(57)【要約】【課題】小型で、且つ偏向角を広範囲で容易に制御可能な光偏向器及びその製造方法を提供する。【解決手段】光偏向器１１は、反射面１３を有するミラー部１２と、ミラー部１２を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータ１とを備えて構成される。圧電アクチュエータ１は、支持体３及び支持体３上に形成された圧電体５Ａ，５Ｂを有し圧電駆動により屈曲変形を行う複数の圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂを含むと共に、該複数の圧電カンチレバーの圧電体５Ａ，５Ｂにそれぞれ駆動電圧を印加するための複数の電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，９，４Ａ，４Ｂ，６Ａ，６Ｂを独立に備える。複数の圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂは、各々の屈曲変形を累積するように端部が機械的に連結され、該駆動電圧の印加により各圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂが独立に屈曲変形される。【選択図】図１
2008040240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備えて構成される光偏向器において、
前記圧電アクチュエータは、支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う複数の圧電カンチレバーを含むと共に、該複数の圧電カンチレバーの圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための複数の電極を独立に備え、
該複数の圧電カンチレバーは各々の屈曲変形を累積するように端部が機械的に連結され、前記駆動電圧の印加により各圧電カンチレバーが独立に屈曲変形されることを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向器において、前記複数の圧電カンチレバーは、各圧電カンチレバーの両端部が隣り合うように並んで配置されて、それぞれ隣り合う圧電カンチレバーに対し折り返すように機械的に連結され、
前記複数の電極は、前記隣り合う圧電カンチレバーの圧電体に互いに異なる駆動電圧を印加するための２つの独立した電極であり、
前記駆動電圧の印加により前記隣り合う圧電カンチレバーが互いに逆方向に屈曲変形されることを特徴とする光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光偏向器において、前記圧電アクチュエータは、前記ミラー部を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端が該ミラー部に連結され、該ミラー部は、該１対の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されることを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
請求項１又は２記載の光偏向器において、前記ミラー部を囲むように設けられた可動枠と、該可動枠を囲むように設けられた台座とを備え、
前記圧電アクチュエータは、前記ミラー部を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端が前記ミラー部に連結され、他端は前記可動枠の内側に連結されて支持され、更に別の１対の圧電アクチュエータが、該１対の圧電アクチュエータと異なる方向に該ミラー部及び該可動枠を挟んで対向するように配置され、各圧電アクチュエータの一端が前記可動枠の外側に連結され、他端は前記台座に支持され、
前記ミラー部は、前記１対の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されると共に、前記別の１対の圧電アクチュエータにより駆動される前記可動枠を介して該第１の軸周りと異なる第２の軸周りで駆動されることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の光偏向器において、前記圧電カンチレバーの圧電体に印加される駆動電圧は直流電圧であることを特徴とする光偏向器。
【請求項６】
請求項１又は２記載の光偏向器において、前記圧電アクチュエータに加えて、支持体上に形成された圧電体と該圧電体に駆動電圧を印加するための電極とを有して、圧電駆動により屈曲変形を行う１つの圧電カンチレバーを含む第２の圧電アクチュエータを備えることを特徴とする光偏向器。
【請求項７】
請求項６記載の光偏向器において、前記ミラー部を囲むように設けられた可動枠と、該可動枠を囲むように設けられた台座とを備え、
前記第２の圧電アクチュエータは、前記ミラー部と該ミラー部の両端から外側に伸びた1対のトーションバーとを挟んで対向するように１対又は２対配置され、各第２の圧電アクチュエータの少なくとも一端が該１対のトーションバーに連結され、他端は該可動枠の内側に連結されて支持され、
前記圧電アクチュエータは、前記１対のトーションバーと異なる方向に前記ミラー部及び可動枠を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端が該可動枠の外側に連結され、他端は前記台座に支持され、
前記ミラー部は、前記１対又は２対の第２の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されると共に、前記１対の圧電アクチュエータにより駆動される前記可動枠を介して該第１の軸周りと異なる第２の軸周りで駆動されることを特徴とする光偏向器。
【請求項８】
請求項７記載の光偏向器において、前記圧電カンチレバーの圧電体に印加される駆動電圧は交流電圧であることを特徴とする光偏向器。
【請求項９】
請求項８記載の光偏向器において、前記１対又は２対の第２の圧電アクチュエータのうちの、前記トーションバーの一方の側の圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体に印加される交流電圧と、該トーションバーの他方の側の圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体に印加される交流電圧とは、互いに１８０度位相が異なることを特徴とする光偏向器。
【請求項１０】
反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを有し、該圧電アクチュエータは各々が支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う１又は複数の圧電カンチレバーを備えた光偏向器の製造方法において、
半導体基板上に金属薄膜からなる下部電極層を形成する下部電極層形成ステップと、
前記下部電極層上に単層の圧電膜を形成する圧電体層形成ステップと、
前記圧電膜上に金属薄膜からなる上部電極層を形成する上部電極層形成ステップと、
前記下部電極層と前記圧電膜と前記上部電極層との形状を加工して、前記圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体と、該圧電体に駆動電圧を印加するための上部電極及び下部電極とを形成すると共に、前記ミラー部の反射面を形成する部分の該下部電極層と該圧電膜と該上部電極層とを除去する形状加工ステップと、
前記形状加工ステップで前記下部電極層と前記圧電膜と前記上部電極層とが除去された部分を覆うように金属薄膜を成膜し、該金属薄膜を形状加工することにより前記ミラー部の反射面を形成する反射面形成ステップと、
前記圧電体と前記上部電極と前記下部電極と前記反射面とが形成された前記半導体基板を加工して、少なくとも前記ミラー部と前記圧電カンチレバーの支持体とを一体的に形成する支持体形成ステップとを含むことを特徴とする光偏向器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光等の光ビームを偏向・走査する光偏向器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光等の光ビームを偏向・走査する光偏向器の例として、ガルバノミラーやポリゴンミラーが一般的に用いられている。ガルバノミラーは、偏光用の平面ミラーを回転軸に取り付け、電気信号に応じて電磁モータを駆動してミラーの回転角を可変にした光偏向器である。このガルバノミラーは、非共振型の光偏向器なので、ノコギリ歯型やランダムな電気信号で駆動できる。また、ポリゴンミラーは、偏光用の多面ミラーを回転軸に取り付けた光偏向器であり、ガルバノミラーに比べ高速に走査可能である。しかし、ガルバノミラーやポリゴンミラーは、駆動源に電磁モータを使用しているために、小型化、軽量化が困難であり、省スペースを必要とするアプリケーションに使用することが難しい。
【０００３】
これに対し、半導体製造技術を応用してシリコンやガラスを微細加工するマイクロマシニング技術を用いて、半導体基板上にミラーや弾性体等の機構部品を一体的に形成した光偏向器（マイクロミラーともいう）が提案されている（例えば特許文献１参照）。この光偏向器では、支持板上に、圧電体の上部及び下部に電極を有した複数の圧電素子を配置し、この圧電素子の上に弾性体を接続させる。上下電極間に印加される交流電圧により圧電体に上下に生じる直線往復振動は、弾性体を介して反射板へと伝わり、回転支持体を中心として反射板を左右に偏向する。
【０００４】
このような光偏向器では、光偏向器全体が微小な機械構造体で構成されたデバイスであるため、小型化、軽量化を容易に行うことができる。さらに、半導体プロセスと同様に１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作成できるため、量産が容易でコストを抑えることができる。
【特許文献１】特開２００１−２７２６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のような光偏向器では、ミラーとしての動作特性において以下のような不都合がある。すなわち、マイクロミラーのアクチュエータには、上記特許文献１のような圧電素子や、電磁力、静電力等を用いた様々な駆動源が用いられているが、それらが発生できる力はあまり大きくない。そこで、マイクロミラーでは、アクチュエータの発生する微小な力で大きな変位量や偏向角を得るために、上記特許文献１のように共振型の機械構造体を構成し、ミラー部を固有の共振周波数で駆動させ、共振駆動によって大きな偏向角を得るのが一般的である。
【０００６】
このため、特許文献１のような光偏向器では、偏向角を広い範囲で任意の速度で変化させることは困難であり、例えば大きな偏向角で走査する場合に固定の走査速度でしか駆動できないという不都合がある。また、共振系の機械構造体は、温度等の外部環境の変化によって共振周波数が大きく変化する。このため、光偏向器の駆動振幅を一定に保つためには、共振周波数のずれを検知するセンシング機能が必要となってしまい、デバイス構成を複雑にしてしまう。
【０００７】
また、特許文献１のようにバネ（弾性体）を用いた共振型の光偏向器において、小さい走査速度で駆動可能とするためには、可動部の重量を大きくして慣性モーメントを増加させると共に、柔らかいバネを用いてバネ定数を減少させる等の必要がある。しかし、柔らかいバネで重い可動部を動かすような構成は、加速度に対して非常に脆い構造となり、耐衝撃性が低くなるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、小型で、且つ偏向角を広範囲で容易に制御可能な光偏向器及びその製造方法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】
【０００９】
本発明の光偏向器は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを備えて構成される光偏向器において、前記圧電アクチュエータは、支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う複数の圧電カンチレバーを含むと共に、該複数の圧電カンチレバーの圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加するための複数の電極を独立に備え、該複数の圧電カンチレバーは各々の屈曲変形を累積するように端部が機械的に連結され、前記駆動電圧の印加により各圧電カンチレバーが独立に屈曲変形されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光偏向器によれば、圧電アクチュエータが含む複数の圧電カンチレバーは、それぞれ、圧電駆動により屈曲変形を行い、各圧電カンチレバーの一方の端部（基端部）を支軸として他方の端部（先端部）を変位させるトルクを発生する。この圧電カンチレバーは、支持体と圧電体により構成され、構造が簡単で小型化が可能である。
【００１１】
また、この圧電アクチュエータでは、複数の圧電カンチレバーは屈曲変形を累積するように各々の端部が機械的に連結されているので、圧電アクチュエータの出力（例えば、圧電アクチュエータ全体の先端部で出力されるトルク又は変位）は、各圧電カンチレバーで発生する出力を重ね合わせたものとなる。このため、圧電カンチレバー自体を大きくすることなく、各圧電カンチレバーで発生する出力が加算された大きな出力を得ることができる。また、例えば、各圧電カンチレバーの長さ方向が異なるように連結すると、圧電アクチュエータから、各圧電カンチレバーで発生する出力がベクトルとして合成された複数の方向成分を有する出力が得られる。よって、複数の圧電カンチレバーの圧電体にそれぞれ駆動電圧を印加して、各圧電カンチレバーの屈曲変形を独立に制御することにより、各方向成分を独立に制御して多様な方向の出力を得ることができる。
【００１２】
そして、本発明の光偏向器では、この小型で且つ拡張された出力（大きな出力や多様な方向の出力）を得ることできる圧電アクチュエータの出力に応じてミラー部を駆動し、反射面の角度を制御して入射された光を偏向するので、小型で、且つ偏向角を広範囲で容易に制御することができる。
【００１３】
また、本発明の光偏向器において、前記圧電アクチュエータの前記複数の圧電カンチレバーは、各圧電カンチレバーの両端部が隣り合うように並んで配置されて、それぞれ隣り合う圧電カンチレバーに対し折り返すように機械的に連結され、該複数の電極は、隣り合う圧電カンチレバーの圧電体に互いに異なる駆動電圧を印加するための２つの独立した電極であり、該駆動電圧の印加により隣り合う圧電カンチレバーが互いに逆方向に屈曲変形されることが好ましい。
【００１４】
この場合、各圧電カンチレバーは、両端部が隣り合うように並んで配置され、それぞれ隣り合う圧電カンチレバーに対し折り返すように機械的に連結されているので、例えば、隣り合う２つの圧電カンチレバー全体として発生する出力は、２つの圧電カンチレバーが互いに逆方向に屈曲変形した場合に、各圧電カンチレバーで発生した出力の大きさを加算した大きさとなる。そして、隣り合う圧電カンチレバー間で互いに異なる電極から駆動電圧が印加されるので、例えば、圧電アクチュエータ全体の先端部側から奇数番目の圧電カンチレバーと偶数番目の圧電カンチレバーとを独立に駆動して、互いに逆方向に屈曲変形させることができる。
【００１５】
これにより、圧電アクチュエータ全体としては、奇数番目の圧電カンチレバーで発生した出力の大きさと、偶数番目の圧電カンチレバーで発生した出力の大きさとを加算した大きさの出力が得られる。よって、圧電カンチレバーの長さ、ひいては圧電アクチュエータの長さを増大させることなく、また、エアダンピングの影響を増大させることなく、より大きな出力を得ることができる。
【００１６】
従って、この圧電アクチュエータの出力に応じてミラー部を駆動することにより、小型の光偏向器で大きな偏向角を容易に得ることができる。
【００１７】
また、本発明の光偏向器において、圧電アクチュエータはミラー部を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端が該ミラー部に連結され、該ミラー部は、該１対の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されることが好ましい。
【００１８】
この場合、小型で大きな出力を得ることができる１対の圧電アクチュエータをミラー部を挟んで対向して配置し、これらの１対の圧電アクチュエータを駆動することによりミラー部を１軸で回転させることができる。よって、小型の光偏向器で、１方向について安定して大きな偏向角を容易に得ることができる。
【００１９】
また、本発明の光偏向器において、ミラー部を囲むように設けられた可動枠と、該可動枠を囲むように設けられた台座とを備え、圧電アクチュエータは、ミラー部を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端がミラー部に連結され、他端は可動枠の内側に連結されて支持され、更に別の１対の圧電アクチュエータが、該１対の圧電アクチュエータと異なる方向に該ミラー部及び該可動枠を挟んで対向するように配置され、各圧電アクチュエータの一端が前記可動枠の外側に連結され、他端は台座に支持される。そして、ミラー部は、前記１対の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されると共に、前記別の１対の圧電アクチュエータにより可動枠の駆動を介して該第１の軸周りと異なる第２の軸周りで駆動されることが好ましい。
【００２０】
この場合、小型で大きな出力を得ることができる１対の内側の圧電アクチュエータをミラー部を挟んで対向して配置し、これらの内側の圧電アクチュエータの駆動によりミラー部を第１の軸周りで回転させることができる。さらに、この回転とは独立且つ両立して、小型で大きな出力を得ることができる別の１対の外側の圧電アクチュエータを可動枠を挟んで対向して配置し、これらの外側の圧電アクチュエータの駆動により、可動枠をミラー部及び内側の圧電アクチュエータと一体的に第２の軸周りで回転させることができる。これにより、ミラー部を２軸で回転させることができ、小型の光偏向器で、２方向について安定して大きな偏向角を容易に得ることができる。
【００２１】
また、本発明の光偏向器において、圧電カンチレバーの圧電体に印加される駆動電圧は直流電圧であることが好ましい。なお、この直流電圧は、電圧の大きさが一定の場合に限らない。
【００２２】
この場合、圧電カンチレバーの圧電体には駆動電圧として直流電圧が印加され、各圧電カンチレバーで発生する出力の大きさは直流電圧の大きさに応じて線形的に変化する。従って、例えば交流電圧を印加して圧電カンチレバーを共振駆動させる場合と異なり、直流電圧の大きさを制御することで、圧電アクチュエータから任意の出力を得ることができる。よって、本発明の光偏向器では、駆動電圧として直流電圧を印加して、この印加した電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。さらに、任意の速度で任意の偏向角を得ることができるので、上述のようにミラー部を２軸で回転可能な光偏向器の場合、ミラー部に入射された光を２次元的に効率良くベクタースキャンすることができる。
【００２３】
なお、本発明の光偏向器において、駆動電圧の波形としては、正弦波、三角波、矩形波、鋸波等を、用途に応じて任意に選択することができる。さらに、本発明の光偏向器において、駆動電圧は、任意のオフセット電圧を有するものでもよい。
【００２４】
また、本発明の光偏向器において、前記圧電アクチュエータに加えて、支持体上に形成された圧電体と該圧電体に駆動電圧を印加するための電極とを有して、圧電駆動により屈曲変形を行う１つの圧電カンチレバーを含む第２の圧電アクチュエータを備えることが好ましい。
【００２５】
この場合、第２の圧電アクチュエータは、構造が簡単で小型化が非常に容易である。よって、上述の拡張された出力を得られる圧電アクチュエータと組み合わせることで、例えば、ミラー部を多軸で駆動する際に、偏向・走査速度や偏向角の条件が厳しい方向については上述の圧電アクチュエータを用いると共に、偏向・走査速度や偏向角の条件が緩い方向については第２の圧電アクチュエータを用いることができる。よって、より小型な光偏向器で効率良く所望の偏向・走査を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の光偏向器において、ミラー部を囲むように設けられた可動枠と、該可動枠を囲むように設けられた台座とを備え、第２の圧電アクチュエータは、ミラー部と該ミラー部の両端から外側に伸びた1対のトーションバーとを挟んで対向するように１対又は２対配置され、各第２の圧電アクチュエータの少なくとも一端が該１対のトーションバーに連結され、他端は該可動枠の内側に連結されて支持される。また、圧電アクチュエータは、１対のトーションバーと異なる方向にミラー部及び可動枠を挟んで対向するように１対配置され、各圧電アクチュエータの一端が該可動枠の外側に連結され、他端は前記台座に支持される。さらに、ミラー部は、１対又は２対の第２の圧電アクチュエータにより第１の軸周りで駆動されると共に、１対の圧電アクチュエータにより可動枠の駆動を介して該第１の軸周りと異なる第２の軸周りで駆動されることが好ましい。
【００２７】
