JP2002277810A - 光偏向器および光走査型光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射鏡の部分の反射率が高く、反射鏡を除いた
部分の反射率が低い、マイクロマシン技術を用いて作製
される光偏向器を提供する。 【解決手段】光偏向器１００は、反射鏡を有する可動部
１０２と、可動部１０２を取り囲んでいる支持部１０８
と、支持部１０８に対して可動部１０２を揺動可能に支
持する一対の可撓梁１０４、１０６と、可動部１０２に
設けられた一対の駆動電極１１２、１１４と、その各々
から延びている配線１２２、１２４と、駆動電極１１
２、１１４に向き合っている固定電極１１８とを有して
いる。駆動電極１１２、１１４は光ビームを反射するた
めの反射鏡としても機能する。光偏向器１００は、さら
に、駆動電極と配線を被覆している絶縁性の保護膜１８
２と、保護膜１８２を介して駆動電極の上に選択的に形
成された光学膜１８４とを有している。光学膜１８４は
保護膜１８２と共働して反射増加膜として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを走査す
るための光偏向器とそれを用いた光走査型光学装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造技術を応用したマイク
ロマシン技術を用いて作製される超小型の光偏向器が注
目されている。

【０００３】特開昭６０−１０７０１７は、このような
に光偏向器の一例である二次元偏向器を開示している。
この二次元偏向器は、シリコンの単結晶基板から作製さ
れており、その可動部は、光ビームを反射するための反
射鏡を有し、ジンバルによって二本の軸の周りに揺動可
能に支持されている。

【０００４】可動部は、電磁駆動あるいは静電駆動によ
って揺動される。電磁駆動方式の光偏向器では、可動部
とジンバルの可動枠に電磁コイルが設けられ、電磁コイ
ルには永久磁石によって磁界が与えられる。静電駆動方
式では、可動部とジンバルの可動枠に電極が設けられる
とともに、これに向き合う複数の電極が設けられる。

【０００５】また、特開２０００−３１０７４３は、こ
のような光偏向器を用いた光走査型光学装置を開示して
いる。この光走査型光学装置は、可動部の中央に貫通孔
が形成された光偏向器と、収束レンズとを有しており、
収束レンズの表面の中央部には、可動部の反射鏡に向き
合う反射鏡が形成されている。

【０００６】この光走査型光学装置では、光偏向器の裏
側から可動部の貫通孔を通って射出される光ビームは、
収束レンズの反射鏡に続いて可動部の反射鏡で反射され
た後、収束レンズによって集光される。その集光点は、
光偏向器の可動部の二本の軸周りの揺動に従って二次元
的に走査される。

【０００７】この光走査型光学装置に含まれる光偏向器
は、可動部に形成されている駆動電極を有しており、そ
の可動部は静電駆動方式によって揺動される。また、可
動部の駆動電極は、光ビームを反射するための反射鏡も
兼ねている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】光偏向器では、可動部
に設けられる光ビームを反射するための反射鏡は、勿
論、高い反射率を有していることが望ましい。また、反
射鏡を除いた他の部分は、不所望な迷光の発生を抑える
ために、低い反射率を有していると好ましい。このた
め、反射鏡の部分には反射率を高める膜すなわち反射増
加膜が設けられ、それ以外の部分には反射率を低める膜
すなわち反射減衰膜が設けられるとよい。

【０００９】しかしながら、半導体製造技術を応用した
マイクロマシン技術を用いて作製される光偏向器では、
駆動電極が反射鏡を兼ねる場合は勿論であるが、そうで
ない場合であっても、一般に、可動部に形成される電気
要素すなわち電磁コイルや駆動電極や配線等は、反射鏡
と共に、アルミニウム等の同じ金属薄膜から形成され
る。このように同じ金属薄膜から形成される反射鏡と他
の電気要素に対して、一方には反射増加膜を設け、他方
には反射減衰膜を形成することは難しい。

【００１０】また、前述の文献には特に明記されていな
いが、電磁コイルや駆動電極や配線等を大気から保護し
たりゴミなどの付着により故障を防止するために、光偏
向器の表面を覆う保護膜を設けることは、一般的に行な
われている技術である。しかし、このような保護膜は、
通常は反射減衰膜として働くため、反射鏡にとっては望
ましくない要素である。

【００１１】本発明は、このような実状を考慮して成さ
れたものであり、その目的は、反射鏡の部分の反射率が
高く、反射鏡を除いた部分の反射率が低い、マイクロマ
シン技術を用いて作製される光偏向器を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ひとつには、
照射される光ビームを反射鏡により反射すると共にその
反射光ビームの方向を変更し得る光偏向器であって、反
射鏡を有する可動部と、可動部を取り囲んでいる支持部
と、可動部と支持部を連結している一対の可撓梁であっ
て、支持部に対して可動部を一本の軸の周りに揺動可能
に支持する一対の可撓梁と、可動部に設けられた一対の
駆動電極であって、反射鏡としても機能する一対の駆動
電極と、駆動電極の各々から可撓梁を通って支持部まで
延びている一対の配線と、駆動電極と配線を被覆してい
る絶縁性の保護膜と、保護膜を介して駆動電極の上に選
択的に形成された光学膜であって、保護膜と共働して反
射増加膜として機能する光学膜と、駆動電極から離れて
駆動電極に向き合っている固定電極とを有している。

【００１３】本発明の別の光偏向器は、反射鏡を有する
可動部と、可動部を取り囲んでいる第一の支持部と、可
動部と第一の支持部を連結している一対の第一の可撓梁
であって、第一の支持部に対して可動部を一本の第一の
軸の周りに揺動可能に支持する一対の第一の可撓梁と、
第一の支持部を取り囲んでいる第二の支持部と、第一の
支持部と第二の支持部を連結している一対の第二の可撓
梁であって、第二の支持部に対して第一の支持部を第一
の軸に対して非平行な一本の第二の軸の周りに揺動可能
に支持する一対の第二の可撓梁と、可動部に設けられた
一対の第一の駆動電極であって、反射鏡としても機能す
る一対の第一の駆動電極と、第一の駆動電極の各々から
第一の可撓梁と第一の支持部と第二の可撓梁を通って第
二の支持部まで延びている一対の第一の配線と、第一の
支持部に設けられた一対の第二の駆動電極と、第二の駆
動電極の各々から第二の可撓梁を通って第二の支持部ま
で延びている一対の第二の配線と、第一の駆動電極と第
一の配線と第二の駆動電極と第二の配線を被覆している
絶縁性の保護膜と、保護膜を介して第一の駆動電極の上
に選択的に形成された光学膜であって、保護膜と共働し
て反射増加膜として機能する光学膜と、第一の駆動電極
と第二の駆動電極から離れて第一の駆動電極と第二の駆
動電極に向き合っている固定電極とを有している。

【００１４】本発明の更に別の光偏向器は、反射鏡を有
する可動部と、可動部を取り囲んでいる支持部と、可動
部と支持部を連結している一対の可撓梁であって、支持
部に対して可動部を一本の軸の周りに揺動可能に支持す
る一対の可撓梁と、可動部の周縁部を周回する電磁コイ
ルと、電磁コイルの両端から可撓梁を通って支持部まで
延びている一対の配線と、反射鏡と電磁コイルと配線を
被覆している絶縁性の保護膜と、保護膜を介して反射鏡
の上に選択的に形成された光学膜であって、保護膜と共
働して反射増加膜として機能する光学膜と、電磁コイル
に作用する磁界を発生させる磁界発生手段とを有してい
る。

