JP2010026084A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能な光学装置を提供すること。
【解決手段】 光学装置２は、基板１０と支柱２０ａ，２０ｂと片持ち梁２２ａ，２２ｂとミラー構造体３８と電極１２ａ，１２ｂを備えている。ミラー構造体３８の表面に形成されているアルミニウム膜３６で光ビームを反射することができる。Ｄ１側に静電引力を作用させると、片持ち梁２２ａ，２２ｂを基板１０に近づく方向に湾曲させることができる。片持ち梁２２ａ，２２ｂの先端に固定されたミラー構造体３８は片持ち梁と同じ方向に傾斜する。ミラー構造体３８を揺動軸２６の周りに揺動させることによって、光ビームの進行方向を大きく変えることができる。片持ち梁２２ａ，２２ｂは揺動軸２６に直交する方向に伸びている。このために、片持ち梁の長さに制限されることなく光学装置２を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ビームの反射方向を変える光学装置に関する。

特許文献１に、１対のトーションバーでミラーを支持した光学装置が開示されている。一対のトーションバーは同一軸線上に配置されており、基板から間隔を隔てた高さを基板と平行に伸びており、各々のトーションバーの反ミラー側の端部は基板に対して固定されている。この場合、トーションバーが捩じれるとトーションバーの延長線の周りにミラーが揺動し、ミラーが基板に対して傾斜する。
基板とミラーが平行に伸びている状態において基板とミラーとの間の間隔の距離が長いと、ミラーの一端を基板にひきつけてトーションバーを捩じるための吸引力が得にくい。それに対して、前記間隔の距離が短いと、基板に対してミラーを大きく傾斜させることができない。
特許文献１の技術では、トーションバー（即ちミラーの揺動軸）を、ミラーの中心から偏心した位置に配置する。この構成によると、基板とミラーとの間の間隔の距離を短くしながら、ミラーを大きく傾斜させることができる。

米国特許第５８６７２０２０号明細書

特許文献１の光学装置は、プロジェクタ等に利用される。ミラーを大きく傾斜させることができれば、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。これによって、大口径レンズが使用可能となり、高コントラストな投影画像が得られる。しかしながら、ミラーを大きく傾斜させるためにはトーションバーを大きくねじらなければならない。このためには、トーションバーの長さを長くし、トーションバーのねじり剛性を低下させる必要がある。トーションバーの幅を狭くすることでも、トーションバーのねじり剛性を低下させることはできるが、製造プロセス上の制約から、トーションバーの幅には下限があり、実際には長いトーションバーを必要とする。

光学装置を小型化したいという要求がある。特に、複数の光学装置をマトリクス状に配置して投影画像を形成するプロジェクタを構成する場合には、小型の光学装置を密に配置することによって高解像度の明るい画像を提供したいとする要求がある。
しかしながら特許文献１の光学装置では、一対のトーションバーの各々が長く、小型の光学装置を密に配置することを妨げている。特に、トーションバーの伸びている方向、すなわちミラーの揺動軸に沿った方向の幅を短くすることができない。特許文献１の光学装置は、小型の光学装置を密に配置することができない点で不満を残している。

本発明では、小型であって密に配置することができる光学装置を提供する。

本発明では、ミラーを揺動軸の周りに揺動させて光ビームの反射方向を変える光学装置を提供する。
本発明の光学装置は、基板と片持ち梁とミラーとアクチュエータを備えている。片持ち梁の基端は基板に固定されている。片持ち梁は、基板から間隙を隔てた高さを基板に平行であるとともにミラーの揺動軸に直交する方向に伸びている。片持ち梁は、屈曲可能な柔軟性を備えており、片持ち梁の先端を基板に近づける方向に屈曲させることができる。なお、ここでいう「屈曲」とは、屈曲点が１点以上存在する場合を総称しており、屈曲点が無限大に存在して全体がなだらかに湾曲する場合をも含んでいる。

ミラーは、片持ち梁の先端に固定されている。ミラーは、片持ち梁の先端側から基端側に向けて伸びる板状部を備えており、板状部の反基板側に反射面が形成されている。この反射面で光ビームを反射することができる。なお、この反射面は、板状部の表面に光ビームを反射する別の膜が成膜されていてもよいし、板状部の表面自体が反射面を形成していてもよい。

