JP2002323669A - Oscillating body apparatus, optical deflector, and optical instrument using optical deflector - Google Patents

Oscillating body apparatus, optical deflector, and optical instrument using optical deflector

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JP2002323669A
JP2002323669A JP2001278957A JP2001278957A JP2002323669A JP 2002323669 A JP2002323669 A JP 2002323669A JP 2001278957 A JP2001278957 A JP 2001278957A JP 2001278957 A JP2001278957 A JP 2001278957A JP 2002323669 A JP2002323669 A JP 2002323669A
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隆行 八木
Hidemasa Mizutani
英正 水谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillating body apparatus, such as an optical deflector which can be made very small, and also made to a structure capable of two-dimensional scanning, and whose durability is high. SOLUTION: The oscillating body apparatus is provided with an oscillating body 5 having movable cores 7A and 7B which consist of a soft magnetic material or a hard magnetic material, fixed cores 10A and 10B around which coils 9A and 9B are wound, and an elastic support part 6 which oscillatably supports the oscillating body 5 to the supporting base board. The movable cores 7A and 7B and the fixed cores 10A and 10B respectively have the opposite surfaces which deviate in a vertical direction with respect to the oscillation direction of the oscillating body 5, and oppose via the space in almost parallel, and are arranged, and they are formed so that the area of the superposed part viewed from the above vertical direction of the respective opposite surfaces can be changed in accordance with the oscillation of the oscillating body 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、揺動体を有する揺
動体装置に関し、特には、入射された光を偏向するのに
用いられ、特に小型で高耐久性を有する2次元的に光偏
向可能な光偏向器、その製造方法、及び該光偏向器を用
いて構成した光学機器等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillator device having an oscillator, and more particularly to an oscillator device for deflecting incident light. The present invention relates to an optical deflector, a method of manufacturing the same, an optical device configured using the optical deflector, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、レーザ光等の光ビームを偏向・走
査する装置(以下光偏向器)は、レーザープリンタ、バ
ーコードリーダ等の光学機器に用いられている。これら
の機器に組み込まれる光偏向器として、従来、側面がミ
ラー面である多角柱を回転させて、入射した光の反射方
向を変化させるポリゴンミラー、平面鏡を電磁アクチュ
エータによって回転振動させるガルバノミラーなどがあ
る。
2. Description of the Related Art At present, an apparatus for deflecting and scanning a light beam such as a laser beam (hereinafter referred to as an optical deflector) is used in optical devices such as a laser printer and a bar code reader. Conventionally, as optical deflectors incorporated in these devices, there are polygon mirrors that change the direction of reflection of incident light by rotating a polygonal prism whose side surface is a mirror surface, and galvano mirrors that rotate and oscillate a plane mirror by an electromagnetic actuator. is there.

【0003】しかしながら、ポリゴンミラーではミラー
を回転させる電磁モータ、ガルバノミラーでは機械巻き
の駆動コイルと磁場発生のための大型のヨークが必要
で、主に、出力トルクの理由からこれらの機械要素の小
型化には限度がある。また同時に、各構成部材を組上げ
る際のスペース等から、光偏向のための装置全体のサイ
ズが大型化するという問題点があった。
However, a polygon mirror requires an electromagnetic motor for rotating the mirror, and a galvanomirror requires a mechanically wound drive coil and a large yoke for generating a magnetic field. There is a limit to conversion. At the same time, there is a problem that the size of the entire device for deflecting light becomes large due to the space for assembling the components.

【0004】また、2次元状に光を走査させる場合、一
般的に、ポリゴンミラーとガルバノミラーの組み合わ
せ、或いはポリゴンミラー2枚の組み合わせが用いられ
るが、正確な2次元走査を行うためには、それぞれのミ
ラーによる走査方向が互いに直交にするよう配置する必
要があり、光学調整が非常に煩雑であった。
[0004] When light is scanned two-dimensionally, a combination of a polygon mirror and a galvanometer mirror or a combination of two polygon mirrors is generally used. It is necessary to arrange the mirrors so that the scanning directions are orthogonal to each other, and the optical adjustment is very complicated.

【0005】一方、半導体製造技術を応用して微小機械
を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術
を用い、上記問題点を解決する目的で提案された光偏向
器として、特開平7-175005号公報、特開平07-181414号
公報等で開示されたものが知られている。
On the other hand, an optical deflector proposed to solve the above-mentioned problems by using a micro-machining technology in which a micro-machine is integrally formed on a semiconductor substrate by applying a semiconductor manufacturing technology is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-175005. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 07-181414 and the like are known.

【0006】図24(a)は特開平7-175005号公報の実施例
の1つを示す上面図である。全反射ミラー1008である光
反射面を有する平板状の可動板1005が、モノリシックな
シリコンをベースとするねじり可能な2つのねじりバネ1
006により、シリコン基板1002である半導体基板に対し
て揺動可能に軸支される構造となっている。図24(a)
中、1001はガルバノミラー、1003は上側ガラス、1004は
下側ガラス、1007は平面コイル、1009はコンタクトパッ
ド、1010A、1011A、1010B、1010Cは永久磁石をそれぞ
れ示している。この構造において、前記可動板1005の周
縁部に、通電により磁界を発生する駆動用平面コイル10
07が敷設されており、そして前記ねじりバネ1006の軸方
向と平行な前記駆動平面コイル1007の部分のみに静磁界
を与えるよう、半導体基板1002の上下面に、互いに対を
なす永久磁石1010A、1010B;1011A、1010Cがそれぞれ
上下ガラス基板1003、1004を介して設置されている。
FIG. 24A is a top view showing one embodiment of Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-175005. A flat movable plate 1005 having a light reflecting surface that is a total reflection mirror 1008 is a monolithic silicon-based torsionable two torsion spring 1
The structure 006 allows the semiconductor substrate, which is the silicon substrate 1002, to be pivotally supported on the semiconductor substrate. Fig. 24 (a)
Reference numeral 1001 denotes a galvanometer mirror, 1003 denotes an upper glass, 1004 denotes a lower glass, 1007 denotes a planar coil, 1009 denotes a contact pad, and 1010A, 1011A, 1010B, and 1010C denote permanent magnets. In this structure, a driving flat coil 10 that generates a magnetic field by energization is provided around the periphery of the movable plate 1005.
07 are laid, and a pair of permanent magnets 1010A, 1010B are provided on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate 1002 so as to apply a static magnetic field only to the portion of the driving plane coil 1007 parallel to the axial direction of the torsion spring 1006. 1011A and 1010C are installed via upper and lower glass substrates 1003 and 1004, respectively.

【0007】この光偏向器では、駆動用平面コイル1007
に通電し、該平面コイル1007を流れる電流と永久磁石10
10A、1010B;1011A、1010Cによる磁束密度により、フ
レミングの左手の法則に従った方向にローレンツ力F
(不図示)が働き、可動板1005を回転するモーメントが
発生する。可動板1005が回動されると、ねじりバネ1006
のバネ剛性によりバネ反力F’が発生する。可動板1005
の静的な変位は、このローレンツ力Fとバネ反力F’の釣
り合い関係から導かれる。平面コイル1007に流す電流を
交流として連続的に反復動作すれば、光反射面1008を有
する可動板1005が回動振動し、これにより反射光を走査
する。
In this optical deflector, a driving plane coil 1007
And the current flowing through the planar coil 1007 and the permanent magnet 10
10A, 1010B; Lorentz force F in the direction according to Fleming's left-hand rule due to the magnetic flux density by 1011A, 1010C
(Not shown) works, and a moment for rotating the movable plate 1005 is generated. When the movable plate 1005 is rotated, the torsion spring 1006
A spring reaction force F ′ is generated due to the spring rigidity. Movable plate 1005
Is derived from the balance between the Lorentz force F and the spring reaction force F ′. When the current flowing through the planar coil 1007 is continuously and repeatedly performed with an alternating current, the movable plate 1005 having the light reflecting surface 1008 is rotated and vibrated, thereby scanning the reflected light.

【0008】次に、図24(b)は特開平07-181414号公報の
実施例の1つを示す斜視図である。曲げモードθBとねじ
れ変形モードθTの2つの弾性変形モードを有する弾性支
持部2003の一端に、圧電振動子等の微小振動を発生する
小型の駆動源2006を設け、弾性支持部2003の他端を光反
射面2007を有する振動子2002とした構成となっている。
図24(b)中、2004は振動入力部、2006は振動源、2008は
ミラー支持部、2009はプレートをそれぞれ示している。
Next, FIG. 24B is a perspective view showing one embodiment of Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-181414. One end of the elastic support portion 2003 with two elastic deformation modes of bending mode theta B and torsional deformation mode theta T, a small driving source 2006 that generates a small vibration, such as a piezoelectric vibrator provided, other elastic support portion 2003 The vibrator 2002 has a light reflecting surface 2007 at the end.
In FIG. 24 (b), 2004 indicates a vibration input unit, 2006 indicates a vibration source, 2008 indicates a mirror support unit, and 2009 indicates a plate.

【0009】この光偏向器は、振動源2006からの振動に
よって、弾性支持部2003が曲げ振動とねじれ振動を起こ
す。素子の構成によって、曲げとねじれのそれぞれに固
有の共振振動モードを持っているため、これら2つの共
振周波数の周波数成分を含む振動を振動源2006で発生さ
せることにより、弾性支持部2003がこれらの共振周波数
で共振する。これにより、反射面2007を有する振動子20
02は2次元的に反射光を走査する。
In this optical deflector, the elastic support portion 2003 causes bending vibration and torsional vibration by the vibration from the vibration source 2006. Due to the configuration of the element, each of the bending and torsion has its own resonance vibration mode. By generating vibration including the frequency components of these two resonance frequencies in the vibration source 2006, the elastic support portion 2003 Resonates at the resonance frequency. Thereby, the vibrator 20 having the reflection surface 2007
02 scans reflected light two-dimensionally.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図24
(a)、(b)に示した光偏向器は小型で2次元走査可能な光
偏向器を構成するが、それぞれ以下のような問題を抱え
ている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, FIG.
The optical deflectors shown in (a) and (b) constitute a small and two-dimensionally scannable optical deflector, but each has the following problems.

【0011】特開平7-175005号公報の図24(a)の光偏向
器においては、光を走査する際の光の振れ角を大きくし
ようとすると、上下ガラス基板1003、1004と可動板1005
の距離を大きくしなければならない。そうなると、永久
磁石1010A、1010B;1011A、1010Cと駆動用平面コイル1
007の相対的な距離が大きくなり、平面コイル1007にお
ける永久磁石の磁束密度は弱くなる。すると、可動板10
05の駆動に、大きな電流を平面コイル1007へ流す必要が
生じるため、偏向角が大きい省電力の光偏向器を構成で
きない。また、外部磁界(永久磁石1010A、1010B;101
1A、1010C)を振動部分(可動板1005)の外側に配置し
なければならず、素子全体の外形寸法が大きくなる。更
に、平面コイル1007を備える可動板1005も大きくなる。
In the optical deflector shown in FIG. 24 (a) of Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-175005, the upper and lower glass substrates 1003 and 1004 and the movable plate 1005 are required to increase the deflection angle of light when scanning light.
Must increase the distance. Then, the permanent magnets 1010A, 1010B; 1011A, 1010C and the driving plane coil 1
The relative distance of 007 increases, and the magnetic flux density of the permanent magnet in the planar coil 1007 decreases. Then, movable plate 10
Since a large current needs to flow through the planar coil 1007 to drive the 05, a power-saving optical deflector having a large deflection angle cannot be configured. The external magnetic field (permanent magnets 1010A, 1010B; 101
1A, 1010C) must be arranged outside the vibrating portion (movable plate 1005), which increases the external dimensions of the entire device. Further, the size of the movable plate 1005 including the planar coil 1007 is also increased.

【0012】また、図24(a)の光偏向器においては、可
動板1005を駆動するための駆動用平面コイル1007の配線
が、ねじりバネ1006の部分にパターニングされている。
そのため、可動板1005駆動時のねじりバネ1006の繰り返
し運動によって、配線の金属材料が疲労破壊して断線す
る可能性があり、このような配線の断線事故が素子の寿
命を大きく制限してしまう。更に、平面コイル1007を備
える可動板1005も大きくなる。
In the optical deflector shown in FIG. 24A, wiring of a driving flat coil 1007 for driving the movable plate 1005 is patterned on a torsion spring 1006.
Therefore, the repetitive motion of the torsion spring 1006 at the time of driving the movable plate 1005 may cause the metal material of the wiring to break due to fatigue, and such a wiring disconnection accident greatly limits the life of the element. Further, the size of the movable plate 1005 including the planar coil 1007 is also increased.

【0013】次に、特開平07-181414号公報の図24(b)の
光偏向器においては、共振周波数以外で駆動を行って光
走査することができないため、走査スピードや走査波形
が制限されてしまう。また、反射面2007の位置を保持す
るような駆動を行うことができない。
Next, in the optical deflector shown in FIG. 24B of Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-181414, scanning cannot be performed by driving at a frequency other than the resonance frequency, so that the scanning speed and the scanning waveform are limited. Would. In addition, it is not possible to perform driving that maintains the position of the reflection surface 2007.

【0014】また、図24(b)の光偏向器においては、1つ
の弾性支持部2003が曲げモードとねじりモードの2つの
変形モードで振動するため、2次元走査の場合、曲げ応
力とせん断応力の合力が作用して単一の応力に比べて弾
性支持部2003に大きな内部応力が発生する。そのため、
弾性支持部2003が破損しやすく、素子の寿命を大きく制
限してしまう。
In the optical deflector shown in FIG. 24 (b), one elastic support portion 2003 vibrates in two deformation modes, a bending mode and a torsional mode. , A large internal stress is generated in the elastic support portion 2003 as compared with a single stress. for that reason,
The elastic support portion 2003 is easily broken, which greatly limits the life of the element.

【0015】本発明は、上記従来の光偏向器の問題点に
鑑みてなされたものであって、非常に小型化できて耐久
性が高くでき2次元走査可能な構造にもできる光偏向器
等の揺動体装置、その製造方法、該光偏向器を用いて構
成した光学機器等を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional optical deflector, and is an optical deflector which can be made very small, has high durability and can have a two-dimensional scanning structure. It is an object of the present invention to provide an oscillator device, a method of manufacturing the same, an optical device configured using the optical deflector, and the like.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明の揺動体装置は、軟磁性体または硬磁性体か
らなる可動コアを有する揺動体と、コイルを周回させた
固定コアと、前記揺動体を支持基板に対して揺動可能に
支持する弾性支持部とを有する揺動体装置であって、前
記可動コアと固定コアとは、揺動体の揺動方向に対し垂
直方向にずれて略平行に空隙を介して対向する対向面を
夫々有して配置され、前記揺動体が揺動するに伴って前
記各々の対向面の前記垂直方向から見た重なり部分の面
積が変化するように形成されていることを特徴とする。
An oscillator device according to the present invention for achieving the above object has an oscillator having a movable core made of a soft magnetic material or a hard magnetic material, a fixed core having a coil wound therearound. An oscillating device having an elastic supporting portion for oscillatingly supporting the oscillating body with respect to a support substrate, wherein the movable core and the fixed core are displaced in a direction perpendicular to the oscillating direction of the oscillating body. It is arranged so as to have opposing surfaces facing each other through a gap substantially in parallel, so that the area of the overlapping portion of each of the opposing surfaces viewed from the vertical direction changes as the rocking body swings. It is characterized by being formed.

【0017】この基本の形態のように、反射面などを有
する揺動体に可動コアを構成し、基板面内方向に磁束が
流れる様にする向きにコイル、固定コアを構成し、固定
コア、可動コアを揺動方向に平面位置が異なり、互いの
対向面が対向するよう配置したことにより、基板法線方
向へ発生力を有する電磁アクチュエータとできる。そし
て、可動コアの前記揺動方向の厚さを適切に設定すれ
ば、長ストロークにおいても大きな発生力を得ることが
できる。また、可動部分への電気的配線を行わないの
で、配線の断線事故の可能性がなく長寿命の光偏向器等
の揺動体装置を構成することができる。
As in this basic mode, a movable core is formed on an oscillating body having a reflection surface or the like, and a coil and a fixed core are formed in such a direction that a magnetic flux flows in the in-plane direction of the substrate. By arranging the cores so that their plane positions are different in the swinging direction and their opposing surfaces face each other, an electromagnetic actuator having a force generated in the normal direction of the substrate can be obtained. If the thickness of the movable core in the swing direction is appropriately set, a large generated force can be obtained even in a long stroke. Further, since no electrical wiring is performed to the movable part, an oscillator device such as an optical deflector having a long life without the possibility of a wiring disconnection accident can be configured.

【0018】前記コイルを周回させた固定コアと前記揺
動体に接合された軟磁性体の可動コアを有する揺動体装
置の駆動原理は、次の様になる。軟磁性体の可動コアの
磁極は決まっておらず、固定コアに磁束が発生する時に
は磁束を切る軟磁性体の断面積の増す方向に磁束内へ軟
磁性体が吸引される駆動力が起こり、磁束消滅時にはそ
れから解放される。軟磁性体の可動コアの場合、下記空
隙を含む直列磁気回路が容易に構成できる。
The driving principle of an oscillator device having a fixed core around which the coil is wound and a movable core made of a soft magnetic material joined to the oscillator is as follows. The magnetic pole of the movable core of the soft magnetic material is not fixed, and when a magnetic flux is generated in the fixed core, a driving force is generated in which the soft magnetic material is attracted into the magnetic flux in a direction in which the cross-sectional area of the soft magnetic material that cuts off the magnetic flux increases. When the magnetic flux disappears, it is released. In the case of a movable core made of a soft magnetic material, a series magnetic circuit including the following gap can be easily formed.

【0019】これに対して、可動コアが硬磁性体で形成
される場合には、通常には着磁される硬磁性体の磁極は
決まっており(着磁されていない硬磁性体を使うことは
あるのでしょうか?)、可動コアと固定コアの間に生じ
る異或いは同磁極間の磁力(吸引力或いは反発力)によ
り揺動体を駆動することが可能である。この場合、保持
力が大きな硬磁性体を用い、着磁が大きな可動コアを形
成することによって、固定コアを周回するコイルの巻
数、印加電流を増加させずに、発生力を大きくすること
が可能となる。このため、小型、省電力で大発生力のア
クチュエータ等を構成することができる。
On the other hand, when the movable core is formed of a hard magnetic material, the magnetic pole of the hard magnetic material to be magnetized is usually fixed (use of a hard magnetic material that is not magnetized). Is it possible to drive the oscillator by a magnetic force (attraction or repulsion) generated between the movable core and the fixed core or between the same magnetic poles. In this case, by using a hard magnetic material with large holding force and forming a movable core with large magnetization, it is possible to increase the generated force without increasing the number of turns of the coil circling the fixed core and the applied current Becomes For this reason, it is possible to configure a small-sized, power-saving actuator having a large generating force and the like.

