(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射させる反射面（１２ａ）を有する反射部（１）と、
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部（２）と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸（Ａ１）周りに揺動可能とする支持梁（３）と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部（９）と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部（６）と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部（１１ａ）に複数形成された杭（４）と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁（５）と、を備え、
前記杭が前記軸を挟んで２つ形成され、
前記補強梁が、２つ形成された前記杭を結ぶ直線状とされていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光ビームを反射させる反射面（１２ａ）を有する反射部（１）と、
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部（２）と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸（Ａ１）周りに揺動可能とする支持梁（３）と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部（９）と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部（６）と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部（１１ａ）に複数形成された杭（４）と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁（５）と、を備え、
前記杭が、正多角形の各頂点に位置するように形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光ビームを反射させる反射面（１２ａ）を有する反射部（１）と、
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部（２）と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸（Ａ１）周りに揺動可能とする支持梁（３）と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部（９）と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部（６）と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部（１１ａ）に複数形成された杭（４）と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁（５）と、を備え、
前記杭が、正方形の各頂点に位置するように４つ形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
前記補強梁が、それぞれの中央部において交差する２本の直線状の梁を含み、前記梁の４つの端部それぞれにおいて前記杭と接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記補強梁が、正方形状の枠体を含み、前記枠体の４つの角部それぞれにおいて前記杭と接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記枠体の対向する２つの辺が内側に湾曲していることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記補強梁が、前記枠体の対向する２つの辺それぞれの中点同士を結ぶ２本の梁を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記杭が、正六角形の各頂点に位置するように６つ形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記補強梁が、それぞれの中央部において交差する３本の直線状の梁を含み、前記梁の６つの端部それぞれにおいて前記杭と接続されていることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記補強梁が、長方形状の枠体と、前記枠体の対向する２つの辺の中央部において前記枠体と交差する１本の直線状の梁とを含み、前記枠体の４つの角部と、前記梁の両端部において前記杭と接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記枠体のうち前記梁と交差する２つの辺が内側に湾曲していることを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記反射部に形成された圧電素子への電圧の印加により前記反射面が屈曲することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記反射部に形成されたコイルと、前記反射部から離間して配置された磁石との吸着力または反発力により前記反射面が屈曲することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記反射部と前記反射部から離間して配置された複数の電極との間に働く静電力により前記反射面が屈曲することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点型の光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）型光走査装置は、反射面を有する反射部と、反射部を両持ち支持する支持梁とを備え、支持梁の軸周りに反射部を回転させることにより光ビームの走査を行うものである。
