(57)【要約】【課題】内側枠部への外側圧電アクチュエータの結合強度を確保しつつ、反射部の限界振れ角を増大することができる光偏向器を提供する。【解決手段】光偏向器１は、反射部２、内側圧電アクチュエータ４、内側枠部５、外側圧電アクチュエータ６及び外側枠部７を備え、反射部２は内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６によりそれぞれ第１軸Ｕａ及び第２軸Ｕｂの回りに揺動する。光偏向器１の裏面には、内側枠部５の周回リブ５１から突出して、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部の角部３６に達する突出リブ５２が形成されている。縦辺２２ｂは、外側凹部３５を有する。外側凹部３５は、圧電カンチレバー１３ａの先端側の部分において突出リブ５２に沿って延在している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に入射した光を反射する反射部と、
前記反射部を包囲する内側枠部と、
前記内側枠部を包囲する外側枠部と、
前記反射部の中心で直交する第１軸及び第２軸のうちの前記第１軸の方向に前記反射部から延び出る１対のトーションバーと、
前記内側枠部と前記１対のトーションバーとの間に介在して前記１対のトーションバーを介して前記反射部を前記第１軸の回りに揺動させる内側圧電アクチュエータと、
ミアンダパターンの配列で結合する複数の圧電カンチレバーを有し、前記内側枠部側から前記外側枠部への配列順で１番の圧電カンチレバー及び最終番の圧電カンチレバーはそれぞれ前記内側枠部及び前記外側枠部に結合し、前記内側枠部を前記第２軸の回りに揺動させる外側圧電アクチュエータとを備え、
周回リブが、前記内側枠部を周回する周回するように、前記内側枠部の裏面に形成され、
突出リブが、前記周回リブから突出して、前記１番の圧電カンチレバーの２番の圧電カンチレバー側の角部の領域に向かって延びるように、前記１番の圧電カンチレバーの先端側端部の裏面に形成され、
前記１番の圧電カンチレバーは、前記２番の圧電カンチレバーに隣接する側の縦辺において前記内側枠部側にへこむ外側凹部を有し、
該外側凹部は、前記１番の圧電カンチレバーの先端側の部分において前記角部における前記突出リブに沿って延在していることを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
請求項１に記載の光偏向器において、
前記突出リブの突出端は、前記１番の圧電カンチレバーの先端側の方に向いていることを特徴とする光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光偏向器において、
前記１番の圧電カンチレバーの前記内側枠部に隣接する側の縦辺は、前記先端側端部においての圧電カンチレバーの方にへこむ内側凹部を有していることを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
請求項３に記載の光偏向器において、
前記内側枠は、円環状、又は前記第２軸の方向より前記第１軸の方向の方が長い環状に形成され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、入射光を２軸の回りの走査光として出射する光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器として、反射部を圧電アクチュエータにより２軸の回りに揺動させるとともに、入射光を反射部の反射で偏向して、二次元の走査光として出射する光偏向器が知られている（例：特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献２のＭＥＭＳの光偏向器では、反射部をトーションバーを介して支持している内側枠部の裏面側に周回リブが形成されるとともに、該周回リブから突出して、外側圧電アクチュエータ内に突出する突出リブが外側圧電アクチュエータの裏面側に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０７６３０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８４５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の光偏向器は、周回リブ及び突出リブにより、内側枠部と外側圧電アクチュエータとの結合強度が増大されたが、反射部の限界振れ角の増大は不十分となっている。なお、限界触れ角とは、光偏向器の試験において、圧電アクチュエータの駆動電圧を基準周波数で徐々に増大して、反射部の振れ角を徐々に増大していく過程において、光偏向器のいずれかの部位が破損して、振れ角のそれ以上の増大が困難になった時の振れ角をいう。
