JP6390508B2 - Optical scanning device - Google Patents
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Description
本発明は、可変焦点型の光走査装置に関するものである。 The present invention relates to a variable focus type optical scanning device.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型光走査装置は、反射面を有する反射部と、反射部を両持ち支持する支持梁とを備え、支持梁の軸周りに反射部を回転させることにより光ビームの走査を行うものである。 A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type optical scanning device includes a reflecting portion having a reflecting surface and a support beam that supports the reflecting portion at both ends, and rotates the reflecting portion around the axis of the supporting beam to rotate the light beam. Scanning is performed.
光走査装置では、走査動作する際の反射面の平面度を維持するため、例えば特許文献1に示されるように、反射部を補強するリブが形成されている。具体的には、特許文献1に記載の光走査装置では、反射部のうち反射面と共に屈曲する内周部に密着する形状のリブが反射面の裏面に形成されている。
In the optical scanning device, in order to maintain the flatness of the reflecting surface during the scanning operation, for example, as disclosed in
光走査装置については、反射面を屈曲させることで反射光の焦点位置を変化させる可変焦点型光学装置が提案されている。このような可変焦点型光学装置において、特許文献1に示されるリブのような、反射部のうち反射面と共に屈曲する内周部に密着する形状のリブが反射面の裏面に形成されていると、反射部の内周部が変形しにくくなり、反射面の屈曲動作が阻害されるという問題がある。
As for the optical scanning device, a variable focus type optical device that changes the focal position of reflected light by bending a reflection surface has been proposed. In such a variable focus optical device, when a rib having a shape that closely adheres to an inner peripheral portion that bends together with the reflecting surface of the reflecting portion, such as the rib shown in
本発明は上記点に鑑みて、走査動作による反射面の変形の抑制と、反射面の良好な屈曲動作とを両立させる光走査装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical scanning device that can achieve both suppression of deformation of a reflecting surface due to a scanning operation and favorable bending operation of the reflecting surface.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、光ビームを反射させる反射面(12a)を有する反射部(1)と、反射面を球面状に屈曲させることで反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部(2)と、反射部を中心として反射面の平面における一方向の両側に延設され、反射部を両持ち支持すると共に一方向に平行な軸(A1)周りに揺動可能とする支持梁(3)と、支持梁を介して反射部を支持する支持部(9)と、支持梁を共振振動させることにより、反射部を軸周りに揺動させる駆動部(6)と、反射部のうち反射面と反対側の表面の外周部(11a)に複数形成された杭(4)と、複数形成された杭に対して架橋され、杭により反射部から離間して配置されている補強梁(5)と、を備え、杭が軸を挟んで2つ形成され、補強梁が、2つ形成された杭を結ぶ直線状とされていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the reflecting portion (1) having the reflecting surface (12a) for reflecting the light beam and the reflected light from the reflecting surface by bending the reflecting surface into a spherical shape. A bent portion (2) for changing the focal position of the light source, and an axis (A1) extending around both sides in one direction in the plane of the reflecting surface with the reflecting portion as a center and supporting both the supporting portions and parallel to the one direction A support beam (3) that can be swung to the right, a support portion (9) that supports the reflecting portion via the support beam, and a drive portion that swings the reflecting portion around the axis by causing the support beam to resonate and vibrate. (6) and a plurality of piles (4) formed on the outer peripheral portion (11a) on the surface opposite to the reflection surface of the reflection portion, and a plurality of piles that are bridged and separated from the reflection portion by the pile two forms a reinforcing beam disposed (5), the equipped, piles across the axis By reinforcing beams are characterized that you have been a straight line connecting the two formed pile.
