JP6506212B2 - 光偏向器及び製造方法 - Google Patents
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Description
光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記回動部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第1軸線の回りに往復回動させる第1圧電アクチュエータとを備え、
前記回動部が、さらに前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を前記第1軸線と直交する第2軸線の回りに往復回動させる第2圧電アクチュエータと、トーションバーとを備える光偏向器であって、
前記第1軸線を左右の横方向、前記第2軸線を上下の縦方向としたときに、
前記第2圧電アクチュエータは、前記ミラー部に対してそれぞれ左側及び右側に配設され、上下の端部において相互に結合する結合部を有し、全体では、前記ミラー部を包囲する上下に縦長の楕円環を構成し、
前記回動支持部は、正面視で内外周が上下に縦長の楕円輪郭の環状枠として形成され、内周側において前記第2圧電アクチュエータから構成される楕円環を包囲し、
前記トーションバーは、前記ミラー部から前記第2軸線に一致する上下に直線状に突出し、中間部において前記第2圧電アクチュエータの前記結合部に結合し、突出端において前記回動支持部の内周に結合し、
前記第1圧電アクチュエータは、第1Si層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第1Si層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第1Si層を厚み方向に変形させる第1圧電膜層とを有する第1カンチレバーを備え、
前記第2圧電アクチュエータは、第2Si層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第2Si層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第2Si層を厚み方向に変形させる第2圧電膜層とを有する第2カンチレバーを備え、
前記第1圧電アクチュエータは、前記固定支持部の内周側でかつ前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第1カンチレバーから構成され、左右両端の前記第1カンチレバーは、それぞれ前記回動支持部及び固定支持部に結合し、
前記第1Si層は前記第2Si層より薄い厚みとされ、
前記第1Si層の裏面と前記第2Si層の裏面とは前記厚み方向に同一位置にあり、
前記第1圧電膜層及び前記第2圧電膜層は、等しい厚みでそれぞれ前記第1Si層及び前記第2Si層の表面側に形成されており、
前記ミラー部及び前記回動支持部は、前記第2Si層と同じ厚みのSi層からなることを特徴とする。
好ましくは、二軸式の光偏向器において、前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第1カンチレバーは、長手方向を上下方向に揃えて、左右方向に一列に配列し、全体として直列の結合となるように、上下の端部において左隣り又は右隣りの第1カンチレバーが結合しており、前記配列における左右両端の第1カンチレバーの長さは、他の第1カンチレバーの長さの半分となっており、当該左右両端の第1カンチレバーが、それぞれ前記第1軸線上の端部において前記回動支持部及び固定支持部に結合している。
光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記ミラー部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第1軸線の回りに往復回動させる第1圧電アクチュエータとを備える光偏向器の製造方法において、
表面側から裏面側の方へ順番に表面Si層、SiO2層及び裏面Si層を有するSOI基板に対し、表面側より前記表面Si層の前記第1圧電アクチュエータの形成領域を所定量、エッチングする第1工程と、
前記第1工程により製造された第1製造板に対し、その表面側の全面に圧電膜を成膜する第2工程と、
前記第2工程により製造された第2製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第1圧電アクチュエータの圧電構造を形成する第3工程と、
前記第3工程により製造された第3製造板に対し、裏面側からの前記裏面Si層及び前記SiO2層のエッチングより前記回動部、前記第1圧電アクチュエータ及び前記固定支持部の側面輪郭及び裏面輪郭を形成する第4工程とを備えることを特徴とする。
Claims (5)
- 光を反射するミラー部を含む回動部と、
前記回動部を支持する固定支持部と、
