JP4036643B2 - 光偏向器及び光偏向器アレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシン技術を用いた光を偏向する光偏向器及び光偏向器アレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロマシン技術を用いた光偏向器が注目されている。この技術は、例えば特開昭６０−５７５１号公報に開示されている。これは、図６（ａ）に示されるように、シリコンで作られた回転子部２と、該回転子部２の回転軸上に設けられたねじりバー３、４とを有し、回転子部２はねじれバー３、４を介して半導体プレート部１に接続されている。これら回転子部２とねじれバー３、４そして半導体プレート部１は、同一のシリコン基板から一体に作製されており、半導体プレート部１が支持体として機能する。
【０００３】
一方、回転子部２等を形成する基板の下部には、駆動用電極が形成された基板（以下、電極基板と記す）５が形成されている。電極基板５に於いては、回転子部２とねじれバー３、４周りに環状の凹部６が形成されており、回転子部２の回転軸上に位置する環状凹部に島状部７が設けられている。
【０００４】
また、該島状部６を軸対称に、２つの駆動用の導電性素子（以下、駆動電極と記す）８、９が形成されており、駆動電極８、９は環状凹部を超えて電極基板５の端部まで形成されている。電極基板５と半導体プレート部１は接合され、光偏向装置としての構成をなしている。
【０００５】
このように構成された光偏向装置は、２つの駆動電極８、９に印加された電圧による静電引力によって駆動する。したがって、両電極に印加された電圧差によって、回転子部２の偏向角度は決定される。また、回転子部２は、静電引力によって島状部７に接触し、島状部７との接触面を回転の基点として偏向する。
【０００６】
また、上述した公報には、光偏向装置を用いた応用についても開示がなされている。図６（ｂ）に示されるように、同一基板上の２つの回転子部１２、１２′を回転軸に直行する方向に並列に形成した半導体プレート部１１を有する光偏向器と、第１の回転子部１２で反射した光源１３からの光１４を、第２の回転子部１２′に偏向するための固定ミラー１５を有する電極基板５′とから成る光偏向装置が示されている。
【０００７】
すなわち、この構成は、並列に形成された２つの回転子部１２、１２′を利用することで、矢印１６で示されるように偏向角を増大させることができる。
【０００８】
また、上述した公報には、２つの回転子部をその回転軸が直交するように配置した場合についても述べている。この場合は、固定ミラーを介することにより、光を２次元に偏向することができる利点を持っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光偏向器では、半導体プレート部と接続するためのねじれバー部が回転軸上にあるために、回転軸方向に隙間なく回転子を並べることができない。したがって、回転子を回転軸方向に密に並べた構成とする場合には、上述した光偏向器は不向きである。
【００１０】
例えば、特開２００１−１１６６９６号公報に示されるような走査型光学装置に於ける微小光偏向素子として用いる場合には、回転軸に平行な方向に回転子部を隙間無く並べることが必要になる。これは、微小光偏向素子が分光された光を任意の波長幅で複数の光検出装置に導入することを目的としているためであり、隣合う回転子部との間隔が広いと分光特性に悪影響を及ぼすからである。そして、上述した従来の光偏向器では、回転軸方向に隙間無く回転子部を並べることはできないため、分光特性が悪化してしまうという課題を有している。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、回転軸方向に密に並べて配置することの可能な光偏向器を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、回転軸方向に密に並べて配置可能な光偏向器を用いた光偏向器アレイを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、支持部材と、反射面を有する可動板と、一端が上記支持部材に支持され、他端に上記可動板が取付けられる少なくとも１つの弾性体と、上記一端と他端を結ぶ第１の方向と直交する第２の方向を揺動軸として、上記可動板を上記支持部材に対して揺動させる駆動手段と、を具備し、上記支持部材は、上記可動板の上記反射面と反対側の面と対向する対向基板を有し、該対向基板には上記可動板が揺動される際の最大偏向角を規定すべく該可動板の最大偏向角に於いて上記可動板と接触する接触部が設けられており、上記可動板は、上記駆動部材により駆動力が印加されて上記接触部と接触する第１及び第２の偏向位置とに揺動可能に駆動されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光偏向器に於いて、上記接触部が、上記可動板の揺動軸近傍に設けられた第１の接触部と、上記第１の接触部の両脇に設けられた第２、第３の接触部から成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光偏向器に於いて、上記第１、第２、第３の接触部が、凸面の端部から成ることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の光偏向器に於いて、上記弾性体が、上記可動板の両端から上記支持部材に支持された２本の平行バネと、上記２本の平行バネ内部に設けられて連結された２つの屈曲部と、上記屈曲部と上記支持部材の間に設けられた上記２本の平行バネを連結する連結板と、から成ることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２若しくは３に記載の光偏向器に於いて、上記可動板が少なくとも一面に導電面を有し、上記第１乃至第３の接触部は絶縁物から成り、上記対向基板上に設けられて、上記第１の接触部を境に上記対向基板と絶縁された２つの電極を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の光偏向器を、上記揺動軸に平行な上記第２の方向に複数並べたアレイであることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光偏向器アレイに於いて、上記可動板の上記導電面が全て電気的に導通していることを特徴とする。