これによれば、杭および補強梁により反射部が補強されるため、走査動作による反射面の変形を抑制することができる。また、補強梁が杭により反射部から離間して配置され、反射面の屈曲動作のために必要な空間が補強梁と反射部との間に確保されているため、反射面の屈曲動作を良好に行うことができる。 According to this, since the reflection part is reinforced by the pile and the reinforcing beam, the deformation of the reflection surface due to the scanning operation can be suppressed. In addition, the reinforcing beam is arranged away from the reflecting part by the pile, and the space necessary for the bending operation of the reflecting surface is secured between the reinforcing beam and the reflecting part, so the bending operation of the reflecting surface is good. Can be done.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態の光走査装置100は、可変焦点型の光走査装置であり、図1〜図3に示すように、反射部1と、屈曲部2と、支持梁3と、杭4と、補強梁5と、駆動部6と、連結部7と、強制走査部8と、支持部9とを備える。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. The
なお、図1は断面図ではないが、図を見やすくするために、後述するミラー12、圧電素子62、配線63、パッド64a、64b、圧電素子82にハッチングを施してある。また、図3では、屈曲部2、駆動部6、連結部7、強制走査部8、支持部9の図示を省略している。後述する図10〜図14においても同様に、屈曲部2等の図示を省略している。
Although FIG. 1 is not a cross-sectional view, hatching is performed on a
光走査装置100が備える上記の構成要素は、板状の基板10を用いて形成されている。図2に示すように、本実施形態では、基板10は、デバイス層10a、Box層(埋め込み酸化層:Buried Oxide)10b、ハンドル層10cが順に積層された構造のSOI(Silicon on insulator)基板にて構成されている。デバイス層10aは例えばSi等で構成され、Box層10bはSiO2等で構成され、ハンドル層10cはSi等で構成される。デバイス層10aは、光走査装置100が備える上記の構成要素にパターニングされている。
The above-described components included in the
反射部1は、光走査装置100に照射された光ビームを反射させるものであり、基部11と、ミラー12とを備える。基部11は、デバイス層10aを円形にパターニングすることにより形成された部分であり、図2に示すように、基板11の上面には、屈曲部2、ミラー12が順に積層されている。ミラー12は、屈曲部2と反対側の表面である反射面12aにおいて光ビームを反射させる部分であり、例えばAlにより構成されている。
The
屈曲部2は、上面形状が円形状とされ、反射部1の反射面12aを球面状に屈曲させることで反射面12aによる反射光の焦点位置を変化させるものであり、下部電極2a、圧電膜2b、上部電極2cが順に積層された構造の圧電素子により構成されている。下部電極2aおよび上部電極2cは、例えばAl、Au、Pt等により構成されている。また、圧電膜2bは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極2aおよび上部電極2cを、Pt/Tiの積層構造としてもよい。
The
図示しない配線を通して下部電極2aと上部電極2cとの間に電位差が発生させられると、圧電膜2bが変形する。また、これに伴い、圧電膜2bを含む屈曲部2と共に積層構造をなす基部11およびミラー12が屈曲し、反射面12aが屈曲して、反射光の焦点位置が変化する。
When a potential difference is generated between the
反射面12aの平面における一方向をx方向、反射面12aの平面におけるx方向に垂直な方向をy方向とする。図1、図3に示すように、反射部1は、反射部1を中心としてx方向の両側に延設された支持梁3により両持ち支持されている。支持梁3は、反射部1をx方向に平行な軸A1周りに揺動可能とするものである。
One direction in the plane of the
反射部1の基部11のうち反射面12aと反対側の表面の外周部11aには、杭4が複数形成されており、補強梁5は、複数の杭4に対して架橋されている。本実施形態では、図3に示すように、杭4は、軸A1について対称な位置に2つ形成され、2つの杭4を結ぶ直線が基部11の中心を通り、軸A1に垂直となるように配置されている。
A plurality of
反射面12aのうち光ビームの反射に用いられる領域を反射領域12bとし、基部11における反射面12aと反対側の表面のうち、反射領域12bと対向する部分を内周部11bとする。外周部11aは、基部11における反射面12aと反対側の表面のうち内周部11bよりも外側の部分である。
A region used for reflection of the light beam in the reflecting
補強梁5は、2つの杭4に対して架橋されている。補強梁5は、基部11を補強し、光走査装置100の駆動中に基部11が振動により変形することを抑制するためのものであり、ここでは、2つ形成された杭4を結ぶ直線状とされている。
The reinforcing
補強梁5は、杭4により反射部1から離間して配置されている。例えば、内周部11b、反射領域12bの直径が1mmであれば、補強梁5は基部11から1μm程度離間して配置される。
The reinforcing
図1に示すように、反射部1は、支持梁3を介して駆動部6により支持されている。駆動部6は、支持梁3を共振振動させることにより、反射部1を軸A1周りに揺動させるものであり、デバイス層10aをパターニングして形成された長方形状の枠体61の上面に、4つの圧電素子62と、配線63とを形成することで構成されている。支持梁3は、枠体61の対向する2つの辺のうち、それぞれの中央部と接続されている。
