(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー面を有する可動部と、
固定部と、
前記可動部が前記固定部に対して回転軸の周りに回転変位し得るように前記可動部と前記固定部を接続している一対の複合トーションバーと、
前記可動部を駆動するための駆動手段とを備え、
各複合トーションバーは、前記回転軸に平行に延びた複数のトーションバーと、隣接する各二つのトーションバーの一端を互いに連結している複数の連結バーで構成され、前記複数のトーションバーは、前記回転軸に近いトーションバーよりも前記回転軸から遠いトーションバーの方が高いねじり剛性を有している光偏向器。
【請求項２】
前記各複合トーションバーは、前記複数のトーションバーの整列方向に並んだ三つの領域を有し、前記三つの領域は、中央に位置する中央領域と、前記中央領域の両側に対称的に配置された一対の領域からなり、端に位置する二つの領域内のトーションバーは、中央に位置する領域内のトーションバーよりも高いねじり剛性を有している請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
前記複数のトーションバーは、前記回転軸から遠いものほど高いねじり剛性を有している請求項１に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記各複合トーションバーは、前記複数のトーションバーの整列方向に並んだ奇数の複数の領域を有し、前記奇数の複数の領域は、中央に位置する中央領域と、前記中央領域の両側に対称的に配置された複数対の側方領域からなり、各領域内のトーションバーはそれぞれ互いに等しいねじり剛性を有し、前記中央領域内のトーションバーが最も低いねじり剛性を有し、前記中央領域から遠い側方領域内のトーションバーほど高いねじり剛性を有している請求項１に記載の光偏向器。
【請求項５】
各トーションバーのねじり剛性は、各トーションバーの幅で調整されている請求項１〜４のいずれかひとつに記載の光偏向器。
【請求項６】
ミラー面を有する可動部と、
可動支持部と、
固定部と、
前記可動部が前記可動支持部に対して第一の回転軸の周りに回転変位し得るように前記可動部と前記可動支持部を接続している一対の第一の複合トーションバーと、
前記可動支持部が前記固定部に対して第二の回転軸の周りに回転変位し得るように前記可動支持部と前記固定部を接続している一対の第二の複合トーションバーと、
前記可動部を駆動するための駆動手段とを備え、
前記第一と第二の複合トーションバーのおのおのは、それぞれ、前記第一と第二の回転軸に平行に延びた複数のトーションバーと、隣接する各二つのトーションバーの一端を互いに連結している複数の連結バーで構成され、前記複数のトーションバーは、前記回転軸に近いトーションバーよりも前記回転軸から遠いトーションバーの方が高いねじり剛性を有している光偏向器。
【請求項７】
前記駆動手段は、静電力を用いて前記可動部を駆動する請求項１〜６のいずれかひとつに記載の光偏向器。
【請求項８】
前記駆動手段は固定電極を備えており、
前記固定電極は、前記可動部の側面方向から見て、前記可動部から間隔をおいて配置され、
前記固定電極は、前記可動部の正面方向から見て、可動部と重なる位置に配置されている請求項７に記載の光偏向器。
【請求項９】
前記駆動手段は固定電極を備えており、
前記固定電極は、前記可動部の正面方向から見て、前記可動部と重ならない位置に配置されている請求項７に記載の光偏向器。
【請求項１０】
前記駆動手段は固定電極を備えており、
前記第一の回転軸と前記第二の回転軸の少なくとも一方の周りに回転させるための固定電極は、前記可動部の正面方向から見て、可動部と重ならない位置に配置されている請求項６に記載の光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を偏向する光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特表２００５−５１７９９０号公報は、マイクロ機械加工された光偏向器を開示している。この光偏向器は、ミラー面を有する可動部が複合トーションバーによって回転可能に支持されている。複合トーションバーは、回転軸に平行にアレイ状に配置された複数のトーションバーを含んでおり、各トーションバーはその一端が隣接する別のトーションバーの一端と連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の光偏向器では、外部からの振動等によってミラー面垂直方向の加重が可動部に加わった場合に可動部がミラー面垂直方向に移動しやすい。可動部のミラー面垂直方向の移動を抑制するために、トーションバーのアスペクト比を調整している。具体的には、トーションバーの幅に対する厚さのアスペクト比を１以上に設定している。つまり、トーションバーの厚さ寸法を幅寸法よりも大きくしてトーションバーのミラー面垂直方向の剛性を高め、これにより可動部のミラー面垂直方向の移動を抑制している。しかし、この対処方法は、複合トーションバーのミラー面垂直方向の剛性を高めると同時に、複合トーションバーの可動部回転方向の剛性も高めてしまう。これは、駆動力に対する可動部の回転感度すなわち駆動感度を低下させてしまう。
【０００５】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、駆動感度を損なうことなく、ミラー面垂直方向の加重に対する可動部の耐性が向上された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】
【０００６】
本発明による光偏向器は、ミラー面を有する可動部と、固定部と、前記可動部が前記固定部に対して回転軸の周りに回転変位し得るように前記可動部と前記固定部を接続している一対の複合トーションバーと、前記可動部を駆動するための駆動手段とを備えている。各複合トーションバーは、前記回転軸に平行に延びた複数のトーションバーと、隣接する各二つのトーションバーの一端を互いに連結している複数の連結バーで構成されている。前記複数のトーションバーは、前記回転軸に近いトーションバーよりも前記回転軸から遠いトーションバーの方が高いねじり剛性を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、駆動感度を損なうことなく、ミラー面垂直方向の加重に対する可動部の耐性が向上された光偏向器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態の光偏向器の斜視図である。
【図２】図１に示した第一の実施形態の光偏向器の平面図である。
【図３】図１と図２に示した光偏向器のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第一の実施形態の光偏向器の複合トーションバーの斜視図である。
【図５】第一の実施形態の光偏向器のミラーユニットの作製方法の工程を示している。
【図６】第一の実施形態の光偏向器のミラーユニットの作製方法の図５の工程に続く工程を示している。
【図７】第一の実施形態の光偏向器のミラーユニットの作製方法の図６の工程に続く工程を示している。
【図８】光偏向器の解析モデルを示している。
【図９】従来型の複合トーションバーの拡大図である。
【図１０】従来型の複合トーションバーの応力集中を示している。
【図１１】第一の実施形態の複合トーションバーの拡大図である。
【図１２】従来型の複合トーションバーを適用した光偏向器と第一の実施形態の複合トーションバーを適用した光偏向器においてミラー面垂直方向に加重を加えた場合の可動部の移動量を比較したグラフである。
【図１３】第一の実施形態の第一の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図１４】図１３に示した光偏向器のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】第一の実施形態の第二の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図１６】図１５に示した光偏向器のＣ−Ｃ断面図である。
【図１７】第一の実施形態の第三の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図１８】第一の実施形態の第四の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図１９】第一の実施形態の第五の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図２０】第一の実施形態の第六の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図２１】第一の実施形態の第七の変形例の光偏向器の斜視図である。
【図２２】第二の実施形態による複合トーションバーの平面図である。
【図２３】第三の実施形態による複合トーションバーの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
＜第一の実施形態＞
まず、図１〜図４を参照しながら第一の実施形態の光偏向器の構成について説明する。図１は、第一の実施形態の光偏向器の分解斜視図である。図２は、図１に示された光偏向器の平面図である。図３は、図１に示された光偏向器のＡ−Ａ線に沿った接合断面を示している。図４は、図１に示された光偏向器の複合トーションバーの拡大斜視図である。
【００１１】
光偏向器１００は、ミラーユニット１１０と電極基板１４０を備えている。
【００１２】
ミラーユニット１１０は、可動部１１２と一対の複合トーションバー１１４と一対の固定部１１６を備えている。可動部１１２は矩形形状をしている。可動部１１２の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形や楕円など、他の任意の形状であってもよい。一対の固定部１１６は可動部１１２の両側に間隔をおいて位置し、可動部１１２と一対の固定部１１６の間に一対の複合トーションバー１１４が位置している。一対の複合トーションバー１１４は、可動部１１２の両側に位置している。一対の複合トーションバー１１４は、可動部１１２が固定部１１６に対して回転軸１１８の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動部１１２と固定部１１６を機械的に接続している。可動部１１２と複合トーションバー１１４と固定部１１６は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。可動部１１２は、電極基板１４０に対向する面の反対側の面にミラー面１２０を有している。ミラー面１２０は、たとえば可動部１１２に高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。または、ミラー面１２０は、可動部１１２の表面に鏡面仕上げを施すことによって形成されてもよい。固定部１１６は、電極基板１４０に対向する面に、可動部１１２と電極基板１４０の間隔を規定するスペーサー１２２が設けられている。
【００１３】
電極基板１４０は、可動部１１２に対向する面に、可動部１１２を回転軸１１８の周りに回転変位すなわち傾斜させるための一対の固定電極１４２Ａ，１４２Ｂが設けられている。つまり、固定電極１４２Ａ，１４２Ｂは、可動部１１２を駆動するための駆動手段を構成している。この駆動手段は、静電力を用いて可動部１１２を駆動し得る。続く説明では、固定電極１４２Ａ，１４２Ｂを区別する必要がない場合には両者を総称して単に固定電極１４２と記す。固定電極１４２は、これに限らないが、たとえば金で構成されている。
【００１４】
