(57)【要約】【課題】安定的かつ高速に光の進行方向を所望の方向へ変えることが可能な静電駆動型光スキャナを得る。【解決手段】第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４に正電荷が印加されると、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と第２のＸ正方向接地電極１４２、第４のＸ正方向接地電極１４４、第１のＸ負方向接地電極１５１、第４のＸ負方向接地電極１５４との間には、各々電位差が発生する。この電位差により両者の間に静電力が生じて両者が互いに引き合う。これにより、Ｘ方向接続体１４０、１５０及び可動体１１０がＸ軸時計回りに回動する。Ｘ正方向保持部１４５ｂ及びＸ負方向保持部１５５ｂがＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１５０と可動体１１０とを強固に結合しているため、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１５０から可動体１１０に力を確実に伝達することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するための鏡面部を有する可動体と、
前記可動体が揺動軸周りに揺動自在となるように前記可動体を支持する接続体とを備え、
前記接続体は、前記接続体から突出する保持部を有し、
前記鏡面部は、光を反射する光反射面と前記光反射面の裏に位置する裏面とを有し、
前記保持部は、前記可動体における前記裏面を支持する静電駆動型光スキャナ。
【請求項２】
前記裏面に平行であって前記揺動軸を含む平面に前記保持部を投影したとき、前記保持部の投影像において前記揺動軸と重なる部位が、前記揺動軸に沿って突出する請求項１に記載の静電駆動型光スキャナ。
【請求項３】
前記保持部は、前記揺動軸方向において前記鏡面部へ向かうほど前記投影像の面積が小さくなる請求項２に記載の静電駆動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記投影像において、前記保持部の前記鏡面部側の先端は前記揺動軸に対して線対称となる二等辺三角形である請求項３に記載の静電駆動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記接続体は、前記揺動軸上であって、前記可動体の異なる部位に接続される第１及び第２の接続体を備え、
前記保持部は、前記二等辺三角形の頂角から延びて前記可動体における前記鏡面の裏面に突出し、前記裏面上で前記第１の接続体と前記第２の接続体とを結合する請求項４に記載の静電駆動型光スキャナ。
【請求項６】
前記接続体は、前記揺動軸上であって、前記可動体の異なる部位に接続される第１及び第２の接続体を備え、
前記保持部は、前記可動体における前記鏡面の裏面に突出して、前記裏面上で前記第１の接続体と前記第２の接続体とを結合する請求項１に記載の静電駆動型光スキャナ。
【請求項７】
光を反射するための鏡面部を有する可動体と、
前記可動体が揺動軸周りに揺動自在となるように前記可動体の縁部に接続された接続体とを備え、
前記接続体は、前記鏡面部の反射面に対する法線方向における長さが前記鏡面部の長さよりも長い保持部を有し、
前記保持部は、前記揺動軸方向において少なくとも前記縁部から前記鏡面部に跨って形成されていることを特徴とする静電駆動型光スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電力を用いて光の進行方向を変える静電駆動型光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電駆動型光スキャナは、ミラーを備える可動体と可動体を取り囲むように設けられる支持体と支持体に可動体を接続する接続体とを備える。可動体は支持体に対し揺動可能であり、接続体は揺動軸上に設けられる。可動体から支持体に向けて可動体側電極が、そして支持体から可動体に向けて支持体側電極が、接続体の軸方向に向けて互い違いとなるように並べられて突出する。接続体の軸方向から見たとき、可動体の揺動方向における可動体側電極と支持体側電極との間に間隔が設けられる。このような可動体側電極及び支持体側電極を１組として、接続体に対して線対称となるような位置に１組ずつ、合計２組の可動体側電極及び支持体側電極が設けられる。
【０００３】
可動体を支持体に対して揺動させるとき、可動体側電極と支持体側電極との間に電位差を生じさせる。これにより生じる静電引力により可動体側電極と支持体側電極とが引き合い、可動体が支持体に対して揺動する。
【０００４】
可動体を安定的に揺動させるため、共振周波数で可動体が揺動するように可動体側電極及び支持体側電極との間の電位差を周期的に変化させる構成が知られている。
