JP2002318358A - 光偏向器及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロマシニング技術を用いて作製するこ
とができる、小型で且つ少ないエネルギーでもって大き
な偏向角の得られる光偏向器及びその駆動方法を提供す
る。 【解決手段】 板状のミラー２と、ミラー２の外縁端部
に接続し、ミラー２と同一平面内でその外縁に沿って配
設した板状の細長い支持体３と、当該支持体３を保持す
る枠部４と、支持体３を凹凸に反り変形させる駆動手段
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミラーを傾斜させ
て光偏向を行う光偏向器及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光情報通信分野において、複数の光ファ
イバー間を必要に応じて光路の切り替えをするクロスコ
ネクト用スイッチとして光偏向器を適用したものがあ
る。この場合、光偏向器は光ファイバーの数だけマトリ
クス状に配置される。

【０００３】クロスコネクト用の光偏向器には、小型で
偏向角が大きく高速スイッチング性が要求される。かか
る要求に応えた光偏向器として特開平８−３２０４４１
号公報に開示されたミラー偏向器がある。

【０００４】当該ミラー偏向器は、図１８に示したよう
にミラー部９１と、このミラー部９１を一端で保持する
と共に当該ミラー部９１に偏向動作を付勢する圧電素子
部９２と、この圧電素子部９２の他端部を固定する固定
基板９３とを備えている。圧電素子部９２は同一長さで
同一形状の四本の圧電素子９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９
２ｄにより構成されている。そして、この四本の圧電素
子９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄは、各々の圧電素子
の伸縮方向に平行な側面のうちの二面を互いに異なる他
の圧電素子の側面とループ状に接続し一体化されて全体
的に柱状構造に形成されている。

【０００５】この従来技術になる光偏向器は次のように
動作する。圧電素子９２ａ、９２ｂへの印加電圧を圧電
素子９２ｃ、９２ｄへの印加電圧より大きくすると、ミ
ラー部９１は同図のθ方向に偏向する。また、圧電素子
９２ａ、９２ｄへの印加電圧を圧電素子９２ｂ、９２ｃ
への印加電圧より大きくすると、ミラー部９１はψ方向
へ偏向する。このように、圧電素子９２ａ、９２ｂ、９
２ｃ、９２ｄへの印加電圧を制御することにより、ミラ
ー部９１はθ、ψ方向の偏向が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の光偏向器は、駆
動点がミラー９１の中心部に集約されているので、ミラ
ー偏向角を大きくすることができ、また高速なミラー偏
向駆動ができるという特徴を有する。しかし、上記の従
来技術になる光偏向器は、バルク型の光偏向器であるた
め、小型化が困難であり、光偏向器をマトリクス状に稠
密に配列して形成することが困難である。本発明は、懸
かる問題を解決するためになされたものであり、マイク
ロマシニング技術を用いて作製することができる、小型
で且つ少ないエネルギーでもって大きな偏向角の得られ
る光偏向器及びその駆動方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光偏向器及
びその駆動方法の第１の発明は、板状のミラーと、当該
ミラーの外縁端部に接続し、当該ミラーと同一平面内で
その外縁に沿って配設した板状の細長い支持体と、当該
支持体を保持する枠部と、前記支持体を凹凸に反り変形
させる駆動手段とを有することを特徴とする光偏向器を
提供する。第２の発明は、前記ミラーの同一面内で略中
心で直交する２直線であって、且つその少なくとも一方
が前記ミラーと前記支持体との接続部を通る２直線によ
って４分割された分割領域に対応する前記支持体の表面
領域のいずれにも前記駆動手段が備えられていることを
特徴とする請求項１記載の光偏向器を提供する。第３の
発明は、前記支持体は１本の支持体であって、前記ミラ
ーの外縁に沿って略３６０度にわたって周回して配設さ
れていることを特徴とする請求項１または２記載の光偏
向器を提供する。第４の発明は、前記支持体は２本の同
一形状の支持体であって、前記ミラーの外縁に沿って略
１８０度にわたって同方向に半周し、かつ互いに略１８
０°ずれて配設されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の光偏向器を提供する。第５の発明は、前記
支持体は、前記ミラーの中心を円の中心とする異なる半
径の複数の支持体からなり、半径方向に互いに隣接した
前記支持体の隣接する端部を互いに接続して連続した一
本の支持体を構成したことを特徴とする請求項３または
４のいずれかに記載の光偏向器を提供する。第６の発明
は、請求項１乃至４に記載の光偏向器の駆動方法であっ
て、前記ミラーの中心に対して互いに対称に位置する前
記駆動手段に与える印加電圧が初期状態におけるバイア
ス電圧に対して共にゼロまたは逆極性となるようにし、
かつその絶対値が等しくなるように制御することを特徴
とする光偏向器の駆動方法を提供する。第７の発明は、
請求項５に記載の光偏向器の駆動方法であって、前記ミ
ラーの中心に対して互いに対称に位置する前記駆動手段
に与える印加電圧が初期状態におけるバイアス電圧に対
して共にゼロまたは逆極性となるようにし、かつその絶
対値が等しくなるようにするとともに、前記同一の分割
領域に配設された前記複数の駆動手段に与える印加電圧
が初期状態におけるバイアス電圧に対して共にゼロまた
は半径方向に極性が交互に変化するように制御すること
を特徴とする光偏向器の駆動方法を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図１乃至図１７を参照して説明する。図１は本発明
の光偏向器の第１実施形態を示した概略斜視図である。
図１において、１は光偏向器であり、円盤状のミラー２
と、板状の細長い支持体３と、枠部４とを有し、支持体
３はミラー２と同一平面内であって、その外周に沿って
周回（図１では１周略３６０度）して備えられ、その一
端をミラー２の外縁端部（以下、単に端部と記す）２ａ
に接続してこれを支持し、他端を枠部４の接続部４ａに
接続して保持されている。

【０００９】また、ミラー２の中心Ｏとミラー２の端部
２ａとを結ぶ線をＸ軸とし、中心Ｏを通りミラー２の面
内でＸ軸に直交する線をＹ軸としたとき、Ｘ軸及びＹ軸
がミラー２の面を４分割して得られる第１象限に対応し
た支持体３の表面領域（以下、単に領域とも記す）３ａ
には駆動手段５ａが、第２象限に対応した支持体３の表
面領域３ｂには駆動手段５ｂが、第３象限に対応した支
持体３の表面領域３ｃには駆動手段５ｃが、また、第４
象限に対応した支持体３の表面領域３ｄに駆動手段５ｄ
が備えられている。

【００１０】駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図２
に示すように圧電薄膜５１を表裏面から電極５２と電極
５３で挟持した構成を有しており、図１におけるＺ軸方
向（ミラー２の法線方向）に略同一の凹凸の反り変形特
性を呈するようにされている。また、駆動手段５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄに対して制御電圧を供給する図示せぬ配
線は、支持体３の表面に沿って備えられている。

【００１１】次に、本発明の第１実施形態に係る光偏向
器の動作を、図１、図３乃至図５を参照して説明する。
この際、以下の実施形態の説明は全て簡略化のため、初
期状態におけるバイアス電圧は０の場合で説明するが、
バイアスがある場合はすべてバイアス電圧からの相対値
に置き換えることにより同様に説明できる。図３は、本
発明の光偏向器で偏向された光の投影領域を示したもの
であり、ここでは説明の便宜上８角形で示している。ま
た、図４は、図３における投影位置とそのときの各駆動
手段の駆動状態を示した図であり、図５は図４の主な駆
動状態に対応したミラーの傾斜状態を示した概略斜視図
である。

