WO2023181675A1 - 光学反射素子 - Google Patents

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WO2023181675A1
WO2023181675A1 PCT/JP2023/003969 JP2023003969W WO2023181675A1 WO 2023181675 A1 WO2023181675 A1 WO 2023181675A1 JP 2023003969 W JP2023003969 W JP 2023003969W WO 2023181675 A1 WO2023181675 A1 WO 2023181675A1
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WO
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stopper
axis direction
reflective element
diaphragm
optical reflective
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Application number
PCT/JP2023/003969
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English (en)
French (fr)
Inventor
潤 滝川
健介 水原
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical reflection element that rotates a movable part on which a mirror is formed about a rotation axis.
  • An optical reflection element in which a movable part in which a mirror is formed is rotated about a rotation axis by a drive part arranged on a meander-type diaphragm.
  • a stopper is provided to prevent each part of the optical reflection element from being displaced more than necessary when an external impact is applied.
  • Patent Document 1 describes an element having a movable part in which a mirror is formed and a meandering diaphragm, a fixed support member to which the element is adhesively fixed, and a cover that covers and accommodates the element and the fixed support member.
  • a structure comprising the following is described.
  • the fixed support member disposed below the element and the cover disposed above the element are each provided with a shock-resistant stopper. This protects the element from the impact when a vertical impact is applied to the element due to a drop or the like.
  • an object of the present invention is to provide an optical reflection element that can improve impact resistance in a direction parallel to the rotation axis of a movable part.
  • a main aspect of the present invention relates to an optical reflective element.
  • the optical reflection element according to this aspect includes a movable part in which a mirror is formed, a fixed part that supports the movable part, a meander-type diaphragm arranged between the movable part and the fixed part, and the a connecting beam that connects the diaphragm and the movable section; a drive section that is disposed on the diaphragm and rotates the movable section about a rotation axis; and at least one of the diaphragm and the connecting beam.
  • a stopper is provided adjacent to the dynamic axis in a direction parallel to the dynamic axis and restricts displacement of at least the diaphragm.
  • the stopper is disposed adjacent to at least one of the diaphragm and the connecting beam in a direction parallel to the rotation axis.
  • an optical reflection element that can improve impact resistance in a direction parallel to the rotation axis of a movable part.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the C1-C2 cross section in FIG. 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view schematically showing the C3-C4 cross section in FIG. 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing simulation results of maximum stress when impact is applied in the X-axis direction according to Comparative Examples 1 and 2 and Embodiment 1.
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 5(b) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 5(b) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element according to the second
  • FIG. 6A is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 3 of Embodiment 1.
  • FIG. 6(b) is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 4 of Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 5 of Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Embodiment 3.
  • FIG. 11 is a side view schematically showing the C5-C6 cross section of FIG.
  • FIG. 12A is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 1 of Embodiment 3.
  • FIG. 12(b) is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Modification Example 2 of Embodiment 3.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to Embodiment 4.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing the configuration of an optical reflection element according to a modification of the fourth embodiment.
  • This embodiment describes an optical reflection element that scans a beam incident on a reflection surface by rotating the reflection surface.
  • This optical reflection element is mounted, for example, in an image display device that displays a predetermined image by scanning a beam.
  • the device in which the optical reflection element is mounted is not limited to this.
  • an optical reflection element having the following configuration may be installed in an object detection device that detects the presence or absence of an object in the beam projection direction and the distance to the object.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1. As shown in FIG. 1
  • the optical reflection element 1 includes a fixed part 10, a pair of diaphragms 21 to 24, a pair of connecting parts 31 to 34, a pair of connecting beams 35, a movable part 40, a pair of driving parts 50, and a pair of connecting parts 31 to 34. It includes a drive section 60, a mirror 70, and a pair of stoppers 81.
  • the optical reflection element 1 is configured to be symmetrical about the center C10 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the fixing part 10 is a so-called frame body having a frame shape. Each part of the optical reflection element 1 except the fixing part 10 is arranged in an opening 11 that passes through the fixing part 10 in the Z-axis direction at the center of the fixing part 10 .
  • Meander-shaped diaphragms 21 to 24 are provided between the side of the fixed part 10 on the negative side of the X-axis and the movable part 40, and between the side of the fixed part 10 on the positive side of the X-axis and the movable part 40, respectively.
  • connecting portions 31 to 34 and a connecting beam 35 are arranged. That is, a pair of diaphragms 21 to 24, a pair of connecting parts 31 to 34, and a pair of connecting beams 35 are respectively arranged with the movable part 40 in between.
  • the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 located on the negative side of the X-axis and the positive side of the X-axis of the movable part 40 constitute a meandering structure 1a.
  • the meandering structure 1a and the connecting beam 35 on the negative side of the X-axis and the meandering structure 1a and the connecting beam 35 on the positive side of the X-axis are point symmetrical about the center C10.
  • the movable part 40 has a circular shape in plan view.
  • the movable part 40 is supported by the fixed part 10 by the meander structure 1a and the connecting beam 35 on the X-axis negative side and the X-axis positive side, respectively.
  • the movable part 40 is disposed at a center C10 and rotates about a rotation axis R10 that passes through the center C10 and extends in the X-axis direction.
  • the movable part 40 has a shape that is symmetrical about the rotation axis R10 in a plan view.
  • the diaphragms 21 to 24 have a rectangular shape that is longer in the Y-axis direction than in the X-axis direction.
  • the diaphragms 21 to 24 on the negative side of the X-axis of the movable part 40 and the diaphragms 21 to 24 on the positive side of the X-axis of the movable part 40 are point symmetrical about the center C10, so for convenience, the diaphragms 21 to 24 on the X-axis positive side of the movable part 40 are The diaphragms 21 to 24 on the negative side of the X axis will be explained.
  • the diaphragm 21 is connected to the fixed part 10 by a connecting part 31 at the end on the negative side of the Y-axis.
  • the diaphragm 22 is connected to the diaphragm 21 by a connecting portion 32 at the end on the positive side of the Y-axis.
  • the diaphragm 23 is connected to the diaphragm 22 by a connecting portion 33 at the end on the negative side of the Y-axis.
  • the diaphragm 24 is connected to the diaphragm 23 by a connecting portion 34 at the end on the positive side of the Y-axis.
  • the diaphragm 24 is connected to the movable part 40 by a connecting beam 35 at the end on the negative side of the Y-axis.
  • the connecting beam 35 connects the diaphragm 24 and the movable part 40.
  • the connecting beam 35 has a portion 35a that is parallel to the direction perpendicular to the rotation axis R10 (Y-axis direction).
  • the ends of the Y-axis negative side and the Y-axis positive side of the portion 35a are connected to the diaphragm 24 and the movable section 40 by the connecting beam 35 extending in the X-axis direction, respectively. has been done.
  • the ends of the portion 35a on the Y-axis positive side and the Y-axis negative side are connected to the diaphragm 24 and the movable section 40 by the connecting beam 35 extending in the X-axis direction, respectively. connected.
  • the driving part 50 and the driving part 60 are arranged on the upper surface of the diaphragms 21 to 24, the connecting parts 31 to 34, and the fixed part 10.
  • the driving part 50 and the driving part 60 are arranged on the upper surface of the diaphragms 21 to 24, the connecting parts 31 to 34, and the fixed part 10.
  • the drive parts 50 and 60 are illustrated by thin hatching for convenience.
  • the drive parts 50 and 60 rotate the movable part 40 about the rotation axis R10.
  • the drive unit 50 is a so-called piezoelectric transducer. Piezoelectric transducers are sometimes called piezoelectric actuators.
  • the driving parts 50 and 60 are connected to electrodes 51 and 61 arranged on the fixed part 10, respectively.
  • the driving parts 50 and 60 are connected to electrodes 51 and 61 arranged on the fixed part 10, respectively.
  • the drive units 50 and 60 include a lower electrode 111, a piezoelectric layer 112, and an upper electrode 113, as will be described later with reference to FIG.
  • an external voltage supply is connected to the lower electrode 111 and the upper electrode 113 of the drive unit 50, and at the position of the electrode 61, the external voltage supply is connected to the lower electrode 111 and the upper electrode of the drive unit 60.
  • electrode 113 Connected to electrode 113.
  • lower electrode 111 is connected to ground, and voltage is applied to upper electrode 113.
  • a voltage is applied to the piezoelectric layer 112 sandwiched between the lower electrode 111 and the upper electrode 113, and the piezoelectric layer 112 is deformed.
  • the drive unit 50 connected to the electrode 51 has a wide width in the X-axis direction on the diaphragms 21 and 23 and a narrow width in the X-axis direction on the diaphragms 22 and 24.
  • the drive unit 60 connected to the electrode 61 has a wide width in the X-axis direction on the diaphragms 22 and 24 and a narrow width in the X-axis direction on the diaphragms 21 and 23. Therefore, the driving section 50 connected to the electrode 51 mainly vibrates the diaphragms 21 and 23, and functions as a wiring section on the diaphragms 22 and 24. On the other hand, the driving section 60 connected to the electrode 61 mainly vibrates the diaphragms 22 and 24 and functions as a wiring section on the diaphragms 21 and 23.
  • a drive signal (voltage) is applied to the drive unit 50 via the electrode 51, and a drive signal (voltage) is applied to the drive unit 60 via the electrode 61.
  • a drive signal is applied to the drive unit 50, the piezoelectric layer 112 in the drive unit 50 is deformed, and the diaphragms 21 and 23 vibrate to bend.
  • a drive signal is applied to the drive unit 60, the piezoelectric layer 112 in the drive unit 60 is deformed, and the diaphragms 22 and 24 are deformed so as to be bent.
  • drive signals having a phase difference of 180 degrees are applied to the drive section 50 and the drive section 60 on the X-axis negative side of the movable section 40, and the drive signals 50 and 60 on the X-axis positive side of the movable section 40 are applied to the drive section 50 and the drive section 60.
  • Drive signals having a phase difference of 180° are applied to 60.
  • drive signals having a phase difference of 180° are applied to the drive unit 50 on the negative side of the X-axis of the movable unit 40 and the drive unit 50 on the positive side of the X-axis of the movable unit 40.
  • Drive signals having a phase difference of 180° are applied to the drive unit 60 of the movable unit 40 and the drive unit 60 on the X-axis positive side of the movable unit 40. Thereby, the movable part 40 and the mirror 70 rotate about the rotation axis R10.
  • the mirror 70 is made of a dielectric multilayer film, a metal film, or the like that reflects light, and a reflective surface 71 is formed on the upper surface (the surface on the positive side of the Z-axis) of the mirror 70.
  • the pair of stoppers 81 are arranged on the negative side of the X-axis and the positive side of the X-axis of the movable part 40, respectively.
  • the stopper 81 on the negative side of the X-axis of the movable part 40 extends from the negative side of the Y-axis of the fixed part 10 toward the positive direction of the Y-axis.
  • the stopper 81 on the X-axis positive side of the movable part 40 extends from the side of the fixed part 10 on the Y-axis positive side toward the Y-axis negative direction.