【特許文献１】特開２００７−５８１０５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、可動体と支持体との接続強度が低い場合、可動体及び支持体の共振周波数が低下し、高速で可動体を揺動させることができない。さらに、可動体を高速で揺動させるときに可動体が不要な振動を起こすおそれがある。不要な振動が発生すると、光の進行方向を正確に所望の方向へ変えることができない。
【０００６】
本発明はこれらの問題を鑑みてなされたものであり、安定的かつ高速に光の進行方向を所望の方向へ変えることが可能な静電駆動型光スキャナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による静電駆動型光スキャナは、光を反射するための鏡面部を有する可動体と、可動体が揺動軸周りに揺動自在となるように可動体を支持する接続体とを備え、接続体は、接続体から突出する保持部を有し、鏡面部は、光を反射する光反射面と光反射面の裏に位置する裏面とを有し、保持部は、可動体における裏面を支持することを特徴とする。
【０００８】
裏面に平行であって揺動軸を含む平面に保持部を投影したとき、保持部の投影像において揺動軸と重なる部位が、揺動軸に沿って突出することが好ましい。
【０００９】
保持部は、揺動軸方向において鏡面部へ向かうほど投影像の面積が小さくなることが好ましい。
【００１０】
投影像において、保持部の鏡面部側の先端は、揺動軸に対して線対称となる二等辺三角形であることが好ましい。
【００１１】
接続体は、揺動軸上であって、可動体の異なる部位に接続される第１及び第２の接続体を備え、保持部は、二等辺三角形の頂角から延びて可動体における鏡面の裏面に突出し、裏面上で第１の接続体と第２の接続体とを結合するものであることが好ましい。
【００１２】
接続体は、揺動軸上であって、可動体の異なる部位に接続される第１及び第２の接続体を備え、保持部は、二等辺三角形の頂角から延びて可動体における鏡面の裏面に突出し、裏面上で第１の接続体と第２の接続体とを結合することが好ましい。
【００１３】
接続体は、揺動軸上であって、可動体の異なる部位に接続される第１及び第２の接続体を備え、保持部は、可動体における鏡面の裏面に突出して、裏面上で第１の接続体と第２の接続体とを結合するものであってもよい。
【００１４】
本発明による静電駆動型光スキャナは、光を反射するための鏡面部を有する可動体と、可動体が揺動軸周りに揺動自在となるように可動体の縁部に接続された接続体とを備え、接続体は、鏡面部の反射面に対する法線方向における長さが鏡面部の長さよりも長い保持部を有し、保持部は、揺動軸方向において少なくとも縁部から鏡面部に跨って形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安定的かつ高速に光の進行方向を所望の方向へ変えることが可能な静電駆動型光スキャナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による静電駆動型光スキャナの第１の実施形態について図１から６を用いて説明する。
【００１７】
静電駆動型光スキャナ１００は、正十二角形柱である可動体１１０と、可動体１１０の周囲に設けられるＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０と、可動体１１０とＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０とを接続するＸ方向接続体１４０、１５０と、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０の周囲に設けられるＹ正方向支持体１６０及びＹ負方向支持体１７０と、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０とＹ正方向支持体１６０及びＹ負方向支持体１７０とを接続するＹ方向接続体１８０、１９０とから主に構成される。図において、Ｘ方向接続体１４０、１５０が延びる方向をＸ軸、Ｙ方向接続体１８０、１９０が延びる方向をＹ軸、可動体１１０の軸方向をＺ軸とする。
【００１８】
静電駆動型光スキャナ１００は、３層のＳｉ層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、それらの層の間に挟まれる２層のＳｉＯ２層１０２ａ、１０２ｂとから成る基板をエッチング加工することにより作られる。すなわち、静電駆動型光スキャナ１００は、Ｓｉ層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ又はＳｉＯ２層１０２ａ、１０２ｂにより形成される。
【００１９】