【０００６】
本発明の目的は、内側枠部への外側圧電アクチュエータの結合強度を確保しつつ、反射部の限界振れ角を増大することができる光偏向器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光偏向器は、
表面側に入射した光を反射する反射部と、
前記反射部を包囲する内側枠部と、
前記内側枠部を包囲する外側枠部と、
前記反射部の中心で直交する第１軸及び第２軸のうちの前記第１軸の方向に前記反射部から延び出る１対のトーションバーと、
前記内側枠部と前記１対のトーションバーとの間に介在して前記１対のトーションバーを介して前記反射部を前記第１軸の回りに揺動させる内側圧電アクチュエータと、
ミアンダパターンの配列で結合する複数の圧電カンチレバーを有し、前記内側枠部側から前記外側枠部への配列順で１番の圧電カンチレバー及び最終番の圧電カンチレバーはそれぞれ前記内側枠部及び前記外側枠部に結合し、前記内側枠部を前記第２軸の回りに揺動させる外側圧電アクチュエータとを備え、
周回リブが、前記内側枠部を周回するように、前記内側枠部の裏面に形成され、
突出リブが、前記周回リブから突出して、前記１番の圧電カンチレバーの２番の圧電カンチレバー側の角部の領域に向かって延びるように、前記１番の圧電カンチレバーの先端側端部の裏面に形成され、
前記１番の圧電カンチレバーは、前記２番の圧電カンチレバーに隣接する側の縦辺において前記内側枠部側にへこむ外側凹部を有し、
該外側凹部は、前記１番の圧電カンチレバーの先端側の部分において前記角部における前記突出リブに沿って延在していることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、周回リブ及び突出リブにより内側枠部への外側圧電アクチュエータの大きな結合力が得られる。一方、１番の圧電カンチレバーの先端側端部の裏面には、突出リブにより段差が生じ、応力はこの段差に集中し易い。外側凹部は、この段差に起因する応力を有効に逃して、１番の圧電カンチレバーの先端側端部の段差付近の破損を抑制する。これにより、反射部の限界振れ角を増大することができる。
【０００９】
本発明の光偏向器において、前記突出リブの突出端は、前記１番の圧電カンチレバーの先端側の方に向いていることがこのましい。
【００１０】
この構成によれば、外側凹部付近の応力を緩和して、反射部の限界振れ角の一層の増大を図ることができる。
【００１１】
本発明の光偏向器において、前記１番の圧電カンチレバーの前記内側枠部に隣接する側の縦辺は、前記先端側端部においての圧電カンチレバーの方にへこむ内側凹部を有していることか好ましい。
【００１２】
この構成よれば、外側凹部と内側凹部との連携により、１番の圧電カンチレバーの先端側端部における破損抑制効果を高めることができる。
【００１３】
本発明の光偏向器において、前記内側枠は、円環状、又は前記第２軸の方向より前記第１軸の方向の方が長い環状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
特に、内側枠を第２軸の方向より第１軸の方向の方が長い環状にした場合には、外側圧電アクチュエータの圧電カンチレバーが内側枠に結合する部位に、光偏向器の作動中に生じる応力を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光偏向器の正面図。
【図２】図１の外側圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの先端側端部の包含範囲を裏面側から見た拡大図。
【図３】図２の範囲の断面に関し、図３Ａは、図２の３Ａ−３Ａ線に沿う断面図、図３Ｂは、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図。
