JP4639812B2 - スキャニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザレーダなどに用いられるＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）型のスキャニング装置に関する。

ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）型のスキャニング装置は、シリコンなどの基板を半導体プロセスを用いて加工することにより、形成されるものであり、一般に、基材にバネ部を介して連結されたミラーと、ミラーの反射面にビームを照射する光源とを備えて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

そして、このようなＭＥＭＳ型のスキャニング装置においては、ミラーは、光源からのビームを反射するとともに、力を印加したときにバネ部の弾性力によって駆動されるようになっている。

具体的には、ミラーは、バネ部の弾性力の作用により、回転振動もしくは直線振動するようになっている。それにより、ミラーからの反射光は、このように振動するミラーの可動範囲に応じて走査される。
特開２００３−３０２５８６号公報

ところで、上記したようなＭＥＭＳ型のスキャニング装置は、構造が簡便で小型であるが、バネ部の弾性力を利用した振動型であり、ミラーのスキャン角度、つまり振れ角が小さい。

ここで、図９は、一般的な従来のＭＥＭＳ型のスキャニング装置の概略的な断面構成を示す図である。図９において、ミラー１０は、図９中の矢印Ｙ１に示されるように、静電気力などの力の印加時に回転振動する。

このとき、光源５０からのビームＬＢは、回転振動するミラー１０によって走査される。そこで、反射されるビームＬＢが走査される角度θ２すなわちビームの走査角度θ２を大きくするためには、ミラー１０の振れ角を大きくする必要がある。

しかしながら、ミラー１０の振れ角を大きくするためには、より大きな静電気力などの力を発生するための高電圧回路が必要となる。また、ミラー１０を大きく振らすと、ミラー１０が、その下部に存在する支持基板などの構造体に干渉するため、ミラー１０の振れ角が制限されてしまう。

なお、このような高電圧回路を必要とすることや、ミラーの周囲の構造体の干渉による振れ角の制限といった問題は、回転振動型だけではなく、直線振動型においても同様に発生することは言うまでもない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラーの振れ角を大きくすることなく、ミラーによるビームの走査範囲を大きくすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基材（２０）にバネ部（３０）を介して連結されたミラー（１０）と、ミラー（１０）の反射面（１１）にビームを入射する光源（５０）とを備え、ミラー（１０）は、光源（５０）からのビームを反射するとともに、力を印加したときにバネ部（３０）の弾性力によって回転振動するようになっているスキャニング装置において、ミラー（１０）の反射面（１１）は、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）を複数有して構成されたものであり、光源（５０）からのビームが、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）にて同時に反射するようになっており、当該ビームが分割されるようになっていることを特徴としている。

従来では、ミラーの反射面は平坦な一つの面で構成されていたが、本発明では、ミラー（１０）の反射面（１１）を、複数の角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）により構成している。そして、光源（５０）からのビームが、これら角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）にて同時に反射するようになっているため、光源（５０）が一つであっても、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の間の角度のオフセット分だけ、ビームの走査範囲を大きくすることができる。

したがって、本発明によれば、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラー（１０）の振れ角を大きくすることなく、ミラー（１０）によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のスキャニング装置において、光源（５０）からのビームを、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に入射すれば、光源（５０）からのビームが、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）にて同時に反射することを適切に実現することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のスキャニング装置において、ミラー（１０）の回転の軸が、ミラー（１０）の反射面（１１）における角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に位置していることを特徴としている。

光源（５０）からのビームを、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に入射するようにした場合、一つのビームのパワーが、当該境界部を挟んで一方のミラー面（１１ａ）と他方のミラー面（１１ｂ）とに分割される。

ここで、ミラー（１０）の回転の軸が、ミラー（１０）の反射面（１１）における角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に位置するのではなく、たとえば、ミラー（１０）の反射面（１１）よりもミラー（１０）の内部側に位置する場合、ミラー（１０）の回転に伴い、上記境界部とビームとの相対的な位置がずれる。すると、ミラー（１０）の回転に伴い、分割されるビームのパワーも一方と他方とで変動してしまう。

