JP2004325578A - 偏向ミラー - Google Patents
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Abstract
【課題】表面が反射面となっている平面鏡部を捩じり梁部でもって傾動可能に支持した偏向ミラーに関し、平面鏡部の反射面の歪みを小さくできると共に高速化にも対応できる偏向ミラーを実現する。
【解決手段】捩じり梁部２，３は、平面鏡部１を側方から挟むように配置され、その内端が平面鏡部１の外周の角部に接続されている。捩じり梁部２，３は、梁の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にするものである。捩じり梁部２，３の外端には、ベース部６が接続されている。平面鏡部１の裏面側には、平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。このリブ７の背の高さは、平面鏡部１の傾動中心軸（捩じり梁部２，３の捩れの中心軸Ｌ１）から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１が傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなるように形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】捩じり梁部２，３は、平面鏡部１を側方から挟むように配置され、その内端が平面鏡部１の外周の角部に接続されている。捩じり梁部２，３は、梁の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にするものである。捩じり梁部２，３の外端には、ベース部６が接続されている。平面鏡部１の裏面側には、平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。このリブ７の背の高さは、平面鏡部１の傾動中心軸（捩じり梁部２，３の捩れの中心軸Ｌ１）から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１が傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなるように形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面が反射面となっている平面鏡部を捩じり梁部でもって傾動可能に支持した偏向ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体プロセス等で作製される偏向ミラーでは、平面鏡部の回転中心位置にトーションばねとして機能する捩じり梁部を形成しておき、これを弾性変形させることで、平面鏡部の傾動を可能にしている。
【０００３】
偏向ミラーには、１軸のみを中心に回転する自由度１の偏向ミラー（たとえば、特許文献１参照）と、直交する２軸を中心に回転可能な自由度２の偏向ミラー（たとえば、特許文献２参照）とがある。
【０００４】
平面鏡部の駆動手段として、静電駆動方式や電磁駆動方式等のものがある。この駆動手段から平面鏡部への回転駆動力の伝達ポイントは、捩じり梁部から離れた位置である。このため、傾動状態の平面鏡部には、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が加わることになり、この力に応じて、平面鏡部が変形し、その反射面が歪むことになる。引用文献１，２に記載の偏向ミラーでは、平面鏡部の反射面の歪みが大きいという問題があった。
【０００５】
そこで、平面鏡部の反りを生じ難くすると共に、平面鏡部の軽量化を図るために、平面鏡部の裏面に補強部材を接合した自由度１の偏向ミラーが提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この補強部材は、一定の高さを有するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６８５公報（図１）
【特許文献２】
特開平５−６０９９３号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００１−２４９３００公報（図７、図１０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記引用文献３に記載の偏向ミラーは、引用文献１，２に記載の偏向ミラーと比べれば強度が上がり、平面鏡部の反射面の歪みは小さくなる。しかし、一定高さの補強部材を設けたことで、補強部材に孔が穿設されてはいるものの、リブを含めた平面鏡部のイナーシャが大きくなり、高速化に対応できないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決しようとするもので、平面鏡部の反射面の歪みを小さくできると共に高速化にも対応できる偏向ミラーを実現することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、自由度１の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、リブにより平面鏡部が補強されているため、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１１】
また、この種の平面鏡部への回転駆動力の伝達ポイントは、捩じり梁部から離れた位置であるため、傾動状態の平面鏡部には、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が加わることになり、平面鏡部はその傾動中心軸位置にて最も大きな曲げ応力を受け、傾動中心軸から離れた位置では小さな曲げ応力を受ける。そこで、本発明では、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、自由度２の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、第１軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする第１の捩じり梁部と、前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記第１の捩じり梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、前記第１軸と直交する方向から該環状梁部を挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記第１軸と直交する第２軸を中心とする前記平面鏡部の傾動を可能にする第２の捩じり梁部と、該第２の捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、該リブの背の高さが、前記第１軸から離れた位置にあるリブは前記第１軸近傍のリブよりも低く形成されているリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明でも、リブにより平面鏡部が補強されているため、第１軸に関する傾動中心としての第１の捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１４】
さらに、第２軸に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、第２の捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、自由度１の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部の外周に内端が接続された支持梁部と、前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記支持梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、該環状梁部を側方から挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明でも、リブにより平面鏡部が補強されているため、傾動中心としての捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１７】
