(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
電磁波を反射可能なミラーを有しており、基板から間隔を隔てて配置された傾動板と、
基板に固定された支持部材と、
一端が支持部材に接続し、他端が傾動板に接続しており、傾動板を傾動軸周りに傾動可能に支持する支持梁を備えており、
傾動板の側端部が、傾動軸に沿う方向に関して、傾動板と支持梁の接続部を超えて支持部材の側に伸びており、
傾動板に、傾動板の側端部から外側に向けて傾動軸に直交する方向へ伸びる舌片部が形成されており、
舌片部の少なくとも一部が、傾動軸に直交し、かつ傾動板と支持梁の接続部を含む平面内に含まれており、
傾動板が傾動したときに、舌片部の前記少なくとも一部が、基板と当接するＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
舌片部とは別に、傾動板に、傾動板から基板に向けて伸びる突起部がさらに形成されており、
突起部の少なくとも一部が、傾動軸に直交し、かつ傾動板と支持梁の接続部を含む平面内に含まれており、
傾動板が傾動したときに、舌片部の前記少なくとも一部と、突起部の前記少なくとも一部が、ともに基板に当接する請求項１のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
傾動板に、可動電極部が形成されており、
基板に、固定電極部と、固定電極部に対して絶縁され、可動電極部と同電位に維持された補助電極部が形成されており、
可動電極部と固定電極部に駆動電圧が印加されると、傾動板が傾動し、
傾動板が傾動したときに、舌片部の前記少なくとも一部が、補助電極部と当接する請求項１または２のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
傾動板が、異種材料の積層構造を有する請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
傾動板が、傾動軸に沿う方向の長さが傾動軸に直交する方向の長さに比べて長い形状に形成されている請求項１から４の何れか一項のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ＭＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、基板と、基板から間隙を隔てて配置された傾動板と、基板に固定された支持部材と、一端が支持部材に接続し、他端が傾動板に接続しており、傾動板を傾動軸周りに傾動可能に支持する支持梁を備えるＭＥＭＳデバイスが開示されている。このＭＥＭＳデバイスでは、駆動手段によって傾動板に傾動軸周りのトルクを印加することで、傾動板を傾動させる。傾動板の傾動角度は、傾動板の端部が基板に当接することで規定される。このＭＥＭＳデバイスは、傾動板に反射部を形成することで、偏向装置として使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＭＥＭＳデバイスでは、傾動板に傾動軸に沿う方向の反りが生じると、傾動角度に変化が生じてしまう。以下では、従来技術において、傾動板に傾動軸に沿う方向に反りが生じた場合の、傾動角度の変化について説明する。
【０００５】
図１６に示す光偏向装置１００は、従来技術のＭＥＭＳデバイスであって、基板１０２と、基板１０２から間隔を隔てて配置された傾動板１０４と、基板１０２に固定された支持柱１０６ａ，１０６ｂと、一端が支持柱１０６ａ，１０６ｂに接続し、他端が傾動板１０４に接続しており、傾動板１０４を傾動軸Ｘ周りに傾動可能に支持する支持梁１０８ａ，１０８ｂを備えている。支持梁１０８ａ，１０８ｂは、傾動板１０４と接続部１１０ａ，１１０ｂにおいてそれぞれ接続している。基板１０２には固定電極部１１２ａ，１１２ｂが形成されている。傾動板１０４には可動電極部１１４ａ，１１４ｂが形成されている。固定電極部１１２ａ，１１２ｂと可動電極部１１４ａ，１１４ｂの間に駆動電圧を印加することで、静電引力に起因して傾動板１０４に傾動軸Ｘ周りのトルクが作用して、傾動板１０４が傾動する。
【０００６】
図１７は傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じていない、理想的な状態における、傾動板１０４の傾動の様子を示している。図１７の（Ａ）は傾動板１０４を傾動させる駆動電圧が印加されておらず、傾動板１０４が基板１０２に略平行な状態に保たれている状態を示している。図１７の（Ｂ）は可動電極部１１４ａと固定電極部１１２ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１０４が傾動した状態を示している。この場合、傾動板１０４は、可動電極部１１４ａの側端部が固定電極部１１２ａに当接する傾動角度まで傾動する。
【０００７】
図１８は、傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１０４が下に凸な形状に変形した場合の、傾動板１０４の傾動の様子を示している。この場合、図１８の（Ａ）に示すように、支持梁１０８ａ，１０８ｂとの接続部１１０ａ，１１０ｂより内側の範囲では、傾動板１０４は下方に沈み込み、接続部１１０ａ，１１０ｂより外側の範囲では、傾動板１０４は上方に浮き上がる。従って、図１８の（Ｂ）に示すように、可動電極部１１４ａと固定電極部１１２ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１０４が傾動すると、可動電極部１１４ａの下方に沈み込んだ部分が他の部分よりも早く固定電極部１１２ａに当接してしまう。このような場合の傾動角度は、図１７の（Ｂ）に示す傾動板１０４に反りを生じていない場合の傾動角度よりも小さくなってしまう。
