JP4674017B2 - 光偏向器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームの照射される鏡面の向きを変えることにより反射光ビームの方向を変える光偏向器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光偏向器をシリコンマイクロマシニングによって製作する考え方は、１９８０年頃にK. Petersenにより発表されており、近年では実用レベルに近いものも開発され、製造プロセスに関しても長足の進歩を見せている。しかし、実装技術に関しては、確立された方法があるとは言えないのが現状である。
【０００３】
本出願人は、電磁駆動式の光偏向器のひとつを、特開平１１−２３１２５２号において開示している。以下、これについて図１３〜図１５を参照して説明する。
【０００４】
光偏向器は、単結晶シリコン基板から作られた光偏向ミラー部１００を有しており、光偏向ミラー部１００は、可動板１０１と一対の弾性部材１０２と一対の支持体１０３を有している。可動板１０１は、その下面(図１４と図１５における下側の面)に駆動コイル１０４を有しており、上面(図１４と図１５における上側の面)に鏡面１０６を有している。
【０００５】
光偏向ミラー部１００は、図１５に示されるように、その支持体１０３がＵ字形状の固定用部材１１１に接着固定されている。光偏向ミラー部１００は、固定用部材１１１が鏡面１０６に入射する光ビームや鏡面１０６で反射された光ビームの邪魔にならないように、必然的に、駆動コイル１０４が形成された面を固定用部材１１１に向けて取り付けられている。
【０００６】
光偏向器は、永久磁石１０８と磁気ヨーク１０９，１１０を有する磁気回路を更に備えている。磁気ヨーク１１０は、図１４に示されるように、駆動コイル１０４に大きな磁界を印加するために、固定用部材１１１を貫通して可動板１０１の近くまで延びている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の光偏向ミラー部１００に限らず、このようなミラー構造体は、駆動コイル側の支持体の面が、固定用部材との接着面として利用されている。駆動コイル側の支持体の面には、通常、駆動コイルへの給電パッドなどが形成されているため、接着に好適な十分な面積の平坦面を確保することが難しい。
【０００８】
また、ミラー構造体は給電パッドを固定用部材に向けて接着されるので、給電パッドから外部に配線を引き出すために、固定用部材との接着前にミラー構造体に予めフレキシブル配線板(ＦＰＣ)などの配線材を異方導電性フィルム(ＡＣＦ)などを使って接続しておく必要がある。このような制約は、固定用部材への接着の作業性を悪くするとともに位置決め精度を低下させる。
【０００９】
さらに、ミラー構造体は、駆動コイル側の面を固定用部材に取り付けられるため、駆動コイルの近くに磁気ヨークを配置するには、磁気ヨークや固定用部材を複雑な形状に加工する必要がある。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造性に優れる光偏向器を提供することである。具体的には、ミラー構造体の実装が、高い信頼性で、作業性良く、高い位置決め精度で行なえる光偏向器を提供することである。また、磁気回路の作製や取り付けが容易に行なえる光偏向器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光偏向器は、ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースと、ミラー構造体を駆動するための駆動手段とを備えている。ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えている。可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である。ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されている。ベースは、鏡面を露出させるための開口と、ミラー構造体の支持体が接着される一対の接着部と、磁気回路が取り付けられる一対の取り付け部とを有している。接着部と取り付け部は、ミラー構造体が配置される側に突出している。駆動手段は、可動板の第一面に形成された導電性要素と、ミラー構造体が設けられた側と同じ側でベースに取り付けられた磁気回路を有している。磁気回路は、一対の磁界発生部材と、磁性材料からなるヨークを備えている。ヨークは、枠状の外ヨークと、外ヨークの内部空間の中央を横切る内ヨークとを有しており、その結果、ヨークは一対の貫通穴を有している。一対の磁界発生部材は、ヨークの一対の貫通穴に収容され、外ヨークに接して固定されている。磁界発生部材は、ヨークの貫通穴の貫通方向の寸法が、ヨークよりも大きい。ミラー構造体は、支持体が接着部に接着された結果、ベースから離れて配置されている。磁気回路のヨークが取り付け部に固定された結果、内ヨークが、可動板の第一面の近くに配置され、可動板の導電性要素が、ミラー構造体の第一面と第二面に平行な方向から見て、磁界発生部材の全体と重なるように配置されている。
【００１３】
好適な一例においては、支持体は、導電性要素と電気的に接続された電極パッドを有しており、ベースは、外部との電気的接続のための配線材を有し、配線材は、電極パッドと電気的に接続される接続部を有しており、電極パッドと接続部はワイヤーボンディングによって電気的に接続されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態の光偏向器２００は、ミラー構造体であるミラーチップ２１０と、ミラーチップ２１０を保持するためのベース２３０と、ミラーチップ２１０を駆動するための磁気回路２６０とを備えている。
【００１６】
ミラーチップ２１０は、図２に詳しく示されるように、一対の支持体２１２と、支持体２１２に対して動かされる可動板２１４と、可動板２１４と支持体２１２を連結する一対の弾性部材２１６とを備えている。可動板２１４は一対の弾性部材２１６を軸として支持体２１２に対して揺動可能となっている。言い換えれば、可動板２１４は、一対の弾性部材２１６によって、支持体２１２に対して揺動可能に両持ち支持されている。
【００１７】
ミラーチップ２１０は、互いに表裏の関係にある二つの面、例えば図２において見える第一面と、その裏側にあたる第二面を有している。可動板２１４は、その第一面に形成された導電性要素２２０を有している。導電性要素２２０は、例えば、可動板２１４の縁を周回するコイルであるが、これに限定されない。さらに可動板２１４は、その第二面に形成された鏡面２１８を有している。
【００１８】
一対の支持体２１２は、それぞれ、一対の電極パッド２２４を有している。一方の(左側の)電極パッド２２４は、一方の(左側の)弾性部材２１６を通って延びる配線２２６を介して、コイル２２０の外側の端部に電気的に接続されている。他方の(右側の)電極パッド２２４は、他方の(右側の)弾性部材２１６を通って延びる配線２２７と、可動板２１４の縁を周回するコイル２２０を跨ぐ飛び越し配線２２８とを介して、コイル２２０の内側の端部に電気的に接続されている。
【００１９】
