JPWO2018109908A1

JPWO2018109908A1 - 光偏向器

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Publication number: JPWO2018109908A1
Application number: JP2018556127A
Authority: JP
Inventors: 直規白石
Original assignee: Olympus Corp
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Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2019-10-31
Also published as: WO2018109908A1; US20190293927A1

Abstract

光偏向器（２００Ａ）は、反射面（２１６）を有する可動部（２１０Ａ）と、前記可動部を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材（２２２，２２４）と、前記弾性部材を支持する支持部（２２６，２２８）とから構成されている。前記可動部は、前記反射面を有する第一の可動板（２１２Ａ）と、駆動力発生面（２１８）を有する第二の可動板（２１４Ａ）とで形成されている。前記第一の可動板は、前記反射面の裏面に形成された第一のリブを有している。前記第二の可動板は、前記駆動力発生面の裏面に形成された第二のリブ（２３４Ａ）を有している。前記第一のリブと前記第二のリブとは交差して延びている。前記第一のリブの一部と前記第二のリブの一部とが接合されている。

Description

本発明は、光偏向器に関し、反射面を有する可動部を弾性部材からなる梁により揺動可能に支持し、可動部を梁の捻れ軸周りに揺動して反射面の向きを変えることにより、反射面で反射される光ビームの方向を変える光偏向器に関する。

マイクロマシン技術を用いて作製される光偏向器が注目されている。マイクロマシン技術は半導体製造技術を基盤とした微細加工技術であり、小型化や大量で安価に形成できる点において優れている。近年、光偏向器において光ビームの走査速度の高速化が求められる傾向がある。走査速度の高速化により、光偏向器の可動部の運動エネルギーが増加するため、駆動時の反射面の動的な歪みが増加し、ビームスポットの形状が劣化することが課題の一つとなっている。このような課題を解決するために、いくつかの提案がなされている（例えば、日本国特許第５８５７６０２号参照）。

日本国特許第５８５７６０２号は、反射面を有する可動部を両側から捻り梁により支持し、捻り梁を軸として揺動させ、反射する光を走査させる光偏向器であり、可動部の反射面の裏面にはリブが単一の層に形成されている。また、反射面の端部と捻り梁の間に応力緩和領域を有している。日本国特許第５８５７６０２号に記載の光偏向器においては可動部の重量を増やすことなく反射面の歪を抑えることを目的として可動部の反射面の裏面にリブを設けている。さらに、捻れ運動で発生する捻り梁の応力による反射面の歪を抑えるため、可動部に反射面の裏面のリブと離間してスリットを設け、捻り梁の応力を緩和している。

光偏向器においては可動部を揺動させるための駆動手段が必須であり、例えば電磁力によるもの、静電力によるものなど多様な形態の駆動力がある。電磁力による駆動手段においては、磁石と駆動コイルであり、静電力の駆動手段においては、一対の駆動電極である。光偏向器を作製するマイクロマシン技術は半導体製造技術を基盤とした微細加工技術であり、駆動手段を形成する加工面は平面であることが望まれる。

しかしながら、上記日本国特許第５８５７６０２号によれば、可動部の反射面の裏面には反射面の歪みを抑制するためのリブとしての凹凸が形成されている。ビームスポットの形状の劣化を抑えるために可動部の反射面は平面であることが求められる。そのため、リブを反射面の裏面に設けることになり、反射面の裏面に凹凸が形成されてしまう。したがって、上記日本国特許第５８５７６０２号に記載の光偏向器では、マイクロマシン技術を用いて可動部の反射面の裏面に駆動手段を設けることが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動部の反射面の動的な歪を抑え、かつ可動部の反射面と裏面とを共に平面とする光偏向器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光偏向器は、反射面を有する可動部と、前記可動部を揺動可能に支持する弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部と、前記可動部に設けられた駆動力発生面とを備えた光偏向器であって、前記可動部は、第一の可動板と第二の可動板とで形成されており、前記第一の可動板の反射面の裏面には第一のリブが形成され、前記第二の可動板は駆動力発生面を有し、前記駆動力発生面の裏面には第二のリブが形成され、前記第一のリブと前記第二のリブが交差して延び、前記第一のリブの一部と前記第二のリブの一部が接合されている。

