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公開番号2024097572
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-19
出願番号2023001111
出願日2023-01-06
発明の名称2次元走査型MEMSミラー
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 26/10 20060101AFI20240711BHJP(光学)
要約【課題】動作安定化、小型化、及び低コスト化を可能とした2次元走査型MEMSミラーを提供することを目的とする。
【解決手段】可動ミラー板11と、可動ミラー板11を第1回転軸S1まわり及び第1回転軸S1に直交する第2回転軸S2まわりに互いに異なる周期で回転させる回転アクチュエータ12と、を備えるスキャナ構造10と、スキャナ構造10を2次元方向に移動可能に支持する可動フレーム構造21と、可動フレーム構造21を2次元方向に移動させる移動アクチュエータ23と、を備える補正機構20と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
可動ミラー板と、前記可動ミラー板を第１回転軸まわり及び前記第１回転軸に直交する第２回転軸まわりに互いに異なる周期で回転させる回転アクチュエータと、を備えるスキャナ構造と、
前記スキャナ構造を２次元方向に移動可能に支持する可動フレーム構造と、前記可動フレーム構造を前記２次元方向に移動させる移動アクチュエータと、を備える補正機構と、
を備える、
２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記可動ミラー板は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸に沿う方向に延びるトーションバーを備え、
前記回転アクチュエータは、前記トーションバーを介して前記可動ミラー板を回転させる、
請求項１に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項３】
前記補正機構は、前記可動フレーム構造を支持する支持部を更に備える、
請求項１に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項４】
前記回転アクチュエータと前記移動アクチュエータとは、互いに独立している、
請求項１に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項５】
前記可動フレーム構造の質量は、前記スキャナ構造の質量よりも大きい、
請求項１に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項６】
前記可動フレーム構造は、
前記スキャナ構造に接続される第１可動フレーム構造と、
前記第１可動フレーム構造の外側に配置され、前記第１可動フレーム構造と前記移動アクチュエータとを接続する第２可動フレーム構造と、
を備え、
前記移動アクチュエータは、
前記第１可動フレーム構造を第１方向に動作させる第１移動アクチュエータと、
前記第２可動フレーム構造を、前記第１方向と直交する第２方向に動作させる第２移動アクチュエータと、
を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項７】
前記補正機構は、前記可動フレーム構造を支持する支持部を更に備え、
前記第１可動フレーム構造と前記第２可動フレーム構造、及び、前記第２可動フレーム構造と前記支持部は、それぞれ板ばね構造を介して接続される、
請求項６に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。
【請求項８】
前記スキャナ構造は、前記可動フレーム構造の中央に配置されている、
請求項６に記載の２次元走査型ＭＥＭＳミラー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元走査型ＭＥＭＳミラーに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術を利用したデバイスとして、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）が知られている。
特許文献１には、対象物をそれぞれＸ、ＹおよびＺ方向に精密に微細位置決めできるマイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）位置決め装置が開示されている。
特許文献２には、カメラの焦点調整のために、レンズを静電気力で移動させるＭＥＭＳアクチュエータを用いる技術が開示されている。
特許文献３には、衝撃等による破損を抑制することを目的とした、ＭＥＭＳデバイスからなる光偏向器が開示されている。
特許文献４には、ＣＭＯＳセンサ等に用いられることを目的とした、手動撮像動作と自動撮像動作とに合わせて撮像手段の動作に関する設定を切り替える制御を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００２－５０２９５２号公報
特開２０１２－８５６９号公報
特開２０２２－７３９５６号公報
特開２００８－２８８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＥＭＳを利用したシステムの１つに、２次元走査型ＭＥＭＳミラーがある。２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、例えば、レーザ掃引システムを用いたリモートセンシングに用いられる。具体的には、２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、例えば、レーザー掃引システムにおいて、レーザー光源から定点照射されるレーザー光を走査させるために用いられる。
２次元走査型ＭＥＭＳミラーを用いたレーザ掃引システムを移動体（例えば、自動車）に搭載する場合、対象物に安定してレーザ光を照射するためには、移動によるブレを抑える必要がある。ここで、例えば、レーザ掃引システムのブレを抑える為に公知のジンバルを用いると、レーザ掃引システムと別の構成を設けることになるため、システムの小型化及び低コスト化を阻む原因となる。また、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ向けのブレ補正機構を用いる場合、独立して作製された２次元走査型ＭＥＭＳミラーとブレ補正機構を積層する必要がある。この場合は、２次元走査型ＭＥＭＳミラーとブレ補正機構を高精度に位置合わせすることが必要であり、低コスト化を阻む原因となる。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、動作安定化、小型化、及び低コスト化を可能とした２次元走査型ＭＥＭＳミラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
＜１＞本発明の態様１に係る２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、可動ミラー板と、前記可動ミラー板を第１回転軸まわり及び前記第１回転軸に直交する第２回転軸まわりに互いに異なる周期で回転させる回転アクチュエータと、を備えるスキャナ構造と、前記スキャナ構造を２次元方向に移動可能に支持する可動フレーム構造と、前記可動フレーム構造を前記２次元方向に移動させる移動アクチュエータと、を備える補正機構と、を備える。
【０００７】
この発明によれば、２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、補正機構を備える。言い換えれば、本発明に係る２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、スキャナ構造と補正機構とが一体に成形されている。補正機構は、スキャナ構造を２次元方向に移動可能に支持する可動フレーム構造と、可動フレーム構造を２次元方向に移動させる移動アクチュエータと、を備える。これにより、移動アクチュエータによって可動フレーム構造を移動させることで、スキャナ構造ごと可動ミラー板を２次元方向に移動させることができる。よって、例えば、２次元走査型ＭＥＭＳミラーの位置にブレが生じた場合に、補正機構によって、スキャナ構造ごと可動ミラー板の位置を補正することができる。このように、補正機構がレーザ掃引システムのブレ補正の機能を担保することで、レーザ掃引システムの動作安定化に寄与することができる。
【０００８】
また、上述のように、２次元走査型ＭＥＭＳミラーにおいてスキャナ構造と補正機構とが一体に成形されていることで、例えば、ジンバル等の別の構成を設けることを不要とすることができる。よって、装置を小型化することができる。更に、例えば、独立して作製された２次元走査型ＭＥＭＳミラーとブレ補正機構を積層することを不要とすることで、２次元走査型ＭＥＭＳミラーの厚さを抑えることができる。よって、２次元走査型ＭＥＭＳミラーの質量を減らすことができ、最大動作周波数を高くすることができる。よって、動作に必要な電圧または電流を小さくすることができる。更に、積層の際の高精度な位置合わせを不要とできることや、材料の歩留まりを上昇させることができることで、製造コストを抑えることができる。
【０００９】
＜２＞本発明の態様２に係る２次元走査型ＭＥＭＳミラーは、態様１に係る２次元走査型ＭＥＭＳミラーにおいて、前記可動ミラー板は、前記第１回転軸及び前記第２回転軸に沿う方向に延びるトーションバーを備え、前記回転アクチュエータは、前記トーションバーを介して前記可動ミラー板を回転させる。
【００１０】
この発明によれば、回転アクチュエータは、トーションバーを介して可動ミラー板を回転させる。つまり、第１回転軸及び第２回転軸は、トーションバーによって構成される。これにより、簡素な構成で可動ミラー板を回転させることができる。また、第１回転軸及び第２回転軸を簡素な構成とすることで、製造の工程を容易にして、製造コストを抑えることに寄与することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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