(57)【要約】【課題】  周波数変調可能な共振型スキャナーを提供する。【解決手段】  ミラー面が上部に形成されたステージの駆動方向に対して垂直方向に形成されたベンディングばねのばね定数を増加させる手段を具備するスキャナー。これによれば、ステージを支持するベンディングばねのばね定数を増加させることによってステージの共振周波数を調節してスキャナーを使用できる。【選択図】      図４
2005141229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの対向する両側に形成された多数の第１駆動櫛型電極と、
前記ステージの対向する両側から所定距離離隔されて前記基板上に固定され、前記第１駆動櫛型電極間に交互に配置された多数の第１固定櫛型電極が一側に形成された第１アンカーと、
前記ステージの他の対向する両側の中央部にその一端がそれぞれ連結された少なくとも一つの第１ベンディングばねと、
前記第１ベンディングばねの他端が連結され、前記基板から上方に所定距離離隔された慣性部と、
前記第１アンカーの両側に位置し、前記基板上に固定された第２アンカーと、
前記慣性部と前記第２アンカー間を連結する第２ベンディングばねと、
前記慣性部を前記第１ベンディングばねと逆方向に引き付ける慣性部引張手段と、を具備することを特徴とする１軸駆動光スキャナー。
【請求項２】
前記慣性部引張手段は、
前記慣性部から所定距離離隔されて前記基板に固定された第３アンカーと、
前記慣性部から前記第３アンカー側に所定距離延びた多数の第２駆動櫛型電極と、
前記３アンカーの一側に形成され、前記第２駆動櫛型電極と交互に配置された多数の第２固定櫛型電極と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項３】
前記第２固定櫛型電極に同時に所定のチューニング電圧を印加する電圧供給源をさらに具備したことを特徴とする請求項２に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項４】
前記電圧供給源に所定のチューニング電圧を印加して、前記第１ベンディングばねのばね定数を増加させることを特徴とする請求項３に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項５】
前記第１ベンディングばねは、水平方向の幅よりも垂直方向の長さが長いプレート形状であることを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項６】
前記第１アンカー及び第２アンカーは電気的に分離されることを特徴とする請求項１に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項７】
前記第１アンカー、第２アンカー及び第３アンカーは一つの方形枠フレームを形成し、互いに電気的に分離されることを特徴とする請求項２に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項８】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの対向する両側に形成された多数の第１駆動櫛型電極と、
前記ステージの対向する両側から所定距離離隔されて前記基板上に固定され、前記第１駆動櫛型電極と交互に配置された多数の第１固定櫛型電極が一側に形成された第１アンカーと、
前記ステージの他の対向する両側の中央部にその一端がそれぞれ連結された少なくとも一つの第１ベンディングばねと、
前記第１ベンディングばねの他端が連結されるとともに、前記基板から上方に所定距離離隔され、少なくとも２個の互いに平行に配置される慣性部とそれらを連結する支持ビームとを具備する慣性フレームと、
前記第１アンカーの両側に位置し、前記慣性フレームと対向して前記基板に固定された第２アンカーと、
前記各慣性部の両側と対応する前記第２アンカーの内側とを連結する第２ベンディングばねと、
前記慣性フレームを前記第１ベンディングばねと逆方向に引き付ける慣性フレーム引張手段と、を具備することを特徴とする１軸駆動光スキャナー。
【請求項９】
前記慣性フレーム引張手段は、
前記慣性フレームから所定距離離隔されて前記基板に固定された第３アンカーと、
前記第２アンカーの内側に固設され、前記支持ビームに向かって延びるアンカーブランチと、
前記各慣性部に形成され、前記ステージから離反する方向に延びた多数の第２駆動櫛型電極と、
前記第３アンカー及び前記アンカーブランチに形成され、前記第２駆動櫛型電極間に交互に配置された多数の第２固定櫛型電極と、を具備することを特徴とする請求項８に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１０】