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、可動板を支持する弾性体が揺動軸と直交する方向に形成されているため、揺動軸方向に自由に利用可能な空間を作ることができる。したがって、揺動軸方向に本光偏向器を密に並べることが可能となる。また、可動板に対向する対向基板面に形成された接触面に可動板を接触させることによって、可動板の最大偏向角を一意に決めることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、対向基板に形成される接触部を揺動軸近傍とその両脇に設けることにより、可動板が揺動軸を中心に２方向に偏向する際のそれぞれの最大偏向角を規定することができる。このとき、揺動軸近傍に第１の接触部を形成することで、可動板の偏向軸を略揺動軸上に合わせることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、対向基板に形成される接触部を凸面の端部を利用することにより、接触部を基本的に線接触にすることができる。接触することにより最大偏向角を所望の仕様に合わせやすくなるという利点を有する。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、２つの弾性体によって可動板が支持されている場合、可動板が偏向する際に弾性体は長手方向の側にも延びが生じる。この延びを平板で吸収しようとすると、偏向に必要な駆動力が非常に大きくなってしまう。この延びを吸収するため、２本の平行バネと屈曲バネの構成が効果がある。また、上述した構成は、可動板を容易に揺動方向に振動しやすくなる。そのため、連結板はこの方向の振動のしやすさを抑え、且つ偏向方向の振動を行いやすくする目的で設けられている。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、対向基板に電極を形成することで、駆動力として静電引力を利用することができる。
【００２５】
更に、請求項６に記載の発明によれば、可動板の揺動軸方向に自由な空間があるため、これを利用して光偏向器を並べることにより、隙間無く密に複数の光偏向器を並べた光偏向器アレイを作ることができる。
【００２６】
そして、請求項７に記載の発明によれば、静電引力を用いる場合、対向基板に設けられた電極を駆動電極とし可動板に設けられた導電面をグラウンド面として用いる。これはアレイ化された場合も同様であり、それぞれのグラウンド面は共通化されている方が制御の面でも有利である。また、共通化することにより引出電極を１つにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
初めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に於ける光偏向器アレイの概略構成を示した図である。尚、図１の構成は、第１の光偏向器から第３の光偏向器までが示されており、第３の光偏向器のみが偏向しているものとする。
【００３０】
図１に於いて、後述する可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 が、第１の方向を長手方向として配置される。そして、これら可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 と対向する対向基板２０の上面には、第１の凸部２１が、上記第１の方向と直交する第２の方向（揺動軸Ｏ方向）に連続的に突出形成されている。
【００３１】
この第１の凸部２１の中央部には、第２の凸部２２が、上記第２の方向に連続的に突出形成されている。そして、この第２の凸部２２を挟んで第１の凸部２１の上面部には、駆動電極２８、２８が設けられている。
【００３２】
また、上記対向基板２０の上方には、第１の光偏光器２４1 、第２の光偏光器２４2 、第３の光偏光器２４3 を構成する、上述した可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 とが配置される。上記可動板２５1 、２５2 、２５3 は、弾性体２６1 、２６2 、２６3 と弾性体２７1 、２７2 、２７3 の間に挟まれて、それぞれ取付けられている。
【００３３】
尚、上記第１の凸部２１は、可動板２５1 〜２５3 の外周より内側に形成されるものである。また、第２の凸部２２は、上記可動板２５1 〜２５3 が、図示矢印方向に回動可能なように、揺動軸Ｏのほぼ直下に位置される。
【００３４】
このような構成に於いて、可動板２５1 〜２５3 の一面がグランド電位とすると、各電極に印加された電圧の電圧差によって可動板２５1 〜２５3 は偏向する。電圧差を上げるに伴い、例えば、可動板２５1 は、先ず第１の凸部２１に接触する。更に、可動板２５1 が第１の凸部２１の端部に接触しながら第２の凸部２２の端部に接触するまで偏向する。その後は、電圧差を拡大しても偏向角は変化しない。
【００３５】
したがって、本構成では、可動板２５1 〜２５3 の最大偏向角は、対向基板２０に設けられた第１の凸部２１の端部と第２の凸部２２の端部によって決定されることになる。
【００３６】
次に、図２を参照して、上述した光偏向器の具体例について説明する。
【００３７】
図２は上述した光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、静状態での断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図、（ｅ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【００３８】
この光偏光器は、下部の対向基板２０と、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板３６を用いて製作される。
【００３９】
対向基板２０は、単結晶シリコンが基板として用いられている。シリコン基板を除去加工することで先ず第２の凸部２２が作製され、更に加工することで第１の凸部２１が作製される。また、第２の凸部２２を含む第１の凸部２１の上面部である第１の凸面２１ａは、可動板２５の第１の凸面２１ａに対向する面よりも、若干小さめに作られる。
【００４０】
更に、対向基板２０の上部基板３６に対向する全ての面には絶縁膜（図示せず）が成膜されており、上部基板３６との絶縁が図られている。
【００４１】
上記第１の凸面２１ａ、すなわち電極基板面２０ｂには、第２の凸部２２を挟んで駆動電極２８が設けられている。また、この第２の凸部２２の端面は、第２の端部２２ｂとして形成されている。
【００４２】
そして、第１の凸部２１の端部である第１の端部２１ｂから対向基板２０の端部までの基板部２０ａ上には配線面が形成されており、それぞれの駆動電極２８から配線２９が形成されている。
【００４３】
この配線２９は、駆動電極２８から延出されて、第１の凸部２１の手前から形成されたテーパ状の傾斜面２０ｃ上を通り、基板部２０ａ上の配線面に到達する。このため、端部に於ける配線の段切れを防ぐことができると同時に、可動板２５が第１の端部２１ｂに接触した場合にも、ショートしないようになっている。更に、上記配線２９は、例えばアルミ等の半導体プロセス上親和性の高いものを選ぶと良い。
【００４４】
対向基板２０の端部まで形成された配線２９上には、引出電極３０が設けられる。この引出電極３０は、厚膜の金属を成膜したもので、ワイヤボンディング等で外部に配線を引出すことができる。また、上記引出電極３０近傍で、且つ、配線２９を挟んだ両側には、対向基板２０と接合する上部基板３６を支持するための支持部３１が形成されている。
【００４５】
この支持部３１上の接合面は、第２の凸部２２の上面である第２の凸面２２ａと同一平面上であり、接合のために金、或いは金スズの合金により成膜されている。この接合は、後述する上部基板３６のポリイミド面に成膜された金属薄膜と、対向基板２０上の接合面上に成膜された金属による金スズ接合によってなされるものである。したがって、導電接合部３４は導通する。
【００４６】
