JP7405693B2 - 光偏向器 - Google Patents
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Description
光偏向器本体と、該光偏向器本体を内部に収容するパッケージとを備える光偏向器であって、
前記光偏向器本体は、
ミラー部と、
該ミラー部を包囲する可動枠と、
前記可動枠を包囲する固定枠と、
前記可動枠と前記固定枠との間に介在して、前記可動枠を、前記ミラー部において所定軸の回りに往復回動させる圧電アクチュエータであって、ミアンダパターンの配列で直列に連結され、各々が長手方向を前記所定軸と垂直に揃えた複数のカンチレバーを有する外側圧電アクチュエータと、
前記固定枠の表面に配置された複数の第1電極と、
を備え、
前記パッケージは、
表面側に開口を有し、前記光偏向器本体を、前記ミラー部を前記開口に向けて内部に収容し、各々が対応する前記光偏向器本体の前記第1電極に接続されている複数の第2電極を有するパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の前記表面側を閉鎖する板状の透光性部材と、
を備え、
前記光偏向器本体の前記固定枠は、前記透光性部材に対して平行に前記パッケージ本体に固定され、
前記光偏向器本体の前記外側圧電アクチュエータの前記複数のカンチレバーのうち、前記固定枠から前記可動枠への配列順で最初のカンチレバーは、湾曲しており、その弧の接線が前記固定枠に所定の傾斜角を有するように前記パッケージ本体に固定されている。
前記光偏向器本体における前記複数の第1電極の配列面及び前記パッケージ本体における前記複数の第2電極の配列面は、共に、前記透光性部材に対して平行である。
前記複数のカンチレバーのうち、前記最初のカンチレバーは、前記配列順で前記最初のカンチレバーと最後のカンチレバーとの間の中間カンチレバーより短い長さを有する。
前記所定の傾斜角は、前記最初のカンチレバーにおいて前記固定枠に結合する側の端部としての基端部が突出側の先端部より前記パッケージ本体の表面側に位置することにより、設定されている。
前記パッケージ本体は、
前記開口の周縁に沿って延在して、前記透光性部材の背面の周縁部が固定される第1面部と、
前記第1面部の内周側において前記第1面部より背面側に形成され、前記光偏向器本体の前記固定枠の背面が固定される第2面部と、
前記第2面部より背面側に底面としての第3面部を有し、前記光偏向器本体の作動時に前記ミラー部の往復回動を許容する凹所と、
前記最初のカンチレバーの前記先端部の裏面が固定され、前記最初のカンチレバーの前記先端部の裏面が固定される第4面部と、
を有している。
前記最初のカンチレバーは、前記先端部の裏面側に、前記第4面部に当接する突起を有している。
前記最初のカンチレバーは、接着により前記所定の傾斜角で前記パッケージ本体に固定されている。
前記最初のカンチレバーは、第1接着剤により前記所定の傾斜角で前記パッケージ本体に固定され、
前記固定枠は、第2接着剤により前記パッケージ本体に固定され、
前記最初のカンチレバーと前記パッケージ本体との間に介在する前記第1接着剤の常温時の層厚と線膨張係数との積は、前記固定枠と前記パッケージ本体との間に介在する前記第2接着剤の常温時の層厚と線膨張係数との積に、等しい。
図1は、光偏向器本体10の正面図である。構成の説明の便宜上、X軸、Y軸及びZ軸の3軸座標系を定義する。X軸及びY軸は、光偏向器本体10の非作動時(この時、ミラー部11は、光偏向器本体10の真正面に向く。)にそれぞれ後述の第2軸22x及び第1軸(所定軸)22yに平行に設定される。Z軸は、MEMSの光偏向器本体10の厚さ方向に平行に設定される。なお、第2軸22xと第1軸22yとは、ミラー部11上に定義され、ミラー部11の中心Oにおいて直交する。
図2は、ガラス板50(図4)を外した状態の光偏向器30の斜視図である。図3は、ガラス板50(図4)を外した状態での光偏向器30の正面図である。光偏向器30は、光偏向器本体10とパッケージ35とを備える。パッケージ35は、パッケージ本体36とガラス板50とを備える。パッケージ本体36の詳細は、図5以降に説明するので、図2及び図3では、パッケージ本体36について概略的に説明する。
図4及び図5は、それぞれ図3のIV-IV及びV-Vの矢視断面図である。取付面44(第2面部)は、光偏向器本体10の固定枠16の固定面として内側張出し面40よりさらに内側でかつ低い高さで形成され、パッケージ本体36を周回している。
図6は、じゃばら軸強制変位量と応力との関係を示すグラフである。ここで、じゃばら軸は、カンチレバー18と同義語で使用している。
図12は、入射光ビームBiに対して光偏向器30から出射される各種の光ビームの相対角度関係を示す図である。図12において使用している各符号の定義は、次のとおりである。なお、Bi,Bsは、図1ですでに定義しているとおりである。また、図12上の角度は、後述のUgnを0°として、時計回りを負、反時計回りを正と定義している。