【０００８】
図１９は、傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１０４が上に凸な形状に変形した場合の、傾動板１０４の傾動の様子を示している。この場合、図１９の（Ａ）に示すように、支持梁１０８ａ，１０８ｂとの接続部１１０ａ，１１０ｂより内側の範囲では、傾動板１０４は上方に浮き上がり、接続部１１０ａ，１１０ｂより外側の範囲では、傾動板１０４は下方に沈み込む。従って、図１９の（Ｂ）に示すように、可動電極部１１４ａと固定電極部１１２ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１０４が傾動すると、可動電極部１１４ａの下方に沈み込んだ部分が他の部分よりも早く固定電極部１１２ａに当接してしまう。このような場合の傾動角度も、図１７の（Ｂ）に示す傾動板１０４に反りを生じていない場合の傾動角度よりも小さくなってしまう。
【０００９】
一般的に、ＭＥＭＳデバイスは、製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などの影響を受けやすく、傾動板に反りを生じやすい。傾動板に傾動軸に沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動角度を一定に保つことが可能な技術が期待されている。
【００１０】
本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、基板に対して傾動する傾動板を備えるＭＥＭＳデバイスにおいて、傾動板に傾動軸に沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動角度を一定に保つことが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書はＭＥＭＳデバイスを開示する。そのＭＥＭＳデバイスは、基板と、基板から間隔を隔てて配置された傾動板と、基板に固定された支持部材と、一端が支持部材に接続し、他端が傾動板に接続しており、傾動板を傾動軸周りに傾動可能に支持する支持梁を備えている。そのＭＥＭＳデバイスでは、基板および傾動板の一方に、突出部が形成されている。そのＭＥＭＳデバイスでは、突出部の少なくとも一部が、傾動軸に直交し、かつ傾動板と支持梁の接続部を含む平面内に含まれている。そのＭＥＭＳデバイスでは、傾動板が傾動したときに、突出部の前記少なくとも一部が、基板および傾動板の他方と当接する。
【００１２】
傾動板に傾動軸に沿う方向に反りが生じた場合でも、傾動軸に直交し、かつ傾動板と支持梁の接続部を含む平面内では、傾動板は上方に浮き上がったり、下方に沈み込んだりすることがない。上記のＭＥＭＳデバイスでは、このような反りの影響を受けない部位が、他の部位よりも先に基板と当接するように、傾動板または基板に突出部が形成されている。上記のＭＥＭＳデバイスによれば、傾動板に傾動軸に沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動角度を一定に保つことができる。
【００１３】
上記のＭＥＭＳデバイスでは、突出部を、種々の形態で実現することができる。例えば、突出部は、傾動板に形成された、傾動板の端部から外側に向けて傾動軸に直交する方向へ伸びる舌片部であってもよい。この場合、舌片部とは別に、傾動板に、傾動板から基板に向けて伸びる突起部がさらに形成されており、突起部の少なくとも一部が、傾動軸に直交し、かつ傾動板と支持梁の接続部を含む平面内に含まれており、傾動板が傾動したときに、舌片部の前記少なくとも一部と、突起部の前記少なくとも一部が、ともに基板に当接することが好ましい。このような構成とすることで、傾動板の傾動時に傾動板と基板が当接する箇所を増やすことができ、過大な駆動電圧が印加された場合や外乱振動が作用する場合でも、傾動板の傾動角度を安定させることができる。
【００１４】
あるいは、突出部は、傾動板に形成された、傾動板から基板に向けて伸びる突起部であってもよい。あるいは、突出部は、基板に形成された、基板から傾動板に向けて伸びる突起部であってもよい。
【００１５】
上記のＭＥＭＳデバイスでは、傾動板が、異種材料の積層構造を有していてもよい。傾動板が異種材料の積層構造を有していると、同一材料の単層構造とする場合に比べて、製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより傾動板に反りを生じやすくなる。上記のＭＥＭＳデバイスによれば、このような構成とした場合でも、傾動角度を一定に保つことができる。
【００１６】
上記のＭＥＭＳデバイスでは、傾動板が、傾動軸に沿う方向の長さが傾動軸に直交する方向の長さに比べて長い形状に形成されていてもよい。傾動板が傾動軸に沿う方向に長く形成されていると、傾動板を傾動させるためのトルクを低減させることができる反面、傾動板に傾動軸に沿う方向の反りを生じやすくなる。上記のＭＥＭＳデバイスによれば、このような構成とした場合でも、傾動角度を一定に保つことができる。
