(57)【要約】【課題】大きな偏向角を低周波信号により比較的低電流で駆動可能な、安価で量産可能で長寿命の偏向アクチュエータを提供する。【解決手段】両持ち梁４・４をポリイミド等のシート化可能材料でシート状に構成し、偏向部分の可動部に部品を接着する。上記可動部３および上記両持ち梁４・４がシート化可能材料でシート状に構成されているので、大きな捩れ角が得られ、低周波数化が可能となると同時に低消費電力化につながる。可動部３の平面コイル２への電流は浮遊配線２０を介して通電される。それ故、配線の金属疲労による損傷、あるいは疲労断線を確実に回避でき、寿命を長くできる。また、梁の部分の配線をなくした構成でもよい。さらに、偏向部分の部品を接着することにより、大規模な設備が不要となり安価で多様な用途に適用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁物の表面に保護膜で覆われたコイルを形成し、このコイルの形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、その両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、その構造材の周囲に磁界発生手段を備えた偏向アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１の偏向アクチュエータの可動部に反射鏡を接着したことを特徴とする光走査素子。
【請求項３】
上記反射鏡はシリコン基板で作成されたことを特徴とする請求項２に記載の光走査素子。
【請求項４】
請求項１の偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されていることを特徴とする受光走査素子。
【請求項５】
レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項４に記載の受光走査素子。
【請求項６】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項４に記載の受光走査素子。
【請求項７】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項４に記載の受光走査素子。
【請求項８】
上記受光素子が焦電素子であることを特徴とする請求項４に記載の受光走査素子。
【請求項９】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項５に記載の受光走査素子。
【請求項１０】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項５に記載の受光走査素子。
【請求項１１】
薄型磁性材料を接着した面を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の周囲に磁界発生手段としてコイルを備えた偏向アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１の偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に反射鏡を接着したことを特徴とする光走査素子。
【請求項１３】
上記反射鏡はシリコン基板で作成されたことを特徴とする請求項１２に記載の光走査素子。
【請求項１４】
請求項１１の偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されていることを特徴とする受光走査素子。
【請求項１５】
レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項１４に記載の受光走査素子。
【請求項１６】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項１４に記載の受光走査素子。
【請求項１７】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項１４に記載の受光走査素子。
【請求項１８】
上記受光素子が焦電素子であることを特徴とする請求項１４に記載の受光走査素子。
【請求項１９】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項１５に記載の受光走査素子。
【請求項２０】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項１５に記載の受光走査素子。
【請求項２１】
表面を保護膜で覆われた電極を表面に形成し、電極形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の可動部電極の対面に他の電極を備えた偏向アクチュエータ。
【請求項２２】
請求項２１の偏向アクチュエータの可動部に反射鏡を接着したことを特徴とする光走査素子。
【請求項２３】
上記反射鏡はシリコン基板で作成されたことを特徴とする請求項２２に記載の光走査素子。
【請求項２４】
請求項２１の偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されていることを特徴とする受光走査素子。
【請求項２５】
レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項２４に記載の受光走査素子。
【請求項２６】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項２４に記載の受光走査素子。
【請求項２７】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項２４に記載の受光走査素子。
【請求項２８】
上記受光素子が焦電素子であることを特徴とする請求項２４に記載の受光走査素子。
【請求項２９】
上記受光素子が電荷結合素子であることを特徴とする請求項２５に記載の受光走査素子。
【請求項３０】
上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることを特徴とする請求項２５に記載の受光走査素子。
【請求項３１】
上記シートは、絶縁物であり、ポリイミドからなることを特徴とする請求項１、１１、又は２１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３２】
上記の磁界発生手段は、永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３３】
上記の磁界発生手段は、電磁石であることを特徴とする請求項１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３４】
上記可動部にレンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着することを特徴とする請求項１、１１、又は２１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３５】
上記の両持ち梁の部分の配線をジャンパー線により行うことを特徴とする請求項１、又は２１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３６】
上記の梁の形状はラーメン構造であることを特徴とする請求項１、又は２１に記載の偏向アクチュエータ。
【請求項３７】
可動部表面に強誘電体を形成し、該可動部は両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部とし、この固定部表面の両面に対向する電極を備えた偏向アクチュエータ。
【請求項３８】
上記可動部にチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ロシェル塩、りん酸アンモン、りん酸カリ、バリウムストロンチウム酸化チタン、ＳＢＬＮ、ＰＺＴ、又はチタン酸ジルコン酸鉛のいずれかの強誘電体で表面にパターンを形成した偏向アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光学系装置のスキャンニングシステムや画像認識追従システム等に好適な偏向アクチュエータ、光走査素子、及び受光走査素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの高集積化に代表されるマイクロエレクトロニクスの発展に伴い、種々の機器が高機能化と共に小型化されており、ポリゴンミラーやガルバノミラーを利用したレーザスキャニングシステム等においても同様である。その一例として、レーザ顕微鏡等のレーザ応用機器が挙げられる。
【０００３】
ガルバノミラーは、レーザ光を偏向走査するレーザスキャナ等に利用されるものである。その原理は、次のとおりである。すなわち、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと、電流と磁束とに関連してローレンツ力（電流と磁束の外積値で求められる）が発生し、固定端を中心軸とした回転力（トルク）が生じる。このトルクと応力（復元力）とが平衡する角度まで可動コイルが回動し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータの原理をガルバノミラーは利用したものであり、可動コイルと一体に回動する軸に、上記指針の代わりに反射鏡を設けて構成される。
【０００４】
これらレーザスキャニングシステム等に対して、より一層の小型化の要求がある。
【０００５】
そこで、上記要求に応えるべく、例えば、特許公報第２７２２３１４号（第１従来技術と称す。）には、半導体製造技術を応用したプレーナー型ガルバノミラーが開示されており、これによれば、後述するように、半導体製造プロセスを利用して半導体基板にミラー可動部が形成されている（可動板、一対のトーションバー（両持ち梁）等がシリコン基板と同一の材料からなっている）ので、ガルバノミラーが従来のものと比較して極めて小型化できると共に、レーザ光を偏光走査するレーザスキャニングシステムの小型化が可能となる。
【０００６】
