JPS6057053B2 - light deflection element - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁オシログラフ等に用いて有効な光偏向
素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical deflection element that is effective for use in electromagnetic oscillography and the like.

第１図は、従来公知の電磁オシログラフに用いられて
いる光偏向素子の一例を示す構成斜視図である。FIG. 1 is a structural perspective view showing an example of an optical deflection element used in a conventionally known electromagnetic oscilloscope.

この光偏向素子は、ねじりスプリングとしての役目をな
すリガメント３上に、反射鏡４とねじりトルクを発生す
るコイル５を接着して構成したものである。コイル５は
磁界中に配置されており、これに電流１を流すことによ
つてねじりトルクが発生し、反射鏡４が偏位するもので
、反射鏡４に入射する光をコイル５に流す電流によつて
偏向することができる。このような構成の光偏向素子は
、コイル５の形成、コイルや反射鏡のリガメントヘの取
付等、手作業によつて製作されており、品質、性能が均
一でなく、価格も高価になるなどの欠点があつた。 本
発明は、このような従来の光偏向素子の欠点に鑑みてな
されたものであつて、高性能で品質の揃つた安価な光偏
向素子を実現しようとするものである。This optical deflection element is constructed by bonding a reflecting mirror 4 and a coil 5 that generates torsional torque onto a ligament 3 that serves as a torsional spring. The coil 5 is placed in a magnetic field, and by passing a current 1 through it, a torsion torque is generated and the reflector 4 is deflected.The current causes the light incident on the reflector 4 to flow through the coil 5 It can be deflected by The optical deflection element with such a configuration is manufactured by hand, including the formation of the coil 5 and the attachment of the coil and reflector to the ligament, which results in uneven quality and performance, and is expensive. There were flaws. The present invention has been made in view of the drawbacks of conventional optical deflection elements, and aims to realize an inexpensive optical deflection element with high performance and uniform quality.

また、本発明の他の目的は、コイルのリード線の取り出
しや絶縁基板の表裏にコイルを形成した場合、コイル相
互間の接続の容易な光偏向素子を実現しようとするもの
てある。 第２図は本発明の一実施例を示す構成斜視図
てある。Another object of the present invention is to realize an optical deflection element in which the coils can be easily connected to each other when the lead wires of the coils are taken out or when the coils are formed on the front and back sides of an insulating substrate. FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

図において、１はフレーム、２は可動部で、フレーム１
に細くなつたバネ部３１、３２、３３を介して支持され
ている。これらのフレーム１、可動部２およびバネ部３
１、３２、３３は、ひとつの絶縁基板によつて構成され
ており、また、これらの形状は、後述するようにホトリ
ソグ・ラフイ（写真食刻）の技術とエッチングの技術と
を利用して形成される。ここで絶縁基板としては、例え
ば厚さが５ｘ１０−゜ｍ程度の水晶基板が使用可能であ
る。４は反射鏡で、可動部２に後述するようにホトリソ
グラフィの技術とエッチングの技・術を用いて形成され
ている。In the figure, 1 is a frame, 2 is a movable part, and frame 1
It is supported via spring portions 31, 32, and 33 that are tapered. These frame 1, movable part 2 and spring part 3
1, 32, and 33 are composed of a single insulating substrate, and their shapes are formed using photolithography/etching technology and etching technology, as described later. be done. Here, as the insulating substrate, for example, a quartz substrate having a thickness of about 5 x 10 mm can be used. Reference numeral 4 denotes a reflecting mirror, which is formed on the movable part 2 using photolithography technology and etching technology as will be described later.

５はコイルパターンで、可動部２、バネ部３２、３３お
よびフレーム １にまたがつて形成されており、これも
ホトリソグラフィの技術とエッチングの技術を用いて形
成されている。A coil pattern 5 is formed across the movable part 2, the spring parts 32 and 33, and the frame 1, and is also formed using photolithography and etching techniques.

６１，６２はフレーム１に形成されたコイル５のリード
線６０はコイルパターン５上を飛び越えるように一方の
リード線６１に接続されたジャンパ線である。The lead wires 60 of the coil 5 formed on the frame 1 are jumper wires 61 and 62 connected to one lead wire 61 so as to jump over the coil pattern 5.

７０はバネ部３２，３３の間に形成された透孔である。70 is a through hole formed between the spring parts 32 and 33.