【図４】図４Ａ−図４Ｃは、各種比較例の先端側端部の構造を示す図。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、図４とは別の各種比較例の先端側端部の構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（光偏向器の全体構成）
図１は、光偏向器１の正面図である。なお、光偏向器１の正面とは、ＭＥＭＳとしての光偏向器１がＳＯＩ（Silicon on Insulator）板４０（図３）を基板として製造されるときに各種の層が積層される方の面（表面側の面）をいうものとする。また、光偏向器１の裏面とは、平板上の光偏向器１において裏側の面をいうものとする。
【００１７】
光偏向器１は、正面視で左右対称の構成を有し、光偏向器１の中心Ｏから外側に向かう配列順で、反射部２、トーションバー３、内側圧電アクチュエータ４、内側枠部５、外側圧電アクチュエータ６及び外側枠部７を備えている。トーションバー３は、正面視において反射部２に対して上下に１つずつの１対で配設されている。内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６は、正面視において反射部２に対して左右に１つずつの１対で配設されている。
【００１８】
光偏向器１の構成の説明の便宜のために、軸が原点において相互に直交する３軸座標系を定義する。光偏向器１は、内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６の駆動に伴い変位する可動要素を含んでいるが、光偏向器１の中心Ｏの位置は、不変である。光偏向器１の中心Ｏは、反射部２、内側圧電アクチュエータ４、内側枠部５及び外側圧電アクチュエータ６の中心でもあり、これらの中心も不動である。３軸座標系の原点は、不動の中心Ｏに設定する。
【００１９】
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、中心Ｏにおいて直交する。Ｘ軸及びＹ軸は矩形の外側枠部７の長辺及び短辺に平行に設定される。Ｚ軸は、平板状の光偏向器１の厚みの方向に平行に設定される。
【００２０】
図示していない光源（例：レーザ光源）から出射光は、反射部２の中心Ｏに入射する。中心Ｏは、反射部２の中心であるだけでなく、内側枠部５及び外側枠部７の中心でもある。内側枠部５は、反射部２及びトーションバー３を包囲している。外側枠部７は、内側枠部５を包囲している。
【００２１】
中心Ｏへの入射光は、中心Ｏにおける反射部２の法線の向きに応じた方向へ偏向され、光偏向器１から出射する。内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６の駆動時は、反射部２は、第１軸Ｕａ及び第２軸Ｕｂの回りに揺動しているので、光偏向器１からの偏向光は、二次元の走査光となる。第１軸Ｕａ及び第２軸Ｕｂは、光偏向器１の非作動中、すなわち内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６の非駆動中は、それぞれＹ軸及びＸ軸に一致する。
【００２２】
トーションバー３は、反射部２から第１軸Ｕａに沿って延び出して、内側枠部５の内周に結合している。トーションバー３は、中間において左右の内側圧電アクチュエータ４の上下の端部に結合している。この実施例では、左右の内側圧電アクチュエータ４が相互に結合して形成する形状、及び内側枠部５の形状は、正面視で、Ｙ軸方向に長く、陸上競技場のトラック形状になっている。
【００２３】
外側圧電アクチュエータ６は、長手方向をＹ軸に平行に揃えてミアンダパターンの配列で結合する複数（図示の光偏向器１では、５つ）の圧電カンチレバー１３を有する。複数の圧電カンチレバー１３について、個々に区別するときは、内側枠部５の方からの配列順に付けた番号で区別する。
【００２４】
外側圧電アクチュエータ６は、内側枠部５と外側枠部７との間に介在する。外側圧電アクチュエータ６において内側枠部５から外側枠部７への複数の圧電カンチレバー１３の配列順で１番の圧電カンチレバー１３及び最終番の圧電カンチレバー１３は、その他の圧電カンチレバー１３に対してＹ軸方向の長さ（圧電カンチレバー１３の長手方向の長さ）がほぼ半分に設定され、それぞれ内側枠部５及び外側枠部７に結合している。図１では、後述の説明の便宜上、該配列順で１番及び２番の圧電カンチレバー１３には、符号「１３」の他に、符号「１３ａ」及び「１３ｂ」をそれぞれ追加して、示している。付け根１９は、圧電カンチレバー１３ａにおいて内側枠部５に結合する端縁となる。