【００１７】
上記のＭＥＭＳデバイスでは、傾動板が反射部を有するように構成することもできる。この場合、反射部が電磁波を反射可能なミラーであることが好ましい。このような構成のＭＥＭＳデバイスは、反射角度が安定した光偏向装置として利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本明細書が開示する技術によれば、基板に対して傾動する傾動板を備えるＭＥＭＳデバイスにおいて、傾動板に傾動軸に沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動角度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１の光偏向装置１０の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じていない場合の、傾動板１８の傾動の様子を示す図である。
【図３】傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１８が下に凸な形状に変形した場合の、傾動板１８の傾動の様子を示す図である。
【図４】傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１８が上に凸な形状に変形した場合の、傾動板１８の傾動の様子を示す図である。
【図５】舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂの一形態を示す図である。
【図６】舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂの別の一形態を示す図である。
【図７】舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂの別の一形態を示す図である。
【図８】実施例２の光偏向装置３０の概略の構成を示す斜視図である。
【図９】実施例３の光偏向装置４０の概略の構成を示す斜視図である。
【図１０】実施例４の光偏向装置５０の概略の構成を示す斜視図である。
【図１１】実施例５の光偏向装置６０の概略の構成を示す斜視図である。
【図１２】リブ６２ａ，６２ｂの一形態を示す図である。
【図１３】リブ６２ａ，６２ｂの別の一形態を示す図である。
【図１４】リブ６２ａ，６２ｂの別の一形態を示す図である。
【図１５】リブ６２ａ，６２ｂの別の一形態を示す図である。
【図１６】従来技術の光偏向装置１００の概略の構成を示す斜視図である。
【図１７】傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じていない場合の、傾動板１０４の傾動の様子を示す図である。
【図１８】傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１０４が下に凸な形状に変形した場合の、傾動板１０４の傾動の様子を示す図である。
【図１９】傾動板１０４に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１０４が上に凸な形状に変形した場合の、傾動板１０４の傾動の様子を示す図である。
【図２０】実施例１の光偏向装置１０の変形例について、傾動軸Ｘに直交する面で見た縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好ましい実施例の特徴を最初に列記する。
（特徴１）ＭＥＭＳデバイスは、傾動板にミラーが設けられた光偏向装置である。
（特徴２）基板に固定電極が形成されており、傾動板に可動電極が形成されており、固定電極と可動電極の間に駆動電圧を印加することで、傾動板を傾動させる。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
図１は実施例１に係る光偏向装置１０の構成を示している。光偏向装置１０は、基板１２と、支持柱１４ａ，１４ｂと、支持梁１６ａ，１６ｂと、傾動板１８を備えている。光偏向装置１０は、半導体プロセスを利用して製造されるＭＥＭＳデバイスである。
【００２２】
基板１２はシリコンウェハに形成されている。基板１２は、固定電極部２０ａ，２０ｂを備えている。固定電極部２０ａ，２０ｂは、それぞれ絶縁膜で覆われた矩形平板形状の電極を備えている。本実施例の固定電極部２０ａ，２０ｂでは、電極である導電性を付与されたポリシリコンが、絶縁膜である酸化シリコンで覆われている。固定電極部２０ａ，２０ｂは、互いに絶縁されている。
【００２３】
支持柱１４ａ，１４ｂは基板１２に固定された支持部材である。支持柱１４ａ，１４ｂは、傾動板１８を間に挟んで互いに対向する位置に配置されている。
【００２４】
支持梁１６ａは、支持柱１４ａと傾動板１８の間を接続している。支持梁１６ｂは、支持柱１４ｂと傾動板１８の間を接続している。支持梁１６ａと支持梁１６ｂによって、傾動板１８は外側から２点で支持されている。支持梁１６ａ，１６ｂは、ねじりに対する剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。支持梁１６ａ，１６ｂに沿う方向の傾動軸Ｘ周りのトルクが傾動板１８に作用すると、傾動板１８を支持する支持梁１６ａ，１６ｂがねじれ変形して、傾動板１８は傾動軸Ｘ周りに傾動する。
【００２５】