このように構成された本発明に係る光偏向素子は、コイ
ルパターン５を磁界中に配置させ、リード線６１，６２
およびジャンパ線６０を介してコイルパターン５に電流
を流すと、可動部２がバネ部３１を軸として偏位し、反
射鏡４に入射する光を偏向させることができる。また、
リード線６１，６２はフレーム１上に形成されているコ
イル５から取り出すことができるので、その取り出しは
容易であり、また可動部２の動きがリード線６１，６２
に伝わらず、高性能で光を偏向させることができる。第
３図は第２図に示す光偏向素子を製作する製造方法の一
例を示す簡略工程図である。The optical deflection element according to the present invention configured as described above has the coil pattern 5 placed in a magnetic field, and the lead wires 61, 62.
When a current is applied to the coil pattern 5 via the jumper wire 60, the movable part 2 is deflected about the spring part 31, and the light incident on the reflecting mirror 4 can be deflected. Also,
Since the lead wires 61 and 62 can be taken out from the coil 5 formed on the frame 1, the lead wires 61 and 62 can be taken out easily, and the movement of the movable part 2 is
It is possible to deflect light with high performance without transmitting it to the user. FIG. 3 is a simplified process diagram showing an example of a manufacturing method for manufacturing the optical deflection element shown in FIG. 2.

先ず、（ａ）に示すように水晶のような絶縁基板７上に
水晶と密着強度の強い物質、例えばＣｒよりなる第１マ
スク物質層８を被着し、その上に導電性を有し水晶加工
剤に耐える物質、例えばＡｕよりなる第２マスク物質層
９を被着する。First, as shown in (a), a first masking material layer 8 made of a material having strong adhesion to the crystal, for example Cr, is deposited on an insulating substrate 7 such as crystal, and a conductive crystal layer 8 is deposited thereon. A second masking material layer 9 of a material resistant to processing agents, for example Au, is applied.

更に、その上にレジスト層１０を被着する。ここで、第
１のマスク物質層８、第２マスク物質層９は、それぞれ
スパッタあるいは蒸着等により被着することができる。
またレジスト層１０は例えば塗布すればよい。次に、（
ｂ）に示すように、レジスト層１０をマスクとして、最
上層の第２マスク物質層９を．選択的に除去して反射鏡
４とコイルパターン５の部分を形成する。例えば、第２
マスク物質層９としてＡｕを用いる場合には、ヨウ化カ
リムとヨウ素との水溶液等を用いればよい。次にフレー
ム１、バネ部３１，３２および可動部２の形状を形！成
するために、（ｃ）に示すように、第２マスク物質層９
より形成された反射鏡、コイルパターンを覆うように再
びレジスト層１０を積層被着する。そして、（ｄ）に示
すように、レジスト層１０をマスクとして第１マスク物
質層８を選択的に除去して、これにフレーム、バネ部お
よび可動部の形状に対応した所定の形状に成形する。例
えば、第１マスク物質層８としてＣｒを用いる場合には
、第２硫酸セリウムと酸との水溶液等を用いればよい。
続いて、（ｅ）に示すように、第１マスク物質層８をマ
スクとして水晶基板７を選択的に除去して水晶基板７を
フレーム１、可動部２およびバネ部３１，３２のそれぞ
れの部分の形状になるように成形する。この水晶加工剤
としては、例えばフッ素酸水溶液を用いる。このように
して水晶基板７を所定の形状に成形した後、第２のマス
ク物質層９をマスクとして水晶基板７の表面が露出する
ように第１のマスク物質層８を選択的に除去することに
よ）り、（ｆ）に示すように可動部に反射鏡とコイルパ
ターンを有する光偏向素子が実現できる。なお、上記の
説明では、第１マスク物質層８としてＣｒを用い、第２
マスク物質層９としてＡｕを用いる例について説明した
が、これに限るもので・はなく、それぞれが水晶加工剤
に耐える物質であつて少なくとも一方の物質が導電性を
有するものであればよい。Furthermore, a resist layer 10 is deposited thereon. Here, the first masking material layer 8 and the second masking material layer 9 can be deposited by sputtering, vapor deposition, or the like, respectively.
Further, the resist layer 10 may be applied, for example. next,(
As shown in b), using the resist layer 10 as a mask, the uppermost second mask material layer 9 is applied. The reflective mirror 4 and the coil pattern 5 are selectively removed. For example, the second
When using Au as the mask material layer 9, an aqueous solution of potassium iodide and iodine may be used. Next, shape the frame 1, spring parts 31, 32, and movable part 2! In order to achieve this, as shown in (c), a second mask material layer 9 is formed.
A resist layer 10 is laminated and deposited again so as to cover the reflective mirror and coil pattern formed. Then, as shown in (d), the first mask material layer 8 is selectively removed using the resist layer 10 as a mask, and is formed into a predetermined shape corresponding to the shapes of the frame, the spring part, and the movable part. . For example, when using Cr as the first mask material layer 8, an aqueous solution of cerium sulfate and acid may be used.
Subsequently, as shown in (e), the crystal substrate 7 is selectively removed using the first mask material layer 8 as a mask, and the crystal substrate 7 is removed from each portion of the frame 1, the movable part 2, and the spring parts 31, 32. Shape into the shape of. As this crystal processing agent, for example, a fluoric acid aqueous solution is used. After forming the crystal substrate 7 into a predetermined shape in this manner, the first mask material layer 8 is selectively removed using the second mask material layer 9 as a mask so that the surface of the crystal substrate 7 is exposed. As a result, an optical deflection element having a reflecting mirror and a coil pattern in the movable part can be realized as shown in (f). Note that in the above description, Cr is used as the first mask material layer 8, and Cr is used as the second mask material layer 8.
Although an example in which Au is used as the mask material layer 9 has been described, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that each material is resistant to crystal processing agents and at least one material has conductivity.