【００２５】
電極パッド１５は、外側枠部７の左右の側辺部の表面に形成される。電極パッド１５は、光偏向器１がパッケージ（図示せず）に封入されたとき、ボンディングワイヤ（図示せず）を介してパッケージ内の対応の端子に接続される。電極パッド１５は、光偏向器１内の配線層の内部配線を介して内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６の圧電構造部４７（図３）の対応電極に接続される。
【００２６】
（光偏向器の全体の作用）
左右の内側圧電アクチュエータ４は、第１周波数（例：１５〜２５ｋＨｚ）の駆動電圧を逆位相で左右の電極パッド１５から供給される。各内側圧電アクチュエータ４は、トーションバー３と内側枠部５との間に介在して、トーションバー３をねじることにより、反射部２を第１軸Ｕａの回りに第１周波数で揺動する。この揺動には、共振が利用される。
【００２７】
各外側圧電アクチュエータ６は、前述の配列順で奇数番（１番、３番及び５番）の圧電カンチレバー１３と偶数番（２番及び４番）の圧電カンチレバー１３とで逆位相の関係にある第２周波数（例：６０Ｈｚ）の駆動電圧を左右の電極パッド１５から供給される。これにより、奇数番の圧電カンチレバー１３と偶数番の圧電カンチレバー１３とは、Ｚ軸の方向に逆向きに湾曲する。外側圧電アクチュエータ６は、各圧電カンチレバー１３の第２軸Ｕｂの回りの回動量の合計量に応じた揺動角に内側枠部５をＸ軸の回りに第２周波数で揺動させる。反射部２は、Ｘ軸の回りの内側枠部５の揺動に伴い、第２軸Ｕｂの回りに第２周波数で揺動する。第２軸Ｕｂの回りの反射部２の揺動には、共振が利用されないとともに、第２周波数は、第１周波数より低い。
【００２８】
光源から反射部２の中心Ｏに入射した光は、第１軸Ｕａ及び第２軸Ｕｂの回りの反射部２の振れ角に応じた方向へ偏向されて、反射部２において反射して、出射する。偏向の向きは、光偏向器１の作動中、反射部２の振れ角の変化に応じて時々刻々変化している。この結果、反射部２の反射光は、第１軸Ｕａの回りに第１周波数で走査しつつ、第２軸Ｕｂの回りに第２周波数で走査する走査光となる。
【００２９】
（圧電カンチレバーの先端側端部の構成）
図２は、図１の圧電カンチレバー１３ａの先端側端部を裏面側から見た拡大図である。図３は、該先端側端部の断面に関し、図３Ａは、図２の３Ａ−３Ａ線に沿う断面図、図３Ｂは、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。
【００３０】
なお、図２並びに後述の図４及び図５では、裏面視の周回リブ５１及び突出リブ５２の輪郭線と内側枠部５及び圧電カンチレバー１３ａの外形線とが、重ならず、両者の間に等幅の間隔が記載されている。しかしながら、該間隔は、両者が重なって見づらくなるのを回避するために、記載しているものであり、実際の構造では、裏面視で両者は重なっている。
【００３１】
図２において、内側枠部５は、Ｘ軸方向に内側圧電アクチュエータ４の方へ張出す張出し部１７により内側圧電アクチュエータ４の外周に結合している。マーク線Ｃ１，Ｃ２は、裏面視における張出し部１７のＹ軸方向両側の側縁に重なる直線である。Ｘ軸は、マーク線Ｃ１，Ｃ２の中心線に一致している。
【００３２】
マーク線Ｃ３は、内側枠部５と圧電カンチレバー１３ａとの境界線に沿って引いてあり、圧電カンチレバー１３ａが内側枠部５に結合している付け根１９に相当する。付け根１９は、Ｙ軸方向に張出し部１７に重なる範囲にある。以下、圧電カンチレバー１３ａにおいて、Ｙ軸方向にマーク線Ｃ１より負側（図２では下側）の部分を圧電カンチレバー１３ａの「先端側端部」と呼ぶことにする
【００３３】
圧電カンチレバー１３ａは、内側枠部５に隣接する側の縦辺２２ａと、圧電カンチレバー１３ｂに隣接する側の縦辺２２ｂと、縦辺２２ｂからＸ軸方向に付け根１９まで延在している横辺２５とを有する。圧電カンチレバー１３ａは、長手方向（Ｙ軸方向）に基端と先端と有し、圧電カンチレバー１３ｂに結合する側の端は圧電カンチレバー１３ａの基端に相当し、横辺２５側の端は先端に相当する。