【００１２】なお、図１及び図５中、点ｅ、ｆ、ｇ、ｈ
は、それぞれに対応してミラー２における−Ｙ軸方向の
周縁部、ミラー２における−Ｘ軸方向の周縁部、ミラー
２におけるＹ軸方向の周縁部、ミラー２におけるＸ軸方
向の周縁部である。また、点ｅｆ、ｆｇ、ｇｈ、ｅｈ
は、それぞれに対応してミラー２上の周縁部における点
ｅと点ｆの中間点、ミラー２上の周縁部における点ｆと
点ｇの中間点、ミラー２上の周縁部における点ｇと点ｈ
の中間点、ミラー２上の周縁部における点ｅと点ｈの中
間点である。

【００１３】図３において、０−１（または、０−５）
軸はｘ軸を示し、点１は＋ｘ方向を示す。また、０−３
（または、０−７）軸はｙ軸を示し、点３は＋ｙ方向を
示す。そして、上記ｘ軸、ｙ軸方向は共に図１における
光偏向器のＸ軸、Ｙ軸方向と対応している。

【００１４】図４において、＋１の表示は、駆動手段５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに対して正の印加電圧（印加電界
と等価である）を与えたことを示し、かつ圧電薄膜５１
が最大伸び変形を生成していることを示している。この
とき、支持体３の対応領域はその表面に駆動手段５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄを備えているため、バイメタルと同様
の効果により表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなる。また、−１の表示
は、駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに対して負の印加
電圧を与えたことを示し、かつ圧電薄膜５１が最大縮み
変形を生成していることを示している。このとき、支持
体３の対応領域は上記とは逆に表面が凹で裏面が凸とな
る反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。ま
た、０は初期状態から何ら反り変形を発生させる駆動を
しない状態にあることを示している。

【００１５】本発明の第１実施形態に係る光偏向器１
は、支持体３の４箇所の表面領域に備えた駆動手段５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを所定のルールに基づいて駆動制
御することにより、任意に傾斜軸を生成させ任意の方向
への光偏向を可能にしたものである。この場合、ミラー
２の傾斜は、駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに係る圧
電薄膜５１の伸縮変形に伴う支持体３の対応領域の反り
変形、及び捻れ変形の複合作用によって生成される。捻
れ変形の生成は、支持体３をミラー２の外周に沿って周
回させて備えたことに起因しており、これによって３次
元的な変形成分が生成され、支持体３に捻れ変形を生じ
させているものと解釈することができる。また、この捻
れ変形の生成が、ミラー２を任意の方向に傾斜させる大
きな要因となっていると考えられる。

【００１６】これについては、例えば、ＡＮＳＹＳ社の
解析ソフトANSYS Multi Physicsを用いた圧電−構造連
成解析法により確認することができる。以下に、発明者
が圧電−構造連成解析法に基づいて、本発明の第１実施
形態に係る光偏向器１の動作をシミュレーションして見
出した駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの各駆動状態
と、そのときのミラー２の傾斜方向との関係から第１実
施形態の動作を説明することとする。

【００１７】先ず、図３において、光を中心０から点１
に偏向する場合を説明する。この場合、図４に示すよう
に、駆動手段５ａ、５ｂは＋１（伸び変形）、駆動手段
５ｃ、５ｄは−１（縮み変形）で駆動される。このと
き、駆動手段５ａ、５ｂに対応する支持体３の領域３
ａ、３ｂは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生さ
せる駆動状態にあることとなる。また、駆動手段５ｃ、
５ｄに対応する支持体３の領域３ｃ、３ｄは表面が凹で
裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあるこ
ととなる。上記のような支持体３の相互作用による変形
の結果、図１または図５（ａ）に示すミラー２の点ｆが
最上点方向となり点ｈが最下点方向となり、ミラー２は
図１のＹ軸を中心として回転し、図５（ａ）に示すよう
に反射面を＋Ｘ方向に向けて傾斜する。こうして、ミラ
ー２における反射光は点１方向に偏向されることにな
る。

【００１８】次に、図３において、光を中心０から点２
に偏向する場合には、駆動手段５ｂが＋１（伸び変
形）、駆動手段５ｄが−１（縮み変形）、また、駆動手
段５ａ、５ｃが０（初期状態）で駆動される。このと
き、駆動手段５ｂに対応する支持体３の領域３ｂは表面
が凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動状態に
あることとなり、また、駆動手段５ｄに対応する支持体
３の領域３ｄは表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発
生させる駆動状態にあることとなる。駆動手段５ａ、５
ｃに対応する支持体３の領域３ａ、３ｃは反り変形を発
生させる駆動状態にない。上記のような支持体３の相互
作用による変形の結果、図１または図５（ｂ）に示すミ
ラー２の点ｅｆが最上点方向となり点ｇｈが最下点方向
となり、図１の−４５°軸を中心として回転し、図５
（ｂ）に示すように第１象限方向に反射面を向けて傾斜
する。こうして、ミラー２における反射光は点２の方向
に偏向されることになる。

【００１９】また、図３において、光を中心０から点３
に偏向する場合には、駆動手段５ｂ、５ｃが＋１（伸び
変形）、駆動手段５ａ、５ｄが−１（縮み変形）で駆動
される。このとき、駆動手段５ｂ、５ｃに対応する支持
体３の領域３ｂ、３ｃは表面が凸で裏面が凹となる反り
変形を発生させる駆動状態にあることとなり、駆動手段
５ａ、５ｄに対応する支持体３の領域３ａ、３ｄは表面
が凹で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動状態に
あることとなる。上記のような支持体３の相互作用によ
る変形の結果、図１または図５（ｃ）に示すミラー２の
点ｅが最上点方向となり点ｇが最下点方向となり、ミラ
ー２は図１のＸ軸を中心として回転し、図５（ｃ）に示
すように反射面を＋Ｙ方向に向けて傾斜する。こうし
て、ミラー２における反射光は点３の方向に偏向される
ことになる。

【００２０】さらにまた、図３において、光を中心０か
ら点４に偏向する場合には、駆動手段５ｂ、５ｄは０
（初期状態）、駆動手段５ａは−１（縮み変形）、駆動
手段５ｃは＋１（伸び変形）で駆動される。この場合、
駆動手段５ａに対応する支持体３の領域３ａは表面が凹
で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動状態にある
こととなり、駆動手段５ｃに対応する支持体３の領域３
ｃは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆
動状態にあることとなる。また、駆動手段５ｂ、５ｄに
対応する支持体３の領域３ｂ、３ｄは反り変形を発生さ
せる駆動状態にない。上記のような支持体３の相互作用
による変形の結果、図１または図５（ｄ）に示すミラー
２の点ｅｈが最上点方向となり点ｆｇが最下点方向とな
り、ミラー２は図１の＋４５°軸を中心として回転し、
図５（ｄ）に示すように第２象限方向に反射面を向けて
傾斜する。こうして、ミラー２における反射光は点４の
方向に偏向されることになる。

