光学装置
【課題】 小さな駆動力で可動ミラーが大きく揺動する光学装置を提供する。
【解決手段】 支持部１９，２１，２３，２５は、可動ミラー３６の裏面に当接し、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する向きに揺動する際の支点１８と、可動ミラーの第２端部４０が基板１４に接近する向きに揺動する際の支点２４を提供する。アクチュエータ３０，４２は、可動ミラー３６の第1端部３２と第２端部４０のうちの任意の一方を選択し、選択した側の可動ミラーの端部３２，４０を基板１４に近づける。連結部５２，５４，５６，５８は、(1) 可動ミラー３６が第１端部側支点１８を中心にして第２端部側支点２４から離反する向きに揺動し、(2) 可動ミラーが第２端部側支点２４を中心にして第１端部側支点１８から離反する向きに揺動する相対運動を許容する態様で可動ミラー３６を基板１４に連結している。
【解決手段】 支持部１９，２１，２３，２５は、可動ミラー３６の裏面に当接し、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する向きに揺動する際の支点１８と、可動ミラーの第２端部４０が基板１４に接近する向きに揺動する際の支点２４を提供する。アクチュエータ３０，４２は、可動ミラー３６の第1端部３２と第２端部４０のうちの任意の一方を選択し、選択した側の可動ミラーの端部３２，４０を基板１４に近づける。連結部５２，５４，５６，５８は、(1) 可動ミラー３６が第１端部側支点１８を中心にして第２端部側支点２４から離反する向きに揺動し、(2) 可動ミラーが第２端部側支点２４を中心にして第１端部側支点１８から離反する向きに揺動する相対運動を許容する態様で可動ミラー３６を基板１４に連結している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの反射方向を切換える光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法が発達している。また、光ビームの反射方向を切換える光学装置が必要とされている。そこで、ＭＥＭＳで光ビームの反射方向を切換える光学装置を実現する技術が開発されている。
光ビームの反射方向を切換える光学装置の場合、光ビームを反射するミラーを揺動させる必要があり、対向する部材間に吸引力を発生し、その吸引力によって対向する部材間の間隔を狭める方式のアクチュエータを利用する。このとき、アクチュエータに用意しておく間隔が狭いほど大きな吸引力が得られるのに対し、間隔を狭くすると、可動ミラーの揺動可能角度が狭くなるという問題に遭遇する。
【０００３】
特許文献１の光学装置が提案されている。特許文献１の光学装置は、基板と可動梁と可動層と可動ミラーと支柱を備えている。可動層は、可動梁を介して基板に連なっており、基板から間隔を隔てた高さを伸びている。可動ミラーの端部は可動層の端部に連結されている。支柱は、基板の表面から可動層を貫通して可動ミラーの下面に向けて伸びている。
可動層と基板の間に静電引力が発生していない状態では、可動ミラーが可動層に重なっている。可動ミラーと可動層の両方が支柱で支えられ、可動ミラーは基板に平行となっている。可動層と基板の間に静電引力を発生させると、可動層が基板に近づく方向に平行移動する。この結果、可動層に固定されている側の可動ミラーの端部は基板に近づくが、支柱に当接する部分では可動ミラーがそれ以上には基板に接近できないことから、可動ミラーが傾斜する。可動ミラーを傾斜させることによって、光ビームの反射方向を切換えることができる。
特許文献１の技術では、支柱を支点とするてこの原理を利用するので、可動層の移動距離が小さくても、可動ミラーを大きく傾斜させることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-７００９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、大きな吸引力を発生させることと可動ミラーを大きく揺動させることの双方に成功した優れた技術である。しかしながら、可動ミラーをさらに大きく揺動させたいとする要求がある。可動ミラーをさらに大きく揺動させるためには、可動ミラーを両方向に揺動させるのが有利である。しかしながら、特許文献１の技術では可動ミラーを一方方向にしか揺動させることができない。
【０００６】
特許文献１の光学装置を平面視すると、可動ミラーは矩形である。可動層に連結されている側の可動ミラーの端縁を第１端部とし、それと反対側の端縁を第２端部とする。
特許文献１の技術では、通常時には可動ミラーと基板が平行である。アチュエータを作動させると、可動ミラーは、第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する。逆の方向、すなわち、第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きには揺動することができない。
【０００７】
本発明は、特許文献１の技術を改良し、可動ミラーが両方向に揺動する光学装置を提供することを目的とする。すなわち、可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動することもできれば、第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きにも揺動することもできる光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示されている技術は、光ビームの反射方向を切換える光学装置に関する。この光学装置は、基板と可動ミラーと支持部とアクチュエータと連結部を備えている。