この場合、非常に小型の１対又は２対の内側の圧電アクチュエータをミラー部を挟んで対向して配置し、これらの内側の第２の圧電アクチュエータの駆動によりミラー部を第１の軸周りで回転させることができる。さらに、この回転とは独立且つ両立して、小型で大きな出力を得ることができる１対の外側の圧電アクチュエータを可動枠を挟んで対向して配置し、これらの外側の圧電アクチュエータの駆動により、可動枠をミラー部及び内側の圧電アクチュエータと一体的に第２の軸周りで回転させることができる。これにより、ミラー部を２軸で回転させることができ、小型の光偏向器で、２方向について安定して所望の偏向・走査を効率良く行うことができる。
【００２８】
また、本発明の光偏向器において、上述のように第２の圧電アクチュエータを組み合わせてミラー部を２軸で回転可能な場合、圧電カンチレバーの圧電体に印加される駆動電圧は交流電圧であることが好ましい。
【００２９】
この場合、内側の第２の圧電アクチュエータと外側の圧電アクチュエータとをそれぞれ駆動して、ミラー部を２軸で回転駆動して２次元的に光走査することができる。このとき、内側の第２の圧電アクチュエータの共振駆動により、比較的高い走査周波数において低電圧で大きな偏向角の走査を行うことができると共に、この走査と独立且つ両立して、外側の１対の圧電アクチュエータの非共振駆動により、任意の走査周波数で、すなわち、比較的低い走査周波数でも、大きな偏向角の走査を行うことができる。これにより、本発明の光偏向器では、水平方向の高速の走査と垂直方向の低速の走査とを独立に且つ両立させて行うことができるので、ミラー部に入射された光を２次元的に効率良くラスタスキャンすることができる。
【００３０】
また、本発明の光偏向器において、１対又は２対の第２の圧電アクチュエータのうちの、トーションバーの一方の側の圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体に印加される交流電圧と、該トーションバーの他方の側の圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体に印加される交流電圧とは、互いに１８０度位相が異なることが好ましい。
【００３１】
この場合、トーションバーを挟んで対向した各対の第２の圧電アクチュエータの圧電カンチレバーを逆位相で屈曲変形させることにより、ミラー部をトーションバーを中心軸として効率良く回転振動させることができる。
【００３２】
また、本発明の光偏向器において、少なくともミラー部と圧電カンチレバーの支持体とは、半導体基板を形状加工して一体的に形成されることが好ましい。
【００３３】
この場合、ミラー部と圧電カンチレバーの支持体とが形状加工により一体的に形成されるので、別体で形成して接合や接着等の加工法を用いて形成する場合に比べて、接合部材や接着剤等が不要であり、アライメント精度を向上することができ、容易に精度良く形成することができる。また、一体的に形成されることにより光偏向器全体が機械的に連結されることとなるので、別体で形成して連結する場合に比べて、連結部に応力が集中することがなく光偏向器の強度を向上することできる。
【００３４】
さらに、ミラー部と圧電カンチレバーの支持体とは、半導体基板（例えば単結晶シリコン基板やＳＯＩ基板等のシリコン基板）から形成されるので、半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて半導体基板の一部を除去加工することで、容易に一体的に形成することができる。さらに、光偏向器をデバイスに組み込む場合に、デバイス全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、他のデバイスに組み込むことが容易となる。
【００３５】
また、本発明の光偏向器において、圧電アクチュエータを支持する可動枠や台座を備える場合には、この可動枠や台座も、ミラー部と圧電カンチレバーの支持体と共に、半導体基板を形状加工して一体的に形成されることが好ましい。さらに、本発明の光偏向器において、トーションバーを備える場合には、このトーションバーも、ミラー部と圧電カンチレバーの支持体と共に、半導体基板を形状加工して一体的に形成されることが好ましい。
【００３６】
また、本発明の光偏向器において、前記圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体は、前記半導体基板上に直接成膜された単層の圧電膜を形状加工して形成されることが好ましい。
【００３７】
この場合、圧電カンチレバーの圧電体は、半導体基板上に直接成膜された単層の圧電膜を形状加工して形成されるので、構造が簡単であり、半導体プレーナプロセスを用いて容易に形成することができる。しかも、支持体と圧電体とを一体的に形成可能であり、支持体と圧電体とを別体で形成して接着する場合に比べて、接着剤が不要であり、アライメント精度が向上し、接着部に応力が集中することがなく圧電アクチュエータの強度を向上することができる。さらに、光偏向器全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、光偏向器の作製が容易になり、さらにこの光偏向器を他のデバイスに組み込むことも容易となる。
【００３８】
また、本発明の光偏向器において、前記圧電膜は、アーク放電プラズマを利用した反応性イオンプレーティング法によって成膜された膜であることが好ましい。
【００３９】
この場合、アーク放電プラズマを利用した反応性イオンプレーティング法は、プラズマガンで真空容器内に発生させた高密度酸素プラズマ中で原料金属を加熱蒸発させ、真空容器内或いは半導体基板上において各金属蒸気と酸素とが反応することにより、半導体基板上に圧電膜を形成するものである。この方法を用いることにより、比較的低い成膜温度においても高速に圧電膜を形成でき、バルクの圧電体と同等の圧電特性を有する厚みのある膜を成膜することが可能となる。よって、各圧電カンチレバーの圧電体を形状加工により支持体と一体的に形成可能であると共に、各圧電カンチレバーで発生する出力をより大きくすることができる。
【００４０】
また、本発明の光偏向器において、電極は、半導体基板上に圧電膜との間に直接成膜された金属薄膜である下部電極層を形状加工して形成された下部電極と、該圧電膜上に直接成膜された金属薄膜である上部電極層を形状加工して形成された上部電極とを含むことが好ましい。
【００４１】
この場合、上部電極と下部電極とは、圧電体を挟んで形成されているので、圧電カンチレバーの上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加することで、圧電体に駆動電圧を印加して圧電カンチレバーを屈曲変形させることができる。このとき、上部電極及び下部電極は、直接成膜された金属薄膜を形状加工して形成されるので、構造が簡単であり、半導体プレーナプロセスを用いて容易に形成することができる。しかも、支持体及び圧電体と一体的に形成することが可能であり、半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて圧電アクチュエータ全体、さらに光偏向器全体を作製することができるので、量産や歩留りの向上が可能となる。また、光偏向器をデバイスに組み込む場合に、デバイス全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、他のデバイスに組み込むことが容易となる。
【００４２】
さらに、本発明の光偏向器において、電極は、上部電極層及び圧電膜を形状加工して圧電カンチレバーの上部電極及び圧電体と部分的に分離して形成される、所定の圧電カンチレバーの圧電体に駆動電圧を印加するための電極配線パターンを更に含むことが好ましい。
【００４３】
この場合、電極配線パターンを介して駆動電圧を印加することにより、所定の圧電カンチレバーを屈曲変形させることが可能である。このとき、電極配線パターンは、上部電極層と圧電膜との２層を形状加工することによって、所定の圧電カンチレバーの上部電極とのみ導通するよう、他の圧電カンチレバーの上部電極と分離して形成されると共に、電極配線パターンの下層の圧電膜により、下部電極との間で電気的に絶縁（上部電極層と下部電極層との層間絶縁）されるように形成することができる。よって、上部電極及び圧電体を形成するための上部電極層及び圧電膜を利用して、電極配線パターン用に別の材料を用いることなく、電極配線パターンを形成することができる。しかも、上部電極及び圧電体を形成する際に同時に形成することができるので、別の工程が必要なく簡易な処理で電極配線パターンを形成することができる。
【００４４】
または、本発明の光偏向器において、電極は、圧電カンチレバーの上部電極と圧電体と下部電極とを覆い且つ各圧電カンチレバー上で部分的に開口した層間絶縁膜上に設けられ、該層間絶縁膜の開口した部分を介して所定の圧電カンチレバーの圧電体に駆動電圧を印加するための電極配線パターンを更に含むことが好ましい。
【００４５】
この場合、上述の場合と同様に、電極配線パターンを介して駆動電圧を印加して所定の圧電カンチレバーを屈曲変形させることが可能である。このとき、電極配線パターンは層間絶縁膜上に設けられているので、層間絶縁膜によって、他の圧電カンチレバーの上部電極と分離されると共に下部電極との間で電気的に絶縁（上部電極層と下部電極層との層間絶縁）されている。このように層間絶縁膜により絶縁されているので、電極配線パターンの下の圧電膜を分離して層間絶縁する必要がない。従って、支持体上の圧電膜全体を、電極配線パターンの下層の部分も含めて、圧電カンチレバーの屈曲変形を発生させる圧電体として用いることができる。すなわち、支持体上の圧電体の面積占有率をより高くすることができるため、より小型の圧電アクチュエータで大きな出力を得ることができる。
【００４６】
また、層間絶縁のために圧電膜を部分的に分離する必要がないため、当該部分が圧電カンチレバーの屈曲変形に影響を与え、圧電カンチレバーの屈曲変形を妨げることを排除して、圧電アクチュエータの駆動特性を向上することができる。さらに、圧電アクチュエータを層間絶縁膜で覆うことにより、湿度等の外部環境への耐性を向上することができる。
【００４７】
なお、層間絶縁膜の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁体や、ポリイミド等の有機絶縁体が挙げられる。また、電極配線パターンは、例えば、層間絶縁膜上に成膜された金属薄膜を形状加工することにより形成すればよい。
【００４８】
また、本発明の光偏向器において、ミラー部の反射面は、半導体基板上に直接成膜された金属薄膜を形状加工して形成されることが好ましい。この場合、ミラー部の反射面は、構造が簡単であり、半導体プレーナプロセスを用いて容易に形成することができる。さらに、半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて光偏向器全体を作製することができるので、小型化や量産が容易となる。
【００４９】
次に、本発明の光偏向器の製造方法は、反射面を有するミラー部と、該ミラー部を駆動する少なくとも１つの圧電アクチュエータとを有し、該圧電アクチュエータは各々が支持体及び該支持体上に形成された圧電体を有し圧電駆動により屈曲変形を行う１又は複数の圧電カンチレバーを備えた光偏向器の製造方法に関する。
【００５０】
半導体基板上に金属薄膜からなる下部電極層を形成する下部電極層形成ステップと、下部電極層上に単層の圧電膜を形成する圧電体層形成ステップと、圧電膜上に金属薄膜からなる上部電極層を形成する上部電極層形成ステップと、下部電極層と圧電膜と上部電極層との形状を加工して、圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの圧電体と、該圧電体に駆動電圧を印加するための上部電極及び下部電極とを形成すると共に、ミラー部の反射面を形成する部分の下部電極層と圧電膜と上部電極層とを除去する形状加工ステップと、形状加工ステップで下部電極層と圧電膜と上部電極層とが除去された部分を覆うように金属薄膜を成膜し、該金属薄膜を形状加工することにより前記ミラー部の反射面を形成する反射面形成ステップと、圧電体と上部電極と下部電極と反射面とが形成された半導体基板を加工して、少なくともミラー部と圧電カンチレバーの支持体とを一体的に形成する支持体形成ステップとを含むことを特徴とする。
【００５１】
本発明の製造方法によれば、半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて本発明の光偏向器を容易に製造することができ、小型化、量産、歩留り向上が可能となる。さらに、光偏向器をデバイスに組み込む場合に、デバイス全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、他のデバイスに組み込むことが容易となる。
【００５２】
このとき、本製造方法によれば、半導体基板上に、下部電極層と圧電膜と上部電極層とを順次成膜してから、形状加工するので、例えば各層を一層毎に成膜・形状加工してから次の層を成膜する場合に比べて、下層が平坦で成膜時の膜厚が均一となると共に形状加工の精度が向上する。さらに、３層を成膜してから形状加工するので、例えば上部電極層及び圧電膜を同じパターンで形状加工することにより、工程数を減らすことができ、より製造効率を向上させることができる。
【００５３】
また、本発明の製造方法において、圧電体層形成ステップで、圧電膜は、アーク放電プラズマを利用した反応性イオンプレーティング法によって成膜されることが好ましい。
【００５４】
この場合、本発明の光偏向器について説明したように、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法を用いることにより、バルクの圧電体と同等の圧電特性を有する厚みのある膜を成膜することができる。よって、圧電体を形状加工により支持体と一体的に形成可能であると共に、各圧電カンチレバーで発生する出力を大きくすることができる。これにより、大きな出力を得ることができる小型の圧電アクチュエータを容易に製造することができ、偏向角を広範囲で容易に制御できる小型の光偏向器を容易に製造することができる。
【００５５】
また、本発明の製造方法において、形状加工ステップで、上部電極層及び圧電膜を形状加工することにより、圧電カンチレバーの上部電極及び圧電体と部分的に分離して、所定の圧電カンチレバーの圧電体に駆動電圧を印加するための電極配線パターンを更に形成することが好ましい。
【００５６】
この場合、形状加工ステップで、上部電極層及び圧電膜を形状加工して、各圧電カンチレバーの上部電極と圧電体とを形成する際に、上部電極層及び圧電膜の一部を分離することにより、本発明の光偏向器について説明したように、所定の圧電カンチレバーに駆動電圧を印加可能な電極配線パターンを形成することができる。これにより、電極配線パターン用に別の材料を用いたり工程数を増やすことなく電極配線パターンを形成することができ、製造効率を向上させることができる。
【００５７】
または、本発明の製造方法において、反射面形成ステップの前に、形状加工ステップで形成された圧電体と上部電極と下部電極とを覆うように絶縁膜を成膜し、該絶縁膜を形状加工することにより、各圧電カンチレバー上で部分的に開口すると共に、ミラー部の反射面を形成する部分上が除去された層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成ステップと、該層間絶縁膜上に金属薄膜を成膜し、該金属薄膜を形状加工することにより、該層間絶縁膜上の開口した部分を介して所定の圧電カンチレバーに駆動電圧を印加するための電極配線パターンを形成する電極配線形成ステップとを更に含むことが好ましい。
【００５８】
この場合、層間絶縁膜形成ステップと電極配線形成ステップとで、本発明の光偏向器について説明したように、所定の圧電カンチレバーに駆動電圧を印加可能な電極配線パターンを層間絶縁膜上に形成することができる。このとき、層間絶縁膜と電極配線パターンとは、半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて容易に形成することが可能である。これにより、圧電アクチュエータ全体を半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて製造することができ、小型化や量産が容易となる。
【００５９】
さらに、本発明の製造方法において、電極配線形成ステップで成膜される金属薄膜と、反射面形成ステップで成膜される金属薄膜とを共通とし、この金属薄膜を形状加工することにより、電極配線パターンとミラー部の反射面とを共通のステップで形成することが好ましい。
【００６０】
この場合、電極配線形成ステップと反射面形成ステップとを共通のステップとし、共通の金属薄膜を形状加工することにより、別の材料を用いたり工程数を増やすことなく、電極配線パターンとミラー部の反射面とを形成することができるので、製造効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の光偏向器１１は、入射された光を反射するミラー部１２と、ミラー部１２を駆動する圧電アクチュエータ１と、圧電アクチュエータ１を支持する台座１０とを備えている。ミラー部１２は矩形形状で、その一辺が圧電アクチュエータ１の先端部ａ１に連結され、この圧電アクチュエータ１は、その基端部ｂ０が台座１０により支持されている。
【００６２】
ミラー部１２は、ミラー部支持体１３と、ミラー部支持体１３上に形成されたミラー面反射膜（反射面）１４とを備えている。ミラー面反射膜１４は、ミラー部支持体１３上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工して形成されている。金属薄膜の材料としては、例えば金、白金、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。金属薄膜の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。
【００６３】
ミラー部支持体１３は、シリコン基板から構成され、後述の圧電アクチュエータ１の支持体３と一体的に形成されている。これにより、ミラー部１２は、圧電アクチュエータ１と機械的に連結され、圧電アクチュエータ１の駆動に応じて回動する。
【００６４】
圧電アクチュエータ１は、２つの圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂを備えている。圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂは、同一平面上に配置されており、一方の圧電カンチレバー２Ａは、その基端部ａ０が他方の圧電カンチレバー２Ｂの先端部ｂ１の片側に、その長さ方向に対して直角に連結されている。この圧電アクチュエータ１は、一方の圧電カンチレバー６Ａに駆動電圧を印加するための第１上部電極７Ａと、他方の圧電カンチレバー２Ｂに駆動電圧を印加するための第２上部電極７Ｂと、第１，第２上部電極７Ａ，７Ｂの共通の下部電極として用いられる共通下部電極９とを備えている。
【００６５】
圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂは、それぞれ、支持体３Ａ，３Ｂと、下部電極４Ａ，４Ｂと、圧電体５Ａ，５Ｂと、上部電極６Ａ，６Ｂとを備えている。前記第１上部電極７Ａは、第１上部電極配線７Ｃを介して圧電カンチレバー２Ａの上部電極６Ａに接続されている。また、前記第２上部電極７Ｂは、圧電カンチレバー２Ｂの上部電極６Ｂと接続されている。また、前記共通下部電極９は、各圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂの下部電極４Ａ，４Ｂと接続されている。そして、第１上部電極７Ａと共通下部電極９との間に電圧を印加することで、上部電極６Ａと下部電極４Ａとの間に電圧が印加され、圧電カンチレバー２Ａが駆動される。同様に、第２上部電極７Ｂと共通下部電極９との間に電圧を印加することで、上部電極６Ｂと下部電極４Ｂとの間に電圧が印加され、圧電カンチレバー２Ｂが駆動される。
【００６６】
各圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂの支持体３Ａ，３Ｂは板状の部材であり、例えば単結晶シリコン基板やＳＯＩ基板等のシリコン基板から形成されている。これらの支持体３Ａ，３Ｂは、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体３として一体的に形成されている。支持体３はＬ字状に形成され、その基端部３Ｃが台座１０上に保持され、基端部３Ｃから延びた部分が基端部側の圧電カンチレバー２Ｂの支持体３Ｂを構成し、この支持体３Ｂから直角に延びた部分が、先端部側の圧電カンチレバー２Ａの支持体３Ａを構成する。これにより、２つの圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂが機械的に連結されたものとなる。
【００６７】
なお、台座１０もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することによりミラー部支持体１３、支持体３と一体的に形成されている。また、シリコン基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術やドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスが用いられる。
【００６８】
