JP2005249741A - アクチュエーターの偏向角度検出器および偏向角度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動板の静的な偏向角度をも検出可能な新規な偏向角度検出器を提供する。
【解決手段】アクチュエーターは、偏向可能な可動板１１２と、可動板上を周回している駆動コイル１２２と、可動板１１２の両側に配置された駆動用永久磁石１３２を有している。偏向角度検出器は、可動板上の駆動コイル１２２を含み、さらに、可動板上に形成された磁性薄膜１４２と、磁性薄膜１４２に作用する外部磁界を発生させる偏向角度検出用永久磁石１５２と、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜１４２の傾き変化によって生じる駆動コイル１２２のインダクタンスの変化量を検出するインダクタンス検出部とを備えている。インダクタンス検出部は駆動制御装置１６２とインダクタンス検出装置１６４とを有している。インダクタンス検出装置１６４はインダクタンス検出用の高周波信号源１６６と駆動コイル１２２両端の電圧を測定する電圧測定装置１６８とを備えている。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、アクチュエーターの偏向角度検出器と偏向角度検出方法に関する。

可動板の偏向角度の検出は、光偏向器を含む各種のアクチュエーターや傾斜角センサーなど各種のセンサーで行なわれている。例えば、ＭＥＭＳ技術により作られた光偏向器で高精度な偏向角制御をするためには、偏向角度センサーのフィードバック信号を利用した閉ループ制御が不可欠であり、光偏向器に偏向角度検出器を設けた各種構成が提案されている。

米国特許６，１０８，１１８号は、光偏向器の可動板上にホール素子を設け、外部磁界中で可動板の角度が変化することによって生じるホール起電力の変化を検出することによって、可動板の偏向角度を検出する構成を開示している。

また、特開平１０−２０７９７３号公報の電磁駆動型のＭＥＭＳアクチュエーターでは、駆動コイルに生じる誘導起電力を利用して偏向角度を検出している。この構成では駆動コイルを偏向角度センサーの一部として兼用している。
米国特許６，１０８，１１８号 特開平１０−２０７９７３号公報

米国特許６，１０８，１１８号に開示された装置では、可動板上の適当な位置にホール素子を貼り合わせるか、可動板内に不純物を拡散させてホール素子を形成する必要がある。

一方、特開平１０−２０７９７３号公報に開示された装置は、可動板の偏向角速度を検出し、これに基づいて可動板の偏向角度を検出するため、可動板の動的な偏向角度は検出できるが、一定の偏向角に位置決めされた可動板の静的な偏向角度は検出できない。

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、可動板の静的な偏向角度をも検出可能な新規な偏向角度検出器と偏向角度検出方法を提供することである。

本発明の適用対象であるアクチュエーターは、可動板と、支持体と、支持体に対して可動板を偏向可能に接続している接続部と、接続部を通る偏向軸の周りに可動板を偏向させる駆動部とを有している。

本発明は、ひとつには、このようなアクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度検出器であり、可動板上に形成されたコイルと、可動板上に形成された磁性薄膜であって、少なくとも一部がコイルに重なっている磁性薄膜と、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させる磁界発生部材と、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出するインダクタンス検出部とを備えている。

本発明は、ひとつには、このようなアクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度方法であり、可動板上にコイルを設け、コイルに少なくとも一部が重なるように磁性薄膜を可動板上に設け、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させ、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出して、アクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する。

本発明によれば、アクチュエーターの可動板の動的な偏向角度に限らず静的な偏向角度をも検出することができる。

磁性薄膜インダクタ
本発明の実施形態の説明に先立ち、関連する技術である磁性薄膜インダクタの特性について説明する。

磁性薄膜インダクタは、シリコンなどの平面上に例えばフォトリソグラフィと電解メッキの技術を利用してスパイラル（渦巻）状の導体（例えば銅）のパターンからなる平面コイル（インダクタ）を形成し、これに磁性材料からなる薄膜をコイルのコア材として組み合わせたものであり、携帯電話などの小型モバイル機器への応用などが期待されている。

図１と図２は磁性薄膜インダクタの一例の構造を示している。図１は、磁性薄膜インダクタの平面図であり、図２は、図１のII-II線に沿った磁性薄膜インダクタの断面図である。

この磁性薄膜インダクタ１０は、長方形ダブルスパイラルコイル２２を、その上下に形成された磁性薄膜３２と３４でサンドイッチした構成となっている。ダブルスパイラルコイル２２は、例えば、メッキによって形成した５０μｍ厚の銅からなる導体で構成される。また、磁性薄膜３２と３４は、例えば、ＦｅＣｏＢＣとＡｌＮの積層膜で構成される。

コイル２２の下側の磁性薄膜３２は連続パターンで、コイル２２の上側の磁性薄膜３４は面内で六分割されており、さらに図２に見られるように、パッド２４の周辺を避けるようにパターニングされている。面内で分割するのは、磁性膜内の渦電流損を低減するためであるが、磁性薄膜３２と３４の種類やパターンサイズなどによっては分割が不要な場合もある。磁性薄膜３２と３４とコイル２２の間には絶縁膜としてポリイミド層４６が形成されている。

磁性膜には、磁界中で熱処理することによってコイル２２の長手方向（図１の磁化容易軸方向１２）に磁化容易軸を誘導して一軸磁気異方性が付与されている。この結果、この磁性薄膜３２と３４は、磁化容易軸方向１２には磁化されやすく、磁化容易軸方向１２に直交する方向（磁化困難軸）には磁化されにくい性質を持つ。インダクタの外形サイズは約３．５ｍｍ×約５．０ｍｍである。

コイル２２と磁性薄膜３２と磁性薄膜３４とポリイミド層４６からなる構造体は、酸化シリコン層４４を介してシリコン基板４２の上に設けられている。

図３は、図１と図２に示した磁性薄膜インダクタ１０の周波数特性を示している。インダクタの性能を示すＱ値は２．２ＭＨｚで最大値（約４．５程度）となり、そのときのインダクタンス（Ｌ）は約２．４μＨである。

次に、この磁性薄膜インダクタ１０の基本的な特性を説明する。この磁性薄膜インダクタ１０の磁化容易軸方向１２にＨ_dcの直流磁界が加わった場合の、磁化困難軸方向のバイアス透磁率（外部から磁界が加わった状態で観測される透磁率）μ_bは、
μ_b＝Ｉ_s／（Ｈ_k＋Ｈ_dc） …（１）
となる。ここでＩ_sは磁性膜の飽和磁化、Ｈ_kは異方性磁界であり、いずれも磁性薄膜固有の特性である。

