(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１アーム部における前記一対の第１捩じりバネ部が接合する部位近傍及び前記一対の第２アーム部における前記一対の第２捩じりバネ部が接合する部位近傍のみが曲がり易くなるように、前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部は、前記第２端部及び前記第４端部が前記第１端部及び前記第３端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたことを特徴とする光偏向子。
【請求項２】
外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１捩じりバネ部における前記ミラー部が接合する部位近傍及び前記一対の第２捩じりバネ部における前記ミラー部が接合する部位近傍のみが捩れ易くなるように、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部は、前記第６端部及び前記第８端部が前記第５端部及び前記第７端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたことを特徴とする光偏向子。
【請求項３】
外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部が捩れ易くなるように、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部は、前記第５端部と前記第６端部との間の中間部位と前記第７端部と前記第８端部との間の中間部位とがそれぞれ互いに離間する方向に湾曲した形状、或いは前記第６端部と前記第８端部との間の間隔が前記第５端部と前記第７端部との間の間隔と異なる形状としたことを特徴とする光偏向子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光偏向子と、
前記一対の第１アーム部又は前記一対の第２アーム部に駆動力を加えて前記一対の第１アーム部又は前記一対の第２アーム部を変位させ、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部を介して前記ミラー部を揺動させるミラー部駆動手段と、
を備えていることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光偏向子と、
前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部に互いに逆位相の駆動力をそれぞれ加えて前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部を変位させ、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部を介して前記ミラー部を揺動させるミラー部駆動手段と、
を備えていることを特徴とする光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームなどの光を反射させて光偏向を行うための光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体プロセス技術と、最近のマイクロマシン技術とを利用して、シリコン基板を用いて形成したマイクロミラーを有する光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器は、レーザービームなどの光を所望の方向に偏向できるため、レーザービームプリンタやバーコードリーダとか、レーザービームをスキャニングして映像を投影する投影表示装置などに適用されている。
【０００３】
上記した光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器は、各種の構造形態が開発されているが、投影表示装置への応用を考えると、表示画像に対して高い解像度を得るためには、マイクロミラーの共振周波数（走査周波数）をより高く、且つ、マイクロミラーの偏向角度を大きく設定する必要がある。
【０００４】
そこで、本出願人は先に、互に対向して配置した一対の第１長方形状アーム部と一対の第２長方形状アーム部との間に４本の捩じりバネ部を介してミラー部を揺動可能に支持することで、レーザービームなどの光を高速且つ大きな偏向角度で偏向できる光偏向器及びこれを用いた投影表示装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図３９（ａ），（ｂ）に示した従来の光偏向器１００は、特許文献１に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【０００６】
図３９（ａ）に示した如く、従来の光偏向器（特許文献１では光偏向子と呼称）１００では、ベース台１０１の左右に一対の支持部１０１ａ，１０１ｂが間隔を隔てて互に対向して上方に向かって突出形成され、且つ、一対の支持部１０１ａ，１０１ｂ間で一対の支持部１０１ａ，１０１ｂよりも低い位置に凹部底面１０１ｃが形成されている。
【０００７】
また、ベース台１０１に形成した一対の支持部１０１ａ，１０１ｂ上に光偏向子（特許文献１では振動体と呼称）１０２が取り付けられていると共に、凹部底面１０１ｃ上に４個の固定電極１０３が設けられている。
【０００８】
上記した光偏向子１０２は、ベース台１０１に形成した一対の支持部１０１ａ，１０１ｂ上に一対の外枠部１０２ａ，１０２ｂが固定され、これら一対の外枠部１０２ａ，１０２ｂの両側から一対の第１長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｃと一対の第２長方形状アーム部１０２ｄ，１０２ｄとが互いに対向してそれぞれ内側に向かって延出されている。
【０００９】
また、一対の第１長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｃと一対の第２長方形状アーム部１０２ｄ，１０２ｄとの間に、４本の捩じりバネ部１０２ｅを介してミラー部１０２ｆがこの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に設けられている。
【００１０】
そして、図３９（ｂ）に示した如く、例えば、光偏向子１０２に形成した一対の第１長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｃ（又は一対の第２長方形状アーム部１０２ｄ，１０２ｄ）に固定電極１０３からの静電力を加えて変位させると、ミラー部１０２ｆが捩じりバネ部１０２ｅを介して傾動するので、このミラー部１０２ｆでレーザービームなどの光を所望の方向に偏向できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３５５２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、特許文献１に開示された従来の光偏向器１００において、光偏向子１０２に形成したミラー部１０２ｆの外形サイズを例えばφ１．２ｍｍ程度に円板状に作製して実験を行なったところ、ミラー部１０２ｆの共振周波数が３０ＫＨｚ以上、ミラー部１０２ｆの傾斜角度が１３°程度（レーザービームの偏向角度は、幾何計算により４倍の５２°）のものが得られ、これにより従来の光偏向器１００はＸＧＡ（Extended Graphics Array）表示が可能な水平走査デバイスとしての能力を有していることがわかった。
【００１３】
この際、従来の光偏向器１００において、光偏向子１０２のミラー部１０２ｆを例えばφ１．２ｍｍ程度に円板状に作製したときのモデル構造について述べると、光偏向子１０２の各寸法は、基板厚みを５０μｍ、一対の第１長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｃの左右両端間の長さ及び一対の第２長方形状アーム部１０２ｄ，１０２ｄの左右両端間の長さをそれぞれ２４００μｍ、第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄの各幅及び各長さを４００μｍ及び１１００μｍ、４本の捩じりバネ部１０２ｅの各ビーム幅を５０μｍ、４本の捩じりバネ部１０２ｅの各ビーム長さを５００μｍ、第１長方形状アーム部１０２ｃ側の捩じりバネ部１０２ｅと第２長方形状アーム部１０２ｄ側の捩じりバネ部１０２ｅとの間のビーム間隔を２００μｍに設定し、且つ、第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄの各自由端側の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部１０２ｆを偏向動作させてシミュレーション計算したときに、ミラー部１０２ｆの共振周波数が３０．７３１ＫＨｚ、ミラー部１０２ｆの偏向角度に対応したミラー部１０２ｆの振動端部の変位量が０．０６６μｍ、及び、４本の捩じりバネ部１０２ｅのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）が１６．４ＭＰａとなった。
【００１４】
しかしながら、従来の光偏向器１００を例えば投影表示装置に適用して、表示画像に対して良好な解像度を得ようとする場合に、ミラー部１０２ｆの共振周波数が３０ＫＨｚ以上であるので略満足しているものの、さらにＳＸＧＡ（Supper Extended Graphics Array）表示以上を実現するためには、ミラー部１０２ｆの偏向角度と対応するミラー部１０２ｆの振動端部の変位量を更に大きくする必要がある。
【００１５】
そこで本発明は、上記のような問題点に鑑み、ミラー部の外形サイズを小さくでき、もしくは、ミラー部の外形サイズを大きくすることなく、ミラー部の共振周波数を高く保ちつつ、ミラー部の偏向角度を大きく設定することができる光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１アーム部における前記一対の第１捩じりバネ部が接合する部位近傍及び前記一対の第２アーム部における前記一対の第２捩じりバネ部が接合する部位近傍のみが曲がり易くなるように、前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部は、前記第２端部及び前記第４端部が前記第１端部及び前記第３端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたことを特徴とする光偏向子である。
【００１９】
また、請求項２記載の発明は、外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１捩じりバネ部における前記ミラー部が接合する部位近傍及び前記一対の第２捩じりバネ部における前記ミラー部が接合する部位近傍のみが捩れ易くなるように、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部は、前記第６端部及び前記第８端部が前記第５端部及び前記第７端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたことを特徴とする光偏向子である。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、外部から照射された光を反射させて光偏向を行うための光偏向子において、
固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、
固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、
前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、
前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、
を備え、
前記ミラー部の傾動時に、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部が捩れ易くなるように、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部は、前記第５端部と前記第６端部との間の中間部位と前記第７端部と前記第８端部との間の中間部位とがそれぞれ互いに離間する方向に湾曲した形状、或いは前記第６端部と前記第８端部との間の間隔が前記第５端部と前記第７端部との間の間隔と異なる形状としたことを特徴とする光偏向子である。
【００２１】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光偏向子と、
前記一対の第１アーム部又は前記一対の第２アーム部に駆動力を加えて前記一対の第１アーム部又は前記一対の第２アーム部を変位させ、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部を介して前記ミラー部を揺動させるミラー部駆動手段と、
を備えていることを特徴とする光偏向器である。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光偏向子と、
前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部に互いに逆位相の駆動力をそれぞれ加えて前記一対の第１アーム部及び前記一対の第２アーム部を変位させ、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部を介して前記ミラー部を揺動させるミラー部駆動手段と、
を備えていることを特徴とする光偏向器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る光偏向子によると、レーザービームなどの光を反射させて光偏向を行うためのミラー部を、間隔を離して固定支持される一対の第１アーム部と、一対の第１アーム部と対向して対称に配置されており且つ間隔を離して固定支持される一対の第２アーム部との間に一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部を介して揺動可能に支持した際に、第１アーム部のうちで固定端を第１端部且つ自由端を第２端部、第２アーム部のうちで固定端を第３端部且つ自由端を第４端部、第１捩じりバネ部のうちで第１アーム部の第２端部に接続する端部を第５端部且つミラー部に接続する端部を第６端部、第２捩じりバネ部のうちで第２アーム部の第４端部に接続する端部を第７端部且つミラー部に接続する端部を第８端部とし、ミラー部の傾動時に、一対の第１アーム部における一対の第１捩じりバネ部が接合する部位近傍及び一対の第２アーム部における一対の第２捩じりバネ部が接合する部位近傍のみが曲がり易くなるように、一対の第１アーム部及び一対の第２アーム部は、第２端部及び第４端部が第１端部及び第３端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたために、ミラー部の共振周波数を低下させることなく、捩じりバネ部の曲げ変形応力をより小さくでき、ミラー部の偏向角度を大きく設定することができる。
【００２５】
また、本発明に係る光偏向子において、ミラー部の傾動時に、一対の第１捩じりバネ部におけるミラー部が接合する部位近傍及び一対の第２捩じりバネ部におけるミラー部が接合する部位近傍のみが捩れ易くなるように、一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部は、第６端部及び第８端部が第５端部及び第７端部よりもそれぞれ幅が狭い形状及び厚みが薄い形状のうち少なくとも一方の形状としたしたために、少ない駆動力でミラー部を偏向させることができる。
更に、本発明に係る光偏向子において、ミラー部の傾動時に、一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部が捩れ易くなるように、一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部は、第５端部と第６端部との間の中間部位と第７端部と第８端部との間の中間部位とがそれぞれ互いに離間する方向に湾曲した形状、或いは第６端部と第８端部との間の間隔が第５端部と第７端部との間の間隔と異なる形状としたために、ミラー部の共振周波数が向上でき、且つ、少ない駆動力でミラー部を偏向させることができるので、より高速なミラー部の走査をより少ない力で達成することができる。
【００２６】
また、本発明に係る光偏向器によると、本発明の光偏向子に対して、一対の第１アーム部又は一対の第２アーム部に駆動力を加えて変位させ、一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部を介して共振状態でミラー部を揺動させるミラー部駆動手段を備えているので、アーム部への少ない駆動力に対して、ミラー部の偏向角度を大きくして、ミラー部を揺動することができる。
【００２７】
また、本発明に係る光偏向器によると、本発明の光偏向子に対して、一対の第１アーム部及び一対の第２アーム部に逆位相の駆動力をそれぞれ加えて変位させ、一対の第１捩じりバネ部及び一対の第２捩じりバネ部を介して共振状態でミラー部を揺動させるミラー部駆動手段を備えているので、アーム部への少ない駆動力に対してミラー部の偏向角度をより一層大きくして、ミラー部を揺動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る実施例１の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１の光偏向器を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例１の光偏向子を拡大して示した平面図である。
【図３】本発明に係る実施例１の光偏向器の動作を説明するために図２中の矢印イの方向から見たときの断面図であり、（ａ）は一方のミラー駆動手段を動作させた状態を示し、（ｂ）は一方と他方のミラー駆動手段を逆位相で動作させた状態を示した図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１の光偏向器の変形例を示した平面図，右側面図である。
【図５】本発明に係る実施例１の光偏向器の変形例における光偏向器の動作を説明するために図４中の矢印イの方向から見たときの断面図であり、（ａ）は一方のミラー駆動手段を動作させた状態を示し、（ｂ）は一方と他方のミラー駆動手段を逆位相で動作させた状態を示した図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例２の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例２の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例３の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例３の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例４の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例４の光偏向器を示した平面図，矢印ロの方向から見たときの断面図である。
【図９】本発明に係る実施例４の光偏向子のモデル構造において、段付き矩形状アーム部の他端側に形成した小幅矩形部の幅を可変したときの特性を説明するための図であり、（ａ）はミラー部の共振周波数を示し、（ｂ）はミラー部の振動端部の変位量を示し、（ｃ）は捩じりバネ部のミーゼス応力を示した図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例５の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例５の光偏向器を示した平面図，矢印ハの方向から見たときの断面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例６の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例６の光偏向器を示した平面図，矢印ニの方向から見たときの断面図である。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る実施例７の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例７の光偏向器を示した平面図，矢印ホの方向から見たときの断面図，矢印ヘの方向から見たときの断面図である。