【０００３】
光走査装置では、走査動作する際の反射面の平面度を維持するため、例えば特許文献１に示されるように、反射部を補強するリブが形成されている。具体的には、特許文献１に記載の光走査装置では、反射部のうち反射面と共に屈曲する内周部に密着する形状のリブが反射面の裏面に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光走査装置については、反射面を屈曲させることで反射光の焦点位置を変化させる可変焦点型光学装置が提案されている。このような可変焦点型光学装置において、特許文献１に示されるリブのような、反射部のうち反射面と共に屈曲する内周部に密着する形状のリブが反射面の裏面に形成されていると、反射部の内周部が変形しにくくなり、反射面の屈曲動作が阻害されるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、走査動作による反射面の変形の抑制と、反射面の良好な屈曲動作とを両立させる光走査装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、光ビームを反射させる反射面（１２ａ）を有する反射部（１）と、反射面を球面状に屈曲させることで反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部（２）と、反射部を中心として反射面の平面における一方向の両側に延設され、反射部を両持ち支持すると共に一方向に平行な軸（Ａ１）周りに揺動可能とする支持梁（３）と、支持梁を介して反射部を支持する支持部（９）と、支持梁を共振振動させることにより、反射部を軸周りに揺動させる駆動部（６）と、反射部のうち反射面と反対側の表面の外周部（１１ａ）に複数形成された杭（４）と、複数形成された杭に対して架橋され、杭により反射部から離間して配置されている補強梁（５）と、を備え、杭が軸を挟んで２つ形成され、補強梁が、２つ形成された杭を結ぶ直線状とされていることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、杭および補強梁により反射部が補強されるため、走査動作による反射面の変形を抑制することができる。また、補強梁が杭により反射部から離間して配置され、反射面の屈曲動作のために必要な空間が補強梁と反射部との間に確保されているため、反射面の屈曲動作を良好に行うことができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光走査装置の平面図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【図４】光走査装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】光走査装置の製造工程を示す平面図である。
【図６】光走査装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】光走査装置の製造工程を示す平面図である。
【図８】光走査装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】光走査装置の製造工程を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【図１３】本発明の第５実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施形態にかかる光走査装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の光走査装置１００は、可変焦点型の光走査装置であり、図１〜図３に示すように、反射部１と、屈曲部２と、支持梁３と、杭４と、補強梁５と、駆動部６と、連結部７と、強制走査部８と、支持部９とを備える。
【００１３】
なお、図１は断面図ではないが、図を見やすくするために、後述するミラー１２、圧電素子６２、配線６３、パッド６４ａ、６４ｂ、圧電素子８２にハッチングを施してある。また、図３では、屈曲部２、駆動部６、連結部７、強制走査部８、支持部９の図示を省略している。後述する図１０〜図１４においても同様に、屈曲部２等の図示を省略している。
【００１４】
光走査装置１００が備える上記の構成要素は、板状の基板１０を用いて形成されている。図２に示すように、本実施形態では、基板１０は、デバイス層１０ａ、Ｂｏｘ層（埋め込み酸化層：Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）１０ｂ、ハンドル層１０ｃが順に積層された構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板にて構成されている。デバイス層１０ａは例えばＳｉ等で構成され、Ｂｏｘ層１０ｂはＳｉＯ２等で構成され、ハンドル層１０ｃはＳｉ等で構成される。デバイス層１０ａは、光走査装置１００が備える上記の構成要素にパターニングされている。