【００３４】
圧電カンチレバー１３ａの角３０は、縦辺２２ｂと横辺２５との境界になっている。角部３６は、縦辺２２ｂと横辺２５とに画成され、圧電カンチレバー１３ａの圧電カンチレバー１３ｂ側の角部として存在する。角３０は、角部３６における圧電カンチレバー１３ａの輪郭線上に存在する。
【００３５】
角３０の位置は、角部３６をＺ軸方向から見たときに、角３０を通る接線が、Ｘ軸及びＹ軸に対して共に４５°で傾斜する位置に設定する。
【００３６】
外側凹部３５は、マーク線Ｃ１よりもマーク線Ｃ２寄り（例：Ｙ軸の方向に第２軸Ｕｂ−マーク線Ｃ２間）の先端側端部内の縦辺２２ｂの部分に形成される。外側凹部３５は、圧電カンチレバー１３ａの長手方向の先端側及び基端側の定義に基づいて基端側部分と先端側部分とに二分される。基端側部分では、角部３６における突出リブ５２の輪郭に沿って延在している。先端側部分では、突出リブ５２から離れて延在している。突出リブ５２の突出端５５は、周回リブ５１から突出して、角部３６まで延びている。具体的には、突出端５５は、マーク線Ｃ２を越えて領域としての角部３２の先端の角３０に達している。
【００３７】
図３において、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部の積層構造について説明する。
【００３８】
図３において、光偏向器１は、ＳＯＩ板４０を基板として使用している。ＳＯＩ板４０の積層構造は、表面側から活性層４１、ＢＯＸ層４２及び支持層４３となっている。活性層４１及び支持層４３はケイ素（Ｓｉ）から成り、ＢＯＸ層４２は二酸化ケイ素から成る。厳密には、ＳＯＩ板４０の両面としての表面及び裏面は、共に薄い酸化膜層（図示せず）により被覆されている。
【００３９】
内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６では、圧電構造部４７が、活性層４１の表面側に積層されている。図示は簡略されているが、圧電構造部４７は、表面側から順番に導体の上側電極層、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の圧電膜層及び導体の下側電極層の３層を包含する積層構造を有する。
【００４０】
図２及び図３において、内側枠部５の裏面側には、周回リブ５１が形成されている。周回リブ５１は、内側枠部５の枠形状に沿って周回している。突出リブ５２は、周回リブ５１に連なって、周回リブ５１から付け根１９を越えて圧電カンチレバー１３ａの先端側端部内に進入している。
【００４１】
周回リブ５１及び突出リブ５２は、光偏向器１の製造時に、ＳＯＩ板４０の裏面側からのエッチングの加工により形成される。図３において、支持層４３の下端に続く二点鎖線は、支持層４３が削られる前の元々の厚みを参考のため記載している。外側枠部７（図１）の支持層４３は、エッチングされないので、外側枠部７の支持層４３の下面は、Ｚ軸の方向に図３の二点鎖線の下面に位置に一致している。
【００４２】
圧電カンチレバー１３ａの先端側端部の裏面において、周回リブ５１及び突出リブ５２が存在する部位は、支持層４３が全量、削られることなく、活性層４１の裏面から隆起している。該裏面において、周回リブ５１及び突出リブ５２が形成されていない部位は、ＢＯＸ層４２及び支持層４３が完全に削除されて、活性層４１の裏面が露出する。
【００４３】
この結果、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部の裏面には、突出リブ５２が存在しないために、裏面側への隆起量の小さいリブ無し領域Ｆａと、周回リブ５１及び突出リブ５２が存在するために、裏面側への隆起量が大きいリブ有り領域Ｆｂとが存在する。リブ無し領域Ｆａとリブ有り領域Ｆｂとの境界には段差が生じる。そして、光偏向器１の作動中に圧電カンチレバー１３ａに作用する応力は、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部の段差付近に集中する傾向がある。
【００４４】
内側凹部３７は、縦辺２２ａの圧電カンチレバー１３ａの先端側の端部に形成されている。内側凹部３７は、Ｘ軸方向に圧電カンチレバー１３ｂの方にへこんでいる。詳細には、内側凹部３７は、Ｙ軸方向にマーク線Ｃ１−マーク線Ｃ２間でかつマーク線Ｃ１の方に寄った位置に形成されている。内側凹部３７から外側凹部３５へ向かう方向は、応力伝搬方向Ｔｆ（図５）の方向に沿って設定されている。