その点、本発明のように、ミラー（１０）の回転の軸を、ミラー（１０）の反射面（１１）における角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に位置させれば、ミラー（１０）の回転に伴う上記境界部とビームとの位置ずれを抑制することができ、分割されるビームのパワーの変動を防止することができ、好ましい。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のスキャニング装置において、ミラー（１０）の反射面（１１）において、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）のパターンが繰り返されていることを特徴としている。

それによれば、ミラー（１０）の反射面（１１）において一つのビームが当たる範囲内に、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の繰り返しパターンを位置させることができる。そのため、ビームを角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）にて同時に反射させるための、ビームの位置精度を緩いものにできる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４に記載のスキャニング装置において、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）のうち隣り合う２個のミラー面（１１ａ、１１ｂ）において、これら２個のミラー面（１１ａ、１１ｂ）のなす角度θ１と個々のミラー面（１１ａ、１１ｂ）によるビームの走査角度θ２とが同一であることを特徴としている。

それによれば、隣り合う２個のミラー面（１１ａ、１１ｂ）について、ビームの走査範囲を、隙間が無く且つ重複のないものにできる。つまり、ビームの走査範囲を効率的に大きくすることができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５に記載のスキャニング装置において、バネ部（３０）の弾性力によってミラー（１０）を振動させるためにミラー（１０）に印加される前記力は、静電気力であることを特徴としている。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略平面図であり、図２は、本スキャニング装置の要部を示す概略断面図である。

図１には、本スキャニング装置におけるミラー１０を有するミラーデバイスにおいて、ミラー１０の反射面１１側の平面構成が示されている。このミラーデバイスは、シリコンなどの半導体基板１００に対して、フォトリソグラフやエッチングなどの半導体製造技術を用いて加工を施すことにより、製造されるものである。

半導体基板１００は、本例では、２枚のシリコン層の間に酸化層を挟んでなるＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板１００からなる。このＳＯＩ基板１００の一方のシリコン層の表面側が図１に表されている。

そして、ＳＯＩ基板１００における一方のシリコン層に対して、トレンチエッチングを施すことにより、図１に示されるような構造体１０〜４０が形成されている。図１に示されるＳＯＩ基板１００の中央部にミラー１０が位置している。本例では、ミラー１０は矩形板状をなしている。

ミラー１０は、基材２０に対して、バネ部としての梁部３０を介して連結されている。この基材２０は、ミラー１０の周囲に位置する矩形枠状のフレーム２１を有している。このフレーム２１は、たとえばＳＯＩ基板１００における他方のシリコン層に対して酸化層を介して支持されており、フレーム２１およびその支持部を含めて基材２０が構成されている。

また、このフレーム２１の内周部においては、一方のシリコン層の下側に位置する酸化層は、犠牲層エッチングなどにより除去されている。つまり、フレーム２１の内周に位置する一方のシリコン層からなる構造体は、その下の他方のシリコン層とは離間した状態となっている。

ミラー１０は、１組の両端にて梁部３０を介してフレーム２１に連結され支持されている。この梁部３０は、本実施形態では、回転振動型のミラー１０を実現するものであり、この梁部３０の弾性力によって、図１中の矢印Ｙ１方向に、ミラー１０を回転振動させることができるようになっている。

また、ミラー１０のもう１組の両端には、ミラー１０を駆動する、すなわち回転振動させるための力として静電気力を印加するための駆動電極４０が設けられている。本例では、駆動電極４０は、ミラー１０からフレーム２１側に突出して形成された櫛歯部と、フレーム２１からミラー１０側に突出して形成された櫛歯部とから構成されている。