Om:ミラー部11の中心。図1の中心Oと同一点。
Ugn:Ogに立てた法線
Umn:Omに立てた法線
Bgr:入射光ビームBiがOgで反射した反射光ビーム
Bsc:ミラー部11の振れ角幅±γの中心の振れ角時の走査光ビームBs
Bsr:ミラー部11がBscに対して正側の最大振れ角になった時の走査光ビームBs
Bsrl:ミラー部11がBscに対して負側の最大振れ角になった時の走査光ビームBs
2(β+αーγ)-β>β・・・(式1)
α>γ・・・(式2)
実施形態では、光偏向器本体10の外側圧電アクチュエータ15の複数のカンチレバー18のうち、外側圧電アクチュエータ15の基端側から作用端側への配列順で最初のカンチレバー及び最後のカンチレバーとしてのカンチレバーCa,Ccは、共に、中間のカンチレバーとしのカンチレバーCbに対して長さが半分となっている。本発明の最初のカンチレバー及び最後のカンチレバーは、長さを中間のカンチレバーに等しく揃えてもよい。
Claims (8)
- 光偏向器本体と、該光偏向器本体を内部に収容するパッケージとを備える光偏向器であって、
前記光偏向器本体は、
ミラー部と、
該ミラー部を包囲する可動枠と、
前記可動枠を包囲する固定枠と、
前記可動枠と前記固定枠との間に介在して、前記可動枠を、前記ミラー部において所定軸の回りに往復回動させる圧電アクチュエータであって、ミアンダパターンの配列で直列に連結され、各々が長手方向を前記所定軸と垂直に揃えた複数のカンチレバーを有する外側圧電アクチュエータと、
前記固定枠の表面に配置された複数の第1電極と、
を備え、
前記パッケージは、
表面側に開口を有し、前記光偏向器本体を、前記ミラー部を前記開口に向けて内部に収容し、各々が対応する前記光偏向器本体の前記第1電極に接続されている複数の第2電極を有するパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の前記表面側を閉鎖する板状の透光性部材と、
を備え、
前記光偏向器本体の前記固定枠は、前記透光性部材に対して平行に前記パッケージ本体に固定され、
前記光偏向器本体の前記外側圧電アクチュエータの前記複数のカンチレバーのうち、前記固定枠から前記可動枠への配列順で最初のカンチレバーは、湾曲しており、その弧の接線が前記固定枠に所定の傾斜角を有するように前記パッケージ本体に固定されていることを特徴とする光偏向器。 - 請求項1記載の光偏向器において、
前記光偏向器本体における前記複数の第1電極の配列面及び前記パッケージ本体における前記複数の第2電極の配列面は、共に、前記透光性部材に対して平行であることを特徴とする光偏向器。 - 請求項1又は2記載の光偏向器において、
前記複数のカンチレバーにおいて、前記最初のカンチレバーは、前記配列順で前記最初のカンチレバーと最後のカンチレバーとの間の中間カンチレバーより短い長さを有することを特徴とする光偏向器。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の光偏向器において、
前記所定の傾斜角は、前記最初のカンチレバーにおいて前記固定枠に結合する側の端部としての基端部が突出側の先端部より前記パッケージ本体の表面側に位置することにより、設定されていることを特徴とする光偏向器。 - 請求項4記載の光偏向器において、
前記パッケージ本体は、
前記開口の周縁に沿って延在して、前記透光性部材の背面の周縁部が固定される第1面部と、
前記第1面部の内周側において前記第1面部より背面側に形成され、前記光偏向器本体の前記固定枠の背面が固定される第2面部と、
前記第2面部より背面側に底面としての第3面部を有し、前記光偏向器本体の作動時に前記ミラー部の往復回動を許容する凹所と、
前記最初のカンチレバーの前記先端部の裏面が固定され、前記最初のカンチレバーの前記先端部の裏面が固定される第4面部と、
を有していることを特徴とする光偏向器。 - 請求項5に記載の光偏向器において、
前記最初のカンチレバーは、前記先端部の裏面側に、前記第4面部に当接する突起を有していることを特徴とする光偏向器。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の光偏向器において、
前記最初のカンチレバーは接着により前記パッケージ本体に固定されていることを特徴とする光偏向器。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の光偏向器において、
前記最初のカンチレバーは、第1接着剤により前記パッケージ本体に固定され、
前記固定枠は、第2接着剤により前記パッケージ本体に固定され、
前記最初のカンチレバーと前記パッケージ本体との間に介在する前記第1接着剤の常温時の層厚と線膨張係数との積は、前記固定枠と前記パッケージ本体との間に介在する前記第2接着剤の常温時の層厚と線膨張係数との積に、等しいことを特徴とする光偏向器。
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