As shown in FIG. 1, the reflecting
図2に示すように、圧電素子62は、下部電極62aと、圧電膜62bと、上部電極62cとが順に積層された構造とされている。下部電極62aおよび上部電極62cは、例えばAl、Au、Pt等により構成されている。また、圧電膜62bは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極62aおよび上部電極62cを、Pt/Tiの積層構造としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
4つの圧電素子62をそれぞれ圧電素子621、622、623、624とすると、図1に示すように、軸A1の一方側に圧電素子621、622が配置され、他方側に圧電素子623、624が配置されている。また、反射部1のx方向における一方側に圧電素子621、623が配置され、他方側に圧電素子622、624が配置されている。
Assuming that the four
配線63は、図2に示すように、下部配線63aと、絶縁膜63bと、上部配線63cとが順に積層された構造とされており、図1に示すように、4つの配線631、632、633、634に分けられている。下部配線63a、上部配線63cは、下部電極62a、上部電極62cと同様に、例えばAl、Au、Pt等により構成されている。また、絶縁膜63bは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等により構成されている。なお、下部配線63aおよび上部配線63cを、Pt/Tiの積層構造としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
図1、図2に示すように、配線631は、枠体61の上面に形成されており、圧電素子621と圧電素子622とを電気的に接続している。図1に示すように、配線632は、枠体61の上面に形成されており、圧電素子623と圧電素子624とを電気的に接続している。枠体61のうち上面に配線631、632が形成された部分は、図2に示すように、基部11、後述する基部81に比べて厚みが大きい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
配線633、634は、それぞれ、圧電素子621、623を支持部9の上面に形成されたパッド64a、64bに接続するものであり、デバイス層10aの上面のうち、枠体61から連結部7、強制走査部8、支持部9に至る部分に形成されている。パッド64a、64bは、図示しない制御装置に接続されている。
The
図1に示すように、枠体61のうち、x方向の一方の端部から、y方向の外側へ向けて連結部7が延設されている。連結部7は、枠体61と反対側の端部において、強制走査部8と接続されている。
As shown in FIG. 1, a connecting
強制走査部8は、連結部7を通して枠体61をy方向に平行な軸周りに揺動させることにより、反射部1をy方向に平行な軸周りに揺動させるものである。強制走査部8は、デバイス層10aをパターニングして形成された基部81の上面に、2つの圧電素子82を形成することで構成されている。
The forced
図1に示すように、基部81は、反射部1のy方向における両側に配置され、x方向に延設されており、x方向の一方側の端部において連結部7と接続され、他方側の端部において支持部9と接続されている。基部81のうち、反射部1に対して圧電素子621、622とy方向における同じ側に配置された部分を基部81a、圧電素子623、624と同じ側に配置された部分を基部81bとする。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、圧電素子82は、下部電極82aと、圧電膜82bと、上部電極82cとが順に積層された構造とされている。下部電極82aおよび上部電極82cは、例えばAl、Au、Pt等により構成されている。また、圧電膜82bは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料により構成されている。なお、下部電極82aおよび上部電極82cを、Pt/Tiの積層構造としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
2つの圧電素子82をそれぞれ圧電素子821、822とする。図1に示すように、圧電素子821、822は、それぞれ、基部81a、81bの上面に形成されており、また、基部81a、81bの上面のうち連結部7側の端部から、支持部9の上面に至って形成されている。
The two
基部81aの上面のうちy方向において圧電素子821よりも反射部1に近い部分、基部81bの上面のうちy方向において圧電素子822よりも反射部1に近い部分には、それぞれ、連結部7から支持部9に至る配線633、634が形成されている。
A portion of the upper surface of the
支持部9は、支持梁3、駆動部6、連結部7、強制走査部8を介して反射部1を支持するものであり、反射部1、屈曲部2、支持梁3、杭4、強化梁5、駆動部6、連結部7、強制走査部8を内部に配置した長方形状の枠体で構成されている。ただし、駆動部6、強制走査部8のうち、配線633、634の一部と、パッド64a、64bと、圧電素子821、822の一部は、支持部9の上面に形成されている。図2に示すように、支持部9は、基部11、基部81に比べて厚みが大きい。
The
以上のようにして、本実施形態にかかる光走査装置100が構成されている。このような光走査装置100は、フォトリソグラフィおよびエッチングによりデバイス層10aの表面に各圧電素子、各配線、各パッド、ミラー12を形成し、基板10をパターニングして反射部1等を上記のように形成することで製造できる。
As described above, the
光走査装置100の製造方法のうち、強化梁5が杭4により反射部1から離間して配置された構造の製造方法について、図4、図5を用いて説明する。ここでは、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁5が杭4により反射部1から離間して配置された構造の光走査装置100を製造する。
Of the manufacturing method of the
具体的には、まず、図4(a)に示すように、デバイス層10a、Box層10b、ハンドル層10cが順に積層された構造のSOI基板である基板10において、ハンドル層10cの上に、上面形状がI字状のエッチングマスク20を形成する。エッチングマスク20は、例えばBox層10bと同じSiO2で構成されるが、他にもレジスト等でエッチングマスク20を構成してもよい。
