特許 7659460 光偏向器

(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】2025-04-01

(45)【発行日】2025-04-09

(54)【発明の名称】光偏向器

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20250402BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20250402BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20250402BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

B81B3/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021114173

(22)【出願日】2021-07-09

(65)【公開番号】P2023010200

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2024-06-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直

【審査官】堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０１３６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２３３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１９３６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１７１５００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２４９８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９７９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３２５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００１２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１７５１９８０（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２１８５８５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０８ － ２６／１０

Ｂ８１Ｂ ３／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射面を含むミラー部と、
前記ミラー部の周囲を囲むフレーム部と、
前記ミラー部と前記フレーム部との間を連結する一対のトーションバー部と、
前記トーションバー部と連結された状態で、前記ミラー部を前記トーションバー部の軸回りに揺動させる一対のアクチュエータ部とを備え、
前記アクチュエータ部は、前記トーションバー部を挟んだ両側に位置する複数の圧電素子により共振状態で駆動される一対のカンチレバー部を有し、
前記カンチレバー部は、前記複数の圧電素子が前記トーションバー部の軸線方向に並んで配置されると共に、前記複数の圧電素子の互いに隣り合うもの同士の一端と他端とが折返部を介して折り返し連結された構造を有することを特徴とする光偏向器。

【請求項2】

前記一対のカンチレバー部は、前記トーションバー部を挟んだ両側に対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。

【請求項3】

前記アクチュエータ部は、前記複数の圧電素子のうち、互いに隣り合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動することを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。

【請求項4】

前記アクチュエータ部は、前記複数の圧電素子のうち、前記トーションバー部を挟んで向かい合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の光偏向器。

【請求項5】

前記アクチュエータ部は、前記フレーム部と前記カンチレバー部とが連結部を介して連結された構造を有することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の光偏向器。

【請求項6】

前記一対のアクチュエータ部は、前記一対のトーションバー部のうち、一方のトーションバー部と連結された一方側のカンチレバー部と、他方のトーションバー部と連結された他方側のカンチレバー部とが連結部を介して連結された構造を有することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の光偏向器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光偏向器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ光等の光ビームを偏向・走査する光偏向器の例として、ガルバノミラーやポリゴンミラーが一般的に用いられている。このうち、ガルバノミラーは、偏光用の平面ミラーを回転軸に取り付け、電気信号に応じて電磁モータを駆動してミラーの回転角を可変にした光偏向器である。このガルバノミラーは、非共振型の光偏向器なので、ノコギリ歯型やランダムな電気信号で駆動できる。一方、ポリゴンミラーは、偏光用の多面ミラーを回転軸に取り付けた光偏向器であり、ガルバノミラーに比べ高速に走査可能である。

【0003】

しかしながら、ガルバノミラーやポリゴンミラーは、駆動源に電磁モータを使用しているため、小型化や軽量化が困難であり、省スペースを必要とするアプリケーションに使用することが困難である。

【0004】

これに対して、半導体製造技術を応用してシリコンやガラスを微細加工するマイクロマシニング技術（いわゆるＭＥＭＳ技術）を用いて、半導体基板上にミラーや弾性体等の機構部品を一体的に形成した光偏向器（マイクロミラーともいう。）が提案されている（例えば、下記特許文献１～３を参照。）。

【0005】

具体的に、この光偏向器では、支持板上に、圧電体の上部及び下部に電極を有した複数の圧電素子を配置し、この圧電素子の上に弾性体を接続させた圧電アクチュエータを用いている。圧電アクチュエータは、上下電極間に印加される交流電圧により圧電体に上下に直線往復振動を生じさせ、この振動が弾性体を介して反射板へと伝わり、回転支持体を中心として反射板を左右に偏向させる。

【0006】

このような光偏向器では、その全体が微小な機械構造体で構成されたＭＥＭＳデバイスであるため、小型化や軽量化が容易である。さらに、半導体プロセスと同様に１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるため、量産が容易でコストを抑えることが可能である。