上記目的を達成するために、本発明の光偏向器は、反射面を有する可動部と、前記可動部を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部とから構成されている。前記可動部は、前記反射面を有する第一の可動板と、駆動力発生面を有する第二の可動板とで形成されている。前記第一の可動板は、前記反射面の裏面に形成された第一のリブを有している。前記第二の可動板は、前記駆動力発生面の裏面に形成された第二のリブを有している。前記第一のリブと前記第二のリブとは交差して延びている。前記第一のリブの一部と前記第二のリブの一部とが接合されている。

図１は、光偏向器の基本構成を示した上面斜視図である。図２は、電磁駆動方式に対応した光偏向器の基本構成を示した下面斜視図である。図３は、静電駆動方式に対応した光偏向器の基本構成を示した下面斜視図である。図４は、第一実施形態に係る光偏向器の一例の構成を示した上面斜視図である。図５は、第一実施形態に係る光偏向器の第一の可動板の一例の構成を示した下面斜視図である。図６は、第一実施形態に係る光偏向器の第二の可動板の一例の構成を示した上面斜視図である。図７は、第二実施形態に係る光偏向器の一例の構成を示した上面斜視図である。図８は、第二実施形態に係る光偏向器の第一の可動板の一例の構成を示した下面斜視図である。図９は、第二実施形態に係る光偏向器の第二の可動板の一例の構成を示した上面斜視図である。図１０は、第三実施形態に係る光偏向器の一例の構成を示した上面斜視図である。図１１は、第三実施形態に係る光偏向器の第一の可動板の一例の構成を示した下面斜視図である。図１２は、第三実施形態に係る光偏向器の第二の可動板の一例の構成を示した上面斜視図である。図１３は、いくつかの可動部のリブ構造を示す図である。図１４は、図１３に示されたリブ構造の可動部の剛性を示す図である。図１５は、第四実施形態に係る光偏向器の一例の構成を示した上面図である。図１６は、第四実施形態に係る光偏向器の第一の可動板の一例の構成を示した下面斜視図である。図１７は、第四実施形態に係る光偏向器の第二の可動板の一例の構成を示した上面斜視図である。

本実施形態の光偏向器の構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

（光偏向器の基本構成）
本発明の実施形態の説明に先立ち、まず、各実施形態が適用され得る光偏向器の基本構成について図面を参照しながら説明する。

図１に示されるように、光偏向器１００は、反射面１１６を有する可動部１１０と、可動部１１０を揺動可能に支持する一対の弾性部材１２２，１２４と、弾性部材１２２，１２４を支持する支持部１２６，１２８とを備えている。一対の弾性部材１２２，１２４は、矩形の断面を有し、可動部１１０から両側に対称的に延びている。従って、可動部１１０は、支持部１２６，１２８に対して、弾性部材１２２，１２４の内部を通る揺動軸の周りに、揺動可能に支持されている。

可動部１１０は、反射面１１６を有する第一の可動板１１２と、駆動力発生面１１８を有する第二の可動板１１４とを有している。第一の可動板１１２の側面は反射面１１６に直交している。第二の可動板１１４の側面は駆動力発生面１１８に直交している。反射面１１６は駆動力発生面１１８よりも小さい面積を有している。

第二の可動板１１４の駆動力発生面１１８には、可動部１１０を揺動させるための駆動力発生部材が設けられている。駆動力発生部材は、光偏向器１００の駆動方式に応じて異なる。例えば、電磁駆動方式においては、駆動力発生部材は、可動部１１０の縁を周回する駆動コイルであり、静電駆動方式においては、駆動力発生部材は、可動部１１０のほぼ全面に広がる一対の駆動電極である。

駆動力発生面１１８は長方形の輪郭を有しており、反射面１１６は楕円形の輪郭を有している。例えば、駆動力発生面１１８は揺動軸と直交する方向に長く、反射面１１６は揺動軸と直交する方向に長径を有している。反射面１１６の楕円形は、特に好ましくは、駆動力発生面１１８の長方形にほぼ内接する輪郭を有している。

弾性部材１２２，１２４と第二の可動板１１４の接続部分および弾性部材１２２，１２４と支持部１２６，１２８の接続部分には、応力の集中を防ぐために、丸み(Ｒ)が付与されている。

このような光偏向器１００は、例えば、半導体プロセスを利用して、単結晶シリコン基板から形成される。単結晶シリコンは、高い剛性を有し、材料の内部減衰が少ないため、共振駆動用の弾性部材１２２，１２４の材料に適しており、外部部材に接着される支持部１２６，１２８の材料にも適している。

