JPH11231252A - 光偏向器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波で駆動させたときでも不要な共振を発生
せず、かつ少ない消費電力で大きな偏向角のとれる光偏
向器を提供する。 【解決手段】支持体103 と、光を反射するための鏡面が
形成された可動板101 と、可動板101 と支持体103 との
間を連結し、可動板101 を偏向可能に保持する弾性部材
102 と、可動板101 が偏向運動する際の運動端近傍を通
るよう可動板101上にリング状に形成された駆動コイル1
04 と、駆動コイル104 に対して可動板101 平面と略平
行な方向に磁界を印加するための閉磁気回路を生成する
磁石108 及び磁気ヨーク109,110 とを有する光偏向器に
おいて、閉磁気回路を生成する磁石108 又は磁気ヨーク
109,110 を、駆動コイル104 の外側において可動板101
の運動端に対向する位置及び駆動コイル104 の内側にお
いて可動板101 に近接する位置に配置して磁気ギャップ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源からの光を反射
し、その反射光を走査する光偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６２−２１０４１８号公報は、従
来の光偏向器の一例を開示しており、図２９はこの公報
に開示された光偏向器の構成を示している。図２９に示
すように、この光偏向器は、可動部１０と、支持バネ１
４と、磁気ヨーク１８と、永久磁石１９とから構成され
ている。また、可動部１０はミラー１１と、ミラー支持
体１２と、駆動コイル１３とから構成されている。

【０００３】ミラー支持体１２には両端に長方形状の穴
１７が形成され、その穴１７の中にそれぞれ磁気ヨーク
１８の内側端が挿入され、永久磁石１９の磁極全面に対
向している。またミラー１１の反対側の面に、各々の穴
１７を囲うようにして駆動コイル１３が構成されてい
る。両駆動コイル１３はともに同一形状、同一巻き数で
ある。また支持バネ１４は平らな薄板であり、一端を可
動部１０に両側に対称に設けられ、他端を固定部１５に
ネジ１６で固定されている。また支持バネ１４のＸ方向
の位置は、可動部１０の中央にある。

【０００４】次にこの光偏向器の動作を説明する。２つ
の駆動コイル１３に同じ大きさの電流を印加すると、駆
動コイル１３に流れている電流と、駆動コイル１３近傍
にある永久磁石１９および磁気ヨーク１８によって発生
する磁界により、２つの駆動コイル１３にＹ軸回りに偶
力が発生する。これにより可動部１０はＹ軸回りに揺動
する。その揺動している可動部１０のミラー１１にレー
ザー光等の光を照射させることにより、ミラー１１で反
射したレーザー光等を走査することができる。

【０００５】また、特開平１−１９５４１４号公報は他
の光偏向器の例を開示している。この例では、図３０
（Ａ）に示すように、ミラー４と駆動コイル５とリガメ
ント３とを一体形成してミラー振動子１０を構成し、こ
れをフレーム２により保持する。次に図３０（Ｂ）に示
すように、このフレーム２を、Ｌ字状部材８及びブロッ
ク部材９へ貼着し、励磁用の永久磁石６を取り付けるこ
とで、光偏向器を製造している。

【０００６】このように、フレーム２によってミラー振
動子１０をＬ字状部材８及びブロック部材９へ支持固定
させた場合、ミラー４や駆動コイル５を挟持して支えて
いる軟弱な２本のリガメント３を保持する上では、逆コ
の字型のフレーム２が欠かせない構造となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開昭６２−２１０４１８号公報に開示されている構
成では、可動部１０の穴１７の存在により可動部１０の
剛性が低下して、高周波で駆動させた場合に不要な共振
が発生しやすいという欠点がある。

【０００８】詳述すると、従来技術の磁気回路は可動部
内に２つの磁気ヨーク１８が挿入されていることによ
り、磁気ヨーク１８と永久磁石１９のギャップが狭いの
で駆動コイル１３における磁束密度は強く、可動部１０
に発生する駆動力は大きい。しかしながら、可動部１０
の穴１７の存在により可動部１０の剛性が低下し、高周
波で駆動させた場合に不要な共振が発生しやすい。

【０００９】また可動部１０に穴１７が開いている分、
可動部１０の面積が大きくなる。さらに可動部１０は面
積、厚みの大きいミラー支持体１２の上部に面積、厚み
の大きいミラー１１が設置されているので、可動部１０
の慣性モーメントが非常に大きくなる。可動部１０を高
周波で駆動させる場合に慣性モーメントが大きいと、可
動部１０の偏向角は小さくなってしまう。

【００１０】また、上記した特開平１−１９５４１４号
公報に開示されている、片側にフレーム２を有するミラ
ー振動子１０の構造においては、駆動コイル５に隣接し
てフレーム２が位置するために、このフレーム２の介在
により駆動コイル５と永久磁石６との間の距離が大きく
なってしまい、駆動コイル５へ作用する永久磁石６の磁
界が低下してしまう。これによって駆動力も弱くなって
しまい、駆動力の確保が困難であるという欠点がある。
これを回避するために、フレーム２と駆動コイル５との
間を予め大きく取って形成し、これらの間に永久磁石６
を位置させることも可能であるが、フレーム２と駆動コ
イル５との間の距離が大きくなることによりチップサイ
ズが大きくなり、製造コストが上昇してしまう。

【００１１】また、フレーム２を除去後にＬ字状部材８
やブロック部材９へ支持固定させることも考えられる
が、ハンドリングし難く、特性も大幅に変化してしまう
等の問題がある。

【００１２】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その第１の目的とするところは、可動部
の剛性を向上させることによって高周波で駆動させたと
きでも不要な共振を発生せず、かつ駆動コイルにおける
磁束密度を強めた閉磁気回路により可動部の駆動力を大
きくして、少ない消費電力で大きな偏向角のとれる光偏
向器を提供することにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、可動板には
少なくとも２個以上の弾性部材を接続し、かつ各弾性部
材に接続された支持体を互いに分離しつつ、少なくとも
支持体と、可動板と、弾性部材とをモノリシックに一体
形成することで、小型で高効率で低消費電力かつ特性の
安定した光偏向器及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、第１の発明に係る光偏向器は、支持体と、光を
反射するための鏡面が形成された可動板と、この可動板
と前記支持体との間を連結し、前記可動板を偏向可能に
保持する弾性部材と、前記可動板が偏向運動する際の運
動端近傍を通るよう前記可動板上にリング状に形成され
た駆動コイルと、前記駆動コイルに対して前記可動板平
面と略平行な方向に磁界を印加するための閉磁気回路を
生成する磁石及び磁気ヨークとを有し、前記閉磁気回路
の磁気ギャップに位置する前記駆動コイルに交流電流を
印加することで駆動力を発生させ、前記弾性部材の弾性
変形により可動板の偏向運動を行う光偏向器において、
前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は前記磁気ヨーク
を、前記駆動コイルの外側において前記可動板の運動端
に対向する位置及び前記駆動コイルの内側において前記
可動板に近接する位置に配置して前記磁気ギャップを形
成する。

【００１５】また、第２の発明に係る光偏向器は、支持
体と、光を反射するための鏡面が形成された可動板と、
この可動板と前記支持体との間を連結し、前記可動板を
偏向可能に保持する弾性部材と、前記可動板が偏向運動
する際の運動端近傍を通るよう前記可動板上にリング状
に形成された駆動コイルと、前記駆動コイルに対して前
記可動板平面と略平行な方向に磁界を印加するための閉
磁気回路を生成する磁石及び磁気ヨークとを有し、前記
閉磁気回路の磁気ギャップに位置する前記駆動コイルに
交流電流を印加することで駆動力を発生させ、前記弾性
部材の弾性変形により可動板の偏向運動を行う光偏向器
において、前記可動板上に前記閉磁気回路を生成する磁
性部材をさらに設け、前記閉磁気回路を生成する前記磁
石又は前記磁気ヨークを、前記磁性部材に対向する位置
に配置して前記磁気ギャップを形成する。

【００１６】また、第３の発明に係る光偏向器は、第２
の発明に係る光偏向器において、前記閉磁気回路を生成
する前記磁石又は前記磁気ヨークを、前記駆動コイルの
外側において前記可動板の運動端に対向する位置及び前
記駆動コイルの内側において前記可動板に近接する位置
に配置する。

【００１７】また、第４の発明に係る光偏向器は、第２
の発明に係る光偏向器において、前記閉磁気回路を生成
する前記磁石又は前記磁気ヨークを、前記駆動コイルの
外側において前記可動板の運動端に対向する位置に配置
する。

【００１８】また、第５の発明に係る光偏向器は、第１
から第４の発明のいずれか１つに係る光偏向器におい
て、前記支持体、前記弾性部材、前記可動板及び前記駆
動コイルがモノリシックに一体形成されている。

【００１９】また、第６の発明に係る光偏向器は、第１
から第５の発明のいずれか１つに係る光偏向器におい
て、前記磁石は、前記可動板の駆動モーメントが最大と
なる位置に設けられている。