プレーナー型ガルバノミラー１０１は、図１４及び図１５に示すように、シリコン基板１０２の上下面に、上側及び下側絶縁基板１０３及び１０４を陽極接合した３層構造を有し、上側絶縁基板１０３は、可動板１０５の上方部分を開放するように上記シリコン基板１０２の左右端に積層されている。上記シリコン基板１０２には、平板状の上記可動板１０５と、この可動板１０５の中心位置で上記シリコン基板１０２に対して基板上下方向に揺動可能に上記可動板１０５を軸支するトーションバー１０６・１０６（両持ち梁）とが異方性エッチングにより一体形成されている。このように、上記可動板１０５および上記トーションバー１０６・１０６は、上記シリコン基板１０２と同一材料からなっている。また、上記可動板１０５の略中央に反射鏡１０８が設けられている。
【０００７】
上記可動板１０５の上面周縁部には、通電により磁界を発生する平面コイル１０７が絶縁被膜で覆われて設けられている。上記各トーションバー１０６の側方上面には、トーションバー１０６を介して上記平面コイル１０７と電気的に接続する電極端子１０９が設けられている。また、上記平面コイル１０７において上記トーションバー１０６の軸方向と平行な位置関係にあるコイル部分に磁界を作用するように永久磁石１１０Ａ・１１０Ｂ・１１１Ａ・１１１Ｂが設けられている。
【０００８】
上記プレーナー型ガルバノミラー１０１の動作を図１６を参照しながら、以下に説明する。
【０００９】
図１６において、一方の電極端子１０９を＋極、他方の電極端子１０９を−極として平面コイル１０７に電流を流す。可動板１０５の両側では、永久磁石１１０Ａ・１１０Ｂ・１１１Ａ・１１１Ｂによって上記平面コイル１０７を横切るような方向に磁界が形成される。この磁界中の平面コイル１０７に電流が流れると、平面コイル１０７の電流と磁束密度とに応じて平面コイル１０７、即ち可動板１０５の両端に、フレミングの左手の法則に従った方向にローレンツ力Ｆが作用する。
【００１０】
一方、可動板１０５が回動することによって、トーションバー１０６・１０６は捩られ、これにより発生するトーションバー１０６の応力Ｆ’と可動板１０５の捩れ角φの関係は、次式(1) を満足する。
【００１１】
φ＝（Ｍｘ／Ｇ・ｌｐ）＝（Ｆ’・Ｌ／8.5 ×109 ｒ4 ）×ｌ1   …(1)
ただし、上記(1) 式において、Ｍｘは捩じりモーメントを表し、Ｇは横弾性係数を表し、ｌｐは極断面二次モーメントを表し、Ｌはトーションバー１０６の中心軸から力点までの距離を表し、ｒはトーションバー１０６の半径を表し、ｌ1 はトーションバー１０６の長さを表す。
【００１２】
そして、上記ローレンツ力Ｆと上記応力Ｆ’（復元力）とがつりあう位置まで可動板１０５が回動して静止する。したがって、平面コイル１０７に流す電流を制御することによって、可動板１０５の捩れ角φを制御できる。例えば、トーションバー１０６・１０６の軸に対して垂直な面内において反射ミラー１０８に入射するレーザ光の反射方向を自由に制御でき、反射ミラー１０８の捩れ角を連続的に反復動作させれば、レーザ光のスキャンが可能となる。
【００１３】
また、他の従来例として、例えば公開特許公報である特開平１１−２４２１８０号公報（第２従来技術と称す。）には、配線などの電気要素の劣化を防止し、長期的に電気要素の信頼性を維持可能な光スキャナが開示されている。
【００１４】
これによれば、自由端が振動される構造体と、この構造体の自由端に対向配置される永久磁石とを有し、該構造体は、固定端である支持体と、ミラーとしての反射面が設けられた可動板と、該支持体と可動板とを連結する板バネ状の弾性部材から構成されている。この可動板には、その周縁近傍を周回するようにコイルが設けられ、このコイルの内周部に位置するコイル端部からはコイルを跨ぐように配線が形成され、上記弾性部材に設けられた配線を経由して電極パッドに接続されている。一方、コイルの外周部に位置するコイル端部は、そのまま弾性部材に設けられた配線により他の電極パッドに接続されている。
【００１５】
上記の光スキャナは、上記構成において、上記弾性部材を複数のポリイミド層から形成し、上記コイルに電流を印加するための上記配線を、上記弾性部材の厚み方向において略二等分の位置（弾性部材の弾性変形による応力が小さい位置）に設けたことを特徴としている。これにより、配線は、捩れ半径の小さい場所に配位されることになるので、上記弾性部材の回動に伴う度重なる捩れにより配線が損傷したり断線したりすることを緩和できる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、次のような問題点を有している。
【００１７】
すなわち、上記の第１従来技術では、上記可動板１０５は、その物理的な条件（トーションバー１０６のバネ定数ｋと可動板１０５の慣性質量Ｊ）に支配される機械的共振周波数ω（＝（ｋ／Ｊ）1/2 ）を有している。つまり、上記バネ定数ｋはトーションバー１０６の形状と材質で決まり、上記慣性質量Ｊも可動板１０５の形状と比重で定まるので、上記機械的共振周波数ωも、これらの物理的条件で決まる。例えば、シリコンで上記部材が形成されている場合、シリコンが軽いので、慣性質量Ｊが小さく、したがって、機械的共振周波数ωも高くなり、高速回動が可能であるばかりでなく、駆動エネルギも極めて小さくて済む。
【００１８】
しかしながら、上記可動板１０５は、その機械的共振周波数ωに一致した場合に、大きな捩れ角（偏向角）が得られるが、上記の機械的共振周波数ωに一致していない場合には、上記のような大きな捩れ角は得られない。
【００１９】
また、設計上物理的条件から、上記機械的共振周波数ωとして１０００Ｈｚ以上のものが製作し易く、低い周波数への対応は難しい。用途によっては、２次元に偏向する場合、高い周波数と低い周波数（５０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）の両方に対応することが要求されることもある。このような場合、上記第１従来技術では低い周波数への対応ができなくなる。
【００２０】
また、上記の第１従来技術では、半導体製造プロセスにより生産されるので、大がかりな製造設備を備えた工場でしか製造できないし、少ロット生産の効率が悪くコスト高を招来する。また、一連のプロセスで製造するため、反射鏡を他の光学部品（例えば、プリズム、レンズ、ＣＣＤ、ＭＯＳ撮像素子、及び焦電素子等の他の光学部品）に置き替えることができない等の応用利用ができない。また、上記第２従来技術では、上記配線を複数層のポリイミド内に収めているので、製造工程が多く必要であり、全体として非常に煩雑なものとなると共に製造コストの高騰を招来していた。
【００２１】
さらに、上記の第１従来技術では、トーションバー１０６の捩れが繰り返されることにより、大きな偏向角でスキャンさせると、大きな応力がリードパターンに作用し、損傷、疲労断線してしまう。そこで、この対策として、上記第２従来技術では、配線（リードパターン）を略二等分の位置に配位している。
【００２２】
しかしながら、上記第２従来技術では、上記第１従来技術の場合よりも配線（上記第１従来技術のリードパターンに対応する。）の寿命は長くなるものの、可動部に配線していることに変わりはない。さらに、半導体プロセスで一体成形するので、上記の第１従来技術と同様に、反射鏡を他の物と取り替えることができない。
【００２３】
また、近年、携帯電話等に利用されるための電子式小型撮像装置が普及しつつあるが、特定の対象物に追従する装置を構成するためには、現在のポリゴンミラー等の技術では大きなスペースと電力を必要とする。
【００２４】
本発明では上記の問題を解決し、小型で、製造コストの低減化された高寿命の偏向アクチュエータ等を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の偏向アクチュエータは、上記課題を解決するために、表面を保護膜で覆われたコイルを表面に形成し、このコイルの形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、その両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、その構造材の周囲に磁界発生手段を備えたものである。
【００２６】
上記の発明によれば、偏向アクチュエータの構成材料を単一のシートを構造材とすることにより構造が簡素化され製作工程が従来よりも低減される。また、梁に作用する極断面二次モーメントｌｐは、その値が小さいほど捩れ角φは大きくなる。四角柱の極断面二次モーメントｌｐは、梁の厚みをｂとし、幅をｈとすると、ｂｈ（ｂ2 ＋ｈ2 ）／１２で求めることができるが、シート構造とすることにより、ｂ≪ｈとなり、ｈ2 に対してｂ2 は無視できる値となるので、ｌｐ＝ｂｈ3 ／１２となる。そして、ｂは小さな値になるのでｌｐも小さくなり、捩れ角φは大きくなる。さらに、ｈの値を設定することにより、捩れ角φの設計が可能となる。
【００２７】
したがって、安価で小型で共振周波数を意識することなく、低周波交流電流による駆動で比較的大きな偏向角で、偏向ができる偏向電磁アクチュエータを実現できる。しかも、低消費電力化が図れる。
【００２８】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に反射鏡を接着することで光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向電磁アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な製品として提供できる。
【００２９】
上記反射鏡はシリコン基板で作成されることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なシリコンミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。
【００３０】
上記偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続して受光走査素子を実現できる。
【００３１】
そして、本発明の特徴として、製造工程の中で、偏向アクチュエータの可動部に各種部品を接着することが挙げられる。これにより、様々な偏向アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００３２】
上記受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができる。