【図１３】本発明に係る実施例７の光偏向子のモデル構造において、一対のＬ字状アーム部の各一端間をベース台のアーム固定部で拘束させた拘束区間を可変したときの特性を説明するための図であり、（ａ）はミラー部の共振周波数を示し、（ｂ）はミラー部の振動端部の変位量を示し、（ｃ）は捩じりバネ部のミーゼス応力を示した図である。
【図１４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る実施例７の光偏向器の変形例を示した平面図，矢印トの方向から見たときの断面図，矢印チの方向から見たときの断面図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例８の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例８の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図１６】（ａ），（ｂ）は実施例８に対する比較例の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例８に対する比較例の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図１７】本発明に係る実施例８の光偏向器において、光偏向子のミラー部の周波数に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図１８】実施例８に対する比較例の光偏向器において、光偏向子のミラー部の周波数に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図１９】本発明に係る実施例８の光偏向器において、光偏向子のミラー部の駆動電圧に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図２０】実施例８に対する比較例の光偏向器において、光偏向子のミラー部の駆動電圧に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図２１】本発明に係る実施例９の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例９の光偏向器を示した斜視図である。
【図２２】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例９の光偏向子を拡大して示した平面図，リーリ断面図である。
【図２３】本発明に係る実施例９の光偏向器の動作を説明するために図２２中の矢印ヌの方向から見たときの断面図であり、（ａ）は一方のミラー駆動手段を動作させた状態を示し、（ｂ）は一方と他方のミラー駆動手段を逆位相で動作させた状態を示した図である。
【図２４】本発明に係る実施例９の光偏向器において、光偏向子のミラー部の駆動電圧に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図２５】実施例９に対する比較例の光偏向器において、光偏向子のミラー部の駆動電圧に対するミラー部の偏向角度を示した図である。
【図２６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る実施例１０の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１０の光偏向器を示した平面図，右側面図，ルール断面図である。
【図２７】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明に係る実施例１１の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１１の光偏向器を示した平面図，右側面図，オーオ断面図（その１），オーオ断面図（その２）である。
【図２８】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１２の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１２の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図２９】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１３の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１３の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図３０】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向子及びこの変形例の光偏向子を備えた光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図３１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は実施例１３，実施例１３の変形例，実施例１３に対する比較例において、光偏向子のミラー部の周波数に対するミラー部の偏向角度をそれぞれ示した図である。
【図３２】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１４の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１４の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図３３】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１５の光偏向子及びこの光偏向子を備えた実施例１５の光偏向器を示した平面図，右側面図である。
【図３４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は実施例１６における光偏向子の製造方法を用いて製作した光偏向子を示した斜視図，ミラー部裏面斜視図，ワ−ワ断面図である。
【図３５】（ａ）〜（ｅ）は実施例１６における光偏向子の第１の製造方法を説明するための図である。
【図３６】（ａ）〜（ｆ）は実施例１６における光偏向子の第２の製造方法を説明するための図である。
【図３７】（ａ）〜（ｇ）は実施例１６における光偏向子の第３の製造方法を説明するための図である。
【図３８】（ａ）〜（ｃ），（ｃ’），（ｃ’’）は実施例１７における光偏向子の製造方法を説明するための図である。
【図３９】（ａ），（ｂ）は従来の光偏向器を示した斜視図，動作図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明に係る光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器の一実施例について、図１〜図３８を参照して実施例１〜実施例１７の順に詳細に説明する。
【００３２】
本発明に係る光偏向子及びこの光偏向子を備えた光偏向器では、レーザービームなどの光を反射させて光偏向を行うためのミラー部を、間隔を離して固定支持される一対の第１アーム部と、一対の第１アーム部と対向して対称に配置され且つ間隔を離して固定支持される一対の第２アーム部との間に４本の捩じりバネ部（トーションビーム部）を介して揺動可能に支持した際に、ミラー部の共振周波数を高く保ちつつ、ミラー部の偏向角度を大きく設定することができるように改善を図ったものである。
【００３３】
この際、以下に説明する実施例１〜実施例８では第１，第２アーム部の形状によりミラー部の偏向角度の性能改善を図り、実施例９〜実施例１５では捩じりバネ部（トーションビーム部）の形状によりミラー部の偏向角度の性能改善を図っているが、実施例１〜実施例８のうちの１例と実施例９〜実施例１５のうちの１例とを組み合わせることも可能である。
【００３４】
［実施例１］
図１に示した如く、実施例１の光偏向器１０Ａでは、ベース台１１Ａが絶縁材を用いて直方形状に形成されており、このベース台１１Ａの前後に一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂが間隔を隔てて上方に向かって突出形成され、且つ、一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ間で一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂよりも低い位置に凹部底面１１ｃが形成されている。
【００３５】
また、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に実施例１の光偏向子１２Ａが取り付けられていると共に、凹部底面１１ｃ上にミラー部駆動手段の一部となる計４個の駆動コイル１３が一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂの各内側に沿うように取り付けられている。
【００３６】
尚、本説明では駆動力として電磁力を例としているが、光偏向子１２Ａに形成した後述する各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆを可動電極、その直下に配置された固定電極との間で発生させる静電力を用いても良い。
【００３７】
この際、ベース台１１Ａの凹部底面１１ｃ上で左側の光偏向子支持部１１ａに沿った２個の駆動コイル１３及び右側の光偏向子支持部１１ｂに沿った２個の駆動コイル１３は、それぞれスイッチ１４を経て電源１５に直列に接続されている。
【００３８】
上記した実施例１の光偏向子１２Ａは、基板厚みＴを有する単結晶シリコン基板を用いて外形がＸ軸及びＹ軸を中心にして前後左右対称に長方形状に形成されて、内部をエッチング処理などにより肉抜きされている。
【００３９】
具体的に説明すると、実施例１の光偏向子１２Ａは、図２にも拡大して示した如く、第１〜第４外枠部１２ａ〜１２ｄにより外周部が長方形状に囲まれている。
【００４０】
また、光偏向子１２Ａは、第１外枠部1２ａと第３外枠部１２ｃとがＸ軸を中心にして対称に間隔を離して互に対向して長尺に形成されており、且つ、両者１２ａ，１２ｃがベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に接着剤などを用いて固着されていると共に、第２，第４外枠部１２ｂ，１２ｄがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して互に対向して第１，第３外枠部１２ａ，１２ｃよりも短尺に形成されてベース台１１Ａ上に固着されていない。
【００４１】
また、光偏向子１２Ａの第１外枠部１２ａの内側から一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して第３外枠部１２ｃ側に向かって延出されている。
【００４２】
また、光偏向子１２Ａの第３外枠部1２ｃの内側から一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して第１外枠部１２ａ側に向かって延出されている。
【００４３】
そして、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅと、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆは、Ｘ軸を中心に対称に対向して配置されている。
【００４４】
この際、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆは、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で大幅に形成した底辺と対応する各一端側が固定支持側となり、且つ、底辺よりも小幅な上辺と対応する各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取ると共に、底辺と上辺とを結ぶ両側辺が略等しい長さで且つ略等角度で対称に傾斜されている。
【００４５】
また、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅの自由端側となる各他端側に２本で一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇがＸ軸と略平行に細い幅で一方（左方）と他方（右方）とに間隔を隔てて分かれて連接されている。
【００４６】
また、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆの自由端側となる各他端側に２本で一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈがＸ軸と略平行に細い幅で一方（左方）と他方（右方）とに間隔を隔てて分かれて連接されており、且つ、これら一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈは一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇと対向して下記するミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸に対して僅かな隙間を隔てて対称に配置されている。
【００４７】
更に、一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇの一方と他方の間、及び、一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈの一方と他方の間に、レーザービームなどの光を反射させて光偏向を行うための円形状のミラー部１２ｉが連接して支持されている。
【００４８】
従って、第１外枠部1２ａの内側に形成した一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【００４９】
更に、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆの各一端側裏面にはミラー部駆動手段の一部となる永久磁石膜１６が膜付けされており、計４箇所の永久磁石膜１６はベース台１１Ａの凹部底面１１ｃ上に取り付けた計４個の駆動コイル１３と対向している。
【００５０】
この際、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆは、固定支持される各一端側から各他端側に連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かって台形状であるためにアーム幅が徐々に狭く形成されていることで、各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【００５１】
また、各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆの各一端側は、アーム幅が大きいために柔らかくなりすぎず、ミラー部１２ｉの共振周波数が低下しないと共に、各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈに印加される応力を低下させることができる。
【００５２】
ここで、上記のように構成した実施例１の光偏向器１０Ａの動作について、図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５３】
まず、図３（ａ）に示した状態は、実施例１の光偏向子１２Ａ中で一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ（又は、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆ）のみを一方のミラー部駆動手段（又は、他方のミラー部駆動手段）となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６により駆動した場合を示している。
【００５４】
例えば、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段のスイッチ１４のみをオンさせると、ベース台１１Ａの凹部底面１１ｃ上で左側の光偏向子支持部１１ａ側に取り付けた駆動コイル１３が電源１５に接続されるので、この駆動コイル１３と一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅの裏面に膜付けした永久磁石膜１６との間で電磁力が作用し、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇを介してベース台１１Ａの凹部底面１１ｃ側に向かって撓むために、ミラー部１２ｉがＸ軸を中心にして傾動する。これに協動して一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆは一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介して一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅとは反対側に向かって撓むが他方のミラー部駆動手段のスイッチ１４はオフされている。
【００５５】
更に、上記とは逆に、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆと対応する他方のミラー部駆動手段のスイッチ１４のみをオンさせると、ミラー部１２ｉが上記とは逆方向に傾動する。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示した状態は、実施例１の光偏向子１２Ａ中で一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆを一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６により駆動した場合を示している。
【００５７】
ここでは、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３及び電源１５Ａと、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆと対応する他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３及び電源１５Ｂとがプラス電位側とマイナス電位側とで互いに逆位相に接続されているので、一方及び他方のスイッチ１４Ａ，１４Ｂをそれぞれオンさせると、一方の駆動コイル１３と永久磁石膜１６とにより一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅが下方に向かって撓み、且つ、他方の駆動コイル１３と永久磁石膜１６とにより一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆが上方に向かって撓むので、図３（ａ）の場合よりも倍の電磁力が作用するために、ミラー部１２ｉが図３（ａ）の場合よりも大きく傾動する。
【００５８】
そして、ミラー部１２ｉの外形サイズを例えばφ１．２ｍｍ程度に形成したときに、シミュレーション計算により従来構造（特許第３５５２６０１号公報での構造）と比較して、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆに同時に逆位相の駆動力を印加したとき、ミラー部１２ｉの共振周波数が３１ＫＨｚ程度でほぼ同等となる一方、ミラー部１２ｉの振動端部での変位量が約１．３倍向上し、また、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈへの応力もほぼ同じである結果が得られた。
【００５９】
即ち、ミラー部１２ｉの外形サイズを大きくすることなく、ミラー部１２ｉの共振周波数を高く保ちつつ、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができた。
【００６０】
次に、本発明に係る実施例１の光偏向器１０Ａを一部変形させた変形例の光偏向器１０Ａ’について、図４を用いて実施例１と異なる点のみを簡略に説明する。
【００６１】
図４（ａ），（ｂ）に示した如く、変形例の光偏向器１０Ａ’では、ベース台１１Ａ’が長方形状で平板に形成されており、且つ、この変形例のミラー部駆動手段として計４個の積層型ピエゾ素子１７がベース台１１Ａ’の上面１１ｄ上に伸縮自在に固着された上で、この４個の積層型ピエゾ素子１７を介して実施例１の光偏向子１２Ａ（図１，図２）を一部変形させた変形例の光偏向子１２Ａ’が支持されている。
【００６２】