さらに、傾動中心としての捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明におけるリブとして、その背の高さが、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されているものを用いることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明では、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは、傾動中心軸近傍のリブよりも背を低く形成し、傾動中心軸から離れた位置でのリブの重量を軽減している。この傾動中心軸から離れた位置での重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減に極めて有効であり、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、第１軸および／または該第１軸と直交する第２軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に位置し前記平面鏡部を補強するスケルトン状のリブとを備え、前記捩じり梁部と前記ベース部と前記リブとは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内の前記リブに相当する部位の表面側に、前記構造物とは別体の前記平面鏡部が接合されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明では、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合する構成であるため、平面鏡部の支持層を、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。よって、平面鏡部が補強され、反射面の歪みを小さくできると共に、平面鏡部の軽量化により、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【００２２】
【実施の形態】
（第１の実施の形態例）
図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度１の形態例で、図１は本形態例を裏面側から見た斜視図、図２は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、六角形状の平面鏡部１の表面は研磨され、そこに、アルミニウムや金等の薄膜でなる反射面１ａが形成されている。
【００２３】
捩じり梁部２，３は、平面鏡部１を１８０°異なる方向（側方）から挟むように配置され、その内端が平面鏡部１の外周の角部に接続されている。捩じり梁部２，３は、梁の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にするものである。この捩じり梁部２，３は、シリコン等でなる基板上の平面鏡部１部分の周囲に、平面鏡部１の中心Ｏをその中心とする円弧状穴（内周形状は六角穴）４，５を穿設することにより、円弧状穴４，５の端部境界部分に、平面鏡部１と一体に形成されている。
【００２４】
捩じり梁部２，３の外端には、円弧状穴４，５の外側に位置する基板部分が一体に接続され、この基板部分がベース部６を構成している。平面鏡部１の裏面側には、平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。ここに示したリブ７は、平面鏡部１の外周に沿って壁面が立ち上がるように六角形状に設けられている。さらに、リブ７は、六角形の中心と各頂点とを結ぶように放射状にも設けられている。
【００２５】
捩じり梁部２，３の内端との接続部は、特に大きな曲げ応力がかかるため、局所的な歪みが生じ易い。そのため、この部分については、必ずリブ７を設けことが重要である。本形態例では、捩じり梁部２，３の内端との接続部に限らず、平面鏡部１の裏面全体にわたってリブ７が設けられており、このリブ７により、平面鏡部１の裏面には、複数の三角柱状の凹部が並んでいる。
【００２６】
リブ７の背の高さはその位置によって異なっており、本形態例では、平面鏡部１の傾動中心軸（捩じり梁部２，３の捩れの中心軸Ｌ１）から離れた位置（図１の上方から見て離れた位置）にあるリブ７の高さＨ１は、傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなっている。なお、本形態例のリブ７の断面は加工が容易な長方形であるため、その厚みは高さ方向において一定である。
【００２７】
偏向ミラーとしてセットされた状態においては、ベース部６が固定され、平面鏡部１が捩じり梁部２，３を回転支点として傾動する。平面鏡部１の駆動手段としては、たとえば、静電駆動方式や電磁駆動方式等のものがある。この駆動手段から平面鏡部１への回転駆動力の伝達ポイントは、傾動中心である捩じり梁部２，３から離れた平面鏡部１上の位置である。このため、傾動状態の平面鏡部１には、捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が、平面鏡部１を曲げようとする力として作用することになる。
【００２８】
本形態例では、平面鏡部１の傾動中心軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７は、傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７よりも背を低く形成され、傾動中心軸Ｌ１から離れた位置でのリブ７の重量を軽減している。この傾動中心軸Ｌ１から離れた位置での重量軽減は、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャの低減に極めて有効であり、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００２９】
また、本形態例では、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。その際、リブ７をダイヤモンドやカーボンナノチューブ等のヤング率の高い材料で構成すれば、平面鏡部１の歪みは各段に小さくなる。
【００３０】
上記形態例は、基板上に形成される構造のため、フォト・リソグラフィー技術を用いて多数の偏向ミラーを同一基板上に一括作製することができる。その際、基板等の材料として上記のシリコン等を用い、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）により超小型のものを作製することもできる。
（第２の実施の形態例）
図３および図４を用いて、本発明の第２の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度２の形態例で、図３は本形態例の裏面側から見た斜視図、図４は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付している。
【００３１】
本形態例では、第１の実施の形態例における平面鏡部１の外周を隙間をもって囲むように、環状梁部１１が設けられており、その内周に、第１軸Ｌ１を中心とする平面鏡部１の傾動を可能にする捩じり梁部（第２の実施の形態例では「第１の捩じり梁部」と呼ぶ）２，３の外端が接続されている。そして、環状梁部１１の外周には、第１軸Ｌ１と直交する第２軸Ｌ２の方向から、環状梁部１１を挟むように、第２の捩じり梁部１２，１３が接続されている。
【００３２】
第２の捩じり梁部１２，１３は、梁の捩れでもって、第２軸Ｌ２を中心とする平面鏡部１の傾動を可能にするものである。この第２の捩じり梁部１２，１３は、円弧状穴４，５の周囲に、間隔をおいて、平面鏡部１の中心Ｏをその中心とする大径の円弧状穴１４，１５を穿設することにより、円弧状穴１４，１５の端部境界部分に形成される。
【００３３】