ミラーユニット１１０と電極基板１４０は、可動部１１２と固定電極１４２が対向するように配置され、スペーサー１２２が電極基板１４０に接合されている。その結果、固定電極１４２は、図２に示すように、可動部１１２の正面方向から見て、可動部１１２と重なる位置に配置されており、また、図３に示すように、可動部１１２の側面方向から見て、可動部１１２から間隔をおいて配置されている。ここで、可動部１１２の正面方向とは、無偏向時の可動部１１２のミラー面１２０に垂直な方向を意味し、可動部１１２の側面方向とは、無偏向時の可動部１１２のミラー面１２０に平行な方向を意味している。
【００１５】
一対の複合トーションバー１１４と一対の固定部１１６は、図２に示すように、平面図において可動部１１２の中心を通り回転軸１１８に垂直な直線たとえばＡ−Ａ線に対して、線対称に配置されている。
【００１６】
このような光偏向器１００において、可動部１１２は次のようにして駆動される。可動部１１２を接地電位に保ち、電極基板１４０の一対の固定電極１４２の一方たとえば固定電極１４２Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極１４２Ａと可動部１１２の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部１１２は、電圧が印加されている固定電極１４２Ａに対向している側が電極基板１４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極１４２Ｂに対向している側が電極基板１４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー１１４がねじり変形を起こし、可動部１１２は、印加電圧の大きさに依存して回転軸１１８の周りに回転変位すなわち傾斜される。これにより、ミラー面１２０によって反射される光を一次元的に偏向することができる。
【００１７】
各複合トーションバー１１４は、図４に示すように、奇数の複数のトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１と複数の連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０で構成されている。トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１は、互いに平行に延びている。連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０は、それぞれ、隣接する各二つのトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１の一端を互いに連結している。すなわち、連結バー１ＣＢｎ（ｎは１以上１０以下の自然数）は、二つのトーションバー１ＴＢｎと１ＴＢｎ＋１の一端を互いに連結している。最も外側に位置する二つのトーションバー１ＴＢ１と１ＴＢ１１の他端すなわち連結バー１ＣＢ１と１ＣＢ１０と連結されていない一端は、それぞれ、可動部１１２と固定部１１６に連結されている。トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１と連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。
【００１８】
トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１は、回転軸１１８に平行に延びており、回転軸１１８に垂直な方向に整列している。連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０は、トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１の整列方向に延びている。ここで、「平行」および「垂直」との用語は、厳密にそのようであることに限定されるものではなく、この分野において常識的な判断によってそのように見なせる範囲を許容する。たとえば、平行は０±３度の範囲内、垂直は９０±３度の範囲内であってよい。
【００１９】
トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１は、整列方向に関して、回転軸１１８を中心にして対称的に配置されている。すなわち、トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ５とトーションバー１ＴＢ１１〜１ＴＢ７はそれぞれ、回転軸１１８上に位置する１ＴＢ６を中心にして対称的に配置されている。複数のトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１は、回転軸１１８に近いものよりも回転軸１１８から遠いものの方が高いねじり剛性を有している。
【００２０】
トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１と連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０はいずれも同じ厚さｔを有している。中央部に位置するトーションバー１ＴＢ５〜１ＴＢ７は１Ｗ１の幅を有し、その両側に位置するトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ４，１ＴＢ８〜１ＴＢ１１は１Ｗ２の幅を有している。連結バー１ＣＢ１〜１ＣＢ１０はいずれも１Ｗ３の幅を有している。１Ｗ２は１Ｗ１よりも大きく、１Ｗ３は１Ｗ２に等しいか１Ｗ２よりも大きい。ｔは１Ｗ２よりも大きい。
【００２１】
各複合トーションバー１１４は、トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１の幅の違いにしたがって分けられた、トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１の整列方向に並んだ三つの領域を有している。三つの領域は、中央に位置する中央領域または第一の領域と、中央領域の両側に対称的に配置された一対の側方領域または第二および第三の領域からなる。中央領域または第一の領域はトーションバー１ＴＢ５〜１ＴＢ７を含んでおり、一方の側方領域または第二の領域はトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ４を含んでおり、他方の側方領域または第三の領域はトーションバー１ＴＢ８〜１ＴＢ１１を含んでいる。各領域内のトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ４，１ＴＢ５〜１ＴＢ７，１ＴＢ８〜１ＴＢ１１はそれぞれ互いに等しいねじり剛性を有している。第二の領域内のトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ４と第三の領域内のトーションバー１ＴＢ８〜１ＴＢ１１はいずれも第一の領域内のトーションバー１ＴＢ５〜１ＴＢ７よりも高いねじり剛性を有している。言い換えれば、各複合トーションバー１１４のトーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１のねじり剛性は、トーションバー１ＴＢ１〜１ＴＢ１１の整列方向に離散的な分布を有している。
【００２２】
次に、図５〜図７を参照しながらミラーユニット１１０の作製方法を説明する。図５〜図７は、ミラーユニット１１０の作製方法の一連の工程を示している。
【００２３】
まず、図５に示すように、スタートウェハーとしてＳＯＩウェハー１３０を用意する。ＳＯＩウェハー１３０は、シリコン支持層１３２とシリコン酸化膜層１３４とシリコン活性層１３６から構成されている。
【００２４】
次に、図６に示すように、シリコン活性層１３６側からフォトエッチングをおこなってシリコン活性層１３６を選択的にエッチングすることによって、可動部１１２と複合トーションバー１１４と固定部１１６を形成する。エッチング装置は、たとえば異方性ドライエッチング装置を用いる。
【００２５】
続いて、図７に示すように、シリコン支持層１３２側からフォトエッチングをおこない、固定部１１６に対応する部分を除いてシリコン支持層１３２を選択的にエッチングし、さらにシリコン酸化膜層１３４をエッチングする。ここでもエッチング装置は、たとえば異方性ドライエッチング装置を用いる。
【００２６】
最後に、図示していないが、シリコン活性層１３６側から蒸着装置を用いて可動部１１２上に高反射率の金属材料を成膜することによりミラー面１２０を形成して、ミラーユニット１１０が完成する。
【００２７】
図８〜図１２を用いて、従来型の複合トーションバーを備えた光偏向器と本実施形態にしたがう複合トーションバーを備えた光偏向器を比較する。
【００２８】
図８は、比較に用いる光偏向器の解析モデルを示している。この解析モデルでは、可動部１６２と複合トーションバー１６４はいずれもシリコンで構成されている。可動部１６２は、長さ５００μｍ、幅２００μｍ、厚さ５μｍである。固定電極１６６は、金で構成されており、可動部１６２から３０μｍの間隔をおいて配置されている。固定電極１６６は、長さ１５０μｍ、幅２００μｍである。
【００２９】
図９は、図８に示された複合トーションバー１６４に適用される従来型の複合トーションバーの拡大図である。複合トーションバー１７０は、２１個のトーションバー１７２と２０個の連結バー１７４から形成されている。各トーションバー１７２は、長さ３１μｍ、幅２μｍ、厚さ５μｍである。各連結バー１７４は、長さ６（２＋２＋２）μｍ、幅３μｍ、厚さ５μｍである。複合トーションバー１７０の全長Ｌは８０μｍ、全幅Ｗは４０μｍである。
【００３０】
可動部１６２に加重を固定電極１６６方向に印加したときに複合トーションバー１６４に加わる応力解析結果を図１０に示す。これによると、可動部１６２が固定電極１６６方向に移動した場合、回転軸１１８から遠い複合トーションバー１６４の部分Ｌ１，Ｌ３が受ける応力が高く、回転軸１１８に近い複合トーションバー１６４の部分Ｌ２が受ける応力が小さいことがわかる。すなわち、回転軸１１８から遠くに位置しているトーションバー１７２の捩れは大きいのに対して、回転軸１１８の近くに位置しているトーションバー１７２の捩れは小さいことを意味している。
【００３１】
図１１は、図８に示された複合トーションバー１６４に適用される本実施形態による複合トーションバーの拡大図である。複合トーションバー１８０は、２１個のトーションバー１８２Ａ，１８２Ｂと２０個の連結バー１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃから形成されている。複合トーションバー１８０は、トーションバー１８２Ａ，１８２Ｂの幅の違いにしたがって、中央領域とその両側の一対の側方領域に分けられ、中央領域内のトーションバー１８２Ａは、長さ３１μｍ、幅１．５μｍ、厚さ５μｍであり、側方領域内のトーションバー１８２Ｂは、長さ３１μｍ、幅３μｍ、厚さ５μｍである。また、トーションバー１８２Ａ同士を連結している連結バー１８４Ａは、長さ５．５（＝１．５＋２．５＋１．５）μｍ、幅３μｍ、厚さ５μｍであり、トーションバー１８２Ａと１８２Ｂを連結している連結バー１８４Ｂは、長さ５．５（＝１．５＋１＋３）μｍ、幅３μｍ、厚さ５μｍであり、トーションバー１８２Ｂ同士を連結している連結バー１８４Ｃは、長さ７（３＋１＋３）μｍ、幅３μｍ、厚さ５μｍである。なお、連結バー１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃに関して、長さは、トーションバー１８２Ａ，１８２Ｂの整列方向の寸法であり、幅は、トーションバー１８２Ａ，１８２Ｂの延在方向の寸法である。複合トーションバー１８０の全長Ｌは８２μｍ、全幅Ｗは４０μｍである。
【００３２】
図９に示した複合トーションバー１７０を適用した光偏向器と図１１に示した複合トーションバー１８０を適用した光偏向器のそれぞれに対して、一例として、可動部１６２に垂直方向に加重２００Ｇを加えた場合の可動部１６２の垂直方向の変動量を解析した結果を図１２に示す。これより、従来型の複合トーションバー１７０を適用した光偏向器に比べて、本実施形態による複合トーションバー１８０を適用した光偏向器の方が、変位量が約４０％低下していることがわかる。
