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図１３】棒状部材５１１，５１２の構成を示す断面図である。
【図１４】棒状部材５１１，５１２における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１５】熱アクチュエータ５１０における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１６】第８実施形態における光走査装置４０１の製造工程を示す断面図である。
【図１７】第９実施形態における光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図１８】熱アクチュエータ５２０における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【図１９】第９実施形態における光走査装置４０１の製造工程の前半部分を示す断面図である。
【図２０】第９実施形態における光走査装置４０１の製造工程の後半部分を示す断面図である。
【図２１】第１０実施形態の光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図２２】第１１実施形態の光反射部４１３の構成と動作を示す図である。
【図２３】第１２実施形態の光反射部４１３の構成を示す図である。
【図２４】第１１実施形態の光反射部４１３の動作を示す図である。
【図２５】光走査装置２０１の構成を示す平面図である。
【図２６】光走査装置９０１の構成を示す平面図である。
【図２７】光走査装置における周波数と振幅との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態の光走査装置１の構成を示す平面図である。
【００４８】
光走査装置１は、図１に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部２と、光ビーム走査部２を支持する支持部３と、光ビーム走査部２に回転駆動力を印加する駆動部４と、光ビーム走査部２の回転角度を検出する角度検出部５とを備える。
【００４９】
光ビーム走査部２は、外ジンバル１１と内ジンバル１２と光反射部１３と弾性連結部１４ａ，１４ｂと弾性連結部１５ａ，１５ｂと弾性連結部１６ａ，１６ｂと、櫛歯電極部１７，１８，１９，２０とから構成される。
【００５０】
これらのうち光反射部１３は、ミラー３１とミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３とから構成される。ミラー３１は、楕円形状であり、アルミ薄膜の鏡面部が表面に形成される。またミラー支持枠３２は、円形枠状であり、枠内にミラー３１が配置される。また熱アクチュエータ３３は、熱膨張率の異なる２つの材料を張り合わせて構成されており（詳細は後述する）、ミラー支持枠３２の枠内に複数配置され、ミラー３１とミラー支持枠３２とを連結する。
【００５１】
また内ジンバル１２は、矩形枠状であり、枠内に光反射部１３が配置される。また外ジンバル１１は、矩形枠状であり、枠内に内ジンバル１２が配置される。
また弾性連結部１６ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル１２の枠内に配置され、光反射部１３と内ジンバル１２とを連結する。また弾性連結部１６ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル１２の枠内に配置され、光反射部１３を挟んで弾性連結部１６ａと反対側において、光反射部１３と内ジンバル１２とを連結する。なお、弾性連結部１６ａおよび弾性連結部１６ｂは、光反射部１３の重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部１３の回転軸ｋとなる。これにより光反射部１３は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５２】
また弾性連結部１５ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の枠内に配置され、内ジンバル１２と外ジンバル１１とを連結する。また弾性連結部１５ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の枠内に配置され、内ジンバル１２を挟んで弾性連結部１５ａと反対側において、内ジンバル１２と外ジンバル１１とを連結する。なお、弾性連結部１５ａおよび弾性連結部１５ｂは、光反射部１３と内ジンバル１２との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部１３の回転軸ｊとなる。これにより内ジンバル１２は、回転軸ｊを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５３】
また弾性連結部１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１の上辺１１ａと支持部３とを連結する。また弾性連結部１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル１１を挟んで弾性連結部１４ａと反対側において、外ジンバル１１の下辺１１ｂと支持部３とを連結する。なお、弾性連結部１４ａおよび弾性連結部１４ｂは、光反射部１３と内ジンバル１２と外ジンバル１１との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、外ジンバル１１の回転軸ｉとなる。これにより外ジンバル１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【００５４】
また櫛歯電極部１７は、外ジンバル１１の左辺１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部１８は、櫛歯電極部１７の上方において、左辺１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。
【００５５】
また櫛歯電極部１９は、外ジンバル１１の右辺１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２０は、櫛歯電極部１７の上方において、右辺１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。
【００５６】
次に支持部３は、上辺１１ａと連結されていない側の弾性連結部１４ａの端部と連結される上側支持部３ａと、下辺１１ｂと連結されていない側の弾性連結部１４ｂの端部と連結される下側支持部３ｂとから構成される。
【００５７】
さらに駆動部４は、櫛歯電極部１７と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部４ａと、櫛歯電極部１９と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部４ｂとから構成される。
【００５８】
また角度検出部５は、櫛歯電極部１８と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部５ａと、櫛歯電極部２０と一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部５ｂとから構成される。
【００５９】
次に、光走査装置１の電気的構成について説明する。図２は、光走査装置１の電気的構成を示すブロック図である。
光走査装置１は、図２に示すように、光ビーム走査部２を回転駆動するための駆動信号としてのパルス電圧を出力する駆動信号発生回路４１と、駆動信号発生回路４１により出力された駆動信号を増幅して櫛歯電極部４ａ，４ｂに印加する増幅回路４２と、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との間の静電容量を電圧値に変換するＣ−Ｖ変換回路４３ａ，４３ｂ（以下、Ｃ−Ｖ変換回路４３ａ，４３ｂをまとめてＣ−Ｖ変換回路４３ともいう）と、光ビームの発光源となる半導体レーザ４４と、Ｃ−Ｖ変換回路４３から出力される電圧をモニタし、この電圧値に基づいて半導体レーザ４４を制御するとともに駆動信号発生回路４１を制御する制御回路４５とを備える。
【００６０】
次に、光走査装置１の動作原理を説明する。
光走査装置１は、支持部３を固定端として、回転軸ｉ，ｊ，ｋに対しての捻り自由度を持つ３自由度捻り振動子になっている。
【００６１】
３自由度捻り振動子は、理論上３つの振動モードを持つ。すなわち、３つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する各フレームの捻り振動の角度振幅の比はそれぞれ異なる（これは振動モードと呼ばれる）。以下、これら３つの振動モードをそれぞれ、振動モード１、振動モード２、振動モード３という。
【００６２】
なお、櫛歯電極部４ａ，４ｂに電圧を印加すると、櫛歯電極部１７，１９との間に静電気力が発生する。また、外ジンバル１１が１周期振動する間に櫛歯電極部１７，１９は櫛歯電極部４ａ，４ｂに２回最接近する。このため、共振周波数の２倍に近い周期的静電気力が加われば、３自由度捻り振動子を共振状態にできる（以下、共振状態にするための加振力を周期的加振力という）。また、櫛歯電極部１７，１９が櫛歯電極部４ａ，４ｂに接近する毎に、周期的加振力を作用させることができる。
【００６３】
そして、振動モード１、振動モード２、振動モード３の各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、複数の振動モードを同時に励振できる。
【００６４】
ここで、例えば、
振動モード１の共振周波数ｆ１を１０００Ｈｚ、
振動モード２の共振周波数ｆ２を５０００Ｈｚ、
振動モード３の共振周波数ｆ３を４００００Ｈｚ、
振動モード１における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ１を「１：−２０：０．５」、
振動モード２における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ２を「１：０．５：−０．１」、
振動モード３における外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の振幅比ｒ３を「１：０．０１：−３０」、
として設計した場合の、３自由度捻り振動子の動作を説明する。
【００６５】
尚、各振動モードにおける振幅比は、左から外ジンバル１１、内ジンバル１２、光反射部１３の順で記述している。例えば、上記の振幅比ｒ１は、外ジンバル１１の振幅が「１」とすると、内ジンバル１２の振幅が「−２０」、光反射部１３の振幅が「０．５」となることを示す。
【００６６】
また、３自由度捻り振動子の共振状態においては、理論上、各フレーム間の位相角は０度または１８０度となる。そこで、振幅比を記述する際に、位相角の差が０度の場合は符号を「＋」、１８０度の場合は符号を「−」とする。例えば、上記の振幅比ｒ１は、外ジンバル１１と光反射部１３との位相角の差が０度となり、外ジンバル１１と内ジンバル１２との位相角の差が１８０度となることを示す。
【００６７】
そして、各振動モードの共振周波数と振幅比を上記のように設計すると、振動モード１では、主に内ジンバル１２と、内ジンバル１２に繋がった光反射部１３とが１０００Ｈｚで大きく捻り振動する。また、振動モード３では、主に光反射部１３が４００００Ｈｚで大きく捻り振動する。
【００６８】
このため、光反射部１３の鏡面部分でレーザ光を反射させるとともに、振動モード１と振動モード３とを同時に励振させることにより、振動モード３を主走査方向（４００００Ｈｚ）、振動モード１を副走査方向（１０００Ｈｚ）として、２次元的にレーザ光を走査することができる。
【００６９】
次に、光走査装置１の動作について説明する。
制御回路４５による制御に基づいて駆動信号発生回路４１が駆動信号を出力すると、増幅回路４２によりこの駆動信号の電圧値が増幅されて櫛歯電極部４ａ，４ｂに印加される。これにより、櫛歯電極部４ａ，４ｂと、櫛歯電極部１７，１９との間にパルス電圧が印加されて周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部１４ａ，１４ｂが弾性変形してねじれることにより、光ビーム走査部２が弾性連結部１４ａ，１４ｂを回転軸ｉとして往復振動する。
【００７０】
ここで、駆動信号発生回路４１は、光反射部１３の角度振幅が、外ジンバル１１および内ジンバル１２よりも大きい振動モードの共振周波数の２倍の周波数の駆動信号を出力するようになっており、これにより、光ビーム走査部２と弾性連結部１４ａ，１４ｂとからなる振動系が共振し、光ビーム走査部２が共振周波数で往復振動する。
【００７１】
そして、この状態で光反射部１３に半導体レーザ４４から光ビームが照射されると、その光ビームが光反射部１３の鏡面で反射されることにより出射されるとともに、光反射部１３の往復振動に伴い、光反射部１３の回転角度に応じた方向に走査される。
【００７２】
一方、外ジンバル１１の往復振動に伴い、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との距離も周期的に変化する。これにより、櫛歯電極部５ａ，５ｂと櫛歯電極部１８，２０との間の静電容量が、外ジンバル１１の回転角度に応じて変化する。そして制御回路４５は、これらの静電容量に基づき、外ジンバル１１の回転角度を検出する。なお上述したように、３自由度捻り振動子の共振状態においては、理論上、振幅比が保たれるため、外ジンバル１１の回転角度を検出することにより、光反射部１３の回転角度を検出することができる。
【００７３】
次に、熱アクチュエータ３３および光反射部１３の構成と動作について説明する。図３は、熱アクチュエータ３３における温度に応じた動作の変化を示す図である。図４は、光反射部１３における温度に応じた動作の変化を示す図である。
【００７４】
熱アクチュエータ３３は、図３（ａ）に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５２とが、その長手方向に直交する方向（以下、積層方向Ｄ１という）に沿って積層されて構成されている。また熱アクチュエータ３３は、温度が室温である状況下で、棒状部材５１および棒状部材５２が直線状に延びるように形成されている。
【００７５】
