特許 7395001 マイクロミラーデバイス及び光走査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】マイクロミラーデバイス及び光走査装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20231201BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

G02B26/10 C

B81B3/00

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022541159

(86)(22)【出願日】2021-06-29

(86)【国際出願番号】 JP2021024536

(87)【国際公開番号】W WO2022030146

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-01-25

(31)【優先権主張番号】P 2020132638

(32)【優先日】2020-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青島 圭佑

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１６８３８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８０８７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１６１９４３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０８ － ２６／１０

Ｂ８１Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項8】

請求項６又は請求項７に記載のマイクロミラーデバイスと、
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを駆動するプロセッサと、
を備える光走査装置であって、
前記プロセッサは、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータに駆動信号を与えることにより、前記ミラー部を、前記第１軸及び前記第２軸の周りにそれぞれ共振させる、
光走査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、マイクロミラーデバイス及び光走査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン（Ｓｉ）の微細加工技術を用いて作製される微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）デバイスの１つとしてマイクロミラーデバイス（マイクロスキャナともいう。）が知られている。このマイクロミラーデバイスは小型かつ低消費電力であることから、レーザーディスプレイ、レーザープロジェクタ、光干渉断層計などへの幅広い応用が期待されている。

【0003】

マイクロミラーデバイスの駆動方式は様々であるが、圧電体の変形を利用した圧電駆動方式は、他の方式に比べて発生するトルクが高く、高スキャン角が得られるとして有望視されている。特に、レーザーディスプレイのように高いスキャン角が必要な場合には、圧電駆動方式のマイクロミラーデバイスを共振駆動で駆動することにより、より高いスキャン角が得られる。

【0004】

レーザーディスプレイに用いられる一般的なマイクロミラーデバイスは、ミラー部と、圧電方式のアクチュエータとを備える（例えば、特開２０１７－１３２２８１号公報参照）。ミラー部は、互いに直交する第１軸及び第２軸の周りに揺動自在である。アクチュエータは、外部から供給される駆動電圧に応じて、ミラー部を、第１軸及び第２軸の周りに揺動させる。上述のスキャン角は、ミラー部の振れ角の最大値（以下、最大振れ角という。）に対応する。

【0005】

レーザーディスプレイの性能指標として解像度と視野角とが挙げられる。解像度と視野角には、マイクロミラーデバイスのミラー部の揺動周波数と最大振れ角とが関連する。例えば、リサージュスキャン型レーザーディスプレイでは、ミラー部を、第１軸及び第２軸の周りに、異なる二種類の周波数で同時に揺動させることにより二次元光走査を行う。

【0006】

上記のような２軸駆動型のマイクロミラーデバイスでは、ジンバル構造が採用されることが多い。ジンバル構造のマイクロミラーデバイスは、例えば、ミラー部と、第１支持部と、可動枠と、第２支持部とを有する。第１支持部は、ミラー部を第１軸周りに揺動可能に支持する。可動枠は、第１支持部に接続されている。第２支持部は、可動枠に接続され、ミラー部及び可動枠を第２軸の周りに揺動可能に支持する。

【0007】

ここで、ミラー部の第１軸周りの最大振れ角を向上させるには、揺動時に第１支持部にかかる内部応力を緩和させ、内部応力がＳｉの限界応力に達しないようにする必要がある。第１支持部にかかる内部応力を緩和するために、可動枠に折り返し構造を設けることが知られている。

【0008】

例えば、特開２０１６－２０６２３５号公報には、第１支持部に対応する捩り梁のミラー部とは反対側の端部に、折り返し構造を有する連結部を接続することが示されている（特開２０１７－１３２２８１号公報の図３参照）。折り返し構造は、連結部に第１スリット及び第２スリットを形成ことにより構成されている。第１スリット及び第２スリットは、ミラー平面に平行で、かつ捩り梁に直交する方向に沿って直線状に延在している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特開２０１６－２０６２３５号公報に記載のマイクロミラーデバイスでは、捩り梁にかかる応力を緩和させるためには、第１スリット及び第２スリットの長さを長くする必要がある。特開２０１６－２０６２３５号公報に記載のマイクロミラーデバイスは、１軸駆動型であるので、第１スリット及び第２スリットの長さは、ミラー部の揺動に影響を与えない。

【0010】

しかしながら、特開２０１６－２０６２３５号公報に記載のマイクロミラーデバイスを２軸駆動型に適用した場合には、第１スリット及び第２スリットの長さを長くすると、連結部の外側に設けられる第２軸周りの慣性モーメントが増加する。第２軸周りの慣性モーメントが増加すると、第２軸周りの共振周波数が低下する。この結果、光走査による解像度の低下を招いてしまう。

【0011】

また、第１支持部にかかる内部応力を緩和するための簡単な方法として、第１支持部を延伸させることが考えられる。しかしながら、この場合にも第１支持部の長さが長くなることにより第２軸周りの慣性モーメントが増加し、第２軸周りの共振周波数が低下してしまう。

【0012】

このように、２軸駆動型のマイクロミラーデバイスにおいて、第２軸周りの共振周波数を低下させることなく、第１支持部にかかる内部応力を緩和することにより、第１軸周りの最大振れ角を大きくすることが望まれている。