この磁性薄膜３２と３４は一軸磁気異方性があるので、磁気モーメントは磁化容易軸方向１２に向く。磁気モーメントを磁化容易軸方向１２に向ける磁性薄膜内部の磁界を異方性磁界と言う。磁化容易軸方向１２と直交する磁化困難軸方向の透磁率はＩ_s／Ｈ_kで表される。これに対して、さらに磁化容易軸方向１２すなわち異方性磁界の方向に外部直流磁界Ｈ_dcが加わると、実効的な異方性磁界はＨ_k＋Ｈ_dcとなる。従って、磁化困難軸方向のバイアス透磁率は、式（１）で表されるように、Ｉ_s／（Ｈ_k＋Ｈ_dc）となる。

一方、Ｈ_dcが変化することによってバイアス透磁率μ_bも変化する。図１と図２に示した薄膜インダクタでは、コイル２２の長手方向が磁化容易軸方向１２に一致している。このため、コイル２２のこの部分を流れる電流は、コイル２２の周囲に、磁化困難軸方向の磁界を発生させる。このため、インダクタンスは磁化困難軸方向の透磁率に依存する。従って、例えばＨ_dcが増加するとμ_bは減少し、コイル２２のインダクタンスも減少する。

以上の説明では、図１と図２に示したダブルスパイラルコイル２２について述べたが、コイル形状は必ずしもこれに限定されない。例えば、シングルスパイラルコイルの一般的な平面コイル（図４に示す）を磁性薄膜でサンドイッチした構造体においても、磁化容易軸方向に直流磁界を加えると、同様にコイルのインダクタンスが変化する。

また、磁性薄膜３２と３４は必ずしもコイル２２をサンドイッチするように両面に形成する必要はなく、コイル２２に電流を印加する際に、これによって発生する磁界が磁性薄膜内を通過する程度の近傍に配置されていれば、コイル２２に対して片側だけに形成されていてもよい。

偏向角度検出の原理
本発明による偏向角度検出の原理について図５〜図８を参照しながら説明する。図５は、図１と図２に示した磁性薄膜インダクタ１０が磁化容易軸方向１２に直交する回転軸１４の周りに回転可能に支持され、この磁性薄膜インダクタ１０に外部磁界Ｈ_extが作用している状態を示している。外部磁界は、例えば、図６（非偏向時）と図７（偏向時）に示されるように、磁性薄膜インダクタ１０の近くに永久磁石５２を置くことによって得られる。

図７に示されるように、磁化容易軸方向１２に直交する回転軸１４の周りに磁性薄膜インダクタ１０がθだけ偏向した状態において、図８に示されるように、外部磁界Ｈ_extの磁性薄膜３２と３４に対する面内磁界成分Ｈ_miと垂直磁界成分Ｈ_mpは、それぞれ、
Ｈ_mi＝Ｈ_extｓｉｎθ …（２）
Ｈ_mp＝Ｈ_extｃｏｓθ …（３）
と表される。

磁性薄膜内では膜面に垂直な方向の実際の磁界である有効磁界は式（３）で示されるＨ_mpよりもはるかに小さい。これは、膜面に垂直方向に磁界が加わっても、この際に膜の表裏面に現れる磁極が極めて近いために、この磁極によって膜内部に発生する膜厚方向の反磁界が非常に大きく、実質的な有効磁界（外部磁界−反磁界）が非常に小さくなるためである。

一方、磁性薄膜３２と３４の膜面内の有効磁界はＨ_miにほぼ等しい。この特性のため、外部磁界のうち膜面に垂直な成分はほとんど磁性薄膜内部に影響を与えず、膜面内の成分だけが磁性薄膜内部に影響を与えることになる。

図５のレイアウトによれば、θ≠０のときにはＨ_miは磁性薄膜３２と３４の磁化容易軸方向１２に加わることになる。この場合のバイアス透磁率μ_bは、式（１）と式（２）から
μ_b＝Ｉ_s／（Ｈ_k＋Ｈ_dcｓｉｎθ） …（４）
となる。偏向角θの増大に伴いバイアス透磁率μ_bが減少するので、磁性薄膜インダクタ１０のインダクタンスが減少することになる。従って、このインダクタンス変化を検出することによって偏向角θを求めることができる。

第一実施形態
本実施形態は、磁性薄膜インダクタを利用した偏向角度検出機能を持つ光偏向器に向けられている。図９は、本実施形態の光偏向器の斜視図である。図１０は、図９に示した光偏向器と、これに接続されたインダクタンス検出部を示している。

図９に示されるように、光偏向器１００は、偏向軸の周りに偏向可能な可動板を含む電磁駆動型のアクチュエーターを含んでいる。この電磁駆動型のアクチュエーターは、可動板ユニット１１０と、可動板ユニット１１０を保持する金属ベース１１８と、磁気回路１３０とを有している。

可動板ユニット１１０は、可動板１１２と、可動板１１２の両側に位置する二つの支持体である固定用フレーム１１６と、固定用フレーム１１６に対して可動板１１２を偏向可能に接続している接続部である二本のトーションバー１１４とを有している。二本のトーションバー１１４は共に、Ｙ軸に沿ってほぼ一直線上に延びていて、Ｙ軸の周りにねじり変形可能で、可動板１１２が固定用フレーム１１６に対してＹ軸の周りに偏向することを可能にしている。固定用フレーム１１６は、支持体を固定する固定部である金属ベース１１８に固定されている。

可動板１１２の下面には、可動板１１２の縁近くを周回している駆動コイル１２２が形成されている。駆動コイル１２２の二つの端部は、一方のトーションバー１１４を共に通る配線を介して、固定用フレーム１１６に設けられた二つの電極パッド１２４にそれぞれ電気的に接続されている。電極パッド１２４は、フレキシブル基板１２６を介して、後述するインダクタンス検出部と電気的に接続される。

可動板ユニット１１０は、光偏向器に適用されるために、さらに、可動板１１２の上面に反射ミラー１２８が形成さている。

このような可動板ユニット１１０は、半導体製造技術を応用して、一体的に形成される。例えば、単結晶シリコン基板上に、駆動コイル１２２や反射ミラー１２８などの材料となる薄膜を形成し、基板と薄膜を所望の形状にエッチングすることによって、形成される。

磁気回路１３０は、二つの駆動用永久磁石１３２と、駆動用永久磁石１３２が固定されている磁気ヨーク１３４とを有している。二つの駆動用永久磁石１３２は、可動板ユニット１１０の可動板１１２の両側に配置されている。二つの駆動用永久磁石１３２は、その着磁方向が偏向軸にほぼ直交し、可動板１１２の中立位置における反射ミラー１２８にほぼ平行になるように配置されている。つまり、磁気回路１３０は、可動板１１２の中立位置における反射ミラー１２８にほぼ平行で、トーションバー１１４を通る偏向軸にほぼ直交する方向を持つ磁界を発生させる。

可動板上の駆動コイル１２２と磁気回路１３０は、トーションバー１１４を通る偏向軸の周りに可動板１１２を偏向させる駆動部を構成している。

駆動コイル１２２に電流が流れると、トーションバー１１４に平行な駆動コイル１２２の二つの部分に、可動板１１２の中立位置における反射ミラー１２８に直交する方向に、それぞれ逆向きの力が働く。つまり、Ｙ軸周りに偶力が生じる。この偶力は、可動板１１２にトルクを与える。このトルクとトーションバー１１４の反力の関係に従って可動板１１２はＹ軸周りに偏向する。