なお、シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）である。このため、温度が室温より低い状況下では、図３（ｂ）に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく収縮する（矢印Ｄ２を参照）。これにより、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低くなると、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで棒状部材５１（シリコン）側に撓む。
【００７６】
一方、温度が室温より高い状況下では、図３（ｃ）に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく膨張する（矢印Ｄ３を参照）。これにより、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より高くなると、棒状部材５１と第２棒状部材５２との接合面を挟んで棒状部材５２（酸化シリコン）側に撓む。
【００７７】
そして図４（ａ）に示すように、複数の熱アクチュエータ３３はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。これによって、ミラー３１とミラー支持枠３２とが一体的に移動可能に連結される。
【００７８】
さらに複数の熱アクチュエータ３３は、ミラー３１の円周方向に沿って、棒状部材５１と棒状部材５２とが交互に配置されるように設置される。そして上述のように、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低いと棒状部材５１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材５２（酸化シリコン）側に撓む。
【００７９】
したがって、複数の熱アクチュエータ３３は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周方向に沿って同方向に変位する。
例えば図４（ａ）に示すように、各熱アクチュエータ３３において、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで反時計回り方向側に棒状部材５２が配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図４（ｂ）に示すように、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周方向に沿って反時計回りに変位する（矢印Ｄ４を参照）。温度が室温より高くなると棒状部材５２側に撓むからである。これにより、ミラー３１は、ミラー３１の鏡面に直交する回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ５を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【００８０】
さらにミラー３１は楕円形状である。このため、ミラー３１の長軸Ｌと回転軸ｋとで成す角度θが小さくなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の角度θが小さくなるようにミラー３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【００８１】
次に、光走査装置１の製造方法を図５および図６を用いて説明する。図５は、光走査装置１の製造工程を示す断面図である。図６は、熱アクチュエータ３３の製造工程を示す平面図である。
【００８２】
光走査装置１は、図５（ａ）に示すように、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３００を半導体プロセスで加工して製造されたものである。ＳＯＩ基板３００は、シリコン基板３１０上に埋込酸化膜層３２０と単結晶シリコン層３３０が順次積層された構造を有する。なお以下、シリコン基板３１０をハンドル層３１０、単結晶シリコン層３３０をデバイス層３３０という。
【００８３】
まず、熱アクチュエータ３３を作製するために、図５（ｂ）に示すように、デバイス層３３０において熱アクチュエータ３３が配置される領域３３１（以下、熱アクチュエータ配置領域３３１という）にＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）によりトレンチ３３２を形成した後に、デバイス層３３０の表面全体に亘って熱酸化処理を行う。これにより、デバイス層３３０の表面に熱酸化膜３４０が形成されるとともに、トレンチ３３２の側壁にも熱酸化膜３４０が形成される。また、ハンドル層３１０の裏面にも熱酸化膜３５０が形成される。
【００８４】
具体的には、まず図６（ａ）に示すように、デバイス層３３０の熱アクチュエータ配置領域３３１において、酸化シリコンを材料とする棒状部材５２が形成される部分に、櫛歯形状にパターニングし、紙面奥行き方向にＤＲＩＥによりトレンチ３３２を形成する。
【００８５】
そして、熱酸化処理を行うことにより、図６（ｂ）に示すように、トレンチ３３２の側壁に熱酸化膜３４０を形成する。シリコンの酸化反応により、トレンチ側壁部の体積が増えトレンチ３３２の幅が狭くなるとともに、櫛歯状突起３３３の幅も狭くなる。なお、図６（ｂ）以降、実際には図５（ｂ）で示すようにデバイス層３３０上に形成される熱酸化膜３４０の図示を、省略する。
【００８６】
その後、さらに熱酸化処理を行うと、トレンチ３３２の幅がさらに狭くなり、トレンチの両側面から成長してきた熱酸化膜同士が密着すると共に、櫛歯状突起３３３も全て熱酸化され、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、一体化する。
【００８７】
なお、後述するように、デバイス層エッチング領域３４２のデバイス層３３０をＤＲＩＥによりエッチングをし（図６（ｄ）を参照）、その後、ハンドル層３１０に凹部３７０を形成し、埋込酸化膜３２０を除去することにより、熱アクチュエータ３３が形成される（図６（ｅ）を参照）。
【００８８】
その後、熱酸化膜３４０上にアルミ薄膜を堆積しパターニングすることにより、図５（ｄ）に示すように、ミラー３１の鏡面部３４５を形成する。
また図５（ｅ）に示すように、電極形成領域３４１とデバイス層エッチング領域３４２の熱酸化膜３４０をエッチングする。その後、図５（ｆ）に示すように、電極形成領域３４１内のデバイス層３３０上にアルミ薄膜を堆積しパターニングすることにより、アルミ電極３６０を形成し、さらに図５（ｇ）に示すように、デバイス層エッチング領域３４２のデバイス層３３０をＤＲＩＥによりエッチングする。
【００８９】
その後、図５（ｈ）に示すように、ハンドル層３１０の裏面の熱酸化膜３５０のうち光ビーム走査部２に対応する領域をエッチングにより除去し、さらに、図５（ｉ）に示すように、除去されなかった熱酸化膜３５０をマスクとしてハンドル層３１０をエッチングすることにより、ハンドル層３１０に凹部３７０が形成される。
【００９０】
また図５（ｊ）に示すように、埋込酸化膜層３２０のうち凹部３７０の領域をエッチングにより除去し、さらに図５（ｋ）に示すように、シリコン基板３１０の裏面の熱酸化膜３５０をエッチングにより除去する。これにより、光走査装置１は、光ビーム走査部２が回転可能となるように構成される。
【００９１】
このように構成された光走査装置１は、光ビームを反射させる反射面を有するミラー３１と、ミラー３１を捻り振動させるための回転軸ｋとなる弾性連結部１６ａ，１６ｂとを備え、回転軸ｋを中心にしてミラー３１を揺動させることにより、反射面により反射された光ビームを走査する。
【００９２】
ところで、弾性連結部１６ａ，１６ｂを回転軸としてミラー３１を捻り振動させる場合の共振周波数ｆは、下式（１）で表される。
【００９３】
【数１】
【００９４】
なお式（１）において、ｋは弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数、Ｊはミラー３１の慣性モーメントである。
そして、弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数ｋは、下式（２）で表される。
【００９５】
【数２】
【００９６】
なお式（２）において、βは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の形状から決まる係数である。また、ａは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の長辺の長さである。また、ｂは、弾性連結部１６ａ，１６ｂの断面の短辺の長さである。また、Ｅはヤング率（横弾性係数）である。また、νはポアソン比である。また、ｌは弾性連結部１６ａ，１６ｂの長さである。すなわち、ヤング率Ｅが低下するとバネ定数ｋが低下する。
【００９７】
さらに、ヤング率Ｅは、温度をＴとして、下式（３）で表される。
【００９８】
【数３】
【００９９】
なお式（３）において、Ｅ0は、０℃でのヤング率である。また、Δｈtは温度係数である。すなわち、温度が高くなるほどヤング率Ｅは低下する。
したがって、温度の上昇に伴いヤング率Ｅが低下し、弾性連結部１６ａ，１６ｂのバネ定数ｋが低下すると、共振周波数ｆが低下する。
【０１００】
これに対し、光走査装置１では、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させる。
【０１０１】
したがって、温度上昇に伴うヤング率Ｅの低下に対応して、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【０１０２】
例えば図７に示すように、温度変化に伴いヤング率が変化すると共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ１を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆａとする。一方、ヤング率が一定という条件の下で、温度変化に伴いミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが変化すると、共振周波数が変化する（図７の曲線Ｌ２を参照）。このときの仕様共振周波数からのずれ量をΔｆｂとする。
【０１０３】
したがって、温度変化によりヤング率と慣性モーメントが同時に変化した場合の仕様共振周波数からのずれ量は｜Δｆａ―Δｆｂ｜となる。このため、｜Δｆａ―Δｆｂ｜が、許容誤差Δεより小さくなるように設計することによって（図７の曲線Ｌ３を参照）、温度上昇に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することができる。
【０１０４】
なお、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させるために、ミラー３１の反射面は、円以外の形状（本実施形態では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ３３は、反射面に垂直な回転軸ｍを中心にミラー３１を回転させる。
【０１０５】
すなわち、ミラー３１の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸ｍを中心としたミラー３１の回転に伴い、ミラー３１において回転軸ｋから最も遠い地点と回転軸ｋとの距離が変化する。本実施形態では、ミラー３１の反射面が楕円形状であるため、長軸方向と短軸方向とで径が異なり、ミラー３１の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１０６】
また熱アクチュエータ３３は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる棒状部材５１（シリコン）と棒状部材５２（酸化シリコン）を積層して構成されている。したがって、温度が低くなると、熱膨張率が大きい棒状部材５１が大きく収縮することにより、熱アクチュエータ３３が、棒状部材５１と棒状部材５２との接合面を挟んで、熱膨張率が大きい棒状部材５１側に撓む。一方、温度が高くなると、熱膨張率が大きい棒状部材５１が大きく膨張することにより、熱膨張率が小さい棒状部材５２側に撓む。これにより、温度に応じた位置に自動的に反射部を変位させることができる。
【０１０７】
これにより、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなく反射部を変位させることができるため、光走査装置１の構成を簡略化することができる。
【０１０８】
また、熱膨張率が互いに異なる材料からなる棒状部材５１，５２は、シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材である。シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、（２．６×１０-6）および（０．５×１０-6）であり、熱膨張率が大きく異なる。そして、シリコンの一部を熱酸化することによって、シリコンと酸化シリコンとが積層された構造を形成することができるため、別々に形成された２つの部材を張り合わせるという工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【０１０９】
以上説明した実施形態において、ミラー３１は本発明における反射部、回転軸ｋは本発明における第１回転軸、弾性連結部１６ａ，１６ｂは本発明における第１弾性変形部材、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３は本発明における連結変位部、回転軸ｍは本発明における変位回転軸、棒状部材５１，５２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１１０】
また、内ジンバル１２は本発明における第１支持部、弾性連結部１５ａ，１５ｂは本発明における第２弾性変形部材、回転軸ｊは本発明における第２回転軸、外ジンバル１１は本発明における第２支持部、弾性連結部１４ａ，１４ｂは本発明における第３弾性変形部材、回転軸ｉは本発明における第３回転軸、支持部３は本発明における第３支持部である。
【０１１１】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１１２】