第２の捩じり梁部１２，１３の外端には、円弧状穴１４，１５の外側に位置する基板部分が一体に接続されている。この基板部分がベース部６を構成する。平面鏡部１の裏面側には、第１の実施の形態例と全く同様に平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。すなわち、リブ７は、平面鏡部１の外周に沿って壁面が立ち上がるように六角形状に設けられていると共に、六角形の中心と各頂点とを結ぶように放射状にも設けられている。このリブ７の背の高さは、第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１が第１軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなるように形成されている。本形態例では、リブ７の高さを連続的に変化させている。
【００３４】
本形態例でも、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、第１軸Ｌ１に関する傾動中心としての第１の捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。また、平面鏡部１の第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７は、第１軸Ｌ１近傍のリブ７よりも背が低く形成され、第１軸Ｌ１から離れた位置での重量が軽減されているので、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャを効果的に低減でき、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００３５】
さらに、本形態例は、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部１２，１３と平面鏡部１との間に環状梁部１１を有しているため、この環状梁部１１が弾性変形することで、第２の捩じり梁部１２，１３の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部１に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。
（第３の実施の形態例）
図５および図６を用いて、本発明の第３の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度１の形態例で、図５は本形態例の裏面側から見た斜視図、図６は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、図３〜図４と対応する部分には同一符号を付している。本形態例と第２の実施の形態例との相違点は、捩じり梁部２，３を捩れのない支持梁部２２〜２５に変更し、環状梁部１１に対する平面鏡部１の傾動（第１軸Ｌ１に関する傾動）を禁止したものである。
【００３６】
本形態例でも、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての捩じり梁部１２，１３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。また、平面鏡部１の第２軸Ｌ２から離れた位置にあるリブ７は、第２軸Ｌ２近傍のリブ７よりも背が低く形成され、第２軸Ｌ２から離れた位置での重量が軽減されているので、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャを効果的に低減でき、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００３７】
さらに、本形態例は、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部１２，１３と平面鏡部１との間に環状梁部１１有するため、この環状梁部１１が弾性変形することで、第２の捩じり梁部１２，１３の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部１に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。
（第４の実施の形態例）
第１〜第３の実施の形態例は、ベース部や捩じり梁部（支持梁部も含む）と平面鏡部（反射面を除く）とを同一の基板から作製するものであったが、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合するように構成することもできる。
【００３８】
図７および図８はこのように構成した第４の実施の形態例（自由度１）を示すもので、図７は本形態例を表面側から見た斜視図、図８は本形態例を表面側から見た分解斜視図である。これらの図において、図１〜図２と対応する部分には同一符号を付している。
【００３９】
本形態例は、表面が反射面１ａとなっている平面鏡部１と、平面鏡部１を側方から挟むように配置されると共に平面鏡部１の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にする捩じり梁部２，３と、捩じり梁部２，３の外端に接続されたベース部６と、平面鏡部１の裏面側に位置し平面鏡部１を補強するスケルトン状のリブ７とからなる。
【００４０】
スケルトン状のリブ７は、表裏方向に貫通する複数の穴７ａが穿設されたものである。このリブ７と捩じり梁部２，３とベース部６とは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内のリブ７に相当する部位の表面側に、構造物とは別体の平面鏡部１が接合されている。
【００４１】
本形態例によれば、平面鏡部１の支持層１ｂを、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）２，３とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。たとえば、平面鏡部１の支持層１ｂをダイヤモンドやカーボンナノチューブ等のヤング率の高い材料で構成できる。このようにすれば、平面鏡部１が補強され、反射面１ａの歪みを小さくできると共に、平面鏡部１の軽量化により、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
（その他の実施の形態例）
本発明は上記第１〜第４の実施の形態例に限定されるものではない。たとえば、リブの形状としては、種々のものが考えられる。これらリブの変形例を自由度２の第２の実施の形態例に適用した場合を例示する。
【００４２】
・図９の形態例
周縁部以外のリブ７を第１軸Ｌ１と平行もしくは直交するように格子状に配置する。
【００４３】
・図１０の形態例
周縁部以外のリブ７を第１軸Ｌ１と平行もしくは直交するように格子状に配置すると共に、第１軸Ｌ１と直交する方向に延びたリブ７の幅Ｂ１を、平行に延びたリブ７の幅Ｂ２よりも大きくする。なお、この第１軸Ｌ１と直交する方向に延びたリブ７の幅について、第１軸Ｌ１から離れた位置にある部分の幅が第１軸Ｌ１近傍の部分の幅よりも狭くなるように、該当するリブ７の幅を連続して減少させたり、階段状に減少させてもよい。これにより、強度アップと軽量化の両立が図れる。
【００４４】
・図１１の形態例
平面鏡部１の裏全体に設けるリブ７をハニカム状に構成する。このハニカム構造により、平面鏡部１の強度を効率よく上げることができる。
【００４５】
・図１２の形態例
リブ７をハニカム状に構成したことによる強度アップだけでなく、第１軸Ｌ１から離れた位置ではハニカム凹部の六角形状を大きくし（ハニカム凹部の中心間距離は一定）、そこでのリブ７の肉厚を落とし、軽量化も実現できる。
【００４６】
・図１３の形態例
平面鏡部１の裏面を直線状のリブ７で区画すると共に、各区画内に複数のハニカム状のリブ７を配置する。
【００４７】
・図１４の形態例
第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１を第１軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くする際に、高さを連続して低減するのではなく、階段状に減少させる。この形態例では、変化が一段であるが、複数段設けるようにしてもよい。階段状に減少させる構成の場合、作製が簡単になる。