【００３３】
なお、図示していないが回転方向に関する駆動電圧に対する偏向角特性すなわち駆動感度はほぼ同一である。
【００３４】
つまり、複合トーションバーに含まれる複数のトーションバーのねじり剛性を、回転軸に近いトーションバーよりも回転軸から遠いトーションバーの方を高くしたことにより、複合トーションバーの可動部回転方向の剛性を低下させることなく、複合トーションバーのミラー面垂直方向の剛性が向上される。
【００３５】
したがって、本実施形態の光偏向器は、駆動感度を損なうことなく、ミラー面垂直方向の加重に対する可動部の耐性が向上されている。
【００３６】
これまでに説明した第一の実施形態の各構成は、各種の変形や変更が可能である。たとえば、可動部と複合トーションバーはシリコンで構成したが、ポリシリコンや酸化シリコンや窒化シリコン膜などで構成してもよい。また、固定電極の材質は金としているが、これに限定されるものではなく、白金、アルミ、銅など導電材料であればよい。さらに、駆動手段として平行平板型静電駆動の例を示しているが、櫛歯形静電駆動、電磁駆動、圧電駆動等、駆動方法によらず同様の効果は得られるため、駆動方法を限定するものではない。この第一の実施形態の作用効果を説明するために用いた図８〜図１２に関連して述べた寸法等は簡易的に設定したものであり、この寸法に限定されるものではなく、任意に設定されてよい。この第一の実施形態では、トーションバーの幅を回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによってミラー面垂直方向の剛性を向上させているが、トーションバーの厚さを回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによっても同様の効果が得られる。ただし、トーションバーの厚さを部分的に変えるには作製方法が複雑になる。また、この第一の実施形態の構成では、トーションバーの厚さを調整するよりもトーションバーの幅を調整する方がねじり剛性を調整しやすい。従って、作製方法がより簡単で、厚さに比べて容易におこなえる幅の調整によってトーションバーのねじり剛性を向上させる方が好ましい。
【００３７】
さらに、この第一の実施形態では、異なる二種類のねじり剛性を持つトーションバーを配置するだけでよいので、剛性設計が簡易である。
【００３８】
平行平板型静電駆動の場合、可動部が固定電極に近づくと静電引力が大きくなり、可動部が垂直方向に大きく移動してしまう。このため、この実施形態は、平行平板型静電駆動型に特に有効であり、可動部の垂直方向の移動が効果的に小さく抑えられる。
【００３９】
また、この第一の実施形態では、ミラー面垂直方向の剛性に着目しているが、ミラー面平行方向の剛性も向上している。
【００４０】
＜第一の実施形態の第一の変形例＞
図１３と図１４を参照しながら第一の実施形態の第一の変形例の光偏向器について説明する。図１３は、第一の実施形態の第一の変形例の光偏向器の分解斜視図である。図１４は、図１３に示された光偏向器のＢ−Ｂ線に沿った接合断面を示している。
【００４１】
光偏向器２００は、ミラーユニット２１０と電極基板２４０を備えている。
【００４２】
ミラーユニット２１０は、可動部２１２と一対の複合トーションバー２１４と可動支持部２１６と一対の複合トーションバー２１８と一対の固定部２２０を備えている。
【００４３】
可動部２１２は矩形形状をしており、可動支持部２１６は矩形枠形状をしている。可動部２１２の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形や楕円など、他の任意の形状であってもよい。可動支持部２１６は、可動部２１２を取り囲むように間隔をおいて位置し、可動支持部２１６と可動部２１２の間に一対の複合トーションバー２１４が位置している。一対の複合トーションバー２１４は、可動部２１２の両側に位置している。一対の複合トーションバー２１４は、可動部２１２が可動支持部２１６に対して回転軸２２２の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動支持部２１６と可動部２１２を機械的に接続している。
【００４４】
一対の固定部２２０は可動支持部２１６の両側に間隔をおいて位置し、一対の固定部２２０と可動支持部２１６の間に一対の複合トーションバー２１８が位置している。一対の複合トーションバー２１８は、可動支持部２１６の両外側に位置している。一対の複合トーションバー２１８は、可動支持部２１６が固定部２２０に対して回転軸２２４の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように固定部２２０と可動支持部２１６を機械的に接続している。回転軸２２２と回転軸２２４は互いに直交している。
【００４５】
一対の複合トーションバー２１４は回転軸２２４に対して対称的に配置され、可動支持部２１６は、回転軸２２２と回転軸２２４の両方に対して対称的に配置され、一対の複合トーションバー２１８と一対の固定部２２０は、回転軸２２２に対して対称的に配置されている。可動部２１２と複合トーションバー２１４と可動支持部２１６と複合トーションバー２１８と固定部２２０は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。複合トーションバー２１４，２１８の詳細な構成は、前述した複合トーションバー１１４と同様である。
【００４６】
可動部２１２は、電極基板２４０に対向する面の反対側の面にミラー面２２６を有している。ミラー面２２６は、たとえば可動部２１２に高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。または、ミラー面２２６は、可動部２１２の表面に鏡面仕上げを施すことによって形成されてもよい。固定部２２０は、電極基板２４０に対向する面に、可動部２１２と電極基板２４０の間隔を規定するスペーサー２２８が設けられている。
【００４７】
電極基板２４０は、可動部２１２に対向する面に、可動部２１２を回転軸２２２と回転軸２２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるための四つの固定電極２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃ，２４２Ｄが設けられている。つまり、固定電極２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃ，２４２Ｄは、可動部２１２を駆動するための駆動手段を構成している。この駆動手段は、静電力を用いて可動部２１２を駆動し得る。続く説明では、固定電極２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃ，２４２Ｄを区別する必要がない場合には、これらを総称して単に固定電極２４２と記す。固定電極２４２は、これに限らないが、たとえば金で構成されている。四つの固定電極２４２は、可動部２１２に対向しており、電極基板２４０に投影された回転軸２２２と回転軸２２４の二本の直線のおのおのに対して対称的に配置されている。つまり、固定電極２４２Ａ，２４２Ｂと固定電極２４２Ｃ，２４２Ｄは回転軸２２２に対して対称的に配置され、固定電極２４２Ａ，２４２Ｃと固定電極２４２Ｂ，２４２Ｄは回転軸２２４に対して対称的に配置されている。
【００４８】
ミラーユニット２１０と電極基板２４０は、可動部２１２と固定電極２４２が対向するように配置され、スペーサー２２８が電極基板２４０に接合されている。その結果、固定電極２４２は、可動部２１２の正面方向から見て、可動部２１２と重なる位置に配置されており、また、図１４に示すように、可動部２１２の側面方向から見て、可動部２１２から間隔をおいて配置されている。ここで、可動部２１２の正面方向とは、無偏向時の可動部２１２のミラー面２２６に垂直な方向を意味し、可動部２１２の側面方向とは、無偏向時の可動部２１２のミラー面２２６に平行な方向を意味している。
【００４９】
このような光偏向器２００において、可動部２１２は次のようにして駆動される。
【００５０】
可動部２１２を回転軸２２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部２１２を接地電位に保ち、回転軸２２２に対して片方の側に位置する固定電極２４２たとえば固定電極２４２Ａ，２４２Ｂに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極２４２Ａ，２４２Ｂと可動部２１２の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部２１２は、電圧が印加されている固定電極２４２Ａ，２４２Ｂに対向している側が電極基板２４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極２４２Ｃ，２４２Ｄに対向している側が電極基板２４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー２１４がねじり変形を起こし、可動部２１２が、印加電圧の大きさに依存して回転軸２２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００５１】
可動部２１２を回転軸２２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部２１２を接地電位に保ち、回転軸２２４に対して片方の側に位置する固定電極２４２たとえば固定電極２４２Ａ，２４２Ｃに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極２４２Ａ，２４２Ｃと可動部２１２の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部２１２は、電圧が印加されている固定電極２４２Ａ，２４２Ｃに対向している側が電極基板２４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極２４２Ｂ，２４２Ｄに対向している側が電極基板２４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー２１８がねじり変形を起こし、可動部２１２が、複合トーションバー２１４と可動支持部２１６と共に、印加電圧の大きさに依存して回転軸２２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００５２】
この変形例の光偏向器では、電圧を印加する固定電極２４２の選択と印加する電圧の大きさを制御することによって、可動部２１２を、互いに直交する二本の回転軸２２２，２２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、したがって、ミラー面２２６によって反射された光を二次元的に偏向することができる。
【００５３】
この変形例の光偏向器においても、第一の実施形態の光偏向器と同様な効果が得られる。
【００５４】
また、この変形例で説明した各構成は、第一の実施形態に記載した各種の変形や変更が可能である。
【００５５】
＜第一の実施形態の第二の変形例＞
図１５と図１６を参照しながら第一の実施形態の第二の変形例の光偏向器について説明する。図１５は、第一の実施形態の第二の変形例の光偏向器の分解斜視図である。図１６は、図１５に示された光偏向器のＣ−Ｃ線に沿った接合断面を示している。
【００５６】
光偏向器３００は、ミラーユニット３１０と電極基板３４０を備えている。
【００５７】
ミラーユニット３１０は、固定部３１２と一対の複合トーションバー３１４と可動支持部３１６と一対の複合トーションバー３１８と可動部３２０を備えている。
【００５８】