【0020】また、固定コアがねじり軸を挟んで2つ以
上形成されている場合には、可動コアの磁化の向きによ
り固定コアとの間に生じる反発力と吸引力を利用して、
揺動体の駆動方向への偶力を発生させることができる。
したがって、同時に揺動体の両端にトルクをかけられる
ために発生力が増し、更に、揺動方向以外の変位が生じ
にくい構成とすることができる。
In the case where two or more fixed cores are formed with the torsion axis interposed therebetween, the repulsive force and attractive force generated between the movable core and the fixed core depending on the direction of magnetization of the movable core are used.
A couple in the driving direction of the rocking body can be generated.
Therefore, a torque can be applied to both ends of the oscillating body at the same time, so that the generated force increases, and further, it is possible to adopt a configuration in which displacement in directions other than the oscillating direction hardly occurs.

【0021】上記の基本構成に基づいて、以下の如きよ
り具体的な形態が可能である。前記可動コアと前記コイ
ルを周回させた固定コアは前記空隙を介して直列磁気回
路を構成する様にできる。この構成では、固定コアを適
当な形状にしておいて、可動コアを空隙を介して該固定
コアに対して配置すればよいので、柔軟な設計が可能で
ある。典型的には、可動コアと固定コアで空隙を介して
閉じた直列磁気回路を構成するが、閉じた磁気回路でな
く可動コアをコイルを周回させた2つの固定コアで空隙
を介して挟む様な構成も可能である。
Based on the above basic configuration, the following more specific forms are possible. The movable core and the fixed core around the coil can form a serial magnetic circuit through the gap. In this configuration, the fixed core may be formed in an appropriate shape, and the movable core may be arranged with respect to the fixed core via a gap, so that a flexible design is possible. Typically, a movable core and a fixed core form a series magnetic circuit that is closed through a gap.However, instead of a closed magnetic circuit, the movable core is sandwiched by a gap between two fixed cores with coils wound around. Various configurations are also possible.

【0022】前記固定コアは、前記可動コアの各対向面
と対向する2つの対向面が可動コアを挟んで対向してい
る略C字形状を有する様にできる。この様に固定コアの
空隙の形状を構成することで、磁束の漏れを低減し、高
効率に発生力を得ることが可能である。また、発生力は
固定コアと可動コア間の空隙のパーミアンスによって決
まり、そのため、この形態では、可動コアの最も長い辺
全てを磁路の幅として構成できるため効果的に大きな発
生力を得ることができる。
The fixed core may have a substantially C shape in which two opposing surfaces opposing each opposing surface of the movable core oppose each other with the movable core interposed therebetween. By configuring the gap shape of the fixed core in this way, it is possible to reduce the leakage of the magnetic flux and obtain the generated force with high efficiency. Further, the generated force is determined by the permeance of the gap between the fixed core and the movable core. Therefore, in this embodiment, all the longest sides of the movable core can be configured as the width of the magnetic path, so that a large generated force can be obtained effectively. it can.

【0023】前記固定コアは、前記可動コアの対向面と
対向する2つの対向面が同一平面内にある略U字形状を有
する様にもできる。この形態のように、固定コアの空隙
の形状を構成することで、固定コアが揺動体の底面と干
渉する恐れが全くない光偏向器等を構成可能となり、大
きな偏向角の光偏向器を比較的容易に実現できる。
The fixed core may have a substantially U shape in which two opposing surfaces opposing the opposing surface of the movable core are in the same plane. By configuring the gap shape of the fixed core as in this form, it is possible to configure an optical deflector that has no possibility that the fixed core interferes with the bottom surface of the oscillator, and to compare an optical deflector with a large deflection angle. Can be easily achieved.

【0024】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記ねじりバネのねじり軸方向と平行な方向に伸び
る前記揺動体の周縁部にのみ形成されている様にもでき
る。この形態のように、弾性支持部をねじり振動自在な
ねじりバネとし、可動コアをねじりバネの軸方向と平行
な揺動体の周縁部にのみ形成することで、揺動体への駆
動トルクを考慮した場合、モーメントアームが最も大き
くなる部分に可動コアを形成できて、効率良くねじり振
動を行うことができる。
[0024] The elastic supporting portion is constituted by a torsion spring for swingably supporting the oscillator, and the movable core extends in a direction parallel to a torsion axis direction of the torsion spring. It can be made to be formed only in As in this mode, the elastic supporting portion is a torsion spring capable of torsional vibration, and the movable core is formed only on the peripheral portion of the oscillator parallel to the axial direction of the torsion spring, so that the driving torque to the oscillator is considered. In this case, the movable core can be formed in a portion where the moment arm is the largest, and torsional vibration can be efficiently performed.

【0025】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記ねじりバネのねじり軸方向と垂直な方向に伸び
る前記揺動体の周縁部にのみ形成されている様にもでき
る。この形態のように、弾性支持部はねじり振動自在な
ねじりバネで構成されていて、可動コアをねじりバネの
軸方向と垂直な揺動体の周縁部に形成することで、固定
コアの空隙形状によらず、可動コアと固定コアの対向面
が揺動方向に全く干渉しない構成とすることができ、大
きな偏向角の光偏向器等を比較的容易に実現できる。
[0025] The elastic support portion is constituted by a torsion spring for swingably supporting the oscillating body, and the movable core extends in a direction perpendicular to a torsion axis direction of the torsion spring. It can be made to be formed only in As in this form, the elastic support portion is formed of a torsion spring that is capable of torsional vibration, and the movable core is formed on the peripheral portion of the rocking body perpendicular to the axial direction of the torsion spring, so as to form the gap shape of the fixed core. Regardless, the configuration can be such that the opposing surfaces of the movable core and the fixed core do not interfere at all in the swing direction, and an optical deflector having a large deflection angle can be realized relatively easily.

【0026】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記揺動体と同一平面内で前記ねじりバネのねじり
軸方向と垂直な方向に伸びて、前記揺動体の周縁部から
突起状に形成されている様にもできる。この形態のよう
に、弾性支持部はねじり振動自在なねじりバネで構成さ
れていて、可動コアを支持基板と同一平面内で、ねじり
バネの軸方向と垂直な方向に揺動体の周辺部から突起状
に突出した構成とすることで、上記の形態よりモーメン
トアームを大きくして、更に大きなトルクを発生するこ
とができる。
[0026] The elastic support portion is constituted by a torsion spring for swingably supporting the oscillating body, and the movable core has a direction perpendicular to a torsion axis direction of the torsion spring in the same plane as the oscillating body. , And may be formed in a protruding shape from the periphery of the oscillator. As in this embodiment, the elastic support portion is constituted by a torsion spring capable of torsional vibration, and the movable core projects from the peripheral portion of the oscillator in a direction perpendicular to the axial direction of the torsion spring in the same plane as the support substrate. With the configuration projecting in the shape, the moment arm can be made larger than in the above-described embodiment, and a larger torque can be generated.

【0027】これらの3つの形態では、前記可動コア
が、各々直列磁気回路を構成する前記固定コアの近傍に
のみ形成されているため、前記揺動体の駆動方向以外へ
の不要な発生力を生じない構成とすることができる。特
に、ねじり軸を挟んで前記固定コアが形成されている側
と反対側に渡って前記可動コアが形成されている場合
(この例の典型は、揺動体の全面に渡って可動コアが形
成されている場合である)、本発明の基本の形態のよう
な前記可動コア、前記固定コアの位置関係では、ねじり
軸を挟んで前記固定コアと反対部分の前記可動コアにも
前記固定コアの電磁力が作用してしまう。このため、ね
じり軸を挟んで固定コアと同じ側の前記可動コアに発生
するトルク(すなわち揺動体を所望方向に駆動させるト
ルク)とは逆向きのトルクが発生してしまう。
In these three embodiments, since the movable cores are formed only in the vicinity of the fixed cores constituting the serial magnetic circuits, unnecessary movable forces are generated in directions other than the driving direction of the oscillator. There can be no configuration. In particular, when the movable core is formed on the side opposite to the side on which the fixed core is formed with the torsion axis interposed therebetween (typically, in this example, the movable core is formed over the entire surface of the oscillator. In the positional relationship between the movable core and the fixed core as in the basic mode of the present invention, the electromagnetic force of the fixed core is also applied to the movable core opposite to the fixed core with respect to a torsion axis. Force acts. For this reason, a torque that is opposite to the torque generated in the movable core on the same side as the fixed core with respect to the torsion shaft (that is, the torque that drives the oscillator in a desired direction) is generated.

【0028】したがって、直列磁気回路を構成する前記
固定コアの近傍にのみ可動コアが形成されている本形態
のような構成とすることにより、効果的に発生力を揺動
体の駆動に利用することができるアクチュエータ等が構
成可能となる。
Therefore, by employing a configuration as in this embodiment in which the movable core is formed only near the fixed core constituting the serial magnetic circuit, the generated force can be effectively used for driving the oscillator. This makes it possible to configure an actuator or the like that can perform the operation.

【0029】また、揺動体の駆動時に、前記可動コアは
前記固定コアにより交番磁化を受けヒステリシス損失や
うず電流損失(所謂鉄損)を生じる。これらの損失は全
く不要な損失であるため、アクチュエータ等の効率を低
下させてしまう。固定コアの近傍にのみ可動コアが形成
されている本形態の前記可動コアは、交番磁化される量
が少ないため、これらの損失を低減することができ、高
効率、省電力の電磁アクチュエータ等を構成可能とな
る。
Further, when the oscillator is driven, the movable core receives alternating magnetization by the fixed core, causing hysteresis loss and eddy current loss (so-called iron loss). Since these losses are completely unnecessary losses, the efficiency of the actuator or the like is reduced. The movable core of the present embodiment in which the movable core is formed only in the vicinity of the fixed core has a small amount of alternating magnetization, so that these losses can be reduced, and a high-efficiency, power-saving electromagnetic actuator or the like can be used. Configurable.

【0030】同時に、これらの損失は発熱を伴い前記可
動コアや前記揺動体を熱で変形させてしまう原因とな
る。特に、前記可動コアが前記揺動体の全面にわたって
形成される場合には、前記可動コアと前記揺動体の熱膨
張率の差により更に大きな変形ストレスが揺動体に加わ
る。一方、本形態では可動コアの形成個所が前記揺動体
の一部分であるため、発熱が起きにくく、熱膨張の異な
る可動コアと揺動体の界面の領域も少ないため、このよ
うな可動コアの発熱による揺動体の変形を抑えることが
できる。更には、可動コアが揺動体の全面にわたって形
成される場合に比べて、本形態では可動コアの形成個所
が揺動体の一部分であるため、揺動体の慣性モーメント
を比較的小さくできて高速駆動が容易になる。
At the same time, these losses generate heat and cause the movable core and the oscillating body to be deformed by heat. In particular, when the movable core is formed over the entire surface of the oscillator, a larger deformation stress is applied to the oscillator due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the movable core and the oscillator. On the other hand, in the present embodiment, since the location where the movable core is formed is a part of the oscillator, heat generation hardly occurs, and the area of the interface between the movable core and the oscillator having different thermal expansions is small. Deformation of the oscillating body can be suppressed. Furthermore, compared to the case where the movable core is formed over the entire surface of the oscillating body, in this embodiment, since the portion where the movable core is formed is a part of the oscillating body, the moment of inertia of the oscillating body can be made relatively small and high-speed driving can be achieved. It will be easier.

【0031】前記コイルを周回させた固定コアが、前記
揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟んだ
両側に夫々1つ以上配置され、各々前記揺動体に形成さ
れた前記可動コアと直列磁気回路を形成する様にもでき
る。この形態のように、コイル及び固定コアを、1つの
揺動体に対してねじりバネの回動中心軸を隔てて少なく
とも1つずつ(合計2つ以上)配置することにより、各々
前記揺動体に形成された前記可動コアと直列磁気回路を
形成し、交互にコイルに通電することで、共振周波数以
外で揺動体を駆動させる場合でも、走査角を損なうこと
なく高効率に光偏向等を行うことが可能となる。
[0031] One or more fixed cores around which the coil is wound are disposed on both sides of the oscillating body with the rotation center axis of the torsion spring interposed therebetween, and the movable cores formed on the oscillating body are each provided. It is also possible to form a series magnetic circuit with the core. As in this embodiment, by arranging at least one coil and a fixed core with respect to one oscillator with a rotation center axis of the torsion spring therebetween (two or more in total), each is formed on the oscillator. By forming a series magnetic circuit with the movable core and alternately energizing the coil, even when driving the oscillator at a frequency other than the resonance frequency, it is possible to efficiently perform light deflection or the like without impairing the scanning angle. It becomes possible.

【0032】前記コイルを周回させた固定コアが、前記
揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟んだ
両側のどちらか一方側に1つ以上配置され、前記揺動体
に形成された前記可動コアと直列磁気回路を形成する様
にもできる。この形態のように、コイル及び固定コア
を、1つの揺動体に対してねじりバネの回動中心軸を隔
てて揺動体のどちらか一方の側に少なくとも1個配置
し、揺動体に形成された可動コアと直列磁気回路を形成
することで、駆動に必要な可動コアの慣性モーメントを
低減できる。また、コイル及び固定コアの占有面積を低
減できるので素子全体を小型化できる。
One or more fixed cores around which the coil is circulated are disposed on one of the two sides of the oscillating body with respect to the center axis of rotation of the torsion spring, and are formed on the oscillating body. Further, a series magnetic circuit can be formed with the movable core. As in this embodiment, at least one coil and one fixed core are arranged on one side of the oscillator with a rotation center axis of the torsion spring separated from one oscillator, and formed on the oscillator. By forming a series magnetic circuit with the movable core, the moment of inertia of the movable core required for driving can be reduced. Further, since the area occupied by the coil and the fixed core can be reduced, the entire device can be reduced in size.

【0033】前記コイルを周回させた固定コアが、前記
揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟んだ
両側に夫々2つずつ、計4つ配置され、各々前記揺動体に
形成された前記可動コアと直列磁気回路を形成する様に
もできる。この形態のように、コイル及び固定コアを、
1つの揺動体に対してねじりバネの回動中心軸を隔てて2
つずつ、計4個配置し、各々揺動体に形成された可動コ
アと直列磁気回路を形成することで、ねじりバネの回動
中心軸を隔てて1つずつ、計2個配置する場合より、同数
巻きコイルで固定コアの占有面積を低減することがで
き、揺動体装置全体をより小型化できる。また、特に、
4個配置の場合、それぞれに2次元揺動時の駆動の1方向
を効果的に割り当てることができる。
[0033] A total of four fixed cores, each of which has the coil wound therearound, are arranged on each of the two sides of the rocking body with respect to the center axis of rotation of the torsion spring. A serial magnetic circuit can be formed with the movable core thus formed. As in this embodiment, the coil and the fixed core are
One rocking body is separated by the rotation center axis of the torsion spring.
By placing a total of four each, and forming a serial magnetic circuit with the movable core formed on each oscillator, one each across the rotation center axis of the torsion spring, a total of two, With the same number of winding coils, the area occupied by the fixed core can be reduced, and the entire oscillator device can be further reduced in size. Also, in particular,
In the case of four arrangements, one direction of driving during two-dimensional swing can be effectively assigned to each.

【0034】前記弾性支持部はねじり振動及び曲げ振動
自在な4つのバネで構成されていて、夫々一対のバネで
構成するねじり振動の2つの中心軸を互いに直交させて
前記揺動体を2次元的ねじり可能に弾性支持し、前記可
動コアは前記バネの形成方向と揺動体面内で45度ずれて
十字型に交差して4つ形成されていて、前記コイルを周
回させた固定コアが前記揺動体に形成された前記可動コ
アと直列磁気回路を形成するように4つ対向配置され、
前記コイルのいずれかに通電することにより前記揺動体
を1方向に揺動させ、前記コイルを選択的に使用して前
記揺動体の2次元揺動を行う様にもできる。この形態の
ように、弾性支持部はねじり振動及び曲げ振動自在なバ
ネで構成されていて、揺動体をねじり振動の中心軸が互
いに直交するように2次元のねじり方向に弾性支持し、
可動コアをこの弾性支持部の構成方向と基板平面内に十
字型に交差して構成し、コイル及び固定コアを揺動体に
形成された可動コアと直列磁気回路を形成するように対
向配置したことで、2次元に偏向可能な光偏向器等を1つ
の素子で実現できる。
The elastic supporting portion is constituted by four springs capable of torsional vibration and bending vibration. The two central axes of the torsional vibration each constituted by a pair of springs are orthogonal to each other, and the oscillating body is formed two-dimensionally. The movable core is elastically supported to be twistable, and four movable cores are formed so as to intersect with each other in a cross shape at a 45-degree offset from the direction in which the spring is formed in the plane of the oscillating body. Four opposedly arranged to form a serial magnetic circuit with the movable core formed on the moving body,
By energizing any one of the coils, the oscillator can swing in one direction, and the coil can be selectively used to perform two-dimensional swing of the oscillator. As in this embodiment, the elastic support portion is formed of a spring capable of torsional vibration and bending vibration, and elastically supports the oscillator in a two-dimensional torsional direction such that the central axes of the torsional vibration are orthogonal to each other,
The movable core is configured to intersect the configuration direction of the elastic support portion in a cross shape in the plane of the substrate, and the coil and the fixed core are arranged to face the movable core formed on the oscillator so as to form a serial magnetic circuit. Thus, an optical deflector or the like capable of two-dimensional deflection can be realized by one element.