前記第２固定櫛型電極に同時に所定のチューニング電圧を印加する電圧供給源をさらに具備したことを特徴とする請求項９に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１１】
前記電圧供給源に所定のチューニング電圧を印加して、前記第１ベンディングばねのばね定数を増加させることを特徴とする請求項１０に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１２】
前記第１ベンディングばねは、水平方向の幅よりも垂直方向の長さが長いプレート形状であることを特徴とする請求項８に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１３】
前記第１アンカー及び第２アンカーは電気的に分離され、前記慣性部及び前記アンカーブランチは互いに電気的に絶縁されることを特徴とする請求項９に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１４】
前記第１アンカー、第２アンカー及び第３アンカーは一つの方形枠フレームを形成し、互いに電気的に分離されることを特徴とする請求項９に記載の１軸駆動光スキャナー。
【請求項１５】
基板と、
前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの直線運動を支持するものであって、前記ステージの両側からそれぞれ第１方向に延長される少なくとも一つの第１ベンディングばねと、前記第１ベンディングばねにその一側が連結される第１慣性部と、前記第１慣性部の他の両側から前記第１方向と垂直方向である第２方向に延長された第２ベンディングばねがそれぞれ連結する相互に平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる平行な一対の第２部分とを持つ方形枠駆動フレームと、を具備する第１支持部と、
前記第１部分の内側と対応する前記ステージの両側にそれぞれ形成された第１固定櫛型電極及び第１駆動櫛型電極を具備するステージ駆動部と、
前記方形枠駆動フレームの第１部分のそれぞれから第２方向に延長される第３ベンディングばねと、前記第３ベンディングばねにその一側が連結される第２慣性部と、前記第２慣性部の他の両側から前記第１方向に延長された第４ベンディングばねがそれぞれ連結される相互平行な一対の第２部分と前記第１方向に平行に延びる平行な一対の第１部分とを持ち、かつ基板に固設された方形枠固定フレームと、を具備する第２支持部と、
前記第１支持部の第１方向励起運動を発生させるように前記方形枠駆動フレームの第２部分に設けられる第３駆動櫛型電極と、前記第３駆動櫛型電極に対応するように前記方形枠固定フレームの第２部分の内側に形成された第３固定櫛型電極と、を具備する第１支持部駆動部と、
前記第１慣性部及び／または前記第２慣性部を前記ステージと逆方向に引き付ける第１慣性部引張手段及び／または第２慣性部引張手段と、を具備することを特徴とする２軸駆動光スキャナー。
【請求項１６】
前記第１慣性部引張手段は、
前記第１慣性部で前記方形枠駆動フレームの第２部分に向かう側に形成された多数の第２駆動櫛型電極と、
前記方形枠駆動フレームで前記第２駆動櫛型電極と交互に設置された第２固定櫛型電極と、を具備することを特徴とする請求項１５に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項１７】
前記ステージの両側に形成された前記第２固定櫛型電極に同時に所定のチューニング電圧を印加する電圧供給源をさらに具備したことを特徴とする請求項１６に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項１８】
前記電圧供給源に所定のチューニング電圧を印加して、前記第１ベンディングばねのばね定数を増加させることを特徴とする請求項１７に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項１９】
前記第１ベンディングばねは、水平方向の幅よりも垂直方向の長さが長いプレート形状であることを特徴とする請求項１５に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項２０】
前記第２慣性部引張手段は、
前記第２慣性部から前記方形枠固定フレームの第１部分に向かう側に形成された多数の第４駆動櫛型電極と、