ミラーチップ２１０は、例えば、半導体製造技術を利用して、単結晶シリコン基板から作製される。つまり、コイル２２０や電極パッド２２４や配線２２６,２２７は、平面回路要素として平面状に形成され、また、飛び越し配線２２８は、例えば多層配線技術を利用して形成される。しかし、ミラーチップ２１０は、このようなものに限定されない。例えば、単結晶シリコン基板の他に、多結晶シリコンやシリコン化合物や有機材料などの異なる材料を併用して作製されてもよい。また、単結晶シリコン基板以外の他の基板から作製されてもよい。さらに、半導体製造技術を利用せずに、他の技術によって作製されてもよい。
【００２０】
図１に示されるように、ベース２３０は、主基板２３２と、ミラーチップ２１０が接着される一対の接着部２３６と、磁気回路２６０が取り付けられる一対の取り付け部２３８と、主基板２３２に固定された硬質基板２４０とを有している。主基板２３２は、ミラーチップ２１０の可動板２１４に形成された鏡面２１８を露出させるための開口２３４を有している。
【００２１】
主基板２３２は、ミラーチップ２１０の第二面と向かい合う平面２３２ａを有している。接着部２３６は、主基板２３２のこの平面２３２ａから突出しており、この平面２３２ａにほぼ平行な平坦な接着面２３６ａを有している。同様に、取り付け部２３８は、主基板２３２のこの平面２３２ａから突出しており、この平面２３２ａにほぼ平行な平坦な取り付け面２３８ａを有している。接着部２３６と取り付け部２３８は、例えば主基板２３２と一体的に形成されるが、接着などの手段により主基板２３２に固定された別体の部材であってもよい。
【００２２】
硬質基板２４０は、外部との電気的接続のための配線を有している配線基板である。配線基板２４０は、主基板２３２の平面２３２ａ内にとどまっている。つまり、配線基板２４０は主基板２３２からはみ出していない。これは、光偏向器の組み立ての際に、他の部材との接触による断線の防止に効果的である。配線基板２４０は、細長く、ほぼコの字状に延びており、その両端部は、接着部２３６の近くに位置している。
【００２３】
配線基板２４０は、図３に示されるように、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４との電気的接続のための一対の配線２４２と、接地用のグラウンド配線(ＧＮＤ配線)２４４を有している。一対の配線２４２は、それぞれ、配線基板２４０に沿って延びており、その端部は配線基板２４０の端部に位置するボンディングパッド２４６と電気的に接続されている。
【００２４】
ＧＮＤ配線２４４は、配線基板２４０の表側のＧＮＤパッドに接続され、これはスルーホールを介して配線基板２４０の裏側のＧＮＤパッドに接続されている。例えば、主基板２３２は例えば導電性を有しており、配線基板２４０は導電性接着剤を用いて主基板２３２に固定され、配線基板２４０の裏側のＧＮＤパッドは主基板２３２に電気的に接続されている。
【００２５】
図３において、配線基板２４０の各配線２４２,２４４は、駆動制御回路等の外部装置との電気的接続のために、フレキシブルなリード線２５２に半田付けによって接続されている。つまり、ベース２３０は、配線基板２４０の配線２４２,２４４に接続されたフレキシブルなリード線２５２を有している。配線基板２４０は、リード線２５２を介して、光偏向器の駆動制御回路等の外部装置と接続される。このようなリード線２５２を用いた外部装置との接続は、光偏向器と外部装置が比較的離れている場合に適しており、リード線２５２の長さを調整することにより、光偏向器と外部装置のレイアウトに幅広く対応できるという利点を有している。
【００２６】
しかし、外部装置との電気的接続の形態は、これに限定されない。例えば、図４に示されるように、配線基板２４０の配線２４２,２４４は、配線基板２４０に一体的に形成されたフレキシブル基板２５４と電気的に接続されていてもよい。つまり、ベース２３０は、配線基板２４０に一体的に形成されたフレキシブル基板２５４を有していてもよい。配線基板２４０は、フレキシブル基板２５４を介して外部装置と接続される。このようなフレキシブル基板２５４を用いた外部装置との接続は、光偏向器と外部装置が近くに配置されている場合に適しており、リード線の場合に必要であった半田付け等の接続作業が不要であるという利点を有している。
【００２７】
組み立て前のミラーチップ２１０Ａが図５に示される。この組立前ミラーチップ２１０Ａは、可動板２１４を取り囲む枠状の支持体２１２Ａを有している。組立前ミラーチップ２１０Ａは、図６に示されるように、支持体２１２Ａの第二面の一部が接着部２３６の接着面２３６ａ(図１参照)に接着されることにより、ベース２３０に固定される。その後、図７に示されるように、組立前ミラーチップ２１０Ａの支持体２１２Ａは、接着部２３６に固定されずに浮いている部分つまり弾性部材２１６に平行に延びている一対の部分が除去され、その結果、枠状の支持体２１２Ａを持つ組立前ミラーチップ２１０Ａは、一対の支持体２１２を持つミラーチップ２１０となる。
【００２８】
この支持体２１２の部分的な除去は、切断する箇所に予め溝を形成しておき、その溝に沿って不要部分を折ることにより、容易に安定に行なうことができる。溝の形成は、エッチングやダイシングにおけるハーフカット(ウエハ厚の一部のみを切断)などで行なわれる。この方式については、特開平１１−２３１２５２号に詳述されているように、後に組み立てられる磁気回路２６０の永久磁石を可動板２１４に近づけて配置するのに有効である。
【００２９】
さらに、図６に示されるように、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４と配線基板２４０のボンディングパッド２４６は、ワイヤーボンディングにより接続される。つまり、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４と配線基板２４０のボンディングパッド２４６は、ボンディングワイヤー２４８を介して電気的に接続されている。さらに、ボンディングワイヤー２４８は、図示されていないが、好ましくは、信頼性を高めるために、樹脂によって封止されている。
【００３０】
磁気回路２６０は、図８と図９に示されるように、磁性材料製のヨーク２６２と、一対の永久磁石２６８とを有している。ヨーク２６２は、長方形の枠状の外ヨーク２６４と、その内部空間の中央を横切る内ヨーク２６６とを有している。つまり、ヨーク２６２は、一対の矩形の貫通穴を有している。このようなヨーク２６２は、例えば、直方体の磁性材料を部分的にくり抜いて、二つの矩形の貫通孔を形成することにより作られる。
【００３１】
一対の永久磁石２６８は、ヨーク２６２の一対の貫通穴に収容され、外ヨーク２６４に接して固定されており、その結果、各永久磁石２６８と内ヨーク２６６との間に隙間２７０が形成されている。この隙間２７０は磁気ギャップと呼ばれる。このような内ヨーク２６６を持つ磁気回路２６０は、内ヨークを持たないものに比べて、磁気ギャップ２７０における磁束密度が大きい。
【００３２】
磁気回路２６０は、図１０と図１１に示されるように、ベース２３０の取り付け部２３８に固定されている。この固定は、図１１に示されるように、ヨーク２６２の一部が取り付け部２３８の取り付け面２３８ａに例えば接着されることによりなされている。つまり、磁気回路２６０は、ベース２３０に対して、ミラーチップ２１０が設けられた側と同じ側に取り付けられている。
【００３３】
