(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記回動部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第１軸線の回りに往復回動させる第１圧電アクチュエータとを備え、
前記回動部が、さらに前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を前記第１軸線と直交する第２軸線の回りに往復回動させる第２圧電アクチュエータと、トーションバーとを備える光偏向器であって、
前記第１軸線を左右の横方向、前記第２軸線を上下の縦方向としたときに、
前記第２圧電アクチュエータは、前記ミラー部に対してそれぞれ左側及び右側に配設され、上下の端部において相互に結合する結合部を有し、全体では、前記ミラー部を包囲する上下に縦長の楕円環を構成し、
前記回動支持部は、正面視で内外周が上下に縦長の楕円輪郭の環状枠として形成され、内周側において前記第２圧電アクチュエータから構成される楕円環を包囲し、
前記トーションバーは、前記ミラー部から前記第２軸線に一致する上下に直線状に突出し、中間部において前記第２圧電アクチュエータの前記結合部に結合し、突出端において前記回動支持部の内周に結合し、
前記第１圧電アクチュエータは、第１Ｓｉ層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第１Ｓｉ層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第１Ｓｉ層を厚み方向に変形させる第１圧電膜層とを有する第１カンチレバーを備え、
前記第２圧電アクチュエータは、第２Ｓｉ層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第２Ｓｉ層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第２Ｓｉ層を厚み方向に変形させる第２圧電膜層とを有する第２カンチレバーを備え、
前記第１圧電アクチュエータは、前記固定支持部の内周側でかつ前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第１カンチレバーから構成され、左右両端の前記第１カンチレバーは、それぞれ前記回動支持部及び固定支持部に結合し、
前記第１Ｓｉ層は前記第２Ｓｉ層より薄い厚みとされ、
前記第１Ｓｉ層の裏面と前記第２Ｓｉ層の裏面とは前記厚み方向に同一位置にあり、
前記第１圧電膜層及び前記第２圧電膜層は、等しい厚みでそれぞれ前記第１Ｓｉ層及び前記第２Ｓｉ層の表面側に形成されており、
前記ミラー部及び前記回動支持部は、前記第２Ｓｉ層と同じ厚みのＳｉ層からなる
ことを特徴とする二軸式の光偏向器。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向器において、
前記第２圧電アクチュエータは、前記第２軸線の回りに前記ミラー部をその共振周波数で往復回動させ、
前記第１圧電アクチュエータは、前記第１軸線の回りに前記回動部をその非共振周波数で往復回動させることを特徴とする二軸式の光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光偏向器において、
前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第１カンチレバーは、長手方向を上下方向に揃えて、左右方向に一列に配列し、全体として直列の結合となるように、上下の端部において左隣り又は右隣りの第１カンチレバーが結合しており、前記配列における左右両端の第１カンチレバーの長さは、他の第１カンチレバーの長さの半分となっており、当該左右両端の第１カンチレバーが、それぞれ前記第１軸線上の端部において前記回動支持部及び固定支持部に結合していることを特徴とする二軸式の光偏向器。
【請求項４】
請求項１記載の二軸式の光偏向器の製造方法において、
表面側から裏面側の方へ順番に表面Ｓｉ層、ＳｉＯ２層及び裏面Ｓｉ層を有するＳＯＩ基板に対し、前記第１圧電アクチュエータに対応する領域を、表面側より前記表面Ｓｉ層の前記第１圧電アクチュエータの形成領域を所定量、エッチングする第１工程と、
前記第１工程により製造された第１製造板に対し、その表面側の全面に圧電膜を成膜する第２工程と、
前記第２工程により製造された第２製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第１圧電アクチュエータの圧電構造を形成する第３工程と、
前記第３工程により製造された第３製造板に対し、裏面側からの前記裏面Ｓｉ層及び前記ＳｉＯ２層のエッチングより前記回動部、前記第１圧電アクチュエータ及び前記固定支持部の側面輪郭及び裏面輪郭を形成する第４工程とを備えることを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法において、