【００１５】
反射部１は、光走査装置１００に照射された光ビームを反射させるものであり、基部１１と、ミラー１２とを備える。基部１１は、デバイス層１０ａを円形にパターニングすることにより形成された部分であり、図２に示すように、基板１１の上面には、屈曲部２、ミラー１２が順に積層されている。ミラー１２は、屈曲部２と反対側の表面である反射面１２ａにおいて光ビームを反射させる部分であり、例えばＡｌにより構成されている。
【００１６】
屈曲部２は、上面形状が円形状とされ、反射部１の反射面１２ａを球面状に屈曲させることで反射面１２ａによる反射光の焦点位置を変化させるものであり、下部電極２ａ、圧電膜２ｂ、上部電極２ｃが順に積層された構造の圧電素子により構成されている。下部電極２ａおよび上部電極２ｃは、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等により構成されている。また、圧電膜２ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極２ａおよび上部電極２ｃを、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造としてもよい。
【００１７】
図示しない配線を通して下部電極２ａと上部電極２ｃとの間に電位差が発生させられると、圧電膜２ｂが変形する。また、これに伴い、圧電膜２ｂを含む屈曲部２と共に積層構造をなす基部１１およびミラー１２が屈曲し、反射面１２ａが屈曲して、反射光の焦点位置が変化する。
【００１８】
反射面１２ａの平面における一方向をｘ方向、反射面１２ａの平面におけるｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。図１、図３に示すように、反射部１は、反射部１を中心としてｘ方向の両側に延設された支持梁３により両持ち支持されている。支持梁３は、反射部１をｘ方向に平行な軸Ａ１周りに揺動可能とするものである。
【００１９】
反射部１の基部１１のうち反射面１２ａと反対側の表面の外周部１１ａには、杭４が複数形成されており、補強梁５は、複数の杭４に対して架橋されている。本実施形態では、図３に示すように、杭４は、軸Ａ１について対称な位置に２つ形成され、２つの杭４を結ぶ直線が基部１１の中心を通り、軸Ａ１に垂直となるように配置されている。
【００２０】
反射面１２ａのうち光ビームの反射に用いられる領域を反射領域１２ｂとし、基部１１における反射面１２ａと反対側の表面のうち、反射領域１２ｂと対向する部分を内周部１１ｂとする。外周部１１ａは、基部１１における反射面１２ａと反対側の表面のうち内周部１１ｂよりも外側の部分である。
【００２１】
補強梁５は、２つの杭４に対して架橋されている。補強梁５は、基部１１を補強し、光走査装置１００の駆動中に基部１１が振動により変形することを抑制するためのものであり、ここでは、２つ形成された杭４を結ぶ直線状とされている。
【００２２】
補強梁５は、杭４により反射部１から離間して配置されている。例えば、内周部１１ｂ、反射領域１２ｂの直径が１ｍｍであれば、補強梁５は基部１１から１μｍ程度離間して配置される。
【００２３】
図１に示すように、反射部１は、支持梁３を介して駆動部６により支持されている。駆動部６は、支持梁３を共振振動させることにより、反射部１を軸Ａ１周りに揺動させるものであり、デバイス層１０ａをパターニングして形成された長方形状の枠体６１の上面に、４つの圧電素子６２と、配線６３とを形成することで構成されている。支持梁３は、枠体６１の対向する２つの辺のうち、それぞれの中央部と接続されている。
【００２４】
図２に示すように、圧電素子６２は、下部電極６２ａと、圧電膜６２ｂと、上部電極６２ｃとが順に積層された構造とされている。下部電極６２ａおよび上部電極６２ｃは、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等により構成されている。また、圧電膜６２ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極６２ａおよび上部電極６２ｃを、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造としてもよい。
【００２５】
４つの圧電素子６２をそれぞれ圧電素子６２１、６２２、６２３、６２４とすると、図１に示すように、軸Ａ１の一方側に圧電素子６２１、６２２が配置され、他方側に圧電素子６２３、６２４が配置されている。また、反射部１のｘ方向における一方側に圧電素子６２１、６２３が配置され、他方側に圧電素子６２２、６２４が配置されている。
【００２６】
配線６３は、図２に示すように、下部配線６３ａと、絶縁膜６３ｂと、上部配線６３ｃとが順に積層された構造とされており、図１に示すように、４つの配線６３１、６３２、６３３、６３４に分けられている。下部配線６３ａ、上部配線６３ｃは、下部電極６２ａ、上部電極６２ｃと同様に、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等により構成されている。また、絶縁膜６３ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等により構成されている。なお、下部配線６３ａおよび上部配線６３ｃを、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造としてもよい。