【0013】

本開示の技術は、第２軸周りの共振周波数を低下させることなく、第１軸周りの最大振れ角を大きくすることを可能とするマイクロミラーデバイス及び光走査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、本開示のマイクロミラーデバイスは、入射光を反射する反射面を有するミラー部と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内にある第１軸上でミラー部と接続され、かつミラー部を第１軸周りで揺動可能に支持する第１支持部と、第１支持部に接続され、第１軸を挟んで対向した一対の可動枠と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内であって第１軸に直交する第２軸上で可動枠に接続され、かつミラー部と第１支持部と可動枠とを第２軸周りで揺動可能に支持する第２支持部と、第２支持部に接続され、第２軸を挟んで対向した一対の第１アクチュエータであって、圧電素子を有する第１アクチュエータと、を備えたマイクロミラーデバイスであって、
第１支持部は、第１軸に沿って延伸した主軸と、第１軸を挟んで主軸の両側に対称に配置され、第１軸に沿って延伸した複数の副軸とで構成され、第１支持部は、複数の副軸が接続されることにより形成された３個以上の折り返し部を有する折り返し構造を備え、折り返し部の内側の曲率半径を、第１軸に近い方から順にＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３・・・とした場合に、
０．７３≦Ｒ_ｋ＋１／Ｒ_ｋ≦０．９ （ｋ＝１，２，・・・）
の関係を満たす。

【0015】

主軸、及び複数の副軸は、それぞれ厚みが均一であることが好ましい。

【0016】

第１アクチュエータは、延伸方向に直交する方向への幅の少なくとも一部が、主軸の第２軸に沿った方向への幅よりも大きいことが好ましい。

【0017】

可動枠及び第１アクチュエータは、それぞれＵ字形状であることが好ましい。

【0018】

第１アクチュエータは、ミラー部及び可動枠に第２軸周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部を第２軸周りに揺動させることが好ましい。

【0019】

第１アクチュエータを囲んで配置された固定枠と、第１アクチュエータと固定枠とを接続する接続部と、接続部に接続され、固定枠の内側に配置された第２アクチュエータであって、圧電素子を有する第２アクチュエータと、を備え、第２アクチュエータは、ミラー部、可動枠、及び第１アクチュエータに第１軸周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部を第１軸周りに揺動させることが好ましい。

【0020】

接続部は、第１軸に沿って配置されていることが好ましい。

【0021】

上記マイクロミラーデバイスと、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを駆動するプロセッサと、を備える光走査装置であって、プロセッサは、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータに駆動信号を与えることにより、ミラー部を、第１軸及び第２軸の周りにそれぞれ共振させる光走査装置。

【発明の効果】

【0022】

本開示の技術によれば、第２軸周りの共振周波数を低下させることなく、第１軸周りの最大振れ角を大きくすることを可能とするマイクロミラーデバイス及び光走査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】光走査装置の概略図である。

【図2】駆動制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図3】マイクロミラーデバイスの外観斜視図である。

【図4】マイクロミラーデバイスを光入射側から見た平面図である。

【図5】図４のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図6】図４のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

【図7】第２アクチュエータの駆動例を示す図である。

【図8】第１アクチュエータの駆動例を示す図である。

【図9】第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示す図である。

【図10】第１支持部２１及び第２支持部２３の構成を示す図である。

【図11】マイクロミラーデバイスの構成要素の寸法に関するパラメータを示す図である。

【図12】マイクロミラーデバイスの構成要素の寸法に関するパラメータを示す図である。

【図13】マイクロミラーデバイスの構成要素の寸法に関するパラメータを示す図である。

【図14】マイクロミラーデバイスの構成要素の寸法に関するパラメータを示す図である。

【図15】シミュレーションで用いた各種パラメータの設定値を示す図である。

【図16】複数のモデルについてのシミュレーション結果を示す図である。

【図17】ミーゼス応力と第１共振周波数との関係を示すグラフである。

【図18】ミーゼス応力と第２共振周波数との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

添付図面に従って本開示の技術に係る実施形態の一例について説明する。

【0025】

図１は、一実施形態に係る光走査装置１０を概略的に示す。光走査装置１０は、マイクロミラーデバイス（以下、ＭＭＤ（Micro Mirror Device）という。）２と、光源３と、
駆動制御部４とを有する。光走査装置１０は、駆動制御部４の制御に従って、光源３から照射された光ビームＬをＭＭＤ２により反射することにより被走査面５を光走査する。被走査面５は、例えばスクリーンである。

【0026】

ＭＭＤ２は、第１軸ａ_１と、第１軸ａ_１に直交する第２軸ａ_２との周りに、ミラー部２０（図３参照）を揺動させることを可能とする圧電型２軸駆動方式のマイクロミラーデバイスである。以下、第１軸ａ_１と平行な方向をＸ方向、第２軸ａ_２と平行な方向をＹ方向、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２に直交する方向をＺ方向という。

【0027】

光源３は、光ビームＬとして、例えばレーザ光を発するレーザ装置である。光源３は、ＭＭＤ２のミラー部２０が静止した状態において、ミラー部２０が備える反射面２０Ａ（図３参照）に垂直に光ビームＬを照射することが好ましい。