上記した変形例の光偏向子１２Ａ’は、実施例１に対して第１〜第４外枠部が形成されていない点以外は実施例１と同じ形状に形成されているので、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅの各他端側と、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆの各他端側との間に計４本の捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈを介してミラー部１２ｉがこの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能になっている。
【００６３】
そして、変形例のミラー部駆動手段となる４個の積層型ピエゾ素子１７は、この底面がベース台１１Ａ’の上面１１ｄに固着され、且つ、各積層型ピエゾ素子１７の上面が一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆの各一端側裏面に固着されており、電圧の印加に応じて上下方向に伸縮自在になっている。
【００６４】
ここで、上記のように構成した変形例の光偏向器１０Ａ’の動作について、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６５】
まず、図５（ａ）に示した状態は、変形例の光偏向子１２Ａ’中で一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ（又は、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆ）のみを一方のミラー部駆動手段（又は、他方のミラー部駆動手段）となる積層型ピエゾ素子１７により駆動した場合を示している。
【００６６】
例えば、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段を一定の周波数で振動させると、ベース台１１Ａ’の上面１１ｄ上に固着させた積層型ピエゾ素子１７が電源１５に接続されるので、この積層型ピエゾ素子１７に収縮(又は、伸長)する力が作用し、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅがミラー部１２ｉに対して下方（又は、上方）に変位すると共に撓むので、一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇを介して一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅの下方変位（又は、上方変位）および撓み変位がミラー部１２ｉに伝達され、ミラー部１２ｉがＸ軸を中心にして傾動する。これに協動して一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆは一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介して一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅとは反対側に向かって撓むが他方のミラー部駆動手段のスイッチ１４はオフされている。
【００６７】
このときのミラー部１２ｉの動作は、ピエゾ素子１７による各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆ全体の下方変位，上方変位と、各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆの振動撓みによる下方変位，上方変位とが合わさって駆動力を与えるので、よりミラー部１２ｉの変位量をより大きくできると共に、ミラー部１２ｉの共振周波数でなくとも、大きなミラー動作を実現することができる。もちろん、ミラー部１２ｉの共振周波数で駆動させれば、より少ない駆動力でより大きな変位を得られるし、また、駆動手段が積層型ピエゾ素子１７でなくとも、電磁駆動素子などを用いて各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｅ，１２ｆ全体を振動させても良い。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示した状態は、変形例の光偏向子１２Ａ’中で一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅ及び一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆを一方及び他方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子１７により駆動した場合を示している。
【００６９】
ここでは、一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子１７及び電源１５Ａと、一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆと対応する他方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子１７及び電源１５Ｂとが互いに逆位相に接続されているので、一方及び他方のスイッチ１４Ａ，１４Ｂをそれぞれオンさせると、一方の積層型ピエゾ素子１７の収縮により一対の第１台形状アーム部１２ｅ，１２ｅが下方に変位すると共に下方に向かって撓み、且つ、他方の積層型ピエゾ素子１７の伸長により一対の第２台形状アーム部１２ｆ，１２ｆが上方に変位すると共に上方に向かって撓むので、図５（ａ）の場合よりも倍の伸縮力が作用するために、ミラー部１２ｉが図５（ａ）の場合よりも大きく傾動する。
【００７０】
従って、実施例１を一部変形させた変形例の光偏向器１０Ａ’でも実施例１と同様な性能が得られる。
【００７１】
［実施例２］
図６（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例２の光偏向器１０Ｂは、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【００７２】
上記した実施例２の光偏向器１０Ｂでは、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例２の光偏向子１２Ｂの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【００７３】
即ち、実施例２の光偏向子１２Ｂでは、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１台形状アーム部１２ｊ，１２ｊ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２台形状アーム部１２ｋ，１２ｋが、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で大幅に形成した底辺と対応する各一端側が固定支持側となり、且つ、底辺よりも小幅な上辺と対応する各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取る点は実施例１と同様であるものの、底辺と上辺とを結ぶ両側辺が異なる長さであり、且つ、外側の各辺が第１，第３外枠部１２ａ，１２ｃに対して略直交して内側に向かって延出され、内側の各辺が第１，第３外枠部１２ａ，１２ｃに対して所定角度傾斜して内側に向かって延出されている点が実施例１と異なるだけである。
【００７４】
そして、第１外枠部1２ａの内側に形成した一対の第１台形状アーム部１２ｊ，１２ｊの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２台形状アーム部１２ｋ，１２ｋの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【００７５】
この際、一対の第１台形状アーム部１２ｊ，１２ｊ及び一対の第２台形状アーム部１２ｋ，１２ｋは、固定支持される各一端側から各他端側に連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム幅が徐々に狭く形成されていることで、各一対の第１，第２台形状アーム部１２ｊ，１２ｋの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、ミラーの共振周波数を余り低下させることなく、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【００７６】
従って、実施例２の光偏向器１０Ｂも、実施例１と略同様に動作して実施例１と略同様な性能が得られると共に、実施例１よりも図６（ａ）におけるＸ軸方向（左右方向）の寸法を短くすることができるので、光偏向器１０Ｂの小型化が可能になる。
【００７７】
［実施例３］
図７（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例３の光偏向器１０Ｃも、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【００７８】
上記した実施例３の光偏向器１０Ｃでも、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例３の光偏向子１２Ｃの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【００７９】
即ち、実施例３の光偏向子１２Ｃでは、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｍ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２矩形付き台形状アーム部１２ｎ，１２ｎが、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で大幅に形成した各一端側が固定支持側となって各他端側の近傍まで矩形部１２ｍ１，１２ｎ１としてそれぞれ内側に向かって延出されているものの、各他端側の近傍から底辺の幅が矩形部１２ｍ１，１２ｎ１と同じく大幅に形成された台形部１２ｍ２，１２ｎ２としてそれぞれ内側に向かって延出され且つ台形部１２ｍ２，１２ｎ２の小幅な上辺と対応する各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取っている点が実施例１と異なるだけである。
【００８０】
そして、第１外枠部1２ａの内側に形成した一対の第１矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｍの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２矩形付き台形状アーム部１２ｎ，１２ｎの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【００８１】
この際、一対の第１矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｍ及び一対の第２矩形付き台形状アーム部１２ｎ，１２ｎは、各他端側の台形部１２ｍ２，１２ｎ２がここに連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム幅が徐々に狭く形成されていることで、各一対の第１，第２矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｎの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、ミラー部１２ｉの共振周波数を余り低下させることなく、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【００８２】
これにより、実施例３の光偏向器１０Ｃも、実施例１と略同様に動作にして実施例１と略同様な性能が得られる他に、第１，第２矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｎの各矩形部裏面側に実施例１よりも面積が大きい永久磁石膜１６を膜付けすることができるので、第１，第２矩形付き台形状アーム部１２ｍ，１２ｎとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段の駆動力を向上させることができる。
【００８３】
［実施例４］
図８（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例４の光偏向器１０Ｄも、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【００８４】
上記した実施例４の光偏向器１０Ｄでも、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例４の光偏向子１２Ｄの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【００８５】
即ち、実施例４の光偏向子１２Ｄでは、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｐ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｑ，１２ｑは、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で大幅矩形状に形成した大幅矩形部１２ｐ１，１２ｑ１の各一端側が固定支持側となってそれぞれ内側に向かって延出されているものの、各他端側近傍を幅方向に段を付けて大幅矩形部１２ｐ１，１２ｑ１よりも小幅矩形状に形成した小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２がそれぞれ更に内側に向かって延出され且つ小幅の各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取っている点が実施例１と異なるだけである。
【００８６】
そして、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｐの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｑ，１２ｑの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【００８７】
この際、一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｐ及び一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｑ，１２ｑは、各他端側の小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２がここに連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム幅が狭く形成されていることで、各一対の第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、ミラー部１２ｉの共振周波数を余り低下させることなく、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【００８８】
ここで、実施例４の光偏向子１２Ｄを作製したときのモデル構造について述べると、光偏向子１２Ｄの各寸法は、基板厚みが５０μｍ、一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｐの左右両端間の長さ及び一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｑ，１２ｑの左右両端間の長さがそれぞれ２４００μｍ、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの大幅矩形部１２ｐ１，１２ｑ１の各幅及び各長さが４００μｍ及び１１００μｍ、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２の各幅及び各長さが１００μｍ及び１００μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム幅が５０μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム長さが５００μｍ、第１捩じりバネ部１２ｇと第２捩じりバネ部１２ｈとの間のビーム間隔が２００μｍ、ミラー部１２ｉの直径がφ１．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００８９】
そして、上記のように形成した実施例４のモデル例構造において、図８（ｂ）に示したように、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６を動作させて、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部１２ｉを偏向動作させたときに、ミラー部１２ｉの共振周波数、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部の変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値をシミュレーション計算により求めた。
【００９０】
この際、実施例４の光偏向子１２Ｄのモデル構造に対して、小幅矩形部を形成せずに先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄの場合を比較例として上記と同様な各値をシミュレーション計算により求めた。
【００９１】
その結果を、以下の表１に示す。
【表１】
0005429111.tif 000002
上記した表１の結果から、ミラー部１２ｉの共振周波数は実施例４の光偏向子１２Ｄのモデル構造と従来構造とが同じ程度であるが、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部の変位量が従来構造で０．０６６μｍに対して実施例４では０．０８８μｍとなり、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部の変位量は実施例４のモデル構造の方が従来構造よりも約１．３倍向上するので、ミラー部１２ｉの偏向角度を従来構造よりも大きく設定でき、且つ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミラー部１２ｉに接続される連結部でのミーゼス応力は実施例４のモデル構造が従来構造とほぼ同等なので、ミラー部１２ｉが最大まで偏向できる角度はほぼ同等となる。
【００９２】
この際、実施例４の光偏向子１２Ｄのモデル構造において、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム幅を５０μｍに設定して、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各他端側に形成した小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２の幅を可変させ、且つ、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部１２ｉを偏向動作させたときに、小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２の幅に対するミラー部１２ｉの共振周波数、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部の変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミラー部１２ｉに接続される連結部でのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値をシミュレーション計算により求めた。
【００９３】
そして、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２の幅が１００μｍ程度のときに、ミラー部１２ｉの共振周波数が最も高く、且つ、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部の変位量が最も大きく、更に、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミーゼス応力が低くなることがわかる。
【００９４】