固定部３１２は矩形形状をしており、可動支持部３１６は矩形枠形状をしている。可動支持部３１６は、固定部３１２を取り囲むように間隔をおいて位置し、可動支持部３１６と固定部３１２の間に一対の複合トーションバー３１４が位置している。一対の複合トーションバー３１４は、固定部３１２の両側に位置している。一対の複合トーションバー３１４は、可動支持部３１６が固定部３１２に対して回転軸３２２の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動支持部３１６と固定部３１２を機械的に接続している。
【００５９】
可動部３２０は開口部を有し、この開口部内に可動支持部３１６を収容するように位置し、可動部３２０の開口部内に一対の複合トーションバー３１８が位置している。一対の複合トーションバー３１８は、可動支持部３１６の両外側に位置している。一対の複合トーションバー３１８は、可動部３２０が可動支持部３１６に対して回転軸３２４の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動部３２０と可動支持部３１６を機械的に接続している。回転軸３２２と回転軸３２４は互いに直交している。
【００６０】
一対の複合トーションバー３１４は回転軸３２４に対して対称的に配置され、可動支持部３１６は、回転軸３２２と回転軸３２４の両方に対して対称的に配置され、一対の複合トーションバー３１８と可動部３２０は、回転軸３２２に対して対称的に配置されている。固定部３１２と複合トーションバー３１４と可動支持部３１６と複合トーションバー３１８と可動部３２０は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。複合トーションバー３１４，３１８の詳細な構成は、前述した複合トーションバー１１４と同様である。
【００６１】
可動部３２０は、電極基板３４０に対向する面の反対側の面にミラー面３２６を有している。ミラー面３２６は、回転軸３２２に対して対称的に位置する可動部３２０の二つの端部３２０ａ，３２０ｂの少なくとも一方に設けられている。たとえば、ミラー面３２６は、可動部３２０の一方の端部３２０ａに設けられている。もちろん、ミラー面３２６は、可動部３２０全体に設けられていてもよい。ミラー面３２６は、たとえば可動部３２０に高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。または、ミラー面３２６は、可動部３２０の表面に鏡面仕上げを施すことによって形成されてもよい。固定部３１２は、電極基板３４０に対向する面に、可動部３２０と電極基板３４０の間隔を規定するスペーサー３２８が設けられている。
【００６２】
電極基板３４０は、可動部３２０に対向する面に、可動部３２０を回転軸３２２と回転軸３２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるための四つの固定電極３４２Ａ，３４２Ｂ，３４２Ｃ，３４２Ｄが設けられている。つまり、固定電極３４２Ａ，３４２Ｂ，３４２Ｃ，３４２Ｄは、可動部３２０を駆動するための駆動手段を構成している。この駆動手段は、静電力を用いて可動部３２０を駆動し得る。続く説明では、固定電極３４２Ａ，３４２Ｂ，３４２Ｃ，３４２Ｄを区別する必要がない場合には、これらを総称して単に固定電極３４２と記す。固定電極３４２は、これに限らないが、たとえば金で構成されている。固定電極３４２Ａ，３４２Ｂは可動部３２０の一方の端部３２０ａに対向し、固定電極３４２Ｃ，３４２Ｄは可動部３２０の他方の端部３２０ｂに対向している。固定電極３４２Ａ，３４２Ｂと固定電極３４２Ｃ，３４２Ｄは、電極基板３４０に投影された回転軸３２２の直線に対して対称的に配置されている。固定電極３４２Ａ，３４２Ｃと固定電極３４２Ｂ，３４２Ｄは、電極基板３４０に投影された回転軸３２４の直線に対して対称的に配置されている。
【００６３】
ミラーユニット３１０と電極基板３４０は、固定電極３４２が可動部３２０の端部３２０ａ，３２０ｂに対向するように配置され、スペーサー３２８が電極基板３４０に接合されている。その結果、固定電極３４２は、可動部３２０の正面方向から見て、可動部３２０と重なる位置に配置されており、また、図１６に示すように、可動部３２０の側面方向から見て、可動部３２０から間隔をおいて配置されている。ここで、可動部３２０の正面方向とは、無偏向時の可動部３２０のミラー面３２６に垂直な方向を意味し、可動部３２０の側面方向とは、無偏向時の可動部３２０のミラー面３２６に平行な方向を意味している。
【００６４】
このような光偏向器３００において、可動部３２０は次のようにして駆動される。
【００６５】
可動部３２０を回転軸３２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部３２０を接地電位に保ち、回転軸３２２に対して片方の側に位置する固定電極３４２たとえば固定電極３４２Ａ，３４２Ｂに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極３４２Ａ，３４２Ｂと可動部３２０の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部３２０は、電圧が印加されている固定電極３４２Ａ，３４２Ｂに対向している側が電極基板３４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極３４２Ｃ，３４２Ｄに対向している側が電極基板３４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー３１４がねじり変形を起こし、可動部３２０が、印加電圧の大きさに依存して回転軸３２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００６６】
可動部３２０を回転軸３２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部３２０を接地電位に保ち、回転軸３２４に対して片方の側に位置する固定電極３４２Ａ，３４２Ｃに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極３４２Ａ，３４２Ｃと可動部３２０の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部３２０は、電圧が印加されている固定電極３４２Ａ，３４２Ｃに対向している側が電極基板３４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極３４２Ｂ，３４２Ｄに対向している側が電極基板３４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー３１８がねじり変形を起こし、可動部３２０が、複合トーションバー３１４と可動支持部３１６と共に、印加電圧の大きさに依存して回転軸３２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００６７】
この変形例の光偏向器では、電圧を印加する固定電極３４２の選択と印加する電圧の大きさを制御することによって、可動部３２０を、互いに直交する二本の回転軸３２２，３２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、したがって、ミラー面３２６によって反射される光を二次元的に偏向することができる。
【００６８】
この変形例の光偏向器においても、第一の実施形態の光偏向器と同様な効果が得られる。
【００６９】
また、この変形例で説明した各構成は、第一の実施形態に記載した各種の変形や変更が可能である。
【００７０】
＜第一の実施形態の第三の変形例＞
図１７を参照しながら第一の実施形態の第三の変形例の光偏向器について説明する。図１７は、第一の実施形態の第三の変形例の光偏向器の斜視図である。
【００７１】
光偏向器４００はミラーユニット４１０と電極基板４４０を備えている。
【００７２】
ミラーユニット４１０は、可動部４１２と一対の複合トーションバー４１４と一対の固定部４１６を備えている。可動部４１２は矩形形状をしている。可動部４１２の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形や楕円など、他の任意の形状であってもよい。一対の固定部４１６は可動部４１２の両側に間隔をおいて位置し、可動部４１２と一対の固定部４１６の間に一対の複合トーションバー４１４が位置している。一対の複合トーションバー４１４は、可動部４１２の両側に位置している。一対の複合トーションバー４１４は、可動部４１２が固定部４１６に対して回転軸４１８の周りに回転変位、すなわち傾斜し得るように可動部４１２と固定部４１６を機械的に接続している。可動部４１２は両端に、回転軸４１８対して対称に一対の可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂを有している。可動部４１２と複合トーションバー４１４と可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂと固定部４１６は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。可動部４１２は、電極基板４４０に対向する面の反対側の面にミラー面４２０を有している。ミラー面４２０は、たとえば可動部４１２に高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。または、ミラー面４２０は、可動部４１２の表面に鏡面仕上げをすることによって形成されてもよい。固定部４１６は電極基板４４０に対向する面に、可動部４１２と電極基板４４０の間隔を規定するスペーサー４２２が設けられている。
【００７３】
電極基板４４０は、可動部４１２に対向する面に、一対の可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂと共働して可動部４１２を回転軸４１８の周りに回転変位すなわち傾斜させるための一対の固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂが設けられている。つまり、固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂと可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂは、可動部４１２を駆動するための駆動手段を構成している。この駆動手段は、静電力を用いて可動部４１２を駆動し得る。固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂは、これに限らないが、たとえばシリコンで構成されている。複合トーションバー４１４の詳細な構成は、前述した複合トーションバー１１４と同様である。
【００７４】
ミラーユニット４１０と電極基板４４０は、固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂと可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂが対向するように配置され、スペーサー４２２が電極基板４４０に接合されている。その結果、固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂは、可動部４１２の正面方向から見て、可動部４１２と重ならない位置に配置されている。ここで、可動部４１２の正面方向とは、無偏向時の可動部４１２のミラー面４２０に垂直な方向を意味している。
【００７５】
