JPH06160750A - マイクロアクチュエータ、光偏向器および光走査装置 - Google Patents
マイクロアクチュエータ、光偏向器および光走査装置Info
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- JPH06160750A JPH06160750A JP4312402A JP31240292A JPH06160750A JP H06160750 A JPH06160750 A JP H06160750A JP 4312402 A JP4312402 A JP 4312402A JP 31240292 A JP31240292 A JP 31240292A JP H06160750 A JPH06160750 A JP H06160750A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 角度の精密制御可能な信頼性の高い光偏向器
を提供する。 【構成】 固定電極１１、支持板１６、および支持梁１
３、１３1 はＳｉからなる同一基板上に固定されてい
る。可動電極１２、被駆動部１４、１５、支持板１６
は、ジョイント１９、１８、１７を介して接続されてい
る。固定電極１１と可動電極１２は、マイクロメカニク
ス技術により作製されるくし型のリニアマイクロアクチ
ュエータとする。さらに、被駆動部１４に反射板３１を
備える。入射光３２に対し、印加電圧による可動電極１
２の変位の違いで被駆動部１４の角度が変化し、出射光
３２が走査される。
を提供する。 【構成】 固定電極１１、支持板１６、および支持梁１
３、１３1 はＳｉからなる同一基板上に固定されてい
る。可動電極１２、被駆動部１４、１５、支持板１６
は、ジョイント１９、１８、１７を介して接続されてい
る。固定電極１１と可動電極１２は、マイクロメカニク
ス技術により作製されるくし型のリニアマイクロアクチ
ュエータとする。さらに、被駆動部１４に反射板３１を
備える。入射光３２に対し、印加電圧による可動電極１
２の変位の違いで被駆動部１４の角度が変化し、出射光
３２が走査される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極めて小型のアクチュエ
ータおよびこれを用いた光偏向器に関する。また、本発
明は静電力を利用して光ビームを振らすことが可能な光
走査装置に関する。
ータおよびこれを用いた光偏向器に関する。また、本発
明は静電力を利用して光ビームを振らすことが可能な光
走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、主として使われている光偏向器や
光走査装置には、結晶の超音波による歪を利用した音響
光学式のものや、結晶の電場による屈折率変化を利用し
た電気式のもの、あるいは振動平面鏡（いわゆるガルバ
ノミラー）や回転多面体（いわゆるポリゴンミラー）等
を利用した機械式のもの等がある。中でも、機械式光偏
向器は光の波長によらず等角度偏向が行えるため、多重
波長光源を使用光源にする場合や、波長変動等がある場
合非常に有用になる。これらは、安定した回転速度や高
精度の偏向角を得るために、回転軸を重くしたりロータ
に大型の電磁石を用いたりしている。
光走査装置には、結晶の超音波による歪を利用した音響
光学式のものや、結晶の電場による屈折率変化を利用し
た電気式のもの、あるいは振動平面鏡（いわゆるガルバ
ノミラー）や回転多面体（いわゆるポリゴンミラー）等
を利用した機械式のもの等がある。中でも、機械式光偏
向器は光の波長によらず等角度偏向が行えるため、多重
波長光源を使用光源にする場合や、波長変動等がある場
合非常に有用になる。これらは、安定した回転速度や高
精度の偏向角を得るために、回転軸を重くしたりロータ
に大型の電磁石を用いたりしている。
【０００３】一方、フォトリソグラフィ技術を用いて、
極めて小型のアクチュエータを作製することが検討され
ている。典型的な微小機械として、マイクロモータ（M.
Mehregany et al.,"Operation of microfabricated har
monic and ordinary side-drive motors",Proceedings
IEEE Micro Electro Mechanical Systems Workshop 199
0 p1-8）や、平板上で静電力により駆動するくし型構造
のリニアマイクロアクチュエータ（W.Tang et al.,"Lat
erally driven polysilicon resonant microstructure
s",Sensors and Actuators 20(1989) p25-32）等が考案
されている。これら、微小機械を用いればアレイ化、低
コスト化が容易であり、高精度化が可能となる。
極めて小型のアクチュエータを作製することが検討され
ている。典型的な微小機械として、マイクロモータ（M.
Mehregany et al.,"Operation of microfabricated har
monic and ordinary side-drive motors",Proceedings
IEEE Micro Electro Mechanical Systems Workshop 199
0 p1-8）や、平板上で静電力により駆動するくし型構造
のリニアマイクロアクチュエータ（W.Tang et al.,"Lat
erally driven polysilicon resonant microstructure
s",Sensors and Actuators 20(1989) p25-32）等が考案
されている。これら、微小機械を用いればアレイ化、低
コスト化が容易であり、高精度化が可能となる。
【０００４】機械式光学素子としても、いくつか提案さ
れており、このうち光偏向器として、両持ち梁用で光学
効率の向上やたわみ安定性を考慮した空間光偏向器（ラ
リー・ジェイ・ホーンベック、特開平２−８８１２号公
報）が知られている。
れており、このうち光偏向器として、両持ち梁用で光学
効率の向上やたわみ安定性を考慮した空間光偏向器（ラ
リー・ジェイ・ホーンベック、特開平２−８８１２号公
報）が知られている。
【０００５】図１８はこの空間光偏向器の一画素の一部
断面とした斜視図である。図１８において、画素はモノ
リシックなシリコンをベースとして、たわみ可能な２つ
の梁により反射面を有する構成となっている。即ちシリ
コン基板９１上に絶縁層９３を介して絶縁スペーサ９
４、金属丁番層９５および金属梁層９６が積層されてい
る。つまり金属丁番層９５と同層の可撓梁９７および可
撓梁９７1 、金属梁層９６と同層の反射面９８、および
反射面９８の下に空隙を介して反射面９８の角度を変え
るための駆動用固定電極９９、固定電極９９1 、固定電
極９９2 から成っている。例えば固定電極９９1 に電圧
を印加すると、反射面９８と固定電極９９ 1 の間に静電
気力が発生して可撓梁９７、９７1 がふれてたわみ角が
生じ、反射面９８に入射した光はたわみ角の量に応じた
反射角を得て偏向される。このような光偏向器は光を１
方向の軸のみに偏向する構成であり、シリコン基板９２
をベースとしたシリコンプロセスによって製造し得る。
従って、比較的低コストに製作することができ、シリコ
ン基板９２上に２次元配置してアレイ化することによっ
て静電印刷等のプリンタや投影型のディスプレイ等に応
用することも考えられている。
断面とした斜視図である。図１８において、画素はモノ
リシックなシリコンをベースとして、たわみ可能な２つ
の梁により反射面を有する構成となっている。即ちシリ
コン基板９１上に絶縁層９３を介して絶縁スペーサ９
４、金属丁番層９５および金属梁層９６が積層されてい
る。つまり金属丁番層９５と同層の可撓梁９７および可
撓梁９７1 、金属梁層９６と同層の反射面９８、および
反射面９８の下に空隙を介して反射面９８の角度を変え
るための駆動用固定電極９９、固定電極９９1 、固定電
極９９2 から成っている。例えば固定電極９９1 に電圧
を印加すると、反射面９８と固定電極９９ 1 の間に静電
気力が発生して可撓梁９７、９７1 がふれてたわみ角が
生じ、反射面９８に入射した光はたわみ角の量に応じた
反射角を得て偏向される。このような光偏向器は光を１
方向の軸のみに偏向する構成であり、シリコン基板９２
をベースとしたシリコンプロセスによって製造し得る。
従って、比較的低コストに製作することができ、シリコ
ン基板９２上に２次元配置してアレイ化することによっ
て静電印刷等のプリンタや投影型のディスプレイ等に応
用することも考えられている。
【０００６】図１９は従来の光走査装置の構成を示す概
略図である。図１９において、レーザ光源８０３により
発せられた光は振動平面鏡８０１によって走査される。
そして振動平面鏡８０１からの光はレンズ８０４によっ
て集光され、輝点はスクリーン８０５上で図示矢印方向
に移動して、スキャンが行われる。
略図である。図１９において、レーザ光源８０３により
発せられた光は振動平面鏡８０１によって走査される。
そして振動平面鏡８０１からの光はレンズ８０４によっ
て集光され、輝点はスクリーン８０５上で図示矢印方向
に移動して、スキャンが行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光偏向器の構造
では、力を受ける部分と光を反射する部分が同じ場所の
ため、回転等の外乱の力を受け易い。同様に力を受ける
部分と反射面が同じため、角度の精密制御が困難であ
る。また、入射方向と反射方向が固定で自由度がない。
さらには、反射面が可動金属電極の一部となっているた
め、捻れ、あるいは使用環境による金属疲労等の経時変
化で偏向角が変化してしまう恐れがある。
では、力を受ける部分と光を反射する部分が同じ場所の
ため、回転等の外乱の力を受け易い。同様に力を受ける
部分と反射面が同じため、角度の精密制御が困難であ
る。また、入射方向と反射方向が固定で自由度がない。
さらには、反射面が可動金属電極の一部となっているた
め、捻れ、あるいは使用環境による金属疲労等の経時変
化で偏向角が変化してしまう恐れがある。
【０００８】同様に、従来の光走査装置では振動平面鏡
または回転多面鏡の寸法が比較的大きいため、装置が大
型化してしまうという欠点がある。また、正確な走査を
行うためには各素子を厳密な位置関係で配置しなくては
ならず、装置を組み上げる際の光学調整が非常に煩雑で
ある。
または回転多面鏡の寸法が比較的大きいため、装置が大
型化してしまうという欠点がある。また、正確な走査を
行うためには各素子を厳密な位置関係で配置しなくては
ならず、装置を組み上げる際の光学調整が非常に煩雑で
ある。
【０００９】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