この結果から、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各他端側に形成した小幅矩形部１２ｐ２，１２ｑ２の幅は、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム幅の略1．５〜２．５倍であれば、共振周波数および応力値が従来構造に比べて特性劣化することなく、ミラー偏向角度を向上させることがわかる。
【００９５】
これにより、実施例４の光偏向器１０Ｄも、図８（ｂ）に示したように、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６を動作させると、実施例１と略同様に動作して実施例１と略同様な性能が得られる他に、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑの各大幅矩形部裏面側に実施例１よりも面積が大きい永久磁石膜１６を膜付けすることができるので、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｐ，１２ｑとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段の駆動力を向上させることができる。
【００９６】
［実施例５］
図１０（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例５の光偏向器１０Ｅも、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【００９７】
上記した実施例５の光偏向器１０Ｅでも、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例５の光偏向子１２Ｅの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【００９８】
即ち、実施例５の光偏向子１２Ｅでは、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｒ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２段付き長方形状アーム部１２ｓ，１２ｓは、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で厚みを厚く大幅に形成した大幅厚肉矩形部１２ｒ１，１２ｓ１の各一端側が固定支持側となってそれぞれ内側に向かって延出されているものの、各他端側近傍を厚み方向に段をつけて大幅厚肉矩形部１２ｒ１，１２ｓ１と同じ幅で厚みが薄い大幅薄肉矩形部１２ｒ２，１２ｓ２がそれぞれ更に内側に向かって延出されて各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取っている点が実施例１と異なるだけである。
【００９９】
そして、第１外枠部1２ａの内側に形成した一対の第１段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｒの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２段付き長方形状アーム部１２ｓ，１２ｓの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【０１００】
この際、一対の第１段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｒ及び一対の第２段付き長方形状アーム部１２ｓ，１２ｓは、各他端側の大幅薄肉矩形部１２ｒ２，１２ｓ２がここに連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム厚みが薄く形成されていることで、各一対の第１，第２段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｓの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、ミラーの共振周波数をあまり低下させることなく、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【０１０１】
これにより、実施例５の光偏向器１０Ｅも、図１０（ｂ）に示したように、第１，第２段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｓとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６を動作させると、実施例１と略同様に動作して実施例１と略同様な性能が得られる他に、第１，第２段付き長方形状アーム部１２ｒ，１２ｓの各大幅厚肉矩形部裏面側に実施例１よりも面積が大きい永久磁石膜１６を膜付けすることができるので、一方及び他方のミラー部駆動手段の駆動力を向上させることができる。
【０１０２】
［実施例６］
図１１（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例６の光偏向器１０Ｆも、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【０１０３】
上記した実施例６の光偏向器１０Ｆでも、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例６の光偏向子１２Ｆの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【０１０４】
即ち、実施例６の光偏向子１２Ｆでは、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｔ，１２ｔ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｕ，１２ｕは、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じ幅で厚みを厚く大幅に形成した大幅厚肉矩形部１２ｔ１，１２ｕ１の各一端側が固定支持側となってそれぞれ内側に向かって延出されているものの、各他端側近傍を幅方向及び厚み方向に段をつけて大幅厚肉矩形部１２ｔ１，１２ｕ１よりも幅が狭く且つ厚みが薄い小幅薄肉矩形部１２ｔ２，１２ｕ２がそれぞれ更に内側に向かって延出されて各他端側が自由端となる片持ち梁構造を取っている点が実施例１と異なるだけである。
【０１０５】
そして、第１外枠部1２ａの内側に形成した一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｔ，１２ｔの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｕ，１２ｕの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【０１０６】
この際、一対の第１段付き矩形状アーム部１２ｔ，１２ｔ及び一対の第２段付き矩形状アーム部１２ｕ，１２ｕは、各他端側の小幅薄肉矩形部１２ｔ２，１２ｕ２がここに連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム幅が狭く且つアーム厚みが薄く形成されていることで、各一対の第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｔ，１２ｕの各他端側と各一対の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈとが接合する各部位近傍のみが曲がり易くなり、共振周波数を余り低下させることなく、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【０１０７】
これにより、実施例６の光偏向器１０Ｆも、図１１（ｂ）に示したように、一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６を動作させると、実施例１と略同様に動作して実施例１と略同様な性能が得られる他に、第１，第２段付き矩形状アーム部１２ｔ，１２ｕの各大幅厚肉矩形部裏面側に実施例１よりも面積が大きい永久磁石膜１６を膜付けすることができるので、一方及び他方のミラー部駆動手段の駆動力を向上させることができる。
【０１０８】
［実施例７］
図１２（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例７の光偏向器１０Ｇも、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【０１０９】
上記した実施例７の光偏向器１０Ｇでは、ベース台１１Ａ上に形成した一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂの各内側中心部位に一対のアーム固定部１１ｅ，１１ｆがＹ軸に沿いながらＸ軸を中心にして間隔を離して対称に突出形成されている。
【０１１０】
また、ベース台１１Ａ上に取り付けた実施例７の光偏向子１２Ｇの形状が実施例１に対して一部異なり、これに伴ってベース台１１Ａ上への取り付け方法が実施例１に対して一部異なっている。
【０１１１】
即ち、実施例７の光偏向子１２Ｇでは、第１外枠部１２ａの内側に一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各一端がＹ軸を中心にして対称に対向して内側に向かってＬ状に屈曲し、両Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖを合わせてコ字状に形成されており、これら一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各一端側がベース台１１Ａのアーム固定部１１ｅ上に固定され、且つ、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各他端側が自由端となっている。
【０１１２】
また、第３外枠部１２ｃの内側に一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各一端がＹ軸を中心にして対称に対向して内側に向かってＬ状に屈曲し、両Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗを合わせてコ字状に形成されており、これら一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各一端側がベース台１１Ａのアーム固定部１１ｆ上に固定され、且つ、一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各他端側が自由端となっている。
【０１１３】
そして、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖと、一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗとがＸ軸を中心にして対称に対向して配置されている。
【０１１４】
また、ベース台１１Ａの上面１１ｃ上には、Ｌ字状に巻回したコイル１８が計４個取り付けられており、これら４個のコイル１８と対向して一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各裏面に永久磁石膜１９がＬ字状に膜付けされている。
【０１１５】
この際、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗのアーム幅及びアーム厚みは、先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄと略同じに設定されている。
【０１１６】
そして、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各他端側と、第３外枠部1２ｃの内側に形成した一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【０１１７】
この際、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗは、固定支持される各一端側から各他端側に連接した一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈに向かってアーム全長が先に図３９を用いて説明した従来構造の第１，第２長方形状アーム部１０２ｃ，１０２ｄのアーム全長よりも長く形成することができるので、第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗの構造が柔らかくなり共振周波数は若干低下するものの、ミラー部１２ｉの偏向角度を大きく設定することができる。
【０１１８】
更に、各一対の第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗのアーム全長を先に図３９を用いて説明した従来構造よりも長くしてもＬ字状に屈曲させているために、実施例７の光偏向子１２Ｇの外形サイズは従来構造と略同じサイズに形成できる。
【０１１９】
ここで、実施例７の光偏向子１２Ｇを作製したときのモデル構造について述べると、光偏向子１２Ｇの各寸法は、基板厚みが５０μｍ、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの左右両端間の長さ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの左右両端間の長さがそれぞれ２４００μｍ、第１，第２Ｌ字状アーム部１２Ｖ，１２ｗの各幅及び各中心長さが４００μｍ及び４０００μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム幅が５０μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム長さが５００μｍ、第１捩じりバネ部１２ｇと第２捩じりバネ部１２ｈとの間のビーム間隔が２００μｍ、ミラー部１２ｉの直径がφ１．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【０１２０】
そして、上記のように形成した実施例７のモデル例構造において、図１２（ｂ），（ｃ）に示した如く、光偏向子１２Ｇ中で一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗを一方及び他方のミラー部駆動手段により駆動した場合に、一方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１８及び電源１５Ａと、他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル１８及び電源１５Ｂとが互いに逆位相に接続されているので、一方及び他方のスイッチ１４Ａ，１４Ｂをそれぞれオンさせると、一方の駆動コイル１８と永久磁石膜１９とにより一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖが下方に向かって撓み、且つ、他方の駆動コイル１８と永久磁石膜１９とにより一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗが上方に向かって撓むので、ミラー部１２ｉが大きく傾動する。
【０１２１】
この際、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各一端側及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各一端側をベース台１１Ａのアーム固定部１１ｅ，１１ｆ上に固定支持する場合に、アーム固定部１１ｅ，１１ｆで拘束する第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗの各一端側の拘束区間ｋの長さを可変させ、且つ、第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部１２ｉを偏向動作させたときに、アーム固定部１１ｅ，１１ｆの拘束区間ｋの長さに対するミラー部１２ｉの共振周波数、ミラー部１２ｉの偏向角度と対応するミラー部１２ｉの振動端部での変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミラー部１２ｉとの連結部でのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値を図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したようにシミュレーション計算により求めた。
【０１２２】
上記した図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）の結果から、ミラー部１２ｉの共振周波数はアーム固定部１１ｅ，１１ｆでの拘束区間ｋの長さが長くなるほど大きくなるが、拘束区間ｋの長さを２００μｍ〜２４００μｍに亘って変化させても、ミラー部１２ｉの共振周波数の変化は２８〜３１ｋＨｚであった。
【０１２３】
これに対して、ミラー部１２ｉのミラー振動端部での変位量、即ちミラー部１２ｉの偏向角度は大きく変化し、アーム固定部１１ｅ，１１ｆでの拘束区間ｋの長さが２４００μｍの場合には先に図３９を用いて説明した従来構造と対応するために変位量は０．０６６μｍ程度と小さく、一方、拘束区間ｋの長さが短くになるにつれて変位量が急激に大きくなる。
【０１２４】
また、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈのミーゼス応力は、アーム固定部１１ｅ，１１ｆでの拘束区間ｋの長さが短いほど小さくなる。
【０１２５】
尚、ミーゼス応力のシミュレーションによる結果は、解析ソフトウエアのプログラム上、対称構造物でありながら有限要素法構造体メッシング時に非対称なメッシュが形成されてしまったため、計４本の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各付け根部位のうち１箇所にだけ、大きな応力値（極大点）が出てしまった。そのため、この極大点を含めた結果と、極大点を含まない結果とを図１３（ｃ）に示している。
【０１２６】
従って、アーム固定部１１ｅ，１１ｆでの拘束区間ｋの長さを小さくすれば、ミラー部１２ｉの共振周波数は多少低下するが、ミラー部１２ｉの偏向角度は大きく拡大し、ミーゼス応力も多少低下することになるが、実施例７の光偏向子１２Ｇのモデル構造ではアーム固定部１１ｅ，１１ｆでの拘束区間ｋの長さを４００μｍ程度に設定することで、実施例１と略同様の性能が得られることを確認できた。
【０１２７】
これにより、実施例７の光偏向器１０Ｇも、実施例１と略同様に動作して実施例１と略同様な性能が得られる他に、光偏向子１２Ｆの外形サイズを大きくすることなく、第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗのアーム全長を長く設定できる。
【０１２８】
次に、本発明に係る実施例７の光偏向器１０Ｇを一部変形させた変形例の光偏向器１０Ｇ’について、図１４を用いて実施例７と異なる点のみを簡略に説明する。
【０１２９】
図１４（ａ），（ｂ）に示した如く、変形例の光偏向器１０Ｇ’では、ベース台１１Ａ’が長方形状で平板に形成されており、且つ、この変形例のミラー部駆動手段として２個の積層型ピエゾ素子２０がベース台１１Ａ’の上面１１ｄでＹ軸に沿いながらＸ軸を中心にして間隔を離して対称に固着された上で、この２個の積層型ピエゾ素子２０を介して実施例７の光偏向子１２Ｇ（図１２）を一部変形させた変形例の光偏向子１２Ｇ’が支持されている。
【０１３０】
上記した変形例の光偏向子１２Ｇ’は、実施例７に対して第１〜第４外枠部が形成されていない点以外は実施例７と同じ形状に形成されているので、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖの各他端側と、一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各他端側との間に計４本の第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈを介してミラー部１２ｉがこの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能になっている。
【０１３１】
そして、変形例のミラー部駆動手段となる２個の積層型ピエゾ素子２０は、この底面がベース台１１Ａ’の上面１１ｄに固着され、且つ、各積層型ピエゾ素子２０の上面が一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗの各一端側裏面に固着されており、電圧の印加に応じて上下方向に伸縮自在になっている。
【０１３２】