前記方形枠固定フレームで前記第４駆動櫛型電極と交互に設置された第４固定櫛型電極と、を具備することを特徴とする請求項１５に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項２１】
前記ステージの両側に形成された前記第４固定櫛型電極に同時に所定のチューニング電圧を印加する電圧供給源をさらに具備したことを特徴とする請求項２０に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項２２】
前記電圧供給源に所定のチューニング電圧を印加して、前記第３ベンディングばねのばね定数を増加させることを特徴とする請求項２１に記載の２軸駆動光スキャナー。
【請求項２３】
前記第３ベンディングばねは、水平方向の幅よりも垂直方向の長さが長いプレート形状であることを特徴とする請求項１５に記載の２軸駆動光スキャナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波数変調可能な微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＭＥＭＳという）構造の光スキャナーに係り、さらに詳細には、水平変形ステージの支持ばねのばね定数を増加させて光スキャナーの共振周波数を増加させる光スキャナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションＴＶなどでは、レーザービームを偏向させるＭＥＭＳ構造のスキャナーが使われている。
ＭＥＭＳ構造のスキャナーでは、ステージを共振周波数帯域で駆動させると、ステージの走査角度が大きくなり、かつ駆動電圧が低くなる効果がある。
【０００３】
図１は、Ｑファクターの異なるＭＥＭＳ構造のスキャナーの共振周波数での駆動変位を示す図面である。
図１を参照すれば、Ｑファクターの高いスキャナーは、周波数が共振周波数を外れれば駆動変位の大きい誤差を見せるのに対し、Ｑファクターの低いスキャナーは、周波数が共振周波数を外れるとしても駆動変位の変化が少ない。
したがって、大きい駆動変位を必要とする光スキャナーはＱファクター値が高く、かつ共振周波数で作動させる必要がある。しかし、ＭＥＭＳ構造を精密に製作する場合にも、工程偏差のために共振周波数で駆動されるアクチュエータを製造することは非常に難しい。
【０００４】
特許文献１には、ＭＥＭＳ構造の光スキャナーの共振周波数を調整する方法が開示されている。すなわち、ステージのエッジ部分に多数のチューニングタブを設置した後、周波数を測定しつつ前記タブをレーザートリミングまたは機械的な力で除去してミラー本体の重量を減らすことによって共振周波数を増加させ、光スキャナーを駆動させる方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第６，５３５，３２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は光スキャナーの駆動時にステージの周波数を調節可能にステージを支持するばねのばね定数を増加させる手段を具備した周波数変調可能な共振型スキャナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による周波数変調可能な１軸駆動光スキャナーは、基板と、前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、
前記ステージの対向する両側に形成された多数の第１駆動櫛型電極と、前記ステージの対向する両側から所定距離離隔されて前記基板上に固定され、前記第１駆動櫛型電極間に交互に配置された多数の第１固定櫛型電極が一側に形成された第１アンカーと、前記ステージの他の対向する両側の中央部にその一端がそれぞれ連結された少なくとも一つの第１ベンディングばねと、前記第１ベンディングばねの他端が連結され、前記基板から上方に所定距離離隔された慣性部と、前記第１アンカーの両側に位置し、前記基板上に固定された第２アンカーと、前記慣性部と前記第２アンカー間を連結する第２ベンディングばねと、前記慣性部を前記第１ベンディングばねと逆方向に引き付ける慣性部引張手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
前記慣性部引張手段は、前記慣性部から所定距離離隔されて前記基板に固定された第３アンカーと、前記慣性部から前記第３アンカー側に所定距離延びた多数の第２駆動櫛型電極と、前記３アンカーの一側に形成され、前記第２駆動櫛型電極と交互に配置された多数の第２固定櫛型電極と、を具備することが望ましい。
【０００８】