ため、マイクロモータやリニアマイクロアクチュエータ
を用いて、新規なマイクロアクチュエータを提供し、角
度の精密制御可能な信頼性の高い光偏向器を提供するこ
とにある。
ため、マイクロモータやリニアマイクロアクチュエータ
を用いて、新規なマイクロアクチュエータを提供し、角
度の精密制御可能な信頼性の高い光偏向器を提供するこ
とにある。
【００１０】本発明の他の目的は、上記従来例の欠点を
解消し、コンパクトな構成で光学調整が簡単な光走査装
置を提供することである。
解消し、コンパクトな構成で光学調整が簡単な光走査装
置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロアクチ
ュエータは、固定電極および可動電極からなる駆動部
と、一端が固定支持されたジョイントで接続された少な
くとも２個の被駆動部と、前記駆動部および前記被駆動
部を接続するジョイントとを有し、前記被駆動部が前記
ジョイントの部分で繰り返し折れ曲がり動作をするマイ
クロアクチュエータであって、前記駆動部は、前記固定
電極と前記可動電極との間に電圧が印加されることによ
り発生する静電力により前記被駆動部を駆動するもので
あり、前記被駆動部は、前記駆動部で発生される力の方
向と、当該被駆動部の変位の方向とが異なるものである
ことを特徴とする。
ュエータは、固定電極および可動電極からなる駆動部
と、一端が固定支持されたジョイントで接続された少な
くとも２個の被駆動部と、前記駆動部および前記被駆動
部を接続するジョイントとを有し、前記被駆動部が前記
ジョイントの部分で繰り返し折れ曲がり動作をするマイ
クロアクチュエータであって、前記駆動部は、前記固定
電極と前記可動電極との間に電圧が印加されることによ
り発生する静電力により前記被駆動部を駆動するもので
あり、前記被駆動部は、前記駆動部で発生される力の方
向と、当該被駆動部の変位の方向とが異なるものである
ことを特徴とする。
【００１２】本発明のマイクロアクチュエータには、前
記駆動部および被駆動部が同一基板内に集積されている
ものがある。
記駆動部および被駆動部が同一基板内に集積されている
ものがある。
【００１３】本発明のマイクロアクチュエータには、前
記駆動部で発生する力の方向が、基板面に平行変位であ
るものや、前記駆動部で発生する力の方向が、基板面内
回転方向であるものがある。
記駆動部で発生する力の方向が、基板面に平行変位であ
るものや、前記駆動部で発生する力の方向が、基板面内
回転方向であるものがある。
【００１４】前記ジョイントには、金属薄膜によって成
るもの、高分子膜によって成るもの、。セラミック薄膜
によって成るもの、超弾性薄膜によって成るものがあ
る。
るもの、高分子膜によって成るもの、。セラミック薄膜
によって成るもの、超弾性薄膜によって成るものがあ
る。
【００１５】本発明の光偏向器は、本発明のマイクロア
クチュエータを有し、該マイクロアクチュエータの被駆
動部の少なくとも１箇所に反射面を備え、この反射面に
照射した光を走査させることを特徴とする。
クチュエータを有し、該マイクロアクチュエータの被駆
動部の少なくとも１箇所に反射面を備え、この反射面に
照射した光を走査させることを特徴とする。
【００１６】前記反射面には、金属膜によって成るも
の、金属蒸着膜によって成るもの、金属メッキ膜によっ
て成るもの、単結晶金属薄膜によって成るもの、液相成
長単結晶金属薄膜によって成ることものがある。
の、金属蒸着膜によって成るもの、金属メッキ膜によっ
て成るもの、単結晶金属薄膜によって成るもの、液相成
長単結晶金属薄膜によって成ることものがある。
【００１７】本発明の光走査装置は、薄膜形状の片持ち
梁に光導波路と導電性を有する第１の導電領域を有し、
前記導波路近傍または前記片持ち梁内に絶縁領域を有
し、該絶縁領域を挟んで導電性を有する第２の導電領域
が配置され、前記片持ち梁内の第１の導電領域と第２の
導電領域との間に生じる静電力と前記片持ち梁が変形か
ら復元する弾性力により、第２の導電領域を含む構造の
形状に沿って薄膜形状の片持ち梁を動かすことにより、
前記片持ち梁の根元に配置された光源から前記片持ち梁
内に配置された光導波路に導入された光ビームを動かす
ことを特徴とする。
梁に光導波路と導電性を有する第１の導電領域を有し、
前記導波路近傍または前記片持ち梁内に絶縁領域を有
し、該絶縁領域を挟んで導電性を有する第２の導電領域
が配置され、前記片持ち梁内の第１の導電領域と第２の
導電領域との間に生じる静電力と前記片持ち梁が変形か
ら復元する弾性力により、第２の導電領域を含む構造の
形状に沿って薄膜形状の片持ち梁を動かすことにより、
前記片持ち梁の根元に配置された光源から前記片持ち梁
内に配置された光導波路に導入された光ビームを動かす
ことを特徴とする。
【００１８】本発明の光走査装置には、前記第２の導電
領域を含む構造を２つ有し、これらが前記片持ち梁を挟
んで対峙するものがある。
領域を含む構造を２つ有し、これらが前記片持ち梁を挟
んで対峙するものがある。
【００１９】本発明の光走査装置には、前記片持ち梁内
の第１の導電領域と第２の導電領域との間に生じる静電
力が、該片持ち梁の根元の部分から徐々に有効に働くも
の、２つの電極に電圧を加えることにより生じさせるも
の、第２の導電領域に電圧を加えるものがある。
の第１の導電領域と第２の導電領域との間に生じる静電
力が、該片持ち梁の根元の部分から徐々に有効に働くも
の、２つの電極に電圧を加えることにより生じさせるも
の、第２の導電領域に電圧を加えるものがある。
【００２０】本発明の光走査装置では、前記第１の導電
領域の一部または全部が半導体材料からなることが可能
である。
領域の一部または全部が半導体材料からなることが可能
である。
【００２１】
【作用】上述の構成の光偏向器は、ジョイントを用いて
固定電極、可動電極、被可動部を接続することにより、
駆動の力を受ける部分と、反射面を分離し、反射面の変
位方向が一義的に決まり、かつ入射方向と出射方向が自
由に選べる構成で、固定電極と可動電極の間に電圧を印
加することにより発生する静電力により、反射面を設け
てある被駆動部を駆動し、光偏向を行う。
固定電極、可動電極、被可動部を接続することにより、
駆動の力を受ける部分と、反射面を分離し、反射面の変
位方向が一義的に決まり、かつ入射方向と出射方向が自
由に選べる構成で、固定電極と可動電極の間に電圧を印
加することにより発生する静電力により、反射面を設け
てある被駆動部を駆動し、光偏向を行う。
【００２２】また、本発明の光走査装置において用いら
れるアクチュエータには、薄膜材料・構造を用いて作製
されるアクチュエータが適用される。一般的には、アク
チュエータの形態としてはカンチレバー（片持ち梁）、
両持ち梁、メンブレン、ヒンジ、モータ、などさまざま
な形態が考えられる。それぞれのアクチュエータの駆動
方法としては、圧電効果を利用したバイモルフやユニモ
ルフ、対抗電極を用いた静電駆動、熱を利用するバイメ
タル・形状記憶合金、電場などにより体積変化を利用す
るもの、気体の圧力により変位するもの、などがある。
中でも対抗電極を用いた静電駆動は、薄膜形状のカンチ
レバ型の光導波路を変位させ、光を偏向させて用いる場
合には余り力を必要としない点で有利である。
れるアクチュエータには、薄膜材料・構造を用いて作製
されるアクチュエータが適用される。一般的には、アク
チュエータの形態としてはカンチレバー（片持ち梁）、
両持ち梁、メンブレン、ヒンジ、モータ、などさまざま
な形態が考えられる。それぞれのアクチュエータの駆動
方法としては、圧電効果を利用したバイモルフやユニモ
ルフ、対抗電極を用いた静電駆動、熱を利用するバイメ
タル・形状記憶合金、電場などにより体積変化を利用す
るもの、気体の圧力により変位するもの、などがある。
中でも対抗電極を用いた静電駆動は、薄膜形状のカンチ
レバ型の光導波路を変位させ、光を偏向させて用いる場
合には余り力を必要としない点で有利である。
【００２３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２４】図１は本発明の第１の実施例のアクチュエ
ータ１０を表す斜視図である。固定電極１１、支持板１
６、および支持梁１３、１３1 はＳｉからなる同一基板
（不図示）上に固定されている。可動電極１２、被駆動
部１４、１５、支持板１６は、ジョイント１９、１８、
１７を介して接続されている。
ータ１０を表す斜視図である。固定電極１１、支持板１
６、および支持梁１３、１３1 はＳｉからなる同一基板
（不図示）上に固定されている。可動電極１２、被駆動
部１４、１５、支持板１６は、ジョイント１９、１８、
１７を介して接続されている。
【００２５】本実施例の固定電極１１と可動電極１２
は、マイクロメカニクス技術により作製される前述のく
し型のリニアマイクロアクチュエータとした。
は、マイクロメカニクス技術により作製される前述のく
し型のリニアマイクロアクチュエータとした。
【００２６】本実施例のアクチュエータ１０の動作を図
２を用いて説明する。固定電極と可動電極１２の間に電
圧を印加することにより、可動電極１２は、静電引力に
より基板と平行に繰り返し平行動作をする（図２（ａ）
矢印Ｂ方向）。これにともない、被駆動部１４、１５も
ジョイント部分で繰り返し折れ曲がり動作を行い（図２
（ｂ）矢印Ｃ方向）、基板に平行に発生した力を基板に
垂直の方向に転換する。
２を用いて説明する。固定電極と可動電極１２の間に電
圧を印加することにより、可動電極１２は、静電引力に
より基板と平行に繰り返し平行動作をする（図２（ａ）
矢印Ｂ方向）。これにともない、被駆動部１４、１５も
ジョイント部分で繰り返し折れ曲がり動作を行い（図２
（ｂ）矢印Ｃ方向）、基板に平行に発生した力を基板に
垂直の方向に転換する。
【００２７】図３は本発明の第１の実施例のアクチュエ
ータ１０を用いた光偏向器８６の斜視図である。図１に
示したアクチュエータ１０の被駆動部１４に反射板３１
を備えている。入射光３２に対し、印加電圧による可動
電極１２の変位の違いで被駆動部１４の角度が変化し、
走査角度θの範囲で出射光３３が走査される構成になっ
ている。
ータ１０を用いた光偏向器８６の斜視図である。図１に
示したアクチュエータ１０の被駆動部１４に反射板３１
を備えている。入射光３２に対し、印加電圧による可動
電極１２の変位の違いで被駆動部１４の角度が変化し、
走査角度θの範囲で出射光３３が走査される構成になっ
ている。
【００２８】このように構成された光偏向器８６は、駆
動部と反射面が分離されているため、反射面の力を受け
る方向が一義的に決定し、回転等の外乱効果を受けな
い。また、同じ理由により、角度の精密制御も容易にな
る。さらには、電圧印加による角度制御にジョイントが
寄与していないため、ジョイント材を自由に選ぶことが