【００２７】
図１、図２に示すように、配線６３１は、枠体６１の上面に形成されており、圧電素子６２１と圧電素子６２２とを電気的に接続している。図１に示すように、配線６３２は、枠体６１の上面に形成されており、圧電素子６２３と圧電素子６２４とを電気的に接続している。枠体６１のうち上面に配線６３１、６３２が形成された部分は、図２に示すように、基部１１、後述する基部８１に比べて厚みが大きい。
【００２８】
配線６３３、６３４は、それぞれ、圧電素子６２１、６２３を支持部９の上面に形成されたパッド６４ａ、６４ｂに接続するものであり、デバイス層１０ａの上面のうち、枠体６１から連結部７、強制走査部８、支持部９に至る部分に形成されている。パッド６４ａ、６４ｂは、図示しない制御装置に接続されている。
【００２９】
図１に示すように、枠体６１のうち、ｘ方向の一方の端部から、ｙ方向の外側へ向けて連結部７が延設されている。連結部７は、枠体６１と反対側の端部において、強制走査部８と接続されている。
【００３０】
強制走査部８は、連結部７を通して枠体６１をｙ方向に平行な軸周りに揺動させることにより、反射部１をｙ方向に平行な軸周りに揺動させるものである。強制走査部８は、デバイス層１０ａをパターニングして形成された基部８１の上面に、２つの圧電素子８２を形成することで構成されている。
【００３１】
図１に示すように、基部８１は、反射部１のｙ方向における両側に配置され、ｘ方向に延設されており、ｘ方向の一方側の端部において連結部７と接続され、他方側の端部において支持部９と接続されている。基部８１のうち、反射部１に対して圧電素子６２１、６２２とｙ方向における同じ側に配置された部分を基部８１ａ、圧電素子６２３、６２４と同じ側に配置された部分を基部８１ｂとする。
【００３２】
図２に示すように、圧電素子８２は、下部電極８２ａと、圧電膜８２ｂと、上部電極８２ｃとが順に積層された構造とされている。下部電極８２ａおよび上部電極８２ｃは、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等により構成されている。また、圧電膜８２ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極８２ａおよび上部電極８２ｃを、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造としてもよい。
【００３３】
２つの圧電素子８２をそれぞれ圧電素子８２１、８２２とする。図１に示すように、圧電素子８２１、８２２は、それぞれ、基部８１ａ、８１ｂの上面に形成されており、また、基部８１ａ、８１ｂの上面のうち連結部７側の端部から、支持部９の上面に至って形成されている。
【００３４】
基部８１ａの上面のうちｙ方向において圧電素子８２１よりも反射部１に近い部分、基部８１ｂの上面のうちｙ方向において圧電素子８２２よりも反射部１に近い部分には、それぞれ、連結部７から支持部９に至る配線６３３、６３４が形成されている。
【００３５】
支持部９は、支持梁３、駆動部６、連結部７、強制走査部８を介して反射部１を支持するものであり、反射部１、屈曲部２、支持梁３、杭４、強化梁５、駆動部６、連結部７、強制走査部８を内部に配置した長方形状の枠体で構成されている。ただし、駆動部６、強制走査部８のうち、配線６３３、６３４の一部と、パッド６４ａ、６４ｂと、圧電素子８２１、８２２の一部は、支持部９の上面に形成されている。図２に示すように、支持部９は、基部１１、基部８１に比べて厚みが大きい。
【００３６】
以上のようにして、本実施形態にかかる光走査装置１００が構成されている。このような光走査装置１００は、フォトリソグラフィおよびエッチングによりデバイス層１０ａの表面に各圧電素子、各配線、各パッド、ミラー１２を形成し、基板１０をパターニングして反射部１等を上記のように形成することで製造できる。
【００３７】
光走査装置１００の製造方法のうち、強化梁５が杭４により反射部１から離間して配置された構造の製造方法について、図４、図５を用いて説明する。ここでは、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁５が杭４により反射部１から離間して配置された構造の光走査装置１００を製造する。
【００３８】
具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、デバイス層１０ａ、Ｂｏｘ層１０ｂ、ハンドル層１０ｃが順に積層された構造のＳＯＩ基板である基板１０において、ハンドル層１０ｃの上に、上面形状がＩ字状のエッチングマスク２０を形成する。エッチングマスク２０は、例えばＢｏｘ層１０ｂと同じＳｉＯ２で構成されるが、他にもレジスト等でエッチングマスク２０を構成してもよい。
【００３９】
このとき、後述するウェットエッチングにおいてＢｏｘ層１０ｂの一部を残して杭４とするため、エッチングマスク２０のうち、杭４に対応する部分を、強化梁５に対応する部分に対して大きくしておく。具体的には、エッチングマスク２０のうち杭４に対応する部分である両端部の基板１０の厚み方向に垂直な方向における幅を、エッチングマスク２０の中央部よりも大きくしておく。これにより、後述するように強化梁５と基部１１との隙間を形成するためにウェットエッチングによりＢｏｘ層１０ｂを除去する際に、杭４となる部分のＢｏｘ層１０ｂを残すことができる。