前記第２固定櫛型電極に同時に所定のチューニング電圧を印加する電圧供給源をさらに具備したことが望ましい。
【０００９】
前記電圧供給源に所定のチューニング電圧を印加して、前記第１ベンディングばねのばね定数を増加させることが望ましい。
【００１０】
前記第１ベンディングばねは、水平方向の幅よりも垂直方向の長さが長いプレート形状であることが望ましい。
【００１１】
前記第１アンカー、第２アンカー及び第３アンカーは一つの方形枠フレームを形成し、互いに電気的に分離されることが望ましい。
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明の他の態様による１軸駆動光スキャナーは、基板と、前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、前記ステージの対向する両側に形成された多数の第１駆動櫛型電極と、前記ステージの対向する両側から所定距離離隔されて前記基板上に固定され、前記第１駆動櫛型電極と交互に配置された多数の第１固定櫛型電極が一側に形成された第１アンカーと、前記ステージの他の対向する両側の中央部にその一端がそれぞれ連結された少なくとも一つの第１ベンディングばねと、前記第１ベンディングばねの他端が連結されるとともに、前記基板から上方に所定距離離隔され、少なくとも２個の互いに平行に配置される慣性部とそれらを連結する支持ビームとを具備する慣性フレームと、前記第１アンカーの両側に位置し、前記慣性フレームと対向して前記基板に固定された第２アンカーと、前記各慣性部の両側と対応する前記第２アンカーの内側とを連結する第２ベンディングばねと、前記慣性フレームを前記第１ベンディングばねと逆方向に引き付ける慣性フレーム引張手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
前記慣性フレーム引張手段は、前記慣性フレームから所定距離離隔されて前記基板に固定された第３アンカーと、前記第２アンカーの内側に固設され、前記支持ビームに向かって延びるアンカーブランチと、前記各慣性部に形成され、前記ステージから離反する方向に延びた多数の第２駆動櫛型電極と、前記第３アンカー及び前記アンカーブランチに形成され、前記第２駆動櫛型電極間に交互に配置された多数の第２固定櫛型電極と、を具備することが望ましい。
【００１４】
前記第１アンカー及び第２アンカーは電気的に分離されるように形成され、前記慣性部及び前記アンカーブランチは互いに電気的に絶縁されるように形成されることが望ましい。
【００１５】
前記第１アンカー、第２アンカー及び第３アンカーは一つの方形枠フレームを形成し、互いに電気的に分離されるように形成されることが望ましい。
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明のさらに他の態様による２軸駆動光スキャナーは、基板と、前記基板から所定高さ離隔されて配置され、その上面に光走査面が形成されたステージと、前記ステージの直線運動を支持するものであって、前記ステージの両側からそれぞれ第１方向に延長される少なくとも一つの第１ベンディングばねと、前記第１ベンディングばねにその一側が連結される第１慣性部と、前記第１慣性部の他の両側から前記第１方向と垂直方向である第２方向に延長された第２ベンディングばねがそれぞれ連結する相互に平行な一対の第１部分と第２方向に平行に延びる平行な一対の第２部分とを持つ方形枠駆動フレームと、を具備する第１支持部と、前記第１部分の内側と対応する前記ステージの両側にそれぞれ形成された第１固定櫛型電極及び第１駆動櫛型電極を具備するステージ駆動部と、前記方形枠駆動フレームの第１部分のそれぞれから第２方向に延長される第３ベンディングばねと、前記第３ベンディングばねにその一側が連結される第２慣性部と、前記第２慣性部の他の両側から前記第１方向に延長された第４ベンディングばねがそれぞれ連結される相互平行な一対の第２部分と前記第１方向に平行に延びる平行な一対の第１部分とを持ち、かつ基板に固設された方形枠固定フレームと、を具備する第２支持部と、前記第１支持部の第１方向励起運動を発生させるように前記方形枠駆動フレームの第２部分に設けられる第３駆動櫛型電極と、前記第３駆動櫛型電極に対応するように前記方形枠固定フレームの第２部分の内側に形成された第３固定櫛型電極と、を具備する第１支持部駆動部と、前記第１慣性部及び／または前記第２慣性部を前記ステージと逆方向に引き付ける第１慣性部引張手段及び／または第２慣性部引張手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
