特開 2023-95943 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023095943

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/18 20060101AFI20230629BHJP

   G02B 26/10 20060101ALN20230629BHJP

   G02B 26/08 20060101ALN20230629BHJP

【ＦＩ】

H02K33/18 C

H02K33/18 A

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075688

(22)【出願日】2023-05-01

(62)【分割の表示】P 2021194093の分割

【原出願日】2013-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】藤本 健二郎

(57)【要約】

【課題】容易な構成で適切な駆動力を実現する。
【解決手段】駆動装置（１０１）は、被駆動部と連結した第１ベース部（１１０）と、第１ベース部上に配置されたコイル（３００）と、コイルの外周の一部を囲うように配置された第１磁石（７１０）と、コイルの外周の一部であって、第１磁石により囲われていない部分を囲うように配置された第２磁石（７２０）と、第１磁石上に設けられた第１ミドルヨーク（８１０）と、第２磁石上に設けられた第２ミドルヨーク（８２０）とを備え、第１磁石は、第２磁石よりも小さく、第１ミドルヨークは、コイルから被駆動部が配置された方向にある第２ミドルヨークまでの距離より、コイルから見て異なる方向にある第１ミドルヨークまでの距離が近くなるように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被駆動部と連結した第１ベース部と、
前記第１ベース部上に配置されたコイルと、
前記コイルの外周の一部を囲うように配置された第１磁石と、
前記コイルの外周の一部であって、前記第１磁石により囲われていない部分を囲うように配置された第２磁石と、
前記第１磁石上に設けられた第１ミドルヨークと、
前記第２磁石上に設けられた第２ミドルヨークと
を備え、
前記第１磁石は、前記第２磁石よりも小さく、
前記第１ミドルヨークは、前記コイルから前記被駆動部が配置された方向にある前記第２ミドルヨークまでの距離より、前記コイルから前記方向とは異なる方向にある前記第１ミドルヨークまでの距離が近くなるように配置されている
ことを特徴とする駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばミラー等の被駆動物を駆動させるＭＥＭＳスキャナ等の駆動装置の技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生などの多様な技術分野において、半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスについての研究が活発に進められている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、例えば、光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を具現するディスプレイ分野、または所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み込むスキャニング分野では、微小構造のミラー駆動装置（光スキャナないしはＭＥＭＳスキャナ）が注目されている。

【0003】

ミラー駆動装置では、コイルと磁石を用いてミラーを駆動する構成が一般的である。この場合、コイルに電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によってミラーに対して回転方向の力が加えられ、その結果、ミラーが回転させられる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－２３１２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１では、コイルの側方に２つの磁石を配置することで磁界を発生させている。しかしながら、例えばＭＥＭＳスキャナと磁石とを平面的に重なるように配置しようとする場合、ＭＥＭＳスキャナの駆動領域確保のために、磁石の配置スペースが限定されてしまう。他方で、磁石にはＭＥＭＳスキャナに対してバランスのよい磁場を付与するものであることが望ましい。このため、磁石を適切にレイアウトすることは容易ではなく、結果として装置構成の複雑化や大型化を招くおそれもある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、容易な構成で適切な駆動力を実現可能な駆動装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、駆動装置は、被駆動部と連結した第１ベース部と、前記第１ベース部上に配置されたコイルと、前記コイルの外周の一部を囲うように配置された第１磁石と、前記コイルの外周の一部であって、前記第１磁石により囲われていない部分を囲うように配置された第２磁石と、前記第１磁石上に設けられた第１ミドルヨークと、前記第２磁石上に設けられた第２ミドルヨークとを備え、前記第１磁石は、前記第２磁石よりも小さく、前記第１ミドルヨークは、前記コイルから前記被駆動部が配置された方向にある前記第２ミドルヨークまでの距離より、前記コイルから前記方向とは異なる方向にある前記第１ミドルヨークまでの距離が近くなるように配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例に係るＭＥＭＳスキャナを表側から見た場合の構成を示す平面図である。