【００１５】本発明のまた更に別の光偏向器は、反射鏡
を有する可動部と、可動部を取り囲んでいる第一の支持
部と、可動部と第一の支持部を連結している一対の第一
の可撓梁であって、第一の支持部に対して可動部を一本
の第一の軸の周りに揺動可能に支持する一対の第一の可
撓梁と、第一の支持部を取り囲んでいる第二の支持部
と、第一の支持部と第二の支持部を連結している一対の
第二の可撓梁であって、第二の支持部に対して第一の支
持部を第一の軸に対して非平行な一本の第二の軸の周り
に揺動可能に支持する一対の第二の可撓梁と、可動部の
周縁部を周回する第一の電磁コイルと、第一の電磁コイ
ルの両端から第一の可撓梁と第一の支持部と第二の可撓
梁を通って第二の支持部まで延びている一対の第一の配
線と、第一の支持部の周縁部を周回する第二の電磁コイ
ルと、第二の電磁コイルの両端から第二の可撓梁を通っ
て第二の支持部まで延びている一対の第二の配線と、反
射鏡と第一の電磁コイルと第一の配線と第二の電磁コイ
ルと第二の配線を被覆している絶縁性の保護膜と、保護
膜を介して反射鏡の上に選択的に形成された光学膜であ
って、保護膜と共働して反射増加膜として機能する光学
膜と、第一の電磁コイルと第二の電磁コイルに作用する
磁界を発生させる磁界発生手段とを有している。

【００１６】本発明は、また、光ビームを走査する光走
査型光学装置であって、可動部の中央に形成された貫通
孔を更に有している上記のいずれかひとつの光偏向器
と、可動部に対して、可動部の反射鏡の反対の側から、
可動部の貫通孔を通して発散光ビームを射出する光射出
部と、可動部の貫通孔を通過した発散光ビームを可動部
の反射鏡に向けて反射する不動の反射鏡と、可動部の反
射鏡で反射された発散光ビームを収束させるための収束
レンズとを有しており、不動の反射鏡は収束レンズに固
定されている。

【００１７】

【発明の実施の形態】第一実施形態 本発明の第一実施形態について図１を参照しながら説明
する。本実施形態は、照射される光ビームを反射鏡によ
り反射すると共にその反射光ビームの方向を一次元的に
変更し得る静電駆動型の光偏向器である。

【００１８】図１(Ａ)に示されるように、光偏向器１０
０は、反射鏡を有する可動部１０２と、可動部１０２を
取り囲んでいる支持部１０８と、可動部１０２と支持部
１０８を連結している一対の可撓梁１０４、１０６とを
有している。一対の可撓梁１０４、１０６は、支持部１
０８に対して可動部１０２を、可動部１０２の中央を通
る一本の軸Ｌ1の周りに揺動可能に支持している。

【００１９】光偏向器１００は、さらに、可動部１０２
に設けられた一対の駆動電極１１２、１１４を有してい
る。一対の駆動電極１１２、１１４は、光ビームを反射
するための反射鏡としても機能する。駆動電極１１４と
駆動電極１１２の間の隙間は、可動部１０２の中央部分
を除いては、軸Ｌ1に沿って延びており、可動部１０２
の中央部分では、これを迂回して半円の円弧に沿って延
びている。その結果、可動部１０２の中央部分では、駆
動電極１１４が、軸Ｌ1を越えて、駆動電極１１２の側
に張り出している。このような駆動電極１１４の中央の
張り出しは、一般にガウス分布に従う光ビームを好適に
反射し、駆動電極１１４と駆動電極１１２の間の隙間に
よる光の損失を最小限に抑える。

【００２０】光偏向器１００は、駆動電極１１２から可
撓梁１０４を通って支持部１０８まで延びている配線１
２２と、駆動電極１１４から可撓梁１０６を通って支持
部１０８まで延びている配線１２４とを有している。配
線１２２は、支持部１０８に設けられている電極パッド
１２６に終端し、配線１２４は、支持部１０８に設けら
れている電極パッド１２８に終端している。

【００２１】光偏向器１００は、さらに、駆動電極１１
２、１１４から離れて、駆動電極１１２、１１４に向き
合っている固定電極１１８を有している。

【００２２】光偏向器１００は、さらに、図１(Ｂ)に示
されるように、駆動電極と配線を被覆している絶縁性の
保護膜１８２と、保護膜１８２を介して駆動電極の上に
選択的に形成された光学膜１８４とを有している。光学
膜１８４は保護膜１８２と共働して反射増加膜として機
能する。

【００２３】光偏向器１００は、半導体製造技術を応用
したマイクロマシン技術を適用して作製される。

【００２４】作製にあたっては、まずシリコン基板に凹
部を形成し、この凹部側面に別体のシリコン基板を貼り
合わせる。そして、別体のシリコン基板を所望の厚さま
で除去することにより、図１(Ｂ)に示すＳＯＩ(Silicon
On Insulator)ウエハを作製する。ここで、上記凹部を
有するシリコン基板を基板層１７２、上記別体のシリコ
ン基板を活性層１７６とする。ＳＯＩウエハの活性層１
７６の上に全面にわたって窒化シリコン膜１７８を形成
し、この窒化シリコン膜１７８をパターニングし、これ
をマスクにして活性層１７６をエッチングすることによ
り、可動部１０２と支持部１０８と可撓梁１０４、１０
６が形成される。

【００２５】窒化シリコン膜１７８は、活性層１７６に
対する絶縁層としても機能する。良好な絶縁のために、
窒化シリコン膜１７８の下に、酸化シリコン膜等の他の
絶縁膜が更に形成されてもよい。

【００２６】活性層１７６は、支持部１０８の一部を構
成する一方、可動部１０２の主な剛性を担う基板を構成
している。可動部１０２に位置する活性層１７６は、図
１(Ａ)に示されるように、可動部１０２の四隅に形成さ
れたコンタクト１１６を介して、駆動電極１１２、１１
４と電気的に接続されている。活性層１７６は、静電駆
動に適した高い抵抗率を有している。

【００２７】基板層１７２に形成された凹部は、可動部
１０２の揺動に必要な間隔を与える。この凹部の底面部
分は、可動部１０２に位置する活性層１７６と向き合っ
ており、固定電極１１８として働く。

【００２８】窒化シリコン膜１７８の上に全面にわたり
アルミニウム薄膜１８０を形成し、このアルミニウム薄
膜１８０をパターニングすることにより、駆動電極１１
２、１１４と配線１２２、１２４と電極パッド１２６、
１２８とが形成される。駆動電極１１２、１１４は反射
鏡を兼ねるため、アルミニウム薄膜１８０の膜厚は、反
射鏡を構成するに適した値が選ばれる。

【００２９】電極パッド１２６、１２８は、ワイヤボン
ディングやフリップチップボンディング等のために適当
な厚さが要求される。このため、必要に応じて、電極パ
ッド１２６、１２８の部分だけに更にアルミニウム厚膜
が形成されてもよい。

【００３０】パターニングされたアルミニウム薄膜１８
０を大気から保護するために、これを被覆する保護膜１
８２が、この構造体の全面にわたり形成される。保護膜
１８２には、電極パッド１２６、１２８を露出させるた
めの開口が形成される。

【００３１】保護膜１８２の上には更に、反射鏡すなわ
ち駆動電極１１２、１１４の上に位置する部分に、選択
的に光学膜１８４が形成される。

【００３２】光学膜１８４はその下層の保護膜１８２と
組み合わさって反射増加膜を構成する。つまり、光学膜
１８４は、保護膜１８２と組み合わさった光学特性によ
って、光学膜１８４が存在しない構成で与えられる反射
率よりも高い反射率を与える。

【００３３】保護膜１８２は、電気的な特性の他に光学
的な性能も要求され、光偏向器１００の対象の光に対し
て好適な透過性あるいは屈折率を有している必要があ
る。例えば、可視光に対する好適な保護膜１８２は、透
過性がよく、屈折率が１．４程度の酸化シリコン膜であ
る。

【００３４】また、保護膜１８２の膜厚は、配線１２
２、１２４や支持部１０８で反射散乱される迷光を抑え
るため、対象の光の波長の１/４であるとよい。このよ
うな保護膜は、これによって覆われる部材の反射率を低
下させる反射減衰膜として好適に働く。

【００３５】光学膜１８４は、保護膜１８２の屈折率よ
りも高い屈折率を有している。例えば、酸化シリコン膜
の保護膜１８２に対する好適な光学膜１８４は、例え
ば、酸化チタニウムあるいはジルコニアと五酸化タンタ
ルの混合膜である。光学膜１８４の材料は、対象の光の
波長によって選択されるとよい。