駆動コイル１２２に働く力の大きさは、駆動コイル１２２に流れる電流の大きさに依存する。また、駆動コイル１２２に働く力の方向は、駆動コイル１２２に流れる電流の方向に依存する。従って、駆動コイル１２２に流れる電流が交流電流であると、可動板１１２は、電流量によって決まる一定の角度範囲で、時計回りの傾斜と反時計回りの傾斜を繰り返し起こす。

一方、電流が直流電流であると、可動板１１２は、電流の向きによって決まる向きに、電流量によって決まる傾斜を起して静止する。

本実施形態の光偏向器１００は、さらに、磁性薄膜インダクタを利用した偏向角度検出器を含んでいる。偏向角度検出器は、図１０に示されるように、可動板上に形成されたコイルと、可動板上に形成された磁性薄膜１４２と、磁性薄膜１４２に作用する外部磁界を発生させる磁界発生部材である偏向角度検出用永久磁石１５２と、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜１４２の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出するインダクタンス検出部とを備えている。なお、図１０のコイルと磁性薄膜１４２は、説明のため便宜的に上面にみえるように記載しているが、実際には先に述べたように可動板１１２の下面に形成されている。

可動板上に設けられたコイルと磁性薄膜１４２は、磁性薄膜インダクタを構成している。本実施形態では、駆動コイル１２２が、磁性薄膜インダクタを構成するコイルを兼ねている。つまり、偏向角度検出器は、駆動コイル１２２を含んでいる。言い換えれば、駆動コイル１２２は、可動板１１２を偏向させる駆動部の一部を構成するとともに、磁性薄膜インダクタの一部を構成している。

インダクタンス検出部は、駆動制御装置１６２とインダクタンス検出装置１６４とを備えている。駆動制御装置１６２とインダクタンス検出装置１６４はフレキシブル基板１２６（図９参照）を介して駆動コイル１２２に接続されている。インダクタンス検出装置１６４は、基本的な構成としてインダクタンス検出用の高周波信号源１６６と、駆動コイル１２２両端の電圧を測定する電圧測定装置１６８とを備えている。

磁性薄膜１４２は、一軸磁気異方性が付与されており、偏向軸にほぼ直交する磁化容易軸方向１４４を有している。一軸磁気異方性の付与は、磁性薄膜１４２を磁界中で熱処理することによって行なわれる。

磁性薄膜１４２は、例えば、図１０に示されるように、可動板１１２の駆動コイル形成面のほぼ全面に形成される。このため、磁性薄膜１４２は、可動板１１２の面に立てた法線の方向から見たときに、駆動コイル１２２に重なっている。

しかし、インダクタンス変化が大きく発生するのは、主として駆動コイル１２２を流れる電流の方向が磁性薄膜１４２の磁化容易軸方向１４４とほぼ平行である部分である。すなわち、図１０において、駆動コイル１２２がトーションバー１１４に対して垂直となる部分である。これは、可動板１１２の駆動に主として寄与する部分１４６（すなわち駆動コイル１２２を流れる電流の方向がトーションバー１１４に平行となる部分、図１１参照）とは異なる領域である。

このため、磁性薄膜１４２は、図１１に示されるように、可動板１１２の駆動に主として寄与する部分１４６をほとんど除いた領域に形成されてもよい。つまり、磁性薄膜１４２は、可動板１１２の面に立てた法線の方向から見たときに、少なくとも一部が駆動コイル１２２に重なっていればよい。図１１に示される磁性薄膜１４２(斜線部)は、例えば、成膜する部分だけに開口を設けたマスクを可動板となる部分に重ねた状態でスパッタ法や蒸着法などを適用することによって成膜できる。

薄膜インダクタのコイルすなわち駆動コイル１２２に直流電流を印加すると、インダクタンスの影響は発生せず、印加電流と駆動コイル１２２の直流抵抗の関係で、駆動コイル１２２での電圧降下が発生し、電圧測定装置１６８からはその電圧降下分が駆動コイル１２２両端の電圧として検出される。

一方、高周波信号を印加すると、駆動コイル１２２の直流抵抗による電圧降下に加えて薄膜インダクタのインダクタンスによる電圧降下が発生する。従って、高周波信号を印加して駆動コイル１２２の両端の電圧を測定すると、直流電流印加時の電圧降下に、高周波信号印加によって発生する電圧降下の影響が加わった電圧が測定される。測定された電圧から、駆動コイル１２２の直流抵抗だけによる電圧降下分を差し引くことによって、インダクタンスだけによる電圧降下を測定することができる。この値から薄膜インダクタのインダクタンスを測定することができる。

可動板１１２をトーションバー１１４を揺動軸として駆動するためには可動板平面に垂直なローレンツ力を得る必要がある。そのために、可動板面内方向で、トーションバー１１４に垂直方向の磁界が必要である。一方、磁性薄膜内の面内磁界成分Ｈ_miを偏向角に応じて感度よく変化させるためには、図６に示したように、外部磁界が薄膜の膜面にほぼ垂直な方向に作用していることが望ましい。

これは、式（１）で示す関係があるために、外部磁界が薄膜に垂直に作用しているときにはθ変化時のｓｉｎθの変化が大きい（θ＝０°の近傍）のに対し、外部磁界が薄膜の面内方向に近づくとｓｉｎθの変化が次第に小さくなる（θ＝９０°の近傍）ためである。

以上に述べた外部磁界分布を実現するために、前述したように、二個の駆動用永久磁石１３２が可動板１１２を側面方向から挟むように配置されている。このとき、一方の駆動用永久磁石１３２の可動板１１２に直接対向する側をＮ極とし、他方の駆動用永久磁石１３２の可動板１１２に直接対向する側をＳ極とする。このように二個の駆動用永久磁石１３２を配置した場合に、主として駆動コイル１２２の駆動力を発生する部分１４６では、磁界の分布は、駆動用に配置された駆動用永久磁石１３２による可動板１１２の面内方向磁界成分が支配的となる。

一方、図１２と図１３に示されるように、可動板１１２の裏面側（駆動コイル形成面）に、可動板１１２に垂直方向に着磁された一個の偏向角度検出用永久磁石１５２が配置されている。これによって、駆動コイル１２２の偏向角度検出に使用される部分（図１１において磁性薄膜形成領域とした部分）では、図１３に示されるように、駆動用永久磁石１３２によって発生される面内方向の磁界成分Ｈｄと偏向角度検出用永久磁石１５２によって発生される可動板１１２の面に垂直方向の磁界成分Ｈｓとが合わさって、可動板１１２の面に垂直な方向に対して若干傾いた磁界Ｈ_extが発生する。