【００２１】また、図３の点５、点６、点７、点８方向
への光の偏向は、上記点１、点２、点３、点４方向への
偏向における制御と逆位相の制御により達成できる。以
上詳述したように、各駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ
に対して図４に示す駆動制御を行うことにより、光を図
３の８点方向に偏向することが可能となる。さらに、各
駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの変形量を適当に制御
すれば、図３の８角形で示した投影領域内の任意の点に
光を偏向させることも可能である。例えば、図３におけ
る点１と点２の中間位置への光の偏向は、駆動手段５ａ
を＋０．５で、また、駆動手段５ｃを−０．５で駆動す
れば可能となる。

【００２２】なお、上記ミラーの回動駆動において注意
すべき点は、駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに対する
印加電圧（圧電薄膜５１の変形量に比例）が、ミラー２
の中心に対して互いに点対称の関係に位置する上記駆動
手段５ａと５ｃ、及び５ｂと５ｄに対しては、共にゼロ
または逆極性となるように与えるとともに、その絶対値
が等しくなるようにすることが必要である。このルール
を無視した場合には、ミラー２は回転動作を呈するもの
の、当該ミラー２のＺ方向への並進成分の動きを伴い、
安定した重心位置での偏向動作をさせることができな
い。

【００２３】本発明者が解析した第１実施形態の光偏向
器１のモデルは、支持体３及びミラー２の材質を１５μ
ｍ厚のポリシリコンとし、ミラー径をφ５００μｍ、支
持体幅を３００μｍ、また駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、
５ｄとして２μｍ厚のチタン・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
圧電薄膜としたものである。この場合、印加電圧が±５
Ｖのとき、ミラー傾斜角として±２°（光偏向角８°）
が確認された。

【００２４】本発明の第１実施形態は、上記したように
１本の支持体３でミラー２を支持し、支持体３の所定の
分割領域のそれぞれに、ミラー２の法線方向への凹凸の
反り変形を呈する駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを備
え、当該駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの反り変形量
を制御してミラー２を任意の方向に傾斜させることがで
きる２次元走査の光偏向器である。ミラー２の回動は、
ミラー２を保持する１本の支持体３の反り変形によって
生じる当該支持体３の傾きと一体的に発生するものであ
るために、ミラー２に対しては何ら応力が加わることが
ない。それ故、ミラー２が回動してもミラー平面性を損
なうことがなく、良好かつ安定した光路変更が可能とな
り、高性能な光偏向器１を提供することができる。

【００２５】なお、上記本発明の第１実施形態は、駆動
手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを支持体３の表面に設けた
ものであるが、裏面に設けても同様の作用効果が得られ
る。但し、この場合には、駆動制御は上述の例とは逆極
性で実施される。また、上記した駆動手段５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄは、温度制御により伸縮変形する熱膨張薄膜
駆動型の駆動手段であっても、また、温度制御により伸
縮変形する熱膨張薄膜及び形状記憶合金薄膜駆動型の駆
動手段を支持体の表裏面のいずれにも備えたものでもよ
く、支持体３にミラー２の法線方向への凹凸の反り変形
を生成させることができるものであれば如何なる駆動手
段でも適用することができる。

【００２６】次に、本発明の第２実施形態を図６を参照
して説明する。図６は、本発明の第２実施形態の光偏向
器の構成を示した概略斜視図である。図１と同一の要素
については同一の符号を用いて示す。図６において、１
０は光偏向器であり、円盤状のミラー２を２点で支持す
る２本の板状の細長い支持体１１、１２と、枠部４によ
り構成される。上記２本の支持体１１、１２は、ミラー
２と同一平面内にあってその外縁に沿って、略１８０度
にわたって互いに同方向に半周し、且つ互いに略１８０
°ずれて備えられ、それぞれその一端を互いに中心対称
をなすミラー端部２ｂ、２ｃに接続してミラー２を支持
し、他端を枠部４の接続部４ｂ、４ｃに接続して保持さ
れる。

【００２７】また、支持体１１、１２は、ミラー端部２
ｂ、２ｃを結ぶ直線（Ｙ軸）に対して、ミラー中心で直
交する他の直線（Ｘ軸）によって４分割された表面領域
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂにそれぞれ駆動手段１
３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを備えている。ここで、
駆動手段１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、図２に示
した駆動手段と同様に圧電薄膜を電極で挟持した構成を
有している。

【００２８】なお、図６中及び図８中、点ｉ、ｊ、ｋ、
ｎはそれぞれに対応してミラー２におけるＸ軸方向の周
縁部、ミラー２における−Ｙ軸方向の周縁部、ミラー２
における−Ｘ軸方向の周縁部、ミラー２におけるＹ軸方
向の周縁部である。また、点ｉｊ、ｊｋ、ｋｎ、ｉｎ
は、それぞれに対応して、ミラー２上の周縁部における
点ｉと点ｊの中間点、ミラー２上の周縁部における点ｊ
と点ｋの中間点、ミラー２上の周縁部における点ｋと点
ｎの中間点、ミラー２上の周縁部における点ｉと点ｎの
中間点である。

【００２９】本発明の第２実施形態の光偏向器の動作
は、図３、図６乃至図８を参照して説明される。図７
は、図３における投影位置とそのときの各駆動手段の駆
動状態を示した図であり、図８は図７の駆動状態に対応
したミラーの傾斜状態を示した概略斜視図である。

【００３０】先ず、図３における点１へ光偏向を行う場
合には、駆動手段１３ａ、１４ａを＋１（伸び変形）
で、駆動手段１３ｂ、１４ｂを−１（縮み変形）で駆動
することにより達成できる。この場合、駆動手段１３ａ
に対応する支持体１１の領域１１ａと、駆動手段１４ａ
に対応する支持体１２の領域１２ａは表面が凸で裏面が
凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
り、駆動手段１３ｂに対応する支持体１１の領域１１ｂ
と、駆動手段１４ｂに対応する支持体１２の領域１２ｂ
は表面が凹で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動
状態にあることとなる。上記のような支持体１１および
１２の相互作用による変形の結果、図６または図８
（ａ）に示すミラー２の点ｋが最上点方向となり点ｉが
最下点方向となり、ミラー２はＹ軸を中心に回転し、図
８（ａ）に示すように反射面を＋Ｘ方向に向けて傾斜す
る。こうして、ミラー２における反射光は点１の方向に
偏向されることになる。

【００３１】また、図３における点２へ光偏向を行う場
合には、駆動手段１３ａ、１４ｂを０（初期状態）と
し、駆動手段１３ｂを−１（縮み変形）で、駆動手段１
４ａを＋１（伸び変形）で駆動することにより達成でき
る。この場合、駆動手段１３ｂに対応する支持体１１の
領域１１ｂは表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなり、駆動手段１４ａに対
応する支持体１２の領域１２ａは表面が凸で裏面が凹と
なる反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。
また、駆動手段１３ａ、１４ｂに対応する支持体１１、
１２の領域１１ａ、１２ｂは反り変形を発生させる駆動
状態にない。従って、上記のような支持体１１および１
２の相互作用による変形の結果、図６または図８（ｂ）
に示すミラー２の点ｊｋが最上点方向となり点ｉｎが最
下点方向となり、ミラー２は−４５°軸を中心に回転
し、図８（ｂ）に示すように反射面を第１象限方向に向
けて傾斜する。こうして、ミラー２における反射光は点
２の方向に偏向されることになる。

