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公開番号2023040532
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-23
出願番号2021147574
出願日2021-09-10
発明の名称光偏向器
出願人スタンレー電気株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 26/10 20060101AFI20230315BHJP(光学)
要約【課題】圧電アクチュエータの駆動時に加わる応力を緩和し、この圧電アクチュエータの限界振れ角を向上させることを可能とした光偏向器を提供する。
【解決手段】反射面を含むミラー部2と、ミラー部2の周囲に位置して、ミラー部2を一の中心軸の軸回りに揺動させる圧電アクチュエータ4と、圧電アクチュエータ4の一端側と連結されたインナーフレーム6と、圧電アクチュエータ4の他端側と連結されたアウターフレーム7とを備え、圧電アクチュエータ4は、インナーフレーム6とアウターフレーム7との間に設けられた圧電素子31cにより駆動される圧電カンチレバー部34を含み、インナーフレーム6と圧電カンチレバー部34とが連結する位置において、圧電カンチレバー部34の中心軸とは交差する方向にインナーフレーム6の一部が突出した突出部6dが設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
反射面を含むミラー部と、
前記ミラー部の周囲に位置して、前記ミラー部を一の中心軸の軸回りに揺動させる圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの一端側と連結されたインナーフレームと、
前記圧電アクチュエータの他端側と連結されたアウターフレームとを備え、
前記圧電アクチュエータは、前記インナーフレームと前記アウターフレームとの間に設けられた圧電素子により駆動される圧電カンチレバー部を含み、
前記インナーフレームと前記圧電カンチレバー部とが連結する位置において、前記圧電カンチレバー部の中心軸とは交差する方向に前記インナーフレームの一部が突出した突出部が設けられていることを特徴とする光偏向器。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記インナーフレームは、前記圧電カンチレバー部の中心軸とは交差する方向に延在する延在部を介して前記圧電カンチレバー部と連結され、
前記突出部は、前記延在部から当該延在部が延在する方向に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
反射面を含むミラー部と、
前記ミラー部の周囲に位置して、前記ミラー部を第１の中心軸の軸回りに揺動させる第１の圧電アクチュエータと、
前記第１の圧電アクチュエータの周囲に位置して、前記ミラー部を前記第１の中心軸とは直交する第２の中心軸の軸周りに揺動させる第２の圧電アクチュエータと、
前記ミラー部と前記第１の圧電アクチュエータの一端との間を連結するトーションバーと、
前記第１の圧電アクチュエータの他端と前記第２の圧電アクチュエータの一端との間を連結するインナーフレームと、
前記第２の圧電アクチュエータの周囲に位置して、前記第２の圧電アクチュエータの他端と連結されたアウターフレームとを備え、
前記第１の圧電アクチュエータは、前記トーションバーと前記インナーフレームとの間に設けられた圧電素子により共振状態で駆動される第１の圧電カンチレバー部を含み、
前記第２の圧電アクチュエータは、前記インナーフレームと前記アウターフレームとの間に設けられた圧電素子により非共振状態で駆動される第２の圧電カンチレバー部を含み、
前記インナーフレームと前記第２の圧電カンチレバー部とが連結する位置において、前記第２の圧電カンチレバー部の中心軸とは交差する方向に前記インナーフレームの一部が突出した突出部が設けられていることを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
前記インナーフレームは、前記第２の圧電カンチレバー部の中心軸とは交差する方向に延在する延在部を介して前記第２の圧電カンチレバー部と連結され、
前記突出部は、前記延在部から当該延在部が延在する方向に突出して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。
【請求項５】
前記突出部は、前記中心軸とは直交する方向に突出して設けられていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の光偏向器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光等の光ビームを偏向・走査する光偏向器の例として、ガルバノミラーやポリゴンミラーが一般的に用いられている。このうち、ガルバノミラーは、偏光用の平面ミラーを回転軸に取り付け、電気信号に応じて電磁モータを駆動してミラーの回転角を可変にした光偏向器である。このガルバノミラーは、非共振型の光偏向器なので、ノコギリ歯型やランダムな電気信号で駆動できる。一方、ポリゴンミラーは、偏光用の多面ミラーを回転軸に取り付けた光偏向器であり、ガルバノミラーに比べ高速に走査可能である。
【０００３】
しかしながら、ガルバノミラーやポリゴンミラーは、駆動源に電磁モータを使用しているため、小型化や軽量化が困難であり、省スペースを必要とするアプリケーションに使用することが困難である。
【０００４】
これに対して、半導体製造技術を応用してシリコンやガラスを微細加工するマイクロマシニング技術（いわゆるＭＥＭＳ技術）を用いて、半導体基板上にミラーや弾性体等の機構部品を一体的に形成した光偏向器（マイクロミラーともいう。）が提案されている（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。
【０００５】
具体的に、この光偏向器では、支持板上に、圧電体の上部及び下部に電極を有した複数の圧電素子を配置し、この圧電素子の上に弾性体を接続させた圧電アクチュエータを用いている。圧電アクチュエータは、上下電極間に印加される交流電圧により圧電体に上下に直線往復振動を生じさせ、この振動が弾性体を介して反射板へと伝わり、回転支持体を中心として反射板を左右に偏向させる。
【０００６】
このような光偏向器では、その全体が微小な機械構造体で構成されたＭＥＭＳデバイスであるため、小型化や軽量化が容易である。さらに、半導体プロセスと同様に１枚のウェハから複数のデバイスを同時に作製できるため、量産が容易でコストを抑えることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００８－０４０２４０号公報
特開２０１９－１４４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、非共振型の圧電アクチュエータでは、共振型の圧電アクチュエータと比べて、駆動電圧当たりの振れ角効率が悪くなる。
【０００９】
一方、振れ角効率を良くするためには、非共振の圧電アクチュエータの支持体となるＳｉ基板の厚みを薄くする必要がある。しかしながら、Ｓｉ基板の厚みを薄くすると、構造上脆くなってしまうため、デバイス自体が破損し易くなる。また、非共振の圧電アクチュエータの限界振れ角が低下することなる。
【００１０】
なお、限界触れ角とは、光偏向器の試験において、圧電アクチュエータの駆動電圧を基準周波数で徐々に増大して、ミラー部の振れ角を徐々に増大していく過程において、光偏向器の何れかの部位が破損して、振れ角のそれ以上の増大が困難になったときの振れ角のことを言う。
（【００１１】以降は省略されています）

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