次に本実施形態の作用を説明する。

可動板上の駆動コイル１２２に駆動制御装置１６２によって電流を印加すると、ローレンツ力によって可動板１１２がトーションバー１１４を揺動軸として揺動し、可動板１１２の角度が変位する。このような偏向角は外部磁界が静磁界であれば印加電流値によって決定される。ここで、可動板１１２がある偏向角θになったとすると、偏向角θの大きさに応じて磁性薄膜１４２の面内磁界成分が変化するため、先に述べた原理に基づいて駆動コイル１２２のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化を駆動コイル１２２に接続されたインダクタンス検出装置１６４で検出することによって、可動板１１２の偏向角θを求めることができる。

具体的には、偏向角θが増加するに連れて駆動コイル１２２のインダクタンスは低下する。一例として、図１と図２に示した磁性薄膜インダクタ１０に垂直な外部磁界(４００Ｏｅ、５６０Ｏｅ)を作用させた状態を偏向角０°として徐々に磁性薄膜インダクタ１０に角度変位を与えたときの、周波数２．２ＭＨｚでのコイルインダクタンス変化を図１４に示す。図１４から、偏向角θが増加するに従ってインダクタンスが低下することがわかる。

図９に示した光偏向器１００でも定性的には同様の特性が得られる。

ここで図１４の特性をまとめると、以下のようになる。

・偏向角０°近傍に不感帯がある。外部磁界が強くなるとこの不感帯は狭くなる。

・不感帯以上の偏向角では、偏向角の増加に対してインダクタンスが急峻に減少する。

・この不感帯は、磁性薄膜内部の磁気モーメントの向きが、磁界ゼロの近傍ではいろいろな方向を向いた多軸構造になっているために生じる。偏向角が増加して磁化容易軸方向(例えば図１、図５から図７の１２)にある程度の磁界が作用すると磁気モーメントがすべて同じ向きを向いた単軸構造となり、インダクタンス変化が生じる。従って、外部磁界が強くなると不感帯は狭くなるし、不感帯を越えるとインダクタンス変化が生じることになる。

・さらに偏向角が増大すると、インダクタンスの減少は飽和気味となる。

・偏向角の増減に対するヒステリシスがほとんどない。（図１４中の４００Ｏｅの場合の白丸と黒丸、５６０Ｏｅの場合の白三角と黒三角が、それぞれ、偏向角の増加時と減少時の値に対応していて、両者の差は極めて小さい。）
本実施形態では、可動板上に、駆動コイル１２２の少なくとも可動板１１２の駆動に寄与しない部分に重なるように適当な磁気異方性を有する磁性膜を形成し、これに外部磁界を作用させることによって、可動板１１２の偏向角に応じた駆動コイル１２２のインダクタンス変化を生じさせ、このインダクタンス変化を検出することによって、偏向角を検出することができるため、センサー（駆動コイル１２２）と可動板１１２の組立調整が不要であるとともに、動的な偏向角に限らず、静的な偏向角をも検出することが可能である。

特に、適切な強度の外部磁界中で、外部磁界に対して垂直な姿勢から若干傾けた状態（図１４では例えば１０°〜３０°付近）では、偏向角に対してインダクタンスが比較的急峻に変化し、しかもヒステリシスがほとんどないため、高感度で高精度な偏向角度検出が可能である。図１２と図１３に示した駆動用永久磁石１３２と偏向角度検出用永久磁石１５２の配置は、可動板１１２の中立位置に対して外部磁界の向きを予め傾けておき、以上に述べた高感度で高精度な偏向角度検出を実現するのに適している。

なお、上述したインダクタンス検出装置１６４は、駆動コイル１２２のインダクタンス変化を直接検出する検出装置や、駆動コイル１２２の等価直列抵抗を検出することによってインダクタンス変化を検出する検出装置など、特に限定されたものではなく、一般的なインダクタンス検出装置であってよい。

本実施形態は、各種の変形が可能である。

例えば、可動板上の磁性薄膜１４２を形成する領域は、図１０または図１１に示すものに限定されず、可動板面内で、トーションバー１１４に垂直な方向を有する部分の駆動コイルパターンに、コイルインダクタンス変化が検出可能な程度に重なっていれば同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施形態では、可動板上のコイル形成面に磁性薄膜１４２を成膜しているが、磁性薄膜１４２は、駆動コイル１２２を形成していない面に成膜されてもよく、また可動板１１２の両面に成膜されてもよい。駆動コイル１２２を形成しない面に磁性薄膜１４２を成膜する場合、磁性薄膜１４２の反射率が光偏向器１００の反射ミラー１２８として十分な光学特性を有していれば、偏向角度検出用の磁性薄膜１４２を反射ミラー１２８として兼用してもよい。一方、光学特性が不十分であれば、磁性薄膜１４２に重ねてさらに金やアルミニウムなどの反射ミラー用の膜を成膜するとよい。磁性薄膜１４２の材質は、ここで示したＦｅＣｏＢＣに限定されず、好ましくは一軸磁気異方性を有しかつ低保磁力である軟磁性材料であればよい。例えばＣｏＺｒＮｂであってもよい。

実施形態では、図１２と図１３に示したように、可動板１１２の裏面（コイル形成面）側に、一個の偏向角度検出用永久磁石１５２を配置しているが、その代わりに、図１５と図１６に示されるように、可動板１１２の裏面（コイル形成面）側に（図１５では説明のため便宜的に表面（上面）にみえるように記載している）、それぞれが主として駆動力を発生しないコイル部分（図１１において磁性薄膜形成領域とした部分）に対向するように、二個の偏向角度検出用永久磁石１５４を着磁方向を揃えて配置してもよい。この構成をとることによって、駆動コイル１２２において、可動板１１２の駆動に主として寄与する部分１４６と、偏向角度検出に主として使用される部分（駆動力を発生しない部分）とに、それぞれ、より適切に外部磁界を作用させることが可能となる。

また、電磁駆動方式以外の光偏向器に適用されてもよい。その場合、コイルは角度検出専用となり、静電方式や圧電方式などの駆動手段を別に有する。このとき、駆動用永久磁石は不要となるので、偏向角度検出用永久磁石だけを備えていればよい。

さらには、本実施形態の偏向角度検出器は、光偏向器以外の各種のアクチュエーターやセンサーなどにも適用されてもよい。

第二実施形態
本発明の第二実施形態を以下に説明する。本実施形態では、光偏向器の本体は第一実施形態と同じであるため説明を省略し、第一実施形態と異なる信号検出部分（第一実施形態におけるインダクタンス検出装置）についてだけ説明する。

図１７は、本実施形態における信号検出の基本回路を示している。この基本回路は、磁性薄膜インダクタ１０とコンデンサー１７６を並列に接続したものである。磁性薄膜インダクタ１０とコンデンサー１７６はＬＣ並列共振回路１７８を構成している。ＬＣ並列共振回路１７８は、磁性薄膜インダクタ１０のインダクタンスの変化に対応して、全体のインピーダンスが変化する。