【００４５】
（比較例）
図４及び図５は、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部と対比する各種比較例の先端側端部の構造を示している。図４Ａ−図４Ｃの比較例１００，１１０，１２０の先端側端部では、外側凹部３５が省略されている。図５Ａ及び図５Ｂの比較例１３０，１４０では、外側凹部３５及び先端側に向けた突出端５５の少なくとも一方が設けられるものの、内側凹部３７は省略されている。
【００４６】
図４及び図５において、応力伝搬方向Ｔｆは、内側圧電アクチュエータ４及び外側圧電アクチュエータ６の駆動により反射部２が第１軸Ｕａ及び第２軸Ｕｂの回りに揺動している期間の反射部２の中心Ｏの法線がＺ軸に一致した時の内側枠部５の方から先端側端部に伝搬する応力の伝搬方向を示している。反射部２の中心Ｏの法線がＺ軸に一致した時の第１軸Ｕａ及び第２軸ＵｂはそれぞれＹ軸及びＸ軸に一致する。
【００４７】
応力伝搬方向Ｔｆは、Ｘ軸に対して平行ではなく、Ｘ軸に対して傾斜している。具体的には、応力伝搬方向Ｔｆは、元端から先端に向かって、Ｙ軸方向に負側に所定角度で傾斜している。
【００４８】
図４Ａの比較例１００の先端側端部において、光偏向器１の先端側端部に対する相違点は次の２点である。（１）縦辺２２ｂは全長にわたりＹ軸に対して平行な直線で形成され、横辺２５は全長にわたりＸ軸に対して平行な直線で形成され、縦辺２２ｂと横辺２５との交角が直角である点。（２）突出リブ５２が、全長にわたり等幅でＸ軸に平行に突出している点。
【００４９】
図４Ｂの比較例１１０の先端側端部において、比較例１００の先端側端部に対する相違点は、次の２点である。（１）横辺２５が応力伝搬方向Ｔｆに沿う傾斜線で形成されている点。（２）突出リブ５２のＹ軸方向幅が圧電カンチレバー１３ｂに向かうに連れて徐々に増大している点。
【００５０】
図４Ｃの比較例１２０の先端側端部において、比較例１００の先端側端部に対する相違点は、次の２点である。（１）突出リブ５２が省略されている点。（２）縦辺２２ａに、光偏向器１の先端側端部と同様の内側凹部３７が形成されている点。
【００５１】
図５Ａの比較例１３０の先端側端部において、光偏向器１の先端側端部に対する相違点は、次の３点である。（１）縦辺２２ｂの外側凹部３５が省略されている点。（２）横辺２５が付け根１９から角３０に向かってＹ軸方向の正側に傾斜した直線になっている点。（３）突出リブ５２の突出端５５を圧電カンチレバー１３ａの基端側に向けている点。
【００５２】
図５Ｂの比較例１４０の先端側端部において、光偏向器１の先端側端部に対する相違点は、内側凹部３７を省略した点である。
【００５３】
（応力の対比）
次の表１は、光偏向器１及び比較例１００−比較例１４０の各先端側端部における付け根１９及び反付け根の応力値を示している。反付け根とは、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部において圧電カンチレバー１３ｂに沿って延在している部分を指すものとする。圧電カンチレバー１３ａの先端側端部において、Ｘ軸方向両側は付け根１９及び反付け根となっている。
【００５４】
【表１】
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表１において、応力は、単位を示していないが、大きい数値ほど、応力が大きいことを意味する。
【００５５】
比較例１００と比較例１１０との応力の対比から、圧電カンチレバー１３ｂを、比較例１１０のように、突出リブ５２のＹ軸方向の幅を増大すれば、その分、付け根１９の応力を改善（低下）できることが分かる。しかしながら、反付け根の応力は増大してしまう。
【００５６】
比較例１００と比較例１２０との応力の対比から、比較例１２０のように、突出リブ５２を省略して、縦辺２２ｂと横辺２５とを直交させれば、反付け根の応力が改善されることが分かる。しかしながら、付け根１９の応力は、十分に低下しておらず、改善の余地があることが分かる。
【００５７】
比較例１３０と比較例１４０との応力の対比から、比較例１４０のように、突出リブ５２の突出端５５をＹ軸方向に端辺側へ向けると、反付け根の応力を大幅に改善できることが分かる。