このような光偏向器４００において、可動部４１２は次のようにして駆動される。可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂを接地電位に保ち、電極基板４４０の一対の固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂの一方たとえば固定櫛歯４４２Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定櫛歯４４２Ａと可動櫛歯４４４Ａに静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部４１２は、電圧が印加されている固定櫛歯４４２Ａに対向している側が電極基板４４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定櫛歯４４２Ｂに対向している側が電極基板４４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー４１４がねじり変形を起こし、可動部４１２は印加電圧の大きさに依存して回転軸４１８の周りに回転変位すなわち傾斜される。これにより、ミラー面４２０によって反射される光を一次元的に偏向することができる。
【００７６】
第一の実施の形態では、可動部１１２と固定電極１４２の間隔は可動部１１２の最大回転角、すなわち可動部１１２の端部の変位量で決まる。静電引力はこの間隔が狭いほど強い力を発生できるが、第一の実施の形態では、可動端部の変位量以下にはできず、高い印加電圧が必要となる。しかし、本変形例では可動端部の変位量に依らず、可動櫛歯４４４Ａ，４４４Ｂと固定櫛歯４４２Ａ，４４２Ｂの間隔を狭くすることが可能であるため、低電圧化が可能となる。
【００７７】
またこの変形例で説明した各構成は第一の実施形態に記載した各種の変形や変更が可能である。
【００７８】
＜第一の実施形態の第四の変形例＞
図１８を参照しながら第一の実施形態の第四の変形例の光偏向器について説明する。図１８は、第一の実施形態の第四の変形例の光偏向器の斜視図である。
【００７９】
光偏向器５００は、ミラーユニット５１０と電極基板５４０を備えている。
【００８０】
ミラーユニット５１０は可動部５１２と一対の複合トーションバー５１４と可動支持部５１６と一対の複合トーションバー５１８と固定部５２０を備えている。
【００８１】
可動部５１２は矩形形状をしており、可動支持部５１６は矩形枠形状をしている。可動部５１２の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形や楕円など、他の任意の形状であってもよい。可動支持部５１６は、可動部５１２を取り囲むように間隔をおいて位置し、可動支持部５１６と可動部５１２の間に一対の複合トーションバー５１４が位置している。一対の複合トーションバー５１４は、可動部５１２の両側に位置している。一対の複合トーションバー５１４は可動部５１２が可動支持部５１６に対して回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜しうるように可動支持部５１６と可動部５１２を機械的に接続している。
【００８２】
一対の固定部５２０は可動支持部５１６の両側に間隔をおいて位置し、一対の固定部５２０と可動支持部５１６の間に一対の複合トーションバー５１８が位置している。一対の複合トーションバー５１８は可動支持部５１６の両側に位置している。一対の複合トーションバー５１８は可動支持部５１６が固定部５２０に対して回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように固定部５２０と可動支持部５１６を機械的に接続している。回転軸５２２と回転軸５２４は互いに直交している。
【００８３】
一対の複合トーションバー５１４は回転軸５２４に対して対称的に配置され、可動支持部５１６は回転軸５２２と回転軸５２４の両方に対して対称的に配置され、一対の複合トーションバー５１８と一対の固定部５２０は回転軸５２２対して対称的に配置されている。可動部５１２は両端に、回転軸５２２対して対称に一対の可動櫛歯５４８Ａ，５４８Ｂを有している。可動支持部５１６は回転軸５２４対して対称に一対の可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂを有している。可動部５１２と複合トーションバー５１４と可動支持部５１６と複合トーションバー５１８と固定部５２０と可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂ，５４８Ａ，５４８Ｂは、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。複合トーションバー５１４，５１８の詳細な構成は、前述した複合トーションバー１１４と同様である。
【００８４】
可動部５１２は電極基板５４０に対抗する面の反対側の面にミラー面５２６を有している。ミラー面５２６は、たとえば可動部５１２に高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。または、ミラー面５２６は、可動部５１２の表面に鏡面仕上げを施すことによって形成されてもよい。固定部５２０は、電極基板５４０に対向する面に、可動部５１２と電極基板５４０の間隔を規定するスペーサー５２８が設けられている。
【００８５】
電極基板５４０は、可動部５１２に対向する面に可動部５１２を回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるための固定櫛歯５４６Ａ，５４６Ｂが設けられている。また可動部５１２を回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるための固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂが設けられている。つまり、固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂ，５４６Ａ，５４６Ｂは可動部５１２を駆動するための駆動手段を構成している。この駆動手段は、静電力を用いて可動部５１２を駆動し得る。固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂ，５４６Ａ，５４６Ｂは、これに限らないが、たとえばシリコンで構成されている。二つの固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂは可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂに対向しており、電極基板５４０に投影された回転軸５２４の直線に対して対称的に配置されている。また二つの固定櫛歯５４６Ａ，５４６Ｂは可動櫛歯５４８Ａ，５４８Ｂに対向しており、電極基板５４０に投影された回転軸５２２の直線に対して対照的に配置されている。
【００８６】
ミラーユニット５１０と電極基板５４０は、可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂと固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂが対向するように配置され、さらに可動櫛歯５４８Ａ，５４８Ｂと固定櫛歯５４６Ａ，５４６Ｂが対向するように配置され、スペーサー５２８が電極基板５４０に接合されている。その結果、可動部５１２の正面方向から見て、固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂは可動支持部５１６と重ならない位置に配置され、固定櫛歯５４６Ａ，５４６Ｂは可動部５１２と重ならない位置に配置されている。ここで、可動部５１２の正面方向とは、無偏向時の可動部５１２のミラー面５２６に垂直な方向を意味している。
【００８７】
このような光偏向器５００において、可動部５１２は次のようにして駆動される。
【００８８】
可動部５１２を回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動櫛歯５４８Ａ，５４８Ｂを接地電位に保ち、回転軸５２２に対して片方の側に位置する固定櫛歯、たとえば固定櫛歯５４６Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定櫛歯５４６Ａと可動櫛歯５４８Ａの間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部５１２は、電圧が印加されている固定櫛歯５４６Ａに対向している側が電極基板５４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定櫛歯５４６Ｂに対向している側が電極基板５４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー５１４がねじり変形を起こし、可動部５１２が印加電圧の大きさに依存して回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００８９】
可動部５１２を回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂを接地電位に保ち、回転軸５２４に対して片方の側に位置する固定櫛歯、たとえば固定櫛歯５４２Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定櫛歯５４２Ａと可動櫛歯５４４Ａの間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動支持部５１６は電圧が印加されている固定櫛歯５４２Ａに対向している側が電極基板５４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定櫛歯５４２Ｂに対向している側が電極基板５４０から遠ざかる。可動支持部５１６と固定部５２０を連結している複合トーションバー５１８はねじり変形を起こし、可動支持部５１６は印加電圧の大きさに依存して回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。その結果、可動部５１２は可動支持部５１６と複合トーションバー５１４と共に回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【００９０】
この変形例の光偏向器では、電圧を印加する固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂ，５４６Ａ，５４６Ｂの選択と印加する大きさを制御することによって、可動部５１２を互いに直交する二本の回転軸５２２、５２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、従ってミラー面５２６によって反射された光を二次元的に偏向することができる。
【００９１】
この変形例の光偏向器において、第三の変形例と同様な効果が得られる。
【００９２】
またこの変形例で説明した各構成は第一の変形例に記載した各種の変形や変更が可能である。
【００９３】
＜第一の実施形態の第五の変形例＞
図１９を参照しながら第一の実施形態の第五の変形例の光偏向器について説明する。図１９は、第一の実施形態の第五の変形例の光偏向器の斜視図である。
【００９４】
光偏向器６００は、ミラーユニット６１０と電極基板６４０を備えている。
【００９５】
ミラーユニット６１０は固定部６１２と一対の複合トーションバー６１４と可動支持部６１６と一対の複合トーションバー６１８と可動部６２０を備えている。
【００９６】
固定部６１２は矩形形状をしており、可動支持部６１６は矩形枠形状をしている。可動支持部６１６は、固定部６１２を取り囲むように間隔をおいて位置し、可動支持部６１６と固定部６１２の間に一対の複合トーションバー６１４が位置している。一対の複合トーションバー６１４は、固定部６１２の両端に位置している。一対の複合トーションバー６１４は、可動支持部６１６が固定部６１２に対して回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動支持部６１６と固定部６１２を機械的に接続している。