また、上記の実施例では、水晶基板７の一方の面にのみ
マスク物質層を被着して反射鏡とコイル・パターンを形
成し、かつ所定の形状を加工する例について説明したが
、他方の面にも同様なマスク物質層を被着し両面にコイ
ルパターンを形成し、かつ両面から水晶を加工すること
もできる。Furthermore, in the above embodiment, an example was explained in which a masking material layer is coated on only one surface of the crystal substrate 7 to form a reflecting mirror and a coil pattern, and a predetermined shape is processed. It is also possible to apply a similar layer of masking material to the surfaces, form coil patterns on both sides, and process the crystal from both sides.

この場合、両表面に形成したコイルパターン相互間は、
バネ部３２，３３の間に形成された透孔７０の側面を介
して導電性塗料等によ接続する。また、上記では、はじ
めに反射鏡、コイルパターンを形成し、次にフレーム、
可動部等を形成したものであるが、この形成順序を逆に
し、はじめにフレームや可動部の形状を形成するように
してもよい。第４図および第５図は、第２図に示す光偏
向素子の更に別の製造方法を示す簡略工程図である。In this case, the distance between the coil patterns formed on both surfaces is
The connection is made by conductive paint or the like through the side surface of the through hole 70 formed between the spring parts 32 and 33. In addition, in the above example, the reflector and coil pattern are formed first, then the frame,
Although the movable parts and the like are formed, the order of formation may be reversed, and the shape of the frame and the movable parts may be formed first. 4 and 5 are simplified process diagrams showing still another method of manufacturing the optical deflection element shown in FIG. 2.

第４図の例ては、先す（ａ）に示すように絶縁基板７上
に第１マスク物質層８、第２マスク物質層９をそれぞれ
被着し、この上にレジスト層１０を被着する。次に（ｂ
）に示すようにホトリソグラフィの技術によりコイルパ
ターンと反射鏡パターンとを形成し、エッチングの技術
により他の物質部分を取り除く。このようにして出来上
つた基板上に、（Ｃ）に示すようにマスクとして使用す
る第１マスク物質層８１を被着するとともに、この上に
レジスト層１０を塗布する。次に（ｄ）に示すようにフ
レームや可動部の形状を前記と同様にして形成し、続い
て（ｅ）に示すように露出した基板部分と、第１マスク
物質層部分８１をエッチングの技術によつて取り除くこ
とによつて完成される。なお、ここで、最上層をＳｉ３
Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３のような物質であればこれを取り除く
必要はない。第５図の例では、絶縁基板７として水晶の
ような異方性エッチングのできる基板を用いた場合に限
られる。In the example of FIG. 4, as shown in (a) above, a first mask material layer 8 and a second mask material layer 9 are respectively deposited on an insulating substrate 7, and a resist layer 10 is deposited thereon. do. Then (b
), a coil pattern and a reflecting mirror pattern are formed using photolithography technology, and other material portions are removed using etching technology. A first mask material layer 81 to be used as a mask is deposited on the thus-formed substrate, as shown in FIG. 3C, and a resist layer 10 is applied thereon. Next, as shown in (d), the shape of the frame and the movable part is formed in the same manner as described above, and then, as shown in (e), the exposed substrate portion and the first mask material layer portion 81 are etched using an etching technique. It is completed by removing it by. Note that here, the top layer is Si3
If it is a substance such as N4 or Al2O3, there is no need to remove it. The example shown in FIG. 5 is limited to the case where a substrate that can be anisotropically etched, such as quartz, is used as the insulating substrate 7.