そして、駆動電極４０は、ミラー１０側の櫛歯部とフレーム２１側の櫛歯部との間に電圧を印加することにより、これら両櫛歯部の間に静電気力を発生させる。そして、この静電気力の印加によって、ミラー１０は、梁部３０の弾性力の作用により、図１中の矢印Ｙ１方向に回転振動するようになっている。

また、図２に示されるように、本スキャニング装置は、このミラー１０の反射面１１にビームＬＢを照射する光源５０を備えている。この光源５０は、半導体レーザダイオードからなる。なお、この光源５０は、図１においては図示しないが、図１における紙面上方に位置し、ビームＬＢをミラー１０の反射面１１に入射するようになっている。

そして、図２に示されるように、光源５０から照射されたビームＬＢは、ミラー１０の反射面１１に入射され、図２中の矢印Ｙ１方向に回転振動するミラー１０によって反射され、走査されるようになっている。

次に、本実施形態のスキャニング装置の独自の構成について述べる。

上述したように、本実施形態のスキャニング装置は、基材２０にバネ部としての梁部３０を介して連結されたミラー１０と、ミラー１０の反射面１１にビームＬＢを入射する光源５０とを備え、ミラー１０は、光源５０からのビームＬＢを反射するとともに、静電気力を印加したときにバネ部３０の弾性力によって回転振動するようになっていること、つまり、ＭＥＭＳ型であって回転振動型であることを基本としている。

そして、このようなスキャニング装置において、本実施形態独自の構成として、図１および図２に示されるように、ミラー１０の反射面１１が、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂを複数有して構成されたものとなっている。

図２では、反射面１１が折り曲げられた形となっており、折り曲げ部である凸部の頂点を境界部として、２個のミラー面１１ａ、１１ｂが形成されている。ここで、図２中、右側のミラー面１１ａを第１のミラー面１１ａ、左側のミラー面１１ｂを第２のミラー面１１ｂとする。また、これら隣り合う２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度をθ１としている。

そして、これら２個のミラー面１１ａと１１ｂとにより、ミラー１０の反射面１１が構成されている。なお、このような反射面１１は、エッチングや切削加工などにより形成することができる。

そして、光源５０からのビームＬＢが、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射するようになっている。具体的には、図２に示されるように、光源５０からのビームＬＢが、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に入射され、このビームＬＢは、各ミラー面１１ａ、１１ｂにて反射される。

このとき、ミラー１０は、図２中の矢印Ｙ１方向に回転振動するため、それぞれのミラー面１１ａ、１１ｂにて反射されるビームＬＢは、ミラー１０の振れ角に応じて走査される。具体的には、図２に示されるように、ミラー１０の振れ角がθ２であるとき、個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームＬＢの走査角度もθ２となる。

ここで、図２では、図中の右側に示されるビームの走査角度θ２は、右側の第１のミラー面１１ａによるビームの走査角度θ２であり、図中の左側に示されるビームの走査角度θ２は、左側の第２のミラー面１１ｂによるビームの走査角度θ２である。

そして、図２では、好ましい例として、隣り合う２個のミラー面１１ａ、１１ｂにおいて、これら２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが同一である場合を示している。具体的には、θ１＝θ２＝１０°程度にすることができる。

この場合、たとえば、ミラー１０の振れ角がθ２であっても、ミラー１０によるビームＬＢの走査角度は、第１のミラー面１１ａによるビームの走査角度θ２と第２のミラー面１１ｂによるビームの走査角度θ２とを足し合わせた値２×θ２となる。つまり、この例では、ビームＬＢの走査角度を、ミラー１０の振れ角の２倍程度まで大きくすることができる。

もちろん、２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが異なっていてもよく、角度θ１が走査角度θ２よりも大きくてよいし、小さくてもよい。その場合であっても、上述したことから、ビームＬＢの走査角度を、ミラー１０の振れ角よりも大きくできることは明らかである。

このように、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ型であって回転振動型のスキャニング装置において、ミラー１０の反射面１１は、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂを複数有して構成されたものであり、光源５０からのビームＬＢが、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射するようになっていることを特徴とするスキャニング装置を提供することができる。