【００２０】また、第７の発明に係る光偏向器は、固定
用部材と、互いに分離するように設けられ、前記固定用
部材に固定するための支持体と、光を反射するための鏡
面を有する可動板と、前記可動板と前記支持体との間を
連結する弾性部材と、前記弾性部材を弾性変形させて前
記可動板を前記支持体に対して相対的に変位させる駆動
手段とを具備し、少なくとも前記可動板と前記支持体と
前記弾性部材とがモノリシックに一体成形されている。

【００２１】また、第８の発明に係る光偏向器の製造方
法は、固定用部材と、互いに分離するように設けられ、
前記固定用部材に固定するための支持体と、光を反射す
るための鏡面を有する可動板と、前記可動板と前記支持
体との間を連結する弾性部材と、前記弾性部材を弾性変
形させて前記可動板を前記支持体に対して相対的に変位
させる駆動手段と、前記固定用部材に前記支持体を固定
した後、除去可能なように前記支持体間を連結する連結
部とを具備する光偏向器を、少なくとも前記可動板と前
記支持体と前記弾性部材と前記連結部とをモノリシック
に一体成形し、前記ユニットを前記固定用部材に固定し
た後、前記連結部を除去し、当該連結部を除去した前記
固定用部材に対して前記駆動手段の一部を固定配置して
製造する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１〜図６は本発明の第１実
施形態を説明するための図である。図１は本発明の第１
実施形態に係る光偏向器の平面図であり、図２は図１中
のＡ−Ａ′に沿った断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ′に
沿った断面図である。

【００２３】第１実施形態に係る光偏向器は、光偏向ミ
ラー部１００と、永久磁石１０８と、磁気ヨーク１０
９、１１０と、固定用部材１１１とから構成される。光
偏向ミラー部１００は、可動板１０１と、弾性部材１０
２と、支持体１０３と、駆動コイル１０４と、電極パッ
ド１０５と、駆動コイル１０４が存在する駆動コイル面
１０７の反対側にあるミラーとしての鏡面１０６とで構
成されている。また、弾性部材１０２はトーションバー
構造となっている。

【００２４】光偏向ミラー部１００の各部において、可
動板１０１、支持体１０３は主に高剛性材料であるシリ
コン基板等で形成することが望ましく、弾性部材１０２
は長寿命、偏向角が大きくとれるポリイミド等の有機絶
縁材料で形成することが望ましい。駆動コイル１０４の
材料としては抵抗率の低いアルミニウム、銅等が望まし
い。可動板１０１の駆動力を高め偏向角を大きくとるに
は、駆動コイル１０４の抵抗を低くしながら巻き数を多
くし、できるだけ永久磁石１０８に近い位置（可動板１
０１内においてできるだけ外側）に巻く。鏡面１０６の
表面はシリコン基板の研磨面、あるいはその上部に薄い
アルミニウムを被覆させてもよい。

【００２５】光偏向ミラー部１００の製造方法の一例を
簡単に説明すると、まずシリコン基板の後にシリコンエ
ッチングするためのマスクとなる絶縁膜をスパッタリン
グ、ＣＶＤ、真空蒸着法等によって成膜し、フォトリソ
グラフィー法でパターン形成する。次に弾性部材１０２
の材料となる有機絶縁材料をスピンコート、印刷法等で
成膜、パターン形成し、そのあと駆動コイル１０４の材
料である金属膜をスパッタリング、ＣＶＤ、真空蒸着、
印刷、メッキ法等によって成膜、パターン形成する。

【００２６】図１では駆動コイル１０４がむき出しにな
っているが、駆動コイル１０４の上部にさらに絶縁膜を
成膜し、駆動コイル１０４を絶縁膜で覆う構造にしても
よい。最後に、形成した絶縁膜をマスクとしてシリコン
基板をエッチングして、光偏向ミラー部１００ができあ
がる。以上のように同一基板上に半導体製造法で作製す
ることによって、可動板１０１、弾性部材１０２、支持
体１０３、駆動コイル１０４、鏡面１０６をモノリシッ
クに一体形成することができ、小型化、量産化が容易と
なる。

【００２７】次に上記永久磁石１０８及び磁気ヨーク１
０９と１１０とからなる閉磁気回路について説明する。
第１実施形態では、駆動コイル１０４の外側において可
動板１０１の偏向運動する端部である運動端に対向して
永久磁石１０８を配置し、駆動コイル１０４の内側にお
いて可動板１０１に近接して磁気ヨーク１１０を配置す
ることで、閉磁気回路の磁気ギャップを形成したことを
特徴としている。この磁気ギャップ中に駆動コイル１０
４が位置する。

【００２８】可動板１０１の駆動力を大きくするには、
駆動コイル１０４における磁束密度を大きくする必要が
ある。そのため本実施形態では、永久磁石１０８は少な
くとも可動板１０１のＸ方向幅よりも長く、着磁方向(
Ｙ方向) はできるだけ広いものにする。また、できるか
ぎり、永久磁石１０８と可動板１０１との距離を狭くす
る。さらに、永久磁石１０８は可動板１０１の駆動モー
メントが最大となる位置に設けることが望ましい。

【００２９】そのため、図２に示すように、中立位置に
おける光偏向ミラー部１００の駆動コイル面１０７は、
Ｚ方向において永久磁石１０８のほぼ中央に位置するよ
うに設けられている。光偏向ミラー部１００を所定の位
置に固定するために、本実施形態では例えば図３に示す
ように、光偏向ミラー部１００がベースフレーム１１１
に装着されている。

【００３０】２つの永久磁石１０８はそれぞれ、２つの
磁極のうち、可動板１０１が設けられている側と反対側
（外側）の磁極を覆うように、Ａ−Ａ′に沿った断面に
おいて略コの字型の磁気ヨーク１０９によって接続され
ている。これによって、永久磁石１０８から発生する磁
界の漏れを小さくし、駆動コイル１０４における磁束密
度を大きくすることができる。

【００３１】さらに磁気ヨーク１０９には２つの磁気ヨ
ーク１１０が設けられているが、この２つの磁気ヨーク
１１０は、Ｙ方向において駆動コイル１０４を中心にし
て永久磁石１０８が設けられている側と反対側の位置
に、かつ、Ｚ方向において、磁気ヨーク１０９の底面か
ら突出し、可動板１０１の下面に近接する位置までの高
さを持たせて配置されている。なお、磁気ヨーク１１０
のＹ方向位置は駆動コイル１０４により近い位置に設け
た方がよい。この磁気ヨーク１１０と永久磁石１０８に
より閉磁気回路が構成され、駆動コイルにおける磁束密
度がさらに大きくなる。

【００３２】図２９に示すように、磁気ヨーク１８が永
久磁石１９の磁極に完全に対向する場合には、磁気ギャ
ップ内の磁束密度がより大きくなることがシミュレーシ
ョンにより知られているが、図２のように磁気ヨーク１
１０が永久磁石１０８の磁極と一部対向する場合でも、
磁気ギャップ内磁束密度の低減はほとんどなく、磁気ヨ
ークが無い磁気回路と比較すると大きい磁束密度が得ら
れる。

【００３３】以下に、上記した第１実施形態の作用を説
明する。電極パッド１０５から交流電流を印加すると、
永久磁石１０８近傍の駆動コイル１０４に流れるＸ方向
の電流と、永久磁石１０８から発生するＹ方向の磁界の
相互作用により、永久磁石１０８近傍の駆動コイル１０
４にＺ方向にローレンツ力が発生する。両側にある永久
磁石１０８の極性を同一方向にすれば、それぞれの永久
磁石１０８近傍の駆動コイル１０４のローレンツ力は逆
向きに働き、可動板１０１は弾性部材１０２のＸ方向を
中心軸として揺動する。

【００３４】可動板１０１の駆動力を大きくするには駆
動コイル１０４に印加する交流電流を大きくすればよい
が、その分、消費電力も大きくなる。従って可動板１０
１の偏向角を大きくするには、駆動コイル１０４におけ
る磁束密度をできるだけ大きくすることが必要となる。

【００３５】以上のように、第１実施形態は可動板１０
１に穴を設けていないので、可動板１０１の剛性が高く
なる。これによって、高周波で駆動させたときでも不要
な共振が発生せず、スムーズな振動が得られる。また可
動板１０１の慣性モーメントが低減されることにより高
周波駆動でも偏向角が大きくとれ、かつ駆動コイル１０
４近傍に設けられた、永久磁石１０８と磁気ヨーク１１
０からなる閉磁気回路により駆動コイル１０４における
磁束密度が大きくなるので、少ない消費電力で大きな偏
向角のとれるトーションバー構造の光偏向器が得られ
る。また、磁気ヨーク１１０は、可動板１０１の振幅が
必要以上に大きくなった場合、ストッパーとしての機能
も持ち合わせている。