  • the stopper 81 on the negative side of the X-axis of the movable part 40 is adjacent to the connection position P1 between the diaphragm 24 and the connection beam 35 in the positive direction of the X-axis.
  • the stopper 81 on the X-axis positive side of the movable part 40 is adjacent to the connection position P1 between the diaphragm 24 and the connection beam 35 in the X-axis negative direction.
  • adjacent does not mean that the stoppers 81 are in contact with the target member in a normal state, but are arranged adjacent to the target member with a predetermined gap in a plan view. It refers to the state.
  • the stopper 81 has a rectangular shape in a plan view, and the tip of the stopper 81 in a plan view is closer to the center C10 than the connection position P1 in the Y-axis direction. Specifically, the tip of the stopper 81 is positioned near the middle of the portion 35a of the connecting beam 35 in the Y-axis direction.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the C1-C2 cross section in FIG. 1.
  • the diaphragms 21 to 24 are composed of the device layer 101.
  • Device layer 101 is made of Si.
  • the fixing section 10 includes a device layer 101, a base layer 121, and thermal oxide films 122 and 123.
  • the base layer 121 is made of Si, and the thermal oxide films 122 and 123 are made of SiO 2 .
  • the connecting beam 35 and the stopper 81 are also composed of a device layer 101, a base layer 121, and thermal oxide films 122 and 123.
  • the connecting parts 31 to 34 are also composed of a device layer 101, a base layer 121, and thermal oxide films 122 and 123.
  • the movable part 40 is composed of a device layer 101, and a rib made of a base layer 121 and thermal oxide films 122 and 123 is formed on the lower surface (surface on the negative side of the Z-axis) near the outer periphery of the movable part 40.
  • the fixed part 10, the diaphragms 21 to 24, the connecting parts 31 to 34, the connecting beam 35, the movable part 40, and the stopper 81 all include a common device layer 101. That is, the device layer 101 constituting each of the above parts is integrally formed using a common Si substrate.
  • the fixed part 10, the connecting parts 31 to 34, the connecting beam 35, the ribs on the lower surface of the movable part 40, and the stopper 81 are formed by processing an SOI substrate in which SiO 2 is inserted between a Si substrate and a surface layer of Si. be done. Below the base layer 121, regions corresponding to the above-mentioned parts are subjected to masking treatment, and regions where the above-mentioned parts are not formed are removed by etching. Thereafter, the above-mentioned parts are formed by removing the masking member. In each of the above parts, by forming the base layer 121 and thermal oxide films 122 and 123 on the lower surface of the device layer 101, the mechanical strength of each part can be increased.
  • thermal oxide film 102 is formed on the upper surface of the device layer 101 of the diaphragms 21-24.
  • Thermal oxide film 102 is made of SiO 2 .
  • the drive parts 50 and 60 are configured by a lower electrode 111, a piezoelectric layer 112, and an upper electrode 113.
  • the lower electrode 111 is formed on the upper surface of the thermal oxide film 102
  • the piezoelectric layer 112 is formed on the upper surface of the lower electrode 111
  • the upper electrode 113 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 112 .
  • the thermal oxide film 102, the lower electrode 111, and the piezoelectric layer 112 are formed over the entire range of the diaphragms 21 to 24 in the X-axis direction, and the upper electrode 113 is formed only in the range corresponding to the drive parts 50 and 60. has been done.
  • the lower electrode 111 is made of platinum (Pt), for example.
  • the piezoelectric layer 112 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate: Pb(Zr,Ti)O 3 ).
  • the upper electrode 113 is made of, for example, gold (Au
  • the completed optical reflection element 1 is installed in the structure 200.
  • a recess 201 is formed in the center of the upper surface of the structure 200.
  • the shape of the recess 201 matches the shape of the opening 11 (see FIG. 1) of the fixing part 10.
  • FIG. 3 is a side view schematically showing the C3-C4 cross section in FIG. 1.
  • the fixing portion 10, the connecting beam 35, and the stopper 81 are composed of the device layer 101, the base layer 121, and the thermal oxide films 122 and 123.
  • the stopper 81 is a portion of the fixed portion 10 that protrudes from the Y-axis negative side of the fixed portion 10 toward the Y-axis positive side. That is, the fixing portion 10 and the stopper 81 are integrally formed.
  • the movable part which has a large mass, is mainly displaced in the direction of the impact.
  • the meander-shaped diaphragm is displaced in the X-axis direction by being pulled by the movable part.
  • the meander-shaped diaphragm is also displaced in the Z-axis direction.
  • a pair of stoppers 81 are arranged adjacent to a pair of connecting beams 35.
  • FIG. 4 is a diagram showing simulation results of maximum stress when impact is applied in the X-axis direction according to Comparative Examples 1 and 2 and Embodiment 1.
  • the meandering structure 1a (diaphragms 21 to 24 and connecting parts 31 to 34), connecting beam 35, movable part 40, and mirror 70 shown in FIG. 1 have the same configuration. It is.
  • no stopper is provided.
  • stoppers 90 are arranged on the Z-axis positive side and the Z-axis negative side of the end of the connecting beam 35 on the movable part 40 side.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the connecting position P1 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35 in the X-axis direction.
  • the stress at which the device layer 101 (see FIG. 2) made of Si breaks (Si breaking stress) is 750 MPa.
  • the maximum stress during impact application in the X-axis direction was 800 MPa, which was slightly higher than the Si fracture stress.
  • the connecting beam 35 is displaced in the X-axis direction following the movable part 40 having a large mass. Therefore, although displacement of the connecting beam 35 in the Z-axis direction is suppressed by the stopper 90, the maximum stress slightly exceeds the Si breaking stress, and the diaphragms 21 to 24 near the connecting portions 31 to 34 There is a risk of damage.
  • the maximum stress during impact application in the X-axis direction is 350 MPa, which is significantly lower than the Si fracture stress.
  • the stopper 81 prevents the connecting beam 35 from displacing in the X-axis direction following the movable portion 40 having a large mass. As a result, the diaphragms 21 to 24 and the connecting portions 31 to 34 located outside the connecting beam 35 are also prevented from being displaced in the X-axis direction.
  • the connecting beam 35 is suppressed from being displaced in the X-axis direction, the trigger itself that displaces the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 is not generated, and the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to Displacement of 34 in the Z-axis direction is also suppressed. Therefore, in the first embodiment, the maximum stress is much lower than the Si breaking stress, and damage to the diaphragms 21 to 24 near the connecting portions 31 to 34 is avoided.
  • a stopper 81 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in a direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction).
  • the stopper 81 restricts the displacement of the diaphragms 21 to 24. Therefore, damage to portions where stress tends to concentrate due to displacement of the diaphragms 21 to 24 (for example, near the connecting portions 31 to 34) can be suppressed. Therefore, the impact resistance of the optical reflection element 1 in the direction parallel to the rotation axis R10 of the movable part 40 (X-axis direction) can be improved.
  • the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 in the X-axis direction is dominated by the influence of the movable part 40 having a large mass.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in the X-axis direction as described above, even if the movable part 40 tries to displace in the X-axis direction, the connecting beam 35 The force is not propagated to the connecting beam 35, and displacement of the connecting beam 35 following the movable portion 40 is suppressed. Therefore, displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting portions 31 to 34 in the X-axis direction is effectively suppressed.
  • a stopper is arranged along the outer periphery of the movable part 40 so as to surround the movable part 40 in the XY plane.
  • a stopper disposed along the outer periphery of the movable part 40. It is reflected and becomes a cause of stray light.
  • the stopper is not placed adjacent to the movable part 40 so as to directly regulate the displacement of the movable part 40, but is placed at a position a certain distance away from the movable part 40 (for example, at the connection position as described above). It is preferable that the movable portion 40 be disposed at a position adjacent to P1 so that the displacement of the movable portion 40 is indirectly regulated.
  • the stopper 81 is adjacent to the connecting position P1 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35 in a direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). According to this configuration, the displacement of the movable portion 40 in the X-axis direction in response to the application of an impact in the X-axis direction can be effectively suppressed from propagating to the diaphragm 24 .
  • the connecting beam 35 has higher rigidity than the diaphragm 24, and the stopper 81 is adjacent to the connecting beam 35 in a direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction).
  • the diaphragm 24 is composed of only the device layer 101
  • the connecting beam 35 is composed of the device layer 101, the base layer 121, and thermal oxide films 122 and 123. Therefore, the connecting beam 35 has higher rigidity than the diaphragm 24.
  • the stopper 81 disposed adjacent to the connecting beam 35 in the X-axis direction prevents the connecting position P1 from moving in the X-axis direction. Displacement is suppressed. Therefore, the displacement of the movable portion 40 in the X-axis direction in response to the application of an impact in the X-axis direction can be suppressed from propagating to the diaphragm 24 .
  • the connecting beam 35 has a portion 35a extending in a direction intersecting the rotation axis R10, and the stopper 81 is adjacent to the portion 35a of the connecting beam 35 in a direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction).
  • the stopper 81 disposed adjacent to the portion 35a of the connecting beam 35 in the X-axis direction suppresses displacement of the portion 35a of the connecting beam 35 in the displacement in the X-axis direction can be suppressed.
  • the portion 35a of the connecting beam 35 extends in a direction (Y-axis direction) perpendicularly intersecting the rotation axis R10. According to this configuration, displacement of the portion 35a of the connecting beam 35 in the X-axis direction can be reliably suppressed by the stopper 81.
  • the stopper 81 extends from a structure surrounding the optical reflective element 1 (for example, the side of the fixing part 10 in the Y-axis direction). According to this configuration, the stopper 81 can be placed in a stable position.
  • the stopper 81 extends from the fixed part 10 surrounding the optical reflective element 1. According to this configuration, the stopper 81 and each part of the optical reflection element 1 can be formed simultaneously in the manufacturing process.
  • a pair of diaphragms 21 to 24, a pair of connecting beams 35, and a pair of stoppers 81 are respectively disposed with the movable part 40 in between, and drive parts 50 and 60 are disposed on the pair of diaphragms 21 to 24, respectively.
  • the rotation angle of the movable part 40 can be increased compared to the case where the diaphragms 21 to 24 and the connecting beam 35 are arranged only on one side in the X-axis direction with respect to the movable part 40. I can do it.
  • the movable part 40 can be stably held.
  • the tip of the stopper 81 is positioned near the middle of the portion 35a of the connecting beam 35 in the Y-axis direction, but the stopper 81 may be positioned so as to include the connecting position P1.
  • FIG. 5(a) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 5A only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • the tip of the stopper 81 is positioned at the connection position P1.
  • the other configurations are the same as in the first embodiment.
  • the stopper 81 is adjacent to the connection position P1 between the diaphragm 24 and the connection beam 35 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). According to this configuration, the displacement of the movable portion 40 in the X-axis direction in response to the application of an impact in the X-axis direction can be effectively suppressed from propagating to the diaphragm 24 . Moreover, according to the present modification example 1, the length of the stopper 81 can be minimized.
  • the connecting beam 35 is connected to the end of the movable part 40 in the X-axis direction, but it may be connected to another position of the movable part 40.