【００３２】また、図３における点３へ光偏向を行う場
合には、駆動手段１３ａ、１３ｂを−１（縮み変形）
で、駆動手段１４ａ、１４ｂを＋１（伸び変形）で駆動
することにより達成できる。この場合、駆動手段１３
ａ、１３ｂに対応する支持体１１の領域１１ａ、１１ｂ
は表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動
状態にあることとなり、駆動手段１４ａ、１４ｂに対応
する支持体１２の領域１２ａ、１２ｂは表面が凸で裏面
が凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあることと
なる。従って、上記のような支持体１１および１２の相
互作用による変形の結果、図６または図８（ｃ）に示す
ミラー２の点ｊが最上点方向となり点ｎが最下点方向と
なり、ミラー２はＸ軸を中心に回転し、図８（ｃ）に示
すように反射面を＋Ｙ方向に向けて傾斜する。こうし
て、ミラー２における反射光は点３の方向に偏向される
ことになる。

【００３３】また、図３における点８へ光偏向を行う場
合には、駆動手段１３ａを＋１（伸び変形）で、駆動手
段１４ｂを−１（縮み変形）で、駆動手段１３ｂ、１４
ａを０（初期状態）で駆動することにより達成できる。
この場合、駆動手段１３ａに対応する支持体１１の領域
１１ａは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生させ
る駆動状態にあることとなり、駆動手段１４ｂに対応す
る支持体１２の領域１２ｂは表面が凹で裏面が凸となる
反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。ま
た、駆動手段１３ｂ、１４ａに対応する支持体１１、１
２の領域１１ｂ、１２ａは反り変形を発生させる駆動状
態にない。従って、上記のような支持体１１および１２
の相互作用による変形の結果、図６または図８（ｄ）に
示すミラー２の点ｋｎが最上点方向となり点ｉｊが最下
点方向となり、ミラー２は＋４５°軸を中心に回転し、
図８（ｄ）に示すように反射面を第４象限方向に向けて
傾斜する。こうして、ミラー２における反射光は点８の
方向に偏向されることになる。

【００３４】他の方向への光偏向は、同様にして駆動手
段１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの変形をそれぞれ適
当に制御することにより達成される。さらに、駆動手段
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの変形量をそれぞれ適
当に制御すれば図３の投影領域の任意の点へ光を偏向す
ることが可能となる。なお、駆動手段１３ａ、１３ｂ、
１４ａ、１４ｂの制御における注意点は、第１実施形態
の説明と同様であるので、ここでの説明は割愛する。

【００３５】本発明の第２実施形態の光偏向器１０は、
上述したように、ミラー２の外周に沿って略1８０度に
わたってそれぞれ同方向に半周して備えた２本の支持体
１１、１２でミラー２を支持し、各支持体１１、１２に
ついて所定の分割領域に、電圧制御でミラー２の法線方
向への凹凸の反り変形動作をなす圧電薄膜からなる駆動
手段１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを備えたものであ
る。本発明の第２実施形態もその駆動手段１３ａ、１３
ｂ、１４ａ、１４ｂは圧電薄膜を用いた場合を例に説明
したが、第１実施形態と同様にこれに限定されるもので
はない。

【００３６】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。図９は、本発明の第３実施形態に係る光偏光器の
概略斜視図である。図１と同一の要素については同一の
符号を用いて示す。図９において、２０は光偏向器であ
り、円盤状のミラー２を４点で支持する４本の板状の細
長い支持体２１、２２、２３、２４と、枠部４により構
成されている。上記４本の支持体２１、２２、２３、２
４は、ミラー２と同一平面内にあってその外周に沿って
略９０°にわたって互いに同方向に１／４周して備えら
れ、それぞれその一端を互いに９０°だけずれたミラー
端部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに接続してミラー２を支持
し、他端を枠部４の接続部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに接
続して保持される。

【００３７】また、支持体２１、２２、２３、２４は、
表面領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに対応して駆
動手段２５、２６、２７、２８を備えている。ここで、
駆動手段２５、２６、２７、２８は、図２に示した駆動
手段と同様に圧電薄膜を電極で挟持した構成を有してい
る。

【００３８】なお、図９中、点２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ
はそれぞれに対応してミラー２におけるＸ軸方向の周縁
部、ミラー２における−Ｙ軸方向の周縁部、ミラー２に
おけるＹ軸方向の周縁部、ミラー２における−Ｘ軸方向
の周縁部である。また、点２ａｂ、２ｂｄ、２ｃｄ、２
ａｃは、それぞれに対応して、ミラー２上の周縁部にお
ける点２ａと点２ｂの中間点、ミラー２上の周縁部にお
ける点２ｂと点２ｄの中間点、ミラー２上の周縁部にお
ける点２ｃと点２ｄの中間点、ミラー２上の周縁部にお
ける点２ａと点２ｃの中間点である。

【００３９】次に、本発明の第３実施形態の動作を説明
する。ここで、上記ミラー２の端部２ａ、２ｄを結ぶ直
線をＸ軸とし、端部２ｂ、２ｃを結ぶ直線をＹ軸とす
る。そして、これらＸ軸、Ｙ軸を図３の座標軸と対応さ
せて以下の説明を行う。また、ミラー２の法線方向をＺ
軸と設定する。本発明の第３実施形態に係る光偏向器の
動作は、図３、図９乃至図１１を参照して説明される。
図１０は、図３における投影位置とそのときの各駆動手
段の駆動状態を示した図であり、図１１は図１０の駆動
状態に対応したミラーの傾斜状態を示した概略斜視図で
ある。

【００４０】先ず、図３における点１へ光偏向を行う場
合には、駆動手段２５、２６を＋１（伸び変形）で、駆
動手段２７、２８を−１（縮み変形）で駆動することに
より達成することができる。この場合、駆動手段２５に
対応する支持体２１の領域２１ａ及び駆動手段２６に対
応する支持体２２の領域２２ａは伸び変形のため表面が
凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあ
ることとなり、駆動手段２７に対応する支持体２３の領
域２３ａ及び駆動手段２８に対応する支持体２４の領域
２４ａは縮み変形のため表面が凹で裏面が凸となる反り
変形を発生させる駆動状態にあることとなる。従って、
上記のような支持体２１、２２，２３，２４の相互作用
による変形の結果、図９または図１１（ａ）に示すミラ
ー２の点２ｄが最上点方向となり点２ａが最下点方向と
なり、ミラー２はＹ軸を中心に回転し、反射面を＋Ｘ方
向に向けて傾斜する。こうして、ミラー２における反射
光は点１の方向に偏向されることになる。

【００４１】また、図３における点２へ光偏向を行う場
合には、駆動手段２６を＋１（伸び変形）で、駆動手段
２８を−１（縮み変形）で、また駆動手段２５、２７は
０（初期状態）で駆動することにより達成することがで
きる。この場合、駆動手段２６に対応する支持体２２の
領域２２ａは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなり、駆動手段２８に対応
する支持体２４の領域２４ａは、表面が凹で裏面が凸と
なる反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。

【００４２】また、駆動手段２５、２７に対応する支持
体２１，２３の領域２１ａ、２３ａは反り変形を発生さ
せる駆動状態にない。従って、上記のような支持体２
１，２２，２３，２４の相互作用による変形の結果、図
９または図１１（ｂ）に示すミラー２の点２ｂｄが最上
点方向となり点２ａｃが最下点方向となり、ミラー２は
−４５°軸を中心に回転し、反射面を第１象限方向に向
けて傾斜する。こうして、ミラー２における反射光は点
２の方向に偏向されることになる。