【0035】前記コイルを周回させた固定コアは、前記
支持基板とは別の第2基板上に作製され、スペーサ基板
を介して前記支持基板と第2基板を所定の関係で接合し
て、前記可動コアと前記固定コアが空隙を介して直列磁
気回路を構成するように配置される様にもできる。この
形態のように、半導体製造技術を用いて、光偏向子など
を持つ揺動体・弾性支持部・可動コアを同一基板上に一
体形成し、またコイルおよび固定コアを別の第2基板上
に一体形成し、それらを適切なアライメント機構を備え
たスペーサ基板を介して組み合わせる構成とすることに
より、可動コアと固定コアとの空隙を高精度に狭く制御
して、本発明の光偏向子などの揺動体装置を小型にで
き、発生力を大きくできる。
The fixed core around which the coil is wound is formed on a second substrate different from the supporting substrate, and the supporting substrate and the second substrate are joined in a predetermined relationship via a spacer substrate. The movable core and the fixed core may be arranged so as to form a serial magnetic circuit through an air gap. As in this embodiment, using a semiconductor manufacturing technology, an oscillator having a light deflector, an elastic support portion, and a movable core are integrally formed on the same substrate, and the coil and the fixed core are formed on another second substrate. By integrally forming them and combining them via a spacer substrate having an appropriate alignment mechanism, the gap between the movable core and the fixed core is controlled to be narrow with high precision, and the optical deflector of the present invention is used. The oscillator device can be reduced in size and the generated force can be increased.

【0036】前記弾性支持部は単結晶シリコンから成る
様にもできる。単結晶シリコンは、入手の容易で機械特
性に優れた(すなわち、比較的軽量でありながら物理的
強度、耐性、寿命に優れた)材料である。この形態のよ
うに、弾性支持部を単結晶シリコンとすることで、弾性
支持部の減衰係数が小さくなるため、共振で利用した場
合、大きなQ値を得ることができる。また、金属材料の
ように繰り返し変形による疲労破壊が起きないので、長
寿命の光偏向器等を構成可能となる。
The elastic support may be made of single-crystal silicon. Single crystal silicon is a material that is readily available and has excellent mechanical properties (ie, is relatively lightweight but has excellent physical strength, durability, and longevity). Since the elastic support portion is made of single-crystal silicon as in this embodiment, the damping coefficient of the elastic support portion is reduced, so that a large Q value can be obtained when used for resonance. Further, fatigue destruction due to repeated deformation does not occur unlike a metal material, so that a long-life optical deflector or the like can be configured.

【0037】前記可動コアは鉄−ニッケルを含む合金か
ら成る様にもできる。この形態では、飽和磁束密度が大
きく、残留磁束が少なく、損失が少ない磁性材料で可動
コアや固定コアを構成できることとなり、ほぼ理想的な
磁気回路構成とし、本発明の光偏向器等の揺動体装置を
高効率にできる。
[0037] The movable core may be made of an alloy containing iron-nickel. In this embodiment, the movable core and the fixed core can be formed of a magnetic material having a large saturation magnetic flux density, a small residual magnetic flux, and a small loss, and have an almost ideal magnetic circuit configuration, and an oscillator such as an optical deflector of the present invention. The device can be made highly efficient.

【0038】本発明の揺動体装置は、前記揺動体が一つ
であり、一直線に沿って伸びた一対のねじりバネによっ
て該揺動体が前記支持基板に対して弾性的に略該直線の
回りに揺動自由に支持されている形態を採り得る。前記
揺動体が複数であり、該複数の揺動体が入れ子式に配置
され、各揺動体が、各直線に沿って伸びた一対のねじり
バネによって、その外側の揺動体或いは前記基板に対し
て弾性的に略該各直線の回りに揺動自由に支持されてい
る形態も採り得る。必要であれば、3つ以上の揺動体が
入れ子式に配置された形態も実現できる。前記各直線が
互いに成す角度は、典型的には90度であるが、これ
も、必要であれば90度以外の角度であってもよい。
In the oscillator device according to the present invention, the oscillator is one, and the oscillator is elastically moved substantially around the straight line with respect to the support substrate by a pair of torsion springs extending along a straight line. It can take a form supported by swinging freedom. The plurality of oscillators are arranged in a nested manner, and each of the oscillators is resilient with respect to the oscillator on the outside or the substrate by a pair of torsion springs extending along each straight line. It is also possible to adopt a form in which it is swingably supported substantially around each straight line. If necessary, a form in which three or more rockers are nested can be realized. The angle formed by the straight lines is typically 90 degrees, but may be any angle other than 90 degrees if necessary.

【0039】典型的には、前記揺動体は偏向子を有し、
光偏向装置として構成される。この偏向子は、光を反射
する反射面であったり、回折格子であったりする。光偏
向子を反射面とすることで作製が容易で可動部分の質量
の小さい光偏向器等を実現できる。また、光偏向子を回
折格子とすることで、入射光を複数のビームとし偏向す
ることができる。
Typically, the oscillator has a deflector,
It is configured as a light deflection device. This deflector may be a reflection surface that reflects light or a diffraction grating. By using the light deflector as the reflection surface, an optical deflector or the like that can be easily manufactured and has a small mass of the movable part can be realized. In addition, when the light deflector is a diffraction grating, incident light can be deflected as a plurality of beams.

【0040】揺動体装置は、揺動体アクチュエータとし
て構成されたり、基板と揺動体の相対変位を検出する変
位検出手段を有する力学量センサとして構成されたりす
ることもできる。変位検出手段としては、従来公知のも
のを使用できる。
The oscillating device may be configured as an oscillating device actuator, or may be configured as a physical quantity sensor having displacement detecting means for detecting a relative displacement between the substrate and the oscillating device. A conventionally known displacement detecting means can be used.

【0041】更に、上記目的を達成する本発明の画像表
示装置は、光源(変調可能な半導体レーザなど)と、前
記光源から出射された光を偏向する上記の光偏向器を少
なくとも1つ以上配置した光偏向器または光偏向器群と
該光偏向器または光偏向器群により偏向された光の少な
くとも一部を投影するレンズとを有することを特徴とす
る。前記光源の変調と前記光偏向器の揺動体の動作は制
御手段で制御される。本発明の光偏向器を画像表示装置
に応用することで、従来の画像表示装置と比べて非常に
小型で安価な画像表示装置が実現可能となる。
Further, the image display apparatus of the present invention that achieves the above object has a light source (such as a modulatable semiconductor laser) and at least one optical deflector for deflecting light emitted from the light source. And a lens that projects at least a part of light deflected by the optical deflector or the optical deflector group. The modulation of the light source and the operation of the oscillator of the optical deflector are controlled by control means. By applying the optical deflector of the present invention to an image display device, it is possible to realize a very small and inexpensive image display device as compared with a conventional image display device.

【0042】更に、上記目的を達成する本発明の光偏向
器の製造方法は、前記支持基板が、前記支持基板上に前
記偏向子を形成する工程と、前記支持基板上に前記可動
コアを形成する工程と、前記支持基板に前記弾性支持部
と前記揺動体を形成する工程により製造されることを特
徴とする。
Further, in the method of manufacturing an optical deflector according to the present invention, which achieves the above object, the supporting substrate includes a step of forming the deflector on the supporting substrate, and a step of forming the movable core on the supporting substrate. And the step of forming the elastic support portion and the oscillating body on the support substrate.

【0043】前記支持基板にエッチング加工により位置
決め用の溝を形成する工程を更に含んでもよい。このよ
うに、あらかじめエッチング加工により溝を形成した支
持基板上に、偏向子を形成し、その後可動コアを形成
し、最後に揺動体、弾性支持部を形成することで、マイ
クロマシニング技術を用いて本発明の光偏向器を製造可
能となり、小型且つ高精度の加工を施すことができる。
The method may further include a step of forming a positioning groove in the support substrate by etching. As described above, the deflector is formed on the support substrate in which the groove is formed in advance by the etching process, the movable core is formed, and finally the oscillator and the elastic support portion are formed, thereby using the micromachining technology. The optical deflector of the present invention can be manufactured, and small and high-precision processing can be performed.

【0044】前記コイルを周回させた固定コアを備える
と共に位置決め用の溝を形成した第2基板及び位置決め
用の溝を形成したスペーサ基板を別に製造しておいて、
ファイバを介して前記夫々の溝を合わせることで所定の
関係を確立して前記支持基板を前記スペーサ基板を介し
て前記第2基板と接合することで光偏向器の製造をする
こともできる。
A second substrate having a fixed core around which the coil is wound and having a positioning groove formed therein and a spacer substrate having a positioning groove formed therein are separately manufactured.
An optical deflector can also be manufactured by establishing a predetermined relationship by aligning the respective grooves via a fiber and bonding the support substrate to the second substrate via the spacer substrate.

【0045】前記支持基板上に前記可動コアを形成する
工程は、前記支持基板上にメッキ用電極を形成する工程
と、メッキ用電極を備えた前記支持基板上に感光材料を
設ける工程と、該感光性材料を高エネルギー放射光によ
り部分的に感光した後、感光部と非感光部のエッチング
速度差を用い所望部を現像除去する工程と、該現像除去
した部分に金属をメッキして充填する工程とを含んでい
る様にできる。可動コアの製造方法としては、支持基板
上に磁性材料を精密加工する必要があり、電極を備えた
支持基板にリソグラフィにより感光材料で形成した雛型
に電気メッキによって磁性材料を充填し、可動コアを形
成することにより、高精度且つ安価に可動コアを形成す
ることができる。
The step of forming the movable core on the support substrate includes the steps of forming a plating electrode on the support substrate, and providing a photosensitive material on the support substrate provided with the plating electrode. After partially exposing the photosensitive material with high-energy radiation, developing and removing a desired portion using a difference in etching rate between a photosensitive portion and a non-photosensitive portion, and plating and filling the developed and removed portion with a metal Process. As a method of manufacturing the movable core, it is necessary to precisely process a magnetic material on a supporting substrate, and fill a magnetic material by electroplating a template formed of a photosensitive material by lithography on a supporting substrate provided with electrodes, and move the movable core. By forming the movable core, the movable core can be formed with high accuracy and at low cost.

【0046】前記高エネルギー放射光として波長400nm
以下の波長光を使用することができる。高エネルギー放
射光を、通常のフォトリソグラフィに用いられる波長40
0nm以下の紫外線とすることは、リソグラフィの為の装
置、工程に要する時間、製造コストなどの点で好まし
い。この場合、感光材料として例えば、 SU-8(Micro C
hem製)等を用いれば、数百μm程度の厚さの雛型を形成
可能であり、この場合、可動コアをより安価に作製可能
となる。
The high-energy radiation light has a wavelength of 400 nm.
The following wavelength light can be used: High energy synchrotron radiation is used at the wavelength of 40
It is preferable to use ultraviolet light of 0 nm or less in terms of lithography equipment, time required for the process, manufacturing cost, and the like. In this case, as a photosensitive material, for example, SU-8 (Micro C
(made by hem) or the like, a template having a thickness of about several hundred μm can be formed. In this case, the movable core can be manufactured at lower cost.

【0047】前記支持基板に前記弾性支持部と前記揺動
体を形成する工程が、前記弾性支持部と前記揺動体を前
記支持基板のエッチング加工により形成する工程を含む
様にもできる。弾性支持部及び揺動体の製造方法として
は、弾性支持部は上記のように単結晶シリコンで形成す
ることが好ましく、同時に揺動体も部材の密度が小さい
ことから単結晶シリコンで形成することが好ましい。単
結晶シリコンの加工法を考えた場合、破断を考慮すると
平滑でバリのない加工法が好ましい。したがって、支持
基板をエッチング加工することにより破断しにくい単結
晶シリコンの構造体を形成可能となり、本発明の光偏向
器をほぼ理想的な加工面で製造可能となる。
The step of forming the elastic support portion and the oscillator on the support substrate may include a step of forming the elastic support portion and the oscillator by etching the support substrate. As a method of manufacturing the elastic support portion and the oscillator, it is preferable that the elastic support portion be formed of single-crystal silicon as described above, and that the oscillator also be formed of single-crystal silicon because the density of the member is low. . In consideration of a single crystal silicon processing method, a processing method that is smooth and has no burrs is preferable in consideration of breakage. Therefore, it is possible to form a single-crystal silicon structure that is hard to break by etching the support substrate, and it is possible to manufacture the optical deflector of the present invention with an almost ideal processing surface.

【0048】前記弾性支持部と前記揺動体をエッチング
加工により形成する工程が、前記支持基板を前記可動コ
アの形成されない面からのみエッチング加工する工程で
ある様にもできる。この形態のように、可動コアの形成
されていない面からのみエッチング加工を行うことで、
既に前工程で形成されている可動コアにエッチング加工
の工程による損傷を与えることなく本発明の光偏向器を
製造可能となる。
The step of forming the elastic support portion and the oscillating body by etching may be a step of etching the support substrate only from the surface on which the movable core is not formed. By performing etching only from the surface where the movable core is not formed, as in this embodiment,
The optical deflector of the present invention can be manufactured without damaging the movable core already formed in the previous process by the etching process.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を明
らかにすべく、図面を参照しつつ実施例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings to clarify the embodiments of the present invention.

【0050】(実施例1)図1に本発明の実施例1による光
偏向器1を示す。図1は本実施例の光偏向器1の上面図、
図2は図1のA-A線に沿う断面図である。図3は一部を示す
斜視図である。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an optical deflector 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a top view of the optical deflector 1 of the present embodiment,
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a part.

【0051】本実施例の構成を説明する。先ず、基板の
基本構成を述べる。この光偏向器1は、図2に示すよう
に、半導体基板である第1支持基板2と第2支持基板4をス
ペーサ基板3の上下面に接合した3層構造となっている。
この接合は、第2支持基板4上のアライメント溝13C内の
ファイバ14とスペーサ基板3のアライメント溝13B、スペ
ーサ基板3上のアライメント溝13B内のファイバ14と第1
支持基板2のアライメント溝13Aを用いてアライメントを
行なって、行われる。図1、図3に示すように、枠状の第
1支持基板2には、可動板5が一対のねじりバネ6で弾性的
にねじれ振動自在に支持されている。可動板5の一方の
面には反射面8が設けられ、もう一方の面には可動コア7
A、7Bが形成されている。これら可動板5、反射面8、可
動コア7A、7B、及びねじりバネ6は、共に半導体製造技
術を応用したマイクロマシニング技術によって一体的に
形成されている。特に、可動コア7A、7Bは、ねじりバネ
6のねじり軸と平行な可動板5の対辺のみに平板状に形成
されている。
The configuration of this embodiment will be described. First, the basic configuration of the substrate will be described. The optical deflector 1 has a three-layer structure in which a first support substrate 2 and a second support substrate 4 which are semiconductor substrates are joined to upper and lower surfaces of a spacer substrate 3, as shown in FIG.
This bonding is performed by the fiber 14 in the alignment groove 13C on the second support substrate 4 and the alignment groove 13B of the spacer substrate 3, and the fiber 14 in the alignment groove 13B on the spacer substrate 3 and the first.
The alignment is performed using the alignment groove 13A of the support substrate 2, and the alignment is performed. As shown in FIGS. 1 and 3, a frame-shaped second
A movable plate 5 is elastically torsionally supported by a pair of torsion springs 6 on the support substrate 2. A reflecting surface 8 is provided on one surface of the movable plate 5 and a movable core 7 is provided on the other surface.
A and 7B are formed. The movable plate 5, the reflecting surface 8, the movable cores 7A and 7B, and the torsion spring 6 are all integrally formed by a micromachining technique using a semiconductor manufacturing technique. In particular, movable cores 7A and 7B are torsion springs.
Only the opposite side of the movable plate 5 parallel to the torsion axis 6 is formed in a flat plate shape.

【0052】図1に示すように、第2支持基板4には、ね
じりバネ6のねじり軸を挟んで2個ずつ配置されたC字型
の固定コア10A、10Bと、そのコア周りに通電により基板
面内方向に流れる磁束を発生するコイル9A、9Bが敷設さ
れている。コイル9A、9Bは電流源(不図示)に接続さ
れ、電流源により可動板5の動作を制御する。C字型の固
定コア10A、10Bとコイル9A、9Bも、共にマイクロマシニ
ング技術によって基板4上に一体形成されている。
As shown in FIG. 1, two C-shaped fixed cores 10A and 10B are arranged on the second support substrate 4 with the torsion axis of the torsion spring 6 interposed therebetween. The coils 9A and 9B that generate the magnetic flux flowing in the in-plane direction of the substrate are laid. The coils 9A and 9B are connected to a current source (not shown), and the operation of the movable plate 5 is controlled by the current source. The C-shaped fixed cores 10A and 10B and the coils 9A and 9B are also integrally formed on the substrate 4 by micromachining technology.

【0053】次に、本実施例の光偏向器の製造方法につ
いて説明する。本実施例では、第1支持基板2、スペーサ
基板3、第2支持基板4を別々のプロセスで作製し、ファ
イバ14を用いてアライメント溝13A、13B、13Cによりア
ライメントを行ってそれら基板を接合し光偏向器1を構
成する。
Next, a method of manufacturing the optical deflector of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the first support substrate 2, the spacer substrate 3, and the second support substrate 4 are manufactured by separate processes, and the substrates are joined by performing alignment using the alignment grooves 13A, 13B, and 13C using the fiber 14. The light deflector 1 is configured.

【0054】ここで、図4を用いて、第1支持基板2に一
体的に形成される可動板5、反射面8、可動コア7A、7B、
及びねじりバネ6の製造方法を説明する。第1支持基板2
としては、(100)方位のシリコン基板を用いる。
Here, referring to FIG. 4, the movable plate 5, the reflecting surface 8, the movable cores 7A and 7B, which are formed integrally with the first support substrate 2,
A method of manufacturing the torsion spring 6 will be described. 1st support substrate 2
A (100) oriented silicon substrate is used.

【0055】まず、熱酸化により、基板2両面に酸化シ
リコンのマスク層101を成膜する。次に、フォトレジス
ト等をマスクとして、アライメント溝13Aの形成予定部
分のマスク層101をバッファードフッ酸によるウエット
エッチングで除去する。次に、レジストを除去した後、
アライメント溝13Aの形成予定部分のみがエッチング液
に曝されるように、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液を用いたシリコン異方性エッチングを行い、
所定の位置にアライメント溝13AとなるV溝を形成する
(図4(a))。
First, a mask layer 101 of silicon oxide is formed on both surfaces of the substrate 2 by thermal oxidation. Next, using a photoresist or the like as a mask, the mask layer 101 in a portion where the alignment groove 13A is to be formed is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid. Next, after removing the resist,
Perform silicon anisotropic etching using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide so that only the portion where the alignment groove 13A is to be formed is exposed to the etching solution,
A V-groove serving as an alignment groove 13A is formed at a predetermined position (FIG. 4A).