ここでは水晶のｚ板を用いた場合の例を示しており、（
ａ）は水晶基板の光学軸Ｚ１機械軸Ｙ、電気軸Ｘの方向
を示す。先ず、（ｂ）に示すように、水晶基板７上に第
１マスク物質（例えばＣｒ）８、第２マスク物質（例え
ばＡｕ）を被着し、この上にレジスト層１０を塗布し、
続いて（ｃ）に示すようにコイルパターン、反射鏡、フ
レーム全体等をホトリソグラフィの技術により形成する
。続いて、このような基板を例えばフッ素に入れ、水晶
エッチングすると（ｄ）のように水晶が選択的に除去さ
れ完成される。これは、水晶基板７において、そのＺ軸
方向からのエッチング速度が（ｄ）に示す結晶面Ａ，Ｂ
のエッチング速度より数十倍以上速いためで、この場合
、θ９＝３０り、０Ｂ＝８００で横方向のエッチングが
それ以上進まなくなる。このことから、パターンとパタ
ーンとの間隔Ａ，ｂを、水晶基板を切り離すか、つなが
つた状態とするかによつて適宜選択すればよい。すなわ
ち、間隔ａをｔ（Ｔａｎ（９０−０Ａ）＋Ｔａｎ（９０
−０Ｂ））（ただしｔは基板厚さ）より大きくすれば、
基板は切り離すことができ、これより狭くすればつなが
つた状態で残すことができる。このような製造方法は、
比較的簡単な工程で精．度の良い加工およびコイルパタ
ーンや反射鏡の形成を行なうことができる。Here, an example is shown in which a crystal z-plate is used, and (
a) shows the directions of the optical axis Z1, mechanical axis Y, and electrical axis X of the crystal substrate. First, as shown in (b), a first mask material (e.g. Cr) 8 and a second mask material (e.g. Au) are deposited on a crystal substrate 7, and a resist layer 10 is applied thereon.
Subsequently, as shown in (c), a coil pattern, a reflecting mirror, the entire frame, etc. are formed using photolithography technology. Subsequently, such a substrate is placed in, for example, fluorine and crystal etched, whereby the crystal is selectively removed and completed as shown in (d). This means that in the crystal substrate 7, the etching rate from the Z-axis direction is on the crystal planes A and B shown in (d).
In this case, when θ9=30 and 0B=800, lateral etching no longer progresses. From this, the intervals A and b between the patterns may be appropriately selected depending on whether the crystal substrates are separated or connected. In other words, the interval a is t(Tan(90-0A)+Tan(90
-0B)) (where t is the substrate thickness),
The substrates can be separated, and if made narrower than this, they can remain connected. This manufacturing method is
A relatively simple process and precision. High-quality processing and formation of coil patterns and reflective mirrors can be performed.

また、一回の製造工程によつて、一度に多数の光偏向素
子を生産することができる利点がある。第６図および第
７図は本発明の他の実施例を示、す構成図てある。Furthermore, there is an advantage that a large number of optical deflection elements can be produced at once through a single manufacturing process. FIGS. 6 and 7 are block diagrams showing other embodiments of the present invention.

第６図の実施例においては、可動部２をフレーム１に４
個のバネ部３１〜３４によつて支持するようにし、コイ
ルパターン５を各バネ部３１〜３４、フレーム部１およ
び可動部２のそれぞれにま−たがるように形成したもの
である。In the embodiment shown in FIG.
The coil pattern 5 is formed so as to extend over each of the spring parts 31 to 34, the frame part 1, and the movable part 2.

第７図の実施例は、フレーム１に第１のバネ部３５，３
６，３７を介して第１の可動部２０を形成するとともに
、この第１の可動部２０内に第２のバネ部３１，３２，
３３を介して第２の可動部２１を形成したものである。In the embodiment shown in FIG.
6, 37 to form the first movable part 20, and within this first movable part 20, second spring parts 31, 32,
The second movable part 21 is formed via 33.

