(57)【要約】【課題】  半導体基板を小型に形成した場合でも、可動部の面積を大きく確保することができ、優れた光学性能を得ることのできるプレーナ型アクチュエータを提供する。【解決手段】  半導体基板に設置された枠状の固定部２と、固定部２の内側にトーションバー３を介して可動自在に支持され駆動手段により駆動される可動部４と、を備え、可動部４は、その両側部をトーションバー３の両側部に至るように延在してなる拡張部５を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に設置された枠状の固定部と、
前記固定部の内側に支持梁を介して可動自在に支持され駆動手段により駆動される可動部と、を備え、
前記可動部は、その両側部を前記支持梁の両側部に至るように延在してなる拡張部を備えていることを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項２】
前記可動部の前記拡張部の少なくとも１つの角部は、曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項３】
前記可動部には、駆動用のコイル配線が形成されるとともに、前記可動部の前記拡張部には、ダミー配線が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレーナ型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレーナ型アクチュエータに係り、特に、半導体基板を小型に形成した場合でも、可動部の面積を大きく確保することができ、優れた光学性能を得ることを可能としたプレーナ型アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、枠状の固定部に平板状の可動部を揺動可能に軸支する構造のアクチュエータとして、例えば半導体製造技術を利用し、シリコン基板を異方性エッチングし、枠状の固定部と平板状の可動部と固定部に可動部を軸支する支持梁とを一体に形成し、可動部に駆動コイルを設け、可動部の駆動コイルに静磁界を付与する、例えば永久磁石のような静磁界発生手段を設け、通電により駆動コイルに発生する磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用により発生するローレンツ力を利用して可動部を揺動させる電磁駆動タイプのプレーナ型アクチュエータが多く利用されている。そして、このようなアクチュエータは、例えば、可動部にミラーを設けることで光ビームを偏向走査する光スキャナなどに適用されている。
【０００３】
このようなプレーナ型アクチュエータとしては、例えば、従来、半導体基板に、平板状の可動部と可動部を半導体基板に対して揺動可能に軸支する支持梁とを一体形成し、可動部の周縁部に通電により磁界を発生する平面コイルを敷設し、可動部の中央部に反射鏡を設ける一方、支持梁の軸方向と平行な可動部の対辺の平面コイル部のみに静磁界を与える磁界発生手段を備えるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８７９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の技術においては、平面コイル部に通電することにより、可動部を揺動させて、光を走査させるものであるが、可動部の面積は、光の投光能力や受光能力などの光学性能に非常に大きな影響を与えるため、可能な限り大きい方が好ましい。
しかしながら、近年、このようなプレーナ型アクチュエータを用いた光スキャナなどの光学機器においては、小型化が要求されているが、この小型化を図るため、可動部を支持する半導体基板を小さく形成すると、可動部自体の面積が小さくなってしまい、十分な光学性能を得ることができないという問題を有している。
【０００６】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、半導体基板を小型に形成した場合でも、可動部の面積を大きく確保することができ、優れた光学性能を得ることのできるプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係るプレーナ型アクチュエータは、半導体基板に設置された枠状の固定部と、前記固定部の内側に支持梁を介して可動自在に支持され駆動手段により駆動される可動部と、を備え、
前記可動部は、その両側部を前記支持梁の両側部に至るように延在してなる拡張部を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記可動部の前記拡張部の少なくとも１つの角部は、曲線状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記可動部には、駆動用のコイル配線が形成されるとともに、前記可動部の前記拡張部には、ダミー配線が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、可動部に、その両側部を支持梁の両側部に至るように延在してなる拡張部を設けるようにしているので、固定部に対して可動部による光の反射面積を著しく増大させることができる。その結果、半導体基板を小型に形成した場合でも、可動部の面積を大きく確保することができ、優れた光学性能を得ることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、可動部の拡張部の少なくとも１つの角部を、曲線状に形成するようにしているので、光の反射に影響を与えることなく、可動部の質量を低減させることができ、その結果、可動部の共振周波数を高めることが可能となる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、可動部に駆動用のコイル配線を形成するとともに、可動部の拡張部にダミー配線を形成するようにしているので、可動部および拡張部に対して均一に応力が加わることになり、そのため、可動板の反りなどを均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す表面の概略構成図である。
【図２】本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す裏面の概略構成図である。
【図３】本発明に係るプレーナ型アクチュエータを適用した距離画像センサの実施形態を示す概略構成図である。
【図４】従来のプレーナ型アクチュエータを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す概略図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ１は、図示しない半導体基板上に設置された枠状の固定部２を備えている。この固定部２の内側には、支持梁としてのトーションバー３を介して可動部４が揺動自在に支持されており、可動部４の表面には、ミラーなどの光反射面とされている。なお、これら固定部２、可動部４およびトーションバー３は、一体的に形成されている。
【００１７】