【0056】アライメント溝13A形成後、再びバッファ
ードフッ酸を用いて基板2両面のマスク層101を除去す
る。適切な洗浄工程の後、アライメント溝13Aが形成さ
れている面(以下、表面という)に、電気メッキを行う
ための種電極層111としてクロムを蒸着した上に、銅を
蒸着する。さらに、アライメント溝13Aが形成されてい
ない面(以下、裏面という)に反射膜8としてAlを蒸着
する。ここで、反射膜8をパターニングする目的でフォ
トレジスト膜102を塗布する(図4(b))。
After the formation of the alignment grooves 13A, the mask layers 101 on both surfaces of the substrate 2 are removed again using buffered hydrofluoric acid. After an appropriate cleaning step, chromium is deposited as a seed electrode layer 111 for performing electroplating on a surface (hereinafter referred to as a surface) on which the alignment groove 13A is formed, and then copper is deposited. Further, Al is deposited as a reflective film 8 on a surface on which the alignment groove 13A is not formed (hereinafter, referred to as a back surface). Here, a photoresist film 102 is applied for the purpose of patterning the reflection film 8 (FIG. 4B).

【0057】ここで、フォトレジスト層102を露光およ
び現像し、Alを侵食する溶液(例えば、H3PO4・HNO3・C
H3COOH・H2O混合液等)を用いたウエットエッチングに
よりAlのパターニングを行う。こうして裏面に反射膜8
が形成される。この際、種電極層111を保護する保護膜
を種電極層111上に形成しておくとよい。次に、表面に
フォトレジスト層112を塗布する。本実施例では、厚塗
りに適したSU-8(Micro Chem製)を使用した。 フォト
レジスト層112を、露光および現像し、パターニングを
行う。この工程で除去された部分が、可動コア7A、7Bの
雌型となる(図4(c))。
Here, the photoresist layer 102 is exposed and developed, and a solution (for example, H 3 PO 4 .HNO 3 .C
Al patterning is performed by wet etching using a mixed solution of H 3 COOH and H 2 O). Thus the reflective film 8 on the back
Is formed. At this time, a protective film for protecting the seed electrode layer 111 may be formed on the seed electrode layer 111 in advance. Next, a photoresist layer 112 is applied to the surface. In this example, SU-8 (manufactured by Micro Chem) suitable for thick coating was used. The photoresist layer 112 is exposed, developed, and patterned. The part removed in this step becomes the female mold of the movable cores 7A and 7B (FIG. 4 (c)).

【0058】次に、種電極層111に電圧を印加しなが
ら、パーマロイ層113の電気メッキを行う(図4
(d))。パーマロイ層113を所望の厚さ電気メッキした
後、表面のフォトレジスト層112と裏面の保護膜102を除
去し、パーマロイ層113を保護するための保護膜122とし
てポリイミドを塗布する。ポリイミドの保護膜122形成
後、裏面に次工程のマスクとなるフォトレジスト層123
を塗布する。フォトレジスト層123を露光および現像
し、可動板5及びねじりバネ6を形成する為のパターニン
グを行う。ここで、ICP-RIE(Inductively coupled pla
sma-Reactive ion etching)装置を用いてシリコン2の
ドライエッチング加工を行い、可動板5及びねじりバネ6
を形成する(図4(e))。
Next, electroplating of the permalloy layer 113 is performed while applying a voltage to the seed electrode layer 111 (FIG. 4).
(D)). After electroplating the permalloy layer 113 to a desired thickness, the photoresist layer 112 on the front surface and the protective film 102 on the back surface are removed, and polyimide is applied as a protective film 122 for protecting the permalloy layer 113. After the formation of the polyimide protective film 122, a photoresist layer 123 serving as a mask for the next process is formed on the back surface.
Is applied. The photoresist layer 123 is exposed and developed, and patterning for forming the movable plate 5 and the torsion spring 6 is performed. Here, ICP-RIE (Inductively coupled pla
The silicon 2 is dry-etched using a sma-reactive ion etching apparatus, and the movable plate 5 and the torsion spring 6 are etched.
Is formed (FIG. 4 (e)).

【0059】最後に、残った保護膜122、種電極層111、
フォトレジスト層123をそれぞれ除去する。こうして、
第1支持基板2に、可動板5、反射面8、可動コア7A、7B、
ねじりバネ6、及びアライメント溝13Aが一体形成される
(図4(f))。
Finally, the remaining protective film 122, seed electrode layer 111,
The photoresist layers 123 are respectively removed. Thus,
On the first support substrate 2, the movable plate 5, the reflection surface 8, the movable cores 7A and 7B,
The torsion spring 6 and the alignment groove 13A are integrally formed (FIG. 4 (f)).

【0060】次に、第2支持基板4上に一体的に形成され
るコイル9A、9B及び固定コア10A、10Bの製造方法を説明
する。
Next, a method of manufacturing the coils 9A and 9B and the fixed cores 10A and 10B integrally formed on the second support substrate 4 will be described.

【0061】本実施例では、コイル9A、9B及び固定コア
10A、10Bを、コイル下面配線114、コイル側面配線115、
コイル上面配線116の順番でマイクロマシニング技術に
より作製した。 以下、図5 を用いて、さらに詳しく説
明する。図5の(a)〜(l)において、図5の左側と右
側の各部分は、それぞれ、図1におけるB-BとC-Cの各断
面図である。
In this embodiment, the coils 9A and 9B and the fixed core
10A, 10B, coil bottom wiring 114, coil side wiring 115,
The coils were manufactured by micromachining technology in the order of the coil top wiring 116. Hereinafter, this will be described in more detail with reference to FIG. 5A to 5L, the left and right portions of FIG. 5 are cross-sectional views of BB and CC in FIG. 1, respectively.

【0062】第2支持基板4としては、(100)方位のシリ
コン基板を用いる。まず、第2支持基板4両面に、熱酸化
により、酸化シリコンのマスク層101 を成膜する。フォ
トレジスト等をマスクとして、アライメント溝13Cの形
成予定部分のマスク層101をバッファードフッ酸による
ウエットエッチングで除去する。次に、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液を用いたシリコン異方性
エッチングを行い、所定の位置にアライメント溝となる
V溝13Cを形成する(図5(a))。
As the second support substrate 4, a (100) oriented silicon substrate is used. First, a mask layer 101 of silicon oxide is formed on both surfaces of the second support substrate 4 by thermal oxidation. Using a photoresist or the like as a mask, the mask layer 101 in a portion where the alignment groove 13C is to be formed is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid. Next, silicon anisotropic etching using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is performed to form alignment grooves at predetermined positions.
A V-shaped groove 13C is formed (FIG. 5A).

【0063】アライメント溝13C形成後、再びバッファ
ードフッ酸を用いて基板4両面のマスク層101を除去す
る。そして、コイル下面配線114として、銅を蒸着によ
り成膜し、パターニングする(図5(b))。次に、下面
配線−コア間絶縁層117としてポリイミドを塗布し、パ
ターニングする(図5(c))。
After the formation of the alignment grooves 13C, the mask layers 101 on both surfaces of the substrate 4 are removed again using buffered hydrofluoric acid. Then, as the coil lower surface wiring 114, copper is deposited by vapor deposition and patterned (FIG. 5B). Next, polyimide is applied and patterned as the lower wiring-core insulating layer 117 (FIG. 5C).

【0064】次に、電気メッキを行うための種電極層11
1としてクロムを蒸着した上に、金を蒸着する(図5
(d))。次に、フォトレジスト層112を塗布する。本実
施例では、厚塗りに適したSU-8(Micro Chem製)を使用
した(図5(e))。
Next, a seed electrode layer 11 for performing electroplating
As shown in Fig. 1, chromium is deposited and then gold is deposited (Fig. 5
(D)). Next, a photoresist layer 112 is applied. In this example, SU-8 (manufactured by Micro Chem) suitable for thick coating was used (FIG. 5 (e)).

【0065】次に、フォトレジスト層112を、露光およ
び現像し、パターニングを行う。この工程で除去された
部分が、固定コア10A、10B、コイル側面配線115の雌型
となる(図5(f))。次に、種電極層111に電圧を印加
しながら、パーマロイ層113の電気メッキを行う(図5
(g))。
Next, the photoresist layer 112 is exposed, developed, and patterned. The portion removed in this step becomes the female mold of the fixed cores 10A and 10B and the coil side wiring 115 (FIG. 5 (f)). Next, electroplating of the permalloy layer 113 is performed while applying a voltage to the seed electrode layer 111 (FIG. 5).
(G)).

【0066】次に、フォトレジスト層112と種電極層111
をドライエッチングで除去する(図5(h))。次に、エ
ポキシ樹脂119を塗布し、上面を機械的に研磨して平坦
化する(図5(i))。
Next, the photoresist layer 112 and the seed electrode layer 111
Is removed by dry etching (FIG. 5 (h)). Next, an epoxy resin 119 is applied, and the upper surface is mechanically polished and flattened (FIG. 5 (i)).

【0067】次に、固定コア10Aの上面に上面配線−コ
ア間絶縁層118としてポリイミドを塗布し、パターニン
グする(図5(j))。次に、上面配線−コア間絶縁層11
8の上面にコイル上面配線116として銅を蒸着し、パター
ニングする(図5(k))。
Next, polyimide is applied to the upper surface of the fixed core 10A as the upper surface wiring-core insulating layer 118, and is patterned (FIG. 5 (j)). Next, the upper surface wiring-core insulating layer 11
Copper is vapor-deposited on the upper surface of 8 as the coil upper surface wiring 116, and is patterned (FIG. 5 (k)).

【0068】最後に、エポキシ樹脂119を除去する(図5
(l))。以上により、第2支持基板4に、アライメント
溝13C、コイル9A、9B、固定コア10A、10Bが一体形成さ
れる。
Finally, the epoxy resin 119 is removed (FIG. 5).
(L)). As described above, the alignment groove 13C, the coils 9A and 9B, and the fixed cores 10A and 10B are integrally formed on the second support substrate 4.

【0069】続いて、図6を用いて、スペーサ基板3の製
造方法を説明する。スペーサ基板3としては、(100)方位
のシリコン基板を用いる。まず、スペーサ基板3両面
に、熱酸化により、酸化シリコンのマスク層101 を成膜
する。フォトレジスト等をマスクとして、アライメント
溝13Bの形成予定部分のマスク層101をバッファードフッ
酸によるウエットエッチングで除去する。同様に基板3
のもう一方の面にも上記フォトレジストプロセスとエッ
チングプロセスを繰り返す。
Next, a method of manufacturing the spacer substrate 3 will be described with reference to FIG. As the spacer substrate 3, a (100) oriented silicon substrate is used. First, a mask layer 101 of silicon oxide is formed on both surfaces of the spacer substrate 3 by thermal oxidation. Using a photoresist or the like as a mask, the mask layer 101 in a portion where the alignment groove 13B is to be formed is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid. Substrate 3 as well
The above-described photoresist process and etching process are repeated on the other side of the process.

【0070】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液を用いたシリコン異方性エッチングを行い所
定の位置にアライメント溝となるV溝13Bを形成する(図
6(a))。アライメント溝13B形成後、再びバッファー
ドフッ酸を用いて基板3両面のマスク層101を除去する。
Next, silicon anisotropic etching using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is performed to form V-grooves 13B serving as alignment grooves at predetermined positions (FIG.
6 (a)). After the formation of the alignment grooves 13B, the mask layers 101 on both surfaces of the substrate 3 are removed again using buffered hydrofluoric acid.

【0071】基板3の何れか一方の面に、次の工程での
マスクとなるフォトレジスト層102として、フォトレジ
ストを塗布し、これを露光・現像する(図6(b))。
A photoresist is applied to one of the surfaces of the substrate 3 as a photoresist layer 102 serving as a mask in the next step, and the photoresist is exposed and developed (FIG. 6B).

【0072】この露光・現像後、ICP-RIE装置を用いて
シリコンのドライエッチング加工を行い、図6(c)に示
すような貫通孔を形成する。
After the exposure and development, dry etching of silicon is performed using an ICP-RIE apparatus to form through holes as shown in FIG.

【0073】以上により、スペーサ基板3に、アライメ
ント溝13Bと貫通孔が形成される。
As described above, the alignment groove 13B and the through hole are formed in the spacer substrate 3.

【0074】続いて、第1支持基板2と第2支持基板4とス
ペーサ基板3を接合する。これらの接合は、まず、第2支
持基板4のアライメント溝13Cにファイバ14を置いた後
に、これにスペーサ基板3のアライメント溝13Bが一致す
るようにスペーサ基板3を配置し、ファイバ14を設置し
たアライメント溝に接着剤を入れて接着剤を硬化するこ
とで行った。同様に、スペーサ基板3の上面のアライメ
ント溝13Bにファイバ14を設置し、これに第1支持基板2
のアライメント溝13Aが一致するように第1支持基板2を
配置、接着する。これにより、スペーサ基板3の上下面
に、第1支持基板2と第2支持基板4を所定のアライメント
精度を持って接合し、3層構造を持つ本実施例の光偏向
器とすることができる。
Subsequently, the first support substrate 2, the second support substrate 4, and the spacer substrate 3 are joined. For these bondings, first, after placing the fiber 14 in the alignment groove 13C of the second support substrate 4, the spacer substrate 3 was disposed so that the alignment groove 13B of the spacer substrate 3 coincided with the fiber 14, and the fiber 14 was placed. This was performed by putting an adhesive in the alignment groove and curing the adhesive. Similarly, the fiber 14 is installed in the alignment groove 13B on the upper surface of the spacer substrate 3, and the first support substrate 2
The first support substrate 2 is arranged and bonded so that the alignment grooves 13A of the first substrate 2 coincide with each other. Thereby, the first support substrate 2 and the second support substrate 4 are joined to the upper and lower surfaces of the spacer substrate 3 with predetermined alignment accuracy, and the optical deflector of the present embodiment having a three-layer structure can be obtained. .

【0075】以上のように構成されたC字型固定コアを
持つ本実施例の光偏向器の動作原理を説明する。
The operating principle of the optical deflector of this embodiment having the C-shaped fixed core configured as described above will be described.

【0076】本実施例の光偏向器の可動板5の回動振動
は、可動コア7A、7Bを磁気的に吸引することによって行
い、こうして可動板5上に形成された反射面8を連続的に
回動振動させることにより、ここに入射した光を偏向・
走査することができる。
The pivoting vibration of the movable plate 5 of the optical deflector of this embodiment is performed by magnetically attracting the movable cores 7A and 7B, and the reflecting surface 8 formed on the movable plate 5 is continuously rotated. The light incident here is deflected by
Can be scanned.

【0077】以下に詳細に説明する。本明細書において
「C字型の固定コア」とは、図1のように固定コア10Aの
形状が、その両端面が対向するように構成されている固
定コアとする。
The details will be described below. In the present specification, the “C-shaped fixed core” is a fixed core in which the shape of the fixed core 10A is configured such that both end surfaces thereof face each other as shown in FIG.

【0078】ねじりバネ6の中心軸から片側のみ(可動
コア7A、コイル9A及び固定コア10A)の状況を説明して
いる図3を用いて動作原理を説明する。
The principle of operation will be described with reference to FIG. 3, which illustrates the situation of only one side (movable core 7A, coil 9A and fixed core 10A) from the central axis of torsion spring 6.

【0079】電流源からコイル9Aに電流を流すと、固定
コア10A中に矢印の向きに磁束が発生する。この磁束
は、矢印Φで示した方向に、固定コア10A、空隙12B、可
動コア7A、空隙12A、固定コア10Aの順に磁気回路を周回
し、可動コア7Aが、固定コア10Aとのオーバーラップ量x
を増加させる方向、つまり可動板5法線方向Fに引き込
まれる。
When a current flows from the current source to the coil 9A, a magnetic flux is generated in the fixed core 10A in the direction of the arrow. The magnetic flux circulates around the magnetic circuit in the direction indicated by the arrow Φ in the order of the fixed core 10A, the air gap 12B, the movable core 7A, the air gap 12A, and the fixed core 10A, and the movable core 7A overlaps with the fixed core 10A. x
, That is, in the normal direction F of the movable plate 5.

【0080】ここで、可動コア7Aと固定コア10A間の空
隙のパーミアンスPg(x)は、 Pg(x)=μ0w{(t-(x+x0))/(R+2δ)+(x+x0)/2δ} (1) で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、δは空隙
の距離、tは固定コアの厚さ(F方向の長さ)、Rは可動
コアの厚さ、wは可動コアの幅(方向Φの長さ)、xは
可動コアの変位、x0は初期状態のオーバーラップ長さで
ある。
Here, the permeance P g (x) of the gap between the movable core 7A and the fixed core 10A is P g (x) = μ 0 w {(t− (x + x 0 )) / (R + 2δ) ) + (x + x 0 ) / 2δ} (1) Here, μ 0 is the magnetic permeability of vacuum, δ is the distance of the air gap, t is the thickness of the fixed core (length in the F direction), R is the thickness of the movable core, and w is the width of the movable core (in the direction Φ). Length), x is the displacement of the movable core, and x 0 is the overlap length in the initial state.

【0081】磁気回路を構成する空隙以外のパーミアン
スをPとすると、磁気回路全体のポテンシャルエネルギ
Wは、 W=1/2・(1/P+1/Pg)-1(Ni)2 (2) で与えられる。ここで、Nはコイル9Aの巻数、iはコイ
ル9Aに流れる電流である。
Assuming that the permeance other than the air gap forming the magnetic circuit is P, the potential energy W of the entire magnetic circuit is W = 1/2 · (1 / P + 1 / P g ) −1 (Ni) 2 (2 ). Here, N is the number of turns of the coil 9A, and i is the current flowing through the coil 9A.

【0082】比透磁率が十分大きな磁性材料で、可動コ
ア7Aと固定コア10Aを構成すると、P gと比べPはほぼ無限
大とみなすことができる。したがって、空隙部に生じる
発生力Fは、 F=-dW/dx=-μ0w/2・{1/(2δ)-1/(R+2δ)}(Ni)2 (3) で与えられる。これにより本発明のC字型固定コアを配
した光偏向器では、発生力Fが、コイルの巻数N、電流i
の2乗に比例することが分かる。
A magnetic material having a sufficiently high relative magnetic permeability and a movable core
A When 7A and fixed core 10A are configured, P gP is almost infinite compared to
Can be regarded as large. Therefore, it occurs in the gap
The generated force F is: F = -dW / dx = -μ0w / 2 ・ {1 / (2δ) -1 / (R + 2δ)} (Ni)Two (3) given by Thereby, the C-shaped fixed core of the present invention is arranged.
In the optical deflector, the generated force F is determined by the number of coil turns N and the current i
You can see that it is proportional to the square of

【0083】可動コア7Aは、図3のように、可動板5にお
いてモーメントアームを有する位置に構成されているた
め、この発生力Fにより可動板5を回動するようなトルク
が発生する。
As shown in FIG. 3, since the movable core 7A is configured at a position having a moment arm in the movable plate 5, the generated force F generates a torque to rotate the movable plate 5.