【００３３】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータ受光走査素子において、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００３４】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００３５】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００３６】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれた電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の汎用撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。
【００３７】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。
【００３８】
本発明の他の偏向アクチュエータは、上記課題を解決するために、薄型永久磁石を接着した平面を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の周囲に磁界発生手段としてコイルを備えたものである。
【００３９】
上記の発明によれば、磁界発生手段として可動部には配線を必要としない永久磁石を配置し、周辺の固定された部分にコイルを配置することにより、可動部に設けられた永久磁石の磁界と、この可動部外の固定部に設けられたコイルに通電された電流に基づいて発生した磁界とが反発し、上記可動部は、この可動部を軸支する一対の両持ち梁を軸として回動する。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の電磁アクチュエータを提供できる。
【００４０】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に反射鏡を接着して光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向電磁アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な製品として提供できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命のミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。
【００４１】
上記光走査素子において、上記反射鏡はシリコン基板で作成されていることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命のシリコンミラー偏向電磁アクチュエータを提供できる。
【００４２】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されて受光走査素子を実現できる。
【００４３】
そして、本発明の特徴として、製造工程の中で、偏向アクチュエータの可動部に各種部品を接着することが挙げられる。これにより、様々な偏向アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４４】
上記受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４５】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４６】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているＭＯＳ撮像素子を接着することにより、低消費電力で安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４７】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４８】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の汎用撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００４９】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できる。
【００５０】
本発明の更に他の偏向アクチュエータは、上記課題を解決するために、表面を保護膜で覆われた電極を表面に形成し、電極形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の可動部電極の対面に他の電極を備えたものである。
【００５１】
上記の発明によれば、シート構造材に電極を形成することにより、既存技術であるフレキシブル基板技術を利用でき、安価で、設備投資を行うことなく偏向静電アクチュエータを実現できる。しかも、小型化が可能となる。
【００５２】
上記の偏向静電アクチュエータの可動部に反射鏡を接着して光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向静電アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向静電アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な良い製品として提供できる。
【００５３】
上記光走査素子において、上記反射鏡はシリコン基板で作成されていることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なシリコンミラー偏向静電アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。
【００５４】
上記の偏向静電アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されて受光走査素子を実現できる。
【００５５】
この場合、偏向静電アクチュエータの可動部に各種部品を接着することにより、様々な偏向静電アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向静電アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００５６】
上記の受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記静電アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができる。
【００５７】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００５８】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているＭＯＳ撮像素子を接着することにより、低消費電力で安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００５９】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。
【００６０】
上記撮像偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の汎用撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用して三次元形状記憶センサを実現することができる。
【００６１】
上記撮像偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。
【００６２】
本発明の、上記いずれの偏向アクチュエータも、上記シートが、絶縁物であり、ポリイミドからなることが好ましい。この場合、既存製品であるフレキシブル基板には材料として主にポリイミドが使用されているが、この材料は良好な電気絶縁材料であり、誘電体である。また、機械的強度や寸法安定性に優れた材料である。このことは、市場で証明されていることである。したがって、これをシートの材料として利用されていることは、品質のよい偏向アクチュエータ（偏向電磁アクチュエータまたは偏向静電アクチュエータ）を提供できることを意味する。
【００６３】
上記の偏向電磁アクチュエータの固定磁界発生手段は、永久磁石であることが好ましい。この場合、固定磁界発生の手段として、現在一般的な材料として普及している磁石の中で特性が良く安定したネオジウム磁石（ネオジウム、鉄、硼素）やＳｍＣｏ磁石（サマリュウム、コバルト）などの磁石が比較的安価に入手可能である。これらの材料を利用することにより安価で特性の安定した電磁アクチュエータが提供可能となる。
【００６４】
上記の偏向電磁アクチュエータの固定磁界発生手段は、電磁石であってもよい。この場合、固定磁界発生の手段として電磁石を使用することにより、磁界の強さを電流により可変できる。設計仕様上自由度の高い電磁アクチュエータの提供が可能となる。
【００６５】
上記の偏向アクチュエータにおいて、上記可動部にレンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着することが好ましい。この場合、レンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着することにより、対象物が画面から外れることなく、受像可能な追従型の携帯小型カメラシステムを実現できる。このような小型で低消費電力の追従型カメラシステムは携帯電話等に応用でき、生活に密着した画像システムを構築できる。
【００６６】
上記の偏向アクチュエータにおいて、可動部への電流供給方法として上記梁の部分をジャンパー線により回避することが好ましい。この場合、梁の部分の配線をジャンパー線（浮遊配線）にすることにより、繰り返しの捩れ力を回避できる構造が提供できる。梁の部分に配線が固定されて配置されていると、配線に可動部の回動ごとに捩れ力が作用し、剪断応力が発生する。配線は金属で形成されているため、大きな角度で回動させると金属疲労が蓄積され、損傷や断線を引き起こす原因となる。しかし、ジャンパー線で例えばカール状にブリッジすることにより、力は分散され、繰り返しの捩れ力が回避され、配線の金属疲労による劣化の問題を解決することができ、大きな角度での偏向にもかかわらず、偏向アクチュエータの長寿命化が実現できる。
【００６７】