【図2】実施例に係るＭＥＭＳスキャナを裏側から見た場合の構成を示す平面図である。

【図3】実施例に係るＭＥＭＳスキャナの積層構造を示す断面図である。

【図4】実施例に係るＭＥＭＳスキャナの動作の態様を概念的に示す側面図である。

【図5】実施例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。

【図6】実施例に係るＭＥＭＳスキャナに磁場を印加する部材の構成を示す断面図である。

【図7】コイルに磁場を印加する部材の位置関係を示す概念図である。

【図8】第１比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。

【図9】第２比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。

【図10】Ｖ軸駆動時におけるミドルヨークとの干渉の有無について説明する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、駆動装置の実施形態について順に説明する。

【0010】

＜１＞
本実施形態の駆動装置は、第１ベース部と、第２ベース部と、前記第１ベース部と前記第２ベース部とを連結する弾性部と、前記第１ベース部上に配置されたコイルと、前記コイルの一方側に配置された第１磁石と、前記コイルから見て前記第１磁石とは反対側に配置された第２磁石と、前記第１磁石の前記コイルと対向する面上に設けられた第１ミドルヨークと、前記第２磁石の前記コイルと対向する面上に設けられた第２ミドルヨークとを備え、前記第１磁石は、前記第２磁石よりも小さく、前記第１ミドルヨークは、前記第２ミドルヨークよりも前記コイルに近い位置に配置されている。

【0011】

本実施形態の駆動装置によれば、第１ベース部と第２ベース部とが、弾性を有する弾性部（例えば、後述するバネ部等）によって直接的に又は間接的に連結（言い換えれば、接続）されている。ここで、弾性部が弾性を有していることに起因して、弾性部の剛性は、第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方の剛性よりも低いことが好ましい。言い換えれば、弾性部は、第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方よりも相対的に変形しやすいことが好ましい。更に言い換えれば、弾性部が相対的に変形し易い一方で第１ベース部及び第２ベース部の双方又は一方は相対的に変形しにくいことが好ましい。

【0012】

第１ベース部上には、コイルが配置されている。例えば、第１ベース部は開孔部を有する枠状のフレームとして構成され、開孔部を周回するようにコイルが巻回される。また、コイルの一方側には第１磁石が配置されており、コイルから見て第１磁石とは反対側には第２磁石が配置されている。即ち、コイルを挟むようにして２つの磁石が配置されている。このため、コイル周辺には２つの磁石に起因する磁場が発生する。従って、コイルに所定の制御電流を流すことにより、コイルに対するローレンツ力を発生させることができる。

【0013】

第１磁石のコイルに対向する側の面と、第２磁石のコイルに対向する側の面とは、典型的には異なる極性とされる。具体的には、第１磁石のコイルに対向する側の面がＮ極である場合は、第２磁石のコイルに対向する側の面はＳ極とされる。或いは、第１磁石のコイルに対向する側の面がＳ極である場合は、第２磁石のコイルに対向する側の面はＮ極とされる。この場合に、コイルに制御電流を流すと、コイルの第１磁石側と、第２磁石側とには、それぞれ向きの異なるローレンツ力が発生する。このようなローレンツ力は、コイルが配置された第１ベース部を回転運動させるための駆動力として働く。尚、このような駆動力は、第１ベース部に連結された弾性部を介して、第２ベース部に伝達可能とされてもよい。

【0014】

第１磁石のコイルと対向する面上には、第１ミドルヨークが設けられている。また、第２磁石のコイルと対向する面上には、第２ミドルヨークが設けられている。第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークは、例えば純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、センダスト等の比透磁率が高い軟磁性材料を含んで構成されることが好ましい。このような第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークによれば、第１磁石及び第２磁石より発生する磁束を、コイルに対して好適に集束させることができる。従って、コイルに付与される駆動力を向上させることができる。

【0015】

ここで本実施形態では特に、第１磁石が、第２磁石よりも小さいものとして構成されている。より具体的には、例えば第１磁石のコイル側の表面積が、第２磁石のコイル側の表面積より狭くなるように構成されている。これに加えて、第１ミドルヨークは、第２ミドルヨークよりもコイルに近い位置に配置されている。即ち、小さい方の磁石に設けられたミドルヨークは、大きい方の磁石に設けられたミドルヨークよりも、コイルに近い位置に配置されている。