【0007】

また、このような光偏向器では、圧電アクチュエータの駆動により発生する微小な力で大きな変位量や偏向角を得るために、共振型の圧電アクチュエータを構成し、ミラー部を固有の共振周波数で駆動させ、この共振駆動によって駆動電圧当たりの振れ角を大きくすることが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第５４９３７３５号公報

【文献】特開２０１１－０１３６２１号公報

【文献】特開２００９－２４４６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、上述した光偏向器において、ミラー部の振れ角を大きくするためには、圧電アクチュエータの長さを伸ばす必要がある。しかしながら、圧電アクチュエータの長さを伸ばした場合、デバイスの大型化を招くことなる。さらに、デバイスが大きくなると、１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるチップの個数が減るため、チップ単価が高くなる。したがって、チップサイズがコストに影響することから、デバイス自体をなるべく小さく設計したいといった要求がある。

【0010】

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、小型化を図ることを可能とした光偏向器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】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 反射面を含むミラー部と、
前記ミラー部の周囲を囲むフレーム部と、
前記ミラー部と前記フレーム部との間を連結する一対のトーションバー部と、
前記トーションバー部と連結された状態で、前記ミラー部を前記トーションバー部の軸回りに揺動させる一対のアクチュエータ部とを備え、
前記アクチュエータ部は、前記トーションバー部を挟んだ両側に位置する複数の圧電素子により共振駆動される一対のカンチレバー部を有し、
前記カンチレバー部は、前記複数の圧電素子が前記トーションバー部の軸線方向に並んで配置されると共に、前記複数の圧電素子の互いに隣り合うもの同士の一端と他端とが折返部を介して折り返し連結された構造を有することを特徴とする光偏向器。
〔２〕 前記一対のカンチレバー部は、前記トーションバー部を挟んだ両側に対称に配置されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の光偏向器。
〔３〕 前記アクチュエータ部は、前記複数の圧電素子のうち、互いに隣り合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動することを特徴とすることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の光偏向器。
〔４〕 前記アクチュエータ部は、前記複数の圧電素子のうち、前記トーションバー部を挟んで向かい合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の光偏向器。
〔５〕 前記アクチュエータ部は、前記フレーム部と前記カンチレバー部とが連結部を介して連結された構造を有することを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載の光偏向器。
〔６〕 前記一対のアクチュエータ部は、前記一対のトーションバー部のうち、一方のトーションバー部と連結された一方側のカンチレバー部と、他方のトーションバー部と連結された他方側のカンチレバー部とが連結部を介して連結された構造を有することを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載の光偏向器。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、小型化を図ることを可能とした光偏向器を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光偏向器の構成を示す平面図である。

【図2】図１中に示す線分Ａ－Ａによるアクチュエータ部の断面図である。

【図3】図１中に示す線分Ｂ－Ｂによるアクチュエータ部の断面図である。

【図4】アクチュエータ部の複数の圧電素子に印加される駆動電圧を示し、（Ａ）は一方の駆動電圧の波形を示すグラフ、（Ｂ）は他方の駆動電圧の波形を示すグラフである。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る光偏向器の構成を示す平面図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る光偏向器の構成を示す平面図である。

【図7】本発明の第４の実施形態に係る光偏向器の構成を示す平面図である。

【図8】（Ａ）は実施例１となる光偏向器の平面図、（Ｂ）は比較例１となる光偏向器の平面図、（Ｃ）は比較例２となる光偏向器の平面図である。

【図9】実施例１及び比較例１，２の駆動電圧に対する振れ角を測定したシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0015】

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１～図４に示す光偏向器１について説明する。

【0016】

なお、図１は、光偏向器１の構成を示す平面図である。図２は、図１中に示す線分Ａ－Ａによるアクチュエータ部５の断面図である。図３は、図１中に示す線分Ｂ－Ｂによるアクチュエータ部５の断面図である。図４は、アクチュエータ部５の複数の圧電素子に印加される駆動電圧を示し、（Ａ）は一方の駆動電圧の波形を示すグラフ、（Ｂ）は他方の駆動電圧の波形を示すグラフである。