【００４８】
上記図９〜図１４に示したリブ７の形状は、第１の実施の形態例および第３の実施の形態例等におけるリブ７にも使用できる。また、第４の実施の形態例中のリブ７の形状として、第１〜第３の実施の形態例中のリブ７や、上記図９〜図１４に示したリブ７を用いることができる。このように組み合わせれば、相乗的な効果が得られる。
【００４９】
以下、本発明の主たる態様を付記として示す。
【００５０】
（付記１） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。
（付記２） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、第１軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする第１の捩じり梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記第１の捩じり梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
前記第１軸と直交する方向から該環状梁部を挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記第１軸と直交する第２軸を中心とする前記平面鏡部の傾動を可能にする第２の捩じり梁部と、
該第２の捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度２の偏向ミラー。
（付記３） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部の外周に内端が接続された支持梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記支持梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
該環状梁部を側方から挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。
（付記４） 前記リブとして、その背の高さが、前記平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されているものを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の偏向ミラー。
（付記５） 前記リブが、前記平面鏡部の外周に沿って壁面が立ち上がるように設けられていることを特徴とする付記１〜４の何れかに記載の偏向ミラー。
【００５１】
（付記６） 前記リブが、前記各梁部や平面鏡部よりもヤング率が高い材料で構成されていることを特徴とする付記１〜５の何れかに記載の偏向ミラー。
【００５２】
（付記７） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、第１軸および／または該第１軸と直交する第２軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に位置し前記平面鏡部を補強するスケルトン状のリブとを備え、
前記捩じり梁部と前記ベース部と前記リブとは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内の前記リブに相当する部位の表面側に、前記構造物とは別体の前記平面鏡部が接合されている偏向ミラー。
（付記８） 前記構造物よりもヤング率が高い材料で、前記平面鏡部内の支持層が構成されていることを特徴とする付記７記載の偏向ミラー。
【００５３】
（付記９） 前記リブの背の高さが、前記平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されていることを特徴とする付記７または８記載の偏向ミラー。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜請求項４に係る発明では、リブにより平面鏡部が補強されているため、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５５】
また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用いたことで、応力的に余裕のある部分の重量を軽減し、リブを含めた平面鏡部のイナーシャを低減できるので、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００５６】
上記効果に加えて、請求項２に係る自由度２の発明では、第２軸に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、第２の捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５７】
請求項３に係る発明でも、傾動中心としての捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５８】
特に、請求項４に係る発明では、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは、傾動中心軸近傍のリブよりも背を低く形成し、傾動中心軸から離れた位置でのリブの重量を軽減しているので、リブを含めたリブを含めた平面鏡部のイナーシャが大幅に低減され、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００５９】
請求項５に係る発明では、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合する構成であるため、平面鏡部の支持層を、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。よって、平面鏡部が補強され、反射面の歪みを小さくできると共に、平面鏡部の軽量化により、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図２】第１の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図３】第２の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図４】第２の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図５】第３の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図６】第３の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図７】第４の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図８】第４の実施の形態例を表面側から見た分解斜視図である。
【図９】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１０】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１１】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１２】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１３】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１４】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 平面鏡部
１ａ 反射面
１ｂ 支持層
１１ 環状梁部
２，３，１２，１３ 捩じり梁部
２２〜２５ 支持梁部
４，５ 円弧状穴
６ ベース部
７ リブ
１１ 環状梁部
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面が反射面となっている平面鏡部を捩じり梁部でもって傾動可能に支持した偏向ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体プロセス等で作製される偏向ミラーでは、平面鏡部の回転中心位置にトーションばねとして機能する捩じり梁部を形成しておき、これを弾性変形させることで、平面鏡部の傾動を可能にしている。