従来では、ミラーの反射面は平坦な一つの面で構成されていたが、本実施形態では、ミラー１０の反射面１１を、複数の角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにより構成している。

そして、光源５０からのビームＬＢが、これら角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射するようになっているため、光源５０が一つであっても、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの間の角度のオフセット分、つまり上記角度θ１の分だけ、ミラー１０によるビームＬＢの走査範囲を大きくすることができる。

したがって、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラー１０の振れ角を大きくすることなく、ミラー１０によるビームＬＢの走査範囲を大きくすることができる。

また、本実施形態においては、上述したように、光源５０からのビームＬＢを、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に入射していることも特徴のひとつである。このようにすることで、光源５０からのビームＬＢが、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射することを適切に実現できている。

また、本実施形態においては、図２に示されるように、ミラー１０が回転振動するときの当該ミラー１０の回転の軸Ｇ（図２中の黒丸Ｇ）が、ミラー１０の反射面１１における角度の異なるミラー面１１ａと１１ｂとの境界部に位置していることが好ましい。もちろん、このことは、当該回転の軸Ｇの位置を限定するものではない。

図２に示されるように、光源５０からのビームＬＢを、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に入射するようにした場合、一つのビームＬＢのパワーが、当該境界部を挟んで一方のミラー面１１ａと他方のミラー面１１ｂとに分割される。

ここで、ミラー１０の回転の軸Ｇが、ミラー１０の反射面１１における角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に位置するのではなく、たとえば、図２中の白丸Ｇ’に示されるように、ミラー１０の反射面１１よりもミラー１０の内部側に位置する場合、ミラー１０の回転に伴い、上記境界部とビームＬＢとの相対的な位置がずれる。すると、ミラー１０の回転に伴い、分割されるビームＬＢのパワーも一方のミラー面１１ａと他方のミラー面１１ｂとで変動してしまう。

その点、図２に示される例のように、ミラー１０の回転の軸Ｇを、ミラー１０の反射面１１における角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に位置させれば、ミラー１０の回転に伴う上記境界部とビームＬＢとの位置ずれを抑制することができ、分割されるビームＬＢのパワーの変動を防止することができ、好ましい。

また、上述したが、本実施形態においては、図２の例のように、隣り合う２個の角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにおいて、これら２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが同一であることが好ましいとしている。

それによれば、隣り合う２個のミラー面１１ａ、１１ｂについて、ビームＬＢの走査範囲を、隙間が無く且つ重複のないものにできる。つまり、ミラー１０によるビームＬＢの走査範囲を効率的に大きくすることができる。

たとえば、θ１＝θ２＝１０°とすれば、第１のミラー面１１ａから反射されるビームの走査角度θ２と第２のミラー面１１ｂから反射されるビームの走査角度θ２とが、重複すること無く、また、両走査角度θ２の間には隙間がないものになる。つまり、上述したように、ビームＬＢの走査角度は２×θ２となる。

［変形例］
図３は、本実施形態の変形例を示す概略断面図である。図３に示されるように、ミラー１０の反射面１１において、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂのパターンが繰り返されている。

つまり、本変形例のミラー１０では、ミラー１０の反射面１１は、多数の角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにより構成されている。図３では、第１のミラー面１１ａおよび第２のミラー面１１ｂが、それぞれ１０個設けられている。このような反射面１１もエッチングや切削などにより形成することができる。

本変形例によれば、ミラー１０の反射面１１において、一つのビームＬＢが当たる範囲内に、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの繰り返しパターンを位置させることができる。

たとえば、上記図２に示される例では、光源５０からのビームＬＢが、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射させるために、光源５０からのビームＬＢを、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの境界部に入射しているが、それゆえ、ビームＬＢの位置精度が厳しくなる。

それに対して、本変形例では、ビームＬＢを角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにて同時に反射させるための、ビームＬＢの位置精度を緩いものにできる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。