傾動板１８は、導電層の周囲を絶縁層で覆った積層構造を有する、平板状の部材である。本実施例では、傾動板１８の導電層は導電性を付与されたポリシリコンであり、傾動板１８の絶縁層は酸化シリコンである。傾動板１８は、傾動軸Ｘに沿う方向の長さが傾動軸Ｘに直交する方向の長さに比べて長い形状に形成されている。傾動板１８には、可動電極部２２ａ，２２ｂが形成されている。可動電極部２２ａは、固定電極部２０ａと対向している。可動電極部２２ｂは、固定電極部２０ｂと対向している。また、傾動板１８の上面には、ミラーである反射膜（図示せず）が形成されている。
【００２６】
傾動板１８は、接続部２４ａにおいて支持梁１６ａと接続しており、接続部２４ｂにおいて支持梁１６ｂと接続している。傾動板１８には、接続部２４ａを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２６ａ，２６ｂが形成されている。また、傾動板１８には、接続部２４ｂを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２８ａ，２８ｂが形成されている。舌片部２６ａ，２８ａは、傾動板１８の可動電極部２２ａ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ｂ，２８ｂは、傾動板１８の可動電極部２２ｂ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、傾動板１８が傾動したときに基板１２と最初に当接する突出部ということができる。
【００２７】
光偏向装置１０は静電駆動式であり、固定電極部２０ａ，２０ｂおよび可動電極部２２ａ，２２ｂに印加する電圧を制御することで、傾動板１８を傾動させる。固定電極部２０ａ，２０ｂおよび可動電極部２２ａ，２２ｂを駆動信号生成器（図示せず）等に接続することによって、固定電極部２０ａ，２０ｂおよび可動電極部２２ａ，２２ｂに印加する駆動電圧を制御することができる。
【００２８】
例えば、可動電極部２２ａを接地電位とし、固定電極部２０ａに駆動電圧を印加すると、可動電極部２２ａと固定電極部２０ａの間に静電引力が発生し、可動電極部２２ａが固定電極部２０ａに近づく方向に、傾動板１８が傾動する。この場合、傾動板１８は、舌片部２６ａ，２８ａが固定電極部２０ａに当接する傾動角度まで傾動する。上記と異なり、可動電極部２２ｂを接地電位とし、固定電極部２０ｂに駆動電圧を印加すると、可動電極部２２ｂと固定電極部２０ｂの間に静電引力が発生し、可動電極部２２ｂが固定電極部２０ｂに近づく方向に、傾動板１８が傾動する。この場合、傾動板１８は、舌片部２６ｂ，２８ｂが固定電極部２０ｂに当接する傾動角度まで傾動する。
【００２９】
傾動板１８には、製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより、傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じることがある。従来技術の光偏向装置では、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じると、傾動板１８と基板１２の間の距離が一様ではなくなり、傾動角度が変化するおそれがある。しかしながら、本実施例の光偏向装置１０では、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動板１８の傾動角度を一定に保つことができる。
【００３０】
図２は、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じていない、理想的な状態における、傾動板１８の傾動の様子を示している。図２の（Ａ）は傾動板１８を傾動させる駆動電圧が印加されておらず、傾動板１８が基板１２に略平行な状態に保たれている状態を示している。図２の（Ｂ）は可動電極部２２ａと固定電極部２０ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１８が傾動した状態を示している。この場合、傾動板１８は、舌片部２６ａ，２８ａが固定電極部２０ａに当接する傾動角度まで傾動する。
【００３１】
図３は、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１８が下に凸な形状に変形した場合の、傾動板１８の傾動の様子を示している。この場合、図３の（Ａ）に示すように、支持梁１６ａ，１６ｂとの接続部２４ａ，２４ｂより内側の範囲では、傾動板１８は下方に沈み込み、接続部２４ａ，２４ｂより外側の範囲では、傾動板１８は上方に浮き上がる。しかしながら、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、接続部２４ａ，２４ｂを含む傾動軸Ｘに直交する平面内に形成されているので、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じても、傾動軸Ｘからの位置が変化しない。従って、図３の（Ｂ）に示すように、可動電極部２２ａと固定電極部２０ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１８が傾動した場合の傾動角度は、図２の（Ｂ）に示す傾動板１８に反りを生じていない場合の傾動角度と同じとなる。
【００３２】