図１１に示されるように、内ヨーク２６６は、可動板２１４の中央近くに位置し、しかも可動板２１４の第一面すなわちコイル２２０が形成された面の近くに位置している。また、永久磁石２６８は、主基板２３２に最も近い面２６８ａと、主基板２３２から最も遠い面２６８ｂとを有しており、可動板２１４のコイル２２０は、主基板２３２の面２３２ａに立てた法線の方向に関して、永久磁石２６８の面２６８ａと面２６８ｂの間に位置している。
【００３４】
その結果、コイル２２０は、主基板２３２の面２３２ａに垂直な方向に関しても、これに平行で弾性部材２１６すなわち揺動軸に直交する方向に関しても、実質的に永久磁石２６８と内ヨーク２６６の間の隙間すなわち磁気ギャップ２７０に位置している。特に垂直な方向に関する位置は重要である。それは、磁束密度は、磁気ギャップ２７０から外れると急激に低下するからである。このような配置により、コイル２２０は大きい磁束密度内に配置されている。
【００３５】
ベース２３０に固定された磁気回路２６０と、可動板２１４に形成されたコイル２２０は、ミラーチップ２１０を駆動するための電磁駆動方式の駆動手段を構成している。言い換えれば、光偏向器２００はミラーチップ２１０を駆動するための電磁駆動方式の駆動手段を有しており、この駆動手段は、可動板２１４の縁を周回するコイル２２０と、コイル２２０に磁界を印加するための磁気回路２６０とを含んでおり、可動板２１４は、コイル２２０と磁気回路２６０の間に作用する電磁力を利用して駆動され、その向きが適宜変えられる。
【００３６】
図１０と図１１に示されるように、可動板２１４の第二面に形成された鏡面２１８は、ベース２３０の主基板２３２に形成された開口２３４を介して露出している。可動板２１４の鏡面２１８には、開口２３４を通して、光ビームＢiが照射される。鏡面２１８で反射された光ビームＢrは、可動板２１４の向きに対応して、その方向が変えられる、つまり偏向される。
【００３７】
ベース２３０の開口２３４は、好ましくは、中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有している。また、永久磁石２６８は、好ましくは、中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている。ここにおいて、中立時の鏡面２１８とは、可動板２１４が全く駆動されていない状態における鏡面２１８を言う。また、鏡面有効幅とは、可動板２１４の幅から、加工誤差や成膜不良等があり得る部分の幅を差し引いた値を言う。
【００３８】
中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームＢｉが遮られないためには、具体的には、図１２において、鏡面有効幅ｗm、永久磁石間隔ｗp、ベース開口幅ｗb、鏡面に対する永久磁石の高さｈp、鏡面に対するベース開口上面の高さｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしていればよい。
【００３９】
この条件を満たす配置（レイアウト）は、光ビームが遮られることなく鏡面２１８に到達するようにするため、光の損失が少ない。光ビームが４５°の入射角で入射する光偏向器の配置は、他の光学部材の配置が容易でもっとも汎用的な配置である。
【００４０】
本発明者らは、実際に、鏡面有効幅ｗm＝４．３ｍｍ（可動板サイズの設計値は４．５ｍｍで、周囲０．１ｍｍの領域は加工誤差や成膜不良等があり得るために有効領域に含めていない）、永久磁石上面間隔ｗp＝５．５ｍｍ、ベース開口幅ｗb＝１３．２ｍｍ、鏡面に対する永久磁石上面の高さｈp＝０．６ｍｍ、ベース開口上面の高さｈb＝３．６ｍｍの光偏向器を試作した。この試作された光偏向器では、駆動コイルの位置において、約０．６（Ｔ）の磁束密度が得られた。
【００４１】
また、上記の各パラメーターを用いたシミュレーションでは駆動コイルの位置において約０．６３（Ｔ）の磁束密度が得られている。この値は、駆動コイルが永久磁石上面と一致する高さに配置されている構成において得られる約０．３９（Ｔ）の磁束密度の約１．６倍に相当する。
【００４２】
このように本実施形態の光偏向器では、駆動コイル２２０が、鏡面２１８の法線方向に関して永久磁石２６８の上面と下面の間に位置していることにより、高効率化されていることが理解できる。
【００４３】
本実施形態の光偏向器は、以下の利点を有している。
【００４４】
本実施形態の光偏向器２００では、ミラーチップ２１０と磁気回路２６０が共にベース２３０に対して同じ側から取り付けられるので、内ヨークが可動板のコイルの近くに位置する構成を容易にとることができる。すなわち、ミラーチップ２１０がベース２３０に取り付けられた状態において、コイルの形成された面の側すなわちミラーチップ２１０の第一面の側に全く部材が存在しないため、内ヨーク２６６を持つ磁気回路２６０の設計が容易に行なえるとともに、磁気回路２６０の取り付けも容易に行なえる。
【００４５】
ミラーチップ２１０は、鏡面２１８が形成された第二面すなわち電極等のない平坦な面がベース２３０との接着に利用されるので、大きな接着面積を容易に確保できるとともに、強固な固定が得られる。
【００４６】
ミラーチップ２１０は、配線材を伴うことなく単独で、予め配線基板２４０が設けられたベース２３０に取り付けられるので、作業性に優れているとともに、位置決め精度の向上につながる。ミラーチップ２１０と配線基板２４０はワイヤーボンディングによって接続されるので、低コストと高信頼性が実現できる。
【００４７】
本実施形態の各構成は、様々な変形や変更が可能である。
【００４８】
例えば、光偏向器は、速度や角度を検出するための検出素子を有していてもよい。例えば、光偏向器は、可動板に形成された検出コイルやホール素子を有していてもよい。あるいは、光偏向器は、弾性部材に形成されたピエゾ抵抗素子や、可動板や弾性部材に形成された静電容量変化検出用の電極を有していてもよい。このような検出素子を有する光偏向器では、組み立て時のワイヤーボンディングの箇所が増えるが、これはワイヤーボンディングの難易度を増すものではない。
【００４９】
これまで、実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００５０】
本発明の光偏向器をまとめると以下のように言うことができる。
【００５１】
１． ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースとを備えており、ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えており、可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である光偏向器であって、ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されており、ベースは鏡面を露出させるための開口を有しており、駆動手段は、可動板の第一面に形成された導電性要素と、ベースに固定された磁界発生部材とを備えている、光偏向器。
【００５２】
２． 第１項において、支持体は、導電性要素と電気的に接続された電極パッドを有しており、ベースは、外部との電気的接続のための配線材を有し、配線材は、電極パッドと電気的に接続される接続部を有しており、電極パッドと接続部はワイヤーボンディングによって電気的に接続されている、光偏向器。
【００５３】