【0016】

上述した構成によれば、第１磁石が第２磁石よりも小さいことに起因して、第１磁石がコイルに与える磁場は、第２磁石がコイルに与える磁場よりも小さいものとなる。しかしながら、第１磁石に設けられた第１ミドルヨークが第２磁石に設けられた第２ミドルヨークよりもコイルに近接しているため、第１ミドルヨークは第２ミドルヨークよりもコイルに対する磁束集束効果が高い。よって、第１磁石と第２磁石の大きさに起因する磁場の大きさの違いが、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークの距離の違いに起因する磁束集束効果の違いより相殺され、結果としてコイルに対してバランスのとれた磁場を与えることができる。これにより、コイルに発生するローレンツ力を偶力に近づけることができ、第１ベース部のより好適な駆動が実現できる。

【0017】

尚、バランスのとれた磁場は、第１磁石及び第２磁石の大きさを揃えても実現可能と考えられるが、磁石の配置可能スペース次第では、２つの磁石の大きさを揃えることが難しい場合もある。特に、本実施形態のように、コイルが設けられる第１ベース部に第２ベース部が接続される態様においては、各部材をコイルに対して非対称に配置することが要求される可能性が高い。

【0018】

しかるに本実施形態では、上述したように、第１磁石及び第２磁石に大きさの違いがある場合であっても、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークとコイルとの距離を調整することで、適切な磁場をコイルに与えることができる。従って、コイルに対して適切な駆動力を付与し、好適な駆動を実現できる。

【0019】

＜２＞
本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第２磁石は、前記コイルから見て前記第２ベース部側に配置されている。

【0020】

この態様によれば、大きい方の磁石である第２磁石が、コイルから見て第２ベース部側に配置される。言い換えれば、小さい方の磁石は、コイルから見て第２ベース部とは反対側に配置されることになる。

【0021】

ここで、第２磁石が設けられる第２ベース部側には、必然的に第２ベース部を配置するためのスペースが生じる。よって、例えば第２ベース部と平面的に重なるスペースを利用すれば、比較的大きい第２磁石を配置することが容易である。

【0022】

他方で、第２ベース部も第１駆動部から伝達される駆動力で駆動することを考えれば、第２ベース部が駆動する領域を確保しておくことが求められる。しかしながら、ミドルヨークのようにコイルに近い位置（言い換えれば、第２ベース部にも近い位置）に配置されることが望まれる部材は、第２ベース部の駆動を妨げてしまうおそれがある。

【0023】

しかしながら、第２磁石に設けられる第２ミドルヨークは、第１ミドルヨークよりもコイルとの距離が大きくされるものである。従って、第２ミドルヨークは、例えば第２ベース部の駆動領域を妨げない程度に距離を置いて配置することが容易である。

【0024】

＜３＞
上述の如く第２磁石が第２ベース部側に配置される態様では、前記第１磁石は、前記第１ベース部の前記第２ベース部と対向しない側の第１の辺に沿って設けられた第１部分と、前記第１の辺と隣り合う第２の辺に沿って設けられた第２部分とを有しており、前記第２磁石は、前記第１ベース部の前記第２ベース部と対向する側の第３の辺に沿って設けられた第３部分と、前記第３の辺と隣り合う第４の辺に沿って設けられた第４部分とを有しており、前記第１部分は、前記第３部分よりも小さく、前記第１ミドルヨークのうち前記第１部分の面上に設けられた部分は、前記第２ミドルヨークのうち前記第３部分の面上に設けられた部分よりも前記コイルに近い位置に配置されてもよい。

【0025】

この場合、第１磁石の第１部分が、第２磁石の第３部分よりも小さく設けられる。具体的には、第１ベース部の第１の辺（即ち、第２ベース部と対向しない側の辺）に沿って設けられた第１部分が、第１ベース部の第３の辺（即ち、第２ベース部と対向する側の辺）に沿って設けられた第３部分よりも小さく設けられる。従って、第２ベース部側に配置される第２磁石の方が、第１磁石よりも大きいものとされる。尚、その他の第２部分及び第４部分の大きさについては、典型的には概ね同程度とされるが、特に限定されるものではない。

【0026】

他方で、第１ミドルヨークのうち第１部分の面上に設けられた部分は、第２ミドルヨークのうち第３部分の面上に設けられた部分よりも、コイルに近い位置に配置される。よって、第１部分と第３部分の大きさに起因する磁場の大きさの違いが、第１部分及び第３部分の各々に設けられたミドルヨークの距離の違いに起因する磁束集束効果の違いより相殺される。従って、コイルに対してバランスのとれた磁場を与えることができる。