【００３６】以下、光偏向器１００による光ビームの一
次元走査の動作について説明する。

【００３７】固定電極１１８は、例えば、グラウンド電
位に保たれる。駆動電極１１２、１１４には、それぞれ
対応する電極パッド１２６、１２８を介して、同じオフ
セット電圧を有し、振幅値が等しく位相が１８０度ずれ
ている正弦波形の電位が与えられる。駆動電極１１２、
１１４に与えられた電位は、コンタクト１１６を介し
て、活性層１７６に伝わり、活性層１７６の内部に電位
勾配を発生させる。

【００３８】活性層１７６と固定電極１１８の間には、
両者の電位差に応じた静電引力が生じる。静電引力の大
きさは、グランド電位に対する電位差に依存する。駆動
電極１１２、１１４の各々の電位は１８０度ずれた位相
で正弦波形的に変動するため、可動部１０２は、その方
向が周期的に切り替わる軸Ｌ1の周りの偶力を受ける。

【００３９】このため、可動部１０２は、軸Ｌ1の周り
に、一定の周期で繰り返し揺動する。可動部１０２の最
大傾きは、駆動電極１１２、１１４に供給される正弦波
形の振幅値によって決まり、可動部１０２の揺動の周期
あるいは周波数は、駆動電極１１２、１１４に供給され
る正弦波形の周波数によって決まる。

【００４０】その結果、可動部１０２の反射鏡で反射さ
れる光ビームは、可動部１０２の最大傾きの二倍の角度
幅で、一定の周波数で走査される。

【００４１】本実施形態の光偏向器１００では、駆動電
極１１２、１１４や配線１２２、１２４が保護膜１８２
によって大気から保護されている。また、保護膜１８２
によって、反射鏡を除く部分の反射率が下げられてお
り、不所望な迷光の発生が抑えられている。さらに、保
護膜１８２と光学膜１８４の組み合わせで構成される反
射増加膜によって、反射鏡の部分の反射率が上げられて
いる。

【００４２】第二実施形態 本発明の第二実施形態について図２を参照しながら説明
する。本実施形態は、照射される光ビームを反射鏡によ
り反射すると共にその反射光ビームの方向を二次元的に
変更し得る電磁駆動型の光偏向器である。

【００４３】図２(Ａ)に示されるように、光偏向器２０
０は、反射鏡を有する可動部２０２と、可動部２０２を
取り囲んでいる支持部２０８と、可動部２０２と支持部
２０８を連結している一対の可撓梁２０４、２０６とを
有している。一対の可撓梁２０４、２０６は、支持部２
０８に対して可動部２０２を、可動部２０２の中央を通
る一本の軸Ｌ1の周りに揺動可能に支持している。

【００４４】光偏向器２００は、さらに、可動部２０２
の中央部に設けられた反射鏡２１４と、可動部２０２の
周縁部を周回する電磁コイル２１２と、電磁コイル２１
２の外側の端部から可撓梁２０４を通って支持部２０８
まで延びている配線２２２と、電磁コイル２１２の内側
の端部から可撓梁２０６を通って支持部２０８まで延び
ている配線２２４とを有している。

【００４５】配線２２４は、絶縁層を介して電磁コイル
２１２を跨いでいる陸橋配線部２２４ａと、可撓梁２０
６と支持部２０８を延びている配線部２２４ｂとを有し
ている。

【００４６】配線２２２は、支持部２０８に設けられて
いる電極パッド２２６に終端し、配線２２４は、支持部
２０８に設けられている電極パッド２２８に終端してい
る。

【００４７】光偏向器２００は、さらに、電磁コイル２
１２に作用する磁界Ｈを発生させるための永久磁石等の
磁界発生手段(図示せず)を有している。この磁界発生手
段は、好ましくは、軸Ｌ1に直交し可動部２０２の面に
ほぼ平行な方向の磁界Ｈを発生させる。

【００４８】光偏向器２００は、さらに、図２(Ｂ)に示
されるように、駆動電極と配線を被覆している絶縁性の
保護膜２８２と、保護膜２８２を介して駆動電極の上に
選択的に形成された光学膜２８４とを有している。光学
膜２８４は保護膜２８２と共働して反射増加膜として機
能する。

【００４９】光偏向器２００は、ＳＯＩ(Silicon On In
sulator)ウエハをスタートウェハとして、半導体製造技
術を応用したマイクロマシン技術を適用して作製され
る。

【００５０】図２(Ｂ)から示されるように、ＳＯＩウエ
ハは、互いに接合された基板層２７２と活性層２７６を
有している。ＳＯＩウエハの活性層２７６の上に全面に
わたって窒化シリコン膜２７８を形成し、この窒化シリ
コン膜２７８をパターニングし、これをマスクにして活
性層２７６をエッチングするとともに、反対側から基板
層２７２を選択的に除去することにより、可動部２０２
と支持部２０８と可撓梁２０４、２０６が形成される。

【００５１】窒化シリコン膜２７８は、活性層２７６に
対する絶縁層としても機能する。良好な絶縁のために、
窒化シリコン膜２７８の下に、酸化シリコン膜等の他の
絶縁膜が更に形成されてもよい。

【００５２】窒化シリコン膜２７８の上に全面にわたり
アルミニウム薄膜２８０を形成し、このアルミニウム薄
膜２８０をパターニングすることにより、電磁コイル２
１２と反射鏡２１４と配線２２２と配線２２４の配線部
２２４ｂと電極パッド２２６、２２８とが形成される。
アルミニウム薄膜２８０の膜厚は、反射鏡を構成するに
適した値が選ばれる。

【００５３】電極パッド２２６、２２８は、ワイヤボン
ディングやフリップチップボンディング等のために適当
な厚さが要求される。このため、必要に応じて、電極パ
ッド２２６、２２８の部分だけに更にアルミニウム厚膜
が形成されてもよい。

【００５４】さらに、パターニングされたアルミニウム
薄膜２８０を大気から保護するために、これを被覆する
保護膜２８２が、この構造体の全面にわたり形成され
る。保護膜２８２には、電極パッド２２６、２２８を露
出させるための開口が形成される。

【００５５】また、保護膜２８２には、電磁コイル２１
２の内側の端部と、配線２２４の配線部２２４ｂの可撓
梁側の端部を露出させるための開口が形成される。さら
に、保護膜２８２の上に例えばアルミニウム薄膜２８６
を形成し、このアルミニウム薄膜２８６をパターニング
することにより、駆動コイル２１２の内側の端部と配線
２２４の配線部２２４ｂを電気的に接続する陸橋配線部
２２４ａが形成される。なお、陸橋配線部２２４ａの上
にも、さらに保護膜(図示せず)を設けることが望まし
い。

【００５６】保護膜２８２の上には更に、反射鏡２１４
の上に位置する部分に、選択的に光学膜２８４が形成さ
れる。

【００５７】光学膜２８４はその下層の保護膜２８２と
組み合わさって反射増加膜を構成する。つまり、光学膜
２８４は、保護膜２８２と組み合わさった光学特性によ
って、光学膜２８４が存在しない構成で与えられる反射
率よりも高い反射率を与える。

【００５８】保護膜２８２は、電気的な特性の他に光学
的な性能も要求され、光偏向器２００の対象の光に対し
て好適な透過性あるいは屈折率を有している必要があ
る。例えば、可視光に対する好適な保護膜２８２は、透
過性がよく、屈折率が１．４程度の酸化シリコン膜であ
る。

【００５９】また、保護膜２８２の膜厚は、配線２２
２、２２４や支持部２０８で反射散乱される迷光を抑え
るため、対象の光の波長の１/４であるとよい。このよ
うな保護膜は、これによって覆われる部材の反射率を低
下させる反射減衰膜として好適に働く。