【００３６】光偏向装置としての機能は、可動板１０１
の鏡面１０６にレーザー光等の光を照射しながら可動板
１０１を揺動させ、反射光を走査する。また本実施形態
における閉磁気回路は図１に示したものに限定されるも
のではなく、例えば図４に示されるように、磁気ヨーク
１０９を分離してなる２つの閉磁気回路でも同様の効果
が得られる。

【００３７】また本実施形態における閉磁気回路は、図
５に示されるように、永久磁石１０８の着磁方向がＺ方
向になるように構成してもよい。ただしこの場合、駆動
力を確保するには、中立位置における光偏向ミラー部１
００の駆動コイル面１０７は永久磁石１０８の上端に近
い位置に設けることが望ましい。

【００３８】また本実施形態における閉磁気回路は図６
に示されるように、Ｙ方向において駆動コイル１０４を
中心にして永久磁石１０８が設けられている側と反対側
の位置に２つの永久磁石１１２、さらにそれぞれの上部
に磁気ヨーク１１３を設ける構成、或いは、永久磁石１
１２のみの構成にしてもよい。ただし永久磁石１１２お
よび磁気ヨーク１１３のＹ方向の位置が、駆動コイル１
０４に近いと、駆動コイル１０４における磁束密度の向
きがＺ方向になってしまうので、Ｙ方向の磁界を大きく
発生させるためには、駆動コイル１０４からある程度離
れた位置に永久磁石１１２と磁気ヨーク１１３を設置す
るのが望ましい。

【００３９】以下に本発明の第２実施形態を説明する。
図７は第２実施形態に係る光偏向器の平面図であり、図
８は、図７のＡ−Ａ′に沿った断面図である。図７、図
８に示すように、第２実施形態では弾性部材２０２は片
持ち構造になっている。各部の符号２００〜２０９、２
１１は順に、第１実施形態で用いた参照符号１００〜１
０９、１１１に対応しており、同一のものを参照してい
る。また、製造方法も第１実施形態と同様に、光偏向ミ
ラー部２００の各部は同一基板上に構成されている。

【００４０】第２実施形態の可動板２０１の駆動は以下
の通りである。電極パッド２０５から交流電流を印加す
ると、永久磁石２０８近傍の駆動コイル２０４に流れる
Ｘ方向の電流と、永久磁石２０８から発生するＹ方向の
磁界の相互作用により、永久磁石２０８近傍の駆動コイ
ル２０４にＺ方向にローレンツ力が発生するが、可動板
２０１は片持ち構造のため、並進のみでなく回転成分も
有する振動となる。

【００４１】この場合、永久磁石２０８側の駆動コイル
２０４辺と弾性部材２０２側の駆動コイル２０４辺の電
流は逆向きになるので、それぞれの駆動コイル２０４の
ローレンツ力は逆方向になる。可動板２０１の偏向角を
大きくするには、永久磁石２０８側の駆動コイル２０４
における磁束密度をなるべく大きく、弾性部材２０２側
の駆動コイル２０４における磁束密度はなるべく小さく
しなければならない。そのため駆動コイル２０４は可動
板２０１内でなるべく外側に設けるのが望ましい。また
もちろん永久磁石２０８は可動板２０１にできるだけ近
く、中立位置における駆動コイル面２０７をＺ方向にお
いて永久磁石２０８の中央付近に配置するのが望まし
い。

【００４２】次に磁気ヨーク２０９について述べる。永
久磁石２０８は、２つの磁極のうち、可動板２０１が設
けられている側と反対側（外側）の磁極を覆うように磁
気ヨーク２０９で接続することにより、永久磁石２０８
から発生する磁界の漏れを小さくし、駆動コイル２０４
における磁束密度を大きくすることができる。また磁気
ヨーク２０９は、Ｙ方向において駆動コイル２０４を中
心にして、永久磁石２０８が設けられている側と反対側
の位置に設けられ、かつ、Ｚ方向において、磁気ヨーク
２０９の底面から突出し、可動板２０１の下面に近接す
る位置までの高さを持たせて配置されている。

【００４３】磁気ヨーク２０９のＹ方向位置は駆動コイ
ル２０４により近い位置にした方がよい。この磁気ヨー
ク２０９と永久磁石２０８により、閉磁気回路が構成さ
れ、磁気ギャップに位置する駆動コイル２０４における
磁束密度がさらに大きくなる。

【００４４】上記した第２実施形態によれば、第１実施
形態と同様に、可動板の剛性が高くなることにより、高
周波で駆動させたときでも不要な共振が発生せず、スム
ーズな振動が得られる。また可動板の慣性モーメントが
低減されることにより高周波駆動でも偏向角が大きくと
れ、かつ駆動コイル２０４近傍に設けられた、永久磁石
および磁気ヨーク２０９からなる閉磁気回路により駆動
コイル２０４における磁束密度が大きくなるので、少な
い消費電力で大きな偏向角のとれる片持ち構造の光偏向
装置が得られる。また、磁気ヨーク２０９の内側端は、
可動板２０１の振幅が必要以上になった場合におけるス
トッパーとしての機能も持ち合わせている。

【００４５】また、第２実施形態における閉磁気回路は
図７、図８に示したものに限定されるものではなく、例
えば図９に示されるように、永久磁石２０８の着磁方向
をＺ方向にした構成や、図１０に示されるように、Ｙ方
向において駆動コイル２０４を中心にして永久磁石２０
８が設けられている側と反対側の位置に永久磁石１２２
を設け、この上部にさらに磁気ヨーク２１３を設けた
り、或いは、永久磁石１１２のみの構成にしても同様の
効果が得られる。

【００４６】以下に本発明の第３実施形態を説明する。
図１１は本発明の第３実施形態に係る光偏向器の平面図
であり、図１２は、図１１のＡ−Ａ′線に沿った断面図
である。各部の符号３００〜３０９、３１１は順に、第
１実施形態で用いた参照符号１００〜１０９、１１１に
対応しており、同一のものを参照している。３１４は磁
性部材である。弾性部材３０２はトーションバー構造で
ある。

【００４７】第３実施形態では、可動板３０１上の駆動
コイル３０４の内側に磁性部材３１４をスパッタリン
グ、真空蒸着、メッキ法、印刷法等により形成する。材
料としてはNi系、Ni-Fe 合金系、Ni-Fe-Moパーマロイ系
等が望ましい。

【００４８】第３実施形態では、閉磁気回路は、永久磁
石３０８と磁気ヨーク３０９と磁性部材３１４から構成
され、駆動コイル３０４の外側において可動板３０１の
運動端に対向する位置に永久磁石３０８を配置し、磁性
部材３１４との間に磁気ギャップを形成している。この
磁気ギャップは、可動板３０１の両方の運動端に形成さ
れ、この両磁気ギャップ中に駆動コイル３０４が位置す
る。

【００４９】このような磁性部材３１４を設けることに
より、２つの永久磁石３０８間の漏れ磁界が低減され、
駆動コイル３０４における磁束密度がより大きくなる。
さらに可動板３０１のＺ軸方向における重心が弾性部材
３０２の方向に近くなることにより、可動板３０１の振
動がよりスムーズになる。ただし磁性部材３１４を設け
ると、可動板３０１の慣性モーメントが大きくなる。そ
のため可動板３０１がシリコン基板の場合、磁性部材３
１４の膜厚は、可動板３０１の厚さの１／１０以下が望
ましい。

【００５０】第３実施形態においても第１、第２実施形
態と同様に、可動板３０１の剛性が高く慣性モーメント
が低減され、また磁性部材３１４により駆動コイル３０
４における磁束密度がさらに大きくなり、より少ない消
費電力で大きな偏向角のとれる光偏向器が得られる。ま
た、可動板３０１の重心の高さが弾性部材３０２に近く
なるので、第１、第２実施形態よりもさらにスムーズな
可動板３０１の振動が得られる。

【００５１】以下に本発明の第４実施形態を説明する。
図１３は第４実施形態に係る光偏向器の平面図であり、
図１４は、図１３のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
図１３、図１４に示すように、第４実施形態では弾性部
材４０２は片持ち構造になっている。各部の符号４００
〜４０９、４１１、４１４は順に、第３実施形態で用い
た参照符号３００〜３０９、３１１、３１４に対応して
おり、同一のものを参照している。

【００５２】第４の実施形態では、閉磁気回路は、永久
磁石４０８と磁気ヨーク４０９と磁性部材４１４から構
成され、駆動コイル４０４の外側において可動板４０１
の運動端に対向する位置に永久磁石４０８を配置し、磁
性部材４１４との間に磁気ギャップを形成している。こ
の磁気ギャップ中に駆動コイル４０４が位置する。

【００５３】なお、上記した第３、第４実施形態の閉磁
気回路は、上記した第１、第２実施形態と同様に、永久
磁石の着磁方向をＺ方向にした構成や、Ｙ方向におい
て、駆動コイルを中心にして永久磁石が設けられた側と
反対側の位置に２つあるいは１つの永久磁石と、その上
部に磁気ヨークを設ける構成、或いは、永久磁石のみの
構成としてもよいことは勿論である。