前記回動部は、前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を第２軸線の回りに往復回動させる第２圧電アクチュエータとを備え、
前記第３工程において、前記第２製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第１圧電アクチュエータの圧電構造と前記第２圧電アクチュエータの圧電構造とを形成することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー部を往復回動させつつ、入射光をミラー部で反射して出射する光偏向器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器が知られている。
【０００３】
一般的な構造のＭＥＭＳの光偏向器は、光を反射するミラー部を含む回動部と、一端側において回動部に結合し、該回動部を所定の軸線の回りに往復回動させる圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの他端側に結合し、圧電アクチュエータを介して回動部を支持する固定支持部とを備える。
【０００４】
特許文献１の光偏向器は、回動部を軸線の回りに高速で往復回動するために、回動部の共振を利用する。該光偏向器は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から製造され、圧電アクチュエータ及び回動部の基板層としてのＳｉ（ケイ素）層は、該ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層をそのまま使用し、厚みが該ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層の厚みのままになっている。さらに、圧電アクチュエータは、基板層としての表面Ｓｉ層と、該表面Ｓｉ層の上に圧電膜層が積層されたカンチレバーから構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２８１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カンチレバーは、薄い方が、電圧印加時の変形量が増大し、回動部の最大回動角を増大することができる。また、回動部は、厚くして、質量を増大した方が共振周波数を高くすることができる。
【０００７】
従来の光偏向器では、圧電アクチュエータを構成するカンチレバーのＳｉ層及び回動部のＳｉ層は、共に、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層を基板層としてそのまま利用するので、厚みが等しくなっている。したがって、回動部の最大回動角の増大と、回動部の共振周波数の増大との両立が困難となっている。
【０００８】
本発明の目的は、回動部の最大回動角の増大と、回動部の共振周波数の増大とを両立させた光偏向器及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の二軸式の光偏向器は、
光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記回動部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第１軸線の回りに往復回動させる第１圧電アクチュエータとを備え、
前記回動部が、さらに前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を前記第１軸線と直交する第２軸線の回りに往復回動させる第２圧電アクチュエータと、トーションバーとを備える光偏向器であって、
前記第１軸線を左右の横方向、前記第２軸線を上下の縦方向としたときに、
前記第２圧電アクチュエータは、前記ミラー部に対してそれぞれ左側及び右側に配設され、上下の端部において相互に結合する結合部を有し、全体では、前記ミラー部を包囲する上下に縦長の楕円環を構成し、
前記回動支持部は、正面視で内外周が上下に縦長の楕円輪郭の環状枠として形成され、内周側において前記第２圧電アクチュエータから構成される楕円環を包囲し、
前記トーションバーは、前記ミラー部から前記第２軸線に一致する上下に直線状に突出し、中間部において前記第２圧電アクチュエータの前記結合部に結合し、突出端において前記回動支持部の内周に結合し、
前記第１圧電アクチュエータは、第１Ｓｉ層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第１Ｓｉ層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第１Ｓｉ層を厚み方向に変形させる第１圧電膜層とを有する第１カンチレバーを備え、