【0028】

駆動制御部４は、光走査情報に基づいて光源３及びＭＭＤ２に駆動信号を出力する。光源３は、入力された駆動信号に基づいて光ビームＬを発生してＭＭＤ２に照射する。ＭＭＤ２は、入力された駆動信号に基づいて、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに揺動させる。

【0029】

詳しくは後述するが、駆動制御部４は、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りにそれぞれ共振させることにより、ミラー部２０で反射される光ビームＬは、被走査面５上においてリサージュ波形を描くように走査される。この光走査方式は、リサージュスキャン方式と呼ばれる。

【0030】

光走査装置１０は、例えば、リサージュスキャン方式のレーザーディスプレイに適用される。具体的には、光走査装置１０は、ＡＲ（Augmented Reality）グラス又はＶＲ（Virtual Reality）グラス等のレーザースキャンディスプレイに適用可能である。

【0031】

図２は、駆動制御部４のハードウェア構成の一例を示す。駆動制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０、ＲＯＭ（Read Only Memory）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、光源ドライバ４３、及びＭＭＤドライバ４４を有する。ＣＰＵ４０は
、ＲＯＭ４１等の記憶装置からプログラム及びデータをＲＡＭ４２に読み出して処理を実行することにより、駆動制御部４の全体の機能を実現する演算装置である。ＣＰＵ４０は、本開示の技術に係るプロセッサの一例である。

【0032】

ＲＯＭ４１は、不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ４０が処理を実行するためのプログラム、及び前述の光走査情報等のデータを記憶している。ＲＡＭ４２は、プログラム及びデータを一時的に保持する不揮発性の記憶装置である。

【0033】

光源ドライバ４３は、ＣＰＵ４０の制御に従って、光源３に駆動信号を出力する電気回路である。光源ドライバ４３においては、駆動信号は、光源３の照射タイミング及び照射強度を制御するための駆動電圧である。

【0034】

ＭＭＤドライバ４４は、ＣＰＵ４０の制御に従って、ＭＭＤ２に駆動信号を出力する電気回路である。ＭＭＤドライバ４４においては、駆動信号は、ＭＭＤドライバ４４のミラー部２０を揺動させるタイミング、周期、及び振れ角を制御するための駆動電圧である。

【0035】

ＣＰＵ４０は、光走査情報に基づいて光源ドライバ４３及びＭＭＤドライバ４４を制御する。光走査情報は、被走査面５に走査する光ビームＬの走査パターンと、光源３の発光タイミングとを含む情報である。

【0036】

次に、図３～図６を用いてＭＭＤ２の一例を説明する。図３は、ＭＭＤ２の外観斜視図である。図４は、ＭＭＤ２を光入射側から見た平面図である。図５は、図４のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図６は、図４のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

【0037】

図３に示すように、ＭＭＤ２は、ミラー部２０、一対の第１支持部２１、一対の可動枠２２、一対の第２支持部２３、一対の第１アクチュエータ２４、一対の第２アクチュエータ２５、一対の接続部２６、及び固定枠２７を有する。ＭＭＤ２は、いわゆるＭＥＭＳスキャナである。

【0038】

ミラー部２０は、入射光を反射する反射面２０Ａを有する。反射面２０Ａは、ミラー部２０の一面に設けられた、例えば、金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜で形成されている。反射面２０Ａの形状は、例えば、第１軸ａ_１と第２軸ａ_２との交点を中心とした円形状である。

【0039】

第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２は、ミラー部２０が静止した静止時において反射面２０Ａを含む平面内に存在する。ＭＭＤ２の平面形状は、矩形状であって、第１軸ａ_１に関して線対称であり、かつ第２軸ａ_２に関して線対称である。

【0040】

一対の第１支持部２１は、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。また、第１支持部２１の各々は、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。第１支持部２１は、第１軸ａ_１上でミラー部２０と接続されており、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りに揺動可能に支持している。

【0041】

一対の可動枠２２は、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ_１に関して線対称となる形状である。可動枠２２の各々は、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。また、可動枠２２の各々は、ミラー部２０の外周に沿って円弧状に湾曲したＵ字形状である。可動枠２２の両端はそれぞれ第１支持部２１に接続されている。

【0042】

第１支持部２１と可動枠２２とは、互いに接続されることにより、ミラー部２０を囲んでいる。

【0043】

一対の第２支持部２３は、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。第２支持部２３の各々は、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。第２支持部２３は、第２軸ａ_２上で可動枠２２に接続されており、ミラー部２０と第１支持部２１と可動枠２２を、第２軸ａ_２周りに揺動可能に支持している。また、第２支持部２３の両端はそれぞれ第１アクチュエータ２４に接続されている。

【0044】

一対の第１アクチュエータ２４は、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。また、第１アクチュエータ２４の各々は、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。第１アクチュエータ２４は、第１支持部２１の外周に沿って湾曲したＵ字形状である。第１アクチュエータ２４は、圧電素子を備えた圧電アクチュエータである。

【0045】

第２支持部２３と第１アクチュエータ２４とは、互いに接続されることにより、ミラー部２０、第１支持部２１、及び可動枠２２を囲んでいる。

【0046】

一対の第２アクチュエータ２５は、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。また、第２アクチュエータ２５の各々は、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。第２アクチュエータ２５は、第１アクチュエータ２４及び第２支持部２３の外周に沿って湾曲したＵ字形状である。また、第２アクチュエータ２５の両端はそれぞれ接続部２６に接続されている。