【0027】

＜４＞
本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第１ミドルヨーク及び前記第２ミドルヨークは、前記第１ベース部及び前記第２ベース部と平面的に見て重ならないように配置されている。

【0028】

この態様によれば、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークが、第１ベース部及び第２ベース部の駆動を妨げてしまうことを回避できる。言い換えれば、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークは、平面的には第１ベース部及び第２ベース部とは重ならないように配置されるものの、高さ的にみれば第１ベース部及び第２ベース部に近接した状態で配置できる。従って、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークによる磁束集束機能を効果的に発揮させることができる。

【0029】

＜５＞
本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第１ベース部の開孔部に挿通されたヨークを更に備える。

【0030】

この態様によれば、第１ベース部の開孔部に挿通されたヨークにより、コイルに対して磁束を集束させることができる。よってコイルに制御電流を流すことで発生するローレンツ力を高めることができる。即ち、コイルにより付与される駆動力を大きくすることができる。ヨークは、第１ミドルヨーク及び第２ミドルヨークと同様に、例えば純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、センダスト等の比透磁率が高い軟磁性材料を含んで構成されることが好ましい。

【0031】

尚、ヨークによる磁束の集束効果を高めるためには、ヨークとコイルとの距離は小さい方が好ましい。このためヨークは、コイルの配置された第１ベース部の駆動を妨げない範囲で大きくされることが好ましい。また、ヨークの断面は、第１ベース部の開孔部の形状に近い形状であることが好ましい。

【0032】

更に、ヨークは、例えば第１ベース部の下方側から上方側へ挿通されるが、ヨークによる磁束の集束効果を高めるためには、ヨークをある程度上方まで延びるように構成することが好ましい。このためヨークは、コイルの配置された第１ベース部の駆動を妨げない範囲で長く構成されることが好ましい。

【0033】

＜６＞
本実施形態の駆動装置の他の態様では、前記第２ベース部に支持された被駆動部を更に備える。

【0034】

この態様によれば、第２ベース部は、例えばミラー等として構成される被駆動部を支持している。このとき、第２ベース部は、被駆動部が駆動可能（例えば、回転可能又は移動可能）となるように被駆動部を支持している。より具体的には、例えば第２ベース部と被駆動部とが弾性を有する弾性部によって連結されることで、第２ベース部は、駆動可能な態様で第１被駆動部を支持していてもよい。

【0035】

このような構成を有する駆動装置によれば、被駆動部を好適に駆動させる（例えば、回転させる又は移動させる）ことができる。つまり、このような構成を有する駆動装置によれば、被駆動部は好適に駆動する（例えば、回転する又は移動する）ことができる。具体的には、例えば、第１ベース部が動くと、弾性部を介して第１ベース部に連結されている第２ベース部もまた、当該第１ベース部の動きに伴って動くことになる。第２ベース部が動くと、第２ベース部によって支持されている被駆動部もまた、当該第２ベース部の動きに伴って動くことになる。その結果、被駆動部は好適に駆動することができる。

【実施例0036】

以下、図面を参照しながら、本発明の駆動装置の実施例について説明する。尚、以下では、駆動装置をＭＥＭＳスキャナに適用した例について説明する。但し、本発明の駆動装置をＭＥＭＳスキャナ以外の任意の駆動装置に適用してもよいことは言うまでもない。

【0037】

（１）基本構成
初めに、図１から図３を参照して、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の構成について説明する。ここに、図１は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１を表側から見た場合の構成を示す平面図であり、図２は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１を裏側から見た場合の構成を示す平面図である。また図３は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の積層構造を示す断面図である。

【0038】

図１及び図２に示すように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、第１ベース１１０と、第２ベース１２０と、Ｖトーションバー１５０及び１６０と、バネ部２１０と、配線バネ部２２０と、コイル３００と、ミラー４００と、Ｈトーションバー４５０とを備えて構成されている。