前記第１慣性部引張手段は、前記第１慣性部で前記方形枠駆動フレームの第２部分に向かう側に形成された多数の第２駆動櫛型電極と、前記方形枠駆動フレームで前記第２駆動櫛型電極と交互に設置された第２固定櫛型電極と、を具備することが望ましい。
【００１８】
前記第２慣性部引張手段は、前記第２慣性部から前記方形枠固定フレームの第１部分に向かう側に形成された多数の第４駆動櫛型電極と、前記方形枠固定フレームで前記第４駆動櫛型電極と交互に設置された第４固定櫛型電極と、を具備することが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による光スキャナーは、チューニング電圧を印加することによってステージを支持するベンディングばねの定数を増加させ、ステージの駆動周波数を増加させて共振周波数に調節することができる。したがって、共振周波数で駆動される光スキャナーの駆動角度を増加させ、かつステージの駆動電圧を低減させる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明による光スキャナー及びその製造方法の望ましい実施形態をそれぞれ説明する。
図２は、ステージの共振周波数を調節する方法を説明する図面である。
【００２１】
図２を参照すれば、ステージ１の両側を支持するばね２がアンカー３に支持されている。所定の周波数でステージ１を駆動しつつアンカー３にそれぞれ外側方向に所定の外力Ｆを加えれば、ばね２の定数が変わる。ばね２の定数を変更させることによって、ステージ１の共振周波数が調節可能になる。このような原理はその他のコードチューニングと同じ原理である。
したがって、スキャナーの製造時にスキャナーの共振周波数を所望の共振駆動周波数より小さく製造した後、チューニングを通じてスキャナーの共振周波数を増加させて駆動周波数に調整する。
【００２２】
図３は、図２の模型をシミュレーションした結果のグラフであり、シミュレーションに使われたステージは幅７５０μｍ、高さ５５０μｍ、厚さは４５μｍであり、ばねはステージの両側に３個ずつ配置され、各ばねは幅１０μｍ、長さ２７３μｍ、高さ（厚さ）４５μｍのプレート形状であった。
【００２３】
図３を参照すれば、初期周波数が３３．４３ｋＨｚであるステージに外力を０．０２Ｎまで増加させるにつれて一定の割合でステージの周波数が変動することが分かる。したがって、ステージの初期周波数を所望の共振周波数、例えば３３．７５ｋＨｚより低く製造した状態でステージの両側のばねに所定の引張力を加えれば所望の共振周波数でミラーが駆動可能になる。
【００２４】
図４は、本発明の第１実施形態による光スキャナーの概略的平面図であり、図５及び図６は図４のV−V及びVI−VI線断面図である。
【００２５】
図４ないし図６を共に参照すれば、パイレックスガラスよりなる基板１０の上方にステージ２０がその両側を支持する支持部によって懸垂されている。ステージ２０の上部には光走査面のミラー面２１が形成されており、その両側には第１駆動櫛型電極２３が多数平行に所定の長さに形成されている。
ステージ２０の両側の第１駆動櫛型電極２３と交互に配置された第１固定櫛型電極５１がその一側に形成された第１アンカー５０が、基板１０に固定支持されている。
支持部は、ステージ２０の他の両側に連結された多数の第１ベンディングばね２２と、第１ベンディングばね２２にその一側が連結され、かつ反対側である他側には多数の第２駆動櫛型電極３１が形成された慣性部３０と、第２駆動櫛型電極３１と交互に配置された第２固定櫛型電極４１がその一側に形成された第３アンカー４０と、を具備する。第２駆動櫛型電極３１及び第２固定櫛型電極４１は、慣性部３０を第１ベンディングばね２２と逆方向に引き付ける慣性部引張手段を形成する。
【００２６】
第１ベンディングばね２２は、外力により水平方向に変形され、垂直方向に変形されないように垂直に配置されたプレート状であることが望ましい。このようなプレート状のベンディングばねは多数設置されて、ステージ２０のシーソー運動を防止する。
【００２７】
第１アンカー５０の両側には、第１アンカー５０と電気的に分離された第２アンカー６０が基板１０に固設されている。慣性部３０と第２アンカー６０間には第２ベンディングばね３２が連結されており、慣性部３０及びステージ２０は基板１０から懸垂される。
アンカー４０、５０、６０は互いに電気的に絶縁されるように設置されることが望ましい。これらアンカーは電気的に絶縁される構造として、図４の点線で囲まれた方形フレームを形成しても良い。
【００２８】
ステージ２０の両側の第２固定櫛型電極４１は、同時にチューニング電圧（図７のＶｔ）を印加する電圧供給源を具備することが望ましい。
【００２９】
図７は、図４の光スキャナーに電圧を印加する構造を示す平面図である。