上部基板３６はＳＯＩ基板を用いて作製されるもので、ＳＯＩ基板３６の活性層により可動板２５が形成される。上部基板３６は、更にポリイミドで作製されたポリイミド層３５を有して成る。このポリイミド層３５は、弾性体２６、２７以外にも、可動板２５の下部から支持体３３に亘って形成されている。支持体３３はＳＯＩ基板で形成されており、弾性体２６、２７を通じて可動板２５を支持する。
【００４７】
尚、上記支持体３３の上部はＳＯＩ基板層３７により構成される。
【００４８】
弾性体２６、２７は、図２（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、可動板２５の偏向面であるミラー部４６或いはグラウンド（ＧＮＤ）電極部４０の長手方向（第１の方向）それぞれに、２つの屈曲部４１及び連結部４２を介して、板バネ４３が延出して形成されている。これらの板バネ４３は、例えば２つの窓部４４が形成されており、これらの窓部４４の間で、且つ該板バネ４３の延出方向と直交する方向に連結板４５が設けられている。
【００４９】
板バネ４３に窓部４４が形成されることにより、該窓部４４が歪んで板バネ４３の長手方向への延びが容易になる。これは、弾性体が単なる平板状に形成された部材でば延びにくいので、このような構造としている。
【００５０】
また、図２（ｄ）に示されるように、ポリイミド層３５の可動板が形成された面の裏面全面には、金属薄膜が成膜されている。この金属は、接合等の条件を考慮して、金或いは金スズ合金であることが望ましい。
【００５１】
尚、本構成は、大別すると、上述した上部基板と対向基板から成り、それぞれが独立して作製され、最後に接合部で両者が接合されるようになっている。
【００５２】
次に、このように構成された光偏光器の作動原理について説明する。
【００５３】
本構成は、２つの駆動電極２８に電圧が印加され、可動板２５との間に静電引力が発生されることによって可動板２５が偏向される。２つの駆動電極２８に電圧差が与えられることにより、電圧の大きい方に可動板２５は偏向される。
【００５４】
偏向の仕方を詳細に見ると、電圧印加開始時に、可動板２５は偏向しながらも対向基板２０側に全体的に沈み込む。これは、対向基板２０の接合面に成膜された金属層の厚み分だけ、可動板２５が第２の凸部２２から離れているためである。
【００５５】
更に、電圧が印加されることにより、可動板２５は更に高電圧側に偏向され、ついには第１の凸部２１の第１の端部２１ｂに接触する。この状態より、更に電圧が印加されても、可動板２５の偏向角は変わらない。
【００５６】
したがって、本構成の光偏向器単体としての作用は、最大偏向角は第１の凸部２１の第１の端部２１ｂと第２の凸部２２の第２の端部２２ｂに可動板２５が接触することにより一意に決まることである。例えば、２値の偏向角しか用いられないような光デバイスとして本光偏向器が用いられる場合には、単に最大偏向角に必要な電圧が印加されるだけで、何ら制御機構を必要とせず、常に安定した偏向角が得られるのである。
【００５７】
ここで、２値の偏向角とは、例えば一方の駆動電極側に最大偏向した場合と、他方の駆動電極側に最大偏向した場合ということになる。
【００５８】
また、弾性体２６、２７は、屈曲部４１と連結板４５とを設けることで、可動板２５の駆動力を極力小さくし、更に選択的に駆動方向以外の駆動方向の動きを拘束する効果を有している。これは、以下の作用による。
【００５９】
可動板２５が偏向されるとき、弾性体２６、２７の動きは可動板２５に依存されており、可動板２５を支える２つの弾性体揺動軸を中心として対称な変形が生じる。このとき、弾性体２６、２７は、上方或いは下方に曲げ変形されるが、それと同時に揺動軸に直交する方向（第１の方向）に引っ張られる。これは、弾性体２６、２７が可動板２５を両側から支えているために起こるもので、可動板２５の偏向角に必要な駆動力が増大される原因となる。
【００６０】
したがって、本構成の弾性体２６、２７の引張りに対する剛性を下げるために、屈曲部４１が設けられている。屈曲部４１は引張り力が働くと、連結部４２の外側に形成されたクランク部が開くため、引張りに対する弾性体２６、２７の剛性を下げることができる。
【００６１】
また、上記屈曲部４１は、可動板２５の揺動軸方向（第２の方向）に対する剛性を維持するために最適な位置に設けられている。加えて、屈曲部４１と支持体３３の間に連結板４５が設けられることにより、可動板２５の揺動軸方向に対する剛性に対して、所望の駆動方向に対する剛性を増すことができる。したがって、本構成に於ける弾性体２６、２７は、外力等によって揺動軸方向に振動することを抑えることができる。
【００６２】
更に、可動板２５を支持する弾性体２６、２７が、揺動軸Ｏの直交方向（第１の方向）に形成されているため、可動板２５の揺動軸方向の両側が自由に使えるという利点もある。例えば、本構成を上述した特開２００１−１１６６９６号公報に開示されているような走査型光学装置に於ける微小光偏向素子として用いた場合には、図３に示されるように、本光偏向器を揺動軸方向に一列にアレイ化した光偏向器アレイとなる。
【００６３】
図３に示されるように、揺動軸Ｏに対して直交する方向に、複数個、この場合５つの光偏光器が配置されている。
【００６４】
上記特開２００１−１１６６９６号公報で求められる微小光偏向素子は、光偏向器間の間隔が略ゼロであることが望まれるが、本構成の光偏向器によれば、その要求を満たすことができる。
【００６５】
光偏光器をアレイ化した場合、それぞれの可動板に形成された金属薄膜を電気的に導通させることにより、共通電極として用いることができる。これは静電引力を用いた駆動方式に於いて、共通のグラウンドとして用いることができることを示しており、図３に示されるように、アレイの末端に形成されたグランド用の引出電極１つだけで外部のグラウンドへと引出すことができる。
【００６６】
尚、上述した第１の実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６８】
図４は第２の実施の形態による光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は静状態での断面図、（ｃ）は駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【００６９】
この第２の実施の形態による光偏光器の構成は、可動板２５が一方の側の弾性体４８の１つによって支えられるカンチレバーの構成となっている。弾性体４８が平板で形成されていることと、弾性体が１つだけで構成されていること以外は、上述した第１の実施の形態と同様の構成であるので、同一の部分には同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
本構成は、一方の側の弾性体４８の１つで可動板２５を支持しているため、可動板２５が駆動するときに弾性体４８に発生する揺動軸方向に直交する方向の引張りが発生しない。したがって、上述した第１の実施の形態に示した屈曲部等が必要なく、平板で構成することが可能になる。
【００７１】
また、弾性体が１つしかないため、可動板を同じだけ偏向させるのに必要な駆動力も小さくなり、消費電力を抑えることができる。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７３】
この第３の実施の形態としては、図５に示されるように、駆動力として電磁力を用いる構成が考えられる。