本実施形態のスキャニング装置も、上記第１実施形態と同様に、基材２０にバネ部としての梁部３０を介して連結されたミラー１０と（上記図１参照）、ミラー１０の反射面１１にビームＬＢを照射する光源５０とを備え、ミラー１０は、光源５０からのビームＬＢを反射するとともに、静電気力を印加したときにバネ部３０の弾性力によって回転振動するようになっていること、つまり、ＭＥＭＳ型であって回転振動型であることを基本としている。

また、図４に示されるように、本実施形態のスキャニング装置も、ミラー１０の反射面１１は、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂを複数有して構成されたものであることは、上記第１実施形態と同様である。

しかし、上記実施形態では、光源５０が一つであったのに対して、本実施形態では、光源５０は複数個設けられている。図４に示される例では、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂが２個であることに対応して、光源５０も２個設けられている。図４中、下側の光源５０ａを第１の光源５０ａ、上側の光源５０ｂを第２の光源５０ｂとする。

そして、図４に示されるように、複数個の光源５０（５０ａ、５０ｂ）によって互いに平行な別々のビームＬＢ１、ＬＢ２が、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂのそれぞれに対して入射されるようになっている。

図４では、下側の第１の光源５０ａからミラー１０の反射面１１の右側に位置する第１のミラー面１１ａに対して、ビームＬＢ１が入射され、上側の第２の光源５０ｂからミラー１０の反射面１１の左側に位置する第２のミラー面１１ｂに対して、ビームＬＢ２が入射されるようになっている。そして、各ビームＬＢ１、ＬＢ２は、それぞれのミラー面１１ａ、１１ｂにて反射される。

このとき、ミラー１０は、図４中の矢印Ｙ１方向に回転振動するため、それぞれのミラー面１１ａ、１１ｂにて反射されるビームＬＢ１、ＬＢ２は、ミラー１０の振れ角に応じて走査される。

ここで、図４では、図中の右側に示されるビームの走査角度θ２は、第１の光源５０ａのビームＬＢ１を反射する第１のミラー面１１ａによるビームの走査角度θ２であり、図中の左側に示されるビームの走査角度θ２は、第２の光源５０ｂのビームＬＢ２を反射する第２のミラー面１１ｂによるビームの走査角度θ２である。

そして、図４では、好ましい例として、隣り合う２個のミラー面１１ａ、１１ｂにおいて、これら２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが同一である場合を示している。

この場合、上記図２に基づいて述べたのと同様に、たとえば、ミラー１０の振れ角がθ２であっても、ミラー１０によるビームの走査角度は、２つのミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２を足し合わせた値２×θ２となり、ビームの走査角度を、ミラー１０の振れ角の２倍程度まで大きくすることができる。

もちろん、この場合も、２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが異なっていてもよく、その場合でも、上述したことから、ビームの走査角度を、ミラー１０の振れ角よりも大きくできることは明らかである。

このように、本実施形態では、ミラー１０の反射面１１を、複数の角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにより構成している。そして、光源５０を複数個の光源５０ａ、５０ｂにより構成し、複数個の光源５０ａ、５０ｂによって別々のビームＬＢ１、ＬＢ２を、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂのそれぞれに対して入射するようにしている。

そのため、本実施形態においても、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂの間の角度のオフセット分、つまり上記角度θ１の分だけ、ミラー１０によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

したがって、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラー１０の振れ角を大きくすることなく、ミラー１０によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

ここで、本実施形態においては、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂのそれぞれに対して行われるビームＬＢ１、ＬＢ２の入射が、同時に行われるようになっていてもよいし、時期をずらして同時に行われないようになっていてもよい。

また、上述したが、本実施形態においても、図４の例のように、隣り合う２個の角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂにおいて、これら２個のミラー面１１ａ、１１ｂのなす角度θ１と個々のミラー面１１ａ、１１ｂによるビームの走査角度θ２とが同一であることが好ましい。その理由は、上記実施形態と同様である。