【0039】

第１ベース１１０は、内部に空隙（開孔部）を備える枠形状を有している。つまり、第１ベース１１０は、図中のＹ軸方向に延伸する２つの辺と図中のＸ軸方向（つまり、Ｙ軸方向に直交する方向）に延伸する２つの辺とを有すると共に、Ｙ軸方向に延伸する２つの辺とＸ軸方向に延伸する２つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。なお、図１及び図２に示す例では、第１ベース１１０は、正方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状（例えば、長方形等の矩形の形状や円形の形状等）を有していてもよい。また、第１ベースは、枠形状に限定されるものでものない。

【0040】

第１ベース上には、コイル３００が配置されている。コイル３００は、例えば相対的に導電率の高い材料（例えば、金や銅等）から構成される複数の巻き線である。本実施例では、コイル３００は、第１ベース１１０に沿った正方形の形状を有している。但し、コイル３００は、任意の形状（例えば、長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状）を有していてもよい。

【0041】

コイル３００には、図示せぬ電源端子等を介して、電源から制御電流が供給される。尚、電源は、ＭＥＭＳスキャナ１０１自身が備えている電源であってもよいし、ＭＥＭＳスキャナ１０１の外部に用意される電源であってもよい。コイル３００の周辺には、図示せぬ磁石が配置されており、コイル３００に制御電流を流すことで生ずる磁界と磁石の磁界との間の相互作用によって回転方向の力が加えられ、その結果、コイル３００が設けられている第１ベース１１０が、磁界と制御電流の方向に応じた方向に回転させられる。

【0042】

第２ベース部１２０は、第１ベース部１１０と同様に、内部に空隙を備える枠形状を有している。そして、第２ベース１２０の空隙内には、ミラー４００が配置されている。ミラー４００は、Ｈトーションバー４５０によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。

【0043】

Ｈトーションバー４５０は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。Ｈトーションバー４５０は、図１中Ｙ軸方向に延伸するように配置される。言い換えれば、Ｈトーションバー４５０は、Ｙ軸方向に延伸する長手を有すると共にＸ軸方向に延伸する短手を有する形状を有している。Ｈトーションバー４５０の一方の端部は、第２ベース１１０に接続される。また、Ｈトーションバー４５０の他方の端部は、ミラー４００に接続される。このため、ミラー４００は、Ｈトーションバー４５０の弾性によって、Ｙ軸方向に沿った軸を回転軸として回転可能となる。ミラー４００は、「被駆動部」の一具体例である。

【0044】

第１ベース１１０及び第２ベース１２０間は、バネ部２１０によって互いに連結されている。バネ部２１０は、「弾性部」の一具体例であり、第１ベース１１０においてコイル３００から得られた駆動力を、第２ベース１２０に伝達する機能を有している。また、第１ベース１１０及び第２ベース１２０間には、配線バネ部２２０が設けられている。配線バネ部２２０は、第１ベース１１０及び第２ベース１２０の電気的接続を実現するために設けられている。具体的には、配線バネ部２２０には、第１ベース１１０のコイル３００と、第２ベース１２０の配線５００とを接続するための接続配線２２５が配置されている。

【0045】

第１ベース１１０及び第２ベース１２０は、Ｖトーションバー１５０及び１６０を介して、不図示の基板ないしは支持部材等に対して固定されている（言い換えれば、ＭＥＭＳスキャナ１０１という系の内部においては固定されている）。或いは、第１ベース１１０は、不図示のサスペンション等によって吊り下げられていてもよい。

【0046】

図３に示すように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、支持層１０、活性層２０、ＢＯＸ層３０及び金属層４０の積層構造によって構成されている。ただし、他の層を含む積層構造とされても構わない。

【0047】

支持層１０及び活性層２０の各々は、例えばシリコン等を含んで構成されている。ＢＯＸ層３０は、例えばＳｉＯ_２等の酸化膜等によって構成されており、支持層１０及び活性層２０間に配置されている。ＢＯＸ層３０は、支持層１０と活性層２０とを絶縁している。金属層４０は、例えば導電率の高い金属等を含んで構成されており、活性層２０上に配置されている。金属層４０は、第１ベース１１０におけるコイル３００や、第２ベース１２０における配線５００、配線バネ部２２０における接続配線２２５等を構成している。