【０００３】
偏向ミラーには、１軸のみを中心に回転する自由度１の偏向ミラー（たとえば、特許文献１参照）と、直交する２軸を中心に回転可能な自由度２の偏向ミラー（たとえば、特許文献２参照）とがある。
【０００４】
平面鏡部の駆動手段として、静電駆動方式や電磁駆動方式等のものがある。この駆動手段から平面鏡部への回転駆動力の伝達ポイントは、捩じり梁部から離れた位置である。このため、傾動状態の平面鏡部には、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が加わることになり、この力に応じて、平面鏡部が変形し、その反射面が歪むことになる。引用文献１，２に記載の偏向ミラーでは、平面鏡部の反射面の歪みが大きいという問題があった。
【０００５】
そこで、平面鏡部の反りを生じ難くすると共に、平面鏡部の軽量化を図るために、平面鏡部の裏面に補強部材を接合した自由度１の偏向ミラーが提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この補強部材は、一定の高さを有するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６８５公報（図１）
【特許文献２】
特開平５−６０９９３号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００１−２４９３００公報（図７、図１０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記引用文献３に記載の偏向ミラーは、引用文献１，２に記載の偏向ミラーと比べれば強度が上がり、平面鏡部の反射面の歪みは小さくなる。しかし、一定高さの補強部材を設けたことで、補強部材に孔が穿設されてはいるものの、リブを含めた平面鏡部のイナーシャが大きくなり、高速化に対応できないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決しようとするもので、平面鏡部の反射面の歪みを小さくできると共に高速化にも対応できる偏向ミラーを実現することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、自由度１の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、リブにより平面鏡部が補強されているため、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１１】
また、この種の平面鏡部への回転駆動力の伝達ポイントは、捩じり梁部から離れた位置であるため、傾動状態の平面鏡部には、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が加わることになり、平面鏡部はその傾動中心軸位置にて最も大きな曲げ応力を受け、傾動中心軸から離れた位置では小さな曲げ応力を受ける。そこで、本発明では、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、自由度２の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、第１軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする第１の捩じり梁部と、前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記第１の捩じり梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、前記第１軸と直交する方向から該環状梁部を挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記第１軸と直交する第２軸を中心とする前記平面鏡部の傾動を可能にする第２の捩じり梁部と、該第２の捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、該リブの背の高さが、前記第１軸から離れた位置にあるリブは前記第１軸近傍のリブよりも低く形成されているリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明でも、リブにより平面鏡部が補強されているため、第１軸に関する傾動中心としての第１の捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１４】
さらに、第２軸に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、第２の捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、自由度１の偏向ミラーに関するもので、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部の外周に内端が接続された支持梁部と、前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記支持梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、該環状梁部を側方から挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明でも、リブにより平面鏡部が補強されているため、傾動中心としての捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用い、応力的に余裕のある部分の重量を軽減している。この重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減につながり、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００１７】
さらに、傾動中心としての捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明におけるリブとして、その背の高さが、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されているものを用いることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明では、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは、傾動中心軸近傍のリブよりも背を低く形成し、傾動中心軸から離れた位置でのリブの重量を軽減している。この傾動中心軸から離れた位置での重量軽減は、リブを含めた平面鏡部のイナーシャの低減に極めて有効であり、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、表面が反射面となっている平面鏡部と、該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、第１軸および／または該第１軸と直交する第２軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、前記平面鏡部の裏面側に位置し前記平面鏡部を補強するスケルトン状のリブとを備え、前記捩じり梁部と前記ベース部と前記リブとは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内の前記リブに相当する部位の表面側に、前記構造物とは別体の前記平面鏡部が接合されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明では、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合する構成であるため、平面鏡部の支持層を、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。よって、平面鏡部が補強され、反射面の歪みを小さくできると共に、平面鏡部の軽量化により、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【００２２】