  • FIG. 5(b) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to the second modification of the first embodiment. In FIG. 5(b), only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • a portion 35a of the connecting beam 35 extending in the Y-axis direction is directly connected to an end of the movable portion 40 in the Y-axis direction, and the other end of the portion 35a is , are connected to the diaphragm 24 by a portion of a connecting beam 35 extending in the X-axis direction.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). Also in this configuration, the stopper 81 restricts the displacement of the diaphragms 21 to 24. Therefore, the impact resistance of the optical reflection element 1 in the direction parallel to the rotation axis R10 of the movable part 40 (X-axis direction) can be improved.
  • the portion 35a of the connecting beam 35 extends in the Y-axis direction, and the other portions of the connecting beam 35 extend in the X-axis direction and the Y-axis direction, but the shape of the connecting beam 35 may be other shapes.
  • FIG. 6(a) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 6A only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • the connecting beam 35 is configured only by a portion 35a extending in an oblique direction.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the diagonally extending portion 35a in the X-axis direction.
  • the connecting beam 35 has a portion 35a extending in a direction intersecting the rotation axis R10 (a direction tilted with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction), and the stopper 81 is connected to the connecting beam. It is adjacent to the portion 35a of 35 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). Also in this configuration, the stopper 81 suppresses the displacement of the diagonally extending portion 35a in the X-axis direction, thereby suppressing the displacement of the connection position P1 in the X-axis direction. However, in order to more reliably suppress the displacement of the connecting beam 35, it is preferable that the stopper 81 be disposed on the portion 35a extending in the Y-axis direction, as in the first embodiment.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the connecting beam 35 only in the X-axis direction, but it may be arranged adjacent to the connecting beam 35 in the Y-axis direction. They may be arranged adjacent to each other in the axial direction.
  • FIG. 6(b) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to Modification Example 4 of Embodiment 1. In FIG. 6(b), only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • the stopper 81 has a shape such that it is also adjacent to the outside of the connecting beam 35 and the diaphragm 24 with respect to the center C10. That is, the stopper 81 in this case includes a portion adjacent to the portion 35a in the X-axis direction and a portion adjacent to the connecting beam 35 and the diaphragm 24 in the Y-axis direction near the connecting position P1.
  • the pair of meander structures 1a (the diaphragms 21 to 24 and the connecting portion 31), the pair of connecting beams 35, and the pair of stoppers 81 are arranged point-symmetrically about the center C10, but they are not necessarily arranged point-symmetrically. You don't have to.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to Modification Example 5 of Embodiment 1.
  • the pair of meander structures 1a, the pair of connecting beams 35, and the pair of stoppers 81 are arranged symmetrically about a straight line parallel to the Y-axis direction passing through the center C10. There is.
  • the stopper 81 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). Thereby, the displacement of the diaphragms 21 to 24 is regulated by the stopper 81. Therefore, the impact resistance of the optical reflection element 1 in the direction parallel to the rotation axis R10 of the movable part 40 (X-axis direction) can be improved.
  • stoppers 82 to 86 are further arranged to suppress displacement of the diaphragms 21 to 24 in the X-axis direction.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to the second embodiment.
  • a pair of stoppers 82 to 86 are arranged in each gap 25 of the meandering structure 1a.
  • the meandering structure 1a includes, in the X-axis direction, between the fixed part 10 and the diaphragm 21, between the diaphragm 21 and the diaphragm 22, between the diaphragm 22 and the diaphragm 23, and between the diaphragm 23 and the diaphragm 24. There are gaps 25 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35, respectively.
  • the stopper 82 is arranged in the gap 25 between the fixed part 10 and the diaphragm 21, the stopper 83 is arranged in the gap 25 between the diaphragm 21 and the diaphragm 22, and the stopper 84 is arranged in the gap 25 between the diaphragm 22 and the diaphragm 23.
  • the stopper 85 is arranged in the gap 25 between the diaphragm 23 and the diaphragm 24, and the stopper 86 is arranged in the gap 25 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35.
  • the stoppers 82 to 86 extend in the Y-axis direction from the Y-axis negative side or the Y-axis positive side of the fixed portion 10.
  • the stoppers 82 to 86 are arranged so as to cover the entire range of each gap 25.
  • the stoppers 82 to 86 are respectively arranged in the five gaps 25 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction) of the meandering structure 1a.
  • the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 in the X-axis direction is dominated by the influence of the movable part 40, which has a large mass.
  • the diaphragms 21 to 24 and the connecting portions 31 to 34 tend to be displaced in the X-axis direction.
  • stoppers 82 to 86 are arranged in each gap 25 of the meandering structure 1a, and the stopper 81 is arranged adjacent to the connection position P1.
  • the present invention is not limited to this, and when a stopper is disposed in the gap 25 of the meandering structure 1a, the stopper 81 may not be disposed at the connection position P1.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to a modification of the second embodiment.
  • the stoppers 81 to 85 are omitted compared to the second embodiment.
  • the stopper 86 is arranged at 25, the force in the X-axis direction based on the mass of the movable part 40 and the connecting beam 35 is suppressed from being applied to the meandering structure 1a. Therefore, displacement of the meander structure 1a in the X-axis direction due to an impact in the X-axis direction is suppressed. Therefore, damage to portions where stress tends to concentrate (for example, near the connecting portions 31 to 34) can be suppressed.
  • stopper 86 in addition to the stopper 86, it is better to arrange the stopper 81 adjacent to the connection position P1 to ensure the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34. can be suppressed to Furthermore, in addition to the stopper 86, four stoppers 82 to 85 are arranged in the other gaps 25, so that displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 can be suppressed more reliably.
  • the tip 86a of the stopper 86 is positioned adjacent to the connection position P1 in the Y-axis direction, but it may be separated from the connection position P1. .
  • the stopper 86 is preferably arranged adjacent to the connection position P1 in the Y-axis direction.
  • the stopper 81 is formed to protrude in the Y-axis direction from the Y-axis negative side and the Y-axis positive side of the fixing part 10.
  • the stopper 131 is formed to protrude upward from the structure 200 arranged below the fixing part 10.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to the third embodiment.
  • a pair of stoppers 131 are arranged instead of the pair of stoppers 81.
  • the stopper 131 is formed on the structure 200 that supports the lower surface of the fixing part 10. Also in the third embodiment, the stopper 131 is arranged adjacent to the connection position P1 in the X-axis direction, and the formation range of the stopper 131 is from the connection position P1 to the portion of the connection beam 35 in the Y-axis direction. It is up to about the middle of 35a.
  • FIG. 11 is a side view schematically showing the C5-C6 cross section in FIG. 10.
  • the stopper 131 is formed to protrude upward from the bottom surface of the recess 201 of the structure 200.
  • the stopper 131 is made of the same material as the structure 200 and is formed integrally with the structure 200.
  • the stopper 131 may be made of a member separate from the structure 200, and may be installed in the recess 201 of the structure 200 by adhesive or the like.
  • the stopper 131 may be made of resin or metal, or may be made of Si and SiO 2 like the stopper 81 of the first embodiment.
  • the stopper 131 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction).
  • the stopper 131 restricts the displacement of the diaphragms 21 to 24. Therefore, damage to portions where stress tends to concentrate due to displacement of the diaphragms 21 to 24 (for example, near the connecting portions 31 to 34) can be suppressed. Therefore, the impact resistance of the optical reflection element 1 in the direction parallel to the rotation axis R10 of the movable part 40 (X-axis direction) can be improved.
  • the stopper 131 extends from the structure 200 located in the negative Z-axis direction (downward) of the optical reflective element 1. According to this configuration, the stopper 131 can be freely arranged as long as the stopper 131 and each part of the optical reflection element 1 do not interfere with each other.
  • the structure 200 is a member that supports the fixed part 10. According to this configuration, the accuracy of the position of the stopper 131 with respect to each part of the optical reflection element 1 can be improved.
  • the tip of the stopper 131 may be positioned at the connection position P1 in the Y-axis direction, as in FIG. 5(a).
  • the stopper 131 is arranged adjacent to the connecting beam 35 in the X-axis direction.
  • the formation range of the stopper 131 is from the connection position P1 to near the middle of the portion 35a of the connection beam 35 in the Y-axis direction, but is not limited thereto.
  • FIG. 12(a) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to Modification 1 of Embodiment 3.
  • FIG. 12A only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • the formation range of the stopper 131 is near the middle of the portion 35a of the connecting beam 35 extending in the Y-axis direction in the Y-axis direction.
  • the stopper 131 disposed adjacent to the connecting beam 35 in the X-axis direction at a position other than the connecting position P1 displacement of the connection position P1 in the X-axis direction is suppressed. Therefore, the displacement of the movable portion 40 in the X-axis direction in response to the application of an impact in the X-axis direction can be suppressed from propagating to the diaphragm 24 .
  • the portion 35a of the connecting beam 35 extends in the Y-axis direction, and the other portions of the connecting beam 35 extend in the X-axis direction and the Y-axis direction, but the shape of the connecting beam 35 may be other shapes.
  • FIG. 12(b) is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to Modification 2 of Embodiment 3. In FIG. 12(b), only the vicinity of the movable part 40 is illustrated for convenience.
  • the connecting beam 35 is configured only by a portion 35a extending in an oblique direction.
  • the stopper 131 is arranged adjacent to the diagonally extending portion 35a in the X-axis direction.
  • the formation range of the stopper 131 is near the middle of the portion 35a of the connecting beam 35 in the Y-axis direction.
  • the connecting beam 35 has a portion 35a extending in a direction intersecting the rotation axis R10 (a direction tilted with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction), and the stopper 131 is located at the connecting position. At a position other than P1, it is adjacent to the portion 35a of the connecting beam 35 in a direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction). Also in this configuration, the stopper 131 suppresses the displacement of the portion 35a extending in the diagonal direction in the X-axis direction, thereby suppressing the displacement of the connection position P1 in the X-axis direction. However, in order to more reliably suppress the displacement of the connecting beam 35, it is preferable that the stopper 131 be disposed on the portion 35a extending in the Y-axis direction, as in the third embodiment.
  • stoppers 132 to 136 are further arranged to suppress displacement of the diaphragms 21 to 24 in the X-axis direction.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to the fourth embodiment.
  • a pair of stoppers 132 to 136 are arranged in each gap 25 of the meandering structure 1a.
  • the stoppers 132 to 136 are formed to protrude upward from the bottom surface of the recess 201 (see FIG. 11) of the structure 200. Stoppers 132 to 136 are arranged within each gap 25.
  • the stoppers 132 to 136 are respectively arranged in five gaps 25 in the direction parallel to the rotation axis R10 (X-axis direction) of the meandering structure 1a.
  • the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 in the X-axis direction is dominated by the movable part 40, which has a large mass.
  • the diaphragms 21 to 24 and the connecting portions 31 to 34 tend to be displaced in the X-axis direction.
  • the stoppers 132 to 136 in each gap 25 of the meandering structure 1a, the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 itself is suppressed, and the parts where stress tends to concentrate (for example, the connecting parts Damage to parts 31 to 34 (nearby) can be further suppressed.