でき、ばね定数が十分小さく耐久性に優れた高分子膜等
の絶縁物を利用できる。
動部と反射面が分離されているため、反射面の力を受け
る方向が一義的に決定し、回転等の外乱効果を受けな
い。また、同じ理由により、角度の精密制御も容易にな
る。さらには、電圧印加による角度制御にジョイントが
寄与していないため、ジョイント材を自由に選ぶことが
でき、ばね定数が十分小さく耐久性に優れた高分子膜等
の絶縁物を利用できる。
【００２９】次に本発明のアクチュエータおよび光偏向
器の作製工程の１例を図４を用いて略説明する。図４は
図１のＡ−Ａ線断面図である。シリコンからなる基板４
１にリンをイオン注入した後、絶縁層として熱酸化膜４
２を５０００Å形成し、さらにこの上に減圧ＣＶＤ（Ｌ
ＰＣＶＤ）によりシリコン窒化膜４３を１５００Å作製
する。この絶縁層の一部を、フォトリソグラフィとエッ
チングによりパターニングしてコンタクトホール４４を
形成する（図４（ａ））。エッチングはＣＦ4を反応ガ
スとして用い、ドライエッチングを行ったが、バッファ
ふっ酸等によるウェットエッチングでもかまわない。次
いで、第１リンドーピングポリシリコン層をＬＰＣＶＤ
により３０００Å作製した後、パターニングにより電気
シールド部４５を形成した（図４（ｂ））。ただし、リ
ンはポリシリコン形成後、イオン注入法によって注入し
てもかまわない。真空スパッタリング法により犠牲層シ
リコン酸化膜４６を形成（図４（ｃ））、パターニング
した後、リンドーピングポリシリコン膜４７をＬＰＣＶ
Ｄにより２μｍ作製する。リンを、イオン注入法によっ
て注入してもかまわないのは言うまでもない。リンドー
ピングポリシリコン膜４７をパターニングして固定電
極、駆動部、被駆動部、支持板、ジョイントを形成する
（図４（ｄ））。ここではジョイントとしてポリシリコ
ンを用いたが、もちろん、バネ定数が十分小さいもので
あれば、他の金属膜を成膜したり、高分子膜を形成して
も良い。ふっ酸水溶液により、犠牲層シリコン酸化膜を
除去することにより図１に示すマイクロアクチュエータ
１０を形成する（図４（ｅ））。また、犠牲層を除去す
る前に、被駆動部の一部に金属蒸着膜４８を成膜し、パ
ターニングして反射面を形成することにより、図３に示
す光偏向器８６を作製する（図４（ｆ））。
器の作製工程の１例を図４を用いて略説明する。図４は
図１のＡ−Ａ線断面図である。シリコンからなる基板４
１にリンをイオン注入した後、絶縁層として熱酸化膜４
２を５０００Å形成し、さらにこの上に減圧ＣＶＤ（Ｌ
ＰＣＶＤ）によりシリコン窒化膜４３を１５００Å作製
する。この絶縁層の一部を、フォトリソグラフィとエッ
チングによりパターニングしてコンタクトホール４４を
形成する（図４（ａ））。エッチングはＣＦ4を反応ガ
スとして用い、ドライエッチングを行ったが、バッファ
ふっ酸等によるウェットエッチングでもかまわない。次
いで、第１リンドーピングポリシリコン層をＬＰＣＶＤ
により３０００Å作製した後、パターニングにより電気
シールド部４５を形成した（図４（ｂ））。ただし、リ
ンはポリシリコン形成後、イオン注入法によって注入し
てもかまわない。真空スパッタリング法により犠牲層シ
リコン酸化膜４６を形成（図４（ｃ））、パターニング
した後、リンドーピングポリシリコン膜４７をＬＰＣＶ
Ｄにより２μｍ作製する。リンを、イオン注入法によっ
て注入してもかまわないのは言うまでもない。リンドー
ピングポリシリコン膜４７をパターニングして固定電
極、駆動部、被駆動部、支持板、ジョイントを形成する
（図４（ｄ））。ここではジョイントとしてポリシリコ
ンを用いたが、もちろん、バネ定数が十分小さいもので
あれば、他の金属膜を成膜したり、高分子膜を形成して
も良い。ふっ酸水溶液により、犠牲層シリコン酸化膜を
除去することにより図１に示すマイクロアクチュエータ
１０を形成する（図４（ｅ））。また、犠牲層を除去す
る前に、被駆動部の一部に金属蒸着膜４８を成膜し、パ
ターニングして反射面を形成することにより、図３に示
す光偏向器８６を作製する（図４（ｆ））。
【００３０】このようにして作製したマイクロアクチュ
エータおよび光偏向器は、小型かつ軽量にさらにはアレ
イ化することもできる。可動電極に備わったビームの長
さ２００μｍ櫛形固定電極の櫛の数１１、櫛のギャップ
２μｍ、被駆動部の長さ５０μｍとしたところ、０．１
μｍ／Ｖの変位を得た。つまり、印加電圧４０Ｖで４μ
ｍの変位を得、垂直方向に約２０μｍの変位が達成でき
た。さらにこのアクチュエータを用いて作製した光偏向
器では、図３中に示した方向に走査角度θ＝９０°〜４
４°の走査を達成した。
エータおよび光偏向器は、小型かつ軽量にさらにはアレ
イ化することもできる。可動電極に備わったビームの長
さ２００μｍ櫛形固定電極の櫛の数１１、櫛のギャップ
２μｍ、被駆動部の長さ５０μｍとしたところ、０．１
μｍ／Ｖの変位を得た。つまり、印加電圧４０Ｖで４μ
ｍの変位を得、垂直方向に約２０μｍの変位が達成でき
た。さらにこのアクチュエータを用いて作製した光偏向
器では、図３中に示した方向に走査角度θ＝９０°〜４
４°の走査を達成した。
【００３１】ここでは、Ｓｉ基板を用いたが、ガラス基
板上に駆動部、固定電極等の構造体を接合する方法を用
いてもよい。
板上に駆動部、固定電極等の構造体を接合する方法を用
いてもよい。
【００３２】図５は本発明の第２の実施例のアクチュエ
ータを表す斜視図である。可動電極５２、被駆動部５
３、５４、固定支持板５５はジョイント５８、５７、５
６によって接続され、可動電極５２は支持梁５９、５９
1 に支えられている。固定電極５１は図１の固定電極１
１と同様のものである。本実施例のアクチュエータも第
１の実施例のアクチュエータと同様、固定電極、可動電
極はマイクロメカニクス技術を用いたリニアアクチュエ
ータとした。
ータを表す斜視図である。可動電極５２、被駆動部５
３、５４、固定支持板５５はジョイント５８、５７、５
６によって接続され、可動電極５２は支持梁５９、５９
1 に支えられている。固定電極５１は図１の固定電極１
１と同様のものである。本実施例のアクチュエータも第
１の実施例のアクチュエータと同様、固定電極、可動電
極はマイクロメカニクス技術を用いたリニアアクチュエ
ータとした。
【００３３】作製方法も第１のアクチュエータと同様で
ある。図６は本実施例のアクチュエータの動作を説明す
る図である。図５に示す固定電極５１、可動電極５２に
電圧を印加することによって、可動電極５２が基板（不
図示）と平行方向に変位をする（図６（ａ）矢印Ｄ方
向）。これにより被駆動部１４、１５も力を受け、基板
と平行かつ可動電極１２の変位方向と垂直の方向（図６
（ｂ）矢印Ｅ方向）に変位することが可能になった。
ある。図６は本実施例のアクチュエータの動作を説明す
る図である。図５に示す固定電極５１、可動電極５２に
電圧を印加することによって、可動電極５２が基板（不
図示）と平行方向に変位をする（図６（ａ）矢印Ｄ方
向）。これにより被駆動部１４、１５も力を受け、基板
と平行かつ可動電極１２の変位方向と垂直の方向（図６
（ｂ）矢印Ｅ方向）に変位することが可能になった。
【００３４】また、このアクチュエータの被駆動部分に
反射板を形成すれば、第１のアクチュエータと同様、光
偏向器が得られる。
反射板を形成すれば、第１のアクチュエータと同様、光
偏向器が得られる。
【００３５】図７は本発明の第３の実施例のアクチュエ
ータを表す斜視図である。可動電極７２、被駆動部７
４、７５は、ジョイント７９、７８、７７で接続されて
いる。矢印Ｆ方向に水平に回転する可動電極７２は８枚
ばねのロータで構成されている。この可動電極７２の一
端に突起７２1 が形成され、突起７２1 は被駆動部７３
に形成されスリット７３1 に係合している。これによ
り、可動電極７２が矢印Ｆ方向に回転すると、被駆動部
７３は矢印Ｇ方向に駆動され、被駆動部７４、７５を接
続するジョイント７８は矢印Ｈ方向に往復移動する。こ
こで示した駆動手段は、前述のマイクロモータとした。
ータを表す斜視図である。可動電極７２、被駆動部７
４、７５は、ジョイント７９、７８、７７で接続されて
いる。矢印Ｆ方向に水平に回転する可動電極７２は８枚
ばねのロータで構成されている。この可動電極７２の一
端に突起７２1 が形成され、突起７２1 は被駆動部７３
に形成されスリット７３1 に係合している。これによ
り、可動電極７２が矢印Ｆ方向に回転すると、被駆動部
７３は矢印Ｇ方向に駆動され、被駆動部７４、７５を接
続するジョイント７８は矢印Ｈ方向に往復移動する。こ
こで示した駆動手段は、前述のマイクロモータとした。
【００３６】本実施例のアクチュエータはマイクロモー
タの回転にともない、被駆動部が第１のアクチュエータ
と同様の動きを行う。この構成により、基板面内回転駆
動力を、基板に垂直な変位に変換する。
タの回転にともない、被駆動部が第１のアクチュエータ
と同様の動きを行う。この構成により、基板面内回転駆
動力を、基板に垂直な変位に変換する。
【００３７】本実施例のアクチュエータの作製方法とし
ては、マイクロメカニクス技術のマイクロモータを形成
する技術を用い、マイクロモータ形成過程において同時
に被駆動部を作り込み、さらにジョイントは、第一の実
施例と同様に作り込みアクチュエータを形成した。
ては、マイクロメカニクス技術のマイクロモータを形成
する技術を用い、マイクロモータ形成過程において同時
に被駆動部を作り込み、さらにジョイントは、第一の実
施例と同様に作り込みアクチュエータを形成した。
【００３８】またここでは、ローターが８枚ばねのマイ
クロモータを用いているが、４枚ばね、６枚ばね、ある
いは多角柱、円柱のマイクロモータでもかまわない。ま
た、アナログ的でなくデジタルに駆動する場合は、マイ
クロステッピングモータを用いても良いことは言うまで
もない。
クロモータを用いているが、４枚ばね、６枚ばね、ある
いは多角柱、円柱のマイクロモータでもかまわない。ま
た、アナログ的でなくデジタルに駆動する場合は、マイ
クロステッピングモータを用いても良いことは言うまで
もない。
【００３９】このようにして作製したアクチュエータ
は、回転部半径１００μｍ、空隙１．５μｍ、被可動部
の長さ８０μｍとし各固定電極に７０Ｖ印加することに
より回転を始め、可動駆動部は平行方向に８０μｍ繰り
返し往復動作が可能になった。これにともない被駆動部
も力を受け、基板と垂直の方向に８０μｍの変位を達成
した。また、この第３のアクチュエータを用いて作製し
た光偏向器は、θ＝８７°〜−９０°の走査が達成され
た。
は、回転部半径１００μｍ、空隙１．５μｍ、被可動部
の長さ８０μｍとし各固定電極に７０Ｖ印加することに
より回転を始め、可動駆動部は平行方向に８０μｍ繰り
返し往復動作が可能になった。これにともない被駆動部
も力を受け、基板と垂直の方向に８０μｍの変位を達成
した。また、この第３のアクチュエータを用いて作製し