（電磁駆動型の光偏向器）
前述したように、第二の可動板１１４に設けられる駆動力発生部材は、光偏向器１００の駆動方式に応じて異なる。電磁駆動方式に対応した光偏向器１００Ａの基本構成を図２に示す。図２は、可動部１１０に設けられる駆動力発生部材である駆動コイルのレイアウトを模式的に示しており、駆動コイルその他を保護する絶縁膜等の図示は省略してある。

図２に示されるように、光偏向器１００Ａは、可動部１１０の周縁部を周回する駆動コイル１３２を備えている。駆動コイル１３２の一方の端部は、弾性部材１２２を延び、支持部１２６に設けられた電極パッド１３４に電気的に接続されている。また、駆動コイル１３２の他方の端部は、可動部１１０の周縁部を周回する部分を飛び越え、弾性部材１２４を延びており、支持部１２８に設けられた電極パッド１３６に電気的に接続されている。

電磁駆動型の光偏向器１００Ａの近くには、一対の永久磁石１５２，１５４が設けられている。一対の永久磁石１５２，１５４は、可動部１１０の両側の近くに、揺動軸にほぼ平行に配置されている。永久磁石１５２，１５４の着磁方向は、互いに同じ向きで、静止状態の可動部１１０の駆動力発生面１１８にほぼ平行である。永久磁石１５２，１５４は、可動部１１０の両側部分に位置する駆動コイル１３２の部分に対して、可動部１１０の駆動力発生面１１８内の方向で、揺動軸にほぼ直交する方向の磁界を発生させる。

支持部１２６，１２８上の二個の電極パッド１３４，１３６への交流電圧の印加に応じて、駆動コイル１３２には交流電流が流れる。駆動コイル１３２の永久磁石１５２，１５４に近い部分を流れる電流は、永久磁石１５２，１５４によって発生された磁界との相互作用によりローレンツ力を受ける。その結果、可動部１１０は、板厚方向に、交流電圧の印加に対応して、周期的に方向が切り替わる偶力を受ける。このため、可動部１１０は、二本の弾性部材１２２，１２４の長手方向に延びる揺動軸の周りで、揺動すなわち振動する。その結果、可動部１１０に設けられた反射面で反射される光ビームは、一定の角度幅で周期的に偏向される。

（静電駆動型の光偏向器）
また、静電駆動方式に対応した光偏向器１００Ｂの基本構成を図３に示す。図３は、可動部１１０に設けられる駆動力発生部材である駆動電極のレイアウトを模式的に示しており、駆動電極その他を保護する絶縁膜等の図示は省略してある。

図３に示されるように、光偏向器１００Ｂの可動部１１０は、一対の駆動電極１６２，１７２を備えている。一対の駆動電極１６２，１７２は、同じ形状を有し、揺動軸に対して対称に配置され、駆動力発生面１１８のほぼ全体に広がっている。駆動電極１６２は、弾性部材１２２を延びる配線１６４を介して、支持部１２６に設けられた電極パッド１６６に電気的に接続されている。また、駆動電極１７２は、弾性部材１２４を延びる配線１７４を介して、支持部１２８に設けられた電極パッド１７６に電気的に接続されている。

図３に示されるように、静電駆動型の光偏向器１００Ｂには、可動部１１０に設けられた駆動電極１６２，１７２に向き合って固定電極１８２が設けられている。固定電極１８２は、図示しない部材に固定されており、一定の向きに支持されている。

固定電極１８２は、例えば、グラウンド電位に保たれ、駆動電極１６２，１７２には、それぞれ対応する電極パッド１６６，１７６を介して、所定の電位が交互に印加される。これにより、駆動電極１６２，１７２は、固定電極１８２との間の電位差に応じた静電引力を受ける。その結果、可動部１１０は、板厚方向に、電位の交互の印加に対応して、周期的に方向が切り替わる偶力を受ける。このため、可動部１１０は、二本の弾性部材１２２，１２４の長手方向に延びる揺動軸の周りで、揺動すなわち振動する。その結果、可動部１１０に設けられた反射面で反射される光ビームは、一定の角度幅で周期的に偏向される。