アクチュエータは、片持ち梁の先端とミラーが固定されている部位（以下、固定部位という）の近傍と基板との間に形成されている。アクチュエータは、固定部位を基板に近づける吸引力を発生させる。アクチュエータは、固定部位の近傍と基板との間に吸引力を発生させるものであればよく、ミラー自体が導電性を有しており、基板側に配置された電極との間に静電引力を発生させてもよい。あるいは、ミラーの固定部位の近傍と基板の両方に電極を配置し、一対の電極間に静電引力を発生させてもよい。あるいは、固定部位の近傍にコイルを形成し、そのコイルの周囲に永久磁石等を使用して磁界を発生させることによって、ローレンツ力を発生させてもよい。
なお請求項１の発明では、請求項２の発明が利用するアクチュエータと区別するために、上記したアクチュエータを第１アクチュエータと表現している。

第１アクチュエータによって吸引力を発生させると、片持ち梁の先端が基板に近づく方向に屈曲し、ミラーの固定部位側が基板に近づく方向に屈曲する。ミラーは、固定部位の近傍を通過する揺動軸の周りに揺動する。揺動軸よりも先端側にあって基板に向けて屈曲する範囲内に位置するミラーの長さは短く、ミラーと基板との間の間隔が短くてもミラーを大きく傾斜することができる。揺動軸の周りにミラーを大きく傾斜させることができ、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。

本発明の光学装置では、片持ち梁を曲げることによってミラーを揺動させている。即ち曲げ梁によってミラーを揺動させている。一方において特許文献１の光学装置では、トーションバーを捻じることによってミラーを揺動させている。即ち捻じり梁によってミラーを揺動させている。曲げ梁と捻じり梁とを比較すると、曲げ梁の方が剛性が小さい。このために、曲げ梁は捻じり梁よりも短い長さで同一形状のミラーを揺動させることができる。長さの短い梁を用いることで、梁の長さが光学装置の小型化の妨げとなることを軽減することができる。本発明の光学装置では、曲げ梁を使用しているために、光学装置の幅を小型化することができ、小型の光学装置を高密度に配置することができる。
また、特許文献１の光学装置は、トーションバーを直列に配置している。この構成によると、光学装置の幅を２本分の梁の長さよりも小さくすることができない。一方において、本発明の光学装置では、片持ち梁を並列に配置している。このために、光学装置の幅を１本分の梁の長さにまで小さくすることができ、梁の長さが光学装置の小型化の妨げとなることを軽減することができる。光学装置の幅を小型化し、小型の光学装置を高密度に配置することができる。

ミラーは、片持ち梁の先端から片持ち梁の基端を越えてさらに伸びていてもよい。この場合は、第２アクチュエータを設置する。第２アクチュエータは、片持ち梁の基端を越えて伸びているミラーの延長部位と基板との間に形成されており、その延長部位を基板に近づける吸引力を発生させる。この光学装置は、第１アクチュエータと第２アクチュエータのいずれかを選択して作動させる。
延長部位と第２アクチュエータを付設すると、第１アクチュエータを利用して片持ち梁の先端側に位置する部分のミラーを基板に近づけることもできれば、第２アクチュエータを利用して片持ち梁の基端側に位置する部分のミラーを基板に近づけることもできる。この結果、揺動軸の周りにミラーを両側に揺動させることができ、ミラーの指向方向を大きく変化させることができる。光ビームの反射方向を大きく変えることができる。

一対の片持ち梁がミラーを挟んで平行に伸びていてもよい。ミラーを挟んで平行に伸びる一対の片持ち梁によってミラーを支持すると、ミラーにねじれ等が生じることを抑制することができ、揺動軸に直交する面内でミラーを安定的に揺動させることができる。光ビームの反射方向を一平面内で安定的に変化させることができる。