共通下部電極９と下部電極４Ａ，４Ｂとは、シリコン基板上の金属薄膜（本実施形態では２層の金属薄膜、以下、下部電極層ともいう）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより、支持体７上に形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば、１層目（下層）にはチタン（Ｔｉ）を用い、２層目（上層）には白金（Ｐｔ）を用いる。共通下部電極９は、支持体３の基端部３Ｃ上にパッド状に形成され、他方の下部電極４Ｂと導通している。この下部電極４Ｂは、支持体３Ｂ上のほぼ全面に形成され、一方の下部電極４Ａと導通している。この下部電極４Ａは、支持体３Ａ上のほぼ全面に形成されている。
【００６９】
圧電体５Ａ，５Ｂは、下部電極層上の１層の圧電膜（以下、圧電体層ともいう）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより、それぞれ、下部電極４Ａ，４Ｂ上に互いに分離して形成されている。この圧電膜の材料としては、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。圧電膜の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度とする。なお、圧電膜は、例えば、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法により成膜する。この手法を用いることにより、良好な圧電特性を有する厚みのある膜を成膜することができる。
【００７０】
第１，第２上部電極７Ａ，７Ｂと第１上部電極配線７Ｃと上部電極６Ａ，６Ｂとは、圧電体層上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜、以下、上部電極層ともいう）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば白金又は金（Ａｕ）が用いられる。
【００７１】
第１上部電極７Ａは、支持体３の基端部３Ｃ上にパッド状に形成され、第１上部電極配線７Ｃと導通している。この第１上部電極配線７Ｃは、支持体３Ｂ上に線状に形成され、一方の上部電極６Ａと導通している。この上部電極６Ａは、圧電体５Ａ上のほぼ全面に形成されている。同様に、第２上部電極７Ｂは、支持体３の基端部３Ｃ上にパッド状に形成され、他方の上部電極６Ｂと導通している。この上部電極６Ｂは、圧電体５Ｂ上のほぼ全面に形成されている。
【００７２】
なお、第１，第２上部電極７Ａ，７Ｂは、支持体３の基端部３Ｃ上で、その下層の圧電体層及び下部電極層と共に形状加工されて、互いに分離して設けられていると共に、共通下部電極９と分離して設けられている。
【００７３】
ここで、第１，第２上部電極７Ａ，７Ｂの分離について説明する。図２は、図１の光偏向器１のI−I線断面図である。図２に示すように、支持体３Ｂ上で、第１上部電極配線７Ｃ及びその下層の圧電体５Ｃが、上部電極６Ｂ及びその下層の圧電体５Ｂと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線７Ｃは、圧電カンチレバー２Ｂの上部電極６Ｂと平面的に分離されると共に、圧電体５Ｃにより圧電カンチレバー２Ｂの下部電極４Ｂとの間で絶縁されている。よって、第１上部電極７Ａと第２上部電極７Ｂとは、平面的に分離されると共に、共通下部電極９との間で絶縁（上部電極層と下部電極層との層間絶縁）されている。従って、第１，第２上部電極７Ａ，７Ｂにより、圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂに対して独立に駆動電圧を印加することができる。
【００７４】
次に、本実施形態の光偏向器１１の作動について説明する。
【００７５】
まず、参考例として、図３０に示す１つの圧電カンチレバー１３２Ａを備える圧電アクチュエータ１３１を用いて、圧電カンチレバーの一般的な作動について説明する。この圧電アクチュエータ１３１において、圧電カンチレバー１３２Ａは、支持体１３３Ａと下部電極１３４Ａと圧電体１３５Ａと上部電極１３６Ａとを備えている。支持体１３３Ａは、１枚の支持体１３３の一部として形成されており、支持体１３３の基端部１３３Ｂが台座１３７に保持され、基端部１３３Ｂから延びた部分が圧電カンチレバー１３１の支持体１３３Ａを構成している。
【００７６】
また、圧電アクチュエータ１３１には、圧電カンチレバー１３２Ａに駆動電圧を印加するための上部電極１３６と下部電極１３４とが備えられている。上部電極１３６と下部電極１３４とは、支持体１３３の端部１３３Ｂ上にパッド状に形成され、それぞれ、圧電カンチレバー１３２Ａの上部電極１３６Ａと下部電極１３４Ａとに接続されている。なお、各構成の詳細は、圧電アクチュエータ１の圧電カンチレバー２Ｂと同じである。
【００７７】
図３１は、図３０に示す圧電アクチュエータ１３１の駆動状態を模式的に示した図である。圧電アクチュエータ１３１において、上部電極１３６と下部電極１３４との間に所定の直流電圧を印加して、圧電カンチレバー１３２Ａを駆動させる。これにより、印加された電圧に応じて圧電体１３５Ａが伸縮して、圧電カンチレバー１３２Ａの先端部ａ１で接続部ａ０を支軸として角度変位αが発生する。すなわち、圧電アクチュエータ１３１全体として、接続部ａ０を支点として、圧電アクチュエータ１３１の先端部（圧電カンチレバー１３２Ａの先端部ａ１）で角度変位αが発生する。
【００７８】
これに対し、光偏向器１１の圧電アクチュエータ１においては、まず、第１上部電極７Ａと共通下部電極９との間に、所定の第１直流電圧（例えば、−１０〜＋３０Ｖ）を印加して、圧電カンチレバー２Ａを駆動させる。これにより、圧電カンチレバー２Ａと圧電カンチレバー２Ｂとの接続部ａ０を支軸として、圧電カンチレバー２Ａの先端部ａ１で、印加された第１直流電圧に応じた角度変位α（例えば、−１〜＋３°）が発生する。これと共に、第２上部電極７Ｂと共通下部電極９との間に、所定の第２直流電圧（例えば、−１０〜＋３０Ｖ）を印加して、圧電カンチレバー２Ｂを駆動させる。これにより、圧電カンチレバー２Ｂの基端部ｂ０を支軸として、圧電カンチレバー２Ｂの先端部ｂ１で、印加された第２直流電圧に応じた角度変位β（例えば、−１〜＋３°）が発生する。
【００７９】
従って、圧電アクチュエータ１全体としては、圧電アクチュエータ１の基端部（圧電カンチレバー２Ｂの基端部ｂ０）を支点として、圧電アクチュエータ１の先端部（圧電カンチレバー２Ａの先端部ａ１）で、角度変位αと角度変位βとをベクトル的に加算した２つの角度成分を有する変位（α＋β）が発生する。この変位（α＋β）に応じてミラー部１２が基端部ｂ０を支点として回動してレーザ光等の光ビームを偏向する。このとき、第１，第２直流電圧は独立に印加可能であり、圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂは独立に駆動されるので、角度変位αと角度変位βとを独立に制御することができ、ミラー部１２を２軸駆動することが可能となる。
【００８０】
また、圧電体５Ａ，５Ｂは電荷を蓄積・保持することができるので、圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂはそれぞれ、変位α，βを保持することができる。よって、電圧を印加して所定の偏向角を得た後、この電圧の印加を停止しても、ミラー部１２の偏向角を保持することができる。
【００８１】
本実施形態によれば、長さ方向が異なる２つの圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂを屈曲変形が累積するように連結し、各圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂに独立に駆動電圧を印加可能とした圧電アクチュエータ１の先端部にミラー部１２を連結することで、ミラー部１２を２軸駆動することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、圧電アクチュエータ１は、２つの圧電カンチレバー２Ａ，２Ｂを直角に連結するものとしたが、連結する圧電カンチレバーの数及び連結する角度は、任意に変更可能である。例えば、他の実施形態として、圧電アクチュエータは、長さ方向が異なる圧電カンチレバーを３つ以上連結したものとしてもよい。この場合、その先端部に連結したミラー部を３軸以上で多軸駆動することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、圧電アクチュエータ１は、上部電極配線を上部電極層と圧電体層とを形状加工することにより分離して形成するものとしたが、他の実施形態として、後述の第２実施形態の第３，第４例の圧電アクチュエータのように、層間絶縁膜を備え、層間絶縁膜上に上部電極配線を形成するものとしてもよい。なお、この場合に、ミラー面反射膜と上部電極配線との材料と形成する工程とを共通にして、ミラー面反射膜と電極配線パターンとを同じ金属薄膜から同じ工程で形状加工して形成することができる。
【００８４】
また、本実施形態で、駆動電圧として用いる直流電圧は、電圧の大きさが一定の場合に限らない。また、駆動電圧として交流電圧を用いることも可能である。これらの駆動電圧の波形としては、正弦波、三角波、矩形波、鋸波等を、用途に応じて任意に選択することができる。さらに、本発明の光偏向器において、駆動電圧は、任意のオフセット電圧を有するものでもよい。後述の第２〜第６，第９実施形態の光偏向器の駆動電圧についても同じである。
［第２実施形態］
図３に示すように、第２実施形態の光偏向器１２３は、入射された光を反射するミラー部１２４と、ミラー部１２４を駆動する２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３と、圧電アクチュエータ１１２，１１３を支持する台座１２２とを備えている。
【００８５】
ミラー部１２４は矩形形状で、その一辺がミラー部側の圧電アクチュエータ１１２の先端部１１２ａ１に連結されている。このミラー部側の圧電アクチュエータ１１２は、その基端部１１２ｄ１が台座側の圧電アクチュエータ１１３の先端部１１３ａ１に、各圧電アクチュエータ１１２，１１３の出力方向が互いに直交するように連結されている。そして、台座側の圧電アクチュエータ１１３は、その基端部１１３ｄ１が台座１２２により支持されている。
【００８６】
ミラー部１２４は、ミラー部支持体１２５と、ミラー部支持体１２５上に形成されたミラー面反射膜１２６とを備えている。なお、ミラー面反射膜１２６の詳細は、第１実施形態のミラー面反射膜１４と同じである。また、ミラー部支持体１２５は、第１実施形態のミラー部支持体１３と同様に、シリコン基板から形成され、後述の圧電アクチュエータ１１２，１１３の支持体１２０と一体的に形成されている。これにより、ミラー部１２４は、圧電アクチュエータ１１２，１１３と機械的に連結され、圧電アクチュエータ１１２，１１３の駆動に応じて回動する。
【００８７】
２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３は、それぞれ、４つの圧電カンチレバー１１２Ａ〜１１２Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄを備えている。また、圧電アクチュエータ１１２，１１３は、それぞれ、圧電カンチレバー１１２Ａ〜１１２Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄの支持体として一体的に形成された支持体１１８，１１９を備えている。これらの支持体１１８，１１９は、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体１２０として一体的に形成されている。支持体１２０は、その基端部１２１が台座１２２上に保持され、基端部１２１から伸びた部分が、台座側の圧電アクチュエータ１１３の支持体１１９を構成し、この支持体１１９から延びた部分が、ミラー部側の圧電アクチュエータ１１２の支持体１１８を構成する。これにより、２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３が機械的に連結されたものとなる。
【００８８】
なお、台座１２２もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することによりミラー部支持体１２５、支持体１２０と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、第１実施形態と同じ手法が用いられる。
【００８９】
また、光偏向器１２３は、２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３にそれぞれ駆動電圧を印加するための２つの電極セット１１６，１１７を備えている。圧電アクチュエータ１１２の電極セット１１６は、先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー１１２Ａ，１１２Ｃに駆動電圧を印加するための第１上部電極１１６ａと、偶数番目の圧電カンチレバー１１２Ｂ，１１２Ｄに駆動電圧を印加するための第２上部電極１１６ｂと、これらの第１，第２上部電極１１６ａ，１１６ｂの共通の下部電極として用いられる共通下部電極１１６ｃとを備えている。
【００９０】
同様に、圧電アクチュエータ１１３の電極セット１１７は、先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー１１３Ａ，１１３Ｃに駆動電圧を印加するための第１上部電極１１７ａと、偶数番目の圧電カンチレバー１１３Ｂ，１１３Ｄに駆動電圧を印加するための第２上部電極１１７ｂと、これらの第１，第２上部電極１１３ａ，１１３ｂの共通の下部電極として用いられる共通下部電極１１７ｃとを備えている。これらの電極セット１１６，１１７の各電極１１６ａ〜１１６ｃ，１１７ａ〜１１７ｃは、それぞれ、支持体１２０の基端部１２１上にパッド状に形成されている。
【００９１】
ここで、本実施形態の光偏向器１２３において圧電アクチュエータ１１２，１１３として使用可能な圧電アクチュエータの例を以下に示す。
（１）第１例
図４に、光偏向器１２３に使用される圧電アクチュエータの第１例として、圧電アクチュエータ４１を示す。圧電アクチュエータ４１は、４つの圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄを備えている。また、圧電アクチュエータ４１は、圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃに駆動電圧を印加するための第１上部電極４７と、圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄに駆動電圧を印加するための第２上部電極４８と、第１，第２上部電極４７，４８の共通の下部電極として用いられる共通下部電極５１とを備えている。なお、第１例の圧電アクチュエータ４１の基本的な構成は、第１実施形態の圧電アクチュエータ１と同じであるので、詳細な説明は第１実施形態を参照して省略する。
【００９２】
圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄは、その長さ方向が同じになるように、各圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄの両端部ａ０〜ｄ０，ａ１〜ｄ１が隣り合うように並んで配置されている。そして、圧電カンチレバー４２Ａの端部ａ０と圧電カンチレバー４２Ｂの端部ｂ０との隣り合う部分が連結され、圧電カンチレバー４２Ｂの端部ｂ１と、圧電カンチレバー４２Ｃの端部ｃ１との隣り合う部分が連結され、圧電カンチレバー４２Ｃの端部ｃ０と、圧電カンチレバー４２Ｄの端部ｄ０との隣り合う部分が連結されている。これにより、圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄは折り返すように連結される。
【００９３】
圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄは、それぞれ、支持体４３Ａ〜４３Ｄと、下部電極４４Ａ〜４４Ｄと、圧電体４５Ａ〜４５Ｄと、上部電極４６Ａ〜４６Ｄとを備えている。第１上部電極４７は、第１上部電極配線４９Ｄを介して上部電極４６Ｃに接続され、さらに第１上部電極配線４９Ｂを介して上部電極４６Ａに接続されている。また、第２上部電極４８は、上部電極４６Ｄに接続され、さらに第２上部電極配線５０Ｃを介して上部電極４６Ｂと接続されている。また、共通下部電極５１は、下部電極４４Ａ〜４４Ｄと接続されている。
【００９４】
そして、第１上部電極４７と共通下部電極５１との間に電圧を印加することで、上部電極４６Ａ，４６Ｃと下部電極４４Ａ，４４Ｃとの間にそれぞれ電圧が印加され、圧電アクチュエータ４１の先端部側から奇数番目の圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃが駆動される。同様に、第２上部電極４８と共通下部電極５１との間に電圧を印加することで、上部電極４６Ｂ，４６Ｄと下部電極４４Ｂ，４４Ｄとの間にそれぞれ電圧が印加され、圧電アクチュエータ４１の先端部側から偶数番目の圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄが駆動される。
【００９５】
支持体４３Ａ〜４３Ｄは板状の部材で、シリコン基板を形状加工することにより支持体４３として一体的に形成されている。支持体４３は、その端部４３Ｅが台座５２に保持されており、端部４３Ｅから延びた部分が支持体４３Ｄを構成し、支持体４３Ｄから折り返した部分が支持体４３Ｃを構成し、支持体４３Ｃから折り返した部分が支持体４３Ｂを構成し、支持体４３Ｂから折り返した部分が支持体４３Ａを構成する。これにより、圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄが機械的に連結されたものとなる。なお、支持体４３，台座５２の詳細は、第１実施形態の圧電アクチュエータ１の支持体７，台座１４と同じである。
【００９６】
共通下部電極５１と下部電極４４Ａ〜４４Ｄとは、支持体４３上に成膜された金属薄膜（下部電極層）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。下部電極層の詳細は第１実施形態と同じである。共通下部電極５１は、支持体４３の端部４３Ｅ上にパッド状に形成され、下部電極４４Ｄと導通している。この下部電極４４Ｄは、支持体４３Ｄ上のほぼ全面に形成され、下部電極４４Ｃと導通している。この下部電極４４Ｃは、支持体４３Ｃ上のほぼ全面に形成され、下部電極４４Ｂと導通している。この下部電極４４Ｂは、支持体４３Ｂ上のほぼ全面に形成され、下部電極４４Ａと導通している。この下部電極４４Ａは、支持体４３Ａ上のほぼ全面に形成されている。
【００９７】
圧電体４５Ａ〜４５Ｄは、下部電極層上の１層の圧電膜（圧電体層）を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより、それぞれ、下部電極４４Ａ〜４４Ｄ上に互いに分離して形成されている。圧電体層の詳細は第１実施形態と同じである。
【００９８】
第１，第２上部電極４７，４８と、第１，第２上部電極配線４９Ｂ，４９Ｄ，５０Ｃと、上部電極４６Ａ〜４６Ｄとは、圧電体層上の上部電極層を半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成されている。上部電極層の詳細は第１実施形態と同じである。
【００９９】
第１上部電極４７は、支持体４３の端部４３Ｅ上にパッド状に形成され、第１上部電極配線４９Ｄと導通している。第１上部配線４９Ｄは、支持体４３Ｄ上に線状に形成され、上部電極４６Ｃと導通している。上部電極４６Ｃは、支持体４３Ｃ上のほぼ全面に形成され、第１上部電極配線４９Ｂと導通している。第１上部電極配線４９Ｂは、支持体４３Ｂ上に線状に形成され、上部電極４６Ａと導通している。上部電極４６Ａは、支持体４３Ａ上のほぼ全面に形成されている。
【０１００】
同様に、第２上部電極４８は、支持体４３の端部４３Ｅ上にパッド状に形成され、上部電極４６Ｄと導通している。上部電極４６Ｄは、支持体４３Ｄ上のほぼ全面に形成され、第２上部電極配線５０Ｃと導通している。第２上部電極配線５０Ｃは、支持体４３Ｃ上に線状に形成され、上部電極４６Ｂと導通している。上部電極４６Ｂは、支持体４３Ｂ上のほぼ全面に形成されている。
【０１０１】
なお、第１，第２上部電極４７，４８は、支持体４３の端部４３Ｃ上で、その下層の圧電体層及び下部電極層と共に形状加工されて、互いに分離して設けられていると共に、共通下部電極５１と分離して設けられている。
【０１０２】
このとき、第１実施形態について図２で説明したように、支持体４３Ｄ上で、第１上部電極配線４９Ｄ及びその下層の圧電体が、上部電極４６Ｄ及び圧電体４５Ｄと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線４９Ｄは、上部電極４６Ｄと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極４４Ｄとの間で絶縁されている。
【０１０３】
同様に、支持体４３Ｃ上で、第２上部電極配線５０Ｃ及びその下層の圧電体が、上部電極４６Ｃ及び圧電体４５Ｃと分離して設けられている。これにより、第２上部電極配線５０Ｃは、上部電極４６Ｃと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極４４Ｃとの間で絶縁されている。
