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公開番号2025104661
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222616
出願日2023-12-28
発明の名称MEMSミラー素子
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 20060101AFI20250703BHJP(光学)
要約【課題】ミラーを揺動させる際の周波数を下げる、ミラーを小型化する、アクチュエータの大型化に伴いMEMSミラー素子を大型化する、等の対応を行わずに、ミラーの振幅を大きくすることができるMEMSミラー素子を提供することを目的とする。
【解決手段】ミラー部11と、ミラー部11を回転軸Sまわりに揺動可能に支持する一対のトーションバー12であって、一方の端部がミラー部11に接続され、回転軸Sに沿って延びるトーションバー12と、を備える可動ミラー部10と、一対のトーションバー12のそれぞれの他方の端部が接続される一対の接続部41と、一対の接続部41に接続され、可動ミラー部10の周囲に配置される第1アクチュエータ20と、一対の接続部41に接続され、可動ミラー部10及び第1アクチュエータ20の周囲に配置される第2アクチュエータ30と、を備える、ことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ミラー部と、前記ミラー部を回転軸まわりに揺動可能に支持する一対のトーションバーであって、一方の端部が前記ミラー部に接続され、前記回転軸に沿って延びるトーションバーと、を備える可動ミラー部と、
前記一対のトーションバーのそれぞれの他方の端部が接続される一対の接続部と、
前記一対の接続部に接続され、前記可動ミラー部の周囲に配置される第１アクチュエータと、
前記一対の接続部に接続され、前記可動ミラー部及び前記第１アクチュエータの周囲に配置される第２アクチュエータと、
を備える、
ことを特徴とするＭＥＭＳミラー素子。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記第１アクチュエータは、前記回転軸に直交する方向の一方及び他方に一対に設けられる半環状部を備え、
前記一対の半環状部のそれぞれの、前記回転軸に沿う方向の両端は、前記一対の接続部のそれぞれに接続され、
前記一対の半環状部のそれぞれの内郭部は、前記ミラー部の外郭に沿う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳミラー素子。
【請求項３】
前記第２アクチュエータは、端部が前記接続部に接続され、前記回転軸に直交する方向の一方及び他方に一対に設けられるカンチレバー部を備え、
前記一対の接続部のそれぞれに接続される前記カンチレバー部の形状は、互いに対称であり、且つ、前記第１アクチュエータの外郭に沿う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳミラー素子。
【請求項４】
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは同位相で揺動し、
前記ミラー部は、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータと逆位相で揺動する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳミラー素子。
【請求項５】
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、下部電極と、前記下部電極の上に配置される圧電薄膜と、前記圧電薄膜の上に配置される上部電極と、を含む圧電薄膜アクチュエータ、又は、電流を印加し電磁駆動を行うための電磁駆動用配線構造、のいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳミラー素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳミラー素子に関する。
続きを表示（約 2,500 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、ミラー部に接続されたトーションバーの耐久性を改善するため、応力が集中する箇所に剛性変更圧電素子を配置したＭＥＭＳ光偏向器が開示されている。
特許文献２には、パッシベーション膜を通過して来る水分による圧電膜層の劣化を抑制するため、パッシベーション膜を通過して来た水分を吸収する乾燥剤が設けられたＭＥＭＳデバイスが開示されている。
特許文献３には、大きい偏向角でミラーを駆動させるため、交流電圧値を調整すること等によって、ミラーの偏向角を設定または調整することを可能としたＭＥＭＳ光スキャナが開示されている。
特許文献４には、騒音を抑制するために、可動部の可動範囲が大きな箇所近傍に、可動部が動くために必要となる空隙とともに、空気が移動できるような幅の空隙を設けたＭＥＭＳ装置が開示されている。