ここで、上記のように構成した変形例の光偏向器１０Ｇ’の動作について、図１４（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。
【０１３３】
図１４（ｂ），（ｃ）に示した状態は、変形例の光偏向子１２Ｇ’中で一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗを一方及び他方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子２０により駆動した場合を示している。
【０１３４】
ここでは、一方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子２０及び電源１５Ａと、他方のミラー部駆動手段となる積層型ピエゾ素子２０及び電源１５Ｂとが互いに逆位相に接続されているので、一方及び他方のスイッチ１４Ａ，１４Ｂをそれぞれオンさせると、一方の積層型ピエゾ素子２０の収縮により一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ全体が下方に変位すると共に一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖが下方に向かって撓み、且つ、他方の積層型ピエゾ素子２０の伸長により一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗが上方に変位すると共に一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗが上方に向かって撓むので、ミラー部１２ｉが大きく傾動する。
【０１３５】
従って、実施例７を一部変形させた変形例の光偏向器１０Ｇ’でも実施例７と同様な性能が得られる。
【０１３６】
尚、実施例７の光偏向子１２Ｇ又は変形例の光偏向子１２Ｇ’において、各一対の第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗに先に説明した実施例１〜実施例６のいずれか一の技術的思想を適用することが可能であり、この場合に、一対の第１Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｖ及び一対の第２Ｌ字状アーム部１２ｗ，１２ｗは、固定支持される一対の一端側から自由端側となる一対の他端側に向かってアーム幅を狭くするか、又は、アーム厚みを薄くするか、もしくは、アーム幅を狭く且つアーム厚みを薄くすることで、第１，第２Ｌ字状アーム部１２ｖ，１２ｗの各他端側がより更に撓み易くなることは明らかである。
【０１３７】
［実施例８］
図１５（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例８の光偏向器１０Ｈは、先に説明した実施例１の光偏向器１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【０１３８】
上記した実施例８の光偏向器１０Ｈでは、ベース台１１Ａの一対の光偏向子支持部１１ａ，１１ｂ上に取り付けた実施例８の光偏向子１２Ｈの形状が実施例１に対して一部異なるだけである。
【０１３９】
即ち、実施例８の光偏向子１２Ｈにおいて、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙは、固定支持される各一端と自由端となる各他端との間の各中間部位がミラー部１２ｉに近づくようにＹ軸を中心にして左右対称にＶ字状に屈曲されている。
【０１４０】
この際、Ｖ字状に屈曲された一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙの各アーム長さは、ａμｍに設定されている。
【０１４１】
そして、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘの各他端側と、一対の第アーム部１２ｙ，１２ｙの各他端側との間に、ミラー部１２ｉが一対の第１捩じりバネ部１２ｇ，１２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部１２ｈ，１２ｈを介してミラー部１２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されている。
【０１４２】
尚、実施例８の光偏向子１２Ｈにおいて、ここでの図示を省略するものの、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙの各中間部位がミラー部１２ｉに近づくようにＹ軸を中心にして左右対称に円弧状に湾曲させても良い。
【０１４３】
一方、実施例８に対する比較例の光偏向器１０Ｈ’及び実施例８に対する比較例の光偏向子１２Ｈ’を図１６（ａ），（ｂ）に示す。
【０１４４】
上記した実施例８に対する比較例の光偏向子１２Ｈ’では、第１外枠部１２ａの内側に形成した一対の第１アーム部１２ｘ’，１２ｘ’及び第３外枠部１２ｃの内側に形成した一対の第２アーム部１２ｙ’，１２ｙ’のみが実施例８とは異なってそれぞれ長方形状に形成されているが、各アーム部の長さが実施例８と同じでａμｍに設定されている。
【０１４５】
ここで、実施例８の光偏向子１２Ｈと、実施例８に対する比較例の光偏向子１２Ｈ’との特性の違いを調べるために、光偏向子１２Ｈ，（１２Ｈ’）を下記の仕様で試作した。
【０１４６】
上記した光偏向子１２Ｈ，（１２Ｈ’）の各寸法は、基板厚みが５０μｍ、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ，（１２ｘ’，１２ｘ’）及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙ，（１２ｙ’，１２ｙ’）の左右両端間の各長さが２４００μｍ、第１アーム部１２ｘ，（１２ｘ’）及び第２アーム部１２ｙ，（１２ｙ’）の各アーム長さａμｍが１０５０μｍで各アーム幅が４００μｍ、第１アーム部１２ｘ，（１２ｘ’）及び第２アーム部１２ｙ，（１２ｙ’）中で第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈに接続する部位の各長さが５４μｍで各アーム幅が１００μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム幅が４６μｍ、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈの各ビーム長さが５００μｍ、第１捩じりバネ部１２ｇと第２捩じりバネ部１２ｈとの間のビーム間隔が２００μｍ、ミラー部１２ｉの直径がφ１．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【０１４７】
この際、実施例８の光偏向子１２Ｈにおいて、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙをアーム長さａμｍで例えば角度９０°でＶ字状に屈曲させると、Ｙ軸方向の寸法がａ×ｓｉｎ−４５°となるので、アーム長さａμｍをＹ軸方向に沿って長方形状に形成した比較例の光偏向子１２Ｈ’よりもＹ軸方向の寸法を小さく設定でき、実施例８の光偏向子１２Ｈを小型化することができる。
【０１４８】
次に、実施例８の光偏向器１０Ｈと、実施例８に対する比較例の光偏向器１０Ｈ’とに対して、ミラー部駆動手段となる駆動コイル１３，永久磁石膜１６を介して光偏向子１２Ｈ,１２Ｈ’のミラー部１２ｉ及び第１，第２アーム部にモーメントが加わるように加振して、ミラー部１２ｉに当てたレーザ光の軌跡を測定して、ミラー部１２ｉの偏向角度を調べた。
【０１４９】
図１７は実施例８の場合を示し、図１８は実施例８に対する比較例の場合を示しているが、ミラー部１２ｉの周波数を変化させたときに、ミラー部１２ｉの偏向角度を測定した結果である。この際、光偏向子１２Ｈ,１２Ｈ’のミラー部１２ｉの各駆動電圧を０．５Ｖｐ−p, １Ｖｐ−p, ２Ｖｐ−p, ５Ｖｐ−p, ６Ｖｐ−pごとに周波数特性を、ねじりバネ部１２ｇ，１２ｈが破壊するまで測定した。
【０１５０】
そして、図１７に示した実施例８の場合では、光偏向子１２Ｈのミラー部１２ｉの駆動電圧を大きくしても、周波数を上昇させながら測定した場合と下降させながらに測定した場合とのずれ（ヒステリシス）が余り出ていないことがわかる。これは、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈに加わる応力の線形領域が広くなっていることを意味している。
【０１５１】
一方、図１８に示した実施例８に対する比較例の場合には、明らかにヒステリシスが大きくなっていることがわかる。
【０１５２】
ミラー部１２ｉを共振周波数で駆動させる場合、その偏向角度を一定に保つためには、動作信号を検出しながら周波数もしくは電圧制御を行う必要がある。なぜなら、共振周波数は構造によって決まってくるが、シリコン材料の環境温度によるヤング率の変化により、周波数がわずかにずれることがあるためである。このようにミラー部１２ｉの偏向角度を制御する場合は、たとえばヒステリシスが大きいと、ミラー部１２ｉを偏向角度の最大値近傍で動作させる場合、共振周波数が高い側にシフトして急激に偏向角度が低下したときに、大きく周波数を戻してから再度周波数を少しずつ上げていかないと元の偏向角度に戻すことが難しい。ヒステリシスがない、または小さければ、周波数が高い側にシフトしてもわずかに周波数を下げれば直ぐに元の偏向角度に戻るので、本実施例の構造では、ミラー部１２ｉの動作制御が容易に行えるという特徴を有する。
【０１５３】
このように、実施例８の場合には、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙの各中間部位をミラー部１２ｉに近づくようにＶ字状に屈曲させるか、又は、円弧状に湾曲させることで、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙのねじれ動作が加わり易くなり、第１，第２捩じりバネ部１２ｇ，１２ｈに加わる応力の線形領域が広くなり、ヒステリシスが低下した。
【０１５４】
また、ミラー部１２ｉの共振周波数については実施例８で約２８．４ＫＨＺ、実施例８に対する比較例で約２８．６ｋＨｚであったが、計算上でのシミュレーションでは両者が略同一（２８．８ｋＨｚ）であった。
【０１５５】
更に、実施例８の光偏向器１０Ｈと、実施例８に対する比較例の光偏向器１０Ｈ’とに対して、光偏向子１２Ｈ，１２Ｈ’のミラー部１２ｉの駆動電圧に対するミラー部１２ｉの偏向角度を図１９，図２０に示したように調べた。
【０１５６】
図１９に示した実施例８の場合は加工時のばらつきを考慮して測定サンプル数が４個、図２０に示した実施例８に対する比較例の場合は測定サンプル数が６個であるものの、ミラー部１２ｉが破壊する限界角度はほぼ同等と考えられる。
【０１５７】
また、ミラー部１２ｉの駆動電圧に対するミラー部１２ｉの偏向角度の変化は、実施例８では非常に直線性が良いことがわかる。これは、前述したように、周波数特性でのヒステリシスが小さくなっていることからも理解できる。
【０１５８】
上記から実施例８の光偏向子１２Ｈ及びこの光偏向子１２Ｈを備えた実施例８の光偏向器１０Ｈによれば、一対の第１アーム部１２ｘ，１２ｘ及び一対の第２アーム部１２ｙ，１２ｙの各中間部位をミラー部１２ｉに近づくようにＶ字状に屈曲させるか、又は、円弧状に湾曲させることで、第１，第２アーム部１２ｘ，１２ｙのねじれ動作が加わり易くなり、ミラー部１２ｉの偏向特性（共振周波数及びミラー偏向角度）を劣化させないで、光偏向子１２Ｈの全体の大きさを小さくすることができ、且つ、ミラー部１２ｉが大きく偏向したときでも、ミラー偏向角の周波数特性に現れるヒステリシスが小さくなって、ミラー部１２ｉの動作制御が容易になり、駆動力に対するミラー部１２ｉの偏向角度の直線性を維持できる。
【０１５９】
［実施例９］
図２１に示した如く、実施例９の光偏向器３０Ａでは、ベース台３１Ａが絶縁材を用いて直方形状に形成されており、このベース台３１Ａの前後に一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂが間隔を隔てて上方に向かって突出形成され、且つ、一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ間で一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂよりも低い位置に凹部底面３１ｃが形成されている。
【０１６０】
また、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例９の光偏向子３２Ａが取り付けられていると共に、凹部底面３１ｃ上にミラー部駆動手段の一部となる計４個の駆動コイル３３が一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂの各内側に沿うように取り付けられている。
【０１６１】
この際、ベース台３１Ａの凹部底面３１ｃ上で左側の光偏向子支持部３１ａに沿った２個の駆動コイル３３及び右側の光偏向子支持部３１ｂに沿った２個の駆動コイル３３は、それぞれスイッチ３４を経て電源３５に直列に接続されている。
【０１６２】
上記した実施例９の光偏向子３２Ａは、基板厚みＴを有する単結晶シリコン基板を用いて外形がＸ軸及びＹ軸を中心にして前後左右対称に長方形状に形成されて、内部をエッチング処理などにより肉抜きされている。
【０１６３】
具体的に説明すると、実施例９の光偏向子３２Ａは、図２２（ａ），（ｂ）にも拡大して示した如く、全ての部位が基板厚みＴで形成されており、且つ、第１〜第４外枠部３２ａ〜３２ｄにより外周部が長方形状に囲まれている。
【０１６４】
また、光偏向子３２Ａは、第１外枠部３２ａと第３外枠部３２ｃとがＸ軸を中心にして対称に間隔を離して互に対向して長尺に形成されており、且つ、両者３２ａ，３２ｃがベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に接着剤などを用いて固着されていると共に、第２，第４外枠部３２ｂ，３２ｄがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して互に対向して第１，第３外枠部３２ａ，３２ｃよりも短尺に形成されてベース台３１Ａ上に固着されていない。
【０１６５】
また、光偏向子３２Ａの第１外枠部３２ａの内側から一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して第３外枠部３２ｃ側に向かって延出されており、第１外枠部３２ａに連接した各一端が固定支持されていると共に、各一端とは反対の各他端が自由端となっている。
【０１６６】
また、光偏向子３２Ａの第３外枠部３２ｃの内側から一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆがＹ軸を中心にして対称に間隔を離して第１外枠部３２ａ側に向かって延出されており、第３外枠部３２ｃに連接した各一端が固定支持されていると共に、各一端とは反対の各他端が自由端となっている。
【０１６７】
そして、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅと、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆは、Ｘ軸を中心に対称に対向して配置されている。
【０１６８】
また、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅ及び一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの各一端側裏面にはミラー部駆動手段の一部となる永久磁石膜３６が膜付けされており、計４箇所の永久磁石膜３６はベース台３１Ａの凹部底面３１ｃ上に取り付けた計４個の駆動コイル３３と対向している。
【０１６９】
また、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅの自由端側となる各他端側に２本で一対の第１捩じりバネ部３２ｇ，３２ｇがＸ軸から第１外枠部３２ａ側に向かって僅かに偏ってＸ軸と略平行に一方（左方）と他方（右方）とにミラー部３２ｉを挟んで連接されており、且つ、ミラー部３２ｉの左右と連接する各部位の幅は細く形成されていると共に、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅの各他端と連接する各部位の幅は広く形成されているので、一対の第１捩じりバネ部３２ｇ，３２ｇはＹ軸を挟んで左右対称に台形状に形成されていることになる。
【０１７０】
また、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの自由端側となる各他端側に２本で一対の第２捩じりバネ部３２ｈ，３２ｈがＸ軸から第３外枠部３２ｃ側に向かって僅かに偏ってＸ軸と略平行に一方（左方）と他方（右方）とにミラー部３２ｉを挟んで連接されており、且つ、ミラー部３２ｉの左右と連接する各部位の幅は細く形成されていると共に、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの各他端と連接する各部位の幅は広く形成されているので、一対の第１捩じりバネ部３２ｈ，３２ｈはＹ軸を挟んで左右対称に台形状に形成されていることになる。
【０１７１】
そして、ミラー部３２ｉが一対の第１捩じりバネ部３２ｇ，３２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部３２ｈ，３２ｈを介してミラー部３２ｉの重心Ｇを通るＸ軸を中心にして揺動可能に支持されていることになる。
【０１７２】
この際、一対の第１捩じりバネ部３２ｇ，３２ｇ及び一対の第２捩じりバネ部３２ｈ，３２ｈが、ミラー部３２ｉと接続する各付け根部位から第１，第２アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端側に向かうに従い、第１，第２捩じりバネ部３２ｇ，３２ｈの各ビーム幅が徐々に広く形成されることで、後述するようにより少ない駆動力でミラー部３２ｉを偏向させることが可能になっている。
【０１７３】
ここで、上記のように構成した実施例９の光偏向器３０Ａの動作について、図２３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【０１７４】
まず、図２３（ａ）に示した状態は、実施例９の光偏向子３２Ａ中で一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅ（又は、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆ）のみを一方のミラー部駆動手段（又は、他方のミラー部駆動手段）となる駆動コイル３３，永久磁石膜３６により駆動した場合を示している。
【０１７５】
例えば、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段のスイッチ３４のみをオンさせると、ベース台３１Ａの凹部底面３１ｃ上で左側の光偏向子支持部３１ａ側に取り付けた駆動コイル３３が電源３５に接続されるので、この駆動コイル３３と一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅの裏面に膜付けした永久磁石膜３６との間で電磁力が作用し、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅが一対の第１捩じりバネ部３２ｇ，３２ｇを介してベース台３１Ａの凹部底面３１ｃ側に向かって撓むために、ミラー部３２ｉがＸ軸を中心にして傾動する。これに協動して一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆは一対の第２捩じりバネ部３２ｈ，３２ｈを介して一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅとは反対側に向かって撓むが他方のミラー部駆動手段のスイッチ３４はオフされている。
【０１７６】
更に、上記とは逆に、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆと対応する他方のミラー部駆動手段のスイッチ３４のみをオンさせると、ミラー部３２ｉが上記とは逆方向に傾動する。
【０１７７】
次に、図２３（ｂ）に示した状態は、実施例９の光偏向子３２Ａ中で一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅ及び一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆを一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３，永久磁石膜３６により駆動した場合を示している。