  • stoppers 132 to 136 are arranged in each gap 25 of the meandering structure 1a, and a stopper 131 is arranged adjacent to the connection position P1.
  • the stopper 131 does not need to be arranged at the connection position P1.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing the configuration of the optical reflection element 1 according to a modification of the fourth embodiment.
  • the stoppers 131 to 135 are omitted compared to the fourth embodiment. Further, while the stopper 136 of the fourth embodiment is arranged to include the entire range of the gap 25 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35, the stopper 136 of this modification example is arranged so as to be connected to the diaphragm 24. It is arranged in a part of the gap 25 between the beam 35 and the beam 35 .
  • the movable part 40 and the connecting beam 35 are not restricted from being displaced in the X-axis direction, but the displacement between the connecting beam 35 and the diaphragm 24 is Since the stopper 136 is arranged in the gap 25, the force in the X-axis direction based on the mass of the movable part 40 and the connecting beam 35 is suppressed from being applied to the meandering structure 1a. Therefore, displacement of the meander structure 1a in the X-axis direction due to an impact in the X-axis direction is suppressed. Therefore, damage to portions where stress tends to concentrate (for example, near the connecting portions 31 to 34) can be suppressed.
  • the stopper 131 adjacent to the connection position P1 to ensure the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34. can be suppressed to Further, in addition to the stopper 136, four stoppers 132 to 135 are arranged in the other gaps 25, so that displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting parts 31 to 34 can be suppressed more reliably. Further, if the stopper 136 is arranged in the entire range of the gap 25 between the diaphragm 24 and the connecting beam 35, the displacement of the diaphragms 21 to 24 and the connecting portions 31 to 34 can be more reliably suppressed.
  • the stopper 136 is arranged adjacent to the connection position P1 in the Y-axis direction, but it may be separated from the connection position P1.
  • the stopper 136 is preferably arranged adjacent to the connection position P1 in the Y-axis direction, as shown in FIGS. 13 and 14.
  • the stopper has a rectangular shape in plan view, but it may have a shape including a curve.
  • the stopper when the stopper is configured in an elliptical shape, compared to when the stopper is configured in a rectangular shape, the object Damage to the parts can be suppressed.
  • the stoppers 82 to 85 are arranged so as to cover the entire range of the gap 25, but they may be arranged so as to cover only a part of the range of the gap 25.
  • the stoppers 132 to 135 are arranged so as to cover the entire range of the gap 25, but they may be arranged only in a part of the range of the gap 25. However, if the stopper is disposed over a wider range of the gap 25, displacement of the diaphragms 21 to 24 in the X-axis direction can be suppressed.
  • the stoppers 81 to 86 are formed to protrude from the fixed part 10 in the XY plane
  • the stoppers 131 to 136 are formed to protrude from the structure 200 in the positive direction of the Z axis. Been formed.
  • the present invention is not limited to this, and in one optical reflection element 1, a stopper formed to protrude from the fixing part 10 in the XY plane and a stopper formed to protrude from the structure 200 in the Z-axis positive direction may be formed. , may be mixed.
  • stoppers were placed in all five gaps 25 of the meandering structure 1a, but a stopper may be placed in at least one gap 25 among the five gaps 25 of the meandering structure 1a. In this case, the stoppers 81 and 131 may be omitted. However, as shown in Embodiments 2 and 4, if stoppers are arranged in all the gaps 25, displacement of the meandering structure 1a in the X-axis direction can be more reliably suppressed.
  • the height range of the stoppers 81 to 86 corresponds to the height range of the connecting beam 35;
  • the height range may be wider than the height range of the connecting beam 35.
  • the upper surfaces of the stoppers 131 to 136 coincide with the upper surface of the connecting beam 35, but the upper surfaces of the stoppers 131 to 136 are positioned above the upper surface of the connecting beam 35. Good too. In this way, when the stopper is set wider than the height range of the connecting beam 35, displacement of the connecting beam 35 and the diaphragms 21 to 24 adjacent to the stopper can be reliably suppressed.
  • the structure 200 was configured separately from the optical reflection element 1, it may be included as a part of the optical reflection element 1.
  • the structure 200 is placed below the fixing part 10, but it may be placed above the fixing part 10. In this case, an opening that penetrates vertically is formed in a portion of the structure 200 located above the mirror 70 so as not to obstruct the light that enters the mirror 70 and is reflected by the mirror 70.
  • the stoppers 81 and 131 are formed to extend downward from the lower surface of the structure 200.
  • the device layer 101 was made of Si, but it may be made of other materials.
  • the driving parts 50 and 60 are configured to include piezoelectric bodies as shown in FIG. 2, they may also be configured by a mechanism capable of vibrating the diaphragms 21 to 24.
  • the material constituting the drive parts 50, 60 is not limited to the material described with reference to FIG. 2.
  • the diaphragms 21 to 24 have a rectangular shape that is longer in the Y-axis direction than in the X-axis direction, but they may also have a rectangular shape that is longer in the X-axis direction than in the Y-axis direction. Often, it may have a square shape with equal lengths in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • a pair of meander structures 1a diaphragms 21 to 24 and connecting parts 31 to 34
  • a pair of connecting beams 35 and a pair of stoppers are arranged with the movable part 40 in between.
