(57)【要約】【課題】  ミラー基板と圧電素子との一体形成を可能とし、軸ずれを抑えて、圧電振動の影響によるミラーの並進運動を防止できるとともに、高速動作が可能で、大きな偏向角及び大振幅動作が得られ、また、小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる光偏向器を提供する。【解決手段】  圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄと、この圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄの一端を固定して支持する空隙９′を有した支持体９と、圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄに接続された弾性支持部２ａ、２ｂと、この弾性支持部２ａ、２ｂに接続され、これを介して圧電ユニモルフ振動板３ａ〜３ｄの駆動により上記空隙９′内で回転振動するミラー部１とを備え、これらを一体形成する。【選択図】        図１
2005128147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電ユニモルフ振動板と、前記圧電ユニモルフ振動板の一端を固定して支持する空洞部を有した支持体と、前記圧電ユニモルフ振動板に接続された弾性体と、前記弾性体に接続され、該弾性体を介して前記圧電ユニモルフ振動板の駆動により前記空洞部内で回転振動する反射板とを有し、前記圧電ユニモルフ振動板、支持体、弾性体及び反射板を一体形成したことを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
上記圧電ユニモルフ振動板は、反射板の回転軸を挟んで対称に配置した一対あるいは二対の振動板を有し、各々の振動板において、圧電素子を駆動するために印加される交流電圧の位相が統一されないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
上記交流電圧は、互いに１８０°位相が異なる二つの交流電圧であることを特徴とする請求項２に記載の光偏向器。
【請求項４】
圧電ユニモルフを構成する圧電素子は、支持体上に直接成膜された圧電膜であることを特徴とする請求項１ないし３何れかに記載の光偏向器。
【請求項５】
上記圧電膜は、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り成膜された圧電膜であることを特徴とする請求項４に記載の光偏向器。
【請求項６】
請求項１ないし５何れかに記載の光偏向器を備えたことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を偏向して光走査する光偏向器、特に、高速かつ大振幅動作が可能な小型可動ミラーを有する光偏向器及びそれを用いた光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光等の光ビームを偏向、走査する装置（光偏向器）は、電子写真方式の複写機、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等の光学機器に広く用いられている。また、レーザ光をスキヤニングして映像を投影する表示装置などにも使用されている。
【０００３】
このような機械的に光偏向を行う光偏向器としては、一般には回転多面鏡（ポリゴンミラー）や振動型反射鏡（ガルバノミラー）等があるが、ガルバノミラー型の方が小型化に優れている。特に、小型の光偏向器としては、マイクロマシン技術を用いて作製されたシリコン基板を用いたマイクロミラーの試作が報告されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
上記特許文献１（特開平７−１７５００５号公報）に開示された光偏向器は、電磁力を利用して駆動するところに特徴があり、ベース上に配置された左右一対の永久磁石と反射ミラーの外周部に配置された駆動用コイルとを有し、この駆動用コイルに正逆交互の駆動電流を通電するように構成されている。正逆交互の駆動電流が通電されると、一対の永久磁石の外部磁界と駆動用コイルの電流とによるローレンツ力で反射ミラー部が振動するというものである。
【０００５】
上記の電磁力を利用した光偏向器は、角度が大きくなるにつれてローレンツ力が低下するので、ミラーの回転角を大きく設定するためには永久磁石の磁力を強めるか、コイル電流を大きくする必要があり、それぞれサイズアップや消費電力の増大を招くという課題があった。また、永久磁石を接着する必要があるので、あまり素子サイズを小さくできないという課題もあった。