【００５４】以下に本発明の第５実施形態を示す。この
実施形態の特徴は、トーションバー構造の両弾性部材に
接続された支持体が分離されていない状態で、少ない消
費電力で大きな偏向角のとれる閉磁気回路を有する光偏
向器である。

【００５５】図１５は第５実施形態に係る光偏向器の平
面図であり、図１６は図１５のＡ−Ａ′線に沿った断面
図、図１７は図１５のＢ−Ｂ′線に沿った断面図であ
る。各部の符号は第１実施形態で用いた参照符号に対応
しており、同一のものを参照している。

【００５６】この実施形態は支持体を固定用部材に装着
せず、且つ両弾性部材を接続する支持体同士を分離して
いない場合の光偏向器である。本実施形態の閉磁気回路
について説明する。図１６に見られるように、駆動コイ
ル１０４の外側において、永久磁石１０８を駆動コイル
１０４に近い位置に設けるため、弾性部材１０２を挟む
ように支持体１０３上に永久磁石１０８を接着する。支
持体１０３の存在により、駆動コイル１０４をＺ方向に
おいて永久磁石１０８の着磁面の中央に配置することが
できないため、永久磁石１０８の着磁方向をＹ方向より
もＺ方向( 可動板厚方向) にした方がはるかに駆動コイ
ル１０４におけるＹ方向の磁束密度が大きくとれる。従
って、駆動力を大きくするために永久磁石１０８の着磁
方向はＺ方向にし、できるだけ着磁幅を大きくする。ま
た両永久磁石１０８の磁極の向きは互いに反対にする。

【００５７】次に永久磁石１０８から発生する磁界の漏
れを小さくするために、２つの永久磁石１０８の支持体
１０３と反対側の磁極同士を磁気ヨーク１０９で接続す
る。また第１実施例同様、Ｙ方向において駆動コイル１
０４を中心にして永久磁石１０８と反対側の位置で、か
つＺ方向において両弾性部材１０２を中心にして可動板
１０１の両側に近接する位置に磁気ヨーク１１０を設け
る。これにより磁気ヨーク１１０と永久磁石１０８で磁
気ギャップを形成し、この磁気ギャップ中に駆動コイル
１０４が位置することになる。なおできるだけ駆動コイ
ル１０４におけるＹ方向の磁束密度を大きくするため
に、磁気ヨーク１１０のＹ方向位置は駆動コイル１０４
に近い位置に設けた方がよい。磁気ヨーク１１０の存在
により駆動コイル１０４における磁束密度がさらに大き
くなる。

【００５８】以上第５実施形態により、両弾性部材１０
２に接続された支持体１０３が分離されていない状態で
も第１実施形態と同様、少ない消費電力で大きな偏向角
のとれるトーションバー構造の光偏向装置が得られる。
なお本実施形態の作用は第１実施形態と同様である。

【００５９】また第５実施形態における閉磁気回路は図
１６に示したものに限定されるものではなく、第１実施
形態同様、図１８に示されるように磁気ヨーク１０９を
分離してなる２つの閉磁気回路でも同様の効果が得られ
る。

【００６０】また第５実施形態における閉磁気回路は図
１９に示されるように、Ｙ方向において駆動コイル１０
４を中心にして永久磁石１０８が設けられている側と反
対側の位置に２つの永久磁石１１２、さらにそれぞれの
上部に磁気ヨーク１１３を設ける構成にしてもよく、あ
るいは永久磁石１１２のみの構成にしてもよい。

【００６１】次に本発明の第６実施形態について説明す
る。図２０は第６実施形態に係る光偏向器の平面図であ
り、図２１は図２０のＡ−Ａ′線に沿った断面図であ
る。各部の符号は第１実施形態で用いた参照符号に対応
しており、同一のものを参照している。

【００６２】図２１、図２２に示すように光偏向ミラー
部２００は片持ち構造であり、第５実施形態同様、支持
体をベースフレームに装着せず、また弾性部材に接続さ
れている支持体と反対側の支持体を分離していない状態
である。

【００６３】次に磁気回路について説明する。駆動コイ
ル２０４の外側において、弾性部材２０２と反対側の支
持体２０３上にＺ方向に着磁した永久磁石２０８を接着
する。次に永久磁石２０８から発生する磁界の漏れを小
さくするために、永久磁石２０８の支持体２０３と反対
側の磁極に磁気ヨーク２０９を接続する。また磁気ヨー
ク２０９はＺ方向において可動板２０１に近接する位置
に磁気ヨーク２１０を設ける。これにより磁気ヨーク２
１０と永久磁石２０８で磁気ギャップを形成し、この磁
気ギャップ中に駆動コイル２０４が位置することにな
る。なおできるだけ駆動コイル２０４におけるＹ方向の
磁束密度を大きくするために、磁気ヨーク２１０のＹ方
向位置は駆動コイル２０４に近い位置に設けた方が望ま
しい。

【００６４】以上第６実施形態により、弾性部材に接続
された支持体と反対側の支持体が分離されていない状態
でも第２実施形態と同様、少ない消費電力で大きな偏向
角のとれる片持ち構造の光偏向装置が得られる。なお本
実施形態の作用は第２実施形態と同様である。

【００６５】また第６実施形態における閉磁気回路は図
２１に示されるものに限定されるものでなく、第５実施
形態の変形例同様、Ｙ方向において駆動コイルを中心に
して永久磁石が設けられている側と反対側の位置に永久
磁石、さらにその上部に磁気ヨークを設ける構成にして
もよく、あるいは永久磁石のみの構成にしてもよい（図
示せず）。

【００６６】次に第７実施形態について説明する。第７
実施形態は第３実施形態同様、可動板上の駆動コイルの
内側に磁性部材を設けたトーションバー構造の光偏向ミ
ラー部で、両弾性部材に接続された支持体が分離されて
いない状態で、少ない消費電力で大きな偏向角のとれる
閉磁気回路を有する光偏向器を特徴としている。

【００６７】第７実施形態において図１２と同様の断面
図を図２２に示す。閉磁気回路について説明すると、駆
動コイル１０４の外側において、両弾性部材の支持体１
０３上にＺ方向に着磁した２つの永久磁石１０８を接着
する。次に永久磁石１０８から発生する磁界の漏れを小
さくするために、２つの永久磁石１０８を接続した支持
体１０３と反対側の永久磁石１０８の磁極同士を磁気ヨ
ーク１０９で接続する。この閉磁気回路は永久磁石１０
８と磁性部材で磁気ギャップを形成し、この磁気ギャッ
プ中に駆動コイル１０４が位置することになる。第３実
施形態同様、磁性部材を設けることにより、２つの永久
磁石１０８間の漏れ磁界が低減され、駆動コイル１０４
における磁束密度がより大きくなる。さらに可動板１０
１のＺ軸方向における重心を弾性部材の方向に近くする
ことにより可動板１０１の不要振動モードの発生を抑え
ることができる。なお本実施形態の作用は第３実施形態
と同様である。

【００６８】次に第８実施形態について説明する。第８
実施形態は第４実施形態同様、可動板上の駆動コイルの
内側に磁性部材を設けた片持ち構造の光偏向ミラー部
で、弾性部材に接続されている支持体と反対側の支持体
を分離していない状態で、少ない消費電力で大きな偏向
角のとれる閉磁気回路を有する光偏向器を特徴としてい
る。

【００６９】第８実施形態において図１４と同様の断面
図を図２３に示す。閉磁気回路について説明すると、駆
動コイル２０４の外側において、弾性部材２０２と反対
側の支持体２０３上にＺ方向に着磁した永久磁石２０８
を接着する。次に永久磁石２０８から発生する磁界の漏
れを小さくするために、永久磁石２０８を接続した支持
体２０３と反対側の永久磁石２０８の磁極を磁気ヨーク
２０９で接続する。この閉磁気回路は永久磁石２０８と
磁性部材２１４で磁気ギャップを形成し、この磁気ギャ
ップ中に駆動コイル２０４が位置することになる。第４
実施形態同様、磁性部材を設けることにより、永久磁石
２０８と磁性部材２１４間の漏れ磁界が低減され、駆動
コイル２０４における磁束密度がより大きくなる。さら
に可動板２０１のＺ軸方向における重心が弾性部材２０
２の方向に近くなることにより可動板２０１の不要振動
モードの発生を抑えることができる。

【００７０】なお上記の第８実施形態の閉磁気回路は上
記した第６実施形態と同様、Ｙ方向において駆動コイル
を中心にして永久磁石が設けられた側と反対側の位置に
永久磁石と、その上部に磁気ヨークを設ける構成、ある
いは永久磁石のみの構成にしてもよいことはもちろんで
ある。

【００７１】なお、上述した第５〜第８の実施形態で
は、支持体への永久磁石の固定を接着で行なっていた
が、特に限定されるものではなく、例えば、ネジ止めに
よる固定も可能である。

