WO2019216424A1 - 光学デバイス - Google Patents

Abstract

光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、第１可動部と第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、第２可動部と支持部とを互いに連結する第２連結部と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備える。ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない。

Description

光学デバイス

　本開示の一側面は、例えばＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）デバイスとして構成された光学デバイスに関する。

　ＭＥＭＳデバイスとして、支持部と、可動部と、可動部が所定の軸線周りに揺動可能となるように可動部と支持部とを互いに連結し、可動部の揺動時に捩れ変形する連結部と、を備える光学デバイスが知られている。このような光学デバイスでは、連結部が、捩れ角度の増加に従ってばね定数が増加するハードニング特性を有する場合がある。連結部がハードニング特性を有していると、可動部の振れ角の制御特性が低下するおそれがある。この問題を解決するために、所定の間隔を空けて互いに向かい合う２枚の板バネによって連結部を構成することにより、連結部のハードニング特性を抑制する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００－３３００６７号公報

　上述したような従来技術では、２枚の板バネの間に揺動軸が位置するため、可動部の揺動時に連結部に対して捩り応力以外の応力が局所的に作用し、その結果、連結部が破損するおそれがある。特に、可動部の揺動を高速化した場合や振れ角を増加させた場合には、連結部に作用する応力が増加するため、連結部の破損のおそれが顕著となる。

　そこで、本開示の一側面は、可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる光学デバイスを提供することを目的とする。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、第２可動部と支持部とを互いに連結する第２連結部と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない。

　この光学デバイスでは、第１連結部のハードニング特性が第１可動部の振れ角の制御特性に及ぼす影響を抑制するために、ソフトニング特性を有するソフトニング部材が設けられている。第１連結部のハードニング特性の影響を抑制するためには、ソフトニング部材は、第１可動部の揺動時に応力が作用する位置に配置される必要がある。一方、ソフトニング部材に不具合が生じるのを抑制して信頼性を確保するためには、ソフトニング部材は、第１可動部の揺動時に過大な応力が作用しない位置に配置される必要がある。この光学デバイスでは、ソフトニング部材が、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と第１連結部との間に延在する部分に配置されている。これにより、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、この光学デバイスによれば、第１可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、ソフトニング部材が外部と電気的に接続されていないため、ソフトニング部材の設計の自由度を向上することもできる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、第１軸線に沿って延在すると共に第２可動部に接続された直線状部を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、第２可動部と支持部とを互いに連結する第２連結部と、第２可動部に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と直線状部との間に延在する部分に配置され、駆動素子よりも内側且つ直線状部よりも外側に位置するように第２可動部に設けられ、外部と電気的に接続されていない。

　この光学デバイスでは、ソフトニング特性を有するソフトニング部材が、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と直線状部との間に延在する部分に配置されている。これにより、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、この光学デバイスによれば、第１可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、ソフトニング部材が外部と電気的に接続されていないため、ソフトニング部材の設計の自由度を向上することもできる。更に、第１連結部が直線状部を有しているため、例えば第１連結部の全体が湾曲した形状を呈する場合と比べて、第１可動部の揺動時に第１連結部に応力集中が生じ難く、第１連結部の破損を抑制することができる。

　第２連結部は、第２可動部を振動させることによって第１軸線周りに第１可動部が揺動可能となるように、第２可動部と支持部とを互いに連結していてもよい。この場合、第２可動部を振動させることによって第１可動部を揺動させることができる。

　第２連結部は、第１軸線と交差する第２軸線周りに第２可動部が揺動可能となるように、第２可動部と支持部とを互いに連結していてもよい。この場合、第２可動部を第１可動部と共に第２軸線周りに揺動させることができる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と支持部とを互いに連結する第１連結部と、支持部及び第１可動部の少なくとも一方に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない。

　この光学デバイスでは、ソフトニング特性を有するソフトニング部材が、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と第１連結部との間に延在する部分に配置されている。これにより、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、この光学デバイスによれば、第１可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、ソフトニング部材が外部と電気的に接続されていないため、ソフトニング部材の設計の自由度を向上することもできる。

　ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、第１可動部に設けられた駆動素子と、第１連結部との間に延在する部分に配置されていてもよい。この場合、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを確実に回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって効果的に相殺することができる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１軸線に沿って延在すると共に第１可動部に接続された直線状部を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と支持部とを互いに連結する第１連結部と、支持部及び第１可動部の少なくとも一方に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と直線状部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない。

　この光学デバイスでは、ソフトニング特性を有するソフトニング部材が、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と直線状部との間に延在する部分に配置されている。これにより、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、この光学デバイスによれば、第１可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、ソフトニング部材が外部と電気的に接続されていないため、ソフトニング部材の設計の自由度を向上することもできる。更に、第１連結部が直線状部を有しているため、例えば第１連結部の全体が湾曲した形状を呈する場合と比べて、第１可動部の揺動時に第１連結部に応力集中が生じ難く、第１連結部の破損を抑制することができる。

　ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、第１可動部に設けられた駆動素子と、直線状部との間に延在する部分に配置されていてもよい。この場合、ソフトニング部材に過大な応力が作用するのを確実に回避しつつ、第１連結部のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材のソフトニング特性によって効果的に相殺することができる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、固定部を更に備え、支持部は、支持部を振動させることによって第１軸線周りに第１可動部が揺動可能となるように、固定部に連結されていてもよい。この場合、支持部を振動させることによって第１可動部を揺動させることができる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、固定部を更に備え、支持部は、第１軸線と交差する第２軸線周りに支持部が揺動可能となるように、固定部に連結されていてもよい。この場合、支持部を第１可動部と共に第２軸線周りに揺動させることができる。

　ソフトニング部材は、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際にソフトニング部材に作用する最大応力が、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に第１連結部に作用する最大応力の１／２０倍以上となる位置に、配置されていてもよい。この場合、ソフトニング部材によって第１連結部のハードニング特性の影響を効果的に抑制することができる。

　ソフトニング部材は、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際にソフトニング部材に作用する最大応力がソフトニング部材の０．２％耐力又は降伏応力よりも小さくなる位置に、配置されていてもよい。この場合、ソフトニング部材に不具合が生じるのを効果的に抑制することができ、信頼性を一層向上することができる。

　本開示の一側面に係る光学デバイスは、ソフトニング部材を一対備え、一対のソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部の中心を通り且つ第１軸線に垂直な直線に関して互いに対称に配置されていてもよい。この場合、一対のソフトニング部材によって第１連結部のハードニング特性の影響を一層効果的に抑制することができる。更に、重量バランスを均一化することができる。

　ソフトニング部材は、金属からなっていてもよい。この場合、ソフトニング部材によって第１連結部のハードニング特性の影響をより一層効果的に抑制することができる。

　ソフトニング部材は、溝内に埋め込まれていてもよい。この場合、例えばソフトニング部材が表面上に配置される場合と比べて、光学デバイスを小型化することができる。

　駆動素子は、コイルであってもよい。このような光学デバイスにおいても、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　駆動素子は、圧電素子であってもよい。このような光学デバイスにおいても、第１連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　第１連結部の少なくとも一部が第１軸線上に位置していてもよい。この場合、上述した従来技術とは異なり、第１可動部の揺動時に第１連結部に対して捩り応力以外の応力が局所的に作用するのを抑制することができ、第１連結部に不具合が生じるのを抑制することができる。