【０００６】
また、特許文献２（特開平６−１８０４２８号公報）に記載された光偏向器は、静電力を利用して駆動するものであり、反射ミラーのすぐ下にわずかなギャップを空けて駆動電極が対向配置され、導体からなるミラーとでコンデンサが構成されている。駆動電極は、ミラーの回転軸を対称軸として左右に分割して形成されている。ミラーと駆動電極間に電圧を加えると、静電力が生じるため、ミラーは駆動電極に引き寄せられるが、左右の駆動電極に交互に電圧を印加することにより、ミラーは回転軸を中心にして振動するというものである。
【０００７】
この静電力を利用した光偏向器は、半導体プロセスのみで作製できるので小型化できる利点があるが、静電力がミラーと駆動電極間の距離の２乗に反比例するため、ミラ−を駆動するのに十分な静電力を与えるためにはギャップを狭くすることが必要である。そのため、ミラーの回転運動は駆動電極との接触により制限され、ミラーの回転角を大きくできないという課題があった。また、静電駆動方式では一般に駆動電圧が５０Ｖ以上の高い電圧が必要で、専用のドライバＩＣが必要になることも課題の一つであった。
【０００８】
以上のように、従来の電磁力及び静電力を利用した光偏向器においては、ミラーの回転角を大きく設定できないという課題があった。この課題の解決方法として、例えば図７、図８及び図９に示すような圧電素子の振動を利用した光偏向器が提案されている（例えば、特許文献３、４、５参照。）。
【０００９】
図７に示されている光偏向器は、板状のマイクロミラー１０１と、マイクロミラー１０１の両側を支持する一対の回転支持体１０２と、それらの周辺を囲う枠部１０３と、枠部１０３に並進運動を加える圧電素子１０４とを備えている。
【００１０】
図８に示されている光偏向器は、支持体２０１と、支持体２０１に固定されて往復運動する圧電振動子２０２ａ、２０２ｂと、圧電振動子２０２ａ、２０２ｂに接続された弾性体２０３ａ、２０３ｂと、弾性体２０３ａ、２０３ｂを介して圧電振動子２０２ａ、２０２ｂにより駆動されて振動する反射板２０４とを有している。
【００１１】
図９に示されている光偏向器は、その変換機構３０１に置いて、一対の柱状部の一端側をヒンジ部３０２で連結し、他端側にアクチュエータ３０３を介在させるとともに、ヒンジ部３０２の上方位置に可動ミラー部として、ミラー３０４、弾性支持部３０５、及び支持基板３０６を配置している。
【００１２】
上記の提案に共通しているのは、圧電素子を弾性体を介してミラー素子基板と接合し、圧電素子の振動をミラーの回転運動に変換させていることである。これら圧電素子を利用した光偏向器では、ミラーの回転に制限がないため、大きな偏向角が得られている。
【特許文献１】特開平７−１７５００５号公報
【特許文献２】特開平６−１８０４２８号公報
【特許文献３】特開平１０−１９７８１９号公報
【特許文献４】特開２００１−２７２６２６号公報
【特許文献５】特開２００３−２９１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の圧電素子の並進運動を弾性体を介してミラーの回転運動に変換する仕組みの光偏向器においては、ベースの基板、圧電素子、弾性体、そしてミラー基板等と複数の構成部品を精度良く接合、接着させないと、圧電素子からの振動がミラーにうまく伝播しなかったり、接合に問題がなくても圧電素子の並進運動がすべて回転運動に変換されずに、ミラーが回転だけでなく並進運動も行い、ビーム光がずれてしまいがちになるという問題があった。また、バルクセラミクスである圧電素子や金属板あるいはロッドからなる弾性体を構成部品として使用するために小型化するのが難しく、更に、各構成要素を接着剤やハンダ等で接合、組立てるので、半導体デバイスのようにシリコンウェハレベルでアッセンブリできないというプロセス上の問題もあった。
【００１４】
このように、上記従来の技術では、ポリゴンミラーやガルバノミラーに比べて著しく小型で、かつ、高速、大変位角を実現する光偏向器として十分であるとはいえず、半導体プロセス技術での製作が容易で、更に高速で大変位角の光偏向器が望まれていた。