可動ミラーは、光学装置を平面視したときに、第１端部から第２端部まで伸びている。
支持部は、可動ミラーの基板側の面に当接し、可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する際の支点を提供する第１端部側支点と、可動ミラーの第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きに揺動する際の支点を提供する第２端部側支点を備えている。アクチュエータは、可動ミラーの第1端部と第２端部のうちの任意の一方を選択し、選択した側の可動ミラーの端部を基板側に近づける。前記連結部は、可動ミラーを基板に連結しているが、下記の相対運動：すなわち、
(1) 可動ミラーが第１端部側支点を中心にして第２端部側支点から離反する向きに揺動し
(2) 可動ミラーが第２端部側支点を中心にして第１端部側支点から離反する向きに揺動する相対運動を許容する。
【０００９】
上記における支点は、点に限られず、直線に沿って伸びていてもよい。支持部は、第１端部側支点と第２端部側支点を提供するものであればよく、単一部材であってもよいし、複数の部材で構成されていてもよい。典型的なアクチュエータは、間隔を隔てて対向している電極対によって構成されるが、それには限られない。コイル等を利用して吸引力を発生させるのものであってもよい。
相対的運動を許容する態様で可動ミラーを基板に連結する機構は特に限定されない。しなやかに曲げられる梁やしなやかに捩れる梁等を利用して、相対的運動を許容する態様で可動ミラーを基板に連結することができる。
【００１０】
可動ミラーを基板に連結する連結部が、相対運動を許容する可動梁を備えている場合、その可動梁が、基板と可動ミラーの間を伸びている形態を採用することもできる。
基板と可動ミラーの間に配置する可動ミラーは、基板に平行に伸びている可動梁であってもよいし、基板の直交方向に伸びている可動梁であってもよいし、両者を組合わせた梁であってもよい。
この場合、可動ミラーを平面視した状態において、可動ミラーの外側に連結部を配置する必要がなく、少なくとも可動梁の大部分を可動ミラーの裏面に収容することができる。可動ミラーの外側に連結部が存在しないので、可動ミラーと可動ミラーを隣接して配置することができ、可動ミラーと可動ミラー間の隙間を小さくすることができる。光学装置を高密度に集積ないし配置するのに有利である。
【００１１】
可動梁が基板と可動ミラーの間を伸びている場合、可動梁と基板の間にアクチュエータを設けることができる。
吸引力を発生する間隔を狭めて大きな吸引力を得ることができる。
【００１２】
可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていることが好ましい。同様に、可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁は、第２端部側支点の側から第１端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていることが好ましい。
【００１３】
可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、可動ミラーの第１端部が変位するのについて変形する。特に、第２端部側支点を中心に揺動する際に、可動ミラーの第１端部が大きく変位し、第１端部に連結されている可動梁が大きく変形する。
この際、第１端部に連結されている可動梁が、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、可動ミラーが第２端部側支点を中心に揺動する際に、第１端部に連結されている可動梁の両端間距離が減じる関係が得られる。それに対して、第２端部側支点よりも第１端部側支点側の位置で可動梁が基板に固定されていると、可動ミラーが第２端部側支点を中心に揺動する際に、第１端部に連結されている可動梁の両端間距離が増加する関係が得られる。一般的に、ＭＥＭＳに用いられる材料は、引っ張り強度が高く、可動梁を引き伸ばす動きが必要とされると、それに要する力は大きい。それに対して、可動梁の両端間距離を減じる場合には、可動梁がたるめばよく、小さな力で足りる。可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁が、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、小さな力で可動ミラーを第２端部側支点のまわりに揺動させることができる。
同様に、可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁が、第２端部側支点の側から第１端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、小さな力で可動ミラーを第１端部側支点のまわりに揺動させることができる。
【００１４】
相対運動可能に可動ミラーを基板に連結している連結部は、曲げ梁、捩れ梁、あるいは曲げと捩れの複合梁のいずれか、またはこれらを組み合わせて形成されていることが好ましい。
可動梁を用いることで、必要な相対運動に対する抵抗力が小さく、しかもそれ以外の相対変位に対しては抵抗力が大きい連結構造を実現することができる。
【００１５】
前記したように、可動梁と基板の間にアクチュエータを設けてもよいが、可動ミラーと基板の間にアクチュエータを設けてもよい。後者の構造によると、光学装置の構造が単純化される。