第２の可動部２１には反射鏡４が形成されるとともに、
コイルパターン５１が第２の可動部、バネ部３２，３３
および第１の可動部にまたがつて形成され、第１の可動
部２０、バネ部３６，３７およびフレーム１にま゛たが
つてコイルパターン５２が形成されており、これらのコ
イルパターン５１，５２に働くトルクは、磁界中に置か
れたとき互に直交するように働く。従つて、この実施例
による光偏向素子は、反射鏡４に入射する光をｘ軸、ｙ
軸方向に同時に偏向することができる。なお、上記の実
施例では電磁オシログラフに用いられる素子を例にとつ
て示したが、光ビーム走査用の光偏向器など各種の分野
に応用が可能である。A reflecting mirror 4 is formed in the second movable part 21, and
The coil pattern 51 is the second movable part, and the spring parts 32 and 33
A coil pattern 52 is formed across the first movable part 20, the spring parts 36, 37, and the frame 1, and these coil patterns 51, 52 The torques acting on the magnet act perpendicularly to each other when placed in a magnetic field. Therefore, the light deflection element according to this embodiment directs the light incident on the reflecting mirror 4 on the x-axis and the y-axis.
It can be deflected simultaneously in the axial direction. In the above embodiment, an element used in an electromagnetic oscilloscope was shown as an example, but it can be applied to various fields such as an optical deflector for scanning a light beam.

以上説明したように、本発明によれば、ひとつの基板に
よつてフレームと、このフレームに結合するバネと、こ
のバネによつて支持された可動部とを構成するとともに
、これらフレーム、バネ部、可動部の形状の形成および
可動部に設ける反射鏡、コイルパターンの形成をいずれ
もホトリソグラフィとエッチングの技術を用いて行なう
ようにしたものであるから、高性能で品質の揃つた光偏
向素子を一度に多数生産することが可能でひとつの素子
の価格を安価にできる。As explained above, according to the present invention, the frame, the spring coupled to the frame, and the movable part supported by the spring are configured using one substrate, and the frame, the spring part Since the shape of the movable part and the formation of the reflecting mirror and coil pattern on the movable part are all done using photolithography and etching techniques, the optical deflection element has high performance and uniform quality. It is possible to produce a large number of devices at once, and the price of a single device can be reduced.

また、コイルに接続されるリード線の取り出しが容易て
しかも可動部の動きがリード線に伝わらないので高精度
で光の偏向を行なうことができる。Further, since the lead wire connected to the coil can be easily taken out and the movement of the movable part is not transmitted to the lead wire, light can be deflected with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来公知の光偏向素子の一例を示す構成斜視、
第２図は本発明の一実施例を示す構成斜視図、第３図〜
第５図は第２図に示す素子の製造方法を示す簡略工程図
、第６図および第７図は本発明の他の実施例を示す構成
図てある。 １・・・・・・フレーム、２・・・・・・可動部、３１
，３２，３３，３４・・・・・・バネ部、４・・・・・
・反射鏡、５・・・・・・コイルパターン、６１，６２
・・・・・リード線。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a conventionally known optical deflection element.
FIG. 2 is a perspective view of the configuration showing one embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 5 is a simplified process diagram showing a method of manufacturing the device shown in FIG. 2, and FIGS. 6 and 7 are structural diagrams showing other embodiments of the present invention. 1...Frame, 2...Movable part, 31
, 32, 33, 34... Spring part, 4...
・Reflector, 5... Coil pattern, 61, 62
·····Lead.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ ひとつの絶縁基板によつてフレーム部とこのフレー
ム部に結合するバネ部と、このバネ部によつて支持され
る可動部とを構成し、前記可動部に反射鏡を形成すると
ともに前記可動部、バネ部およびフレーム部にまたがつ
てコイルパターンを形成し、前記バネ部、可動部の形状
と、前記反射鏡およびコイルパターンの形成とをホトリ
ソグラフィの技術とエッチングの技術を利用して行うこ
とを特徴とする光偏向素子。 ２ 可動部に更に別の第２のバネ部によつて支持される
第２の可動部を設け、前記第２の可動部と第２のバネ部
および第１の可動部にまたがつて第２のコイルパターン
を形成するとともに前記第２の可動部に反射鏡を形成し
た特許請求の範囲第１項記載の光偏向素子。[Scope of Claims] 1 A frame part, a spring part coupled to the frame part, and a movable part supported by the spring part are configured by one insulating substrate, and a reflecting mirror is provided in the movable part. At the same time, a coil pattern is formed across the movable part, the spring part, and the frame part, and the shapes of the spring part and the movable part, and the formation of the reflecting mirror and the coil pattern are determined using photolithography technology and etching technology. An optical deflection element characterized by utilizing 2. The movable part is further provided with a second movable part supported by another second spring part, and the second movable part is provided astride the second movable part, the second spring part, and the first movable part. 2. The optical deflection element according to claim 1, wherein a coil pattern is formed and a reflecting mirror is formed in the second movable part.