【００７４】
図５は第３の実施の形態による光偏向器の構成を示すもので、（ａ）は静状態での断面図、（ｂ）は駆動時の状態の断面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図、（ｅ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図である。
【００７５】
対向基板５０は、その端部に支持部５１が形成され、ほぼ中央部に第１の凸部５３が形成されている。そして、この第１の凸部５３上であって後述する可動板６１の揺動軸近傍に第２の凸部５４が形成されている。上記第１の凸部５３は、上記可動板６１の端部より多少内側に端部を有して形成されている。更に、第１の凸部５３の端部は、端部接触部５３ａとして可動板６１が偏向した際に接触する部分である。
【００７６】
また、上記支持部５１の外側には、それぞれ揺動軸に直交する方向（第１の方向）に着磁された永久磁石部５２が設けられている。これにより、光偏向器全体に揺動軸に直交する磁束線６３が形成される。
【００７７】
対向基板５０の可動板６１に対向する面には、絶縁膜が成膜されている。また、第２の凸部５４の凸面と同一平面上に形成された支持部５１上の接触面には、この対向基板５０と後述する上部基板とが接合するための接合部５５が形成されている。この接合部５５は、引出電極５６用の引出電極部５５ａと、上部基板に形成された後述するコイル電極と電気的に導通をとりながら接合を行うための導電性接合膜５５ｂとにより形成されている。
【００７８】
上部基板は、可動板６１と、該可動板６１を間に挟んで可動板６１と接合支持部６６とを支持する２つの弾性体５７及び５８から成っている。該弾性体５７及び５８を形成するのは、ポリイミド膜６２である。ポリイミド膜６２は弾性体５７及び５８を構成すると共に、可動板６１を通って２つの弾性体５７及び５８が接続された状態で形成されている。
【００７９】
ポリイミド膜６２の表面側は、可動板６１の偏向面であるミラー部６４が形成されている。そして、このミラー部６１から端部に向けて、サポート梁部６５を経て接合支持部６６が設けられている。
【００８０】
一方、ポリイミド膜６２の裏面には、第１のコイル電極５９から延出された電磁コイル６７が形成されている。この電磁コイル６７は、可動板６１の揺動軸よりも支持部側で周回され、第２のコイル電極６０に接続される。電磁コイル６７の電力は、第１のコイル電極５９及び第２のコイル電極６０を介して、引出電極５６から得ることができる。
【００８１】
尚、図５に於いて、電磁コイル３７は１周のみ巻回されているが、複数回巻回する場合には、電磁コイルの端部から第２のコイル電極まで陸橋配線によって接続することで、周回する電磁コイルとの絶縁性を確保する必要がある。
【００８２】
このように構成された光偏光器の駆動方法は、電磁コイル６７に電流を流すことで、永久磁石部５２との間に発生するローレンツ力が用いられている。このとき、電磁コイル６７に発生する力は、可動板６１を対向基板５０側にもその反対側（図５（ａ）にて上側）にも駆動させることができるが、必ず対向基板５０側に力を発生させることにより、第１の凸部５３の端部と第２の凸部５４の端部に可動板６１が接触し、上述した第１の実施の形態と同様に、何ら制御機構を用いることなく常に安定した最大偏向角を得ることができる。
【００８３】
また、電磁型の駆動源を用いることにより、静電引力よりも大きな力を発生させることができるため、偏向角を大きくとることが必要な場合に大きな効果がある。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転軸方向に密に並べて配置することの可能な光偏向器を提供することができる。
【００８５】
また、本発明によれば、回転軸方向に密に並べて配置可能な光偏向器を用いた光偏向器アレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に於ける光偏向器アレイの概略構成を示した図である。
【図２】図１の光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、静状態での断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図、（ｅ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【図３】図２の構成の光偏向器を揺動軸方向に一列にアレイ化した光偏向器アレイの構成を示した上面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は静状態での断面図、（ｃ）は駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による光偏向器の構成を示すもので、（ａ）は静状態での断面図、（ｂ）は駆動時の状態の断面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図、（ｅ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図である。
【図６】従来の光偏向器の構成例を示した図である。
【符号の説明】
２０ 対向基板、
２０ａ 基板部、
２０ｂ 電極基板面、
２０ｃ 傾斜面、
２１ 第１の凸部、
２１ａ 第１の凸面、
２１ｂ 第１の端部、
２２ 第２の凸部、
２２ａ 第２の凸面、
２２ｂ 第２の端部、
２４1 第１の光偏光器、
２４2 第２の光偏光器、
２４3 第３の光偏光器、
２５、２５1 、２５2 、２５3 可動板、
２６、２６1 、２６2 、２６3 、２７、２７1 、２７2 、２７3 弾性体、
２８ 駆動電極、
２９ 配線、
３０ 引出電極、
３１ 支持部、
３３ 支持体、
３４ 導電接合部、
３５ ポリイミド層、
３６ 上部基板、
３７ ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、
４０ グラウンド（ＧＮＤ）電極部、
４１ 屈曲部、
４２ 連結部、
４３ 板バネ、
４４ 窓部、
４５ 連結板、
４６ ミラー部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシン技術を用いた光を偏向する光偏向器及び光偏向器アレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロマシン技術を用いた光偏向器が注目されている。この技術は、例えば特開昭６０−５７５１号公報に開示されている。これは、図６（ａ）に示されるように、シリコンで作られた回転子部２と、該回転子部２の回転軸上に設けられたねじりバー３、４とを有し、回転子部２はねじれバー３、４を介して半導体プレート部１に接続されている。これら回転子部２とねじれバー３、４そして半導体プレート部１は、同一のシリコン基板から一体に作製されており、半導体プレート部１が支持体として機能する。
【０００３】
一方、回転子部２等を形成する基板の下部には、駆動用電極が形成された基板（以下、電極基板と記す）５が形成されている。電極基板５に於いては、回転子部２とねじれバー３、４周りに環状の凹部６が形成されており、回転子部２の回転軸上に位置する環状凹部に島状部７が設けられている。
【０００４】