基本回路は、さらに、ＬＣ並列共振回路１７８に接続された信号源１８２を有し、信号源１８２は、定電圧Ｖｓで周波数可変出力が可能な電圧源と内部インピーダンスＺｓとを含んでいる。ＬＣ並列共振回路１７８のインピーダンスは、ＬＣ並列共振回路１７８の両端の電位差Ｖｐを測定することによって測定される。

ここでは、薄膜インダクタのＱ値が最大となる周波数で並列共振を起こすようにＬＣ並列共振回路１７８の中のコンデンサー１７６の電気容量Ｃを決定することが望ましい。例えば、図１と図２に示した薄膜インダクタは２．２ＭＨｚでＱ値が最大となる。この薄膜インダクタに対してＣ＝２（ｎＦ）のコンデンサー１７６を並列接続すると、図１９に示すようなＬＣ並列共振回路１７８のインピーダンス周波数特性が得られる。

ＬＣ並列共振回路１７８の中の磁性薄膜インダクタ１０を図１と図２に示したものとし、磁性薄膜インダクタの膜面に対して垂直な外部磁界(４００Ｏｅ、５６０Ｏｅ)を作用させた状態を０°として徐々に角度変位を与えたときの周波数２．２ＭＨｚでのＬＣ並列共振回路１７８のインピーダンス変化を図２０に示す。図１４と同様に、角度変位の増加に従ってインピーダンスが低下することが示されている。

図１４と比較して以下の特徴がある。

・図１４と同様に、偏向角０°近傍にインピーダンス変化の少ない不感帯があり、外部磁界を強くするとこの不感帯は狭くなる。

・図１４と同様に、不感帯以上の偏向角では、偏向角の増加に対してインピーダンスが急峻に減少し、さらに偏向角が増大するとインピーダンス減少は飽和気味となる。ここで、図１４においてはインダクタンスの初期値に対して飽和時の値は１／２．５程度であるのに対し、図２０においては約１／６で、図１４のようにインダクタンスを直接検出する方式と比較して感度が２倍以上高くなる。

以上の特性は、図１と図２の磁性薄膜インダクタ１０を単体で使用した場合の結果であるが、図９に示した光偏向器１００に組み込まれた磁性薄膜インダクタ（駆動コイル１２２と磁性薄膜１４２の積層構造体）においても定性的には同様の特性が得られる。図１７の基本回路を図９の光偏向器に適用したインダクタンス検出装置の構成を図１８に示す。

図１８に示されるように、インダクタンス検出装置１７４は、可動板１１２上の駆動コイル１２２に対して電気的に並列に接続されたコンデンサー１７６を備えている。コンデンサー１７６は磁性薄膜インダクタ（駆動コイル１２２と磁性薄膜１４２の積層構造体）と共にＬＣ並列共振回路１７８を構成している。インダクタンス検出装置１７４は、さらに、ＬＣ並列共振回路１７８に接続された信号源１８２と、ＬＣ並列共振回路１７８の両端の電位差Ｖｐを測定する電圧測定装置１８８とを備えている。信号源１８２は、定電圧Ｖｓで周波数可変出力が可能な電圧源と内部インピーダンスＺｓとを含んでいる。インダクタンス検出装置１７４は、駆動制御装置１７２と共に、インダクタンス検出部を構成している。なお、図１８の駆動コイル１２２と磁性薄膜１４２は、説明のため便宜的に上面にみえるように記載しているが、実際には可動板１１２の下面に形成されている。

以上に示したように、本実施形態では、光偏向器１００の可動板１１２上の駆動コイル１２２の近傍に形成した磁性薄膜１４２に作用する外部磁界が、可動板１１２の姿勢変動によって変化することによって引き起こされるコイルインダクタンスの変化をＬＣ並列共振回路１７８のインピーダンス変化として検出する。これによって、インダクタンスを直接検出する場合と比較して、より高感度な信号が得られる。つまり、偏向角度検出方法として、より高感度な方法が実現される。

なお、本実施形態においても、第一実施形態において述べた各種の変形が適用可能である。

また、本実施形態に固有の変形例として、信号源１８２の内部インピーダンスが比較的小さい場合の例について以下に述べる。本変形例では、第二実施形態で説明した図１７と図１８の回路において、内部インピーダンスＺｓが例えば５０Ωであるものを使用する。その他は第二実施形態と同様である。信号源１８２の周波数を２．２ＭＨｚに固定した状態で、磁性薄膜インダクタの膜面に垂直な磁界を作用させた状態を０°として徐々に角度変位を与えたときのＬＣ並列回路両端の電圧Ｖｐの変化を図２１に示す。図２１において角度変位と端子電圧の線形性が比較的良い部分を抽出して図２２と図２３に示す。比較のために、図２０において角度変位とＬＣ並列回路インピーダンスの線形性が比較的良い部分を抽出して図２４と図２５に示す。

図２２と図２４との比較から、また図２３と図２５との比較から、図２２と図２３の方が線形性が向上していることがわかる。例えば、外部磁界が４００Ｏｅの場合には、図２２に示されるように、偏向角が１０°〜１７°付近で、外部磁界が５６０Ｏｅの場合には、図２３に示されるように、偏向角が７°〜１４°付近で、かなり良好な線形性が得られている。これに対して、図２４と図２５では、いずれの場合にも、下にやや凸な特性となっている。

この現象は次のように説明できる。すなわち、信号源１８２の内部インピーダンスがＬＣ並列回路のインピーダンスに対して十分に大きければほぼ定電流駆動状態となり、ＬＣ並列回路両端の電圧はインピーダンスに比例する。しかし、本変形例では信号源１８２の内部インピーダンスがＬＣ並列回路のインピーダンスに対して十分に大きくはないため、ＬＣ並列回路のインピーダンスに依存してＬＣ並列回路に流れる電流が変化する。ここで、定性的にはＬＣ並列回路のインピーダンスが高い場合には回路に流れる電流が低下するために、定電流印加時に得られるはずのＬＣ並列回路両端の電圧よりも低い電圧しか得られない。この結果、相対的に偏向角が少ないときの検出感度が低下したように見え、下に凸な曲線が線形に近づくものと考えられる。以上から、信号源１８２の内部インピーダンスを調整することによって、得られる信号の線形性をある程度制御することができる。

以上の特性は、図１と図２の磁性薄膜インダクタ１０を使用した場合のものであるが、図９に示した光偏向器１００に組み込まれた磁性薄膜インダクタ（駆動コイル１２２と磁性薄膜１４２の積層構造体）においても定性的には同様の特性が得られる。