【0017】

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を光偏向器１の平面内における第１の方向（横方向）、Ｙ軸方向を光偏向器１の平面内において第１の方向と直交する第２の方向（縦方向）、Ｚ軸方向を光偏向器１の平面内に対して直交する第３の方向（厚み方向）として、それぞれ示すものとする。

【0018】

本実施形態の光偏向器１は、図１～図３に示すように、反射面２ａを含むミラー部２と、ミラー部２の周囲を囲むフレーム部３と、ミラー部２とフレーム部３との間を連結する一対のトーションバー部４と、トーションバー部４と連結された状態で、ミラー部２をトーションバー部４の軸回りに揺動させる一対のアクチュエータ部５とを備えている。

【0019】

また、本実施形態の光偏向器１は、ＭＥＭＳ技術を用いて、支持体となる半導体基板の上に、ミラー部２、フレーム部３、一対のトーションバー部４及び一対のアクチュエータ部５を一体的に形成したマイクロミラーからなる。

【0020】

本実施形態の光偏向器１は、平面視で略円形状のミラー部２と、この周囲を囲む略矩形枠状のフレーム部３との間に空間Ｋを有している。

【0021】

一対のトーションバー部４は、それぞれ平面視で第２の方向に延在しながら直線状に形成されると共に、ミラー部２とフレーム部３との間を連結しながら、フレーム部３に対してミラー部２を第２の方向の中心軸回りに揺動自在に支持している。

【0022】

一対のアクチュエータ部５は、一対のトーションバー部４の各々に対応して設けられている。各アクチュエータ部５は、各トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に位置する複数（本実施形態では４つ）の圧電素子６ａ～６ｄにより共振駆動される一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂを有している。

【0023】

一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂは、トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一対のトーションバー部４は、ミラー部２を挟んだ第２の方向の両側に対称に配置されている。また、一対のトーションバー部４のうち、一方側のトーションバー部４に連結された一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂと、他方側のトーションバー部４に連結された一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂとは、ミラー部２を挟んだ第２の方向の両側に対称に配置されている。

【0024】

複数の圧電素子６ａ～６ｄは、トーションバー部４と連結された振動板１１の上に、下部電極１２と、圧電体１３と、上部電極１４とを順次積層することによって構成されている。

【0025】

各カンチレバー部７Ａ（７Ｂ）は、複数（本実施形態では２つ）の圧電素子６ａ，６ｂ（６ｃ，６ｄ）がトーションバー部４の軸線方向（第２の方向）に並んで配置されると共に、複数の圧電素子６ａ，６ｂ（６ｃ，６ｄ）の互いに隣り合うもの同士の一端と他端とが折返部８ａ（８ｂ）を介して折り返し連結された構造（以下、「折返構造」という。）を有している。

【0026】

具体的に、これら複数の圧電素子６ａ～６ｄのうち、一方側のカンチレバー部７Ａを構成する第１の圧電素子６ａ及び第２の圧電素子６ｂが折返部８ａを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｂを構成する第３の圧電素子６ｃ及び第４の圧電素子６ｄが折返部８ｂを介して連結されている。

【0027】

第１の圧電素子６ａと第３の圧電素子６ｃとは、トーションバー部４のフレーム部３側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一方、第２の圧電素子６ｂと第４の圧電素子６ｄとは、トーションバー部４のミラー部２側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。

【0028】

一方側のカンチレバー部７Ａでは、第１の方向に延在する第１の圧電素子６ａの一端がトーションバー部４と連結され、この第１の圧電素子６ａの他端が第２の方向に延在する折返部８ａの一端と連結され、第１の方向に延在する第２の圧電素子６ｂの一端が折返部８ａの他端と連結され、第２の圧電素子６ｂの他端が連結されずに自由端となっている。

【0029】

他方側のカンチレバー部７Ｂでは、第１の方向に延在する第３の圧電素子６ｃの一端がトーションバー部４と連結され、この第３の圧電素子６ｃの他端が第２の方向に延在する折返部８ｂの一端と連結され、第１の方向に延在する第４の圧電素子６ｄの一端が第２の方向に延在する折返部８ｂの他端と連結され、この第４の圧電素子６ｄの他端が連結されずに自由端となっている。