３． 第２項において、ベースは、開口を有する主基板と、主基板に固定された硬質基板とを有しており、配線材は硬質基板に形成されている、光偏向器。
【００５４】
４． 第３項において、硬質基板は、主基板内にとどまっている、光偏向器。
【００５５】
５． 第３項において、主基板は導電性を有しており、配線材は接地用のグランド配線を含み、グランド配線は主基板に電気的に接続されている、光偏向器。
【００５６】
６． 第３項において、ベースは、硬質基板と一体で形成されたフレキシブルな基板を更に有している、光偏向器。
【００５７】
７． 第３項において、ベースは、硬質基板の配線材に接続されたフレキシブルなリード線を更に有している、光偏向器。
【００５８】
８． 第１項において、導電性要素は、可動板の縁を周回するコイルである、光偏向器。
【００５９】
９． 第８項において、磁界発生部材は、ベースに対して、ミラー構造体が設けられた側と同じ側に配置されている、光偏向器。
【００６０】
１０． 第９項において、駆動手段は、磁界発生部材と主に磁気回路を形成する磁性材料からなるヨークを更に有しており、ヨークの少なくとも一部は、可動板の第一面の近くに配置されている、光偏向器。
【００６１】
１１． 第１項において、可動板の導電性要素は、ミラー構造体の第一面と第二面に平行な方向から見て、磁界発生部材の全体と重なるように配置されている、光偏向器。
【００６２】
１２． 第１１項において、ベースは、主基板から突出した接着部を更に有しており、ミラー構造体は、接着部に接着により固定されており、その結果、主基板から離れて位置している、光偏向器。
【００６３】
１３． 第１項において、ベースの開口は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有しており、磁界発生部材は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている、光偏向器。
【００６４】
１４． 第１３項において、光偏向器は二つの磁界発生部材を有しており、これらの磁界発生部材は可動板の第一面に形成された導電性要素を間に挟んで配置されており、鏡面有効幅ｗm、磁界発生部材の間隔ｗp、ベースの開口幅ｗb、可動板の第二面と磁界発生部材の上面との距離ｈp、可動板の第二面とベースの開口上面との距離ｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしている、光偏向器。
【００６５】
１５． ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースとを備えており、ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えており、可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である光偏向器であって、ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されており、ベースは鏡面を露出させるための開口を有しており、光偏向器は更に、ミラー構造体を駆動するために、ベースに固定された永久磁石と、可動板の第一面に形成されたコイルとを備えている、光偏向器。
【００６６】
１６． 第１５項において、ベースの開口は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有しており、磁界発生部材は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている、光偏向器。
【００６７】
１７． 第１６項において、光偏向器は二つの永久磁石を有しており、これらの永久磁石は可動板の第一面に形成されたコイルを間に挟んで配置されており、鏡面有効幅ｗm、永久磁石の間隔ｗp、ベースの開口幅ｗb、可動板の第二面と磁界発生部材の上面との距離ｈp、可動板の第二面とベースの開口上面との距離ｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしている、光偏向器。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、製造性に優れる光偏向器が提供される。つまり、本発明の光偏向器では、ミラー構造体の実装が、高い信頼性で、作業性良く、高い位置決め精度で行なうことができる。また、磁気回路の作製や取り付けを容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光偏向器の分解斜視図である。
【図２】図１のミラーチップを拡大して示す斜視図である。
【図３】図１の配線基板を拡大して示す斜視図であり、配線基板にはリード線が接続されている。
【図４】図１の配線基板を拡大して示す斜視図であり、配線基板にはフレキシブル基板が接続されている。
【図５】組み立て前のミラーチップを示す斜視図である。
【図６】図５の組立前ミラーチップが接着されたベースの斜視図である。
【図７】図６の組立前ミラーチップの支持体の一部が除去されたベースの斜視図である。
【図８】図１の磁気回路を拡大して示す斜視図である。
【図９】図８の磁気回路の平面図である。
【図１０】図１に示される光偏向器の組み立てられた状態の斜視図である。
【図１１】図１０のXI-XI線に沿う光偏向器の断面図である。
【図１２】図１１と同じく図１０のXI-XI線に沿う光偏向器の断面図であり、鏡面有効幅ｗm、永久磁石間隔ｗp、ベース開口幅ｗb、永久磁石の高さｈp、ベース開口上面の高さｈbが一緒に記されている。
【図１３】従来例の光偏向器の平面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV線に沿う光偏向器の断面図である。
【図１５】図１３のXV-XV線に沿う光偏向器の断面図である。
【符号の説明】
２００ 光偏向器
２１０ ミラーチップ
２１２ 支持体
２１４ 可動板
２１６ 弾性部材
２１８ 鏡面
２２０ コイル
２３０ ベース
２３４ 開口
２６０ 磁気回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームの照射される鏡面の向きを変えることにより反射光ビームの方向を変える光偏向器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光偏向器をシリコンマイクロマシニングによって製作する考え方は、１９８０年頃にK. Petersenにより発表されており、近年では実用レベルに近いものも開発され、製造プロセスに関しても長足の進歩を見せている。しかし、実装技術に関しては、確立された方法があるとは言えないのが現状である。
【０００３】
本出願人は、電磁駆動式の光偏向器のひとつを、特開平１１−２３１２５２号において開示している。以下、これについて図１３〜図１５を参照して説明する。
【０００４】
光偏向器は、単結晶シリコン基板から作られた光偏向ミラー部１００を有しており、光偏向ミラー部１００は、可動板１０１と一対の弾性部材１０２と一対の支持体１０３を有している。可動板１０１は、その下面(図１４と図１５における下側の面)に駆動コイル１０４を有しており、上面(図１４と図１５における上側の面)に鏡面１０６を有している。
【０００５】