【0048】

支持層１０は、第１ベース１１０から、バネ部２１０及び第２ベース１２０に至るまで延在するように形成されている（具体的には、図２を参照）。一方で、活性層２０、ＢＯＸ層３０及び金属層４０は、第１ベース１１０及び第２ベース１２０には夫々形成されているものの、バネ部２１０には形成されていない。言い換えれば、バネ部２１０は、支持層２０のみによって構成されている。また、バネ部２１０は、第１ベース１１０の支持層１０及び第２ベース１２０の支持層と一体的に構成されている。なお、バネ部２１０には活性層２０が形成されていないが、配線バネ部２２０には活性層２０が形成されている（図１を参照）。このため、第１ベース１１０と第２ベース１２０の電気的接続を実現できる。

【0049】

（２）ＭＥＭＳスキャナの動作
次に、図４を参照して、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作について説明する。ここに図４は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナの動作の態様を概念的に示す側面図である。なお、図４以降の図では、説明の便宜上、図１から図３等に記載したＭＥＭＳスキャナ１０１を構成する詳細な部材について、適宜省略して簡略的に図示している。

【0050】

図４（ａ）に示すように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１では、コイル３００に対して、図中の右上方向から右下方向に向けて外部磁界が印加されている。外部磁界は、後述する磁石によって印加されている。ただし、ここでの磁界の向きは一例であり、磁界が他の方向に印加されてもよい。

【0051】

図４（ａ）及び（ｂ）において、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の動作時には、コイル３００に対して制御電流が供給される。すると、コイル３００に制御電流が供給されることで生じる磁界と外部磁界との電磁相互作用に起因してローレンツ力が発生する。具体的には、コイル３００の一端と他端とで逆向きのローレンツ力が発生する。

【0052】

ローレンツ力が発生すると、コイル３００が設けられた第１ベースが駆動する。第１ベース１１０の駆動力は、バネ部２１０を介して第２ベース１２０に伝達される。よって、第１ベース１１０の駆動に連動して第２ベース１２０も駆動する。また第２ベースの駆動力は、Ｈトーションバーを介してミラー４００にも伝達される。よって、第２ベース１２０の駆動に連動してミラー４００も駆動する。このように、コイル３００にローレンツ力が発生することで、第１ベース１１０、第２ベース１２０及びミラー４００の各々が駆動されることになる。

【0053】

ここで、コイル３００に供給される制御電流の周波数がＤＣ～数１００Ｈｚの場合、ＭＥＭＳスキャナ１０１は、Ｘ軸を中心として回転運動する。具体的には、ＭＥＭＳスキャナ１０１は、Ｖトーションバー１５０及び１６０を回転軸として回転運動する。これによりミラー４００もＸ軸を回転軸として回転運動し、いわゆる縦スキャンが実行される。

【0054】

図４（ｃ）に示すように、コイル３００に供給される制御電流が、固有共振モードに対応する周波数とされる場合、ＭＥＭＳスキャナ１０１は、Ｙ軸を中心として回転運動する。具体的には、ＭＥＭＳスキャナ１０１の第１ベース１１０、第２ベース１２０の各々が、Ｙ軸に沿った相異なる軸を回転軸として回転運動する。これによりミラー４００もＹ軸を回転軸として回転運動し、いわゆる横スキャンが実行される。

【0055】

上述した駆動時において、コイル３００に発生するローレンツ力は偶力であることが好ましい。特に、Ｙ軸を回転軸とする駆動においては、コイル３００の回転中心は、構造各部の寸法、硬さ、重さによって決まっているのみで、外力が加わった場合に影響を受けやすい。仮にコイル３００に発生するローレンツ力が偶力からずれると、共振運動に対し他の運動（例えば、コイル３００が並進する動き）が混ざり、スムースな共振運動の妨げとなる。

【0056】

コイル３００に発生するローレンツ力を偶力に近づけるためには、コイル３００に印加される磁界が水平であり、コイル３００の左右（即ち、ローレンツ力が発生する２箇所の領域）における強度が同程度であることが好ましい。

【0057】

（３）磁石及びヨークの配置
次に、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１に対する磁界を発生させる磁石及びヨークの構成について、図５から図７を参照して説明する。ここに図５は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。また図６は、実施例に係るＭＥＭＳスキャナに磁場を印加する部材の構成を示す断面図である。図７は、コイルに磁場を印加する部材の位置関係を示す概念図である。