【０１７８】
ここでは、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅと対応する一方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３及び電源３５Ａと、一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆと対応する他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３及び電源３５Ｂとがプラス電位側とマイナス電位側とで互いに逆位相に接続されているので、一方及び他方のスイッチ３４Ａ，３４Ｂをそれぞれオンさせると、一方の駆動コイル３３と永久磁石膜３６とにより一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅが下方に向かって撓み、且つ、他方の駆動コイル３３と永久磁石膜３６とにより一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆが上方に向かって撓むので、図２３（ａ）の場合よりも倍の電磁力が作用するために、ミラー部３２ｉが図２３（ａ）の場合よりも大きく傾動する。
【０１７９】
ここで、実施例９の光偏向子３２Ｈの特性を調べるために、光偏向子３２Ｈを下記の仕様で試作した。
【０１８０】
上記した光偏向子３２Ａの各寸法は、基板厚みが５０μｍ、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅ及び一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの左右両端間の各長さが２４００μｍ、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各アーム長さが１１００μｍで各アーム幅が４００μｍ、第１，第２捩じりバネ部３２ｇ，３２ｈ中でミラー部３２ｉの左右と連接する各部位の幅が４５μｍ且つ第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端と連接する各部位の幅が５５μｍ、第１，第２捩じりバネ部３２ｇ，３２ｈの各ビーム長さが５００μｍ、第１捩じりバネ部３２ｇと第２捩じりバネ部３２ｈとの間のビーム間隔が２００μｍ、ミラー部３２ｉの直径がφ１．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【０１８１】
そして、実施例９の光偏向子３２Ｈに対して加工時のばらつきを考慮して６個の測定サンプルを用意して、光偏向子３２Ａのミラー部３２ｉの駆動電圧に対するミラー部の偏向角度を測定サンプルごとに計測した実施例９の結果は、図２４に示した通りである。
【０１８２】
上記に対して、実施例９に対する比較例の光偏向子として、ここでの図示を省略するが、第１，第２捩じりバネ部を第１，第２長方形状アーム部の各他端からミラー部にかけて幅５０μｍに均一に形成した以外は実施例９と同じに値に設定して、ミラー部３２ｉの駆動電圧に対するミラー部３２ｉの偏向角度を測定サンプルごとに計測した実施例９に対する比較例の結果は、図２５に示した通りである。
【０１８３】
即ち、実施例９ではミラー部３２ｉの共振周波数が２７．９〜２８．９ｋＨｚとなり、一方、実施例９に対する比較例では２８．０〜２８．４ｋＨｚとなり、両者ほぼ同等の共振周波数特性であった。
【０１８４】
また、図２４，図２５に示した如く、ミラー部３２ｉの最大の偏向角度は両者とも５０〜６０°で、ばらつきを考慮してもほぼ同等の特性であることがわかる。つまり、共振周波数、ミラー部３２ｉの最大偏向角は両者ともほぼ同じ特性の構造になっていることがわかる。
【０１８５】
一方、ミラー部３２ｉの駆動電圧に対するミラー部３２ｉの偏向角度の関係は、実施例９の方が比較例よりも少ない駆動電圧で同じ角度だけ偏向していることがわかる。つまり、実施例９による構造では、ミラー部３２ｉの共振周波数や限界偏向角などの基本特性がほぼ同じでありながら、駆動効率をより高くすることができる。
【０１８６】
［実施例１０］
図２６（ａ）〜（ｃ）に示した如く、実施例１０の光偏向器３０Ｂは、先に説明した実施例９の光偏向器３０Ａ（図２１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１０と異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点についてのみ説明する。
【０１８７】
上記した実施例１０の光偏向器３０Ｂでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１０の光偏向子３２Ｂを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｊ，３２ｋの形状のみが実施例９に対して異なるだけである。
【０１８８】
即ち、実施例１０の光偏向子３２Ｂにおいて、一対の第１捩じりバネ部３２ｊ，３２ｊ及び一対の第２捩じりバネ部３２ｋ，３２ｋは、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅ及び一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの各他端と連接する各部位からミラー部３２ｉの左右に連接する各部位まで同じ幅で幅狭く形成されているものの、第１，第２捩じりバネ部３２ｊ，３２ｋのうちでミラー部３２ｉの左右に連接する各部位が基板厚みＴよりも厚みが薄く形成され、且つ、各アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に向かって厚みが基板厚みＴになるように徐々に傾斜して形成されている。
【０１８９】
従って、第１，第２捩じりバネ部３２ｊ，３２ｋは、幅を一定にして、その厚みをミラー部３２ｉと接続する各付け根部位の方を薄くすることにより、第１，第２捩じりバネ部３２ｊ，３２ｋはミラー部３２ｉと接続する各付け根部位が柔らかくなり捩れ易くなるために、実施例９と略同様な効果が得られる。
【０１９０】
［実施例１１］
図２７（ａ）〜（ｄ）に示した如く、実施例１１の光偏向器３０Ｃは、先に説明した実施例９の光偏向器３０Ａ（図２１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、実施例１１の光偏向器３０Ｃでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１１の光偏向子３２Ｃを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｍ，３２ｎの形状のみが実施例９に対して異なるだけである。
【０１９１】
即ち、実施例１１の光偏向子３２Ｃにおいて、一対の第１捩じりバネ部３２ｍ，３２ｍ及び一対の第２捩じりバネ部３２ｎ，３２ｎは、実施例９と同様に、ミラー部３２ｉの左右と連接する各部位の幅は細く形成されていると共に、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端と連接する各部位の幅は広く形成されているものの、実施例９とは異なって、図２７（ｃ）に示したように、第１，第２捩じりバネ部３２ｍ，３２ｎのみが基板厚みＴよりも厚みが薄く形成されているか、又は、図２７（ｄ）に示したように、第１，第２捩じりバネ部３２ｍ，３２ｎはミラー部３２ｉの左右に連接する各部位が基板厚みＴよりも薄く形成され、各アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に向かって厚みが基板厚みＴになるように徐々に傾斜して形成されている。
【０１９２】
従って、第１，第２捩じりバネ部３２ｍ，３２ｎは、実施例９と実施例１０とを組み合わせることで、ミラー部３２ｉと接続する各付け根部位から各アームの他端側に向かうに従い、その幅が徐々に広く形成され、且つ、その厚みをミラー部３２ｉと接続する各付け根部位の方を薄くすることにより、第１，第２捩じりバネ部３２ｊ，３２ｋはミラー部３２ｉと接続する各付け根部位が柔らかく捩れ易くなるために、ミラー部３２ｉの共振周波数や限界偏向角を低下させること無く、実施例９，実施例１０よりも駆動効率を向上させることができる。
【０１９３】
［実施例１２］
図２８（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１２の光偏向器３０Ｄは、先に説明した実施例９の光偏向器３０Ａ（図２１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、実施例１２の光偏向器３０Ｄでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１２の光偏向子３２Ｄを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑの形状のみが実施例９に対して異なるだけである。
【０１９４】
即ち、実施例１２の光偏向子３２Ｄにおいて、一対の第１捩じりバネ部３２ｐ，３２ｐは、第１外枠部３２ａに向かって凸状に湾曲しており、且つ、一対の第２捩じりバネ部３２ｑ，３２ｑも、第３外枠部３２ｃに向かって凸状に湾曲している。
【０１９５】
また、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑは、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接したときのビーム間隔と、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑがミラー部３２ｉに連接したときのビーム間隔とが同じ値に設定されている。
【０１９６】
ここで、実施例１２の光偏向子３２Ｄを作製したときのモデル構造について述べると、光偏向子３２Ｄの各寸法は、基板厚みが５０μｍ、一対の第１長方形状アーム部３２ｅ，３２ｅの左右両端間の長さ及び一対の第２長方形状アーム部３２ｆ，３２ｆの左右両端間の長さがそれぞれ２４００μｍ、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各アーム幅及び各アーム長さが４００μｍ及び１１００μｍ、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑの各ビーム幅が５０μｍ、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑの各ビーム長さが５００μｍ、第１捩じりバネ部３２ｐと第２捩じりバネ部３２ｑとの間のビーム間隔が２００μｍ、ミラー部３２ｉの直径がφ１．２ｍｍにそれぞれ設定されていると共に、更に、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑの湾曲形状がＸ軸を挟んで対称で半径が略１４００μｍに設定されている。
【０１９７】
そして、上記のように形成した実施例１２における光偏向器３２Ｄのモデル例構造において、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３，永久磁石膜３６を動作させて、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部３２ｉを偏向動作させたときに、ミラー部３２ｉの共振周波数、ミラー部３２ｉの偏向角度と対応するミラー部３２ｉの振動端部の変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値をシミュレーション計算により求めた。
【０１９８】
尚、ここでの図示を省略するが、第１，第２捩じりバネ部を凸状に湾曲させずに、ビーム幅５０μｍ、ビーム間隔２００μｍで第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端からミラー部３２ｉに向かって直線的に形成した場合を実施例１２の光偏向子に対する比較例としたときに、両者に対するシミュレーション計算により以下の表２に示した結果が得られた。
【表２】
0005429111.tif 000003
上記した表２に示した結果から、実施例１２の光偏向子３２Ｄを備えた光偏向器３０Ｄでは、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑにかかる応力は比較例とほぼ同等でありながら、共振周波数は比較例よりも約２ＫＨｚ向上し、また同一駆動力印加でミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）は約３３％向上している。このように、実施例１２では、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑにかかるにかかる応力は比較例と同等の特性なので、ほぼ同等の限界偏向角になるが、ミラー部３２ｉの共振周波数とミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）とが同時に向上するので、より高速なミラー部３２ｉの走査を、より少ない力で達成することができる。
【０１９９】
［実施例１３］
図２９（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１３の光偏向器３０Ｅは、先に説明した実施例９の光偏向器３０Ａ（図２１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、実施例１３の光偏向器３０Ｅでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１３の光偏向子３２Ｅを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓの形状のみが実施例９に対して異なるだけである。
【０２００】
即ち、実施例１３の光偏向子３２Ｅにおいて、一対の第１捩じりバネ部３２ｒ，３２ｒ及び一対の第２捩じりバネ部３２ｓ，３２ｓは、細幅で直線状に形成されていると共に、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接した部位からミラー部３２ｉに連接した部位に向かってビーム間隔がＸ軸を挟んで徐々に狭まるようにＶ字状に形成されている。
【０２０１】
この際、実施例１３の光偏向子３２Ｅにおいて、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接したときのビーム間隔を３５０μｍ、且つ、ミラー部３２ｉに連接したときのビーム間隔を１５０μｍに設定し、その他の各部の寸法は実施例１２と同じに設定している。
【０２０２】
尚、実施例１３の光偏向子３２Ｅにおいて、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各アーム長さは実施例１２と同じであるが、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端間のビーム間隔が実施例１２よりも広がっているために、実施例１３の光偏向子３２ＥのＹ軸方向の長さは実施例１２よりも長くなっている。
【０２０３】
そして、上記のように形成した実施例１３における光偏向器３２Ｅのモデル例構造において、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３，永久磁石膜３６を動作させて、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部３２ｉを偏向動作させたときに、ミラー部３２ｉの共振周波数、ミラー部３２ｉの偏向角度と対応するミラー部３２ｉの振動端部の変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値をシミュレーション計算により求めた。
【０２０４】
更に、図３０（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向器３０Ｅ’における光偏向子３２Ｅ’では、一対の第１捩じりバネ部３２ｒ’，３２ｒ’及び一対の第２捩じりバネ部３２ｓ’，３２ｓ’は、実施例１３と同様に細幅で直線状に形成されているが、実施例１３とは異なって第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接した部位からミラー部３２ｉに連接した部位に向かってビーム間隔がＸ軸を挟んで徐々に広まるように逆Ｖ字状に形成されている。
【０２０５】
この際、実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向子３２Ｅ’において、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接したときのビーム間隔を１５０μｍ、且つ、ミラー部３２ｉに連接したときのビーム間隔を３５０μｍに設定し、その他の各部の寸法は実施例１２と同じに設定している。
【０２０６】
尚、ここでの図示を省略するが、第１，第２捩じりバネ部を、ビーム幅５０μｍ、ビーム間隔２００μｍで第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端からミラー部３２ｉに向かって直線的に形成した場合を実施例１３の光偏向子に対する比較例としたときに、実施例１３，実施例１３の変形例，実施例１３に対する比較例に対するシミュレーション計算により以下の表３に示した結果が得られた。
【表３】
0005429111.tif 000004
上記した表３に示した結果から、実施例１３の光偏向子３２Ｅを備えた光偏向器３０Ｅでは、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓにかかる応力は少し大きめではあるが、共振周波数は比較例よりも約１．３ｋＨｚ向上し、また同一駆動力印加でミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）は比較例よりも約２１％向上している。
【０２０７】
また、実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向子３２Ｅ’を備えた光偏向器３０Ｅ’では、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ’，３２ｓ’にかかる応力は比較例とほぼ同等でありながら、共振周波数は比較例よりも約０．４２ＫＨｚ向上し、また同一駆動力印加でミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）は比較例よりも約１６％向上している。
【０２０８】
以上のように、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓ又は第１，第２捩じりバネ部３２ｒ’，３２ｓ’をＸ軸を挟んでＶ字状又は逆Ｖ字状にすることで、共振周波数とミラー変位量とを向上させることができる。
【０２０９】
ここで、実施例１３の構造と、実施例１３の変形例の構造と、実施例１３に対する比較例の構造とにおけるミラー部３２ｉの周波数特性を、各駆動電圧ごとに測定した結果について、図３１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。なお、測定条件は前述の実施例８の図１７における測定条件と同じである。
【０２１０】
また、それぞれの共振周波数は、サンプルの作製精度（特に捩じりバネ部の幅）が、設計より少しずれたため、シミュレーション結果ほどの特性差は出ていないが、設計通りの形状に加工できていれば、共振周波数はシミュレーションにほぼ一致することを確認している。
【０２１１】
この結果より、図３１（ａ）に示した実施例１３の構造では、ヒステリシスが大きくなるものの、大きな偏向角度では周波数に対する偏向角度の上昇率が小さいことが特徴である。これは、つまり周波数変動に対するミラー部３２ｉの偏向角度の変動が小さいことを示しており、ミラー駆動の制御がしやすいことを示している。ただし、ヒステリシスが大きいため、最大偏向角近傍でのミラー制御は困難である。また、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓが破損するまでの偏向角度がより大きくなっている。このデータでは、従来例との差は数度であるが、サンプルの作製精度が良いものは、７５°近くまで偏向が可能であった。これは、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ，３２ｓがミラー部３２ｉの付け根の回転軸により近い場所に位置するので、応力としてはねじり成分が大きくなるものの、撓み成分が大幅に小さくなるため、最大偏向可能角度が大きくなることを示すものである。