【００７２】以下に本発明の第９実施形態を説明する。
図２４は第９実施形態に係る光偏向器の概略構成を示す
斜視図、図２５（Ａ）は図２４に示す光偏向器の中心軸
線であるＡ−Ａ′線に沿った断面図、図２５（Ｂ）は図
２４のＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。また、図２６
（Ａ）〜（Ｉ）は第９実施形態に係る光偏向器の製造工
程を示す図、図２７は実装工程の説明を示す図、図２８
は第９実施形態に係る光偏向器の変形例を示す図であ
る。

【００７３】図２４に示すように、第９実施形態に係る
光偏向器は、その自由端が振動される可動板１３と、こ
の可動板１３の自由端に対向配置された永久磁石１５と
を有している。可動板１３と固定端である支持体１２と
は、板バネ状の弾性部材１８で連結され、可動板１３の
表面には、ミラーとしての鏡面１７が設けられている。
また、可動板１３には、その周縁近傍を周回するように
駆動コイル１６が設けられている。駆動コイル１６内周
部に位置する駆動コイル１６の端からは、駆動コイル１
６を跨ぐように、配線が形成され、弾性部材１８に設け
られた配線を経由して電極パッド１９に接続されてい
る。一方、駆動コイル１６の外周部に位置する駆動コイ
ル１６の端部は、そのまま弾性部材１８に設けられた配
線により電極パッド１９に接続されている。光偏向器の
製造工程上、配線類は同時に形成されるので、配線と駆
動コイル１６の端部の接続部においては、配線に段差が
形成されている。

【００７４】ここで、永久磁石１５は、その着磁方向が
可動板１３の振動方向に略垂直であって、着磁面のほぼ
中心が駆動コイル１６の平面に対向する位置に配置され
る。以下に図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）を参照して、
図２４に示す光偏向器のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線に沿っ
た断面構造を説明する。

【００７５】図２５（Ａ）に示すように、図２４の光偏
向器をＡ−Ａ′線に沿った断面で見ると、支持体１２
は、シリコン基板２５１、窒化シリコン膜２５０、第１
ポリイミド層２２０、第２ポリイミド層２３０、第３ポ
リイミド層２４０を積層して構成され、一方の支持体１
２においては、第２ポリイミド層２３０上に、駆動コイ
ル１６を跨ぐ配線１４２及び配線１４２よりも膜厚の厚
い電極パッド１９が設けられ、第３ポリイミド層２４０
には、電極パッド１９の部分に貫通孔が形成されてい
る。

【００７６】可動板１３は支持体１２の構成に加えて、
第１ポリイミド層２２０上に駆動コイル１６が設けられ
ている構成となっている。また、弾性部材１８は、第１
ポリイミド層２２０、第２ポリイミド層２３０、第３ポ
リイミド層２４０を積層して構成され、一方の弾性部材
１８では、第２ポリイミド層２３０上に配線１４２が設
けられている。シリコン基板２５１は、面方位が（１０
０）面のシリコン単結晶基板が用いられる。ポリイミド
は弾性を有する有機絶縁材料であり、その弾性係数は、
シリコン単結晶基板と比較してかなり小さいため、第１
ポリイミド層２２０、第２ポリイミド層２３０及び第３
ポリイミド層２４０は、弾性変形可能な弾性薄膜とな
る。

【００７７】ここで、第３ポリイミド層２４０の膜厚
は、第１ポリイミド層２２０及び第２ポリイミド層２３
０の膜厚の和に略等しく形成されている。従って、弾性
部材１８において、第２ポリイミド層２３０上に設けら
れた駆動コイル１６は、弾性部材１８の厚み方向に略二
等分の位置に配置されることになる。

【００７８】更に、一方の支持体１２においては、駆動
回路と接続するために、絶縁保護用のカバーレイフィル
ム３０を付したフレキ基板２０上の配線１４３と、支持
体１２上の電極パッド１９とを、異方導電性接着剤３２
０を介して接続してある。

【００７９】図２５（Ｂ）に示すように、図２４の光偏
向器をＢ−Ｂ′線に沿った断面で見ると、図２５（Ａ）
の可動板１３の積層構造に対して、左右対称に同程度の
クリアランスを挟んで、永久磁石１５が磁気ヨーク１４
の壁面に固定されている。

【００８０】次に、このような構成を有する光偏向器の
動作について説明する。駆動コイル１６には、電極パッ
ド１９を介して、図示しない電源より交流電流が印加さ
れる。駆動コイル１６を流れる電流は、可動板１３の自
由端近傍に配置された永久磁石１５が作る磁場と相互作
用し、駆動コイル１６は可動板１３の自由端近傍で特に
力を受ける。つまり、永久磁石１５と駆動コイル１６の
一部とが、アクチュエータの働きをする。駆動コイル１
６を流れる電流が交流であるため、平面状の駆動コイル
１６が受ける力の向きは、周期的に変化する。ここで、
第１ポリイミド層２２０、第２ポリイミド層２３０、第
３ポリイミド層２４０の内、シリコン基板２５１と固定
されていない部分は、相対的に剛性が低く、この部分が
板バネ状の弾性部材１８として機能し、可動板１３は厚
み方向に振動する。その共振周波数は、可動板１３と弾
性部材１８の形状や材質によって一意的に決まり、この
共振周波数に等しい周波数の交流電流を駆動コイル１６
に供給することにより、可動板１３は、その電流値での
最大の振幅で振動する。可動板１３の鏡面１７で反射さ
れる光は、可動板１３によって決まっている偏向角で往
復走査される。

【００８１】次に、本実施形態に係る光偏向器の製造方
法について、図２６（Ａ）〜（Ｉ）を参照して説明す
る。図２６（Ａ）に示すように、面方位が（１００）面
のシリコン基板２５１は、洗浄後、その表面に低圧ＣＶ
Ｄ装置を用いて、窒化シリコン膜２５０が成膜される。
下面の窒化シリコン膜２５０は、ドライエッチングによ
り部分的に除去されてパターニングされ、パターニング
された窒化シリコン膜２５０は、シリコン基板２５１か
ら支持体１２と可動板１３を形成する際のマスクとして
働く。また、上面の窒化シリコン膜２５０は、シリコン
基板２５１から支持体１２と可動板１３を形成する際
に、上面の窒化シリコン膜２５０の上部に作製される構
造体を、シリコン基板のエッチングプロセスから保護す
る役割を有する。

【００８２】図２６（Ｂ）に示すように、上面の窒化シ
リコン膜２５０の上に、第１ポリイミド層２２０が形成
される。第１ポリイミド層２２０は、液状のポリイミド
溶液をシリコン基板２５１上に、印刷法あるいはスピン
コーティング法によって均一に塗布し、乾燥・硬化して
成膜される。

【００８３】図２６（Ｃ）に示すように、第１ポリイミ
ド層２２０の上に、駆動コイル１６が形成される。駆動
コイル１６は、スパッタリングによってアルミを成膜
し、これをエッチングによってパターニングして製造さ
れる。

【００８４】図２６（Ｄ）に示すように、第１ポリイミ
ド層２２０の上に、駆動コイル１６を覆う第２ポリイミ
ド層２３０が形成される。第２ポリイミド層２３０は、
第１ポリイミド層と同様に、液状のポリイミド溶液を第
１ポリイミド層２２０上に均一に塗布し、乾燥・硬化し
て成膜される。

【００８５】図２６（Ｅ）に示すように、第２ポリイミ
ド層２３０の上に、配線１４２が形成される。配線１４
２は、スパッタされたアルミをエッチングによりパター
ニングして形成される。この工程においては、図２６
（Ｃ）において製造した平面状の駆動コイル１６を跨ぐ
形で、配線１４２を形成するため、まず、駆動コイル１
６の内周部端部の上部ポリイミドをエッチングで除去
し、除去部分にアルミを成膜し、パターニングによって
層間の接続を取ってから、第２ポリイミド層２３０上に
アルミを成膜し、パターニングする。

【００８６】図２６（Ｆ）に示すように、第２ポリイミ
ド層２３０の上に、第３ポリイミド層２４０が設けられ
る。第３ポリイミド層２４０は、第１、第２ポリイミド
層２２０，２３０と同様に、液状ポリイミド溶液を第２
ポリイミド層２３０上に均一に塗布し、乾燥・硬化して
成膜される。第３ポリイミド層２４０は、弾性部材１８
に所定の特性を持たせるように形成されると同時に、図
２６（Ｅ）の工程で製造された配線１４２が、空気中に
露出して経時変化を起こすことを防ぐ役割、及び絶縁保
護の役割をする。更に、第３ポリイミド層２４０の厚さ
は、第１ポリイミド層２２０と第２ポリイミド層２３０
の厚さの和に略等しく成膜され、完成状態で、弾性部材
の内部に存在する配線１４２が、弾性部材の厚さ方向に
略二等分の位置に配置される。