上記の偏向アクチュエータにおいて、上記梁の形状はラーメン構造であってもよい。この場合、両持ち梁は弾力的に動くことが可能となり、捩れ力が分散されるので、梁の部分に形成されている配線に加わる力も分散され、可動部が大きな偏向角度で回動されても配線に加わる力は弾性変形の範疇に収まり金属疲労の問題を解決でき、大きな偏向角で偏向させても長寿命の偏向アクチュエータを提供できる。
【００６８】
本発明の更に他の偏向アクチュエータは、上記課題を解決するために、可動部表面に強誘電体を形成し、上記可動部は両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部とし、この固定部表面の両面に対向する電極を備えたものである。
【００６９】
上記の発明によれば、可動部の電荷発生手段を強誘電体で行うことにより、可動部に配線を通じて電圧を印加する必要がなくなり、梁の部分の配線を無くすことができる。したがって、長寿命の強誘電体式の偏向静電アクチュエータを実現できる。
【００７０】
上記偏向静電アクチュエータにおいて、上記可動部にチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ロシェル塩、りん酸アンモン、りん酸カリ、バリウムストロンチウム酸化チタン、ＳＢＬＮ、ＰＺＴ、又はチタン酸ジルコン酸鉛のいずれかの強誘電体で表面にパターンを形成したものが好ましい。
【００７１】
また、強誘電体材料は様々な電子部品に利用されていて進歩を続けている。例えば、薄膜技術の向上として均一に比較的厚みのある膜を形成することができるようになってきている。また、材料もチタン酸バリウムはもとより、ＢＳＴやＰＺＴなど特性の良い材料が開発されている。この技術を利用すればシート上に強誘電体を形成することができ、良好な強誘電体式の偏向静電アクチュエータを提供することができる。
【００７２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１から図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００７３】
偏向電磁アクチュエータに本発明を適用した場合について以下に説明する。この偏向電磁アクチュエータは、図２に示すように、シート基板６の上面及び下面にそれぞれ保護膜１ａ及び１ｂが設けられた構成を有している。シート基板６は、例えばポリイミド等のシート化可能材料でシート状に構成できるものであればよく、特に限定されるものではない。比較的弾力性のある有機絶縁材料であるポリイミドを用いた場合、脆性破壊が生じにくく、機械的共振周波数を意識することなく大きな偏向角を得ることが可能となるので、好ましい。つまり、低周波数化が可能となる。
【００７４】
上記偏向電磁アクチュエータには、図２に示すように、可動部３が設けられ、この可動部３は、一対の両持ち梁４・４で軸支され、該両持ち梁４・４の他端はそれぞれ固定部とされ、上記シート基板６に一体形成されている。上記可動部３も、上記シート基板６と同じシート化可能材料でシート状に構成されたシート構造を有している。このようなシート構造は、現存のポリイミド等からなるフレキシブル基板技術が利用でき、容易に所望のものを製作できる。上記両持ち梁４・４をポリイミドで形成した場合、バネ定数がシリコンに比べて大きくなり、より小さなトルクにより大きな偏向角を実現できる。つまり、低消費電力化にもつながる。
【００７５】
上記可動部３の表面上には、平面コイル２が設けられ（図３の場合、渦巻き状に設けられている。）、この平面コイル２は上記保護膜１ａで覆われている。この可動部３は、また、上記保護膜１ｂで下面が覆われており、両持ち梁４・４の捩じれにより、回動可能となる。
【００７６】
図３に示すように、可動部３は保護膜１ａ及び１ｂで上面及び下面が覆われており、平面コイル２が露出しないように構成されているので、湿気による酸化等の経時変化を確実に抑制できる。上記偏向角の制御は、平面コイル２に流す電流の大きさを制御することによって行える。
【００７７】
上記可動部３は、ポリイミド等からなるフレキシブル基板技術を使用した場合、次のようにして形成する。すなわち、上記可動部３に銅箔等を接着して上記平面コイル２を形成し、上記両持ち梁４・４付近にランドを形成する。ランドはスルーホールとし、両面に平面コイル２を形成し、表・裏の回路を接続する。さらに両面に上記保護膜１ａ及び１ｂを形成する。これは、一般的な基板製作に用いられている方法である。
【００７８】
それから、上記のようにして形成された平面コイル２の周囲を略コ字形状に互いに対向するように金型等で打ち抜き、溝３０（図２参照）を形成させる。これにより、両持ち梁４・４を備えた上記可動部３が形成される。
【００７９】
上記シート基板６において、上記両持ち梁４・４と平行な位置関係にある端面には、それぞれ永久磁石７・７が設けられている。図２は、永久磁石７・７が設けられた場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、上記永久磁石７・７の代わりに電磁石８・８が設けられた構成でもよい。なお、図２と同じ機能を有する部材については同じ参照番号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００８０】
また、効率良く磁界を発生させ、外部に磁界をできるだけ漏らさないためには、図５に示すように、純鉄のヨーク２５で上記永久磁石７・７を囲い、上記永久磁石７・７が上記ヨーク２５に例えば熱硬化性接着剤で接着し、アニールを施すことが好ましい。この場合、上記永久磁石７・７として、縦磁場成形品を用いる。
【００８１】
本実施の形態に係る偏向電磁アクチュエータは、以上のように、表面を保護膜１で覆われた平面コイル２を表面に形成し、平面コイル２の形成部分を可動部３とし、両持ち梁４・４で軸支され、該両持ち梁４・４の他端を固定部としたシート構造材とし、その構造材の周囲に磁界発生手段（永久磁石７・７または電磁石８・８）を備えている。
【００８２】
上記の偏向電磁アクチュエータによれば、上記可動部３は、ポリイミド等のシート化可能材料でシート状に構成されたシート構造を有している。例えば、ポリイミドからなるフレキシブル基板で上記可動部３を構成することができる。厚みの薄い場合には、梁の幅によりバネ定数を設計することができ、機械的共振周波数に強く制限されることなく偏向角の設計ができる。その結果、高周波信号から低周波信号まで、広範囲にわたって、上記可動部３の回動が可能となる。
【００８３】
ここで、反射鏡について図６を参照しながら説明する。反射鏡３１は、図６に示すように、表面粗度の小さいものが要求されるので、シリコン単結晶のウェハにアルミニウムを蒸着したアルミニウム薄膜９に、用途に合わせた使用波長帯用の反射防止膜１０をコーティングすることによって得られる。この反射鏡３１は、図２又は図４の可動部３に、ポリイミドからなるフレキシブル基板から構成される平面基板１１に接着して形成される。
【００８４】
上記シリコン単結晶のウェハを反射鏡３１として使用することが好ましい理由は、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃った製品が入手できる（凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のものが入手できる。）ることにある。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）な反射ミラーを提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。
【００８５】
次に、図１を参照しながら、上記可動部３に設けられた上記平面コイル２がどのようにして上記シート基板６の固定部である電極端子３５・３９に電気的に接続されるかについて説明する。なお、上記電極端子３５・３９を介して、上記平面コイル２に直流または交流の電気信号（電流信号または電圧信号）が印加される。
【００８６】
図１に示すように、上記平面コイル２は、端部（ランド）３６及び端部（ランド）３７の間で渦巻き状に設けられ、上記端部３６は浮遊配線２０（ジャンパー線）を介して上記電極端子３５に接続されている。また、上記端部３７は、スルホールを介して裏面に表面と同様の平面コイルを形成し端部（ランド）３８のスルーホールと浮遊配線２０（ジャンパー線）を介して上記電極端子３９に接続されている。このように、浮遊配線２０は、両持ち梁４・４上に固定されないように設けられているので、両持ち梁４・４に回動力が作用した場合に力を分散化している。
【００８７】
上記浮遊配線２０は、導体であれば材質等特に限定されるものではない。また、図１には、上記浮遊配線２０は、１ループさせた状態（１回巻回した状態）が示されているが、ループの回数は１回に限定されるものではなく、上記可動部３の回動および電磁波や磁界の障害にならずに回動の際に浮遊状態が保持できれば、特に限定されるものではない。
【００８８】
以上のように、図１の例においては、両持ち梁４・４上に固定されたリードパターン等を介して接続されるのではなくて、浮遊配線２０を介して平面コイル２の端部３６及び３８が電極端子３５及び３９にそれぞれ接続されているので、可動部３の回動に伴って、両持ち梁４・４が捩れても、上記浮遊配線２０に作用する応力は分散されて無視し得るくらい小さくなる。その結果、上記浮遊配線２０に金属疲労が蓄積されることがなくなり、それによる損傷、あるいは疲労断線を確実に回避できるので、偏向アクチュエータの寿命が長くなる。
【００８９】
以上のように、可動部３をポリイミド等のシート化可能材料でシート状に構成されたシート構造を有すると共に、両持ち梁４・４上に設けられたリードパターン等を介して接続されているのではなくて、浮遊配線２０を介して平面コイル２の端部３６及び３８が電極端子３５及び３９にそれぞれ接続されているので、(a) 金属疲労が蓄積され、損傷、あるいは疲労断線を引き起こすことを回避でき、(b) 機械的共振周波数ωに一致していない場合でも、大きな捩れ角が得られ、(c) 大がかりな製造設備が不要となると共に非常に高信頼性及び長寿命且つ低消費電力が実現できる偏向アクチュエータを製造でき、しかも、単価が安く、小型化が可能となる。
【００９０】
ここで、上記接続配線の金属疲労による損傷や断線を回避する他の例について、図７を参照しながら以下に説明する。なお、図１の例と同じ機能を有する部材については同じ部材番号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００９１】