【0030】

アクチュエータ部５では、複数の圧電素子６ａ～６ｄに駆動電圧（例えば正弦波や矩形波などの交流電圧）を印加し、一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂを屈曲させることで、ミラー部２をトーションバー部４の軸周りに揺動させることが可能である。

【0031】

具体的に、このアクチュエータ部５では、複数の圧電素子６ａ～６ｄのうち、互いに隣り合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。また、アクチュエータ部５では、複数の圧電素子６ａ～６ｄのうち、トーションバー部４を挟んで向かい合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。

【0032】

すなわち、これら複数の圧電素子６ａ～６ｄのうち、第１及び第４の圧電素子６ａ，６ｄには、図４（Ａ）に示す波形の駆動電圧を印加する。一方、第２及び第３の圧電素子６ｂ，６ｃには、図４（Ａ）に示す駆動電圧とは逆位相となる図４（Ｂ）に示す波形の駆動電圧を印加する。

【0033】

また、アクチュエータ部５では、複数の圧電素子６ａ～６ｄに対して共振周波数付近の駆動電圧を印加する。これにより、一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂを共振状態で駆動（以下、「共振駆動」という。）させながら、ミラー部２をより大きな偏向角で揺動させることが可能である。

【0034】

以上のような構成を有する本実施形態の光偏向器１では、上述した一方側のカンチレバー部７Ａを構成する第１の圧電素子６ａ及び第２の圧電素子６ｂが折返部８ａを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｂを構成する第３の圧電素子６ｃ及び第４の圧電素子６ｄが折返部８ｂを介して連結された折返構造を有している。

【0035】

これにより、本実施形態の光偏向器１では、一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂの長さを確保しながら、これら一対のカンチレバー部７Ａ，７Ｂを空間Ｋ内に効率良く配置することが可能である。

【0036】

以上のように、本実施形態の光偏向器１では、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、デバイスの小型化を図ることができる。また、１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるチップの個数を増やすことで、チップ単価を下げることが可能である。

【0037】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図５に示す光偏向器１Ａについて説明する。

【0038】

なお、図５は、光偏向器１Ａの構成を示す平面図である。また、以下の説明では、上記光偏向器１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

【0039】

本実施形態の光偏向器１Ａは、図５に示すような一対のアクチュエータ部５Ａを備える以外は、基本的に上記光偏向器１と基本的に同じ構成を有している。

【0040】

具体的に、各アクチュエータ部５Ａは、各トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に位置する複数（本実施形態では６つ）の圧電素子１６ａ～１６ｆにより共振駆動される一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄを有している。

【0041】

各カンチレバー部７Ｃ（７Ｄ）は、複数（本実施形態では３つ）の圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ）がトーションバー部４の軸線方向（第２の方向）に並んで配置されると共に、複数の圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ）の互いに隣り合うもの同士の一端と他端とが折返部１８ａ，１８ｂ（１８ｃ，１８ｄ）を介して折り返し連結された折返構造を有している。

【0042】

具体的に、これら複数の圧電素子１６ａ～１６ｆのうち、一方側のカンチレバー部７Ｃを構成する第１の圧電素子１６ａ、第２の圧電素子１６ｂ及び第３の圧電素子１６ｃが折返部１８ａ，１８ｂを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｄを構成する第４の圧電素子１６ｄ、第５の圧電素子１６ｅ及び第６の圧電素子１６ｆが折返部１８ｃ，１８ｄを介して連結されている。

【0043】

第１の圧電素子１６ａと第４の圧電素子１６ｄとは、トーションバー部４のフレーム部３側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一方、第２の圧電素子１６ｂと第５の圧電素子１６ｅとは、トーションバー部４の中間に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一方、第３の圧電素子１６ｃと第６の圧電素子１６ｆとは、トーションバー部４のミラー部２側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。