【００６０】光学膜２８４は、保護膜２８２の屈折率よ
りも高い屈折率を有している。例えば、酸化シリコン膜
の保護膜２８２に対する好適な光学膜２８４は、例え
ば、酸化チタニウムあるいはジルコニアと五酸化タンタ
ルの混合膜である。光学膜２８４の材料は、対象の光の
波長によって選択されるとよい。

【００６１】以下、光偏向器２００による光ビームの一
次元走査の動作について説明する。

【００６２】電磁コイル２１２には、電極パッド２２
６、２２８を介して、正弦波形等の交流の電流が供給さ
れる。電磁コイル２１２を流れる電流は、磁界Ｈとの相
互作用によりローレンツ力を受ける。ローレンツ力の大
きさは、供給される電流の振幅値に依存する。

【００６３】電磁コイル２１２の軸Ｌ1に平行な部分
は、そこを流れる電流が受けるローレンツ力により、可
動部２０２の面にほぼ垂直な方向の力を受ける。軸Ｌ1
に対して反対側に位置する電磁コイル２１２の軸Ｌ1に
平行な部分を流れる電流は逆向きであるため、可動部２
０２は軸Ｌ1の周りの偶力を受ける。また、電磁コイル
２１２を流れる電流は交流であるため、偶力の方向は周
期的に切り替わる。

【００６４】このため、可動部２０２は、軸Ｌ1の周り
に、一定の周期で繰り返し揺動する。可動部２０２の最
大傾きは、電磁コイル２１２に供給される交流電流の振
幅値によって決まり、可動部２０２の揺動の周期あるい
は周波数は、交流電流の周波数によって決まる。

【００６５】その結果、可動部２０２の反射鏡で反射さ
れる光ビームは、可動部２０２の最大傾きの二倍の角度
幅で、一定の周波数で走査される。

【００６６】本実施形態の光偏向器２００では、保護膜
２８２によって、反射鏡を除く部分の反射率が下げられ
ており、不所望な迷光の発生が抑えられている。さら
に、保護膜２８２と光学膜２８４の組み合わせで構成さ
れる反射増加膜によって、反射鏡の部分の反射率が上げ
られている。

【００６７】第三実施形態 本発明の第三実施形態について図３を参照しながら説明
する。本実施形態は、照射される光ビームを反射鏡によ
り反射すると共にその反射光ビームの方向を二次元的に
変更し得る静電駆動型の光偏向器である。

【００６８】図３(Ａ)に示されるように、光偏向器３０
０は、反射鏡を有する可動部３０２と、可動部３０２を
取り囲んでいる第一の支持部すなわち可動枠あるいはジ
ンバルリング３０８と、可動部３０２とジンバルリング
３０８を連結している一対の第一の可撓梁３０４、３０
６と、ジンバルリング３０８を取り囲んでいる第二の支
持部すなわち固定枠３３８と、ジンバルリング３０８と
固定枠３３８を連結している一対の第二の可撓梁３３
４、３３６とを有している。

【００６９】一対の第一の可撓梁３０４、３０６は、ジ
ンバルリング３０８に対して可動部３０２を、可動部３
０２の中央を通る一本の第一の軸Ｌ1の周りに揺動可能
に支持している。また、一対の第二の可撓梁３３４、３
３６は、固定枠３３８に対してジンバルリング３０８
を、可動部３０２の中央を通る一本の第二の軸Ｌ2の周
りに揺動可能に支持している。

【００７０】第一の軸Ｌ1と第二の軸Ｌ2は、互いに非平
行であり、例えば互いに直交している。従って、可動部
３０２は、固定枠３３８に対して、軸Ｌ1の周りに揺動
し得ると共に軸Ｌ2の周りに揺動し得る。つまり、可動
部３０２は、固定枠３３８に対して、所定の角度範囲内
において、任意の方向を向き得る。

【００７１】光偏向器３００は、さらに、可動部３０２
に設けられた一対の第一の駆動電極３１２、３１４を有
している。一対の駆動電極３１２、３１４は、光ビーム
を反射するための反射鏡としても機能する。駆動電極３
１２と駆動電極３１４の間の隙間は、可動部３０２の中
央部分を除いては、軸Ｌ1に沿って延びている。

【００７２】光偏向器３００は、さらに、ジンバルリン
グ３０８に設けられた一対の第二の駆動電極３４２、３
４４を有している。一対の駆動電極３４２、３４４は、
軸Ｌ2に対して、対称的に位置している。

【００７３】光偏向器３００は、駆動電極３１２から可
撓梁３０４とジンバルリング３０８と可撓梁３３４を通
って固定枠３３８まで延びている配線３２２と、駆動電
極３１４から可撓梁３０６とジンバルリング３０８と可
撓梁３３６を通って固定枠３３８まで延びている配線３
２４と、駆動電極３４２から可撓梁３３４を通って固定
枠３３８まで延びている配線３５２と、駆動電極３４４
から可撓梁３３６を通って固定枠３３８まで延びている
配線３５４とを有している。配線３２２は、固定枠３３
８に設けられている電極パッド３２６に終端し、配線３
２４は、固定枠３３８に設けられている電極パッド３２
８に終端し、配線３５２は、固定枠３３８に設けられて
いる電極パッド３５６に終端し、配線３５４は、固定枠
３３８に設けられている電極パッド３５８に終端してい
る。

【００７４】光偏向器３００は、さらに、駆動電極３１
２、３１４と駆動電極３４２、３４４から離れて、駆動
電極３１２、３１４と駆動電極３４２、３４４に向き合
っている固定電極３１８を有している。

【００７５】光偏向器３００は、さらに、図３(Ｂ)に示
されるように、駆動電極と配線を被覆している絶縁性の
保護膜３８２と、保護膜３８２を介して駆動電極の上に
選択的に形成された光学膜３８４とを有している。光学
膜３８４は保護膜３８２と共働して反射増加膜として機
能する。

【００７６】光偏向器３００は、半導体製造技術を応用
したマイクロマシン技術を適用して作製される。

【００７７】作製にあたっては、まずシリコン基板に凹
部を形成し、この凹部側面に別体のシリコン基板を貼り
合わせる。そして、別体のシリコン基板を所望の厚さま
で除去することにより、図３(Ｂ)に示すＳＯＩ(Silicon
On Insulator)ウエハを作製する。ここで、上記凹部を
有するシリコン基板を基板層３７２、上記別体のシリコ
ン基板を活性層３７６とする。ＳＯＩウエハの活性層３
７６の上に全面にわたって窒化シリコン膜３７８を形成
し、この窒化シリコン膜３７８をパターニングし、これ
をマスクにして活性層３７６をエッチングすることによ
り、可動部３０２と可撓梁３０４、３０６とジンバルリ
ング３０８と可撓梁３３４、３３６と固定枠３３８とが
形成される。

【００７８】窒化シリコン膜３７８は、活性層３７６に
対する絶縁層としても機能する。良好な絶縁のために、
窒化シリコン膜３７８の下に、酸化シリコン膜等の他の
絶縁膜が更に形成されてもよい。

【００７９】活性層３７６は、固定枠３３８の一部を構
成する一方、ジンバルリング３０８の主な剛性を担う基
板と、可動部３０２の主な剛性を担う基板を構成してい
る。可動部３０２に位置する活性層３７６は、図３(Ａ)
に示されるように、可動部３０２に形成されたコンタク
ト３１６を介して、駆動電極３１２、３１４と電気的に
接続されており、ジンバルリング３０８に位置する活性
層３７６は、ジンバルリング３０８の四隅に形成された
コンタクト３４６を介して、駆動電極３４２、３４４と
電気的に接続されている。活性層３７６は、静電駆動に
適した高い抵抗率を有している。

【００８０】基板層３７２に形成された凹部は、可動部
３０２の揺動に必要な間隔を与える。この凹部の底面部
分は、可動部３０２に位置する活性層３７６とジンバル
リング３０８に位置する活性層３７６と向き合ってお
り、固定電極３１８として働く。