【実施の形態】
（第１の実施の形態例）
図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度１の形態例で、図１は本形態例を裏面側から見た斜視図、図２は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、六角形状の平面鏡部１の表面は研磨され、そこに、アルミニウムや金等の薄膜でなる反射面１ａが形成されている。
【００２３】
捩じり梁部２，３は、平面鏡部１を１８０°異なる方向（側方）から挟むように配置され、その内端が平面鏡部１の外周の角部に接続されている。捩じり梁部２，３は、梁の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にするものである。この捩じり梁部２，３は、シリコン等でなる基板上の平面鏡部１部分の周囲に、平面鏡部１の中心Ｏをその中心とする円弧状穴（内周形状は六角穴）４，５を穿設することにより、円弧状穴４，５の端部境界部分に、平面鏡部１と一体に形成されている。
【００２４】
捩じり梁部２，３の外端には、円弧状穴４，５の外側に位置する基板部分が一体に接続され、この基板部分がベース部６を構成している。平面鏡部１の裏面側には、平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。ここに示したリブ７は、平面鏡部１の外周に沿って壁面が立ち上がるように六角形状に設けられている。さらに、リブ７は、六角形の中心と各頂点とを結ぶように放射状にも設けられている。
【００２５】
捩じり梁部２，３の内端との接続部は、特に大きな曲げ応力がかかるため、局所的な歪みが生じ易い。そのため、この部分については、必ずリブ７を設けことが重要である。本形態例では、捩じり梁部２，３の内端との接続部に限らず、平面鏡部１の裏面全体にわたってリブ７が設けられており、このリブ７により、平面鏡部１の裏面には、複数の三角柱状の凹部が並んでいる。
【００２６】
リブ７の背の高さはその位置によって異なっており、本形態例では、平面鏡部１の傾動中心軸（捩じり梁部２，３の捩れの中心軸Ｌ１）から離れた位置（図１の上方から見て離れた位置）にあるリブ７の高さＨ１は、傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなっている。なお、本形態例のリブ７の断面は加工が容易な長方形であるため、その厚みは高さ方向において一定である。
【００２７】
偏向ミラーとしてセットされた状態においては、ベース部６が固定され、平面鏡部１が捩じり梁部２，３を回転支点として傾動する。平面鏡部１の駆動手段としては、たとえば、静電駆動方式や電磁駆動方式等のものがある。この駆動手段から平面鏡部１への回転駆動力の伝達ポイントは、傾動中心である捩じり梁部２，３から離れた平面鏡部１上の位置である。このため、傾動状態の平面鏡部１には、捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が、平面鏡部１を曲げようとする力として作用することになる。
【００２８】
本形態例では、平面鏡部１の傾動中心軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７は、傾動中心軸Ｌ１近傍のリブ７よりも背を低く形成され、傾動中心軸Ｌ１から離れた位置でのリブ７の重量を軽減している。この傾動中心軸Ｌ１から離れた位置での重量軽減は、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャの低減に極めて有効であり、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００２９】
また、本形態例では、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。その際、リブ７をダイヤモンドやカーボンナノチューブ等のヤング率の高い材料で構成すれば、平面鏡部１の歪みは各段に小さくなる。
【００３０】
上記形態例は、基板上に形成される構造のため、フォト・リソグラフィー技術を用いて多数の偏向ミラーを同一基板上に一括作製することができる。その際、基板等の材料として上記のシリコン等を用い、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）により超小型のものを作製することもできる。
（第２の実施の形態例）
図３および図４を用いて、本発明の第２の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度２の形態例で、図３は本形態例の裏面側から見た斜視図、図４は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付している。
【００３１】
本形態例では、第１の実施の形態例における平面鏡部１の外周を隙間をもって囲むように、環状梁部１１が設けられており、その内周に、第１軸Ｌ１を中心とする平面鏡部１の傾動を可能にする捩じり梁部（第２の実施の形態例では「第１の捩じり梁部」と呼ぶ）２，３の外端が接続されている。そして、環状梁部１１の外周には、第１軸Ｌ１と直交する第２軸Ｌ２の方向から、環状梁部１１を挟むように、第２の捩じり梁部１２，１３が接続されている。
【００３２】
第２の捩じり梁部１２，１３は、梁の捩れでもって、第２軸Ｌ２を中心とする平面鏡部１の傾動を可能にするものである。この第２の捩じり梁部１２，１３は、円弧状穴４，５の周囲に、間隔をおいて、平面鏡部１の中心Ｏをその中心とする大径の円弧状穴１４，１５を穿設することにより、円弧状穴１４，１５の端部境界部分に形成される。
【００３３】
第２の捩じり梁部１２，１３の外端には、円弧状穴１４，１５の外側に位置する基板部分が一体に接続されている。この基板部分がベース部６を構成する。平面鏡部１の裏面側には、第１の実施の形態例と全く同様に平面鏡部１を補強するリブ７が設けられている。すなわち、リブ７は、平面鏡部１の外周に沿って壁面が立ち上がるように六角形状に設けられていると共に、六角形の中心と各頂点とを結ぶように放射状にも設けられている。このリブ７の背の高さは、第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１が第１軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くなるように形成されている。本形態例では、リブ７の高さを連続的に変化させている。
【００３４】
本形態例でも、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、第１軸Ｌ１に関する傾動中心としての第１の捩じり梁部２，３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。また、平面鏡部１の第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７は、第１軸Ｌ１近傍のリブ７よりも背が低く形成され、第１軸Ｌ１から離れた位置での重量が軽減されているので、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャを効果的に低減でき、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００３５】
さらに、本形態例は、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部１２，１３と平面鏡部１との間に環状梁部１１を有しているため、この環状梁部１１が弾性変形することで、第２の捩じり梁部１２，１３の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部１に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。
（第３の実施の形態例）