【0084】一方、可動板5が回動することによりねじ
りバネ6が捩じられ、これによって発生するねじりバネ6
のバネ反力F’と可動板5の変位角ψとの関係は、 ψ=((F’・L)・l)/(2・G・Ip) (4) で与えられる。ここでGは横弾性係数、Lはねじりバネの
中心軸から力点までの距離、lはねじりバネの長さ、Ip
は断面二次極モーメントである。そして、発生力Fとバ
ネ反力F’が釣り合う位置まで可動板5が回動する。した
がって、数式(4)のF’に数式(3)のFを代入すれ
ば、可動板5の変位角ψはコイル9Aに流れる電流iの2乗
に比例することが分かる。
On the other hand, when the movable plate 5 rotates, the torsion spring 6 is twisted, and the torsion spring 6
The relationship between the spring reaction force F ′ and the displacement angle の of the movable plate 5 is given by ψ = ((F ′ · L) · l) / (2 · G · I p ) (4) Where G is the transverse elastic modulus, L is the distance from the central axis of the torsion spring to the point of force, l is the length of the torsion spring, I p
Is the second pole moment of area. Then, the movable plate 5 rotates to a position where the generated force F and the spring reaction force F 'are balanced. Therefore, if F in Equation (3) is substituted for F 'in Equation (4), it can be seen that the displacement angle の of the movable plate 5 is proportional to the square of the current i flowing through the coil 9A.

【0085】こうして、コイル9Aに流す電流を制御する
ことにより、可動板5の変位角ψを制御できるので、反
射面8に入射する光の反射方向を自由に制御でき、連続
的に反復動作すれば光走査を行うことができる。
Thus, by controlling the current flowing through the coil 9A, the displacement angle の of the movable plate 5 can be controlled, so that the reflection direction of the light incident on the reflection surface 8 can be freely controlled, and the continuous repetitive operation can be performed. For example, optical scanning can be performed.

【0086】ところで、本実施例の光偏向器は、反射面
8が1mm×1mmの大きさとして構成されている。光の最大
偏向角が約35度、偏向器の共振周波数が約22kHzであ
る。上記説明では、ICP-RIE装置を用いてシリコンのド
ライエッチング加工を行いて可動板5及びねじりバネ6を
形成すると述べたが、弾性支持部(ねじりバネ)6は、K
OHなどのアルカリ溶液を用いた異方性エッチングにより
(100)面と(111)面に囲まれた台形断面を有する様にもで
きる。ここでは、例えば、上底(短い辺を上底とする)
の寸法が20μm、弾性支持部6の片側の長さが5000μmと
なる。
Incidentally, the optical deflector of this embodiment has a reflecting surface.
8 is configured as a size of 1 mm x 1 mm. The maximum deflection angle of the light is about 35 degrees, and the resonance frequency of the deflector is about 22 kHz. In the above description, the movable plate 5 and the torsion spring 6 are formed by performing dry etching of silicon using an ICP-RIE apparatus.
By anisotropic etching using an alkaline solution such as OH
It is also possible to have a trapezoidal cross section surrounded by the (100) plane and the (111) plane. Here, for example, the upper base (short side is the upper base)
Is 20 μm, and the length of one side of the elastic support portion 6 is 5000 μm.

【0087】また、上記製造方法では、可動板5と弾性
支持部6の厚さは第1支持基板2の厚さ200μmとなってい
るが、弾性支持部6形成予定部分を形成前にシリコンの
異方性エッチングにより掘り下げておくことにより、弾
性支持部6の厚さをより薄く構成することも可能であ
る。その場合、弾性支持部6の長さを、より短く設定す
ることができる。
In the above manufacturing method, the thickness of the movable plate 5 and the elastic support portion 6 is 200 μm of the thickness of the first support substrate 2. By digging down by anisotropic etching, it is possible to make the thickness of the elastic support portion 6 thinner. In that case, the length of the elastic support portion 6 can be set shorter.

【0088】さらに、第1支持基板2を(110)方位のシリ
コン基板とし、異方性エッチングを行うことにより弾性
支持部6の断面形状が(110)面と(111)面に囲まれた長方
形形状とすることもできる。この場合、可動板5と弾性
支持部6の厚さは第1支持基板2の厚さ200μmとし、例え
ば、弾性支持部6の長さが3100μm、幅が75μmと設定し
て、上記と同様の最大偏向角、共振周波数を持つ本実施
例の光偏向器とすることができる。
Further, the first support substrate 2 is a (110) oriented silicon substrate, and the cross-sectional shape of the elastic support portion 6 is anisotropically etched to form a rectangular shape surrounded by the (110) plane and the (111) plane. It can also be shaped. In this case, the thickness of the movable plate 5 and the elastic support portion 6 is 200 μm of the thickness of the first support substrate 2, for example, the length of the elastic support portion 6 is set to 3100 μm, the width is set to 75 μm, and the same as above. The optical deflector of this embodiment having the maximum deflection angle and the resonance frequency can be obtained.

【0089】以下に示す何れの実施例においても、本実
施例と同様のサイズとして、それぞれの実施例の光偏向
器を構成することができる。
In any of the embodiments described below, the optical deflector of each embodiment can be configured to have the same size as this embodiment.

【0090】本実施例の構成とすることで、可動部分に
電気的配線を施す必要がなく、そして可動コア7A、7Bを
モーメントアームが最大となる部分にのみ効果的に設置
して、発生トルクを大きく可動部分を軽量に構成するこ
とができる。また、4個のC字型の固定コア10A、10Bを配
置したことで、コイルの占有面積を小さくし、漏れ磁束
の少ない磁気回路構成となっている。そのため、本実施
例の光偏向器は、小型で耐久性の高い光偏向器を実現で
きる。
By employing the structure of this embodiment, it is not necessary to provide electric wiring to the movable part, and the movable cores 7A and 7B are effectively installed only in the part where the moment arm is maximum, thereby generating torque. The movable part can be configured to be lightweight. Further, by arranging the four C-shaped fixed cores 10A and 10B, the area occupied by the coil is reduced, and a magnetic circuit configuration with less leakage magnetic flux is provided. Therefore, the optical deflector of the present embodiment can realize a small and highly durable optical deflector.

【0091】また、図1ではコイル9A、9B及びC字型の固
定コア10A、10Bは、ねじりバネ6のねじり軸を挟んでそ
れぞれ2個ずつ、計4つ配置されているが、ねじり軸を挟
んでそれぞれ1個、計2個配置としても同様の動作を行う
光偏向器を構成できる。
In FIG. 1, the coils 9A and 9B and the C-shaped fixed cores 10A and 10B are arranged two each with the torsion spring 6 interposed therebetween, for a total of four. An optical deflector that performs the same operation can be configured even if two devices are arranged, one each in between.

【0092】また、図1では光偏向素子として反射面8と
したが、反射面8を反射型の回折格子としても、可動板5
の回動振動により同様の動作を行う光偏向器を構成でき
る。この場合、入射光に対して偏向光は回折光となるた
め、1本のビームで複数の偏向光を得ることができる。
以下の実施例でも、特に光偏向素子を反射面8とした場
合について説明しているが、これらの実施例においても
反射型回折格子に置き換えて光偏向器を構成できる。
Although the reflecting surface 8 is used as the light deflecting element in FIG. 1, the reflecting surface 8 may be a reflection type diffraction grating.
An optical deflector that performs the same operation by the rotational vibration of the optical deflector can be configured. In this case, since the deflecting light becomes diffracted light with respect to the incident light, a plurality of deflecting lights can be obtained by one beam.
In the following embodiments, particularly, the case where the light deflecting element is the reflection surface 8 is described. However, in these embodiments, an optical deflector can be configured by replacing the reflection type diffraction grating.

【0093】(実施例2)図7、図8は本発明の実施例2の
光偏向器21を説明する概略図である。図7は本実施例の
光偏向器の上面図、図8は図7のB-B線に沿う断面図であ
る。
(Embodiment 2) FIGS. 7 and 8 are schematic views illustrating an optical deflector 21 according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 is a top view of the optical deflector of the present embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【0094】この光偏向器21も、半導体基板である第1
支持基板2と第2支持基板4をスペーサ基板3の上下面に、
アライメント溝13A、13B、13Cを介してアライメントを
行い、接合した3層構造となっている。
This optical deflector 21 is also a first substrate which is a semiconductor substrate.
Support substrate 2 and second support substrate 4 on the upper and lower surfaces of spacer substrate 3,
Alignment is performed via the alignment grooves 13A, 13B, and 13C, and a three-layer structure is formed.

【0095】図7に示すように、本実施例の光偏向器21
の第1支持基板2には、可動板5と、可動板5の一方の面に
ある反射面8と、もう一方の面にある可動コア7A、7Bが
設けられている。また、この可動板5を弾性的にねじれ
振動自在に支持するねじりバネ6を備えており、これら
可動板5、反射面8、可動コア7A、7B、及びねじりバネ6
は、共に半導体製造技術を応用したマイクロマシニング
技術によって一体的に形成されている。特に可動コア7
A、7Bは、ねじりバネ6のねじり軸と平行な可動板5の対
辺のみに平板状に形成されている。
As shown in FIG. 7, the optical deflector 21 of this embodiment
The first support substrate 2 is provided with a movable plate 5, a reflection surface 8 on one surface of the movable plate 5, and movable cores 7A and 7B on the other surface. Further, a torsion spring 6 for elastically supporting the movable plate 5 to be able to torsionally vibrate is provided, and the movable plate 5, the reflection surface 8, the movable cores 7A and 7B, and the torsion spring 6
Are formed integrally by micromachining technology applying semiconductor manufacturing technology. Especially movable core 7
A and 7B are formed in a flat plate only on the opposite side of the movable plate 5 parallel to the torsion axis of the torsion spring 6.

【0096】図7に示すように、第2支持基板4には、ね
じりバネ6のねじり軸を挟んで一対配置されたU字型の固
定コア10A、10Bが設けられ(ここが実施例1と異な
る)、その周りに通電により基板面内方向に流れる磁束
を発生するコイル9A、9Bが敷設されている。コイル9A、
9Bは電流源に接続されており、電流源により可動板5の
動作を制御する。U字型の固定コア10A、10Bとコイル9
A、9Bは、共にマイクロマシニング技術によって基板4上
に一体的に形成されている。
As shown in FIG. 7, a pair of U-shaped fixed cores 10A and 10B are provided on the second support substrate 4 with the torsion axis of the torsion spring 6 interposed therebetween. Differently, coils 9A and 9B for generating magnetic flux flowing in the in-plane direction of the substrate when energized are provided therearound. Coil 9A,
9B is connected to a current source, and controls the operation of the movable plate 5 by the current source. U-shaped fixed cores 10A, 10B and coil 9
A and 9B are both integrally formed on the substrate 4 by micromachining technology.

【0097】本実施例の光偏向器21は、固定コア10Aの
形状以外の基本構成は実施例1と同一であり、実施例1と
同様の作製方法で作製することができる。以上のように
構成された本実施例の光偏向器は、固定コア10A、10Bの
形状がU字型に形成されていることにより、可動板5と固
定コア10A、10Bが揺動方向に干渉しない構成となってい
る。そのため、大きな偏向角の光偏向器を容易に実現可
能である。
The basic configuration of the optical deflector 21 of this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the shape of the fixed core 10A, and can be manufactured by the same manufacturing method as that of the first embodiment. In the optical deflector of the present embodiment configured as described above, since the fixed cores 10A and 10B are formed in a U-shape, the movable plate 5 and the fixed cores 10A and 10B interfere in the swing direction. It is not configured. Therefore, an optical deflector having a large deflection angle can be easily realized.

【0098】以上のように構成されたU字型固定コアを
持つ本実施例の光偏向器の動作原理を図9を用いて説明
する。図9は、ねじりバネ6の中心軸から片側のみ(可動
コア7A、コイル9A及び固定コア10A)の状況を説明して
おり、U字型の固定コアを配した光偏向器の動作原理を
説明する模式図である。本明細書において、「U字型の
固定コア」とは、図7のように固定コア10Aの形状が、そ
の両端面が互いに同一平面内となるように構成されてい
る固定コアとする。
The operating principle of the optical deflector of this embodiment having the U-shaped fixed core configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 9 illustrates the situation of only one side (the movable core 7A, the coil 9A, and the fixed core 10A) from the center axis of the torsion spring 6, and illustrates the operation principle of the optical deflector having the U-shaped fixed core. FIG. In the present specification, the “U-shaped fixed core” is a fixed core in which the shape of the fixed core 10A is configured such that both end surfaces are in the same plane as shown in FIG.

【0099】電流源(不図示)からコイル9Aに電流を流
すと、コイル9A中に磁束が発生する。この磁束は、矢印
Φで示した方向に、固定コア10A、空隙12A、可動コア7
A、空隙12B、固定コア10Aの順に磁気回路を周回し、可
動コア7Aが、固定コア10Aとのオーバーラップ量xを増加
させる方向、つまり基板法線方向Fに引き込まれる。
When a current flows from a current source (not shown) to the coil 9A, a magnetic flux is generated in the coil 9A. This magnetic flux flows in the direction indicated by the arrow Φ in the fixed core 10A, the air gap 12A, and the movable core 7A.
A, the air gap 12B, and the fixed core 10A go around the magnetic circuit in this order, and the movable core 7A is drawn in the direction of increasing the amount of overlap x with the fixed core 10A, that is, in the substrate normal direction F.

【0100】ここで、可動コア7Aと固定コア10A間の空
隙のパーミアンスPg(x)は、 Pg0w・(x+x0)/(2δ) (5) で与えられる。ここで、μ0は真空の透磁率、δは空隙
の距離、wは固定コアの幅、xは可動コアの変位、x0
初期状態のオーバーラップ長さである。
Here, the permeance P g (x) of the gap between the movable core 7A and the fixed core 10A is given by P g = μ 0 w · (x + x 0 ) / (2δ) (5) Here, μ 0 is the magnetic permeability of vacuum, δ is the distance of the air gap, w is the width of the fixed core, x is the displacement of the movable core, and x 0 is the overlap length in the initial state.

【0101】磁気回路を構成する空隙以外のパーミアン
スをPとすると、磁気回路全体のポテンシャルエネルギ
Wは、 W=1/2・(1/P+1/Pg)-1・(Ni)2 (6) で与えられる。ここで、Nはコイル9Aの巻数、iはコイ
ル9Aに流れる電流である。
Assuming that the permeance of the magnetic circuit other than the air gap is P, the potential energy W of the entire magnetic circuit is W = 1/2 · (1 / P + 1 / P g ) −1 · (Ni) 2 ( 6) given by Here, N is the number of turns of the coil 9A, and i is the current flowing through the coil 9A.

【0102】比透磁率が十分大きな磁性材料で、可動コ
ア7Aと固定コア10Aを構成すると、P gと比べPはほぼ無限
大とみなすことができる。したがって、空隙部に生じる
発生力Fは、 F=-dW/dx=-μ0w/(2δ)・(Ni)2 (7) で与えられる。これにより本発明のU字型固定コアを配
した光偏向器でも、発生力Fが、コイルの巻数N、電流i
の2乗に比例することが分かる。
A magnetic material having a sufficiently large relative magnetic permeability and a movable core
A When 7A and fixed core 10A are configured, P gP is almost infinite compared to
Can be regarded as large. Therefore, it occurs in the gap
The generated force F is: F = -dW / dx = -μ0w / (2δ) ・ (Ni)Two (7) given by Thereby, the U-shaped fixed core of the present invention is arranged.
Generated optical deflector, the generated force F is the number of coil turns N and the current i
You can see that it is proportional to the square of

【0103】可動コア7Aは図9のように、可動板5におい
てモーメントアームを有する位置に構成されているた
め、この発生力Fにより可動板5を回動するようなトルク
が発生する。
As shown in FIG. 9, the movable core 7A is configured at a position having a moment arm in the movable plate 5, and thus the generated force F generates a torque that rotates the movable plate 5.

【0104】一方、可動板5が回動することによりねじ
りバネ6が捩じられ、これによって発生するねじりバネ6
のバネ反力F’と可動板5の変位角ψとの関係は、 ψ=((F’・L)・l)/(2・G・Ip) (8) で与えられる。ここでGは横弾性係数、Lはねじりバネの
中心軸から力点までの距離、lはねじりバネの長さ、Ip
は断面二次極モーメントである。そして、発生力Fとバ
ネ反力F’が釣り合う位置まで可動板5が回動する。した
がって、数式(8)のF’に数式(7)のFを代入すれ
ば、可動板5の変位角ψはコイル9Aに流れる電流iの2乗
に比例することが分かる。
On the other hand, when the movable plate 5 rotates, the torsion spring 6 is twisted, and the torsion spring 6 generated by this is twisted.
The relationship between the spring reaction force F ′ and the displacement angle の of the movable plate 5 is given by ψ = ((F ′ · L) · l) / (2 · G · I p ) (8) Where G is the transverse elastic modulus, L is the distance from the central axis of the torsion spring to the point of force, l is the length of the torsion spring, I p
Is the second pole moment of area. Then, the movable plate 5 rotates to a position where the generated force F and the spring reaction force F 'are balanced. Therefore, if F in Equation (7) is substituted for F 'in Equation (8), it can be seen that the displacement angle ψ of the movable plate 5 is proportional to the square of the current i flowing through the coil 9A.

【0105】こうして、ここでも、コイル9Aに流す電流
を制御することにより可動板5の変位角ψを制御できる
ので、反射面8に入射する光の反射方向を自由に制御で
き、連続的に反復動作すれば光走査を行うことができ
る。
Thus, also in this case, since the displacement angle の of the movable plate 5 can be controlled by controlling the current flowing through the coil 9A, the direction of reflection of the light incident on the reflecting surface 8 can be freely controlled, and it can be continuously repeated. If operated, optical scanning can be performed.

【0106】(実施例3)図10、図11(図10のB-B断面
図)は本発明の実施例3の光偏光器31を説明する概略図
である。
(Embodiment 3) FIGS. 10 and 11 (sectional views taken along the line BB in FIG. 10) are schematic views illustrating an optical deflector 31 according to Embodiment 3 of the present invention.

