JP2022044284A - アクチュエータ及び光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】更なる小型化が可能なアクチュエータ及び光走査装置を提供する。【解決手段】アクチュエータは、支持部材と、前記支持部材に接合された可動部材と、を有し、前記可動部材は、第１面を備えた第１被駆動部と、前記第１被駆動部の両側に配置されて前記第１被駆動部に接続される一対の第１駆動梁と、前記第１駆動梁に設けられ、前記第１面を通る第１軸の周りに前記第１被駆動部を揺動させる第１駆動源と、前記支持部材に固定され、前記一対の第１駆動梁を支持する一対の固定部と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、アクチュエータ及び光走査装置に関する。

圧電体の上面に上部電極、下面に下部電極を形成したアクチュエータを用いて、入射光を反射させるミラー部を回転軸回りに回転させ、反射光を走査する光走査装置が知られている。このアクチュエータでは、圧電体に電圧を印加するために、上部電極に接続される上部配線と、下部電極に接続される下部配線とが形成されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

上記のアクチュエータは、厚さ方向に変形可能なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造体であり、表面の面内方向の剛性を確保しつつ、厚さ方向の剛性を下げるために蛇腹構造を有している。

従来のアクチュエータには、アクチュエータ自身の剛性を確保するために、蛇腹構造を支持する平面形状が環状、例えばロの字状の固定枠が設けられている。

特開２０１６－１３２５号公報 特許第５８７６３２９号公報

アクチュエータを内蔵する機器の小型化が進められており、アクチュエータに対する小型化の要請が高まっている。

本開示の目的は、更なる小型化が可能なアクチュエータ及び光走査装置を提供することにある。

本開示の一形態に係るアクチュエータは、支持部材と、前記支持部材に接合された可動部材と、を有し、前記可動部材は、第１面を備えた第１被駆動部と、前記第１被駆動部の両側に配置されて前記第１被駆動部に接続される一対の第１駆動梁と、前記第１駆動梁に設けられ、前記第１面を通る第１軸の周りに前記第１被駆動部を揺動させる第１駆動源と、前記支持部材に固定され、前記一対の第１駆動梁を支持する一対の固定部と、を有する。

本開示によれば、更なる小型化が可能である。

第１実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 第１実施形態における支持部材を示す斜視図である。 アクチュエータの製造方法を示す図である。 第２実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 第２実施形態における支持部材を示す斜視図である。

以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、一軸駆動の光走査装置に関する。図１は、第１実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。

第１実施形態に係る光走査装置１は、図１に示すように、アクチュエータ１１と、アクチュエータ１１のミラー支持部１２０に支持されたミラー１２とを有する。アクチュエータ１１は、支持部材１３と、支持部材１３に接合された可動部材１４とを有する。以下の説明では、支持部材１３を基準として可動部材１４が位置する側を上側とする。

ここで、アクチュエータ１１について、詳細に説明する。図２は、支持部材１３を示す斜視図である。

可動部材１４は、ミラー支持部１２０と、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定部１８１Ａ、１８１Ｂと、連結部１８２と、被把持部１９０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１２が支持される。詳細は後述するが、光走査装置１では、ミラー支持部１２０が一つの回転軸の周りを回転するように揺動駆動される。本実施形態では、この回転軸を垂直回転軸ＡＸＶという。垂直回転軸ＡＸＶはミラー支持部１２０の上面を通る。垂直回転軸ＡＸＶは第１軸の一例である。

ミラー１２を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続され、ミラー１２及びミラー支持部１２０を支持する一対の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが配置されている。垂直駆動梁１７０Ａは、垂直回転軸ＡＸＶと直交する方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７４Ａにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ａの一方の端部がミラー支持部１２０に接続され、他方の端部が固定部１８１Ａに接続される。垂直駆動梁１７０Ｂは、垂直回転軸ＡＸＶと直交する方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７４Ｂにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ｂの一方の端部がミラー支持部１２０に接続され、他方の端部が固定部１８１Ｂに接続される。ミラー支持部１２０は第１被駆動部の一例である。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、ミラー支持部１２０の上面を通る垂直回転軸ＡＸＶの周りにミラー支持部１２０を揺動させる。