第２実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図８（ａ）は、第２実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１１３】
第２実施形態の光反射部１３は、図８（ａ）に示すように、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ６０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
熱アクチュエータ６０は、シリコンを材料として棒状部材を偶数回折り返した形状に形成された折返部材６１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材６２とから構成されている。
【０１１４】
折返部材６１は、ミラー３１からミラー支持枠３２へ向かう方向またはミラー支持枠３２からミラー３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠３２の径方向）に延びる径方向部材６６と、ミラー３１の円周方向に沿って延びる周方向部材６７とが交互に連結されて形成されている。また折返部材６１は、その一端６１ａがミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端６１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１１５】
そして、折返部材６１を構成する複数の径方向部材６６のそれぞれに対して、円形状のミラー支持枠３２の径方向に沿って径方向部材６６と棒状部材６２とが交互に配置されるように棒状部材６２が積層される。したがって、折返部材６１を構成する複数の径方向部材６６は、温度変化に応じて、ミラー３１の円周方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ１１を参照）。
【０１１６】
さらに、複数の熱アクチュエータ６０は、隣接する熱アクチュエータ６０に対しても、径方向部材６６と棒状部材６２とが交互に配置されるように設置される。したがって、複数の熱アクチュエータ６０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ１２を参照）。
【０１１７】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ６０は、熱膨張率が互いに異なる材料からなる折返部材６１と棒状部材６２を積層して構成され、折返部材６１は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、棒状部材６２は、折返部材６１と棒状部材６２とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された折返部材６１に積層される。このため、熱アクチュエータ６０の一端をミラー３１に接続するとともに他端をミラー支持枠３２に接続した場合に、直線状の部材である場合と比較して、折返部材６１の長さを長くすることができる。
【０１１８】
そして、棒状部材６２は、折返部材６１と棒状部材６２とが交互に配置されるように、折り返した形状に形成された折返部材６１に積層されるため、折返部材６１と棒状部材６２とが積層された複数の部分は、温度変化に伴い同方向に変位する。そして、上述のように、折返部材６１は、直線状の部材である場合と比較して、折返部材６１の長さを長くすることができるため、折返部材６１と棒状部材６２とが積層された部分を長くすることができる。つまり、直線状の部材である場合と比較して、温度変化に伴い変位させる部分を長くすることができる。したがって、折返部材６１が直線状の部材である場合と比較して、ミラー３１の変位を大きくすることが可能となる。
【０１１９】
このため、折返部材６１と棒状部材６２とで熱膨張率の差が小さい場合であっても、ミラー３１の回転量を大きくすることができる。
さらに、回転量を大きくすることができるため、楕円形状のミラー３１の長軸の長さが小さい場合であっても、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを大きく変化させることができる。これにより、ミラー３１を小さくすることができる。
【０１２０】
以上説明した実施形態において、折返部材６１は本発明における一方の部材、棒状部材６２は本発明における他方の部材である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１２１】
第３実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図８（ｂ）は、第３実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１２２】
第３実施形態の光反射部１３は、図８（ｂ）に示すように、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ７０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１２３】
熱アクチュエータ７０は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材７１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材７２とから構成されている。
【０１２４】
折返部材７１は、ミラー３１の円周に沿って延びる周方向部材７６と、ミラー３１から周方向部材７６へ向かう方向または周方向部材７６からミラー３１へ向かう方向（すなわち、楕円形状のミラー３１の径方向）に延びる径方向部材７７とが交互に連結されて形成されている。
【０１２５】
また複数の折返部材７１のうち、少なくとも１つは、その一端７１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端７１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端７１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端７１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１２６】
そして、折返部材７１を構成する周方向部材７６に対して、ミラー３１の径方向に沿って周方向部材７６と棒状部材７２とが交互に配置されるように棒状部材７２が積層される。したがって、折返部材７１は、温度変化に応じて、ミラー３１の径方向に沿って変位する（矢印Ｄ２１を参照）。さらに、熱アクチュエータ７０を構成する２つの折返部材７１は、ミラー３１の回転軸ｍを中心にして点対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ７０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の円周に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ２２を参照）。
【０１２７】
このように構成された光走査装置１では、ミラー支持枠３２を用いることなく、熱アクチュエータ７０により、ミラー３１と弾性連結部１６ａ，１６ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させることができる。
【０１２８】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ７０は本発明における連結変位部、折返部材７１は本発明における一方の部材、棒状部材７２は本発明における他方の部材である。
【０１２９】
（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態について図面とともに説明する。なお、第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１３０】
第４実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図９（ａ）は、第４実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１３１】
第４実施形態の光反射部１３は、図９（ａ）に示すように、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ８０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１３２】
熱アクチュエータ８０は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材８１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材８２とから構成されている。
【０１３３】
折返部材８１は、楕円形状のミラー３１の短軸方向に沿って延びる短軸方向部材８６と、ミラー３１の長軸方向に沿って延びる長軸方向部材８７とが交互に連結されて形成されている。なおミラー３１は、その長軸が回転軸ｋと直交するように配置されている。
【０１３４】
また複数の折返部材８１のうち、少なくとも１つは、その一端８１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端８１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端８１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端８１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１３５】
そして、折返部材８１を構成する短軸方向部材８６に対して、ミラー３１の長軸方向に沿って短軸方向部材８６と棒状部材８２とが交互に配置されるように棒状部材８２が積層される。したがって、折返部材８１は、温度変化に応じて、ミラー３１の長軸方向に沿って変位する（矢印Ｄ３１を参照）。さらに、熱アクチュエータ８０を構成する２つの折返部材８１は、ミラー３１の長軸を中心にして線対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ８０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ３２を参照）。
【０１３６】
そして、楕円形状のミラー３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ３１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ３１を参照）が短くなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ８０とミラー３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１３７】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ８０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１３８】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ８０は本発明における連結変位部、折返部材８１は本発明における一方の部材、棒状部材８２は本発明における他方の部材である。
【０１３９】
（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態について図面とともに説明する。なお、第５実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１４０】
第５実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図９（ｂ）は、第５実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１４１】
第５実施形態の光反射部１３は、図９（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ９０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
熱アクチュエータ９０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材９１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材９２とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１４２】
そして、複数の熱アクチュエータ９０はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。
【０１４３】
さらに複数の熱アクチュエータ９０は、ミラー３１の長軸方向に沿って、棒状部材９１と棒状部材９２とが交互に配置されるように設置される。そして上述のように、熱アクチュエータ３３は、温度が室温より低いと棒状部材９１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材９２（酸化シリコン）側に撓む。したがって、複数の熱アクチュエータ９０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ４１を参照）。さらに、熱アクチュエータ９０を構成する２つの棒状部材９１は、ミラー３１の長軸を中心にして線対称となるように配置される。これにより、複数の熱アクチュエータ９０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の長軸方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ４２を参照）。
【０１４４】