本変形例では、インダクタンス検出装置１７４に関して、ＬＣ並列回路に有限の内部インピーダンスを有する信号源１８２を接続し、その印加電流値増減がＬＣ並列回路のインピーダンスの増減と逆方向になるように周波数信号を印加した状態でＬＣ並列回路両端の電圧変化として薄膜インダクタのインダクタンス変化を検出することによって、インダクタンスを直接検出する場合またはＬＣ並列回路のインピーダンスを検出する場合と比較して、より線形性の高い信号が得られる。つまり、偏向角度検出装置として、より高精度な偏向角度検出を実現することができる。

第三実施形態
本実施形態は、図１と図２に示した磁性薄膜インダクタ１０に代えて本発明の偏向角度検出器に適用可能な別の磁性薄膜インダクタに向けられている。図２６は、本実施形態による磁性薄膜インダクタの構成を示している。

以下では、磁性薄膜インダクタの構成について主に述べ、特に説明がない場合は光偏向器の他の部分は第一実施形態で示したものと同じものであるとする。

これまでは、図１と図２に示したように、駆動コイル１２２に絶縁膜を介して磁性薄膜１４２が成膜された磁性薄膜インダクタについて述べてきた。しかし、本実施形態による磁性薄膜インダクタでは、図２６に示されるように、磁性薄膜１９４と１９６はコイル１９２に接触して形成されている。偏向角度の検出の原理は、前述の偏向角度検出の原理と同様であり、外部磁界の強度変化によって磁性薄膜１９４と１９６の内部の透磁率変化が生じ、コイルインダクタンスが変化することを利用して偏向角度を検出する。

次に、この磁性薄膜インダクタの製法を説明する。通常、コイル１９２は銅の電解メッキで作成することが多い。本実施形態では、コイル１９２を作成する銅の電解メッキを行なう前に、例えばパーマロイなどの電解メッキを行なって、コイル１９２と同一のパターンの磁性薄膜１９４を形成する。次に、パーマロイの上に銅の電解メッキを行なって、磁性薄膜１９４の上にコイル１９２を形成する。続けて、例えばパーマロイなどの電解メッキを行なって、コイル１９２上に同一のパターンの磁性薄膜１９６を形成する。その結果、図２６に示す磁性薄膜インダクタが形成される。もちろん、必要に応じてポリイミドなどの絶縁膜をコイル１９２の上下に形成してもよい。

この磁性薄膜インダクタでは、コイル１９２に対して至近距離に磁性薄膜１９４と１９６が形成されており、磁性薄膜１９４と１９６がコイル１９２と同じパターンを有するために隣接コイルパターン間の短絡などもなく、偏向角度検出を行なうことができる。また、製法に関しては、磁性薄膜インダクタすなわちコイル１９２と磁性薄膜１９４と１９６の積層構造体が一連のコイル形成プロセスによって連続的に形成されるため、工程を短縮できる。

本実施形態の磁性薄膜インダクタは、図２６に示されるように、コイル１９２の上下に磁性薄膜１９４と１９６が形成されているが、その変形例として、磁性薄膜はコイル１９２の下または上だけに形成されてもよい。ただし、この構成は、インダクタンス変化が小さくなるために偏向角度検出の感度の低下を招くが、製法において何らかの制限があってコイル１９２の片側だけにしか磁性薄膜を形成できない場合に有効である。

本実施形態における偏向角成分の検出は、第一実施形態と第二実施形態で述べた方法（変形例を含む）が適用可能であり、併用する磁気回路は第一実施形態に述べた方法が適用可能である。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

本発明のまとめ
本発明は、ひとつには、アクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度検出器に向けられており、以下の各項に列記する偏向角度検出器を含んでいる。ここで、検出対象のアクチュエーターは、可動板と、支持体と、支持体に対して可動板を偏向可能に接続している接続部と、接続部を通る偏向軸の周りに可動板を偏向させる駆動部とを有している。

１． 本発明の偏向角度検出器は、可動板上に形成されたコイルと、可動板上に形成された磁性薄膜であって、可動板の面に立てた法線の方向から見たときに少なくとも一部がコイルに重なっている磁性薄膜と、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させる磁界発生部材と、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出するインダクタンス検出部とを備えている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

外部磁界中で可動板が傾くと、可動板上に設けられた磁性薄膜の透磁率が変化する。磁性薄膜は少なくとも一部がコイルに重なっているため、磁性薄膜の透磁率の変化はコイルのインダクタンスを変化させる。このインダクタンスの変化をインダクタンス検出部で検出することによって可動板の偏向角を検出できる。しかも、可動板の動的な偏向角に限らず、可動板の静的な偏向角も検出できる。可動板上のコイルと磁性薄膜は積層構造でよいため、組立調整が不要である。

２． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１項の偏向角度検出器において、磁性薄膜は、一軸磁気異方性を有する磁性薄膜であり、可動板の偏向時に外部磁界の成分のうち主として磁性薄膜の磁化容易軸方向に作用する成分の強度が変化するように配置されている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

可動板偏向時に磁性薄膜内部で磁化容易軸方向の磁界が変化すると、これに伴い磁化困難軸方向の透磁率が変化する。従って、磁性薄膜に近接して設けられたコイルにより発生する磁界が磁性薄膜の磁化困難軸方向の成分を持つ部分において、コイルのインダクタンス変化が発生し、これをインダクタンス検出部で検出することによって偏向角を検出できる。

３． 本発明の別の偏向角度検出器は、第２項の偏向角度検出器において、磁性薄膜の磁化容易軸方向が可動板の偏向軸に対してほぼ直角方向である。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、可動板偏向時に磁性薄膜の磁化容易軸方向の姿勢が外部磁界に対して大きく変化する。このため、コイルのインダクタンスの変化を大きく発生させて、より効率的に偏向角度を検出できる。

４． 本発明の別の偏向角度検出器は、第３項の偏向角度検出器において、コイルがほぼ長方形で渦巻形状周回パターンからなるスパイラルコイルであり、磁性薄膜の磁化容易軸方向がコイル長辺方向に一致するように形成されている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

磁性薄膜内の磁化容易軸方向に沿った外部磁界が変化する際に、磁化容易軸方向に沿ったコイル部分が主としてインダクタンス変化を発生するため、この方向がコイル長辺方向に一致していると、コイル全体のうちより大きな部分においてインダクタンス変化が発生することになり、より効率的に偏向角度を検出できる。

５． 本発明の別の偏向角度検出器は、第４項の偏向角度検出器において、磁性薄膜の磁化容易軸方向にほぼ平行な方向のパターンを有するコイルの一部の近傍における磁界の向きが、可動板の中立位置における可動板の面に対する法線方向から、磁性薄膜の磁化容易軸方向に傾いた向きとなっており、法線方向に対する角度が１０°より大きく３０°未満である。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

主としてインダクタンス変化を発生するコイル部分に作用する外部磁界の向きを、面に垂直方向から少し傾いた状態にしておくと、偏向時にインダクタンス変化の不感帯を生じず、かつ高感度でインダクタンス変化を得ることができる。

６． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１項の偏向角度検出器において、インダクタンス検出部は、可動板上のコイルに対して電気的に並列に接続されたコンデンサーを備えており、コンデンサーはコイルと共にＬＣ並列回路を構成しており、インダクタンス検出部は可動板の偏向時にＬＣ並列回路のインピーダンス変化を検出する。

この偏向角度検出器は、第二実施形態に対応している。

ＬＣ並列回路のインピーダンス変化を検出することによって、単にコイルのインダクタンス変化を検出する構成と比較して、より高感度に偏向角を検出できる。

７． 本発明の別の偏向角度検出器は、第６項の偏向角度検出器において、インダクタンス検出部は、ＬＣ並列回路に接続された信号源を備えており、信号源は印加電流値増減がＬＣ並列回路のインピーダンス増減と逆方向になるように周波数信号を印加し、インダクタンス検出部は可動板偏向時のＬＣ並列回路電圧変化を検出する。

この偏向角度検出器は、第二実施形態に対応している。

ＬＣ並列回路に信号源を接続し、その印加電流値増減がＬＣ並列回路のインピーダンス増減と逆方向になるように周波数信号を印加した状態でＬＣ並列回路電圧変化を検出することによって、より線形性の高い偏向角度検出を行なうことができる。

８． 本発明の別の偏向角度検出器は、第２項の偏向角度検出器において、可動板を偏向させるための磁界を発生する駆動用磁界発生部材が可動板の側方に設けられ、可動板の偏向角度を検出するための外部磁界を発生する検出用磁界発生部材が可動板のコイルを形成した平面近傍に設けられている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態と第二実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、主としてインダクタンス変化を発生するコイル部分に作用する外部磁界の向きを、面に垂直方向から少し傾いた状態にすることができるため、偏向時に不感帯を生じず、かつ高感度でインダクタンス変化を得ることができる。

９． 本発明の別の偏向角度検出器は、第８項の偏向角度検出器において、検出用磁界発生部材が、磁性薄膜の磁化容易軸方向にほぼ平行な方向のパターンを有するコイルの一部の近傍に設けられ、可動板の面の法線方向に着磁されている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、主としてインダクタンス変化を発生するコイル部分に作用する外部磁界の向きを、面に垂直方向から少し傾いた状態にすることができるため、偏向時に不感帯を生じず、かつ高感度でインダクタンス変化を得ることができるとともに、主として駆動力を発生するコイル部分に作用する外部磁界の向きへの影響を抑制することができる。

１０． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１項の偏向角度検出器において、磁性薄膜はコイルに対して可動板の面の法線方向に離して形成されている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態と第二実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、可動板上において広範囲に磁性薄膜を形成することが可能であり、かつコイルに対して可動板の面の法線方向に離間させて構成されているためにコイルの電気的特性を損なうことがない。

１１． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１項の偏向角度検出器において、磁性薄膜はコイルに接触して形成されている。

この偏向角度検出器は、第三実施形態に対応している。

この構成をとることによって、連続した工程でコイルと磁性薄膜を形成することが可能となる。また、磁性薄膜がコイルと至近距離にあるためにインダクタンス変化が大きく、かつコイル線間方向に分離されているためコイルの電気的特性を損なわない。

１２． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１０項または第１１項の偏向角度検出器において、磁性薄膜はコイルに対して可動板の面の法線方向両側に形成されている。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、コイルに電流を流すことによって発生する磁界がより効率的に磁性薄膜内部を通過するため、磁性薄膜に作用する外部磁界の変化によって生じる透磁率変化の影響によってインダクタンス変化をより大きくする。

１３． 本発明の別の偏向角度検出器は、第１項の偏向角度検出器において、駆動部が可動板上の駆動コイルと支持体を固定する固定部に固定された駆動用磁界発生部材とからなる。

この偏向角度検出器は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

この偏向角度検出器では、駆動コイルと偏向角度検出用コイルを兼用することができる。

本発明は、ひとつには、アクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度検出方法に向けられており、以下の各項に列記する偏向角度検出方法を含んでいる。ここで、検出対象のアクチュエーターは、可動板と、支持体と、支持体に対して可動板を偏向可能に接続している接続部と、接続部を通る偏向軸の周りに可動板を偏向させる駆動部とを有している。

１４． 本発明の偏向角度検出方法は、可動板上にコイルを設け、可動板の面に立てた法線の方向から見たときにコイルに少なくとも一部が重なるように磁性薄膜を可動板上に設け、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させ、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出して、アクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する。

この偏向角度検出方法は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

外部磁界中で可動板が傾くと、可動板上に設けられた磁性薄膜の透磁率が変化する。磁性薄膜は少なくとも一部がコイルに重なっているため、磁性薄膜の透磁率の変化はコイルのインダクタンスを変化させる。このインダクタンス変化を検出することによって可動板の偏向角を検出する。この偏向角度検出方法によれば、可動板の動的な偏向角に限らず、可動板の静的な偏向角も検出できる。可動板上に設けるコイルと磁性薄膜は積層構造でよいため、組立調整が不要である。