例えば、垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａを構成する各垂直梁の上にそれぞれ設けられた２つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２を含む。垂直駆動源１７１Ａ１は、ミラー支持部１２０側から１番目の垂直梁の上に形成され、垂直駆動源１７１Ａ２は、ミラー支持部１２０側から２番目の垂直梁の上に形成されている。例えば、垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂを構成する各垂直梁の上にそれぞれ設けられた２つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２を含む。垂直駆動源１７１Ｂ１は、ミラー支持部１２０側から１番目の垂直梁の上に形成され、垂直駆動源１７１Ｂ２は、ミラー支持部１２０側から２番目の垂直梁の上に形成されている。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁を上方向に反らせ、各垂直梁の上下動の蓄積をミラー支持部１２０に伝達する。第１実施形態においては、駆動波形は鋸波形状とする。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの動作によりミラー支持部１２０に支持されたミラー１２が垂直回転軸ＡＸＶの周りを回転するように揺動駆動される。例えば垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

平面視で、可動部材１４は矩形状の外形を有しており、固定部１８１Ａ、１８１Ｂは、互いに隣り合う角の位置に設けられている。固定部１８１Ａと固定部１８１Ｂとが連結部１８２により互いに連結されている。固定部１８１Ａ、固定部１８１Ｂ及び連結部１８２が一体的に形成された共通固定部１８３が構成されている。

被把持部１９０は、ミラー支持部１２０、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ及び共通固定部１８３から離間して配置されている。被把持部１９０は、例えば、共通固定部１８３と対向する辺に沿って配置されている。被把持部１９０は、アクチュエータ１１の製造過程において、ダイシング後にアクチュエータ１１をダイシングテープから剥離する際に把持される部分である。

可動部材１４は、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ）層及び活性層を有するＳＯＩ基板から形成されている。固定部１８１Ａ、１８１Ｂと、連結部１８２と、被把持部１９０とは、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されている。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは活性層の単層によって形成されている。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが、ＢＯＸ層及び活性層の２層から形成されていてもよい。ミラー支持部１２０は、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されていてもよく、ＢＯＸ層及び活性層の２層から形成されていてもよく、活性層の単層によって形成されていてもよい。ミラー支持部１２０に、上記３層、２層、単層の２種以上が含まれていてもよい。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の一方の面（上面）には、上記のように垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが設けられている。垂直梁の他方の面（下面）に、１又は２以上のリブ１７２が形成されていてもよい。リブ１７２は、垂直梁の長手方向に短く、短手方向に長い形状である。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の他方の面（下面）に形成されているリブ１７２を設けることで、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上方向への反りと直交する方向（垂直梁の幅（短手）方向）へ不要に反ってしまうことを防止し、ミラー支持部１２０の厚さ方向の変位量を抑制できる。

支持部材１３は、図２に示すように、固定部１８１Ａが固定される固定領域２８１Ａと、固定部１８１Ｂが固定される固定領域２８１Ｂと、固定領域２８１Ａと固定領域２８１Ｂとを連結する連結領域２８２とを有し、これらは一体的に形成されている。支持部材１３は、更に、被把持部１９０が固定される固定領域２９０と、固定領域２８１Ａと固定領域２９０とを連結する連結領域２７１と、固定領域２８１Ｂと固定領域２９０とを連結する連結領域２７２とを有する。支持部材１３は、ロの字状の平面形状を有する。連結領域２８２と固定領域２９０とが互いに平行に延び、連結領域２７１と連結領域２７２とが互いに平行に延びる。そして、連結領域２８２と固定領域２９０との間と、連結領域２７１と連結領域２７２との間に開口２２０が形成されている。例えば、固定領域２８１Ａ、２８１Ｂの各下面と、連結領域２８２の下面と、固定領域２９０の下面と、連結領域２７１、２７２の各下面とは、面一になっている。

支持部材１３は、例えば、可動部材１４の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を備えた材料（シリコン、ガラス等）の基板から形成されている。連結領域２７１、２７２は基板の可動部材１４側の面がエッチングされることで、固定領域２８１Ａ、２８１Ｂ、２９０及び連結領域２８２よりも薄くなっている。平面視で、概ね、連結領域２７１と垂直駆動梁１７０Ａとが重なり、連結領域２７２と垂直駆動梁１７０Ｂとが重なり、ミラー支持部１２０は開口２２０の内側に位置する。