光偏向ミラー部１００は、図１５に示されるように、その支持体１０３がＵ字形状の固定用部材１１１に接着固定されている。光偏向ミラー部１００は、固定用部材１１１が鏡面１０６に入射する光ビームや鏡面１０６で反射された光ビームの邪魔にならないように、必然的に、駆動コイル１０４が形成された面を固定用部材１１１に向けて取り付けられている。
【０００６】
光偏向器は、永久磁石１０８と磁気ヨーク１０９，１１０を有する磁気回路を更に備えている。磁気ヨーク１１０は、図１４に示されるように、駆動コイル１０４に大きな磁界を印加するために、固定用部材１１１を貫通して可動板１０１の近くまで延びている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の光偏向ミラー部１００に限らず、このようなミラー構造体は、駆動コイル側の支持体の面が、固定用部材との接着面として利用されている。駆動コイル側の支持体の面には、通常、駆動コイルへの給電パッドなどが形成されているため、接着に好適な十分な面積の平坦面を確保することが難しい。
【０００８】
また、ミラー構造体は給電パッドを固定用部材に向けて接着されるので、給電パッドから外部に配線を引き出すために、固定用部材との接着前にミラー構造体に予めフレキシブル配線板(ＦＰＣ)などの配線材を異方導電性フィルム(ＡＣＦ)などを使って接続しておく必要がある。このような制約は、固定用部材への接着の作業性を悪くするとともに位置決め精度を低下させる。
【０００９】
さらに、ミラー構造体は、駆動コイル側の面を固定用部材に取り付けられるため、駆動コイルの近くに磁気ヨークを配置するには、磁気ヨークや固定用部材を複雑な形状に加工する必要がある。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造性に優れる光偏向器を提供することである。具体的には、ミラー構造体の実装が、高い信頼性で、作業性良く、高い位置決め精度で行なえる光偏向器を提供することである。また、磁気回路の作製や取り付けが容易に行なえる光偏向器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光偏向器は、ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースと、ミラー構造体を駆動するための駆動手段とを備えている。ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えている。可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である。ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されている。ベースは、鏡面を露出させるための開口と、ミラー構造体の支持体が接着される一対の接着部と、磁気回路が取り付けられる一対の取り付け部とを有している。接着部と取り付け部は、ミラー構造体が配置される側に突出している。駆動手段は、可動板の第一面に形成された導電性要素と、ミラー構造体が設けられた側と同じ側でベースに取り付けられた磁気回路を有している。磁気回路は、一対の磁界発生部材と、磁性材料からなるヨークを備えている。ヨークは、枠状の外ヨークと、外ヨークの内部空間の中央を横切る内ヨークとを有しており、その結果、ヨークは一対の貫通穴を有している。一対の磁界発生部材は、ヨークの一対の貫通穴に収容され、外ヨークに接して固定されている。磁界発生部材は、ヨークの貫通穴の貫通方向の寸法が、ヨークよりも大きい。ミラー構造体は、支持体が接着部に接着された結果、ベースから離れて配置されている。磁気回路のヨークが取り付け部に固定された結果、内ヨークが、可動板の第一面の近くに配置され、可動板の導電性要素が、ミラー構造体の第一面と第二面に平行な方向から見て、磁界発生部材の全体と重なるように配置されている。
【００１３】
好適な一例においては、支持体は、導電性要素と電気的に接続された電極パッドを有しており、ベースは、外部との電気的接続のための配線材を有し、配線材は、電極パッドと電気的に接続される接続部を有しており、電極パッドと接続部はワイヤーボンディングによって電気的に接続されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態の光偏向器２００は、ミラー構造体であるミラーチップ２１０と、ミラーチップ２１０を保持するためのベース２３０と、ミラーチップ２１０を駆動するための磁気回路２６０とを備えている。
【００１６】
ミラーチップ２１０は、図２に詳しく示されるように、一対の支持体２１２と、支持体２１２に対して動かされる可動板２１４と、可動板２１４と支持体２１２を連結する一対の弾性部材２１６とを備えている。可動板２１４は一対の弾性部材２１６を軸として支持体２１２に対して揺動可能となっている。言い換えれば、可動板２１４は、一対の弾性部材２１６によって、支持体２１２に対して揺動可能に両持ち支持されている。
【００１７】
ミラーチップ２１０は、互いに表裏の関係にある二つの面、例えば図２において見える第一面と、その裏側にあたる第二面を有している。可動板２１４は、その第一面に形成された導電性要素２２０を有している。導電性要素２２０は、例えば、可動板２１４の縁を周回するコイルであるが、これに限定されない。さらに可動板２１４は、その第二面に形成された鏡面２１８を有している。
【００１８】
一対の支持体２１２は、それぞれ、一対の電極パッド２２４を有している。一方の(左側の)電極パッド２２４は、一方の(左側の)弾性部材２１６を通って延びる配線２２６を介して、コイル２２０の外側の端部に電気的に接続されている。他方の(右側の)電極パッド２２４は、他方の(右側の)弾性部材２１６を通って延びる配線２２７と、可動板２１４の縁を周回するコイル２２０を跨ぐ飛び越し配線２２８とを介して、コイル２２０の内側の端部に電気的に接続されている。
【００１９】
ミラーチップ２１０は、例えば、半導体製造技術を利用して、単結晶シリコン基板から作製される。つまり、コイル２２０や電極パッド２２４や配線２２６,２２７は、平面回路要素として平面状に形成され、また、飛び越し配線２２８は、例えば多層配線技術を利用して形成される。しかし、ミラーチップ２１０は、このようなものに限定されない。例えば、単結晶シリコン基板の他に、多結晶シリコンやシリコン化合物や有機材料などの異なる材料を併用して作製されてもよい。また、単結晶シリコン基板以外の他の基板から作製されてもよい。さらに、半導体製造技術を利用せずに、他の技術によって作製されてもよい。
【００２０】
図１に示されるように、ベース２３０は、主基板２３２と、ミラーチップ２１０が接着される一対の接着部２３６と、磁気回路２６０が取り付けられる一対の取り付け部２３８と、主基板２３２に固定された硬質基板２４０とを有している。主基板２３２は、ミラーチップ２１０の可動板２１４に形成された鏡面２１８を露出させるための開口２３４を有している。
【００２１】
主基板２３２は、ミラーチップ２１０の第二面と向かい合う平面２３２ａを有している。接着部２３６は、主基板２３２のこの平面２３２ａから突出しており、この平面２３２ａにほぼ平行な平坦な接着面２３６ａを有している。同様に、取り付け部２３８は、主基板２３２のこの平面２３２ａから突出しており、この平面２３２ａにほぼ平行な平坦な取り付け面２３８ａを有している。接着部２３６と取り付け部２３８は、例えば主基板２３２と一体的に形成されるが、接着などの手段により主基板２３２に固定された別体の部材であってもよい。