【００９７】
可動部６２０は内側に開口を有し、この開口部内に可動支持部６１６を収容するように位置し可動部６２０の開口内部に一対の複合トーションバー６１８が位置している。一対の複合トーションバー６１８は、可動支持部６１６の両側に位置している。一対の複合トーションバー６１８は、可動部６２０が可動支持部６１６に対して回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜し得るように可動部６２０と可動支持部６１６を機械的に接続している。回転軸６２２と回転軸６２４は互いに直交している。
【００９８】
一対の複合トーションバー６１４は回転軸６２４に対して対称的に配置され、可動支持部６１６は回転軸６２２と回転軸６２４に対して対称に配置され、一対の複合トーションバー６１８と可動部６２０は、回転軸６２２に対して対照的に配置されている。可動部６２０は開口内部の両端に、回転軸６２４に対して対称に一対の可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂを有している。可動支持部６１６は開口内部の両端に回転軸６２２対して対称に一対の可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂを有している。固定部６１２と複合トーションバー６１４と可動支持部６１６と複合トーションバー６１８と可動部６２０と可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂ，６４８Ａ，６４８Ｂはたとえばシリコンで一体的に形成され得る。複合トーションバー６１４，６１８の詳細な構成は、前述した複合トーションバー１１４と同様である。
【００９９】
可動部６２０は、電極基板６４０に対向する面の反対側の面にミラー面６２６を有している。ミラー面６２６は回転軸６２２に対して対称的に位置する可動部６２０の二つの端部６２０ａ，６２０ｂの少なくとも一方に設けられている。もちろん、ミラー面６２６は可動部６２０全体に設けられていてもよい。ミラー面６２６は、たとえば可動部の端部６２０ｂに高反射率の金属薄膜を形成することによって形成され得る。またはミラー面６２６は、可動部６２０の表面に鏡面仕上げを施すことによって形成されてもよい。固定部６１２は、電極基板６４０に対向する面に、可動部６２０と電極基板６４０の間隔を規定するスペーサー６２８が設けられている。
【０１００】
電極基板６４０は、可動部６２０に対向する面に、可動部６２０を回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるための二つの固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂが設けられている。また、可動部６２０を回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるための二つの固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂが設けられている。固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂ，６４６Ａ，６４６Ｂはこれに限らないが、たとえばシリコンで構成されている。固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂは可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂに対向し、固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂは可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂに対向している。固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂは電極基板６４０に投影された回転軸６２４の直線に対して対称に配置されている。固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂは電極基板６４０に投影された回転軸６２２の直線に対して対称に配置されている。
【０１０１】
ミラーユニット６１０と電極基板６４０は、固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂが可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂに対向するように配置され、さらに固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂが可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂに対向するように配置され、スペーサー６２８が電極基板６４０に接合されている。その結果、可動部６２０の正面方向から見て、固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂは可動部６２０と重ならない位置に配置され、固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂは可動支持部６１６と重ならない位置に配置されている。ここで、可動部６２０の正面方向とは、無偏向時の可動部６２０のミラー面６２６に垂直な方向を意味している。
【０１０２】
このような光偏向器６００において、可動部６２０は次のようにして駆動される。
【０１０３】
可動部６２０を回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂを接地電位に保ち、回転軸６２４に対して片方の側に位置する固定櫛歯、たとえば固定櫛歯６４２Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定櫛歯６４２Ａと可動櫛歯６４４Ａの間に静電引力が発生する。発生する力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部６２０は電圧が印加されている固定櫛歯６４２Ａに対向している側が電極基板６４０に引き寄せられ、電圧が印加されて印加されていない固定櫛歯６４２Ｂに対向している側が電極基板６４０から遠ざかる。その結果、複合トーションバー６１８がねじり変形を起こし、可動部６２０が印加電圧の大きさに依存して回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【０１０４】
可動部６２０を回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂを接地電位に保ち、回転軸６２２に対して片方の側に位置する固定櫛歯６４６Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定櫛歯６４６Ａと可動櫛歯６４８Ａの間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動支持部６１６は電圧が印加されている固定櫛歯６４６Ａに対向している側が電極基板６４０に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定櫛歯６４６Ｂに対向している側が電極基板６４０から遠ざかる。可動支持部６１６と固定部６１２を連結している複合トーションバー６１４はねじり変形を起こし、可動支持部６１６は印加電圧の大きさに依存して回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。その結果、可動支持部６１６と複合トーションバー６１８で連結されている可動部６２０も可動支持部６１６と複合トーションバー６１８と共に回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【０１０５】
この変形例の光偏向器では、電圧を印加する固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂ，６４６Ａ，６４６Ｂの選択と印加する電圧の大きさを制御することによって、可動部６２０を互いに直交する二本の回転軸６２２、６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、従って、ミラー面６２６によって反射される光を二次元的に変更することができる。
【０１０６】
この変形例の光偏向器においても、第三の変形例と同様な効果が得られる。
【０１０７】
また、この変形例で説明した各構成は、第二の変形例に記載した各種の変形や変更が可能である。
【０１０８】
＜第一の実施形態の第六の変形例＞
図２０を参照しながら第一の実施形態の第六の変形例の光偏向器について説明する。図２０は、第一の実施形態の第六の変形例の光偏向器の斜視図である。
【０１０９】
光偏向器７００は、ミラーユニット５１０’と電極基板５４０’を備えている。
【０１１０】
ミラーユニット５１０’は、第一の実施形態の第四の変形例のミラーユニット５１０に類似しており、ミラーユニット５１０から可動櫛歯５４８Ａ，５４８Ｂを省いた構成となっている。
【０１１１】
電極基板５４０’は、第一の実施形態の第四の変形例の電極基板５４０に類似しており、電極基板５４０の固定櫛歯５４６Ａ，５４６Ｂに代えて固定電極７４６Ａ，７４６Ｂを備えた構成となっている。
【０１１２】
したがって、可動部５１２、複合トーションバー５１４、可動支持部５１６、複合トーションバー５１８、固定部５２０、ミラー面５２６、可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂ、固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂの構成は、第一の実施形態の第四の変形例と同様である。
【０１１３】
電極基板５４０’は、可動部５１２に対向する面に、可動部５１２を回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるための二つの固定電極７４６Ａ，７４６Ｂが設けられている。固定電極７４６Ａ，７４６Ｂは、これに限らないが、例えば金で構成されている。二つの固定電極７４６Ａ，７４６Ｂは可動部５１２に対向しており、電極基板５４０’に投影された回転軸５２２の直線に対して対称的に配置されている。
【０１１４】
ミラーユニット５１０’と電極基板５４０’は、固定電極７４６Ａ，７４６Ｂが可動部５１２に対向するように配置され、さらに可動櫛歯５４４Ａ，５４４Ｂと固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂが対向するように配置され、スペーサー５２８が電極基板５４０’に接合されている。その結果、固定電極７４６Ａ，７４６Ｂは、可動部５１２の正面方向から見て、可動部５１２と重なる位置に配置され、可動部５１２の側面方向から見て、可動部５１２から間隔をおいて配置されている。また、固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂは、可動部５１２の正面方向から見て、可動支持部５１６と重ならない位置に配置されている。
【０１１５】
このような光偏向器７００において、可動部５１２は次のように駆動される。
【０１１６】
可動部５１２を回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部５１２を接地電位に保ち、回転軸５２２に対して片方の側に位置する固定電極、例えば固定電極７４６Ａに電圧を印加する。電圧が印加された固定電極７４６Ａと可動部５１２の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部５１２は電圧が印加されている固定電極７４６Ａに対向している側が電極基板５４０’に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極７４６Ｂに対向している側が電極基板５４０’から遠ざかる。その結果、複合トーションバー５１４がねじり変形を起こし、可動部５１２が印加電圧の大きさに依存して回転軸５２２の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【０１１７】