なお、本実施形態では、複数個の光源によって互いに平行な別々のビームが、角度の異なるミラー面のそれぞれに対して入射される構成であるならば、光源および角度の異なるミラー面は３個以上であってもよい。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。

本実施形態のスキャニング装置も、上記第１実施形態と同様に、基材２０にバネ部としての梁部３０を介して連結されたミラー１０と（上記図１参照）、ミラー１０の反射面１１にビームＬＢを照射する光源５０とを備え、ミラー１０は、光源５０からのビームＬＢを反射するとともに、静電気力を印加したときにバネ部３０の弾性力によって回転振動するようになっていること、つまり、ＭＥＭＳ型であって回転振動型であることを基本としている。

そして、図５に示されるように、本実施形態では、このようなスキャニング装置において、光源５０（５０ａ、５０ｂ）は複数個設けられており、複数個の光源５０ａ、５０ｂによって複数のビームＬＢ１、ＬＢ２が、ミラー１０の反射面１１に対して異なる角度で入射されるようになっていることを特徴としている。

図５に示される例では、光源５０は２個設けられており、図中、下側の光源５０ａを第１の光源５０ａ、上側の光源５０ｂを第２の光源５０ｂとする。また、ミラー１０の反射面１１は、従来と同様に一つの平坦なミラー面である。

そして、下側の第１の光源５０ａからミラー１０の反射面１１に対してビームＬＢ１が入射され、このビームＬＢ１とは異なる入射角度にて、上側の第２の光源５０ｂからミラー１０の反射面１１に対してビームＬＢ２が入射されるようになっている。そして、各ビームＬＢ１、ＬＢ２は、反射面１１にて反射される。

このとき、ミラー１０は、図５中の矢印Ｙ１方向に回転振動するため、反射面１１にて反射される各ビームＬＢ１、ＬＢ２は、ミラー１０の振れ角に応じて走査される。ここで、入射角度の異なるビームＬＢ１、ＬＢ２が２つあり、これら２つのビームＬＢ１とＬＢ２とのなす角度をθ３とする。

また、図５では、図中の右側に示されるビームの走査角度θ２は、第１の光源５０ａのビームＬＢ１を反射する反射面１１によるビームの走査角度θ２であり、図中の左側に示されるビームの走査角度θ２は、第２の光源５０ｂのビームＬＢ２を反射する反射面１１によるビームの走査角度θ２である。

そして、図５では、好ましい例として、２つのビームＬＢ１とＬＢ２とのなす角度θ３と、ミラー１０の反射面１１による個々のビームの走査角度θ２とが同一である場合を示している。

この場合、たとえば、ミラー１０の振れ角がθ２であっても、ミラー１０によるビームの走査角度は、２つのビームＬＢ１、ＬＢ２によるビームの走査角度θ２を足し合わせた値２×θ２となり、ビームの走査角度を、ミラー１０の振れ角の２倍程度まで大きくすることができる。

もちろん、この場合、２つのビームＬＢ１とＬＢ２とのなす角度θ３と、ミラー１０の反射面１１による個々のビームの走査角度θ２とが異なっていてもよく、その場合でも、ビームの走査角度を、ミラー１０の振れ角よりも大きくできることは明らかである。

このように、本実施形態では、光源５０を複数個の光源５０ａ、５０ｂにより構成し、複数個の光源５０ａ、５０ｂによって、複数のビームＬＢ１、ＬＢ２を、ミラー１０の反射面１１に対して異なる角度で入射するようにしている。

そのため、ミラー１０の反射面１１を従来のように一つの平坦な面で構成した場合であっても、入射角度の異なるビームＬＢ１、ＬＢ２の間の角度のオフセット分、つまり上記角度θ３の分だけ、ミラー１０によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

したがって、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラー１０の振れ角を大きくすることなく、ミラー１０によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