可動体１１０は、３層のＳｉ層のうち中間に位置する中間Ｓｉ層１０１ｂと、中間Ｓｉ層１０１ｂと隣り合う上部ＳｉＯ２層１０２ａとから成る。これらのうち、上部ＳｉＯ２層１０２ａが鏡面部１１１をなす。鏡面部１１１は正十二角柱であり、外部に露出する面、つまり図１において現れる面が光反射面１１３をなす。以下、静電駆動型光スキャナ１００において、光反射面１１３と同じ方向を向く全ての面をスキャナ表面、光反射面１１３と反対を向く全ての面をスキャナ裏面、上部ＳｉＯ２層１０２ａにおいて中間Ｓｉ層１０１ｂと接触する面の裏面に接触するＳｉ層を上部Ｓｉ層１０１ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂにおいて上部ＳｉＯ２層１０２ａと接触する面の裏面に接触するＳｉＯ２層を下部ＳｉＯ２層１０２ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂにおいて中間Ｓｉ層１０１ｂと接触する面の裏面に接触するＳｉ層を下部Ｓｉ層１０１ｃとする。
【００２０】
可動体１１０の周囲に設けられるＸ方向支持体は、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０により形成される角筒形状であって、厚さ方向に長方形の開口部を有する。開口部の中央に可動体１１０が位置するように可動体１１０の側面を取り囲む。
【００２１】
Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０は、厚さ方向から見ると、スキャナ表面に露出するＪ字形状とスキャナ裏面に露出する逆Ｌ字形状を重ね合わせて成るＵ字形状である。Ｊ字形状は、角筒の２つの長辺を約１／５で厚さ方向に２分して得られ、上部Ｓｉ層１０１ａ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂから成る。逆Ｌ字形状は、角筒の長辺の約４／５と短辺の約３／５とを接続して得られ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから成る。Ｘ正方向支持体１２０のＪ字形状部分とＸ負方向支持体１３０の逆Ｌ字形状部分、Ｘ正方向支持体１２０の逆Ｌ字形状部分とＸ負方向支持体１３０のＪ字形状部分がそれぞれ重ね合わされて、角筒形状を形成する。
【００２２】
Ｘ正方向支持体１２０は、スキャナ表面に露出する第１、第２のＸ正方向駆動電極１２１、１２２と、スキャナ裏面に露出する第３、第４のＸ正方向駆動電極１２３、１２４とを有する。第１のＸ正方向駆動電極１２１は、Ｊ字形状部分の長辺先端部分から開口部に向けて突出する。第２のＸ正方向駆動電極１２２は、Ｊ字形状部分の長辺における短辺近くから開口部に向けて突出する。第３のＸ正方向駆動電極１２３は、逆Ｌ字形状部分の長辺先端部分から開口部に向けて突出する。第４のＸ正方向駆動電極１２４は、逆Ｌ字形状部分の長辺における短辺近くから開口部に向けて突出する。第１から第４のＸ正方向駆動
電極１２１、１２２、１２３、１２４は４つの電極板から成り、各電極板は開口部における幅方向の中央手前まで平行に突出していて、櫛歯状をなしている。
【００２３】
Ｘ負方向支持体１３０は第１から第４のＸ負方向駆動電極１３１、１３２、１３３、１３４を有する。第１から第４のＸ負方向駆動電極１３１、１３２、１３３、１３４の構成は、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と同様であるため説明を省略する。
【００２４】
Ｘ方向接続体１４０、１５０は、Ｘ正方向支持体１２０と可動体１１０の側面とを接続するＸ正方向接続体１４０と、Ｘ負方向支持体１３０と可動体１１０の側面とを接続するＸ負方向接続体１５０とからなる。Ｘ正方向接続体１４０及びＸ負方向接続体１５０は、可動体１１０の揺動軸上に並べられる。
【００２５】
Ｘ正方向接続体１４０は、可動体１１０に接続されるＸ正方向腕部１４５とＸ正方向支持体１２０に接続されるＸ正方向弾性部１４６とからなる。Ｘ正方向腕部１４５は、Ｘ正方向接続体１４０の長手方向に延びる直方体部１４５ａと鏡面部１１１の裏面１１２に突出するＸ正方向保持部１４５ｂとからなる。
【００２６】
直方体部１４５ａは厚さ方向に開口する複数の穴部１４５ｃを有する。穴部１４５ｃは、長方形の開口部を有する角筒であって、可動体１１０の揺動軸方向に等間隔で並べられる。穴部１４５ｃどうしの間には隔壁１４５ｄが設けられる。隔壁１４５ｄは後述する第１及び第４のＸ正方向接地電極１４１、１４４の延長線上に設けられる。すなわち、第１及び第４のＸ正方向接地電極１４１、１４４の延長線上に穴部１４５ｃが設けらない。そのため、第１及び第４のＸ正方向接地電極１４１、１４４から受ける力が隔壁１４５ｄにより受けとめられ、直方体部１４５aが変形しない。穴部１４５ｃを設けることにより、十分な強度を確保しながら直方体部１４５aを軽量化することができる。
【００２７】
また、穴部１４５ｃの数又は大きさを増減することにより、Ｘ正方向腕部１４５の重量と重量バランスを調整することができる。これにより、Ｘ正方向腕部１４５の剛性を調節して、可動体１１０の共振周波数を任意に定めることができる。
【００２８】