（第一実施形態）
次に、第一実施形態の光偏向器について説明する。図４〜図６は、第一実施形態の光偏向器の斜視構成を示す図である。まず、構成について説明する。図４に示すように、この光偏向器２００Ａは、反射面２１６を有する可動部２１０Ａと、可動部２１０Ａを揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材２２２，２２４と、弾性部材２２２，２２４を支持する支持部２２６，２２８とを少なくとも備えている。可動部２１０Ａは、反射面２１６を有する第一の可動板２１２Ａと、駆動力発生面２１８を有する第二の可動板２１４Ａとで形成されている。第一の可動板２１２Ａと第二の可動板２１４Ａは、第一の可動板２１２Ａの反射面２１６と第二の可動板２１４Ａの駆動力発生面２１８とが反対側の外側に配置されるように接合されている。反射面２１６と駆動力発生面２１８はいずれも高い平面性を有しているとよい。

可動部２１０Ａと弾性部材２２２，２２４と支持部２２６，２２８は、それぞれ、前述した光偏向器１００の可動部１１０と弾性部材１２２，１２４と支持部１２６，１２８と基本的に同じ機能を有している。すなわち、光偏向器２００Ａは、前述した光偏向器１００，１００Ａ，１００Ｂと代替可能となっている。言い換えれば、例えば、駆動コイル１３２と電極パッド１３４，１３６または駆動電極１６２，１７２と配線１６４，１６４と電極パッド１６６，１７６が、駆動方式に応じて光偏向器２００Ａに設けられてよい。

また、図５に示すように、第一の可動板２１２Ａは、楕円形の輪郭を有する反射面２１６と、楕円形の反射面２１６の裏面に形成された第一のリブ２３２Ａを有している。第一のリブ２３２Ａは、反射面２１６の裏面から突出しており、弾性部材２２２，２２４の揺動軸と平行する方向に延びている。

また、図６に示すように、第二の可動板２１４Ａは、弾性部材２２２，２２４と同一の層から形成されている。また第二の可動板２１４Ａは、駆動力発生面２１８と、駆動力発生面２１８の裏面に形成された第二のリブ２３４Ａを有している。第二のリブ２３４Ａは、駆動力発生面２１８の裏面から突出しており、弾性部材２２２，２２４の揺動軸と直交する方向に延びている。

第一のリブ２３２Ａと第二のリブ２３４Ａとは立体的に交差して延びており、第一のリブ２３２Ａの一部と第二のリブ２３４Ａの一部が接合されている。ここにおいて、二つの部材が立体的に交差して延びているとは、一方の部材が、他方の部材の上に位置し、かつ、他方の部材を横切って延びていることを意味している。第一のリブ２３２Ａと第二のリブ２３４Ａは、両者が交差する部分において接合されている。

また、第一の可動板２１２Ａは、楕円形の反射面２１６の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第一の枠２４２Ａを有している。第一の枠２４２Ａは、第一のリブ２３２Ａと同様に、反射面２１６の裏面から突出している。

第二の可動板２１４Ａは、第一の枠２４２Ａと接合された第二の枠２４４Ａを有している。すなわち、第二の枠２４４Ａは、第一の枠２４２Ａと同じ楕円形の輪郭形状を有している。また第二の可動板２１４Ａは、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第三の枠２４６Ａを有している。第二の枠２４４Ａと第三の枠２４６Ａは、第二のリブ２３４Ａと同様に、駆動力発生面２１８の裏面から突出している。

なお、図示していないが、駆動力発生面２１８には駆動コイル等の駆動力発生部材が形成されている。

以下、可動部のリブ構造と剛性について説明する。まず、可動部のリブ構造について説明する。図１３は、いくつかの可動部のリブ構造を示す図である。

構造１は、第一の可動板も第二の可動板もリブを有さない中密の可動部に対応している。

構造２は、第一の可動板と第二の可動板が共に格子状のリブを有している可動部に対応している。より詳しくは、第一の可動板と第二の可動板に形成されたリブはいずれも、弾性部材の揺動軸と平行する方向と弾性部材の揺動軸と直交する方向の両方に延びている。

構造３は、本実施形態の可動部に対応している。すなわち、第一の可動板に形成された第一のリブは、弾性部材の揺動軸と平行する方向に延びており、第二の可動板に形成された第二のリブは、弾性部材の揺動軸と直交する方向に延びている。

構造４は、後述する第二実施形態の可動部に対応している。詳細は後述するが、第一の可動板に形成された第一のリブは、楕円形の反射面の外周と長径の交点と、楕円形の反射面の外周と短径の交点とを結ぶ線に平行する方向に延びている。また、第二の可動板に形成された第二のリブは、楕円形の反射面に外接する長方形の対角線に平行する方向に延びている。