前記第２圧電アクチュエータは、第２Ｓｉ層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第２Ｓｉ層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第２Ｓｉ層を厚み方向に変形させる第２圧電膜層とを有する第２カンチレバーを備え、
前記第１圧電アクチュエータは、前記固定支持部の内周側でかつ前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第１カンチレバーから構成され、左右両端の前記第１カンチレバーは、それぞれ前記回動支持部及び固定支持部に結合し、
前記第１Ｓｉ層は前記第２Ｓｉ層より薄い厚みとされ、
前記第１Ｓｉ層の裏面と前記第２Ｓｉ層の裏面とは前記厚み方向に同一位置にあり、
前記第１圧電膜層及び前記第２圧電膜層は、等しい厚みでそれぞれ前記第１Ｓｉ層及び前記第２Ｓｉ層の表面側に形成されており、
前記ミラー部及び前記回動支持部は、前記第２Ｓｉ層と同じ厚みのＳｉ層からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光偏向器によれば、第１Ｓｉ層の厚みは第２Ｓｉ層の厚みより薄くされる。これにより、第１圧電アクチュエータとしての第１カンチレバーの第１Ｓｉ層が薄くなって、第１カンチレバーの電圧印加時の変形量が増大し、回動部の最大回動角を増大させることができる。また、回動部の第２Ｓｉ層が厚くなって、回動部の共振周波数を増大させることができる。
【００１２】
本発明によれば、第１Ｓｉ層及び第２Ｓｉ層は、厚み方向に裏面の位置を揃えて、第１Ｓｉ層を第２Ｓｉ層より薄くされる。この結果、光偏向器の製造では、表面側のみの加工により第１Ｓｉ層を第２Ｓｉ層より薄くすることができるので、製造が簡単となる。
【００１３】
本発明の光偏向器において、前記第２圧電アクチュエータは、前記第２軸線の回りに前記ミラー部をその共振周波数で往復回動させ、前記第１圧電アクチュエータは、前記第１軸線の回りに前記回動部をその非共振周波数で往復回動させることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、二軸式光偏向器において、非共振周波数での第１軸線の回りのミラー部の最大回動角を増大させつつ、第２軸線の回りのミラー部の共振周波数の増大を図ることができる。
好ましくは、二軸式の光偏向器において、前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第１カンチレバーは、長手方向を上下方向に揃えて、左右方向に一列に配列し、全体として直列の結合となるように、上下の端部において左隣り又は右隣りの第１カンチレバーが結合しており、前記配列における左右両端の第１カンチレバーの長さは、他の第１カンチレバーの長さの半分となっており、当該左右両端の第１カンチレバーが、それぞれ前記第１軸線上の端部において前記回動支持部及び固定支持部に結合している。
【００１５】
本発明の製造方法は、前記二軸式の光偏向器の製造方法であって、
光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記ミラー部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第１軸線の回りに往復回動させる第１圧電アクチュエータとを備える光偏向器の製造方法において、
表面側から裏面側の方へ順番に表面Ｓｉ層、ＳｉＯ２層及び裏面Ｓｉ層を有するＳＯＩ基板に対し、表面側より前記表面Ｓｉ層の前記第１圧電アクチュエータの形成領域を所定量、エッチングする第１工程と、
前記第１工程により製造された第１製造板に対し、その表面側の全面に圧電膜を成膜する第２工程と、
前記第２工程により製造された第２製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第１圧電アクチュエータの圧電構造を形成する第３工程と、
前記第３工程により製造された第３製造板に対し、裏面側からの前記裏面Ｓｉ層及び前記ＳｉＯ２層のエッチングより前記回動部、前記第１圧電アクチュエータ及び前記固定支持部の側面輪郭及び裏面輪郭を形成する第４工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、第１工程で、ＳＯＩ基板に対し、表面側より表面Ｓｉ層の第１圧電アクチュエータの形成領域を所定量、エッチングすることにより、第１圧電アクチュエータの第１Ｓｉ層を回動体の第２Ｓｉ層より薄くした光偏向器を円滑に製造することができる。
【００１７】