た光偏向器は、θ＝８７°〜−９０°の走査が達成され
た。
【００４０】図８は本発明の第４の実施例のアクチュエ
ータを表す斜視図である。可動電極８１、被駆動部８
２、８３、８４、固定支持板８５はジョイント７８、７
７、７６によって接続されている。本実施例のアクチュ
エータも第３のアクチュエータと同様、駆動手段はマイ
クロメカニクス技術を用いたマイクロモータとした。
ータを表す斜視図である。可動電極８１、被駆動部８
２、８３、８４、固定支持板８５はジョイント７８、７
７、７６によって接続されている。本実施例のアクチュ
エータも第３のアクチュエータと同様、駆動手段はマイ
クロメカニクス技術を用いたマイクロモータとした。
【００４１】本実施例のアクチュエータの動作は、マイ
クロモータの回転にともない可動部が第２のアクチュエ
ータとほぼ同様の動きを行う。この構成により、基板面
内の回転駆動力基板面に平行にかつ駆動板に垂直の方向
に変位を変換する。
クロモータの回転にともない可動部が第２のアクチュエ
ータとほぼ同様の動きを行う。この構成により、基板面
内の回転駆動力基板面に平行にかつ駆動板に垂直の方向
に変位を変換する。
【００４２】作製方法も第２、第３のアクチュエータと
同様に作製した。
同様に作製した。
【００４３】なお、図９のように２つあるいはそれ以上
のアクチュエータ１０1 、１０2 を一緒に作り込むこと
ができる。
のアクチュエータ１０1 、１０2 を一緒に作り込むこと
ができる。
【００４４】光偏向器８６は、例えば図１０の様にして
１次元ラインを高速走査する、レーザビームスキャナと
して使うことができる。ほかにも、駆動方法と出射方向
を考慮し光スイッチ、光スキャナなど応用に用いること
が可能である。
１次元ラインを高速走査する、レーザビームスキャナと
して使うことができる。ほかにも、駆動方法と出射方向
を考慮し光スイッチ、光スキャナなど応用に用いること
が可能である。
【００４５】以上、本発明のアクチュエータの実施例
と、この内いくつかのアクチュエータを用いた光偏向器
の実施例について説明したが、どのアクチュエータを用
いた光偏向器でも同様の効果があるのは言うまでもな
い。使用目的に応じて、アクチュエータの構成を選び、
入射光に対する出射光の方向を選ぶこともできる。ま
た、ここでは、固定支持板の隣の被駆動部の一部に反射
板を備えたものを示したが、他の被駆動部、あるいは被
駆動部全面に反射板を備えた光偏向器でもかまわない。
と、この内いくつかのアクチュエータを用いた光偏向器
の実施例について説明したが、どのアクチュエータを用
いた光偏向器でも同様の効果があるのは言うまでもな
い。使用目的に応じて、アクチュエータの構成を選び、
入射光に対する出射光の方向を選ぶこともできる。ま
た、ここでは、固定支持板の隣の被駆動部の一部に反射
板を備えたものを示したが、他の被駆動部、あるいは被
駆動部全面に反射板を備えた光偏向器でもかまわない。
【００４６】以下、実施態様例（図１１）において本発
明の光走査装置の基本構成を説明する。
明の光走査装置の基本構成を説明する。
【００４７】図１１に示す実施態様例において用いられ
るアクチュエータの基本構成は絶縁性の層１０１ａを挟
んで、２個の導電性の領域１０２ａ、１０３ａを有する
静電容量構造である構造が適用される。一方の導電性領
域１０３ａは、光導波路１０４と一緒に薄膜形状の片持
ち梁１０５内に組み込まれている。光導波路１０４は膜
の全領域であっても部分的であってもよい。導電性領域
１０２は片持ち梁１０５と片側の根元部１０６ａで接
し、先に行くほど細くなっている局面構造を持つ。先端
までの傾斜形状に関しては、局面が連続で局面構造の接
線が片持ち梁１０５の面と一致していればよく、局面の
形状連続であれば、どのような形状でもよいが、好まし
くは円弧、楕円の一部、放物線、双曲線であれば良い。
本発明においては図１１に示すように、導電性領域をも
う一組配置することが好ましい。すなわち、梁内第２の
導電性領域１０３ｂと、導電性領域１０２ａと梁１０５
の反対側に絶縁層１０１ｂを挟んで導電性領域１０２ｂ
を設ける。このことにより梁の変位を、梁に対して対称
的に生じさせることができる。しかしながら導電性領域
を一組配置するだけでも十分な機能を発生させることが
できる。不図示の光源から出射された光は光導波路１０
４に導入され、図示矢印方向（左から右）へ進み、光導
波路１０４先端から出射する。
るアクチュエータの基本構成は絶縁性の層１０１ａを挟
んで、２個の導電性の領域１０２ａ、１０３ａを有する
静電容量構造である構造が適用される。一方の導電性領
域１０３ａは、光導波路１０４と一緒に薄膜形状の片持
ち梁１０５内に組み込まれている。光導波路１０４は膜
の全領域であっても部分的であってもよい。導電性領域
１０２は片持ち梁１０５と片側の根元部１０６ａで接
し、先に行くほど細くなっている局面構造を持つ。先端
までの傾斜形状に関しては、局面が連続で局面構造の接
線が片持ち梁１０５の面と一致していればよく、局面の
形状連続であれば、どのような形状でもよいが、好まし
くは円弧、楕円の一部、放物線、双曲線であれば良い。
本発明においては図１１に示すように、導電性領域をも
う一組配置することが好ましい。すなわち、梁内第２の
導電性領域１０３ｂと、導電性領域１０２ａと梁１０５
の反対側に絶縁層１０１ｂを挟んで導電性領域１０２ｂ
を設ける。このことにより梁の変位を、梁に対して対称
的に生じさせることができる。しかしながら導電性領域
を一組配置するだけでも十分な機能を発生させることが
できる。不図示の光源から出射された光は光導波路１０
４に導入され、図示矢印方向（左から右）へ進み、光導
波路１０４先端から出射する。
【００４８】図１１の実施態様例に用いられるアクチュ
エータは、導電性領域１０２ａと導電性領域１０３ａと
に電圧を印加する事により、まず片持ち梁１０５の根元
１０６ａに強い静電吸引力を生じる。そのために導電性
領域１０２ａ、１０３ａの空隙が狭くなり、梁１０４が
徐々に導電性領域に近づくので、最終的には梁の先端部
が導電領域の局面形状と同様になるように接する。この
場合、梁の剛性と局面形状との兼ね合いで必ずしも同様
にならない場合もある。次に印加電圧を取り去ると、梁
はその剛性に従って元の位置に戻る。元の位置に戻った
時点で今度は電圧を導電性領域１０２ｂ、１０３ｂに印
加すると再び静電吸引力が働き、今度は導電性領域１０
３ｂ、１０２ｂが引き合って徐々に近づき梁の先端部が
１０２ｂに近づくように動く。電圧印加、切り替えのタ
イミングは梁が中央に来たときでも良いし、ずれた状態
でも梁の動きに合わせて印加し、滑らかな動きをつくる
ことができる。印加する電圧の種類は直流、交流、パル
スなどの中から選ばれる。最終的には光が投射される面
の形状に合わせてその動きが希望の動きになるように電
圧およびその種類を選択する。図１１の実施態様例では
梁の中にある導電性領域１０３ａ、１０３ｂは対称の配
置で別のものとしているが、非対称であったり、導電性
領域が重畳されている、すなわち導電性領域が一つであ
ってもよい。本発明の光走査装置に用いられる導電性領
域を構成する材料としては、通常の金属材料と言われる
物は何でも用いられる。例えば、アルミ、鉄、ＳＵＳ、
銅、真ちゅう、金、ニッケル、タングステン、クロムな
どである。また半導体も用いることが可能である。例え
ば、単結晶、非単結晶を問わずＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳ
ｅなどである。また酸化物の導体も使用可能である。例
えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ 2 、ＺｎＯ2 などである。
エータは、導電性領域１０２ａと導電性領域１０３ａと
に電圧を印加する事により、まず片持ち梁１０５の根元
１０６ａに強い静電吸引力を生じる。そのために導電性
領域１０２ａ、１０３ａの空隙が狭くなり、梁１０４が
徐々に導電性領域に近づくので、最終的には梁の先端部
が導電領域の局面形状と同様になるように接する。この
場合、梁の剛性と局面形状との兼ね合いで必ずしも同様
にならない場合もある。次に印加電圧を取り去ると、梁
はその剛性に従って元の位置に戻る。元の位置に戻った
時点で今度は電圧を導電性領域１０２ｂ、１０３ｂに印
加すると再び静電吸引力が働き、今度は導電性領域１０
３ｂ、１０２ｂが引き合って徐々に近づき梁の先端部が
１０２ｂに近づくように動く。電圧印加、切り替えのタ
イミングは梁が中央に来たときでも良いし、ずれた状態
でも梁の動きに合わせて印加し、滑らかな動きをつくる
ことができる。印加する電圧の種類は直流、交流、パル
スなどの中から選ばれる。最終的には光が投射される面
の形状に合わせてその動きが希望の動きになるように電
圧およびその種類を選択する。図１１の実施態様例では
梁の中にある導電性領域１０３ａ、１０３ｂは対称の配
置で別のものとしているが、非対称であったり、導電性
領域が重畳されている、すなわち導電性領域が一つであ
ってもよい。本発明の光走査装置に用いられる導電性領
域を構成する材料としては、通常の金属材料と言われる
物は何でも用いられる。例えば、アルミ、鉄、ＳＵＳ、
銅、真ちゅう、金、ニッケル、タングステン、クロムな
どである。また半導体も用いることが可能である。例え
ば、単結晶、非単結晶を問わずＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳ
ｅなどである。また酸化物の導体も使用可能である。例
えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ 2 、ＺｎＯ2 などである。
【００４９】本発明の光走査装置に用いられる絶縁性の
領域を構成する材料としては、例えば、ＳｉＯ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 、ＳｉＯx 、ＳｉＯＮx 、Ｓｉ：Ｎ：Ｈ、ガラス
などが用いられる。本発明の光走査装置の構造を作製す
るプロセスに関しては、従来から用いられている部品を
ミリからマイクロメータのオーダに小型化して組み立て
る方法や、好ましくは半導体のプロセス技術や薄膜堆積
・エッチング技術が用いられる。また、膜厚方向に深い
構造を形成するためにはＸ線を用いたリソグラフィを使
用することも可能である。
領域を構成する材料としては、例えば、ＳｉＯ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 、ＳｉＯx 、ＳｉＯＮx 、Ｓｉ：Ｎ：Ｈ、ガラス
などが用いられる。本発明の光走査装置の構造を作製す
るプロセスに関しては、従来から用いられている部品を
ミリからマイクロメータのオーダに小型化して組み立て
る方法や、好ましくは半導体のプロセス技術や薄膜堆積
・エッチング技術が用いられる。また、膜厚方向に深い