特許文献５には、小型化のために、内側可動部材と枠体とを連結する第１梁を反射ミラー部材の裏面に配置したＭＥＭＳミラー装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－１２０３４号公報
特開２０１７－１０９２６８号公報
特開２０１６－１５１６８１号公報
特許第６６６８１２６号公報
特許第７１０５９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＥＭＳミラー素子は、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。レーザー光をより広い範囲に掃引させるために、ＭＥＭＳミラー素子の備えるミラーを揺動させる際の振幅を大きくすることが求められる。
しかしながら、従来のＭＥＭＳミラー素子は、１つのミラーに対して１つのアクチュエータが設けられている。このため、ミラーの振幅を大きくするためには、ミラーを揺動させる際の周波数を下げる、ミラーを小型化する、アクチュエータの大型化に伴いＭＥＭＳミラー素子を大型化する、等の対応が必要となる課題がある。
【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、ミラーを揺動させる際の周波数を下げる、ミラーを小型化する、アクチュエータの大型化に伴いＭＥＭＳミラー素子を大型化する、等の対応を行わずに、ミラーの振幅を大きくすることができるＭＥＭＳミラー素子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ＭＥＭＳミラー素子は、ミラー部と、前記ミラー部を回転軸まわりに揺動可能に支持する一対のトーションバーであって、一方の端部が前記ミラー部に接続され、前記回転軸に沿って延びるトーションバーと、を備える可動ミラー部と、前記一対のトーションバーのそれぞれの他方の端部が接続される一対の接続部と、前記一対の接続部に接続され、前記可動ミラー部の周囲に配置される第１アクチュエータと、前記一対の接続部に接続され、前記可動ミラー部及び前記第１アクチュエータの周囲に配置される第２アクチュエータと、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
態様１に係る発明によれば、可動ミラー部の周囲に配置される第１アクチュエータと、可動ミラー部及び第１アクチュエータの周囲に配置される第２アクチュエータと、を備える。つまり、ＭＥＭＳミラー素子が、１つの可動ミラー部に対し、２つのアクチュエータを備える。これにより、例えば、ＭＥＭＳミラー素子が１つの可動ミラー部に対し１つのアクチュエータを備える場合と比較して、ミラー部を揺動させる力を大きくすることができる。よって、例えば、ミラー部が揺動する際の速度を速くすることができる。したがって、ミラー部を揺動させる際の周波数を下げる、ミラー部を小型化する、アクチュエータの大型化に伴いＭＥＭＳミラー素子を大型化する、等の対応を行わずに、ミラー部の振幅を大きくすることができる。
【０００８】
＜２＞本発明の態様２に係るＭＥＭＳミラー素子は、態様１に係るＭＥＭＳミラー素子において、前記第１アクチュエータは、前記回転軸に直交する方向の一方及び他方に一対に設けられる半環状部を備え、前記一対の半環状部のそれぞれの、前記回転軸に沿う方向の両端は、前記一対の接続部のそれぞれに接続され、前記一対の半環状部のそれぞれの内郭部は、前記ミラー部の外郭に沿う、ことを特徴とする。
【０００９】
態様２に係る発明によれば、第１アクチュエータは、回転軸に直交する方向の一方及び他方に一対に設けられる半環状部を備える。一対の半環状部のそれぞれの、回転軸に沿う方向の両端は、一対の接続部のそれぞれに接続される。これにより、半環状部のそれぞれが、回転軸まわりに揺動することができる。
また、一対の半環状部のそれぞれの内郭部は、ミラー部の外郭に沿う。これにより、第１アクチュエータと可動ミラー部との間の隙間が大きくなることを抑えることができる。よって、ＭＥＭＳミラー素子を形成する素材の面積利用率を向上させることができる。すなわち、ＭＥＭＳミラー素子を大型化させることなく、第１アクチュエータを大型化することができる。また、ＭＥＭＳミラー素子を形成する際の材料の歩留まりを向上させることができる。
【００１０】
＜３＞本発明の態様３に係るＭＥＭＳミラー素子は、態様１又は態様２に係るＭＥＭＳミラー素子において、前記第２アクチュエータは、端部が前記接続部に接続され、前記回転軸に直交する方向の一方及び他方に一対に設けられるカンチレバー部を備え、前記一対の接続部のそれぞれに接続される前記カンチレバー部の形状は、互いに対称であり、且つ、前記第１アクチュエータの外郭に沿う、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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