【0044】

また、第２及び第５の圧電素子１６ｂ，１６ｅは、第１及び第４の圧電素子１６ａ，１６ｄよりも短く、第３及び第６の圧電素子１６ｃ，１６ｆは、第２及び第５の圧電素子１６ｂ，１６ｅよりも幅狭となっている。すなわち、複数の圧電素子１６ａ～１６ｆは、長さや幅を適宜変更することが可能である。

【0045】

一方側のカンチレバー部７Ｃでは、第１の方向に延在する第１の圧電素子１６ａの一端がトーションバー部４と連結され、この第１の圧電素子１６ａの他端が第２の方向に延在する折返部１８ａの一端と連結され、第１の方向に延在する第２の圧電素子１６ｂの一端が折返部１８ａの他端と連結され、この第２の圧電素子１６ｂの他端が第２の方向に延在する折返部１８ｂの一端と連結され、第１の方向に延在する第３の圧電素子１６ｃの一端が折返部１８ｂの他端と連結されている。

【0046】

また、一方側のカンチレバー部７Ｃでは、第３の圧電素子１６ｃの他端が第１の方向に延在する連結部９ａを介してフレーム部３と連結されている。

【0047】

他方側のカンチレバー部７Ｄでは、第１の方向に延在する第４の圧電素子１６ｄの一端がトーションバー部４と連結され、この第４の圧電素子１６ｄの他端が第２の方向に延在する折返部１８ｃの一端と連結され、第１の方向に延在する第５の圧電素子１６ｅの一端が折返部１８ｃの他端と連結され、この第５の圧電素子１６ｅの他端が第２の方向に延在する折返部１８ｄの一端と連結され、第１の方向に延在する第６の圧電素子１６ｆの一端が折返部１８ｄの他端と連結されている。

【0048】

また、他方側のカンチレバー部７Ｄでは、第６の圧電素子１６ｆの他端が第１の方向に延在する連結部９ｂを介してフレーム部３と連結されている。

【0049】

アクチュエータ部５Ａでは、複数の圧電素子１６ａ～１６ｆに駆動電圧（例えば正弦波や矩形波などの交流電圧）を印加し、一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄを屈曲させることで、ミラー部２をトーションバー部４の軸周りに揺動させることが可能である。

【0050】

具体的に、このアクチュエータ部５Ａでは、複数の圧電素子１６ａ～１６ｄのうち、互いに隣り合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。また、アクチュエータ部５Ａでは、複数の圧電素子１６ａ～１６ｆのうち、トーションバー部４を挟んで向かい合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。

【0051】

すなわち、これら複数の圧電素子１６ａ～１６ｆのうち、第１、第３及び第５の圧電素子１６ａ，１６ｃ，１６ｅには、図４（Ａ）に示す波形の駆動電圧を印加する。一方、第２、第４及び第６の圧電素子１６ｂ，１６ｄ，１６ｆには、図４（Ａ）に示す駆動電圧とは逆位相となる図４（Ｂ）に示す波形の駆動電圧を印加する。

【0052】

また、アクチュエータ部５Ａでは、複数の圧電素子１６ａ～１６ｆに対して共振周波数付近の駆動電圧を印加する。これにより、一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄを共振駆動させながら、ミラー部２をより大きな偏向角で揺動させることが可能である。

【0053】

以上のような構成を有する本実施形態の光偏向器１Ａでは、上述した一方側のカンチレバー部７Ｃを構成する第１、第２及び第３の圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが折返部１８ａ，１８ｂを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｄを構成する第４、第５及び第６の圧電素子１６ｄ，１６ｅ，１６ｆが折返部１８ｃ，１８ｄを介して連結された折返構造を有している。

【0054】

これにより、本実施形態の光偏向器１Ａでは、一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄの長さを確保しながら、これら一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄを空間Ｋ内に効率良く配置することが可能である。

【0055】

また、本実施形態の光偏向器１Ａでは、上述したフレーム部３と一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄとが連結部９ａ，９ｂを介して連結された構造を有している。この構成の場合、振れ角は上記光偏向器１よりも低下するものの、耐振動性を向上させることが可能である。