【0058】

図５において、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１によれば、コイル３００の一方側（図中の右上方）には、第１磁石７１０が配置されている。第１磁石７１０は、コイル３００が設けられる第１ベース１１０の２辺に沿うように、くの字形状とされている。第１磁石７１０のコイル３００に対向する側の面には、第１ミドルヨーク８１０が設けられている。

【0059】

また、コイル３００の他方側（図中の左下方）には、第２磁石７２０が配置されている。第２磁石７２０は、コイル３００が設けられる第１ベース１１０の２辺（具体的には、第１磁石７１０が沿う２辺とは異なる２辺）に沿うように、くの字形状とされている。第２磁石７２０のコイル３００に対向する側の面には、第２ミドルヨーク８２０が設けられている。尚、第２磁石７２０は、第２ベース１２０の下方からＶトーションバー１６０の下方に至るまで比較的広いスペースを利用して配置される。即ち、第２磁石７２０は、第１磁石７１０より大きい磁石として構成されている。更に、第２ミドルヨーク８２０は、第２磁石７２０の表面を全て覆うのではなく、第２ベースと平面的に重ならない位置に設けられている。

【0060】

図６において、コイル３００には、下部ヨーク６５０から上方に向けて延びるヨーク６００が挿通されている。また、ＭＥＭＳスキャナ１０１の上方側には、第３磁石７３０及び第４磁石７４０が配置されている。第３磁石７３０のコイル３００に対向する側の面には、第３ミドルヨーク８３０が設けられている。第４磁石７４０のコイル３００に対向する側の面には、第４ミドルヨーク８４０が設けられている。

【0061】

ここで、上述したヨーク６００、下部ヨーク６５０、第１ミドルヨーク８１０、第２ミドルヨーク８２０、第３ミドルヨーク８３０及び第４ミドルヨーク８４０の各ヨークは、例えば純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、センダスト等の比透磁率が高い軟磁性材料を含んで構成されている。これら各ヨークによれば、第１磁石７１０、第２磁石７２０、第３磁石７３０及び第４磁石７４０により発生する磁束を、コイル３００に対して好適に集束させ、平行なものとすることができる。この結果、コイル３００に付与される駆動力を向上させることができる。

【0062】

図７において、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１では特に、第１ミドルヨーク８１０のうちコイル３００の図中右側の辺に沿う部分と、ヨーク６００との距離Ｌ１が、第２ミドルヨーク８２０のうちコイル３００の図中左側の辺に沿う部分と、ヨーク６００との距離Ｌ２よりも小さくなるように構成されている。このため、第１ミドルヨーク８１０のコイル３００に対する磁束集束機能は、第２ミドルヨーク８２０と比べて高くなる。このため、第１磁石７１０及び第２磁石７２０の大きさの違いによる磁界の強さの違いが、第１ミドルヨーク８１０及び第２ミドルヨーク８２０の距離の違いによる磁束集束機能の違いにより相殺される。言い換えれば、第１ミドルヨーク８１０及び第２ミドルヨーク８２０とヨーク６００との距離であるＬ１及びＬ２は、第１磁石７１０及び第２磁石７２０の磁界の強さの違いを相殺できるような値として調整されればよい。

【0063】

この結果、コイル３００にはバランスのよい磁界が印加されることになる。従って、駆動時にコイル３００に発生するローレンツ力を偶力に近づけることができ、より好適な駆動を実現できる。

【0064】

（４）比較例との比較
次に、図８から図１０を参照して説明する第１比較例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１ｂ及び第２比較例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１ｃとの比較により、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の有利な点について具体的に説明する。ここに図８は、第１比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。また図９は、第２比較例に係るＭＥＭＳスキャナに対する磁石及びミドルヨークの配置を示す平面図である。図１０は、Ｖ軸駆動時におけるミドルヨークとの干渉の有無について説明する概念図である。

【0065】

図８において、第１比較例に係る第１磁石７１０ｂ及び第１ミドルヨーク８１０ｂは、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の第１磁石７１０及び第１ミドルヨーク８１０（図５参照）と同様のものとして設けられている。一方で、第１比較例に係る第２磁石７２０ｂ及び第２ミドルヨーク８２０ｂは、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の第２磁石７２０及び第２ミドルヨーク８２０（図５参照）より小さいものとして設けられている。具体的には、第１比較例に係る第１磁石７１０ｂ及び第２磁石７２０ｂは、互いに同程度の大きさであり、コイル３００に対して同等の磁界を印加するものとして構成されている。