可動部材１４は、例えば金属拡散接合または陽極接合により支持部材１３に接合されている。金属拡散接合の場合、可動部材１４の支持部材１３側の面と、支持部材１３の可動部材１４側の面とに、それぞれ金属膜（図示せず）が形成され、加熱及び加圧によりこれら金属膜の拡散を通じて接合が行われる。この場合、界面に金属拡散層が形成される。陽極接合の場合、支持部材１３としてガラスが用いられ、加熱及び電界の印加によりガラスに含まれるナトリウム（Ｎａ）のイオンの拡散を通じて接合が行われる。この場合、界面にＮａイオン拡散層が形成される。可動部材１４が、接着剤を用いて支持部材１３に接合されていてもよく、原子間力を用いた直接接合により支持部材１３に接合されていてもよく、支持部材１３にプラズマ接合されていてもよい。プラズマ接合では、水素原子を介して界面にシリコン酸化物が生成して接合が行われる。

図１に示すように、可動部材１４には、平面視で垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを四方から包囲する部材が含まれていない。このため、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが並ぶ直線上では、可動部材１４のうちで垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが最も外側に位置する。つまり、垂直回転軸ＡＸＶが延びる方向から可動部材１４を見たとき、何らかの部材で遮られることなく、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが視認可能である。

このように、第１実施形態に係る光走査装置１に含まれるアクチュエータ１１では、可動部材１４の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが固定される固定部１８１Ａ、１８１Ｂが支持部材１３に固定されている。このため、平面視で垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを四方から包囲する部材が可動部材１４に含まれていなくても、アクチュエータ１１に十分な剛性を確保することができる。つまり、十分な剛性を確保しながら、平面視での可動部材１４のサイズを小さくすることができる。また、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ及びミラー支持部１２０を従来のものから複雑化させる必要はないため、製造にかかるコストの上昇を抑えることもできる。また、支持部材１３の材料及び厚さ等によってはアクチュエータ１１の剛性を更に向上させることも可能である。

また、支持部材１３に開口２２０が形成されているため、ミラー支持部１２０は支持部材１３に接触しにくい。更に、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが、固定領域２８１Ａ、２８１Ｂよりも薄い連結領域２７１、２７２と重なるように配置されているため、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂも支持部材１３に接触しにくい。

また、開口２２０の内側の機能実装領域２３０に、ミラー支持部１２０に接触しないようにして機能素子が配置されていてもよい。機能素子としては、例えば、静電気対策素子、センサーバッファ、温度制御素子、駆動素子等が挙げられる。

アクチュエータ１１は微小な電荷で振動するため、静電気に敏感である。静電気対策素子を開口２２０の内側に配置することで、静電気の影響を抑制しやすい。例えば、アクチュエータ１１の各端子に接続されたツェナーダイオードを静電気対策素子として用いることができる。

アクチュエータ１１のセンサーは微小な電荷で動作する。アクチュエータ１１にセンサーバッファを接続し、このセンサーバッファを開口２２０の内側に配置することで、信号経路を短くし、電磁両立性（electro-magnetic compatibility：ＥＭＣ）／電磁障害（electromagnetic interference：ＥＭＩ）の影響を低減しやすい。

アクチュエータ１１は温度に敏感である。温度制御素子を開口２２０の内側に配置することで、アクチュエータ１１の温度を、高精度かつ良好な電力効率で制御しやすい。例えば、ペルチェ素子を温度制御素子として用いることができる。

アクチュエータ１１の駆動信号はアナログ信号であり、極めて低い電力で駆動することができる。ただし、極めて低い電力で駆動する場合、ＥＭＣ／ＥＭＩの影響を受けやすい。駆動素子を開口２２０の内側に配置することで、信号経路を短くし、ＥＭＣ／ＥＭＩの影響を低減しやすい。

次に、アクチュエータ１１の製造方法について説明する。図３は、アクチュエータ１１の製造方法を示す図である。

まず、図３（ａ）に示すように、複数の可動部材領域５１が縦横に並んだＳＯＩ基板５０を作製する。可動部材領域５１は１個の可動部材１４が切り出される領域であり、１個の可動部材領域５１に可動部材１４の各構成要素が含まれる。