Specifically, first, as shown in FIG. 4A, in the
このとき、後述するウェットエッチングにおいてBox層10bの一部を残して杭4とするため、エッチングマスク20のうち、杭4に対応する部分を、強化梁5に対応する部分に対して大きくしておく。具体的には、エッチングマスク20のうち杭4に対応する部分である両端部の基板10の厚み方向に垂直な方向における幅を、エッチングマスク20の中央部よりも大きくしておく。これにより、後述するように強化梁5と基部11との隙間を形成するためにウェットエッチングによりBox層10bを除去する際に、杭4となる部分のBox層10bを残すことができる。
At this time, in the wet etching described later, in order to leave a part of the
つぎに、図4(b)、図5(a)に示すように、ドライエッチングでハンドル層10cを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図4(b)の矢印で示すように、基板10の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク20により上面を覆われた部分を残してハンドル層10cが除去される。
Next, as shown in FIGS. 4B and 5A, the
最後に、図4(c)、図5(b)に示すように、ウェットエッチングでBox層10bを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図4(c)、図5(b)の矢印で示すように、基板10の厚み方向だけでなく、厚み方向に垂直な方向にも加工が進む。そのため、アンダーカットにより、デバイス層10aとハンドル層10cの隙間が加工され、図4(d)、図5(c)に示すように、基部11となるデバイス層10aと強化梁5となるハンドル層10cとの間に、Box層10bのうち杭4となる部分が最後に残る。
Finally, as shown in FIGS. 4C and 5B, the
なお、洗浄工程では、強化梁5とデバイス層10aの間の空間に液体が入り、乾燥時に強化梁5がデバイス層10aに付着してしまうスティッキングが発生しやすい。そこで、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。
In the cleaning process, liquid enters the space between the reinforcing
このように構成された光走査装置100では、駆動部6の圧電素子62が備える電極に対して共振走査用電圧を印加することで、圧電膜62bを変形させ、支持梁3を共振振動させる。これにより、反射部1を軸A1周りに揺動させる。このとき、反射部1が杭4および補強梁5により補強されているため、反射部1の揺動による変形が抑制される。
In the
また、強制走査部8の圧電素子82が備える電極に対して強制走査用電圧を印加することで、圧電膜82bを変形させ、基部81の連結部7側の端部、連結部7、枠体61の連結部7側の端部をxy平面に垂直な方向に変位させる。これにより、反射部1をy方向に平行な軸周りに揺動させる。
Further, by applying a forced scanning voltage to the electrodes included in the
このように、駆動部6および強制走査部8により、反射部1がx方向に平行な軸A1およびy方向に平行な軸周りに揺動し、2次元での走査が可能となる。
As described above, the
また、光走査装置100では、屈曲部2を構成する圧電素子が備える電極に対して電圧を印加することで、圧電膜2bを変形させ、反射面12aを屈曲させる。これにより、反射光の焦点位置を変化させる。
Further, in the
このとき、反射部1の基部11に、特許文献1に示されるリブのような、基部11の内周部11bに密着する形状のリブが形成されていると、内周部11bが変形しにくくなり、反射面12aの屈曲動作が阻害される。
At this time, if the
これに対し、本実施形態では、基部11の外周部11aに杭4が形成され、補強梁5が杭4により反射部1から離間して配置され、反射面12aの屈曲動作のために必要な空間が補強梁5と反射部1との間に確保されている。そのため、内周部11bに密着する形状のリブが形成された場合に比べて内周部11bが変形しやすく、補強梁5による反射面12aの屈曲動作、より具体的には、反射領域12bの屈曲動作の阻害が抑制される。
On the other hand, in this embodiment, the
このように、本実施形態の光走査装置100では、杭4および補強梁5により反射部1が補強されるため、走査動作による反射面12aの変形を抑制し、反射面12aの良好な形状を保持することができる。また、補強梁5が杭4により反射部1から離間して配置され、反射面12aの屈曲動作のために必要な空間が補強梁5と反射部1との間に確保されているため、反射面12aの屈曲動作を良好に行うことができる。
Thus, in the
また、反射部1は高速で揺動するため、反射部1と、反射部1とともに揺動する補強梁5との軸A1周りの慣性モーメントが小さいことが望ましい。
In addition, since the reflecting
これについて、本実施形態では、補強梁5を直線状としているので、例えば特許文献1に示される形状のリブを杭4により反射部1から離間させて補強梁5とした場合に比べて、軸A1から大きく離れた位置における補強梁5の質量が小さくなる。そのため、リブと同様に反射部1を補強しつつ、補強梁5の軸A1周りの慣性モーメントを小さくして、高周波数での走査を行うことができる。
In this embodiment, since the reinforcing
本実施形態の変形例について説明する。本実施形態の変形例は、基板10としてキャビティーパターン加工ウェハを用いるものである。
A modification of this embodiment will be described. In the modification of the present embodiment, a cavity pattern processed wafer is used as the