【００４０】
つぎに、図４（ｂ）、図５（ａ）に示すように、ドライエッチングでハンドル層１０ｃを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図４（ｂ）の矢印で示すように、基板１０の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク２０により上面を覆われた部分を残してハンドル層１０ｃが除去される。
【００４１】
最後に、図４（ｃ）、図５（ｂ）に示すように、ウェットエッチングでＢｏｘ層１０ｂを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図４（ｃ）、図５（ｂ）の矢印で示すように、基板１０の厚み方向だけでなく、厚み方向に垂直な方向にも加工が進む。そのため、アンダーカットにより、デバイス層１０ａとハンドル層１０ｃの隙間が加工され、図４（ｄ）、図５（ｃ）に示すように、基部１１となるデバイス層１０ａと強化梁５となるハンドル層１０ｃとの間に、Ｂｏｘ層１０ｂのうち杭４となる部分が最後に残る。
【００４２】
なお、洗浄工程では、強化梁５とデバイス層１０ａの間の空間に液体が入り、乾燥時に強化梁５がデバイス層１０ａに付着してしまうスティッキングが発生しやすい。そこで、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。
【００４３】
このように構成された光走査装置１００では、駆動部６の圧電素子６２が備える電極に対して共振走査用電圧を印加することで、圧電膜６２ｂを変形させ、支持梁３を共振振動させる。これにより、反射部１を軸Ａ１周りに揺動させる。このとき、反射部１が杭４および補強梁５により補強されているため、反射部１の揺動による変形が抑制される。
【００４４】
また、強制走査部８の圧電素子８２が備える電極に対して強制走査用電圧を印加することで、圧電膜８２ｂを変形させ、基部８１の連結部７側の端部、連結部７、枠体６１の連結部７側の端部をｘｙ平面に垂直な方向に変位させる。これにより、反射部１をｙ方向に平行な軸周りに揺動させる。
【００４５】
このように、駆動部６および強制走査部８により、反射部１がｘ方向に平行な軸Ａ１およびｙ方向に平行な軸周りに揺動し、２次元での走査が可能となる。
【００４６】
また、光走査装置１００では、屈曲部２を構成する圧電素子が備える電極に対して電圧を印加することで、圧電膜２ｂを変形させ、反射面１２ａを屈曲させる。これにより、反射光の焦点位置を変化させる。
【００４７】
このとき、反射部１の基部１１に、特許文献１に示されるリブのような、基部１１の内周部１１ｂに密着する形状のリブが形成されていると、内周部１１ｂが変形しにくくなり、反射面１２ａの屈曲動作が阻害される。
【００４８】
これに対し、本実施形態では、基部１１の外周部１１ａに杭４が形成され、補強梁５が杭４により反射部１から離間して配置され、反射面１２ａの屈曲動作のために必要な空間が補強梁５と反射部１との間に確保されている。そのため、内周部１１ｂに密着する形状のリブが形成された場合に比べて内周部１１ｂが変形しやすく、補強梁５による反射面１２ａの屈曲動作、より具体的には、反射領域１２ｂの屈曲動作の阻害が抑制される。
【００４９】
このように、本実施形態の光走査装置１００では、杭４および補強梁５により反射部１が補強されるため、走査動作による反射面１２ａの変形を抑制し、反射面１２ａの良好な形状を保持することができる。また、補強梁５が杭４により反射部１から離間して配置され、反射面１２ａの屈曲動作のために必要な空間が補強梁５と反射部１との間に確保されているため、反射面１２ａの屈曲動作を良好に行うことができる。
【００５０】
また、反射部１は高速で揺動するため、反射部１と、反射部１とともに揺動する補強梁５との軸Ａ１周りの慣性モーメントが小さいことが望ましい。
【００５１】
これについて、本実施形態では、補強梁５を直線状としているので、例えば特許文献１に示される形状のリブを杭４により反射部１から離間させて補強梁５とした場合に比べて、軸Ａ１から大きく離れた位置における補強梁５の質量が小さくなる。そのため、リブと同様に反射部１を補強しつつ、補強梁５の軸Ａ１周りの慣性モーメントを小さくして、高周波数での走査を行うことができる。
【００５２】
本実施形態の変形例について説明する。本実施形態の変形例は、基板１０としてキャビティーパターン加工ウェハを用いるものである。
【００５３】
キャビティーパターン加工ウェハは、ハンドル層１０ｃやＢｏｘ層１０ｂに空間が形成されたＳＯＩ基板であり、例えばＩｃｅｍｏｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ等より市販されている。ここでは、杭４の大きさ、強化梁５とデバイス層１０ａとの間の空間の大きさに合わせてキャビティの大きさを決定し、決定した大きさのキャビティを有するキャビティーパターン加工ウェハを入手して用いる。これにより、強化梁５と反射部１との間に任意の大きさの空間を形成することができる。
【００５４】
基板１０として、デバイス層１０ａ、Ｂｏｘ層１０ｂ、ハンドル層１０ｃが順に積層され、ハンドル層１０ｃに空間１０ｄが形成された構造のキャビティーパターン加工ウェハを用いる変形例の製造方法について、図６、図７を用いて説明する。
【００５５】