構造５は、後述する第三実施形態の可動部に対応している。詳細は後述するが、第一の可動板に形成された第一のリブは、同中心に配置された複数の楕円に沿って延びており、第二の可動板に形成された第二のリブは、曲線状に延びている。

次に、可動部の剛性の評価指標について説明する。固有の構造の可動部の剛性を比較するために可動部の慣性力による歪を評価指標として導入する。運動方程式より可動部の慣性力による歪δは式(１)で表される。

ここにおいて、αは、可動部の形状の係数、νとρは、それぞれ、可動部の材料のポアソン比と密度、Εは、可動部の材料のヤング率である。ＬとＴは、それぞれ、可動部の揺動軸と直交する辺の長さと可動部の厚さである。θは偏向角、ｆは駆動周波数である。

ここで、構造１、構造２、構造３、構造４、構造５において式（１）の慣性力による歪δと駆動周波数ｆ以外を共通とし、それらをまとめて係数βとおき、係数βについて解けば式（２）となる。式（２）は、任意の駆動周波数ｆにおける可動部の慣性力による歪δである。係数βが小さい構造の方が、慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。

図１４は、図１３に示されたリブ構造の可動部の剛性を示す図である。より詳しくは、図１４は、構造１、構造２、構造３、構造４、構造５のそれぞれについて解析的に係数βを求めてプロットしたグラフである。

図１４に示すように、本実施形態の可動部を表す構造３は、構造１と構造２よりも低い係数βを示している。つまり、構造３は、構造１と構造２よりも慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。

第二実施形態の可動部を表す構造４は、構造１と構造２よりも低い係数βを示している。つまり、構造４は、構造１と構造２よりも慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。

第三実施形態の可動部を表す構造５は、構造１と構造２よりも低い係数βを示している。つまり、構造５は、構造１と構造２よりも慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。

さらに、構造３、構造４、構造５を比較すると、構造４は、構造５よりも低い係数βを示し、構造３は、構造４と構造５よりも低い係数βを示している。つまり、構造４は、構造５よりも慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。また、構造３は、構造４と構造５よりも慣性力に対する可動部の歪が小さい構造である。

次に、本実施形態の作用について説明する。前述したように、第一の可動板２１２Ａと第二の可動板２１４Ａは、反射面２１６と駆動力発生面２１８とが反対側の外側に配置されるように接合されている。このため、駆動力発生面２１８は、高い平面性を有するように形成することが可能である。

また、本実施形態の光偏向器２００Ａの可動部２１０Ａは、前述したように、リブを有さない中密の可動部と比べて、また、第一の可動板と第二の可動板のいずれもが、弾性部材の揺動軸と平行する方向に延びているリブと、弾性部材の揺動軸と直交する方向に延びているリブの両方を有している可動部と比べて、慣性力による可動部の歪が小さい。このため、慣性力に対する剛性が高い。

また、弾性部材２２２，２２４は第二の可動板２１４Ａと同一の層に形成されているため、反射面２１６を有する第一の可動板２１２Ａに弾性部材２２２，２２４を形成する構成に比べて、反射面２１６に伝わる弾性部材２２２，２２４の反力が低減される。

以上説明したように、本実施形態の光偏向器２００Ａによれば、可動部２１０Ａの構造において、第一の可動板２１２Ａの反射面２１６の裏面に第一のリブ２３２Ａを、駆動力発生面２１８の裏面に第二のリブ２３４Ａを形成し、第一のリブ２３２Ａと第二のリブ２３４Ａとが立体的に交差して延びた構成を採用することで、慣性力に起因する反射面２１６の動的な歪を抑え、かつ、可動部２１０Ａの反射面２１６と裏面すなわち駆動力発生面２１８とを共に平面とすることができる。また、弾性部材２２２，２２４を第二の可動板２１４Ａと同一の層に形成することで、弾性部材２２２，２２４の反力に起因する反射面２１６の動的な歪を抑えることができる。

次に変型例について説明する。図４に示すように、本実施形態においては、第二の可動板２１４Ａは長方形であるが、これに限らず、例えば楕円その他の形状でもよい。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態の光偏向器について説明する。図７〜図９は、第二実施形態の光偏向器２００Ｂの斜視構成を示す図である。まず、構成について説明する。図７に示すように、この光偏向器２００Ｂは、反射面２１６を有する可動部２１０Ｂと、可動部２１０Ｂを揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材２２２，２２４と、弾性部材２２２，２２４を支持する支持部２２６，２２８とを少なくとも備えている。可動部２１０Ｂは、第一の可動板２１２Ｂと第二の可動板２１４Ｂとで形成されている。