【００１５】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ミラー基板と圧電素子との一体形成を可能とし、軸ずれを抑えて、圧電振動の影響によるミラーの並進運動を防止できるとともに、高速動作が可能で、大きな偏向角及び大振幅動作が得られ、また、小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる光偏向器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る光偏向器は、圧電ユニモルフ振動板と、前記圧電ユニモルフ振動板の一端を固定して支持する空洞部を有した支持体と、前記圧電ユニモルフ振動板に接続された弾性体と、前記弾性体に接続され、該弾性体を介して前記圧電ユニモルフ振動板の駆動により前記空洞部内で回転振動する反射板とを有し、前記圧電ユニモルフ振動板、支持体、弾性体及び反射板を一体形成したものである。
【００１７】
具体的には、上記圧電ユニモルフ振動板は反射板の回転軸を挟んで対称に配置した一対あるいは二対の振動板を有し、各々の振動板に対して位相が統一されていない１８０°位相の異なる二つの交流電圧を印加して駆動、振動させることにより、上記反射板に回転トルクを与え、上記弾性支持部を回転軸とする所定変位角の回転運動に変換することによって、上記反射板に入射する入射光を偏向するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明に係る光学装置は、上記構成の光偏向器を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ミラー基板と圧電素子との一体形成が可能で、軸ずれを抑えて、圧電振動の影響によるミラーの並進運動を防止できるとともに、高速動作が可能で、大きな偏向角及び大振幅動作が得られ、また、小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る光偏向器の構成を示す斜視図である。この光偏向器は、圧電ユニモルフ振動板（振動板３ａ〜３ｄ）と、この圧電ユニモルフ振動板の一端を固定して支持する空洞部（空隙９′）を有した支持体（支持体９）と、上記圧電ユニモルフ振動板に接続された弾性体（弾性支持部２ａ〜２ｄ）と、この弾性体に接続され、該弾性体を介して上記圧電ユニモルフ振動板の駆動により上記空洞部内で回転振動する反射板（ミラー部１）とを有し、上記圧電ユニモルフ振動板、支持体、弾性体及び反射板を一体形成したものである。
【００２２】
また、上記圧電ユニモルフ振動板は、反射板の回転軸を挟んで対称に配置した一対あるいは二対の振動板を有し、各々の振動板において、圧電素子を駆動するために印加される交流電圧の位相が統一されないようにしている。具体的には、互いに１８０°位相が異なる二つの交流電圧が印加されるようにしている。
【００２３】
同図の構成において、入射した光を反射するミラー部１は、一対の弾性支持部２ａ、２ｂで保持されており、これらの支持部２ａ、２ｂを回転軸として所定変位角まで傾くことができるようになっている。支持部２ａ、２ｂは、共にミラー部１の重心位置に配置されており、回転紬は同一である。なお、支持部２ａ、２ｂの幅Ｗは、ミラー部１が所定の変位角まで回転できるように十分ねじれる設定となっている。
【００２４】
上記支持部２ａ、２ｂは、それぞれもう片方の端を支持体９に保持されている。支持体９の中央部には空隙９が設けられており、ミラー部１がこの支持部２ａ、２ｂを軸として所定変位角の回転をするのに支障のない構造となっている。また、二対の振動板３ａ、３ｂ、及び３ｃ、３ｄが一方の端を支持体９で保持されており、他方の端にそれぞれ形成された先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを介してそれぞれミラー部１と連結されている。各先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの連結位置は、支持部２ａ、２ｂに対して対称に配置されている。また、各先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの幅Ｗ′は、支持部２ａ、２ｂの幅Ｗよりも大きくてねじりにくいように設定されている。
【００２５】