図４は、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じて、傾動板１８が上に凸な形状に変形した場合の、傾動板１８の傾動の様子を示している。この場合、図４の（Ａ）に示すように、支持梁１６ａ，１６ｂとの接続部２４ａ，２４ｂより内側の範囲では、傾動板１８は上方に浮き上がり、接続部２４ａ，２４ｂより外側の範囲では、傾動板１８は下方に沈み込む。しかしながら、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、接続部２４ａ，２４ｂを含む傾動軸Ｘに直交する平面内に形成されているので、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じても、傾動軸Ｘからの位置が変化しない。従って、図４の（Ｂ）に示すように、可動電極部２２ａと固定電極部２０ａの間に駆動電圧が印加されて、傾動板１８が傾動した場合の傾動角度は、図２の（Ｂ）に示す傾動板１８に反りを生じていない場合の傾動角度と同じとなる。
【００３３】
以上のように、本実施例の光偏向装置１０によれば、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じた場合であっても、傾動板１８の傾動角度が変化しない。製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動板１８の傾動角度を一定に保つことができる。
【００３４】
なお、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂの形状は、様々な形状とすることができる。例えば、図５に示すように、半円と矩形を組み合わせた形状としてもよいし、図６に示すように、全体を矩形形状としてもよいし、図７に示すように、台形形状としてもよい。
【００３５】
なお、本実施例の光偏向装置１０では、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じると、支持梁１６ａ，１６ｂにもわずかに曲げが作用し、この支持梁１６ａ，１６ｂの曲げ変形に起因して傾動板１８の傾動角度がわずかに変化する。この影響を取り除くためには、支持梁１６ａ，１６ｂに予め張力が加わるように、光偏向装置１０を製造することが好ましい。支持梁１６ａ，１６ｂに張力を加えておくことで、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じた場合でも、支持梁１６ａ，１６ｂの曲げ変形を抑制し、傾動板１８の傾動角度を一定に保つことができる。
【００３６】
なお、本実施例の光偏向装置１０では、図２０の（Ａ）に示すように、傾動板１８の下面に突起部２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂを設けてもよい。突起部２７ａ，２７ｂは、傾動板１８と支持梁１６ａとの接続部２４ａを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、形成されている。突起部２９ａ，２９ｂは、傾動板１８と支持梁１６ｂとの接続部２４ｂを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、形成されている。突起部２７ａ，２９ａの傾動板１８からの突出量は、図２０の（Ｂ）に示すように、傾動板１８が傾動したときに、舌片部２６ａ，２８ａと同時に突起部２７ａ，２９ａが基板１２と当接するように、設定されている。突起部２７ｂ，２９ｂの傾動板１８からの突出量は、傾動板１８が傾動したときに、舌片部２６ｂ，２８ｂと同時に突起部２７ｂ，２９ｂが基板１２と当接するように、設定されている。このような構造とすることで、傾動板１８の傾動時に傾動板１８と基板１２が当接する箇所を増やすことができ、過大な駆動電圧が印加された場合や外乱振動が作用する場合でも、傾動板１８の傾動角度を安定させることができる。
【００３７】
（実施例２）
図８は実施例２に係る光偏向装置３０の構成を示している。本実施例の光偏向装置３０は、実施例１の光偏向装置１０とほぼ同様の構成を備えている。以下では実施例１と同様の構成要素については同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３８】
本実施例の光偏向装置３０では、基板１２に固定電極部２０ａ，２０ｂのほかに、補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂが形成されている。補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、それぞれ傾動板１８が傾動したときに、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂが基板１２と当接する位置に配置されている。補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、それぞれ絶縁膜で覆われた電極を備えている。本実施例の補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂでは、電極である導電性を付与されたポリシリコンが、絶縁膜である酸化シリコンで覆われている。補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、固定電極部２０ａ，２０ｂに対して絶縁されている。