両持ち梁４・４をラーメン構造（ラーメン構造梁）とすることにより、両持ち梁４・４が弾力的に動くことができ、捩じり応力が分散されるので、従来のように両持ち梁４・４上にリードパターンが形成されていても、このリードパターンに加わる（作用する）応力を分散させることが可能となり、結果として、リードパターンの長寿命化（偏向アクチュエータの長寿命化）が確実に図れる。なお、図７は、あくまでもラーメン構造の一例を示したものであり、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００９２】
また、上記接続配線の金属疲労による損傷や断線を回避する更に他の例について、図８を参照しながら以下に説明する。なお、図１の例と同じ機能を有する部材については同じ部材番号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００９３】
ここで示す例は、図８に示すように、可動部３に薄型永久磁石１６を接着し、平面コイル２を可動部３の周囲の固定部５に形成し、両持ち梁４・４には接続配線を設けることが不要となる点で、図１や図７の例と異なっている。
【００９４】
図８の構成によれば、可動部３に平面コイル２を設けることが不要となると共に両持ち梁４・４上に接続配線を固定することが不要となり、可動部３の回動に伴って、両持ち梁４・４が捩れても、平面コイル２は可動部３ではなくて固定部５に設けられているので、従来のように両持ち梁４・４上に固定された接続配線に力が作用することによる影響がなくなる。つまり、力の作用に起因する上述の損傷や疲労断線が発生することがなくなるので、偏向アクチュエータの寿命が確実に長くなる。
【００９５】
ここで、上記接続配線の金属疲労による損傷や断線を回避する他の例について、図９を参照しながら以下に説明する。なお、図１の例と同じ機能を有する部材については同じ部材番号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００９６】
ここで示す例は、図９に示すように、図１の永久磁石７・７の代わりに絶縁体１７・１７が設けられ、これら絶縁体１７・１７の各上面および下面にそれぞれ電極１８ａ・１８ｃおよび電極１８ｂ・１８ｄが設けられ、可動部３上において両持ち梁４・４を結ぶ線に対して対称となる位置に強誘電体１９・１９が設けられ、且つ、両持ち梁４・４上の接続配線、及びコイル３が不要となる点で、図１の例と異なっている。
【００９７】
上記電極１８ａ−１８ｂ間に電圧を印加することによって電界が発生する。このとき、上記電極１８ｃ−１８ｄ間には、上記電極１８ａ−１８ｂ間に発生する電界とは逆向きの電界が発生するように電圧が印加される。また、上記強誘電体１９・１９は、強誘電体材料であるチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ロシェル塩、りん酸アンモン、りん酸カリ、ＢＳＴ（バリウムストロンチウム酸化チタン）、ＳＢＬＮ、ＰＺＴ、又はチタン酸ジルコン酸鉛のいずれかが可動部３上の両側（可動部３上において両持ち梁４・４を結ぶ線に対して対称となる位置）にパターン形成されている。これらの強誘電体１９・１９は、常に、例えばマイナス電荷が保持された状態にある。
【００９８】
図９の構成によれば、上記強誘電体１９・１９に保持された電荷が、上記電極１８ｃ−１８ｄ間、及び上記電極１８ａ−１８ｂ間に発生する電界を介して引力又は反発力を受け、これにより、両持ち梁４・４が捩れて、上記可動部３が回動することになる。
【００９９】
したがって、図９の構成によれば、可動部３に平面コイル２を設けることが不要となると共に両持ち梁４・４には接続配線を固定して設けることが不要となるので、可動部３の回動に伴って、両持ち梁４・４が捩れても、従来のような両持ち梁４・４上に固定された接続配線に作用する力に起因した上述の損傷、あるいは疲労断線は生じない。したがって、寿命が確実に長くなる。
【０１００】
図９の例は、可動部３外に電極１８ａ〜１８ｄが設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図示しないが、図９の強誘電体１９・１９に代えて、上記強誘電体１９・１９の位置に電極（一対の電極）を設け、この電極に図１の浮遊配線２０を介して電圧を印加する構成でもよい。
【０１０１】
この場合、可動部３はポリイミド等の有機絶縁材料で形成されており、上記一対の電極間には電圧が印加されているので、電界が発生する。このとき、各電極間には電界が発生しており、この電界は、印加される電圧及びその極性に応じて変化して引力又は反発力を受け、これにより、両持ち梁４・４が捩れて、上記可動部３が回動することになる。
【０１０２】
したがって、この場合でも、浮遊配線２０を介して電荷を発生させる電圧が印加されるので、可動部３の回動に伴って、両持ち梁４・４が捩れても、上記浮遊配線２０に作用する力は分散されて無視し得るくらい小さくなる。その結果、上記浮遊配線２０に金属疲労が蓄積されることがなくなり、それによる損傷や疲労断線を確実に回避できるので、偏向アクチュエータの寿命が長くなる。
【０１０３】
ところで、上記反射鏡３１で２次元をスキャンさせるには、走査時間を要し、リアルタイムの制御（装置）には適していない。また、レーザ光をスキャンし、受光素子で信号を得る構成では、必要な部品点数も多くなってしまう。また、近年、赤外線を感知する焦電素子や超小型のレンズ一体型の受光素子（例えば、シャープ株式会社製のＬＺ０Ｐ３８００（レンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサ）等）が入手できるようになった。
【０１０４】
そこで、上記反射鏡３１の代わりに、上記可動部３に他の光学部品を接着した偏向アクチュエータについて説明する。なお、前記部材と同じ機能を有する部材については、同じ参照番号を付記し、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図１０は、可動部３に電荷結合素子（ＣＣＤ）１２を接着した偏向アクチュエータの例を示す。図１１は、可動部３にレンズ１３を含む電荷結合素子１２を接着した偏向アクチュエータの例を示す。図１２は、可動部３にレンズ１３を含むＭＯＳ撮像素子１４を接着した偏向アクチュエータの例を示す。図１３は、可動部３に焦電素子１５を接着した偏向アクチュエータの例を示す。
【０１０６】
上記電荷結合素子１２をスキャンさせることによりリアルタイムな撮像が行える。上記焦電素子１５は、赤外線を感知するものであり、この焦電素子１５を上記可動部３に接着してスキャンさせることにより生物や火気のセンシングが広範囲に行える。また、レンズ１３を含む電荷結合素子１２およびレンズ１３を含むＭＯＳ撮像素子１４は、超小型のレンズ一体型の受光素子であり、リアルタイムに２次元の情報をセンシングでき、画像認識技術と融合させることにより広範囲で追従可能な形状認識センサが実現できる。
【０１０７】
図１０〜図１３に示すように、前述の偏向アクチュエータによれば、光学部品を上記可動部３に接着するだけであるので、大がかりな製造設備が不要であり、上記反射鏡３１を電荷結合素子１２、レンズ１３を含む電荷結合素子１２、レンズ１３を含むＭＯＳ撮像素子１４、及び焦電素子１５等の光学部品に置き換えることができ、また、製造工程が少なくてよく、全体として非常に簡素で単価が安く、しかも量産が可能である。すなわち、光学システムを全体として小型化できる。他の光学部品として、例えば、ビームスプリッタ、プリズム、及びレンズ等が挙げられる。また、受光素子は、ＣＣＤに限定されるものではなく、ＭＯＳ撮像素子やＢＢＤ、ＰＳＤ等の他の方式でもよい。
【０１０８】
図示はしないが、１ｃｃサイズの上記レンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを上記可動部３に接着すると共に、自在に動く浮遊配線２０（ジャンパー線）で結線することによって、対象物が画面から外れることなく、高精度に受像可能な追従型の携帯小型カメラシステムを実現できる。
【０１０９】
例えば、図１７に示すように、レンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサ１５０を介してイメージを取り込み、イメージデータとして記憶素子１５１に記憶し、この記憶されたイメージデータに基づいてパターン認識・制御部１５２が偏向アクチュエータ１５３の可動部の回動を制御することによって、高精度でコンパクトな追従型の携帯小型カメラシステムを簡素な構成で実現できる。
【０１１０】
本発明に係る第１及び第８偏向アクチュエータは、以上のように、コイルが設けられた可動部に磁界を作用させ、該可動部を軸支する一対の両持ち梁のまわりに上記可動部を回動させる偏向アクチュエータにおいて、上記可動部および上記両持ち梁はシート化可能材料でシート状に構成され、浮遊配線を介して上記コイルに電流を印加することを特徴としている。
【０１１１】
上記の発明によれば、可動部に磁界を作用させ、該可動部に設けられたコイルに電流を印加すると、ローレンツ力が上記コイルに作用する。このローレンツ力により、上記可動部は、該可動部を軸支する一対の両持ち梁のまわりに回動することになる。
【０１１２】
従来は、両持ち梁上に固定された接続配線（リードパターン）を介して電流が印加されていた。このため、可動部の回動に伴って両持ち梁が捩れると、両持ち梁上に固定された上記接続配線も捩れ、可動部の回動の回数が増加するにしたがって、また、回動による上記接続配線に作用する応力が強くなるにしたがって両持ち梁上に固定された接続配線は、その度重なる捩れにより、金属疲労が蓄積され、損傷、あるいは疲労断線を引き起こしていた。
【０１１３】
そこで、上記の発明においては、浮遊配線を介して上記コイルに電流が印加されるようになっている。このように、接続配線を両持ち梁上に固定するのではなくて、浮遊配線とすることにより、浮遊配線２０は固定されていないので、自在に動くことができる。したがって、上記両持ち梁の捩じりに起因する応力を確実に分散化でき、該分散応力は無視し得るくらい小さくなる。その結果、上記浮遊配線に金属疲労が蓄積されることがなくなり、それによる損傷、あるいは疲労断線を確実に回避できるので、接続配線の寿命を長くできる。