ミラーに延長部位を設けて第２アクチュエータを付設する場合、ミラーにスリットを設けることが有効である。この場合には、片持ち梁と平行に伸びている一対のスリットと、その一対のスリットの片持ち梁の先端側の端部同士を接続するスリットを形成する。
上記のスリットを設けると、スリットによって３方が囲まれた部分が形成される。この部分は、ミラーの延長部位に連続しており、ミラーの延長部位の傾斜角度に倣って傾斜する。このために、第２アクチュエータによってミラーの延長部位と基板との間に吸引力を発生させると、スリットによって３方が囲まれた部分は、スリットの外側の部分よりも大きく傾斜する。スリットに囲まれた部分で光ビームを反射するようにすれば、光ビームの反射方向をさらに大きく変えることができる。

ミラーにスリットを形成し、そのスリット内に片持ち梁を収容してもよい。この場合、一本の片持ち梁で、その片持ち梁を対称軸とする対称構造を実現することができる。
ミラーを支持する片持ち梁の本数を１本に抑えることができると、光学装置に占めるミラーの面積率を大きくすることができる。これによって、光ビームの反射効率を増加させることができる。

第１アクチュエータは、基板に固定されている電極と、ミラーに固定されている電極で構成することができる。この場合、片持ち梁の基端から基板側の電極までの距離と、片持ち梁の基端からミラー側の電極までの距離を等しくしてもよい。それに対して、片持ち梁の基端から基板側の電極までの距離を、片持ち梁の基端からミラー側の電極までの距離よりも短くしてもよい。後者の構成によると、片持ち梁の先端側を片持ち梁の基端側に引き込む吸引力を発生させることができる。その結果、片持ち梁の先端に固定されているミラーを大きく傾斜させることができる。これによって、揺動軸の周りにミラーを大きく揺動させることができ、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。

本発明によると、片持ち梁を屈曲させることによって、片持ち梁の先端に固定されているミラーを大きく傾斜させることができる。揺動軸の周りにミラーを大きく揺動させ、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。本発明の光学装置では、曲げ梁（片持ち梁）を使用しているために短い長さの梁でミラーを揺動させることができる。また、片持ち梁を並列に配置することができる。これによって、梁の長さが光学装置の小型化の妨げとなることを軽減することができる。光学装置の幅を小型化し、小型の光学装置を高密度に配置することができる。高解像度な投影画像を生成することができる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。
（特徴１）基板はシリコン単結晶で構成されている。
（特徴２）片持ち梁と板状部は不純物を含むシリコン単結晶で構成されている。
（特徴３）反射膜としてアルミニウム膜が使用されている。

（第１実施例）
図１は、実施例１の光学装置２の平面図を示し、図２は、光学装置２の正面図を示している。光学装置２を利用する場合、１つの光学装置２を単独で利用することもできるが、複数の光学装置２を１次元または２次元に配置して利用することもできる。１次元に配置すれば１次元の投影画像を生成することができ、２次元に配置すれば２次元の投影画像を生成することができる。本実施例では、１つの光学装置２に関する説明をする。

光学装置２は、基板１０（図２参照）と、支柱２０ａ，２０ｂと、片持ち梁２２ａ，２２ｂと、ミラー構造体３８と、基板側の電極１２ａ，１２ｂ（図２参照）とを備えている。ミラー構造体３８は、平板状に広がっているシリコン膜３４とアルミニウム膜３６を備えている。矢印Ｄ１は片持ち梁２２ａ，２２ｂの先端側を示し、矢印Ｄ２は片持ち梁２２ａ，２２ｂの基端側を示している。

基板１０はシリコン単結晶で形成されている。図２に示すように、支柱２０ａ，２０ｂは、基板１０の表面から垂直上方に伸びている。支柱２０ａ，２０ｂは不純物を含むシリコン単結晶で形成されており、基板１０の表層部に形成されている電気回路（図１，２では電気回路の構成を省略して示している）に接続されている。支柱２０ａに片持ち梁２２ａのＤ２側の端部（基端２２ａ１）が固定されている。支柱２０ｂに片持ち梁２２ｂのＤ２側の端部（基端２２ｂ１）が固定されている。片持ち梁２２ａと片持ち梁２２ｂは、不純物を含むシリコン単結晶で形成されている。支柱２０ａと片持ち梁２２ａは一体であり、電気的に接続されている。支柱２０ｂと片持ち梁２２ｂは一体であり、電気的に接続されている。なお、支柱２０ａ，２０ｂのＤ１−Ｄ２方向の存在位置については特に限定されない。図１に示すように、支柱２０ａ，２０ｂが光学装置２のＤ１−Ｄ２方向の幅の中心に存在していてもよいし、中心位置よりもＤ１側又はＤ２側に存在していてもよい。