　本開示の一側面によれば、可動部の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、連結部のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる光学デバイスを提供することができる。

実施形態に係る光学デバイスの平面図である。 図１の一部を拡大して示す平面図である。 図１に示されるIII-III線に沿っての断面図である。 ハードニング特性及びソフトニング部材を説明するためのグラフである。 ハードニング特性及びソフトニング部材が振れ角の制御特性に及ぼす影響を説明するためのグラフである。 （ａ）は、第１変形例に係る光学デバイスの平面図であり、（ｂ）は、第２変形例に係る光学デバイスの平面図である。 （ａ）は、第３変形例に係る光学デバイスの平面図であり、（ｂ）は、第４変形例に係る光学デバイスの平面図である。 （ａ）は、第５変形例に係る光学デバイスの平面図であり、（ｂ）は、第６変形例に係る光学デバイスの平面図である。 （ａ）は、第７変形例に係る光学デバイスの平面図であり、（ｂ）は、参考例に係る光学デバイスの平面図である。

　以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

　図１に示されるように、光学デバイス１は、支持部（固定部）２と、第１可動部３と、第２可動部（支持部）４と、一対の第１トーションバー（第１連結部）５，６と、一対の第２トーションバー（第２連結部）７，８と、磁界発生部９と、を備えている。支持部２、第１可動部３、第２可動部４、一対の第１トーションバー５，６及び一対の第２トーションバー７，８は、例えばＳＯＩ（Silicon　on　Insulator）基板によって一体的に形成されている。つまり、光学デバイス１は、ＭＥＭＳデバイスとして構成されている。ＳＯＩ基板は、一対のシリコン層と、一対のシリコン層の間に配置された絶縁層と、を有している。支持部２は、一対のシリコン層及び絶縁層によって構成されており、第１可動部３、第２可動部４、一対の第１トーションバー５，６及び一対の第２トーションバー７，８は、一方のシリコン層によって構成されている。光学デバイス１では、互いに直交するＸ軸（第１軸線）及びＹ軸（第１軸線に垂直な第２軸線）のそれぞれの周りに、ミラー面（光学面）１０を有する第１可動部３が揺動させられる。光学デバイス１は、例えば光通信用光スイッチ、光スキャナ等に用いられる。光学デバイス１は、ＭＥＭＳ技術（パターニング、エッチング等）を用いて製造される。

　磁界発生部９は、例えばハルバッハ配列がとられた永久磁石等によって構成されている。磁界発生部９は、例えば、平面視においてＸ軸及びＹ軸のそれぞれに対して４５度傾斜した向きＤの磁界を発生させ、後述するコイル１４に作用させる。なお、「平面視において」とは、「ミラー面１０に垂直な方向から見た場合に」との意味であり、換言すれば、「Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向から見た場合に」との意味である。磁界発生部９が発生させる磁界の向きＤは、平面視においてＸ軸及びＹ軸に対して４５度以外の角度で傾斜していてもよい。

　支持部２は、例えば、平面視において四角形状の外形を有し、枠状に形成されている。支持部２は、磁界発生部９に対してＸ軸及びＹ軸に垂直な方向における一方側に配置されている。支持部２は、第１可動部３及び第２可動部４等を支持している。第１可動部３は、磁界発生部９から離間した状態で、支持部２の内側に配置されている。第１可動部３は、平面視においてＸ軸及びＹ軸のそれぞれに関して対称な形状を有している。第１可動部３は、本体部３ａと、環状部３ｂと、一対の連結部３ｃと、を有している。

　本体部３ａは、平面視において円形状を呈しているが、楕円形状、四角形状、菱形状等の任意の形状に形成されてもよい。平面視における本体部３ａの中心Ｐは、Ｘ軸とＹ軸との交点と一致している。本体部３ａにおける磁界発生部９とは反対側の表面には、例えばアルミニウムからなる金属膜によって円形状のミラー面１０が設けられている。ミラー面１０は、当該表面における略全面に設けられているが、当該表面の一部に設けられてもよい。環状部３ｂは、平面視において本体部３ａを囲むように環状に形成されている。環状部３ｂは、平面視において八角形状の外形を有しているが、円形状、楕円形状、四角形状、菱形状等の任意の外形を有していてもよい。一対の連結部３ｃは、Ｙ軸上における本体部３ａの両側に配置され、本体部３ａと環状部３ｂとを互いに連結している。

　第２可動部４は、枠状に形成されており、磁界発生部９から離間した状態で、第１可動部３を囲むように支持部２の内側に配置されている。第２可動部４は、一対の第１接続部４１Ａ，４１Ｂと、一対の第２接続部４２Ａ，４２Ｂと、一対の第１直線状部４３Ａ，４３Ｂと、一対の第２直線状部４４Ａ，４４Ｂと、一対の第３直線状部４５Ａ，４５Ｂと、一対の第４直線状部４６Ａ，４６Ｂと、を有している。第２可動部４は、平面視においてＸ軸及びＹ軸のそれぞれに関して対称な形状を有している。以下の説明において、Ｘ軸又はＹ軸に関して対称とは、平面視における対称をいう。

　第１接続部４１Ａ，４１Ｂは、Ｘ軸に平行なＸ軸方向における第１可動部３の両側に位置している。すなわち、各第１接続部４１Ａ，４１Ｂは、平面視において第１可動部３とＸ軸方向に対向する部分を有している。各第１接続部４１Ａ，４１Ｂは、Ｙ軸方向に沿って延在している。

　第２接続部４２Ａ，４２Ｂは、Ｙ軸に平行なＹ軸方向における第１可動部３の両側に位置している。すなわち、各第２接続部４２Ａ，４２Ｂは、平面視において第１可動部３とＹ軸方向に対向する部分を有している。各第２接続部４２Ａ，４２Ｂは、Ｘ軸方向に沿って延在している。平面視における各第２接続部４２Ａ，４２Ｂの内縁は、Ｙ軸方向に窪む凹部５１を有しており、平面視における各第２接続部４２Ａ，４２Ｂの外縁は、Ｙ軸方向に突出する凸部５２を有している。凹部５１及び凸部５２は、平面視においてＹ軸上に位置している。

　第１直線状部４３Ａ，４３Ｂは、Ｘ軸方向における第２接続部４２Ａの両側に位置し、第２接続部４２Ａに接続されている。各第１直線状部４３Ａ，４３Ｂは、Ｘ軸方向に沿って延在している。第１直線状部４３Ａ，４３Ｂは、Ｙ軸に関して互いに対称に配置されている。第２直線状部４４Ａ，４４Ｂは、Ｘ軸方向における第２接続部４２Ｂの両側に位置し、第２接続部４２Ｂに接続されている。各第２直線状部４４Ａ，４４Ｂは、Ｘ軸方向に沿って延在している。第２直線状部４４Ａ，４４Ｂは、Ｙ軸に関して互いに対称に配置されている。

　第３直線状部４５Ａ，４５Ｂは、各第１直線状部４３Ａ，４３Ｂに対して第２接続部４２Ａとは反対側に位置し、第１直線状部４３Ａ，４３Ｂと第１接続部４１Ａ，４１Ｂとに接続されている。第３直線状部４５Ａは、平面視において、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して４５度傾斜した方向に沿って延在している。第３直線状部４５Ｂは、第３直線状部４５Ａに対してＹ軸に関して対称に延在している。