本実施例では、固定電極部２０ａ，２０ｂは、補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂと干渉しないように、一部を切り欠いた形状に形成されている。補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、固定電極部２０ａ，２０ｂよりも高く形成されている。言い換えると、補助電極部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、固定電極部２０ａ，２０ｂよりも傾動板１８に向けて突出した形状に形成されている。補助電極部３２ａ，３４ａは、図示しない配線によって、可動電極部２２ａと同電位に維持される。補助電極部３２ｂ，３４ｂは、図示しない配線によって、可動電極部２２ｂと同電位に維持される。
【００３９】
本実施例の光偏向装置３０では、固定電極部２０ａと可動電極部２２ａの間に駆動電圧を印加すると、傾動板１８は、舌片部２６ａ，２８ａが補助電極部３２ａ，３４ａに当接する傾動角度まで傾動する。この際に、舌片部２６ａ，２８ａと補助電極部３２ａ，３４ａが同電位に保たれているから、当接箇所における短絡や電荷トラップを起こすことがない。また、本実施例の光偏向装置３０では、固定電極部２０ｂと可動電極部２２ｂの間に駆動電圧を印加すると、傾動板１８は、舌片部２６ｂ，２８ｂが補助電極部３２ｂ，３４ｂに当接する傾動角度まで傾動する。この際に、舌片部２６ｂ，２８ｂと補助電極部３２ｂ，３４ｂが同電位に保たれているから、当接箇所における短絡や電荷トラップを起こすことがない。本実施例の光偏向装置３０では、動作の安定性を高めることができる。
【００４０】
（実施例３）
図９は実施例３に係る光偏向装置４０の構成を示している。以下では実施例１と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。光偏向装置４０は、基板１２と、支持柱４２と、支持梁４４ａ，４４ｂと、傾動板４６を備えている。光偏向装置４０は、半導体プロセスを利用して製造されるＭＥＭＳデバイスである。
【００４１】
支持柱４２は基板１２に固定された支持部材である。支持柱４２は、傾動板４６の中央に形成された開口４６ａの中心の位置に配置されている。
【００４２】
支持梁４４ａ，４４ｂは、支持柱４２と傾動板４６の間を接続している。支持梁４４ａ，４４ｂは、支持柱４２を挟んで対称な位置に配置されている。支持梁４４ａと支持梁４４ｂによって、傾動板４６は内側から２点で支持されている。支持梁４４ａ，４４ｂは、ねじりに対する剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。支持梁４４ａ，４４ｂに沿う方向の傾動軸Ｘ周りのトルクが傾動板４６に作用すると、傾動板４６を支持する支持梁４４ａ，４４ｂがねじれ変形して、傾動板４６は傾動軸Ｘ周りに傾動する。
【００４３】
傾動板４６は、導電層の周囲を絶縁層で覆った積層構造を有する、平板状の部材である。本実施例では、傾動板４６の導電層は導電性を付与されたポリシリコンであり、傾動板４６の絶縁層は酸化シリコンである。傾動板４６は、傾動軸Ｘに沿う方向の長さが傾動軸Ｘに直交する方向の長さに比べて長い形状に形成されている。傾動板４６には、可動電極部２２ａ，２２ｂが形成されている。可動電極部２２ａは、基板１２に形成された固定電極部２０ａと対向している。可動電極部２２ｂは、基板１２に形成された固定電極部２０ｂと対向している。また、傾動板４６の上面には、ミラーである反射膜（図示せず）が形成されている。
【００４４】
傾動板４６は、接続部４８ａにおいて支持梁４４ａと接続しており、接続部４８ｂにおいて支持梁４４ｂと接続している。傾動板４６には、接続部４８ａを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２６ａ，２６ｂが形成されている。また、傾動板４６には、接続部４８ｂを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２８ａ，２８ｂが形成されている。舌片部２６ａ，２８ａは、傾動板４６の可動電極部２２ａ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ｂ，２８ｂは、傾動板４６の可動電極部２２ｂ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、傾動板４６が傾動したときに基板１２と最初に当接する突出部ということができる。
【００４５】
本実施例のように、傾動板４６の内側に配置された支持柱４２および支持梁４４ａ，４４ｂによって傾動板４６が２点支持されている場合も、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、傾動板４６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じても、傾動軸Ｘからの位置が変化しない。従って、傾動板４６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じた場合であっても、傾動板４６の傾動角度が変化しない。製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより、傾動板４６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動板４６の傾動角度を一定に保つことができる。