【００８１】窒化シリコン膜３７８の上に全面にわたり
アルミニウム薄膜３８０を形成し、このアルミニウム薄
膜３８０をパターニングすることにより、駆動電極３１
２、３１４、３４２、３４４と配線３２２、３２４、３
５２、３５４と電極パッド３２６、３２８、３５６、３
５８とが形成される。駆動電極３１２、３１４は反射鏡
を兼ねるため、アルミニウム薄膜３８０の膜厚は、反射
鏡を構成するに適した値が選ばれる。

【００８２】電極パッド３２６、３２８、３５６、３５
８は、ワイヤボンディングやフリップチップボンディン
グ等のために適当な厚さが要求される。このため、必要
に応じて、電極パッド３２６、３２８、３５６、３５８
の部分だけに更にアルミニウム厚膜が形成されてもよ
い。

【００８３】パターニングされたアルミニウム薄膜３８
０を大気から保護するために、これを被覆する保護膜３
８２が、この構造体の全面にわたり形成される。保護膜
３８２には、電極パッド３２６、３２８、３５６、３５
８を露出させるための開口が形成される。

【００８４】保護膜３８２の上には更に、反射鏡すなわ
ち駆動電極３１２、３１４の上に位置する部分に、選択
的に光学膜３８４が形成される。

【００８５】光学膜３８４はその下層の保護膜３８２と
組み合わさって反射増加膜を構成する。つまり、光学膜
３８４は、保護膜３８２と組み合わさった光学特性によ
って、光学膜３８４が存在しない構成で与えられる反射
率よりも高い反射率を与える。

【００８６】保護膜３８２は、電気的な特性の他に光学
的な性能も要求され、光偏向器３００の対象の光に対し
て好適な透過性あるいは屈折率を有している必要があ
る。例えば、可視光に対する好適な保護膜３８２は、透
過性がよく、屈折率が１．４程度の酸化シリコン膜であ
る。

【００８７】また、保護膜３８２の膜厚は、配線３２
２、３２４、３５２、３５４やジンバルリング３０８や
固定枠３３８で反射散乱される迷光を抑えるため、対象
の光の波長の１/４であるとよい。このような保護膜
は、これによって覆われる部材の反射率を低下させる反
射減衰膜として好適に働く。

【００８８】光学膜３８４は、保護膜３８２の屈折率よ
りも高い屈折率を有している。例えば、酸化シリコン膜
の保護膜３８２に対する好適な光学膜３８４は、例え
ば、酸化チタニウムあるいはジルコニアと五酸化タンタ
ルの混合膜である。光学膜３８４の材料は、対象の光の
波長によって選択されるとよい。

【００８９】以下、光偏向器３００による光ビームの二
次元走査の動作について説明する。

【００９０】固定電極３１８は、例えば、グラウンド電
位に保たれる。駆動電極３１２、３１４には、それぞれ
対応する電極パッド３２６、３２８を介して、同じオフ
セット電圧を有し、振幅値が等しく位相が１８０度ずれ
ている正弦波形の電位が与えられる。駆動電極３１２、
３１４に与えられた電位は、コンタクト３１６を介し
て、活性層３７６に伝わり、可動部３０２に位置する活
性層３７６の内部に電位勾配を発生させる。

【００９１】可動部３０２に位置する活性層３７６と固
定電極３１８の間には、両者の電位差に応じた静電引力
が生じる。静電引力の大きさは、グランド電位に対する
電位差に依存する。駆動電極３１２、３１４の各々の電
位は１８０度ずれた位相で正弦波形的に変動するため、
可動部３０２は、その方向が周期的に切り替わる軸Ｌ1
の周りの偶力を受ける。

【００９２】このため、可動部３０２は、軸Ｌ1の周り
に、一定の周期で繰り返し揺動する。可動部３０２の最
大傾きは、駆動電極３１２、３１４に供給される正弦波
形の振幅値によって決まり、可動部３０２の軸Ｌ1の周
りの揺動の周期あるいは周波数は、駆動電極３１２、３
１４に供給される正弦波形の周波数によって決まる。

【００９３】また、これに平行して、駆動電極３４２、
３４４には、それぞれ対応する電極パッド３５６、３５
８を介して、同じオフセット電圧を有し、振幅値が等し
く位相が１８０度ずれている正弦波形の電位が与えられ
る。この正弦波形は、駆動電極３１２、３１４に与えら
れる前述の正弦波形と比較して、非常に低い周波数を有
している。駆動電極３４２、３４４に与えられた電位
は、コンタクト３４６を介して、活性層３７６に伝わ
り、ジンバルリング３０８に位置する活性層３７６の内
部に電位勾配を発生させる。

【００９４】ジンバルリング３０８に位置する活性層３
７６と固定電極３１８の間には、両者の電位差に応じた
静電引力が生じる。静電引力の大きさは、グランド電位
に対する電位差に依存する。駆動電極３４２、３４４の
各々の電位は１８０度ずれた位相で正弦波形的に変動す
るため、可動部３０２は、その方向が周期的に切り替わ
る軸Ｌ2の周りの偶力を受ける。

【００９５】このため、可動部３０２は、軸Ｌ2の周り
に、非常に長い一定の周期で繰り返し揺動する。可動部
３０２の最大傾きは、駆動電極３４２、３４４に供給さ
れる正弦波形の振幅値によって決まり、可動部３０２の
軸Ｌ2の周りの揺動の周期あるいは周波数は、駆動電極
３４２、３４４に供給される正弦波形の周波数によって
決まる。

【００９６】その結果、可動部３０２の反射鏡で反射さ
れる光ビームは、可動部３０２の軸Ｌ1の周りの最大傾
きの二倍の角度幅で、軸Ｌ1に直交する平面にほぼ平行
に、比較的高い周波数で走査されながら、可動部３０２
の軸Ｌ2の周りの最大傾きの二倍の角度幅で、軸Ｌ2に直
交する平面に平行に、非常に低い一定の周波数で走査さ
れる。言い換えれば、光ビームは、軸Ｌ1に直交する平
面にほぼ平行に一定の角度範囲内を高速で往復移動され
ながら、これに直交する方向に一定の角度範囲内を低速
で往復移動される。つまり光ビームが二次元的に走査さ
れる。

【００９７】本実施形態の光偏向器３００では、保護膜
３８２によって、反射鏡を除く部分の反射率が下げられ
ており、不所望な迷光の発生が抑えられている。さら
に、保護膜３８２と光学膜３８４の組み合わせで構成さ
れる反射増加膜によって、反射鏡の部分の反射率が上げ
られている。

【００９８】第四実施形態 本発明の第四実施形態について図４を参照しながら説明
する。本実施形態は、照射される光ビームを反射鏡によ
り反射すると共にその反射光ビームの方向を二次元的に
変更し得る電磁駆動型の光偏向器である。

【００９９】図４(Ａ)に示されるように、光偏向器４０
０は、反射鏡を有する可動部４０２と、可動部４０２を
取り囲んでいる第一の支持部すなわち可動枠あるいはジ
ンバルリング４０８と、可動部４０２とジンバルリング
４０８を連結している一対の第一の可撓梁４０４、４０
６と、ジンバルリング４０８を取り囲んでいる第二の支
持部すなわち固定枠４３８と、ジンバルリング４０８と
固定枠４３８を連結している一対の第二の可撓梁４３
４、４３６とを有している。

【０１００】一対の第一の可撓梁４０４、４０６は、ジ
ンバルリング４０８に対して可動部４０２を、可動部４
０２の中央を通る一本の第一の軸Ｌ1の周りに揺動可能
に支持している。また、一対の第二の可撓梁４３４、４
３６は、固定枠４３８に対してジンバルリング４０８
を、可動部４０２の中央を通る一本の第二の軸Ｌ2の周
りに揺動可能に支持している。

【０１０１】第一の軸Ｌ1と第二の軸Ｌ2は、互いに非平
行であり、例えば互いに直交している。従って、可動部
４０２は、固定枠４３８に対して、軸Ｌ1の周りに揺動
し得ると共に軸Ｌ2の周りに揺動し得る。つまり、可動
部４０２は、固定枠４３８に対して、所定の角度範囲内
において、任意の方向を向き得る。