図５および図６を用いて、本発明の第３の実施の形態例を説明する。本形態例は自由度１の形態例で、図５は本形態例の裏面側から見た斜視図、図６は本形態例を表面側から見た斜視図である。これらの図において、図３〜図４と対応する部分には同一符号を付している。本形態例と第２の実施の形態例との相違点は、捩じり梁部２，３を捩れのない支持梁部２２〜２５に変更し、環状梁部１１に対する平面鏡部１の傾動（第１軸Ｌ１に関する傾動）を禁止したものである。
【００３６】
本形態例でも、リブ７により平面鏡部１が補強されているため、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての捩じり梁部１２，１３の弾性変形量に応じた力が平面鏡部１に加わっても、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。また、平面鏡部１の第２軸Ｌ２から離れた位置にあるリブ７は、第２軸Ｌ２近傍のリブ７よりも背が低く形成され、第２軸Ｌ２から離れた位置での重量が軽減されているので、リブ７を含めた平面鏡部１のイナーシャを効果的に低減でき、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
【００３７】
さらに、本形態例は、第２軸Ｌ２に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部１２，１３と平面鏡部１との間に環状梁部１１有するため、この環状梁部１１が弾性変形することで、第２の捩じり梁部１２，１３の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部１に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部１の変形を小さくでき、反射面１ａの歪みも小さくできる。
（第４の実施の形態例）
第１〜第３の実施の形態例は、ベース部や捩じり梁部（支持梁部も含む）と平面鏡部（反射面を除く）とを同一の基板から作製するものであったが、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合するように構成することもできる。
【００３８】
図７および図８はこのように構成した第４の実施の形態例（自由度１）を示すもので、図７は本形態例を表面側から見た斜視図、図８は本形態例を表面側から見た分解斜視図である。これらの図において、図１〜図２と対応する部分には同一符号を付している。
【００３９】
本形態例は、表面が反射面１ａとなっている平面鏡部１と、平面鏡部１を側方から挟むように配置されると共に平面鏡部１の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、平面鏡部１の傾動を可能にする捩じり梁部２，３と、捩じり梁部２，３の外端に接続されたベース部６と、平面鏡部１の裏面側に位置し平面鏡部１を補強するスケルトン状のリブ７とからなる。
【００４０】
スケルトン状のリブ７は、表裏方向に貫通する複数の穴７ａが穿設されたものである。このリブ７と捩じり梁部２，３とベース部６とは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内のリブ７に相当する部位の表面側に、構造物とは別体の平面鏡部１が接合されている。
【００４１】
本形態例によれば、平面鏡部１の支持層１ｂを、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）２，３とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。たとえば、平面鏡部１の支持層１ｂをダイヤモンドやカーボンナノチューブ等のヤング率の高い材料で構成できる。このようにすれば、平面鏡部１が補強され、反射面１ａの歪みを小さくできると共に、平面鏡部１の軽量化により、平面鏡部１の高速化にも対応できる。
（その他の実施の形態例）
本発明は上記第１〜第４の実施の形態例に限定されるものではない。たとえば、リブの形状としては、種々のものが考えられる。これらリブの変形例を自由度２の第２の実施の形態例に適用した場合を例示する。
【００４２】
・図９の形態例
周縁部以外のリブ７を第１軸Ｌ１と平行もしくは直交するように格子状に配置する。
【００４３】
・図１０の形態例
周縁部以外のリブ７を第１軸Ｌ１と平行もしくは直交するように格子状に配置すると共に、第１軸Ｌ１と直交する方向に延びたリブ７の幅Ｂ１を、平行に延びたリブ７の幅Ｂ２よりも大きくする。なお、この第１軸Ｌ１と直交する方向に延びたリブ７の幅について、第１軸Ｌ１から離れた位置にある部分の幅が第１軸Ｌ１近傍の部分の幅よりも狭くなるように、該当するリブ７の幅を連続して減少させたり、階段状に減少させてもよい。これにより、強度アップと軽量化の両立が図れる。
【００４４】
・図１１の形態例
平面鏡部１の裏全体に設けるリブ７をハニカム状に構成する。このハニカム構造により、平面鏡部１の強度を効率よく上げることができる。
【００４５】
・図１２の形態例
リブ７をハニカム状に構成したことによる強度アップだけでなく、第１軸Ｌ１から離れた位置ではハニカム凹部の六角形状を大きくし（ハニカム凹部の中心間距離は一定）、そこでのリブ７の肉厚を落とし、軽量化も実現できる。
【００４６】
・図１３の形態例
平面鏡部１の裏面を直線状のリブ７で区画すると共に、各区画内に複数のハニカム状のリブ７を配置する。
【００４７】
・図１４の形態例
第１軸Ｌ１から離れた位置にあるリブ７の高さＨ１を第１軸Ｌ１近傍のリブ７の高さＨ２よりも低くする際に、高さを連続して低減するのではなく、階段状に減少させる。この形態例では、変化が一段であるが、複数段設けるようにしてもよい。階段状に減少させる構成の場合、作製が簡単になる。
【００４８】
上記図９〜図１４に示したリブ７の形状は、第１の実施の形態例および第３の実施の形態例等におけるリブ７にも使用できる。また、第４の実施の形態例中のリブ７の形状として、第１〜第３の実施の形態例中のリブ７や、上記図９〜図１４に示したリブ７を用いることができる。このように組み合わせれば、相乗的な効果が得られる。
【００４９】
以下、本発明の主たる態様を付記として示す。
【００５０】
（付記１） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。
（付記２） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、第１軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする第１の捩じり梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記第１の捩じり梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
前記第１軸と直交する方向から該環状梁部を挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記第１軸と直交する第２軸を中心とする前記平面鏡部の傾動を可能にする第２の捩じり梁部と、
該第２の捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度２の偏向ミラー。
（付記３） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部の外周に内端が接続された支持梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記支持梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
該環状梁部を側方から挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。
（付記４） 前記リブとして、その背の高さが、前記平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されているものを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の偏向ミラー。
（付記５） 前記リブが、前記平面鏡部の外周に沿って壁面が立ち上がるように設けられていることを特徴とする付記１〜４の何れかに記載の偏向ミラー。