【０１０４】
同様に、支持体４３Ｂ上で、第１上部電極配線４９Ｂ及びその下層の圧電体が、上部電極４６Ｂ及び圧電体４５Ｂと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線４９Ｂは、上部電極４６Ｂと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極４４Ｂとの間で絶縁されている。
【０１０５】
このように、第１，第２上部電極４７，４８は、平面的に互いに分離されると共に、共通下部電極５１との間で層間絶縁されている。従って、第１，第２上部電極４７，４８により、奇数番目の圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃと、偶数番目の圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄとに独立に駆動電圧を印加することができる。
【０１０６】
次に、圧電アクチュエータ４１の作動について説明する。まず、第１上部電極４７と共通下部電極５１との間に、所定の第１直流電圧を印加して、奇数番目の圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃを駆動させる。これと共に、第２上部電極４８と共通下部電極５１との間に、所定の第２直流電圧を印加して、偶数番目の圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄを駆動させる。
【０１０７】
このとき、第１，第２直流電圧とは、奇数番目の圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃと偶数番目の圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄとの角度変位が逆方向に発生するように印加する。例えば、圧電アクチュエータ４１の先端部を上方向に変位させる場合には、奇数番目の圧電カンチレバー４２Ａ，４２Ｃを上方向に変位させ、偶数番目の圧電カンチレバー４２Ｂ，４２Ｄを下方向に変位させる。圧電アクチュエータ４１の先端部を下方向に変位させるには、その逆にする。
【０１０８】
図５は、圧電アクチュエータ４１の駆動状態を模式的に示した図である。この図では、圧電アクチュエータ４１の先端部を上方向に変位させる場合が例示されている。圧電カンチレバー４２Ｄは、台座５２と連結した端部ｄ１を支点として、その端部ｄ０に下方向の角度変位が発生している。また、圧電カンチレバー４２Ｃは、圧電カンチレバー４２Ｄの端部ｄ０と連結した端部ｃ０を支点として、その端部ｃ１に上方向の角度変位が発生している。また、圧電カンチレバー４２Ｂは、圧電カンチレバー４２Ｃの端部ｃ１と連結した端部ｂ１を支点として、その端部ｂ０に下方向の角度変位が発生している。また、圧電カンチレバー４２Ａは、圧電カンチレバー４２Ｂの端部ｂ０と連結した端部ａ０を支点として、その端部ａ１に上方向の角度変位が発生している。このように４つの圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄを屈曲変形させることで、その先端部ａ１では、例えば、図３１に示した１つの圧電カンチレバー１３２Ａを備えるアクチュエータ１３１に比べて、各圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄの屈曲変形の大きさを加算した、より大きな出力が得られる。よって、圧電アクチュエータ４１によれば、圧電カンチレバーの長さ、ひいては圧電アクチュエータの長さを増大させることなく、また、エアダンピングの影響を増大させることなく、小型で大きな出力を得ることができる。
（２）第２例
図６に、光偏向器２１に使用される圧電アクチュエータの第２例として、圧電アクチュエータ６１を示す。圧電アクチュエータ６１は、第１例の圧電アクチュエータ４１と同様に、４つの圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄが連結されたものである。図６には、圧電アクチュエータ６１の圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの部分が示されている。また、図７には、図６の領域IIの拡大図が示されている。圧電アクチュエータ６１は、第１例の圧電アクチュエータ４１と基本的な構成は同じで、４つの圧電カンチレバー４２Ａ〜４２Ｄの支持体４３Ａ〜４３Ｄに係る構成が若干異なるものである。以下の説明では、第１例の圧電アクチュエータ４１と同一の構成については第１例と同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【０１０９】
圧電アクチュエータ６１において、４つの圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの支持体４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ、直線部６４Ａ〜６４Ｄとその両端の連結部６５Ａ〜６５Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄとから構成されている。隣り合う圧電カンチレバーの連結部６６Ａ，６６Ｂと、連結部６５Ｂ，６５Ｃと、連結部６６Ｃ，６６Ｄとは、それぞれ、Ｕ字状に連結されている。また、圧電カンチレバー６２Ｄの連結部６５Ｄが、台座５３上の支持体４３の基端部４３Ｅに連結されて保持されている。
【０１１０】
４つの圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの下部電極４４Ａ〜４４Ｄは、それぞれ、圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの支持体（直線部と連結部とを合わせた全体）６４Ａ〜６６Ａ，６４Ｂ〜６６Ｂ，６４Ｃ〜６６Ｃ，６４Ｄ〜６６Ｄ上のほぼ全面に形成されている。また、圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの圧電体４５Ａ〜４５Ｄと上部電極４６Ａ〜４６Ｄとは、圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄの支持体のうちの直線部６４Ａ〜６４Ｄ上のほぼ全面に形成されている。また、圧電アクチュエータ６１の第１上部電極配線６７ａ，６７ｂと、第２上部電極配線６８ａ，６８ｂとは、直線部６４Ｂ〜６４Ｄ上と連結部６５Ｂ〜６５Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄ上の側部に形成されている。
【０１１１】
第１上部電極配線６７ｂ及びその下層の圧電体は、第１実施形態の圧電アクチュエータ１について図２で説明したように、圧電カンチレバー６２Ｄの直線部６４Ｄ上で、圧電カンチレバー６２Ｄの上部電極４６Ｄ及び圧電体４５Ｄと分離して設けられている。これにより、第１上部電極配線６７ｂは、上部電極４６Ｄと平面的に分離されると共に、その下層の圧電体により下部電極４４Ｄとの間で絶縁されている。
【０１１２】
同様に、第１，第２上部電極配線６７ａ，６８ａ及びその下層の圧電体は、圧電カンチレバー６２Ｂ，６２Ｃの直線部６４Ｂ，６４Ｃ上で、それぞれ、圧電カンチレバー６２Ｂ，６２Ｃの上部電極４６Ｂ，４６Ｃ及び圧電体４５Ｂ，４５Ｃと分離して設けられている。さらに、連結部６５Ｂ〜６５Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄ上では、第１上部電極配線６７ａ，６７ｂ及びその下層の圧電体と、第２上部電極配線６８ａ，６８ｂ及びその下層の圧電体とが、分離して設けられている。
【０１１３】
このように、圧電アクチュエータ６１の第１，第２上部電極４７，４８は、平面的に互いに分離されると共に、共通下部電極５１との間で層間絶縁されている。従って、第１，第２上部電極４７，４８により、圧電カンチレバー６２Ａ〜６２Ｄに独立に駆動電圧を印加することができる。他の構成及び作動は、第１例の圧電アクチュエータ４１と同じである。圧電アクチュエータ６１によれば、第１例の圧電アクチュエータ４１と同様に、小型で大きな出力を得ることができる。
（３）第３例
図８に、光偏向器２１に使用される圧電アクチュエータの第３例として、圧電アクチュエータ７１を示す。圧電アクチュエータ７１は、第２例の圧電アクチュエータ６１において、上部電極層と下部電極層との間で絶縁するための層間絶縁膜を備えたものである。図８には、圧電アクチュエータ７１の圧電カンチレバー７２Ａ〜７２Ｄの上面図が示されている。また、図９には、図８の圧電アクチュエータ７１の斜視図が示されている。この図では、説明のために層間絶縁膜７３及び第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂを分離して図示しているが、実際には、支持体４３上に順次重ねられている。なお、以下の説明では、第２例の圧電アクチュエータ６１と同一の構成については、同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【０１１４】
圧電アクチュエータ７１では、第１，第２上部電極４７，４８と上部電極４６Ａ〜４６Ｄのみが、上部電極層を形状加工して形成されている。上部電極層上には、層間絶縁膜７３が形成されている。層間絶縁膜７３は、上部電極層上に成膜された絶縁膜を半導体プレーナプロセスにより形状加工することにより形成されている。層間絶縁膜７３の材料としては、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を用いる。なお、層間絶縁膜７３の材料としては、他の無機絶縁材料、或いはポリイミド等の有機絶縁材料を用いてもよい。
【０１１５】
層間絶縁膜７３は、支持体４３上の全面に、下部電極４４Ａ〜４４Ｄ、圧電体４５Ａ〜４５Ｄ、上部電極４６Ａ〜４６Ｄを覆うように形成されている。また、層間絶縁膜７３には、第１上部電極配線用の第１開口部７４ａ〜７４ｃと、第２上部電極配線用の第２開口部７５ａ〜７５ｃとが形成されている。なお、図示は省略するが、層間絶縁膜７３は、支持体４３の端部４３Ｅ上で、第１，第２上部電極４７，４８と共通下部電極５１のパッド上に開口部が形成されている。
【０１１６】
さらに、層間絶縁膜７３上に、第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂが形成されている。第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂは、絶縁膜上に成膜された金属薄膜からなる電極配線層を半導体プレーナプロセスにより形状加工することにより形成されている。電極配線層の材料としては、配線用の電極パターンの材料としては、金、白金、アルミ等を用いる。
【０１１７】
第１上部電極配線７６ａは、その一端が支持体４３Ａ上の第１開口部７４ａを覆うように形成されて上部電極４６Ａと導通し、支持体４３Ｂ上を通り支持体４３Ｃ上まで配線されている。そして、第１上部電極配線７６ａは、その他端が支持体４３Ｃ上の第１開口部７４ｂを覆うように形成されて、上部電極４６Ｃと導通している。
【０１１８】
また、第１上部電極配線７６ｂは、その一端が第１開口部７４ｃを覆うように形成されて上部電極４６Ｃと導通している。そして、第１上部電極配線７６ｂは、支持体４３Ｄ上を通り、図示は省略するが、支持体４３の端部４３Ｅ上まで配線されて、その他端が第１上部電極４７上に設けられて導通している。
【０１１９】
また、第２上部電極配線７７ａは、その一端が支持体４３Ｂ上の第２開口部７５ａを覆うように形成されて上部電極４６Ｃと導通し、支持体４３Ｃ上を通り支持体４３Ｄ上まで配線されている。そして、第２上部電極配線７７ａは、その他端が支持体４３Ｄ上の第２開口部７５ｂを覆うように形成されて、上部電極４６Ｄと導通している。
【０１２０】
また、第２上部電極配線７７ｂは、その一端が支持体４３Ｄ上の第２開口部７５ｃを覆うように形成されて上部電極４６Ｄと導通している。そして、第３上部電極配線７７ｂは、図示は省略するが、支持体４３の端部４３Ｅ上まで配線されて、その他端が第２上部電極４８上に設けられ導通している。
【０１２１】
図１０は、図８の圧電アクチュエータのIII−III線断面図である。図１０に示すように、支持体４３Ｄ上の下部電極４４Ｄ、圧電体４５Ｄ、上部電極４６Ｄを覆うように層間絶縁膜７３が形成されている。第２上部電極配線７７ｂは、第２開口部７５ｃを覆うように形成されて、第２上部電極配線７７ｂと上部電極４６Ｄとが導通している。一方、第１上部電極配線７６ｂは、層間絶縁膜７３の上に形成されるので、上部電極４６Ｄと分離されると共に、下部電極４４Ｄとの絶縁されている。このように層間絶縁膜７３を設けることで、第１実施形態について図２で示したように第２上部電極配線６６ｂをその下層の圧電体と共に形状加工して分離する必要がなくなる。よって、第３例の圧電アクチュエータ７１では、支持体６３Ｄ上のほぼ全面に形成された圧電体４５Ｄが、第２上部電極配線７６ｂの下層の部分も含めて、圧電カンチレバー６２Ｄの屈曲変形を発生させるために用いられる。
【０１２２】
この圧電アクチュエータ７１によれば、第２例の圧電アクチュエータ６１と同様に、小型で大きな出力を得ることができる。さらに、この圧電アクチュエータ７１では、層間絶縁膜上に上部電極配線が設けられているので、上部電極配線の下の圧電体層を分離して層間絶縁する必要がない。従って、支持体上の圧電体の面積占有率をより高くすることができると共に、圧電アクチュエータの駆動特性を向上することができ、より小型の圧電アクチュエータで大きな出力を得ることができる。さらに、圧電アクチュエータを層間絶縁膜で覆うことにより、湿度等の外部環境への耐性を向上することができる。
（４）第４例
図１１に、光偏向器２１に使用される圧電アクチュエータの第４例として、圧電アクチュエータ７０を示す。この圧電アクチュエータ７０は、第１例の圧電アクチュエータ４１において、第３例の圧電アクチュエータ７１と同様に、上部電極層と下部電極層との間で絶縁するための層間絶縁膜を備えたものである。図１１には、圧電アクチュエータ７０の上面図が示されている。なお、以下の説明では、第１例，第３例の圧電アクチュエータ４１，７１と同一の構成については、同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【０１２３】
第４例の圧電アクチュエータ７０では、第３例の圧電アクチュエータ７１と同様に、第１，第２上部電極４７，４８と上部電極４６Ａ〜４６Ｄのみが、上部電極層を形状加工して形成されている。上部電極層上には、層間絶縁膜７３が形成されている。層間絶縁膜７３は、支持体４３上の全面に、下部電極４４Ａ〜４４Ｄ、圧電体４５Ａ〜４５Ｄ、上部電極４６Ａ〜４６Ｄを覆うように形成されている。さらに、層間絶縁膜７３上に、第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂが形成されている。なお、層間絶縁膜７３と、第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂとの詳細は第３例の圧電アクチュエータ７１と同じである。
【０１２４】
第１上部電極配線７６ａは、その一端が支持体４３Ａ上の第１開口部７４ａを覆うように形成されて上部電極４６Ａと導通し、支持体４３Ｂ上を通り支持体４３Ｃ上まで配線されている。そして、第１上部電極配線７６ａは、その他端が支持体４３Ｃ上の第１開口部７４ｂを覆うように形成されて、上部電極４６Ｃと導通している。
【０１２５】
また、第１上部電極配線７６ｂは、その一端が第１開口部７４ｃを覆うように形成されて上部電極４６Ｃと導通している。そして、第１上部電極配線７６ｂは、支持体４３Ｄ上を通り、支持体４３Ｅ上まで配線されて、その他端が第１上部電極４７上に設けられて導通している。
【０１２６】
また、第２上部電極配線７７ａは、その一端が支持体４３Ｂ上の第２開口部７５ａを覆うように形成されて上部電極４６Ｃと導通し、支持体４３Ｃ上を通り支持体４３Ｄ上まで配線されている。そして、第２上部電極配線７７ａは、その他端が支持体４３Ｄ上の第２開口部７５ｂを覆うように形成されて、上部電極４６Ｄと導通している。
【０１２７】
また、第２上部電極配線７７ｂは、その一端が支持体４３Ｄ上の第２開口部７５ｃを覆うように形成されて上部電極４６Ｄと導通している。そして、第３上部電極配線７７ｂは、支持体４３Ｅ上まで配線されて、その他端が第２上部電極４８上に設けられ導通している。他の構成及び作動は、第１例の圧電アクチュエータ４１と同じである。
【０１２８】
この圧電アクチュエータ７０によれば、第１例の圧電アクチュエータ４１と同様に、小型で大きな出力を得ることができる。さらに、圧電アクチュエータ７０では、第３例の圧電アクチュエータ７１と同様に、層間絶縁膜上に上部電極配線が設けられているので、支持体上の圧電体の面積占有率をより高くすることができると共に、圧電アクチュエータの駆動特性を向上することができ、より小型の圧電アクチュエータで大きな出力を得ることができる。さらに、圧電アクチュエータを層間絶縁膜で覆うことにより、湿度等の外部環境への耐性を向上することができる。
【０１２９】
以上の第１〜第４例が、圧電アクチュエータ１１２，１１３として使用可能な圧電アクチュエータの例である。なお、図３の光偏向器１２３には、圧電アクチュエータ１１２，１１３として第２又は第３例の圧電アクチュエータを使用した場合が示されている。図示は省略するが、第１，第２上部電極１１６ａ，１１６ｂ，１１７ａ，１１７ｂは、第２又は第３例の圧電アクチュエータと同様に、第１、第２上部電極配線を介して圧電カンチレバー１１２Ａ〜１１２Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄの所定の上部電極と接続されている。
【０１３０】
次に、本実施形態の光偏向器１２３の作動を説明する。まず、ミラー部側の圧電アクチュエータ１１２の第１上部電極１１６ａと共通下部電極１１６ｃとの間に、所定の第１直流電圧を印加すると共に、第２上部電極１１６ｂと共通下部電極１１６ｃとの間に、第１直流電圧と逆極性の所定の第２直流電圧を印加する。これにより、圧電アクチュエータ１１２の基端部１１２ｄ１を支点として、圧電アクチュエータ１１２の先端部１１２ａ１で角度変位αが発生する。
【０１３１】
これと共に、台座側の圧電アクチュエータ１１３の第１上部電極１１７ａと共通下部電極１１７ｃとの間に、所定の第３直流電圧を印加すると共に、第２上部電極１１７ｂと共通下部電極１１７ｃとの間に、第３直流電圧と逆極性の所定の第４直流電圧を印加する。これにより、圧電アクチュエータ１１３の基端部１１３ｄ１を支点として、圧電アクチュエータ１１３の先端部１１３ａ１で角度変位βが発生する。
【０１３２】
これにより、２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３全体として、その先端部に、２つの角度成分を有する変位（α＋β）が発生する。この変位に応じてミラー部１２４が回動してレーザ光等の光ビームを偏向する。このとき、圧電アクチュエータ１１２，１１３は独立に駆動電極を有しているため、角度変位αと角度変位βとを独立に制御することができ、ミラー部１２４を２軸駆動することが可能となる。また、圧電カンチレバー１１２Ａ〜１１２Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄの圧電体は電荷を蓄積・保持することができるので、圧電アクチュエータ１１２，１１３はそれぞれ、変位α，βを保持することができる。よって、電圧を印加して所定の偏向角を得た後、この電圧の印加を停止しても、ミラー部１２４の偏向角を保持することができる。
【０１３３】
本実施形態によれば、小型で大きな出力を得ることができる２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３を出力方向が直交するように連結し、各圧電アクチュエータ１１２，１１３に独立に駆動電圧を印加可能として、一方の圧電アクチュエータ１１２の先端部にミラー部１２４を連結することで、２軸駆動で大きな偏向角を得ることができる。
【０１３４】
なお、本実施形態では、２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３を出力方向が直交するように連結するものとしたが、圧電アクチュエータを連結する角度は任意に変更可能であり、２つの圧電アクチュエータの出力方向が異なるように連結すればよい。
【０１３５】
また、本実施形態では、２つの圧電アクチュエータ１１２，１１３を連結し、その先端部にミラー部１２４を連結して光偏向器１１１としたが、連結する圧電アクチュエータの数は任意に変更可能である。例えば、他の実施形態として、出力方向の異なる圧電アクチュエータを３つ以上連結し、この先端部にミラー部を連結してもよい。この場合に、小型の光偏向器で、３軸以上の多軸駆動で大きな偏向角を得ることができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、圧電アクチュエータ１１２，１１３として、４つの圧電カンチレバーを連結した圧電アクチュエータを用いたが、連結する圧電カンチレバーの数は任意に変更可能である。
［第３実施形態］
図１２に示すように、第３実施形態の光偏向器１４１は、入射された光を反射するミラー部１４２と、ミラー部１４２を駆動する１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６と、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６を支持する台座１５３とを備えている。