【0056】

以上のように、本実施形態の光偏向器１Ａでは、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、デバイスの小型化を図ることができる。また、１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるチップの個数を増やすことで、チップ単価を下げることが可能である。

【0057】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図６に示す光偏向器１Ｂについて説明する。

【0058】

なお、図６は、光偏向器１Ｂの構成を示す平面図である。また、以下の説明では、上記光偏向器１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

【0059】

本実施形態の光偏向器１Ｂは、図６に示すような一対のアクチュエータ部５Ｂを備える以外は、基本的に上記光偏向器１と基本的に同じ構成を有している。

【0060】

具体的に、各アクチュエータ部５Ｂは、各トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に位置する複数（本実施形態では６つ）の圧電素子２６ａ～２６ｆにより共振駆動される一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆを有している。

【0061】

各カンチレバー部７Ｅ（７Ｆ）は、複数（本実施形態では３つ）の圧電素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ）がトーションバー部４の軸線方向（第２の方向）に並んで配置されると共に、複数の圧電素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ）の互いに隣り合うもの同士の一端と他端とが折返部２８ａ，２８ｂ（２８ｃ，２８ｄ）を介して折り返し連結された折返構造を有している。

【0062】

具体的に、これら複数の圧電素子２６ａ～２６ｆのうち、一方側のカンチレバー部７Ｅを構成する第１の圧電素子２６ａ、第２の圧電素子２６ｂ及び第３の圧電素子２６ｃが折返部２８ａ，２８ｂを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｆを構成する第４の圧電素子２６ｄ、第５の圧電素子２６ｅ及び第６の圧電素子２６ｆが折返部２８ｃ，２８ｄを介して連結されている。

【0063】

第１の圧電素子２６ａと第４の圧電素子２６ｄとは、トーションバー部４のミラー部２側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一方、第２の圧電素子２６ｂと第５の圧電素子２６ｅとは、トーションバー部４の中間に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。一方、第３の圧電素子２６ｃと第６の圧電素子２６ｆとは、トーションバー部４のフレーム部３側に位置して、このトーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に対称に配置されている。

【0064】

また、第２及び第５の圧電素子２６ｂ，２６ｅは、第１及び第４の圧電素子２６ａ，２６ｄよりも短く、第３及び第６の圧電素子２６ｃ，２６ｆは、第２及び第５の圧電素子２６ｂ，２６ｅよりも幅狭となっている。すなわち、複数の圧電素子２６ａ～２６ｆは、長さや幅を適宜変更することが可能である。

【0065】

一方側のカンチレバー部７Ｅでは、第１の方向に延在する第１の圧電素子２６ａの一端がトーションバー部４と連結され、この第１の圧電素子２６ａの他端が第２の方向に延在する折返部２８ａの一端と連結され、第１の方向に延在する第２の圧電素子２６ｂの一端が折返部２８ａの他端と連結され、この第２の圧電素子２６ｂの他端が第２の方向に延在する折返部２８ｂの一端と連結され、第１の方向に延在する第３の圧電素子２６ｃの一端が折返部２８ｂの他端と連結されている。

【0066】

また、一方側のカンチレバー部７Ｅでは、第３の圧電素子１６ｃの他端が第２の方向に延在する連結部９ｃを介してフレーム部３と連結されている。

【0067】

他方側のカンチレバー部７Ｆでは、第１の方向に延在する第４の圧電素子２６ｄの一端がトーションバー部４と連結され、この第４の圧電素子２６ｄの他端が第２の方向に延在する折返部２８ｃの一端と連結され、第１の方向に延在する第５の圧電素子２６ｅの一端が折返部２８ｃの他端と連結され、この第５の圧電素子２６ｅの他端が第２の方向に延在する折返部２８ｄの一端と連結され、第１の方向に延在する第６の圧電素子２６ｆの一端が折返部２８ｄの他端と連結されている。