また、上述したが、本実施形態においても、図５の例のように、入射角度の異なる２つのビームＬＢ１、ＬＢ２のなす角度θ３と、ミラー１０の反射面１１による個々のビームの走査角度θ２とが同一であることが好ましい。

それによれば、２つのビームＬＢ１、ＬＢ２の間にて、ミラー１０によるビームの走査範囲を、隙間が無く且つ重複のないものにできる。つまり、ビームの走査範囲を効率的に大きくすることができる。

たとえば、θ３＝θ２＝１０°とすれば、第１の光源５０ａからのビームＬＢ１の反射によるビームの走査角度θ２と第２の光源５０ｂのビームＬＢ２からの反射によるビームの走査角度θ２とが、重複すること無く、また、両走査角度θ２の間には隙間がないものになる。つまり、上述したように、ビームの走査角度は２×θ２となる。

なお、本実施形態においても、ミラー１０の反射面１１は、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂを複数有して構成されたものであってもよい。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。

本実施形態のスキャニング装置も、上記第１実施形態と同様に、基材２０にバネ部としての梁部３０を介して連結されたミラー１０と（上記図１参照）、ミラー１０の反射面１１にビームＬＢを照射する光源５０とを備え、ミラー１０は、光源５０からのビームＬＢを反射するようになっている。

そして、本実施形態では、静電気力を印加したときにバネ部３０の弾性力によって直線振動するようになっている。つまり、本実施形態のスキャニング装置は、ＭＥＭＳ型であって直線振動型であることを基本としている。

本実施形態では、ミラー１０をフレーム２１に支持する梁部３０（上記図１参照）の弾性力によって、図６中の矢印Ｙ２方向に、ミラー１０を回直線振動させることができるようになっている。

そして、図６に示されるように、本実施形態では、このようなスキャニング装置において、ミラー１０の反射面１１は、角度の異なるミラー面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを複数有して構成されたものであることを特徴としている。

図６に示される例では、ミラー１０の反射面１１は凹面形状であり、ミラー１０の反射面１１において、複数の角度の異なるミラー面１１ａ〜１１ｄがステップ状に形成されている。なお、図示しないが、本実施形態において、ミラー１０の反射面１１は凸面形状であってもよい。

そして、本実施形態では、光源５０からミラー１０の反射面１１に対してビームＬＢが入射され、反射面１１にて反射される。このとき、ミラー１０は、図６中の矢印Ｙ２方向に直線振動するため、反射面１１にて反射されるビームＬＢは、ミラー１０の振れ角に応じて走査される。

このように、本実施形態では、ミラー１０の反射面１１を、複数の角度の異なるミラー面１１ａ〜１１ｄにより構成しているため、直線振動するミラー１０において、角度の異なるミラー面１１ａ〜１１ｄの間の角度のオフセット分だけ、ビームの走査範囲を大きくすることができる。

したがって、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ型のスキャニング装置において、ミラー１０の振れ角を大きくすることなく、ミラー１０によるビームの走査範囲を大きくすることができる。

ここで、本実施形態においては、図７に示されるように、ミラー１０の反射面１１において、複数の角度の異なるミラー面が連続的に形成されていてもよい。図７（ａ）は、凸面形状に連続的に形成されている例、図７（ｂ）は、凹面形状に連続的に形成されている例を示す。

（第５実施形態）
図８（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図であり、図８（ｂ）は、（ａ）中の受光部６０の概略平面図である。

本実施形態は、上記実施形態にて述べられたスキャニング装置において、さらに、ミラー１０から複数のビームが同時に出射されるようになっているとともに、この複数の出射光が外部物体に当たって反射したときの複数の反射光Ｒを受ける受光部６０を備えているものである。

ここで、図示しない外部物体から反射された複数の反射光Ｒは、受光用レンズ６１にて集光され、受光部６０に当てられる。この受光部６０としては、たとえば、フォトダイオードなどを採用することができる。