空間１０ｄは、ハンドル層１０ｃのうちＢｏｘ層１０ｂとの接続部に形成されており、Ｂｏｘ層１０ｂのうちハンドル層１０ｃ側の面と接している。ハンドル層１０ｃに空間１０ｄがある場合も、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁５が杭４により反射部１から離間して配置された構造の光走査装置１００を製造できる。
【００５６】
具体的には、まず、図６（ａ）に示すように、基板１０において、ハンドル層１０ｃの上にエッチングマスク２０を形成する。
【００５７】
このとき、ハンドル層１０ｃのうち後に強化梁５となる部分とデバイス層１０ａとの間に、既に空間１０ｄが形成されているため、基板１０として通常のＳＯＩ基板を用いる場合とは異なり、エッチングマスク２０の形状を工夫する必要はない。ここでは、エッチングマスク２０の上面形状を幅が一定の直線状とする。
【００５８】
つぎに、図６（ｂ）、図７（ａ）に示すように、ドライエッチングでハンドル層１０ｃを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図６（ｂ）の矢印で示すように、基板１０の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク２０により上面を覆われた部分を残してハンドル層１０ｃが除去される。ハンドル層１０ｃが加工されると、空間１０ｄがハンドル層１０ｃの側面に開口する。
【００５９】
最後に、図６（ｃ）、図７（ｂ）に示すように、ウェットエッチングでＢｏｘ層１０ｂを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図６（ｃ）の矢印で示すように、基板１０の厚み方向だけでなく、厚み方向に垂直な方向にも加工が進む。そのため、アンダーカットにより、デバイス層１０ａとハンドル層１０ｃの隙間が加工され、図６（ｄ）、図７（ｃ）に示すように、基部１１となるデバイス層１０ａと強化梁５となるハンドル層１０ｃとの間に、Ｂｏｘ層１０ｂのうち杭４となる部分が最後に残る。
【００６０】
なお、通常のＳＯＩ基板を用いる場合と同様に、洗浄工程では、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。
【００６１】
基板１０として、デバイス層１０ａ、Ｂｏｘ層１０ｂ、ハンドル層１０ｃが順に積層され、Ｂｏｘ層１０ｂに空間１０ｅが形成された構造のキャビティーパターン加工ウェハを用いる変形例の製造方法について、図８、図９を用いて説明する。
【００６２】
空間１０ｅは、Ｂｏｘ層１０ｂを厚み方向に貫通しており、デバイス層１０ａ、ハンドル層１０ｃと接している。Ｂｏｘ層１０ｂに空間１０ｅがある場合も、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁５が杭４により反射部１から離間して配置された構造の光走査装置１００を製造できる。
【００６３】
具体的には、まず、図８（ａ）に示すように、基板１０において、ハンドル層１０ｃの上にエッチングマスク２０を形成する。
【００６４】
このとき、ハンドル層１０ｃのうち後に強化梁５となる部分とデバイス層１０ａとの間に、既に空間１０ｅが形成されているため、基板１０として通常のＳＯＩ基板を用いる場合とは異なり、エッチングマスク２０の形状を工夫する必要はない。ここでは、エッチングマスク２０の上面形状を幅が一定の直線状とする。
【００６５】
つぎに、図８（ｂ）、図９（ａ）に示すように、ドライエッチングでハンドル層１０ｃを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図８（ｂ）の矢印で示すように、基板１０の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク２０により上面を覆われた部分を残してハンドル層１０ｃが除去される。
【００６６】
最後に、図８（ｃ）、図９（ｂ）に示すように、ウェットエッチングでＢｏｘ層１０ｂを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図８（ｃ）の矢印で示すように基板１０の厚み方向に加工が進むだけでなく、基板１０の厚み方向に垂直な方向にも加工が進み、空間１０ｅがＢｏｘ層１０ｂの側面に開口する。Ｂｏｘ層１０ｂの加工が進むと、図８（ｄ）、図９（ｃ）に示すように、基部１１となるデバイス層１０ａと強化梁５となるハンドル層１０ｃとの間に、Ｂｏｘ層１０ｂのうち杭４となる部分が最後に残る。
【００６７】
なお、通常のＳＯＩ基板を用いる場合と同様に、洗浄工程では、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。
【００６８】
通常のＳＯＩ基板を用いる場合、デバイス層１０ａのうち基部１１となる部分と、ハンドル層１０ｃのうち強化梁５となる部分との間にあるＢｏｘ層１０ｂを、杭４となる部分を残してすべて除去するために、多くのエッチング時間が必要となる。これに対し、Ｂｏｘ層１０ｂに空間１０ｅがあるキャビティーパターン加工ウェハを用いる場合、デバイス層１０ａとハンドル層１０ｃとの間に、すでに空間１０ｅがあるため、杭４となる部分を残してＢｏｘ層１０ｂを除去するために必要なエッチング時間が少ない。そのため、Ｂｏｘ層１０ｂに空間１０ｅがあるキャビティーパターン加工ウェハを用いる場合、通常のＳＯＩ基板を用いる場合に比べて、光走査装置１００を短時間で製造することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して杭４の数と強化梁５の形状とを変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