また、図８に示すように、第一の可動板２１２Ｂは、楕円形の輪郭を有する反射面２１６と、楕円形の反射面２１６の裏面に形成された第一のリブ２３２Ｂを有している。第一のリブ２３２Ｂは、反射面２１６の裏面から突出しており、楕円形の反射面２１６の外周と長径の交点と、楕円形の反射面２１６の外周と短径の交点とを結ぶ線に平行する方向に延びている。

また、図９に示すように、第二の可動板２１４Ｂは、弾性部材２２２，２２４と同一の層から形成されている。また第二の可動板２１４Ｂは、駆動力発生面２１８と、駆動力発生面２１８の裏面に形成された第二のリブ２３４Ｂを有している。第二のリブ２３４Ｂは、駆動力発生面２１８の裏面から突出しており、楕円形の反射面２１６に外接する長方形の対角線に平行する方向に延びている。

第一のリブ２３２Ｂと第二のリブ２３４Ｂとは立体的に交差して延びており、第一のリブ２３２Ｂの一部と第二のリブ２３４Ｂの一部が接合されている。

また、第一の可動板２１２Ｂは、楕円形の反射面２１６の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第一の枠２４２Ｂを有している。第一の枠２４２Ｂは、第一のリブ２３２Ｂと同様に、反射面２１６の裏面から突出している。

第二の可動板２１４Ｂは、第一の枠２４２Ｂと接合された第二の枠２４４Ｂを有している。すなわち、第二の枠２４４Ｂは、第一の枠２４２Ｂと同じ楕円形の輪郭形状を有している。また第二の可動板２１４Ｂは、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第三の枠２４６Ｂを有している。第二の枠２４４Ｂと第三の枠２４６Ｂは、第二のリブ２３４Ｂと同様に、駆動力発生面２１８の裏面から突出している。

また、図示していないが、駆動力発生面２１８には駆動力発生部材が形成されている。

なお、可動部２１０Ｂのリブ構造と剛性および作用効果については、第一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態の光偏向器について説明する。図１０〜図１２は、第三実施形態の光偏向器２００Ｃの斜視構成を示す図である。まず、構成について説明する。図１０に示すように、この光偏向器２００Ｃは、反射面２１６を有する可動部２１０Ｃと、可動部２１０Ｃを揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材２２２，２２４と、弾性部材２２２，２２４を支持する支持部２２６，２２８とを少なくとも備えている。可動部２１０Ｃは、第一の可動板２１２Ｃと第二の可動板２１４Ｃとで形成されている。

また、図１１に示すように、第一の可動板２１２Ｃは、楕円形の輪郭を有する反射面２１６と、楕円形の反射面２１６の裏面に形成された第一のリブ２３２Ｃを有している。第一のリブ２３２Ｃは、例えば反射面２１６の中心に対して同中心に配置された複数の楕円に沿って延びている。

また、図１２に示すように、第二の可動板２１４Ｃは、弾性部材２２２，２２４と同一の層から形成されている。また第二の可動板２１４Ｃは、駆動力発生面２１８と、駆動力発生面２１８の裏面に形成された第二のリブ２３４Ｃを有している。第二のリブ２３４Ｃは、曲線状に延びている。曲線は、例えば、楕円、放物線、双曲線等の二次曲線であってよいが、これに限定されることはなく、その他の曲線であってよい。

第一のリブ２３２Ｃと第二のリブ２３４Ｃとは立体的に交差して延びており、第一のリブ２３２Ｃの一部と第二のリブ２３４Ｃの一部が接合されている。

また、第一の可動板２１２Ｃは、楕円形の反射面２１６の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第一の枠２４２Ｃを有している。第一の枠２４２Ｃは、第一のリブ２３２Ｃと同様に、反射面２１６の裏面から突出している。

また第二の可動板２１４Ｃは、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第三の枠２４６Ｃを有している。第三の枠２４６Ｃは、第二のリブ２３４Ｃと同様に、駆動力発生面２１８の裏面から突出している。

第一の枠２４２Ｃは、第二のリブ２３４Ｃと立体的に交差して延びており、交点において第二のリブ２３４Ｃと接合されている。

なお、可動部２１０Ｃのリブ構造と剛性および作用効果については、第一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