本発明の製造方法において、前記回動部は、前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を第２軸線の回りに往復回動させる第２圧電アクチュエータとを備え、前記第３工程において、前記第２製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第１圧電アクチュエータの圧電構造と前記第２圧電アクチュエータの圧電構造とを形成することが好ましい。
【００１８】
本発明の製造方法によれば、第１圧電アクチュエータの圧電構造と第２圧電アクチュエータの圧電構造とを同一工程で形成することができる。これにより、第１Ｓｉ層を第２Ｓｉ層より薄くした二軸回動型光偏向器を製造する所要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】光偏向器の正面図。
【図２】光偏向器の製造方法の主要部の工程図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１において、光偏向器１は、ＭＥＭＳとして製造され、主要要素として、ミラー部２、内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂ、可動枠４、外側圧電アクチュエータ５ａ，５ｂ、及び固定枠６を含む。
【００２１】
以下、構成の説明の便宜上、図１の光偏向器１の正面視での上下左右を、光偏向器１の上下左右と呼ぶことにする。したがって、矩形の固定枠６の短辺の延在方向が上下方向になり、長辺の延在方向が左右方向になる。
【００２２】
ミラー部２は、正面視が円形であり、円形の中心が光偏向器１の中心（矩形の固定枠６の対角線の交点）に一致するように、配設される。説明の便宜上、ミラー部２の表面（ミラー面）上に、中心ｏ、ｘ軸及びｙ軸を定義する。ｘ軸及びｙ軸は、中心ｏにおいて直交し、ミラー部２の中心ｏにおける法線が真正面を向いている時は、それぞれ光偏向器１の左右方向及び上下方向に一致する。ｘ軸及びｙ軸は、ミラー部２の表面上に定義されているので、ミラー部２の上下左右の首振りに伴い、ミラー部２と一体に変位する軸となっている。
【００２３】
図１において、第１軸線Ｌｘ及び第２軸線Ｌｙは、ミラー部２の回転軸線を意味する。第１軸線Ｌｘ及び第２軸線Ｌｙは中心ｏにおいて直交する。第１軸線Ｌｘはミラー部２の法線の向きに関係なく光偏向器１の左右方向に延在する。第２軸線Ｌｙは、ミラー部２の法線が真正面を向いた時のみ、光偏向器１の上下方向に延在し、ミラー部２の法線のその他の向き時では、光偏向器１の上下方向に対して傾斜する。
【００２４】
ミラー部２は、外側圧電アクチュエータ５ａ，５ｂの作動により第１軸線Ｌｘの回りに非共振周波数で往復回動するとともに、内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂの作動により第２軸線Ｌｙの回りに共振周波数で往復回動する。
【００２５】
中心ｏは、第１軸線Ｌｘ及び第２軸線Ｌｙの回りのミラー部２の往復回動中も、光偏向器１の中心位置に維持される。第２軸線Ｌｙとｙ軸とは、ミラー部２の往復回動中、一致する。第１軸線Ｌｘとｘ軸とは、ミラー部２の往復回動中、ミラー部２の表面の中心ｏにおける法線が真正面を向いた時点でのみ、一致し、他の時点では、中心ｏで交差する。
【００２６】
内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂは、圧電素子（後述の図２のＳＴＥＰ４の圧電構造５９に相当）を含むカンチレバーから構成され、ミラー部２に対してそれぞれ左側及び右側に配設される。内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂは、上下の端部において相互に結合し、全体では、ミラー部２を包囲する上下に縦長の楕円環を構成する。可動枠４は、内外周が上下に縦長の楕円輪郭の環状枠として形成され、内周側において内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂから構成される楕円環を包囲する。
【００２７】
トーションバー２１ａ，２１ｂは、ミラー部２からｙ軸に沿って上下に直線状に突出し、中間部において内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂの結合部に結合し、突出端において可動枠４の内周に結合する。第２軸線Ｌｙは、トーションバー２１ａ，２１ｂの中心線に一致する。したがって、第１軸線Ｌｘの回りのミラー部２の往復回動中、第２軸線Ｌｙは、ミラー部２のｙ軸に重なって、上下方向に首振りする。
【００２８】
外側圧電アクチュエータ５ａ，５ｂは、矩形の固定枠６の内周側でかつ可動枠４に対してそれぞれ左側及び右側に配設される。外側圧電アクチュエータ５ａ，５ｂの各々は、ミアンダ配列の複数のカンチレバー２３から構成される。