また、該島状部６を軸対称に、２つの駆動用の導電性素子（以下、駆動電極と記す）８、９が形成されており、駆動電極８、９は環状凹部を超えて電極基板５の端部まで形成されている。電極基板５と半導体プレート部１は接合され、光偏向装置としての構成をなしている。
【０００５】
このように構成された光偏向装置は、２つの駆動電極８、９に印加された電圧による静電引力によって駆動する。したがって、両電極に印加された電圧差によって、回転子部２の偏向角度は決定される。また、回転子部２は、静電引力によって島状部７に接触し、島状部７との接触面を回転の基点として偏向する。
【０００６】
また、上述した公報には、光偏向装置を用いた応用についても開示がなされている。図６（ｂ）に示されるように、同一基板上の２つの回転子部１２、１２′を回転軸に直行する方向に並列に形成した半導体プレート部１１を有する光偏向器と、第１の回転子部１２で反射した光源１３からの光１４を、第２の回転子部１２′に偏向するための固定ミラー１５を有する電極基板５′とから成る光偏向装置が示されている。
【０００７】
すなわち、この構成は、並列に形成された２つの回転子部１２、１２′を利用することで、矢印１６で示されるように偏向角を増大させることができる。
【０００８】
また、上述した公報には、２つの回転子部をその回転軸が直交するように配置した場合についても述べている。この場合は、固定ミラーを介することにより、光を２次元に偏向することができる利点を持っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光偏向器では、半導体プレート部と接続するためのねじれバー部が回転軸上にあるために、回転軸方向に隙間なく回転子を並べることができない。したがって、回転子を回転軸方向に密に並べた構成とする場合には、上述した光偏向器は不向きである。
【００１０】
例えば、特開２００１−１１６６９６号公報に示されるような走査型光学装置に於ける微小光偏向素子として用いる場合には、回転軸に平行な方向に回転子部を隙間無く並べることが必要になる。これは、微小光偏向素子が分光された光を任意の波長幅で複数の光検出装置に導入することを目的としているためであり、隣合う回転子部との間隔が広いと分光特性に悪影響を及ぼすからである。そして、上述した従来の光偏向器では、回転軸方向に隙間無く回転子部を並べることはできないため、分光特性が悪化してしまうという課題を有している。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、回転軸方向に密に並べて配置することの可能な光偏向器を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、回転軸方向に密に並べて配置可能な光偏向器を用いた光偏向器アレイを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、支持部材と、反射面を有する可動板と、一端が上記支持部材に支持され、他端に上記可動板が取付けられる少なくとも１つの弾性体と、上記一端と他端を結ぶ第１の方向と直交する第２の方向を揺動軸として、上記可動板を上記支持部材に対して揺動させる駆動手段と、を具備し、上記支持部材は、上記可動板の上記反射面と反対側の面と対向する対向基板を有し、該対向基板には上記可動板が揺動される際の最大偏向角を規定すべく該可動板の最大偏向角に於いて上記可動板と接触する接触部が設けられており、上記可動板は、上記駆動部材により駆動力が印加されて上記接触部と接触する第１及び第２の偏向位置とに揺動可能に駆動されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光偏向器に於いて、上記接触部が、上記可動板の揺動軸近傍に設けられた第１の接触部と、上記第１の接触部の両脇に設けられた第２、第３の接触部から成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光偏向器に於いて、上記第１、第２、第３の接触部が、凸面の端部から成ることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の光偏向器に於いて、上記弾性体が、上記可動板の両端から上記支持部材に支持された２本の平行バネと、上記２本の平行バネ内部に設けられて連結された２つの屈曲部と、上記屈曲部と上記支持部材の間に設けられた上記２本の平行バネを連結する連結板と、から成ることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２若しくは３に記載の光偏向器に於いて、上記可動板が少なくとも一面に導電面を有し、上記第１乃至第３の接触部は絶縁物から成り、上記対向基板上に設けられて、上記第１の接触部を境に上記対向基板と絶縁された２つの電極を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の光偏向器を、上記揺動軸に平行な上記第２の方向に複数並べたアレイであることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光偏向器アレイに於いて、上記可動板の上記導電面が全て電気的に導通していることを特徴とする。
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、可動板を支持する弾性体が揺動軸と直交する方向に形成されているため、揺動軸方向に自由に利用可能な空間を作ることができる。したがって、揺動軸方向に本光偏向器を密に並べることが可能となる。また、可動板に対向する対向基板面に形成された接触面に可動板を接触させることによって、可動板の最大偏向角を一意に決めることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、対向基板に形成される接触部を揺動軸近傍とその両脇に設けることにより、可動板が揺動軸を中心に２方向に偏向する際のそれぞれの最大偏向角を規定することができる。このとき、揺動軸近傍に第１の接触部を形成することで、可動板の偏向軸を略揺動軸上に合わせることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、対向基板に形成される接触部を凸面の端部を利用することにより、接触部を基本的に線接触にすることができる。接触することにより最大偏向角を所望の仕様に合わせやすくなるという利点を有する。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、２つの弾性体によって可動板が支持されている場合、可動板が偏向する際に弾性体は長手方向の側にも延びが生じる。この延びを平板で吸収しようとすると、偏向に必要な駆動力が非常に大きくなってしまう。この延びを吸収するため、２本の平行バネと屈曲バネの構成が効果がある。また、上述した構成は、可動板を容易に揺動方向に振動しやすくなる。そのため、連結板はこの方向の振動のしやすさを抑え、且つ偏向方向の振動を行いやすくする目的で設けられている。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、対向基板に電極を形成することで、駆動力として静電引力を利用することができる。
【００２５】