  • the meander structure 1a, the connecting beam 35, and the stopper may be arranged only on either the X-axis positive side or the X-axis negative side of the movable portion 40.
  • a connecting beam connecting the movable part 40 and the fixed part and extending linearly along the rotation axis R10 is arranged on the side opposite to the side where the meandering structure 1a, the connecting beam 35 and the stopper are arranged. It's okay.
  • Optical reflection element 1a Meander structure 10 Fixed part 21-24 Diaphragm 25 Gap 35 Connecting beam 35a part 40 Movable part 50, 60 Drive part 70 Mirror 81-86 Stopper 131-136 Stopper 200 Structure P1 Connection position R10 Rotation axis

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Abstract

光学反射素子（１）は、ミラー（７０）が形成された可動部（４０）と、可動部（４０）を支持する固定部（１０）と、可動部（４０）と固定部（１０）との間に配置されたミアンダ型の振動板（２１～２４）と、振動板（２１～２４）と可動部（４０）とを連結する連結梁（３５）と、振動板（２１～２４）に配置され、可動部（４０）を回動軸（Ｒ１０）について回動させる駆動部（５０、６０）と、回動軸（Ｒ１０）に平行な方向において連結梁（３５）に隣接して配置され、少なくとも振動板（２１～２４）の変位を規制するストッパー（８１）と、を備える。

Description

光学反射素子
　本発明は、ミラーが形成された可動部を回動軸について回動させる光学反射素子に関する。
　ミアンダ型の振動板に配置された駆動部によって、ミラーが形成された可動部を回動軸について回動させる光学反射素子が知られている。この種の光学反射素子では、外部から衝撃が加えられた場合に、光学反射素子の各部が必要以上に変位しないようストッパーが設けられる。たとえば、以下の特許文献１には、ミラーが形成された可動部およびミアンダ型の振動板を有する素子と、素子が接着固定される固定支持部材と、素子および固定支持部材を覆って収容するカバーと、を備える構造体が記載されている。素子の下側に配置された固定支持部材および素子の上側に配置されたカバーには、それぞれ、耐衝撃用のストッパーが設けられている。これにより、落下等により素子に上下方向の衝撃が加わった場合、素子が衝撃から保護される。
特開２０１２－１４５９１０号公報
　上記構造体では、可動部の回動軸と平行な方向に衝撃が加わると、可動部および振動板の質量に比例した力が衝撃方向に発生する。この場合、隣り合う振動板を接続する接続部に応力が集中し、素子が破損する惧れがある。
　かかる課題に鑑み、本発明は、可動部の回動軸と平行な方向への耐衝撃性を向上可能な光学反射素子を提供することを目的とする。
　本発明の主たる態様は、光学反射素子に関する。本態様に係る光学反射素子は、ミラーが形成された可動部と、前記可動部を支持する固定部と、前記可動部と前記固定部との間に配置されたミアンダ型の振動板と、前記振動板と前記可動部とを連結する連結梁と、前記振動板に配置され、前記可動部を回動軸について回動させる駆動部と、前記振動板および前記連結梁の少なくとも一方に、前記回動軸に平行な方向に隣接して配置され、少なくとも前記振動板の変位を規制するストッパーと、を備える。
　本態様に係る光学反射素子によれば、ストッパーが、振動板および連結梁の少なくとも一方に、回動軸に平行な方向に隣接して配置される。これにより、光学反射素子に対して回動軸に平行な方向に衝撃が加わった場合に、ストッパーにより振動板の変位が規制される。よって、可動部の回動軸と平行な方向への光学反射素子の耐衝撃性を向上させることができる。
　以上のとおり、本発明によれば、可動部の回動軸と平行な方向への耐衝撃性を向上可能な光学反射素子を提供できる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１は、実施形態１に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図２は、実施形態１に係る、図１のＣ１－Ｃ２断面を模式的に示す側面図である。 図３は、実施形態１に係る、図１のＣ３－Ｃ４断面を模式的に示す側面図である。 図４は、比較例１、２および実施形態１に係る、Ｘ軸方向の衝撃付与時の最大応力のシミュレーション結果を示す図である。 図５（ａ）は、実施形態１の変更例１に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。図５（ｂ）は、実施形態１の変更例２に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図６（ａ）は、実施形態１の変更例３に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。図６（ｂ）は、実施形態１の変更例４に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図７は、実施形態１の変更例５に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図８は、実施形態２に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図９は、実施形態２の変更例に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図１０は、実施形態３に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図１１は、実施形態３に係る、図１０のＣ５－Ｃ６断面を模式的に示す側面図である。 図１２（ａ）は、実施形態３の変更例１に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。図１２（ｂ）は、実施形態３の変更例２に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図１３は、実施形態４に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。 図１４は、実施形態４の変更例に係る、光学反射素子の構成を模式的に示す平面図である。
　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸正方向は鉛直上方向である。
　本実施形態では、反射面に入射したビームを反射面の回動により走査させる光学反射素子が記載されている。この光学反射素子は、たとえば、ビームの走査により所定の画像を表示する画像表示装置に搭載される。ただし、光学反射素子が搭載される装置は、これに限られるものではない。たとえば、ビームの投射方向における物体の有無および物体までの距離を検出する物体検出装置に、以下の構成の光学反射素子が搭載されてもよい。
　＜実施形態１＞
　図１は、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　光学反射素子１は、固定部１０と、一対の振動板２１～２４と、一対の接続部３１～３４と、一対の連結梁３５と、可動部４０と、一対の駆動部５０と、一対の駆動部６０と、ミラー７０と、一対のストッパー８１と、を備える。光学反射素子１は、中心Ｃ１０について、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称となるよう構成されている。
　固定部１０は、枠形状を有する、いわゆる枠体である。固定部１０の中央において固定部１０をＺ軸方向に貫通する開口１１に、固定部１０を除く光学反射素子１の各部が配置されている。
　固定部１０のＸ軸負側の辺と可動部４０との間、および、固定部１０のＸ軸正側の辺と可動部４０との間には、それぞれ、ミアンダ型の振動板２１～２４、接続部３１～３４および連結梁３５が配置されている。すなわち、一対の振動板２１～２４、一対の接続部３１～３４および一対の連結梁３５が、それぞれ、可動部４０を挟んで配置されている。可動部４０のＸ軸負側およびＸ軸正側にそれぞれ位置する、振動板２１～２４および接続部３１～３４は、ミアンダ構造１ａを構成する。Ｘ軸負側のミアンダ構造１ａおよび連結梁３５と、Ｘ軸正側のミアンダ構造１ａおよび連結梁３５は、中心Ｃ１０について点対称である。
　可動部４０は、平面視において円形状を有する。可動部４０は、Ｘ軸負側およびＸ軸正側において、それぞれ、ミアンダ構造１ａおよび連結梁３５により固定部１０に支持されている。可動部４０は、中心Ｃ１０の位置に配置されており、中心Ｃ１０を通りＸ軸方向に延びる回動軸Ｒ１０について回動する。可動部４０は、平面視において、回動軸Ｒ１０について対称な形状を有する。
　振動板２１～２４は、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に長い長方形形状を有する。可動部４０のＸ軸負側の振動板２１～２４と、可動部４０のＸ軸正側の振動板２１～２４とは、中心Ｃ１０について点対称であるため、ここでは、便宜上、可動部４０のＸ軸負側の振動板２１～２４について説明する。振動板２１は、Ｙ軸負側の端部において、接続部３１により固定部１０に接続されている。振動板２２は、Ｙ軸正側の端部において、接続部３２により振動板２１に接続されている。振動板２３は、Ｙ軸負側の端部において、接続部３３により振動板２２に接続されている。振動板２４は、Ｙ軸正側の端部において、接続部３４により振動板２３に接続されている。振動板２４は、Ｙ軸負側の端部において、連結梁３５により可動部４０に接続されている。
　連結梁３５は、振動板２４と可動部４０とを連結している。連結梁３５は、回動軸Ｒ１０に垂直な方向（Ｙ軸方向）に平行な部分３５ａを有する。可動部４０のＸ軸負側において、部分３５ａのＹ軸負側およびＹ軸正側の端部は、それぞれ、Ｘ軸方向に延びる連結梁３５の部分によって、振動板２４および可動部４０に接続されている。可動部４０のＸ軸正側において、部分３５ａのＹ軸正側およびＹ軸負側の端部は、それぞれ、Ｘ軸方向に延びる連結梁３５の部分によって、振動板２４および可動部４０に対して接続されている。
　可動部４０のＸ軸負側において、振動板２１～２４、接続部３１～３４および固定部１０の上面に、駆動部５０および駆動部６０が配置されている。同様に、可動部４０のＸ軸正側において、振動板２１～２４、接続部３１～３４および固定部１０の上面に、駆動部５０および駆動部６０が配置されている。図１では、便宜上、駆動部５０、６０が、薄いハッチングにより図示されている。
　駆動部５０、６０は、可動部４０を回動軸Ｒ１０について回動させる。駆動部５０は、いわゆる圧電トランスデューサである。圧電トランスデューサは、圧電アクチュエータと呼ばれることもある。可動部４０のＸ軸負側において、駆動部５０、６０は、それぞれ、固定部１０に配置された電極５１、６１に接続されている。同様に、可動部４０のＸ軸正側において、駆動部５０、６０は、それぞれ、固定部１０に配置された電極５１、６１に接続されている。
　駆動部５０、６０は、図２を参照して後述するように、下部電極１１１と、圧電体層１１２と、上部電極１１３と、を備える。電極５１の位置において、外部の電圧供給部が、駆動部５０の下部電極１１１および上部電極１１３に接続され、電極６１の位置において、外部の電圧供給部が、駆動部６０の下部電極１１１および上部電極１１３に接続される。たとえば、下部電極１１１がグランドに接続され、上部電極１１３に電圧が印加される。これにより、下部電極１１１および上部電極１１３に挟まれた圧電体層１１２に電圧が印加され、圧電体層１１２が変形する。
　電極５１に繋がる駆動部５０は、振動板２１、２３上においてＸ軸方向の幅が広く、振動板２２、２４上においてＸ軸方向の幅が狭い。電極６１に繋がる駆動部６０は、振動板２２、２４上においてＸ軸方向の幅が広く、振動板２１、２３上においてＸ軸方向の幅が狭い。したがって、電極５１に繋がる駆動部５０は、主として、振動板２１、２３を振動させ、振動板２２、２４上においては配線部として機能する。一方、電極６１に繋がる駆動部６０は、主として、振動板２２、２４を振動させ、振動板２１、２３上においては配線部として機能する。
　光学反射素子１の駆動時には、電極５１を介して駆動部５０に駆動信号（電圧）が印加され、電極６１を介して駆動部６０に駆動信号（電圧）が印加される。駆動部５０に駆動信号が印加されると、駆動部５０内の圧電体層１１２が変形し、振動板２１、２３が撓むように振動する。駆動部６０に駆動信号が印加されると、駆動部６０内の圧電体層１１２が変形し、振動板２２、２４が撓むように変形する。
　このとき、可動部４０のＸ軸負側において、駆動部５０と駆動部６０には、位相が１８０°異なる駆動信号が印加され、可動部４０のＸ軸正側において、駆動部５０と駆動部６０には、位相が１８０°異なる駆動信号が印加される。また、可動部４０のＸ軸負側の駆動部５０と、可動部４０のＸ軸正側の駆動部５０には、位相が１８０°異なる駆動信号が印加され、可動部４０のＸ軸負側の駆動部６０と、可動部４０のＸ軸正側の駆動部６０には、位相が１８０°異なる駆動信号が印加される。これにより、可動部４０およびミラー７０が、回動軸Ｒ１０について回動する。