キャビティーパターン加工ウェハは、ハンドル層10cやBox層10bに空間が形成されたSOI基板であり、例えばIcemos Technology等より市販されている。ここでは、杭4の大きさ、強化梁5とデバイス層10aとの間の空間の大きさに合わせてキャビティの大きさを決定し、決定した大きさのキャビティを有するキャビティーパターン加工ウェハを入手して用いる。これにより、強化梁5と反射部1との間に任意の大きさの空間を形成することができる。
The cavity pattern processed wafer is an SOI substrate in which a space is formed in the
基板10として、デバイス層10a、Box層10b、ハンドル層10cが順に積層され、ハンドル層10cに空間10dが形成された構造のキャビティーパターン加工ウェハを用いる変形例の製造方法について、図6、図7を用いて説明する。
As a
空間10dは、ハンドル層10cのうちBox層10bとの接続部に形成されており、Box層10bのうちハンドル層10c側の面と接している。ハンドル層10cに空間10dがある場合も、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁5が杭4により反射部1から離間して配置された構造の光走査装置100を製造できる。
The
具体的には、まず、図6(a)に示すように、基板10において、ハンドル層10cの上にエッチングマスク20を形成する。
Specifically, first, as shown in FIG. 6A, an
このとき、ハンドル層10cのうち後に強化梁5となる部分とデバイス層10aとの間に、既に空間10dが形成されているため、基板10として通常のSOI基板を用いる場合とは異なり、エッチングマスク20の形状を工夫する必要はない。ここでは、エッチングマスク20の上面形状を幅が一定の直線状とする。
At this time, since the
つぎに、図6(b)、図7(a)に示すように、ドライエッチングでハンドル層10cを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図6(b)の矢印で示すように、基板10の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク20により上面を覆われた部分を残してハンドル層10cが除去される。ハンドル層10cが加工されると、空間10dがハンドル層10cの側面に開口する。
Next, as shown in FIGS. 6B and 7A, the
最後に、図6(c)、図7(b)に示すように、ウェットエッチングでBox層10bを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図6(c)の矢印で示すように、基板10の厚み方向だけでなく、厚み方向に垂直な方向にも加工が進む。そのため、アンダーカットにより、デバイス層10aとハンドル層10cの隙間が加工され、図6(d)、図7(c)に示すように、基部11となるデバイス層10aと強化梁5となるハンドル層10cとの間に、Box層10bのうち杭4となる部分が最後に残る。
Finally, as shown in FIGS. 6C and 7B, the
なお、通常のSOI基板を用いる場合と同様に、洗浄工程では、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。 As in the case of using a normal SOI substrate, in the cleaning process, drying with a low surface tension agent such as alcohol vapor or supercritical drying is used to prevent sticking.
基板10として、デバイス層10a、Box層10b、ハンドル層10cが順に積層され、Box層10bに空間10eが形成された構造のキャビティーパターン加工ウェハを用いる変形例の製造方法について、図8、図9を用いて説明する。
As a
空間10eは、Box層10bを厚み方向に貫通しており、デバイス層10a、ハンドル層10cと接している。Box層10bに空間10eがある場合も、裏面からフォトエッチング加工をすることで、強化梁5が杭4により反射部1から離間して配置された構造の光走査装置100を製造できる。
The
具体的には、まず、図8(a)に示すように、基板10において、ハンドル層10cの上にエッチングマスク20を形成する。
Specifically, first, as illustrated in FIG. 8A, an
このとき、ハンドル層10cのうち後に強化梁5となる部分とデバイス層10aとの間に、既に空間10eが形成されているため、基板10として通常のSOI基板を用いる場合とは異なり、エッチングマスク20の形状を工夫する必要はない。ここでは、エッチングマスク20の上面形状を幅が一定の直線状とする。
At this time, since the
つぎに、図8(b)、図9(a)に示すように、ドライエッチングでハンドル層10cを加工する。このときのドライエッチングは異方性エッチングであり、図8(b)の矢印で示すように、基板10の厚み方向に加工が進み、エッチングマスク20により上面を覆われた部分を残してハンドル層10cが除去される。
Next, as shown in FIGS. 8B and 9A, the
最後に、図8(c)、図9(b)に示すように、ウェットエッチングでBox層10bを加工する。このときのウェットエッチングは等方性エッチングであるため、図8(c)の矢印で示すように基板10の厚み方向に加工が進むだけでなく、基板10の厚み方向に垂直な方向にも加工が進み、空間10eがBox層10bの側面に開口する。Box層10bの加工が進むと、図8(d)、図9(c)に示すように、基部11となるデバイス層10aと強化梁5となるハンドル層10cとの間に、Box層10bのうち杭4となる部分が最後に残る。
Finally, as shown in FIGS. 8C and 9B, the
なお、通常のSOI基板を用いる場合と同様に、洗浄工程では、スティッキングを防止するために、アルコール蒸気等の低表面張力剤による乾燥、または、超臨界乾燥を利用する。 As in the case of using a normal SOI substrate, in the cleaning process, drying with a low surface tension agent such as alcohol vapor or supercritical drying is used to prevent sticking.