【０１０２】光偏向器４００は、さらに、可動部４０２
の中央部に設けられた反射鏡４１４と、可動部４０２の
周縁部を周回する第一の電磁コイル４１２と、ジンバル
リング４０８の外側の周縁部を周回する第二の電磁コイ
ル４４２を有している。

【０１０３】光偏向器４００は、第一の電磁コイル４１
２の外側の端部から可撓梁４０４とジンバルリング４０
８と可撓梁４３４を通って固定枠４３８まで延びている
配線４２２と、第一の電磁コイル４１２の内側の端部か
ら可撓梁４０６とジンバルリング４０８と可撓梁４３６
を通って固定枠４３８まで延びている配線４２４とを有
している。

【０１０４】配線４２２は、可撓梁４０４とジンバルリ
ング４０８を延びている配線部４２２ａと、絶縁層を介
して第二の電磁コイル４４２を跨いでいる陸橋配線部４
２２ｂと、可撓梁４３４と固定枠４３８を延びている配
線部４２２ｃとを有している。

【０１０５】配線４２４は、絶縁層を介して第一の電磁
コイル４１２を跨いでいる陸橋配線部４２４ａと、可撓
梁４０６とジンバルリング４０８を延びている配線部４
２４ｂと、絶縁層を介して第二の電磁コイル４４２を跨
いでいる陸橋配線部４２４ｃと、可撓梁４３６と固定枠
４３８を延びている配線部４２４ｄとを有している。

【０１０６】配線４２２は、固定枠４３８に設けられて
いる電極パッド４２６に終端し、配線４２４は、固定枠
４３８に設けられている電極パッド４２８に終端してい
る。

【０１０７】光偏向器４００は、さらに、第二の電磁コ
イル４４２の外側の端部から可撓梁４３４を通って固定
枠４３８まで延びている配線４５２と、第二の電磁コイ
ル４４２の内側の端部から可撓梁４３６を通って固定枠
４３８まで延びている配線４５４とを有している。

【０１０８】配線４５４は、絶縁層を介して第二の電磁
コイル４４２を跨いでいる陸橋配線部４５４ａと、可撓
梁４３６と固定枠４３８を延びている配線部４２４ｂと
を有している。

【０１０９】配線４５２は、固定枠４３８に設けられて
いる電極パッド４５６に終端し、配線４５４は、固定枠
４３８に設けられている電極パッド４５８に終端してい
る。

【０１１０】光偏向器４００は、さらに、電磁コイル４
１２、４４２に作用する磁界Ｈを発生させるための永久
磁石等の磁界発生手段(図示せず)を有している。この磁
界発生手段は、好ましくは、軸Ｌ1と軸Ｌ2に非平行、例
えば軸Ｌ1と軸Ｌ2に４５度で交差する、可動部４０２の
面にほぼ平行な方向の磁界Ｈを発生させる。

【０１１１】光偏向器４００は、さらに、図４(Ｂ)に示
されるように、電磁コイルと配線を被覆している絶縁性
の保護膜４８２と、保護膜４８２を介して電磁コイルの
上に選択的に形成された光学膜４８４とを有している。
光学膜４８４は保護膜４８２と共働して反射増加膜とし
て機能する。

【０１１２】光偏向器４００は、ＳＯＩ(Silicon On In
sulator)ウエハをスタートウェハとして、半導体製造技
術を応用したマイクロマシン技術を適用して作製され
る。

【０１１３】図４(Ｂ)から示されるように、ＳＯＩウエ
ハは、互いに接合された基板層４７２と活性層４７６を
有している。ＳＯＩウエハの活性層４７６の上に全面に
わたって窒化シリコン膜４７８を形成し、この窒化シリ
コン膜４７８をパターニングし、これをマスクにして活
性層４７６と基板層４７２をエッチングするとともに、
反対側から基板層４７２を選択的に除去することによ
り、可動部４０２と可撓梁４０４、４０６とジンバルリ
ング４０８と可撓梁４３４、４３６と固定枠４３８とが
形成される。

【０１１４】窒化シリコン膜４７８は、活性層４７６に
対する絶縁層としても機能する。良好な絶縁のために、
窒化シリコン膜４７８の下に、酸化シリコン膜等の他の
絶縁膜が更に形成されてもよい。

【０１１５】窒化シリコン膜４７８の上に全面にわたり
アルミニウム薄膜４８０を形成し、このアルミニウム薄
膜４８０をパターニングすることにより、電磁コイル４
１２、４４２と配線４５２と配線４２２の配線部４２２
ａ、４２２ｃと配線４２４の配線部４２４ｂ、４２４ｄ
と配線４５４の配線部４５４ｂと電極パッド４２６、４
２８、４５６、４５８とが形成される。アルミニウム薄
膜４８０の膜厚は、反射鏡を構成するに適した値が選ば
れる。

【０１１６】電極パッド４２６、４２８、４５６、４５
８は、ワイヤボンディングやフリップチップボンディン
グ等のために適当な厚さが要求される。このため、必要
に応じて、電極パッド４２６、４２８、４５６、４５８
の部分だけに更にアルミニウム厚膜が形成されてもよ
い。

【０１１７】パターニングされたアルミニウム薄膜４８
０を大気から保護するために、これを被覆する保護膜４
８２が、この構造体の全面にわたり形成される。保護膜
４８２には、電極パッド４２６、４２８、４５６、４５
８を露出させるための開口が形成される。

【０１１８】また、保護膜４８２には、配線４２２の配
線部４２２ａの可撓梁４３４近くの端部と、配線部４２
２ｃの可撓梁４３４近くの端部と、電磁コイル４１２の
内側の端部と、配線４２４の配線部４２４ｂの両方の端
部と、配線４２４の配線部４２４ｄの端部と、電磁コイ
ル４４２の内側の端部と、配線４５４の配線部４５４ｂ
の可撓梁４３６近くの端部を露出させるための開口が形
成される。

【０１１９】さらに、保護膜４８２の上に例えばアルミ
ニウム薄膜４８６を形成し、このアルミニウム薄膜４８
６をパターニングすることにより、配線４２２の陸橋配
線部４２２ｂと配線４２４の陸橋配線部４２４ａ、４２
４ｃとが形成される。なお、陸橋配線部４２２ｂ、４２
４ａ、４２４ｃの上にも、さらに保護膜(図示せず)を設
けることが望ましい。

【０１２０】保護膜４８２の上には更に、反射鏡４１４
の上に位置する部分に、選択的に光学膜４８４が形成さ
れる。

【０１２１】光学膜４８４はその下層の保護膜４８２と
組み合わさって反射増加膜を構成する。つまり、光学膜
４８４は、保護膜４８２と組み合わさった光学特性によ
って、光学膜４８４が存在しない構成で与えられる反射
率よりも高い反射率を与える。

【０１２２】保護膜４８２は、電気的な特性の他に光学
的な性能も要求され、光偏向器４００の対象の光に対し
て好適な透過性あるいは屈折率を有している必要があ
る。例えば、可視光に対する好適な保護膜４８２は、透
過性がよく、屈折率が１．４程度の酸化シリコン膜であ
る。

【０１２３】また、保護膜４８２の膜厚は、配線４２
２、４２４、４５２、４５４やジンバルリング４０８や
固定枠４３８で反射散乱される迷光を抑えるため、対象
の光の波長の１/４であるとよい。このような保護膜
は、これによって覆われる部材の反射率を低下させる反
射減衰膜として好適に働く。

【０１２４】光学膜４８４は、保護膜４８２の屈折率よ
りも高い屈折率を有している。例えば、酸化シリコン膜
の保護膜４８２に対する好適な光学膜４８４は、例え
ば、酸化チタニウムあるいはジルコニアと五酸化タンタ
ルの混合膜である。光学膜４８４の材料は、対象の光の
波長によって選択されるとよい。