この場合は、可動梁と可動ミラーを同一平面に配置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学装置によると可動ミラーが両方向に揺動するために大きな揺動角度を得ることができる。光ビームの反射方向を大きく変化させることができる。
また、可動ミラーの裏面を支点で支えておいて揺動させる方式であることから、すなわち、てこの原理を利用することから、アクチュエータでの変位量が小さくても可動ミラーの揺動角度を大きくすることができる。
両者をともに得られることから、非常に大きな可動ミラーの揺動可能角度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ＭＥＭＳの材料に、シリコン系材料を用いることが好ましい。半導体装置の製造のために開発された各種の微細加工技術を流用することができる。特に、不純物を含む多結晶シリコンを用いることが好ましい。低抵抗な多結晶シリコンで可動ミラーあるいは可動梁を形成すると、多結晶シリコンによって可動側の電極を提供することができる。可動ミラーや可動梁に、可動側の電極を形成する必要をなくすことができる。
可動ミラーの反射面の形成方法については特に限定されない。反射面は、例えばシリコン層の上面に金属膜を形成したものであってもよい。あるいは、シリコン製の可動ミラー自体の上面を反射面としてもよい。
【００１８】
アクチュエータの構成については特に限定されない。例えば間隔を隔てて向かい合う電極対の間に電圧差を印加することによって、静電引力を作用させてもよい。また、コイルに電流を流すことによって生じるローレンツ力を利用するものであってもよい。
本明細書で提供する光学装置を１つの光学素子とし、複数の光学素子を１次元又は２次元に配列してもよい。
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。
（特徴１）基板と可動ミラーと支持部と連結部は、シリコン系材料で形成されている。
（特徴２）可動ミラーと連結部は、多結晶シリコンで形成されている。
（特徴３）支持部は、基板の表面から伸びている支持柱で構成されている。
（特徴４）連結部は、可動梁で形成されている。
（特徴５）連結部を構成する梁は、可動ミラーと基板の間に形成されている。
（特徴６）連結部を構成する梁は、可動ミラーと同一平面に形成されている。
（特徴７）連結部を構成する梁は、アクチュエータに駆動力を加えて可動ミラーを揺動させると、梁の両端間距離が減少し、梁がたるむ関係を満たしている。
【実施例】
【００２０】
（第１実施例）
図１（ａ）は、第１実施例の光学装置１０の平面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線概略縦断面図を示す。図１（ｃ）も、図１（ａ）のｂ−ｂ線概略縦断面図を示しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発生させて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４に近づけた状態を示している。基板１４は広く広がっており、図１（ａ）では図示していない。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、基板１４には、第１支持壁２０と第２支持壁２２が形成されている。支持壁２０，２２の各々は、Ｄ３−Ｄ４方向に伸びている。第１支持壁２０は、第２支持壁２２のＤ１側に配置されている。また、基板１４には、第１連結基部１２と第２連結基部２８が形成されている。第１連結基部１２は、第１支持壁２０よりもＤ１側に配置されており、第２連結基部２８は、第２支持壁２２よりもＤ２側に配置されている。
可動ミラー３６は、平面視すると矩形状であり、第１支持壁２０と第２支持壁２２の間に跨っており、第１支持壁２０よりＤ１側にも伸び、第２支持壁２２よりＤ２側にも伸びている。可動ミラー３６のＤ１側の端部を第１端部３２といい、可動ミラー３６のＤ２側の端部を第２端部４０という。可動ミラー３６は、第１端部３２から第２端部４０まで伸びている。可動ミラー３６を平面視したときの形状は、円形、六角形等の多角形であってもよく、矩形に限られない。
【００２２】
可動ミラー３６の第１端部３２と第１連結基部１２の間に、第１可動梁４４が差し渡されている。可動ミラー３６の第２端部４０と第２連結基部２８の間に、第２可動梁４６が差し渡されている。可動梁４４，４６は、いずれも幅が狭く形成されており、屈曲可能な柔軟性を備えている。可動梁４４,４６は、引っ張りばねとして機能する。可動梁４４，４６がばねとして働く結果、後記するアクチュエータによって可動ミラー３６に外力が加えられない限り、可動ミラー３６は、基板１４と平行に位置する。すなわち、一対の支持壁２０，２２の頂面によって可動ミラー３６の裏面が支えられる姿勢で安定する。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、第１支持壁２０よりもＤ１側であり、第１端部３２よりもＤ２側である範囲の基板１４の上面に、第１基板側電極１６が形成されている。可動ミラー３６自体は、不純物が添加されている多結晶シリコンで形成されており、低抵抗である。可動ミラー３６の電位は、制御可能である。そのために、第１基板側電極１６と可動ミラー３６の間に電位差を加えることができる。第１基板側電極１６と可動ミラー３６の間に電位差を加えると、第１基板側電極１６に向かいあう範囲の可動ミラー３６を第１基板側電極１６に向けてひきつけることができる。第１基板側電極１６とそれに向かい合う範囲の可動ミラー３６によって第１アクチュエータ３０が形成されている。