図７を参照して説明すれば、ステージ２０の両側に位置する第１駆動櫛型電極２３と第１固定櫛型電極５１間の静電気力によりステージ２０が水平運動をする。例えば、図面の上側に位置する第１固定櫛型電極５１に所定の電圧Ｖａを印加すれば、第１駆動櫛型電極２３と第１固定櫛型電極５１間に静電力が発生して第１駆動櫛型電極２３が駆動され、ステージ２０が上方に動く。そして、下方に位置する第１固定櫛型電極５１に所定の電圧Ｖｂを印加すれば、第１駆動櫛型電極２３及び第１固定櫛型電極５１により引力が作用してステージ２０が下方に動く。もとの場所への復帰は、第１ベンディングばね２２の弾性係数を利用した自己復原力による。上方及び下方に反復的に駆動電圧を印加して交互に静電気力を発生させることによって、ステージ２０が所定の周波数を持って励起運動をする。この時、ステージ２０の両側から離隔された第２固定櫛型電極４１に同時に所定のチューニング電圧Ｖｔを印加すれば、慣性部３０には慣性部３０を第３アンカー４０に移動させようとする引張力が加えられ、第１ベンディングばね２２のばね定数が増加する。したがって、チューニング電圧Ｖｔを調節すればステージ２０の励起周波数を共振周波数に調節できる。
【００３０】
前記実施形態ではステージ２０が水平に駆動されることを記述したが、第１ベンディングばね２２を一つとし、ステージ２０がシーソー運動をするようにステージ２０に外部力を加えれば、ステージ２０は第１ベンディングばね２２を中心軸としてシーソー運動をしつつ第２固定櫛型電極４１に加えられるチューニング電圧によって周波数変調が可能になる。
【００３１】
図８は本発明の第２実施形態による光スキャナーの概略的平面図であり、図９は図８のIX−IX線断面図である。
図８及び図９を参照すれば、パイレックスガラスよりなる基板１１０の上方にステージ１２０がその両側を支持する支持部によって懸垂されている。ステージ１２０の上部には光走査面のミラー面１２１が形成されており、その両側には第１駆動櫛型電極１２３が多数平行に所定長さに形成されている。
【００３２】
ステージ１２０の両側の第１駆動櫛型電極１２３と交互に配置された第１固定櫛型電極１５１がその一側に形成された第１アンカー１５０が基板１１０に固定支持されている。
支持部は、ステージ１２０の他の両側に連結された多数の第１ベンディングばね１２２と、第１ベンディングばね１２２にその一側が連結された慣性フレームと、慣性フレームを基板１１０から支持する固定フレームと、を具備する。
【００３３】
慣性フレームは互いに平行な第１、第２、第３慣性部１３０、１３１、１３２と、慣性部１３０、１３１、１３２間でそれら慣性部１３０、１３１、１３２の中央を連結する支持ビーム１３４、１３５と、によりなっている。
【００３４】
固定フレームは、慣性部１３０、１３１、１３２の両側から所定距離離隔されて基板１１０に固定された第２アンカー１６０と、各慣性部１３０、１３１、１３２と第２アンカー１６０の内側とを連結した第２ベンディングばね１３３と、を具備する。第２アンカー１６０から慣性部間の支持ビーム１３４、１３５に向かって延びたアンカーブランチ１６１、１６２が基板１１０に固定されている。
【００３５】
第３慣性部１３２の外側では、第３アンカー１４０が基板１１０に固設されている。
慣性部１３０、１３１、１３２には第３アンカー１４０方向に多数の第２駆動櫛型電極１３０ａ、１３１ａ、１３２ａが平行に形成されており、対応するアンカーブランチ１６１、１６２及び第３アンカー１４０には該当第２駆動櫛型電極と交互に第２固定櫛型電極１６１ａ、１６２ａ、１４１が配置されている。第２駆動櫛型電極及び第２固定櫛型電極は、慣性フレームを第１ベンディングばね１２２と逆方向に引き付ける慣性フレーム引張手段を形成する。
第１ベンディングばね１２２は外力により水平方向に変形され、垂直方向に変形されないように垂直に配置されたプレート状であることが望ましい。このようなプレート状のベンディングばねは多数設置されてステージ１２０のシーソー運動を防止する。
【００３６】
第３アンカー１６０は第２固定櫛型電極１６１ａ、１６２ａに所定のチューニング電圧を印加し、慣性部１３０、１３１、１３２と電気的に絶縁されるように形成されることが望ましい。
第２実施形態の光スキャナーは、第１実施形態の構造でステージの駆動方向及び垂直方向に印加する静電気力を増加させるために多数の慣性部を使用した点を除いては第１実施形態の作用と同一であるので詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１０は本発明の第３実施形態による２軸駆動光スキャナーの概略的平面図であり、図１１及び図１２は図１０のXI−XI及びXII−XII線断面図である。