そして、楕円形状のミラー３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ４１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ４１を参照）が短くなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ９０とミラー３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１４５】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ９０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１４６】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ９０は本発明における連結変位部、棒状部材９１，９２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１４７】
（第６実施形態）
以下に本発明の第６実施形態について図面とともに説明する。なお、第６実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１４８】
第６実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図１０（ａ）は、第６実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１４９】
第６実施形態の光反射部１３は、図１０（ａ）に示すように、ミラー３１が楕円形状ではなく円形状である点と、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ１００が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１５０】
熱アクチュエータ１００は、シリコンを材料として棒状部材を折り返した形状に形成された複数（本実施形態では２つ）の折返部材１０１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１０２とから構成されている。
【０１５１】
折返部材１０１は、ミラー３１の鏡面に対して平行な方向（以下、鏡面方向という）に沿って延びる鏡面方向部材１０６と、ミラー３１の鏡面に対して直交する方向（以下、鏡面直交方向という）に沿って延びる鏡面直交方向部材１０７とが交互に連結されて形成されている。
【０１５２】
また複数の折返部材１０１のうち、少なくとも１つは、その一端１０１ａが弾性連結部１６ａに接続されるとともに他端１０１ｂがミラー３１の外周部に接続される一方、少なくとも１つは、その一端１０１ａが弾性連結部１６ｂに接続されるとともに他端１０１ｂがミラー３１の外周部に接続される。
【０１５３】
そして、折返部材１０１を構成する鏡面方向部材１０６に対して、鏡面直交方向に沿って鏡面方向部材１０６と棒状部材１０２とが交互に配置されるように棒状部材１０２が積層される。したがって、折返部材１０１は、温度変化に応じて、鏡面直交方向に沿って変位する（矢印Ｄ５１を参照）。さらに、熱アクチュエータ１００を構成する２つの折返部材１０１は、ミラー３１を挟んで図中で上下対称となるように配置される。これにより、２つの熱アクチュエータ１００は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、鏡面直交方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ５２を参照）。
【０１５４】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ１００は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１５５】
以上説明した実施形態において、熱アクチュエータ１００は本発明における連結変位部、折返部材１０１は本発明における一方の部材、棒状部材１０２は本発明における他方の部材である。
【０１５６】
（第７実施形態）
以下に本発明の第７実施形態について図面とともに説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１５７】
第７実施形態における光走査装置１は、光反射部１３の構成が変更された点以外は第１実施形態と同じである。図１０（ｂ）は、第７実施形態における光反射部１３の構成と動作を示す図である。
【０１５８】
第７実施形態の光反射部１３は、図１０（ｂ）に示すように、ミラー３１が楕円形状ではなく、円形状である点と、熱アクチュエータ３３の代わりに熱アクチュエータ１１０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０１５９】
ミラー３１は、ミラー支持枠３２の枠により内部に形成される開口部３２ａと、ミラー３１における鏡面３１ａとは反対側の面３１ｂとが対向するように配置される。
熱アクチュエータ１１０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１１１と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材１１２とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１６０】
そして、複数の熱アクチュエータ１１０はそれぞれ、ミラー３１とミラー支持枠３２との間に配置され、その一端がミラー支持枠３２の枠部に接続されるとともに他端がミラー３１の外周部に接続される。これにより、ミラー３１は、ミラー支持枠３２の開口部３２ａ上に配置されるように、複数の熱アクチュエータ１１０によって支持される。
【０１６１】
なお、熱アクチュエータ１１０は、棒状部材１１２が、ミラー支持枠３２の開口部３２ａと対向するように配置されるとともに、棒状部材１１１が、棒状部材１１２を挟んで開口部３２ａとは反対側に配置される。そして熱アクチュエータ１１０は、温度が室温より低いと棒状部材１１１（シリコン）側に撓む一方、温度が室温より高いと棒状部材１１２（酸化シリコン）側に撓む（矢印Ｄ６１を参照）。
【０１６２】
したがって、複数の熱アクチュエータ１１０は、温度変化に応じて、ミラー３１との接続端が、ミラー３１の鏡面に対して直交する方向に沿って同方向に変位する（矢印Ｄ６２を参照）。
【０１６３】
このように構成された光走査装置１では、熱アクチュエータ１１０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０１６４】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ１１０は本発明における連結変位部、棒状部材１１１，１１２は本発明における熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材である。
【０１６５】
（第８実施形態）
以下に本発明の第８実施形態について図面とともに説明する。
光走査装置４０１は、図１１に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部４０２と、光ビーム走査部４０２を支持する支持部４０３と、光ビーム走査部４０２に回転駆動力を印加する駆動部４０４とを備える。
【０１６６】
光ビーム走査部４０２は、外ジンバル４１１と内ジンバル４１２と光反射部４１３と弾性連結部４１４ａ，４１４ｂと弾性連結部４１５ａ，４１５ｂと弾性連結部４１６ａ，４１６ｂとから構成される。
【０１６７】
これらのうち光反射部４１３は、ミラー４３１とミラー支持枠４３２とミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０とから構成される。ミラー４３１は、楕円形状であり、アルミ薄膜の鏡面部が表面に形成される。またミラー支持枠４３２は、円形枠状であり、枠内にミラー４３１が配置される。なお、ミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０の構成についての詳細は後述する。
【０１６８】
また内ジンバル４１２は、矩形枠状であり、枠内に光反射部４１３が配置される。また外ジンバル４１１は、矩形枠状であり、枠内に内ジンバル４１２が配置される。
また弾性連結部４１６ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル４１２の枠内に配置され、光反射部４１３と内ジンバル４１２とを連結する。また弾性連結部４１６ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、内ジンバル４１２の枠内に配置され、光反射部４１３を挟んで弾性連結部４１６ａと反対側において、光反射部４１３と内ジンバル４１２とを連結する。なお、弾性連結部４１６ａおよび弾性連結部４１６ｂは、光反射部４１３の重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部４１３の回転軸ｋとなる。これにより光反射部４１３は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１６９】
また弾性連結部４１５ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の枠内に配置され、内ジンバル４１２と外ジンバル４１１とを連結する。また弾性連結部４１５ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の枠内に配置され、内ジンバル４１２を挟んで弾性連結部４１５ａと反対側において、内ジンバル４１２と外ジンバル４１１とを連結する。なお、弾性連結部４１５ａおよび弾性連結部４１５ｂは、光反射部４１３と内ジンバル４１２との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、光反射部４１３の回転軸ｊとなる。これにより内ジンバル４１２は、回転軸ｊを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１７０】
また弾性連結部４１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１の上辺４１１ａと支持部４０３とを連結する。また弾性連結部４１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、外ジンバル４１１を挟んで弾性連結部４１４ａと反対側において、外ジンバル４１１の下辺４１１ｂと支持部４０３とを連結する。なお、弾性連結部４１４ａおよび弾性連結部４１４ｂは、光反射部４１３と内ジンバル４１２と外ジンバル４１１との重心ＪＳを通る同一直線上に配置されており、外ジンバル４１１の回転軸ｉとなる。これにより外ジンバル４１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【０１７１】
次に支持部４０３は、上辺４１１ａと連結されていない側の弾性連結部４１４ａの端部と連結される上側支持部４０３ａと、下辺４１１ｂと連結されていない側の弾性連結部４１４ｂの端部と連結される下側支持部４０３ｂと、駆動部４０４を支持する左側支持部４０３ｃおよび右側支持部４０３ｄとから構成される。
【０１７２】
さらに駆動部４０４は、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄから構成される。圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄは、矩形板状に形成されており、その長手方向が回転軸ｉに直交するように配置される。
【０１７３】
そして圧電ユニモルフ４０４ａは、その長手方向の一端が左側支持部４０３ｃに固定され、他端が外ジンバル４１１の上辺４１１ａに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｂは、その長手方向の一端が左側支持部４０３ｃに固定され、他端が外ジンバル４１１の下辺４１１ｂに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｃは、その長手方向の一端が右側支持部４０３ｄに固定され、他端が外ジンバル４１１の上辺４１１ａに連結される。圧電ユニモルフ４０４ｄは、その長手方向の一端が右側支持部４０３ｄに固定され、他端が外ジンバル４１１の下辺４１１ｂに連結される。
【０１７４】
これにより、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄは、電圧が印加されると、外ジンバル４１１に連結されている側の端部が曲げ変位し、回転軸ｉを中心にして回転する方向に沿って外ジンバル４１１を移動させることができる。なお、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄにはそれぞれ給電線ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ３，ＦＬ４を介して電圧が印加される。
【０１７５】
そして、圧電ユニモルフ４０４ａと圧電ユニモルフ４ｂとが同位相で曲げ振動するとともに圧電ユニモルフ４０４ｃと圧電ユニモルフ４０４ｄとが同位相で曲げ振動するように且つ圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂと圧電ユニモルフ４０４ｃ，４０４ｄとが逆位相で曲げ振動するように、圧電ユニモルフ４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄへの電圧印加が制御される。これにより、外ジンバル４１１が回転軸ｉを中心にして回転振動する。そして、外ジンバル４１１を所定の共振周波数で振動させることにより、第１実施形態と同様にして、ミラー４３１で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。
【０１７６】
次に、ミラー支持弾性体５００および熱アクチュエータ５１０を説明する。
図１２（ａ）に示すように、ミラー支持弾性体５００および熱アクチュエータ５１０はそれぞれ、ミラー支持枠４３２の枠内に配置され、ミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結する。
【０１７７】