前記回動部を第1軸線の回りに往復回動させる第1圧電アクチュエータとを備え、
前記回動部が、さらに前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を前記第1軸線と直交する第2軸線の回りに往復回動させる第2圧電アクチュエータと、トーションバーとを備える光偏向器であって、
前記第1軸線を左右の横方向、前記第2軸線を上下の縦方向としたときに、
前記第2圧電アクチュエータは、前記ミラー部に対してそれぞれ左側及び右側に配設され、上下の端部において相互に結合する結合部を有し、全体では、前記ミラー部を包囲する上下に縦長の楕円環を構成し、
前記回動支持部は、正面視で内外周が上下に縦長の楕円輪郭の環状枠として形成され、内周側において前記第2圧電アクチュエータから構成される楕円環を包囲し、
前記トーションバーは、前記ミラー部から前記第2軸線に一致する上下に直線状に突出し、中間部において前記第2圧電アクチュエータの前記結合部に結合し、突出端において前記回動支持部の内周に結合し、
前記第1圧電アクチュエータは、第1Si層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第1Si層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第1Si層を厚み方向に変形させる第1圧電膜層とを有する第1カンチレバーを備え、
前記第2圧電アクチュエータは、第2Si層と、前記光が入射する面側を表面側として、該第2Si層の表面側に積層されて、印加電圧に応じて面方向に伸縮して前記第2Si層を厚み方向に変形させる第2圧電膜層とを有する第2カンチレバーを備え、
前記第1圧電アクチュエータは、前記固定支持部の内周側でかつ前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第1カンチレバーから構成され、左右両端の前記第1カンチレバーは、それぞれ前記回動支持部及び固定支持部に結合し、
前記第1Si層は前記第2Si層より薄い厚みとされ、
前記第1Si層の裏面と前記第2Si層の裏面とは前記厚み方向に同一位置にあり、
前記第1圧電膜層及び前記第2圧電膜層は、等しい厚みでそれぞれ前記第1Si層及び前記第2Si層の表面側に形成されており、
前記ミラー部及び前記回動支持部は、前記第2Si層と同じ厚みのSi層からなる
ことを特徴とする二軸式の光偏向器。 - 請求項1記載の光偏向器において、
前記第2圧電アクチュエータは、前記第2軸線の回りに前記ミラー部をその共振周波数で往復回動させ、
前記第1圧電アクチュエータは、前記第1軸線の回りに前記回動部をその非共振周波数で往復回動させることを特徴とする二軸式の光偏向器。 - 請求項1又は2に記載の光偏向器において、
前記回動支持部に対してそれぞれ左側及び右側に配設されたミアンダ配列の複数の前記第1カンチレバーは、長手方向を上下方向に揃えて、左右方向に一列に配列し、全体として直列の結合となるように、上下の端部において左隣り又は右隣りの第1カンチレバーが結合しており、前記配列における左右両端の第1カンチレバーの長さは、他の第1カンチレバーの長さの半分となっており、当該左右両端の第1カンチレバーが、それぞれ前記第1軸線上の端部において前記回動支持部及び固定支持部に結合していることを特徴とする二軸式の光偏向器。 - 請求項1記載の二軸式の光偏向器の製造方法において、
表面側から裏面側の方へ順番に表面Si層、SiO2層及び裏面Si層を有するSOI基板に対し、前記第1圧電アクチュエータに対応する領域を、表面側より前記表面Si層の前記第1圧電アクチュエータの形成領域を所定量、エッチングする第1工程と、
前記第1工程により製造された第1製造板に対し、その表面側の全面に圧電膜を成膜する第2工程と、
前記第2工程により製造された第2製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第1圧電アクチュエータの圧電構造を形成する第3工程と、
前記第3工程により製造された第3製造板に対し、裏面側からの前記裏面Si層及び前記SiO2層のエッチングより前記回動部、前記第1圧電アクチュエータ及び前記固定支持部の側面輪郭及び裏面輪郭を形成する第4工程とを備えることを特徴とする製造方法。 - 請求項4記載の製造方法において、
前記回動部は、前記ミラー部を支持する回動支持部と、前記ミラー部と前記回動支持部との間に介在し、前記ミラー部を第2軸線の回りに往復回動させる第2圧電アクチュエータとを備え、
前記第3工程において、前記第2製造板に対し、表面側から前記圧電膜をエッチングすることにより前記第1圧電アクチュエータの圧電構造と前記第2圧電アクチュエータの圧電構造とを形成することを特徴とする製造方法。
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