【００８７】更に、第３ポリイミド層２４０の鏡面該当
部分に、マスクを介して、クロム、続いてアルミを電子
シャワー方式の蒸着により成膜して、鏡面を形成する。
図２６（Ｇ）に示すように、第３ポリイミド層２４０に
おいて、電極パッド１９の上に位置する部分が、ドライ
エッチングにより除去される。

【００８８】図２６（Ｈ）に示すように、弾性部材を形
成するために、シリコン基板２５１の下面のパターニン
グされた窒化シリコン膜２５０をマスクにして、アルカ
リ性溶液を用いてシリコン基板２５１を、下面から異方
性エッチングして除去する。この時、第１ポリイミド層
２２０の下にある窒化シリコン膜２５０は、シリコン基
板２５１がエッチングされ貫通した際に、第１ポリイミ
ド層２２０を保護するマスク層として働く。

【００８９】図２６（Ｉ）に示すように、第１ポリイミ
ド層２２０のマスク層となった窒化シリコン膜２５０
は、シリコン基板２５１のエッチング後、ドライエッチ
ングによって除去される。その後、図示はしないが、弾
性部材を形成する部分以外のポリイミド層を裏面から酸
素系のドライエッチングで除去して、モノリシックな構
造体が完成する。

【００９０】また、必要であれば、図２６（Ｆ）の工程
で鏡面を形成する代わりに、シリコン基板裏面に同様の
工程で鏡面を形成してもよく、高反射率が不要な場合に
は、シリコン基板裏面をそのまま鏡面として使用しても
よい。

【００９１】このように製作した構造体を、異方導電性
接着剤を介して、駆動回路への配線が回路形成され、そ
の表面をカバーレイフィルムで絶縁保護されているフレ
キ基板と、熱圧着して接続した後、図２７に示すように
固定用部材１１に固着する。その後に、連結部４０を機
械的に破壊して除去し、更に、永久磁石を取り付けた磁
気ヨークを固定用部材１１に取り付けることにより、図
２４に示すような本実施形態の光偏向器が得られる。な
お、連結部４０が破壊し易いように、予めシリコン基板
上にエッチング加工等によってスクライブライン等を入
れておくことが好ましい。

【００９２】図２６（Ａ）の工程において、スクライブ
ラインを形成する部分の窒化膜を例えば１００μｍ幅の
ライン状に除去し、図２６（Ｈ）におけるシリコンエッ
チングの際に同時にエッチングすることで、Ｖ溝状のス
クライブラインが形成される。

【００９３】以上詳述した本実施形態に係る光偏向器に
よれば、電磁型の駆動方式により、光束径を大きく取
れ、駆動コイルを可動部とすることにより、可動部が軽
量化でき、高速走査が安定してできる。また、駆動コイ
ルと永久磁石の位置をより近接化したことで、小型で高
効率で低消費電力かつ特性の安定した光偏向器を提供す
ることができる。

【００９４】また、各材料で各構成部材を別個に製作し
てから組み立てる様な従来の製造方法でも、可動板を保
持する弾性部材の特性を調節する機構を付加すれば、あ
る程度の小型軽量化は可能であるが、本実施形態のよう
に、マイクロマシニングによる微細加工技術を用いて製
作することで、支持体と弾性部材と可動板とを、一連の
工程で一体に形成できるため、部品点数が少なく、その
後の組立工程も減らすことができ、超小型の光偏向器を
大量に安価に製造することができる。更に、薄膜積層を
得意とする半導体製造技術を応用しているため、より小
型軽量化ができ、寸法精度を高くし、特性のばらつきが
極めて少なく、調整機構も不要な光偏向器を製造するこ
とができる。また、弾性部材に、有機絶縁材料であるポ
リイミドを用いることにより、脆性破壊が発生しがた
く、かつ大きな偏向角を得ることができる。また、駆動
コイルと配線がポリイミドの表面に露出せず、内部に形
成されるため、湿気や酸化による特性変化を抑えること
ができる。更に、両持ち梁のねじれ方式を用いることに
より、位置変動の少ない安定した駆動が可能となる。

【００９５】また、鏡面と駆動コイルを有する前記構造
体を固定用部材に固着してから、連結部を除去し、永久
磁石を取り付けた磁気ヨークを固定用部材に取り付けた
ことにより、ハンドリング性が維持でき、特性も変化さ
せることなく、かつ永久磁石への近接による高効率化も
可能となる。

【００９６】なお、本実施形態では、弾性部材におい
て、配線が厚み方向に略二等分の位置に配置されてい
る。通常、光偏向器の動作時には、弾性部材が大きく変
形し、その結果応力が発生する。配線を弾性部材の最表
層に形成すると、この応力により繰り返し疲労で断線し
てしまうが、本実施形態のような構成にすれば、長期信
頼性が得られる。

【００９７】なお、本実施形態の各構成は、上述したも
のには限定されず、各種の変形、変更が可能である。例
えば、平面状の駆動コイルは、スパッタ成膜とエッチン
グ加工による代わりに、メッキ加工によっても良い。こ
の場合は、容易に配線類の厚膜化ができるため、駆動コ
イルの抵抗値を下げる一方で巻数を増やして、大きな偏
向角を得ることができる。

【００９８】ポリイミド各層は、剛性や膨張係数等の物
性、あるいは溶剤可溶型、光反応型、付加型、熱可塑型
等各層への適用方法により、種々の特性を発現できる材
料であるため、同一材料を用いる必要はなく、組み合わ
せも可能である。ポリイミドのパターニングも、レーザ
ーアブレーションを用いる手法等も適用できる。本実施
形態では、鏡面の形成は、第３ポリイミド層上に行った
が、中央部分のポリイミド層と窒化膜全てをエッチング
で除去して、シリコン基板表面を露出させた上で、ここ
にアルミをスパッタリングで成膜しても良い。

【００９９】また、本実施形態では、可動板上部に鏡面
を形成したが、広い面積が必要な場合には、可動部下表
面上に、金等の金属薄膜を成膜して鏡面を形成しても良
い。フレキ基板の配線と、支持体上の電極パッドとの接
続は、ワイヤーボンディングして樹脂封止する方式も可
能である。更に、駆動方法は、上記したような共振周波
数に等しい交流電流を用いる方法に限定されず、例えば
可変の周波数による駆動、直流電流による駆動で静的な
位置決めを行うこと等も可能である。

【０１００】以下に本発明の第１０実施形態を説明す
る。図２８は本発明の第１０実施形態の構成を示す図で
ある。上記した第９実施形態では、可動部１３の形状が
可動部１３の振動軸に対して対称な矩形であったが、第
１０実施形態における可動部１３の形状は、図２８に示
すように、支持体１２から弾性部材１８が分岐する交差
線部分から、可動部１３の自由端先端に向かって、可動
部１３の振動軸に対して対称な稜線を有する六角形とす
る。また、弾性部材１８のサイズは、支持体１２から弾
性部材１８が分岐する交差線部分が可動部１３の全長の
１／１０以下になるようにする。それ以外の構成は第１
実施形態と同様である。

【０１０１】なお、第１０実施形態における弾性部材１
８は、可動部１３の全重量を支えるために、第９実施形
態で適用した厚さよりも若干厚くするか、剛性の高いも
のを使用すると良い。このように、本実施形態の弾性部
材１８は、極力短く形成したために、可動部１３の重量
によって弾性部材１８がたわんでしまい、可動部１３の
自由端位置が安定しなくなる現象を回避することができ
る。

【０１０２】なお、上記した具体的実施形態には以下の
ような構成の発明が含まれている。 （１） 支持体と、光を反射するための鏡面が形成され
た可動板と、この可動板と前記支持体との間を連結し、
前記可動板を偏向可能に保持する弾性部材と、前記可動
板が偏向運動する際の運動端近傍を通るよう前記可動板
上にリング状に形成された駆動コイルと、前記駆動コイ
ルに対して前記可動板平面と略平行な方向に磁界を印加
するための閉磁気回路を生成する磁石及び磁気ヨークと
を有し、前記閉磁気回路の磁気ギャップに位置する前記
駆動コイルに交流電流を印加することで駆動力を発生さ
せ、前記弾性部材の弾性変形により可動板の偏向運動を
行う光偏向器において、前記閉磁気回路を生成する前記
磁石又は前記磁気ヨークを、前記駆動コイルの外側にお
いて前記可動板の運動端に対向する位置及び前記駆動コ
イルの内側において前記可動板に近接する位置に配置し
て前記磁気ギャップを形成したことを特徴とする光偏向
器。

【０１０３】構成（１）の光偏向器では、可動板に穴を
設けていないので、可動板の剛性が高くなる。これによ
って、高周波で駆動させたときでも不要な共振が発生せ
ず、スムーズな振動が得られる。また可動板の慣性モー
メントが低減されることにより高周波駆動でも偏向角が
大きくとれ、さらに閉磁気回路により駆動コイルにおけ
る磁束密度が大きくなるので、従来よりも少ない消費電
力で大きな偏向角のとれる光偏向器となる。また、駆動
コイルの内側において可動板に近接して配置された磁石
又は磁気ヨークは、可動板の振幅が必要以上になった場
合にストッパーとしての機能も持ちあわせている。