振動板３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上には、下部電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、圧電膜６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと、上部電極７ａ、７ｂ、７ｃ、フｄとがそれぞれ積層されて、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが構成されている。そして、下部電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと上部電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとの間にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、支持体９と接続する端を支点として、上記圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの変位により、振動板３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがユニモルフ的に振動する。すなわち、先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが図２の矢印Ｒの方向に振動する。
【００２６】
ここで、上記光偏向器の構成としては、ミラー部１、弾性支持部２ａ、２ｂ、振動板３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは支持体９を除去加工して一体形成することが好ましい。例えば、支持体に単結晶シリコン基板を用いれば、半導体プロセスを用いてシリコン基板の一部を除去加工することで一体形成が可能である。この場合、接合、接着等の加工法に比べて、各構成要素のアライメント精度を向上させることができる。
【００２７】
また、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｂ、８ｃ、８ｄを構成する圧電素子は、シリコン基板の除去加工前に、ＣＳＤ、ＭＯＣＶＤ、スパッタ、反応性イオンプレーティング等の手法で支持体９上に直接成膜し、ウェットまたはドライエッチングによってパターン加工して形成する。具体的には、アーク放電プラズマを利用したイオンプレーティング法により成膜した圧電膜とする（特開２００１−２３４３３１号公報、特開２００２−１７７７６５号公報、特開２００３−８１６９４号公報参照）。
【００２８】
次に、上記の光偏向器の動作について、図２を用いて説明する。図２は図１におけるＡ−Ａ′線断面図である。
【００２９】
圧電アクチュエータ８ａ、８ｂに同位相、８ｃ、８ｄに逆位相あるいは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波）を印加し、振動板３ａ、３ｂ及び３ｂ、３ｄを振動させる。各振動板３ａ、３ｂ及び３ｂ、３ｄの一端は支持体９に固定、保持されているので、先端駆動部４ａ、４ｂ及び４ｃ、４ｄが矢印Ｒの上下方向に振動するが、先端駆動部４ａ、４ｂと４ｃ、４ｄの振動には位相差がある。特に、上記印加電圧の位相が逆位相の場合には、先端駆動部４ａ、４ｂと４ｃ、４ｄの振動方向は正反対になる。
【００３０】
すなわち、先端駆動部４ａ、４ｂが上の方向に動くとき、先端駆動部４ｃ、４ｄは下の方向に動く。このとき、ミラー部１には弾性支持部２ａ、２ｂを中心とした回転トルクが作用し、上記支持部を中心軸として傾く。そして、各先端駆動部４ａ、４ｂと４ｃ、４ｄが交流印加電圧に追従して上下方向の振動を繰り返すと、上述の原理でミラー部１にはシーソー的な回転トルクが作用し、ミラー部１は所定角度まで回転振動を繰り返す。逆位相でなく位相差がある振動の場合においても、上記と同様にミラー部１が回転振動する。
【００３１】
圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの駆動周波数がミラー部１と弾性支持部２ａ、２ｂとを合わせた構造（可動ミラー部）の機械的な共振周波数と−致または近いときに、ミラー部１の回転振動は最大になり、最大変位角が得られる。また、振動板３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの共振周波数を上記可動ミラー部の共振周波数と一致または近くに設定すると、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの駆動力が小さくても大きな可動ミラー部の回転角を得ることが可能である。もちろん、回転角は小さくなるものの、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの駆動周波数でミラー部１を回転振動させることも可能である。
【００３２】