【００２２】
硬質基板２４０は、外部との電気的接続のための配線を有している配線基板である。配線基板２４０は、主基板２３２の平面２３２ａ内にとどまっている。つまり、配線基板２４０は主基板２３２からはみ出していない。これは、光偏向器の組み立ての際に、他の部材との接触による断線の防止に効果的である。配線基板２４０は、細長く、ほぼコの字状に延びており、その両端部は、接着部２３６の近くに位置している。
【００２３】
配線基板２４０は、図３に示されるように、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４との電気的接続のための一対の配線２４２と、接地用のグラウンド配線(ＧＮＤ配線)２４４を有している。一対の配線２４２は、それぞれ、配線基板２４０に沿って延びており、その端部は配線基板２４０の端部に位置するボンディングパッド２４６と電気的に接続されている。
【００２４】
ＧＮＤ配線２４４は、配線基板２４０の表側のＧＮＤパッドに接続され、これはスルーホールを介して配線基板２４０の裏側のＧＮＤパッドに接続されている。例えば、主基板２３２は例えば導電性を有しており、配線基板２４０は導電性接着剤を用いて主基板２３２に固定され、配線基板２４０の裏側のＧＮＤパッドは主基板２３２に電気的に接続されている。
【００２５】
図３において、配線基板２４０の各配線２４２,２４４は、駆動制御回路等の外部装置との電気的接続のために、フレキシブルなリード線２５２に半田付けによって接続されている。つまり、ベース２３０は、配線基板２４０の配線２４２,２４４に接続されたフレキシブルなリード線２５２を有している。配線基板２４０は、リード線２５２を介して、光偏向器の駆動制御回路等の外部装置と接続される。このようなリード線２５２を用いた外部装置との接続は、光偏向器と外部装置が比較的離れている場合に適しており、リード線２５２の長さを調整することにより、光偏向器と外部装置のレイアウトに幅広く対応できるという利点を有している。
【００２６】
しかし、外部装置との電気的接続の形態は、これに限定されない。例えば、図４に示されるように、配線基板２４０の配線２４２,２４４は、配線基板２４０に一体的に形成されたフレキシブル基板２５４と電気的に接続されていてもよい。つまり、ベース２３０は、配線基板２４０に一体的に形成されたフレキシブル基板２５４を有していてもよい。配線基板２４０は、フレキシブル基板２５４を介して外部装置と接続される。このようなフレキシブル基板２５４を用いた外部装置との接続は、光偏向器と外部装置が近くに配置されている場合に適しており、リード線の場合に必要であった半田付け等の接続作業が不要であるという利点を有している。
【００２７】
組み立て前のミラーチップ２１０Ａが図５に示される。この組立前ミラーチップ２１０Ａは、可動板２１４を取り囲む枠状の支持体２１２Ａを有している。組立前ミラーチップ２１０Ａは、図６に示されるように、支持体２１２Ａの第二面の一部が接着部２３６の接着面２３６ａ(図１参照)に接着されることにより、ベース２３０に固定される。その後、図７に示されるように、組立前ミラーチップ２１０Ａの支持体２１２Ａは、接着部２３６に固定されずに浮いている部分つまり弾性部材２１６に平行に延びている一対の部分が除去され、その結果、枠状の支持体２１２Ａを持つ組立前ミラーチップ２１０Ａは、一対の支持体２１２を持つミラーチップ２１０となる。
【００２８】
この支持体２１２の部分的な除去は、切断する箇所に予め溝を形成しておき、その溝に沿って不要部分を折ることにより、容易に安定に行なうことができる。溝の形成は、エッチングやダイシングにおけるハーフカット(ウエハ厚の一部のみを切断)などで行なわれる。この方式については、特開平１１−２３１２５２号に詳述されているように、後に組み立てられる磁気回路２６０の永久磁石を可動板２１４に近づけて配置するのに有効である。
【００２９】
さらに、図６に示されるように、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４と配線基板２４０のボンディングパッド２４６は、ワイヤーボンディングにより接続される。つまり、ミラーチップ２１０の電極パッド２２４と配線基板２４０のボンディングパッド２４６は、ボンディングワイヤー２４８を介して電気的に接続されている。さらに、ボンディングワイヤー２４８は、図示されていないが、好ましくは、信頼性を高めるために、樹脂によって封止されている。
【００３０】
磁気回路２６０は、図８と図９に示されるように、磁性材料製のヨーク２６２と、一対の永久磁石２６８とを有している。ヨーク２６２は、長方形の枠状の外ヨーク２６４と、その内部空間の中央を横切る内ヨーク２６６とを有している。つまり、ヨーク２６２は、一対の矩形の貫通穴を有している。このようなヨーク２６２は、例えば、直方体の磁性材料を部分的にくり抜いて、二つの矩形の貫通孔を形成することにより作られる。
【００３１】
一対の永久磁石２６８は、ヨーク２６２の一対の貫通穴に収容され、外ヨーク２６４に接して固定されており、その結果、各永久磁石２６８と内ヨーク２６６との間に隙間２７０が形成されている。この隙間２７０は磁気ギャップと呼ばれる。このような内ヨーク２６６を持つ磁気回路２６０は、内ヨークを持たないものに比べて、磁気ギャップ２７０における磁束密度が大きい。
【００３２】
磁気回路２６０は、図１０と図１１に示されるように、ベース２３０の取り付け部２３８に固定されている。この固定は、図１１に示されるように、ヨーク２６２の一部が取り付け部２３８の取り付け面２３８ａに例えば接着されることによりなされている。つまり、磁気回路２６０は、ベース２３０に対して、ミラーチップ２１０が設けられた側と同じ側に取り付けられている。
【００３３】
図１１に示されるように、内ヨーク２６６は、可動板２１４の中央近くに位置し、しかも可動板２１４の第一面すなわちコイル２２０が形成された面の近くに位置している。また、永久磁石２６８は、主基板２３２に最も近い面２６８ａと、主基板２３２から最も遠い面２６８ｂとを有しており、可動板２１４のコイル２２０は、主基板２３２の面２３２ａに立てた法線の方向に関して、永久磁石２６８の面２６８ａと面２６８ｂの間に位置している。
【００３４】
その結果、コイル２２０は、主基板２３２の面２３２ａに垂直な方向に関しても、これに平行で弾性部材２１６すなわち揺動軸に直交する方向に関しても、実質的に永久磁石２６８と内ヨーク２６６の間の隙間すなわち磁気ギャップ２７０に位置している。特に垂直な方向に関する位置は重要である。それは、磁束密度は、磁気ギャップ２７０から外れると急激に低下するからである。このような配置により、コイル２２０は大きい磁束密度内に配置されている。
【００３５】
ベース２３０に固定された磁気回路２６０と、可動板２１４に形成されたコイル２２０は、ミラーチップ２１０を駆動するための電磁駆動方式の駆動手段を構成している。言い換えれば、光偏向器２００はミラーチップ２１０を駆動するための電磁駆動方式の駆動手段を有しており、この駆動手段は、可動板２１４の縁を周回するコイル２２０と、コイル２２０に磁界を印加するための磁気回路２６０とを含んでおり、可動板２１４は、コイル２２０と磁気回路２６０の間に作用する電磁力を利用して駆動され、その向きが適宜変えられる。
【００３６】