（リブの組み合わせの変形例）
第一実施形態ないし第三実施形では、それぞれ、第一の可動板２１２Ａと第二の可動板２１４Ａとが組み合わされ、第一の可動板２１２Ｂと第二の可動板２１４Ｂとが組み合わされ、第一の可動板２１２Ｃと第二の可動板２１４Ｃとが組み合わされているが、これに限らず、それらは交換して組み合わされてもよい。例えば、第一のリブ２３２Ａを有する第一の可動板２１２Ａが、第二のリブ２３４Ｂを有する第二の可動板２１４Ｂまたは第二のリブ２３４Ｃを有する第二の可動板２１４Ｃと組み合わされてもよい。同様に、第一のリブ２３２Ｂを有する第一の可動板２１２Ｂが、第二のリブ２３４Ａを有する第二の可動板２１４Ａまたは第二のリブ２３４Ｃを有する第二の可動板２１４Ｃと組み合わされてもよい。また、第一のリブ２３２Ｃを有する第一の可動板２１２Ｃが、第二のリブ２３４Ａを有する第二の可動板２１４Ａまたは第二のリブ２３４Ｂを有する第二の可動板２１４Ｂと組み合わされてもよい。

（第四実施形態）
次に、第四実施形態の光偏向器について説明する。図１５〜図１７は、第四実施形態の光偏向器２００Ｄの斜視構成を示す図である。まず、構成について説明する。図１５に示すように、この光偏向器２００Ｄは、反射面２１６を有する可動部２１０Ｄと、可動部２１０Ｄを揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材２２２，２２４と、弾性部材２２２，２２４を支持する支持部２２６，２２８とを少なくとも備えている。可動部２１０Ｄは、第一の可動板２１２Ｄと第二の可動板２１４Ｄとで形成されている。

また、図１６に示すように、第一の可動板２１２Ｄは、楕円形の輪郭を有する反射面２１６と、楕円形の反射面２１６の裏面に形成された第一のリブ２３２Ｄを有している。第一のリブ２３２Ｄは、反射面２１６の裏面から突出しており、弾性部材２２２，２２４の揺動軸と平行する方向に延びている。

また、図１７に示すように、第二の可動板２１４Ｄは、弾性部材２２２，２２４と同一の層から形成されている。また第二の可動板２１４Ｄは、駆動力発生面２１８と、駆動力発生面２１８の裏面に形成された第二のリブ２３４Ｄを有している。第二のリブ２３４Ｄは、駆動力発生面２１８の裏面から突出しており、弾性部材２２２，２２４の揺動軸と直交する方向に延びている。

第一のリブ２３２Ｄと第二のリブ２３４Ｄとは立体的に交差して延びており、第一のリブ２３２Ｄの一部と第二のリブ２３４Ｄの一部が接合されている。

また、第一の可動板２１２Ｄは、楕円形の反射面２１６の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第一の枠２４２Ｄを有している。

また、第二の可動板２１４Ｄは、第一の可動板２１２Ｄが接合された可動板本体２５２と、弾性部材２２２，２２４にそれぞれ接続された応力伝達防止部２５４，２５６と、可動板本体２５２と応力伝達防止部２５４，２５６とをそれぞれ接続している接続部２５８，２６０とを有している。

可動板本体２５２は、第一の枠２４２Ｄと接合された第二の枠２４４Ｄを有している。すなわち、第二の枠２４４Ｄは、第一の枠２４２Ｄと同じ楕円形の輪郭形状を有している。また、可動板本体２５２は、第一の可動板２１２Ｄと同じ楕円形の輪郭形状を有している。したがって、可動板本体２５２は、楕円形の輪郭形状を端面とする立体であり、第二の枠２４４Ｄは、輪郭形状の外周部に形成されている。応力伝達防止部２５４，２５６と弾性部材２２２，２２４は、第一の枠２４２Ｄと第二の枠２４４Ｄから離間している。

応力伝達防止部２５４，２５６は、可動板本体２５２から離間している。応力伝達防止部２５４，２５６は、可動板本体２５２の輪郭形状に沿うように延びている。

接続部２５８，２６０は、反射面２１６の中心を通り弾性部材２２２，２２４の揺動軸と直交する軸と、反射面２１６の端部との交点の近くに位置している。より詳しくは、接続部２５８，２６０は、揺動軸と直交する軸と反射面２１６の端部との交点を通り、第二の枠２４４Ｄを揺動軸方向に延伸して設けられている。