【００４３】更に、図３における点３へ光偏向を行う場
合には、駆動手段２６、２７を＋１（伸び変形）で、駆
動手段２５、２８を−１（縮み変形）で駆動することに
より達成することができる。この場合、駆動手段２６に
対応する支持体２２の領域２２ａ及び駆動手段２７に対
応する支持体２３の領域２３ａは、表面が凹で裏面が凸
となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
り、駆動手段２５に対応する支持体２１の領域２１ａ及
び駆動手段２８に対応する支持体２４の領域２４ａは、
表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動状
態にあることとなる。従って、上記のような支持体２
１、２２，２３，２４の相互作用による変形の結果、図
９または図１１（ｃ）に示すミラー２の点２ｂが最上点
方向となり点２ｃが最下点方向となり、ミラー２はＸ軸
を中心に回転し、反射面を＋Ｙ方向に向けて傾斜する。
こうして、ミラー２における反射光は点３の方向に偏向
されることになる。

【００４４】更にまた、図３における点８へ光偏向を行
う場合には、駆動手段２５を＋１（伸び変形）で、駆動
手段２７を−１（縮み変形）で、また駆動手段２６、２
８は０（初期状態）で駆動することにより達成すること
ができる。この場合、駆動手段２５に対応する支持体２
１の領域２１ａは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を
発生させる駆動状態にあることとなり、駆動手段２７に
対応する支持体２３の領域２３ａは、表面が凹で裏面が
凸となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
る。

【００４５】また、駆動手段２６、２８に対応する支持
体２２，２４の領域２２ａ、２４ａは反り変形を発生さ
せる駆動状態にない。従って、上記のような支持体２
１，２２，２３，２４の相互作用による変形の結果、図
９または図１１（ｄ）に示すミラー２の点２ｃｄが最上
点方向となり点２ａｂが最下点方向となり、ミラー２は
＋４５°軸を中心に回転し、反射面を第４象限方向に向
けて傾斜する。こうして、ミラー２における反射光は点
８の方向に偏向されることになる。

【００４６】他の方向への光偏向は、同様にして駆動手
段２５、２６、２７、２８の変形をそれぞれ適当に制御
することにより達成される。さらに、駆動手段２５、２
６、２７、２８の変形量をそれぞれ適当に制御すれば図
３の投影領域の任意の点へ光を偏向することが可能とな
る。なお、駆動手段２５、２６、２７、２８の制御にお
ける注意点は、第１実施形態の説明と同様であるので、
ここでの説明は省略する。

【００４７】本発明の第３実施形態の光偏向器２０は、
上述したように、ミラー２の外縁に沿ってそれぞれ同方
向に１／４周して備えた４本の支持体２１、２２、２
３、２４でミラー２を支持し、各支持体２１、２２、２
３、２４の表面に電圧制御でミラー２の法線方向への凹
凸変形動作をなす圧電薄膜からなる駆動手段２５、２
６、２７、２８を備えたものである。狭い領域において
も支持体２１、２２、２３、２４を長く形成することが
できるので、小さな駆動エネルギーで大きなミラー傾斜
角を得ることができ、高効率な光偏向器２０を提供する
ことができる。本発明の第３実施形態においてもその駆
動手段２５、２６、２７、２８が圧電薄膜である場合を
例に説明したが、第１実施形態と同様にこれに限定され
るものではない。

【００４８】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。図１２は、本発明の第４実施形態に係る光偏向器
の概略斜視図である。図１と同一の要素については同一
符号を用いて説明する。図１２において、３０は光偏向
器であり、円盤状のミラー２と、板状の細長い支持体３
１、３２と、枠部４とを有する。ここで、支持体３１、
３２はミラー２の中心Ｏを円の中心とする互いに異なる
半径の同心円状をなし、ミラー２と同一平面内にあっ
て、その外縁に沿って略３６０度周回して備えたもので
ある。そして、内側に配設した支持体３２の一端はミラ
ー２の端部２ａに接続し、他端は接続部３３によって支
持体３２の外側に配設した支持体３１の一端に接続して
いる。さらに、支持体３１の他端は接続部３４によって
枠部４に接続している。

【００４９】また、ミラー２の中心Ｏとミラー端部２ａ
とを結ぶ線をＸ軸とし、中心Ｏを通りミラー２の面内で
Ｘ軸に直交する線をＹ軸としたとき、当該Ｘ軸およびＹ
軸によって分割されて得られる第１象限に対応した支持
体３１の表面領域３１ａには駆動手段３５ａが、また、
第１象限に対応した支持体３２の表面領域３２ａには駆
動手段３６ａが備えられている。同様に、第２象限に対
応した支持体３１の表面領域３１ｂには駆動手段３５ｂ
が、支持体３２の表面領域３２ｂには駆動手段３６ｂ
が、第３象限に対応した支持体３１の表面領域３１ｃに
は駆動手段３５ｃが、支持体３２の表面領域３２ｃには
駆動手段３６ｃが、さらに、第４象限に対応した支持体
３１の表面領域３１ｄには駆動手段３５ｄが、支持体３
２の表面領域３２ｄには駆動手段３６ｄがそれぞれ備え
られている。

【００５０】ここで、駆動手段３５ａ乃至３５ｄ及び３
６ａ乃至３６ｄは、図２に示した駆動手段と同様に圧電
薄膜を電極で挟持した構成を有しており、各駆動手段に
制御電圧を供給する図示せぬ配線は、支持体３１及び３
２の表面に沿って備えられている。

【００５１】次に、本発明の第４実施形態の動作を説明
する。本発明の第４実施形態に係る光偏向器の動作は、
図３、図１２乃至図１４を参照して説明される。図１３
は、図３における投影位置とそのときの各駆動手段の駆
動状態を示した図であり、図１４は図１３の駆動状態に
対応したミラーの傾斜状態を示した概略斜視図である。
ここで、図３と図１２の座標軸は互いに対応している。
また、説明の便宜から図１２においては、ミラー２の円
周とＸ軸の交点をＸ１として、その点を反時計回りに４
５°づつ回転させた点をそれぞれＸ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ
５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８とし、図３の投影位置方向と対応
させている。また、図１４においては、Ｘ１〜Ｘ８の表
示は図面が煩雑になることを考慮して省略した。

【００５２】先ず、図３において光を中心０から点１に
偏向する場合について説明する。この場合、図１３に示
すように駆動手段３５ａ、３５ｂは−１（縮み変形）、
駆動手段３５ｃ、３５ｄは＋１（伸び変形）で駆動され
る。さらに、駆動手段３６ａ、３６ｂは＋１（伸び変
形）、駆動手段３６ｃ、３６ｄは−１（縮み変形）で駆
動される。このとき、駆動手段３５ａ、３５ｂに対応す
る支持体３１の領域３１ａ、３１ｂは表面が凹で裏面が
凸となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
り、駆動手段３５ｃ、３５ｄに対応する支持体３１の領
域３１ｃ、３１ｄは表面が凸で裏面が凹となる反り変形
を発生させる駆動状態にあることとなる。