【0107】この光偏向器31は、本発明の実施例1と同
様の基板構成を有し、第1支持基板2、スペーサ基板3、
第2支持基板4はマイクロマシニング技術を用いて、それ
ぞれ一体形成される。本実施例と上記実施例1とでは、
ねじりバネ6の回動方向と可動コア7A、7Bの形成位置の
関係のみが異なっている。図10に示すように、本実施例
の光偏向器31では、ねじりバネ6のねじり軸と垂直な可
動板5の対辺に可動コア7A、7Bが形成されている。
The optical deflector 31 has the same substrate configuration as that of the first embodiment of the present invention, and includes a first support substrate 2, a spacer substrate 3,
The second support substrates 4 are integrally formed using a micromachining technique. In this embodiment and the first embodiment,
Only the relationship between the rotation direction of the torsion spring 6 and the position where the movable cores 7A and 7B are formed is different. As shown in FIG. 10, in the optical deflector 31 of the present embodiment, movable cores 7A and 7B are formed on opposite sides of the movable plate 5 perpendicular to the torsion axis of the torsion spring 6.

【0108】したがって、本実施例の光偏向器31は、上
記実施例1と同様の作製方法で作製することができる。
Therefore, the optical deflector 31 of this embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as in the first embodiment.

【0109】以上のように構成された本実施例の光偏向
器31は、可動コア7A、7Bと固定コア10A、10Bが揺動方向
に干渉しない構成となっている。そのため大きな偏向角
の光偏向器を容易に実現可能である。動作原理は、基本
的に上記実施例と同じであり、可動コア7A、7Bと磁束の
発生した固定コア10Aまたは10Bとの対向する面の重なり
面積が増加する方向に力が発生して可動板5が駆動され
る。
The optical deflector 31 of the present embodiment configured as described above has a configuration in which the movable cores 7A and 7B and the fixed cores 10A and 10B do not interfere in the swing direction. Therefore, an optical deflector having a large deflection angle can be easily realized. The principle of operation is basically the same as that of the above-described embodiment. 5 is driven.

【0110】また、図10ではコイル9A、9B及びC字型の
固定コア10A、10Bはねじりバネ6のねじり軸を挟んでそ
れぞれ2個ずつ、計4つ配置されているが、ねじり軸を挟
んでそれぞれ1個、計2個配置としても同様の動作を行う
光偏向器を構成できる。また、ねじり軸を挟んだ一方の
側のみに固定コア10Aまたは10B を2個配置する形態とし
ても同様の動作を行う光偏向器を構成できる。
In FIG. 10, the coils 9A and 9B and the C-shaped fixed cores 10A and 10B are arranged two each with the torsion axis of the torsion spring 6 interposed therebetween, for a total of four. Thus, an optical deflector that performs the same operation can be configured even when two devices are arranged, one each. Also, an optical deflector that performs the same operation can be configured by arranging two fixed cores 10A or 10B only on one side of the torsion axis.

【0111】(実施例4)図12は本発明の実施例4の光偏
光器41を説明する概略図である。
(Embodiment 4) FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an optical deflector 41 according to Embodiment 4 of the present invention.

【0112】この光偏向器41は、本発明の実施例1及び3
と同様の基板構成を有し、第1支持基板2、スペーサ基板
3、第2支持基板4はマイクロマシニング技術を用いて、
それぞれ一体形成される。本実施例と上記実施例3とで
は、可動板5の形状と可動コア7A、7Bの作製位置のみが
異なっている。図12に示すように、本実施例の光偏向器
41では、可動板5は、ほば正方形に形成されている反射
面8の周辺部からねじりバネ6のねじり軸に直角な方向に
伸びる突起を有する形状に加工されており、この突起部
分にのみ可動コア7A、7Bが作製されている。
This optical deflector 41 is used in the first and third embodiments of the present invention.
1st support substrate 2, spacer substrate
3, the second support substrate 4 uses micromachining technology,
Each is integrally formed. This embodiment is different from the third embodiment only in the shape of the movable plate 5 and the position where the movable cores 7A and 7B are formed. As shown in FIG. 12, the optical deflector of the present embodiment
In 41, the movable plate 5 is processed into a shape having a projection extending in a direction perpendicular to the torsion axis of the torsion spring 6 from the periphery of the reflection surface 8 formed in a substantially square shape, and only the projection portion is provided. The movable cores 7A and 7B are manufactured.

【0113】したがって、本実施例の光偏向器41の作製
は、上記実施例1及び3と同様の方法で行うことができ
る。動作原理も、基本的に上記実施例と同じであり、可
動コア7A、7Bと磁束の発生した固定コア10Aまたは10Bと
の対向する面の重なり面積が増加する方向に力が発生し
て可動板5が駆動される。
Therefore, the fabrication of the optical deflector 41 of this embodiment can be performed in the same manner as in the first and third embodiments. The operating principle is also basically the same as that of the above-described embodiment, and a force is generated in a direction in which the overlapping area of the facing surfaces of the movable cores 7A and 7B and the fixed core 10A or 10B where the magnetic flux is generated increases, and the movable plate is generated. 5 is driven.

【0114】以上のように構成された本実施例の光偏向
器41は、上記実施例3とほぼ同様の効果を持つととも
に、可動コア7A、7Bを突起状に作製したことにより、モ
ーメントアームを大きくして、より大きなトルクを発生
することができる。
The optical deflector 41 of the present embodiment configured as described above has substantially the same effect as that of the third embodiment, and the movable cores 7A and 7B are formed in a projecting shape, so that the moment arm is formed. Larger torque can be generated.

【0115】また、図12でも、コイル9A、9B及びC字型
の固定コア10A、10Bはねじりバネ6のねじり軸を挟んで
それぞれ2個ずつ、計4つ配置されているが、ねじり軸を
挟んでそれぞれ1個、計2個配置としても同様の動作を行
う光偏向器を構成できる。また、ねじり軸を挟んだ一方
の側のみに固定コア10Aまたは10B を2個配置する形態と
しても同様の動作を行う光偏向器を構成できる。
In FIG. 12, the coils 9A and 9B and the C-shaped fixed cores 10A and 10B are arranged two each with the torsion axis of the torsion spring 6 interposed therebetween, for a total of four. An optical deflector that performs the same operation can be configured even if two devices are arranged, one each in between. Also, an optical deflector that performs the same operation can be configured by arranging two fixed cores 10A or 10B only on one side of the torsion axis.

【0116】(実施例5)図13、図14は本発明の実施例5
の光偏光器51を説明する上面図、B-B断面図である。
(Embodiment 5) FIGS. 13 and 14 show Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 5 is a top view and a BB cross-sectional view illustrating the optical deflector 51 of FIG.

【0117】この光偏向器51は、本発明の実施例2と同
様の基板構成を有し、第1支持基板2、スペーサ基板3、
第2支持基板4はマイクロマシニング技術を用いて、それ
ぞれ一体形成される。図13に示すように、本実施例の光
偏向器51では、第1支持基板2に、ねじりバネ6のねじり
軸と平行な可動板5の対辺周辺の何れか一方に可動コア7
Aが1つ設けられている。第2支持基板4には、1つのU字
型の固定コア10Aとその周りに通電により基板面内方向
に流れる磁束を発生するコイル9Aが前記可動コア7Aと直
列磁気回路を構成するように設置されている。
The optical deflector 51 has the same substrate configuration as that of the second embodiment of the present invention, and includes a first support substrate 2, a spacer substrate 3,
The second support substrates 4 are integrally formed using a micromachining technique. As shown in FIG. 13, in the optical deflector 51 of this embodiment, the movable core 7 is attached to one of the opposite sides of the movable plate 5 parallel to the torsion axis of the torsion spring 6 on the first support substrate 2.
A is provided. On the second support substrate 4, one U-shaped fixed core 10A and a coil 9A that generates a magnetic flux flowing in the in-plane direction of the substrate around the fixed core 10A are installed so as to form a series magnetic circuit with the movable core 7A. Have been.

【0118】コイル9Aは電流源(不図示)に接続されて
おり、電流源により可動板5の動作を制御する。本実施
例と実施例2では、磁気回路を構成する可動コア、固定
コア、コイルの構成個数が異なっているのみである。し
たがって、本実施例の光偏向器51の作製は、上記実施例
2と同様の方法で行うことができる。
The coil 9A is connected to a current source (not shown), and controls the operation of the movable plate 5 by the current source. The present embodiment and the second embodiment are different only in the number of movable cores, fixed cores, and coils constituting the magnetic circuit. Therefore, the fabrication of the optical deflector 51 of the present embodiment is
It can be performed in the same manner as in 2.

【0119】動作原理も上記実施例2と同様である。以
上のように構成された本実施例の光偏向器51は、可動コ
ア7Aを可動板5の片側のみに形成したことにより、可動
部分の慣性モーメントを低減することができ、高速駆動
を行う光偏向器を構成する場合に非常に有利な構成とな
る。
The operation principle is the same as that of the second embodiment. In the optical deflector 51 of the present embodiment configured as described above, since the movable core 7A is formed only on one side of the movable plate 5, the moment of inertia of the movable portion can be reduced, and the This is a very advantageous configuration when configuring a deflector.

【0120】更に、可動コア7Aと磁気回路を構成する固
定コア10Aも1個でよいため、デバイス全体の小型化を図
ることができる。
Furthermore, since only one movable core 7A and one fixed core 10A constituting a magnetic circuit are required, the size of the entire device can be reduced.

【0121】また、本実施例の固定コア10Aの形状をC字
型として、前記実施例1の形態のように可動コア7Aと磁
気回路を構成しても同様の効果を得ることができる。
The same effect can be obtained even if the fixed core 10A of the present embodiment is formed in a C-shape and the movable core 7A and the magnetic circuit are configured as in the embodiment 1 described above.

【0122】(実施例6)図15は本発明の実施例6の光偏
向器61を説明する概略図である。図15は本実施例の光偏
向器61の上面図である。
Embodiment 6 FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an optical deflector 61 according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 15 is a top view of the optical deflector 61 of the present embodiment.

【0123】この光偏向器61は、本発明の実施例1と同
様の基板構成を有し、第1支持基板2、スペーサ基板3、
第2支持基板4はマイクロマシニング技術を用いて、それ
ぞれ一体形成される。本実施例と上記実施例1とでは、
ねじりバネ6の回動方向、及び、前記ねじりバネ6の回動
方向と可動コア7A、7B、7C、7Dの形成位置の関係が異な
っている。本実施例の光偏向器61において、ねじりバネ
6はねじり振動及び曲げ振動自在なバネで構成されてい
て、方形の可動板5を各辺の中央部において、ねじりバ
ネ6の互いのねじり中心軸が直交するように4つのねじり
バネ6で弾性支持する構造になっている。
The optical deflector 61 has the same substrate configuration as that of the first embodiment of the present invention, and includes a first support substrate 2, a spacer substrate 3,
The second support substrates 4 are integrally formed using a micromachining technique. In this embodiment and the first embodiment,
The rotation direction of the torsion spring 6 and the relationship between the rotation direction of the torsion spring 6 and the formation positions of the movable cores 7A, 7B, 7C, 7D are different. In the optical deflector 61 of the present embodiment, a torsion spring
Reference numeral 6 denotes a torsion vibration and bending vibration spring. It has a supporting structure.

【0124】4つの可動コア7A、7B、7C、7Dは、4つのね
じりバネ6の形成方向と基板平面内に45度ずれて十字型
に直交して可動板5の対角線に沿って形成され、これら
の可動コア7A、7B、7C、7Dに対して、図15に示すよう
に、コイル9A、9B、9C、9Dの巻かれたC字型の固定コア1
0A、10B、10C、10Dが空隙を挟んで4つ対向配置されて
いる。
The four movable cores 7A, 7B, 7C, 7D are formed along the diagonal line of the movable plate 5 perpendicular to the cross shape at a 45 ° offset from the direction of formation of the four torsion springs 6 in the plane of the substrate, For these movable cores 7A, 7B, 7C, and 7D, as shown in FIG. 15, a C-shaped fixed core 1 wound with coils 9A, 9B, 9C, and 9D.
Four pairs of 0A, 10B, 10C, and 10D are opposed to each other with a gap therebetween.

【0125】本実施例の光偏向器61は、上記実施例1と
同様の作製方法で作製することができる。
The optical deflector 61 of this embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as in the first embodiment.

【0126】以上のように構成された本実施例の光偏向
器61では、コイル9A、9B、9C、9Dのいずれか1つに通電
することにより、図15の上面図から見て可動コア7A-7C
方向または7B-7D方向をねじりの中心軸とする1方向に
可動板5を揺動させ、これら4つのコイルを使用して2次
元的に光偏向を行うことができる。また、可動板5の位
置を保持するような駆動(所謂サーボロック)も行うこ
とができる。
In the optical deflector 61 of the present embodiment configured as described above, by energizing any one of the coils 9A, 9B, 9C and 9D, the movable core 7A is viewed from the top view of FIG. -7C
The movable plate 5 can be swung in one direction with the direction or the 7B-7D direction as the central axis of the torsion, and light deflection can be performed two-dimensionally using these four coils. In addition, driving (so-called servo lock) for holding the position of the movable plate 5 can also be performed.

【0127】(実施例7)ここまでの実施例では可動コ
アを軟磁性体で構成していたが、実施例7では硬磁性体
で構成する。図16は、本発明の実施例7のマイクロ光偏
向器を説明するための斜視図を示している。図17と図18
は、それぞれ上面図と側面図である。図18においては、
分かりやすくするために、シリコン単結晶薄板320の一
部を破断し、図16の切断線306におけるトーションスプ
リング328の断面を示している。
(Embodiment 7) In the embodiments described so far, the movable core is made of a soft magnetic material. In the seventh embodiment, the movable core is made of a hard magnetic material. FIG. 16 is a perspective view illustrating a micro optical deflector according to a seventh embodiment of the present invention. Figures 17 and 18
Are a top view and a side view, respectively. In FIG. 18,
For the sake of clarity, a part of the silicon single crystal thin plate 320 is cut away, and a cross section of the torsion spring 328 at a cutting line 306 in FIG. 16 is shown.

【0128】本実施例のマイクロ光偏向器において、シ
リコン単結晶薄板320には、バルクマイクロマシニング
技術により、トーションスプリング328、329とミラー33
0が、一体に形成されている。ミラー330の端には、着磁
された硬磁性体材料からなる可動コア341が固定されて
いる。トーションスプリング328、329は、断面形状がH
字形状となっている。これは、4つの内角が270°、
8つの内角が90°の12角形であり、回転対称形状で
ある。そして、実質的に扁平な形状部分の組み合わせで
構成され、該扁平な形状部分は最も撓みやすい方向が交
差(90度)するように配置されている。可動コア341
の着磁形態は、長く伸びる方向の両端部の一方がN極、
他方がS極になっている。これにより、電磁石である固
定コア342の両端部がN極とS極、またはS極とN極に
なるときに、可動コア341の両端部には共に吸引力、ま
たは反発力が固定コア342から加わって、ミラー330がト
ーションスプリング328、329のねじり軸の回りで都合よ
く揺動される。
In the micro optical deflector of this embodiment, the torsion springs 328 and 329 and the mirror 33 are attached to the silicon single crystal thin plate 320 by bulk micromachining technology.
0 is integrally formed. A movable core 341 made of a magnetized hard magnetic material is fixed to an end of the mirror 330. The sectional shape of the torsion springs 328 and 329 is H
It is shaped like a letter. This means that the four interior angles are 270 °,
It is a dodecagon having eight interior angles of 90 °, which is a rotationally symmetric shape. And it is comprised by the combination of a substantially flat shape part, and this flat shape part is arrange | positioned so that the direction which most easily bends may cross | intersect (90 degrees). Movable core 341
The magnetized form is that one of both ends in the direction of elongation is N pole,
The other is an S pole. Accordingly, when the both ends of the fixed core 342, which is an electromagnet, become the N pole and the S pole, or the S pole and the N pole, both ends of the movable core 341 receive an attractive force or a repulsive force from the fixed core 342. In addition, the mirror 330 is conveniently rocked about the torsion axis of the torsion springs 328,329.

【0129】ミラー330は、表面に光の反射率の高い物
質がコーティングされており、トーションスプリング32
8、329によりその長軸であるねじり軸の回りに揺動自在
に支持されている。
The mirror 330 has a surface coated with a substance having a high light reflectance, and the torsion spring 32 is provided.
8, 329, it is swingably supported around its long axis, the torsion axis.

【0130】ガラス基板340の上には、固定コア342が配
置されており、この固定コア342をコイル345が周回して
いる。そして、シリコン単結晶薄板320とガラス基板340
は、可動コア341と固定コア342のほぼ平行に対向する面
が、所定の間隔を保つように接合されている。すなわ
ち、ミラー330が揺動するときに、これら対向する面が
ほぼ平行状態を保ったままその重なり面積が変化する様
になっている。
On the glass substrate 340, a fixed core 342 is arranged, and a coil 345 circulates around the fixed core 342. Then, the silicon single crystal thin plate 320 and the glass substrate 340
The surfaces of the movable core 341 and the fixed core 342 that are substantially parallel to each other are joined so as to keep a predetermined interval. That is, when the mirror 330 oscillates, the overlapping area changes while the opposing surfaces remain substantially parallel.

【0131】図19を用いて、本実施例の光偏向器の動作
について説明する。コイル345に通電すると、固定コア3
42が励磁される。図19では、固定コア342の図中手前側
がN極に、奥側がS極に励磁されている様子を表してい
る。すると、可動コア341は、手前側がS極に、奥側が
N極に励磁されているとして、図19の矢印の方向に引き
付けられる。可動コア341と固定コア342は、図18に示す
ように、上記対向面の重なり面積が増加できる様に非通
電時には高さが異なる状態で配置されているので、トー
ションスプリング328、329の回りに左回りの回転モーメ
ントが生じる。固定コア342が逆に励磁される場合は、
この逆の回転モーメントが生じる。ミラー330の共振周
波数に合わせてコイル345への通電をON/OFFする
と、ミラー330がトーションスプリング328、329の回り
に共振を起こす。この状態でミラー330に光線を入射す
ることで、光の走査を行うことができる。
The operation of the optical deflector of this embodiment will be described with reference to FIG. When the coil 345 is energized, the fixed core 3
42 is excited. FIG. 19 illustrates a state where the near side of the fixed core 342 in the figure is excited to the N pole and the far side is excited to the S pole. Then, the movable core 341 is attracted in the direction of the arrow in FIG. 19, assuming that the near side is excited to the S pole and the far side is excited to the N pole. As shown in FIG. 18, the movable core 341 and the fixed core 342 are arranged at different heights when no power is supplied so that the overlapping area of the opposing surfaces can be increased. A counterclockwise turning moment occurs. If the fixed core 342 is excited in reverse,
This reverse rotational moment occurs. When energization of the coil 345 is turned on / off in accordance with the resonance frequency of the mirror 330, the mirror 330 resonates around the torsion springs 328 and 329. In this state, light rays can enter the mirror 330 to perform light scanning.