通常のSOI基板を用いる場合、デバイス層10aのうち基部11となる部分と、ハンドル層10cのうち強化梁5となる部分との間にあるBox層10bを、杭4となる部分を残してすべて除去するために、多くのエッチング時間が必要となる。これに対し、Box層10bに空間10eがあるキャビティーパターン加工ウェハを用いる場合、デバイス層10aとハンドル層10cとの間に、すでに空間10eがあるため、杭4となる部分を残してBox層10bを除去するために必要なエッチング時間が少ない。そのため、Box層10bに空間10eがあるキャビティーパターン加工ウェハを用いる場合、通常のSOI基板を用いる場合に比べて、光走査装置100を短時間で製造することができる。
When a normal SOI substrate is used, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して杭4の数と強化梁5の形状とを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the number of
図10に示すように、本実施形態では、杭4が正方形の各頂点に位置するように4つ形成されている。4つの杭4をそれぞれ杭4a、4b、4c、4dとすると、杭4a、4bは、杭4aと杭4bとを結ぶ直線が基部11の中心を通り、軸A1と垂直になるように配置されている。また、杭4c、4dは、杭4cと杭4dとを結ぶ直線が軸A1と平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the four
また、本実施形態では、強化梁5が、それぞれの中央部において交差する2本の直線状の梁を組み合わせた形状とされ、4つの端部それぞれにおいて杭4a、4b、4c、4dと接続されている。
Further, in this embodiment, the reinforcing
このような構成の本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、杭4が正方形の各頂点に位置するように4つ形成され、補強梁5が4つの杭4と接続されているため、反射部1が屈曲した際に基部11にかかる応力がx方向、y方向に均等に分布する。これにより、反射部1が屈曲した際に、反射面12aのうち反射領域12bを良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
Also in this embodiment having such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, since four
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対して杭4の位置と強化梁5の形状とを変更したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the position of the
図11に示すように、本実施形態では、4つの杭4a、4b、4c、4dは、正方形の各頂点に位置し、杭4aと杭4b、杭4cと杭4dを結ぶ直線が軸A1と平行になるように形成されている。また、補強梁5は、正方形状の枠体と、枠体の対向する2つの辺それぞれの中点同士を結ぶ2本の梁とを組み合わせた形状とされ、正方形状の枠体の4つの角部それぞれにおいて杭4a、4b、4c、4dと接続されている。
As shown in FIG. 11, in this embodiment, the four
このような構成の本実施形態においても、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁5が上記の形状とされ、補強梁5の剛性が第2実施形態における補強梁5よりも高くなっているため、反射部1が屈曲する際に、第2実施形態に比べて補強梁5の変形が抑制される。これにより、反射領域12bをさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
Also in this embodiment having such a configuration, the same effects as those of the second embodiment can be obtained. In the present embodiment, the reinforcing
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第3実施形態に対して強化梁5の形状を変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the shape of the reinforcing
図12に示すように、本実施形態では、補強梁5は、正方形の対向する2つの辺を内側に湾曲させた形状の枠体で構成され、枠体の4つの角部それぞれにおいて杭4a、4b、4c、4dと接続されている。また、補強梁5は、枠体の湾曲した2つの辺が軸A1を挟んで対向するように配置されている。補強梁5をこのような形状の枠体で構成しても、第3実施形態における補強梁5と同程度の強度が得られる。
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the reinforcing
そのため、このような構成の本実施形態においても、第3実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁5を構成する枠体の2つの辺が内側に湾曲し、軸A1に近づいているため、第3実施形態に比べて、軸A1から大きく離れた位置における補強梁5の質量が小さくなる。そのため、第3実施形態に比べて補強梁5の軸A1周りの慣性モーメントが小さくなり、高周波数での走査を行うことができる。
Therefore, also in this embodiment having such a configuration, the same effect as that of the third embodiment can be obtained. In the present embodiment, since the two sides of the frame constituting the reinforcing
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して杭4の数と強化梁5の形状とを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the number of
図13に示すように、本実施形態では、杭4が正六角形の各頂点に位置するように6つ形成されている。6つの杭4をそれぞれ杭4a、4b、4c、4d、4e、4fとすると、6つの杭4は、正六角形の各頂点に、この順に並んでいる。また、6つの杭4は、杭4aと4cとを結ぶ直線、杭4dと4fとを結ぶ直線が軸A1に平行となるように配置されている。
As shown in FIG. 13, in the present embodiment, six
また、本実施形態では、補強梁5が、それぞれの中央部において交差する3本の直線状の梁を組み合わせた形状とされ、6つの端部それぞれにおいて杭4a、4b、4c、4d、4e、4fと接続されている。
Further, in this embodiment, the reinforcing
このような構成の本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2実施形態では杭4の数が4つであり、反射部1が屈曲した際に基部11にかかる応力がx方向、y方向に均等に分布する。これに対し、本実施形態では、杭4が正六角形の各頂点に位置するように6つ形成されているため、反射部1が屈曲した際に基部11にかかる応力が、正六角形の中心から各頂点へ向かう6つの向きに均等に分布する。これにより、反射部1が屈曲した際に、反射領域12bを第2実施形態に比べてさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