ミラー支持弾性体５００は、シリコンを材料として棒状部材を偶数回折り返した形状に形成されている。そしてミラー支持弾性体５００は、ミラー４３１からミラー支持枠４３２へ向かう方向またはミラー支持枠４３２からミラー４３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠４３２の径方向）に延びる径方向部材５０１と、ミラー４３１の円周方向に沿って延びる周方向部材５０２とが、交互に連結されて形成されている。またミラー支持弾性体５００は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。さらにミラー支持弾性体５００は、隣接する径方向部材５０１同士がミラー４３１の円周方向に沿って互いに対向するようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。
【０１７８】
熱アクチュエータ５１０は、２本の棒状部材５１１，５１２を備える。棒状部材５１１，５１２は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。さらに棒状部材５１１，５１２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な面に沿って互いに平行となるように配置されている。
【０１７９】
さらに棒状部材５１１，５１２は、図１３に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５１３と、酸化膜（本実施形態では酸化シリコン）５１４と、圧電膜５１６（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極５１７と下部電極５１８とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材５１５とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０１８０】
そして図１４（ａ）に示すように、圧電棒状部材５１５に一定電圧が常時印加される。なお、熱アクチュエータ５１０には給電線ＦＬ５を介して電圧が印加される（図１１を参照）。
【０１８１】
温度が変化しない場合には、印加される電圧値に応じて、圧電棒状部材５１５の長手方向（以下、Ｘ方向という）に沿って圧電棒状部材５１５が伸縮する。なお、圧電体の物性値である圧電定数ｄ３１の値は、温度が高くなるにつれて大きくなることが知られている。つまり、環境温度が変化すると圧電定数ｄ３１の値が変化し、これにより、圧電体の伸縮量が変化する。
【０１８２】
このため、温度が室温である状況下では、図１４（ａ）に示すように、圧電棒状部材５１５に電圧を印加すると、圧電棒状部材５１５がＸ方向に縮む。これにより棒状部材５１１，５１２は、その積層方向（以下、Ｚ方向という）に撓む。したがって棒状部材５１１，５１２は、Ｚ方向に沿ってへこむ凹形状となり、Ｘ方向への縮みが発生する。
【０１８３】
そして、温度が室温より高い状況下では、圧電定数ｄ３１が大きくなるため、図１４（ｂ）に示すように、圧電棒状部材５１５のＸ方向への縮み量が大きくなる。これにより、棒状部材５１１，５１２のＺ方向への撓みが大きくなる。したがって、Ｘ方向への縮み量は、室温時よりも大きくなる（図中の縮み量差ΔＬ１を参照）。
【０１８４】
一方、温度が室温より低い状況下では、圧電定数ｄ３１が小さくなるため、図１４（ｃ）に示すように、圧電棒状部材５１５のＸ方向への縮み量が小さくなる。これにより、棒状部材５１１，５１２のＺ方向への撓みが小さくなる。したがって、Ｘ方向への縮み量は、室温時よりも小さくなる（図中の縮み量差ΔＬ２を参照）。
【０１８５】
このため、熱アクチュエータ５１０では、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、低温時における長手方向長さＬ１（図１５（ａ）を参照）よりも、高温時における長手方向長さＬ２（図１５（ｂ）を参照）のほうが短くなる。
【０１８６】
したがって、例えば図１２（ａ）に示すように、２個の熱アクチュエータ５１０が、ミラー４３１の鏡面に直交する回転軸ｍに対して互いに対称になるように配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図１２（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５１０が縮み、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ７１を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【０１８７】
さらにミラー４３１は楕円形状である。このため、第１実施形態と同様に、ミラー４３１の長軸と回転軸ｋとで成す角度が小さくなるほど、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。したがって、温度が高くなるほど上記の角度が小さくなるようにミラー４３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０１８８】
次に、光走査装置４０１の製造方法を図１６を用いて説明する。
光走査装置４０１を製造するために、まず図１６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板６００に対して熱酸化処理を行う。ＳＯＩ基板６００は、シリコン基板６１０上に埋込酸化膜層６２０と単結晶シリコン層６３０が順次積層された構造を有する。このため、上記の熱酸化処理により、単結晶シリコン層６３０の表面に熱酸化膜６４０が形成されるとともに、シリコン基板６１０の裏面にも熱酸化膜６５０が形成される。
【０１８９】
そして、熱酸化膜６４０上にＴｉ／Ｐｔ層６６０を堆積し、さらにＴｉ／Ｐｔ層６６０上にＰＺＴ層６７０を堆積し、その後にパターニングする。これにより、図１６（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５１０の圧電膜５１６と下部電極５１８が形成される。
【０１９０】
さらに、Ｔｉ／Ａｕ層６８０を堆積しパターニングする。これにより、熱アクチュエータ５１０の上部電極５１７と、ミラー４３１の鏡面部６８５が形成される。
そして図１６（ｃ）に示すように、光ビーム走査部４０２の隙間に対応する領域（図１６（ｃ）では、ミラー４３１と熱アクチュエータ５１０との間の隙間）の単結晶シリコン層６３０をＤＲＩＥによりエッチングする。
【０１９１】
その後、図１６（ｄ）に示すように、シリコン基板６１０の裏面の熱酸化膜６５０のうち光ビーム走査部４０２に対応する領域をエッチングにより除去し、その後、除去されなかった熱酸化膜６５０をマスクとしてシリコン基板６１０をエッチングすることにより、シリコン基板６１０に凹部６９０が形成される。
【０１９２】
また図１６（ｅ）に示すように、埋込酸化膜層６２０のうち凹部６９０の領域と、シリコン基板６１０の裏面の熱酸化膜６５０をエッチングにより除去する。これにより光走査装置４０１は、光ビーム走査部４０２が回転可能となるように構成される。
【０１９３】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５１０は、弾性連結部４１６ａ，４１６ｂと同じ材料からなる棒状部材５１３と、圧電膜５１６を上部電極５１７と下部電極５１８との間で挟んで形成された圧電棒状部材５１５とを積層して構成され、上部電極５１７と下部電極５１８との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加される。
【０１９４】
そして圧電棒状部材５１５は、上部電極５１７と下部電極５１８との間に一定値の電圧が印加されることにより、上部電極５１７から下部電極５１８へ向かう方向に対して垂直な面（以下、電極対向面という）に沿って伸び又は縮みが発生する。
【０１９５】
なお、圧電体の物性値の一つである圧電定数ｄ３１は、圧電体に電圧が印加されたときの電極対向面に沿った伸縮のし易さを示す値であり、温度が高くなるほど、圧電定数ｄ３１の値が大きくなることが知られている。つまり、温度が変化すると、圧電定数ｄ３１の値が変化し、圧電体における電極対向面に沿った伸縮量が変化する。
【０１９６】
このため、温度が高くなると、圧電棒状部材５１５が電極対向面に沿って棒状部材５１３よりも縮むため、圧電棒状部材５１５と棒状部材５１３とが積層されて構成されている熱アクチュエータ５１０は上部電極５１７から下部電極５１８へ向かう方向へ撓む。すなわち熱アクチュエータ５１０は、温度が高くなるほど、電極対向面に沿った長さが短くなり、温度に応じた位置に自動的にミラー４３１を変位させることができる。
【０１９７】
これにより、温度を検出する温度センサ、および温度検出結果に基づいて温度補正を行う制御回路などを用いることなくミラー４３１を変位させることができるため、光走査装置４０１の構成を簡略化することができる。
【０１９８】
また圧電棒状部材５１５は、上部電極５１７と下部電極５１８との間に印加される電圧値が大きくなるほど、電極対向面に沿った伸縮量が大きくなる。
このため、経年変化に伴い弾性連結部４１６ａ，４１６ｂの剛性が変化して光走査装置４０１の共振周波数ｆが変化することや、圧電棒状部材５１５の剛性が変化して電極対向面に沿った伸縮量が変化することに対し、上部電極５１７と下部電極５１８との間に印加される電圧値を調整することによりミラー４３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させ、経年変化に伴う共振周波数ｆの変化を抑制することが可能となる。
【０１９９】
なお、ミラー４３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを変化させるために、ミラー４３１の反射面は、円以外の形状（本実施形態では楕円形状）を有し、熱アクチュエータ５１０は、反射面に垂直な回転軸ｍを中心にミラー４３１を回転させる。
【０２００】
すなわち、ミラー４３１の反射面は円以外の形状を有しているため、反射面に垂直な回転軸ｍを中心としたミラー４３１の回転に伴い、ミラー４３１において回転軸ｋから最も遠い地点と回転軸ｋとの距離が変化する。本実施形態では、ミラー４３１の反射面が楕円形状であるため、長軸方向と短軸方向とで径が異なり、ミラー４３１の回転に伴い上記距離が変化する。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２０１】
またミラー支持弾性体５００は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って偶数回折り返した形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５００は、熱アクチュエータ５１０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２０２】
これにより、熱アクチュエータ５１０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２０３】
また圧電膜５１６は、一般に利用されている圧電体のなかで圧電定数ｄ３１が最も大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなるため、熱アクチュエータ５１０によるミラー４３１の変位量を大きくすることができる。
【０２０４】
以上説明した実施形態において、ミラー４３１は本発明における反射部、弾性連結部４１６ａ，４１６ｂは本発明における第１弾性変形部材、内ジンバル４１２は本発明における第１支持部、弾性連結部４１５ａ，４１５ｂは本発明における第２弾性変形部材、外ジンバル４１１は本発明における第２支持部、弾性連結部４１４ａ，４１４ｂは本発明における第３弾性変形部材、支持部４０３は本発明における第３支持部である。
【０２０５】
また、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５１０は本発明における連結変位部、棒状部材５１３は本発明における基板部材、圧電膜５１６は本発明における圧電体、上部電極５１７および下部電極５１８は本発明における第１電極および第２電極、圧電棒状部材５１５は本発明における圧電部材、ミラー支持弾性体５００は本発明における連結支持部である。
【０２０６】
（第９実施形態）
以下に本発明の第９実施形態について図面とともに説明する。なお第９実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２０７】
第９実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第９実施形態の光反射部４１３は、図１７（ａ）に示すように、ミラー支持弾性体５００が省略された点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５２０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２０８】
熱アクチュエータ５２０は、２本の棒状部材５２１，５２２を備える。棒状部材５２１，５２２は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。さらに棒状部材５２１，５２２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な面に沿って互いに平行となるように配置されている。
【０２０９】
また棒状部材５２１，５２２は、図１８（ａ）に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材５２３と、酸化膜（不図示）と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材５２４とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２１０】
但し、棒状部材５２１では、棒状部材５２３を挟んでミラー４３１の鏡面と同じ側に圧電棒状部材５２４が配置され、棒状部材５２２では、棒状部材５２３を挟んでミラー４３１の鏡面とは反対側に圧電棒状部材５２４が配置される。
【０２１１】
このため、Ｘ方向へ縮むことによりＺ方向に沿って突出する向きは、棒状部材５２１と棒状部材５２２とで逆となる。
また、第８実施形態と同様に、熱アクチュエータ５２０では、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、低温時における長手方向長さＬ１（図１８（ａ）を参照）よりも、高温時における長手方向長さＬ２（図１８（ｂ）を参照）のほうが短くなる。