構造を形成するためにはＸ線を用いたリソグラフィを使
用することも可能である。
【００５０】本発明の光走査装置において上記アクチュ
エータに接して配置される光源としては、発光ダイオー
ド、半導体レーザなどの発光素子、電子線、白色光源等
が考えられる。中でも半導体レーザはレーザビームプリ
ンタや干渉測定などの計測への応用など実用性が広い。
発光効率および温度特性の良い半導体レーザの構造とし
ては、多重量子井戸構造を採用したものなどがある。半
導体レーザから放出されたレーザ光は一般に拡散するた
め、集光が必要であるが、特に本発明のような微小なカ
ンチレバー近傍に作製された半導体レーザの光を集光す
るには、微小なコリメータレンズが必要である。そのよ
うなマイクロコリメータレンズの作製例としては、フォ
トリソグラフィ技術を用いた物がある（"Fabrication o
f activeIntegrated Optical Micro-Encoder" 1991 IEE
E Micro Electro Mechanical Systems Workshop,Procee
dings pp233-238）。
エータに接して配置される光源としては、発光ダイオー
ド、半導体レーザなどの発光素子、電子線、白色光源等
が考えられる。中でも半導体レーザはレーザビームプリ
ンタや干渉測定などの計測への応用など実用性が広い。
発光効率および温度特性の良い半導体レーザの構造とし
ては、多重量子井戸構造を採用したものなどがある。半
導体レーザから放出されたレーザ光は一般に拡散するた
め、集光が必要であるが、特に本発明のような微小なカ
ンチレバー近傍に作製された半導体レーザの光を集光す
るには、微小なコリメータレンズが必要である。そのよ
うなマイクロコリメータレンズの作製例としては、フォ
トリソグラフィ技術を用いた物がある（"Fabrication o
f activeIntegrated Optical Micro-Encoder" 1991 IEE
E Micro Electro Mechanical Systems Workshop,Procee
dings pp233-238）。
【００５１】本発明の光導波路の材料としては、導波さ
せる光に対して透明な誘電体層が用いられ、例えばガラ
ス、石英、ＳｉＯ2 、ＳｉＯx 、ＳｉＯx Ｎy 、Ｓｉ3
Ｎ4、Ｓｉ：Ｎ：Ｈ、ＺｎＳ、ＺｎＯなどが用いられ
る。光導波路中の光の拡散に対しては、導波路内の膜厚
方向と面内方向に沿って、材料に屈折率の変化をつける
ことにより、光を閉じこめ集光させることが可能であ
る。光源とアクチュエータは一つの基板上に一体に形成
しても良いし、外部の光源から光ファイバなどを用い
て、アクチュエータまで導いても良い。
せる光に対して透明な誘電体層が用いられ、例えばガラ
ス、石英、ＳｉＯ2 、ＳｉＯx 、ＳｉＯx Ｎy 、Ｓｉ3
Ｎ4、Ｓｉ：Ｎ：Ｈ、ＺｎＳ、ＺｎＯなどが用いられ
る。光導波路中の光の拡散に対しては、導波路内の膜厚
方向と面内方向に沿って、材料に屈折率の変化をつける
ことにより、光を閉じこめ集光させることが可能であ
る。光源とアクチュエータは一つの基板上に一体に形成
しても良いし、外部の光源から光ファイバなどを用い
て、アクチュエータまで導いても良い。
【００５２】本発明では上記の梁の先端部にマイクロコ
リメータレンズを形成して梁内の光導波路からでた光を
集光や、平行化することによって、スクリーン上の光ス
ポットの大きさを変化させたり、スクリーンとの距離を
小さくできる。レンズの作製方法は梁を作製してからレ
ンズを接着する方法でも良いし、好ましく光導波路を形
成する際に同じ材料を用いて作製する。レンズの形状は
断面が半円、半楕円、半長円などから選ばれ、梁の先端
の梁とレンズの間に焦点距離調節部を設けても良い。
リメータレンズを形成して梁内の光導波路からでた光を
集光や、平行化することによって、スクリーン上の光ス
ポットの大きさを変化させたり、スクリーンとの距離を
小さくできる。レンズの作製方法は梁を作製してからレ
ンズを接着する方法でも良いし、好ましく光導波路を形
成する際に同じ材料を用いて作製する。レンズの形状は
断面が半円、半楕円、半長円などから選ばれ、梁の先端
の梁とレンズの間に焦点距離調節部を設けても良い。
【００５３】これら、アクチュエータ、光源およびそれ
に付属する部品等を含めた素子を形成する基体として
は、その上部に素子を乗せて支えられる部材であれば何
でもよく、例えばＳｉウェハーに代表される半導体、ガ
ラス基板等の絶縁体、金属基板等の導体の中から選ば
れ、単結晶、非単結晶、いずれも可能で、場合によって
は高分子ポリマーなどの有機材料も使用可能である。
に付属する部品等を含めた素子を形成する基体として
は、その上部に素子を乗せて支えられる部材であれば何
でもよく、例えばＳｉウェハーに代表される半導体、ガ
ラス基板等の絶縁体、金属基板等の導体の中から選ば
れ、単結晶、非単結晶、いずれも可能で、場合によって
は高分子ポリマーなどの有機材料も使用可能である。
【００５４】本発明では、上記のアクチュエータと上記
の光源とを組み合わせて、新規な光走査装置を提供する
物である。また、本発明の光走査装置を同一半導体基板
上に複数作製しそれぞれ独立に動作させることによりス
クリーン上の走査スピードを向上させることも可能であ
る。以下適用例を挙げて本発明の光走査装置を詳細に説
明する。
の光源とを組み合わせて、新規な光走査装置を提供する
物である。また、本発明の光走査装置を同一半導体基板
上に複数作製しそれぞれ独立に動作させることによりス
クリーン上の走査スピードを向上させることも可能であ
る。以下適用例を挙げて本発明の光走査装置を詳細に説
明する。
【００５５】＜適用例１＞図１２（ａ）〜（ｇ）に本発
明の第１の適用例の光走査装置の作製方法並びにその構
造を示す。まず図１２（ａ）に示すように、基板２０１
として単結晶（１００）ウェハーの上に下部電極２０２
としてアルミを２０μｍ蒸着により形成した後、レジス
ト２０３を塗布してパターニングする。その際レジスト
２０３のベーギングの条件を調節して、レジストとアル
ミの密着性を制御する。アルミのエッチング液燐酸／硝
酸／酢酸／水の混合液でエッチングするとサイドエッチ
が深さ方向より速く進むため、レジスト２０３を除くと
図１２（ｂ）のような曲面を呈してエッチされ、残り下
部電極２０２が形成される。その形状は楕円弧の１／８
で下部電極２０２は基板２０１との接点で３０度の角度
を成す。次にレジスト２０４を塗布し、上部からドライ
エッチングにより図１２（ｃ）の構造のように平坦化を
行う。その上にプラズマＣＶＤ法で基板温度１００度で
ＳｉＮＨ膜２０５を形成し、続いて第１の電極２０６と
してアルミを蒸着にて形成、次に光導波路層２０７とし
てＳｉＯ2 をスパッタ法で堆積し、再び第２の電極２０
８としてアルミをその上に形成し、最後にＳｉＮＨ膜２
０９を基板温度１００度で堆積する（図１２（ｄ））。
図１２（ｄ）で堆積した５層の膜を上から順番に、レジ
ストマスクを使ってパターニングする。エッチングには
ＳｉＮＨ、ＳｉＯ2 はＣＦ 4 のドライエッチング、アル
ミは燐酸／硝酸／酢酸／水の混合液を用いた。その際取
り出し用の電極を同時に作製する（図１２（ｅ））。次
に、基板２０１のＳｉを裏面からＳＦ６のＲＩＥにより
エッチングし、下部電極２０２の端部２０４ｆを基板２
０１のエッチング端部と合わせ込む（図１２（ｆ））。
明の第１の適用例の光走査装置の作製方法並びにその構
造を示す。まず図１２（ａ）に示すように、基板２０１
として単結晶（１００）ウェハーの上に下部電極２０２
としてアルミを２０μｍ蒸着により形成した後、レジス
ト２０３を塗布してパターニングする。その際レジスト
２０３のベーギングの条件を調節して、レジストとアル
ミの密着性を制御する。アルミのエッチング液燐酸／硝
酸／酢酸／水の混合液でエッチングするとサイドエッチ
が深さ方向より速く進むため、レジスト２０３を除くと
図１２（ｂ）のような曲面を呈してエッチされ、残り下
部電極２０２が形成される。その形状は楕円弧の１／８
で下部電極２０２は基板２０１との接点で３０度の角度
を成す。次にレジスト２０４を塗布し、上部からドライ
エッチングにより図１２（ｃ）の構造のように平坦化を
行う。その上にプラズマＣＶＤ法で基板温度１００度で
ＳｉＮＨ膜２０５を形成し、続いて第１の電極２０６と
してアルミを蒸着にて形成、次に光導波路層２０７とし
てＳｉＯ2 をスパッタ法で堆積し、再び第２の電極２０
８としてアルミをその上に形成し、最後にＳｉＮＨ膜２
０９を基板温度１００度で堆積する（図１２（ｄ））。
図１２（ｄ）で堆積した５層の膜を上から順番に、レジ
ストマスクを使ってパターニングする。エッチングには
ＳｉＮＨ、ＳｉＯ2 はＣＦ 4 のドライエッチング、アル
ミは燐酸／硝酸／酢酸／水の混合液を用いた。その際取
り出し用の電極を同時に作製する（図１２（ｅ））。次
に、基板２０１のＳｉを裏面からＳＦ６のＲＩＥにより
エッチングし、下部電極２０２の端部２０４ｆを基板２
０１のエッチング端部と合わせ込む（図１２（ｆ））。
【００５６】上部電極２１１に関しては、これまで述べ
たプロセスのうち別途に図１２（ｂ）まで作製した基板
２１０の上部電極２１１の一部分をエッチングで除去し
て凹部２１１ｇを形成した後、基板２１０の一部をエッ
チング除去して基板２１０の形状加工を行う（図１２
（ｇ））。これは、リード線を梁２１５に接続できるよ
うにするためである。その後、絶縁層ＳｉＮＨの上部と
上部電極２１１の下部とを接合させる。接合に関しては
外部から治具を用いて上部電極２１１と下部電極２０２
の先が図１２（ｇ）のような構成になった位置で固定す
る方法を用いた。必要の無い部分の基板２１０をカッテ
ィング除去して図１２（ｇ）のようにでき上がる。上記
の方法で作製された片持ち梁型光走査装置の梁２１５の
長さは２０ｍｍ、厚さは５μｍ、幅は５ｍｍである。ま
た梁２１５の先端と下部電極２０２との間隔は５ｍｍで
あった。第１の電極２０６と下部電極２０２とに電圧５
０Ｖを加えたところ下部電極２０２に沿った形状に梁２
１５が変形した。次に電圧をパルスに変え、パルス高８
０Ｖ、デューティ５０、周波数２００Ｈｚで印加したと
ころ、梁２１５が基板２０１と垂直方向に最大振れ角４
５°で振動した。
たプロセスのうち別途に図１２（ｂ）まで作製した基板
２１０の上部電極２１１の一部分をエッチングで除去し
て凹部２１１ｇを形成した後、基板２１０の一部をエッ
チング除去して基板２１０の形状加工を行う（図１２
（ｇ））。これは、リード線を梁２１５に接続できるよ
うにするためである。その後、絶縁層ＳｉＮＨの上部と
上部電極２１１の下部とを接合させる。接合に関しては
外部から治具を用いて上部電極２１１と下部電極２０２
の先が図１２（ｇ）のような構成になった位置で固定す
る方法を用いた。必要の無い部分の基板２１０をカッテ