　ミラー７０は、光を反射する誘電体多層膜や金属膜等により構成され、ミラー７０の上面（Ｚ軸正側の面）には、反射面７１が形成されている。
　一対のストッパー８１は、それぞれ、可動部４０のＸ軸負側およびＸ軸正側に配置されている。可動部４０のＸ軸負側のストッパー８１は、固定部１０のＹ軸負側の辺からＹ軸正方向に向かって延びている。可動部４０のＸ軸正側のストッパー８１は、固定部１０のＹ軸正側の辺からＹ軸負方向に向かって延びている。可動部４０のＸ軸負側のストッパー８１は、振動板２４と連結梁３５との連結位置Ｐ１に対し、Ｘ軸正方向に隣接している。可動部４０のＸ軸正側のストッパー８１は、振動板２４と連結梁３５との連結位置Ｐ１に対し、Ｘ軸負方向に隣接している。ここで、「隣接」とは、通常の状態において、ストッパー８１が対象の部材と接触している状態ではなく、対象の部材と所定の隙間を空けて、平面視において隣り合うように並んでいる状態のことである。
　ストッパー８１は、平面視において矩形形状であり、ストッパー８１の平面視における先端は、Ｙ軸方向において、連結位置Ｐ１よりも中心Ｃ１０に近づけられている。具体的には、Ｙ軸方向において、ストッパー８１の先端は、連結梁３５の部分３５ａの中間付近に位置づけられている。
　図２は、図１のＣ１－Ｃ２断面を模式的に示す側面図である。
　振動板２１～２４は、デバイス層１０１により構成される。デバイス層１０１は、Ｓｉにより構成される。固定部１０は、デバイス層１０１と、ベース層１２１と、熱酸化膜１２２、１２３と、により構成される。ベース層１２１は、Ｓｉにより構成され、熱酸化膜１２２、１２３は、ＳｉＯ２により構成される。
　連結梁３５およびストッパー８１も、固定部１０と同様、デバイス層１０１と、ベース層１２１と、熱酸化膜１２２、１２３と、により構成される。
　なお、接続部３１～３４も、固定部１０と同様、デバイス層１０１と、ベース層１２１と、熱酸化膜１２２、１２３と、により構成される。可動部４０は、デバイス層１０１により構成され、可動部４０の外周付近の下面（Ｚ軸負側の面）には、ベース層１２１および熱酸化膜１２２、１２３からなるリブが形成されている。
　固定部１０、振動板２１～２４、接続部３１～３４、連結梁３５、可動部４０およびストッパー８１は、いずれも、共通のデバイス層１０１を含んでいる。すなわち、上記の各部を構成するデバイス層１０１は、共通のＳｉ基板により一体形成される。
　固定部１０、接続部３１～３４、連結梁３５、可動部４０の下面のリブおよびストッパー８１は、Ｓｉ基板と、表層のＳｉとの間にＳｉＯ２を挿入したＳＯＩ基板を加工することにより形成される。ベース層１２１の下方で、上記の各部に対応する領域にマスキング処理を施し、上記の各部を形成しない領域をエッチングにより除去する。その後、マスキング部材を取り除くことにより、上記の各部が形成される。上記の各部において、デバイス層１０１の下面にベース層１２１および熱酸化膜１２２、１２３が形成されることにより、各部の機械的強度を高めることができる。
　振動板２１～２４のデバイス層１０１の上面には、熱酸化膜１０２が形成されている。熱酸化膜１０２は、ＳｉＯ２により構成される。
　駆動部５０、６０は、下部電極１１１と、圧電体層１１２と、上部電極１１３と、により構成される。下部電極１１１は、熱酸化膜１０２の上面に形成され、圧電体層１１２は、下部電極１１１の上面に形成され、上部電極１１３は、圧電体層１１２の上面に形成される。熱酸化膜１０２、下部電極１１１および圧電体層１１２は、振動板２１～２４のＸ軸方向の全範囲にわたって形成されており、上部電極１１３は、駆動部５０、６０に対応する範囲にのみ形成されている。下部電極１１１は、たとえば、白金（Ｐｔ）により構成される。圧電体層１１２は、たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）により構成される。上部電極１１３は、たとえば、金（Ａｕ）により構成される。
　完成した光学反射素子１は、構造体２００に設置される。構造体２００の上面の中央には、凹部２０１が形成されている。平面視において、凹部２０１の形状は、固定部１０の開口１１（図１参照）の形状に一致する。凹部２０１が設けられることにより、可動部４０の回動動作時における、振動板２１～２４、接続部３１～３４、連結梁３５および可動部４０のＺ軸方向の変位のスペースが確保される。
　図３は、図１のＣ３－Ｃ４断面を模式的に示す側面図である。
　図２を参照して説明したように、固定部１０、連結梁３５およびストッパー８１は、デバイス層１０１、ベース層１２１および熱酸化膜１２２、１２３により構成される。ストッパー８１は、固定部１０のＹ軸負側の辺からＹ軸正側に向かって固定部１０が突出した部分である。すなわち、固定部１０およびストッパー８１は、一体的に形成されている。
　ところで、可動部がミアンダ形状の振動板により支持されている光学反射素子では、Ｘ軸方向に衝撃が付与されると、主として質量の大きい可動部が衝撃の方向に変位する。このとき、可動部に引っ張られてミアンダ形状の振動板がＸ軸方向に変位する。また、Ｘ軸方向の変位の際に、ミアンダ形状の振動板はＺ軸方向にも変位する。このように、Ｘ軸方向に衝撃が付与されると、ミアンダ形状の振動板がＸ軸方向およびＺ軸方向に変位することで、振動板を互いに接続する接続部に応力が集中し、接続部の近傍が破損する惧れがある。
　これに対し、実施形態１では、一対の連結梁３５に隣接して一対のストッパー８１が配置されている。これにより、Ｘ軸方向の衝撃が付与された場合に、可動部４０および連結梁３５がＸ軸方向に変位することが規制され、可動部４０および連結梁３５の質量に基づくＸ軸方向の力が、振動板２１～２４および接続部３１～３４により構成されるミアンダ構造１ａ（図１参照）に付与されることが抑制される。このため、Ｘ軸方向の衝撃によりミアンダ構造１ａがＸ軸方向に変位することが抑制される。また、ミアンダ構造１ａのＸ軸方向の変位が抑制されるため、振動板２１～２４がＺ軸方向に変位することも抑制される。よって、Ｘ軸方向の衝撃に応じて発生する応力集中を効果的に抑制できる。
　図４は、比較例１、２および実施形態１に係る、Ｘ軸方向の衝撃付与時の最大応力のシミュレーション結果を示す図である。
　発明者らは、比較例１、２および実施形態１の各構成において、光学反射素子にＸ軸方向の衝撃を付与し、光学反射素子に生じる最大の応力をシミュレーションにより取得した。
　本シミュレーションの比較例１、２および実施形態１において、図１に示したミアンダ構造１ａ（振動板２１～２４および接続部３１～３４）、連結梁３５、可動部４０およびミラー７０は同様の構成である。比較例１では、ストッパーが配置されていない。比較例２では、連結梁３５の可動部４０側の端部のＺ軸正側およびＺ軸負側に、ストッパー９０が配置されている。実施形態１では、図１に示したように、振動板２４と連結梁３５との連結位置Ｐ１に対してＸ軸方向に隣接してストッパー８１が配置されている。比較例１、２および実施形態１のいずれの構成においても、Ｓｉにより構成されたデバイス層１０１（図２参照）が破壊するときの応力（Ｓｉ破壊応力）は、７５０ＭＰａである。
　図４に示すシミュレーション結果によれば、比較例１の場合、Ｘ軸方向の衝撃付与時の最大応力は２０００ＭＰａであり、Ｓｉ破壊応力を大きく上回っている。したがって、比較例１のようにストッパーが設けられない構成の場合、Ｘ軸方向に衝撃が付与されると、接続部３１～３４近傍の振動板２１～２４が破損する惧れがある。
　比較例２の場合、Ｘ軸方向の衝撃付与時の最大応力は８００ＭＰａであり、Ｓｉ破壊応力を僅かに上回っている。比較例２の場合、連結梁３５のＸ軸方向の変位を抑制するストッパーが設けられていないため、質量の大きい可動部４０に追従して連結梁３５がＸ軸方向に変位する。このため、ストッパー９０により連結梁３５がＺ軸方向に変位することが抑制されているものの、最大応力がＳｉ破壊応力を僅かに上回ることになり、接続部３１～３４近傍の振動板２１～２４が破損する惧れがある。
　実施形態１の場合、Ｘ軸方向の衝撃付与時の最大応力は３５０ＭＰａであり、Ｓｉ破壊応力を大きく下回っている。実施形態１の場合、ストッパー８１により、質量の大きい可動部４０に追従して連結梁３５がＸ軸方向に変位することが抑制される。これにより、連結梁３５の外側に位置する振動板２１～２４および接続部３１～３４もＸ軸方向に変位することが抑制される。また、連結梁３５がＸ軸方向に変位することが抑制されるため、振動板２１～２４および接続部３１～３４を変位させるトリガー自体が発生せず、振動板２１～２４および接続部３１～３４がＺ軸方向に変位することも抑制される。よって、実施形態１では、最大応力がＳｉ破壊応力を大きく下回ることになり、接続部３１～３４近傍の振動板２１～２４の破損が回避される。
　＜実施形態１の効果＞
　実施形態１によれば、以下の効果が奏される。
　ストッパー８１が、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）において、連結梁３５に隣接して配置されている。これにより、光学反射素子１に対して回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に衝撃が加わった場合に、ストッパー８１により振動板２１～２４の変位が規制される。したがって、振動板２１～２４の変位によって応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損を抑制できる。よって、可動部４０の回動軸Ｒ１０と平行な方向（Ｘ軸方向）への光学反射素子１の耐衝撃性を向上させることができる。
　また、振動板２１～２４および接続部３１～３４のＸ軸方向の変位においては、質量の大きい可動部４０の影響が支配的である。これに対し、上記のように、連結梁３５に対してＸ軸方向に隣接してストッパー８１が配置されると、可動部４０がＸ軸方向に変位しようとしても、可動部４０から連結梁３５へと力が伝搬せず、連結梁３５が可動部４０に追従して変位することが抑制される。よって、振動板２１～２４および接続部３１～３４のＸ軸方向の変位が効果的に抑制される。
　なお、質量の大きい可動部４０の変位がミアンダ構造１ａに伝わらないようにするために、可動部４０の外周に沿って、Ｘ－Ｙ平面内において可動部４０を囲むようにストッパーを配置する構成も考えられる。しかしながら、この構成では、可動部４０に形成されたミラー７０に入射する光の一部が可動部４０の外側に漏れた場合、この光が、可動部４０の外周に沿って配置されたストッパーで反射され迷光要因となってしまう。また、このような迷光を抑制するために、可動部４０と、可動部４０の外周に沿って配置されたストッパーとの間に一定の距離が設けられると、可動部４０の変位を抑制しにくくなる。したがって、ストッパーは、可動部４０の変位を直接的に規制するよう可動部４０に隣接して配置するのではなく、可動部４０から一定の距離だけ離れた位置（たとえば、上記のように連結位置Ｐ１に隣接する位置）に配置され、可動部４０の変位が間接的に規制されるのが好ましい。
　ストッパー８１は、振動板２４と連結梁３５との連結位置Ｐ１に対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。この構成によれば、Ｘ軸方向の衝撃の付与に応じた可動部４０のＸ軸方向の変位が、振動板２４に伝搬することを効果的に抑制できる。
　連結梁３５は、振動板２４よりも剛性が高く、ストッパー８１は、連結梁３５に対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。図２に示したように、振動板２４が、デバイス層１０１のみにより構成されるのに対し、連結梁３５は、デバイス層１０１、ベース層１２１および熱酸化膜１２２、１２３により構成される。したがって、連結梁３５は、振動板２４よりも剛性が高い。この構成によれば、連結梁３５の剛性が振動板２４の剛性よりも高いため、連結梁３５に対してＸ軸方向に隣接して配置されたストッパー８１により、連結位置Ｐ１のＸ軸方向の変位が抑制される。よって、Ｘ軸方向の衝撃の付与に応じた可動部４０のＸ軸方向の変位が、振動板２４に伝搬することを抑制できる。
　連結梁３５は、回動軸Ｒ１０に交差する方向に延びる部分３５ａを有し、ストッパー８１は、連結梁３５の部分３５ａに対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。この構成によれば、連結梁３５の部分３５ａに対してＸ軸方向に隣接して配置されたストッパー８１が、連結梁３５の部分３５ａのＸ軸方向の変位を抑制することにより、連結位置Ｐ１のＸ軸方向の変位を抑制できる。
　連結梁３５の部分３５ａは、回動軸Ｒ１０に垂直に交差する方向（Ｙ軸方向）に延びている。この構成によれば、連結梁３５の部分３５ａのＸ軸方向の変位を、ストッパー８１により確実に抑制できる。
　ストッパー８１は、光学反射素子１の周囲を囲む構造体（たとえば、固定部１０のＹ軸方向側の辺）から延びている。この構成によれば、ストッパー８１を安定した位置に配置できる。
　ストッパー８１は、光学反射素子１の周囲を囲む固定部１０から延びている。この構成によれば、製造プロセスにおいて、ストッパー８１と光学反射素子１の各部とを同時に形成できる。
　一対の振動板２１～２４、一対の連結梁３５および一対のストッパー８１が、それぞれ、可動部４０を挟んで配置され、一対の振動板２１～２４に、それぞれ、駆動部５０、６０が配置されている。この構成によれば、可動部４０に対してＸ軸方向の一方側にのみ、振動板２１～２４および連結梁３５が配置される場合に比べて、可動部４０の回動角を大きくすることができる。また、可動部４０を安定して保持できる。
　＜実施形態１の変更例１＞
　実施形態１では、ストッパー８１の先端は、連結梁３５の部分３５ａのＹ軸方向における中間付近に位置づけられたが、ストッパー８１が連結位置Ｐ１を含むように位置づけられればよい。
　図５（ａ）は、実施形態１の変更例１に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図５（ａ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例１では、実施形態１と比較して、ストッパー８１の先端が、連結位置Ｐ１に位置づけられている。その他の構成は、実施形態１と同様である。