【０１１４】
しかも、平面コイルのシート化は既に技術的に確立されているフレキシブル基板製造技術で可能となり、半導体製造プロセスの設備を備えた工場でなくても量産が可能となる。そして、上記工程が不要になる分、製造工程が少なくてよく、全体として非常に簡素で単価が安く、しかも小型化が可能となる。
【０１１５】
加えて、上記の発明においては、上記可動部および上記両持ち梁がシート化可能材料でシート状に構成されているので、機械的共振周波数に依存しなくても、梁の幅の設計により、大きな捩れ角が得られる。つまり、低周波数化が可能となる。
【０１１６】
本発明に係る第２偏向アクチュエータは、以上のように、一対の両持ち梁に軸支され、永久磁石が設けられた可動部を備え、上記可動部外の固定部に電流を通電するコイルが設けられ、上記可動部および上記両持ち梁はシート化可能材料でシート状に構成されたものである。
【０１１７】
上記の発明によれば、可動部に設けられた永久磁石の磁界と、該可動部外の固定部に設けられたコイルに通電された電流に基づいて発生した磁界とが反発し、上記可動部は、該可動部を軸支する一対の両持ち梁のまわりに回動することになる。
【０１１８】
このように、可動部にコイルを設けることが不要となると共に両持ち梁には接続配線（リードパターン）を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、コイルは可動部ではなくて固定部に設けられているので、配線が捩れることはなく、したがって該固定部のコイルに応力が作用することはない。その結果、上記応力の作用に起因する上述の損傷、あるいは疲労断線を確実に回避できるので、寿命を確実に長くできる。
【０１１９】
しかも、永久磁石を可動部に設けるだけでよく、固定部のコイルも前記同様にフレキシブル基板技術で生産できるので、半導体製造プロセス等、大がかりな製造設備が不要となり、このような設備を備えた工場でなくても量産が可能となる。また、上記工程が不要になる分、製造工程が少なくてよく、全体として非常に簡素で単価が安く、しかも小型化が可能となる。
【０１２０】
加えて、上記の発明においては、上記可動部および上記両持ち梁がシート化可能材料でシート状に構成されているので、機械的共振周波数に一致していない場合でも、大きな捩れ角が得られる。
【０１２１】
本発明に係る第９偏向アクチュエータは、以上のように、接続配線を有している一対の両持ち梁のまわりに上記可動部を回動させる偏向アクチュエータにおいて、上記偏向アクチュエータは、上記可動部および上記両持ち梁はシート化可能材料でシート状に構成され、上記両持ち梁はラーメン構造を有していることを特徴としている。
【０１２２】
上記の発明によれば、両持ち梁をラーメン構造とすることにより、両持ち梁は弾力的に動くことができ、力が分散されるので、両持ち梁上に接続配線（リードパターン）が形成されていても、この接続配線に加わる（作用する）力は分散されて無視できる程度に小さくなり、結果として、上記接続配線の長寿命化が確実に図れる。
【０１２３】
しかも、上記両持ち梁をラーメン構造とするだけでフレキシブル基板技術で生産でき、半導体製造プロセス等、大がかりな製造設備が不要となり、このような設備を備えた工場でなくても量産が可能となる。また、上記工程が不要になる分、製造工程が少なくてよく、全体として非常に簡素で単価が安く、しかも小型化が可能となる。
【０１２４】
加えて、上記の発明においては、上記可動部および上記両持ち梁がシート化可能材料でシート状に構成されているので、機械的共振周波数に一致していない場合でも、大きな捩れ角が得られる。
【０１２５】
本発明に係る第１０偏向アクチュエータは、以上のように、強誘電体を有する可動部と、固定部に電極が設けられ、該電極に電圧を印加して強誘電体の電荷に電界を作用させる電界発生手段を備えたものである。
【０１２６】
上記の発明によれば、可動部上の強誘電体による電荷が電界発生手段からの電界によって力を受け、この力に基づいて、上記可動部が両持ち梁のまわりに回動することになる。つまり、上記強誘電体の電荷は、上記電界を介して引力又は反発力を受け、これにより、両持ち梁が捩れ、上記可動部が回動する。
【０１２７】
以上のように、上記の発明においては、可動部にコイルを設けることが不要となると共に両持ち梁上には接続配線を設けることが不要となるので、可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、従来のような両持ち梁上に固定された接続配線に作用する応力に起因した上述の損傷、あるいは疲労断線は生じない。したがって、寿命を確実に長くできる。
【０１２８】
加えて、上記の発明においては、上記可動部および上記両持ち梁がシート化可能材料でシート状に構成されているので、機械的共振周波数に一致していない場合でも、大きな捩れ角が得られる。
【０１２９】
本発明に係る第１１偏向アクチュエータは、以上のように、第１０偏向アクチュエータにおいて、上記強誘電体は、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ロシェル塩、りん酸アンモン、りん酸カリ、バリウムストロンチウム酸化チタン、ＳＢＬＮ、ＰＺＴ、又はチタン酸ジルコン酸鉛のいずれかが上記可動部上にパターン形成されたものであることを特徴としている。
【０１３０】
本発明に係る第３偏向アクチュエータは、以上のように、一対の対向する電極を有する可動部と、この可動部を軸支する両持ち梁とがシート化可能な有機絶縁材料でシート状に構成され、浮遊配線を介して上記電極に電圧を印加するものである。
【０１３１】
この場合、可動部は有機絶縁材料で形成されており、上記一対の電極間に電圧を印加すると、電荷が発生する。このとき、固定部の電極間には電界が発生しており、電荷が上記電界を介して引力又は反発力を受け、これにより、両持ち梁が捩れて、上記可動部が回動することになる。
【０１３２】
したがって、この場合でも、浮遊配線を介して電荷を発生させる電圧が印加されるので、可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、上記浮遊配線に作用する応力は分散されて無視し得るくらい小さくなる。その結果、上記浮遊配線に金属疲労が蓄積されることがなくなり、それによる損傷、あるいは疲労断線を確実に回避できるので、接続配線の寿命が長くなる。
【０１３３】
本発明に係る第４偏向アクチュエータは、以上のように、第１〜第１１のいずれか一つの偏向アクチュエータにおいて、上記可動部と上記両持ち梁とがポリイミドから構成されていることを特徴としている。この場合、現存のフレキシブル基板技術が利用でき、製作が容易となる。
【０１３４】
本発明に係る第５及び第６偏向アクチュエータは、以上のように、上記第１及び第２のいずれか一つの偏向アクチュエータにおいて、上記磁界が、永久磁石または電磁石により発生することを特徴としている。
【０１３５】
本発明に係る第１光走査素子は、以上のように、上記第１〜第３及び第１０のいずれか一つの偏向アクチュエータの上記可動部に反射鏡が接着されたなることを特徴としている。これにより、ミラー偏向アクチュエータが実現できる。この場合、接着するという簡単な工程を実施するだけでよいので、単価が安く、小型化・長寿命化・低消費電力化が可能で、しかも機械的振周波数にほとんど支配されずに大きな偏向角が得られる。つまり、低周波数化が可能となる。
【０１３６】
本発明に係る第２光走査素子は、以上のように、上記第１光走査素子において、上記反射鏡がシリコンウェハで作製されたことを特徴としている。この場合、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なミラー偏向アクチュエータを提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。
【０１３７】
本発明に係る第１及び第２受光走査素子は、以上のように、上記第１〜第３及び第１０偏向アクチュエータの上記可動部に受光素子、またはレンズを含む光学系部品及び受光素子が封入されたパッケージが接着されてなることを特徴としている。
【０１３８】
本発明に係る第３〜第５受光走査素子は、以上のように、上記第１及び第２受光走査素子において上記受光素子は、電荷結合素子、ＭＯＳ撮像素子、または焦電素子であることを特徴としている。
【０１３９】
本発明に係る偏向アクチュエータは、以上のように、上記第１〜第３及び第１０偏向アクチュエータの上記可動部にレンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサが接着されてなることを特徴としている。この場合、対象物が画面から外れることなく、受像可能な追従型の携帯小型カメラシステムを実現できる。このような小型で低消費電力の追従型カメラシステムは携帯電話等に応用でき、生活に密着した画像システムを構築できる。
【０１４０】
以上のように、本発明の上記偏向アクチュエータに光学部品を接着するだけで、様々な偏向アクチュエータを実現できる。したがって、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な様々な偏向アクチュエータを確実に量産できる。つまり、上記のように光学部品を接着するだけでよいので、適用範囲が広がり、光学系をはじめ幅広い用途に利用できる。
【０１４１】
さらに、マイクロマシン技術等を用いて作成された部品、又はマイクロマシン技術により作られた金型より大量生産された極めて小型の品質の揃った部品等を接着することができる。また、寿命が長くなることにより、製品の信頼性が著しく向上する。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明の偏向アクチュエータは、以上のように、表面を保護膜で覆われたコイルを表面に形成し、このコイルの形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、その両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、その構造材の周囲に磁界発生手段を備えたものである。
【０１４３】