Ｘ正方向保持部１４５ｂは、Ｘ正方向腕部１４５における可動体１１０側の先端から裏面１１２上に突出する。そして、裏面１１２に平行であって揺動軸を含む平面にＸ正方向保持部１４５ｂを投影したとき、Ｘ正方向保持部１４５ｂの投影像において揺動軸と重なる部位が、揺動軸に沿って最も突出する。
【００２９】
Ｘ正方向保持部１４５ｂは、底面が二等辺三角形である三角柱と底面が長方形である四角柱を結合した五角柱である。裏面１１２に平行であって揺動軸を含む平面に三角柱を投影したとき、投影像は二等辺三角形となり、四角柱を投影したとき投影像が長方形となる。五角柱は、二等辺三角形の底角で挟まれた底辺を含む側面と、長方形の長い辺である長辺を含む側面とが結合されて形成される。この長辺の長さは、Ｘ正方向腕部１４５の幅と同じ長さである。裏面１１２に平行であって揺動軸を含む平面にＸ正方向保持部１４５ｂを投影したとき、Ｘ正方向保持部１４５ｂの投影像は五角形となる。五角柱の底面が裏面１１２と接合される。
【００３０】
Ｘ正方向保持部１４５ｂの底面を裏面１１２と接合することにより、Ｘ正方向保持部１４５ｂが可動体１１０とＸ正方向接続体１４０との接続強度を向上させる。
【００３１】
Ｘ正方向弾性部１４６はつづら折りを繰り返す中間Ｓｉ層１０１ｂにより形成される。つづら折りの反復回数を変化させることにより、Ｘ正方向弾性部１４６の弾性率を任意に設計することが可能である。
【００３２】
Ｘ正方向接続体１４０は第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４を有する。第１及び第２のＸ正方向接地電極１４１、１４２は、スキャナ表面に露出し、上部Ｓｉ層１０１ａ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂから成る。
【００３３】
第１のＸ正方向接地電極１４１は、Ｘ正方向接続体１４０において可動体１１０寄りの位置からＹ軸正方向に向けて、Ｘ正方向接続体１４０に対し垂直に突出する。第２のＸ正方向接地電極１４２は、Ｘ正方向接続体１４０においてＸ正方向支持体１２０寄りの位置からＹ軸負方向に向けて、Ｘ正方向接続体１４０に対し垂直に突出する。
【００３４】
第３及び第４のＸ正方向接地電極１４３、１４４は、スキャナ裏面に露出しており、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから成る。
【００３５】
第３のＸ正方向接地電極１４３は、Ｘ正方向接続体１４０において可動体１１０寄りの位置からＹ軸負方向に向けて、Ｘ正方向接続体１４０に対し垂直に突出する。第４のＸ正方向接地電極１４４は、Ｘ正方向接続体１４０においてＸ正方向支持体１２０寄りの位置からＹ軸正方向に向けて、Ｘ正方向接続体１４０に対し垂直に突出する。第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４は４つの電極板から成り、各電極板はＸ正方向支持体１２０の手前まで平行に突出していて、櫛歯状となっている。第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４は接地される。直方体部１４５ａにおいては、第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４の各電極の厚み分寸法と同じ隔壁１４５ｄが形成されて各穴部１４５ｃが配列されている。
【００３６】
Ｘ正方向接続体１４０の長手方向（軸方向）から見たとき、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４とは、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂにより構成される部分が互いに重なり合う。
【００３７】
Ｘ負方向接続体１５０は第１から第４のＸ負方向接地電極１５１、１５２、１５３、１５４を有する。第１から第４のＸ負方向接地電極１５１、１５２、１５３、１５４、及びＸ負方向接続体１５０の構成は、第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４及びＸ正方向接続体１４０と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
次に、Ｙ正方向支持体１６０及びＹ負方向支持体１７０からなるＹ方向支持体について説明する。
【００３９】
Ｙ正方向支持体１６０及びＹ負方向支持体１７０は、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０の周囲に設けられ、厚さ方向に長方形の開口部を有する角筒形状であって、開口部の中央にＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０が位置するようにＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０の側面を取り囲む。