【００５３】同様に、駆動手段３６ａ、３６ｂに対応す
る支持体３２の領域３２ａ、３２ｂは表面が凸で裏面が
凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
り、駆動手段３６ｃ、３６ｄに対応する支持体３２の領
域３２ｃ、３２ｄは表面が凹で裏面が凸となる反り変形
を発生させる駆動状態にあることとなる。従って、上記
のような支持体３１，３２の相互作用による変形の結
果、図１２または図１４（ａ）に示すミラー２の点Ｘ５
が最上点方向となり点Ｘ１が最下点方向となり、ミラー
２はＹ軸を中心として回転し、反射面を＋Ｘ方向に向け
て傾斜し、当該ミラー２の反射面における反射光を図３
の点１方向に偏向させる。

【００５４】次に、図３において光を中心０から点２に
偏向する場合について説明する。この場合、駆動手段３
５ｂは−１（縮み変形）、駆動手段３５ｄは＋１（伸び
変形）、駆動手段３５ａ、３５ｃは０（初期状態）で駆
動される。さらに、駆動手段３６ｂは＋１（伸び変
形）、駆動手段３６ｄは−１（縮み変形）、駆動手段３
６ａ、３６ｃは０（初期状態）で駆動される。このと
き、駆動手段３５ａ，３５ｃ，３６ａ、３６ｃは０で駆
動されるため、それぞれに対応する領域３１ａ、３１
ｃ，３２ａ、３２ｃは反り変形を発生させる駆動状態に
ない。

【００５５】また、駆動手段３５ｂ、３６ｄは−１で駆
動されるため、それぞれに対応する領域３１ｂ、３２ｄ
は表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動
状態にあることとなり、駆動手段３５ｄ、３６ｂは＋１
駆動であるため、それぞれに対応する領域３１ｄ、３２
ｂは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆
動状態にあることとなる。従って、上記のような支持体
３１，３２の相互作用による変形の結果、図１２または
図１４（ｂ）に示すミラー２の点Ｘ６が最上点方向とな
り点Ｘ２が最下点方向となり、ミラー２は図１２のＸＹ
座標における−４５°軸を中心として回転し、図１４
（ｂ）に示すように反射面を第１象限方向に向けて傾斜
し、当該ミラー２の反射面における反射光を図３の点２
方向に偏向させる。

【００５６】次に、図３において、光を中心０から点３
に偏向する場合について説明する。この場合、駆動手段
３５ａ、３５ｄ、３６ｂ、３６ｃは＋１（伸び変形）で
駆動され、それぞれに対応する領域３１ａ、３１ｄ、３
２ｂ、３２ｃは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発
生させる駆動状態にあることとなり、駆動手段３５ｂ、
３５ｃ、３６ａ、３６ｄは−１（縮み変形）で駆動され
るから、それぞれに対応する領域３１ｂ、３１ｃ、３２
ａ、３２ｄは表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなる。従って、上記のよう
な支持体３１，３２の相互作用による変形の結果、図１
２または図１４（ｃ）に示すミラー２の点Ｘ７が最上点
方向となり点Ｘ３が最下点方向となり、ミラー２は図１
２のＸ軸を中心として回転し、図１４（ｃ）に示すよう
に反射面を＋Ｙ方向に向けて傾斜し、当該ミラー２の反
射面における反射光を図３の点３方向に偏向させる。

【００５７】次に、図３において光を中心０から点８に
偏向する場合について説明する。この場合、駆動手段３
５ａ、３６ｃは−１（縮み変形）で駆動され、それぞれ
に対応する領域３１ａ、３２ｃは表面が凹で裏面が凸と
なる反り変形を発生させる駆動状態にあることとなり、
駆動手段３５ｃ、３６ａは＋１（伸び変形）駆動である
から、それぞれに対応する領域３１ｃ、３２ａは表面が
凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあ
ることとなる。また、駆動手段３５ｂ、３５ｄ、３６
ｂ、３６ｄは０（初期状態）で駆動されるから、それぞ
れに対応する領域３１ｂ、３１ｄ、３２ｂ、３２ｄは反
り変形を発生させる駆動状態にない。

【００５８】従って、上記のような支持体３１，３２の
相互作用による変形の結果、図１２または図１４（ｄ）
に示すミラー２の点Ｘ４が最上点方向となり点Ｘ８が最
下点方向となり、ミラー２は図１２のＸＹ座標における
＋４５°軸を中心として回転し、図１４（ｄ）に示すよ
うに反射面を第４象限方向に向けて傾斜し、当該ミラー
２の反射面における反射光を図３の点８方向に偏向させ
る。

【００５９】なお、駆動手段３５ａ乃至３５ｄ、３６ａ
乃至３６ｄの制御における注意点は、ミラー２の中心に
対して互いに対称に位置する駆動手段３５ａと３５ｃま
たは３６ａと３６ｃ、３５ｂと３５ｄまたは３６ｂと３
６ｄに与える印加電圧が共にゼロまたは逆極性となるよ
うにし、かつその絶対値が等しくなるようにするととも
に、同一の分割領域に配設された複数の駆動手段、即ち
３５ａと３６ａ、３５ｂと３６ｂ、３５ｃと３６ｃ、３
５ｄと３６ｄに与える印加電圧が共にゼロまたは半径方
向に極性が交互に変化するように制御することである。
このルールを無視した場合には、ミラー２は回転動作を
呈するものの、当該ミラー２のＺ方向への並進成分の動
きを伴い、安定した重心位置での偏向動作をさせること
ができない。

【００６０】本発明の第４実施形態は、上記したように
ミラー２を支える支持体が互いに半径の異なる二つの細
長い板状の支持体３１、３２を、ミラー２と同一平面内
にあって、その外縁に沿って略３６０度周回して備え、
且つ互いにその一端を接続して連続した一本の支持体を
構成したものであり、ミラー２の中心に対して略９０°
の角度で４分割された上記支持体３１、３２の各領域
に、ミラー２の法線方向への反り変形を呈する駆動手段
３５ａ〜３５ｄ、３６ａ〜３６ｄを備えたものである。

【００６１】ミラー２の回動は、ミラー２を保持する１
本の支持体の反り変形によって生じる当該支持体の傾き
と一体的に発生するものであるために、ミラー２に対し
ては何ら応力が加わることがない。それ故、ミラー２が
回動してもミラー平面性を損なうことがなく、良好かつ
安定した光路偏向が可能となり、高性能な光偏向器３０
を提供することができる。また、第１実施形態に比べ支
持体の実質的長さを長くできることから、より小さなエ
ネルギーでより大きなミラー傾斜角を得ることができ
る。本発明の第４実施形態においてもその駆動手段３５
ａ〜３５ｄ、３６ａ〜３６ｄが圧電薄膜である場合を例
に説明したが、第１実施形態と同様にこれに限定される
ものではない。

【００６２】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。図１５は、本発明の第５実施形態に係る光偏向器
の概略斜視図である。図１と同一の要素については同一
符号を用いて説明する。図１５において、４０は光偏向
器であり、円盤状のミラー２と、板状の細長い支持体４
１、４２、４３、４４と、枠部４とを有する。ここで、
支持体４１、４２、４３及び４４はミラー２の中心Ｏを
円の中心とする互いに異なる半径の同心円状をなし、ミ
ラー２と同一平面内にあって、その外縁に沿って略１８
０度にわたって半周して備えたものである。上記した支
持体４１、４２のうち内周側に配設した支持体４２の一
端はミラー２の端部２ｃに接続し、他端は接続部４９に
よって外周側に配設した支持体４１の一端に接続してい
る。さらに、支持体４１の他端は接続部５２によって枠
部４に接続している。また、上記した支持体４３、４４
のうち内周側に配設した支持体４４の一端はミラー２の
上記端部２ｃと中心対称に位置する端部２ｂに接続し、
他端は接続部５０によって外周側に配設した支持体４３
の一端に接続している。さらに、支持体４３の他端は接
続部５１によって枠部４に接続している。