　第４直線状部４６Ａ，４６Ｂは、各第２直線状部４４Ａ，４４Ｂに対して第２接続部４２Ｂとは反対側に位置し、第２直線状部４４Ａ，４４Ｂと第１接続部４１Ａ，４１Ｂとに接続されている。第４直線状部４６Ａは、第３直線状部４５Ａに対してＸ軸に関して対称に延在している。第４直線状部４６Ｂは、第４直線状部４６Ａに対してＹ軸に関して対称に延在すると共に、第３直線状部４５Ｂに対してＸ軸に関して対称に延在している。

　第１トーションバー５，６は、Ｘ軸上における第１可動部３の両側に配置されている。第１トーションバー５，６は、第１可動部３がＸ軸周りに（Ｘ軸を中心線として）揺動可能となるように、Ｘ軸上において第１可動部３（環状部３ｂ）と第２可動部４とを互いに連結している。第１トーションバー５，６は、後述するように、第２可動部４及び第２トーションバー７，８を介して支持部２に接続されている。つまり、第１トーションバー５，６は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動可能となるように、第１可動部３と支持部２とを互いに連結しているとみなすこともできる。第１トーションバー５，６は、第１接続部４１Ａ，４１Ｂにおいて第２可動部４に接続されている。各第１トーションバー５，６は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動する際に捩れ変形する。各第１トーションバー５，６は、ミラー面１０に平行な平面に沿って延在する板状を呈している。各第１トーションバー５，６の全体は、Ｘ軸上に位置している。

　第１トーションバー５は、Ｘ軸に沿って延在すると共に一定の幅を有する直線状部５ａと、直線状部５ａの両端に接続された一対の拡幅部５ｂと、を有している。第１トーションバー５は、一方の拡幅部５ｂにおいて第１可動部３に接続され、他方の拡幅部５ｂにおいて第２可動部４に接続されている。平面視において、一方の拡幅部５ｂの幅は、第１可動部３に近づくほど広がっており、他方の拡幅部５ｂの幅は、第２可動部４に近づくほど広がっている。各拡幅部５ｂの一対の縁は、互いに向けて凸となるように湾曲している。各拡幅部５ｂは、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５と第１可動部３又は第２可動部４との接続部に作用する応力の緩和のために設けられている。なお、一対の拡幅部５ｂの少なくとも一方が設けられていなくてもよい。第１トーションバー５における或る部分の幅とは、第１トーションバー５の延在方向に垂直な方向における長さ（本実施形態ではＹ軸方向における長さ）を意味する。この点は第１トーションバー６についても同様である。

　第１トーションバー６は、第１トーションバーに対してＹ軸に関して対称に配置されている。すなわち、第１トーションバー６は、Ｘ軸に沿って延在すると共に一定の幅を有する直線状部６ａと、直線状部６ａの両端に接続された一対の拡幅部６ｂと、を有している。第１トーションバー６は、一方の拡幅部６ｂにおいて第１可動部３に接続され、他方の拡幅部６ｂにおいて第２可動部４に接続されている。平面視において、一方の拡幅部６ｂの幅は、第１可動部３に近づくほど広がっており、他方の拡幅部６ｂの幅は、第２可動部４に近づくほど広がっている。各拡幅部６ｂの一対の縁は、互いに向けて凸となるように湾曲している。各拡幅部６ｂは、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー６と第１可動部３又は第２可動部４との接続部に作用する応力の緩和のために設けられている。なお、一対の拡幅部５ｂの少なくとも一方が設けられていなくてもよい。

　本実施形態では、第１トーションバー５とは、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５に作用する最大応力の９０％以上となる部分までをいう。換言すれば、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１可動部３又は第２可動部４に作用する応力は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５に作用する最大応力の９０％よりも小さい。同様に、第１トーションバー６とは、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー６に作用する最大応力の９０％以上となる部分までをいう。図１では、各第１トーションバー５，６と第１可動部３及び第２可動部４との間の境界の例が一点鎖線Ｂで示されている。

　第２トーションバー７，８は、Ｙ軸上における第２可動部４の両側に配置されている。第２トーションバー７，８は、第２可動部４がＹ軸周りに（Ｙ軸を中心線として）揺動可能となるように、Ｙ軸上において第２可動部４と支持部２とを互いに連結している。第２トーションバー７，８は、第２接続部４２Ａ，４２Ｂにおいて第２可動部４に接続されている。各第２トーションバー７，８は、第２可動部４がＹ軸周りに揺動する際に捩れ変形する。各第２トーションバー７，８は、平面視において蛇行して延在している。各第２トーションバー７，８は、複数の直線状部１１と、複数の折り返し部１２と、を有している。複数の直線状部１１は、それぞれＹ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向に並んで配置されている。複数の折り返し部１２は、隣り合う直線状部１１の両端を交互に連結している。

　図１及び図２に示されるように、光学デバイス１は、一対のコイル１４，１５と、一対のソフトニング部材１６，１７と、第１配線２１と、第２配線２２と、第３配線２３と、第４配線２４と、第１外部端子２５と、第２外部端子２６と、第３外部端子２７と、第４外部端子２８と、４対のワイヤ２９と、を更に備えている。各コイル１４，１５は、第１可動部３を囲むように第２可動部４に設けられ、平面視において渦巻き状を呈している。各コイル１４，１５は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に沿って配置されている。各コイル１４，１５は、第１可動部３の周りに複数回巻回されている。一対のコイル１４，１５は、平面視において第２可動部４の幅方向に互い違いに並ぶように、配置されている。

　図１では、コイル１４，１５が配置されている配置領域Ｒ１がハッチングで示されている。各コイル１４，１５は、第１接続部４１Ａ，４１Ｂ及び各直線状部４３Ａ～４６Ｂにおいて、第１接続部４１Ａ，４１Ｂ及び各直線状部４３Ａ～４６Ｂの延在方向に沿って延在している。第１接続部４１Ａ，４１Ｂ及び各直線状部４３Ａ～４６Ｂにおいて、配置領域Ｒ１の外縁は、第１接続部４１Ａ，４１Ｂ及び各直線状部４３Ａ～４６Ｂの外縁に沿っており、配置領域Ｒ１の内縁は、第１接続部４１Ａ，４１Ｂ及び各直線状部４３Ａ～４６Ｂの内縁に沿っている。

　図３は、図２に示されるII-II線に沿っての断面図である。図３に示されるように、第２可動部４には、各コイル１４，１５に対応する形状を有する溝３１が設けられている。溝３１の内面上には絶縁層３２が設けられ、絶縁層３２上には絶縁層３３が設けられている。各コイル１４，１５は、絶縁層３２，３３を介して溝３１内に配置されている。各コイル１４，１５は、第２可動部４に埋め込まれたダマシン配線である。各コイル１４，１５は、例えば、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）等の金属材料からなる。

　絶縁層３４は、コイル１４，１５及び絶縁層３３を覆うように設けられている。絶縁層３４上には絶縁層３５が設けられている。各絶縁層３２～３５は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等からなる。各絶縁層３２～３５は、支持部２、第１可動部３、第２可動部４、第１トーションバー５，６及び第２トーションバー７，８の表面（磁界発生部９とは反対側の表面）を覆うように一体的に形成されている。