また、図３（ｂ）に示すように、複数の支持部材領域６１が縦横に並んだ基板６０を作製する。支持部材領域６１は１個の支持部材１３が切り出される領域であり、１個の支持部材領域６１に支持部材１３の各構成要素が含まれる。

ＳＯＩ基板５０及び基板６０の作製後、図３（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板５０及び基板６０を互いに接合する。例えば、この接合は、金属拡散接合又は陽極接合とすることが好ましいが、接着剤を用いた接合、直接接合又はプラズマ接合であってもよい。

その後、対をなす可動部材領域５１及び支持部材領域６１の対同士の境界、すなわちダイシングラインに沿って図３（ｃ）に示す構造体を個片化する。

このようにして、複数のアクチュエータ１１を製造することができる。なお、ダイシングに際して、基板６０にダイシングテープを貼り付け、ダイシング後には、被把持部１９０を把持しながら各アクチュエータ１１をダイシングテープから剥離する。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、二軸駆動の光走査装置に関する。図４は、第２実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。

第２実施形態に係る光走査装置２は、図４に示すように、アクチュエータ３１と、アクチュエータ３１のミラー支持部３２０に支持されたミラー３２とを有する。アクチュエータ３１は、支持部材３３と、支持部材３３に接合された可動部材３４とを有する。以下の説明では、支持部材３３を基準として可動部材３４が位置する側を上側とする。

ここで、アクチュエータ３１について、詳細に説明する。図５は、支持部材３３を示す斜視図である。

可動部材３４は、ミラー支持部３２０と、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂと、可動枠３６０と、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂと、固定部３８１Ａ、３８１Ｂと、被把持部３９０Ａと、被把持部３９０Ｂとを有する。ミラー支持部３２０の上面にミラー３２が支持される。詳細は後述するが、光走査装置２では、ミラー支持部３２０が二つの回転軸の周りを回転するように揺動駆動される。本実施形態では、一方の回転軸を垂直回転軸ＡＸＶといい、他方の回転軸を水平回転軸ＡＸＨという。垂直回転軸ＡＸＶ及び水平回転軸ＡＸＨはミラー支持部３２０の上面を通り、例えばミラー３２の反射面の中央で互いに略直交する。垂直回転軸ＡＸＶは第１軸の一例であり、水平回転軸ＡＸＨは第２軸の一例である。

ミラー３２を支持するミラー支持部３２０の両側に、ミラー支持部３２０に接続され、ミラー３２及びミラー支持部３２０を支持する一対の水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂが配置されている。水平駆動梁３３０Ａは、水平回転軸ＡＸＨと直交する方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部３３４Ａにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁３３０Ａの一方の端部がミラー支持部３２０に接続され、他方の端部が可動枠３６０の内周側に接続される。水平駆動梁３３０Ｂは、水平回転軸ＡＸＨと直交する方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部３３４Ｂにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁３３０Ｂの一方の端部がミラー支持部３２０に接続され、他方の端部が可動枠３６０の内周側に接続される。ミラー支持部３２０は第２被駆動部の一例である。

水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である水平梁ごとに水平駆動源３３１Ａ、３３１Ｂが形成されている。水平駆動源３３１Ａは、水平駆動梁３３０Ａの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源３３１Ｂは、水平駆動梁３３０Ｂの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂは、ミラー支持部３２０の上面を通る水平回転軸ＡＸＨの周りにミラー支持部３２０を揺動させる。

例えば、水平駆動源３３１Ａは、水平駆動梁３３０Ａを構成する各水平梁の上にそれぞれ設けられた２つの水平駆動源３３１Ａ１、３３１Ａ２を含む。水平駆動源３３１Ａ１は、ミラー支持部３２０側から１番目の水平梁の上に形成され、水平駆動源３３１Ａ２は、ミラー支持部３２０側から２番目の水平梁の上に形成されている。例えば、水平駆動源３３１Ｂは、水平駆動梁３３０Ｂを構成する各水平梁の上にそれぞれ設けられた２つの水平駆動源３３１Ｂ１、３３１Ｂ２を含む。水平駆動源３３１Ｂ１は、ミラー支持部３２０側から１番目の水平梁の上に形成され、水平駆動源３３１Ｂ２は、ミラー支持部３２０側から２番目の水平梁の上に形成されている。