また、ミラー部１は重心で連結した弾性支持部２ａ、２ｂを回転軸として回転振動するので、並進的な動きを抑制することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、実際に上述のような光偏向器を作製して、評価実験を行った結果について説明する。以下、これを実施例１、２及び３として説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、図１に示す光偏向器を作製した。作製方法を図３に示す。支持体９として厚さ５５２μｍの単結晶シリコン（トップ層）／酸化シリコン（中間酸化膜層）／単結晶シリコン（ベース層）の貼り合せ基板（ＳＯＩ基板）を用いた。各層の厚みはそれぞれ２５μｍ／２μｍ／５２５μｍであり、上記トップ層の表面は光学研磨処理が施されている。
【００３５】
まず、図３の（Ａ）に示すように、上記のＳＯＩ基板の表面に拡散炉によって厚さ５００ｎｍ〜１０００ｎｍの熱酸化シリコン膜を形成した。次に、図３の（Ｂ）に示すように、トップ層側（基板表面）にスパッタ法によってＴｉ及びｐｔをそれぞれの厚みが５０ｎｍ及び１５０ｎｍになるように順次成膜し、下部電極５を形成した。次に、反応性アーク放電イオンプレーティング法（特開２００１−２３４３３１号公報、特開２００２−１７７７６５号公報、及び特開２００３−８１６９４号公報参照）によって、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の膜を厚み３μｍで上記Ｐｔ電極上に成膜し、圧電膜６を形成した。その後、スパッタ法によってＰｔを厚み１５０ｎｍで上記圧電膜６上に成膜して、上部電極７を形成した。
【００３６】
次に、図３の（Ｃ）に示すように、基板表面にフォトリソ技術及びドライエッチング技術により、ｐｔ上部電極７のパターニングを行い、上部電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを形成した。同様に、ＰＺＴ圧電膜６と下部電極５もパターニングを行い、圧電膜６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及び下部電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを形成し、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを作製した。このとき、ミラー部１上の下部電極ｐｔ／Ｔｉ層がドライエッチングからレジストで保護して反射膜として残した。ミラー部１の光反射効率を高めたい場合には、その後、ＡｌやＡｕをスパッタ成膜した上でフォトリソ技術とドライエッチング技術を用いて、ミラー部１のＰｔ上に反射膜の形成を行う。
【００３７】
次に、図３の（Ｄ）に示すように、基板表面全体を厚膜レジストで保護しておき、裏側の上記ベース層表面の熱酸化膜をバッファードフッ酸（ＢＨＦ）で除去した後、Ａｌをスパッタ成膜してフォトリソ技術及びウェットエッチング技術でバパターニングして、ＩＣＰ−ＲＩＥのハードマスクを形成した。その後、図３の（Ｅ）に示すように、基板表面の保護レジストを剥離し、再度フォトリソを行ってレジストパターンをマスクにし、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にてトップ層の熱酸化膜と単結晶シリコンをドライエッチングによって除去加工し、ミラー部１、弾性支持部２ａ、２ｂ、振動板３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、及び先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを残して、最終的には支持体９の空隙９′となる溝を形成した。
【００３８】
次に、図３の（Ｆ）に示すように、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置によって、裏側からベ−ス層の単結晶シリコンをドライエッチング加工し、支持体９の空隙９′になる深溝を形成した。最後に、図３の（Ｇ）に示すように、中間酸化膜層をＢＨＦを用いて除去し、支持体９の空隙９′を形成して、図１の光偏向器を完成させた。
【００３９】
そして、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂに同位相の電圧１０Ｖｐｐ、２０ｋＨｚの正弦波バイアスを印加し、圧電アクチュエータ８ｃ、８ｄに上記位相と逆位相の同じく電圧１０Ｖｐｐ、２０ｋＨｚの正弦波バイアスを印加して、ミラー部１の回転振動を試みた。Ｈｅ−Ｎｅレーザ光をミラー部１に入射し、その反射光を所定の距離を持って配置したスクリーン上で観察し、ミラー部１の回転角を測定したところ、±１０°の回転角が得られた。このとき、ミラー部１によって偏向された光走査を経時的に観察したところ、安定した直線性の良い光走査を確認できた。