Also in this embodiment having such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In the second embodiment, the number of the
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態は、第5実施形態に対して強化梁5の形状を変更したものであり、その他に関しては第5実施形態と同様であるため、第5実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the shape of the reinforcing
図14に示すように、本実施形態では、補強梁5が、長方形の対向する2つの辺を内側に湾曲させた形状の枠体と、直線状の梁とを、枠体の湾曲した2つの辺が中央部において梁と交差するように組み合わせた形状とされている。また、補強梁5は、補強梁5を構成する枠体の4つの角部において杭4a、4c、4d、4fと接続され、直線状の梁の両端部において杭4b、4eと接続されている。補強梁5を構成する枠体のうち、軸A1を挟んで対向する2つの辺が内側に湾曲している。
As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the reinforcing
このような構成の本実施形態においても、第5実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、補強梁5が上記の形状とされ、補強梁5の剛性が第5実施形態における補強梁5よりも高くなっているため、反射部1が屈曲する際に、第5実施形態に比べて補強梁5の変形が抑制される。これにより、反射領域12bをさらに良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
Also in this embodiment having such a configuration, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、補強梁5を構成する枠体の2つの辺が内側に湾曲し、軸A1に近づいているため、この2つの辺を湾曲させない場合に比べて、軸A1から大きく離れた位置における補強梁5の質量が小さくなる。そのため、補強梁5の軸A1周りの慣性モーメントが小さくなり、高周波数での走査を行うことができる。
Moreover, in this embodiment, since the two sides of the frame constituting the reinforcing
(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible.
例えば、上記第1〜第6実施形態において、杭4と補強梁5の位置関係を保持したまま、杭4の位置を基部11の外周部11aにおいて変化させてもよい。
For example, in the first to sixth embodiments, the position of the
また、上記第1〜第6実施形態では、杭4を2つ、4つ、または6つ形成したが、杭4は複数あればよく、例えば、杭4を3つまたは5つ形成してもよい。また、杭4を7つ以上形成してもよい。杭4を3つ以上形成する場合、杭4を正多角形の各頂点に位置するように形成し、補強梁5により互いに接続することで、反射部1が屈曲した際に基部11にかかる応力を正多角形の中心から各頂点へ向かう複数の向きに均等に分布させることができる。これにより、反射領域12bを良好な球面度の屈曲反射面とすることができる。
Moreover, in the said 1st-6th embodiment, although the
また、上記第4、第6実施形態では、強化梁5を構成する枠体の対向する2つの辺を内側に湾曲させたが、これらの辺を湾曲させなくてもよい。また、強化梁5の形状を、上記第1〜第6実施形態のいずれかにおける強化梁5の形状を含む他の形状としてもよい。
Further, in the fourth and sixth embodiments, the two opposing sides of the frame constituting the reinforcing
また、上記第1実施形態では、屈曲部2を圧電素子で形成したが、屈曲部2を他の構成としてもよい。例えば、特開2014−235260号公報に記載の光走査装置のように、光走査装置100を電磁式の可変焦点型光学装置としてもよい。具体的には、屈曲部2を、基部11のうち内周部11bに形成されたコイルと、反射部1と離間して配置された磁石とで構成し、コイルと磁石との吸引力または反発力により反射面12aを屈曲させてもよい。この場合、ミラー12は、基部11のうち杭4と反対側の表面に形成される。
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the bending
また、例えば、特開2009−193008号公報に記載の画像表示装置のように、光走査装置100を静電式の可変焦点型光学装置としてもよい。具体的には、屈曲部2を、基部11から離間して複数配置された電極で構成し、基部11と複数の電極との間に働く静電力により反射面12aを屈曲させてもよい。この場合も、ミラー12は、基部11のうち杭4と反対側の表面に形成される。
Further, for example, the
また、上記第1実施形態では、光走査装置100は強制走査部8を備えるが、光走査装置100を、強制走査部8を備えない1軸型の光走査装置としてもよい。
In the first embodiment, the
1 反射部
2 屈曲部
3 支持梁
4 杭
5 補強梁
6 駆動部
9 支持部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部(2)と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸(A1)周りに揺動可能とする支持梁(3)と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部(9)と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部(6)と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部(11a)に複数形成された杭(4)と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁(5)と、を備え、
前記杭が前記軸を挟んで2つ形成され、
前記補強梁が、2つ形成された前記杭を結ぶ直線状とされていることを特徴とする光走査装置。 A reflecting portion (1) having a reflecting surface (12a) for reflecting the light beam;
A bent portion (2) for changing a focal position of reflected light by the reflecting surface by bending the reflecting surface into a spherical shape;
A support beam extending on both sides in one direction in the plane of the reflecting surface with the reflecting portion as a center, and supporting the reflecting portion at both ends and swinging around an axis (A1) parallel to the one direction ( 3) and
A support part (9) for supporting the reflection part via the support beam;
A drive unit (6) that swings the reflection unit around the axis by resonantly vibrating the support beam;