シリコン膜３４は不純物を含むシリコン単結晶で形成されている。片持ち梁２２ａのＤ１側の端部（先端２２ａ２）にシリコン膜３４のＤ１側の端部近傍３４ａが固定されている。片持ち梁２２ｂのＤ１側の端部（先端２２ｂ２）にシリコン膜３４のＤ１側の端部近傍３４ａが固定されている。シリコン膜３４のＤ１側の端部近傍３４ａは、片持ち梁２２ａの先端２２ａ２に固定されており、同時に、片持ち梁２２ｂの先端２２ｂ２にも固定されている。シリコン膜３４と片持ち梁２２ａと片持ち梁２２ｂは、一体であり、電気的に接続されている。シリコン膜３４の全体は、基板１０の表層部に形成されている電気回路を介して電位が固定されている。

シリコン膜３４は、Ｄ１側の端部近傍３４ａから、片持ち梁２２ａと片持ち梁２２ｂの基端２２ａ１，２２ｂ１に向けて伸びている部分３４ｂと、部分３４ｂからＤ２方向に延長している部分３４ｃと、さらにＤ２方向に伸びている部分３４ｄを有する。シリコン膜３４は全体として平板状である。
シリコン膜３４の部分３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの表面には、光ビームを反射するアルミニウム膜３６が形成されている。シリコン膜３４とアルミニウム膜３６の積層によってミラー構造体３８が形成されている。片持ち梁２２ａと片持ち梁２２ｂは、ミラー構造体３８の両側において、Ｄ１−Ｄ２方向に伸びている。
基板１０の表面上に電極１２ａと電極１２ｂが形成されている。電極１２ａはシリコン膜３４の部分３４ａの近傍に向かい合う位置に形成されており、電極１２ｂはシリコン膜３４の部分３４ｄの近傍に向かいあう位置に形成されている。

電極１２ａに電圧を印加してシリコン膜３４との間に電位差を形成させると、電極１２ａとシリコン膜３４の部分３４ａの近傍の間に静電引力を作用させることができる。同様に、電極１２ｂに電圧を印加してシリコン膜３４との間に電位差を形成させると、電極１２ｂとシリコン膜３４の部分３４ｄの近傍の間に静電引力を作用させることができる。光学装置２は、電極１２ａに電圧を印加する状態と、電極１２ｂに電圧を印加する状態と、いずれの電極にも電圧を印加しない状態の間で切り換えて用いる。

図３（ａ），（ｂ）は光学装置２の動作図を示す。光学装置２は、図３（ａ），（ｂ）の状態を交互にとることができる。図３（ａ）では、電極１２ａとシリコン膜３４の部分３４ａの近傍の間に静電引力を発生させている。この場合、部分３４ａが基板１０に近づき、ミラー構造体３８を支持している片持ち梁２２ａ，２２ｂの先端が基板１０に近づく方向に湾曲する。この結果、Ｄ２側の端部近傍３４ｄが基板１０から離れる向きに傾斜する。このときのミラー構造体３８の揺動軸２６の位置を観察すると、片持ち梁２２ａ，２２ｂの基端２２ａ１，２２ｂ１にあるのではなく、片持ち梁２２ａ，２２ｂの先端２２ａ２，２２ｂ２側にあることが分る。

光学装置２では、揺動軸２６からシリコン膜３４のＤ１側の端縁３４ｅまでの距離が短く（支柱２０ａ、２０ｂからシリコン膜３４のＤ１側の端縁３４ｅまでの距離に比して）、大きな傾斜角θ_１となるまでシリコン膜３４が基板１０に対して傾斜することを妨げない。支柱２０ａ、２０ｂが低く、片持ち梁２２ａ，２２ｂと基板１０との間隔の距離が短くても、シリコン膜３４は大きく傾斜することができる。なお、ここでいう「傾斜角度」とは、ミラー構造体３８が基板１０に平行である状態からの変位角度を示す。アルミニウム膜３６に入射した光ビーム４０は、反射方向４２に反射される。