【００４６】
（実施例４）
図１０は実施例４に係る光偏向装置５０の構成を示している。以下では実施例１と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。光偏向装置５０は、基板１２と、支持柱５２ａ，５２ｂと、支持梁５４ａ，５４ｂと、傾動板５６を備えている。光偏向装置５０は、半導体プロセスを利用して製造されるＭＥＭＳデバイスである。
【００４７】
支持柱５２ａ，５２ｂは基板１２に固定された支持部材である。支持柱５２ａ，５２ｂは、傾動板５６に形成された開口５６ａ，５６ｂ内の位置に配置されている。
【００４８】
支持梁５４ａは、支持柱５２ａと傾動板５６の間を接続している。支持梁５４ｂは、支持柱５２ｂと傾動板５６の間を接続している。支持柱５２ａおよび支持梁５４ａと、支持柱５２ｂおよび支持梁５４ｂは、傾動板５６を上方から平面視したときに、傾動板５６の中心を挟んで対称な位置に配置されている。支持梁５４ａと支持梁５４ｂによって、傾動板５６は内側から２点で支持されている。支持梁５４ａ，５４ｂは、ねじりに対する剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。支持梁５４ａ，５４ｂに沿う方向の傾動軸Ｘ周りのトルクが傾動板５６に作用すると、傾動板５６を支持する支持梁５４ａ，５４ｂがねじれ変形して、傾動板５６は傾動軸Ｘ周りに傾動する。
【００４９】
傾動板５６は、導電層の周囲を絶縁層で覆った積層構造を有する、平板状の部材である。本実施例では、傾動板５６の導電層は導電性を付与されたポリシリコンであり、傾動板５６の絶縁層は酸化シリコンである。傾動板５６は、傾動軸Ｘに沿う方向の長さが傾動軸Ｘに直交する方向の長さに比べて長い形状に形成されている。傾動板５６には、可動電極部２２ａ，２２ｂが形成されている。可動電極部２２ａは、基板１２に形成された固定電極部２０ａと対向している。可動電極部２２ｂは、基板１２に形成された固定電極部２０ｂと対向している。また、傾動板５６の上面には、ミラーである反射膜（図示せず）が形成されている。
【００５０】
傾動板５６は、接続部５８ａにおいて支持梁５４ａと接続しており、接続部５８ｂにおいて支持梁５４ｂと接続している。傾動板５６には、接続部５８ａを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２６ａ，２６ｂが形成されている。また、傾動板５６には、接続部５８ｂを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に、舌片部２８ａ，２８ｂが形成されている。舌片部２６ａ，２８ａは、傾動板５６の可動電極部２２ａ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ｂ，２８ｂは、傾動板５６の可動電極部２２ｂ側の端部から外側に向けて、傾動軸Ｘに直交する方向へ伸びている。舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、傾動板５６が傾動したときに基板１２と最初に当接する突出部ということができる。
【００５１】
本実施例のように、傾動板５６の内側に配置された支持柱５２ａ，５２ｂおよび支持梁５４ａ，５４ｂによって傾動板５６が２点支持されている場合も、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂは、傾動板５６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じても、傾動軸Ｘからの位置が変化しない。従って、傾動板５６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じた場合であっても、傾動板５６の傾動角度が変化しない。製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより、傾動板５６に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動板５６の傾動角度を一定に保つことができる。
【００５２】
（実施例５）
図１１は実施例５に係る光偏向装置６０の構成を示している。本実施例の光偏向装置６０は、実施例１の光偏向装置１０とほぼ同様の構成を備えている。以下では実施例１と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
本実施例の光偏向装置６０では、傾動板１８に、舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂの代わりに、リブ６２ａ，６２ｂが形成されている。リブ６２ａ，６２ｂは、傾動板１８から基板１２に向けて伸びる突起部ということができる。リブ６２ａ，６２ｂは、傾動軸Ｘに直交する方向に沿って傾動板１８に形成されている。リブ６２ａ，６２ｂによって、傾動板１８の傾動軸Ｘに直交する方向の剛性が向上し、傾動板１８の傾動軸Ｘに直交する方向における反りの発生が抑制されている。リブ６２ａは、傾動板１８の可動電極部２２ａ側の端部および可動電極部２２ｂ側の端部において、傾動板１８と支持梁１６ａの接続部２４ａを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に配置されている。リブ６２ｂは、傾動板１８の可動電極部２２ａ側の端部および可動電極部２２ｂ側の端部において、傾動板１８と支持梁１６ｂの接続部２４ｂを含み、傾動軸Ｘに直交する平面内に配置されている。リブ６２ａ，６２ｂは、傾動板１８が傾動したときに基板１２と最初に当接する突出部ということができる。