【００５８】
以上の対比から、発明者は、比較例１４０のように、外側凹部３５を形成することが、先端側端部の反付け根の応力低下に大きく寄与するとの知見を得た。そして、さらに、比較例１４０のように、突出リブ５２の突出端５５の向きを圧電カンチレバー１３ａの長手方向の先端の方に向ければ、反付け根の応力をさらに改善できるという知見を得た。
【００５９】
発明者は、また、比較例１２０のように、縦辺２２ａに内側凹部３７を付加すると表１の本発明の実施例（＝光偏向器１）ように、圧電カンチレバー１３ａの先端側端部における付け根１９及び反付け根の応力を共に改善できる知見を得た。
【００６０】
本発明者は、別途、外側凹部３５、内側凹部３７及び端辺側に向いた突出端５５に代えて、圧電カンチレバー１３ａの幅（Ｘ軸方向の寸法）を増大して、先端側端部の破損を抑制することができないかを検討した。このための比較例は、図４Ａの先端側端部に対してＸ軸方向の寸法を増大したものとなる。そして、該比較例と、光偏向器１の先端側端部とを、第２軸Ｕｂの回りの反射部２の限界振れ角について対比した。
【００６１】
結果は、比較例では、圧電カンチレバー１３ａの幅を増大した光偏向器では、限界振れ角が１３．５°であるのに対し、光偏向器１では、１８°であった。比較例は、限界振れ角が光偏向器１より劣るとともに、圧電カンチレバー１３ａの幅の増大が光偏向器の大型化につながるので不利となる。
【００６２】
なお、限界振れ角の値は、半値、すなわち、反射部２が真正面を向いたときの振れ角を０°として、＋側及び−側の最大振れ角時の角度の絶対値としている。したがって、光偏向器１では、反射部２は、第２軸Ｕｂの回りを３６°（＝１８°×２）の振れ角で揺動することになる。
【００６３】
（変形例）
実施形態の光偏向器１では、トーションバー３をねじることにより反射部２を第１軸Ｕａの回りに揺動させる第１圧電アクチュエータとしての内側圧電アクチュエータ４と、第２圧電アクチュエータとしての外側圧電アクチュエータ６によりＸ軸の回りに揺動させる内側枠部５は、正面視で陸上競技のトラック形状になっている。これに対し、本発明の光偏向器では、その他の形状（例：円形や楕円）にすることもできる。
【００６４】
実施形態の光偏向器１では、外側凹部３５、内側凹部３７及び先端側への向きの突出端５５をすべて備えている。しかしながら、外側凹部３５、先端側への向きの突出端５５、及び内側凹部３７をその順番に追加していくことにより、先端側端部の破損抑制効果及び限界振れ角増大効果を段階的に高めていくことができる。
【００６５】
実施形態の光偏向器１では、突出リブ５２の突出端５５は、縦辺２２ｂに達している。しかしながら、本発明の光偏向器では、突出リブの突出端は、角部３６に存在させつつ、縦辺２２ｂから少し縦辺２２ａの方に離してもよいとする。
【００６６】
実施形態の光偏向器１では、周回リブ５１は、内側枠部５の裏面の全面にわたって形成されている。しかしながら、本発明の光偏向器では、周回リブは、内側枠部の幅の一側のみに形成されて、他側は省略することもできる。
【００６７】
実施形態の光偏向器１では、内側枠部５は、陸上競技場のトラック形状に形成されている。しかしながら、本発明の光偏向器では、内側枠部は、第２軸の方向より第１軸の方向の方が長いその他の環状として楕円形状にしたり、さらに、円環状に形成することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・光偏向器、２・・・反射部、３・・・トーションバー、４・・・内側圧電アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ）、５・・・内側枠部、６・・・外側圧電アクチュエータ（第２圧電アクチュエータ）、７・・・外側枠部、１３・・・圧電カンチレバー、２２ａ，２２ｂ・・・縦辺、２５・・・横辺、３６・・・角部、３７・・・内側凹部、５１・・・周回リブ、５２・・・突出リブ、５５・・・突出端、Ｔｆ・・・応力伝搬方向、Ｏ・・・中心、Ｕａ・・・第１軸、Ｕｂ・・・第２軸。
【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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