【００４０】
本実施例の光偏向器では、圧電アクチュエータ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの駆動周波数を弾性支持部２ａ、２ｂ及び先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを含むミラー部１の機械的共振周波数に合わせることで、低電圧駆動でも大きな回転角を得られることを確認できた。圧電ユニモルフ振動板からの回転トルクの作用点と回転軸とが分離された構造であるため、弾性支持部２ａ、２ｂを中心軸とした回転運動のみが励振されて、安定した光走査を行えることを確認できた。
【００４１】
（実施例２）
実施例２では、図４に示す光偏向器を作製した。作製方法については実施例１に示すものと基本的に同じであるが、素子構造が若干異なる。実施例１では圧電ユニモルフ振動板による回転トルクを４つの先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを介してミラー部１に伝達しているが、本実施例２では図４のように弾性支持部２ａ、２ｂのミラー部側ではない端が支持体９ではなく、先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが連結した動力板１０ａ、１０ｂに保持されている。
【００４２】
すなわち、図４中の先端駆動部４ａ、４ｃが動力板１０ａに連結し、弾性支持部２ａの一端もこの動力板１０ａに保持されている。同様に、先端駆動部４ｂ、４ｄが動力板１０ｂに連結し、弾性支持部２ｂの一端もこの動力板１０ｂに保持されている。その他の構成は実施例１と同様である。
【００４３】
次に、実施例１と同様に圧電アクチュエータ８ａ、８ｂに同位相の電圧を、圧電アクチュエータ８ｃ、８ｄに上記位相と逆位相の正弦波電圧を印加して、ミラー部１の回転振動を試みた。ただし、電圧は１０Ｖｐｐ、１５ｋＨｚとした。実施例１と同様にミラー部１の回転角を測定したところ、±１５°と実施例１よりも大きな回転角が得られた。これは、動力板１０ａ、１０ｂに作用する回転トルクが直接弾性支持部２ａ、２ｂのねじり変形に変換されてエネルギー効率が向上したためと、実施例１における先端駆動部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは回転トルクを作用させるためには効果的であるが、ミラー部１の回転振動に対しては変位角を抑制する抵抗成分として作用するのに対して、実施例２では回転軸である弾性支持部２ａ、２ｂ以外にミラー部１と連結している個所がないために、上記抵抗成分が減少したためであると考えられる。ただし、機械的には実施例１の光偏向器よりも柔らかい構造になったために、ミラー部１の機械的共振周波数は２０ｋＨｚから１５ｋＨｚに低下した。
【００４４】
本実施例の光偏向器では、実施例１と同様に圧電アクチュエータの駆動周波数を弾性支持部２ａ、２ｂを含むミラー部１の機械的共振周波数に合わせることで、低電圧駆動でも大きな回転角を得られることを確認できた。また、実施例１と同様に安定した光走査が行えることを確認できた。
【００４５】
（実施例３）
実施例３では、図５に示すように一対の圧電ユニモルフ振動板からなる光偏向器を作製した。作製方法については実施例１に示すものと同様である。その構造は、図４に示す実施例２の光偏向器における四つの圧電ユニモルフ振動板を二つにまとめたものである。
【００４６】
すなわち、図４中の圧電ユニモルフ振動板３ａ、３ｂが図５中の３ａ′に、３ｃ、３ｄが３ｂ′にまとめられ、先端駆動部４ａ、４ｂが圧電ユニモルフ振動板３ａ′に接続し、先端駆動部４ｃ、４ｄが圧電ユニモルフ振動板３ｂ′に接続した構造である。これに伴い、圧電アクチュエータも８ａ′と８ｂ′の二つに集約された。その他の構成は実施例２と同様である。
【００４７】
次に、実施例２と同様に圧電アクチュエータ８ａ′に電圧１０Ｖｐｐ、１５ｋＨｚの正弦波電圧を印加し、圧電アクチュエータ８ｂ′に上記電圧と逆位相の同じく電圧１０Ｖｐｐ、１５ｋＨｚの正弦波電圧を印加して、ミラー部１の回転振動を試みた。実施例１と同様にミラー部１の回転角を測定したところ、±１５°の回転角が得られた。本実施例の光偏向器においても、実施例１、２と同様に圧電アクチュエータの駆動周波数を弾性支持部２ａ、２ｂを含むミラー部１の機械的共振周波数に合わせることで、低電圧駆動でも大きな回転角を得られることを確認できた。また、実施例１、２と同様に安定した光走査が行えることを確認できた。