ここにおいて、図８（ｂ）に示されるように、受光部６０は、各々の反射光Ｒの位置に応じて分割されたものとなっている。図示例では、受光部６０は碁盤目状に分割されている。そのため、受光部６０のうち反射光Ｒを受けた位置に基づいて、受光した反射光Ｒの入射方向がわかるようになっている。

このように、本実施形態のスキャニング装置では、ミラー１０から複数のビームが同時に出射され、この複数の出射光が外部物体に当たって反射する複数の反射光Ｒを受ける受光部６０を備える場合、受光部６０を分割した構成とすることにより、複数の反射光Ｒのうちの個々の反射光Ｒを識別することができる。

そのため、たとえば、本実施形態のスキャニング装置は、外部物体との距離計測を行う距離計やレーザレーダなどに用いて好適なスキャニング装置を提供することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態において、半導体基板１００にミラー１０が形成された半導体基板１００や、光源５０、受光部６０などは、ケースなどに組み付けられ、ユニットとして構成されて用いられる。

また、ミラー１０を構成する半導体基板１００は、上述したＳＯＩ基板１００に限定されるものではない。また、ミラー１０を回転振動または直線振動させるための弾性力を発揮する梁部３０は、上記図１に示される形状に限定されるものではない。これら半導体基板１００や梁部３０は、当業者であれば適宜設計変更が可能である。

また、バネ部としての梁部３０の弾性力によってミラー１０を振動させるためにミラー１０に印加される力は、上記実施形態では、静電気力であったが、たとえば、電磁力など、それ以外の力であってもよい。

また、上記した各種の実施形態は、可能な範囲において適宜組み合わせて用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略平面図である。 図１に示されるスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。 第１実施形態の変形例を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。 上記第４実施形態の変形例としてのＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳ型のスキャニング装置の要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の受光部の概略平面図である。 従来のＭＥＭＳ型のスキャニング装置の概略断面図である。

符号の説明

１０…ミラー、１１…ミラーの反射面、
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…角度の異なるミラー面、
２０…基材、３０…バネ部としての梁部、
５０、５０ａ、５０ｂ…光源、６０…受光部、
θ１…２個のミラー面のなす角度、
θ２…ビームの走査角度、
θ３…２つのビームのなす角度。

Claims (6)

1. 基材（２０）にバネ部（３０）を介して連結されたミラー（１０）と、前記ミラー（１０）の反射面（１１）にビームを入射する光源（５０）とを備え、
   前記ミラー（１０）は、前記光源（５０）からのビームを反射するとともに、力を印加したときに前記バネ部（３０）の弾性力によって回転振動するようになっているスキャニング装置において、
   前記ミラー（１０）の反射面（１１）は、角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）を複数有して構成されたものであり、
   前記光源（５０）からのビームが、前記角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）にて同時に反射するようになっており、当該ビームが分割されるようになっていることを特徴とするスキャニング装置。
2. 前記光源（５０）からのビームが、前記角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に入射されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のスキャニング装置。
3. 前記ミラー（１０）の回転の軸が、前記ミラー（１０）の反射面（１１）における前記角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）の境界部に位置していることを特徴とする請求項２に記載のスキャニング装置。
4. 前記ミラー（１０）の反射面（１１）において、前記角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）のパターンが繰り返されていることを特徴とする請求項１に記載のスキャニング装置。
5. 前記角度の異なるミラー面（１１ａ、１１ｂ）のうち隣り合う２個のミラー面（１１ａ、１１ｂ）において、これら２個のミラー面（１１ａ、１１ｂ）のなす角度θ１と個々のミラー面（１１ａ、１１ｂ）によるビームの走査角度θ２とが同一であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスキャニング装置。
6. 前記バネ部（３０）の弾性力によって前記ミラー（１０）を振動させるために前記ミラー（１０）に印加される前記力は、静電気力であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスキャニング装置。

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