　ソフトニング部材１６は、平面視において第１トーションバー５とコイル１４，１５との間に位置するように、第２可動部４の第１接続部４１Ａに設けられている。ソフトニング部材１７は、平面視において第１トーションバー６とコイル１４，１５との間に位置するように、第２可動部４の第１接続部４１Ｂに設けられている。図１では、ソフトニング部材１６，１７が配置されている配置領域Ｒ２がハッチングで示されている。ソフトニング部材１６，１７の詳細については後述する。

　各外部端子２５～２８は、例えば支持部２に設けられた電極パッドであり、絶縁層３５から外部に露出している。外部端子２５～２８には、それぞれ、一対のワイヤ２９が電気的に接続されている。各ワイヤ２９は、光学デバイス１から外部に引き出されている。外部端子２５～２８は、それぞれ、光学デバイス１の外部に配置された駆動源等とワイヤ２９を介して電気的に接続されている。

　第１配線２１は、コイル１４の内側端部と第１外部端子２５とに電気的に接続されている。第１配線２１は、コイル１４の内側端部から第２トーションバー７を介して第１外部端子２５まで延在している。第２配線２２は、コイル１４の外側端部と第２外部端子２６とに電気的に接続されている。第２配線２２は、例えばＹ軸上においてコイル１４の外側端部に接続されている。第２配線２２は、コイル１４の外側端部から第２トーションバー８を介して第２外部端子２６まで延在している。このように、コイル１４は、光学デバイス１の外部と電気的に接続されている。

　第３配線２３は、コイル１５の内側端部と第３外部端子２７とに電気的に接続されている。第３配線２３は、コイル１５の内側端部から第２トーションバー７を介して第３外部端子２７まで延在している。第４配線２４は、コイル１５の外側端部と第４外部端子２８とに電気的に接続されている。第４配線２４は、例えばＹ軸上においてコイル１５の外側端部に接続されている。第４配線２４は、コイル１５の外側端部から第２トーションバー８を介して第４外部端子２８まで延在している。このように、コイル１５は、光学デバイス１の外部と電気的に接続されている。

　以上のように構成された光学デバイス１では、各外部端子２５，２６及び各配線２１，２２を介してコイル１４にリニア動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部９が発生する磁界との相互作用によってコイル１４にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力と第２トーションバー７，８の弾性力とのつり合いを利用することで、Ｙ軸周りにミラー面１０（第１可動部３）を第２可動部４と共にリニア動作させることができる。

　一方、各外部端子２７，２８及び各配線２３，２４を介してコイル１５に共振動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部９が発生する磁界との相互作用によってコイル１５にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力に加え、共振周波数での第１可動部３の共振を利用することで、Ｘ軸周りにミラー面１０（第１可動部３）を共振動作させることができる。具体的には、Ｘ軸周りにおける第１可動部３の共振周波数に等しい周波数の駆動信号がコイル１５に入力されると、第２可動部４がＸ軸周りに当該周波数で僅かに振動する。この振動が第１トーションバー５，６を介して第１可動部３に伝わることにより、第１可動部３をＸ軸周りに当該周波数で揺動させることができる。なお、第１可動部３の静止時には、各第１トーションバー５，６の全体がＸ軸上に位置しているが、第１可動部３の揺動時には、各第１トーションバー５，６の一部のみがＸ軸上に位置していてもよい。例えば、第１可動部３に設けられたリブ等によって、第１可動部３の重心がＸ軸よりも下側（磁界発生部９側）に位置する場合、第１可動部３は静止時の位置よりも下側の位置において揺動する。この場合、第１可動部３の揺動時には、各第１トーションバー５，６における支持部２との接続部のみがＸ軸上に位置する。或いは、第１可動部３の揺動時に各第１トーションバー５，６の全体がＸ軸上に位置していてもよいし、第１可動部３の静止時に各第１トーションバー５，６の一部のみがＸ軸上に位置していてもよい。

　続いて、ソフトニング部材１６，１７の詳細について説明する。図２に示されるように、ソフトニング部材１６は、複数（本実施形態では４本）のダミー配線部１６ａを有している。複数のダミー配線部１６ａは、それぞれＹ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向に並んで配置されている。４本のダミー配線部１６ａにおいては、第１トーションバー５に近いダミー配線部１６ａほど、長さが長くなっている。換言すれば、Ｘ軸方向に隣り合うダミー配線部１６ａにおいて、第１トーションバー５側に位置するダミー配線部１６ａの長さは、コイル１４，１５側に位置するダミー配線部１６ａの長さよりも長い。これにより、ソフトニング部材１６をコイル１４，１５の屈曲形状に沿うように配置することができ、ソフトニング部材１６の配置領域を確保することができる。更に、第１トーションバー５の延在方向に垂直な方向におけるダミー配線部１６ａの長さが長いほど、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が小さい位置にまでダミー配線部１６ａを配置することができ、後述するソフトニング特性の大きさの調整を容易化することができる。各ダミー配線部１６ａの幅は、互いに等しい。各ダミー配線部１６ａは、例えば、コイル１４，１５と同一の金属材料からなる。各ダミー配線部１６ａは、コイル１４，１５を構成する金属材料とは異なる金属材料によって構成されてもよく、例えば銅、金、タングステン（Ｗ）又はアルミニウム（Ａｌ）等によって構成されてもよい。なお、図２では、説明の便宜上、コイル１４，１５及びソフトニング部材１６，１７にハッチングが付されているが、図２は断面を示すものではない。

　ソフトニング部材１６は、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分４ａに配置されている。本実施形態では、部分４ａは、第２可動部４におけるコイル１４，１５よりも内側の部分であり、コイル１４，１５と第１トーションバー５，６との間に環状に延在している。換言すれば、ソフトニング部材１６は、平面視においてコイル１４，１５よりも内側且つ第１トーションバー５，６よりも外側に位置するように、第２可動部４に設けられている。ここで、「内側」及び「外側」は、平面視における本体部３ａの中心Ｐ（第１可動部３の中心、ミラー面１０の中心）を基準として定義される。「ソフトニング部材１６がコイル１４，１５よりも内側に位置する」とは、本体部３ａの中心Ｐからソフトニング部材１６までの距離が、中心Ｐからコイル１４，１５までの距離（中心Ｐ及びソフトニング部材１６を通る直線に沿っての距離）よりも小さいことを意味し、「ソフトニング部材１６が第１トーションバー５，６よりも外側に位置する」とは、中心Ｐからソフトニング部材１６までの距離が、中心Ｐから第１トーションバー５，６までの距離よりも大きいことを意味する。

　ソフトニング部材１６は、コイル１４，１５とは異なり、外部と電気的に接続されていない。つまり、ソフトニング部材１６は、外部から電気的に独立している。一方、ソフトニング部材１６の各ダミー配線部１６ａは、コイル１４，１５と同一の構成（形状、材料等）を有している。つまり、ダミー配線部１６ａは、コイル１４，１５と同一の構成を有するが、外部と電気的に接続されていないダミー配線である。ダミー配線部１６ａは、コイル１４，１５の形成と同時に（並行して）形成され得る。これにより、光学デバイス１の製造工程を簡単化することができる。