【０１３７】
ミラー部１４２は矩形形状で、その両側が、ミラー部１４２を挟んで対向した１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６の先端部１４５ａ１，１４６ａ１にそれぞれ連結されている。また、これらの１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、その基端部１４５ｄ１，１４６ｄ１が台座１５３により支持されている。
【０１３８】
ミラー部１４２は、ミラー部支持体１４３と、ミラー部支持体１４３上に形成されたミラー面反射膜１４４とを備えている。なお、ミラー面反射膜１４４の詳細は、第１実施形態のミラー面反射膜１４と同じである。また、ミラー部支持体１４３は、第１実施形態のミラー部支持体１３と同様に、シリコン基板から形成され、後述の圧電アクチュエータ１４５，１４６の支持体１４７，１４８と一体的に形成されている。これにより、ミラー部１４２は、圧電アクチュエータ１４５，１４６と機械的に連結され、圧電アクチュエータ１４５，１４６の駆動に応じて回転する。
【０１３９】
１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、それぞれ、４つの圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄ，１４６Ａ〜１４６Ｄを備えている。また、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、それぞれ、４つの圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄ，１４６Ａ〜１４６Ｄの支持体として一体的に形成された支持体１４７，１４８を備えている。さらに、これらの支持体１４７，１４８は、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体１４９として一体的に形成されている。この支持体１４９は、その基端部１４９Ｅが台座１５３上に保持され、基端部１４９Ｅの一辺の一方の端から伸びた部分が、一方の圧電アクチュエータ１４５の支持体１４７を構成し、他方の端から延びた部分が、他方の圧電アクチュエータ１４６の支持体１４８を構成する。
【０１４０】
なお、台座１５３もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することによりミラー部支持体１４２、支持体１４９と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、第１実施形態と同じ手法が用いられる。また、ミラー部１４２と台座１５３との間には空隙が設けられ、ミラー部１４２が所定角度まで回転可能となっている。
【０１４１】
また、光偏向器１４１は、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６にそれぞれ駆動電圧を印加するための２つの電極セット１５１，１５２を、支持体１４９の基端部１４９Ｅ上に備えている。一方の電極セット１５１には、一方の圧電アクチュエータ１４５に駆動電圧を印加するための第１上部電極１５１ａ、第２上部電極１５１ｂ、共通下部電極１５１ｃの３つの電極パッドが備えられている。また、他方の電極セット１５２には、他方の圧電アクチュエータ１４６に駆動電圧を印加するための第１上部電極１５２ａ、第２上部電極１５２ｂ、共通下部電極１５２ｃの３つの電極パッドが備えられている。２つの電極セット１５１，１５２の詳細は、第２実施形態の２つの電極セット１１６，１１７と同じである。これにより、１対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６をそれぞれ独立して駆動することができる。
【０１４２】
なお、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６としては、第２実施形態と同様に、前記第１〜第４例のアクチュエータ４１，６１，７１，７０のいずれかを用いることができる。図１２の光偏向器１４１には、これらの圧電アクチュエータ１４５，１４６として第１例の圧電アクチュエータ４１を使用した場合が示されている。
【０１４３】
次に、本実施形態の光偏向器１４１の作動について説明する。まず、一方の圧電アクチュエータ１４５の第１上部電極１５１ａと共通下部電極１５１ｃとの間に、所定の第１直流電圧を印加すると共に、第２上部電極１５１ｂと共通下部電極１５１ｃとの間に、第１直流電圧と逆極性の所定の第２直流電圧を印加する。これにより、圧電アクチュエータ１４５の基端部１４５ｄ１を支点として、圧電アクチュエータ１４５の先端部１４５ａ１で角度変位が発生する。
【０１４４】
これと共に、他方の圧電アクチュエータ１４６の第１上部電極１５２ａと共通下部電極１５２ｃとの間に、所定の第３直流電圧を印加すると共に、第２上部電極１５２ｂと共通下部電極１５２ｃとの間に、第３直流電圧と逆極性の所定の第４直流電圧を印加する。これにより、圧電アクチュエータ１４６の基端部１４６ｄ１を支点として、圧電アクチュエータ１４６の先端部１４６ａ１で角度変位が発生する。
【０１４５】
このとき、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は対向して設けられているので、それぞれで発生する角度変位の中心軸線は同軸である。また、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６は、同じ大きさの角度変位が発生するように駆動される。このミラー部１４２の両側で発生した角度変位に応じて、ミラー部１４２が、図１２で第１の軸ｘ１回りで矢印で示した方向に回転して、レーザ光等の光ビームを偏向する。第１の軸ｘ１は、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６の中心軸線と同軸である。
【０１４６】
ここで、図１３は、本実施形態の光偏向器１４１の駆動状態を模式的に示した図である。図１３（ａ）は１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６に電圧を印加していない状態を示し、図１３（ｂ）は電圧を印加している状態を示す。図１３（ａ）（ｂ）には、圧電アクチュエータ１４５が示されている。図１３（ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ１４５に電圧を印加して、ミラー部側から奇数番目の圧電カンチレバー１４５Ａ，１４５Ｃを上方向に屈曲変形させると共に、偶数番目の圧電カンチレバー１４５Ｂ，１４５Ｄを下方向に屈曲変形させる。これにより、圧電アクチュエータ１４５では、各圧電カンチレバー１４５Ａ〜１４５Ｄの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。同様に、対向した圧電アクチュエータ１４６でも角度変位が発生する。これらの角度変位により、ミラー部１４２が、図１３（ｂ）の矢印で示したように回転する。
【０１４７】
本実施形態によれば、小型で大きな出力を得ることができる１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６をミラー部１４２を挟んで対向するように配置し、各圧電アクチュエータ１４５，１４６を駆動することによりミラー部１４２を回転させるので、小型の光偏向器で大きな偏向角を容易に得ることができる。
［第４実施形態］
図１４に示すように、第４実施形態の光偏向器１６１は、入射された光を反射するミラー部１６２と、ミラー部１６２を駆動する２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６と、これらの圧電アクチュエータ１６３〜１６６を支持する可動枠１７１、台座１７４とを備えている。なお、本実施形態の光偏向器１６１は、第３実施形態のミラー部１４２、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６を一体的に回転させるための、もう１対の圧電アクチュエータを備えたものである。
【０１４８】
ミラー部１６２は矩形形状で、その１対の対辺が、ミラー部１６２を挟んで対向した内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の先端部にそれぞれ連結されている。また、これらの内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４は、その基端部が、ミラー部１６２とこれらの内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４とを囲むように設けられた可動枠１７１に連結されて支持されている。なお、ミラー部１６２、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の構成は、第３実施形態のミラー部１４２、１対の圧電アクチュエータ１４５，１４６と同じである。
【０１４９】
可動枠１７１は矩形形状で、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４と直交する方向に、可動枠１７１を挟んで対向した外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６の先端部にそれぞれ連結されている。また、これらの外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６は、その基端部が、可動枠１７１と外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６とを囲むように設けられた台座１７４上の支持体基端部１７３に連結されて支持されている。
【０１５０】
なお、ミラー部１６２のミラー部支持体と、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の支持体と、可動枠１７１と、外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６の支持体と、台座上の支持体基端部１７３とは、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体として一体的に形成されている。
【０１５１】
また、台座１７４もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することにより前記１枚の支持体と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、第１実施形態と同じ手法が用いられる。ミラー部１６２と可動枠１７１との間には空隙が設けられ、ミラー部１６２が所定角度まで回転可能となっている。また、可動枠１７１と台座１７４との間には空隙が設けられ、可動枠１７１が所定角度まで回転可能となっている。
【０１５２】
また、光偏向器１６１は、２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６にそれぞれ駆動電圧を印加するための４つの電極セット１６７〜１７０を、台座１７４上の支持体基端部１７３上に備えている。４つの電極セット１６７〜１７０には、それぞれ、第１上部電極、第２上部電極、共通下部電極の３つの電極パッドが備えられている。４つの電極セット１６７〜１７０の詳細は、第３実施形態の２つの電極セット１５１，１５２と同じである。これにより、２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６をそれぞれ独立して駆動することができる。
【０１５３】
また、２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６としては、第３実施形態と同様に、前記第１〜第４例のアクチュエータ４１，６１，７１，７０のいずれかを用いることができる。図１４の光偏向器１６１には、これらの圧電アクチュエータ１６３〜１６６として第１例の圧電アクチュエータ４１を使用した場合が示されている。
【０１５４】
次に、本実施形態の光偏向器１６１の作動を説明する。光偏向器１６１では、第３実施形態と同様に、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４に電圧を印加する。これにより、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４が駆動され、それぞれ、先端部に中心軸線が同軸の角度変位を発生する。これらの角度変位により、ミラー部１６２は、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の中心軸線と同軸の第１の軸ｘ２周りで矢印の示す方向に回転する。
【０１５５】
これと共に、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４と同様に、外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６に電圧を印加する。これにより、外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６が駆動され、それぞれ、先端部に中心軸線が同軸の角度変位を発生する。これらの角度変位により、可動枠１７１は、第１の軸ｘ２周りと直交する、外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６の中心軸線と同軸の第２の軸ｘ３周りで矢印の示す方向に回転する。
【０１５６】
このとき、ミラー部１６２を駆動する内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４と、可動枠１７１を駆動する外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６とは、独立に制御可能なので、ミラー部１６２と可動枠１７１とが互いの動きに干渉することなく独立に回転される。そして、この可動枠１７１の回転により、ミラー部１６２と内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４とが一体的に回転し、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の駆動による回転とは独立にミラー部１６２が回転する。
【０１５７】
従って、２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６の駆動により、ミラー部１６２が２軸駆動されて、入射されたレーザ光等の光ビームが偏向される。
【０１５８】
本実施形態によれば、小型で大きな出力を得ることができる２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６をミラー部１６２、可動枠１７１を挟んで対向して配置し、これらの２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６を駆動することにより、ミラー部１６２を２軸で回転させることができる。これにより、小型の光偏向器で、２方向について安定して大きな偏向角を容易に得ることができる。このとき、本実施形態によれば、駆動電圧として直流電圧を印加して、この印加した電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。
【０１５９】
なお、他の実施形態として、２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６に、駆動電圧としてそれぞれ交流電圧を印加して、２方向（例えば水平方向、垂直方向）で独立に光走査することが可能である。このとき、光偏向器１６１の機械的な共振周波数（第一次共振点）より小さい所定値以下の周波数の交流電圧を印加して、光偏向器１６１を非共振駆動させることで、直流電圧を印加した場合と同様に、印加した電圧の大きさに応じた偏向角で安定に光走査することができる。また、駆動電圧として光偏向器１６１の機械的な共振周波数（第一次共振点）付近の周波数の交流電圧を印加して、共振駆動とすることも可能である。これによれば、光偏向器１６１を共振駆動させることで、印加電圧の大きさに対して、より大きな偏向角で光走査することができる。
【０１６０】
次に、本実施形態の光偏向器１６１の駆動特性の試験について説明する。なお、光偏向器１６１は、後述の第７実施形態の製造方法により製造した。試験条件としては、内側又は外側の１対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６に、それぞれ−３０〜３０［Ｖ］の直流電圧を印加した。試験の結果、それぞれ、ミラー部１６２の偏向角±５［deg］の駆動特性を得られた。また、光偏向器１６１の機械的な共振周波数（第一次共振点）は数１００Ｈｚ以上であり、この周波数以下の駆動信号に対しては、印加電圧の大きさに応じた線形的な出力が得られた。
【０１６１】
次に、図１５に本実施形態の光偏向器１６１を使用した画像表示装置１７５を示す。画像表示装置１７５は、光偏向器１６１と、レーザ光源１７６と、ディスプレイ１７７とを備えている。レーザ光源１７６、ディスプレイ１７７は所定の位置に固定されている。レーザ光源１７６から出力されたレーザ光は、所定の強度変調を受けて集光用のレンズ又はレンズ群（図示せず）を通過して光偏向器１６１のミラー部１６２に入射される。入射されたレーザ光は、ミラー部１６２の偏向角に応じた所定の方向に偏向され、投射用のレンズ或いはレンズ群（図示せず）を通してディスプレイ１７７上に投射され、画像を形成する。
【０１６２】
このとき、光偏向器１６１は、駆動電圧を制御することにより任意の速度で任意の偏向角を得ることができるので、図１５に示すように、入射された光を水平、垂直方向にベクタースキャンしてディスプレイ１７７上に投射することができる。
【０１６３】
なお、本実施形態の光偏向器１６１は、上述の投射型ディスプレイ等の画像表示装置の他にも、例えば、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成用の光走査装置、或いはレーザレーダ、バーコードリーダ、エリアセンサ等のセンシング用の光走査装置に用いることができる。
［第５実施形態］
図１６示すように、第５実施形態の光偏向器１８１は、入射された光を反射するミラー部１８２と、ミラー部１８２をそれぞれトーションバー１９３ａ，１９３ｂを介して駆動する内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６と、これらの第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６を支持する可動枠１９４と、可動枠１９４を駆動する外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８と、これらの圧電アクチュエータ１８７，１８８を支持する台座１９７とを備えている。なお、本実施形態は、第４実施形態の光偏向器１６１において、内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の代わりに、２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６を備えたものである。
【０１６４】
ミラー部１８２は矩形形状で、その１対の対辺のそれぞれの中心位置から外側へ延びた１対のトーションバー１９２ａ，１９３ｂが連結されている。一方のトーションバー１９３ａは、このトーションバー１９３ａを挟んで対向した１対の第２の圧電アクチュエータ１８３，１８４のそれぞれの先端部に連結されている。また、他方のトーションバー１９３ｂは、このトーションバー１９３ｂを挟んで対向した１対の第２の圧電アクチュエータ１８５，１８６のそれぞれの先端部に連結されている。これらの２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６は、それぞれ、その基端部が、ミラー部１６２とこれらの第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６とを囲むように設けられた可動枠１９４に連結されて支持されている。
【０１６５】
可動枠１９４は矩形形状で、トーションバー１９３ａ，１９３ｂと直交する方向の１対の対辺が、可動枠１９４を挟んで対向した外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８の先端部にそれぞれ連結されている。また、これらの外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８は、その基端部が、可動枠１９４とこれらの圧電アクチュエータ１８７，１８８とを囲むように設けられた台座１９７上の支持体基端部１９６に連結されて支持されている。
【０１６６】