【０２１２】
一方、図３１（ｂ）に示した実施例１３の変形例の構造では、ヒステリシスが小さく、駆動電圧に対する偏向角度の直線性が良いという結果が得られた。これは、実施例８のときと同様の効果である。ただし、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ’，３２ｓ’が破壊する最大偏向角は、従来構造よりも小さいことがわかった。これは、実施例１３とは逆に、第１，第２捩じりバネ部３２ｒ’，３２ｓ’がミラー部３２ｉの付け根の回転軸により遠い場所に位置するので、応力としてはねじり成分が小さくなるものの、撓み成分が大幅に上昇するためであり、本シミュレーションでは小さな偏向角度での計算なので、大きな偏向角度でのねじりバネ撓み成分が表されていなかったためと考えられる。
【０２１３】
このように、隣り合うねじりバネ部を非平行にして、Ｖ字状もしくは逆Ｖ字状にすることによって、図３１（ｃ）に示した実施例１３に対する比較例（従来の平行捩じりバネ構造）よりも共振周波数を大きくすることができ、かつ使用状態に応じた特性で設計することが可能になる。
【０２１４】
［実施例１４］
図３２（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１４の光偏向器３０Ｆは、先に説明した実施例９の光偏向器３０Ａ（図２１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、実施例１４の光偏向器３０Ｆでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１４の光偏向子３２Ｆを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕの形状のみが実施例９に対して異なるだけである。
【０２１５】
即ち、実施例１４の光偏向子３２Ｆにおいて、一対の第１捩じりバネ部３２ｔ，３２ｔは、実施例１２と同様に、第１外枠部３２ａに向かって凸状に湾曲しており、且つ、一対の第２捩じりバネ部３２ｕ，３２ｕも、第３外枠部３２ｃに向かって凸状に湾曲している。
【０２１６】
一方、実施例１２とは異なって、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕは、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３ｆｅの各他端に連接したときのビーム間隔と、第１，第２捩じりバネ部３２ｐ，３２ｑがミラー部３２ｉに連接したときのビーム間隔とが異なる値に設定されており、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端に連接した部位からミラー部３２ｉに連接した部位に向かってビーム間隔が徐々に狭くなるように形成されている。
【０２１７】
この際、実施例１４の光偏向子３２Ｆにおいて、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕの湾曲形状がＸ軸を挟んで対称で半径が略２１００μｍに設定されていると共に、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３ｆｅの各他端に連接したときのビーム間隔を３５０μｍ、且つ、ミラー部３２ｉに連接したときのビーム間隔を１５０μｍに設定し、その他の各部の寸法は実施例１２と同じに設定している。
【０２１８】
そして、上記のように形成した実施例１４における光偏向器３２Ｆのモデル例構造において、第１，第２長方形状アーム部３２ｔ，３２ｕとそれぞれ対応する一方及び他方のミラー部駆動手段となる駆動コイル３３，永久磁石膜３６を動作させて、第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端側(各自由端側)の一部に０．００１Ｍｐａの偶力を印加してミラー部３２ｉを偏向動作させたときに、ミラー部３２ｉの共振周波数、ミラー部３２ｉの偏向角度と対応するミラー部３２ｉの振動端部の変位量、及び、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕのミーゼス応力（ＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）の各値をシミュレーション計算により求めた。
【０２１９】
尚、ここでの図示を省略するが、第１，第２捩じりバネ部を凸状に湾曲させずに、ビーム幅５０μｍ、ビーム間隔２００μｍで第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端からミラー部３２ｉに向かって直線的に形成した場合を実施例１４の光偏向子に対する比較例としたときに、両者に対するシミュレーション計算により以下の表４に示した結果が得られた。
【表４】
0005429111.tif 000005
上記した表４に示した結果から、実施例１４の光偏向子３２Ｆを備えた光偏向器３０Ｆでは、共振周波数が比較例よりも約２．４ＫＨｚ向上し、また同一駆動力印加でミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）は約３６％向上している。なお、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕにかかる応力は計算上、従来構造より少し高めであるが、実施例１３のときと同様、第１，第２捩じりバネ部３２ｔ，３２ｕの付け根がミラー部３２ｉの回転軸により近い側にあるため、タワミによる応力が小さくなるのでミラー部３２ｉの偏向可能な最大角度は同等もしくはより大きくできる。
【０２２０】
［実施例１５］
図３３（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１５の光偏向器３０Ｇは、上記した実施例１４の光偏向器３０Ｆ（図３２）の構成と一部を除いて同様の構成であり、実施例１５の光偏向器３０Ｇでは、ベース台３１Ａの一対の光偏向子支持部３１ａ，３１ｂ上に実施例１５の光偏向子３２Ｇを取り付けた際に、第１，第２捩じりバネ部３２ｖ，３２ｗの形状のみが実施例１４に対して一部異なるだけである。
【０２２１】
即ち、実施例１５の光偏向子３２Ｇでは、実施例１４の光偏向子３２Ｆ（図３２）に対して、第１，第２捩じりバネ部３２ｖ，３２ｗの湾曲形状がＸ軸を挟んで対称で半径が略１４００μｍに設定されている点以外は、実施例１４の光偏向子３２Ｆ（図３２）と同じである。
【０２２２】
尚、ここでの図示を省略するが、第１，第２捩じりバネ部を凸状に湾曲させずに、ビーム幅５０μｍ、ビーム間隔２００μｍで第１，第２長方形状アーム部３２ｅ，３２ｆの各他端からミラー部３２ｉに向かって直線的に形成した場合を実施例１５の光偏向子に対する比較例としたときに、両者に対するシミュレーション計算により以下の表５に示した結果が得られた。
【表５】
0005429111.tif 000006
この実施例１５の光偏向子３２Ｆを備えた光偏向器３０Ｆでは、実施例１４の場合における湾曲形状の半径２１００μｍよりも小さい半径１４００μｍであるために、表５に示した結果から、第１，第２捩じりバネ部３２ｖ，３２ｗにかかる応力は比較例とほぼ同等でありながら、共振周波数は比較例よりも約３．４ＫＨｚ向上し、また同一駆動力印加でミラー部３２ｉの振動端部の変位量（偏向量）は約４８％向上している。
【０２２３】
なお、第１，第２捩じりバネ部３２ｖ，３２ｗにかかる応力は計算上、従来構造より高めであるが、実施例１３のときと同様、第１，第２捩じりバネ部３２ｖ，３２ｗの付け根がミラー部３２ｉの回転軸により近い側にあるため、タワミによる応力は小さくなる一方、実施例１４に比べると、ミラー部３２ｉの偏向可能な最大角度は小さくなる。
【０２２４】
以上詳述した実施例１〜実施例１５について総括すると、本発明に係る光偏向子は、固定支持される第１端部、及び自由端である第２端部をそれぞれ有する一対の第１アーム部と、固定支持される第３端部、及び自由端である第４端部をそれぞれ有し、前記一対の第１アーム部に対向して配置された一対の第２アーム部と、前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記一対の第２アーム部の前記第４端部との間に配置され、外部から照射された光を反射するミラー部と、前記一対の第１アーム部の前記第２端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第２端部に接続する第５端部、及び前記ミラー部に接続する第６端部をそれぞれ有する一対の第１捩じりバネ部と、前記一対の第２アーム部の前記第４端部と前記ミラー部とをそれぞれ連結すると共に、前記第４端部に接続する第７端部、及び前記ミラー部に接続する第８端部をそれぞれ有し、前記一対の第１捩じりバネ部に対向して配置された一対の第２捩じりバネ部と、を備え、前記第２端部及び前記第４端部が前記第１端部及び前記第３端部よりもそれぞれ幅が狭いか又は厚みが薄い形状、前記第６端部及び前記第８端部が前記第５端部及び前記第７端部よりもそれぞれ幅が狭いか又は厚みが薄い形状、前記一対の第１捩じりバネ部及び前記一対の第２捩じりバネ部が前記第５端部と前記第６端部との間の中間部位と前記第７端部と前記第８端部との間の中間部位とがそれぞれ互いに離間する方向に湾曲した形状、或いは前記第６端部と前記第８端部との間の間隔が前記第５端部と前記第７端部との間の間隔と異なる形状を有することを特徴とするものである。
【０２２５】
［実施例１６］
図３４（ａ）〜（ｃ）に示した如く、実施例１６における光偏向子の製造方法を用いて製作した光偏向子５０は、所定の基板厚みＴを有する単結晶シリコン基板を用い、外部から照射された光を表面で反射させるミラー部５０ｃを、矩形状のフレーム部５０ａの内側に少なくとも一対の捩じりバネ部５０ｂを介して揺動可能に支持するために、フレーム部５０ａの内部を一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０ｃの外周に沿って肉抜きして肉抜き部５０ｄを形成しているが、ミラー部５０ｃの裏面に異方性ウエットエッチングを施して複数のＶ字溝５０ｃ１を少なくとも一対の捩じりバネ部５０ｂと直交する方向に形成することで、ミラー部５０ｃの軽量化を図ることを特徴としている。
【０２２６】
この際、以下に説明する実施例１６における光偏向子の第１〜第３の製造方法は、光偏向子５０としてフレーム部５０ａの内側に少なくとも一対の捩じりバネ部５０ｂを介してミラー部５０ｃを揺動可能に支持していればいかなる構造形態でも良く、先に説明した実施例１〜実施例１５の光偏向子も当然適用可能である。
【０２２７】
この際、ミラー部５０ｃの裏面に形成したＶ字溝５０ｃ１は、所定の開口溝幅Ｗを有してピッチＰで複数本形成されており、且つ、Ｖ字状の底角αが５３°〜５６°をなす二等辺三角形になっていることである。つまり、Ｖ字溝５０ｃ１が単結晶シリコン基板の（１１０）面の方向を利用した異方性ウエットエッチングによって加工されたことを意味する。従って、Ｖ字溝５０ｃ１のＶ字面は（１１１）面となっており、異方性ウエットエッチングによってＶ字溝５０ｃ１の底角αは５３°〜５６°（結晶方位をより正確に切り出したときのより正確な角度は、５４．７°となる）で一意的に決まってくる。
【０２２８】
また、Ｖ字溝５０ｃ１の開口部の両側から同じ角度でエッチングが進行し、Ｖ字面両側の（１１１）面がぶつかった所でエッチングはストップする。つまり、Ｖ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗを制御することで、エッチングの深さは一意的に決まってくるので、ウエハー内、ウエハー間でエッチング深さのばらつきがほとんど生じない。このため、作製した光偏向子５０のミラー部５０ｃの重量のばらつきが生じにくいので、ミラー部５０ｃの共振周波数がばらつきにくい。
【０２２９】
従って、実施例１６における光偏向子の製造方法を用いて製作した光偏向子５０は、ミラー部５０ｃの裏面に複数のＶ字溝５０ｃ１を溝深さがばらつくことなく作製して軽量化を図ることで、ミラー部５０ｃの偏向角度を低下させることなく共振周波数を向上でき、また光偏向子５０の共振周波数特性の安定化に寄与できる。
【０２３０】
ここで、実施例１６における光偏向子の製造方法について、具体例として第１〜第３の製造方法を順に説明する。
【０２３１】
＜第１の製造方法＞
実施例１６における光偏向子の第１の製造方法について、図３４と図３５（ａ）〜（ｅ）とを併用して説明する。
【０２３２】
実施例１６における光偏向子の第１の製造方法では、光偏向子５０のミラー部５０ｃを軽量化する際に、ミラー部５０ｃの裏面に形成する複数のＶ字溝５０ｃ１と、フレーム部５０ａの内側に形成する肉抜き部５０ｄとを異方性ウエットエッチングにより加工することを特徴としている。
【０２３３】
具体的には、まず、図３５（ａ）に示した如く、所定の基板厚みＴを有する単結晶シリコン基板｛例えば、表面を（１００）面とする。｝の両面に酸化保護膜を形成する。この酸化保護膜は、例えば熱酸化によるＳｉＯ２膜などが望ましい。この酸化保護膜がある領域では、たとえばＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ溶液でウエットエッチングしても、シリコン部分だけが優先的にエッチングされ、ＳｉＯ２膜はほとんどエッチングされないので、エッチング保護膜になる。
【０２３４】
この後、図３５（ｂ）に示した如く、光偏向子５０のミラー部５０ｃの裏面領域に、（１１０）面の方向に沿って所定の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を有するＶ字溝用のパターンを形成する。このＶ字溝用のパターン形成には、たとえばフォトレジストを用いたプロセスで行うことができる。この際、Ｖ字溝５０ｃ１については、Ｖ字状の底角が５３°〜５６°で後述する異方性ウエットエッチングによりエッチングが進むので、Ｖ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝はシリコン基板の基板厚みＴの１．５倍以下であれば、エッチングにより貫通せず、二等辺三角形状のＶ字溝５０ｃ１が形成される。このＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝および溝のピッチＰ｛図３４（ｃ）｝を最適に設定することで、ミラー部５０ｃをどれくらいの割合で軽量化できるかを自由に設計できる。
【０２３５】
この後、図３５（ｃ）に示した如く、光偏向子５０内の一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０ｃを加工するために、前述のＶ字溝用のパターンを形成した反対側のシリコン基板面に、一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０の外周に沿って肉抜き用のパターンを形成する。このとき、ミラー部５０ｃの裏面にＶ字溝用のパターンが位置するように、また、一対の捩じりバネ部５０ｂは、Ｖ字溝用のパターンの長手方向に対して直交する方向に向くようにパターン形成することが重要である。これは、ミラー部５０ｃが偏向する方向に補強の為のリブが向くことで、偏向時のミラー部５０ｃの撓みを防ぐことができるからである。これらのパターン形成も、フォトレジストを用いたパターン形成で可能である。そして、シリコン基板両面のパターン開口部の酸化保護膜をエッチングによって除去する。これは、たとえばフッ酸などの溶液に浸漬して両面を同時にエッチングする方法でも良いし、片面ずつドライエッチングで酸化膜を除去する方法でも良い。
【０２３６】
この後、図３５（ｄ）に示した如く、フォトレジストを除去した後、アルカリ溶液で異方性ウエットエッチングを行う。この方法としては、例えばＫＯＨ，ＴＭＡＨなどの水溶液を、８０°Ｃ〜９０°Ｃに加熱してシリコン基板を浸漬することで、Ｖ字溝用のパターンと肉抜き用のパターンとを異方性ウエットエッチングすることが可能である。このときシリコン基板のミラー部５０ｃの裏面のＶ字溝５０ｃ１と肉抜き部５０ｄとが同時にエッチングされるが、ミラー部５０ｃの裏面は、Ｖ字溝５０ｃ１の両側が底角５３°〜５６°でエッチングが進行し、両側が衝突した所でエッチングが自動的にストップするので、エッチング時間などをコントロールしなくとも、正確にエッチングができる。その間、反対側の面から肉抜き部５０ｄが貫通するまで異方性ウエットエッチングをすれば良いので、エッチング工程を追加しなくとも、光偏向子５０を形成することが可能である。
【０２３７】
最後に、図３５（ｅ）に示した如く、残った酸化保護膜を除去し、ミラー部５０ｃの表面に反射膜（Ａｕ，Ａｌなど）を形成することで、光偏向子５０が完成する。
【０２３８】
以上のように、実施例１６における光偏向子の第１の製造方法では、ミラー部５０ｃの軽量化のための溝加工は、ミラー部５０ｃの裏面に形成するＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を制御するだけで、厳密にエッチング条件をコントロールしなくともばらつきが無く、Ｖ字溝５０ｃ１を高い精度で形成できる。更に、ミラー部５０ｃの裏面にＶ字溝５０ｃ１と肉抜き部５０ｄとを異方性ウエットエッチングにより加工することができるので、作製工程数を増やす必要がなく、低コストでの製造が可能である。
【０２３９】
尚、実施例１６における光偏向子の第１の製造方法では、光偏向子５０を片方の面から作製した例を示したが、ミラー部５０ｃの裏面にＶ字溝用のパターンと肉抜き用のパターンとを形成して同時に異方性ウエットエッチングを行っても良い。もしくは表裏両面に、位置が合うようにＶ字溝用のパターンと肉抜き用のパターンとを形成すれば、異方性ウエットエッチングがシリコン基板両面から進行するので、貫通するまでのエッチング時間を半分に短縮することが可能である。
【０２４０】
＜第２の製造方法＞
実施例１６における光偏向子の第２の製造方法について、図３４と図３６（ａ）〜（ｆ）とを併用して説明する。
【０２４１】
実施例１６における光偏向子の第２の製造方法では、光偏向子５０のミラー部５０ｃを軽量化する際に、ミラー部５０ｃの裏面に形成する複数のＶ字溝５０ｃ１を異方性ウエットエッチングにより加工する一方、フレーム部５０ａの内側に形成する肉抜き部５０ｄをドライエッチングにより加工することを特徴としている。
【０２４２】
この際、異方性ウエットエッチングでは単結晶シリコン基板の結晶面の影響により任意の形状を加工することが困難であるが、ドライエッチングでは曲面を含めた様々な形状にエッチングできるので、たとえば捩じりバネ部５０ｂの付け根部位にＲ状のコーナーを設けることにより、捩じりバネ部５０ｂへの応力集中が緩和され、光偏向子５０のミラー部５０ｃへの最大偏向角度を向上させやすい。
【０２４３】
具体的には、図３６（ａ）に示した如く、まず、所定の基板厚みＴを有する単結晶シリコン基板｛例えば、表面を（１００）面とする。｝の両面に酸化保護膜を形成する。これは、例えば熱酸化によるＳｉＯ２膜などが望ましい。この保護膜がある領域では、たとえばＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ溶液でウエットエッチングしても、シリコン部分だけが優先的にエッチングされ、ＳｉＯ２膜はほとんどエッチングされないので、エッチング保護膜になる。
【０２４４】
この後、図３６（ｂ）に示した如く、光偏向子５０のミラー部５０ｃの裏面領域に、（１１０）面の方向に沿って所定の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を有するＶ字溝用のパターンを形成する。ここでも、Ｖ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝はシリコン基板の基板厚みＴの１．５倍以下であれば、エッチングにより貫通せず、Ｖ字状の底角が５３°〜５６°である二等三角形状のＶ字溝５０ｃ１が形成される。このＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝および溝のピッチＰ｛図３４（ｃ）｝を最適に設定することで、ミラー部５０ｃをどれくらいの割合で軽量化できるかを自由に設計できる。そして、Ｖ字溝用のパターン開口部の酸化保護膜をエッチングによって除去する。これは、たとえばフッ酸などの溶液に浸漬して両面を同時にエッチングする方法でも良いし、片面のみドライエッチングで酸化膜を除去する方法でも良い。
【０２４５】