【0047】

一対の接続部２６は、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。また、接続部２６の各々は、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。接続部２６は、第１軸ａ_１に沿って配置されており、第１軸ａ_１上で、第１アクチュエータ２４と固定枠２７とを接続している。接続部２６の中央部には、第２アクチュエータ２５が接続されている。

【0048】

第２アクチュエータ２５と接続部２６とは、互いに接続されることにより、ミラー部２０、第１支持部２１、可動枠２２、及び第１アクチュエータ２４を囲んでいる。

【0049】

固定枠２７は、外形が矩形状の枠状部材であって、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２のそれぞれに関して線対称な形状である。固定枠２７は、第２アクチュエータ２５及び接続部２６の外周を囲んでいる。すなわち、固定枠２７は、第１アクチュエータ２４を囲んで配置されている。また、第２アクチュエータ２５は、固定枠２７の内側に配置されている。

【0050】

第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５は、それぞれ圧電素子を備えた圧電アクチュエータである。一対の第１アクチュエータ２４は、ミラー部２０及び可動枠２２に第２軸ａ_２周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部２０を第２軸ａ_２周りに揺動させる。一対の第２アクチュエータ２５は、ミラー部２０、可動枠２２、及び第１アクチュエータ２４に第１軸ａ_１周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りに揺動させる。

【0051】

図４に示すように、第１支持部２１は、揺動軸２１Ａと、一対の連結部２１Ｂとで構成されている。揺動軸２１Ａは、第１軸ａ_１に沿って延伸した、いわゆるトーションバーである。揺動軸２１Ａは、一端がミラー部２０に接続されており、他端が連結部２１Ｂに接続されている。揺動軸２１Ａは、本開示の技術に係る主軸の一例である。

【0052】

一対の連結部２１Ｂは、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。連結部２１Ｂは、一端が揺動軸２１Ａに接続されており、他端が可動枠２２に接続されている。連結部２１Ｂは、折り返し構造を有している。連結部２１Ｂは、折り返し構造により弾性を有するため、ミラー部２０が第１軸ａ_１周りに揺動する際に、揺動軸２１Ａにかかる内部応力を緩和する。

【0053】

第２支持部２３は、揺動軸２３Ａと、一対の連結部２３Ｂとで構成されている。揺動軸２３Ａは、第２軸ａ_２に沿って延伸した、いわゆるトーションバーである。揺動軸２３Ａは、一端が可動枠２２に接続されており、他端が連結部２３Ｂに接続されている。

【0054】

一対の連結部２３Ｂは、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第２軸ａ_２に関して線対称な形状である。連結部２３Ｂは、一端が揺動軸２３Ａに接続されており、他端が第１アクチュエータ２４に接続されている。連結部２３Ｂは、折り返し構造を有している。連結部２３Ｂは、折り返し構造により弾性を有するため、ミラー部２０が第２軸ａ_２周りに揺動する際に、揺動軸２３Ａにかかる内部応力を緩和する。

【0055】

第１アクチュエータ２４は、円弧状部２４Ａと、一対の扇状部２４Ｂとで構成されている。円弧状部２４Ａは、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。円弧状部２４Ａの両端はそれぞれ扇状部２４Ｂに接続されている。

【0056】

一対の扇状部２４Ｂは、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されており、かつ、第１軸ａ_１に関して線対称な形状である。扇状部２４Ｂは、一端が円弧状部２４Ａに接続されており、他端が第２支持部２３の連結部２３Ｂに接続されている。第１アクチュエータ２４は、面積が大きい扇状部２４Ｂを有するので、圧電素子の面積が大きい。この結果、第１アクチュエータ２４により、第２軸ａ_２周りに大きな駆動トルクが得られる。

【0057】

また、ミラー部２０には、反射面２０Ａの外側に、反射面２０Ａの外周に沿って複数のスリット２０Ｂ，２０Ｃが形成されている。複数のスリット２０Ｂ，２０Ｃは、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２のそれぞれに関して線対称となる位置に配置されている。スリット２０Ｂは、ミラー部２０が揺動することにより反射面２０Ａに生じる歪を抑制する作用を有する。

【0058】

図３及び図４では、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５に駆動信号を与えるための配線及び電極パッドについては図示を省略している。電極パッドは、固定枠２７上に複数設けられる。

【0059】

図５及び図６に示すように、ＭＭＤ２は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３０をエッチング処理することにより形成されている。ＳＯＩ基板３０は、単結晶シリコンからなる第１シリコン活性層３１の上に、酸化シリコン層３２が設けられ、酸化シリコン層３２の上に単結晶シリコンからなる第２シリコン活性層３３が設けられた基板である。

【0060】

ミラー部２０、第１支持部２１、可動枠２２、第２支持部２３、第１アクチュエータ２４、第２アクチュエータ２５、及び接続部２６は、ＳＯＩ基板３０からエッチング処理により第１シリコン活性層３１及び酸化シリコン層３２を除去することで残存した第２シリコン活性層３３により形成されている。第２シリコン活性層３３は、弾性を有する弾性部として機能する。固定枠２７は、第１シリコン活性層３１、酸化シリコン層３２、及び第２シリコン活性層３３の３層で形成されている。