可動部５１２を回転軸５２４の周りに回転変位すなわち傾斜させる方法は第一の実施形態の第四の変形例と同様である。
【０１１８】
この変形例の光偏向器では電圧を印加する固定櫛歯５４２Ａ，５４２Ｂ、固定電極７４６Ａ，７４６Ｂの選択と印加する大きさを制御することによって、可動部５１２を互いに直交する二本の回転軸５２２、５２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、従ってミラー面５２６によって反射された光を二次元的に変更することができる。
【０１１９】
この変形例の光偏向器において、第三の変形例と同様な効果が得られる。
【０１２０】
またこの変形例で説明した各構成は第一の変形例に記載した各種の変形や変更が可能である。
【０１２１】
＜第一の実施形態の第七の変形例＞
図２１を参照しながら第一の実施形態の第七の変形例の光偏向器について説明する。図２１は、第一の実施形態の第七の変形例の光偏向器の斜視図である。
【０１２２】
光偏向器８００は、ミラーユニット６１０’と電極基板６４０’を備えている。
【０１２３】
ミラーユニット６１０’は、第一の実施形態の第五の変形例のミラーユニット６１０に類似しており、ミラーユニット６１０から可動櫛歯６４４Ａ，６４４Ｂを省いた構成となっている。
【０１２４】
電極基板６４０’は、第一の実施形態の第五の変形例の電極基板６４０に類似しており、電極基板６４０の固定櫛歯６４２Ａ，６４２Ｂに代えて固定電極８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄを備えた構成となっている。
【０１２５】
したがって、固定部６１２、複合トーションバー６１４、可動支持部６１６、複合トーションバー６１８、可動部６２０、ミラー面６２６、可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂ、固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂの構成は、第一の実施形態の第五の変形例と同様である。
【０１２６】
電極基板６４０’は、可動部６２０に対向する面に、可動部６２０を回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるための四つの固定電極８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄが設けられている。固定電極８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄは、これに限らないが、例えば金で構成されている。固定電極８４２Ａ，８４２Ｂは可動部６２０の一方の端部６２０ａに対向し、固定電極８４２Ｃ，８４２Ｄは可動部６２０の他方の端部６２０ｂに対向している。固定電極８４２Ａ，８４２Ｂと固定電極８４２Ｃ，８４２Ｄは電極基板６４０’に投影された回転軸６２２の直線に対して対称に配置されている。固定電極８４２Ａ，８４２Ｃと固定電極８４２Ｂ，８４２Ｄは電極基板６４０’に投影された回転軸６２４の直線に対して対称に配置されている。
【０１２７】
ミラーユニット６１０’と電極基板６４０’は、固定電極８４２Ａ，８４２Ｂが可動部６２０の端部６２０ａに対向し、固定電極８４２Ｃ，８４２Ｄが可動部６２０の端部６２０ｂに対向するように配置され、さらに可動櫛歯６４８Ａ，６４８Ｂと固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂが対向するように配置され、スペーサー６２８が電極基板６４０’に接合されている。その結果、固定電極８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄは、可動部６２０の正面方向から見て、可動部６２０と重なる位置に配置され、可動部６２０の側面方向から見て、可動部６２０から間隔をおいて配置されている。また、固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂは、可動部６２０の正面方向から見て、可動支持部６１６と重ならない位置に配置されている。
【０１２８】
このような光偏向器８００において、可動部６２０は次のようにして駆動される。
【０１２９】
可動部６２０を回転軸６２２の周りに回転変位すなわち傾斜させる方法は、第一の実施形態の第五の変形例と同様である。
【０１３０】
可動部６２０を回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させるには、可動部６２０を接地電位に保ち、回転軸６２４に対して片方の側に位置する固定電極８４２Ａ，８４２Ｃに同一電圧を印加する。電圧が印加された固定電極８４２Ａ，８４２Ｃと可動部６２０の間に静電引力が発生する。発生する静電引力の大きさは、印加電圧の大きさに依存する。可動部６２０は電圧が印加されている固定電極８４２Ａ，８４２Ｃに対向している側が電極基板６４０’に引き寄せられ、電圧が印加されていない固定電極８４２Ｂ，８４２Ｄに対向している側が電極基板６４０’から遠ざかる。その結果、複合トーションバー６１８がねじり変形を起こし、可動部６２０が回転軸６２４の周りに回転変位すなわち傾斜される。
【０１３１】
この変形例の光偏向器では、電圧を印加する固定電極８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄ、固定櫛歯６４６Ａ，６４６Ｂの選択と印加する電圧の大きさを制御することによって、可動部６２０を、互いに直交する二本の回転軸６２２、６２４の周りに回転変位すなわち傾斜させることができ、従ってミラー面６２６によって反射される光を二次元的に偏向することができる。
【０１３２】
この変形例の光偏向器において、第三の変形例と同様な効果が得られる。
【０１３３】
また、この変形例で説明した各構成は、第二の変形例に記載した各種の変形や変更が可能である。
【０１３４】
＜第二の実施形態＞
次に図２２を参照しながら第二の実施形態について説明する。この第二の実施形態は、第一の実施形態の複合トーションバーに代えて適用可能な別の複合トーションバーに向けられている。図２２は、第二の実施形態による一つの複合トーションバーの平面図である。
【０１３５】
図２２に示すように、複合トーションバーは、奇数の複数のトーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１と複数の連結バー２ＣＢ１〜２ＣＢ１０で構成されている。トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、互いに平行に延びている。連結バー２ＣＢ１〜２ＣＢ１０は、それぞれ、隣接する各二つのトーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１の一端を互いに連結している。すなわち、連結バー２ＣＢｎ（ｎは１以上１０以下の自然数）は、二つのトーションバー２ＴＢｎと２ＴＢｎ＋１の一端を互いに連結している。最も外側に位置する二つのトーションバー２ＴＢ１と２ＴＢ１１の他端すなわち連結バー２ＣＢ１と２ＣＢ１０と連結されていない一端は、それぞれ、可動部１１２と固定部１１６に連結されている。トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１と連結バー２ＣＢ１〜２ＣＢ１０は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。
【０１３６】
トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、整列方向に関して、回転軸１１８を中心にして対称的に配置されている。すなわち、トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ５とトーションバー２ＴＢ１１〜２ＴＢ７はそれぞれ、回転軸１１８上に位置する２ＴＢ６を中心にして対称的に配置されている。複数のトーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、回転軸１１８に近いものよりも回転軸１１８から遠いものの方が高いねじり剛性を有している。
【０１３７】
トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、回転軸１１８に平行に延びており、回転軸１１８に垂直な方向に整列している。連結バー２ＣＢ１〜２ＣＢ１０は、トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１の整列方向に延びている。ここで、「平行」および「垂直」との用語は、厳密にそのようであることに限定されるものではなく、この分野において常識的な判断によってそのように見なせる範囲を許容する。たとえば、平行は０±３度の範囲内、垂直は９０±３度の範囲内であってよい。
【０１３８】
トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１と連結バー２ＣＢ１〜２ＣＢ１０はいずれも同じ厚さｔを有している。中央すなわち回転軸１１８上に位置するトーションバー２ＴＢ６は２Ｗ１の幅を有し、その両側に位置するトーションバー２ＴＢ５と２ＴＢ７は２Ｗ２の幅を有し、その外側に位置するトーションバー２ＴＢ４と２ＴＢ８は２Ｗ３の幅を有し、その外側に位置するトーションバー２ＴＢ３と２ＴＢ９は２Ｗ４の幅を有し、その外側に位置するトーションバー２ＴＢ２と２ＴＢ１０は２Ｗ５の幅を有し、その外側に位置するトーションバー２ＴＢ１と２ＴＢ１１は２Ｗ６の幅を有し、２Ｗ１＜２Ｗ２＜２Ｗ３＜２Ｗ４＜２Ｗ５＜２Ｗ６である。すなわち、トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、回転軸１１８から遠いものほど高いねじり剛性を有している。
【０１３９】
第一の実施形態の光偏向器では、可動部１１２の回転変位すなわち傾斜が極端に大きくなった場合に、細いトーションバーの領域と太いトーションバーの領域の境界に応力が集中して破損する可能性がある。図１０に示したように、従来型の複合トーションバーを使用した解析結果からわかるように、可動部１１２が固定電極方向に移動した場合の応力分布は、回転軸１１８から離れるに従って大きくなっている。この実施形態では、トーションバー２ＴＢ１〜２ＴＢ１１は、この応力分布に合わせて回転軸１１８から離れるに従って段階的に太くなるように、たとえば幅が広くなるように形成されている。この構成により、応力集中が起こり難くなり、破損し難い光偏向器が提供される。
【０１４０】
これまでに説明した第二の実施形態の各構成は、各種の変形や変更が可能である。たとえば、可動部と複合トーションバーはシリコンで構成したが、ポリシリコンや酸化シリコンや窒化シリコン膜などで構成してもよい。この第二の実施形態では、トーションバーの幅を回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによってミラー面垂直方向の剛性を向上させているが、トーションバーの厚さを回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによっても同様の効果が得られる。ただし、トーションバーの厚さを部分的に変えるには作製方法が複雑になる。また、この第二の実施形態の構成では、トーションバーの厚さを調整するよりもトーションバーの幅を調整する方がねじり剛性を調整しやすい。従って、作製方法がより簡単で、厚さに比べて容易におこなえる幅の調整によってトーションバーのねじり剛性を向上させる方が好ましい。