【0132】次に、本光偏向器の作製方法を説明する。
まず、図20を用いて、シリコン単結晶薄板320の加工方
法を説明する。図中左側は、図16の切断線306における
断面図であり、右側は、切断線309における断面図であ
る。
Next, a method of manufacturing the present optical deflector will be described.
First, a method for processing the silicon single crystal thin plate 320 will be described with reference to FIG. The left side in the figure is a cross-sectional view taken along the section line 306 in FIG. 16, and the right side is a cross-sectional view taken along the section line 309.

【0133】1.先ず、シリコン単結晶薄板320の片面
に、種電極層360を成膜する。(a)。 2.種電極層360の上に、厚膜レジスト層361(例えば、
MicroChem社製SU−8)を成膜し、フォトリソグラフ
ィ技術で可動コア341形成用のパターニングを行う
(b)。 3.硬磁性体層362を種電極層360の上に電解メッキで成
膜する(c)。
1. First, a seed electrode layer 360 is formed on one surface of a silicon single crystal thin plate 320. (A). 2. On the seed electrode layer 360, a thick resist layer 361 (for example,
SU-8) manufactured by MicroChem is formed into a film, and patterning for forming the movable core 341 is performed by photolithography (b). 3. The hard magnetic layer 362 is formed on the seed electrode layer 360 by electrolytic plating (c).

【0134】4.厚膜レジスト層361及び種電極層360を
除去する(d)。硬磁性体層362の下の種電極層360はそ
のまま残る。 5.シリコン単結晶薄板320の両面に、マスク層350(例
えば、レジスト等)を成膜し、図16に示す形態の単結晶
薄板320形成用のパターニングをフォトリソグラフィ技
術で行う(e)。 6.ICP-RIEのようなエッチング法を用いて、両面より
一定の深さまで垂直エッチングを行う(f)。この深さ
は、断面がH字形状のトーションスプリング328、329の
中央の架橋部の厚さを規定するものである。この深さの
倍がこの架橋部の厚さとなる。 7.マスク層350を除去し、新たなマスク層351を成膜、
及びパターニングする(g)。
4. The thick resist layer 361 and the seed electrode layer 360 are removed (d). The seed electrode layer 360 below the hard magnetic layer 362 remains as it is. 5. A mask layer 350 (for example, a resist or the like) is formed on both surfaces of the silicon single crystal thin plate 320, and patterning for forming the single crystal thin plate 320 shown in FIG. 16 is performed by photolithography (e). 6. Using an etching method such as ICP-RIE, vertical etching is performed from both surfaces to a certain depth (f). This depth defines the thickness of the central bridge portion of the torsion springs 328 and 329 having an H-shaped cross section. Double the depth is the thickness of the bridge. 7. The mask layer 350 is removed, a new mask layer 351 is formed,
And patterning (g).

【0135】8.ICP-RIEのようなエッチング法を用い
て、下面より垂直エッチングを行う。エッチングは、最
も深い部位がシリコン単結晶薄板320の中央に達するま
で行う(h)。
8. Vertical etching is performed from the lower surface by using an etching method such as ICP-RIE. The etching is performed until the deepest portion reaches the center of the silicon single crystal thin plate 320 (h).

【0136】9.更に、ICP-RIEのようなエッチング法
を用いて、上面より垂直エッチングを行う。エッチング
は、最も深い部位がシリコン単結晶薄板320を貫通する
まで行う(i)。トーションスプリング328、329の部分
では、H字形状のトーションスプリング328、329の所定
の厚さの架橋部を残した所で止る。H字形状のトーショ
ンスプリング328、329の両側の柱部の厚さ(典型的には
架橋部の厚さと等しい)はマスク層351の上下両面の一
対のストライプ部の幅で規定される。 10.最後に、マスク層351を除去する(j)。
9. Further, vertical etching is performed from the upper surface by using an etching method such as ICP-RIE. The etching is performed until the deepest portion penetrates the silicon single crystal thin plate 320 (i). In the portion of the torsion springs 328, 329, the H-shaped torsion springs 328, 329 stop at a position where a bridge portion of a predetermined thickness is left. The thickness of the pillars on both sides of the H-shaped torsion springs 328 and 329 (typically equal to the thickness of the bridge) is defined by the width of a pair of stripes on the upper and lower surfaces of the mask layer 351. 10. Finally, the mask layer 351 is removed (j).

【0137】次に、図21を用いて、ガラス基板340の加
工方法を説明する。図21は、図16の切断線307における
断面図である。
Next, a method for processing the glass substrate 340 will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a sectional view taken along section line 307 in FIG.

【0138】1.ガラス基板340の片面に種電極層370を
成膜する(a)。 2.種電極層370の上に厚膜レジスト層371を成膜し、固
定コイル342形成用のパターニングを行う(b)。 3.種電極層370の上に、コイル345の下配線層372を電
解メッキで成膜する(c)。 4.下配線層372部分以外の厚膜レジスト層371と種電極
層370を除去する(d)。 5.下配線層372の上に、絶縁層373を成膜し、両側部の
配線層382、383形成用のパターニングを行う(e)。
[0138] 1. A seed electrode layer 370 is formed on one side of a glass substrate 340 (a). 2. A thick resist layer 371 is formed on the seed electrode layer 370, and patterning for forming the fixed coil 342 is performed (b). 3. On the seed electrode layer 370, the lower wiring layer 372 of the coil 345 is formed by electrolytic plating (c). 4. The thick resist layer 371 and the seed electrode layer 370 other than the lower wiring layer 372 are removed (d). 5. An insulating layer 373 is formed on the lower wiring layer 372, and patterning for forming the wiring layers 382 and 383 on both sides is performed (e).

【0139】6.絶縁層373の上に、種電極層374を成膜
する(f)。 7.種電極層374の上に厚膜レジスト層375を成膜し、固
定コア342である軟磁性体層376と両側部の配線層382、3
83を形成できる様にパターニングを行う(g)。 8.厚膜レジスト層375の無い種電極層374の部分上に、
軟磁性体層376と両側部の配線層382、383を電解メッキ
で成膜する(h)。 9.厚膜レジスト層375と種電極層374を除去する
(i)。 10.再び絶縁層377を成膜し、上配線層380形成用のパ
ターニングを行う(j)。このパターニングで、絶縁層
377は両側部の配線層382、383の頂部の所のみ除かれて
いる。
6. A seed electrode layer 374 is formed on the insulating layer 373 (f). 7. A thick resist layer 375 is formed on the seed electrode layer 374, and the soft magnetic layer 376 as the fixed core 342 and the wiring layers 382 and 3 on both sides are formed.
Patterning is performed so that 83 can be formed (g). 8. On the portion of the seed electrode layer 374 without the thick film resist layer 375,
The soft magnetic layer 376 and the wiring layers 382 and 383 on both sides are formed by electrolytic plating (h). 9. The thick resist layer 375 and the seed electrode layer 374 are removed (i). 10. An insulating layer 377 is formed again, and patterning for forming the upper wiring layer 380 is performed (j). With this patterning, the insulating layer
377 is removed only at the top of the wiring layers 382 and 383 on both sides.

【0140】11.絶縁層377の上に、種電極層378を成
膜する(k)。 12.種電極層378の上に厚膜レジスト層379を成膜し、
パターニングを行う(l)。このパターニングで、厚膜
レジスト層379は両側部の配線層382、383の外部の所の
み除かれている。 13.種電極層378の上に、上配線層380を電解メッキで
成膜する(m)。 14.最後に、厚膜レジスト層379と種電極層378を除去
する(n)。
11. A seed electrode layer 378 is formed on the insulating layer 377 (k). 12. A thick resist layer 379 is formed on the seed electrode layer 378,
Patterning is performed (l). By this patterning, the thick-film resist layer 379 is removed only at locations outside the wiring layers 382 and 383 on both sides. 13. An upper wiring layer 380 is formed on the seed electrode layer 378 by electrolytic plating (m). 14. Finally, the thick resist layer 379 and the seed electrode layer 378 are removed (n).

【0141】最終的に、図16に示すような光偏向器の形
態になるように、シリコン単結晶薄板320とガラス基板3
40を接合する。この時点においては、可動コア341は上
記した如く適当に着磁されている。
Finally, a silicon single crystal thin plate 320 and a glass substrate 3 are formed so as to form an optical deflector as shown in FIG.
Join 40. At this point, the movable core 341 is appropriately magnetized as described above.

【0142】本実施例では回転対称形状のH字形状断面
を有するトーションスプリングを用いたが、これは例示
であり、X字形状断面、V字ないし逆V字形状断面(一
体でもよいし、分離していてもよい)、分離したH字形
状断面、十字形状断面(一体でもよいし、分離していて
もよい)などであってもよい。これらのトーションスプ
リングは、ねじれやすくて、撓みにくいという特徴があ
る。本実施例においては、揺動時に可動部がねじりの軸
に垂直な方向に振動しにくくなるため、精度が高く、外
乱の影響を受けにくい光偏向器を実現でき、従来よりも
機械的なQ値が高いため、共振駆動を行ったときに、振
幅が大きくエネルギー効率が高い。
In this embodiment, a torsion spring having a rotationally symmetric H-shaped cross section is used. However, this is merely an example, and an X-shaped cross section, a V-shaped or an inverted V-shaped cross section (either integral or separated) may be used. Or a separated H-shaped cross-section, a cross-shaped cross-section (may be integrated or separated), or the like. These torsion springs are characterized in that they are easily twisted and hardly bent. In the present embodiment, since the movable portion is less likely to vibrate in the direction perpendicular to the axis of torsion during swinging, an optical deflector with high accuracy and less affected by disturbance can be realized. Since the value is high, the amplitude is large and the energy efficiency is high when the resonance driving is performed.

【0143】上記実施例1乃至6の形態で、可動コアを
硬磁性体材料で構成してもよい。ただし、この場合は、
都合良く揺動体の揺動運動が起こる様に各形態に合わせ
て可動コアの着磁方向を決める必要がある。
In the embodiments 1 to 6, the movable core may be made of a hard magnetic material. However, in this case,
It is necessary to determine the magnetizing direction of the movable core according to each mode so that the rocking motion of the rocking body occurs conveniently.

【0144】(実施例8)図22は実施例8の光学機器であ
る画像表示装置の基本的な構成を示す概略図である。図
22の画像表示装置において、上記実施例に示された光偏
向器を偏向方向がお互い直交するように2個配置した光
偏向器群201が設けられ、これは水平・垂直方向に入射
光をラスタスキャンする光スキャナ装置として作用す
る。202はレーザ光源である。203はレンズ或いはレンズ
群であり、204は書き込みレンズまたはレンズ群、205は
投影面である。レーザ光源202から入射されたレーザ光
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、光偏向器群201により2次元的に走査される。走査
されたレーザ光は、書き込みレンズ204により投影面205
上に画像を形成する。
(Embodiment 8) FIG. 22 is a schematic diagram showing a basic configuration of an image display apparatus which is an optical apparatus of Embodiment 8. Figure
In the image display device of No. 22, an optical deflector group 201 in which two optical deflectors shown in the above embodiment are arranged so that the deflection directions are orthogonal to each other is provided, which rasterizes the incident light in the horizontal and vertical directions. Act as a scanning optical scanner device. 202 is a laser light source. 203 is a lens or lens group, 204 is a writing lens or lens group, and 205 is a projection surface. The laser light incident from the laser light source 202 undergoes predetermined intensity modulation related to the timing of optical scanning, and is two-dimensionally scanned by the optical deflector group 201. The scanned laser beam is projected onto a projection surface 205 by a writing lens 204.
An image is formed thereon.

【0145】光偏向器群201を実施例6の光偏向器61に置
き換えても同様の画像表示装置を構成可能である。
A similar image display device can be configured by replacing the optical deflector group 201 with the optical deflector 61 of the sixth embodiment.

【0146】(実施例9)図23は、実施例9の光学機器で
ある画像表示装置の基本的な構成を示す図である。図23
において、201は上記実施例に示された光偏向器であ
り、本実施例では入射光を1次元に走査する光スキャナ
装置として作用する。202はレーザ光源である。203はレ
ンズあるいはレンズ群であり、204は書き込みレンズ或
いはレンズ群、206は感光体である。レーザ光源202から
射出されたレーザ光は、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、光偏向器201により1次元的に
走査される。走査されたレーザ光は、書き込みレンズ20
4により感光体206上へ画像を形成する。感光体206は回
転しているので、感光体206上には2次元画像が形成され
る。
(Embodiment 9) FIG. 23 is a diagram showing a basic configuration of an image display apparatus which is an optical apparatus of Embodiment 9. Figure 23
In the present embodiment, reference numeral 201 denotes the optical deflector shown in the above embodiment, and in this embodiment, it functions as an optical scanner for scanning incident light one-dimensionally. 202 is a laser light source. 203 is a lens or lens group, 204 is a writing lens or lens group, and 206 is a photoconductor. The laser light emitted from the laser light source 202 undergoes predetermined intensity modulation related to the timing of optical scanning, and is scanned one-dimensionally by the optical deflector 201. The scanned laser beam is applied to the writing lens 20.
4 forms an image on the photoconductor 206. Since the photoconductor 206 is rotating, a two-dimensional image is formed on the photoconductor 206.

【0147】感光体206は図示しない帯電器により一様
に帯電されており、この上に光を入射することによりそ
の部分に静電潜像を形成する。次に、図示しない現像器
により静電潜像の画像部分にトナー像を形成し、これを
例えば用紙に転写・定着することで印字を行うことが可
能である。
The photosensitive member 206 is uniformly charged by a charger (not shown), and forms an electrostatic latent image on the portion by irradiating light thereon. Next, it is possible to print by forming a toner image on the image portion of the electrostatic latent image by a developing device (not shown) and transferring and fixing the toner image to, for example, paper.

【0148】光偏向器201を実施例6の光偏向器61に置き
換えても同様の画像表示装置を構成可能である。この場
合は、感光体は平面状であって、静止していればよい。
A similar image display device can be constructed by replacing the optical deflector 201 with the optical deflector 61 of the sixth embodiment. In this case, the photoconductor may be flat and stationary.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光偏向器
などの揺動体装置は、可動部分に電気的配線を施さず、
耐久性に優れた簡単な構成で電磁式の駆動を行うことが
できる。また、コイルと固定コア、可動コアの配置と弾
性支持の構成を変えることにより2次元的に偏向可能で
あり、過酷な動作を必要とする駆動でも耐久性に優れた
実用的な2次元走査可能な光偏向器などを提供すること
ができる。
As described above, the oscillator device such as the optical deflector according to the present invention does not provide the movable portion with the electrical wiring.
Electromagnetic driving can be performed with a simple configuration having excellent durability. In addition, by changing the arrangement of the coil, fixed core, and movable core and the configuration of the elastic support, it is possible to deflect two-dimensionally, and it is possible to perform practical two-dimensional scanning with excellent durability even for driving that requires severe operation. A simple optical deflector can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の光偏向器を示す上面図で
ある。
FIG. 1 is a top view illustrating an optical deflector according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例の光偏向器を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view illustrating an optical deflector according to the first embodiment.

【図3】本発明による光偏向器の第1の実施例に係る型の
駆動原理を示す概略斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating a driving principle of a mold according to the first embodiment of the optical deflector according to the present invention.

【図4】第1の実施例の光偏向器に係る第1支持基板の作
製方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a first support substrate according to the optical deflector of the first embodiment.

【図5】第1の実施例の光偏向器に係る第2支持基板の作
製方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the second support substrate according to the optical deflector of the first embodiment.

【図6】第1の実施例の光偏向器に係るスペーサ基板の作
製方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a spacer substrate according to the optical deflector of the first embodiment.

【図7】本発明の第2の実施例の光偏向器を示す上面図で
ある
FIG. 7 is a top view illustrating an optical deflector according to a second embodiment of the present invention.

【図8】第2の実施例の光偏向器を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view illustrating an optical deflector according to a second embodiment.

【図9】本発明による光偏向器の第2の実施例に係る型の
駆動原理を示す概略斜視図である。
FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating a driving principle of a mold according to a second embodiment of the optical deflector according to the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例の光偏向器を示す上面図
である。
FIG. 10 is a top view illustrating an optical deflector according to a third embodiment of the present invention.

【図11】第3の実施例の光偏向器を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view illustrating an optical deflector according to a third embodiment.

【図12】本発明の第4の実施例の光偏向器を示す上面図
である。
FIG. 12 is a top view illustrating an optical deflector according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施例の光偏向器を示す上面図
である。
FIG. 13 is a top view illustrating an optical deflector according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】第5の実施例の光偏向器を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view illustrating an optical deflector according to a fifth embodiment.

【図15】本発明の第6の実施例の2次元光偏向器を示す上
面図である。
FIG. 15 is a top view illustrating a two-dimensional optical deflector according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例の光偏向器を説明する斜
視図である。
FIG. 16 is a perspective view illustrating an optical deflector according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】第7の実施例の光偏向器を説明する上面図であ
る。
FIG. 17 is a top view illustrating an optical deflector according to a seventh embodiment.

【図18】第7の実施例の光偏向器を説明する一部破断し
た側面図である。
FIG. 18 is a partially broken side view illustrating an optical deflector of a seventh embodiment.

【図19】第7の実施例の光偏向器の動作原理を説明する
図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating the operation principle of the optical deflector according to the seventh embodiment.

【図20】第7の実施例の光偏向器のシリコン単結晶薄板
の作製プロセスを説明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a process for producing a silicon single crystal thin plate of the optical deflector according to the seventh embodiment.

【図21】第7の実施例の光偏向器の固定コアとコイルの
作製プロセスを説明する図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a process for manufacturing a fixed core and a coil of the optical deflector according to the seventh embodiment.

【図22】本発明の第8の実施例の画像表示装置を示す概
念図である。
FIG. 22 is a conceptual diagram illustrating an image display device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第9の実施例の他の型の画像表示装置
の概念図である。
FIG. 23 is a conceptual diagram of another type of image display device according to the ninth embodiment of the present invention.