【０２１２】
したがって、例えば図１７（ａ）に示すように、２個の熱アクチュエータ５２０が、ミラー４３１の鏡面に直交する回転軸ｍに対して互いに対称になるように配置されている場合には、温度が室温より高くなると、図１７（ｂ）に示すように、熱アクチュエータ５２０が縮み、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして反時計周りに回転する（矢印Ｄ８１を参照）。一方、温度が室温より低くなると、ミラー４３１は、回転軸ｍを中心にして時計回りに回転する。
【０２１３】
したがって、第８実施形態と同様に、温度が高くなるほど上記の角度が小さくなるようにミラー４３１の位置を設定することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２１４】
次に、光走査装置４０１の製造方法を図１９および図２０を用いて説明する。
光走査装置４０１を製造するために、まず図１９（ａ）に示すように、シリコン基板７００に対して熱酸化処理を行う。これにより、シリコン基板７００の表面に熱酸化膜７１０が形成されるとともに、シリコン基板７００の裏面にも熱酸化膜７２０が形成される。
【０２１５】
そして図１９（ｂ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側において棒状部材５２２が形成される部分に、棒状部材５２２の下部電極と上部電極に電圧を印加するためのトレンチ７２１，７２２を形成する。なおトレンチ７２１，７２２は、熱酸化膜７２０を貫通し、シリコン基板７００内に底面を有する。
【０２１６】
そして、熱酸化処理を行うことにより、図１９（ｃ）に示すように、トレンチ７２１，７２２の側壁に熱酸化膜７３０を形成する。
その後、Ｔｉ／Ｐｔ層７４０を堆積しパターニングする。さらに、Ｔｉ／Ａｕ層７５０を堆積しパターニングする。これにより、図１９（ｄ）に示すように、トレンチ７２１内にＴｉ／Ｐｔ層７４０が埋め込まれるとともに、トレンチ７２２内にＴｉ／Ａｕ層７５０が埋め込まれる。
【０２１７】
さらに、Ｔｉ／Ｐｔ層７６０を堆積しパターニングし、その後にＰＺＴ層７７０を堆積しパターニングする。さらに、Ｔｉ／Ａｕ層７８０を堆積しパターニングする。これにより、図１９（ｅ）に示すように、トレンチ７２１の開口部上に棒状部材５２２の圧電棒状部材５２４が形成されるとともに、トレンチ７２２内のＴｉ／Ａｕ層７５０と圧電棒状部材５２４の上部電極とが電気的に接続される。
【０２１８】
そして図１９（ｆ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側となる熱酸化膜７２０上に有機樹脂７９０を塗布する。その後、有機樹脂７９０を接着剤として、図１９（ｇ）に示すように、裏面に熱酸化膜８００が形成されたシリコン基板８１０をシリコン基板７００に張り合わせる。
【０２１９】
さらに図１９（ｈ）に示すように、トレンチ７２１内のＴｉ／Ｐｔ層７４０とトレンチ７２２内のＴｉ／Ａｕ層７５０が露出するまで、シリコン基板７００の表面を研削研磨する。
【０２２０】
その後、熱酸化処理を行うことにより、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板７００の表面においてＴｉ／Ｐｔ層７４０およびＴｉ／Ａｕ層７５０が露出している領域以外に熱酸化膜８２０を形成する。
【０２２１】
そして、シリコン基板７００の表面側にＴｉ／Ｐｔ層８３０を堆積しパターニングする。その後、シリコン基板７００の表面側にＰＺＴ層８４０を堆積しパターニングする。さらに、シリコン基板７００の表面側にＴｉ／Ａｕ層８５０を堆積しパターニングする。
【０２２２】
これにより、図２０（ｂ）に示すように、シリコン基板７００の裏面側のＴｉ／Ｐｔ層７４０と電気的に接続されるＴｉ／Ｐｔ層８３０のパターンがシリコン基板７００の表面側に形成される。また、シリコン基板７００の裏面側のＴｉ／Ａｕ層７５０と電気的に接続されるＴｉ／Ａｕ層８５０のパターンがシリコン基板７００の表面側に形成される。さらに、シリコン基板７００の表面側に、棒状部材５２１の圧電棒状部材５２４と、ミラー４３１の鏡面部８５５が形成される。
【０２２３】
そして図２０（ｃ）に示すように、光ビーム走査部２の隙間に対応する領域（図２０（ｃ）では、ミラー４３１と熱アクチュエータ５２０との間の隙間）のシリコン基板７００をＤＲＩＥによりエッチングする。
【０２２４】
その後、図２０（ｄ）に示すように、シリコン基板８１０の裏面の熱酸化膜８００のうち光ビーム走査部２に対応する領域をエッチングにより除去し、その後、除去されなかった熱酸化膜８００をマスクとしてシリコン基板８１０をエッチングすることにより、シリコン基板８１０に凹部８６０が形成される。
【０２２５】
また図２０（ｅ）に示すように、有機樹脂７９０のうち凹部８６０の領域をエッチングにより除去する。そして図２０（ｆ）に示すように、熱酸化膜７２０のうち凹部８６０の領域と、シリコン基板８１０の裏面の熱酸化膜８００をエッチングにより除去する。これにより、光走査装置４０１は、光ビーム走査部４０２が回転可能となるように構成される。
【０２２６】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５２０を構成する棒状部材５２１，５２２において、Ｘ方向へ縮むことによりＺ方向に沿って突出する向きは、棒状部材５２１と棒状部材５２２とで逆となる。このため、熱アクチュエータ５２０は、熱アクチュエータ５２０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２２７】
これにより、熱アクチュエータ５２０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２２８】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５２０は本発明における連結変位部、棒状部材５２３は本発明における基板部材、圧電棒状部材５２４は本発明における圧電部材である。
【０２２９】
（第１０実施形態）
以下に本発明の第１０実施形態について図面とともに説明する。なお第１０実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２３０】
第１０実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１０実施形態の光反射部４１３は、図２１（ａ）に示すように、楕円形状のミラー４３１がその長軸ＬＡと回転軸ｋとを直交させるようにして配置されている点と、ミラー支持弾性体５００の代わりにミラー支持弾性体５３０が設けられた点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５４０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２３１】
ミラー支持弾性体５３０は、シリコンを材料とした曲線状の棒状部材である。そしてミラー支持弾性体５３０は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続されている。
【０２３２】
熱アクチュエータ５４０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材と、酸化膜と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２３３】
そして熱アクチュエータ５４０は、その長手方向がミラー４３１の長軸ＬＡと平行になるようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置されている。
したがって、熱アクチュエータ５４０は、温度変化に応じて、ミラー４３１の長軸方向に沿って伸縮する。
【０２３４】
そして、例えば図２１（ａ）に示すように、低温時において、ミラー４３１の短軸ＳＡが回転軸ｋを挟んで熱アクチュエータ５４０と反対側に配置されるように、熱アクチュエータ５４０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなると、図２１（ｂ）に示すように、楕円形状のミラー４３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ９１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ９１を参照）が短くなるように移動し（矢印Ｄ９１を参照）、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２３５】
したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ５４０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２３６】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５４０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー４３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２３７】
またミラー支持弾性体５３０は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って曲線状にした形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５３０は、熱アクチュエータ５４０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２３８】
これにより、熱アクチュエータ５４０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２３９】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５４０は本発明における連結変位部、ミラー支持弾性体５３０は本発明における連結支持部である。
（第１１実施形態）
以下に本発明の第１１実施形態について図面とともに説明する。なお第１１実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２４０】
第１１実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１１実施形態の光反射部４１３は、図２２（ａ）に示すように、楕円形状のミラー４３１がその長軸ＬＡと回転軸ｋとを直交させるようにして配置されている点と、ミラー支持弾性体５００の代わりにミラー支持弾性体５５０が設けられた点と、てこ部５６０が追加された点と、熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５７０が設けられた点以外は第８実施形態と同じである。
【０２４１】
ミラー支持弾性体５５０は、シリコンを材料として棒状部材を複数回折り返した形状に形成されている。そしてミラー支持弾性体５５０は、ミラー４３１からミラー支持枠４３２へ向かう方向またはミラー支持枠４３２からミラー４３１へ向かう方向（すなわち、円形状のミラー支持枠４３２の径方向）に延びる径方向部材５５１と、ミラー４３１の円周方向に沿って延びる周方向部材５５２とが、交互に連結されて形成されている。またミラー支持弾性体５５０は、その一端がミラー支持枠４３２の内周部に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。さらにミラー支持弾性体５５０は、隣接する周方向部材５５２同士がミラー支持枠４３２の径方向に沿って互いに対向するようにして、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。
【０２４２】
てこ部５６０は、ミラー４３１の長軸ＬＡを挟んだ両側において、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置される。そして、てこ部５６０は、シリコンを材料として、接続ブロック５６１と、弾性リンク５６２と、接続ブロック支持弾性体５６３と、弾性リンク支持体５６４とを備えた形状に形成されている。
【０２４３】
接続ブロック５６１は、ミラー４３１とミラー支持枠４３２との間に配置され、熱アクチュエータ５７０と連結される。
弾性リンク５６２は、接続ブロック５６１とミラー４３１との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー４３１の外周部に接続される。
【０２４４】
接続ブロック支持弾性体５６３は、接続ブロック５６１とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。
【０２４５】
弾性リンク支持体５６４は、弾性リンク５６２とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が弾性リンク５６２に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。
【０２４６】
熱アクチュエータ５７０は、シリコンを材料として棒状に形成された棒状部材と、酸化膜と、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成された圧電棒状部材とが、その長手方向に直交する方向に沿って積層されて構成されている。
【０２４７】
そして熱アクチュエータ５７０は、その長手方向がミラー４３１の長軸ＬＡと平行になるようにして、接続ブロック５６１とミラー支持枠４３２との間に配置され、その一端が接続ブロック５６１に接続されるとともに他端がミラー支持枠４３２の内周部に接続される。したがって、熱アクチュエータ５４０は、温度変化に応じて、ミラー４３１の長軸方向に沿って伸縮する。
【０２４８】
そして、例えば図２２（ａ）に示すように、低温時において、ミラー４３１の短軸ＳＡが回転軸ｋを挟んで熱アクチュエータ５７０と同じ側に配置されるように、てこ部５６０を介して熱アクチュエータ５７０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなると、図２２（ｂ）に示すように、楕円形状のミラー４３１の周縁部のうち回転軸ｋから最も離れている地点（点Ｐ１０１を参照）と回転軸ｋとの距離（距離Ｉ１０１を参照）が短くなるように移動し（矢印Ｄ１０１を参照）、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２４９】