【0066】

しかしながら、第１比較例では、本実施例と比較して第２磁石７２０の大きさが小さいため、駆動効率が悪化してしまう。具体的には、第２ベース１２０の左側の空きスペースを有効活用できていないため、その分コイル３００に印加される磁界が弱くなり、コイル３００に発生するローレンツも小さくなってしまう。

【0067】

図９において、第２比較例に係る第１磁石７１０ｃ及び第１ミドルヨーク８１０ｃは、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の第１磁石７１０及び第１ミドルヨーク８１０（図５参照）と比べて大きいものとして設けられている。一方で、第１比較例に係る第２磁石７２０ｂは、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１の第２磁石７２０と同様のものとして設けられている。但し、第２実施例にかかる第２ミドルヨーク８２０は、本実施例に係る第２ミドルヨーク８２０のように部分的に設けられるのではなく、第２磁石７２０のコイル３００側の表面全体を覆うように設けられている。従って、第２比較例においても、上述した第１比較例と同様に、第１磁石７１０ｃ及び第２磁石７２０ｃは互いに同程度の大きさであり、コイル３００に対して同等の磁界を印加するものとして構成されている。

【0068】

しかしながら、第２比較例では、本実施例と比較して第１磁石７１０の大きさが大きいため、チップ外側に飛び出してしまっている。このため、磁気回路を含んだデバイス寸法が大きくなり装置の大型化を招いてしまう。

【0069】

図１０（ａ）において、第１比較例及び第２比較例では更に、第２ミドルヨーク８２０が第２ベース１２０と平面的に重なる位置に配置されている。よって、例えばＭＥＭＳスキャナ１０１ｂ又は１０１ｃがＶ軸（Ｘ軸）を回転軸とする駆動をする場合、第２ベース１２０と第２ミドルヨーク８２０とが干渉してしまう。このような干渉を回避する方法として、例えば第２ミドルヨーク８２０を第２ベース１２０から離れた位置に配置する方法も考えられるが、その分第２ミドルヨーク８２０による磁束集束機能が低下してしまう。

【0070】

他方、図１０（ｂ）において、本実施例によれば、第２ミドルヨーク８２０が第２ベース１２０と平面的に重なる位置には配置されていない。よって、例えばＭＥＭＳスキャナ１０１がＶ軸（Ｘ軸）を回転軸とする駆動をする場合であっても、第２ベース１２０と第２ミドルヨーク８２０とが干渉してしまうことを回避できる。

【0071】

以上説明したように、本実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１によれば、駆動時におけるＭＥＭＳスキャナ１０１との干渉を回避可能な態様で、複数の磁石及びヨークが配置されており、コイル３００に対してバランスのよい磁界が印加される。従って、ＭＥＭＳスキャナ１０１の好適な駆動が実現される。

【0072】

なお、上述した各実施例に係るＭＥＭＳスキャナ１０１は、例えば、ヘッドアップディスプレイや、ヘッドマウントディスプレイや、レーザスキャナや、レーザプリンタや、走査型駆動装置等の各種電子機器に対して適用することができる。従って、これらの電子機器もまた、本発明の範囲に含まれるものである。

【0073】

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う駆動装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

【符号の説明】

【0074】

１０ 支持層
２０ 活性層
３０ ＢＯＸ層
４０ 金属層
１０１ ＭＥＭＳスキャナ
１１０ 第１ベース
１２０ 第２ベース
１５０，１６０ Ｖトーションバー
２１０ バネ部
２２０ 配線バネ部
２２５ 接続配線
３００ コイル
４００ ミラー
４５０ Ｈトーションバー
５００ 配線
６００ ヨーク
６５０ 下部ヨーク
７１０ 第１磁石
７２０ 第２磁石
７３０ 第３磁石
７４０ 第４磁石
８１０ 第１ミドルヨーク
８２０ 第２ミドルヨーク
８３０ 第３ミドルヨーク
８４０ 第４ミドルヨーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】