【0061】

第２アクチュエータ２５は、第２シリコン活性層３３をエッチング処理することにより、第１アクチュエータ２４よりも第２シリコン活性層３３の厚みが薄く形成されている。すなわち、第２アクチュエータ２５は、第１アクチュエータ２４よりもＺ方向に関する厚みが薄い。

【0062】

第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５は、第２シリコン活性層３３上に圧電素子２８を有する。圧電素子２８は、第２シリコン活性層３３上に、下部電極５１、圧電膜５２、及び上部電極５３が順に積層された積層構造を有する。なお、上部電極５３上には絶縁膜が設けられるが、図示は省略している。

【0063】

上部電極５３及び下部電極５１は、例えば、金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等で形成されている。圧電膜５２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成されている。上部電極５３及び下部電極５１は、配線及び電極パッドを介して、前述の駆動制御部４に電気的に接続されている。

【0064】

上部電極５３には、駆動制御部４から駆動電圧が印加される。下部電極５１は、配線及び電極パッドを介して駆動制御部４に接続され、基準電位（例えば、グランド電位）が付与されている。

【0065】

圧電膜５２は、分極方向に正又は負の電圧が印加されると、印加電圧に比例した変形（例えば、伸縮）が生じる。すなわち、圧電膜５２は、いわゆる逆圧電効果を発揮する。圧電膜５２は、駆動制御部４から上部電極５３に駆動電圧が印加されることにより逆圧電効果を発揮して、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５を変位させる。

【0066】

図７は、一対の第２アクチュエータ２５の一方の圧電膜５２を伸張させ、他方の圧電膜５２を収縮させることにより、第２アクチュエータ２５に、第１軸ａ_１周りの回転トルクを発生させる例を示している。このように、一対の第２アクチュエータ２５の一方と他方とが互いに逆方向に変位することにより、ミラー部２０が第１軸ａ_１の周りに回動する。

【0067】

また、図７は、一対の第２アクチュエータ２５の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが互いに逆方向である逆位相の共振モードで、第２アクチュエータ２５を駆動した例である。なお、一対の第２アクチュエータ２５の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが同じ方向である同位相の共振モードで、第２アクチュエータ２５を駆動してもよい。

【0068】

ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの振れ角は、駆動制御部４が第２アクチュエータ２５に与える駆動信号（以下、第１駆動信号という。）により制御される。第１駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第１駆動信号は、一対の第２アクチュエータ２５の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ_１Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ_１Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。

【0069】

なお、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの振れ角とは、反射面２０Ａの法線が、ＹＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度をいう。

【0070】

図８は、一対の第１アクチュエータ２４の一方の圧電膜５２を伸張させ、他方の圧電膜５２を収縮させることにより、第１アクチュエータ２４に、第２軸ａ_２周りの回転トルクを発生させる例を示している。このように、一対の第１アクチュエータ２４の一方と他方とが互いに逆方向に変位することにより、ミラー部２０が第２軸ａ_２の周りに回動する。

【0071】

また、図８は、一対の第１アクチュエータ２４の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが同じ方向ある同位相の共振モードで、第１アクチュエータ２４を駆動した例を示している。なお、一対の第１アクチュエータ２４の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが互いに逆方向である逆位相の共振モードで、第１アクチュエータ２４を駆動してもよい。

【0072】

ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの振れ角は、駆動制御部４が第１アクチュエータ２４に与える駆動信号（以下、第２駆動信号という。）により制御される。第２駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第２駆動信号は、一対の第１アクチュエータ２４の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ_２Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ_２Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。

【0073】

なお、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの振れ角とは、反射面２０Ａの法線が、ＸＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度をいう。

【0074】

図９は、第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示す。図９（Ａ）は、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）を示す。図９（Ｂ）は、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）を示す。

【0075】

駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ_１Ａ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ１＋Ｖ_１ｓｉｎ（２πｆ_ｄ１ｔ）
Ｖ_１Ｂ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ１＋Ｖ_１ｓｉｎ（２πｆ_ｄ１ｔ＋α）

【0076】

ここで、Ｖ_１は振幅電圧である。Ｖ_ｏｆｆ１はバイアス電圧である。ｆ_ｄ１は駆動周波数（以下、第１駆動周波数という。）である。ｔは時間である。αは、駆動電圧波形Ｖ_{１ Ａ}（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、α＝１８０°とする。

【0077】

駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）が一対の第２アクチュエータ２５に印加されることにより、ミラー部２０は、第１駆動周波数ｆ_ｄ１で第１軸ａ_１周りに揺動する（図７参照）。

【0078】

駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ_２Ａ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ２＋Ｖ_２ｓｉｎ（２πｆ_ｄ２ｔ＋φ）
Ｖ_２Ｂ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ２＋Ｖ_２ｓｉｎ（２πｆ_ｄ２ｔ＋β＋φ）

【0079】

ここで、Ｖ_２は振幅電圧である。Ｖ_ｏｆｆ２はバイアス電圧である。ｆ_ｄ２は駆動周波数（以下、第２駆動周波数という。）である。ｔは時間である。βは、駆動電圧波形Ｖ_{２ Ａ}（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、β＝１８０°とする。また、φは、駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）と、駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）との位相差である。また、本実施形態では、例えば、Ｖ_ｏｆｆ１＝Ｖ_ｏｆｆ２＝０Ｖとする。