【０１４１】
平行平板型静電駆動の場合、可動部が固定電極に近づくと静電引力が大きくなり、可動部が垂直方向に大きく移動してしまう。このため、この実施形態は、平行平板型静電駆動型に特に有効であり、可動部の垂直方向の移動が効果的に小さく抑えられる。
【０１４２】
また、この第二の実施形態では、ミラー面垂直方向の剛性に着目しているが、ミラー面平行方向の剛性も向上している。
【０１４３】
＜第三の実施形態＞
次に図２３を参照しながら第三の実施形態について説明する。この第三の実施形態は、第一の実施形態の複合トーションバーに代えて適用可能な別のトーションバーに向けられている。図２３は、第三の実施形態による一つの複合トーションバーの平面図である。
【０１４４】
図２３に示すように、複合トーションバーは、奇数の複数のトーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１と複数の連結バー３ＣＢ１〜３ＣＢ１０で構成されている。トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１は、互いに平行に延びている。連結バー３ＣＢ１〜３ＣＢ１０は、それぞれ、隣接する各二つのトーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１の一端を互いに連結している。すなわち、連結バー３ＣＢｎ（ｎは１以上１０以下の自然数）は、二つのトーションバー３ＴＢｎと３ＴＢｎ＋１の一端を互いに連結している。最も外側に位置する二つのトーションバー３ＴＢ１と３ＴＢ１１の他端すなわち連結バー３ＣＢ１と３ＣＢ１０と連結されていない一端は、それぞれ、可動部１１２と固定部１１６に連結されている。トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１と連結バー３ＣＢ１〜３ＣＢ１０は、たとえばシリコンで一体的に形成され得る。
【０１４５】
トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１は、整列方向に関して、回転軸１１８を中心にして対称的に配置されている。すなわち、トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ５とトーションバー３ＴＢ１１〜３ＴＢ７はそれぞれ、回転軸１１８上に位置する３ＴＢ６を中心にして対称的に配置されている。複数のトーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１は、回転軸１１８に近いものよりも回転軸１１８から遠いものの方が高いねじり剛性を有している。
【０１４６】
トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１は、回転軸１１８に平行に延びており、回転軸１１８に垂直な方向に整列している。連結バー３ＣＢ１〜３ＣＢ１０は、トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１の整列方向に延びている。ここで、「平行」および「垂直」との用語は、厳密にそのようであることに限定されるものではなく、この分野において常識的な判断によってそのように見なせる範囲を許容する。たとえば、平行は０±３度の範囲内、垂直は９０±３度の範囲内であってよい。
【０１４７】
トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１と連結バー３ＣＢ１〜３ＣＢ１０はいずれも同じ厚さｔを有している。中央部に位置するトーションバー３ＴＢ５〜３ＴＢ７は３Ｗ１の幅を有し、その両側に位置するトーションバー３ＴＢ３，３ＴＢ４と３ＴＢ８，３ＴＢ９は３Ｗ２の幅を有し、その外側に位置するトーションバー３ＴＢ１，３ＴＢ２と３ＴＢ１０，３ＴＢ１１は３Ｗ３の幅を有し、３Ｗ１＜３Ｗ２＜３Ｗ３である。
【０１４８】
各複合トーションバーは、トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１の幅の違いにしたがって分けられた、トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１の整列方向に並んだ五つの領域を有している。五つの領域は、中央に位置する中央領域または第一の領域と、中央領域の両側に対称的に配置された一対の第一の側方領域または第二および第三の領域と、第一の側方領域の外側に対称的に配置された一対の第二の側方領域または第四および第五の領域とからなる。中央領域または第一の領域はトーションバー３ＴＢ５〜３ＴＢ７を含んでおり、一方の第一の側方領域または第二の領域はトーションバー３ＴＢ３，３ＴＢ４を含んでおり、他方の第一の側方領域または第三の領域はトーションバー３ＴＢ８，３ＴＢ９を含んでおり、一方の第二の側方領域または第四の領域はトーションバー３ＴＢ１，３ＴＢ２を含んでおり、他方の第二の側方領域または第五の領域はトーションバー３ＴＢ１０，３ＴＢ１１を含んでいる。各領域内のトーションバー３ＴＢ１，３ＴＢ２・３ＴＢ３，３ＴＢ４・３ＴＢ５〜３ＴＢ７・３ＴＢ８，３ＴＢ９・３ＴＢ１０，３ＴＢ１１はそれぞれ互いに等しいねじり剛性を有している。中央領域内のトーションバー３ＴＢ５〜３ＴＢ７が最も低いねじり剛性を有し、中央領域から遠い領域内のトーションバー３ＴＢ１，３ＴＢ２・３ＴＢ３，３ＴＢ４・３ＴＢ８，３ＴＢ９・３ＴＢ１０，３ＴＢ１１ほど高いねじり剛性を有している。言い換えれば、各複合トーションバーのトーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１のねじり剛性は、トーションバー３ＴＢ１〜３ＴＢ１１の整列方向に離散的な分布を有している。
【０１４９】
この第三の実施形態では、複合トーションバーが五つの領域を有し、中央領域の両側の四つの領域内のトーションバーの太さ、たとえば幅が領域ごとに段階的に低減されている。これは、第一の実施形態の複合トーションバーにおける第二および第三の領域内にトーションバーの幅を細くしたことに相当する。このため、この第三の実施形態による複合トーションバーは、第一の実施形態の複合トーションバーと比較して全長を短く構成し得る。従って、光偏向器において複合トーションバーが占める領域が低減され、光偏向器の小型化に貢献する。
【０１５０】
これまでに説明した第三の実施形態の各構成は、各種の変形や変更が可能である。たとえば、可動部と複合トーションバーはシリコンで構成したが、ポリシリコンや酸化シリコンや窒化シリコン膜などで構成してもよい。この第三の実施形態では、トーションバーの幅を回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによって、ミラー面垂直方向の剛性を向上させているが、トーションバーの厚さを回転軸に近い部分と回転軸から遠い部分とで変えることによっても同様の効果が得られる。ただし、トーションバーの厚さを部分的に変えるには作製方法が複雑になる。また、この第三の実施形態の構成では、トーションバーの厚さを調整するよりもトーションバーの幅を調整する方がねじり剛性を調整しやすい。従って、作製方法がより簡単で、厚さに比べて容易におこなえる幅の調整によってトーションバーのねじり剛性を向上させる方が好ましい。
【０１５１】
平行平板型静電駆動の場合、可動部が固定電極に近づくと静電引力が大きくなり、可動部が垂直方向に大きく移動してしまう。このため、この実施形態は、平行平板型静電駆動型に特に有効であり、可動部の垂直方向の移動が効果的に小さく抑えられる。
【０１５２】
また、この第三の実施形態では、ミラー面垂直方向の剛性に着目しているが、ミラー面平行方向の剛性も向上している。
【０１５３】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。
【０１５４】
複合トーションバーは、第一の実施形態では三つの領域を有し、第三の実施形態では五つの領域を有しているが、これらの領域に限定されるものではなく、さらに多くの奇数の領域を有していてもよい。すなわち、複合トーションバーは、複数のトーションバーの整列方向に並んだ奇数の複数の領域を有し、奇数の複数の領域は、中央に位置する中央領域と、中央領域の両側に対称的に配置された複数対の側方領域からなり、各領域内のトーションバーはそれぞれ互いに等しいねじり剛性を有し、中央領域内のトーションバーが最も低いねじり剛性を有し、中央領域から遠い領域内のトーションバーほど高いねじり剛性を有していればよい。
【符号の説明】
【０１５５】
１００…光偏向器、１１０…ミラーユニット、１１２…可動部、１１４…複合トーションバー、１ＴＢ１〜１ＴＢ１１…トーションバー、１ＣＢ１〜１ＣＢ１０…連結バー、１１６…固定部、１１８…回転軸、１２０…ミラー面、１２２…スペーサー、１３０…ＳＯＩウェハー、１３２…シリコン支持層、１３４…シリコン酸化膜層、１３６…シリコン活性層、１４０…電極基板、１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ…固定電極、１６２…可動部、１６４…複合トーションバー、１６６…固定電極、１７０…複合トーションバー、１７２…トーションバー、１７４…連結バー、１８０…複合トーションバー、１８２Ａ，１８２Ｂ…トーションバー、１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃ…連結バー、２００…光偏向器、２１０…ミラーユニット、２１２…可動部、２１４…複合トーションバー、２１６…可動支持部、２１８…複合トーションバー、２ＴＢ１〜２ＴＢ１１…トーションバー、２ＣＢ１〜２ＣＢ１０…連結バー、２２０…固定部、２２２，２２４…回転軸、２２６…ミラー面、２２８…スペーサー、２４０…電極基板、２４２，２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃ，２４２Ｄ…固定電極、３００…光偏向器、３１０…ミラーユニット、３１２…固定部、３１４…複合トーションバー、３ＴＢ１〜３ＴＢ１１…トーションバー、３ＣＢ１〜３ＣＢ１０…連結バー、３１６…可動支持部、３１８…複合トーションバー、３２０…可動部、３２０ａ，３２０ｂ…端部、３２２，３２４…回転軸、３２６…ミラー面、３２８…スペーサー、３４０…電極基板、３４２，３４２Ａ，３４２Ｂ，３４２Ｃ，３４２Ｄ…固定電極、４００…光偏向器、４１０…ミラーユニット、４１２…可動部、４１４…複合トーションバー、４１６…固定部、４１８…回転軸、４２０…ミラー面、４２２…スペーサー、４４０…電極基板、４４２Ａ，４４２Ｂ…固定櫛歯、４４４Ａ，４４４Ｂ…可動櫛歯、５００…光偏向器、５１０，５１０’…ミラーユニット、５１２…可動部、５１４…複合トーションバー、５１６…可動支持部、５１８…複合トーションバー、５２０…固定部、５２２，５２４…回転軸、５２６…ミラー面、５２８…スペーサー、５４０，５４０’…電極基板、５４２Ａ，５４２Ｂ…固定櫛歯、５４４Ａ，５４４Ｂ…可動櫛歯、５４６Ａ，５４６Ｂ…固定櫛歯、５４８Ａ，５４８Ｂ…可動櫛歯、６００…光偏向器、６１０，６１０’…ミラーユニット、６１２…固定部、６１４…複合トーションバー、６１６…可動支持部、６１８…複合トーションバー、６２０…可動部、６２０ａ，６２０ｂ…端部、６２２，６２４…回転軸、６２６…ミラー面、６２８…スペーサー、６４０，６４０’…電極基板、６４２Ａ，６４２Ｂ…固定櫛歯、６４４Ａ，６４４Ｂ…可動櫛歯、６４６Ａ，６４６Ｂ…固定櫛歯、６４８Ａ，６４８Ｂ…可動櫛歯、７００…光偏向器、７４６Ａ，７４６Ｂ…固定電極、８００…光偏向器、８４２Ａ，８４２Ｂ，８４２Ｃ，８４２Ｄ…固定電極。
【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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