更に、請求項６に記載の発明によれば、可動板の揺動軸方向に自由な空間があるため、これを利用して光偏向器を並べることにより、隙間無く密に複数の光偏向器を並べた光偏向器アレイを作ることができる。
【００２６】
そして、請求項７に記載の発明によれば、静電引力を用いる場合、対向基板に設けられた電極を駆動電極とし可動板に設けられた導電面をグラウンド面として用いる。これはアレイ化された場合も同様であり、それぞれのグラウンド面は共通化されている方が制御の面でも有利である。また、共通化することにより引出電極を１つにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
初めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に於ける光偏向器アレイの概略構成を示した図である。尚、図１の構成は、第１の光偏向器から第３の光偏向器までが示されており、第３の光偏向器のみが偏向しているものとする。
【００３０】
図１に於いて、後述する可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 が、第１の方向を長手方向として配置される。そして、これら可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 と対向する対向基板２０の上面には、第１の凸部２１が、上記第１の方向と直交する第２の方向（揺動軸Ｏ方向）に連続的に突出形成されている。
【００３１】
この第１の凸部２１の中央部には、第２の凸部２２が、上記第２の方向に連続的に突出形成されている。そして、この第２の凸部２２を挟んで第１の凸部２１の上面部には、駆動電極２８、２８が設けられている。
【００３２】
また、上記対向基板２０の上方には、第１の光偏光器２４1 、第２の光偏光器２４2 、第３の光偏光器２４3 を構成する、上述した可動板２５1 、２５2 、２５3 と、弾性体２６1 、２６2 、２６3 及び弾性体２７1 、２７2 、２７3 とが配置される。上記可動板２５1 、２５2 、２５3 は、弾性体２６1 、２６2 、２６3 と弾性体２７1 、２７2 、２７3 の間に挟まれて、それぞれ取付けられている。
【００３３】
尚、上記第１の凸部２１は、可動板２５1 〜２５3 の外周より内側に形成されるものである。また、第２の凸部２２は、上記可動板２５1 〜２５3 が、図示矢印方向に回動可能なように、揺動軸Ｏのほぼ直下に位置される。
【００３４】
このような構成に於いて、可動板２５1 〜２５3 の一面がグランド電位とすると、各電極に印加された電圧の電圧差によって可動板２５1 〜２５3 は偏向する。電圧差を上げるに伴い、例えば、可動板２５1 は、先ず第１の凸部２１に接触する。更に、可動板２５1 が第１の凸部２１の端部に接触しながら第２の凸部２２の端部に接触するまで偏向する。その後は、電圧差を拡大しても偏向角は変化しない。
【００３５】
したがって、本構成では、可動板２５1 〜２５3 の最大偏向角は、対向基板２０に設けられた第１の凸部２１の端部と第２の凸部２２の端部によって決定されることになる。
【００３６】
次に、図２を参照して、上述した光偏向器の具体例について説明する。
【００３７】
図２は上述した光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、静状態での断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図、（ｅ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【００３８】
この光偏光器は、下部の対向基板２０と、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板３６を用いて製作される。
【００３９】
対向基板２０は、単結晶シリコンが基板として用いられている。シリコン基板を除去加工することで先ず第２の凸部２２が作製され、更に加工することで第１の凸部２１が作製される。また、第２の凸部２２を含む第１の凸部２１の上面部である第１の凸面２１ａは、可動板２５の第１の凸面２１ａに対向する面よりも、若干小さめに作られる。
【００４０】
更に、対向基板２０の上部基板３６に対向する全ての面には絶縁膜（図示せず）が成膜されており、上部基板３６との絶縁が図られている。
【００４１】
上記第１の凸面２１ａ、すなわち電極基板面２０ｂには、第２の凸部２２を挟んで駆動電極２８が設けられている。また、この第２の凸部２２の端面は、第２の端部２２ｂとして形成されている。
【００４２】
そして、第１の凸部２１の端部である第１の端部２１ｂから対向基板２０の端部までの基板部２０ａ上には配線面が形成されており、それぞれの駆動電極２８から配線２９が形成されている。
【００４３】
この配線２９は、駆動電極２８から延出されて、第１の凸部２１の手前から形成されたテーパ状の傾斜面２０ｃ上を通り、基板部２０ａ上の配線面に到達する。このため、端部に於ける配線の段切れを防ぐことができると同時に、可動板２５が第１の端部２１ｂに接触した場合にも、ショートしないようになっている。更に、上記配線２９は、例えばアルミ等の半導体プロセス上親和性の高いものを選ぶと良い。
【００４４】
対向基板２０の端部まで形成された配線２９上には、引出電極３０が設けられる。この引出電極３０は、厚膜の金属を成膜したもので、ワイヤボンディング等で外部に配線を引出すことができる。また、上記引出電極３０近傍で、且つ、配線２９を挟んだ両側には、対向基板２０と接合する上部基板３６を支持するための支持部３１が形成されている。
【００４５】
この支持部３１上の接合面は、第２の凸部２２の上面である第２の凸面２２ａと同一平面上であり、接合のために金、或いは金スズの合金により成膜されている。この接合は、後述する上部基板３６のポリイミド面に成膜された金属薄膜と、対向基板２０上の接合面上に成膜された金属による金スズ接合によってなされるものである。したがって、導電接合部３４は導通する。
【００４６】
上部基板３６はＳＯＩ基板を用いて作製されるもので、ＳＯＩ基板３６の活性層により可動板２５が形成される。上部基板３６は、更にポリイミドで作製されたポリイミド層３５を有して成る。このポリイミド層３５は、弾性体２６、２７以外にも、可動板２５の下部から支持体３３に亘って形成されている。支持体３３はＳＯＩ基板で形成されており、弾性体２６、２７を通じて可動板２５を支持する。
【００４７】
尚、上記支持体３３の上部はＳＯＩ基板層３７により構成される。
【００４８】
弾性体２６、２７は、図２（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、可動板２５の偏向面であるミラー部４６或いはグラウンド（ＧＮＤ）電極部４０の長手方向（第１の方向）それぞれに、２つの屈曲部４１及び連結部４２を介して、板バネ４３が延出して形成されている。これらの板バネ４３は、例えば２つの窓部４４が形成されており、これらの窓部４４の間で、且つ該板バネ４３の延出方向と直交する方向に連結板４５が設けられている。
【００４９】
板バネ４３に窓部４４が形成されることにより、該窓部４４が歪んで板バネ４３の長手方向への延びが容易になる。これは、弾性体が単なる平板状に形成された部材でば延びにくいので、このような構造としている。
【００５０】