【００４０】
Ｙ正方向支持体１６０及びＹ負方向支持体１７０は、厚さ方向から見ると、スキャナ表面に露出するＵ字形状とスキャナ裏面に露出するΓ字形状を重ね合わせて成るＣ字形状である。Ｕ字形状は、角筒の２つの長辺を約１／２で厚さ方向に２分して得られ、上部Ｓｉ層１０１ａ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂから成る。Γ字形状は、角筒の長辺及び短辺１つずつと、長辺の約１／５と短辺の約１／５とを接続して得られ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから成る。
【００４１】
Ｙ正方向支持体１６０のＵ字形状部分とＹ負方向支持体１７０のΓ字形状部分、Ｙ正方向支持体１６０のΓ字形状部分とＹ負方向支持体１７０のＵ字形状部分がそれぞれ重ね合わされて、角筒形状を形成する。
【００４２】
Ｙ正方向支持体１６０は、各々４つの電極板から成る第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４を有する。第１及び第２のＹ正方向駆動電極１６１、１６２は、スキャナ表面に露出し、第３及び第４のＹ正方向駆動電極１６３、１６４は、スキャナ裏面に露出する。
【００４３】
第１及び第２のＹ正方向駆動電極１６１、１６２は、Ｕ字形状部分の２つの突端の先端からＹ負方向支持体１７０に向けて突出する。第３のＹ正方向駆動電極１６３は、Γ字形状部分における短辺の先端からＹ正方向接続体１６０に向けて、Ｘ軸負方向に突出する。第４のＹ正方向駆動電極１６４は、Γ字形状部分の短辺における長辺近くからＹ負方向支持体１７０に向けて長辺と平行に、つまりＸ軸負方向に突出する。第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４は、開口部における長手方向の中央手前まで突出する。
【００４４】
Ｙ負方向支持体１７０は第１から第４のＹ負方向駆動電極１７１、１７２、１７３、１７４を有する。第１から第４のＹ負方向駆動電極１７１、１７２、１７３、１７４の構成は、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
Ｙ方向接続体１８０、１９０は、Ｘ負方向支持体１３０の側面とＸ負方向基板２１０とを接続するＹ負方向接続体１８０と、Ｘ正方向支持体１２０の側面とＸ正方向基板２２０とを接続するＹ正方向接続体１９０とからなり、半導体である上部Ｓｉ層１０１ａ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから各々形成される。
【００４６】
Ｙ負方向接続体１８０及びＹ正方向接続体１９０は、Ｚ軸正方向から見てコの字型のＹ負方向腕部１８５及びＹ正方向腕部１９５と、コの字型の内側に収まるＹ負方向弾性部１８６及びＹ正方向弾性部１９６とから成り、Ｘ正方向接続体１４０及びＸ負方向接続体１５０を通る直線に対して互いに線対称となるように配置される。
【００４７】
Ｙ正方向腕部１９５はＸ正方向支持体１２０に接続され、Ｙ正方向弾性部１９６はＸ正方向基板２２０に接続される。Ｙ正方向腕部１９５において、上部Ｓｉ層１０１ａにより形成されスキャナ表面に露出する部位は二分割され、その間に通路を形成し、通路にはＸ正方向弾性部までＸ正方向支持体１２０が延びる。Ｙ正方向腕部１９５のスキャナ裏面に露出する部位はコの字型であり、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから形成される。
【００４８】
Ｙ正方向弾性部１９６は、つづら折りを繰り返す上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂにより形成される。つづら折りの反復回数を変化させることにより、弾性率を任意に設計することが可能である。
【００４９】
Ｙ正方向接続体１９０は第１から第４のＹ正方向接地電極１９１、１９２、１９３、１９４を有する。第１及び第２のＹ正方向接地電極１９１、１９２は、スキャナ表面に露出しており、上部Ｓｉ層１０１ａ、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂから成る。
【００５０】
第１のＹ正方向接地電極１９１は、Ｙ正方向接続体１９０において、Ｙ負方向支持体１７０に対向する面のＸ負方向基板２１０寄りの位置からＸ軸正方向に突出し、第２のＹ正方向接地電極１９２は、Ｙ正方向接続体１９０において、Ｙ正方向支持体１６０に対向する面のＸ負方向支持体１３０寄りの位置からＸ軸負方向に延びる。
【００５１】