上記の発明によれば、偏向アクチュエータの構成材料を単一のシートを構造材とすることにより構造が簡素化され製作工程が従来よりも低減される。また、梁に作用する極断面二次モーメントｌｐは、その値が小さいほど捩れ角φは大きくなる。四角柱の極断面二次モーメントｌｐは、梁の厚みをｂとし、幅をｈとすると、ｂｈ（ｂ2 ＋ｈ2 ）／１２で求めることができるが、シート構造とすることにより、ｂ≪ｈとなり、ｈ2 に対してｂ2 は無視できる値となるので、ｌｐ＝ｂｈ3 ／１２となる。そして、ｂは小さな値になるのでｌｐも小さくなり、捩れ角φは大きくなる。さらに、ｈの値を設定することにより、捩れ角φの設計が可能となる。
【０１４４】
したがって、安価で小型で共振周波数を意識することなく、低周波交流電流による駆動で比較的大きな偏向角で、偏向ができる偏向電磁アクチュエータを実現できる。しかも、低消費電力化が図れるという効果を併せて奏する。
【０１４５】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に反射鏡を接着することで光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向電磁アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な製品として提供できるという効果を併せて奏する。
【０１４６】
上記反射鏡はシリコン基板で作成されることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なシリコンミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できるという効果を併せて奏する。
【０１４７】
上記偏向アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続して受光走査素子を実現できる。
【０１４８】
そして、本発明の特徴として、製造工程の中で、偏向アクチュエータの可動部に各種部品を接着することが挙げられる。これにより、様々な偏向アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１４９】
上記受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができるという効果を併せて奏する。
【０１５０】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１５１】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１５２】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１５３】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれた電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の汎用撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。
【０１５４】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できるという効果を併せて奏する。
【０１５５】
本発明の他の偏向アクチュエータは、以上のように、薄型永久磁石を接着した平面を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の周囲に磁界発生手段としてコイルを備えたものである。
【０１５６】
上記の発明によれば、磁界発生手段として可動部には配線を必要としない永久磁石を配置し、周辺の固定された部分にコイルを配置することにより、可動部に設けられた永久磁石の磁界と、この可動部外の固定部に設けられたコイルに通電された電流に基づいて発生した磁界とが反発し、上記可動部は、この可動部を軸支する一対の両持ち梁を軸として回動する。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の電磁アクチュエータを提供できるという効果を併せて奏する。
【０１５７】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に反射鏡を接着して光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向電磁アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な製品として提供できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命のミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１５８】
上記光走査素子において、上記反射鏡はシリコン基板で作成されていることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なミラー偏向電磁アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命のシリコンミラー偏向電磁アクチュエータを提供できるという効果を併せて奏する。
【０１５９】
上記の偏向電磁アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されて受光走査素子を実現できる。
【０１６０】
そして、本発明の特徴として、製造工程の中で、偏向アクチュエータの可動部に各種部品を接着することが挙げられる。これにより、様々な偏向アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６１】
上記受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６２】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６３】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているＭＯＳ撮像素子を接着することにより、低消費電力で安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の低消費電力型画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６４】
上記画像受光偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の赤外線受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６５】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向電磁アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の汎用撮像偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６６】
上記撮像偏向電磁アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できる。この方式によれば、両持ち梁には配線を設けることが不要となり、上記可動部の回動に伴って、両持ち梁が捩れても、配線が捩れることはなく、繰り返し荷重も作用しない。したがって、配線の損傷や金属疲労による断線は発生しなくなり、長寿命の低消費電力型偏向電磁アクチュエータ（受光走査素子）を提供できるという効果を併せて奏する。
【０１６７】
本発明の更に他の偏向アクチュエータは、以上のように、表面を保護膜で覆われた電極を表面に形成し、電極形成部分を可動部とし、両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部としたシートを構造材とし、この構造材の可動部電極の対面に他の電極を備えたものである。
【０１６８】
上記の発明によれば、シート構造材に電極を形成することにより、既存技術であるフレキシブル基板技術を利用でき、安価で、設備投資を行うことなく偏向静電アクチュエータを実現できる。しかも、小型化が可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６９】
上記の偏向静電アクチュエータの可動部に反射鏡を接着して光走査素子を実現できる。この場合、上記の偏向静電アクチュエータに反射鏡が接着されるので、ＬＥＤから集光された光やレーザー光等を偏向するミラー偏向静電アクチュエータ（光走査素子）が、安価で小型で低周波交流電流で駆動可能な良い製品として提供できるという効果を併せて奏する。
【０１７０】
上記光走査素子において、上記反射鏡はシリコン基板で作成されていることが好ましい。この場合、反射鏡をシリコン基板で作製することにより、現存の半導体技術が利用でき、比較的安価で品質の揃ったもの（例えば、凹凸差が０．５μｍ以下の高平坦度のもの）が簡単に入手できる。したがって、コスト低減が可能であると共に高精度（高品質）なシリコンミラー偏向静電アクチュエータ（光走査素子）を提供できる。しかも、アルミニウムや反射防止膜等の薄膜の形成技術が充実しており、この充実した技術が利用できるという効果を併せて奏する。
【０１７１】
上記の偏向静電アクチュエータの可動部の絶縁物に受光素子への配線をコイルと共に敷設し、小型パッケージに封入された上記受光素子を上記可動部へ接着すると共に電気的に接続されて受光走査素子を実現できる。
【０１７２】
この場合、偏向静電アクチュエータの可動部に各種部品を接着することにより、様々な偏向静電アクチュエータが実現できる。つまり、大がかりな製造設備が不要で、製造工程が少なく、非常に簡素で、しかも、単価が安く、小型化が可能な製品を確実に量産できる。したがって、一般的に生産されている受光素子を接着して本発明の偏向静電アクチュエータにより偏向することにより、現在半導体技術で生産されている数多くの種類の半導体受光素子の機能を効果的に発揮させることができる。例えば、二次元画像を受光し、偏向することにより、三次元情報が得られる画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１７３】