図１０に示すように、本実施形態では、杭４が正方形の各頂点に位置するように４つ形成されている。４つの杭４をそれぞれ杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとすると、杭４ａ、４ｂは、杭４ａと杭４ｂとを結ぶ直線が基部１１の中心を通り、軸Ａ１と垂直になるように配置されている。また、杭４ｃ、４ｄは、杭４ｃと杭４ｄとを結ぶ直線が軸Ａ１と平行になるように配置されている。
【００７１】
また、本実施形態では、強化梁５が、それぞれの中央部において交差する２本の直線状の梁を組み合わせた形状とされ、４つの端部それぞれにおいて杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと接続されている。
【００７２】
このような構成の本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、杭４が正方形の各頂点に位置するように４つ形成され、補強梁５が４つの杭４と接続されているため、反射部１が屈曲した際に基部１１にかかる応力がｘ方向、ｙ方向に均等に分布する。これにより、反射部１が屈曲した際に、反射面１２ａのうち反射領域１２ｂを良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して杭４の位置と強化梁５の形状とを変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７４】
図１１に示すように、本実施形態では、４つの杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、正方形の各頂点に位置し、杭４ａと杭４ｂ、杭４ｃと杭４ｄを結ぶ直線が軸Ａ１と平行になるように形成されている。また、補強梁５は、正方形状の枠体と、枠体の対向する２つの辺それぞれの中点同士を結ぶ２本の梁とを組み合わせた形状とされ、正方形状の枠体の４つの角部それぞれにおいて杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと接続されている。
【００７５】
このような構成の本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁５が上記の形状とされ、補強梁５の剛性が第２実施形態における補強梁５よりも高くなっているため、反射部１が屈曲する際に、第２実施形態に比べて補強梁５の変形が抑制される。これにより、反射領域１２ｂをさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
【００７６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して強化梁５の形状を変更したものであり、その他に関しては第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
図１２に示すように、本実施形態では、補強梁５は、正方形の対向する２つの辺を内側に湾曲させた形状の枠体で構成され、枠体の４つの角部それぞれにおいて杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと接続されている。また、補強梁５は、枠体の湾曲した２つの辺が軸Ａ１を挟んで対向するように配置されている。補強梁５をこのような形状の枠体で構成しても、第３実施形態における補強梁５と同程度の強度が得られる。
【００７８】
そのため、このような構成の本実施形態においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁５を構成する枠体の２つの辺が内側に湾曲し、軸Ａ１に近づいているため、第３実施形態に比べて、軸Ａ１から大きく離れた位置における補強梁５の質量が小さくなる。そのため、第３実施形態に比べて補強梁５の軸Ａ１周りの慣性モーメントが小さくなり、高周波数での走査を行うことができる。
【００７９】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して杭４の数と強化梁５の形状とを変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８０】
図１３に示すように、本実施形態では、杭４が正六角形の各頂点に位置するように６つ形成されている。６つの杭４をそれぞれ杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆとすると、６つの杭４は、正六角形の各頂点に、この順に並んでいる。また、６つの杭４は、杭４ａと４ｃとを結ぶ直線、杭４ｄと４ｆとを結ぶ直線が軸Ａ１に平行となるように配置されている。
【００８１】
また、本実施形態では、補強梁５が、それぞれの中央部において交差する３本の直線状の梁を組み合わせた形状とされ、６つの端部それぞれにおいて杭４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆと接続されている。
【００８２】
このような構成の本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態では杭４の数が４つであり、反射部１が屈曲した際に基部１１にかかる応力がｘ方向、ｙ方向に均等に分布する。これに対し、本実施形態では、杭４が正六角形の各頂点に位置するように６つ形成されているため、反射部１が屈曲した際に基部１１にかかる応力が、正六角形の中心から各頂点へ向かう６つの向きに均等に分布する。これにより、反射部１が屈曲した際に、反射領域１２ｂを第２実施形態に比べてさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