この後、図３６（ｃ）に示した如く、フォトレジストを除去した後、アルカリ溶液で異方性ウエットエッチングを行う。この方法としては、例えばＫＯＨ，ＴＭＡＨなどの水溶液を、８０°Ｃ〜９０°Ｃに加熱してシリコン基板を浸漬することで、Ｖ字溝用のパターンを異方性ウエットエッチングすることが可能である。このとき、ミラー部５０ｃの裏面は、Ｖ字溝５０ｃ１の両側が底角５３°〜５６°でエッチングが進行し、両側が衝突した所でエッチングが自動的にストップするので、エッチング時間などをコントロールしなくとも、正確にエッチングができる。
【０２４６】
この後、図３６（ｄ）に示した如く、光偏向子５０内の一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０ｃを加工するために、前述のＶ字溝用のパターンを形成した面もしくは反対側のシリコン基板面に、一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０の外周に沿って肉抜き用のパターンを形成する。このとき、ミラー部５０ｃの裏面にＶ字溝用のパターンが位置するように、また、一対の捩じりバネ部５０ｂは、Ｖ字溝用のパターンの長手方向に対して直交する方向に向くようにパターン形成することが重要である。これは、ミラー部５０ｃが偏向する方向に補強の為のリブが向くことで、偏向時のミラーの撓みを防ぐことができるからである。これらのパターン形成も、フォトレジストを用いたパターン形成で可能である。
【０２４７】
この後、図３６（ｅ）に示した如く、肉抜き用のパターンに対してドライエッチングによって貫通するまでエッチング処理を行って肉抜き部５０ｄを形成する。このときのドライエッチングとしては、ＩＣＰ−ＲＩＥなどの高密度プラズマ下でのエッチングにより、肉抜き部５０ｄの側壁に対して綺麗なエッチング加工が行える。
【０２４８】
最後に、図３６（ｆ）に示した如く、残った酸化保護膜を除去し、ミラー部５０ｃの表面に反射膜（Ａｕ，Ａｌなど）を形成することで、光偏向子５０が完成する。
【０２４９】
以上のように、実施例１６における光偏向子の第２の製造方法でも、第１の製造方法と同様に、ミラー部５０ｃの軽量化のための溝加工は、ミラー部５０ｃの裏面に形成するＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を制御するだけで、厳密にエッチング条件をコントロールしなくともばらつきが無く、Ｖ字溝５０ｃ１を高い精度で形成できる。更に、肉抜き部５０ｄをドライエッチングにより加工するときに、肉抜き用のパターンは任意に設定可能なので、例えば捩じりバネ部５０ｂの付け根部位にコーナーＲを設けることで、捩じりバネ部５０ｂの破壊強度を向上させることができる。
【０２５０】
＜第３の製造方法＞
実施例１６における光偏向子の第３の製造方法について、図３４と図３７（ａ）〜（ｆ）とを併用して説明する。
【０２５１】
実施例１６における光偏向子の第３の製造方法では、光偏向子５０を厚みが薄いシリコン基板を用いて、捩じりバネ部５０ｂを柔らかくすると共にミラー部５０ｃを軽量化して偏向しやすくする際に、厚みが薄いシリコン基板をハンドリングすることは困難なので、厚みが厚いシリコン基板を貼り合わせたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハーを用いることを特徴としている。
【０２５２】
具体的には、図３７（ａ）に示した如く、まず、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板｛例えば、表面を（１００）面とする。｝に絶縁層を介して厚みＴ’’が厚い基板を貼り合わせて形成したＳＯＩウエハーの両面に酸化保護膜を形成する。これは、例えば熱酸化によるＳｉＯ２膜などが望ましい。この保護膜がある領域では、たとえばＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ溶液でウエットエッチングしても、シリコン部分だけが優先的にエッチングされ、ＳｉＯ２膜はほとんどエッチンされないので、エッチング保護膜になる。
【０２５３】
この後、図３７（ｂ）に示した如く、光偏向子側と反対側のシリコン基板面（シリコン基板が厚い方）に、光偏向子５０の外形領域分の矩形状パターンを形成する。
【０２５４】
更に、図３７（ｃ）に示した如く、光偏向子側のシリコン基板面で、光偏向子５０のミラー部５０ｃの裏面領域に、（１１０）面の方向に沿って所定の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を有するＶ字溝用のパターンを形成する。ここでも、Ｖ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝はシリコン基板の基板厚みＴ’の１．５倍以下であれば、エッチングにより貫通せず、Ｖ字状の底角が５３°〜５６°である二等三角形状のＶ字溝５０ｃ１が形成される。このＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝および溝のピッチＰ｛図３４（ｃ）｝を最適に設定することで、ミラー部５０ｃをどれくらいの割合で軽量化できるかを自由に設計できる。そして、外形領域分の矩形状パターン及びＶ字溝用のパターン開口部の各酸化保護膜をエッチングによって除去する。この際、矩形状の開口パターンは、エッチング処理後、光偏向子構造体が中空となると同時に、開口パターンの外側のシリコン基板がフレーム部分を補強する構造体にもなる。
【０２５５】
この後、図３７（ｄ）に示した如く、フォトレジストを除去した後、アルカリ溶液で異方性ウエットエッチングを行う。この方法としては、例えばＫＯＨ，ＴＭＡＨなどの水溶液を、８０°Ｃ〜９０°Ｃに加熱してシリコン基板を浸漬することで、Ｖ字溝用のパターンを異方性ウエットエッチングすることが可能である。このとき、ミラー部５０ｃの裏面は、Ｖ字溝５０ｃ１の両側が底角５３°〜５６°でエッチングが進行し、両側が衝突した所でエッチングが自動的にストップするので、エッチング時間などをコントロールしなくとも、正確にエッチングができる。また、外形領域分の矩形状パターンも、同時にエッチングが進行し、ＳＯＩウエハーの中間層に到達した所でエッチングが自動的にストップする。つまり、ＳＯＩウエハーの両面とも、エッチングスピードの厳密なコントロールが必要なく、所定の寸法にエッチングされたところで自動的にエッチングがストップするので、製造が非常に簡便である。
【０２５６】
この後、図３７（ｅ）に示した如く、光偏向子５０内の一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０ｃを加工するために、前述のＶ字溝用のパターンを形成した面もしくは反対側のシリコン基板面に、一対の捩じりバネ部５０ｂ及びミラー部５０の外周に沿って肉抜き用のパターンを形成する。このとき、ミラー部５０ｃの裏面にＶ字溝用のパターンが位置するように、また、一対の捩じりバネ部５０ｂは、Ｖ字溝用のパターンの長手方向に対して直交する方向に向くようにパターン形成することが重要である。これは、ミラー部５０ｃが偏向する方向に補強の為のリブが向くことで、偏向時のミラーの撓みを防ぐことができるからである。これらのパターン形成も、フォトレジストを用いたパターン形成で可能である。そして、肉抜き部５０ｄをドライエッチングによって貫通するまでエッチング処理を行う。このときのドライエッチングとしては、ＩＣＰ−ＲＩＥなどの高密度プラズマ下でのエッチングにより、肉抜き部５０ｄの側壁に対して綺麗なエッチング加工が行える。
【０２５７】
最後に、図３７（ｆ）に示した如く、残った酸化保護膜を除去し、ミラー部５０ｃの表面に反射膜（Ａｕ，Ａｌなど）を形成することで、光偏向子５０が完成する。
【０２５８】
以上のように実施例１６における光偏向子の第３の製造方法でも、ミラー部５０ｃの軽量化のための溝加工は、ミラー部５０ｃの裏面に形成するＶ字溝５０ｃ１の開口溝幅Ｗ｛図３４（ｃ）｝を制御するだけで、厳密にエッチング条件をコントロールしなくともばらつきが無く、Ｖ字溝５０ｃ１を高い精度で形成できる。更に、光偏向子５０のフレーム部５０ａに沿って厚みＴ’みが薄い基板よりも厚みＴ’’が厚い基板で補強できるので、光偏向子５０の品質向上に寄与できる。
【０２５９】
［実施例１７］
図３８に示した如く、実施例１７における光偏向子の製造方法を用いて製作した製作した光偏向子６０は、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板に絶縁層を介して厚みＴ’’が厚い基板を貼り合わせて形成したＳＯＩウエハーを用いて製造されている。
【０２６０】
尚、光偏向子６０は、ここでの図示を省略するが、所定の厚みを有する単結晶シリコン基板だけを用いて製造する方法でも良い。
【０２６１】
上記した光偏向子６０において、６０ａは矩形状のフレーム部、６０ｂは合計で４本からなる長方形状アーム部、６０ｃは合計で４本からなる捩じりバネ部、６０ｄは外部から照射された光を表面で反射させるミラー部、６０ｅ〜６０ｇはフレーム部６０ａの内部を肉抜きした複数の肉抜き部である。
【０２６２】
この光偏向子６０では、ミラー部６０ｄの裏面に複数の細い矩形溝６０ｄ１を４本の捩じりバネ部６０ｃと直交する方向に形成することで、ミラー部６０ｄの軽量化を図ることを特徴としている。
【０２６３】
ここで、実施例１７と実施例１６との違いは、実施例１６ではシリコンの異方性ウエットエッチング技術を用い、裏面のフレームキャビティをウエットエッチング処理で作成するのと同時に、ミラー部軽量化のためのＶ字溝を貫通しないように異方性ウエットエッチングより作製する製造方法であるのに対し、実施例１７では、ミラー構造体をドライエッチング処理により貫通エッチングする工程と同時に、ミラー部軽量化のための細い矩形溝を貫通しないようにドライエッチングにより作製する製造方法である。
【０２６４】
具体的に説明すると、図３８（ａ）に示した如く、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板に絶縁層を介して厚みＴ’’が厚い基板を貼り合わせて形成したＳＯＩウエハーを用い、且つ、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板｛例えば、表面を（１００）面とする。｝の両面には酸化保護膜が形成されている。これは、例えば熱酸化によるＳｉＯ２膜などが望ましい。この保護膜がある領域では、たとえばＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ溶液でエッチングしても、シリコン部分だけが優先的にエッチングされ、ＳｉＯ２膜はほとんどエッチングされないので、エッチング保護膜になる。
【０２６５】
そして、厚みＴ’’が厚い基板に対して、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板のフレーム部６０ａの内側に沿うように大きく肉抜きするために矩形状パターンを形成した後に、例えばＫＯＨ，ＴＭＡＨなどの水溶液を用いて、８０°Ｃ〜９０°Ｃに加熱してＳＯＩウエハーを浸漬することで、厚みＴ’’が厚い基板の内側が大きく肉抜きされる。一方、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板は両面に膜付けしたＳｉＯ２膜によって保護されている。
【０２６６】
この後、図３８（ｂ）に示した如く、厚みＴ’が薄い単結晶シリコン基板に対して、光偏向子６０内の４本の長方形状アーム部６０ｂ及び４本の捩じりバネ部６０ｃ並びにミラー部６０ｄを加工するために、４本の長方形状アーム部６０ｂ及び４本の捩じりバネ部６０ｃ並びにミラー部６０ｄの各外周に沿って肉抜き用のパターンを形成する。このとき、ミラー部６０ｄの裏面に複数の細い矩形溝６０ｄ１のパターンも同時に形成する。
【０２６７】
この際、４本の捩じりバネ部６０ｃは、図３８（ｃ’）に示したように、複数の細い矩形溝６０ｄ１の長手方向に対して直交する方向に向くようにパターン形成することが重要である。これは、ミラー部６０ｄが偏向する方向に補強の為のリブが向くことで、偏向時のミラー部６０ｄの撓みを防ぐことができるからである。これらのパターン形成も、フォトレジストを用いたパターン形成で可能である。
【０２６８】
ここで、ミラー部軽量化のための細い矩形溝６０ｄ１は、図３８（ｃ’）に示したように、その開口溝幅βが、フレーム部６０ａの内部を肉抜きして形成した複数の肉抜き部６０ｅ〜６０ｇのうちで最も狭い開口幅αよりも小さい値（α＞β）に設定して形成されている。この際、肉抜き部６０ｅ〜６０ｇのうちで最も狭い開口幅αは、通常、ミラー部６０ｄの両側を合計４本の捩じりバネ部６０ｃで揺動自在に支持したときに互い対向する捩じりバネ部６０ｃ間のビーム間隔の値となる。これは、ドライエッチングにおけるマイクロローディング効果（溝が狭いほど、エッチングガスが入りにくくなるので、エッチング速度が低下する現象）を利用するためである。
【０２６９】
つまり、図３８（ｃ）に示したように、ミラー構造体を貫通してエッチングすることでミラー振動部分ができあがるが、このときのエッチング工程と同時に、ミラー部軽量化のための溝エッチングを行うことができ、その際にマイクロローディング効果によって、ミラー構造体が貫通した時点では、ミラー部６０ｄの裏面上で複数の細い矩形溝６０ｄ１は貫通しておらず、シリコン面が残るので、図３８（ｃ’’）に示したように、その反対側から見ればミラー部６０ｄの表面が平坦に形成されていることになる。このときのドライエッチングとしては、ＩＣＰ−ＲＩＥなどの高密度プラズマ下でのエッチングにより、肉抜き部６０ｅ〜６０ｇの側壁に対して綺麗なエッチング加工が行える。
【０２７０】
最後に、残った酸化保護膜を除去し、ミラー部６０ｄの表面に反射膜（Ａｕ，Ａｌなど）を形成することで、光偏向子６０が完成する。
【０２７１】
以上のように、実施例１７における光偏向子の製造方法では、光偏向子６０のミラー部６０ｄの軽量化のための溝加工は、ミラー構造体のエッチング工程と同時に形成できる。このときのミラー反射面の残り厚みは、エッチングの時間およびミラー面の溝幅の設計により、自由に設定することができる。例えば、ミラー構造体が貫通エッチングされてからさらにエッチングを続ければ、ミラー面の残り厚みはより薄くすることができるし、また、溝幅を狭くするほど、同一エッチング時間においてもミラー面の残り厚みをより厚くすることができる。
【０２７２】
以上のように、実施例１７における光偏向子の製造方法では、工程を追加することなく、ドライエッチング処理によりミラー部６０ｄの裏面に複数の矩形溝６０ｄ１を形成して軽量化を図ることができ、長方形状アーム部６０ｂや捩じりバネ部６０ｃなどの設計変更を行わずとも、ミラー部６０ｄを偏向させるための共振周波数を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【０２７３】
１０Ａ…実施例１の光偏向器、
１０Ａ’…実施例１を一部変形させた変形例の光偏向器、
１０Ｂ…実施例２の光偏向器、１０Ｃ…実施例３の光偏向器、
１０Ｄ…実施例４の光偏向器、１０Ｅ…実施例５の光偏向器、
１０Ｆ…実施例６の光偏向器、１０Ｇ…実施例７の光偏向器、
１０Ｇ’…実施例７を一部変形させた変形例の光偏向器、
１０Ｈ…実施例８の光偏向器、１０Ｈ’…実施例８に対する比較例の光偏向器、
１１Ａ，１１Ａ’…ベース台、１１ａ，１１ｂ…一対の光偏向子支持部、
１１ｃ…凹部底面、１１ｄ…上面、１１ｅ，１１ｆ…一対のアーム固定部、
１２Ａ…実施例１の光偏向子、
１２Ａ’…実施例１を一部変形させた変形例の光偏向子、
１２Ｂ…実施例２の光偏向子、１２Ｃ…実施例３の光偏向子、
１２Ｄ…実施例４の光偏向子、１２Ｅ…実施例５の光偏向子、
１２Ｆ…実施例６の光偏向子、１２Ｇ…実施例７の光偏向子、
１２Ｇ’…実施例７を一部変形させた変形例の光偏向子、
１２Ｈ…実施例８の光偏向子、１２Ｈ’…実施例８に対する比較例の光偏向子、
１２ａ〜１２ｄ…第１〜第４外枠部、
１２ｅ，１２ｅ…実施例１の光偏向子における一対の第１台形状アーム部、
１２ｆ，１２ｆ…実施例１の光偏向子における一対の第２台形状アーム部、
１２ｇ，１２ｇ…一対の第１捩じりバネ部、
１２ｈ，１２ｈ…一対の第２捩じりバネ部、１２ｉ…ミラー部、
１２ｊ，１２ｊ…実施例２の光偏向子における一対の第１台形状アーム部、
１２ｋ，１２ｋ…実施例２の光偏向子における一対の第２台形状アーム部、
１２ｍ，１２ｍ…実施例３の光偏向子における一対の第１矩形付き台形状アーム部、
１２ｎ，１２ｎ…実施例３の光偏向子における一対の第２矩形付き台形状アーム部、
１２ｐ，１２ｐ…実施例４の光偏向子における一対の第１段付き矩形状アーム部、
１２ｑ，１２ｑ…実施例４の光偏向子における一対の第２段付き矩形状アーム部、
１２ｒ，１２ｒ…実施例５の光偏向子における一対の第１段付き長方形状アーム部、
１２ｓ，１２ｓ…実施例５の光偏向子における一対の第２段付き長方形状アーム部、
１２ｔ，１２ｔ…実施例６の光偏向子における一対の第１段付き矩形状アーム部、
１２ｕ，１２ｕ…実施例６の光偏向子における一対の第２段付き矩形状アーム部、
１２ｖ，１２ｖ…実施例７の光偏向子における一対の第１Ｌ字状アーム部、
１２ｗ，１２ｗ…実施例７の光偏向子における一対の第２Ｌ字状アーム部、
１２ｘ，１２ｘ…実施例８の光偏向子における一対の第１アーム部、
１２ｙ，１２ｙ…実施例８の光偏向子における一対の第２アーム部、
３０Ａ…実施例９の光偏向器、３０Ｂ…実施例１０の光偏向器、
３０Ｃ…実施例１１の光偏向器、３０Ｄ…実施例１２の光偏向器、
３０Ｅ…実施例１３の光偏向器、
３０Ｅ’…実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向器、
３０Ｆ…実施例１４の光偏向器、３０Ｇ…実施例１５の光偏向器、
３１Ａ…ベース台、３１ａ，３１ｂ…一対の光偏向子支持部、
３１ｃ…凹部底面、
３２Ａ…実施例９の光偏向子、３２Ｂ…実施例１０の光偏向子、
３２Ｃ…実施例１１の光偏向子、３２Ｄ…実施例１２の光偏向子、
３２Ｅ…実施例１３の光偏向子、
３２Ｅ’…実施例１３を一部変形させた変形例の光偏向子、
３２Ｆ…実施例１４の光偏向子、３２Ｇ…実施例１５の光偏向子、
３２ａ〜３２ｄ…第１〜第４外枠部、
３２ｅ，３２ｅ…一対の第１長方形状アーム部、
３２ｆ，３２ｆ…一対の第２長方形状アーム部、
３２ｇ，３２ｇ…実施例９の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｈ，３２ｈ…実施例９の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｉ…ミラー部、
３２ｊ，３２ｊ…実施例１０の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｋ，３２ｋ…実施例１０の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｍ，３２ｍ…実施例１１の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｎ，３２ｎ…実施例１１の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｐ，３２ｐ…実施例１２の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｑ，３２ｑ…実施例１２の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｒ，３２ｒ…実施例１３の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｓ，３２ｓ…実施例１３の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｔ，３２ｔ…実施例１４の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｕ，３２ｕ…実施例１４の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３２ｖ，３２ｖ…実施例１５の光偏向子における一対の第１捩じりバネ部、
３２ｗ，３２ｗ…実施例１５の光偏向子における一対の第２捩じりバネ部、
３３…駆動コイル、３４…スイッチ、３５…電源、３６…永久磁石膜、
５０…光偏向子、５０ａ…フレーム部、５０ｂ…捩じりバネ部、
５０ｃ…ミラー部、５０ｃ１…Ｖ字溝、５０ｄ…肉抜き部、
Ｐ…Ｖ字溝５０ｃ１のピッチ、Ｗ…Ｖ字溝５０ｃ１の開口溝幅、
６０…光偏向子、６０ａ…フレーム部、６０ｂ…長方形状アーム部、
６０ｃ…捩じりバネ部、６０ｄ…ミラー部、６０ｄ１…矩形溝、
６０ｅ〜６０ｇ…肉抜き部、
α…肉抜き部６０ｅ〜６０ｇのうちで最も狭い開口幅、
β…矩形溝６０ｄ１の開口溝幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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