また、図２（ｄ）に示されるように、ポリイミド層３５の可動板が形成された面の裏面全面には、金属薄膜が成膜されている。この金属は、接合等の条件を考慮して、金或いは金スズ合金であることが望ましい。
【００５１】
尚、本構成は、大別すると、上述した上部基板と対向基板から成り、それぞれが独立して作製され、最後に接合部で両者が接合されるようになっている。
【００５２】
次に、このように構成された光偏光器の作動原理について説明する。
【００５３】
本構成は、２つの駆動電極２８に電圧が印加され、可動板２５との間に静電引力が発生されることによって可動板２５が偏向される。２つの駆動電極２８に電圧差が与えられることにより、電圧の大きい方に可動板２５は偏向される。
【００５４】
偏向の仕方を詳細に見ると、電圧印加開始時に、可動板２５は偏向しながらも対向基板２０側に全体的に沈み込む。これは、対向基板２０の接合面に成膜された金属層の厚み分だけ、可動板２５が第２の凸部２２から離れているためである。
【００５５】
更に、電圧が印加されることにより、可動板２５は更に高電圧側に偏向され、ついには第１の凸部２１の第１の端部２１ｂに接触する。この状態より、更に電圧が印加されても、可動板２５の偏向角は変わらない。
【００５６】
したがって、本構成の光偏向器単体としての作用は、最大偏向角は第１の凸部２１の第１の端部２１ｂと第２の凸部２２の第２の端部２２ｂに可動板２５が接触することにより一意に決まることである。例えば、２値の偏向角しか用いられないような光デバイスとして本光偏向器が用いられる場合には、単に最大偏向角に必要な電圧が印加されるだけで、何ら制御機構を必要とせず、常に安定した偏向角が得られるのである。
【００５７】
ここで、２値の偏向角とは、例えば一方の駆動電極側に最大偏向した場合と、他方の駆動電極側に最大偏向した場合ということになる。
【００５８】
また、弾性体２６、２７は、屈曲部４１と連結板４５とを設けることで、可動板２５の駆動力を極力小さくし、更に選択的に駆動方向以外の駆動方向の動きを拘束する効果を有している。これは、以下の作用による。
【００５９】
可動板２５が偏向されるとき、弾性体２６、２７の動きは可動板２５に依存されており、可動板２５を支える２つの弾性体揺動軸を中心として対称な変形が生じる。このとき、弾性体２６、２７は、上方或いは下方に曲げ変形されるが、それと同時に揺動軸に直交する方向（第１の方向）に引っ張られる。これは、弾性体２６、２７が可動板２５を両側から支えているために起こるもので、可動板２５の偏向角に必要な駆動力が増大される原因となる。
【００６０】
したがって、本構成の弾性体２６、２７の引張りに対する剛性を下げるために、屈曲部４１が設けられている。屈曲部４１は引張り力が働くと、連結部４２の外側に形成されたクランク部が開くため、引張りに対する弾性体２６、２７の剛性を下げることができる。
【００６１】
また、上記屈曲部４１は、可動板２５の揺動軸方向（第２の方向）に対する剛性を維持するために最適な位置に設けられている。加えて、屈曲部４１と支持体３３の間に連結板４５が設けられることにより、可動板２５の揺動軸方向に対する剛性に対して、所望の駆動方向に対する剛性を増すことができる。したがって、本構成に於ける弾性体２６、２７は、外力等によって揺動軸方向に振動することを抑えることができる。
【００６２】
更に、可動板２５を支持する弾性体２６、２７が、揺動軸Ｏの直交方向（第１の方向）に形成されているため、可動板２５の揺動軸方向の両側が自由に使えるという利点もある。例えば、本構成を上述した特開２００１−１１６６９６号公報に開示されているような走査型光学装置に於ける微小光偏向素子として用いた場合には、図３に示されるように、本光偏向器を揺動軸方向に一列にアレイ化した光偏向器アレイとなる。
【００６３】
図３に示されるように、揺動軸Ｏに対して直交する方向に、複数個、この場合５つの光偏光器が配置されている。
【００６４】
上記特開２００１−１１６６９６号公報で求められる微小光偏向素子は、光偏向器間の間隔が略ゼロであることが望まれるが、本構成の光偏向器によれば、その要求を満たすことができる。
【００６５】
光偏光器をアレイ化した場合、それぞれの可動板に形成された金属薄膜を電気的に導通させることにより、共通電極として用いることができる。これは静電引力を用いた駆動方式に於いて、共通のグラウンドとして用いることができることを示しており、図３に示されるように、アレイの末端に形成されたグランド用の引出電極１つだけで外部のグラウンドへと引出すことができる。
【００６６】
尚、上述した第１の実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６８】
図４は第２の実施の形態による光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は静状態での断面図、（ｃ）は駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【００６９】
この第２の実施の形態による光偏光器の構成は、可動板２５が一方の側の弾性体４８の１つによって支えられるカンチレバーの構成となっている。弾性体４８が平板で形成されていることと、弾性体が１つだけで構成されていること以外は、上述した第１の実施の形態と同様の構成であるので、同一の部分には同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
本構成は、一方の側の弾性体４８の１つで可動板２５を支持しているため、可動板２５が駆動するときに弾性体４８に発生する揺動軸方向に直交する方向の引張りが発生しない。したがって、上述した第１の実施の形態に示した屈曲部等が必要なく、平板で構成することが可能になる。
【００７１】
また、弾性体が１つしかないため、可動板を同じだけ偏向させるのに必要な駆動力も小さくなり、消費電力を抑えることができる。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７３】
この第３の実施の形態としては、図５に示されるように、駆動力として電磁力を用いる構成が考えられる。
【００７４】
図５は第３の実施の形態による光偏向器の構成を示すもので、（ａ）は静状態での断面図、（ｂ）は駆動時の状態の断面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図、（ｅ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図である。
【００７５】
対向基板５０は、その端部に支持部５１が形成され、ほぼ中央部に第１の凸部５３が形成されている。そして、この第１の凸部５３上であって後述する可動板６１の揺動軸近傍に第２の凸部５４が形成されている。上記第１の凸部５３は、上記可動板６１の端部より多少内側に端部を有して形成されている。更に、第１の凸部５３の端部は、端部接触部５３ａとして可動板６１が偏向した際に接触する部分である。
【００７６】
また、上記支持部５１の外側には、それぞれ揺動軸に直交する方向（第１の方向）に着磁された永久磁石部５２が設けられている。これにより、光偏向器全体に揺動軸に直交する磁束線６３が形成される。
【００７７】