　本変更例１においても、ストッパー８１は、振動板２４と連結梁３５との連結位置Ｐ１に対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。この構成によれば、Ｘ軸方向の衝撃の付与に応じた可動部４０のＸ軸方向の変位が、振動板２４に伝搬することを効果的に抑制できる。また、本変更例１によれば、ストッパー８１の長さを最小限に抑えることができる。
　＜実施形態１の変更例２＞
　実施形態１では、連結梁３５は、可動部４０のＸ軸方向の端部に接続されたが、可動部４０の他の位置に接続されてもよい。
　図５（ｂ）は、実施形態１の変更例２に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図５（ｂ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例２では、実施形態１と比較して、連結梁３５のＹ軸方向に延びる部分３５ａが、可動部４０のＹ軸方向の端部に直接接続されており、部分３５ａの他端が、Ｘ軸方向に延びる連結梁３５の部分によって振動板２４に接続されている。
　本変更例１によれば、ストッパー８１が、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）において、連結梁３５に隣接して配置されている。この構成においても、ストッパー８１により振動板２１～２４の変位が規制される。よって、可動部４０の回動軸Ｒ１０と平行な方向（Ｘ軸方向）への光学反射素子１の耐衝撃性を向上させることができる。
　＜実施形態１の変更例３＞
　実施形態１では、連結梁３５の部分３５ａがＹ軸方向に延び、連結梁３５の他の部分がＸ軸方向およびＹ軸方向に延びたが、連結梁３５の形状は他の形状でもよい。
　図６（ａ）は、実施形態１の変更例３に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図６（ａ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例３では、実施形態１と比較して、連結梁３５が、斜め方向に延びる部分３５ａのみによって構成されている。この場合、ストッパー８１は、斜め方向に延びる部分３５ａに対しＸ軸方向に隣接して配置される。
　本変更例３によれば、連結梁３５は、回動軸Ｒ１０に交差する方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾いた方向）に延びる部分３５ａを有し、ストッパー８１は、連結梁３５の部分３５ａに対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。この構成においても、ストッパー８１が斜め方向に延びる部分３５ａのＸ軸方向の変位を抑制することにより、連結位置Ｐ１のＸ軸方向の変位を抑制できる。ただし、より確実に連結梁３５の変位を抑制するためには、実施形態１のように、Ｙ軸方向に延びる部分３５ａに対してストッパー８１が配置されることが好ましい。
　＜実施形態１の変更例４＞
　実施形態１では、ストッパー８１は、連結梁３５のＸ軸方向のみに隣接して配置されたが、連結梁３５のＹ軸方向に隣接して配置されてもよく、振動板２１～２４のＹ軸方向に隣接して配置されてもよい。
　図６（ｂ）は、実施形態１の変更例４に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図６（ｂ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例４では、実施形態１と比較して、ストッパー８１が、中心Ｃ１０に対して、連結梁３５および振動板２４の外側にも隣接するような形状を有する。すなわち、この場合のストッパー８１は、部分３５ａのＸ軸方向に隣接する部分と、連結位置Ｐ１近傍の連結梁３５および振動板２４のＹ軸方向に隣接する部分と、を備える。
　本変更例４によれば、振動板２４のＹ軸方向の変位を抑制することができるため、ミアンダ構造１ａのＸ－Ｙ平面内における変位をさらに抑制できる。
　＜実施形態１の変更例５＞
　実施形態１では、一対のミアンダ構造１ａ（振動板２１～２４および接続部３１）、一対の連結梁３５および一対のストッパー８１が中心Ｃ１０について点対称に配置されたが、必ずしも点対称に配置されなくてもよい。
　図７は、実施形態１の変更例５に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　本変更例５では、実施形態１と比較して、一対のミアンダ構造１ａ、一対の連結梁３５および一対のストッパー８１が、中心Ｃ１０を通るＹ軸方向に平行な直線について線対称に配置されている。
　本変更例５においても、ストッパー８１が、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）において、連結梁３５に隣接して配置されている。これにより、ストッパー８１により振動板２１～２４の変位が規制される。よって、可動部４０の回動軸Ｒ１０と平行な方向（Ｘ軸方向）への光学反射素子１の耐衝撃性を向上させることができる。
　＜実施形態２＞
　実施形態２では、ストッパー８１に加えて、さらに、振動板２１～２４のＸ軸方向の変位を抑制するためのストッパー８２～８６が配置される。
　図８は、実施形態２に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　実施形態２では、実施形態１と比較して、ミアンダ構造１ａの各隙間２５に、一対のストッパー８２～８６が配置されている。ミアンダ構造１ａは、Ｘ軸方向において、固定部１０と振動板２１との間、振動板２１と振動板２２との間、振動板２２と振動板２３との間、振動板２３と振動板２４との間、振動板２４と連結梁３５との間に、それぞれ隙間２５を有する。
　ストッパー８２は、固定部１０と振動板２１との隙間２５に配置され、ストッパー８３は、振動板２１と振動板２２との隙間２５に配置され、ストッパー８４は、振動板２２と振動板２３との隙間２５に配置され、ストッパー８５は、振動板２３と振動板２４との隙間２５に配置され、ストッパー８６は、振動板２４と連結梁３５との隙間２５に配置されている。ストッパー８２～８６は、ストッパー８１と同様、固定部１０のＹ軸負側の辺またはＹ軸正側の辺から、Ｙ軸方向に向かって延びている。ストッパー８２～８６は、各隙間２５の全範囲を含むように配置されている。
　実施形態２によれば、ストッパー８２～８６が、ミアンダ構造１ａの、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）における５つの隙間２５にそれぞれ配置されている。上述したように、振動板２１～２４および接続部３１～３４のＸ軸方向の変位においては、質量の大きい可動部４０の影響が支配的であるが、振動板２１～２４および接続部３１～３４自体の質量によっても、振動板２１～２４および接続部３１～３４はＸ軸方向へ変位しようとする。したがって、ストッパー８２～８６がミアンダ構造１ａの各隙間２５に配置されることにより、振動板２１～２４および接続部３１～３４自体の変位を抑制して、応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損をさらに抑制できる。
　＜実施形態２の変更例＞
　実施形態２では、ミアンダ構造１ａの各隙間２５にストッパー８２～８６が配置されるとともに、連結位置Ｐ１に隣接するようにストッパー８１が配置された。しかしながら、これに限らず、ミアンダ構造１ａの隙間２５にストッパーが配置される場合、連結位置Ｐ１にストッパー８１が配置されなくてもよい。
　図９は、実施形態２の変更例に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　本変更例では、実施形態２と比較して、ストッパー８１～８５が省略されている。この構成によれば、Ｘ軸方向の衝撃が付与された場合に、可動部４０および連結梁３５がＸ軸方向に変位することが規制されていないが、連結梁３５と振動板２４との隙間２５にストッパー８６が配置されているため、可動部４０および連結梁３５の質量に基づくＸ軸方向の力が、ミアンダ構造１ａに付与されることが抑制される。このため、Ｘ軸方向の衝撃によりミアンダ構造１ａがＸ軸方向に変位することが抑制される。よって、応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損を抑制できる。
　ただし、図８の実施形態２に示すように、ストッパー８６に加えて、連結位置Ｐ１に隣接してストッパー８１が配置される方が、振動板２１～２４および接続部３１～３４の変位を確実に抑制できる。また、ストッパー８６に加えて、他の隙間２５に４つのストッパー８２～８５が配置される方が、振動板２１～２４および接続部３１～３４の変位を確実に抑制できる。
　なお、本変更例では、図９に示したように、ストッパー８６の先端８６ａが、連結位置Ｐ１に対してＹ軸方向に隣接するように位置づけられたが、連結位置Ｐ１から離れていてもよい。ただし、ストッパー８６の先端８６ａが連結位置Ｐ１から離れると、先端８６ａを中心とするモーメントが発生し、先端８６ａに接する振動板２４に過剰な応力が集中してしまう。したがって、ストッパー８６は、図９に示したように、連結位置Ｐ１に対してＹ軸方向に隣接して配置されるのが好ましい。
　＜実施形態３＞
　実施形態１では、ストッパー８１は、固定部１０のＹ軸負側およびＹ軸正側の辺からＹ軸方向に突出して形成された。これに対し、実施形態２では、ストッパー１３１が、固定部１０の下方に配置された構造体２００から上方向に突出して形成される。
　図１０は、実施形態３に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　実施形態３では、実施形態１と比較して、一対のストッパー８１に代えて、一対のストッパー１３１が配置されている。ストッパー１３１は、固定部１０の下面を支持する構造体２００に形成される。実施形態３においても、ストッパー１３１は、連結位置Ｐ１に対してＸ軸方向に隣接して配置されており、ストッパー１３１の形成範囲は、Ｙ軸方向において、連結位置Ｐ１から、連結梁３５の部分３５ａの中間付近までである。
　図１１は、図１０のＣ５－Ｃ６断面を模式的に示す側面図である。
　ストッパー１３１は、構造体２００の凹部２０１の底面から上方向に突出して形成されている。ストッパー１３１は、構造体２００と同様の材料により構成され、構造体２００と一体的に形成される。ストッパー１３１は、構造体２００と別の部材により構成され、接着等により構造体２００の凹部２０１に設置されてもよい。ストッパー１３１は、樹脂や金属により構成されてもよく、実施形態１のストッパー８１と同様、ＳｉおよびＳｉＯ２により構成されてもよい。
　実施形態３によれば、実施形態１と同様、ストッパー１３１が、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）において、連結梁３５に隣接して配置されている。これにより、光学反射素子１に対して回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に衝撃が加わった場合に、ストッパー１３１により振動板２１～２４の変位が規制される。したがって、振動板２１～２４の変位によって応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損を抑制できる。よって、可動部４０の回動軸Ｒ１０と平行な方向（Ｘ軸方向）への光学反射素子１の耐衝撃性を向上させることができる。
　ストッパー１３１は、光学反射素子１のＺ軸負方向（下方）に位置する構造体２００から延びている。この構成によれば、ストッパー１３１と光学反射素子１の各部とが干渉しない限り、ストッパー１３１を自由に配置できる。
　構造体２００は、固定部１０を支持する部材である。この構成によれば、光学反射素子１の各部に対するストッパー１３１の位置の精度を高めることができる。
　なお、実施形態３においても、図５（ａ）と同様、ストッパー１３１の先端が、Ｙ軸方向において、連結位置Ｐ１に位置づけられてもよい。連結梁３５が図５（ｂ）と同様に構成される場合、ストッパー１３１は、Ｘ軸方向において、連結梁３５に隣接して配置される。
　＜実施形態３の変更例１＞
　実施形態３では、ストッパー１３１の形成範囲は、Ｙ軸方向において、連結位置Ｐ１から、連結梁３５の部分３５ａの中間付近までであったが、これに限らない。
　図１２（ａ）は、実施形態３の変更例１に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図１２（ａ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例１では、実施形態３と比較して、ストッパー１３１の形成範囲は、Ｙ軸方向において、連結梁３５のＹ軸方向に延びる部分３５ａの中間付近である。
　本変更例１によれば、連結梁３５の剛性が振動板２４の剛性より高いため、連結位置Ｐ１以外の位置において、連結梁３５に対してＸ軸方向に隣接して配置されたストッパー１３１により、連結位置Ｐ１のＸ軸方向の変位が抑制される。よって、Ｘ軸方向の衝撃の付与に応じた可動部４０のＸ軸方向の変位が、振動板２４に伝搬することを抑制できる。
　＜実施形態３の変更例２＞
　実施形態３では、連結梁３５の部分３５ａがＹ軸方向に延び、連結梁３５の他の部分がＸ軸方向およびＹ軸方向に延びたが、連結梁３５の形状は他の形状でもよい。
　図１２（ｂ）は、実施形態３の変更例２に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。図１２（ｂ）では、便宜上、可動部４０の近傍のみが図示されている。
　本変更例２では、実施形態３と比較して、連結梁３５が、斜め方向に延びる部分３５ａのみによって構成されている。この場合、ストッパー１３１は、斜め方向に延びる部分３５ａに対しＸ軸方向に隣接して配置される。本変更例２では、ストッパー１３１の形成範囲は、Ｙ軸方向において、連結梁３５の部分３５ａの中間付近である。