図１０ないし図１２を共に参照すれば、パイレックスガラスよりなる基板２１０の上方にステージ２２０が第１ベンディングばね２２２及び方形枠駆動フレーム２４０、２５０を含む第１支持部により第２方向（Ｙ軸方向）に励起可能に支持されている。そして、ステージ２２０を含む第１支持部は、第３ベンディングばね２５２及び方形枠固定フレームを含む第２支持部により第１方向（Ｘ方向）に励起運動可能に支持されている。したがって、ステージ２２０は第１支持部及び第２支持部により２軸方向への動き可能に支持される。ステージ２２０の上部には光走査面であるミラー面２２１が形成されており、その両側には第１駆動櫛型電極２２３が多数平行に所定長さで形成されている。
【００３８】
方形枠駆動フレームは後述する第３ベンディングばね２５２がその中央に連結されるものであって、ｘ軸に平行に延びる対向する２つの第１部分２５０と、ｙ軸に平行に延びる対向する２つの第２部分２４０とを具備する。
ステージ２２０の両側の第１駆動櫛型電極２２３と交互に配置された第１固定櫛型電極２５１が方形枠駆動フレームの第１部分２５０に形成されている。第１駆動櫛型電極２２３及び第１固定櫛型電極２５１はステージ駆動部を形成する。
ステージ２２０の他の両側に連結された多数の第１ベンディングばね２２２は第１慣性部２３０の一側に連結されており、第１慣性部２３０の他側には多数の第２駆動櫛型電極２３１が形成されている。第１慣性部２３０の他の両側は方形枠駆動フレームの第１部分２５０の内側に第２ベンディングばね２３２で連結されている。方形駆動フレームの第２部分２４０の内側には第２駆動櫛型電極２３１と交互に配置された第２固定櫛型電極２４１が多数形成されている。第２駆動櫛型電極２３１及び第２固定櫛型電極２４１は、第１慣性部２３０をステージ２２０と逆方向に引き付ける第１慣性部引張手段を形成する。
【００３９】
方形枠駆動フレームの周囲にはこれを取り囲むものとして、第１方向に延長される第１部分２８０と、第２方向に延長される第２部分２９０とを具備した方形枠固定フレームが基板２１０に固設されている。
方形枠駆動フレームの第２部分２４０の外側には第３駆動櫛型電極２４３が配置されており、方形枠固定フレームの第２部分２９０の内側には第３駆動櫛型電極２４３と交互に配置された第３固定櫛型電極２９１が配置されている。第３駆動櫛型電極２４３及び第３固定櫛型電極２９１は第１支持部駆動部を形成する。
【００４０】
方形枠駆動フレームの第１部分２５０の外側中央部に連結された第３ベンディングばね２５２は第２慣性部２７０の一側に連結されており、第２慣性部２７０の他側には多数の第４駆動櫛型電極２７１が形成されている。第２慣性部２７０の他の両側は方形枠固定フレームの第２部分２９０の内側に第４ベンディングばね２７２に連結されている。方形枠固定フレームの第１部分２８０の内側には、第４駆動櫛型電極２７１と交互に配置された第４固定櫛型電極２８１が多数形成されている。第４駆動櫛型電極２７１及び第４固定櫛型電極２８１は、第２慣性部２７０をステージ２２０と逆方向に引き付ける第２慣性部引張手段を形成する。
【００４１】
方形枠固定フレーム及び方形枠駆動フレームは、各固定櫛型電極２５１、２４１、２８１、２９１と接触される部分が導電体であり、第１及び第２固定櫛型電極部２５１、２４１に電気を区別して通電するためには方形枠固定フレームから第３ベンディングばね２５２を通じて電気的に分離されて該当固定櫛型電極に通電するように製造することが望ましい。このような絶縁及び通電構造を形成する技術は公知のものであるので詳細な説明は省略する。
【００４２】
第３実施形態の光スキャナーは、第１駆動櫛型電極２２３と第１固定櫛型電極２５１間の静電気力でステージ２２０が第２方向（ｙ方向）に水平駆動され、この時に第１ベンディングばね２２２は第２方向（ｙ方向）に変形される。また、光スキャナーは第３駆動櫛型電極２４３と第３固定櫛型電極２９１間の静電気力で方形枠駆動フレーム及びステージ２２０が第１方向（ｘ方向）に水平駆動され、この時、第３ベンディングばね２５２が第１方向に変形される。
例えば、上側に位置する第１固定櫛型電極２５１に所定の電圧を印加すれば、第１駆動櫛型電極２２３と第１固定櫛型電極２５１間に静電気力が発生して第１駆動櫛型電極２２３が駆動され、ステージ２２０が上方に動く。そして、下側の第１固定櫛型電極２５１に所定の電圧を印加すればステージ２２０は下方に移動する。ステージ２２０のもとの場所への復帰は、第１ベンディングばね２２２の弾性力による復原力による。上側及び下側の第１固定櫛型電極２５１に反復的に駆動電圧を印加して交互に静電気力を発生させることによってステージ２２０が所定の周波数を持って励起運動をする。