ィング除去して図１２（ｇ）のようにでき上がる。上記
の方法で作製された片持ち梁型光走査装置の梁２１５の
長さは２０ｍｍ、厚さは５μｍ、幅は５ｍｍである。ま
た梁２１５の先端と下部電極２０２との間隔は５ｍｍで
あった。第１の電極２０６と下部電極２０２とに電圧５
０Ｖを加えたところ下部電極２０２に沿った形状に梁２
１５が変形した。次に電圧をパルスに変え、パルス高８
０Ｖ、デューティ５０、周波数２００Ｈｚで印加したと
ころ、梁２１５が基板２０１と垂直方向に最大振れ角４
５°で振動した。
【００５７】＜適用例２＞適用例１の素子構造において
電圧を第１の電極と下部電極、第２の電極と上部電極の
交互にくわえた。まず第１電極と第２電極をアースに落
とし、上部電極と下部電極の間にパルス高±５０Ｖ、デ
ューティ５０、周波数２００Ｈｚで印加したところ、梁
が基板と垂直方向に梁の停止の位置から対称に±４０度
振れた。本構造の素子の光導波路部分の端部２１５から
光ファイバを用い、半導体レーザからの発光した光を導
入した。上記の条件で梁を振動させたところ、導入した
光が梁の先端部から放射され、スクリーン上に生じた輝
点をスキャンさせることができた。光源とスクリーンと
の距離を２５０ｍｍとしたとき、スクリーン上のスキャ
ン長さは２５０ｍｍであった。
電圧を第１の電極と下部電極、第２の電極と上部電極の
交互にくわえた。まず第１電極と第２電極をアースに落
とし、上部電極と下部電極の間にパルス高±５０Ｖ、デ
ューティ５０、周波数２００Ｈｚで印加したところ、梁
が基板と垂直方向に梁の停止の位置から対称に±４０度
振れた。本構造の素子の光導波路部分の端部２１５から
光ファイバを用い、半導体レーザからの発光した光を導
入した。上記の条件で梁を振動させたところ、導入した
光が梁の先端部から放射され、スクリーン上に生じた輝
点をスキャンさせることができた。光源とスクリーンと
の距離を２５０ｍｍとしたとき、スクリーン上のスキャ
ン長さは２５０ｍｍであった。
【００５８】＜適用例３＞図１３に基板に対して平行に
梁３１５を振動させるタイプの光走査装置の例を示す。
構造はガラス基板３０１上にアルミ電極３０２、３０３
が形成されており、それに接した光導波路３０８を挟ん
で電極３０６、３０７、それを挟んで絶縁層３０４、３
０５からなる梁が部分的に基板３０１から浮いた状態に
なっている。
梁３１５を振動させるタイプの光走査装置の例を示す。
構造はガラス基板３０１上にアルミ電極３０２、３０３
が形成されており、それに接した光導波路３０８を挟ん
で電極３０６、３０７、それを挟んで絶縁層３０４、３
０５からなる梁が部分的に基板３０１から浮いた状態に
なっている。
【００５９】作製プロセス（図１３のＸＹ断面の部分
で）を図１４（ａ）〜（ｈ）に示す。まず基板３０１上
に犠牲層として梁の稼働部分のパターン形状に２μｍの
レジスト３００を形成した後（図１４（ａ））、厚さ２
０μのアルミ層３１０を蒸着する（図１４（ｂ））。次
にレジストを用いフォトリソで電極形状を作製し、アル
ミ電極３０２、３０３、電極３０６、３０７とする（図
１４（ｃ））。電極のエッチングはＣＣＩ４のドライエ
ッチングを用いた。次にリフトオフ用のレジスト３１１
を２０μｍ塗布した（図１４（ｄ））。次に電極３０
２、３０３、３０６、３０７上のレジスト３１１以外の
レジスト３１１をフォトリソグラフィによりパターニン
グして除去した（図１４（ｅ））。続いてプラズマＣＶ
Ｄで絶縁膜を堆積するが、膜厚方向に屈折率勾配を付け
るため、まずＳｉＨ4 ／Ｏ2 の混合ガスでＳｉＯ2 膜３
１２を５μｍ堆積した後、窒素ガスを導入してＳｉＯＮ
膜３１３を１０μｍ堆積した後、窒素ガスをストップし
て５μｍのＳｉＯ2 膜３１４を堆積した（図１４
（ｆ））。ＳｉＯＮ膜３１３は後に図１４（ｈ）に示す
光導波路３０８となる。次にリフトオフによりアルミ電
極３０２、３０３上の絶縁膜を除去した後、再度レジス
トでカバーしてドライエッチングにより余分な絶縁膜を
取り去り（図１４（ｇ））、図１３のような素子形状を
作製した。最後に基板と梁の間の犠牲層であるレジスト
３００を溶剤で溶かして光導波路３０８を有する変位可
能な梁３１５を完成させた（図１４（ｈ））。次にそれ
ぞれの電極にボンディングにより引き出し端子を取り付
けた。梁の長さは１０ｍｍ、梁の高さは２０μｍ、厚さ
は２０μｍにした。この素子の電極３０６、３０７をア
ースにして、電極３０３、３０２に２００Ｈｚ、１００
Ｖの正弦波を印加したところ、梁が基板面と平行方向に
最大振れ角７５度で振動した。
で）を図１４（ａ）〜（ｈ）に示す。まず基板３０１上
に犠牲層として梁の稼働部分のパターン形状に２μｍの
レジスト３００を形成した後（図１４（ａ））、厚さ２
０μのアルミ層３１０を蒸着する（図１４（ｂ））。次
にレジストを用いフォトリソで電極形状を作製し、アル
ミ電極３０２、３０３、電極３０６、３０７とする（図
１４（ｃ））。電極のエッチングはＣＣＩ４のドライエ
ッチングを用いた。次にリフトオフ用のレジスト３１１
を２０μｍ塗布した（図１４（ｄ））。次に電極３０
２、３０３、３０６、３０７上のレジスト３１１以外の
レジスト３１１をフォトリソグラフィによりパターニン
グして除去した（図１４（ｅ））。続いてプラズマＣＶ
Ｄで絶縁膜を堆積するが、膜厚方向に屈折率勾配を付け
るため、まずＳｉＨ4 ／Ｏ2 の混合ガスでＳｉＯ2 膜３
１２を５μｍ堆積した後、窒素ガスを導入してＳｉＯＮ
膜３１３を１０μｍ堆積した後、窒素ガスをストップし
て５μｍのＳｉＯ2 膜３１４を堆積した（図１４
（ｆ））。ＳｉＯＮ膜３１３は後に図１４（ｈ）に示す
光導波路３０８となる。次にリフトオフによりアルミ電
極３０２、３０３上の絶縁膜を除去した後、再度レジス
トでカバーしてドライエッチングにより余分な絶縁膜を
取り去り（図１４（ｇ））、図１３のような素子形状を
作製した。最後に基板と梁の間の犠牲層であるレジスト
３００を溶剤で溶かして光導波路３０８を有する変位可
能な梁３１５を完成させた（図１４（ｈ））。次にそれ
ぞれの電極にボンディングにより引き出し端子を取り付
けた。梁の長さは１０ｍｍ、梁の高さは２０μｍ、厚さ
は２０μｍにした。この素子の電極３０６、３０７をア
ースにして、電極３０３、３０２に２００Ｈｚ、１００
Ｖの正弦波を印加したところ、梁が基板面と平行方向に
最大振れ角７５度で振動した。
【００６０】＜適用例４＞光源を導入して光走査を行わ
せるため、図１５に示される治具を作製して光ファイバ
５２０を接続した。治具５２２は高さ２０μｍで幅１５
ｍｍ、長さ５ｍｍのアルミ製で電極５０２、５０３を作
製するときに同時に作製する。その後、ファイバ５２２
の位置決めのために、光導波路の高さ・位置に合わせて
治具にＶ溝５２４を作製し、ファイバをＶ溝５２４に合
わせて接着する。梁の先端部分にマイクロコリメータレ
ンズ５２５を作製する。本適用例ではレンズの形状を半
円柱とした。レンズは光導波路５０８と同時に作製し
た。光源にハロゲンランプを用い光ファイバで導入した
光は光源とスクリーンの距離を２００ｍｍとしたとき、
スクリーン上のスキャン長さは２５０ｍｍであった。
せるため、図１５に示される治具を作製して光ファイバ
５２０を接続した。治具５２２は高さ２０μｍで幅１５
ｍｍ、長さ５ｍｍのアルミ製で電極５０２、５０３を作
製するときに同時に作製する。その後、ファイバ５２２
の位置決めのために、光導波路の高さ・位置に合わせて
治具にＶ溝５２４を作製し、ファイバをＶ溝５２４に合
わせて接着する。梁の先端部分にマイクロコリメータレ
ンズ５２５を作製する。本適用例ではレンズの形状を半
円柱とした。レンズは光導波路５０８と同時に作製し
た。光源にハロゲンランプを用い光ファイバで導入した
光は光源とスクリーンの距離を２００ｍｍとしたとき、
スクリーン上のスキャン長さは２５０ｍｍであった。
【００６１】＜適用例５＞図１６に光走査装置の梁の部
分が適用例３と異なる適用例を示す。適用例３と異なる
のは絶縁層の部分で電極６０２の側面に絶縁層６０４
を、電極６０３の側面に絶縁層６０５を配置した。絶縁
層の材料としては、ＳｉＯ2 を用い、光導波路と同じプ
ロセス段階で所望の形状にパターニングし、作製する。
この構造では梁の部分に絶縁層がないため軽くなって容
易に動くため、駆動電圧が適用例３に比較して２０Ｖ低
くなった。
分が適用例３と異なる適用例を示す。適用例３と異なる
のは絶縁層の部分で電極６０２の側面に絶縁層６０４
を、電極６０３の側面に絶縁層６０５を配置した。絶縁
層の材料としては、ＳｉＯ2 を用い、光導波路と同じプ
ロセス段階で所望の形状にパターニングし、作製する。
この構造では梁の部分に絶縁層がないため軽くなって容
易に動くため、駆動電圧が適用例３に比較して２０Ｖ低
くなった。
【００６２】＜適用例６＞本適用例は光源である半導体
レーザと光走査部とを一つの基板上にモノリシックに形
成した光走査装置の例で、概略を図１７に示す。作製方
法は、まずｎ型ＧａＡｓ基板７０１上に順次、バッファ
層７０２としてｎ型ＧａＡｓを１μｍ、クラッド層７０
３としてｎ型ＡｌＧａＡｓを２μｍ、ｎ型Ａｌ０．４Ｇ
ａ０．６Ａｓを２μｍ、活性領域７０４としてノンドー
プＧａＡｓ１００Å、Ａｌ０．２、Ｇａ０．８Ａｓ３０
Åを４回繰り返し最後にＧａＡｓ１００Å積層して、多
重量子井戸構造の活性領域７０４を形成した。次にクラ
ッド層７０５としてＰ型Ａｌ０．４Ｇａ０．８Ａｓを１
５μｍ、キャップ層７０６としてＧａＡｓを０．５μｍ
分子線エピタキシ法によって形成した。続いて電流注入
域を制限するために示すように活性層７０４の手前約
０．４μｍまでエッチングした後、スピンコートにより
ポリイミド７０７を形成しエッジの頂部分のみエッチン
グして注入域とした。次に配線電極７０８としてＣｒ−
Ａｕオーミック電極を形成した。さらに拡散のための熱
処理を行った後、共振面を形成するためにＧａＡｓ基板
をエッチングする。エッチングはＣｌ2 ガスを用いたＲ
ＩＢＥ法で行った。ここでキャビティ長は３００μｍで
ある。以上の手法により、半導体レーザを作製した。次
に、同一基板上に適用例４と同じ方法で梁、駆動用電
極、マイクロコリメータレンズを形成した。梁内の電極
と駆動用電極に電圧を加えて梁を変位させ、半導体レー
ザからでた光を一次元に走査して２００ｍｍ離したスク
リーン上の起点を２５０ｍｍスキャンさせることができ
た。
レーザと光走査部とを一つの基板上にモノリシックに形
成した光走査装置の例で、概略を図１７に示す。作製方
法は、まずｎ型ＧａＡｓ基板７０１上に順次、バッファ
層７０２としてｎ型ＧａＡｓを１μｍ、クラッド層７０
３としてｎ型ＡｌＧａＡｓを２μｍ、ｎ型Ａｌ０．４Ｇ
ａ０．６Ａｓを２μｍ、活性領域７０４としてノンドー
プＧａＡｓ１００Å、Ａｌ０．２、Ｇａ０．８Ａｓ３０
Åを４回繰り返し最後にＧａＡｓ１００Å積層して、多
重量子井戸構造の活性領域７０４を形成した。次にクラ