【０１０４】この発明に対応する実施形態は、第１，
２，５，６の実施形態である。 （２） 支持体と、光を反射するための鏡面が形成され
た可動板と、この可動板と前記支持体との間を連結し、
前記可動板を偏向可能に保持する弾性部材と、前記可動
板が偏向運動する際の運動端近傍を通るよう前記可動板
上にリング状に形成された駆動コイルと、前記駆動コイ
ルに対して前記可動板平面と略平行な方向に磁界を印加
するための閉磁気回路を生成する磁石及び磁気ヨークと
を有し、前記閉磁気回路の磁気ギャップに位置する前記
駆動コイルに交流電流を印加することで駆動力を発生さ
せ、前記弾性部材の弾性変形により可動板の偏向運動を
行う光偏向器において、前記可動板上に前記閉磁気回路
を生成する磁性部材をさらに設け、前記閉磁気回路を生
成する前記磁石又は前記磁気ヨークを、前記磁性部材に
対向する位置に配置して前記磁気ギャップを形成したこ
とを特徴とする光偏向器。

【０１０５】構成（２）の光偏向器では、可動板に穴を
設けていないので、可動板の剛性が高くなる。これによ
って、高周波で駆動させたときでも不要な共振が発生せ
ず、スムーズな振動が得られる。また可動板の慣性モー
メントが低減されることにより高周波駆動でも偏向角が
大きくとれ、さらに閉磁気回路により駆動コイルにおけ
る磁束密度が大きくなるので、従来よりも少ない消費電
力で大きな偏向角のとれる光偏向器となる。また、可動
板上に閉磁気回路が存在することにより、可動板の重心
が弾性部材に近づくことになり、スムーズな可動板の振
動が得られる。この発明に対応する実施形態は、第３，
４，７，８の実施形態である。 （３） 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は前記磁
気ヨークを、前記駆動コイルの外側において前記可動板
の運動端に対向する位置及び前記駆動コイルの内側にお
いて前記可動板に近接する位置に配置することを特徴と
する構成（２）記載の光偏向器。

【０１０６】構成（３）の光偏向器では、構成（２）の
光偏向器と同様の作用効果を得ながら、駆動コイルの内
側において可動板に近接して配置された磁石又は磁気ヨ
ークは、可動板の振幅が必要以上になった場合にストッ
パーとしての機能も持ちあわせている。

【０１０７】この発明に対応する実施形態は第４，８の
実施形態である。 （４） 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は前記磁
気ヨークを、前記駆動コイルの外側において前記可動板
の運動端に対向する位置に配置することを特徴とする構
成（２）記載の光偏向器。

【０１０８】構成（４）の光偏向器では、構成（２）の
光偏向器と同様の作用効果を得る。この発明に対応する
実施形態は、第３，７の実施形態である。 （５） 前記支持体、前記弾性部材、前記可動板及び前
記駆動コイルがモノリシックに一体形成されていること
を特徴とする構成（１）から（４）のいずれか１つに記
載の光偏向器。

【０１０９】構成（５）の光偏向器では、さらに、従来
よりも小型でかつ製造工数が大幅に低減可能な光偏向器
となる。この発明に対応する実施形態は第１，２，３，
４，５，６，７，８の実施形態である。 （６） 前記磁石は、前記可動板の駆動モーメントが最
大となる位置に設けられていることを特徴とする構成
（１）から（５）のいずれか１つに記載の光偏向器。

【０１１０】構成（６）の光偏向器では、さらに、従来
よりも少ない消費電力で大きな偏向角のとれる光偏向器
となる。。この発明に対応する実施形態は、第１，２，
３，４，５，６，７，８の実施形態である。 （７） 前記可動板上に設けた磁性部材は、前記可動板
に対してモノリシックに形成されていることを特徴とす
る構成（２）記載の光偏向器。

【０１１１】構成（７）の光偏向器では、さらに、従来
よりも小型でかつ製造工数が大幅に低減可能な光偏向器
となる。この発明に対応する実施形態は、第３，４，
７，８の実施形態である。 （８） 前記可動板が揺動運動を行うことで前記弾性部
材がねじり振動を行うように、前記可動板に対する前記
弾性部材の支持方向と前記閉磁気回路による磁界の印加
方向とを交差するように構成したことを特徴とする構成
（１）から（７）のいずれか１つに記載の光偏向器。

【０１１２】構成（８）の光偏向器では、さらに、ねじ
り振動を行う光偏向器となる。この発明に対応する実施
形態は、第１，３，５，７の実施形態である。 （９） 前記可動板が偏向運動を行うことで前記弾性部
材が曲げ振動を行うように、前記可動板に対する前記弾
性部材の支持方向と前記閉磁気回路による磁界の印加方
向とがほぼ同一になるように構成したことを特徴とする
構成（１）から（７）のいずれか１つに記載の光偏向
器。

【０１１３】構成（９）の光偏向器では、さらに、曲げ
振動を行う光偏向器となる。この発明に対応する実施形
態は第２，４，６，８の実施形態である。 （１０） 固定用部材と、互いに分離するように設けら
れ、前記固定用部材に固定するための支持体と、光を反
射するための鏡面を有する可動板と、前記可動板と前記
支持体との間を連結する弾性部材と、前記弾性部材を弾
性変形させて前記可動板を前記支持体に対して相対的に
変位させる駆動手段と、を具備し、少なくとも前記可動
板と前記支持体と前記弾性部材とがモノリシックに一体
成形されていることを特徴とする光偏向器。

【０１１４】構成（１０）の光偏向器では、少なくとも
支持体と、可動板と、弾性部材とをモノリシックに一体
形成するとともに、弾性部材を少なくとも二個以上形成
して各弾性部材に接続された支持体を互いに分離させた
ので、アクチュエータ部分をより近接化できるようにな
り、より駆動力を増強でき、小型で高効率で低消費電力
かつ特性の安定した光偏向器を提供することができる。

【０１１５】この発明に対応する実施形態は、第１，
３，５，７，９，１０の実施形態である。 （１１） 二個以上の前記弾性部材が、二個以上の前記
支持体に固定され、前記アクチュエータの一部が前記固
定用部材とは異なる支持部材に固定され、前記支持体と
前記支持部材とは、前記固定用部材を介して相互に固定
されていることを特徴とする構成（１０）に記載の光偏
向器。

【０１１６】構成（１１）の光偏向器では、二個以上の
前記弾性部材が、二個以上の前記支持体に固定され、前
記アクチュエータの一部が前記固定用部材とは異なる支
持部材に固定され、前記支持体と前記支持部材とを、前
記固定用部材を介して相互に固定したことにより、各ユ
ニットを組み合わせて組み立てられるため、チップのハ
ンドリングに優れ、形状が安定した状態で組み立て可能
である。

【０１１７】この発明に対応する実施形態は、第１，
３，５，７，９，１０の実施形態である。 （１２） 前記弾性部材が、両持ち梁状に形成されてい
ることを特徴とする構成（１０）または（１１）に記載
の光走査装置。

【０１１８】構成（１２）の光偏向器では、前記弾性部
材を、両持ち梁状に形成することにより、片持ち梁に比
べてミラー角度や位置の不安定さが小さくなるので、安
定した駆動力で大きな変位を得ることができ、高効率か
つ低消費電力の光偏向器を提供することができる。

【０１１９】この発明に対応する実施形態は、第１，
３，５，７，９，１０の実施形態である。 （１３） 前記固定用部材に前記アクチュエータの一部
が固定され、前記アクチュエータの一部が可動板に隣接
した位置で、前記可動板を延長した面の一部を含むよう
に配置したことを特徴とする構成（１０）〜（１２）の
いずれか１つに記載の光偏向器。

【０１２０】構成（１３）の光偏向器では、前記固定用
部材に前記アクチュエータの一部が固定され、前記アク
チュエータの一部が可動板に隣接した位置で、前記可動
板を延長した面の一部を含むように配置したことによ
り、より大きな駆動空間が確保できかつ大きな変位を得
ることができる光偏向器を提供することができる。

【０１２１】この発明に対応する実施形態は、第１，
３，５，７，９，１０の実施形態である。 （１４） 前記固定用部材に固定された前記アクチュエ
ータが永久磁石であり、前記可動板に固定されたアクチ
ュエータがコイルであることを特徴とする構成（１０）
〜（１３）のいずれか１つに記載の光偏向器。

【０１２２】構成（１４）の光偏向器では、前記固定用
部材に固定された前記アクチュエータを永久磁石とし、
前記可動板に固定されたアクチュエータをコイルとする
ことにより、電磁型の駆動方式で光束径を大きく取るこ
とができ、コイルを可動部とすることで、可動部を軽量
化して高速走査かつ大きな変位を安定して得ることがで
き、高効率で、低消費電力の光偏向器を提供できる。