また、固定部２の裏面側周囲には、可動部４を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材（図示せず）が配置されている。なお、静磁界発生部材は、永久磁石でも電磁石でもよい。
【００１８】
また、本実施形態においては、可動部４には、その両側部をトーションバー３の両側部に至るように延在してなる拡張部５がそれぞれ一体に形成されている。これら各拡張部５の角部は、曲線状に形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、可動部４の裏面側には、可動部４を駆動するための渦巻き状に形成された駆動コイル６が設置されており、この駆動コイル６の両端部は、図示しないがトーションバー３を通って固定部２から引き出されるように構成されている。
【００２０】
さらに、本実施形態においては、各拡張部５の裏面側には、それぞれ通電されないダミーコイル７が形成されている。このダミーコイル７は、可動部４の駆動コイル６を形成する工程で同時に形成するように構成されている。このようにダミーコイル７を形成することにより、可動部４および拡張部５に対して均一に応力が加わることになり、そのため、可動部４の反りなどを均一化することができるものである。
【００２１】
また、図３は、前述のプレーナ型アクチュエータ１を用いた距離画像センサの概略を示したものであり、距離画像センサ８は、所定の対象物に対してレーザ光などの光を照射する光源９を備えている。また、距離画像センサ８には、光源９から照射される光の方向を変えるプリズム１０が設けられており、プリズム１０からの照射光をプレーナ型アクチュエータ１の可動部４の光反射面により対象物１１の方向に反射させるように構成されている。また、対象物１１により反射された反射光は、プレーナ型アクチュエータ１の可動部４の光反射面によりプリズム１０方向に反射され、プリズム１０により反射されて受光素子１２に入射されるように構成されている。
【００２２】
この場合に、図１に示すように、例えば、光源９からの照射光は、可動部４の光反射面の下方に照射されるようになっており、対象物１１からの反射光は、可動部４の光反射面の上方に照射されるようになっている。そして、照射光は、楕円形状を有している。このように可動部４の光反射面において、光源９からの照射光と、対象物１１からの反射光とは、可動部４の異なる位置で反射されるようになっている。そのため、可動部４に拡張部５を設けることにより、楕円形の光源９からの照射光または対象物１１からの反射光の反射面積を十分に確保することができるものである。なお、可動部４の両端部の長さを固定部２の内枠方向に延長させることにより、光の反射面積を大きくすることができるが、可動部４を駆動する周波数が低下してしまうため、可動部４の両端部の長さは、用途に応じて設定することが好ましい。
【００２３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２４】
このプレーナ型アクチュエータ１の駆動原理は、例えば、特許第２７２２３１４号公報等で詳述されているので簡単に説明する。
【００２５】
可動部４の駆動コイル６に電流を流すと磁界が発生し、この磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用によりローレンツ力が発生し、トーションバー３の軸方向と平行な可動部４の対辺部分に互いに逆方向の回転力が発生し、この回転力とトーションバー３の復元力とが釣合う位置まで可動部４が回動される。
【００２６】
そして、駆動コイル６に交流電流を流すことにより、可動部４が揺動し、光反射面により光ビームを偏向走査することができるものである。可動部４を回動させるための回転力は、駆動コイル６に流す駆動電流値に比例するので、駆動コイル６に供給する駆動電流値を制御することで、可動部４の振れ角（光ビームの偏向角度）を制御することができる。なお、本実施形態においては、光スキャナの場合を例として作用を説明したが、本発明は光スキャナ以外にも適用できるものである。
【００２７】
そして、図３に示すように、光源９からの照射光をプリズム１０および可動部４の光反射面を介して対象物１１に照射し、その反射光を可動部４の光反射面およびプリズム１０を介して受光素子１２に入光させることにより、対象物１１までの距離を検知することができるものである。
【００２８】
この場合に、図１示すように、光源９からの照射光は、可動部４の光反射面の下方に照射されるとともに、対象物１１からの反射光は、可動部４の光反射面の上方に照射されるように異なる位置で反射されるようになっており、この照射光は、楕円形状を有していることから、可動部４の両側に拡張部５を設けることにより、それぞれの光の反射面積を十分に確保することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態においては、拡張部５の角部を曲線状に形成するようにしているが、前述のように照射光および反射光は楕円形を有しているため、拡張部５の角部を曲線状に形成しても、光の反射には、影響がない。そして、このように拡張部５の角部を曲線状に形成することにより、可動部４の質量を低減させることができ、その結果、可動部４の共振周波数を高めることが可能となる。なお、拡張部５のトーションバー３側の角部も曲線状に形成するようにしてもよく、このように形成することにより、可動部４の質量をさらに低減させることができるものである。
【００３０】
ここで、図４に従来の一般的なプレーナ型アクチュエータを示す。この従来のプレーナ型アクチュエータ１３と図１に示す本実施形態のプレーナ型アクチュエータ１とは、固定部２の寸法および可動部４の幅方向の寸法は、同一となっている。そして、これら各プレーナ型アクチュエータ１，１３の可動部４の面積を比較すると、約４０％程度増加させるこができるものである。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態においては、可動部４に拡張部５を設けるようにしているので、固定部２に対して可動部４による光の反射面積を著しく増大させることができる。その結果、半導体基板を小型に形成した場合でも、可動部４の面積を大きく確保することができ、優れた光学性能を得ることができる。
【００３２】
なお、前記実施形態においては、可動部４のみを備えた一次元のアクチュエータに適用した場合について説明したが、可動部４を揺動自在に支持する第２可動部４を備えた二次元のアクチュエータに適用することも可能である。
【００３３】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  プレーナ型アクチュエータ
２  固定部
３  トーションバー
４  可動部
５  拡張部
６  駆動コイル
７  ダミーコイル
８  距離画像センサ
９  光源
１０  プリズム
１１  対象物
１２  受光素子
【図１】
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【図２】
2014198363.tif 000004
【図３】
2014198363.tif 000005
【図４】
2014198363.tif 000006