A plurality of piles (4) formed on the outer peripheral portion (11a) of the surface opposite to the reflecting surface of the reflecting portion;
Reinforced beams (5) that are bridged with respect to the plurality of piles that are formed and spaced apart from the reflecting portion by the piles , and
Two piles are formed across the shaft,
The reinforcement beams, an optical scanning device which is characterized that you have been a straight line connecting the two formed the pile.
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部(2)と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸(A1)周りに揺動可能とする支持梁(3)と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部(9)と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部(6)と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部(11a)に複数形成された杭(4)と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁(5)と、を備え、
前記杭が、正多角形の各頂点に位置するように形成されていることを特徴とする光走査装置。 A reflecting portion (1) having a reflecting surface (12a) for reflecting the light beam;
A bent portion (2) for changing a focal position of reflected light by the reflecting surface by bending the reflecting surface into a spherical shape;
A support beam extending on both sides in one direction in the plane of the reflecting surface with the reflecting portion as a center, and supporting the reflecting portion at both ends and swinging around an axis (A1) parallel to the one direction ( 3) and
A support part (9) for supporting the reflection part via the support beam;
A drive unit (6) that swings the reflection unit around the axis by resonantly vibrating the support beam;
A plurality of piles (4) formed on the outer peripheral portion (11a) of the surface opposite to the reflecting surface of the reflecting portion;
Reinforced beams (5) that are bridged with respect to the plurality of piles that are formed and spaced apart from the reflecting portion by the piles , and
The piles, an optical scanning device which is characterized that you have been formed so as to be located at each apex of a regular polygon.
前記反射面を球面状に屈曲させることで前記反射面による反射光の焦点位置を変化させる屈曲部(2)と、
前記反射部を中心として前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記反射部を両持ち支持すると共に前記一方向に平行な軸(A1)周りに揺動可能とする支持梁(3)と、
前記支持梁を介して前記反射部を支持する支持部(9)と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記反射部を前記軸周りに揺動させる駆動部(6)と、
前記反射部のうち前記反射面と反対側の表面の外周部(11a)に複数形成された杭(4)と、
複数形成された前記杭に対して架橋され、前記杭により前記反射部から離間して配置されている補強梁(5)と、を備え、
前記杭が、正方形の各頂点に位置するように4つ形成されていることを特徴とする光走査装置。 A reflecting portion (1) having a reflecting surface (12a) for reflecting the light beam;
A bent portion (2) for changing a focal position of reflected light by the reflecting surface by bending the reflecting surface into a spherical shape;
A support beam extending on both sides in one direction in the plane of the reflecting surface with the reflecting portion as a center, and supporting the reflecting portion at both ends and swinging around an axis (A1) parallel to the one direction ( 3) and
A support part (9) for supporting the reflection part via the support beam;
A drive unit (6) that swings the reflection unit around the axis by resonantly vibrating the support beam;
A plurality of piles (4) formed on the outer peripheral portion (11a) of the surface opposite to the reflecting surface of the reflecting portion;
Reinforced beams (5) that are bridged with respect to the plurality of piles that are formed and spaced apart from the reflecting portion by the piles , and
The piles, an optical scanning device which is characterized that you have formed four to be positioned at each vertex of the square.
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