【００５１】
（付記６） 前記リブが、前記各梁部や平面鏡部よりもヤング率が高い材料で構成されていることを特徴とする付記１〜５の何れかに記載の偏向ミラー。
【００５２】
（付記７） 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、第１軸および／または該第１軸と直交する第２軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に位置し前記平面鏡部を補強するスケルトン状のリブとを備え、
前記捩じり梁部と前記ベース部と前記リブとは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内の前記リブに相当する部位の表面側に、前記構造物とは別体の前記平面鏡部が接合されている偏向ミラー。
（付記８） 前記構造物よりもヤング率が高い材料で、前記平面鏡部内の支持層が構成されていることを特徴とする付記７記載の偏向ミラー。
【００５３】
（付記９） 前記リブの背の高さが、前記平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されていることを特徴とする付記７または８記載の偏向ミラー。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜請求項４に係る発明では、リブにより平面鏡部が補強されているため、捩じり梁部の弾性変形量に応じた力が平面鏡部に加わっても、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５５】
また、平面鏡部を補強するリブとして、複数の高さを有するリブを用いたことで、応力的に余裕のある部分の重量を軽減し、リブを含めた平面鏡部のイナーシャを低減できるので、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００５６】
上記効果に加えて、請求項２に係る自由度２の発明では、第２軸に関する傾動中心としての第２の捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、第２の捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５７】
請求項３に係る発明でも、傾動中心としての捩じり梁部と平面鏡部との間に環状梁部を有しているため、この環状梁部が弾性変形することで、捩じり梁部の弾性変形量をその分小さくでき、その結果、平面鏡部に加わる力を小さくでき、この点からも、平面鏡部の変形を小さくでき、反射面の歪みも小さくできる。
【００５８】
特に、請求項４に係る発明では、平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは、傾動中心軸近傍のリブよりも背を低く形成し、傾動中心軸から離れた位置でのリブの重量を軽減しているので、リブを含めたリブを含めた平面鏡部のイナーシャが大幅に低減され、平面鏡部の高速化に対応できる。
【００５９】
請求項５に係る発明では、捩じり梁部とベース部とリブとが一体に形成された構造物内のリブに相当する部位の表面側に、後から平面鏡部を接合する構成であるため、平面鏡部の支持層を、捩じり梁部（可撓性が要求されるためヤング率の高い材料で構成できない）とは異なり、ヤング率の高い材料で構成でき、強度を上げると同時に薄くすることが可能になる。よって、平面鏡部が補強され、反射面の歪みを小さくできると共に、平面鏡部の軽量化により、平面鏡部の高速化にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図２】第１の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図３】第２の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図４】第２の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図５】第３の実施の形態例を裏面側から見た斜視図である。
【図６】第３の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図７】第４の実施の形態例を表面側から見た斜視図である。
【図８】第４の実施の形態例を表面側から見た分解斜視図である。
【図９】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１０】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１１】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１２】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１３】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１４】他の実施の形態例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 平面鏡部
１ａ 反射面
１ｂ 支持層
１１ 環状梁部
２，３，１２，１３ 捩じり梁部
２２〜２５ 支持梁部
４，５ 円弧状穴
６ ベース部
７ リブ
１１ 環状梁部
Claims (5)
- 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。 - 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、第１軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする第１の捩じり梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記第１の捩じり梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
前記第１軸と直交する方向から該環状梁部を挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記第１軸と直交する第２軸を中心とする前記平面鏡部の傾動を可能にする第２の捩じり梁部と、
該第２の捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度２の偏向ミラー。 - 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部の外周に内端が接続された支持梁部と、
前記平面鏡部の外周を隙間をもって囲むように配置され、前記支持梁部の外端が内周に接続された環状梁部と、
該環状梁部を側方から挟むように配置されると共に該環状梁部の外周に内端が接続され、梁の捩れでもって、前記平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に形成され前記平面鏡部を補強するリブであって、複数の高さを有するリブと
を備えた自由度１の偏向ミラー。 - 前記リブとして、その背の高さが、前記平面鏡部の傾動中心軸から離れた位置にあるリブは傾動中心軸近傍のリブよりも低く形成されているものを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の偏向ミラー。
- 表面が反射面となっている平面鏡部と、
該平面鏡部を側方から挟むように配置されると共に該平面鏡部の外周に内端が接続され、内部の捩れでもって、第１軸および／または該第１軸と直交する第２軸を中心とする該平面鏡部の傾動を可能にする捩じり梁部と、
該捩じり梁部の外端に接続されたベース部と、
前記平面鏡部の裏面側に位置し前記平面鏡部を補強するスケルトン状のリブとを備え、
前記捩じり梁部と前記ベース部と前記リブとは、単一の構造物として一体に形成されており、この構造物内の前記リブに相当する部位の表面側に、前記構造物とは別体の前記平面鏡部が接合されている偏向ミラー。
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