【0080】

駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）が一対の第１アクチュエータ２４に印加されることにより、ミラー部２０は、第２駆動周波数ｆ_ｄ２で第２軸ａ_２周りに揺動する（図８参照）。

【0081】

第１駆動周波数ｆ_ｄ１は、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの共振周波数（以下、第１共振周波数という。）に一致するように設定される。第２駆動周波数ｆ_ｄ２は、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの共振周波数（以下、第２共振周波数という。）に一致するように設定される。本実施形態では、ｆ_ｄ１＞ｆ_ｄ２とする。すなわち、ミラー部２０は、第１軸ａ_１周りの揺動周波数が、第２軸ａ_２周りの揺動周波数よりも高い。

【0082】

ミラー部２０の共振には、前述の位相（同位相又は逆位相）に加えて、次数が異なる複数の共振モードが存在する。例えば、第１駆動周波数ｆ_ｄ１は、第１軸ａ_１周りの逆位相の共振モード群のうちから、最も大きな振れ角が得られる共振モードの共振周波数に一致する値とする。本実施形態では、例えば、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を、逆位相の共振モード群のうちから、最低次から２番目の共振モードの共振周波数に一致させる。以下、第１軸ａ_１周りの共振モードを、高速スキャンモードという。

【0083】

また、例えば、第２駆動周波数ｆ_ｄ２は、第２軸ａ_２周りの同位相の共振モード群のうちから、最も大きな振れ角が得られる共振モードの共振周波数に一致する値とする。本実施形態では、例えば、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を、同位相の共振モード群のうちから、最低次から２番目の共振モードの共振周波数に一致させる。以下、第２軸ａ_２周りの共振モードを、低速スキャンモードという。

【0084】

なお、最も大きな振れ角が得られる共振モードの次数は、第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５の形状等に応じて変化する。このため、第１駆動周波数ｆ_ｄ１及び第２駆動周波数ｆ_ｄ２を、それぞれ他の次数の共振モードの周波数に一致させてもよい。

【0085】

図１０は、第１支持部２１及び第２支持部２３の構成の一例を詳細に示す。第１支持部２１に含まれる連結部２１Ｂは、主軸としての第１軸ａ_１の両側に対称に配置され、第１軸ａ_１に沿って延伸した複数の副軸を有する。主軸及び複数の副軸は、それぞれ厚みが均一である。

【0086】

本実施形態では、連結部２１Ｂは、第１副軸６０Ａ、第２副軸６０Ｂ、及び第３副軸６０Ｃの３個の副軸を有する。第１副軸６０Ａ、第２副軸６０Ｂ、及び第３副軸６０Ｃは、揺動軸２１Ａ側から順に、揺動軸２１Ａと並列に配置されている。第１副軸６０Ａ、第２副軸６０Ｂ、及び第３副軸６０Ｃは、同一の幅Ｗ_ｂを有する。幅Ｗ_ｂは、揺動軸２１Ａの幅Ｗ_ａよりも小さい。幅Ｗ_ａは、揺動軸２１Ａの長さＬ_ａよりも小さい。

【0087】

第１副軸６０Ａ、第２副軸６０Ｂ、及び第３副軸６０Ｃが互いに接続されることにより、第１折り返し部６１、第２折り返し部６２、及び第３折り返し部６３が形成されている。なお、折り返し部は、３個に限られず、３個以上形成されていればよい。

【0088】

第１折り返し部６１は、第１副軸６０Ａの一端と、揺動軸２１Ａのミラー部２０とは反対側の端部とが接続されることにより形成されている。第１折り返し部６１は、幅Ｗ_ｒを有する円環の一部である。第１折り返し部６１は、内側の円の揺動軸２１Ａ側の頂点が揺動軸２１Ａに接するように配置されている。

【0089】

第２折り返し部６２は、第１副軸６０Ａの他端と、第２副軸６０Ｂの一端とが接続されることにより形成されている。第２折り返し部６２は、幅Ｗ_ｒを有する円環の一部である。第２折り返し部６２は、内側の円の揺動軸２１Ａ側の頂点が第１副軸６０Ａに接するように配置されている。

【0090】

第３折り返し部６３は、第２副軸６０Ｂの他端と、第３副軸６０Ｃの一端とが接続されることにより形成されている。第３折り返し部６３は、幅Ｗ_ｒを有する円環の一部である。第３折り返し部６３は、内側の円の揺動軸２１Ａ側の頂点が第２副軸６０Ｂに接するように配置されている。第３副軸６０Ｃは、幅Ｗ_ｆを有する可動枠２２に接続されている。

【0091】

第１折り返し部６１の内側の曲率半径をＲ_１とし、第２折り返し部６２の内側の曲率半径をＲ_２とし、第３折り返し部６３の内側の曲率半径をＲ_３とした場合、曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３は、下式（１）及び（２）の関係を満たす。
０．７３≦Ｒ_２／Ｒ_１≦０．９ ・・・（１）
０．７３≦Ｒ_３／Ｒ_２≦０．９ ・・・（２）