水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂは、水平梁ごとに隣接している水平駆動源３３１Ａ、３３１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する水平梁を上方向に反らせ、各水平梁の上下動の蓄積をミラー支持部３２０に伝達する。第２実施形態においては、駆動波形は鋸波形状とする。水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂの動作によりミラー支持部３２０に支持されたミラー３２が水平回転軸ＡＸＨの周りを回転するように揺動駆動される。例えば水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂによる水平駆動には、非共振振動を用いることができる。

可動枠３６０の両側に、可動枠３６０に接続され、可動枠３６０を支持する一対の垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが配置されている。垂直駆動梁３７０Ａは、垂直回転軸ＡＸＶと直交する方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部３７４Ａにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁３７０Ａの一方の端部が可動枠３６０の外周側に接続され、他方の端部が固定部３８１Ａに接続される。垂直駆動梁３７０Ｂは、垂直回転軸ＡＸＶと直交する方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部３７４Ｂにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁３７０Ｂの一方の端部が可動枠３６０の外周側に接続され、他方の端部が固定部３８１Ｂに接続される。可動枠３６０、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ、水平駆動源３３１Ａ、３３１Ｂ及びミラー支持部３２０が第１被駆動部に含まれる。

垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源３７１Ａ、３７１Ｂが形成されている。垂直駆動源３７１Ａは、垂直駆動梁３７０Ａの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源３７１Ｂは、垂直駆動梁３７０Ｂの上面に形成された圧電素子であり、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂは、ミラー支持部３２０の上面を通る垂直回転軸ＡＸＶの周りに可動枠３６０等を揺動させる。

例えば、垂直駆動源３７１Ａは、垂直駆動梁３７０Ａを構成する各垂直梁の上にそれぞれ設けられた２つの垂直駆動源３７１Ａ１、３７１Ａ２を含む。垂直駆動源３７１Ａ１は、可動枠３６０側から１番目の垂直梁の上に形成され、垂直駆動源３７１Ａ２は、可動枠３６０側から２番目の垂直梁の上に形成されている。例えば、垂直駆動源３７１Ｂは、垂直駆動梁３７０Ｂを構成する各垂直梁の上にそれぞれ設けられた２つの垂直駆動源３７１Ｂ１、３７１Ｂ２を含む。垂直駆動源３７１Ｂ１は、可動枠３６０側から１番目の垂直梁の上に形成され、垂直駆動源３７１Ｂ２は、可動枠３６０側から２番目の垂直梁の上に形成されている。

垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源３７１Ａ、３７１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁を上方向に反らせ、各垂直梁の上下動の蓄積を可動枠３６０に伝達する。第２実施形態においては、駆動波形は鋸波形状とする。垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂの動作により可動枠３６０及びミラー３２等が垂直回転軸ＡＸＶの周りを回転するように揺動駆動される。例えば垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

平面視で、可動部材３４は矩形状の外形を有しており、固定部３８１Ａ、３８１Ｂは、互いに対角の位置に設けられている。被把持部３９０Ａ、３９０Ｂは、ミラー支持部３２０、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂ、及び固定部３８１Ａ、３８１Ｂから離間して配置されている。被把持部３９０Ａ、３９０Ｂは、互いに対角の位置に設けられている。被把持部３９０Ａ、３９０Ｂは、アクチュエータ３１の製造過程において、ダイシング後にアクチュエータ３１をダイシングテープから剥離する際に把持される部分である。被把持部３９０Ａ、３９０Ｂの一方のみが設けられていればよい。

可動部材３４は、例えば支持層、ＢＯＸ層及び活性層を有するＳＯＩ基板から形成されている。固定部３８１Ａ、３８１Ｂと、被把持部３９０Ａ、３９０Ｂとは、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されている。水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ及び垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂは活性層の単層によって形成されている。水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ及び垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが、ＢＯＸ層及び活性層の２層から形成されていてもよい。ミラー支持部３２０及び可動枠３６０は、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されていてもよく、ＢＯＸ層及び活性層の２層から形成されていてもよく、活性層の単層によって形成されていてもよい。ミラー支持部３２０及び可動枠３６０に、上記３層、２層、単層の２種以上が含まれていてもよい。

水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂを構成する水平梁、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂを構成する垂直梁の一方の面（上面）には、上記のように水平駆動源３３１Ａ、３３１Ｂ、垂直駆動源３７１Ａ、３７１Ｂが設けられている。水平梁及び垂直梁の他方の面（下面）に、１又は２以上のリブが形成されていてもよい。