図１０と図１１に示されるように、可動板２１４の第二面に形成された鏡面２１８は、ベース２３０の主基板２３２に形成された開口２３４を介して露出している。可動板２１４の鏡面２１８には、開口２３４を通して、光ビームＢiが照射される。鏡面２１８で反射された光ビームＢrは、可動板２１４の向きに対応して、その方向が変えられる、つまり偏向される。
【００３７】
ベース２３０の開口２３４は、好ましくは、中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有している。また、永久磁石２６８は、好ましくは、中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている。ここにおいて、中立時の鏡面２１８とは、可動板２１４が全く駆動されていない状態における鏡面２１８を言う。また、鏡面有効幅とは、可動板２１４の幅から、加工誤差や成膜不良等があり得る部分の幅を差し引いた値を言う。
【００３８】
中立時の鏡面２１８に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームＢｉが遮られないためには、具体的には、図１２において、鏡面有効幅ｗm、永久磁石間隔ｗp、ベース開口幅ｗb、鏡面に対する永久磁石の高さｈp、鏡面に対するベース開口上面の高さｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしていればよい。
【００３９】
この条件を満たす配置（レイアウト）は、光ビームが遮られることなく鏡面２１８に到達するようにするため、光の損失が少ない。光ビームが４５°の入射角で入射する光偏向器の配置は、他の光学部材の配置が容易でもっとも汎用的な配置である。
【００４０】
本発明者らは、実際に、鏡面有効幅ｗm＝４．３ｍｍ（可動板サイズの設計値は４．５ｍｍで、周囲０．１ｍｍの領域は加工誤差や成膜不良等があり得るために有効領域に含めていない）、永久磁石上面間隔ｗp＝５．５ｍｍ、ベース開口幅ｗb＝１３．２ｍｍ、鏡面に対する永久磁石上面の高さｈp＝０．６ｍｍ、ベース開口上面の高さｈb＝３．６ｍｍの光偏向器を試作した。この試作された光偏向器では、駆動コイルの位置において、約０．６（Ｔ）の磁束密度が得られた。
【００４１】
また、上記の各パラメーターを用いたシミュレーションでは駆動コイルの位置において約０．６３（Ｔ）の磁束密度が得られている。この値は、駆動コイルが永久磁石上面と一致する高さに配置されている構成において得られる約０．３９（Ｔ）の磁束密度の約１．６倍に相当する。
【００４２】
このように本実施形態の光偏向器では、駆動コイル２２０が、鏡面２１８の法線方向に関して永久磁石２６８の上面と下面の間に位置していることにより、高効率化されていることが理解できる。
【００４３】
本実施形態の光偏向器は、以下の利点を有している。
【００４４】
本実施形態の光偏向器２００では、ミラーチップ２１０と磁気回路２６０が共にベース２３０に対して同じ側から取り付けられるので、内ヨークが可動板のコイルの近くに位置する構成を容易にとることができる。すなわち、ミラーチップ２１０がベース２３０に取り付けられた状態において、コイルの形成された面の側すなわちミラーチップ２１０の第一面の側に全く部材が存在しないため、内ヨーク２６６を持つ磁気回路２６０の設計が容易に行なえるとともに、磁気回路２６０の取り付けも容易に行なえる。
【００４５】
ミラーチップ２１０は、鏡面２１８が形成された第二面すなわち電極等のない平坦な面がベース２３０との接着に利用されるので、大きな接着面積を容易に確保できるとともに、強固な固定が得られる。
【００４６】
ミラーチップ２１０は、配線材を伴うことなく単独で、予め配線基板２４０が設けられたベース２３０に取り付けられるので、作業性に優れているとともに、位置決め精度の向上につながる。ミラーチップ２１０と配線基板２４０はワイヤーボンディングによって接続されるので、低コストと高信頼性が実現できる。
【００４７】
本実施形態の各構成は、様々な変形や変更が可能である。
【００４８】
例えば、光偏向器は、速度や角度を検出するための検出素子を有していてもよい。例えば、光偏向器は、可動板に形成された検出コイルやホール素子を有していてもよい。あるいは、光偏向器は、弾性部材に形成されたピエゾ抵抗素子や、可動板や弾性部材に形成された静電容量変化検出用の電極を有していてもよい。このような検出素子を有する光偏向器では、組み立て時のワイヤーボンディングの箇所が増えるが、これはワイヤーボンディングの難易度を増すものではない。
【００４９】
これまで、実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００５０】
本発明の光偏向器をまとめると以下のように言うことができる。
【００５１】
１． ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースとを備えており、ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えており、可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である光偏向器であって、ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されており、ベースは鏡面を露出させるための開口を有しており、駆動手段は、可動板の第一面に形成された導電性要素と、ベースに固定された磁界発生部材とを備えている、光偏向器。
【００５２】
２． 第１項において、支持体は、導電性要素と電気的に接続された電極パッドを有しており、ベースは、外部との電気的接続のための配線材を有し、配線材は、電極パッドと電気的に接続される接続部を有しており、電極パッドと接続部はワイヤーボンディングによって電気的に接続されている、光偏向器。
【００５３】
３． 第２項において、ベースは、開口を有する主基板と、主基板に固定された硬質基板とを有しており、配線材は硬質基板に形成されている、光偏向器。
【００５４】
４． 第３項において、硬質基板は、主基板内にとどまっている、光偏向器。
【００５５】
５． 第３項において、主基板は導電性を有しており、配線材は接地用のグランド配線を含み、グランド配線は主基板に電気的に接続されている、光偏向器。
【００５６】
６． 第３項において、ベースは、硬質基板と一体で形成されたフレキシブルな基板を更に有している、光偏向器。
【００５７】
７． 第３項において、ベースは、硬質基板の配線材に接続されたフレキシブルなリード線を更に有している、光偏向器。
【００５８】
８． 第１項において、導電性要素は、可動板の縁を周回するコイルである、光偏向器。
【００５９】
９． 第８項において、磁界発生部材は、ベースに対して、ミラー構造体が設けられた側と同じ側に配置されている、光偏向器。
【００６０】
１０． 第９項において、駆動手段は、磁界発生部材と主に磁気回路を形成する磁性材料からなるヨークを更に有しており、ヨークの少なくとも一部は、可動板の第一面の近くに配置されている、光偏向器。
【００６１】
１１． 第１項において、可動板の導電性要素は、ミラー構造体の第一面と第二面に平行な方向から見て、磁界発生部材の全体と重なるように配置されている、光偏向器。
【００６２】
１２． 第１１項において、ベースは、主基板から突出した接着部を更に有しており、ミラー構造体は、接着部に接着により固定されており、その結果、主基板から離れて位置している、光偏向器。