【0092】

詳しくは後述するが、曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が上記関係を満たす場合、ミラー部２０が第１軸ａ_１周りに揺動する際に、揺動軸２１Ａにかかる内部応力が緩和される。この内部応力の緩和により、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの最大振れ角を大きくすることが可能となる。また、曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が上記関係を満たす範囲では、連結部２１Ｂの折り返し構造が大きくなりすぎず、第２軸ａ_２周りの慣性モーメントの増加を抑制することができる。これにより、第２共振周波数の低下を抑制することができる。

【0093】

なお、連結部２１Ｂが３個以上の折り返し部を有する場合には、折り返し部の内側の曲率半径を、第１軸に近い方から順にＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３・・・とした場合に、下式（３）の関係を満たせばよい。
０．７３≦Ｒ_ｋ＋１／Ｒ_ｋ≦０．９ （ｋ＝１，２，・・・） ・・・（３）

【0094】

第２支持部２３の連結部２３Ｂは、第２軸ａ_２の方向に延伸した複数の副軸を有する。本実施形態では、連結部２３Ｂは、第１副軸７０Ａ及び第２副軸７０Ｂの２個の副軸を有する。第１副軸７０Ａ及び第２副軸７０Ｂは、揺動軸２３Ａ側から順に、揺動軸２３Ａと並列に配置されている。第１副軸７０Ａ及び第２副軸７０Ｂは、同一の幅Ｗ_ｄを有する。幅Ｗ_ｄは、揺動軸２３Ａの幅Ｗ_ｃよりも小さい。幅Ｗ_ｃは、揺動軸２３Ａの長さＬ_ｃよりも小さい。

【0095】

第１副軸７０Ａは、一端が揺動軸２３Ａのミラー部２０とは反対側の端部に接続されており、他端が第２副軸７０Ｂの一端に接続されている。第２副軸７０Ｂの他端は、第１アクチュエータ２４の扇状部２４Ｂに接続されている。

【0096】

第１副軸７０Ａと揺動軸２３Ａとの間には、第２軸ａ_２の方向に延伸したスリット７１が形成されている。第１副軸７０Ａと第２副軸７０Ｂとの間には、第２軸ａ_２の方向に延伸したスリット７２が形成されている。第２副軸７０Ｂと扇状部２４Ｂとの間には、第２軸ａ_２の方向に延伸したスリット７３が形成されている。スリット７１，７２，７３は、いずれも同一の幅Δ１を有する。

【0097】

また、連結部２３Ｂは、可動枠２２との間、及び第２アクチュエータ２５との間に、等しい間隔Δ２を有する。

【0098】

また、第１アクチュエータ２４は、延伸方向（すなわち、ミラー部２０の中心を回転軸とする円周方向）に直交する方向への幅の少なくとも一部が、揺動軸２１Ａの第２軸ａ_２に沿った方向への幅Ｗ_ａよりも大きい。本実施形態では、扇状部２４Ｂの幅Ｗ_ｅが揺動軸２１Ａの幅Ｗ_ａよりも大きい。幅Ｗ_ｅは、扇状部２４Ｂの半径に対応する。このように、第１アクチュエータ２４は、延伸方向に直交する方向への幅の少なくとも一部を、揺動軸２１Ａの幅Ｗ_ａよりも大きくすることにより、第１アクチュエータ２４の面積が広がり、大きな回転トルクが得られる。

【0099】

また、ＭＭＤ２では、第１支持部２１及び第２支持部２３には圧電素子は設けられておらず、第１支持部２１及び第２支持部２３とは別に圧電型の第１アクチュエータ２４及び第２アクチュエータ２５が設けられている。このため、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２周りの慣性モーメントを大きくすることなく、大きな回転トルクが得られる。

【0100】

［実施例］
以下に、本開示の技術に係るマイクロミラーデバイス（ＭＭＤ）の実施例について説明する。本出願人は、有限要素法による振動解析シミュレーションにより、ＭＭＤ２を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に駆動した場合に、第１支持部２１の揺動軸２１Ａにかかる内部応力（Ｓｉ応力の最大値）を求めた。

【0101】

（ＭＭＤの寸法）
まず、本実施例で用いたＭＭＤ２の各構成要素の寸法に関するパラメータについて説明する。第１支持部２１及び第２支持部２３に含まれる各構成要素の幅及び長さ等に関するパラメータについては、図１０で説明した通りである。

【0102】

図１１～図１４は、ＭＭＤ２の構成要素の寸法に関するその他のパラメータを示す。図１１において、Ｒ_ｍは、反射面２０Ａの半径である。Ｒ_Ｓは、スリット２０Ｂ，２０Ｃの外周部の曲率半径である。Ｒ_ｆは、可動枠２２の外周部の曲率半径である。Ｗ_ｓは、スリット２０Ｂとスリット２０Ｃとの間隔である。θ_ｓは、スリット２０Ｂとスリット２０Ｃとの間の部分と反射面２０Ａの中心とを結ぶ線が、第２軸ａ_２となす角度である。

【0103】

Ｗ_ｈは、ミラー部２０のスリット２０Ｂ，２０Ｃの外側に位置する外縁部（いわゆるリム）の幅である。Ｒ_０は、揺動軸２１Ａとミラー部２０との接続部分における曲率半径である。δは、連結部２１Ｂに含まれる副軸の間隔である。Ｘ_ｒ１は、第１折り返し部６１の円の中心から第２軸ａ_２までの距離である。Ｘ_ｒ２は、第２折り返し部６２の円の中心から第２軸ａ_２までの距離である。Ｘ_ｒ３は、第３折り返し部６３の円の中心から第２軸ａ_２までの距離である。