支持部材３３は、図５に示すように、固定部３８１Ａが固定される固定領域４８１Ａと、固定部３８１Ｂが固定される固定領域４８１Ｂと、固定領域４８１Ａと固定領域４８１Ｂとを連結する連結領域４７０とを有する。支持部材３３は、更に、被把持部３９０Ａが固定される固定領域４９０Ａと、被把持部３９０Ｂが固定される固定領域４９０Ｂとを有する。固定領域４９０Ａ、４９０Ｂも連結領域４７０により連結されている。すなわち、連結領域４７０を介して、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂが一体化されている。支持部材１３は、矩形状の平面形状を有する。固定領域４８１Ａ、４８１Ｂは、互いに対角の位置に設けられ、固定領域４９０Ａ、４９０Ｂは、互いに対角の位置に設けられている。連結領域４７０は、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂよりも薄い。例えば、連結領域４７０の下面と、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂの各下面とは、面一になっている。

支持部材３３は、例えば、可動部材３４の熱膨張係数と同等の熱膨張係数を備えた材料（シリコン、ガラス等）の基板から形成されている。連結領域４７０は基板の可動部材３４側の面がエッチングされることで、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂよりも薄くなっている。平面視で、概ね、連結領域４７０の固定領域４８１Ａと固定領域４９０Ａとの間の部分と垂直駆動梁３７０Ａとが重なり、連結領域４７０の固定領域４８１Ｂと固定領域４９０Ｂとの間の部分と垂直駆動梁３７０Ｂとが重なる。また、平面視で、概ね、可動枠３６０、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ及びミラー支持部３２０は、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂに囲まれた範囲の内側に位置する。

可動部材３４は、例えば金属拡散接合または陽極接合により支持部材３３に接合されている。可動部材３４が、接着剤を用いて支持部材３３に接合されていてもよく、原子間力を用いた直接接合により支持部材３３に接合されていてもよく、支持部材３３にプラズマ接合されていてもよい。

図４に示すように、可動部材３４には、平面視で垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂを四方から包囲する部材が含まれていない。このため、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが並ぶ直線上では、可動部材３４のうちで垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが最も外側に位置する。つまり、垂直回転軸ＡＸＶが延びる方向から可動部材３４を見たとき、何らかの部材で遮られることなく、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが視認可能である。

また、図４に示すように、固定部３８１Ａの上面に複数の電極パッド３８２Ａが設けられ、固定部３８１Ｂの上面に複数の電極パッド３８２Ｂが設けられている。図４及び図５に示すように、固定領域４８１Ａの上面で固定部３８１Ａから露出する部分に複数の電極パッド４８２Ａが設けられ、固定領域４８１Ｂの上面で固定部３８１Ｂから露出する部分に複数の電極パッド４８２Ｂが設けられている。そして、電極パッド３８２Ａと電極パッド４８２Ａとがボンディングワイヤ８２Ａにより互いに接続され、電極パッド３８２Ｂと電極パッド４８２Ｂとがボンディングワイヤ８２Ｂにより互いに接続されている。

このように、第２実施形態に係る光走査装置２に含まれるアクチュエータ３１では、可動部材３４の垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが固定される固定部３８１Ａ、３８１Ｂが支持部材３３に固定されている。このため、平面視で垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂを四方から包囲する部材が可動部材３４に含まれていなくても、アクチュエータ３１に十分な剛性を確保することができる。つまり、十分な剛性を確保しながら、平面視での可動部材３４のサイズを小さくすることができる。また、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ、垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂ、可動枠３６０及びミラー支持部３２０を従来のものから複雑化させる必要はないため、製造にかかるコストの上昇を抑えることもできる。また、支持部材３３の材料及び厚さ等によってはアクチュエータ３１の剛性を更に向上させることも可能である。

また、支持部材３３において、ミラー支持部３２０、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ、可動枠３６０、及び垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが、固定領域４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂよりも薄い連結領域４７０と重なるように配置されている。このため、ミラー支持部３２０、水平駆動梁３３０Ａ、３３０Ｂ、可動枠３６０、及び垂直駆動梁３７０Ａ、３７０Ｂが支持部材３３に接触しにくい。