したがって、温度が高くなるほど上記の距離が小さくなるように、熱アクチュエータ５７０とミラー４３１とを連結することにより、温度が高くなるほど回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなるように構成することができる。
【０２５０】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５７０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー４３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２５１】
なお、弾性リンク５６２と弾性リンク支持体５６４とは、てこ機構を形成している。すなわち、弾性リンク５６２の一端に位置する接続ブロック５６１を熱アクチュエータ５７０で変位させると、弾性リンク支持体５６４と弾性リンク５６２との接続点５６５（図２２（ａ）を参照）を支点としてミラー４３１が変位する。
【０２５２】
そして、熱アクチュエータ５７０から接続点５６５（支点）までの距離を、接続点５６５（支点）からミラー４３１までの距離より短くすることで、熱アクチュエータ５７０の変位が小さくても、ミラー４３１の変位を大きくすることができる。
【０２５３】
またミラー支持弾性体５５０は、シリコンを材料として棒状部材をミラー４３１の反射面に沿って複数回折り返した形状に形成されている。このため、ミラー支持弾性体５５０は、熱アクチュエータ５７０がミラー４３１を変位させることによりミラー４３１の反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するようにミラー４３１とミラー支持枠４３２とを連結してミラー４３１を支持する。
【０２５４】
これにより、熱アクチュエータ５７０がミラー４３１を変位させることに起因して、光走査装置４０１が光ビームを走査するときの走査方向が変動してしまうことを抑制することができる。
【０２５５】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５７０は本発明における連結変位部、ミラー支持弾性体５５０は本発明における連結支持部である。
（第１２実施形態）
以下に本発明の第１２実施形態について図面とともに説明する。なお第１２実施形態では、第８実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０２５６】
第１２実施形態における光走査装置４０１は、光反射部４１３の構成が変更された点以外は第８実施形態と同じである。
第１２実施形態の光反射部４１３は、図２３に示すように、ミラー４３１が楕円形状ではなく円形状である点と、ミラー支持弾性体５００と熱アクチュエータ５１０の代わりに熱アクチュエータ５８０が設けられた点以外は第１実施形態と同じである。
【０２５７】
ミラー４３１は、図２４（ａ）に示すように、ミラー支持枠４３２の枠により内部に形成される開口部４３２ａと、ミラー４３１における鏡面４３１ａとは反対側の面４３１ｂとが対向するように配置される。
【０２５８】
熱アクチュエータ５８０は、鏡面直交方向部材５８１と、鏡面方向部材５８２と、圧電棒状部材５８３とを備える。
鏡面直交方向部材５８１は、ミラー支持枠４３２の枠から、ミラー支持枠４３２を挟んでミラー４３１が配置されている側に向かって、ミラー４３１の鏡面に対して直交する方向（矢印Ｄ１１１を参照。以下、鏡面直交方向という）に沿って延びる。
【０２５９】
鏡面方向部材５８２は、ミラー４３１の鏡面に対して平行な方向（以下、鏡面方向という）に沿って延びる。そして鏡面方向部材５８２は、その一端が、鏡面直交方向部材５８１におけるミラー支持枠４３２と連結されていない側の端部に接続されるとともに、他端がミラー４３１の外周部に接続される。これにより、ミラー４３１は、ミラー支持枠３２の開口部４３２ａ上に配置されるように、複数の熱アクチュエータ５８０によって支持される。
【０２６０】
圧電棒状部材５８３は、圧電膜（本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を上部電極と下部電極とで挟んで棒状に形成される。そして圧電棒状部材５８３は、酸化膜（不図示）を介して鏡面方向部材５８２上に積層される。
【０２６１】
なお熱アクチュエータ５８０は、鏡面方向部材５８２が、ミラー支持枠４３２の開口部４３２ａと対向するように配置されるとともに、圧電棒状部材５８３が、鏡面方向部材５８２上の開口部４３２ａと同じ側に配置される。
【０２６２】
これにより熱アクチュエータ５８０は、温度が高くなると、図２４（ｂ）に示すように、積層されている鏡面方向部材５８２と圧電棒状部材５８３のＺ方向への撓みが大きくなり、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離が小さくなるようにミラー４３１が鏡面直交方向に沿って移動し、回転軸ｋ周りの慣性モーメントが小さくなる。
【０２６３】
このように構成された光走査装置４０１では、熱アクチュエータ５８０は、回転軸ｋに直交する方向に沿ってミラー３１を移動させることにより、ミラー４３１と回転軸ｋとの距離を変化させる。そして、この距離の変化により、慣性モーメントを変化させることができる。
【０２６４】
以上説明した実施形態において、ミラー支持枠４３２と熱アクチュエータ５８０は本発明における連結変位部、鏡面方向部材５８２は本発明における基板部材、圧電棒状部材５８３は本発明における圧電部材である。
【０２６５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態においては、熱アクチュエータとしてシリコンと酸化シリコンとを組み合わせたものを示した。しかし、シリコンに対して熱膨張率の異なる材料であれば、酸化シリコン以外の材料も選択可能であり、例えば、アルミ等の金属材料、ポリイミド、ＳＵ８等の樹脂材料を用いてもよい。
【０２６６】
また上記実施形態においては、図５（ｅ）に示す熱アクチュエータ配置領域３３１において、熱アクチュエータ配置領域３３１の左側のデバイス層エッチング領域３４２は、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の左側にデバイス層が残るように形成されている一方、熱アクチュエータ配置領域３３１の右側のデバイス層エッチング領域３４２は、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の右側にデバイス層が残らないように形成されているものを示した（図５（ｇ）を参照）。しかし、マスクのアライメントずれを考慮して、熱アクチュエータ配置領域３３１の右側のデバイス層エッチング領域３４２を、ＤＲＩＥにより熱アクチュエータ配置領域３３１の右側にデバイス層が残るように数μｍずらして形成してもよい。
【０２６７】
また上記実施形態においては、３自由度連成振動系を構成する光走査装置１を適用したものを示したが、以下に示す光走査装置に本発明の連結変位部を適用してもよい。
図２５は、本発明が適用された実施形態の光走査装置２０１の構成を示す平面図である。
【０２６８】
光走査装置２０１は、図２５に示すように、光ビームを走査する光ビーム走査部２０２と、光ビーム走査部２０２を支持する支持部２０３と、光ビーム走査部２０２に回転駆動力を印加する駆動部２０４とを備える。
【０２６９】
光ビーム走査部２０２は、ジンバル２１１と光反射部２１２と弾性連結部２１３ａ，２１３ｂと弾性連結部２１４ａ，２１４ｂと櫛歯電極部２１５，２１６，２１７，２１８とから構成される。
【０２７０】
これらのうち光反射部２１２は、第１実施形態の光反射部１３と同様に、ミラー３１とミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３とから構成される。
またジンバル２１１は、矩形枠状であり、枠内に光反射部２１２が配置される。
【０２７１】
また弾性連結部２１４ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の枠内に配置され、光反射部２１２とジンバル２１１とを連結する。また弾性連結部２１４ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の枠内に配置され、光反射部２１２を挟んで弾性連結部２１４ａと反対側において、光反射部２１２とジンバル２１１とを連結する。なお、弾性連結部２１４ａおよび弾性連結部２１４ｂは、光反射部２１２の回転軸ｋとなる。これにより光反射部２１２は、回転軸ｋを中心に捻り振動可能に構成される。
【０２７２】
また弾性連結部２１３ａは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１の上辺２１１ａと支持部２０３とを連結する。また弾性連結部２１３ｂは、弾性変形可能な材料で構成されており、ジンバル２１１を挟んで弾性連結部２１３ａと反対側において、ジンバル２１１の下辺２１１ｂと支持部２０３とを連結する。なお、弾性連結部２１３ａおよび弾性連結部２１３ｂは、ジンバル２１１の回転軸ｉとなる。これによりジンバル２１１は、回転軸ｉを中心に捻り振動可能に構成される。
【０２７３】
また櫛歯電極部２１５は、ミラー支持枠３２の下半円部に沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２１６は、ミラー支持枠３２の上半円部に沿って櫛歯状に形成されている。
【０２７４】
また櫛歯電極部２１７は、ジンバル２１１の左辺２１１ｃに沿って櫛歯状に形成されている。さらに櫛歯電極部２１８は、ジンバル２１１の右辺２１１ｄに沿って櫛歯状に形成されている。
【０２７５】
次に駆動部２０４は、櫛歯電極部２１５，２１６，２１７，２１８それぞれと一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成された櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄから構成される。
【０２７６】
次に支持部２０３は、上辺２１１ａと連結されていない側の弾性連結部２１３ａの端部と連結される上側支持部２０３ａと、下辺２１１ｂと連結されていない側の弾性連結部２１３ｂの端部と連結される下側支持部２０３ｂと、櫛歯電極部２１７と対向していない側の櫛歯電極部２０４ｃの端部と連結される左側支持部２０３ｃと、櫛歯電極部２１８と対向していない側の櫛歯電極部２０４ｄの端部と連結される右側支持部２０３ｄとから構成される。
【０２７７】
また、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂは、櫛歯電極部２１５，２１６と噛み合うように配置された状態でジンバル２１１と連結される。
このように構成された光走査装置２０１において、櫛歯電極部２１５，２１６と、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂとの間にパルス電圧を印加することにより、周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部２１４ａ，２１４ｂが弾性変形してねじれることにより、光反射部２１２が弾性連結部２１４ａ，２１４ｂを回転軸ｋとして往復振動する。さらに、櫛歯電極部２１７，２１８と、櫛歯電極部２０４ｃ，２０４ｄとの間にパルス電圧を印加することにより、周期的に変化する静電引力が生じ、弾性連結部２１３ａ，２１３ｂが弾性変形してねじれることにより、ジンバル２１１が弾性連結部２１３ａ，２１３ｂを回転軸ｉとして往復振動する。
【０２７８】
このように構成された光走査装置２０１によれば、回転軸ｋを中心とした揺動と、回転軸ｉを中心とした揺動によって、ミラー３１で反射する光ビームを２次元的に走査することができる。さらに、光走査装置２０１では、ミラー支持枠３２と熱アクチュエータ３３が、ミラー３１と弾性連結部２１４ａ，２１４ｂとを連結するとともに、温度が高くなるほどミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントが低くなるようにミラー３１を変位させることができる。したがって、温度上昇に伴うヤング率の低下に対応して、ミラー３１の回転軸ｋ周りの慣性モーメントを低下させることにより、温度上昇に伴う共振周波数の変化を抑制することができる。これにより、温度変化による走査特性の変化を抑制することができる。
【０２７９】
なお、弾性連結部２１４ａ，２１４ｂは本発明における第１弾性変形部材、ジンバル２１１は本発明における第１支持部、弾性連結部２１３ａ，２１３ｂは本発明における第２弾性変形部材、回転軸ｉは本発明における第２回転軸、支持部２０３は本発明における第２支持部である。
【０２８０】
また上記実施形態においては、３自由度連成振動系を構成する光走査装置４０１を適用したものを示したが、以下に示す光走査装置に本発明の連結変位部を適用してもよい。
光走査装置９０１は、図２６に示すように、光反射部２１２の代わりに第８実施形態の光反射部４１３を設けた点と、櫛歯電極部２０４ａ，２０４ｂの代わりに圧電ユニモルフ９０４ａ，９０４ｂを設けて回転軸ｋを中心に光反射部４１３を振動させる点と、櫛歯電極部２０４ｃ，２０４ｄの代わりに圧電ユニモルフ９０４ｃ，９０４ｄを設けて回転軸ｉを中心に光反射部４１３を振動させる点以外は光走査装置２０１と同じである。
【０２８１】
なお、圧電ユニモルフ９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃ，９０４ｄにはそれぞれ給電線ＦＬ１１，ＦＬ１２，ＦＬ１３，ＦＬ１４を介して電圧が印加され、光反射部４１３の熱アクチュエータ５１０には給電線ＦＬ１５を介して電圧が印加される。
【符号の説明】
【０２８２】