【００４８】
次に、上記図１、図４及び図５で説明した光偏向器を用いた光学装置への応用について説明する。図６は光学装置として画像表示装置の場合を例として示す図である。図中、１１は図１あるいは図４の光偏向器を偏向方向が互いに直交するように２個配置した光偏向器ユニットであり、水平、垂直方向に入射光をラスタスキャンすることができる。
【００４９】
レーザ光源１２から入射したレーザ光は、光走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けて、集光レンズあるいはレンズ群１３を通過してから光偏向器ユニット１１によって２次元的に走査する。走査されたレーザ光は投影レンズあるいはレンズ群１４を通して投影面１５上に画像を形成する。
【００５０】
この他にも本発明の光偏向器を備えた光学装置は、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の感光体への画像形成用の光走査装置（光スキャナ）にも、バーコードリーダの光走査装置にも応用が可能である。
【００５１】
このように、本発明ではミラー基板と圧電素子との一体形成を可能とし、軸ずれを抑えて、圧電振動の影響によるミラーの並進運動を防止できるとともに、高速動作が可能で、大きな偏向角及び大振幅動作が得られ、また、小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる光偏向器を及び光学装置を実現することができる。
【００５２】
すなわち、次のような効果を得ることができる。
（１）支持基板、圧電素子、弾性体及びミラー基板を一体形成可能（接合、接着が不要）である。
（２）圧電振動の影響によるミラーの並進運動を抑制可能である。
（３）圧電素子として支持体に直接成膜した圧電膜を使用するため、Ｓｉウェハ単位での一括加工が可能である。
（４）従来素子よりも小型化、薄型化、軽量化することができる。
（５）素子の小型化により従来よりも高速動作が可能で、かつ、大きな偏向角が得られる。
（６）圧電膜アクチュエータによる直接駆動のため、非共振モードでも動作が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、レーザ光等の光ビームを偏向、走査する光学機器全般、電子写真方式の複写機、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ、レーザ光をスキャニングして映像を投影する表示装置、ヘッドアップディスプレイ（自動車及び民生機器用）、携帯機器用ラスタスキャンディスプレイ、測距センサ、形状測定センサ、光空間通信ユニット等に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る光偏向器の構成を示す斜視図
【図２】本発明に係る光偏向器の動作を示す断面図
【図３】実施例１による光偏向器の作製方法を示す断面図
【図４】実施例２による光偏向器の構成を示す斜視図
【図５】実施例３による光偏向器の構成を示す斜視図
【図６】本発明に係る光学装置の構成を示す説明図
【図７】従来例１の構成を示す斜視図
【図８】従来例２の構成を示す斜視図
【図９】従来例３の構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００５５】
１  ミラー部
２ａ  弾性支持部
２ｂ  弾性支持部
３ａ  振動板
３ｂ  振動板
３ｃ  振動板
３ｄ  振動板
４ａ  先端駆動部
４ｂ  先端駆動部
４ｃ  先端駆動部
４ｄ  先端駆動部
６ａ  圧電膜
６ｂ  圧電膜
６ｃ  圧電膜
６ｄ  圧電膜
８ａ  圧電アクチュエータ
８ｂ  圧電アクチュエータ
８ｃ  圧電アクチュエータ
８ｄ  圧電アクチュエータ
９  支持体
９′  空隙
【図１】
2005128147.tif 000003
【図２】
2005128147.tif 000004
【図３】
2005128147.tif 000005
【図４】
2005128147.tif 000006
【図５】
2005128147.tif 000007
【図６】
2005128147.tif 000008
【図７】
2005128147.tif 000009
【図８】
2005128147.tif 000010
【図９】
2005128147.tif 000011