対向基板５０の可動板６１に対向する面には、絶縁膜が成膜されている。また、第２の凸部５４の凸面と同一平面上に形成された支持部５１上の接触面には、この対向基板５０と後述する上部基板とが接合するための接合部５５が形成されている。この接合部５５は、引出電極５６用の引出電極部５５ａと、上部基板に形成された後述するコイル電極と電気的に導通をとりながら接合を行うための導電性接合膜５５ｂとにより形成されている。
【００７８】
上部基板は、可動板６１と、該可動板６１を間に挟んで可動板６１と接合支持部６６とを支持する２つの弾性体５７及び５８から成っている。該弾性体５７及び５８を形成するのは、ポリイミド膜６２である。ポリイミド膜６２は弾性体５７及び５８を構成すると共に、可動板６１を通って２つの弾性体５７及び５８が接続された状態で形成されている。
【００７９】
ポリイミド膜６２の表面側は、可動板６１の偏向面であるミラー部６４が形成されている。そして、このミラー部６１から端部に向けて、サポート梁部６５を経て接合支持部６６が設けられている。
【００８０】
一方、ポリイミド膜６２の裏面には、第１のコイル電極５９から延出された電磁コイル６７が形成されている。この電磁コイル６７は、可動板６１の揺動軸よりも支持部側で周回され、第２のコイル電極６０に接続される。電磁コイル６７の電力は、第１のコイル電極５９及び第２のコイル電極６０を介して、引出電極５６から得ることができる。
【００８１】
尚、図５に於いて、電磁コイル３７は１周のみ巻回されているが、複数回巻回する場合には、電磁コイルの端部から第２のコイル電極まで陸橋配線によって接続することで、周回する電磁コイルとの絶縁性を確保する必要がある。
【００８２】
このように構成された光偏光器の駆動方法は、電磁コイル６７に電流を流すことで、永久磁石部５２との間に発生するローレンツ力が用いられている。このとき、電磁コイル６７に発生する力は、可動板６１を対向基板５０側にもその反対側（図５（ａ）にて上側）にも駆動させることができるが、必ず対向基板５０側に力を発生させることにより、第１の凸部５３の端部と第２の凸部５４の端部に可動板６１が接触し、上述した第１の実施の形態と同様に、何ら制御機構を用いることなく常に安定した最大偏向角を得ることができる。
【００８３】
また、電磁型の駆動源を用いることにより、静電引力よりも大きな力を発生させることができるため、偏向角を大きくとることが必要な場合に大きな効果がある。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転軸方向に密に並べて配置することの可能な光偏向器を提供することができる。
【００８５】
また、本発明によれば、回転軸方向に密に並べて配置可能な光偏向器を用いた光偏向器アレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に於ける光偏向器アレイの概略構成を示した図である。
【図２】図１の光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、静状態での断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿ったもので、駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図、（ｅ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【図３】図２の構成の光偏向器を揺動軸方向に一列にアレイ化した光偏向器アレイの構成を示した上面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による光偏向器の個々の詳細な構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は静状態での断面図、（ｃ）は駆動時の状態の断面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による光偏向器の構成を示すもので、（ａ）は静状態での断面図、（ｂ）は駆動時の状態の断面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は可動部のミラー面側を示した図、（ｅ）は可動部の対向基板に対向する面側を示した図である。
【図６】従来の光偏向器の構成例を示した図である。
【符号の説明】
２０ 対向基板、
２０ａ 基板部、
２０ｂ 電極基板面、
２０ｃ 傾斜面、
２１ 第１の凸部、
２１ａ 第１の凸面、
２１ｂ 第１の端部、
２２ 第２の凸部、
２２ａ 第２の凸面、
２２ｂ 第２の端部、
２４1 第１の光偏光器、
２４2 第２の光偏光器、
２４3 第３の光偏光器、
２５、２５1 、２５2 、２５3 可動板、
２６、２６1 、２６2 、２６3 、２７、２７1 、２７2 、２７3 弾性体、
２８ 駆動電極、
２９ 配線、
３０ 引出電極、
３１ 支持部、
３３ 支持体、
３４ 導電接合部、
３５ ポリイミド層、
３６ 上部基板、
３７ ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、
４０ グラウンド（ＧＮＤ）電極部、
４１ 屈曲部、
４２ 連結部、
４３ 板バネ、
４４ 窓部、
４５ 連結板、
４６ ミラー部。
Claims (7)
- 支持部材と、
反射面を有する可動板と、
一端が上記支持部材に支持され、他端に上記可動板が取付けられる少なくとも１つの弾性体と、
上記一端と他端を結ぶ第１の方向と直交する第２の方向を揺動軸として、上記可動板を上記支持部材に対して揺動させる駆動手段と、
を具備し、
上記支持部材は、上記可動板の上記反射面と反対側の面と対向する対向基板を有し、該対向基板には上記可動板が揺動される際の最大偏向角を規定すべく該可動板の最大偏向角に於いて上記可動板と接触する接触部が設けられており、
上記可動板は、上記駆動部材により駆動力が印加されて上記接触部と接触する第１及び第２の偏向位置とに揺動可能に駆動されることを特徴とする光偏向器。 - 請求項１に記載の光偏向器に於いて、
上記接触部は、上記可動板の揺動軸近傍に設けられた第１の接触部と、上記第１の接触部の両脇に設けられた第２、第３の接触部から成ることを特徴とする光偏向器。 - 請求項２に記載の光偏向器に於いて、
上記第１、第２、第３の接触部は、凸面の端部から成ることを特徴とする光偏向器。 - 請求項１乃至３に記載の光偏向器に於いて、
上記弾性体は、上記可動板の両端から上記支持部材に支持された２本の平行バネと、上記２本の平行バネ内部に設けられて連結された２つの屈曲部と、上記屈曲部と上記支持部材の間に設けられた上記２本の平行バネを連結する連結板と、から成ることを特徴とする光偏向器。 - 請求項２若しくは３に記載の光偏向器に於いて、
上記可動板は少なくとも一面に導電面を有し、
上記第１乃至第３の接触部は絶縁物から成り、
上記対向基板上に設けられて、上記第１の接触部を境に上記対向基板と絶縁された２つの電極を有することを特徴とする光偏向器。 - 請求項１乃至５に記載の光偏向器を、上記揺動軸に平行な上記第２の方向に複数並べたアレイであることを特徴とする光偏向器アレイ。
- 請求項６に記載の光偏向器アレイに於いて、
上記可動板の上記導電面は全て電気的に導通していることを特徴とする光偏向器アレイ。
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