アクチュエータ３１は、第１実施形態と同様に、可動部材３４用のＳＯＩ基板と支持部材３３用の基板との接合及びダイシング等により形成することができる。

なお、光走査装置１、２は、例えばセラミックパッケージとパッケージカバー等のパッケージ部材に収容して用いることができる。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記の実施の形態では、ミラーを有する光走査装置にアクチュエータを適用した形態を説明しているが、アクチュエータの駆動対象物はミラーでなくてもよく、本発明はミラーを持たないアクチュエータにも適用することが可能である。また、上記実施の形態では、圧電薄膜を駆動源とする圧電駆動方式のアクチュエータを適用した形態を説明しているが、その他の電磁駆動方式や静電駆動方式を採用したアクチュエータにも適用することが可能である。また、本発明の光走査装置は、眼底検査装置の光干渉断層計に好ましく適用することができる。眼底検査装置の光干渉断層計では、プロジェクタのように一方の軸が高速動作するため共振駆動を必要とされず、振角量を自由に設定して調整して光走査ができることを求められているため、本実施形態のような二軸とも非共振駆動の構成が適している。また、プロジェクション装置にも適用可能である。

１、２：光走査装置
１１、３１：アクチュエータ
１２、３２：ミラー
１３、３３：支持部材
１４、３４：可動部材
１２０、３２０：ミラー支持部
１７０Ａ、１７０Ｂ、３７０Ａ、３７０Ｂ：垂直駆動梁
１８１Ａ、１８１Ｂ、３８１Ａ、３８１Ｂ：固定部
１９０、３９０Ａ、３９０Ｂ：被把持部
２３０：機能実装領域
２８１Ａ、２８１Ｂ、２９０、４８１Ａ、４８１Ｂ、４９０Ａ、４９０Ｂ：固定領域
２８２、４７０：連結領域
３３０Ａ、３３０Ｂ：水平駆動梁
３６０：可動枠

Claims (13)

1. 支持部材と、
   前記支持部材に接合された可動部材と、
   を有し、
   前記可動部材は、
   第１面を備えた第１被駆動部と、
   前記第１被駆動部の両側に配置されて前記第１被駆動部に接続される一対の第１駆動梁と、
   前記第１駆動梁に設けられ、前記第１面を通る第１軸の周りに前記第１被駆動部を揺動させる第１駆動源と、
   前記支持部材に固定され、前記一対の第１駆動梁を支持する一対の固定部と、
   を有するアクチュエータ。
2. 前記一対の第１駆動梁が並ぶ直線上で、前記可動部材のうちで前記一対の第１駆動梁が最も外側に位置する請求項１にアクチュエータ。
3. 前記支持部材は、
   前記一対の固定部が固定される一対の固定領域と、
   前記一対の固定領域を互いに連結する連結領域と、
   を有する請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記支持部材は、前記固定領域及び前記連結領域を備えた基板を有する請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記基板の厚さは、平面視で前記第１被駆動部と重なる部分において、前記固定領域よりも薄い請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記基板の平面視で前記第１被駆動部と重なる部分に開口が形成されている請求項４に記載のアクチュエータ。
7. 前記一対の固定領域の間に配置された機能素子を有する請求項３乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 前記可動部材は、前記第１被駆動部、前記第１駆動梁及び前記一対の固定部から離間して配置され、前記支持部材に固定された被把持部を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
9. 前記可動部材は、ＳＯＩ基板から構成され、
   前記支持部材は、シリコン又はガラスの基板から構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. 前記第１被駆動部は、ミラーを支持するミラー支持部を有する請求項１乃至９のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
11. 前記第１被駆動部は、
    前記第１面の一部を構成する第２面を備えた第２被駆動部と、
    前記第２被駆動部の両側に配置されて前記第２被駆動部に接続される一対の第２駆動梁と、
    前記第１駆動梁と前記第２駆動梁を接続する可動枠と、
    前記第２駆動梁に設けられ、前記第１軸と略直交し、前記第２面を通る第２軸の周りに前記第２被駆動部を揺動させる第２駆動源と、
    を有する請求項１乃至９のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
12. 前記第２被駆動部は、ミラーを支持するミラー支持部を有する請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 請求項１０又は１２に記載のアクチュエータと、
    前記ミラー支持部に支持されたミラーと、
    を有する光走査装置。

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