図３（ｂ）では、電極１２ｂとシリコン膜３４の部分３４ｄの近傍との間に静電引力を発生させている。この場合、部分３４ｄが基板１０に近づき、片持ち梁２２ａ，２２ｂは先端２２ａ２，２２ｂ２が上方に変位するように湾曲する。この結果、ミラー構造体３８は、揺動軸２６の周りに、Ｄ１側の端部近傍３４ａが基板１０から離れる向きに傾斜する。この時のミラー構造体３８の傾斜角度はθ_２である。アルミニウム膜３６に入射した光ビーム４０は、反射方向４４に反射される。
ミラー構造体３８が揺動軸２６の周りに反時計方向に揺動する場合、揺動軸２６からシリコン膜３４のＤ２側の端縁３４ｆまでの距離が長く（支柱２０ａ、２０ｂからシリコン膜３４のＤ２側の端縁３４ｆまでの距離に比して）、シリコン膜３４のＤ２側の端部近傍３４ｄが基板１０に接触するまでひきつけても、大きな傾斜角は得られない。θ_２＜θ_１である。しかしながら図３の（ａ）と(ｂ)を対比すると明らかに、光学装置２のミラー構造体３８は、水平位置から、時計方向にθ_１だけ傾斜し、反時計方向にθ_２だけ傾斜する。あわせてθ_１＋θ_２だけ傾斜角が切り換わる。反射方向４２と４４を対比すると明らかに、反射方向が大きく切り換えられる。

Ｄ１側とＤ２側に交互に静電引力を発生させて片持ち梁を繰り返し変位させると、片持ち梁に負荷がかかる。光学装置２では、一対の片持ち梁２２ａ，２２ｂでミラー構造体３８を支持することから、各々の片持ち梁２２ａ、２２ｂの剛性を下げて湾曲しやすくしても、ミラー構造体３８を支持することができる。１本の片持ち梁でミラー構造体３８を支持するよりも、片持ち梁にかかる負荷を小さくすることができ、耐久性を向上することができる。

図１に示すように、揺動軸２６に平行な方向の光学装置２の幅が幅Ｗであり、揺動軸２６に直交する方向の光学装置２の幅が幅Ｌである。図４は、光学装置２の幅Ｗ，Ｌを小型化した光学装置３の平面図を示す。光学装置３の揺動軸２６に平行な方向の幅Ｗ１は、光学装置２の幅Ｗよりも小さい。光学装置３の揺動軸２６に直交する方向の幅Ｌ３は、光学装置２の幅Ｌよりも小さい。光学装置２と光学装置３は、幅のみが異なり、その他の構成は同様である。このために、光学装置３の構成に関する詳細な説明は省略する。
光学装置２の幅を小型化すると、ミラーのトルクが小さくなる。このために、光学装置３ではミラーを大きく揺動させるために剛性の小さい梁が必要になる。しかしながら、光学装置２では曲げ梁（片持ち梁２２ａ，２２ｂ）を使用しているために梁の剛性が十分に小さい。幅Ｗ，Ｌを小さくしても梁の長さを大きくしてさらに剛性を低下させる必要がない。即ち、光学装置２では、曲げ梁を使用しているために、梁の長さに制限されることなく光学装置の幅を小型化することができる。これによって、小型の光学装置３を高密度に配置することができる。
また、光学装置２では、片持ち梁２２ａ，２２ｂを並列に配置している。仮に片持ち梁２２ａ，２２ｂを直列に配置すると、片持ち梁２２ａ，２２ｂの長さ（部分３４ｂの揺動軸２６に直交する方向の幅）の２倍の長さの幅よりも小さい幅に小型化することができない。光学装置２では、梁を並列に配置することができるために、梁の長さに制限されることなく光学装置の幅を小型化することができる。これによって、小型の光学装置３を高密度に配置することができる。

（第２実施例）
図５は、第２実施例の光学装置４の平面図を示す。光学装置４は、ミラー構造体５８のみが光学装置２と異なっており、その他の構成は光学装置２と同様である。このために、ミラー構造体５８を除く部分については詳しい説明を省略する。以下、第３，４実施例についても、光学装置２と異なる部分のみを説明し、重複説明を省略する。