なお、ミラー部１８２の構成は、第３実施形態のミラー部１４２と同じである。また、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６は、それぞれ、１つの圧電カンチレバーを備えている。これらの第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６の基本的な構成は、図３０に示した１つの圧電カンチレバー１３２Ａを備えた圧電アクチュエータ１３１と同じである。また、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８としては、第３実施形態と同様に、前記第１〜第４例のアクチュエータ４１，６１，７１，７０のいずれかを用いることができる。図１６の光偏向器１８１には、これらの外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８として第１例の圧電アクチュエータ４１を使用した場合が示されている。
【０１６７】
また、ミラー部１８２のミラー部支持体と、トーションバー１９３ａ，１９３ｂと、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６の支持体と、可動枠１９４と、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８の支持体と、台座１９７上の支持体基端部１９６とは、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体として一体的に形成されている。さらに、台座１９７もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することにより前記１枚の支持体と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、第１実施形態と同じ手法が用いられる。ミラー部１８２と可動枠１９４との間には空隙が設けられ、ミラー部１８２が所定角度まで回転可能となっている。また、可動枠１９４と台座１９７との間には空隙が設けられ、可動枠１９４が所定角度まで回転可能となっている。
【０１６８】
また、光偏向器１８１は、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６に駆動電圧を印加するための２つの内側用電極セット１８９，１９０と、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８に駆動電圧を印加するための２つの外側用電極セット１９１，１９２を、台座１９７上の支持体基端部１９６上に備えている。
【０１６９】
一方の内側用電極セット１８９には、内側の各対の一方の第２の圧電アクチュエータ１８３，１８５の上部電極と下部電極との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッドと下部電極パッドとが備えられている。同様に、他方の内側用電極セット１９０には、内側の各対の他方の第２の圧電アクチュエータ１８４，１８６の上部電極と下部電極との間にそれぞれ駆動電圧を印加するための上部電極パッドと下部電極パッドとが備えられている。
【０１７０】
また、２つの外側用電極セット１９１，１９２には、それぞれ、第１上部電極、第２上部電極、共通下部電極の３つの電極パッドが備えられている。２つの外側用電極セット１９１，１９２の詳細は、第４実施形態の２つの電極セット１６９，１７０と同じである。これにより、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６と、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８とをそれぞれ独立して駆動することができる。
【０１７１】
次に、本実施形態の光偏向器１８１の作動を説明する。まず、光偏向器１８１では、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６に電圧を印加する。これにより、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６が駆動され、それぞれ、先端部に角度変位を発生する。これらの角度変位により、ミラー部１８２は、１対のトーションバー１９３ａ，１９３ｂと同軸の第１の軸ｘ４周りで回転する。
【０１７２】
ここで、図１７は、本実施形態の光偏向器１８１の内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６の駆動状態を模式的に示した図である。図１７（ａ）はこれらの圧電アクチュエータ１８３〜１８６に電圧を印加していない状態を示し、図１７（ｂ）は電圧を印加している状態を示す。図１７（ａ）（ｂ）には、図１６に示すIV−IV線端面図が示されている。図１７（ａ）に示したように、内側の一方の対の第２の圧電アクチュエータ１８３，１８４は、それぞれ、支持体１８３ａ，１８４ａと下部電極１８３ｂ，１８４ｂと圧電体１８３ｃ，１８４ｃと上部電極１８３ｄ，１８４ｄとを有する１つの圧電カンチレバーを備えている。図１７（ｂ）に示したように、これらの圧電アクチュエータ１８３，１８４の上部電極１８３ｄ，１８４ｄと下部電極１８３ｂ，１８４ｂとの間にそれぞれ互いに逆極性の電圧±Ｖｄを印加して駆動させると、矢印で示したように互いに逆方向に屈曲変形する。これらの屈曲変形により、トーションバー１９３ａが図１７（ｂ）の矢印で示したように回転する。同様に、内側の他方の対の第２の圧電アクチュエータ１８５，１８６に互いに逆極性の電圧±Ｖｄを印加して駆動させることにより、トーションバー１９３ｂが同じ方向に回転する。このミラー部１８２の両側のトーションバー１９３ａ，１９３ｂの回転に応じてミラー部１８２が第１の軸ｘ４周りで回転する。
【０１７３】
これと共に、光偏向器１８１では、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８に電圧を印加する。これにより、第４実施形態と同様に、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８が駆動され、それぞれ、先端部に中心軸線が同軸の角度変位を発生する。これらの角度変位により、可動枠１９４は、第１の軸ｘ４と直交する第２の軸ｘ５周りで回転する。このとき、第４実施形態と同様に、ミラー部１８２と可動枠１９４とが互いの動きに干渉することなく独立に回転される。そして、この可動枠１９４の回転により、ミラー部１８２と内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６とが一体的に回転し、内側の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６の駆動による回転とは独立にミラー部１８２が回転する。
【０１７４】
本実施形態では、内側の各対の一方の第２の圧電アクチュエータ１８３，１８５には、互いに同位相の第１の交流電圧を印加する。また、内側の各対の他方の第２の圧電アクチュエータ１８４，１８６にも、互いに同位相の第２の交流電圧を印加する。このとき、第１の交流電圧と第２の交流電圧とは、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波）とする。これにより、ミラー部１８２を回転させて第１の方向（例えば水平方向）について所定の第１周波数で所定の第１偏向角で光走査することができる。このとき、これらの内側の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６では、駆動電圧としてトーションバー１９３ａ，１９３ｂを含むミラー部１８２の機械的な共振周波数（第一次共振点）付近の周波数の交流電圧を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。
【０１７５】
また、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８には、それぞれ駆動電圧として第３の交流電圧を印加する。これにより、ミラー部１８２を回転させて第２の方向（例えば垂直方向）について所定の第２周波数で所定の第２偏向角で光走査することができる。このとき、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８によれば、非共振駆動で大きな出力を得ることができる。よって、ミラー部１８２、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、及び内側の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６を含む可動枠１９４の機械的な共振周波数（第一次共振点）より小さい所定値以下の周波数の交流電圧を印加して非共振駆動させることで、印加した電圧の大きさに応じた偏向角で安定に光走査することができる。
【０１７６】
従って、６つの圧電アクチュエータ１８３〜１８８の駆動により、入射されたレーザ光等の光ビームが２方向（例えば水平方向、垂直方向）で独立に光走査される。
【０１７７】
本実施形態によれば、内側の第２の圧電アクチュエータと外側の圧電アクチュエータとをそれぞれ駆動して、ミラー部を２軸で回転駆動して２次元的に光走査することができる。このとき、内側の２対の第２の圧電アクチュエータの共振駆動により、比較的高い走査周波数（数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ）において低電圧で大きな偏向角の走査を行うことができると共に、この走査と独立且つ両立して、外側の１対の圧電アクチュエータの非共振駆動により、任意の走査周波数で、すなわち、比較的低い走査周波数（０〜１００Ｈｚ）でも、大きな偏向角の走査を行うことができる。
【０１７８】
次に、本実施形態の光偏向器１８１の駆動特性の試験について説明する。なお、光偏向器１８１は、後述の第７実施形態の製造方法により製造した。試験条件としては、内側の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６に、それぞれ−３０〜３０［Ｖ］の交流電圧を印加した。また、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８に、第４実施形態の光偏向器１６１の駆動特性の試験と同様に、それぞれ−３０〜３０［Ｖ］の直流電圧を印加した。試験の結果、内側の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６の共振駆動により、共振周波数２０ｋＨｚで偏向角±１０［deg］の駆動特性を得られた。また、外側の圧電アクチュエータ１８７，１８８の駆動により、第４実施形態の光偏向器１６１と同様に、駆動周波数６０Ｈｚでミラー部１８２の偏向角±５［deg］の駆動特性を得られた。
【０１７９】
次に、図１８に本実施形態の光偏向器１８１を使用した画像表示装置１９８を示す。画像表示装置１９８は、第４実施形態について説明した画像表示装置１７５と基本的な構成は同じである。画像表示装置１９８は、光偏向器１８１と、レーザ光源１９９と、ディスプレイ２００とを備えている。レーザ光源１９９、ディスプレイ２００は所定の位置に固定されている。レーザ光源１９９から出力されたレーザ光は、光偏向器１８１のミラー部１８２に入射される。入射されたレーザ光は、ミラー部１８２の偏向角に応じた所定の方向に偏向され、ディスプレイ２００上に投射され、画像を形成する。
【０１８０】
このとき、光偏向器１８１は、水平方向の周波数の高い走査と垂直方向の周波数の低い走査とを独立に且つ両立させて行うことができるので、図１８に示すように、入射された光を水平方向、垂直方向に効率良くラスタスキャンしてディスプレイ２００上に投射することができる。よって、図１８に示すような、水平方向の走査と垂直方向の走査との大きな周波数比が必要になるディスプレイにおいて、効率良く走査して画像を表示することができる。
【０１８１】
なお、本実施形態の光偏向器１８１は、上述の投射型ディスプレイ等の画像表示装置の他にも、第４実施形態の光偏向器１６１と同様に、例えば、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成用の光走査装置、或いはレーザレーダ、バーコードリーダ、エリアセンサ等のセンシング用の光走査装置に用いることができる。
［第６実施形態］
図１９示すように、第６実施形態の光偏向器２０１は、入射された光を反射するミラー部２０２と、ミラー部２０２をトーションバー２１１ａ，２１１ｂを介して駆動する１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４と、これらの第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４を支持する可動枠２１２と、可動枠２１２を駆動する１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６と、これらの圧電アクチュエータ２０５，２０６を支持する台座２１５とを備えている。
【０１８２】
ミラー部２０２は円形形状で、その両端から外側へ延びた１対のトーションバー２１１ａ，２１１ｂが連結されている。また、ミラー部２０２を囲むように、半円弧形状の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４が空隙を隔てて設けられている。これらの１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４は、それぞれの一方の端部が一方のトーションバー２１１ａを挟んで対向して連結され、それぞれの他方の端部が他方のトーションバー２１１ｂを挟んで対向して連結されている。また、これらの１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４は、その円弧部の中心位置の外側が、ミラー部２０２とこれらの第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４とを囲むように設けられた可動枠２１２に連結されて支持されている。
【０１８３】
可動枠２１２は矩形形状で、トーションバー２１１ａ，２１１ｂと直交する方向の１対の両側が、可動枠２１２を挟んで対向した１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６の先端部にそれぞれ連結されている。また、これらの１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６は、その基端部が、可動枠２１２とこれらの１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６とを囲むように設けられた台座２１５上の支持体基端部２１４に連結されて支持されている。
【０１８４】
なお、ミラー部２０２の構成は、第３実施形態のミラー部１４２と同じである。また、内側の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４は、第４実施形態の２対の第２の圧電アクチュエータ１８３〜１８６と同様に、それぞれ、１つの圧電カンチレバーを備えている。一方の第２の圧電アクチュエータ２０３は、第４実施形態の２つの第２の圧電アクチュエータ１８３，１８５を合わせたものに相当する。また、他方の第２の圧電アクチュエータ２０４は、第４実施形態の２つの第２の圧電アクチュエータ１８４，１８６を合わせたものに相当する。これらの１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４の基本的な構成は、図３０に示した１つの圧電カンチレバー１３２Ａを備えた圧電アクチュエータ１３１と同じである。
【０１８５】
また、外側の１対の圧電アクチュエータ１８７，１８８としては、第３実施形態と同様に、前記第１〜第４例のアクチュエータ４１，６１，７１，７０のいずれかを用いることができる。図１９の光偏向器２０１には、これらの１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６として第２例の圧電アクチュエータ６１を使用した場合が示されている。１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６は、それぞれ、第２例の圧電アクチュエータ６１において６つの圧電カンチレバーを連結したものである。
【０１８６】
また、ミラー部２０２のミラー部支持体、トーションバー２１１ａ，２１１ｂ、内側の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４の支持体、可動枠２１２、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６の支持体、台座２１５上の支持体基端部２１４は、シリコン基板を形状加工することにより１枚の支持体として一体的に形成されている。さらに、台座２１５もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することにより前記１枚の支持体と一体的に形成されている。シリコン基板を形状加工する手法としては、第１実施形態と同じ手法が用いられる。また、ミラー部２０２と可動枠２１２との間には空隙が設けられ、ミラー部２０２が所定角度まで回転可能となっている。また、可動枠２１２と台座２１５との間には空隙が設けられ、可動枠２１２が所定角度まで回転可能となっている。
【０１８７】
また、光偏向器２０１は、４つの圧電アクチュエータ２０３〜２０６に駆動電圧を印加するための２つの電極セット２０７，２０８を備えている。２つの電極セット２０７，２０８は、それぞれ、台座２１５上の一方の側と他方の側とに対向して設けられている。
【０１８８】
一方の電極セット２０７には、内側の１対のうちの一方の第２の圧電アクチュエータ２０３に駆動電圧を印加するための内側用上部電極パッド２０７ａと、外側の１対のうちの一方の圧電アクチュエータ２０５に駆動電圧を印加するための第１，第２上部電極パッド２０７ｂ，２０７ｃと、これらの３つの上部電極パッド２０７ａ〜２０７ｃの共通の下部電極として用いられる共通下部電極２０７ｄとが備えられている。第１上部電極パッド２０７ｂにより、圧電アクチュエータ２０５の先端部から奇数番目の圧電カンチレバー２０５Ａ，２０５Ｃ，２０５Ｅに駆動電圧が印加される。また、第２上部電極パッド２０７ｃにより、圧電アクチュエータ２０５の先端部から偶数番目の圧電カンチレバー２０５Ｂ，２０５Ｄ，２０５Ｆに駆動電圧が印加される。
【０１８９】
同様に、他方の電極セット２０８には、内側の１対のうちの他方の第２の圧電アクチュエータ２０４に駆動電圧を印加するための内側用上部電極２０８ａと、外側の１対のうちの他方の圧電アクチュエータ２０６に駆動電圧を印加するための第１，第２上部電極２０８ｂ，２０８ｃと、これらの３つの上部電極２０８ａ〜２０８ｃの共通の下部電極として用いられる共通下部電極２０８ｄとが備えられている。
【０１９０】
なお、図１９では図示を省略しているが、第１，第２上部電極パッド２０７ｂ，２０７ｃ，２０８ｂ，２０８ｃは、第２例の圧電アクチュエータ６１と同様に、上部電極層及び圧電体層を形状加工することにより分離されて形成された第１，第２上部電極配線を介して、圧電カンチレバー２０５Ａ〜２０５Ｆ，２０６Ａ〜２０６Ｆの所定の上部電極と接続されている。同様に、内側用上部電極パッド２０７ａ、２０８ａも、上部電極層及び圧電体層を形状加工することにより分離されて形成された内側用上部電極配線を介して、圧電アクチュエータ２０３，２０４の圧電カンチレバーの上部電極と接続されている。
【０１９１】
ここで、図２０には、図１９の領域Vの拡大図が示されている。図２０に示したように、３つの上部電極配線２０９ａ〜２０９ｃが、上部電極層及び圧電体層を形状加工することにより分離されて形成されている。圧電カンチレバー２Ｃの上部電極から延びた第１上部電極配線２０９ａは、圧電カンチレバー２Ａの上部電極に接続されている。また、圧電カンチレバー２０５Ｄの上部電極から延びた第２上部電極配線２０９ｂは、圧電カンチレバー２０５Ｂの上部電極に接続されている。また、内側用電極配線２０９ｃは、第１，第２上部電極配線２０９ａ，２０９ｂに沿って形成されている。この内側用電極配線２０９ｃは、さらに延びて可動枠２１２上を通って内側の圧電アクチュエータ２０３の圧電カンチレバーの上部電極に接続されている。さらに、下部電極層を形状加工して形成された下部電極配線２０９ｄにより、圧電カンチレバー２０５Ｃ，２０５Ｂの下部電極が接続されている。
【０１９２】
これにより、内側の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４と、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６とをそれぞれ独立して駆動することができる。
【０１９３】
次に、本実施形態の光偏向器２０１の作動を説明する。なお、光偏向器２０１の基本的な作動は光偏向器１８１と同じである。
【０１９４】
まず、光偏向器２０１では、第５実施形態の光偏向器１８１と同様に、内側の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４に電圧を印加する。これにより、１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４が駆動され、それぞれ、先端部に角度変位を発生する。これらの角度変位により、ミラー部２０２は、１対のトーションバー２１１ａ，２１１ｂと同軸の第１の軸ｘ６周りで回転する。
【０１９５】