【０１２３】この発明に対応する実施形態は、第１，
３，５，７，９，１０の実施形態である。 （１５） 固定用部材と、互いに分離するように設けら
れ、前記固定用部材に固定するための支持体と、光を反
射するための鏡面を有する可動板と、前記可動板と前記
支持体との間を連結する弾性部材と、前記弾性部材を弾
性変形させて前記可動板を前記支持体に対して相対的に
変位させる駆動手段と、前記固定用部材に前記支持体を
固定した後、除去可能なように前記支持体間を連結する
連結部とを具備する光偏向器を、少なくとも前記可動板
と前記支持体と前記弾性部材と前記連結部とをモノリシ
ックに一体成形し、前記ユニットを前記固定用部材に固
定した後、前記連結部を除去し、当該連結部を除去した
前記固定用部材に対して前記駆動手段の一部を固定配置
して製造することを特徴とする光偏向器の製造方法。

【０１２４】構成（１５）の光偏向器では、前記可動板
には少なくとも２個以上の弾性部材を接続し、かつ各弾
性部材に接続された前記支持体を互いに分離しつつ、少
なくとも前記支持体と、前記可動板と、前記弾性部材と
を半導体製造プロセスを用いて一体のユニットに形成し
たので、脆弱な前記可動板や前記弾性部材に負荷を与え
ることなく組立作業ができ、容易に前記ユニットを前記
固定用部材に固定することができる。この発明に対応す
る実施形態は、第１，３，５，７，９，１０の実施形態
である。

【０１２５】

【発明の効果】本発明によれば、可動部に穴を設ける必
要性をなくしたことにより可動部の剛性を向上させたの
で、高周波で駆動させたときでも不要な共振を発生せ
ず、かつ駆動コイルにおける磁束密度を強めた閉磁気回
路により可動部の駆動力を大きくして、少ない消費電力
で大きな偏向角のとれる光偏向器を提供することができ
る。

【０１２６】また、本発明によれば、可動板には少なく
とも２個以上の弾性部材を接続し、かつ各弾性部材に接
続された支持体を互いに分離しつつ、少なくとも支持体
と、可動板と、弾性部材とをモノリシックに一体形成す
るようにしたので、小型で高効率で低消費電力かつ特性
の安定した光偏向器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光偏向器の平面図
である。

【図２】図１に示す光偏向器のＡ−Ａ′に沿った断面図
である。

【図３】図１に示す光偏向器のＢ−Ｂ′に沿った断面図
である。

【図４】本発明の第１実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図５】本発明の第１実施形態の他の変形例を示す図で
ある。

【図６】本発明の第１実施形態の他の変形例を示す図で
ある。

【図７】本発明の第２実施形態に係る光偏向器の平面図
である。

【図８】図７に示す光偏向器のＡ−Ａ′に沿った断面図
である。

【図９】本発明の第２実施形態に係る光偏向器の平面図
である。

【図１０】本発明の第２実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る光偏向器の平面
図である。

【図１２】図１１に示す光偏向器のＡ−Ａ′線に沿った
断面図である。

【図１３】本発明の第４実施形態に係る光偏向器の平面
図である。

【図１４】図１３に示す光偏向器のＡ−Ａ′線に沿った
断面図である。

【図１５】本発明の第５実施形態に係る光偏向器の平面
図である。

【図１６】図１５に示す光偏向器のＡ−Ａ’に沿った断
面図である。

【図１７】図１５に示す光偏向器のＢ−Ｂ’に沿った断
面図である。

【図１８】本発明の第５実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図１９】本発明の第５実施形態の他の変形例を示す図
である。

【図２０】本発明の第６実施形態に係る光偏向器の平面
図である。

【図２１】図２０に示す光偏向器のＡ−Ａ’に沿った断
面図である。

【図２２】本発明の第７実施形態に係る光偏向器の断面
図である。

【図２３】本発明の第８実施形態に係る光偏向器の断面
図である。

【図２４】本発明の第９実施形態に係る光偏向器の概略
構成を示す斜視図である。

【図２５】（Ａ）は図２４に示す光偏向器の中心軸線で
あるＡ−Ａ′線に沿った断面図であり、（Ｂ）は図２４
のＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。

【図２６】（Ａ）〜（Ｉ）は第９実施形態に係る光偏向
器の製造工程を示す図である。

【図２７】実装工程の説明を示す図である。

【図２８】本発明の第１０実施形態に係る光偏向器の変
形例を示す図である。

【図２９】従来の光偏向器の構成を示す図である。

【図３０】従来の光偏向器の構成を示す図である。

【符号の説明】

１００…光偏向ミラー部、 １０１…可動板、 １０２…弾性部材、 １０３…支持体、 １０４…駆動コイル、 １０５…電極パッド、 １０６…鏡面、 １０７…駆動コイル面、 １０８…永久磁石、 １０９、１１０…磁気ヨーク、 １１１…ベースフレーム。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体と、 光を反射するための鏡面が形成された可動板と、 この可動板と前記支持体との間を連結し、前記可動板を
   偏向可能に保持する弾性部材と、 前記可動板が偏向運動する際の運動端近傍を通るよう前
   記可動板上にリング状に形成された駆動コイルと、 前記駆動コイルに対して前記可動板平面と略平行な方向
   に磁界を印加するための閉磁気回路を生成する磁石及び
   磁気ヨークとを有し、 前記閉磁気回路の磁気ギャップに位置する前記駆動コイ
   ルに交流電流を印加することで駆動力を発生させ、前記
   弾性部材の弾性変形により可動板の偏向運動を行う光偏
   向器において、 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は前記磁気ヨーク
   を、前記駆動コイルの外側において前記可動板の運動端
   に対向する位置及び前記駆動コイルの内側において前記
   可動板に近接する位置に配置して前記磁気ギャップを形
   成したことを特徴とする光偏向器。
2. 【請求項２】 支持体と、 光を反射するための鏡面が形成された可動板と、 この可動板と前記支持体との間を連結し、前記可動板を
   偏向可能に保持する弾性部材と、 前記可動板が偏向運動する際の運動端近傍を通るよう前
   記可動板上にリング状に形成された駆動コイルと、 前記駆動コイルに対して前記可動板平面と略平行な方向
   に磁界を印加するための閉磁気回路を生成する磁石及び
   磁気ヨークとを有し、 前記閉磁気回路の磁気ギャップに位置する前記駆動コイ
   ルに交流電流を印加することで駆動力を発生させ、前記
   弾性部材の弾性変形により可動板の偏向運動を行う光偏
   向器において、 前記可動板上に前記閉磁気回路を生成する磁性部材をさ
   らに設け、 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は前記磁気ヨーク
   を、前記磁性部材に対向する位置に配置して前記磁気ギ
   ャップを形成したことを特徴とする光偏向器。
3. 【請求項３】 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は
   前記磁気ヨークを、前記駆動コイルの外側において前記
   可動板の運動端に対向する位置及び前記駆動コイルの内
   側において前記可動板に近接する位置に配置することを
   特徴とする請求項２記載の光偏向器。
4. 【請求項４】 前記閉磁気回路を生成する前記磁石又は
   前記磁気ヨークを、前記駆動コイルの外側において前記
   可動板の運動端に対向する位置に配置することを特徴と
   する請求項２記載の光偏向器。
5. 【請求項５】 前記支持体、前記弾性部材、前記可動板
   及び前記駆動コイルがモノリシックに一体形成されてい
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記
   載の光偏向器。
6. 【請求項６】 前記磁石は、前記可動板の駆動モーメン
   トが最大となる位置に設けられていることを特徴とする
   請求項１から５のいずれか１つに記載の光偏向器。
7. 【請求項７】 固定用部材と、 互いに分離するように設けられ、前記固定用部材に固定
   するための支持体と、 光を反射するための鏡面を有する可動板と、 前記可動板と前記支持体との間を連結する弾性部材と、 前記弾性部材を弾性変形させて前記可動板を前記支持体
   に対して相対的に変位させる駆動手段と、 を具備し、 少なくとも前記可動板と前記支持体と前記弾性部材とが
   モノリシックに一体成形されていることを特徴とする光
   偏向器。
8. 【請求項８】 固定用部材と、 互いに分離するように設けられ、前記固定用部材に固定
   するための支持体と、 光を反射するための鏡面を有する可動板と、 前記可動板と前記支持体との間を連結する弾性部材と、 前記弾性部材を弾性変形させて前記可動板を前記支持体
   に対して相対的に変位させる駆動手段と、 前記固定用部材に前記支持体を固定した後、除去可能な
   ように前記支持体間を連結する連結部とを具備する光偏
   向器を、 少なくとも前記可動板と前記支持体と前記弾性部材と前
   記連結部とをモノリシックに一体成形し、 前記ユニットを前記固定用部材に固定した後、前記連結
   部を除去し、 当該連結部を除去した前記固定用部材に対して前記駆動
   手段の一部を固定配置して製造することを特徴とする光
   偏向器の製造方法。