【0068】

また、他方側のカンチレバー部７Ｆでは、第６の圧電素子２６ｆの他端が第２の方向に延在する連結部９ｄを介してフレーム部３と連結されている。

【0069】

アクチュエータ部５Ｂでは、複数の圧電素子２６ａ～２６ｆに駆動電圧（例えば正弦波や矩形波などの交流電圧）を印加し、一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆを屈曲させることで、ミラー部２をトーションバー部４の軸周りに揺動させることが可能である。

【0070】

具体的に、このアクチュエータ部５Ｂでは、複数の圧電素子２６ａ～２６ｄのうち、互いに隣り合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。また、アクチュエータ部５Ｂでは、複数の圧電素子２６ａ～２６ｆのうち、トーションバー部４を挟んで向かい合うもの同士の間で逆位相の駆動電圧を印加しながら駆動する。

【0071】

すなわち、これら複数の圧電素子２６ａ～２６ｆのうち、第１、第３及び第５の圧電素子２６ａ，２６ｃ，２６ｅには、図４（Ａ）に示す波形の駆動電圧を印加する。一方、第２、第４及び第６の圧電素子２６ｂ，２６ｄ，２６ｆには、図４（Ａ）に示す駆動電圧とは逆位相となる図４（Ｂ）に示す波形の駆動電圧を印加する。

【0072】

また、アクチュエータ部５Ｂでは、複数の圧電素子２６ａ～２６ｆに対して共振周波数付近の駆動電圧を印加する。これにより、一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆを共振駆動させながら、ミラー部２をより大きな偏向角で揺動させることが可能である。

【0073】

以上のような構成を有する本実施形態の光偏向器１Ｂでは、上述した一方側のカンチレバー部７Ｅを構成する第１、第２及び第３の圧電素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃが折返部２８ａ，２８ｂを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｆを構成する第４、第５及び第６の圧電素子２６ｄ，２６ｅ，２６ｆが折返部２８ｃ，２８ｄを介して連結された折返構造を有している。

【0074】

これにより、本実施形態の光偏向器１Ｂでは、一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆの長さを確保しながら、これら一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆを空間Ｋ内に効率良く配置することが可能である。

【0075】

また、本実施形態の光偏向器１Ｂでは、上述したフレーム部３と一対のカンチレバー部７Ｅ，７Ｆとが連結部９ｃ，９ｄを介して連結された構造を有している。この構成の場合、振れ角は上記光偏向器１よりも低下するものの、耐振動性を向上させることが可能である。

【0076】

以上のように、本実施形態の光偏向器１Ｂでは、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、デバイスの小型化を図ることができる。また、１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるチップの個数を増やすことで、チップ単価を下げることが可能である。

【0077】

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、例えば図７に示す光偏向器１Ｃについて説明する。

【0078】

なお、図７は、光偏向器１Ｃの構成を示す平面図である。また、以下の説明では、上記光偏向器１，１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

【0079】

本実施形態の光偏向器１Ｃは、図７に示すような一対のアクチュエータ部５Ｃを備える以外は、基本的に上記光偏向器１と基本的に同じ構成を有している。

【0080】

具体的に、各アクチュエータ部５Ｃは、上記アクチュエータ部５Ａが備える連結部９ａ，９ｂの代わりに、一対のトーションバー部４のうち、一方のトーションバー部４と連結された一方側のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄと、他方のトーションバー部４と連結された他方側のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄとが連結部９ｅ，９ｆを介して連結された構造を有している。

【0081】

以上のような構成を有する本実施形態の光偏向器１Ｃでは、上述した一方側のカンチレバー部７Ｃを構成する第１、第２及び第３の圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが折返部１８ａ，１８ｂを介して連結され、他方側のカンチレバー部７Ｄを構成する第４、第５及び第６の圧電素子１６ｄ，１６ｅ，１６ｆが折返部１８ｃ，１８ｄを介して連結された折返構造を有している。

【0082】

これにより、本実施形態の光偏向器１Ｃでは、一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄの長さを確保しながら、これら一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄを空間Ｋ内に効率良く配置することが可能である。