【００６３】
１３． 第１項において、ベースの開口は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有しており、磁界発生部材は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている、光偏向器。
【００６４】
１４． 第１３項において、光偏向器は二つの磁界発生部材を有しており、これらの磁界発生部材は可動板の第一面に形成された導電性要素を間に挟んで配置されており、鏡面有効幅ｗm、磁界発生部材の間隔ｗp、ベースの開口幅ｗb、可動板の第二面と磁界発生部材の上面との距離ｈp、可動板の第二面とベースの開口上面との距離ｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしている、光偏向器。
【００６５】
１５． ミラー構造体と、ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースとを備えており、ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えており、可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能である光偏向器であって、ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されており、ベースは鏡面を露出させるための開口を有しており、光偏向器は更に、ミラー構造体を駆動するために、ベースに固定された永久磁石と、可動板の第一面に形成されたコイルとを備えている、光偏向器。
【００６６】
１６． 第１５項において、ベースの開口は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有しており、磁界発生部材は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている、光偏向器。
【００６７】
１７． 第１６項において、光偏向器は二つの永久磁石を有しており、これらの永久磁石は可動板の第一面に形成されたコイルを間に挟んで配置されており、鏡面有効幅ｗm、永久磁石の間隔ｗp、ベースの開口幅ｗb、可動板の第二面と磁界発生部材の上面との距離ｈp、可動板の第二面とベースの開口上面との距離ｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしている、光偏向器。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、製造性に優れる光偏向器が提供される。つまり、本発明の光偏向器では、ミラー構造体の実装が、高い信頼性で、作業性良く、高い位置決め精度で行なうことができる。また、磁気回路の作製や取り付けを容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光偏向器の分解斜視図である。
【図２】図１のミラーチップを拡大して示す斜視図である。
【図３】図１の配線基板を拡大して示す斜視図であり、配線基板にはリード線が接続されている。
【図４】図１の配線基板を拡大して示す斜視図であり、配線基板にはフレキシブル基板が接続されている。
【図５】組み立て前のミラーチップを示す斜視図である。
【図６】図５の組立前ミラーチップが接着されたベースの斜視図である。
【図７】図６の組立前ミラーチップの支持体の一部が除去されたベースの斜視図である。
【図８】図１の磁気回路を拡大して示す斜視図である。
【図９】図８の磁気回路の平面図である。
【図１０】図１に示される光偏向器の組み立てられた状態の斜視図である。
【図１１】図１０のXI-XI線に沿う光偏向器の断面図である。
【図１２】図１１と同じく図１０のXI-XI線に沿う光偏向器の断面図であり、鏡面有効幅ｗm、永久磁石間隔ｗp、ベース開口幅ｗb、永久磁石の高さｈp、ベース開口上面の高さｈbが一緒に記されている。
【図１３】従来例の光偏向器の平面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV線に沿う光偏向器の断面図である。
【図１５】図１３のXV-XV線に沿う光偏向器の断面図である。
【符号の説明】
２００ 光偏向器
２１０ ミラーチップ
２１２ 支持体
２１４ 可動板
２１６ 弾性部材
２１８ 鏡面
２２０ コイル
２３０ ベース
２３４ 開口
２６０ 磁気回路
Claims (4)
- ミラー構造体と、
ミラー構造体を保持するための単一の板状のベースと、
ミラー構造体を駆動するための駆動手段とを備えており、
ミラー構造体は、ベースに固定される支持体と、支持体に対して動かされる可動板と、可動板と支持体を連結する一対の弾性部材とを備えており、可動板は一対の弾性部材を軸として支持体に対して揺動可能であり、ミラー構造体は互いに表裏の関係にある第一面と第二面を有し、可動板はその第二面に形成された鏡面を有し、支持体はその第二面がベースに固定されており、
ベースは、鏡面を露出させるための開口と、ミラー構造体の支持体が接着される一対の接着部と、磁気回路が取り付けられる一対の取り付け部とを有しており、接着部と取り付け部は、ミラー構造体が配置される側に突出しており、
駆動手段は、可動板の第一面に形成された導電性要素と、ミラー構造体が設けられた側と同じ側でベースに取り付けられた磁気回路を有しており、磁気回路は、一対の磁界発生部材と、磁性材料からなるヨークを備えており、ヨークは、枠状の外ヨークと、外ヨークの内部空間の中央を横切る内ヨークとを有しており、その結果、ヨークは一対の貫通穴を有しており、一対の磁界発生部材は、ヨークの一対の貫通穴に収容され、外ヨークに接して固定されており、磁界発生部材は、ヨークの貫通穴の貫通方向の寸法が、ヨークよりも大きく、
ミラー構造体は、支持体が接着部に接着された結果、ベースから離れて配置され、磁気回路のヨークが取り付け部に固定された結果、内ヨークが、可動板の第一面の近くに配置され、可動板の導電性要素が、ミラー構造体の第一面と第二面に平行な方向から見て、磁界発生部材の全体と重なるように配置されている、光偏向器。 - 請求項１において、支持体は、導電性要素と電気的に接続された電極パッドを有しており、ベースは、外部との電気的接続のための配線材を有し、配線材は、電極パッドと電気的に接続される接続部を有しており、電極パッドと接続部はワイヤーボンディングによって電気的に接続されている、光偏向器。
- 請求項１において、ベースの開口は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らない大きさを有しており、磁界発生部材は、中立時の鏡面に４５°の入射角で鏡面有効幅いっぱいに入射する光ビームを遮らないように配置されている、光偏向器。
- 請求項３において、磁界発生部材は、可動板の第一面に形成された導電性要素を間に挟んで配置されており、鏡面有効幅ｗm、磁界発生部材の間隔ｗp、ベースの開口幅ｗb、可動板の第二面と磁界発生部材の上面との距離ｈp、可動板の第二面とベースの開口上面との距離ｈbが、ｗp＞ｗm＋２ｈpと、ｗb＞ｗm＋２ｈbとを満たしている、光偏向器。
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