　本変更例３によれば、連結梁３５は、回動軸Ｒ１０に交差する方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾いた方向）に延びる部分３５ａを有し、ストッパー１３１は、連結位置Ｐ１以外の位置において、連結梁３５の部分３５ａに対し回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）に隣接している。この構成においても、ストッパー１３１が斜め方向に延びる部分３５ａのＸ軸方向の変位を抑制することにより、連結位置Ｐ１のＸ軸方向の変位を抑制できる。ただし、より確実に連結梁３５の変位を抑制するためには、実施形態３のように、Ｙ軸方向に延びる部分３５ａに対してストッパー１３１が配置されることが好ましい。
　＜実施形態４＞
　実施形態４では、ストッパー１３１に加えて、さらに、振動板２１～２４のＸ軸方向の変位を抑制するためのストッパー１３２～１３６が配置される。
　図１３は、実施形態４に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　実施形態４では、実施形態３と比較して、ミアンダ構造１ａの各隙間２５に、一対のストッパー１３２～１３６が配置されている。ストッパー１３２～１３６は、ストッパー１３１と同様、構造体２００の凹部２０１（図１１参照）の底面から上方向に突出して形成されている。ストッパー１３２～１３６は、各隙間２５の範囲に配置されている。
　実施形態４によれば、ストッパー１３２～１３６は、ミアンダ構造１ａの、回動軸Ｒ１０に平行な方向（Ｘ軸方向）における５つの隙間２５にそれぞれ配置されている。上述したように、振動板２１～２４および接続部３１～３４のＸ軸方向の変位においては、質量の大きい可動部４０の影響が支配的であるが、振動板２１～２４および接続部３１～３４自体の質量によっても、振動板２１～２４および接続部３１～３４はＸ軸方向へ変位しようとする。したがって、ストッパー１３２～１３６がミアンダ構造１ａの各隙間２５に配置されることにより、振動板２１～２４および接続部３１～３４自体の変位を抑制して、応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損をさらに抑制できる。
　＜実施形態４の変更例＞
　実施形態４では、ミアンダ構造１ａの各隙間２５にストッパー１３２～１３６が配置されるとともに、連結位置Ｐ１に隣接するようにストッパー１３１が配置された。しかしながら、ミアンダ構造１ａの隙間２５にストッパーが配置される場合、連結位置Ｐ１にストッパー１３１が配置されなくてもよい。
　図１４は、実施形態４の変更例に係る、光学反射素子１の構成を模式的に示す平面図である。
　本変更例では、実施形態４と比較して、ストッパー１３１～１３５が省略されている。また、実施形態４のストッパー１３６が、振動板２４と連結梁３５との間の隙間２５の全範囲を含むように配置されたことに対し、本変更例のストッパー１３６は、振動板２４と連結梁３５との間の隙間２５の一部に配置されている。
　本変更例によれば、Ｘ軸方向の衝撃が付与された場合に、可動部４０および連結梁３５がＸ軸方向に変位することが規制されていないが、連結梁３５と振動板２４との隙間２５にストッパー１３６が配置されているため、可動部４０および連結梁３５の質量に基づくＸ軸方向の力が、ミアンダ構造１ａに付与されることが抑制される。このため、Ｘ軸方向の衝撃によりミアンダ構造１ａがＸ軸方向に変位することが抑制される。よって、応力が集中しやすい部分（たとえば、接続部３１～３４近傍）の破損を抑制できる。
　ただし、図１３の実施形態４に示すように、ストッパー１３６に加えて、連結位置Ｐ１に隣接してストッパー１３１が配置される方が、振動板２１～２４および接続部３１～３４の変位を確実に抑制できる。また、ストッパー１３６に加えて、他の隙間２５に４つのストッパー１３２～１３５が配置される方が、振動板２１～２４および接続部３１～３４の変位を確実に抑制できる。また、ストッパー１３６が、振動板２４と連結梁３５との間の隙間２５の全範囲に配置される方が、振動板２１～２４および接続部３１～３４の変位を確実に抑制できる。
　なお、本変更例では、図９に示したように、ストッパー１３６は、連結位置Ｐ１に対してＹ軸方向に隣接するように配置されたが、連結位置Ｐ１から離れていてもよい。ただし、ストッパー１３６が連結位置Ｐ１から離れると、ストッパー１３６を中心とするモーメントが発生し、ストッパー１３６に接する振動板２４に過剰な応力が集中してしまう。したがって、ストッパー１３６は、図１３、１４に示したように、連結位置Ｐ１に対してＹ軸方向に隣接して配置されるのが好ましい。
　＜その他の変更例＞
　実施形態１～４では、ストッパーは平面視において矩形形状であったが、曲線を含む形状でもよい。たとえば、ストッパーが楕円形状に構成される場合、ストッパーが矩形形状に構成される場合と比較して、ストッパーと対象部位（連結梁３５および振動板２１～２４）とが接触する接触位置において、対象部位が破損することを抑制できる。
　実施形態２では、ストッパー８２～８５は、隙間２５の全範囲を含むように配置されたが、隙間２５の範囲の一部のみを含むように配置されてもよい。また、実施形態４では、ストッパー１３２～１３５は、隙間２５の全範囲を含むように配置されたが、隙間２５の範囲の一部のみに配置されてもよい。ただし、ストッパーが隙間２５の広い範囲に対して配置される方が、振動板２１～２４のＸ軸方向の変位を抑制できる。
　実施形態１～４のストッパーに加えて、図４の比較例２のように、連結梁３５のＺ軸方向の変位を規制するストッパー９０が、連結梁３５のＺ軸負側およびＺ軸正側に隣接して配置されてもよい。これにより、光学反射素子１に対してＺ軸方向に衝撃が付与された場合に、連結梁３５のＺ軸方向の変位を抑制できる。
　実施形態１、２では、ストッパー８１～８６が固定部１０からＸ－Ｙ平面内に突出して形成され、実施形態３、４では、ストッパー１３１～１３６が構造体２００からＺ軸正方向に突出して形成された。しかしながら、これに限らず、１つの光学反射素子１において、固定部１０からＸ－Ｙ平面内に突出して形成されるストッパーと、構造体２００からＺ軸正方向に突出して形成されるストッパーとが、混在してもよい。
　実施形態２、４では、ミアンダ構造１ａの５つの隙間２５の全てにストッパーが配置されたが、ミアンダ構造１ａの５つの隙間２５のうち、少なくとも１つの隙間２５にストッパーが配置されてもよい。この場合、ストッパー８１、１３１は省略されてもよい。ただし、実施形態２、４に示したように、全ての隙間２５にストッパーが配置される方が、ミアンダ構造１ａのＸ軸方向への変位を確実に抑制できる。
　実施形態１、２では、図３を参照して説明したように、ストッパー８１～８６の高さ範囲は、連結梁３５の高さ範囲に一致していたが、連結梁３５の高さ範囲を含み、連結梁３５の高さ範囲より広くてもよい。実施形態３、４では、図１１を参照して説明したように、ストッパー１３１～１３６の上面は、連結梁３５の上面に一致していたが、連結梁３５の上面よりも上に位置づけられてもよい。このように、ストッパーが連結梁３５の高さ範囲よりも広く設定されると、ストッパーに隣接する連結梁３５および振動板２１～２４の変位を確実に抑制できる。
　実施形態１～４では、構造体２００は、光学反射素子１とは別の構成であったが、光学反射素子１の一部に含められてもよい。
　実施形態１～４では、構造体２００は、固定部１０の下方に配置されたが、固定部１０の上方に配置されてもよい。この場合、ミラー７０に入射しミラー７０により反射される光を妨げないように、ミラー７０の上方に位置する構造体２００の部分に、上下に貫通する開口が形成される。実施形態３、４において、構造体２００が固定部１０の上方に配置される場合、ストッパー８１、１３１は、構造体２００の下面から下方向に延びて形成される。
　実施形態１～４において、デバイス層１０１は、Ｓｉにより構成されたが、他の材料により構成されてもよい。駆動部５０、６０は、図２に示したように圧電体を含むよう構成されたが、振動板２１～２４を振動させることが可能な機構等により構成されてもよい。駆動部５０、６０を構成する材料は、図２を参照して説明した材料に限らない。
　実施形態１～４では、振動板２１～２４は、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に長い長方形形状を有したが、Ｙ軸方向に比べてＸ軸方向に長い長方形形状を有してもよく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の長さが等しい正方形形状を有してもよい。
　実施形態１～４では、可動部４０を挟んで、一対のミアンダ構造１ａ（振動板２１～２４および接続部３１～３４）、一対の連結梁３５および一対のストッパーが配置された。しかしながら、これに限らず、ミアンダ構造１ａ、連結梁３５およびストッパーは、可動部４０のＸ軸正側およびＸ軸負側のいずれか一方にのみ配置されてもよい。この場合、ミアンダ構造１ａ、連結梁３５およびストッパーが配置された側とは反対側に、可動部４０と固定部とを接続し、回動軸Ｒ１０に沿って直線状に延びる接続梁が配置されてもよい。
　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　１　光学反射素子
　１ａ　ミアンダ構造
　１０　固定部
　２１～２４　振動板
　２５　隙間
　３５　連結梁
　３５ａ　部分
　４０　可動部
　５０、６０　駆動部
　７０　ミラー
　８１～８６　ストッパー
　１３１～１３６　ストッパー
　２００　構造体
　Ｐ１　連結位置
　Ｒ１０　回動軸

Claims (12)

  1. 　ミラーが形成された可動部と、
    　前記可動部を支持する固定部と、
    　前記可動部と前記固定部との間に配置されたミアンダ型の振動板と、
    　前記振動板と前記可動部とを連結する連結梁と、
    　前記振動板に配置され、前記可動部を回動軸について回動させる駆動部と、
    　前記振動板および前記連結梁の少なくとも一方に、前記回動軸に平行な方向に隣接して配置され、少なくとも前記振動板の変位を規制するストッパーと、を備える、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  2. 　請求項１に記載の光学反射素子において、
    　前記ストッパーは、前記振動板と前記連結梁との連結位置に対し前記回動軸に平行な方向に隣接している、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  3. 　請求項１または２に記載の光学反射素子において、
    　前記連結梁は、前記振動板よりも剛性が高く、
    　前記ストッパーは、前記連結梁に対し前記回動軸に平行な方向に隣接している、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  4. 　請求項３に記載の光学反射素子において、
    　前記連結梁は、前記回動軸に交差する方向に延びる部分を有し、
    　前記ストッパーは、前記連結梁の前記部分に対し前記回動軸に平行な方向に隣接している、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  5. 　請求項４に記載の光学反射素子において、
    　前記連結梁の前記部分は、前記回動軸に略垂直に交差する方向に延びている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  6. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の光学反射素子において、
    　前記ストッパーは、前記振動板のミアンダ構造の、前記回動軸に平行な方向における少なくとも１つの隙間に配置されている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  7. 　請求項６に記載の光学反射素子において、
    　前記ストッパーは、前記振動板のミアンダ構造の、前記回動軸に平行な方向における全ての隙間に配置されている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  8. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の光学反射素子において、
    　前記ストッパーは、前記光学反射素子の上方または下方に位置する構造体から延びている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  9. 　請求項８に記載の光学反射素子において、
    　前記構造体は、前記固定部を支持する部材である、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  10. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の光学反射素子において、
    　前記ストッパーは、前記光学反射素子の周囲を囲む構造体から延びている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  11. 　請求項１０に記載の光学反射素子において、
    　前記構造体は、前記固定部である、
    ことを特徴とする光学反射素子。
     
  12. 　請求項１ないし１１の何れか一項に記載の光学反射素子において、
    　一対の前記振動板、一対の前記連結梁および一対の前記ストッパーが、それぞれ、前記可動部を挟んで配置され、
    　一対の前記振動板に、それぞれ、前記駆動部が配置されている、
    ことを特徴とする光学反射素子。
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