これと共に、光偏向器２０１では、第５実施形態の光偏向器１８１と同様に、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６に電圧を印加する。これにより、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６が駆動され、それぞれ、先端部に中心軸線が同軸の角度変位を発生する。これらの角度変位により、可動枠２１２は、第１の軸ｘ６と直交する第２の軸ｘ７周りで回転する。このとき、第５実施形態と同様に、ミラー部２０２と可動枠２１２とが互いの動きに干渉することなく独立に回転される。そして、この可動枠２１２の回転により、ミラー部２０２と内側の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４とが一体的に回転し、内側の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４の駆動による回転とは独立にミラー部２０２が回転する。
【０１９６】
ここで、図２１は、本実施形態の光偏向器２０１の外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６の駆動状態を模式的に示した図である。図２１（ａ）は１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６に電圧を印加していない状態を示し、図２１（ｂ）は電圧を印加している状態を示す。図２１（ａ）（ｂ）には、圧電アクチュエータ２０６が示されている。図２１（ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ２０６に電圧を印加して、可動枠側から奇数番目の圧電カンチレバー２０６Ａ，２０６Ｃ，２０６Ｅを上方向に屈曲変形させると共に、偶数番目の圧電カンチレバー２０６Ｂ，２０６Ｄ，２０６Ｆを下方向に屈曲変形させる。これにより、圧電アクチュエータ２０６では、各圧電カンチレバー２０６Ａ〜２０６Ｆの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。同様に、対向した圧電アクチュエータ２０５でも角度変位が発生する。これらの角度変位により、可動枠２１２が第２の軸ｘ７周りで回転する。
【０１９７】
本実施形態では、内側の一方の第２の圧電アクチュエータ２０３に、第１の交流電圧を印加し、他方の第２の圧電アクチュエータ２０４に、第２の交流電圧を印加する。このとき、第１の交流電圧と第２の交流電圧とは、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波）とする。これにより、ミラー部２０２を回転させて第１の方向（例えば水平方向）について所定の第１周波数で所定の第１偏向角で光走査することができる。このとき、これらの内側の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４では、駆動電圧としてトーションバー２１１ａ，２１１ｂを含むミラー部２０２の機械的な共振周波数（第一次共振点）付近の周波数の交流電圧を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。
【０１９８】
また、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６には、それぞれ駆動電圧として第３の交流電圧を印加する。これにより、ミラー部２０２を回転させて第２の方向（例えば垂直方向）について所定の第２周波数で所定の第２偏向角で光走査することができる。このとき、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６によれば、非共振駆動でも大きな出力を得ることができる。よって、ミラー部２０２、トーションバー２１１ａ，２１１ｂ、及び内側の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４を含む可動枠２１２の機械的な共振周波数（第一次共振点）より小さい所定値以下の周波数の交流電圧を印加して非共振駆動させることで、印加した電圧の大きさに応じた偏向角で安定に光走査することができる。
【０１９９】
従って、４つの圧電アクチュエータ２０３〜２０６の駆動により、入射されたレーザ光等の光ビームが２方向（例えば水平方向、垂直方向）で独立に光走査される。
【０２００】
本実施形態によれば、第５実施形態と同様に、内側の第２の圧電アクチュエータと外側の圧電アクチュエータとをそれぞれ駆動して、ミラー部を２軸で回転駆動して２次元的に光走査することができる。このとき、内側の１対の第２の圧電アクチュエータの共振駆動により、比較的高い走査周波数において低電圧で大きな偏向角の走査を行うことができると共に、この走査と独立且つ両立して、外側の１対の圧電アクチュエータの非共振駆動により、任意の走査周波数で、すなわち、比較的低い走査周波数でも、大きな偏向角の走査を行うことができる。
【０２０１】
次に、本実施形態の光偏向器２０１の駆動特性の試験について説明する。なお、光偏向器２０１は、後述の第７実施形態の製造方法により製造した。このとき、ミラー部２０２は直径１．５ｍｍとした。また、ＳＯＩ基板の各層の厚みは、活性層３０μｍ、中間酸化膜層２μｍ、ハンドリング層５００μｍとし、熱酸化シリコン膜の厚みは５００ｎｍとした。
【０２０２】
試験条件としては、内側の１対の第２の圧電アクチュエータ２０３，２０４に、それぞれ交流電圧を印加して、１１．２ｋＨｚで共振駆動させて、水平方向について光走査を行った。これと共に、外側の１対の圧電アクチュエータ２０５，２０６に、それぞれ交流電圧を印加して、６０Ｈｚで非共振駆動させ、垂直方向について光走査を行った。
【０２０３】
図２２のグラフに、試験結果として、水平方向と垂直方向との光走査の偏向角を示す。図２２のグラフにおいて、横軸は、印加した交流電圧の大きさ（ピーク間電圧）であり、縦軸は、光走査の偏向角である。図２２に示すように、例えば、印加電圧４０［Ｖpp］の場合に、水平方向の高速の光走査（図２２中のV-scan）については偏向角３９［deg］を得られ、垂直方向の低速の光走査（図２２中のH-scan）については偏向角２９［deg］を得られた。
【０２０４】
次に、図２３に本実施形態の光偏向器２０１を使用した画像表示装置２１６を示す。画像表示装置２１６は、光偏向器２０１と、レーザ光源２１７と、ハーフミラー（ビームスプリッター）２１８と、ディスプレイ２１９とを備えている。レーザ光源２１７、ハーフミラー２１８、ディスプレイ２１６は所定の位置に固定されている。レーザ光源２１７から出力されたレーザ光は、所定の強度変調を受けて集光用のレンズ又はレンズ群（図示せず）を通過して、ハーフミラー２１８を通り、光偏向器２０１のミラー部２０２に入射される。入射されたレーザ光は、ミラー部２０２の偏向角に応じた所定の方向に偏向され、ハーフミラー２１８で分岐された光がディスプレイ２１９上に投射され、画像を形成する。
【０２０５】
このとき、光偏向器２０１は、第５実施形態の光偏向器１８１と同様に、水平方向の高速の走査と垂直方向の低速の走査とを独立に且つ両立させて行うことができるので、入射された光を水平方向、垂直方向に効率良くラスタスキャンしてディスプレイ２１９上に投射することができる。よって、図２０に示すように、ディスプレイ２１９上の水平方向Ｈ（例えば３９[deg]）、垂直方向Ｖ（例えば２９[deg]）の長方形の領域を、効率良く走査して画像を表示することができる。
【０２０６】
なお、本実施形態の光偏向器２０１は、上述の投射型ディスプレイ等の画像表示装置の他にも、第５実施形態の光偏向器１８１と同様に、例えば、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成用の光走査装置、或いはレーザレーダ、バーコードリーダ、エリアセンサ等のセンシング用の光走査装置に用いることができる。
［第４実施形態の光偏向器の使用例］
図２４には、第４実施形態の光偏向器１６１を複数組み合わせて構成した光偏向器アレイ２２３と、この光偏向器アレイ２２３を使用した光スイッチ２２１を示す。
【０２０７】
光偏向器アレイ２２３は、複数の（Ｎ個の）光偏向器１６１をアレイ状に配置したものである。各光偏向器１６１ｉ（ｉ＝１，．．．，Ｎ）の構成は、第４実施形態の光偏向器１６１と同じである。この光偏向器アレイ２２３によれば、各光偏向器１６１ｉに直流電圧を印加して独立に駆動して、それぞれを所定の偏向角に保持することが可能であり、広範囲で偏向角を制御することができる。なお、光偏向器アレイ２２３は、その全体を、シリコン基板を形状加工することにより、一体的に形成することができる。
【０２０８】
そして、光スイッチ２２１は、光偏向器アレイ２２３と、光ビームを入力して各光偏向器１６１ｉに入射するための複数の（Ｍ個の）入力光ファイバ２２４と、光偏向器で反射された光ビームを出力するための複数の（Ｍ個の）出力光ファイバ２２５とを備えている。各光ファイバ２２４ｊ，２２５ｋ（ｊ，ｋ＝１，．．．，Ｍ）は、それぞれ所定の位置に固定されている。入力光ファイバ２２４ｊからの光ビームは、光偏向器アレイ２２３の光偏向器１６１ｉのミラー部に入射される。このとき、光偏向器１６１ｉによれば、任意の偏向角を保持することができるので、入力された光ビーム２２６ｊを偏向して、任意の出力光ファイバ２２５ｋから出力させることができる。よって、この光スイッチ２２１によれば、入力光ファイバー２２４から出力光ファイバー２２５への光クロスコネクトを容易に行うことができる。
【０２０９】
なお、本使用例では、光偏向器アレイ２２３を光クロスコネクトを行う光スイッチ２２１に用いたが、他の使用例として、例えば、光偏向器アレイ２２３を車両等の移動体用の前照灯（ヘッドライト）の照射光軸上に配置することにより、照射光内に文字や画像のパターンを形成できる、いわゆるピクセルライトとして用いることもできる。
［第７実施形態］
図２５には、第７実施形態における光偏向器の製造方法を示す。この製造方法では、
第５実施形態において前記第１例の圧電アクチュエータ４１を使用した場合の光偏向器１８１が製造される。なお、図２５（ａ）〜（ｅ），図２６（ｆ）〜（ｈ）は、光偏向器１８１の断面を模式的に示している。
【０２１０】
図２５（ａ）に示すように、ミラー部１８２の支持体、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の支持体、可動枠１９４、支持体基端部１９６、台座１９７を形成する基板としては、ＳＯＩ基板２３１を用いている。ＳＯＩ基板２３１は、単結晶シリコン（活性層２３１ａ、又はＳＯＩ層ともいう）／酸化シリコン（中間酸化膜層２３１ｂ）／単結晶シリコン（ハンドリング層２３１ｃ）の張り合わせ基板である。ＳＯＩ基板の各層の厚みは、例えば、活性層２３１ａの厚みは５〜１００μｍ、中間酸化膜層２３１ｂの厚みは０．５〜２μｍ、ハンドリング層２３１ｃの厚みは１００〜６００μｍである。また、活性層２３１ａの表面は光学研磨処理が施されている。
【０２１１】
まず、図２５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の表面（活性層２３１ａ側）及び裏面（ハンドリング層２３１ｃ側）に熱酸化炉（拡散炉）によって熱酸化シリコン膜２３２ａ，２３２ｂを形成する（熱酸化膜形成ステップ）。熱酸化シリコン膜２３２ａ，２３２ｂの厚みは、例えば０．１〜１μｍとする。
【０２１２】
次に、図２５（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の表面（活性層２３１ａ側）に、下部電極層２３３、圧電体層２３４、上部電極層２３５を順次形成する。
【０２１３】
まず、下部電極層形成ステップで、ＳＯＩ基板２３１の活性層２３１ａ側の熱酸化シリコン膜２３２ａ上に、２層の金属薄膜からなる下部電極層２３３を形成する。下部電極層２３３の材料としては、１層目（下層）の金属薄膜にはチタンを用い、２層目（上層）の金属薄膜には白金を用いる。各金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。各金属薄膜の厚みは、例えば１層目のチタンは３０〜１００ｎｍ、２層目の白金は１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度とする。
【０２１４】
次に、圧電体層形成ステップで、下部電極層２３３上に、１層の圧電膜からなる圧電体層２３４を形成する。圧電体層２３４の材料としては、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる。また、圧電膜の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度とする。圧電膜は、例えば、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法により成膜する。反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法については、具体的には、本願出願人による特開２００１−２３４３３１号公報、特開２００２−１７７７６５号公報、特開２００３−８１６９４号公報に記載された手法を用いる。
【０２１５】
このアーク放電プラズマを利用した反応性イオンプレーティング法は、プラズマガンで真空容器内に発生させた高密度酸素プラズマ中で原料金属を加熱蒸発させ、真空容器内或いは半導体基板上において各金属蒸気と酸素とが反応することにより、半導体基板上に圧電膜を形成するものである。この方法を用いることにより、比較的低い成膜温度においても高速に圧電膜を形成できる。特に、アーク放電反応性イオンプレーティング法による圧電膜を形成する際に、その下地として、例えば化学溶液堆積法（ＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法）によりシード層を形成することで、より優れた圧電特性を有する圧電膜を形成することができる。
【０２１６】
なお、圧電膜は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法等により成膜してもよい。ただし、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法を用いることにより、バルクの圧電体と同等の圧電特性を有する厚みのある膜を成膜することができる。
【０２１７】
次に、上部電極層形成ステップで、圧電体層２３４上に、１層の金属薄膜からなる上部電極層２３５を形成する。上部電極層２３５の材料としては、白金又は金を用いる。上部電極層２３５は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。上部電極層２３５の厚みは、例えば１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とする。
【０２１８】
次に、図２５（ｄ）に示すように、形状加工ステップで、上部電極層２３５、圧電体層２３４、下部電極層２３３の形状を加工して、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の圧電カンチレバーの上部電極、圧電体、下部電極を形成する。この際に、熱酸化シリコン膜２３２ａの形状加工も同時に行う。
【０２１９】
具体的には、まず、上部電極層２３５上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、上部電極層２３５及び圧電体層２３４に対して、RIE（Reactive Ion Etching）装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、内側用電極セット１８９，１９０の上部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の第１，第２上部電極の電極パッドと、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の圧電カンチレバーの上部電極及び圧電体とが形成される。また、このとき、これらの上部電極用の電極パッドと所定の圧電カンチレバーの上部電極とを接続するための上部電極配線（電極配線パターン）も形成される。
【０２２０】
同様に、下部電極層２３３上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、下部電極層２３３及び熱酸化シリコン膜２３２ａに対して、RIE装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、内側用電極セット１８９，１９０の下部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の共通下部電極の電極パッドと、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の圧電カンチレバーの下部電極とが形成される。また、このとき、これらの下部電極用の電極パッドと各圧電カンチレバーの下部電極以外の部分の熱酸化シリコン膜２３２ａが除去される。なお、内側用電極セット１８９，１９０の下部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の共通下部電極の電極パッドとは、図２５（ｄ）に示した下部電極層２２３が露出した端部ｅ１のように形成され、内側用電極セット１８９，１９０の上部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の第１，第２上部電極の電極パッドとは、上部電極層２３５が露出した部分の端部ｅ２のように形成される。
【０２２１】
次に、図２５（ｅ）に示すように、反射面形成ステップで、ミラー部１８２のミラー面反射膜が形成される。まず、ＳＯＩ基板２３１のＳＯＩ層２３１ａ側の全面に、１層の金属薄膜（反射膜）２３６を形成する。金属薄膜２３６の材料としては、例えば金、白金、アルミ等を用いる。また、金属薄膜２３６は、例えばスパッタ法、蒸着法を用いて成膜する。金属薄膜２３６の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。
【０２２２】
次に、金属薄膜２３６の形状を加工する。具体的には、まず、金属薄膜２３６上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、金属薄膜２３６に対して、RIE装置を用いてドライエッチングを行う。これにより、ＳＯＩ層２３１ａ上（熱酸化膜２３２ａを除去したシリコン面）にミラー面反射膜が形成される。熱酸化膜２３２ａを除去したＳＯＩ層２３１ａ上にミラー面反射膜を形成することにより、熱酸化膜の応力によりミラー部１８２が反ることが防止される。
【０２２３】
次に、図２６（ｆ）〜（ｈ）に示すように、支持体形成ステップで、ミラー部１８２の支持体、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の支持体、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、可動枠１９４、支持体基端部１９６、台座１９７が形成される。まず、図２６（ｆ）に示すように、活性層２３１ａ（単結晶シリコン）の形状を加工する。まず、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングし、このパターニングしたレジスト材料をマスクとして、Deep−RIE装置を用いて、活性層２３１ａのシリコンの形状を加工する。Deep−RIE装置は、マイクロマシニング技術で使用されるドライエッチング装置であり、シリコンを垂直に深く掘ることが可能な装置である。
【０２２４】
次に、図２６（ｆ）に示すように、ハンドリング層２３１ｃの形状を加工する。まず、ＳＯＩ基板２３１の裏面にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングし、このパターニングしたレジスト材料をマスクとして、ハンドリング層２３１ｃ側の熱酸化シリコン膜２３２ｂについて、RIE装置を用いてドライエッチングを行う。次に、同じマスクを用いて、Deep−RIE装置を用いて、ハンドリング層２３１ｃのシリコンを加工する。これにより、ミラー部１８２、圧電アクチュエータ１８３〜１８８、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、可動枠１９４の裏側を深く掘り下げ中空状態にする。
【０２２５】
次に、図２６（ｇ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の中間酸化膜層２３１ｂを除去する。具体的には、図２６（ｅ）と同じマスクを用いて、ＳＯＩ基板の裏側から中間酸化膜層２３１ｂをRIE装置を用いてドライエッチングする。これにより、ミラー部１８２、圧電アクチュエータ１８３〜１８８、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、可動枠１９４の周囲を部分的にＳＯＩ基板２３１から切り離して空隙を形成し、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の駆動と、ミラー部１８２、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、可動枠１９４の回転を可能にする。
【０２２６】
以上の工程により、光偏向器１８１が製造される。
【０２２７】
この製造方法によれば、光偏向器１８１を半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することができるので、製造が容易であり、小型化や量産や歩留まりの向上が可能となる。さらに、光偏向器１８１をデバイスに組み込む場合に、デバイス全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、光偏向器１８１を他のデバイスに組み込むことが容易となる。