【0083】

また、本実施形態の光偏向器１Ｃでは、上述した一方のトーションバー部４と連結された一方側のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄと、他方のトーションバー部４と連結された他方側のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄとが連結部９ｅ，９ｆを介して連結された構造を有している。この構成の場合、上記光偏向器１と比べて、振れ角を維持したまま、耐振動性を向上させることが可能である。

【0084】

以上のように、本実施形態の光偏向器１Ｃでは、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、デバイスの小型化を図ることができる。また、１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるチップの個数を増やすことで、チップ単価を下げることが可能である。

【0085】

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記光偏向器１Ａ（１Ｂ）では、上述したフレーム部３と一対のカンチレバー部７Ｃ，７Ｄ（７Ｅ，７Ｆ）とが連結部９ａ，９ｂ（９ｃ，９ｄ）を介して連結された構造となっているが、第３及び第６の圧電素子１６ｃ，１６ｆ（２６ｃ，２６ｆ）を延在し、フレーム部３と連結された構造とすることも可能である。

【実施例】

【0086】

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

【0087】

本実施例では、図８（Ａ）に示す実施例１となる光偏向器１と、図８（Ｂ）に示す比施例１となる光偏向器１００Ａと、図８（Ｃ）に示す比施例２となる光偏向器１００Ｂとを用いて、シミュレーションにより駆動電圧に対する振れ角を測定した。

【0088】

なお、図８（Ａ）は、実施例１となる光偏向器の平面図である。図８（Ｂ）は、比較例１となる光偏向器１００Ａの平面図である。図８（Ｃ）は、比較例２となる光偏向器１００Ｂの平面図である。また、以下の説明では、上記光偏向器１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

【0089】

このうち、図８（Ｂ）に示す光偏向器１００Ａは、トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に位置する一対の圧電素子６０ａ，６０ｂにより共振駆動される一対のカンチレバー部７０Ａ，７０Ｂを有している。一対のカンチレバー部７０Ａ，７０Ｂでは、一対の圧電素子６０ａ，６０ｂの一端がトーションバー部４と連結され、一対の圧電素子６０ａ，６０ｂの他端が連結されずに自由端となっている。

【0090】

一方、図８（Ｃ）に示す光偏向器１００Ｂは、トーションバー部４を挟んだ第１の方向の両側に位置する一対の圧電素子６０ａ，６０ｂにより共振駆動される一対のカンチレバー部７０Ｃ，７０Ｄを有している。一対のカンチレバー部７０Ｃ，７０Ｄでは、一対の圧電素子６０ａ，６０ｂの一端がトーションバー部４と連結され、一対の圧電素子６０ａ，６０ｂの他端が第１の方向に延在する連結部８０ａ，８０ｂを介してフレーム部３と連結されている。

【0091】

これら実施例１及び比較例１，２の光偏向器１，１００Ａ，１００Ｂについて、駆動電圧に対する振れ角を測定したシミュレーション結果を図９に示す。

【0092】

図９に示すように、実施例１及び比較例１の光偏向器１，１００Ａは、比較例２の光偏向器１００Ｂに比べて、振れ角を大きくすることが可能である。また、実施例１の光偏向器１は、比較例１の光偏向器１００Ａに比べて、小型化が可能である。

【0093】

したがって、実施例１の光偏向器１では、駆動電圧当たりの振れ角を維持したまま、デバイスの小型化を図ることが可能である。

【符号の説明】

【0094】

１，１Ａ～１Ｃ…光偏向器 ２…ミラー部 ２ａ…反射面 ３…フレーム部 ４…トーションバー部 ５，５Ａ～５Ｃ…アクチュエータ部 ６ａ～６ｄ…圧電素子 ７Ａ～７Ｆ…カンチレバー部 ８ａ，８ｂ…折返部 ９ａ～９ｆ…連結部 １６ａ～６ｆ…圧電素子 １８ａ～１８ｄ…折返部 ２６ａ～２６ｆ…圧電素子 ２８ａ～２８ｄ…折返部 Ｋ…空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】