１５． 本発明の別の偏向角度検出方法は、第１４項の偏向角度検出方法において、可動板上に駆動コイルを設け、駆動用磁界発生手段を用意し固定して、駆動手段を構成する。

この偏向角度検方法は、第一実施形態〜第三実施形態に対応している。

この偏向角度検方法に従えば、駆動コイルと偏向角度検出用コイルとを兼用することができる。

磁性薄膜インダクタの平面図である。 図１のII-II線に沿った磁性薄膜インダクタの断面図である。 図１と図２に示した磁性薄膜インダクタの周波数特性を示している。 一般的なシングルスパイラルコイルの平面コイルを示している。 図１と図２に示した磁性薄膜インダクタが磁化容易軸に直交する回転軸の周りに回転可能に支持され、この磁性薄膜インダクタに外部磁界Ｈ_extが作用している状態を示している。 図５の磁性薄膜インダクタが回転軸の周りに偏向していない状態を示している。 図５の磁性薄膜インダクタが回転軸の周りにθだけ偏向した状態を示している。 図７の状態における外部磁界Ｈ_extと、図５の磁性薄膜インダクタの磁性薄膜に対する外部磁界Ｈ_extの面内磁界成分Ｈ_miと垂直磁界成分Ｈ_mpとを示している。 本発明の第一実施形態の光偏向器の斜視図である。 図９に示した光偏向器と、これに接続されたインダクタンス検出装置を示している。 図１０に示された磁性薄膜に代えて適用可能な、形成領域が異なる磁性薄膜の変形例を示している。 可動板の近くに配置される駆動用永久磁石と偏向角度検出用永久磁石を示している。 図１２に示した駆動用永久磁石と偏向角度検出用永久磁石によって発生される磁界と、それらの合成磁界とを示している。 図１と図２に示した磁性薄膜インダクタに垂直な磁界を作用させた状態を偏向角０°として徐々に磁性薄膜インダクタに角度変位を与えたときの、周波数２．２ＭＨｚでのコイルインダクタンス変化を示している。 図１２と図１３に示した偏向角度検出用永久磁石に代えて適用可能な別の偏向角度検出用永久磁石の構成を示している。 図１５に示される駆動用永久磁石と偏向角度検出用永久磁石による合成磁界を示している。 本発明の第二実施形態における偏向角度検出器の基本回路を示している。 図１７の基本回路を図９の光偏向器に適用したインダクタンス検出装置の構成を示している。 ＬＣ並列共振回路のインピーダンス周波数特性を示している。 磁性薄膜の膜面に対して垂直な磁界を作用させた状態を０°として徐々に角度変位を与えたときの周波数２．２ＭＨｚでのＬＣ並列共振回路のインピーダンス変化を示している。 信号源の周波数を２．２ＭＨｚに固定した状態で、磁性薄膜インダクタの膜面に垂直な磁界を作用させた状態を０°として徐々に角度変位を与えたときのＬＣ並列回路両端の電圧Ｖｐの変化を示している。 図２１において、４００Ｏｅの外部磁界に対して、角度変位と端子電圧の線形性が比較的良い部分を示している。 図２１において、５６０Ｏｅの外部磁界に対して、角度変位と端子電圧の線形性が比較的良い部分を示している。 図２０において、４００Ｏｅの外部磁界に対して、角度変位とＬＣ並列回路インピーダンスの線形性が比較的良い部分を示している。 図２０において、５６０Ｏｅの外部磁界に対して、角度変位とＬＣ並列回路インピーダンスの線形性が比較的良い部分を示している。 本発明の第三実施形態による磁性薄膜インダクタの構成を示している。

符号の説明

１０…磁性薄膜インダクタ、１２…磁化容易軸方向、１４…回転軸、２２…コイル、２４…パッド、３２…磁性薄膜、３４…磁性薄膜、４２…シリコン基板、４４…酸化シリコン層、４６…ポリイミド層、５２…永久磁石、１００…光偏向器、１１０…可動板ユニット、１１２…可動板、１１４…トーションバー、１１６…固定用フレーム、１１８…金属ベース、１２２…駆動コイル、１２４…電極パッド、１２６…フレキシブル基板、１２８…反射ミラー、１３０…磁気回路、１３２…駆動用永久磁石、１３４…磁気ヨーク、１４２…磁性薄膜、１４４…磁化容易軸方向、１４６…駆動に寄与する部分、１５２…偏向角度検出用永久磁石、１５４…偏向角度検出用永久磁石、１６２…駆動制御装置、１６４…インダクタンス検出装置、１６６…高周波信号源、１６８…電圧測定装置、１７２…駆動制御装置、１７４…インダクタンス検出装置、１７６…コンデンサー、１７８…ＬＣ並列共振回路、１８２…信号源、１８８…電圧測定装置、１９２…コイル、１９４…磁性薄膜、１９６…磁性薄膜。

Claims (15)

1. 可動板と、支持体と、支持体に対して可動板を偏向可能に接続している接続部と、接続部を通る偏向軸の周りに可動板を偏向させる駆動部とを有するアクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度検出器であり、可動板上に形成されたコイルと、可動板上に形成された磁性薄膜であって、少なくとも一部がコイルに重なっている磁性薄膜と、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させる磁界発生部材と、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出するインダクタンス検出部とを備えている、偏向角度検出器。
2. 請求項１において、磁性薄膜は、一軸磁気異方性を有する磁性薄膜であり、可動板の偏向時に外部磁界の成分のうち主として磁性薄膜の磁化容易軸方向に作用する成分の強度が変化するように配置されている、偏向角度検出器。
3. 請求項２において、磁性薄膜の磁化容易軸方向が可動板の偏向軸に対してほぼ直角方向である、偏向角度検出器。
4. 請求項３において、コイルがほぼ長方形で渦巻形状周回パターンからなるスパイラルコイルであり、磁性薄膜の磁化容易軸方向がコイル長辺方向に一致するように形成されている、偏向角度検出器。
5. 請求項４において、磁性薄膜の磁化容易軸方向にほぼ平行な方向のパターンを有するコイルの一部の近傍における磁界の向きが、可動板の中立位置における可動板の面に対する法線方向から、磁性薄膜の磁化容易軸方向に傾いた向きとなっており、法線方向に対する角度が１０°より大きく３０°未満である、偏向角度検出器。
6. 請求項１において、インダクタンス検出部は、可動板上のコイルに対して電気的に並列に接続されたコンデンサーを備えており、コンデンサーはコイルと共にＬＣ並列回路を構成しており、インダクタンス検出部は可動板の偏向時にＬＣ並列回路のインピーダンス変化を検出する、偏向角度検出器。
7. 請求項６において、インダクタンス検出部は、ＬＣ並列回路に接続された信号源を備えており、信号源は印加電流値増減がＬＣ並列回路のインピーダンス増減と逆方向になるように周波数信号を印加し、インダクタンス検出部は可動板偏向時のＬＣ並列回路電圧変化を検出する、偏向角度検出器。
8. 請求項２において、可動板を偏向させるための磁界を発生する駆動用磁界発生部材が可動板の側方に設けられ、可動板の偏向角度を検出するための外部磁界を発生する検出用磁界発生部材が可動板のコイルを形成した平面近傍に設けられている、偏向角度検出器。
9. 請求項８において、検出用磁界発生部材が、磁性薄膜の磁化容易軸方向にほぼ平行な方向のパターンを有するコイルの一部の近傍に設けられ、可動板の面の法線方向に着磁されている、偏向角度検出器。
10. 請求項１において、磁性薄膜はコイルに対して可動板の面の法線方向に離して形成されている、偏向角度検出器。
11. 請求項１において、磁性薄膜はコイルに接触して形成されている、偏向角度検出器。
12. 請求項１０または請求項１１において、磁性薄膜はコイルに対して可動板の面の法線方向両側に形成されている、偏向角度検出器。
13. 請求項１において、駆動部が可動板上の駆動コイルと支持体を固定する固定部に固定された駆動用磁界発生部材とからなる、偏向角度検出器。
14. 可動板と、支持体と、支持体に対して可動板を偏向可能に接続している接続部と、接続部を通る偏向軸の周りに可動板を偏向させる駆動手段とを有するアクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する偏向角度検出方法であり、可動板上にコイルを設け、コイルに少なくとも一部が重なるように磁性薄膜を可動板上に設け、磁性薄膜に作用する外部磁界を発生させ、外部磁界に対する可動板上の磁性薄膜の傾き変化によって生じる可動板上のコイルのインダクタンスの変化量を検出して、アクチュエーターの可動板の偏向角度を検出する、偏向角度検出方法。
15. 請求項１４において、可動板上に駆動コイルを設け、駆動用磁界発生手段を用意し固定して、駆動手段を構成する、偏向角度検出方法。

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