【0104】

図１２において、Ｘ_ａｃは、第２アクチュエータ２５のＸ方向に関する端部から第２軸ａ_２までの距離である。Ｙ_ａｃは、第２アクチュエータ２５のＹ方向に関する端部から第１軸ａ_１までの距離である。Ｗ_ａｃは、第１アクチュエータ２４の円弧状部２４Ａの幅である。Ｗ_ｇは、接続部２６の幅である。Ｌ_ｇは、接続部２６の長さである。Δ３は、接続部２６の第１アクチュエータ２４側の端部から、第２アクチュエータ２５が接続された箇所までの長さである。Δ４は、第２アクチュエータ２５と固定枠２７とのＸ方向に関する間隔である。

【0105】

図１３において、Ｌ_Ｘは、Ｘ方向に関する固定枠２７の一辺の長さである。Ｌ_Ｙは、Ｙ方向に関する固定枠２７の一辺の長さである。

【0106】

図１４において、Ｄ_１は、固定枠２７の厚みである。Ｄ_２は、ミラー部２０、第１支持部２１、可動枠２２、第２支持部２３、及び第１アクチュエータ２４を構成する第２シリコン活性層３３の厚みである。Ｄ_３は、第２アクチュエータ２５を構成する第２シリコン活性層３３の厚みである。

【0107】

図１５は、本シミュレーションで用いた各種パラメータの設定値である。本出願人は、有限要素法による共振モード解析シミュレーションにて、高速スキャンモードにおける第１共振周波数ｆ_１と、低速スキャンモードにおける第２共振周波数ｆ_２と、第１支持部２１の揺動軸２１Ａにかかる内部応力（Ｓｉ応力の最大値）とを求めた。内部応力は、高速スキャンモードでミラー部２０を、最大振れ角が±１７°となるまで駆動した場合におけるミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}を算出することにより求めた。

【0108】

高速スキャンモードは、前述の逆位相の共振モード群のうち、最低次から２番目の共振モードである。低速スキャンモードは、前述の同位相の共振モード群のうち、最低次から２番目の共振モードである。

【0109】

また、本出願人は、図１６に示すように、前述の曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が異なる１２個のモデルを作成し、各モデルについて第１共振周波数ｆ_１、第２共振周波数ｆ_２、及びミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}と求めた。

【0110】

一般的に、ミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}が大きいほどＳｉ破壊のリスクが高まる。経験上、２．２６ＧＰａ以上のミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}でＳｉ破壊が生じる。このことから、本出願人は、σ_{Ｍｉｓｅｓ}≧２．２６ＧＰａとなったモデルを不合格（Ｆ）と判定し、σ_{Ｍｉｓｅｓ}＜２．２６ＧＰａとなったモデルを合格（Ｐ）と判定した。図１６に示すように、モデル番号１～５は、すべて不合格と判定され、モデル番号６～１２はすべて合格と判定された。

【0111】

モデル番号１～５は、比Ｒ_２／Ｒ_１及びＲ_３／Ｒ_２のうち、少なくともいずれか一方が０．９より大きい。一方、モデル番号６～１２は、比Ｒ_２／Ｒ_１及びＲ_３／Ｒ_２の両方が０．９以下である。したがって、下式（４）の関係を満たす場合に、σ_{Ｍｉｓｅｓ}＜２．２６ＧＰａとなる。
Ｒ_ｋ＋１／Ｒ_ｋ≦０．９ （ｋ＝１，２，・・・） ・・・（４）

【0112】

すなわち、モデル番号６～１２は、本開示の技術の実施例であり、モデル番号１～５は比較例である。

【0113】

図１７は、ミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}と第１共振周波数ｆ_１との関係を示す。図１７に示すように、実施例に属するモデル（モデル番号６～１２）では、高い第１共振周波数ｆ_１が得られる。

【0114】

図１８は、ミーゼス応力σ_{Ｍｉｓｅｓ}と第２共振周波数ｆ_２との関係を示す。図１８によれば、第２共振周波数ｆ_２については、Ｒ_ｋ＋１／Ｒ_ｋの値が小さい場合に、第２共振周波数ｆ_２が低下することが分かる。これは、Ｒ_ｋ＋１／Ｒ_ｋの値を小さくしすぎると、連結部２１Ｂの構造が大きくなりすぎることにより、慣性モーメントが増加することが原因である。本出願人は、連結部２１Ｂに含まれる副軸同士が接触しない極限として、０．７３をＲ_ｋ＋１／Ｒ_ｋの下限値を決定した。

【0115】

上記実施形態で示したＭＭＤ２の構成は一例であり、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、第２支持部２３の連結部２３Ｂが折り返し構造を有しているが、この折り返し構造は必須ではなく、省略可能である。

【0116】

また、駆動制御部４のハードウェア構成は種々の変形が可能である。駆動制御部４の処理部は、１つのプロセッサで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせで構成されてもよい。プロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の、
製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計され
た回路構成を有するプロセッサである。

【0117】

本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】