【００２９】
具体的には、各カンチレバー２３は、長手方向を上下方向に揃えて、左右方向に一列に配列される。複数のカンチレバー２３は、全体として直列の結合となるように、上下の端部において左隣り又は右隣りのカンチレバー２３に結合している。なお、配列における左右両端のカンチレバー２３の長さは、他のカンチレバー２３の長さの半分となっており、該左右両端のカンチレバー２３は、それぞれ第１軸線Ｌｘ上の端部において可動枠４及び固定枠６に結合している。
【００３０】
電極パッド１６ａ，１６ｂは、横長の矩形の固定枠６の左右の側辺部の表面に複数ずつ配設されている。電極パッド１６ａは、光偏向器１の左半部の電気素子（例：内側圧電アクチュエータ３ａ及び外側圧電アクチュエータ５ａ）に積層方向下側の連続導電層や積層方向上側の配線（各圧電アクチュエータでは、上側電極層に接続される。図示せず）を介して接続されている。なお、積層方向下側の連続導電層は、各圧電アクチュエータでは、アース電位の下側電極層を構成する。電極パッド１６ｂは、光偏向器１の右半部の電気素子（例：内側圧電アクチュエータ３ｂ及び外側圧電アクチュエータ５ｂ）に積層方向下側の連続導電層や積層方向上側の配線を介して接続されている。
【００３１】
光偏向器１の全体的な作用について説明する。なお、以下、内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂを特に区別しないときは、「内側圧電アクチュエータ３」と総称する。外側圧電アクチュエータ５ａ，５ｂを特に区別しないときは、「外側圧電アクチュエータ５」と総称する。電極パッド１６ａ，１６ｂを特に区別しないときは、「電極パッド１６」と総称する。
【００３２】
光偏向器１は、二次元スキャナとして、映像器や車両用ヘッドライト等に装備される。光偏向器１は、パッケージ内に収納されて、光偏向器１の電極パッド１６とパッケージの端子とは、ボンディングワイヤ（図示せず）により接続されている。内側圧電アクチュエータ３及び外側圧電アクチュエータ５には、それらの圧電膜層に電極パッド１６から印加電圧が供給される。
【００３３】
図示していない光源（例：レーザ光源）からの光（例：レーザ光）が、光偏向器１のミラー部２の中心ｏに入射する。
【００３４】
外側圧電アクチュエータ５は、電極パッド１６からの駆動電圧により作動して、可動枠４を第１軸線Ｌｘの回りに往復回動させる。
【００３５】
外側圧電アクチュエータ５の作動について詳説する。各外側圧電アクチュエータ５は、ミアンダ配列の複数のカンチレバー２３から成る。ミアンダ配列を構成する各カンチレバー２３は、外側圧電アクチュエータ５の作動時に、湾曲変形に伴い、両端を第１軸線Ｌｘに対して平行な軸線の回りに回転する。こうして、外側圧電アクチュエータ５の作動時には、各カンチレバー２３における基端側（固定枠６の方に結合する側）の回転量に対する先端側（可動枠４の方に結合する側）の回転量の差分が、外側圧電アクチュエータ５の全体で合計され、この合計された回転量で、可動枠４は第１軸線Ｌｘの回りに回動する。
【００３６】
したがって、外側圧電アクチュエータ５における固定枠６との結合端側から可動枠４との結合端の方に順番にカンチレバー２３に番号を付けると、奇数番のカンチレバー２３と偶数番のカンチレバー２３とは、印加電圧を逆位相にして、湾曲変形の向きが逆になるように設定される。
【００３７】
各外側圧電アクチュエータ５において、奇数番のカンチレバー２３と偶数番のカンチレバー２３とに、逆位相の電圧を印加するために、電極パッド１６において、奇数番のカンチレバー２３の上部電極に印加電圧を供給する電極パッドと偶数番のカンチレバー２３の上部電極に印加電圧を供給する電極パッドとを別にしている。
【００３８】
外側圧電アクチュエータ５の駆動電圧の周波数は、例えば６０Ｈｚであり、ミラー部２の共振周波数（例：３０ｋＨｚ）よりはるかに低い。なお、共振周波数を考える際、トーションバー２１の質量はミラー部２の質量に対して無視できる。
【００３９】
第１軸線Ｌｘの回りの可動枠４の往復回動により、ミラー部２及び可動枠４は第１軸線Ｌｘの回りに一体的に往復回動する。
【００４０】
内側圧電アクチュエータ３は、電極パッド１６からの駆動電圧により作動して、トーションバー２１を第２軸線Ｌｙの回りに往復回動させる。内側圧電アクチュエータ３の作動について詳説する。内側圧電アクチュエータ３ａ，３ｂは、トーションバー２１をその左右から駆動するので、トーションバー２１を各時点で同一の回転方向に駆動するために、逆位相の駆動電圧を供給される。内側圧電アクチュエータ３による第２軸線Ｌｙの回りのミラー部２の往復回動の周波数は、ｙ軸の回りのミラー部２の共振周波数に整合される。
【００４１】