図１（ｃ）は、第１アクチュエータ３０を作動させることによって、第１アクチュエータ３０が形成されている位置における可動ミラー３６と基板１４間の間隙を狭めた様子を示している。第１アクチュエータ３０は、第１支持壁２０のＤ１側に位置している。第１アクチュエータ３０を作動させると、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に向けて接近する。その際に、第１支持壁２０の頂面によって支えられている部分の可動ミラー３６はそれ以上には基板１４にむけて接近できないことから、第１支持壁２０を支点にして揺動する。正確には、第１支持壁２０の頂面のＤ１側の縁１８を支点として揺動する。この結果、可動ミラー３６の第２端部４０は、基板１４から離反する。また、可動ミラー３６は、第２支持壁２２の頂面からも離反する。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、第２支持壁２２よりもＤ２側であり、第２端部４０よりもＤ１側である範囲の基板１４の上面に、第２基板側電極２６が形成されている。前記したように、可動ミラー３６自体は不純物が添加されている多結晶シリコンで形成されており、低抵抗である。可動ミラー３６の電位は、制御可能である。そのために、第２基板側電極２６と可動ミラー３６の間に電位差を加えることができる。第２基板側電極２６と可動ミラー３６の間に電位差を加えると、第２基板側電極２６に向かいあう範囲の可動ミラー３６を第２基板側電極２６に向けてひきつけることができる。第２基板側電極２６とそれに向かい合う範囲の可動ミラー３６によって第２アクチュエータ４２が形成されている。
第２アクチュエータ４２は、第２支持壁２２のＤ２側に位置している。第２アクチュエータ４２を作動させると、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に向けて接近する。その際に、第２支持壁２２の頂面によって支えられている部分の可動ミラー３６はそれ以上には基板１４にむけて接近できないことから、可動ミラー３６は第２支持壁２２を支点にして揺動する。正確には、第２支持壁２２の頂面のＤ２側の縁２４を支点として揺動する。この結果、可動ミラー３６の第１端部３２は、基板１４から離反する。また、可動ミラー３６は、第１支持壁２０の頂面からも離反する。その様子は図１（ｃ）の左右を反転させたものであり、図示を省略する。
【００２５】
第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を反時計方向に回転させると、可動梁４４,４６の双方が引き伸ばされる。本実施例の場合、可動梁４４，４６のばね係数が、第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を揺動するのを妨げない範囲に調整されている。第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を反時計方向に回転させていた状態で第１アクチュエータ３０に電圧を加えるのを中止すると、引き伸ばされていた可動梁４４,４６が自然形状に復帰する。この結果、可動ミラー３６は、図１（ｃ）の姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰する。また、可動ミラー３６に作用する重力も、可動ミラー３６が図１（ｃ）の姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰するのを助ける。
【００２６】
第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を時計方向に回転させると、可動梁４４,４６の双方が引き伸ばされる。本実施例の場合、可動梁４４，４６のばね係数が、第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を揺動するのを妨げない範囲に調整されている。第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を時計方向に回転させていた状態で第２アクチュエータ４２に電圧を加えるのを中止すると、引き伸ばされていた可動梁４４,４６が自然形状に復帰する。この結果、可動ミラー３６は、揺動していた姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰する。また、可動ミラー３６に作用する重力も、可動ミラー３６が図１（ｂ）の姿勢に復帰するのを助ける。
第１実施例の光学装置１０は、可動ミラー３６が２×θだけ揺動する。光ビームの反射方向を大きく変化させることができる。
【００２７】
（第２実施例）
図２を参照して第２実施例の光学装置５０を説明する。第１実施例の光学装置１０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第１実施例との相違点を中心に説明する。
【００２８】
第１実施例では、第１支持壁２０と第２支持壁２２によって支持部を構成していたが、第２実施例では、４本の支持柱１９，２１，２３，２５によって支持部を構成する。支持柱１９，２１の頂面の左端縁によって第１端部３２側の支点１８が確保され、支持柱２３，２５の頂面の右端縁によって第２端部４０側の支点２４が確保される。
支持柱の本数は４本に限定されない。支持柱１９，２１の間に一本の支持柱のみを配置し、支持柱２３，２５の間に一本の支持柱のみを配置してもよい。