【００６３】また、ミラー２の端部２ｂ、２ｃとを結ぶ
線をＹ軸とし、中心Ｏを通りミラー２の面内でＹ軸に直
交する線をＸ軸としたとき、当該Ｘ軸およびＹ軸によっ
て分割されて得られる第１象限に対応した支持体４１の
表面領域４１ａには駆動手段４５ａが、また、第１象限
に対応した支持体４２の表面領域４２ａには駆動手段４
６ａが備えられている。同様に、第４象限に対応した支
持体４１の表面領域４１ｂには駆動手段４５ｂが、支持
体４２の表面領域４２ｂには駆動手段４６ｂが、第３象
限に対応した支持体４３の表面領域４３ａには駆動手段
４７ａが、支持体４４の表面領域４４ａには駆動手段４
８ａが、さらに、第２象限に対応した支持体４３の表面
領域４３ｂには駆動手段４７ｂが、支持体４４の表面領
域４４ｂには駆動手段４８ｂがそれぞれ備えられてい
る。ここで、駆動手段４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６
ｂ、４７ａ、４７ｂ、４８ａ及び４８ｂは、図２に示し
た駆動手段と同様に圧電薄膜を電極で挟持した構成を有
しており、各駆動手段に制御電圧を供給する図示せぬ配
線は、支持体４１、４２、４３、４４の表面に沿って備
えられている。

【００６４】次に、本発明の第５実施形態の動作を説明
する。本発明の第５実施形態に係る光偏向器の動作は、
図３、図１５乃至図１７を参照して説明される。図１６
は、図３における投影位置とそのときの各駆動手段の駆
動状態を示した図であり、図１７は図１６の駆動状態に
対応したミラーの傾斜状態を示した概略斜視図である。
ここで、図３と図１５及び図１７の座標軸は互いに対応
している。また、説明の便宜から図１５においては、ミ
ラー２の円周とＸ軸の交点をＸ１として、その点を反時
計回りに４５°づつ回転させた点をそれぞれＸ２、Ｘ
３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８とし、図３の投影位
置方向と対応させている。また、図１７においては、Ｘ
１〜Ｘ８の表示は図面が煩雑になることを考慮して省略
した。

【００６５】先ず、図３において光を中心０から点１に
偏向する場合について説明する。この場合、図１６に示
すように駆動手段４５ａ、４６ｂ、４７ｂ、４８ａは＋
１（伸び変形）駆動し、それぞれに対応する領域４１
ａ、４２ｂ、４３ｂ、４４ａは表面が凸で裏面が凹とな
る反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。ま
た、駆動手段４５ｂ、４６ａ、４７ａ、４８ｂは−１
（縮み変形）で駆動されるため、それぞれに対応する領
域４１ｂ、４２ａ、４３ａ、４４ｂは表面が凹で裏面が
凸となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
る。

【００６６】従って、上記のような支持体４１，４２，
４３，４４の相互作用による変形の結果、図１５または
図１７（ａ）に示すミラー２の点Ｘ５が最上点方向とな
り点Ｘ１が最下点方向となり、ミラー２は図１５のＹ軸
を中心として回転し、図１７（ａ）に示すように反射面
を＋Ｘ方向に向けて傾斜し、当該ミラー２の反射面にお
ける反射光を図３の点１方向に偏向させる。

【００６７】次に、図３において光を中心０から点２に
偏向する場合について説明する。この場合、図１６に示
すように駆動手段４５ｂ、４８ｂは−１（縮み変形）駆
動し、それぞれに対応する領域４１ｂ、４４ｂは表面が
凹で裏面が凸となる反り変形を発生させる駆動状態にあ
ることとなり、駆動手段４６ｂ、４７ｂは＋１（伸び変
形）で駆動されるから、それぞれに対応する領域４２
ｂ、４３ｂは表面が凸で裏面が凹となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなる。また、４５ａ、４６
ａ、４７ａ、４８ａは０（初期状態）で駆動され、それ
ぞれに対応する領域４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａは
反り変形を発生させる駆動状態にない。

【００６８】従って、上記のような支持体４１，４２，
４３，４４の相互作用による変形の結果、図１５または
図１７（ｂ）に示すミラー２の点Ｘ６が最上点方向とな
り点Ｘ２が最下点方向となり、ミラー２は図１５のＸＹ
座標軸における−４５°軸を中心として回転し、図１７
（ｂ）に示すように反射面を第１象限方向に向けて傾斜
し、当該ミラー２の反射面における反射光を図３の点２
方向に偏向させる。

【００６９】次に、図３において、光を中心０から点３
に偏向する場合について説明する。この場合、図１６に
示すように駆動手段４５ａ、４５ｂ、４８ａ、４８ｂは
−１（縮み変形）駆動し、それぞれに対応する領域４１
ａ、４１ｂ、４４ａ、４４ｂは表面が凹で裏面が凸とな
る反り変形を発生させる駆動状態にあることとなる。ま
た、駆動手段４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂは＋１
（伸び変形）で駆動されるため、それぞれに対応する領
域４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂは表面が凸で裏面が
凹となる反り変形を発生させる駆動状態にあることとな
る。

【００７０】従って、上記のような支持体４１，４２，
４３，４４の相互作用による変形の結果、図１５または
図１７（ｃ）に示すミラー２の点Ｘ７が最上点方向とな
り点Ｘ３が最下点方向となり、ミラー２は図１５のＸ軸
を中心として回転し、図１７（ｃ）に示すように反射面
を＋Ｙ方向に向けて傾斜し、当該ミラー２の反射面にお
ける反射光を図３の点３方向に偏向させる。

【００７１】次に、図３において光を中心０から点８に
偏向する場合について説明する。この場合、図１６に示
すように駆動手段４５ａ、４８ａは＋１（伸び変形）で
駆動し、それぞれに対応する領域４１ａ、４４ａは表面
が凸で裏面が凹となる反り変形を発生させる駆動状態に
あることとなり、駆動手段４６ａ、４７ａは−１（縮み
変形）で駆動させるから、それぞれに対応する領域４２
ａ、４３ａは表面が凹で裏面が凸となる反り変形を発生
させる駆動状態にあることとなる。また駆動手段４５
ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂは０（初期状態）で駆動さ
れ、それぞれに対応する領域４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、
４４ｂは反り変形を発生させる駆動状態にない。

【００７２】従って、上記のような支持体４１，４２，
４３，４４の相互作用による変形の結果、図１５または
図１７（ｄ）に示すミラー２の点Ｘ４が最上点方向とな
り点Ｘ８が最下点方向となり、ミラー２は図１５のＸＹ
座標軸における＋４５°軸を中心として回転し、図１７
（ｄ）に示すように反射面を第４象限方向に向けて傾斜
し、当該ミラー２の反射面における反射光を図３の点８
方向に偏向させる。なお、駆動手段４５ａ、４５ｂ、４
６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、４８ａ及び４８ｂの制
御における注意点は、第４実施形態の説明と同様である
ので、ここでの説明は割愛する。