【図24】従来例である光偏向器を示す上面図(a)と、他
の従来例である光偏向器を示す斜視図(b)である。
24A is a top view illustrating a conventional optical deflector, and FIG. 24B is a perspective view illustrating another conventional optical deflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、41、51、61 光偏向器 2 第1支持基板 3 スペーサ基板 4 第2支持基板 5、330 可動板(ミラー) 6、328、329 トーションスプリング(ねじりバ
ネ) 7A、7B、7C、7D、341 可動コア 8 反射面 9A、9B、9C、9D、345 コイル 10A、10B、10C、10D、342 固定コア 12A、12B 可動コアと固定コア間の空隙 13A、13B、13C アライメント溝 14 ファイバ 101、350 マスク層 102、112、123 フォトレジスト層 111、360、370、374、378 種電極層 113 パーマロイ層 114 コイル下面配線 115 コイル側面配線 116 コイル上面配線 117 下面配線−コア間絶縁層 118 上面配線−コア間絶縁層 119 エポキシ樹脂 122 保護膜 201 光偏向器群 202 レーザ光源 203 レンズ 204 書き込みレンズ 205 投影面 206 感光体 320 シリコン単結晶薄板 340 ガラス基板 361、371、375、379 厚膜レジスト層 362、376 軟磁性体層 372 下配線層 373、377 絶縁層 380 上配線層 382、383 側部配線層 1001 ガルバノミラー 1002 シリコン基板 1003 上側ガラス 1004 下側ガラス 1005 可動板 1006 ねじりバネ 1007 平面コイル 1008 全反射ミラー 1009 コンタクトパッド 1010A、1011A、1010B、1010C 永久磁石 2002 振動子 2003 弾性支持部 2004 振動入力部 2006 振動源 2007 反射面 2008 ミラー支持部 2009 プレート
1, 21, 31, 41, 51, 61 Optical deflector 2 First support substrate 3 Spacer substrate 4 Second support substrate 5, 330 Movable plate (mirror) 6, 328, 329 Torsion spring (torsion spring) 7A, 7B, 7C, 7D, 341 Movable core 8 Reflective surface 9A, 9B, 9C, 9D, 345 Coil 10A, 10B, 10C, 10D, 342 Fixed core 12A, 12B Gap between movable core and fixed core 13A, 13B, 13C Alignment groove 14 Fiber 101, 350 Mask layer 102, 112, 123 Photoresist layer 111, 360, 370, 374, 378 Electrode layer 113 Permalloy layer 114 Coil bottom wiring 115 Coil side wiring 116 Coil top wiring 117 Bottom wiring-core insulation layer 118 Top wiring-core insulation layer 119 Epoxy resin 122 Protective film 201 Optical deflector group 202 Laser light source 203 Lens 204 Writing lens 205 Projection surface 206 Photoconductor 320 Silicon single crystal thin plate 340 Glass substrate 361, 371, 375, 379 Thick film resist Layer 362, 376 Soft magnetic layer 372 Lower wiring layer 373, 37 7 Insulation layer 380 Upper wiring layer 382,383 Side wiring layer 1001 Galvano mirror 1002 Silicon substrate 1003 Upper glass 1004 Lower glass 1005 Movable plate 1006 Torsion spring 1007 Planar coil 1008 Total reflection mirror 1009 Contact pad 1010A, 1011A, 1010B, 1010C Permanent magnet 2002 Vibrator 2003 Elastic support 2004 Vibration input 2006 Vibration source 2007 Reflective surface 2008 Mirror support 2009 Plate

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年1月23日(2002.1.2
3)
[Submission date] January 23, 2002 (2002.1.2
3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0019】これに対して、可動コアが硬磁性体で形成
される場合には、通常には着磁される硬磁性体の磁極は
決まっており可動コアと固定コアの間に生じる異或い
は同磁極間の磁力(吸引力或いは反発力)により揺動体
を駆動することが可能である。この場合、保持力が大き
な硬磁性体を用い、着磁が大きな可動コアを形成するこ
とによって、固定コアを周回するコイルの巻数、印加電
流を増加させずに、発生力を大きくすることが可能とな
る。このため、小型、省電力で大発生力のアクチュエー
タ等を構成することができる。
On the other hand, when the movable core is formed of a hard magnetic material, the magnetic poles of the hard magnetic material to be magnetized are usually fixed, and the difference between the movable core and the fixed core or The oscillator can be driven by the magnetic force (attraction or repulsion) between the magnetic poles. In this case, by using a hard magnetic material with large holding force and forming a movable core with large magnetization, it is possible to increase the generated force without increasing the number of turns of the coil circling the fixed core and the applied current Becomes For this reason, it is possible to configure a small-sized, power-saving actuator having a large generating force and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2001−47300(P2001−47300) (32)優先日 平成13年2月22日(2001.2.22) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 廣瀬 太 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 八木 隆行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 水谷 英正 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C362 BA18 BA83 2H045 AB16 AB72  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application 2001-47300 (P2001-47300) (32) Priority date February 22, 2001 (2001.2.22) (33) Priority claim country Japan (JP) (72) Inventor Futa Hirose 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takayuki Yagi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hidemasa Mizutani 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 2C362 BA18 BA83 2H045 AB16 AB72

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軟磁性体または硬磁性体からなる可動コア
を有する揺動体と、コイルを周回させた固定コアと、前
記揺動体を支持基板に対して揺動可能に支持する弾性支
持部とを有する揺動体装置において、 前記可動コアと固定コアとは、揺動体の揺動方向に対し
垂直方向にずれて略平行に空隙を介して対向する対向面
を夫々有して配置され、前記揺動体が揺動するに伴って
前記各々の対向面の前記垂直方向から見た重なり部分の
面積が変化するように形成されていることを特徴とする
揺動体装置。
An oscillator having a movable core made of a soft magnetic material or a hard magnetic material, a fixed core having a coil wound therearound, and an elastic supporting portion which swingably supports the oscillator with respect to a support substrate. Wherein the movable core and the fixed core are disposed so as to be shifted in a direction perpendicular to a swing direction of the oscillator and to be substantially parallel to each other and have opposed surfaces facing each other via a gap, and An oscillating body device characterized in that the area of an overlapping portion of each of the opposing surfaces as viewed from the vertical direction changes as the oscillating body oscillates.
【請求項2】前記可動コアと前記コイルを周回させた固
定コアは前記空隙を介して直列磁気回路を構成している
ことを特徴とする請求項1記載の揺動体装置。
2. The oscillator device according to claim 1, wherein the movable core and the fixed core around the coil form a series magnetic circuit through the gap.
【請求項3】前記固定コアが、前記可動コアの各対向面
と対向する2つの対向面が可動コアを挟んで対向してい
る形状を有することを特徴とする請求項1または2記載
の揺動体装置。
3. The swing according to claim 1, wherein the fixed core has a shape in which two opposing surfaces opposing each opposing surface of the movable core oppose each other with the movable core interposed therebetween. Moving device.
【請求項4】前記固定コアが、前記可動コアの対向面と
対向する2つの対向面が同一平面内にある形状を有する
ことを特徴とする請求項1または2記載の揺動体装置。
4. The oscillator device according to claim 1, wherein the fixed core has a shape in which two opposing surfaces opposing the opposing surface of the movable core are in the same plane.
【請求項5】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記ねじりバネのねじり軸方向と平行な方向に伸び
る前記揺動体の周縁部にのみ形成されていることを特徴
とする請求項3または4記載の揺動体装置。
5. The oscillating body according to claim 1, wherein the elastic supporting portion comprises a torsion spring for oscillatingly supporting the oscillating body, and wherein the movable core extends in a direction parallel to a torsion axis direction of the torsion spring. The oscillator device according to claim 3, wherein the oscillator device is formed only on a peripheral portion.
【請求項6】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記ねじりバネのねじり軸方向と垂直な方向に伸び
る前記揺動体の周縁部にのみ形成されていることを特徴
とする請求項3記載の揺動体装置。
6. An oscillator according to claim 1, wherein said elastic supporting portion is formed of a torsion spring for swingably supporting said oscillator, and wherein said movable core extends in a direction perpendicular to a torsion axis direction of said torsion spring. The oscillator device according to claim 3, wherein the oscillator device is formed only on a peripheral portion.
【請求項7】前記弾性支持部は前記揺動体を揺動自在に
支持するねじりバネで構成されていて、前記可動コア
が、前記揺動体と同一平面内で前記ねじりバネのねじり
軸方向と垂直な方向に伸びて、前記揺動体の周縁部から
突起状に形成されていることを特徴とする請求項3記載
の揺動体装置。
7. The resilient support portion is constituted by a torsion spring for swingably supporting the oscillator, and the movable core is perpendicular to the torsion axis direction of the torsion spring in the same plane as the oscillator. The oscillating device according to claim 3, wherein the oscillating device is formed in a protruding shape from a peripheral portion of the oscillating member.
【請求項8】前記コイルを周回させた固定コアが、前記
揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟んだ
両側に夫々1つ以上配置され、各々前記揺動体に形成さ
れた前記可動コアと直列磁気回路を形成することを特徴
とする請求項5乃至7の何れかに記載の揺動体装置。
8. One or more fixed cores around which the coil is wound are respectively disposed on both sides of the swinging body with respect to the rotation center axis of the torsion spring, and each of the fixed cores is formed on the swinging body. The oscillator device according to any one of claims 5 to 7, wherein a series magnetic circuit is formed with the movable core.
【請求項9】前記コイルを周回させた固定コアが、前記
揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟んだ
両側のどちらか一方側に1つ以上配置され、前記揺動体
に形成された前記可動コアと直列磁気回路を形成するこ
とを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の揺動体
装置。
9. One or more fixed cores around which the coil is wound are disposed on one or both sides of a center axis of the torsion spring with respect to the oscillating body. The oscillator device according to any one of claims 5 to 7, wherein a serial magnetic circuit is formed with the formed movable core.
【請求項10】前記コイルを周回させた固定コアが、前
記揺動体に対して、前記ねじりバネの回動中心軸を挟ん
だ両側に夫々2つずつ、計4つ配置され、各々前記揺動体
に形成された前記可動コアと直列磁気回路を形成するこ
とを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の揺動体
装置。
10. A total of four fixed cores, each of which is made to rotate around said coil, are disposed on each side of said oscillating body with respect to a center axis of rotation of said torsion spring. The oscillator device according to any one of claims 5 to 7, wherein a series magnetic circuit is formed with the movable core formed in (1).
【請求項11】前記弾性支持部はねじり振動及び曲げ振
動自在な4つのバネで構成されていて、夫々一対のバネ
で構成するねじり振動の2つの中心軸を互いに直交させ
て前記揺動体を2次元的ねじり可能に弾性支持し、前記
可動コアは前記バネの形成方向と揺動体面内で45度ずれ
て十字型に交差して4つ形成されていて、前記コイルを
周回させた固定コアが前記揺動体に形成された前記可動
コアと直列磁気回路を形成するように4つ対向配置さ
れ、前記コイルのいずれかに通電することにより前記揺
動体を1方向に揺動させ、前記コイルを選択的に使用し
て前記揺動体の2次元揺動を行うことを特徴とする請求
項3記載の揺動体装置。
11. The resilient support section is composed of four springs capable of torsional vibration and flexural vibration. The two central axes of the torsional vibration composed of a pair of springs are respectively orthogonal to each other to move the oscillator. The movable core is elastically supported so that it can be twisted three-dimensionally, and the movable core is formed so as to intersect in a cross shape with a 45-degree shift in the direction of formation of the spring and in the plane of the oscillating body. Four of the movable cores formed on the oscillator are opposed to each other so as to form a serial magnetic circuit, and when one of the coils is energized, the oscillator is swung in one direction to select the coil. 4. The oscillating device according to claim 3, wherein the oscillating device is used for two-dimensional oscillation.
【請求項12】前記コイルを周回させた固定コアは、前
記支持基板とは別の第2基板上に作製され、スペーサ基
板を介して前記支持基板と第2基板を所定の関係で接合
して、前記可動コアと前記固定コアが空隙を介して直列
磁気回路を構成するように配置されることを特徴とする
請求項1乃至11の何れかに記載の揺動体装置。
12. A fixed core around which the coil is wound is formed on a second substrate different from the supporting substrate, and the supporting substrate and the second substrate are joined in a predetermined relationship via a spacer substrate. 12. The oscillator device according to claim 1, wherein the movable core and the fixed core are arranged so as to form a serial magnetic circuit via a gap.
【請求項13】前記弾性支持部は単結晶シリコンから成
ることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の
揺動体装置。
13. The oscillator device according to claim 1, wherein said elastic support portion is made of single-crystal silicon.
【請求項14】前記可動コアは鉄−ニッケルを含む合金
から成ることを特徴とする請求項1乃至13の何れかに
記載の揺動体装置。
14. The oscillator device according to claim 1, wherein said movable core is made of an alloy containing iron-nickel.
【請求項15】前記揺動体が一つであり、一直線に沿っ
て伸びた一対のねじりバネによって該揺動体が前記支持
基板に対して弾性的に略該直線の回りに揺動自由に支持
されていることを特徴とする請求項1乃至14の何れか
に記載の揺動体装置。
15. The swinging body is one, and the swinging body is elastically supported by the pair of torsion springs extending along a straight line with respect to the support substrate so as to freely swing around the straight line. The oscillator device according to any one of claims 1 to 14, wherein:
【請求項16】前記揺動体は偏向子を有し、光偏向装置
として構成されていることを特徴とする請求項1乃至1
5の何れかに記載の揺動体装置。
16. The oscillating body has a deflector and is configured as an optical deflecting device.
6. The oscillator device according to any one of 5.
【請求項17】前記偏向子が光を反射する反射面である
ことを特徴とする請求項16記載の揺動体装置。
17. The oscillator device according to claim 16, wherein said deflector is a reflecting surface for reflecting light.
【請求項18】前記偏向子が回折格子であることを特徴
とする請求項16記載の揺動体装置。
18. An oscillator device according to claim 16, wherein said deflector is a diffraction grating.
【請求項19】揺動体アクチュエータとして構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至15の何れかに記載
の揺動体装置。
19. The oscillator device according to claim 1, wherein the oscillator device is configured as an oscillator actuator.
【請求項20】光源と、前記光源から出射された光を偏
向する請求項16乃至18の何れかに記載の光偏向器を
少なくとも1つ以上配置した光偏向器または光偏向器群
と該光偏向器または光偏向器群により偏向された光の少
なくとも一部を投影するレンズとを有することを特徴と
する画像表示装置。
20. An optical deflector or an optical deflector group having at least one optical deflector according to claim 16 for deflecting light emitted from said light source, and said light. A lens that projects at least a part of the light deflected by the deflector or the group of light deflectors.
【請求項21】請求項16乃至18の何れかに記載の光
偏向器の製造方法において、前記支持基板が、前記支持
基板上に前記偏向子を形成する工程と、前記支持基板上
に前記可動コアを形成する工程と、前記支持基板に前記
弾性支持部と前記揺動体を形成する工程により製造され
ることを特徴とする光偏向器の製造方法。
21. The method of manufacturing an optical deflector according to claim 16, wherein said supporting substrate has a step of forming said deflector on said supporting substrate, and said movable substrate is provided with said movable member on said supporting substrate. A method for manufacturing an optical deflector, comprising: manufacturing a core; and forming the elastic support portion and the oscillator on the support substrate.
【請求項22】前記支持基板にエッチング加工により位
置決め用の溝を形成する工程を更に含んでいることを特
徴とする請求項21記載の光偏向器の製造方法。
22. The method of manufacturing an optical deflector according to claim 21, further comprising a step of forming a positioning groove in said support substrate by etching.
【請求項23】前記コイルを周回させた固定コアを備え
ると共に位置決め用の溝を形成した第2基板及び位置決
め用の溝を形成したスペーサ基板を別に製造しておい
て、ファイバを介して前記夫々の溝を合わせることで所
定の関係を確立して前記支持基板を前記スペーサ基板を
介して前記第2基板と接合することを特徴とする請求項
22記載の光偏向器の製造方法。
23. A second substrate having a fixed core around which the coil is wound and having a positioning groove formed therein, and a spacer substrate having a positioning groove formed therein are separately manufactured. 23. The method for manufacturing an optical deflector according to claim 22, wherein a predetermined relationship is established by aligning the grooves, and the supporting substrate is joined to the second substrate via the spacer substrate.
【請求項24】前記支持基板上に前記可動コアを形成す
る工程が、前記支持基板上にメッキ用電極を形成する工
程と、メッキ用電極を備えた前記支持基板上に感光材料
を設ける工程と、該感光性材料を高エネルギー放射光に
より部分的に感光した後、感光部と非感光部のエッチン
グ速度差を用い所望部を現像除去する工程と、該現像除
去した部分に金属をメッキして充填する工程とを含んで
いることを特徴とする請求項21乃至23の何れかに記
載の光偏向器の製造方法。
24. The step of forming the movable core on the support substrate includes the steps of: forming a plating electrode on the support substrate; and providing a photosensitive material on the support substrate provided with the plating electrode. After partially exposing the photosensitive material with high-energy radiation, developing and removing a desired portion by using an etching rate difference between a photosensitive portion and a non-photosensitive portion, and plating the developed and removed portion with a metal. 24. The method of manufacturing an optical deflector according to claim 21, comprising a step of filling.
【請求項25】前記高エネルギー放射光として波長400n
m以下の波長光を使用することを特徴とする請求項24
記載の光偏向器の製造方法。
25. The high-energy radiation light has a wavelength of 400 n.
25. A light having a wavelength of not more than m is used.
A manufacturing method of the optical deflector described in the above.
【請求項26】前記支持基板に前記弾性支持部と前記揺
動体を形成する工程が、前記弾性支持部と前記揺動体を
前記支持基板のエッチング加工により形成する工程を含
むことを特徴とする請求項21乃至25の何れかに記載
の光偏向器の製造方法。
26. The step of forming the elastic support portion and the oscillator on the support substrate includes forming the elastic support portion and the oscillator by etching the support substrate. Item 30. The method for manufacturing an optical deflector according to any one of Items 21 to 25.
【請求項27】前記弾性支持部と前記揺動体をエッチン
グ加工により形成する工程が、前記支持基板を前記可動
コアの形成されない面からのみエッチング加工する工程
であることを特徴とする請求項26記載の光偏向器の製
造方法。
27. The method according to claim 26, wherein the step of forming the elastic support portion and the oscillating body by etching is a step of etching the support substrate only from a surface on which the movable core is not formed. Method of manufacturing optical deflector.
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