ッド層７０５としてＰ型Ａｌ０．４Ｇａ０．８Ａｓを１
５μｍ、キャップ層７０６としてＧａＡｓを０．５μｍ
分子線エピタキシ法によって形成した。続いて電流注入
域を制限するために示すように活性層７０４の手前約
０．４μｍまでエッチングした後、スピンコートにより
ポリイミド７０７を形成しエッジの頂部分のみエッチン
グして注入域とした。次に配線電極７０８としてＣｒ−
Ａｕオーミック電極を形成した。さらに拡散のための熱
処理を行った後、共振面を形成するためにＧａＡｓ基板
をエッチングする。エッチングはＣｌ2 ガスを用いたＲ
ＩＢＥ法で行った。ここでキャビティ長は３００μｍで
ある。以上の手法により、半導体レーザを作製した。次
に、同一基板上に適用例４と同じ方法で梁、駆動用電
極、マイクロコリメータレンズを形成した。梁内の電極
と駆動用電極に電圧を加えて梁を変位させ、半導体レー
ザからでた光を一次元に走査して２００ｍｍ離したスク
リーン上の起点を２５０ｍｍスキャンさせることができ
た。
【００６３】上記の半導体レーザを光走査部を形成した
基板上に接着剤等で張り合わせることによっても同様の
結果を得ることができた。
基板上に接着剤等で張り合わせることによっても同様の
結果を得ることができた。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマイクロア
クチュエータは、簡単な構成で、ジョイント材に高分子
膜等、ばね定数の十分小さいものを用いることができ、
過酷な動作を必要とする駆動でも耐久性に優れ、光偏向
器に適したものである。
クチュエータは、簡単な構成で、ジョイント材に高分子
膜等、ばね定数の十分小さいものを用いることができ、
過酷な動作を必要とする駆動でも耐久性に優れ、光偏向
器に適したものである。
【００６５】また、本発明の光偏向器は、力を受ける部
分と反射板を分離したことにより、制御性良くかつノイ
ズを受けずに光を偏向することができる。加えて、使用
目的に応じて光の入射方向と反射方向を変えることもで
き、しかも偏向角に影響を与えないものができる。
分と反射板を分離したことにより、制御性良くかつノイ
ズを受けずに光を偏向することができる。加えて、使用
目的に応じて光の入射方向と反射方向を変えることもで
き、しかも偏向角に影響を与えないものができる。
【００６６】さらに、本発明の光走査装置は、基板上に
作製された光走査素子と同一基板上に作製された光源、
または外部に置かれた光源から導入された光ビームを光
走査素子の梁内の光導波路を変位させることにより、コ
ンパクトな構成で光学調整が簡単な光走査装置を提供す
ることができる。
作製された光走査素子と同一基板上に作製された光源、
または外部に置かれた光源から導入された光ビームを光
走査素子の梁内の光導波路を変位させることにより、コ
ンパクトな構成で光学調整が簡単な光走査装置を提供す
ることができる。
【図１】本発明の第１のアクチュエータを説明する斜視
図である。
図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の第１のアクチュエー
タの動作を説明する斜視図である。
タの動作を説明する斜視図である。
【図３】本発明の光偏向器を説明する斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１のアクチュエー
タの略作製工程図である。
タの略作製工程図である。
【図５】本発明の第２のアクチュエータを説明する斜視
図である。
図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の第２のアクチュエー
タの動作を説明する上面図である。
タの動作を説明する上面図である。
【図７】本発明の第３のアクチュエータを説明する斜視
図である。
図である。
【図８】本発明の第４のアクチュエータを説明する斜視
図である。
図である。
【図９】本発明の第５のアクチュエータを説明する斜視
図である。
図である。
【図１０】本発明の他の光偏向器を説明する斜視図であ
る。
る。
【図１１】本発明の光走査装置の基本構成斜視図であ
る。
る。
【図１２】（ａ）〜（ｇ）は本発明の適用例１および２
による光走査装置のプロセスを示す横断面図である。
による光走査装置のプロセスを示す横断面図である。
【図１３】本発明の適用例３による光走査装置の斜視図
である。
である。
【図１４】（ａ）〜（ｈ）は本発明の適用例３による光
走査装置のプロセスを示す図である。
走査装置のプロセスを示す図である。
【図１５】本発明の適用例４による光走査装置の斜視図
である。
である。
【図１６】本発明の適用例５による光走査装置の斜視図
である。
である。
【図１７】本発明の適用例６による光走査装置の斜視図
である。
である。
【図１８】従来の光偏向器の斜視図である。
【図１９】従来の光走査装置の構成を示す概略図であ
る。
る。
【符号の説明】 １１、４１ 固定電極 １２、２２、４２、５５、６２、７２ 可動電極 １３、１３1 、４９、４９1 支持梁 ６３、７１ 駆動板 １４、１５、４３、４４、 ６４、６５、７３、７４、８１ 被駆動板 １６、４５、６６、７５ 支持板 １７、１８、１９、 ４６、４７、４８、 ６７、６８、６９、 ７６、７７、７８ ジョイント ３１ シリコン基板 ３２ 熱酸化膜 ３３ シリコン窒化膜 ３４ コンタクトホール ３５ ポリシリコン膜（電気シールド層） ３６ シリコン酸化膜（犠牲層） ３７ ポリシリコン膜 ８２ 反射板 ８３ 入射光 １０２、１０３、２０２、２１１、２０６、 ２０８、３０２、３０３、３０６、３０７ 電極 １０１、２０５、２０９、３０４、３０５ 絶縁層 １０４、２０７、３０８ 光導波路 １０５ 片持ち梁 ２１５、３１５ 梁 ２０１、２１０、３０１ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伏見 正弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高木 博嗣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 村上 智子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (20)
- 【請求項１】 固定電極および可動電極からなる駆動部
と、一端が固定支持されたジョイントで接続された少な
くとも２個の被駆動部と、前記駆動部および前記被駆動
部を接続するジョイントとを有し、前記被駆動部が前記
ジョイントの部分で繰り返し折れ曲がり動作をするマイ
クロアクチュエータであって、 前記駆動部は、前記固定電極と前記可動電極との間に電
圧が印加されることにより発生する静電力により前記被
駆動部を駆動するものであり、 前記被駆動部は、前記駆動部で発生される力の方向と、
当該被駆動部の変位の方向とが異なるものであることを
特徴とするマイクロアクチュエータ。 - 【請求項２】 前記駆動部および被駆動部が同一基板内
に集積されていることを特徴とする請求項１記載のマイ
クロアクチュエータ。 - 【請求項３】 前記駆動部で発生する力の方向が、基板
面に平行変位であることを特徴とする請求項２記載のマ
イクロアクチュエータ。 - 【請求項４】 前記駆動部で発生する力の方向が、基板
面内回転方向であることを特徴とする請求項２記載のマ
イクロアクチュエータ。 - 【請求項５】 前記ジョイントは、金属薄膜によって成
ることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエ
ータ。 - 【請求項６】 前記ジョイントは、高分子膜によって成
ることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエ
ータ。 - 【請求項７】 前記ジョイントは、セラミック薄膜によ
って成ることを特徴とする請求項１記載のマイクロアク
チュエータ。 - 【請求項８】 前記ジョイントは、超弾性薄膜によって
成ることを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュ
エータ。 - 【請求項９】 請求項１記載のマイクロアクチュエータ
を有し、該マイクロアクチュエータの被駆動部の少なく
とも１箇所に反射面を備え、この反射面に照射した光を
走査させることを特徴とする光偏向器。 - 【請求項１０】 前記反射面は、金属膜によって成るこ
とを特徴とする請求項９記載の光偏向器。 - 【請求項１１】 前記反射面は、金属蒸着膜によって成
ることを特徴とする請求項１０記載の光偏向器。 - 【請求項１２】 前記反射面は、金属メッキ膜によって
成ることを特徴とする請求項１０記載の光偏向器。 - 【請求項１３】 前記反射面は、単結晶金属薄膜によっ
て成ることを特徴とする請求項１０記載の光偏向器。 - 【請求項１４】 前記反射面は、液相成長単結晶金属薄
膜によって成ることを特徴とする請求項１３記載の光偏
向器。 - 【請求項１５】 薄膜形状の片持ち梁に光導波路と導電
性を有する第１の導電領域を有し、前記導波路近傍また
は前記片持ち梁内に絶縁領域を有し、該絶縁領域を挟ん
で導電性を有する第２の導電領域が配置され、前記片持
ち梁内の第１の導電領域と第２の導電領域との間に生じ
る静電力と前記片持ち梁が変形から復元する弾性力によ
り、第２の導電領域を含む構造の形状に沿って薄膜形状
の片持ち梁を動かすことにより、前記片持ち梁の根元に
配置された光源から前記片持ち梁内に配置された光導波
路に導入された光ビームを動かすことを特徴とする光走
査装置。 - 【請求項１６】 前記第２の導電領域を含む構造を２つ
有し、これらが前記片持ち梁を挟んで対峙することを特
徴とする請求項１５記載の光走査装置。 - 【請求項１７】 前記片持ち梁内の第１の導電領域と第
２の導電領域との間に生じる静電力が、該片持ち梁の根
元の部分から徐々に有効に働くことを特徴とする請求項
１５記載の光走査装置。 - 【請求項１８】 前記片持ち梁内の第１の導電領域と第
２の導電領域との間に生じる静電力が、２つの電極に電
圧を加えることにより生じさせることを特徴とする請求
項１５記載の光走査装置。 - 【請求項１９】 前記第１の導電領域の一部または全部
が半導体材料からなることを特徴とする請求項１５記載
の光走査装置。 - 【請求項２０】 前記片持ち梁内の第１の導電領域と第
２の導電領域との間に生じる静電力が、第２の導電領域
に電圧を加えることを特徴とする請求項１５記載の光走
査装置。
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001089986A1 (en) * | 2000-05-26 | 2001-11-29 | Chaker Khalfaoui | A stiction-free electrostatically driven microstructure device |