第３及び第４のＹ正方向接地電極１９３、１９４は、スキャナ裏面に露出しており、上部ＳｉＯ２層１０２ａ、中間Ｓｉ層１０１ｂ、下部ＳｉＯ２層１０２ｂ及び下部Ｓｉ層１０１ｃから成る。第３のＹ正方向接地電極１９３は、Ｙ正方向接続体１９０においてＸ負方向支持体１３０寄りの位置からＸ軸正方向に突出し、第４のＹ正方向接地電極１９４は、Ｙ正方向接続体１９０においてＸ正方向基板２２０寄りの位置から第３のＹ正方向接地電極１９３の突出方向と反対かつＸ軸負方向に延びる。第１から第４のＹ正方向接地電極１９１、１９２、１９３、１９４は各々５つの電極板から成り、各電極板は各々対向する部材の手前まで突出する。第１から第４のＹ正方向接地電極１９１、１９２、１９３、１９４は電気的に接地される。
【００５２】
Ｙ軸正方向から見たとき、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４と第１から第４のＹ正方向接地電極１９１、１９２、１９３、１９４は、上部ＳｉＯ２層１０２ａ及び中間Ｓｉ層１０１ｂにより構成される部分が各々重なり合う。
【００５３】
Ｙ負方向接続体１９０は第１から第４のＹ負方向接地電極１８１、１８２、１８３、１８４を有する。第１から第４のＹ負方向接地電極１８１、１８２、１８３、１８４の構成は、第１から第４のＹ正方向接地電極１９１、１９２、１９３、１９４と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
なお、Ｘ正方向保持部１４５ｂの幅、すなわちＸ正方向保持部１４５ｂを構成する四角柱を裏面１１２に平行であって揺動軸を含む平面に投影したときの長方形の長辺の長さは、直方体部１４５ａの幅よりも長くても良い（図６参照）。可動体１１０とＸ正方向接続体１４０との接続強度が向上する。
【００５５】
次に静電駆動型光スキャナ１００の動作について説明する。まず、Ｘ軸周りに可動体１１０が回動する場合について説明する。
【００５６】
Ｘ正方向基板２２０に正電荷が印加されると、Ｘ正方向支持体１２０を介して第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４に正電荷が伝導される。この正電荷により、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と第２のＸ正方向接地電極１４２、第４のＸ正方向接地電極１４４、第１のＸ負方向接地電極１５１、第４のＸ負方向接地電極１５４との間には、各々電位差が発生する。この電位差により両者の間に静電力が生じて両者が互いに引き合う。この静電力により、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４とが、各々重なり合おうとする。すなわち、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１３０及び可動体１１０がＸ方向接続体１４０、１５０の軸を中心に回動するように静電力が作用し、Ｘ方向接続体１４０、１５０及び可動体１１０がＸ軸時計回りに回動する。より詳しくは、Ｘ正方向弾性部１４６及びＸ負方向弾性部１５６が変形し、Ｘ正方向腕部１４５、Ｘ負方向腕部１５５、及び可動体１１０が一定の範囲まで回動する。
【００５７】
Ｘ正方向基板２２０から正電荷が除かれると、Ｘ正方向支持体１２０を介して第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４から正電荷が除かれ、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４と第２のＸ正方向接地電極１４２、第４のＸ正方向接地電極１４４、第１のＸ負方向接地電極１５１、第４のＸ負方向接地電極１５４との間に生じていた電位差が無くなる。これにより両者の間に生じていた静電力が消滅する。このとき、変形していたＸ正方向弾性部１４６及びＸ負方向弾性部１５６の復元力により、可動体１１０はスキャナ表面と平行な位置に戻る。
【００５８】
Ｘ負方向基板２１０に正電荷が印加されると、Ｘ正方向基板２２０に印加したときと同様に、第１から第４のＸ負方向駆動電極１３１、１３２、１３３、１３４と第１のＸ正方向接地電極１４１、第３のＸ正方向接地電極１４３、第２のＸ負方向接地電極１５２、第３のＸ負方向接地電極１５３との間に各々電位差が発生して、Ｘ方向接続体１４０、１５０及び可動体１１０がＸ方向接続体１４０、１５０の軸を中心に回動する。このとき、Ｘ方向接続体１４０、１５０及び可動体１１０は、Ｘ正方向基板２２０に正電荷を印加したときとは反対方向、すなわちＸ軸反時計回りに回動する。
【００５９】
Ｘ負方向基板２１０から正電荷が除かれると、Ｘ正方向基板２２０と同様に、第１から第４のＸ負方向駆動電極１３１、１３２、１３３、１３４と第１のＸ正方向接地電極１４１、第３のＸ正方向接地電極１４３、第２のＸ負方向接地電極１５２、第３のＸ負方向接地電極１５３との間に生じていた静電力が消滅する。このとき、変形していたＸ正方向弾性部１４６及びＸ負方向弾性部１５６の復元力により、可動体１１０はスキャナ表面と平行な位置に戻る。
【００６０】