【００８３】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第５実施形態に対して強化梁５の形状を変更したものであり、その他に関しては第５実施形態と同様であるため、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８４】
図１４に示すように、本実施形態では、補強梁５が、長方形の対向する２つの辺を内側に湾曲させた形状の枠体と、直線状の梁とを、枠体の湾曲した２つの辺が中央部において梁と交差するように組み合わせた形状とされている。また、補強梁５は、補強梁５を構成する枠体の４つの角部において杭４ａ、４ｃ、４ｄ、４ｆと接続され、直線状の梁の両端部において杭４ｂ、４ｅと接続されている。補強梁５を構成する枠体のうち、軸Ａ１を挟んで対向する２つの辺が内側に湾曲している。
【００８５】
このような構成の本実施形態においても、第５実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁５が上記の形状とされ、補強梁５の剛性が第５実施形態における補強梁５よりも高くなっているため、反射部１が屈曲する際に、第５実施形態に比べて補強梁５の変形が抑制される。これにより、反射領域１２ｂをさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、補強梁５を構成する枠体の２つの辺が内側に湾曲し、軸Ａ１に近づいているため、この２つの辺を湾曲させない場合に比べて、軸Ａ１から大きく離れた位置における補強梁５の質量が小さくなる。そのため、補強梁５の軸Ａ１周りの慣性モーメントが小さくなり、高周波数での走査を行うことができる。
【００８７】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【００８８】
例えば、上記第１〜第６実施形態において、杭４と補強梁５の位置関係を保持したまま、杭４の位置を基部１１の外周部１１ａにおいて変化させてもよい。
【００８９】
また、上記第１〜第６実施形態では、杭４を２つ、４つ、または６つ形成したが、杭４は複数あればよく、例えば、杭４を３つまたは５つ形成してもよい。また、杭４を７つ以上形成してもよい。杭４を３つ以上形成する場合、杭４を正多角形の各頂点に位置するように形成し、補強梁５により互いに接続することで、反射部１が屈曲した際に基部１１にかかる応力を正多角形の中心から各頂点へ向かう複数の向きに均等に分布させることができる。これにより、反射領域１２ｂを良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
【００９０】
また、上記第４、第６実施形態では、強化梁５を構成する枠体の対向する２つの辺を内側に湾曲させたが、これらの辺を湾曲させなくてもよい。また、強化梁５の形状を、上記第１〜第６実施形態のいずれかにおける強化梁５の形状を含む他の形状としてもよい。
【００９１】
また、上記第１実施形態では、屈曲部２を圧電素子で形成したが、屈曲部２を他の構成としてもよい。例えば、特開２０１４−２３５２６０号公報に記載の光走査装置のように、光走査装置１００を電磁式の可変焦点型光学装置としてもよい。具体的には、屈曲部２を、基部１１のうち内周部１１ｂに形成されたコイルと、反射部１と離間して配置された磁石とで構成し、コイルと磁石との吸引力または反発力により反射面１２ａを屈曲させてもよい。この場合、ミラー１２は、基部１１のうち杭４と反対側の表面に形成される。
【００９２】
また、例えば、特開２００９−１９３００８号公報に記載の画像表示装置のように、光走査装置１００を静電式の可変焦点型光学装置としてもよい。具体的には、屈曲部２を、基部１１から離間して複数配置された電極で構成し、基部１１と複数の電極との間に働く静電力により反射面１２ａを屈曲させてもよい。この場合も、ミラー１２は、基部１１のうち杭４と反対側の表面に形成される。
【００９３】
また、上記第１実施形態では、光走査装置１００は強制走査部８を備えるが、光走査装置１００を、強制走査部８を備えない１軸型の光走査装置としてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  反射部
２  屈曲部
３  支持梁
４  杭
５  補強梁
６  駆動部
９  支持部
【図１】
0006390508.tif 000002
【図２】
0006390508.tif 000003
【図３】
0006390508.tif 000004
【図４】
0006390508.tif 000005
【図５】
0006390508.tif 000006
【図６】
0006390508.tif 000007
【図７】
0006390508.tif 000008
【図８】
0006390508.tif 000009
【図９】
0006390508.tif 000010
【図１０】
0006390508.tif 000011
【図１１】
0006390508.tif 000012
【図１２】
0006390508.tif 000013
【図１３】
0006390508.tif 000014
【図１４】
0006390508.tif 000015