| WO2002096795A1 (fr) * | 2001-06-01 | 2002-12-05 | Jean-Pierre Lazzari | Dispositif de modulation de lumiere par reflexion, et son procede de fabrication |
| WO2002023251A3 (en) * | 2000-09-18 | 2003-02-06 | Univ Duke | Scanner apparatus having optical elements coupled to mems acuators |
| WO2002046819A3 (de) * | 2000-12-04 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Kippspiegeleinrichtung |
| US6731471B1 (en) * | 1998-03-20 | 2004-05-04 | Seagate Technology Llc | Low mass microactuator and method of manufacture |
| US6831391B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-12-14 | Memx, Inc. | Microelectromechanical system for tilting a platform |
| US6864618B2 (en) * | 2002-03-14 | 2005-03-08 | Memx, Inc. | Method for operating a microelectromechanical system using a stiff coupling |
| US6903486B2 (en) * | 1999-11-29 | 2005-06-07 | Iolon, Inc. | Balanced microdevice |
| EP1398766A3 (en) * | 2002-08-13 | 2005-08-17 | Lg Electronics Inc. | Micro-actuator, manufacturing method thereof, optical pickup head of optical recording/reproducing apparatus with micro-actuator and fabrication method thereof |
| JP2008182304A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Konica Minolta Opto Inc | 調和発振装置 |
| CN100466076C (zh) * | 2002-08-13 | 2009-03-04 | Lg电子株式会社 | 微致动器及其制造方法、光拾取头及其制造方法 |
| DE112005003758B4 (de) * | 2005-11-25 | 2011-12-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Auslenkbares mikromechanisches Element |
| FR3030474A1 (fr) * | 2014-12-23 | 2016-06-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de transformation d'un mouvement hors plan en un mouvement dans le plan et/ou inversement |
Families Citing this family (1)
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-
1992
- 1992-11-20 JP JP04312402A patent/JP3076465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6731471B1 (en) * | 1998-03-20 | 2004-05-04 | Seagate Technology Llc | Low mass microactuator and method of manufacture |
| US6903486B2 (en) * | 1999-11-29 | 2005-06-07 | Iolon, Inc. | Balanced microdevice |
| WO2001089986A1 (en) * | 2000-05-26 | 2001-11-29 | Chaker Khalfaoui | A stiction-free electrostatically driven microstructure device |
| US7706039B2 (en) | 2000-09-18 | 2010-04-27 | Duke University | Scanner apparatus having electromagnetic radiation devices coupled to MEMS actuators |
| WO2002023251A3 (en) * | 2000-09-18 | 2003-02-06 | Univ Duke | Scanner apparatus having optical elements coupled to mems acuators |
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| US7420724B2 (en) | 2000-09-18 | 2008-09-02 | Duke University | Scanner apparatus having electromagnetic radiation devices coupled to MEMS actuators |
| WO2002046819A3 (de) * | 2000-12-04 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Kippspiegeleinrichtung |
| FR2825479A1 (fr) * | 2001-06-01 | 2002-12-06 | Jean Pierre Lazzari | Dispositif de modulation de lumiere par reflexion, et son procede de fabrication |
| WO2002096795A1 (fr) * | 2001-06-01 | 2002-12-05 | Jean-Pierre Lazzari | Dispositif de modulation de lumiere par reflexion, et son procede de fabrication |
| US6831391B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-12-14 | Memx, Inc. | Microelectromechanical system for tilting a platform |
| US6847152B2 (en) * | 2001-09-27 | 2005-01-25 | Memx, Inc. | Microelectromechnical system for tilting a platform |
| US6864618B2 (en) * | 2002-03-14 | 2005-03-08 | Memx, Inc. | Method for operating a microelectromechanical system using a stiff coupling |
| EP1398766A3 (en) * | 2002-08-13 | 2005-08-17 | Lg Electronics Inc. | Micro-actuator, manufacturing method thereof, optical pickup head of optical recording/reproducing apparatus with micro-actuator and fabrication method thereof |
| US7263039B2 (en) | 2002-08-13 | 2007-08-28 | Lg Electronics Inc. | Micro-actuator, manufacturing method thereof, optical pickup head of optical recording/reproducing apparatus with micro-actuator and manufacturing method thereof |
| CN100466076C (zh) * | 2002-08-13 | 2009-03-04 | Lg电子株式会社 | 微致动器及其制造方法、光拾取头及其制造方法 |
| DE112005003758B4 (de) * | 2005-11-25 | 2011-12-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Auslenkbares mikromechanisches Element |
| JP2008182304A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Konica Minolta Opto Inc | 調和発振装置 |
| FR3030474A1 (fr) * | 2014-12-23 | 2016-06-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de transformation d'un mouvement hors plan en un mouvement dans le plan et/ou inversement |
| EP3037381A1 (fr) * | 2014-12-23 | 2016-06-29 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Dispositif de transformation d'un mouvement hors plan en un mouvement dans le plan et/ou inversement |
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