Ｘ正方向保持部１４５ｂ及びＸ負方向保持部１５５ｂがＸ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１５０と可動体１１０とを強固に結合しているため、Ｘ正方向支持体１２０及びＸ負方向支持体１５０から可動体１１０に力を確実に伝達することができる。そのため、可動体１１０に不要な振動が生じることがない。そして、静電駆動型光スキャナ１００の共振周波数が上昇する。
【００６１】
これを繰り返すことにより、鏡面部１１１がＸ方向接続体１４０、１５０の軸を中心に揺動し、鏡面１１１に照射される光の反射方向を変える。
【００６２】
次に、Ｙ軸周りに可動体１１０が回動する場合について説明する。
【００６３】
Ｙ正方向支持体１６０に正電荷が印加されると、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４に正電荷が伝導される。この正電荷により、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４と第３のＹ負方向接地電極１８３、第４のＹ負方向接地電極１８４、第３のＹ正方向接地電極１９３、第４のＹ正方向接地電極１９４との間に、各々電位差が発生する。この電位差により両者の間に静電力が生じて両者が互いに引き合う。この静電力により、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４と第３のＹ負方向接地電極１８３、第４のＹ負方向接地電極１８４、第３のＹ正方向接地電極１９３、第４のＹ正方向接地電極１９４とが、各々重なり合おうとする。すなわち、Ｙ方向接続体１８０、１９０及び可動体１１０がＹ方向接続体１８０、１９０の軸を中心に回動するように静電力が作用し、Ｙ方向接続体１８０、１９０及び可動体１１０がＹ軸時計回りに回動する。より詳しくは、Ｙ正方向弾性部１９６及びＹ負方向弾性部１８６が変形し、Ｙ負方向腕部１８５、Ｙ正方向腕部１９５及び可動体１１０が一定の範囲まで回動する。
【００６４】
Ｙ正方向支持体１６０から正電荷が除かれると、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４から正電荷が除かれ、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４と第３のＹ負方向接地電極１８３、第４のＹ負方向接地電極１８４、第３のＹ正方向接地電極１９３、第４のＹ正方向接地電極１９４との間に生じていた電位差が無くなる。これにより両者の間に生じていた静電力が消滅する。このとき、変形していたＹ正方向弾性部１９６及びＹ負方向弾性部１８６の復元力により、可動体１１０はスキャナ表面と平行な位置に戻る。
【００６５】
Ｙ負方向支持体１７０に正電荷が印加されると、Ｙ正方向支持体１６０に印加したときと同様に、第１から第４のＹ負方向駆動電極１７１、１７２、１７３、１７４と第１のＹ負方向接地電極１８１、第２のＹ負方向接地電極１８２、第１のＹ正方向接地電極１９１、第２のＹ正方向接地電極１９２との間に各々電位差が発生して、Ｙ方向接続体１８０、１９０及び可動体１１０がＹ方向接続体１８０、１９０の軸を中心に回動する。このとき、Ｙ方向接続体１８０、１９０及び可動体１１０は、Ｙ正方向支持体１６０に正電荷を印加したときとは反対方向、すなわちＹ軸反時計回りに回動する。
【００６６】
Ｙ負方向支持体１７０から正電荷が除かれると、Ｙ正方向支持体１６０と同様に、第１から第４のＹ負方向駆動電極１７１、１７２、１７３、１７４と第１のＹ負方向接地電極１８１、第２のＹ負方向接地電極１８２、第１のＹ正方向接地電極１９１、第２のＹ正方向接地電極１９２との間に生じていた静電力が消滅する。このとき、変形していたＹ正方向弾性部１９６及びＹ負方向弾性部１８６の復元力により、可動体１１０はスキャナ表面と平行な位置に戻る。
【００６７】
これを繰り返すことにより、鏡面部１１１がＹ方向接続体１８０、１９０の軸を中心に揺動し、光反射面１１３に照射される光の反射方向を変える。
【００６８】
ところで、エッチング処理等により静電駆動型光スキャナ１００を製造する場合、支持体側および可動体側に形成される各電極の形状に誤差が生じることがある。この誤差により、同じ電位差を与えても各電極間に生じる静電引力に誤差が生じる。このため、電極の配列に規則性をもたせると、静電引力の誤差に規則性が生じることがある。これによって電極の間に生じる各静電引力の間に偏りが生じ、静電駆動型光スキャナ１００を正しく駆動できなくなったり、不要な振動が生じたり、あるいは十分な静電引力が得られない場合がある。本実施形態においては、第１から第４のＸ正方向駆動電極１２１、１２２、１２３、１２４は、可動体１１０の中心を通るいずれの直線に対しても互いに対称とならないように配置される。従って、各電極間に生じる静電引力にバラつきが生じたとしても、静電駆動型光スキャナ１００全体に渡って、その静電引力の誤差が分散されるため、個々の静電駆動型光スキャナ１００の駆動特性のバラつきがなく、かつ安定した駆動特性を持たせることが出来る。第１から第４のＸ正方向接地電極１４１、１４２、１４３、１４４、第１から第４のＸ負方向駆動電極１３１、１３２、１３３、１３４、第１から第４のＹ正方向駆動電極１６１、１６２、１６３、１６４、及び第１から第４のＹ負方向駆動電極１７１、１７２、１７３、１７４についても同様である。