こうして、ミラー部２は、第２軸線Ｌｙの回りに共振周波数で往復回動しつつ、第１軸線Ｌｘの回りに非共振周波数で往復回動する。この結果、ミラー部２は、中心ｏを中心に左右には共振周波数で、上下には非共振周波数で首振りする。
【００４２】
光源（図示せず）から光偏向器１への入射光は、ミラー部２の中心ｏに入射する。そして、中心ｏの法線を間に挟んで反射角＝入射角となる反射角で該法線の向きに応じた方向の反射光となって光偏向器１から出射する。
【００４３】
次に、図２を参照して、光偏向器１の製造方法について説明する。
【００４４】
ＳＴＥＰ１では、基板４０が用意される。基板４０は、裏面側から表面側に順番にＳｉ層４１、ＳｉＯ２層４２及びＳｉ層４３が配設される３層の積層構造を有している。なお、基板４０は、実際には、表面及び裏面にＳｉＯ２を形成してから次のＳＴＥＰ２に移行するが、図２には、これらのＳｉＯ２の図示を省略している。
【００４５】
ＳＴＥＰ２では、Ｓｉ層４３における外側圧電アクチュエータ５の形成領域を表面側から所定量エッチングして、Ｓｉ層４３の表面に凹部５１を形成する。これにより、Ｓｉ層４３における厚みは、凹部５１が形成されている領域では、非凹部５２の領域より薄くなる。
【００４６】
なお、非凹部５２のＳｉ層４３の表面の領域は、すなわち厚みが維持される領域は、ミラー部２、内側圧電アクチュエータ３、可動枠４及び固定枠６の形成領域に対応する。
【００４７】
ＳＴＥＰ３では、ＳＴＥＰ２の終了時の製造板に対し、最初に、該製造版の表面側の全面に所定の成膜を行い、その後、所定のエッチングを行って、Ｓｉ層４３の表面上に圧電構造５８，５９を形成する。
【００４８】
所定の成膜では、圧電構造５８，５９の下側電極層、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層、及び上側電極層に相当する下側導電膜、ＰＺＴ膜、及び上側導電膜の３層を順番に形成する。所定のエッチングは、表面から３層の成膜部から所定の部分をエッチングにより取り除き、圧電構造５８，５９の側面輪郭を形成する。
【００４９】
圧電構造５８，５９は、それぞれ外側圧電アクチュエータ５及び内側圧電アクチュエータ３に対応する。圧電構造５８，５９は、共に、下側から順番に少なくとも下側電極層、ＰＺＴ層、及び上側電極層の３層を含む積層構造から構成される。該ＰＺＴ層は、圧電膜層として、両面の印加電圧に応じて面方向に伸縮してＳｉ層４３を厚み方向に変形させる。
【００５０】
ＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ３の処理後の製造板に対し、裏側からＳｉ層４１及びＳｉＯ２層４２に対してエッチングを行う。これにより、圧電構造５８及び圧電構造５９の裏側範囲に裏側空間６２が形成されるとともに、光偏向器１のミラー部２、内側圧電アクチュエータ３、可動枠４、外側圧電アクチュエータ５及び固定枠６の各素子の側面輪郭及び裏面輪郭が形成される。
【００５１】
図２のＳＴＥＰ４では、ミラー部２、内側圧電アクチュエータ３及び可動枠４は、回動ブロック６５として１つにまとめて図示している。圧電構造５８は外側圧電アクチュエータ５のカンチレバー２３の積層構造のうちの表面構造層を構成する。圧電構造５９は内側圧電アクチュエータ３の積層構造のうちの表面構造層を構成する。裏側空間６２は、光偏向器１がパッケージに収納されたときに、ミラー部２、内側圧電アクチュエータ３、可動枠４及び外側圧電アクチュエータ５の運動を許容させる空間となる。
【００５２】
完成状態の光偏向器１では、カンチレバー２３のＳｉ層４３ａの裏面は、回動ブロック６５のＳｉ層４３ｂの裏面と光偏向器１の厚み方向に同一位置にある。Ｓｉ層４３ａの表面は、Ｓｉ層４３ｂの表面より裏面側にある。カンチレバー２３の圧電構造５８と回動ブロック６５の圧電構造５９とは、等しい厚みでそれぞれＳｉ層４３ａ及びＳｉ層４３ｂの表面側に形成されている。
【００５３】
Ｓｉ層４３ａの厚みはＳｉ層４３ｂの厚みより薄くされる。これにより、カンチレバー２３の基板部としてのＳｉ層４３ａが薄くなって、カンチレバー２３の電圧印加時の変形量が増大し、回動ブロック６５の最大回動角を増大させることができる。また、Ｓｉ層４３ｂが厚くなって、回動ブロック６５の共振周波数を増大させることができる。
【００５４】
Ｓｉ層４３ａ及びＳｉ層４３ｂは、光偏向器１の厚み方向に裏面位置を揃えられつつ、表面位置を相違させている。これにより、Ｓｉ層４３ａをＳｉ層４３ｂより薄くすることができる。この結果、光偏向器１の製造において、表面側のみの加工により外側圧電アクチュエータ５のＳｉ層４３ａを回動ブロック６５のＳｉ層４３ｂより薄くすることができるので、光偏向器１の製造が簡単となる。
【００５５】