【００５４】
実施例１の舌片部２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂと同様に、本実施例のリブ６２ａ，６２ｂは、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じても、可動電極部２２ａ側の端部および可動電極部２２ｂ側の端部において、傾動軸Ｘからの位置が変化しない。従って、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りが生じた場合であっても、傾動板１８の傾動角度が変化しない。製造時の残留歪や使用する温度環境、品質の経年変化などにより、傾動板１８に傾動軸Ｘに沿う方向の反りを生じる場合であっても、傾動板１８の傾動角度を一定に保つことができる。
【００５５】
なお、リブ６２ａ，６２ｂは、少なくとも傾動板１８の可動電極部２２ａ側の端部および可動電極部２２ｂ側の端部に形成されていればよく、必ずしも傾動板１８全体を横断するように形成する必要はない。また、傾動板１８の可動電極部２２ａ側の端部および可動電極部２２ｂ側の端部以外の場所については、傾動板１８に他の種類のリブ（例えば傾動軸Ｘに沿って伸びるリブ）が形成されていてもよい。
【００５６】
なお、リブ６２ａ，６２ｂの断面形状は、様々な形状とすることができる。例えば、図１２に示すように、半円と矩形を組み合わせた断面形状としてもよいし、図１３に示すように、矩形の断面形状としてもよいし、図１４に示すように、台形の断面形状としてもよい。あるいは、図１５に示すように、傾動板１８の可動電極部２２ａ，２２ｂを波状に屈曲させることでリブ６２ａ，６２ｂを形成してもよい。
【００５７】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５８】
上記の実施例では、可視光を反射する光偏向装置について説明したが、可視光を反射するミラーの代わりに、紫外線、赤外線、マイクロ波などの電磁波や、電子線などのエネルギー線を反射可能な部材を反射膜として用いることで、任意のエネルギー線を反射する偏向装置を実現することができる。
【００５９】
上記の実施例では、基板に固定電極が形成されており、傾動板に可動電極が形成されている、いわゆる静電駆動方式によって傾動板を傾動させる場合について説明したが、傾動板を傾動させる駆動方式はこれに限られない。例えば基板および傾動板の一方に永久磁石を設置し、他方にコイルを設置して、コイルへの通電により生じる磁力を利用して傾動板を傾動させる構成としてもよい。
【００６０】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０，３０，４０，５０，６０，１００  光偏向装置；１２，１０２  基板；１４ａ，１４ｂ，４２，５２ａ，５２ｂ，１０６ａ，１０６ｂ  支持柱；１６ａ，１６ｂ，４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ，１０８ａ，１０８ｂ  支持梁；１８，４６，５６，１０４  傾動板；２０ａ，２０ｂ，１１２ａ，１１２ｂ  固定電極部；２２ａ，２２ｂ，１１４ａ，１１４ｂ  可動電極部；２４ａ，２４ｂ，４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，１１０ａ，１１０ｂ  接続部；２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ  舌片部；２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂ  突起部；３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ  補助電極部；４６ａ，５６ａ，５６ｂ  開口；６２ａ，６２ｂ  リブ
【図１】
0005633531.tif 000002
【図２】
0005633531.tif 000003
【図３】
0005633531.tif 000004
【図４】
0005633531.tif 000005
【図５】
0005633531.tif 000006
【図６】
0005633531.tif 000007
【図７】
0005633531.tif 000008
【図８】
0005633531.tif 000009
【図９】
0005633531.tif 000010
【図１０】
0005633531.tif 000011
【図１１】
0005633531.tif 000012
【図１２】
0005633531.tif 000013
【図１３】
0005633531.tif 000014
【図１４】
0005633531.tif 000015
【図１５】
0005633531.tif 000016
【図１６】
0005633531.tif 000017
【図１７】
0005633531.tif 000018
【図１８】
0005633531.tif 000019
【図１９】
0005633531.tif 000020
【図２０】
0005633531.tif 000021