【０１２５】以下、光偏向器４００による光ビームの二
次元走査の動作について説明する。

【０１２６】電磁コイル４１２には、電極パッド４２
６、４２８を介して、正弦波形等の交流の電流が供給さ
れる。電磁コイル４１２を流れる電流は、磁界Ｈとの相
互作用によりローレンツ力を受ける。ローレンツ力の大
きさは、供給される電流の振幅値に依存する。

【０１２７】電磁コイル４１２の軸Ｌ1に対して反対側
の部分は、そこを流れる電流が受けるローレンツ力によ
り、可動部４０２の中心に対して対称的に、可動部４０
２の面にほぼ垂直で逆向きの力を受ける。このため、可
動部４０２は、その方向が周期的に切り替わる軸Ｌ1の
周りの偶力を受ける。

【０１２８】このため、可動部４０２は、軸Ｌ1の周り
に、一定の周期で繰り返し揺動する。可動部４０２の最
大傾きは、電磁コイル４１２に供給される交流電流の振
幅値によって決まり、可動部４０２の揺動の周期あるい
は周波数は、交流電流の周波数によって決まる。

【０１２９】また、これに平行して、電磁コイル４４２
には、電極パッド４５６、４５８を介して、正弦波形等
の交流の電流が供給される。この交流の電流は、電磁コ
イル４１２に供給される交流の電流と比較して、非常に
低い周波数を有している。電磁コイル４４２を流れる電
流は、磁界Ｈとの相互作用によりローレンツ力を受け
る。ローレンツ力の大きさは、供給される電流の振幅値
に依存する。

【０１３０】電磁コイル４４２の軸Ｌ2に対して反対側
の部分は、そこを流れる電流が受けるローレンツ力によ
り、可動部４０２の中心に対して対称的に、ジンバルリ
ング４０８の面にほぼ垂直で逆向きの力を受ける。この
ため、ジンバルリング４０８は、その方向が周期的に切
り替わる軸Ｌ2の周りの偶力を受ける。

【０１３１】このため、ジンバルリング４０８は、軸Ｌ
2の周りに、非常に長い一定の周期で繰り返し揺動す
る。ジンバルリング４０８の最大傾きは、電磁コイル４
４２に供給される交流電流の振幅値によって決まり、ジ
ンバルリング４０８の揺動の周期あるいは周波数は、交
流電流の周波数によって決まる。

【０１３２】その結果、可動部４０２の反射鏡で反射さ
れる光ビームは、可動部４０２の軸Ｌ1の周りの最大傾
きの二倍の角度幅で、軸Ｌ1に直交する平面にほぼ平行
に、比較的高い周波数で走査されながら、可動部４０２
の軸Ｌ2の周りの最大傾きの二倍の角度幅で、軸Ｌ2に直
交する平面に平行に、非常に低い一定の周波数で走査さ
れる。言い換えれば、光ビームは、軸Ｌ1に直交する平
面にほぼ平行に一定の角度範囲内を高速で往復移動され
ながら、これに直交する方向に一定の角度範囲内を低速
で往復移動される。つまり光ビームが二次元的に走査さ
れる。

【０１３３】本実施形態の光偏向器４００では、保護膜
４８２によって、反射鏡を除く部分の反射率が下げられ
ており、不所望な迷光の発生が抑えられている。さら
に、保護膜４８２と光学膜４８４の組み合わせで構成さ
れる反射増加膜によって、反射鏡の部分の反射率が上げ
られている。

【０１３４】第五実施形態 本発明の第五実施形態について図５と図６を参照しなが
ら説明する。本実施形態は、第三実施形態で説明した光
偏向器に似ている光偏向器を有する光走査型光学装置で
ある。

【０１３５】本実施形態の光走査型光学装置に含まれる
光偏向器を図５に示す。光偏向器５００は、第三実施形
態の光偏向器３００に似ており、図５において、第三実
施形態の光偏向器の部材と同じ部材は同一の参照符号で
示し、その詳細な説明は省略する。以下では、光偏向器
３００に対する光偏向器５００の相違部分についてのみ
説明する。

【０１３６】光偏向器５００は、図５と図６に示される
ように、可動部３０２の中央に形成された貫通孔５６２
と、基板層３７２に形成された貫通孔５６４とを有して
いる。

【０１３７】貫通孔５６２は、可動部３０２の揺動の軸
Ｌ1と軸Ｌ2の交差する位置に形成されている。貫通孔５
６２と貫通孔５６４は共に、非傾斜状態の可動部３０２
の面に直交する直線上に位置している。つまり貫通孔５
６２と貫通孔５６４は同軸に位置している。貫通孔５６
４は基板層３７２に形成された凹部５６６の底面部分に
位置している。

【０１３８】光走査型光学装置は、図６に示されるよう
に、光偏向器５００に加えて、発散光ビームを射出する
光射出部を有している。光射出部は、例えば、光源と光
学的に結合されている光ファイバー５９０である。光フ
ァイバー５９０は、光ビームを射出する端部が、凹部５
６６に配置される。光ファイバー５９０の端部から射出
された光ビームは、基板層３７２に形成された貫通孔５
６４と、可動部３０２に形成された貫通孔５６２とを通
って、可動部３０２の反射鏡の反対の側から反射鏡の側
に射出される。

【０１３９】光走査型光学装置は、さらに、可動部３０
２の貫通孔５６２を通過した発散光ビームを、可動部３
０２の反射鏡に向けて反射する不動の反射鏡５９２と、
可動部３０２の反射鏡で反射された発散光ビームを収束
させるための収束レンズ５９４とを有している。不動の
反射鏡５９２は、光ファイバー５９０から射出される光
ビームの光軸上に位置し、収束レンズ５９４に固定され
ている。この不動の反射鏡５９２は、例えば、収束レン
ズ５９４の表面に選択的に形成された高反射率の金属薄
膜である。

【０１４０】光ファイバー５９０から射出された発散光
ビームは、基板層３７２に形成された貫通孔５６４と可
動部３０２に形成された貫通孔５６２とを通り、反射鏡
５９２によって、続いて可動部３０２の反射鏡によって
反射された後、収束レンズ５９４によって収束され、こ
の光学系の焦点面に配置された対象物５９６にスポット
を形成する。このスポットは、光偏向器５００の可動部
３０２の二本の軸Ｌ1、Ｌ2の周りの揺動に従って、対象
物５９６の表面を二次元的に走査される。

【０１４１】対象物５９６で反射された光は、逆の光路
を辿って、光ファイバー５９０の内部に戻る。光ファイ
バー５９０の内部に戻った光は、例えば、光ファイバー
５９０と光学的に結合されている受光素子によって検出
される。その場合、光走査型光学装置は、二次元の光走
査型の読取装置を構成している。

【０１４２】貫通孔５６４は、光ファイバーから出射さ
れる光ビームを遮らない大きさの径を有している。貫通
孔５６２は、可動部３０２の揺動に対しても、光ファイ
バーから出射される光ビームを蹴ることのない大きさの
径を有している。その最小径は、光ファイバー５９０の
ＮＡとその射出端からの光学的距離とによって決まる。

【０１４３】また、不動の反射鏡５９２と可動部３０２
の反射鏡の最小径も、貫通孔と同様に、光ファイバー５
９０のＮＡとその射出端からの光学的距離とによって決
まる。

【０１４４】このような光走査型光学装置において、光
ファイバー５９０の射出端の開口をピンホールと見なす
と、この装置の光学系を共焦点光学系を構成している。
この共焦点光学系では、行きの光ビームと帰りの光ビー
ムが、反射鏡５９２と可動部３０２の反射鏡によって、
それぞれ二回ずつ反射されるため、反射鏡の反射率は信
号光に対して四乗で影響する。

【０１４５】光偏向器５００は、第三実施形態の説明か
ら分かるように、保護膜３８２によって、可動部３０２
の反射鏡を除く部分の反射率が下げられており、不所望
な迷光の発生が抑えられているとともに、保護膜３８２
と光学膜３８４の組み合わせで構成される反射増加膜に
よって、反射鏡の部分の反射率が上げられている。従っ
て、本実施形態の光走査型光学装置は、改善されたＳＮ
比を有し、例えば読取装置を構成している場合には、高
感度の読み取りを実現する。