Ｓｉ層４３ｂが厚いことにより、内側圧電アクチュエータ３は、回動ブロック６５を高い共振周波数で第２軸線Ｌｙの回りに往復回動させることができる。また、外側圧電アクチュエータ５は、そのＳｉ層４３ａが薄いことにより、第１軸線Ｌｘの回りの回動ブロック６５の最大回動角を増大させることができる。
【００５６】
本発明は、実施形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形例を含む。
【００５７】
例えば、光偏向器１は、ミラー部２を第１軸線Ｌｘ及び第２軸線Ｌｙの各軸線の回りに往復回動させる二軸式となっている。本発明の光偏向器は、ミラー部２を第１軸線Ｌｘのみの回りに往復回動する一軸式であってもよい。
【００５８】
ミラー部２、内側圧電アクチュエータ３、可動枠４及びトーションバー２１は本発明の回動部に対応する。本発明を例えば一軸式の光偏向器に適用するときには、回動部は、ミラー部２さえ有すれば、ミラー部２以外の内側圧電アクチュエータ３、可動枠４及びトーションバー２１の他の要素を省略することができる。
【００５９】
圧電構造５８のＰＺＴ層及び圧電構造５９のＰＺＴ層は、それぞれ本発明の第１圧電膜層及び第２圧電膜層に対応する。本発明の第１圧電膜層及び第２圧電膜層は、ＰＺＴ層に限定されず、他の材料から成る圧電膜層であってもよい。
【００６０】
図２のＳＴＥＰ１〜４に図示している製造途中の板は、ＳＴＥＰ１〜４の処理を終了した後の製造板を示している。ＳＴＥＰ２は、本発明の第１工程に相当し、ＳＴＥＰ２の製造板は本発明の第１製造板に相当する。
【００６１】
ＳＴＥＰ３における最初の成膜の工程は本発明の第２工程に相当し、該成膜を終了した時の製造板は本発明の第２製造板に相当する。ＳＴＥＰ３における成膜後のエッチングの工程は本発明の第３工程に相当し、ＳＴＥＰ３の製造板は本発明の第３製造板に相当する。ＳＴＥＰ４は、本発明の第４工程に相当し、ＳＴＥＰ４の製造板は本発明の第４製造板に相当する。
【００６２】
圧電構造５８のＳｉ層４３ａ及び回動ブロック６５のＳｉ層４３ｂ（図２）は、それぞれ本発明の第１Ｓｉ層及び第２Ｓｉ層に相当する。本発明において、第１Ｓｉ層を第２Ｓｉ層より薄くするときは、Ｓｉ層４３ａの表面側に凹部５１を形成する以外に、Ｓｉ層４３ａの裏面側における外側圧電アクチュエータ５の形成領域に凹部５１を形成することもできる。ただし、その場合、上部輪郭が形成済みのカンチレバー２３が裏面側の凹部５１の形成時に、破損するのを防止する対策が必要になる。例えば、当て板が製造板の表面側に一時的に取り付けられ、光偏向器１の裏面側の加工終了後に、当て板を製造板の表面から分離すればいい。
【００６３】
実施形態の外側圧電アクチュエータ５及び内側圧電アクチュエータ３はそれぞれ本発明の第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータに相当する。本発明の第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータの相対位置関係は外側及び内側の関係に限定されない。所定方向の一方及び他方の相対位置関係であってもよい。
【００６４】
実施形態の外側圧電アクチュエータ５及び内側圧電アクチュエータ３はそれぞれ本発明の第１カンチレバー及び第２カンチレバーに相当する。本発明の第１カンチレバー及び第２カンチレバーは外側及び内側の相対位置関係に限定されない。所定方向の一方及び他方の相対位置関係であってもよい。
【００６５】
実施形態の固定枠６は、本発明において回動部を支持する固定支持部に相当する。本発明の固定支持部は、枠体でなくてもよい。
【００６６】
実施形態の可動枠４は、本発明の回動支持部に相当する。本発明の回動支持部は、枠体でなくてもよい。
【００６７】
実施形態の内側圧電アクチュエータ３は、ミラー部２と可動枠４との間に介在している。本発明の第２圧電アクチュエータは、ミラー部と回動支持部との間に介在していなくてもよい。ミラー部を第２軸線の回りに往復回動させる構造さえ有すればいい。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・光偏向器、２・・・ミラー部（回動部）、３・・・内側圧電アクチュエータ（回動部、第２圧電アクチュエータ及び第２カンチレバー）、４・・・可動枠、５・・・外側圧電アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ及び第１カンチレバー）、６・・・固定枠（固定支持部）、４３・・・Ｓｉ層、５１・・・凹部、５８，５９・・・圧電構造（表面構造層）、６５・・・回動ブロック（回動部）、Ｌｘ・・・第１軸線、Ｌｙ・・・第２軸線。
【図１】
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【図２】
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