１，４０１，９０１…光走査装置、２…光ビーム走査部、３…支持部、４…駆動部、５…角度検出部、１１…外ジンバル、１２…内ジンバル、１３,４１３…光反射部、１４ａ,１４ｂ,１５ａ,１５ｂ,１６ａ,１６ｂ,４１６ａ,４１６ｂ…弾性連結部、１７,１８,１９,２０…櫛歯電極部、３１…ミラー、３２,４３２…ミラー支持枠、３３,６０,７０,８０,９０,１００,１１０,５１０,５２０,５４０,５７０,５８０…熱アクチュエータ、４１…駆動信号発生回路、４２…増幅回路、４３…Ｃ−Ｖ変換回路、４４…半導体レーザ、４５…制御回路、５１,５２,６２,７２,８２,９１,９２,１０２,１１１,１１２…棒状部材、６１,７１,８１,９１,１０１…折返部材、２０１…光走査装置、２０２…光ビーム走査部、２０３…支持部、２０４…駆動部、２１１…ジンバル、２１２…光反射部、２１３ａ,２１３ｂ,２１４ａ,２１４ｂ…弾性連結部、２１５,２１６,２１７,２１８…櫛歯電極部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射させる反射面を有する反射部（３１，４３１）と、
前記反射部を捻り振動させるための第１回転軸となる第１弾性変形部材（１６ａ，１６ｂ，２１４ａ，２１４ｂ，４１６ａ，４１６ｂ）とを備え、
前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを走査する光走査装置（１，２０１，４０１，９０１）であって、
前記反射部と前記第１弾性変形部材とを連結するとともに、温度が高くなるほど前記反射部の前記第１回転軸周りの慣性モーメントが低くなるように前記反射部を変位させる連結変位部（３２，４３２，３３，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，５１０，５２０，５４０，５７０，５８０）を備える
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記反射部の前記反射面は、円以外の形状を有し、
前記連結変位部（３２，４３２，３３，６０，７０，５１０，５２０）は、前記反射部の変位として、前記反射面に垂直な回転軸である変位回転軸を中心に前記反射部を回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記連結変位部（３２，４３２，８０，９０，１００，１１０，５４０，５７０，５８０）は、前記反射部の変位として、前記第１回転軸に直交する方向に沿って前記反射部を移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記連結変位部（３２，３３，６０，７０，８０，９０，１００，１１０）は、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる少なくとも２つの部材を積層して構成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記２つの部材は、
シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材である
ことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記連結変位部（３２，６０，７０）は、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材を積層して構成され、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材のうち、
一方の部材（６１，７１，８１，１０１）は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、
他方の部材（６２，７２，８２，１０２）は、前記一方の部材と前記他方の部材とが交互に配置されるように、前記折り返した形状に形成された前記一方の部材に積層される
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記連結変位部（４３２，５１０，５２０，５４０，５７０，５８０）は、
前記第１弾性変形部材（４１６ａ，４１６ｂ）と同じ材料からなる基板部材（５１３，５２３，５８２）と、圧電体（５１６）を第１電極（５１７）と第２電極（５１８）との間で挟んで形成された圧電部材（５１５，５２４，５８３）とを積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記連結変位部が前記反射部（４３１）を変位させることにより前記反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するように前記反射部と前記連結変位部とを連結して前記反射部を支持する連結支持部（５００，５３０，５５０）を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１弾性変形部材（２１４ａ，２１４ｂ）を支持する第１支持部（２１１）と、
前記第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材（２１３ａ，２１３ｂ）を有し、該第２弾性変形部材を第２回転軸として前記第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部（２０３）とを備え、
前記第２回転軸は、前記第１回転軸と交差するように配置され、
前記第２回転軸を中心にして前記第１支持部を揺動させると共に、前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを２次元に走査する
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置（２０１，９０１）。
【請求項１１】
前記第１弾性変形部材（１６ａ，１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ）を支持する第１支持部（１２，４１２）と、
前記第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材（１５ａ，１５ｂ，４１５ａ，４１５ｂ）を有し、該第２弾性変形部材を第２回転軸として前記第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部（１１，４１１）と、
前記第２支持部に連結された弾性変形可能な第３弾性変形部材（１４ａ，１４ｂ，４１４ａ，４１４ｂ）を有し、該第３弾性変形部材を第３回転軸として前記第２支持部を揺動可能に支持する第３支持部（３，４０３）とを備え、
前記第２回転軸は、前記第１回転軸と交差するように配置され、
前記第３回転軸は、前記第１回転軸および前記第２回転軸と交差するように配置され、
前記反射部（３１，４３１）、前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部、前記第１弾性変形部材、前記弾性変形部材、および前記第３弾性変形部材が、固有の周期的外力が作用した場合に大きい回転角で捻り振動する３自由度連成振動系を構成し、
前記３自由度連成振動系に前記固有の周期的外力を作用させることにより、前記第３回転軸を中心にして前記第２支持部を揺動させるとともに、前記第２回転軸を中心にして前記第１支持部を揺動させ、さらに前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを２次元に走査する
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置（１，４０１）。
【請求項１】
光ビームを反射させる反射面を有する反射部（３１，４３１）と、
前記反射部を捻り振動させるための第１回転軸となる第１弾性変形部材（１６ａ，１６ｂ，２１４ａ，２１４ｂ，４１６ａ，４１６ｂ）とを備え、
前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを走査する光走査装置（１，２０１，４０１，９０１）であって、
前記反射部と前記第１弾性変形部材とを連結するとともに、温度が高くなるほど前記反射部の前記第１回転軸周りの慣性モーメントが低くなるように前記反射部を変位させる連結変位部（３２，４３２，３３，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，５１０，５２０，５４０，５７０，５８０）を備える
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記反射部の前記反射面は、円以外の形状を有し、
前記連結変位部（３２，４３２，３３，６０，７０，５１０，５２０）は、前記反射部の変位として、前記反射面に垂直な回転軸である変位回転軸を中心に前記反射部を回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記連結変位部（３２，４３２，８０，９０，１００，１１０，５４０，５７０，５８０）は、前記反射部の変位として、前記第１回転軸に直交する方向に沿って前記反射部を移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記連結変位部（３２，３３，６０，７０，８０，９０，１００，１１０）は、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる少なくとも２つの部材を積層して構成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記２つの部材は、
シリコンを材料とする部材と、シリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材である
ことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記連結変位部（３２，６０，７０）は、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材を積層して構成され、
熱膨張率が互いに異なる材料からなる２つの部材のうち、
一方の部材（６１，７１，８１，１０１）は、折り返し部がコ字状になるようにして棒状部材を複数回折り返した形状に形成され、
他方の部材（６２，７２，８２，１０２）は、前記一方の部材と前記他方の部材とが交互に配置されるように、前記折り返した形状に形成された前記一方の部材に積層される
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記連結変位部（４３２，５１０，５２０，５４０，５７０，５８０）は、
前記第１弾性変形部材（４１６ａ，４１６ｂ）と同じ材料からなる基板部材（５１３，５２３，５８２）と、圧電体（５１６）を第１電極（５１７）と第２電極（５１８）との間で挟んで形成された圧電部材（５１５，５２４，５８３）とを積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極との間に、予め設定された一定値の電圧が常時印加される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記連結変位部が前記反射部（４３１）を変位させることにより前記反射面に沿った面方向が変化するのを抑制するように前記反射部と前記連結変位部とを連結して前記反射部を支持する連結支持部（５００，５３０，５５０）を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１弾性変形部材（２１４ａ，２１４ｂ）を支持する第１支持部（２１１）と、
前記第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材（２１３ａ，２１３ｂ）を有し、該第２弾性変形部材を第２回転軸として前記第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部（２０３）とを備え、
前記第２回転軸は、前記第１回転軸と交差するように配置され、
前記第２回転軸を中心にして前記第１支持部を揺動させると共に、前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを２次元に走査する
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置（２０１，９０１）。
【請求項１１】
前記第１弾性変形部材（１６ａ，１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ）を支持する第１支持部（１２，４１２）と、
前記第１支持部に連結された弾性変形可能な第２弾性変形部材（１５ａ，１５ｂ，４１５ａ，４１５ｂ）を有し、該第２弾性変形部材を第２回転軸として前記第１支持部を揺動可能に支持する第２支持部（１１，４１１）と、
前記第２支持部に連結された弾性変形可能な第３弾性変形部材（１４ａ，１４ｂ，４１４ａ，４１４ｂ）を有し、該第３弾性変形部材を第３回転軸として前記第２支持部を揺動可能に支持する第３支持部（３，４０３）とを備え、
前記第２回転軸は、前記第１回転軸と交差するように配置され、
前記第３回転軸は、前記第１回転軸および前記第２回転軸と交差するように配置され、
前記反射部（３１，４３１）、前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部、前記第１弾性変形部材、前記弾性変形部材、および前記第３弾性変形部材が、固有の周期的外力が作用した場合に大きい回転角で捻り振動する３自由度連成振動系を構成し、
前記３自由度連成振動系に前記固有の周期的外力を作用させることにより、前記第３回転軸を中心にして前記第２支持部を揺動させるとともに、前記第２回転軸を中心にして前記第１支持部を揺動させ、さらに前記第１回転軸を中心にして前記反射部を揺動させることにより、前記反射面により反射された光ビームを２次元に走査する
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光走査装置（１，４０１）。
【図２】
【図７】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図７】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−７６９８４（Ｐ２０１３−７６９８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７８２６２（Ｐ２０１２−１７８２６２）
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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