【０２２８】
なお、本実施形態の製造方法は、第１実施形態の光偏向器１１、第５実施形態において前記第２例の圧電アクチュエータ６１を使用した場合の光偏向器１８１、第２〜第４，第６実施形態において前記第１例又は第２例の圧電アクチュエータ４１，６１を使用した場合の光偏向器１４１，１６１，１８１，２０１を製造する際にも用いることができる。さらに、これらの光偏向器の使用例である光偏向器アレイを製造する際にも用いることができる。
［第８実施形態］
図２７には、第８実施形態における光偏向器の製造方法を示す。この製造方法では、
第５実施形態において前記第４例の圧電アクチュエータ７０を使用した場合の光偏向器１８１が製造される。なお、図２７（ａ）〜（ｅ），図２８（ｆ）〜（ｊ）は、光偏向器１８１の断面を模式的に示している。
【０２２９】
本実施形態の製造方法は、第７実施形態の製造方法において、層間絶縁膜７３を形成するステップと、第１，第２上部電極配線７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂを形成するステップとを備えたものである。以下の説明では、第７実施形態と同じ処理については、第７実施形態を参照して説明を省略する。
【０２３０】
図２７（ａ）に示すように、支持体４３を形成する基板としては、第７実施形態と同様のＳＯＩ基板２３１を用いる。まず、図２７（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の表面（活性層２３１ａ側）及び裏面（ハンドリング層２３１ｃ側）に熱酸化炉によって熱酸化シリコン膜２３２ａ，２３２ｂを形成する（熱酸化膜形成ステップ）。次に、図２７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の表面（活性層２３１ａ側）に、下部電極層２３３、圧電体層２３４、上部電極層２３５を順次形成する（下部電極層形成ステップ、圧電体層形成ステップ、上部電極層形成ステップ）。なお、熱酸化膜形成ステップ、下部電極層形成ステップ、圧電体層形成ステップ、上部電極層形成ステップは、第７実施形態の各ステップと同様である。
【０２３１】
次に、図２７（ｄ）に示すように、上部電極層２３３、圧電体層２３４、下部電極層２３５の形状を加工する（形状加工ステップ）。この際に、熱酸化シリコン膜２３２ａの形状加工も同時に行う。形状加工ステップの詳細は、第７実施形態と同様である。これにより、内側用電極セット１８９，１９０の上部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の第１，第２上部電極の電極パッドと、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の圧電カンチレバーの上部電極及び圧電体とが形成される。また、内側用電極セット１８９，１９０の下部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の共通下部電極の電極パッドと、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の圧電カンチレバーの下部電極とが形成される。また、これらの下部電極用の電極パッドと各圧電カンチレバーの下部電極以外の部分の熱酸化シリコン膜２３２ａが除去される。ただし、このとき、第７実施形態と異なり、これらの上部電極用の電極パッドと所定の圧電カンチレバーの上部電極とを接続するための上部電極配線は形成されない。
【０２３２】
次に、図２７（ｅ）と図２８（ｆ）とに示すように、層間絶縁膜形成ステップで、各圧電アクチュエータの層間絶縁膜７３が形成される。まず、図２７（ｅ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１の活性層２３１ａ側の全面に、絶縁体の薄膜である絶縁膜２３７を形成する。絶縁膜２３７の材料としては、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を用いる。絶縁膜２３７は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて成膜する。絶縁膜２３７の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。
【０２３３】
なお、絶縁膜２３７の材料としては、ポリイミド等の有機絶縁材料を用いてもよい。この場合には、例えばスピンコーティング法を用いて成膜する。このとき、絶縁膜２３７の厚みは、例えば０．５〜５μｍ程度とする。
【０２３４】
次に、図２８（ｆ）に示すように、全面に成膜した絶縁膜２３７の形状を加工する。具体的には、まず、絶縁膜２３７上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、絶縁膜２３７に対して、RIE装置を用いてドライエッチングを行う。これにより、各圧電カンチレバーの上部電極上で部分的に開口した層間絶縁膜７３が形成される。
【０２３５】
なお、図２８（ｆ）に示した層間絶縁膜７３の開口部ｆ１のように、内側用電極セット１８９，１９０の下部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の共通下部電極の電極パッド上が開口され、層間絶縁膜７３の開口部ｆ２のように、内側用電極セット１８９，１９０の上部電極パッドと、外側用電極セット１９１，１９２の第１，第２上部電極の電極パッド上が開口される。また、各圧電アクチュエータの圧電カンチレバーの上部電極上の開口部も開口部ｆ２のように形成される。また、ミラー面反射膜を形成する部分ｆ３で層間絶縁膜７３が除去される。
【０２３６】
次に、反射面形成ステップ兼電極配線形成ステップで、図２８（ｇ）に示すように、ミラー面反射膜と上部電極用の電極配線パターンとを形成する。まず、ＳＯＩ基板の活性層側の全面に、１層の金属薄膜２３６，２３８（ミラー面反射膜を形成するための反射膜２３６と電極配線パターンを形成するための電極配線層２３８との共通の金属薄膜）を形成する。金属薄膜２３６，２３８の材料としては、例えば金、白金、アルミ等を用いる。また、金属薄膜２３６，２３８は、例えばスパッタ法、蒸着法を用いて成膜する。また、金属薄膜２３６，２３８の厚みは、例えば１００〜５００ｎｍ程度とする。
【０２３７】
次に、金属薄膜２３６，２３８の形状を加工する。具体的には、まず、金属薄膜２３６，２３８上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、金属薄膜に対して、RIE装置を用いてドライエッチングを行う。これにより、これらの上部電極用の電極パッドと所定の圧電カンチレバーの上部電極とを接続するための上部電極配線（電極配線パターン）が形成される。また、ミラー部１８２のミラー面反射膜が形成される。
【０２３８】
次に、図２８（ｈ）〜（ｊ）に示すように、ＳＯＩ基板２３１を加工してミラー部１８２の支持体、圧電アクチュエータ１８３〜１８８の支持体、トーションバー１９３ａ，１９３ｂ、可動枠１９４、支持体基端部１９６、台座１９７を形成する（支持体形成ステップ）。なお、支持体形成ステップは、第７実施形態のステップと同様である。
【０２３９】
以上の工程により、光偏向器１８１が製造される。
【０２４０】
本実施形態の製造方法によれば、第７実施形態と同様に、光偏向器１８１を半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することができるので、製造が容易であり、小型化や量産や歩留まりの向上が可能となる。さらに、光偏向器１８１をデバイスに組み込む場合に、デバイス全体として半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスを用いて一体的に形成することが可能となるので、光偏向器１８１を他のデバイスに組み込むことが容易となる。
【０２４１】
なお、本実施形態の製造方法は、第１実施形態において圧電アクチュエータ１に層間絶縁膜を備えた場合の光偏向器１１、第５実施形態において前記第３例の圧電アクチュエータ７１を使用した場合の光偏向器１８１、第２〜第４，第６実施形態において前記第３例又は第４例の圧電アクチュエータ７１，７０を使用した場合の光偏向器１４１，１６１，１８１，２０１を製造する際にも用いることができる。さらに、これらの光偏向器の使用例である光偏向器アレイを製造する際にも用いることができる。
［第９実施形態］
図２９に、第９実施形態の光偏向器２４１を示す。この光偏向器２４１は、第４実施形態の光偏向器１６１（図１４）に対しミラー部の構成のみ相違するものである。以下では、第４実施形態の光偏向器１６１と同一の構成については、同一の参照符号を付して説明は省略する。
【０２４２】
本実施形態のミラー部２４２は、ミラー部支持体２４３と、角柱形状のミラー固定ロッド２４４と、矩形板状のミラー２４５とを備えている。ミラー部支持体２４３は、第４実施形態のミラー部１６２のミラー部支持体と同様に、シリコン基板を形状加工することにより、光偏向器２４１の内側の１対の圧電アクチュエータ１６３，１６４の支持体、可動枠１７１、外側の１対の圧電アクチュエータ１６５，１６６の支持体、及び台座１７４上の支持体基端部１７３と共に一体的に形成されている。
【０２４３】
このミラー部支持体２４３上には、ミラー固定ロッド２４４が立設され、その基端部がミラー部支持体２４３に固定されている。ミラー固定ロッド２４４の先端部には、ミラー２４５の下面の中心部が固定されている。このミラー２４５は、光偏向器２４１全体を覆う大きさに設けられており、その上面が反射面となっている。
【０２４４】
ミラー２４５は、例えば、シリコン基板を形状加工して形成した板状部材上に、ミラー面反射膜（反射面）を形成した構成とする。このとき、ミラー面反射膜の構成は、第４実施形態のミラー部１６２のミラー面反射膜と同じとすればよい。また、ミラー固定ロッド２４４も、シリコン基板を形状加工することにより、ミラー２４５と一体的に形成する。これらのミラー２４５及びミラー固定ロッド２４４は、光偏向器１６１の１枚の支持体を形成するシリコン基板とは別体で形成する。そして、ミラー固定ロッド２４４の基端部の下面を、ミラー部支持体２４３上に固着してミラー部２４２を形成する。このようにミラー固定ロッド２４４をミラー部支持体２４２上に固着するためには、例えば、接着剤による接着、ポリイミド等の永久レジストによる接着、陽極接合、ハンダ接合等の方法が挙げられる。
【０２４５】
本実施形態の光偏向器２４１では、上記のように、光偏向器全体を覆う大きさのミラー２４５を、光偏向器２４１のミラー部支持体２４３上にミラー固定ロッド２４４を介して固定することで、２階建て構造のミラー部２４２が形成される。このミラー部２４２は、光偏向器２４１の２対の圧電アクチュエータ１６３〜１６６と機械的に連結されているので、光偏向器２４１の駆動に応じて２軸で回転する。他の構成は、第４実施形態と同じである。
【０２４６】
ミラー部２４２をこのような構造にすることで、光偏向器２４１の外形サイズを厚み方向以外に大きくすることなく、ミラー２４５のサイズを大きくすることが可能である。よって、光偏向器２４１のフィルファクター（Fill Factor）を高くすることができる。フィルファクターとは、素子面積に対するミラー面積（有効集光面積）の割合である。このフィルファクターの値が１に近いほど、光の利用効率が高い素子ということができる。本実施形態によれば、ミラー２４５が光偏向器２４１全体を覆うような大きさであるので、フィルファクターが１に近く光の利用効率が高い。
【０２４７】
本実施形態では、第４実施形態と同様に、２対の圧電アクチュエータの駆動により、ミラー部２４２が２軸駆動されて、ミラー２４５に入射された光が偏向される。このとき、フィルファクターが低い場合は、レーザ光のように集束した光ビームを用いればミラーのみに光を入射することが容易であるが、光が拡がる光源では、ミラーに光を集めて偏向させ光を有効利用することが難しい。これに対し、本実施形態の光偏向器２４１では、フィルファクターの値が高いので、レーザ光のように集束した光ビームだけでなく、例えばハロゲンランプ、ＨＩＤ（High Intensity Discharged）ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のように放射特性を有する光源からの照射光についても、効率良く偏向することができる。
【０２４８】
従って、本実施形態によれば、小型の光偏向器で偏向角を広範囲に容易に制御可能である。特に、光偏向器の外形サイズを厚み方向以外に大きくすることなく、ミラーのサイズを大きくすることができるから、フィルファクターが高く光の利用効率が高い光偏向器が提供される。
【０２４９】
なお、本実施形態では、第４実施形態の光偏向器１６１においてミラー部を変更するものとしたが、他の実施形態として、第１〜第３，第５，第６実施形態の光偏向器１１，１２３，１４１，１８１，２０１のミラー部を本実施形態のミラー部２４２のように構成してもよい。
【０２５０】
本実施形態の光偏向器２４１の使用例として、前述の光偏向器アレイ２２３（図２４）のように、光偏向器２４１を複数組み合わせて光偏向器アレイを構成することができる。そして、この光偏向器アレイを車両等の移動体用のヘッドランプのリフレクタ部の一部又は全部として、照射光の配分（配光）を制御することにより、例えばピクセルライトのように、照射光内に文字や画像のパターンを形成することができる。また、ステアリング舵角に応じてヘッドランプからの配光を制御するＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）に用いることができる。この場合、本実施形態の光偏向器２４１は、フィルファクターを高くすることが可能であるので、この光偏向器２４１を使用した光偏向器アレイによれば、ランプ光源のような放射特性を有する光源からの配光を効率良く制御できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０２５１】
【図１】本発明の第１実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図２】図１の光偏向器のI−I線断面図。
【図３】本発明の第２実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図４】本発明の光偏向器に使用される圧電アクチュエータの構成の一例を示す斜視図。
【図５】図４の圧電アクチュエータの作動を示す説明図。
【図６】本発明の光偏向器に使用される圧電アクチュエータの構成の一例を示す斜視図。
【図７】図６の圧電アクチュエータの構成を示す説明図。
【図８】本発明の光偏向器に使用される圧電アクチュエータの構成の一例を示す上面図。
【図９】図８の圧電アクチュエータの構成を示す斜視図。
【図１０】図８の圧電アクチュエータのIII−III線断面図。
【図１１】本発明の光偏向器に使用される圧電アクチュエータの構成の一例を示す上面図。
【図１２】本発明の第３実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図１３】図１２の光偏向器の作動を示す説明図。
【図１４】本発明の第４実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図１５】図１４の光偏向器を使用した光学装置の構成を示す説明図。
【図１６】本発明の第５実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図１７】図１６の光偏向器の作動を示す説明図。
【図１８】図１６の光偏向器を使用した光学装置の構成を示す説明図。
【図１９】本発明の第６実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図２０】図１９の光偏向器の構成を示す説明図。
【図２１】図１９の光偏向器の作動を示す説明図。
【図２２】図１９の光偏向器の作動特性の一例を示すグラフ。
【図２３】図１９の光偏向器を使用した光学装置の構成を示す説明図。
【図２４】本発明の光偏向器を使用した光スイッチの構成を示す説明図。
【図２５】本発明の第７実施形態における製造方法を示す説明図。
【図２６】図２４の製造方法を示す説明図。
【図２７】本発明の第８実施形態における製造方法を示す説明図。
【図２８】図２６の製造方法を示す説明図。
【図２９】本発明の第９実施形態における光偏向器の構成を示す斜視図。
【図３０】１つの圧電カンチレバーを有する圧電アクチュエータの構成を示す斜視図。
【図３１】図３０の圧電アクチュエータの作動を示す説明図。
【符号の説明】
【０２５２】
１…圧電アクチュエータ、２Ａ，２Ｂ…圧電カンチレバー、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…支持体、４Ａ，４Ｂ…下部電極、５Ａ，５Ｂ…圧電体、６Ａ，６Ｂ…上部電極、７Ａ…第１上部電極、７Ｂ…第２上部電極、７Ｃ…第２上部電極配線、９…共通下部電極、１０…台座、１１…光偏向器、１２…ミラー部、１３…ミラー面反射膜、１４…ミラー部支持体、
４１…圧電アクチュエータ、４２Ａ〜４２Ｄ…圧電カンチレバー、４３，４３Ａ〜４３Ｄ…支持体、４４Ａ〜４４Ｄ…下部電極、４５Ａ〜４５Ｄ…圧電体、４６Ａ〜４６Ｄ…上部電極、４７…第１上部電極，４８…第２上部電極、４９Ｂ，４９Ｄ…第１上部電極配線、５０Ｃ…第２上部電極配線、５１…共通下部電極、５２…台座、
６１…圧電アクチュエータ、６２Ａ〜６２Ｄ…圧電カンチレバー、６４Ａ〜６４Ｄ…直線部、６５Ａ〜６５Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄ…連結部、６７ａ，６７ｂ…第1上部電極配線、６８ａ，６８ｂ…第２上部電極配線、
７０…圧電アクチュエータ、７１…圧電アクチュエータ、７２Ａ〜７２Ｄ…圧電カンチレバー、７３…層間絶縁膜、７４ａ〜７４ｃ…第１開口部、７５ａ〜７５ｃ…第２開口部、７６ａ，７６ｂ…第１上部電極配線、７７ａ，７７ｂ…第２上部電極配線、
１１２，１１３…圧電アクチュエータ、１１２Ａ〜１１２Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄ…圧電カンチレバー、１１８，１１９，１２０，１２１…支持体、１１６，１１７…電極セット、１１６ａ，１１７ａ…第１上部電極、１１６ｂ，１１７ｂ…第２上部電極、１１６ｃ，１１７ｃ…共通下部電極、１２２…台座、１２３…光偏向器、１２４…ミラー部、１２５…ミラー部支持体、１２６…ミラー面反射膜、
１３１…圧電アクチュエータ、１３２Ａ…圧電カンチレバー、１３３，１３３Ａ…支持体、１３４，１３４Ａ…下部電極、１３５Ａ…圧電体、１３６，１３６Ａ…上部電極、１３７…台座、
１４１…光偏向器、１４２…ミラー部、１４３…ミラー部支持体、１４４…ミラー面反射膜、１４５，１４６…圧電アクチュエータ、１４５Ａ〜１４５Ｄ，１４６Ａ〜１４６Ｄ…圧電カンチレバー、１４７，１４８，１４９…支持体、１５１，１５２…電極セット、１５１ａ，１５２ａ…第１上部電極、１５１ｂ，１５２ｂ…第２上部電極、１５１ｃ，１５２ｃ…共通下部電極、１５３…台座、
１６１…光偏向器、１６２…ミラー部、１６３〜１６６…圧電アクチュエータ、１６７〜１７０…電極セット、１７１…可動枠、１７３…支持体基端部、１７４…台座、１７５…画像表示装置、１７６…レーザ光源、１７７…ディスプレイ、
１８１…光偏向器、１８２…ミラー部、１８３〜１８６…第２の圧電アクチュエータ、１８７，１８８…圧電アクチュエータ、１８９，１９０…内側用電極セット、１９１，１９２…外側用電極セット、１９３ａ，１９３ｂ…トーションバー、１９４…可動枠、１９６…支持体基端部、１９７…台座、１９８…画像表示装置、１９９…レーザ光源、２００…ディスプレイ、
２０１…光偏向器、２０２…ミラー部、２０３，２０４…第２の圧電アクチュエータ、２０５，２０６…圧電アクチュエータ、２０７ａ，２０８ａ…第１上部電極、２０７ｂ，２０７ｂ…第２上部電極、２０７ｃ，２０８ｃ…内側用上部電極、２０７ｄ，２０８ｄ…共通下部電極、２０９ａ，２１０ａ…第１上部電極配線、２０９ｂ，２１０ｂ…第２上部電極配線、２０９ｃ，２１０ｃ…内側用上部電極配線、２０９ｄ，２１０ｄ…共通下部電極、２１１ａ，２１１ｂ…トーションバー、２１２…可動枠、２１４…支持体基端部、２１５…台座、２１６…画像表示装置、２１７…レーザ光源、２１８…ハーフミラー、２１９…ディスプレイ、
２２１…光スイッチ、２２３…光偏向器アレイ、２２４…入力光ファイバ、２２５…出力光ファイバ、
２３１…ＳＯＩ基板、２３１ａ…活性層、２３１ｂ…中間酸化膜層、２３１ｃ…ハンドリング層、２３２ａ，２３２ｂ…熱酸化シリコン膜、２３３…下部電極層、２３４…圧電体層、２３５…上部電極層、２３６…反射膜、２３７…絶縁膜、２３８…電極配線層、
２４１…光偏向器、２４２…ミラー部、２４３…ミラー部支持体、２４４…ミラー固定ロッド、２４５…ミラー。
【図１】
2008040240.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008040240.tif 000007
【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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