　図３に示されるように、各ダミー配線部１６ａは、第２可動部４に設けられた溝３６内に埋め込まれている。溝３６は、各ダミー配線部１６ａに対応する形状を有している。溝３６は、溝３１と同一の断面形状を有している。つまり、各ダミー配線部１６ａは、各コイル１４，１５と同一の断面形状を有している。各ダミー配線部１６ａは、絶縁層３２，３３を介して溝３６内に配置されており、絶縁層３４，３５によって覆われている。

　ソフトニング部材１７は、ソフトニング部材１６に対してＹ軸に関して対称に配置されており、ソフトニング部材１６と同一の構成を有している。すなわち、ソフトニング部材１７は、ソフトニング部材１６のダミー配線部１６ａと同一の構成を有する複数（本実施形態では４本）のダミー配線部を有している。ソフトニング部材１７のダミー配線部は、第２可動部４に設けられた溝内に埋め込まれている。ソフトニング部材１７は、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分４ａに配置されている。ソフトニング部材１７は、外部と電気的に接続されていない。

　図４は、ハードニング特性及びソフトニング部材を説明するためのグラフである。図５は、ハードニング特性及びソフトニング部材が振れ角の制御特性に及ぼす影響を説明するためのグラフである。一般に、弾性変形する部材は、符号Ｌ１で示されるように、捩れ角度に対してばね定数が一定である特性を有する。一方、本実施形態のように断面矩形状の第１トーションバー５，６は、符号Ｌ２で示されるように、捩れ角度の増加に従ってばね定数が増加するハードニング特性を有する。

　各第１トーションバー５，６がハードニング特性を有していると、下記のとおり、第１可動部３の振れ角、すなわちミラー面１０の振れ角の制御特性が低下する場合がある。第１可動部３の揺動は、下記の式（１）の運動方程式で表すことができる。式（１）において、θはミラー面１０の振れ角、ｊは第１可動部３の慣性モーメント、ｃ（θ）は系の粘性力、ｋ（θ）は第１トーションバー５，６のばね定数、Ｔ（θ，ｔ）は第１可動部３に作用するトルクである。

　この場合、ばね定数ｋ（θ）は、下記の式（２）のように近似することができる。式（２）において、ｋ_０はばね定数の大きさを表すパラメータ、βは非線形性の大きさを表すパラメータである。パラメータβが正である場合、第１トーションバー５，６がハードニング特性を有することを意味する。パラメータβが負である場合、第１トーションバー５，６が、捩れ角度の増加に従ってばね定数が減少するソフトニング特性を有することを意味する。

　図５に示されるように、振れ角θの周波数特性は、パラメータβの符号に応じて変化する。周波数特性は、パラメータβが正である場合（符号Ｌ２）、パラメータβがゼロである場合（符号Ｌ１）に比べて、周波数のプラス側に向けて傾く。周波数特性は、パラメータβが負である場合（符号Ｌ３）、パラメータβがゼロである場合（符号Ｌ１）に比べて、周波数のマイナス側に向けて傾く。これらの傾きの程度は、パラメータβの絶対値が大きくなるに従って大きくなる。

　第１トーションバー５，６がハードニング特性を有し、周波数特性が傾いている場合、駆動周波数（共振周波数）の微小な変化によって振れ角θが大きく変化してしまうため、振れ角θの制御特性が低下するおそれがある。ミラー面１０の揺動を高速化するためにはパラメータｋ_０を大きくする必要があり、パラメータｋ_０を大きくした場合には、第１トーションバー５，６のハードニング特性が振れ角θの制御特性に及ぼす影響が顕著となる。

　そこで、光学デバイス１では、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制するために、上述したソフトニング部材１６，１７が設けられている。ソフトニング部材１６，１７は、塑性変形する材料からなるため、捩れ角度の増加に従ってばね定数が減少するソフトニング特性を有する。ソフトニング部材１６及びソフトニング部材１７には、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に応力が作用する。ソフトニング部材１６，１７のソフトニング特性により、第１トーションバー５，６のハードニング特性の少なくとも一部を相殺することができる。

　ここで、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制するためには、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３の揺動時に応力が作用する位置に配置される必要がある。そのため、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第２可動部４の部分４ａに、すなわちコイル１４，１５よりも内側に配置されている。これは、コイル１４，１５は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が比較的小さくなる位置に配置されているが、第２可動部４におけるコイル１４，１５よりも内側の領域には、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に所定量以上の応力が作用するためである。

　より具体的には、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の１／２０倍以上となる位置に、配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７によって第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を効果的に抑制することができる。

　一方、ソフトニング部材１６，１７に不具合が生じるのを抑制して信頼性を確保するためには、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３の揺動時に過大な応力が作用しない位置に配置される必要がある。そのため、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第２可動部４の部分４ａに、すなわち第１トーションバー５，６よりも外側に配置されている。これは、第１トーションバー５，６には第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に比較的大きな応力が作用するためである。

　より具体的には、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力がソフトニング部材１６，１７の降伏応力（降伏点）よりも小さくなる位置に、配置されている。更に、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の１／２倍以下となる位置に、配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７に不具合が生じるのを抑制することができる。

　以上説明したように、光学デバイス１では、ソフトニング特性を有するソフトニング部材１６，１７が、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分４ａに配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１トーションバー５，６のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材１６，１７のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、光学デバイス１によれば、第１可動部３の揺動を高速化した場合又は振れ角を増加させた場合でも、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、ソフトニング部材１６，１７が外部と電気的に接続されていないため、ソフトニング部材１６，１７の設計の自由度を向上することができる。

　また、光学デバイス１では、第２トーションバー７，８が、第２可動部４がＹ軸周りに揺動可能となるように、第２可動部４と支持部２とを互いに連結している。これにより、第２可動部４を第１可動部３と共にＹ軸周りに揺動させることができる。

　また、光学デバイス１では、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の１／２０倍以上となる位置に、配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７によって第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を効果的に抑制することができる。

　また、光学デバイス１では、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力がソフトニング部材１６，１７の降伏応力よりも小さくなる位置に、配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７に不具合が生じるのを効果的に抑制することができ、信頼性を一層向上することができる。

　また、光学デバイス１では、一対のソフトニング部材１６，１７が、平面視において、Ｙ軸（第１可動部３の中心を通り且つＸ軸に垂直な直線）に関して互いに対称に配置されている。これにより、一対のソフトニング部材１６，１７によって第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を一層効果的に抑制することができる。更に、重量バランスを均一化することができる。

　また、光学デバイス１では、ソフトニング部材１６，１７が金属からなる。これにより、ソフトニング部材１６，１７によって第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響をより一層効果的に抑制することができる。

　また、光学デバイス１では、ソフトニング部材１６，１７が、溝３６内に埋め込まれている。これにより、例えばソフトニング部材１６，１７が第２可動部４の表面上に配置される場合と比べて、大きな体積を有するソフトニング部材１６，１７を小さなスペースに配置することができ、光学デバイス１を小型化することができる。