ミラー構造体５８は、シリコン膜５４とアルミニウム膜５６とスリット５５で構成されている。シリコン膜５４の表面上にアルミニウム膜５６が形成されている。スリット５５は、３つのスリット部分から形成されている。
一対のスリット５５ａ、５５ｂは、片持ち梁２２ａ，２２ｂと平行に伸びている。第３のスリット５５ｃは、一対のスリット５５ａ、５５ｂのＤ１側の端部５５ａ１，５５ｂ１の間を接続している。
一対のスリット５５ａ，５５ｂのＤ２側の端部近傍では、外側に向けて広がっているために、一対のスリット５５ａ，５５ｂのＤ２側の端部近傍の外側には、細幅部分５２ａ，５２ｂが形成されている。ミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄは、細幅部分５２ａ，５２ｂに接続されている。そのために、ミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄを基板１０に近づける場合には、細幅部分５２ａ，５２ｂが中心となって湾曲する。スリット５５で３方向を囲まれている部分５７の表面にアルミニウム膜５６が形成されている。

図６は、Ｄ２側に静電引力を発生させたときの光学装置４の正面図を示す。部分５７はミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄに接続されているために、ミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄの傾斜角と同じ角度だけ傾斜する。

電極１２ｂと３２ｂの間に静電引力を発生させた場合、細幅部分５２ａ，５２ｂよりもＤ１側の部分は、反時計方向にθ_３だけ傾斜する。そのとき、細幅部分５２ａ，５２ｂが撓みやすいので、ミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄはより大きく傾斜する。従って、スリット５５で３方向を囲まれている部分５７の表面に形成されているアルミニウム膜５６は、ミラー構造体５８のＤ２側の端部近傍５８ｄの傾斜角θ_４と同じ角度だけ傾斜する。θ_３＜θ_４である。
この結果、アルミニウム膜５６は、図３（ｂ）に示した第１実施例の傾斜角θ_２よりも大きく傾斜する。θ_３＜θ_４であり、θ_２＜θ_４でもある。
光学装置４では、アルミニウム膜５６を反時計方向に大きく傾斜させることができ、アルミニウム膜５６入射する光ビームの反射方向を大きく変えることができる。

（第３実施例）
図７は、第３実施例の光学装置６の平面図を示す。光学装置６は、ミラー構造体６８と支柱２１と片持ち梁２３のみが光学装置２と異なっており、その他の構成は光学装置２と同様である。ミラー構造体６８は、シリコン膜６４とアルミニウム膜６６とスリット６５で構成されている。シリコン膜６４の表面上にアルミニウム膜６６が形成されている。スリット６５は、ミラー構造体６８のＤ１−Ｄ２方向に直交する方向の幅の中心位置をＤ１−Ｄ２方向に伸びるように形成されている。スリット６５の内側に支柱２１と片持ち梁２３が存在している。片持ち梁２３のＤ２側の端部は支柱２１に固定されている。片持ち梁２３は支柱２１に固定されている端部からＤ１側に伸びている。片持ち梁２３の先端にミラー構造体６８のＤ１側の端部近傍３４ａが固定されている。
スリット６５は、支柱２１及び片持ち梁２３の形状に沿った形状であることが好ましい。図７では、片持ち梁２３のＤ１−Ｄ２方向に直交する方向の幅に合わせて、スリット６５の同じ方向の幅を細くしている。これによって、光学装置６におけるアルミニウム膜６６の占有面積率を向上させ、光ビームの反射効率を増加させることができる。

光学装置６では１つの片持ち梁２３によってミラー構造体６８を揺動可能に支持している。これによって、２本の片持ち梁を使用するよりも、光学装置６におけるミラー構造体６８の反射面の占有面積率を大きくすることができる。これによって、光ビームの反射効率を増加させることができる。