なお、可動部２１０Ｄのリブ構造と剛性および作用効果の一部については、第一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

以下、第一実施形態とは相違する本実施形態に特有の作用について説明する。前述したように、第二の可動板２１４Ｄは、第一の可動板２１２Ｄが接合された可動板本体２５２と、弾性部材２２２，２２４に接続された応力伝達防止部２５４，２５６と、可動板本体２５２と応力伝達防止部２５４，２５６とを接続している接続部２５８，２６０とを有している。応力伝達防止部２５４，２５６は、可動板本体２５２から離間している。また、第一の可動板２１２Ｄは、楕円形の反射面２１６の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第一の枠２４２Ｄを有している。可動板本体２５２は、第一の枠２４２Ｄと接合された第二の枠２４４Ｄを有している。応力伝達防止部２５４，２５６と弾性部材２２２，２２４は、第一の枠２４２Ｄと第二の枠２４４Ｄから離間している。

このため、応力伝達防止部２５４，２５６が偏向時の弾性部材２２２，２２４の反力を閉じ込めることにより、可動部２１０Ｄに伝わる弾性部材２２２，２２４の反力が低減される。

さらに、接続部２５８，２６０は、第二の可動板２１４Ｄの端に形成されている。したがって、第二の可動板２１４Ｄの慣性モーメントが最大となる第二の可動板２１４Ｄの端と支点としての接続部２５８，２６０とが一致している。このため、偏向時に可動板端に加わる慣性モーメントを最小化できる。

さらに、応力伝達防止部２５４，２５６は、反射面２１６の輪郭形状に沿うように形成されているため、光偏向器２００Ｄの慣性モーメントの増加を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の光偏向器２００Ｄによれば、応力伝達防止部２５４，２５６と接続部２５８，２６０とを弾性部材２２２，２２４と可動板本体２５２との間に設けることにより、弾性部材２２２，２２４の応力に起因する反射面の動的な歪を抑えることができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

実施形態では、第一の可動板と第二の可動板が共に複数のリブを有している構成が説明されたが、第一の可動板と第二の可動板は、折り返して延びるまたは螺旋状に延びるただ一つのリブを有している構成であってもよい。

Claims

反射面を有する可動部と、
前記可動部を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材と、
前記弾性部材を支持する支持部とから構成される光偏向器であって、
前記可動部は、前記反射面を有する第一の可動板と、駆動力発生面を有する第二の可動板とで形成されており、
前記第一の可動板は、前記反射面の裏面に形成された少なくとも一つの第一のリブを有しており、
前記第二の可動板は、前記駆動力発生面の裏面に形成された少なくとも一つの第二のリブを有しており、
前記第一のリブと前記第二のリブとは交差して延びており、
前記第一のリブの一部と前記第二のリブの一部とが接合されている光偏向器。
前記第一の可動板は、複数の第一のリブを有しており、前記第二の可動板は、複数の第二のリブを有している請求項１に記載の光偏向器。
前記第一のリブは、前記弾性部材の揺動軸と平行する方向に延びている請求項２に記載の光偏向器。
前記反射面は楕円形の輪郭を有しており、前記第一のリブは、前記反射面の外周と長径の交点と、前記反射面の外周と短径の交点とを結ぶ線に平行する方向に延びている請求項２に記載の光偏向器。
前記反射面は楕円形の輪郭を有しており、前記第一のリブは、同中心に配置された複数の楕円に沿って延びている請求項２に記載の光偏向器。
前記第二のリブは、前記弾性部材の揺動軸と直交する方向に延びている請求項３ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
前記第二のリブは、前記反射面に外接する長方形の対角線に平行する方向に延びている請求項３ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
前記第二のリブは、曲線的に延びている請求項３ないし５のいずれかひとつに記載の光偏向器。
前記第二の可動板は、前記第一の可動板が接合された可動板本体と、前記弾性部材に接続された応力伝達防止部と、前記可動板本体と前記応力伝達防止部とを接続している接続部とを有しており、前記応力伝達防止部は、前記可動板本体から離間している請求項２に記載の光偏向器。
前記第一の可動板は、前記反射面の輪郭形状を端面とする立体であり、前記輪郭形状の外周部に形成された第一の枠を有しており、前記可動板本体は、前記第一の枠と接合された第二の枠を有しており、前記弾性部材と前記応力伝達防止部は、前記第一の枠と前記第二の枠から離間している請求項９に記載の光偏向器。