　また、光学デバイス１は、コイル１４，１５を駆動素子として備える。このような光学デバイス１においても、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　また、光学デバイス１では、上述した従来技術とは異なり、第１トーションバー５，６の少なくとも一部がＸ軸に位置しているため、第１可動部３の揺動時に第１トーションバー５，６に対して捩り応力以外の応力が局所的に作用するのを抑制することができ、第１トーションバー５，６に不具合が生じるのを抑制することができる。

　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限られない。図６（ａ）に示される第１変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第１変形例では、本体部３ａ及びミラー面１０は、楕円形状を呈している。環状部３ｂは、平面視において長方形状の外形を有している。第２可動部４は、平面視において長方形状の外形を有している。第１トーションバー５は、直線状部５ａと、直線状部５ａと第１可動部３とに接続された拡幅部５ｂと、を有している。直線状部５ａにおける拡幅部５ｂとは反対側の端部は、第２可動部４に直接に接続されている。第１トーションバー６は、直線状部６ａと、直線状部６ａと第１可動部３とに接続された拡幅部６ｂと、を有している。直線状部６ａにおける拡幅部６ｂとは反対側の端部は、第２可動部４に直接に接続されている。各第２トーションバー７，８は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延在している。

　ソフトニング部材１６，１７は、上記実施形態と同様に、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分４ａに配置されている。このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。なお、図６（ａ）では、光学デバイス１の構成が簡略化されて示されており、例えば、配線２１～２４、外部端子２５～２８及びワイヤ２９は省略されている。

　図６（ｂ）に示される第２変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第２変形例では、コイル１５が第１可動部３の環状部３ｂに設けられている。第２変形例は、その他の点については第１変形例と同一である。第２変形例においても、コイル１４，１５に作用するローレンツ力を利用することで、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの周りにミラー面１０を揺動させることができる。このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　図７（ａ）に示される第３変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。上記実施形態では、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの周りに第１可動部３が揺動させられたが、第３変形例では、Ｘ軸周りのみに第１可動部３が揺動させられる。第３変形例では、第２連結部は、第２トーションバー７，８のように捩れ変形可能なものでなくてもよく、第２可動部４を振動させることによってＸ軸周りに第１可動部３が揺動可能となるように（第２可動部４が少なくともＸ軸周りに振動可能となるように）、第２可動部４と支持部２とを互いに連結するものであればよい。

　このような第２連結部の設計自由度は比較的高い。例えば、第２連結部は、図７（ａ）に示されるように、Ｙ軸上における第２可動部４の両側に配置され、Ｙ軸上において第２可動部４と支持部２とに接続された一対の部材７Ａ，８Ａであってもよい。或いは、第２連結部は、Ｙ軸上及び／又はＹ軸上以外の位置において第２可動部４と支持部２とに接続された複数対の部材であってもよい。或いは、第２連結部は、Ｘ軸上における第２可動部４の両側に配置され、Ｘ軸上において第２可動部４と支持部２とに接続された一対の部材であってもよい。第３変形例では、コイル１５が設けられていない。コイル１４への駆動信号の入力により、第１可動部３をＸ軸周りに揺動させることができる。第３変形例は、その他の点については第１変形例と同一である。このような第３変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、第２可動部４を振動させることによって第１可動部３を揺動させることができる。

　図７（ｂ）に示される第４変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第４変形例では、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第１可動部３のうち、ミラー面１０と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｄに配置されている。この例では、部分３ｄは、本体部３ａにおけるミラー面１０よりも外側の部分、環状部３ｂ、及び、一対の連結部３ｃに相当する。換言すれば、ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてミラー面１０よりも外側且つ第１トーションバー５，６よりも内側に位置するように、第１可動部３に設けられている。具体的には、ソフトニング部材１６，１７は、環状部３ｂのうち、Ｘ軸方向における本体部３ａの両側に位置する部分に設けられている。ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてミラー面１０と第１トーションバー５，６との間に位置している。第４変形例は、その他の点については第１変形例と同一である。

　第４変形例では、ソフトニング特性を有するソフトニング部材１６，１７が、平面視において、第１可動部３のうち、ミラー面１０と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｄに配置されている。これにより、ソフトニング部材１６，１７に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１トーションバー５，６のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材１６，１７のソフトニング特性によって相殺することができる。よって、第４変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　図８（ａ）に示される第５変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第５変形例では、コイル１５が第１可動部３の環状部３ｂに設けられている。ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第１可動部３のうち、ミラー面１０と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｄに配置されている。具体的には、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第１可動部３のうち、コイル１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｅに配置されている。この例では、部分３ｅは、第１可動部３におけるコイル１５よりも外側の部分であり、コイル１５と第１トーションバー５，６との間に環状に延在している。換言すれば、ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてコイル１５よりも外側且つ第１トーションバー５，６よりも内側に位置している。ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてコイル１５と第１トーションバー５，６との間に位置している。第５変形例は、その他の点については第４変形例と同一である。第５変形例においても、コイル１４，１５に作用するローレンツ力を利用することで、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの周りにミラー面１０を揺動させることができる。

　このような第５変形例によっても、ソフトニング部材１６，１７が、平面視において、第１可動部３のうち、ミラー面１０と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｄに配置されているため、ソフトニング部材１６，１７に過大な応力が作用するのを回避しつつ、第１トーションバー５，６のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材１６，１７のソフトニング特性によって相殺することができる。その結果、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。更に、第５変形例では、ソフトニング部材１６，１７が平面視において、第１可動部３のうち、コイル１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｅに配置されているため、ソフトニング部材１６，１７に過大な応力が作用するのを確実に回避しつつ、第１トーションバー５，６のハードニング特性の少なくとも一部をソフトニング部材１６，１７のソフトニング特性によって効果的に相殺することができる。

　図８（ｂ）に示される第６変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第６変形例では、第３変形例と同様に、Ｘ軸周りのみに第１可動部３が揺動させられる。第６変形例においても、第２連結部は、第２トーションバー７，８のように捩れ変形可能なものでなくてもよく、第２可動部４を振動させることによってＸ軸周りに第１可動部３が揺動可能となるように（第２可動部４が少なくともＸ軸周りに振動可能となるように）、第２可動部４と支持部２とを互いに連結するものであればよい。第６変形例は、その他の点については第４変形例と同一である。このような第５変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　図９（ａ）に示される第７変形例のように光学デバイス１が構成されてもよい。第７変形例の光学デバイス１は、第２可動部４及び第２トーションバー７，８を備えていない。第７変形例では、第１トーションバー５，６は、第１可動部３と支持部２とを直接に互いに連結している。コイル１４は設けられておらず、コイル１５のみが第１可動部３の環状部３ｂに設けられている。ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第１可動部３のうち、コイル１５と第１トーションバー５，６との間に延在する部分３ｅに配置されている。第１可動部３は、コイル１５のローレンツ力によってＸ軸周りのみに揺動させられる。第７変形例は、その他の点については第４変形例と同一である。このような第５変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　図９（ｂ）は、参考例に係る光学デバイス１Ａの平面図である。参考例の光学デバイス１Ａは、第２可動部４及び第２トーションバー７，８を備えていない。参考例では、第１トーションバー５，６が第１可動部３と支持部２とを直接に互いに連結している。コイル１４は設けられておらず、コイル１５のみが第１可動部３の環状部３ｂに設けられている。ソフトニング部材１６は、支持部２のうち、外部端子２７と第１トーションバー５との間に延在する部分２ａに配置されており、ソフトニング部材１７は、外部端子２８と第１トーションバー６との間に延在する部分２ｂに配置されている。換言すれば、ソフトニング部材１６，１７は、支持部２に設けられた外部端子２７，２８よりも内側、且つ第１トーションバー５，６よりも外側に位置するように、第２可動部に設けられている。これは、外部端子２７，２８は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が比較的小さくなる位置に配置されているが、支持部２における外部端子２７，２８よりも内側の領域には、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に所定量以上の応力が作用するためである。

　ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の１／２０倍以上となる位置に、配置されている。ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力がソフトニング部材１６，１７の降伏応力よりも小さくなる位置に、配置されている。更に、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の１／２倍以下となる位置に、配置されている。第１可動部３は、コイル１５のローレンツ力によってＸ軸周りのみに揺動させられる。光学デバイス１Ａは、その他の点については第１変形例に係る光学デバイス１と同一である。このような参考例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　他の変形例として、上記実施形態では、Ｙ軸周りに第１可動部３及び第２可動部４をリニア動作させたが、Ｙ軸周りに第１可動部３及び第２可動部４を共振動作させてもよい。上記実施形態では、第２可動部４に一対のコイル１４，１５が設けられていたが、第２可動部４に１本のコイルのみが設けられてもよい。この場合でも、当該コイルへの駆動信号の入力により、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの周りにミラー面１０を揺動させることができる。上記実施形態において、起電力を測定するための起電力モニタコイルが第２可動部４に設けられてもよいし、温度を測定するための温度センサコイルが支持部２に設けられてもよい。

　上記実施形態では、ミラー面１０の駆動が電磁力によって行われていたが、ミラー面１０の駆動は、圧電素子によって行われてもよい。この場合、駆動素子としてコイル１４，１５に代えて例えば圧電膜が設けられる。或いは、ミラー面１０の駆動は、静電力によって行われてもよい。この場合、駆動素子としてコイル１４，１５に代えて例えば静電櫛歯が設けられる。これらの変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。圧電素子は、例えば、第２可動部４のうち、第２接続部４２Ａ，４２Ｂ、第１直線状部４３Ａ，４３Ｂ及び第２直線状部４４Ａ，４４Ｂに配置されてもよい。この場合、第２可動部４のうち、圧電素子と第１トーションバー５，６との間に延在する部分は、第１接続部４１Ａ，４１Ｂ、第３直線状部４５Ａ，４５Ｂ、及び第４直線状部４６Ａ，４６Ｂである。

　或いは、駆動素子は、磁石であってもよい。この場合、ミラー面１０は、ムービングマグネット方式によって駆動され得る。この場合、駆動素子は外部と電気的に接続されなくてもよい。ムービングマグネット方式では、例えば、光学デバイス１が備えるコイルにより発生させられた磁界が磁石に作用することにより、磁石が設けられた可動部（第１可動部及び／又は第２可動部）が動作し、その結果、ミラー面１０が駆動される。すなわち、光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、第２可動部と支持部とを互いに連結する第２連結部と、第２可動部に設けられた駆動素子としての磁石と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていなくてもよい。或いは、光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、第１軸線に沿って延在すると共に第１可動部に接続された直線状部を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、第２可動部と支持部とを互いに連結する第２連結部と、第２可動部に設けられた駆動素子としての磁石と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第２可動部のうち、駆動素子と直線状部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていなくてもよい。或いは、光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と支持部とを互いに連結する第１連結部と、支持部及び第１可動部の少なくとも一方に設けられた駆動素子としての磁石と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていなくてもよい。或いは、光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１軸線に沿って延在すると共に第１可動部に接続された直線状部を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と支持部とを互いに連結する第１連結部と、支持部及び第１可動部の少なくとも一方に設けられた駆動素子としての磁石と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、光学面に垂直な方向から見た場合に、第１可動部のうち、光学面と直線状部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていなくてもよい。或いは、光学デバイスは、支持部と、光学面を有する第１可動部と、第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、第１可動部と支持部とを互いに連結する第１連結部と、支持部及び第１可動部の少なくとも一方に設けられた駆動素子としての磁石と、ソフトニング特性を有し、第１可動部が第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、ソフトニング部材は、第１可動部に設けられ、外部と電気的に接続されていなくてもよい。

　上記実施形態では、第１トーションバー５，６を、「第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に作用する応力が、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に第１トーションバー５，６に作用する最大応力の９０％以上となる部分まで」と定義した。しかし、上記実施形態において、第１トーションバー５は直線状部５ａのみからなり、各拡幅部５ｂについては第１可動部３又は第２可動部４に含まれるとみなすこともできる。同様に、第１トーションバー６は直線状部６ａのみからなり、各拡幅部６ｂについては第１可動部３又は第２可動部４に含まれるとみなすこともできる。この場合、各直線状部５ａ，６ａは、第１可動部３及び第２可動部４に直接に接続されている。ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と直線状部５ａ，６ａとの間に延在する部分４ａに配置されている。換言すれば、ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてコイル１４，１５よりも内側且つ直線状部５ａ，６ａよりも外側に位置するように、第２可動部４に設けられている。第１～第３変形例及び参考例においても、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第２可動部４のうち、コイル１４，１５と直線状部５ａ，６ａとの間に延在する部分４ａに配置されている。換言すれば、ソフトニング部材１６，１７は、平面視においてコイル１４，１５よりも内側且つ直線状部５ａ，６ａよりも外側に位置している。更に、第４変形例において、各第１トーションバー５，６は、直線状部と、直線状部と第２可動部４との間に接続された拡幅部と、を有し、当該直線状部は、第１可動部３に直接に接続されていてもよい。この構成において、ソフトニング部材１６，１７は、平面視において、第１可動部３のうち、ミラー面１０と当該直線状部との間に延在する部分に配置されていてもよい。この場合でも、上記実施形態と同様に、第１トーションバー５，６のハードニング特性の影響を抑制することができると共に、信頼性を確保することができる。

　各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。例えば、ソフトニング部材１６は、樹脂材料によって構成されていてもよい。ただし、顕著な塑性特性を示し、且つ降伏応力が高いことから、ソフトニング部材１６は銅からなることが好ましい。ソフトニング部材１６は、１本のダミー配線部１６ａのみを有していてもよい。ダミー配線部１６ａは、コイル１４，１５と同一の構成を有していなくてもよく、例えば、第２可動部４の表面上に配置されてもよいし、コイル１４，１５とは異なる断面形状を有していてもよい。すなわち、ソフトニング部材１６は、ソフトニング特性を有し、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際に応力が作用するものであればよい。これらの点はソフトニング部材１７についても同様である。

　ソフトニング部材１６，１７は、第２可動部４におけるコイル１４，１５が設けられた表面とは反対側の表面（磁界発生部９側の表面）に設けられていてもよい。一対のソフトニング部材１６，１７の一方のみが設けられていてもよい。ソフトニング部材は、複数対設けられていてもよい。例えば、上記実施形態において、第２可動部４にソフトニング部材１６，１７が設けられるだけでなく、第４変形例と同様に第１可動部３にもソフトニング部材が設けられていてもよい。