（第４実施例）
図８は、第４実施例の光学装置８の正面図を示す。光学装置８は、基板１０とミラー構造体３８との間に静電引力を発生させる構成のみが光学装置２と異なっており、その他の構成は光学装置２と同様である。光学装置８は、支柱７０ａ，７０ｂと片持ち梁７２ａ，７２ｂとミラー構造体７８を備えている。ミラー構造体７８はシリコン膜７４とアルミニウム膜７６を備えている。支柱７０ａ，７０ｂと片持ち梁７２ａ，７２ｂとシリコン膜３４は、シリコン単結晶で形成されており、絶縁体である。ミラー構造体７８の基板１０側の面のＤ１側に電極３２ａが存在している。ミラー構造体３８の基板１０側の面のＤ２側に電極３２ｂが存在している。基板１０のＤ１側に電極１３ａが存在している。支柱２０ａから電極１３ａまでの距離をＬ１とし、支柱２０ａからミラー構造体３８のＤ１側の電極３２ａまでの距離をＬ２とすると、光学装置８では、距離Ｌ２よりも距離Ｌ１のほうが小さい。この構成によると、電極３２ａと電極１３ａとの間に静電引力を発生させた場合、図９に示すように、片持ち梁２２ａ，２２ｂの先端を支柱２０ａ，２０ｂに向けてひきつける力７４が得られる。この力によって、片持ち梁２２ａ、２２ｂの先端部は大きく湾曲し、ミラー構造体３８を傾斜角θ_５となるまで大きく傾斜させることができる。傾斜角θ_５は、図３（ａ）に示した第１実施例の傾斜角θ_１よりも大きい。ミラー構造体３８を揺動軸２６の周りに大きく揺動させることによって、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、ミラー構造体３８側の電極３２ａ，３２ｂの位置に電極の替わりにそれぞれコイルを巻きつけ、そのコイルの周囲に永久磁石等を使用して磁界を発生させてもよい。これによってローレンツ力を発生させ、ミラー構造体３８を揺動させてもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

第１実施例の光学装置の平面図を示す。 第１実施例の光学装置の正面図を示す。 (ａ)と（ｂ）は、第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。 第１実施例の光学装置を小型化した光学装置の平面図を示す。 第２実施例の光学装置の平面図を示す。 第２実施例の光学装置の動作中の正面図を示す。 第３実施例の光学装置の平面図を示す。 第４実施例の光学装置の正面図を示す。 第４実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。

符号の説明

２：光学装置
１０：基板
１２ａ，１２ｂ；電極
２０ａ，２０ｂ：支柱
２２ａ，２２ｂ：片持ち梁
２６：揺動軸
３４：シリコン膜
３６：アルミニウム膜
３８：ミラー構造体
Ｄ１：片持ち梁の先端方向
Ｄ２：片持ち梁の基端方向

Claims (6)

1. ミラーを揺動軸の周りに揺動させて光ビームの反射方向を変える光学装置であり、
   基板と、
   基端が前記基板に固定されており、前記基板から間隙を隔てた高さを前記基板に平行であるとともに前記揺動軸に直交する方向に伸びており、屈曲可能な柔軟性を備えている片持ち梁と、
   前記片持ち梁の先端に固定されており、前記片持ち梁の先端側から基端側に向けて伸びる板状部を備えており、前記板状部の反基板側に反射面が形成されているミラーと、
   前記片持ち梁の前記先端と前記ミラーが固定されている部位の近傍と前記基板との間に形成されており、前記部位を前記基板に近づける吸引力を発生させる第１アクチュエータを備えている光学装置。
2. 前記ミラーは、前記片持ち梁の前記先端から前記基端を越えて伸びており、
   前記基端を越えて伸びている延長部位と前記基板との間に形成されており、前記延長部位を前記基板に近づける吸引力を発生させる第２アクチュエータを備えており、
   前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータのいずれかを選択して作動させることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 一対の片持ち梁が前記ミラーを挟んで平行に伸びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記ミラーに、前記片持ち梁と平行に伸びる一対のスリットと、その一対のスリットの前記先端側の端部同士を接続するスリットが形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学装置。
5. 前記ミラーにスリットが形成されており、
   そのスリット内を前記片持ち梁が伸びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
6. 前記第１アクチュエータが、前記基板に固定されている電極と、前記ミラーに固定されている電極で構成されており、
   前記片持ち梁の前記基端から前記基板側の前記電極までの距離が、前記片持ち梁の前記基端から前記ミラー側の前記電極までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の光学装置。

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