上記の受光走査素子において、レンズを含む光学系が上記受光素子の上記小型パッケージに組み込まれていることが好ましい。この場合、上記静電アクチュエータにレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたものを接着することにより、超小型の撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し、三次元形状記憶センサを実現することができるという効果を併せて奏する。
【０１７４】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った汎用画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１７５】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子がＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているＭＯＳ撮像素子を接着することにより、低消費電力で安価で品質の揃った低消費電力型画像受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１７６】
上記画像受光偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が焦電素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在自動ドアや便所の自動水流しシステム等に使用されている焦電素子を接着することにより、生物や火気の広範囲のセンシングが可能な赤外線受光偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１７７】
上記撮像偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型の電荷結合素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されている電荷結合素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の汎用撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用して三次元形状記憶センサを実現することができるという効果を併せて奏する。
【０１７８】
上記撮像偏向静電アクチュエータにおいて、上記受光素子が光学系部品一体型のＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。この場合、上記偏向静電アクチュエータに現在大量生産され、ビデオカメラやデジタルカメラ等に多用されているレンズを含む光学系が受光素子と一体化しパッケージに組み込まれたＭＯＳ撮像素子を接着することにより、安価で品質の揃った超小型の低消費電力型撮像偏向静電アクチュエータ（受光走査素子）が実現でき、広範囲の撮像が可能となる。また、これを利用し三次元形状記憶センサを実現できるという効果を併せて奏する。
【０１７９】
本発明の、上記いずれの偏向アクチュエータも、上記シートが、絶縁物であり、ポリイミドからなることが好ましい。この場合、既存製品であるフレキシブル基板には材料として主にポリイミドが使用されているが、この材料は良好な電気絶縁材料であり、誘電体である。また、機械的強度や寸法安定性に優れた材料である。このことは、市場で証明されていることである。したがって、これをシートの材料として利用されていることは、品質のよい偏向アクチュエータ（偏向電磁アクチュエータまたは偏向静電アクチュエータ）を提供できることを意味する。
【０１８０】
上記の偏向電磁アクチュエータの固定磁界発生手段は、永久磁石であることが好ましい。この場合、固定磁界発生の手段として、現在一般的な材料として普及している磁石の中で特性が良く安定したネオジウム磁石（ネオジウム、鉄、硼素）やＳｍＣｏ磁石（サマリュウム、コバルト）などの磁石が比較的安価に入手可能である。これらの材料を利用することにより安価で特性の安定した電磁アクチュエータが提供可能となる。
【０１８１】
上記の偏向電磁アクチュエータの固定磁界発生手段は、電磁石であってもよい。この場合、固定磁界発生の手段として電磁石を使用することにより、磁界の強さを電流により可変できる。設計仕様上の自由度の高い電磁アクチュエータの提供が可能となるという効果を併せて奏する。
【０１８２】
上記の偏向アクチュエータにおいて、上記可動部にレンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着することが好ましい。この場合、レンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着することにより、対象物が画面から外れることなく、受像可能な追従型の携帯小型カメラシステムを実現できる。このような小型で低消費電力の追従型カメラシステムは携帯電話等に応用でき、生活に密着した画像システムを構築できるという効果を併せて奏する。
【０１８３】
上記の偏向アクチュエータにおいて可動部への電流供給方法として上記梁の部分をジャンパー線により回避することが好ましい。この場合、梁の部分の配線をジャンパー線（浮遊配線）にすることにより、繰り返しの捩れ力を回避できる構造が提供できる。梁の部分に配線が固定されて配置されていると、配線に可動部の回動ごとに捩れ力が作用し、剪断応力が発生する。配線は金属で形成されているため、大きな角度で回動させると金属疲労が蓄積され、損傷や断線を引き起こす原因となる。しかし、ジャンパー線で例えばカール状にブリッジすることにより、力は分散され、繰り返しの捩れ力が回避され、配線の金属疲労による劣化の問題を解決することができ、大きな角度での偏向にもかかわらず、偏向アクチュエータの長寿命化が実現できるという効果を併せて奏する。
【０１８４】
上記の偏向アクチュエータにおいて、上記梁の形状はラーメン構造であってもよい。この場合、両持ち梁は弾力的に動くことが可能となり、捩れ力が分散されるので、梁の部分に形成されている配線に加わる力も分散され、可動部が大きな偏向角度で回動されても配線に加わる力は弾性変形の範疇に収まり金属疲労の問題を解決でき、大きな偏向角で偏向させても長寿命の偏向アクチュエータを提供できるという効果を併せて奏する。
【０１８５】
本発明の更に他の偏向アクチュエータは、以上のように、可動部表面に強誘電体を形成し、上記可動部は両持ち梁で軸支され、この両持ち梁の他端を固定部とし、この固定部表面の両面に対向する電極を備えたものである。
【０１８６】
上記の発明によれば、可動部の電荷発生手段を強誘電体で行うことにより、可動部に配線を通じて電圧を印加する必要がなくなり、梁の部分の配線を無くすことができる。したがって、長寿命の強誘電体式の偏向静電アクチュエータを実現できるという効果を奏する。
【０１８７】
上記偏向静電アクチュエータにおいて、上記可動部にチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ロシェル塩、りん酸アンモン、りん酸カリ、バリウムストロンチウム酸化チタン、ＳＢＬＮ、ＰＺＴ、又はチタン酸ジルコン酸鉛のいずれかの強誘電体で表面にパターンを形成したものが好ましい。
【０１８８】
また、強誘電体材料は様々な電子部品に利用されていて進歩を続けている。例えば、薄膜技術の向上として均一に比較的厚みのある膜を形成することができるようになってきている。また、材料もチタン酸バリウムはもとより、ＢＳＴやＰＺＴなど特性の良い材料が開発されている。この技術を利用すればシート上に強誘電体を形成することができ、良好な強誘電体式の偏向静電アクチュエータを提供することができるという効果を併せて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁偏向アクチュエータの一構成例を示す、裏面から見た説明図である。
【図２】図１の表から見たものであり、シート基板の構成を含めた説明図である。
【図３】図２のシート基板の可動部の構成を示す説明図である。
【図４】図２において、永久磁石の代わりに電磁石を使用した構成例を示す説明図である。
【図５】磁界発生のための磁気回路を永久磁石と鉄のヨークで構成した例を示す説明図である。
【図６】可動部に反射鏡を接着した例を示す説明図である。
【図７】本発明に係る他の偏向アクチュエータの構成例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る更に他の偏向アクチュエータの構成例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る更に他の偏向アクチュエータの構成例を示す説明図である。
【図１０】可動部に電荷結合素子を接着した光学素子の例を示す説明図である。
【図１１】可動部にレンズを含む電荷結合素子を接着した光学素子の例を示す説明図である。
【図１２】可動部にレンズ一体型ＣＭＯＳイメージセンサを接着した光学素子の例を示す説明図である。
【図１３】可動部に焦電素子を接着した光学素子の例を示す説明図である。
【図１４】従来のプレーナー型ガルバノミラーの構成例を示す平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１６】上記プレーナー型ガルバノミラーの動作原理を説明する説明図である。
【図１７】本発明に係る形状記憶センサの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ    保護膜
１ｂ    保護膜
２    平面コイル
３    可動部
４    両持ち梁
５    固定部
６    シート基板
７    永久磁石
８    電磁石
１２    電荷結合素子
１３    レンズ
１４    ＭＯＳ撮像素子
１５    焦電素子
１６    薄型永久磁石
１８ａ  電極
１８ｂ  電極
１８ｃ  電極
１８ｄ  電極
１９    強誘電体
２０    浮遊配線
２５    ヨーク
３０    溝
３１    反射鏡
３５    電極端子
３６    ランド
３７    ランド
３８    ランド
３９    電極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005099063.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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