【００７３】本発明の第５実施形態は、上記したように
ミラー２を２点で支える支持体４１、４２、４３、４４
がミラー２の中心を円の中心とする互いに異なる半径の
同心円状をなし、ミラー２の外縁に沿って略１８０度に
わたって半周して備えたものであり、内周側に配設した
支持体４１、４２、４３、４４の一端と外周側に配設し
た支持体の一端に接続して実質１本の支持体を構成する
とともに、ミラー２の中心に対して略９０°の角度で４
分割された上記支持体４１、４２、４３、４４の各領域
に、ミラー２の法線方向への反り変形を呈する駆動手段
４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、４
８ａ、４８ｂを備えたものである。ミラー２の回動は、
ミラー２を保持する２本の支持体の反り変形によって生
じる当該支持体の傾きと一体的に発生するものであるた
めに、ミラー２に対しては何ら応力が加わることがな
い。それ故、ミラー２が回動してもミラー平面性を損な
うことがなく、良好かつ安定した光路変更が可能とな
り、高性能な光偏向器４０を提供することができる。

【００７４】また、第２実施形態に比べ支持体の実質的
長さを長くできることから、より小さなエネルギーでよ
り大きなミラー傾斜角を得ることができる。本発明の第
５実施形態においてもその駆動手段４５ａ、４５ｂ、４
６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂが圧電
薄膜である場合を例に説明したが、第１実施形態と同様
にこれに限定されるものではない。

【００７５】また、本発明の光偏向器は、マイクロマシ
ニング技術を適用して作製することができるため、１枚
のウエハ内にマトリクス状に複数配列して形成すること
も可能であることから、複数の通信用光ファイバーの光
路を切替えるためのクロスコネクト用光スイッチにも適
用可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上詳細に説明してきて明らかなよう
に、本発明の光偏向器は、回動するミラーの外縁に沿っ
て備えた板状の細長い１本または複数本の支持体でミラ
ーを支持し、支持体の所定の分割領域に備えた電圧制御
で伸縮変形する駆動手段により支持体を凹凸に反りさせ
て、それにより生じる当該支持体の傾斜と一体的にミラ
ーを傾斜させ回動させる光偏向器であるので、ミラー自
体に対しては駆動力が直接加わることがない。それ故、
ミラーが回動してもミラー平面性を損なうことがなく、
良好かつ安定した光路偏向が可能となり、高性能な光偏
向器を提供することができる。また、本発明の光偏向器
は、マイクロマシニング技術を適用して作成することが
できるので小型化が容易であると共に、複数の光偏向器
をマトリクス状に配置して形成した光通信用のクロスコ
ネクトスイッチとして適用することができる効果を有す
る。さらにまた、ミラー中心に対して互いに対称の位置
にある駆動手段に対して逆極性であって、かつ絶対値の
等しい印加電圧を与えることにより、ミラーに安定した
回動動作を行われることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の概略構成を示した斜視
図である。

【図２】本発明に適用される駆動手段の概略構成を示し
た分解斜視図である。

【図３】光偏器によって偏向された光の投影領域を示す
図である。

【図４】本発明の第１実施形態における光の偏向方向と
各駆動手段の駆動状態との関係を説明するための図であ
る。

【図５】図４の主な駆動状態に対応したミラーの傾斜状
態を示した概略斜視図である。

【図６】本発明の第２実施形態の概略構成を示した斜視
図である。

【図７】本発明の第２実施形態における光の偏向方向と
各駆動手段の駆動状態との関係を説明するための図であ
る。

【図８】図７の駆動状態に対応したミラーの傾斜状態を
示した概略斜視図である。

【図９】本発明の第３実施形態の概略構成を示した斜視
図である。

【図１０】本発明の第３実施形態における光の偏向方向
と各駆動手段の駆動状態との関係を説明するための図で
ある。

【図１１】図１０の駆動状態に対応したミラーの傾斜状
態を示した概略斜視図である。

【図１２】本発明の第４実施形態の概略構成を示した斜
視図である。

【図１３】本発明の第４実施形態における光の偏向方向
と各駆動手段の駆動状態との関係を説明するための図で
ある。

【図１４】図１３の駆動状態に対応したミラーの傾斜状
態を示した概略斜視図である。

【図１５】本発明の第５実施形態の概略構成を示した斜
視図である。

【図１６】本発明の第５実施形態における光の偏向方向
と各駆動手段の駆動状態との関係を説明するための図で
ある。

【図１７】図１６の駆動状態に対応したミラーの傾斜状
態を示した概略斜視図である。

【図１８】従来技術になる光偏向器の概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１，１０，２０，３０，４０…光偏向器、２…ミラー、
２ａ，２ｂ，２ｃ…ミラー端部、３，１１，１２，２
１，２２，２３，２４，３１，３２，４１，４２，４
３，４４…支持体、４…枠部、５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，２５，２６，２
７，２８，３５ａ，３５，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３
６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６
ｂ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ…駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 泰弘 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 荘 曜暢 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 井関 隆之 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB14 AC08 AZ02 AZ05 2H045 AB13 AB81 BA15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状のミラーと、 当該ミラーの外縁端部に接続し、当該ミラーと同一平面
   内でその外縁に沿って配設した板状の細長い支持体と、 当該支持体を保持する枠部と、 前記支持体を凹凸に反り変形させる駆動手段とを有する
   ことを特徴とする光偏向器。
2. 【請求項２】前記ミラーの同一面内で略中心で直交する
   ２直線であって、且つその少なくとも一方が前記ミラー
   と前記支持体との接続部を通る２直線によって４分割さ
   れた分割領域に対応する前記支持体の表面領域のいずれ
   にも前記駆動手段が備えられていることを特徴とする請
   求項１記載の光偏向器。
3. 【請求項３】前記支持体は１本の支持体であって、前記
   ミラーの外縁に沿って略３６０度にわたって周回して配
   設されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   光偏向器。
4. 【請求項４】前記支持体は２本の同一形状の支持体であ
   って、前記ミラーの外縁に沿って略１８０度にわたって
   同方向に半周し、かつ互いに略１８０°ずれて配設され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の光偏向
   器。
5. 【請求項５】前記支持体は、前記ミラーの中心を円の中
   心とする異なる半径の複数の支持体からなり、半径方向
   に互いに隣接した前記支持体の隣接する端部を互いに接
   続して連続した一本の支持体を構成したことを特徴とす
   る請求項３または４のいずれかに記載の光偏向器。
6. 【請求項６】請求項１乃至４に記載の光偏向器の駆動方
   法であって、 前記ミラーの中心に対して互いに対称に位置する前記駆
   動手段に与える印加電圧が初期状態におけるバイアス電
   圧に対して共にゼロまたは逆極性となるようにし、かつ
   その絶対値が等しくなるように制御することを特徴とす
   る光偏向器の駆動方法。
7. 【請求項７】請求項５に記載の光偏向器の駆動方法であ
   って、 前記ミラーの中心に対して互いに対称に位置する前記駆
   動手段に与える印加電圧が初期状態におけるバイアス電
   圧に対して共にゼロまたは逆極性となるようにし、かつ
   その絶対値が等しくなるようにするとともに、前記同一
   の分割領域に配設された前記複数の駆動手段に与える印
   加電圧が初期状態におけるバイアス電圧に対して共にゼ
   ロまたは半径方向に極性が交互に変化するように制御す
   ることを特徴とする光偏向器の駆動方法。