【００６９】
次に、第２の実施形態について図７から１０を用いて説明する。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。なお、図においてＹ軸周りに可動体１１０を駆動するための部材が省略される。
【００７０】
Ｘ正方向腕部２４５における可動体１１０側の先端からＸ正方向保持部２４５ｂが裏面１１２上に突出し、Ｘ負方向腕部２５５における可動体１１０側の先端からＸ負方向保持部２５５ｂが裏面１１２上に突出する。Ｘ正方向保持部２４５ｂ及びＸ負方向保持部２５５ｂの形状は、Ｘ正方向保持部１４５ｂ及びＸ負方向保持部１５５ｂの形状と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
Ｘ正方向保持部２４５ｂ及びＸ負方向保持部２５５ｂどうしを接続する保持接続部２６０が裏面１１２上に設けられる。それらの三角柱の頂角を成す辺を接続する。保持接続部２６０は、Ｘ正方向保持部２４５ｂの一部を成す三角柱の頂角と、Ｘ負方向保持部２５５ｂの一部を成す三角柱の頂角とを接続する直方体である。長手方向に直交し裏面１１２に平行な方向における保持接続部２６０の長さ（幅）は、同じ方向における直方体部２４５ａ、２５５ａの長さ（幅）より短い。また、裏面１１２に直交する方向における保持接続部２６０の長さ（高さ）は、直方体部２４５ａ、２５５ａにおける同じ方向における長さ（高さ）と同じである。Ｘ正方向保持部２４５ｂ、Ｘ負方向保持部２５５ｂ、及び保持接続部２６０は一体的に形成され、それらの底面は裏面１１２と一体的に接続される。
【００７２】
本実施形態によれば、Ｘ正方向保持部２４５ｂとＸ負方向保持部２５５ｂとの間に保持接続部２６０を設けることにより、Ｘ正方向接続体２４０及びＸ負方向接続体２５０と可動体１１０との接続強度を向上させる。そのため、可動体１１０に不要な振動が生じることがなく、静電駆動型光スキャナ１００の共振周波数が上昇する。
【００７３】
なお、保持接続部２６０の幅は、直方体部２４５ａ、２５５ａの幅より長くても良い。Ｘ正方向接続体２４０及びＸ負方向接続体２５０と可動体１１０との接続強度をさらに向上させることができる。
【００７４】
支持体側電極に与えられる電荷は正電荷でなく、負電荷でも良い。接地電極との間に電位差を生じるものであればよい。
【００７５】
また、Ｘ正負方向駆動電極、Ｘ正負方向接地電極、Ｙ正負方向駆動電極、Ｙ正負方向接地電極は、互いに非対称となるように配置されなくても良い。可動体１１０がＸＹ軸周りに揺動可能となるように配置されればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施形態による静電駆動型光スキャナをスキャナ表面から見たときの斜視図である。
【図２】スキャナ裏面から見たときの斜視図である。
【図３】図１のIII−III線における静電駆動型光スキャナの斜視断面図である。
【図４】Ｘ負方向保持部を示す部分斜視拡大図である。
【図５】図１のV−V線における静電駆動型光スキャナの斜視断面図である。
【図６】Ｘ負方向保持部を示す部分斜視拡大図である。
【図７】第２の実施形態による静電駆動型光スキャナをスキャナ裏面から見たときの斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII線における静電駆動型光スキャナの斜視断面図である。
【図９】図７のIX−IX線における静電駆動型光スキャナの斜視断面図である。
【図１０】Ｘ負方向保持部を示す部分斜視拡大図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  静電駆動型光スキャナ
１１０  可動体
１２０  Ｘ正方向支持体
１３０  Ｘ負方向支持体
１４０  Ｘ正方向接続体
１５０  Ｘ負方向接続体
１６０  Ｙ正方向支持体
１７０  Ｙ負方向支持体
１８０  Ｙ負方向接続体
１９０  Ｙ正方向接続体
【図１】
2009300817.tif 000003
【図２】
2009300817.tif 000004
【図３】
2009300817.tif 000005
【図４】
2009300817.tif 000006
【図５】
2009300817.tif 000007
【図６】
2009300817.tif 000008
【図７】
2009300817.tif 000009
【図８】
2009300817.tif 000010
【図９】
2009300817.tif 000011
【図１０】
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