この時、ステージ２２０の両側から離隔された第２固定櫛型電極２４１に同時に所定のチューニング電圧を印加すれば、第１慣性部２３０には第１慣性部２３０を方形枠駆動フレームの第２部分２４０に引き付ける力が発生し、第１ベンディングばね２２２のばね定数が増加する。したがって、チューニング電圧を調節すればステージ２２０の励起周波数を共振周波数に合うように調節できる。
【００４３】
第３固定櫛型電極２９１に所定の電圧を印加すれば、方形枠駆動フレーム及びステージ２２０を第１方向に励起させることができる。この時、第４固定櫛型電極２８１にチューニング電圧を加えることによって第３ベンディングばね２５２の定数を増加させてステージ２２０の第１方向の駆動周波数を共振周波数に合うように調節できる。
前記実施形態ではステージ２２０が水平に駆動されることを記述したが、第１ベンディングばね２２２を一つとし、ステージ２２０がシーソー運動するようにステージ２２０に外部力を加えつつ第１固定櫛型電極２５１に駆動電圧を印加すれば、ステージ２２０は第１ベンディングばね２２２を中心軸としてシーソー運動をし、第２固定櫛型電極２４１に加えられるチューニング電圧によって周波数変調が可能になる。また、第３ベンディングばね２５２を一つとして設置し、方形枠駆動フレームがシーソー運動をするように外部力を加えつつ第３固定櫛型電極２９１に駆動電圧を印加すれば、方形枠駆動フレーム及びステージ２２０は第３ベンディングばね２５２を中心軸としてシーソー運動をし、第４固定櫛型電極２８１にチューニング電圧を加えればステージ２２０の第１方向の励起周波数を共振周波数に合うように調節できる。
【００４４】
図面を参照しつつ実施形態を基に本発明を説明したが、これら実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者であれば様々な変形及び変更、その他の均等な実施形態が可能であることは容易に理解できる。本発明の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明はプロジェクションＴＶなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】Ｑファクターの異なるＭＥＭＳ構造のスキャナーの共振周波数での駆動変位を示す図面である。
【図２】ステージの駆動周波数を調節する方法を説明する図面である。
【図３】図２の方法をシミュレーションした結果のグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態による光スキャナーの概略的平面図である。
【図５】図４のV−V線断面図である。
【図６】図４のVI−VI線断面図である。
【図７】図４の光スキャナー電圧を印加する構造を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による光スキャナーの概略的平面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による２軸駆動光スキャナーの概略的平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】図１０のXII−XII線断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      基板
２０      ステージ
２１      ミラー面
２２      第１ベンディングばね
２３      第１駆動櫛型電極
３０      慣性部
３１      第２駆動櫛型電極
３２      第２ベンディングばね
４０      第２アンカー
４１      第２固定櫛型電極
５０      第１アンカー
５１      第１固定櫛型電極
６０      第３アンカー
【図１】
2005141229.tif 000003
【図２】
2005141229.tif 000004
【図３】
2005141229.tif 000005
【図４】
2005141229.tif 000006
【図５】
2005141229.tif 000007
【図６】
2005141229.tif 000008
【図７】
2005141229.tif 000009
【図８】
2005141229.tif 000010
【図９】
2005141229.tif 000011
【図１０】
2005141229.tif 000012
【図１１】
2005141229.tif 000013
【図１２】
2005141229.tif 000014