　第２可動部４は、平面視において略円形状、略楕円形状、略四角形状又は略菱形状等の外形を有していてもよい。環状部３ｂが設けられず、第１トーションバー５，６が本体部３ａに直接に接続されていてもよい。上記実施形態では、第１連結部が板状の第１トーションバー５，６によって構成されていたが、第１連結部の形状は限定されず、棒状等の任意の形状であってよい。第１トーションバー５，６は、平面視において蛇行して延在する蛇行部を有していてもよい。一対の拡幅部５ｂの双方が設けられていなくてもよく、一対の拡幅部６ｂの双方が設けられていなくてもよい。第２トーションバー７，８は、第２可動部４がＹ軸周りに揺動可能となるように、Ｙ軸上以外の位置において第２可動部４と支持部２とを互いに連結していてもよい。第１可動部３は、ミラー面１０以外の光学面を有するものであってもよく、例えば回折格子面を有していてもよい。上記実施形態では、一対のコイル１４，１５が互い違いに並ぶように配置されていたが、平面視においてコイル１４，１５の一方が他方の内側に配置されていてもよい。３本以上のワイヤ２９が各外部端子２５～２８に接続されていてもよい。

　上記実施形態及び変形例において、ソフトニング部材１６，１７が降伏応力を有しない場合、降伏応力に代えて０．２％耐力が用いられてもよい。つまり、ソフトニング部材１６，１７は、第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力がソフトニング部材１６，１７の０．２％耐力よりも小さくなる位置に、配置されていてもよい。第１可動部３がＸ軸周りに揺動した際にソフトニング部材１６，１７に作用する最大応力がソフトニング部材１６，１７の０．２％耐力又は降伏応力よりも小さい場合、例えば、第１可動部３を通常の振れ角（±１度以上±２０度以下程度）又は共振周波数で１万回揺動させたときに、ソフトニング部材１６，１７の断面積の増加率（揺動前に対する揺動後の断面積の比）が１０％以下となる。或いは、第１可動部３を１０００時間揺動させたときに、ソフトニング部材１６，１７の断面積の増加率が１０％以下となる。なお、降伏応力及び０．２％耐力は、例えば、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に準じた方法で測定されてもよい。

　１…光学デバイス、２…支持部（固定部）、３…第１可動部、３ｄ…部分、３ｅ…部分、４…第２可動部（支持部）、４ａ…部分、５，６…第１トーションバー（第１連結部）、５ａ，６ａ…直線状部、７，８…第２トーションバー（第２連結部）、１０…ミラー面（光学面）、１４，１５…コイル（駆動素子）、１６，１７…ソフトニング部材、Ｐ…第１可動部の中心。

Claims (19)

1. 　支持部と、
   　光学面を有する第１可動部と、
   　前記第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、
   　前記第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、前記第１可動部と前記第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、
   　前記第２可動部と前記支持部とを互いに連結する第２連結部と、
   　前記第２可動部に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、
   　ソフトニング特性を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、
   　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第２可動部のうち、前記駆動素子と前記第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない、光学デバイス。
2. 　支持部と、
   　光学面を有する第１可動部と、
   　前記第１可動部を囲む枠状の第２可動部と、
   　第１軸線に沿って延在すると共に前記第１可動部に接続された直線状部を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動可能となるように、前記第１可動部と前記第２可動部とを互いに連結する第１連結部と、
   　前記第２可動部と前記支持部とを互いに連結する第２連結部と、
   　前記第２可動部に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、
   　ソフトニング特性を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、
   　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第２可動部のうち、前記駆動素子と前記直線状部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない、光学デバイス。
3. 　前記第２連結部は、前記第２可動部を振動させることによって前記第１軸線周りに前記第１可動部が揺動可能となるように、前記第２可動部と前記支持部とを互いに連結している、請求項１又は２に記載の光学デバイス。
4. 　前記第２連結部は、前記第１軸線と交差する第２軸線周りに前記第２可動部が揺動可能となるように、前記第２可動部と前記支持部とを互いに連結している、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
5. 　支持部と、
   　光学面を有する第１可動部と、
   　前記第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、前記第１可動部と前記支持部とを互いに連結する第１連結部と、
   　前記支持部及び前記第１可動部の少なくとも一方に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、
   　ソフトニング特性を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、
   　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第１可動部のうち、前記光学面と前記第１連結部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない、光学デバイス。
6. 　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第１可動部のうち、前記第１可動部に設けられた前記駆動素子と、前記第１連結部との間に延在する部分に配置されている、請求項５に記載の光学デバイス。
7. 　支持部と、
   　光学面を有する第１可動部と、
   　第１軸線に沿って延在すると共に前記第１可動部に接続された直線状部を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動可能となるように、前記第１可動部と前記支持部とを互いに連結する第１連結部と、
   　前記支持部及び前記第１可動部の少なくとも一方に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、
   　ソフトニング特性を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、
   　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第１可動部のうち、前記光学面と前記直線状部との間に延在する部分に配置され、外部と電気的に接続されていない、光学デバイス。
8. 　前記ソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第１可動部のうち、前記第１可動部に設けられた前記駆動素子と、前記直線状部との間に延在する部分に配置されている、請求項７に記載の光学デバイス。
9. 　固定部を更に備え、
   　前記支持部は、前記支持部を振動させることによって前記第１軸線周りに前記第１可動部が揺動可能となるように、前記固定部に連結されている、請求項５～８のいずれか一項に記載の光学デバイス。
10. 　固定部を更に備え、
    　前記支持部は、前記第１軸線と交差する第２軸線周りに前記支持部が揺動可能となるように、前記固定部に連結されている、請求項５～９のいずれか一項に記載の光学デバイス。
11. 　前記ソフトニング部材は、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に前記ソフトニング部材に作用する最大応力が、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に前記第１連結部に作用する最大応力の１／２０倍以上となる位置に、配置されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学デバイス。
12. 　前記ソフトニング部材は、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に前記ソフトニング部材に作用する最大応力が前記ソフトニング部材の０．２％耐力又は降伏応力よりも小さくなる位置に、配置されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学デバイス。
13. 　前記ソフトニング部材を一対備え、
    　前記一対のソフトニング部材は、前記光学面に垂直な方向から見た場合に、前記第１可動部の中心を通り且つ前記第１軸線に垂直な直線に関して互いに対称に配置されている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学デバイス。
14. 　前記ソフトニング部材は、金属からなる、請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
15. 　前記ソフトニング部材は、溝内に埋め込まれている、請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学デバイス。
16. 　前記駆動素子は、コイルである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
17. 　前記駆動素子は、圧電素子である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
18. 　前記第１連結部の少なくとも一部が前記第１軸線上に位置している、請求項１～１７のいずれか一項に記載の光学デバイス。
19. 　支持部と、
    　光学面を有する第１可動部と、
    　前記第１可動部が第１軸線周りに揺動可能となるように、前記第１可動部と前記支持部とを互いに連結する第１連結部と、
    　前記支持部及び前記第１可動部の少なくとも一方に設けられ、外部と電気的に接続された駆動素子と、
    　ソフトニング特性を有し、前記第１可動部が前記第１軸線周りに揺動した際に応力が作用するソフトニング部材と、を備え、
    　前記ソフトニング部材は、前記第１可動部に設けられ、外部と電気的に接続されていない、光学デバイス。

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