【０１４６】本実施形態の光走査型光学装置は、実質的
に第三実施形態の光偏向器の可動部の中央に貫通孔を設
けた構成の光偏向器を有しているが、第四実施形態の光
偏向器の可動部の中央に貫通孔を設けた構成の光偏向器
に変更されてもよい。また、必要な光走査が一次元であ
れば、第一実施形態の光偏向器あるいは第二実施形態の
光偏向器の可動部の中央に貫通孔を設けた構成の光偏向
器に変更されてもよい。

【０１４７】

【発明の効果】本発明によれば、反射鏡の部分の反射率
が高く、反射鏡を除いた部分の反射率が低い、マイクロ
マシン技術を用いて作製される光偏向器が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(Ａ)は第一実施形態の光偏向器の斜視図、
図１(Ｂ)はその光偏向器の軸Ｌ1に沿った断面図であ
る。

【図２】図２(Ａ)は第二実施形態の光偏向器の斜視図、
図２(Ｂ)はその光偏向器の軸Ｌ1に沿った断面図であ
る。

【図３】図３(Ａ)は第三実施形態の光偏向器の斜視図、
図３(Ｂ)はその光偏向器の軸Ｌ2に沿った断面図であ
る。

【図４】図４(Ａ)は第四実施形態の光偏向器の斜視図、
図４(Ｂ)はその光偏向器の軸Ｌ2に沿った断面図であ
る。

【図５】図５は本発明の第五実施形態の光走査型光学装
置に含まれる光偏向器の斜視図である。

【図６】図６は本発明の第五実施形態の光走査型光学装
置を示しており、図５の光偏向器の軸Ｌ2に沿った断面
が併せて示されている。

【符号の説明】

１００ 光偏向器 １０２ 可動部 １０４、１０６ 可撓梁 １０８ 支持部 １１２、１１４ 駆動電極 １２２、１２４ 配線 １８２ 保護膜 １８４ 光学膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 BA17 BA18 DA26 DA29 2H041 AA12 AB14 AC04 AC06 AZ01 AZ08 2H042 DA08 DA12 DA18 DA20 DA22 DC01 DC08 DE00 2H043 CA08 CD04 CE00 2H045 AB02 AB16 AB73 CB63

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射される光ビームを反射鏡により反射
   すると共にその反射光ビームの方向を変更し得る光偏向
   器であって、 反射鏡を有する可動部と、 可動部を取り囲んでいる支持部と、 可動部と支持部を連結している一対の可撓梁であって、
   支持部に対して可動部を一本の軸の周りに揺動可能に支
   持する一対の可撓梁と、 可動部に設けられた一対の駆動電極であって、反射鏡と
   しても機能する一対の駆動電極と、 駆動電極の各々から可撓梁を通って支持部まで延びてい
   る一対の配線と、 駆動電極と配線を被覆している絶縁性の保護膜と、 保護膜を介して駆動電極の上に選択的に形成された光学
   膜であって、保護膜と共働して反射増加膜として機能す
   る光学膜と、 駆動電極から離れて駆動電極に向き合っている固定電極
   とを有している、光偏向器。
2. 【請求項２】 照射される光ビームを反射鏡により反射
   すると共にその反射光ビームの方向を変更し得る光偏向
   器であって、 反射鏡を有する可動部と、 可動部を取り囲んでいる第一の支持部と、 可動部と第一の支持部を連結している一対の第一の可撓
   梁であって、第一の支持部に対して可動部を一本の第一
   の軸の周りに揺動可能に支持する一対の第一の可撓梁
   と、 第一の支持部を取り囲んでいる第二の支持部と、 第一の支持部と第二の支持部を連結している一対の第二
   の可撓梁であって、第二の支持部に対して第一の支持部
   を第一の軸に対して非平行な一本の第二の軸の周りに揺
   動可能に支持する一対の第二の可撓梁と、 可動部に設けられた一対の第一の駆動電極であって、反
   射鏡としても機能する一対の第一の駆動電極と、 第一の駆動電極の各々から第一の可撓梁と第一の支持部
   と第二の可撓梁を通って第二の支持部まで延びている一
   対の第一の配線と、 第一の支持部に設けられた一対の第二の駆動電極と、 第二の駆動電極の各々から第二の可撓梁を通って第二の
   支持部まで延びている一対の第二の配線と、 第一の駆動電極と第一の配線と第二の駆動電極と第二の
   配線を被覆している絶縁性の保護膜と、 保護膜を介して第一の駆動電極の上に選択的に形成され
   た光学膜であって、保護膜と共働して反射増加膜として
   機能する光学膜と、 第一の駆動電極と第二の駆動電極から離れて第一の駆動
   電極と第二の駆動電極に向き合っている固定電極とを有
   している、光偏向器。
3. 【請求項３】 照射される光ビームを反射鏡により反射
   すると共にその反射光ビームの方向を変更し得る光偏向
   器であって、 反射鏡を有する可動部と、 可動部を取り囲んでいる支持部と、 可動部と支持部を連結している一対の可撓梁であって、
   支持部に対して可動部を一本の軸の周りに揺動可能に支
   持する一対の可撓梁と、 可動部の周縁部を周回する電磁コイルと、 電磁コイルの両端から可撓梁を通って支持部まで延びて
   いる一対の配線と、 反射鏡と電磁コイルと配線を被覆している絶縁性の保護
   膜と、 保護膜を介して反射鏡の上に選択的に形成された光学膜
   であって、保護膜と共働して反射増加膜として機能する
   光学膜と、 電磁コイルに作用する磁界を発生させる磁界発生手段と
   を有している、光偏向器。
4. 【請求項４】 照射される光ビームを反射鏡により反射
   すると共にその反射光ビームの方向を変更し得る光偏向
   器であって、 反射鏡を有する可動部と、 可動部を取り囲んでいる第一の支持部と、 可動部と第一の支持部を連結している一対の第一の可撓
   梁であって、第一の支持部に対して可動部を一本の第一
   の軸の周りに揺動可能に支持する一対の第一の可撓梁
   と、 第一の支持部を取り囲んでいる第二の支持部と、 第一の支持部と第二の支持部を連結している一対の第二
   の可撓梁であって、第二の支持部に対して第一の支持部
   を第一の軸に対して非平行な一本の第二の軸の周りに揺
   動可能に支持する一対の第二の可撓梁と、 可動部の周縁部を周回する第一の電磁コイルと、 第一の電磁コイルの両端から第一の可撓梁と第一の支持
   部と第二の可撓梁を通って第二の支持部まで延びている
   一対の第一の配線と、 第一の支持部の周縁部を周回する第二の電磁コイルと、 第二の電磁コイルの両端から第二の可撓梁を通って第二
   の支持部まで延びている一対の第二の配線と、 反射鏡と第一の電磁コイルと第一の配線と第二の電磁コ
   イルと第二の配線を被覆している絶縁性の保護膜と、 保護膜を介して反射鏡の上に選択的に形成された光学膜
   であって、保護膜と共働して反射増加膜として機能する
   光学膜と、 第一の電磁コイルと第二の電磁コイルに作用する磁界を
   発生させる磁界発生手段とを有している、光偏向器。
5. 【請求項５】保護膜が反射減衰膜である、請求項１ない
   し請求項４のいずれかひとつに記載の光偏向器。
6. 【請求項６】 光ビームを走査する光走査型光学装置で
   あって、 可動部の中央に形成された貫通孔を更に有している、請
   求項１ないし請求項４ のいずれかひとつに記載の光偏向器と、可動部に対し
   て、可動部の反射鏡の反対の側から、可動部の貫通孔を
   通して発散光ビームを射出する光射出部と、 可動部の貫通孔を通過した発散光ビームを可動部の反射
   鏡に向けて反射する不動の反射鏡と、 可動部の反射鏡で反射された発散光ビームを収束させる
   ための収束レンズとを有しており、不動の反射鏡は収束
   レンズに固定されている、光走査型光学装置。