第２実施例の連結部は、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８と、可動梁５８の他端を基板１４に固定する第１連結基部５６と、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁５４と、可動梁５４の他端を基板１４に固定する第２連結基部５２で構成されている。
第１アクチュエータ３０を作動させて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４に接近させると、可動ミラー３６は第１端部３２側の支点１８のまわりに揺動し、第２端部４０が基板１４から大きく離反する。この結果、第２端部４０に連結されている可動梁５４が大きく変形する。
【００２９】
図１７は、可動ミラー３６が支点１８を中心に基板１４に対して揺動する際の、可動梁５４の動きを模式的に示している。添え字ａは、可動ミラー３６が基板１４に平行な状態を示している。添え字ｂは、可動ミラー３６が反時計方向にθだけ回転した状態を示している。支点１８から可動ミラー３６の第２端部４０までの距離がｒであり、支点１８から可動梁５４の連結基部５２までの距離をｘとしている。距離ｘは、連結基部５２が支点１８よりもＤ１側にあるときに正とする。すなわち、可動梁５４が、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で、連結基部５２を介して基板１４に固定されている場合に、距離ｘが正であるとする。Ｐ５２は可動梁５４と連結基部５２の連結点の位置を示す。Ｐ４０は可動梁５４と可動ミラー３６の第２端部４０との連結点の位置を示す。Ｐ４０ａは、揺動前の位置を示し、Ｐ４０ｂは、可動ミラー３６が支点１８の周りに反時計方向にθだけ回転した後の位置を示す。
【００３０】
Ｐ５２からＰ４０ａまでの距離の自乗と、Ｐ５２からＰ４０ｂまでの距離の自乗の差をとると、式（１）に示す値となる。距離ｘが正である場合、右辺の値は正となる。可動梁５４が、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で連結基部５２を介して基板１４に固定されている場合、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転することによって可動梁５４の両端間距離は短くなる。距離ｘがゼロであれば、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転しても可動梁５４の両端間距離は変わらない。距離ｘが負であれば、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転することによって可動梁５４の両端間距離は長くなる。
【００３１】
第２実施例の場合、図２に示すように、可動梁５４の連結基部５２は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２よりに位置している。すなわち、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁５４は、第２端部４０側の支点２４の側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で、基板１４に固定されている。
この関係にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離と、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転したときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離を比較すると、式（１）に示したように、前者よりも後者は短くなる。すなわち、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転するときに、可動梁５４が引き伸ばされることが無く、逆にたるむことになる。
【００３２】
可動梁５４を引き伸ばすのに要する力は比較的に大きいのに対し、可動梁５４をたるませるのには力が要らない。第２実施例の場合、可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させるのではく、可動梁５４をたるませながら可動ミラー３６を揺動させるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第１アクチュエータ３０に要求される力は小さくてよい。
仮に連結基部５２が第１端部３２側の支点１８よりも第２端部４０側にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離と、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転したときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離を比較すると、前者よりも後者が長くなる。すなわち、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転するときに、可動梁５４が引き伸ばされることなる。この場合は、可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させる必要があるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第１アクチュエータ３０に要求される力が大きくなってしまう。
【００３３】
図１７に示した距離ｘがゼロの場合、すなわち、連結基部５２と可動梁５４の連結点Ｐ５２が、第１端部３２側の支点１８を通過してＤ３−Ｄ４方向に伸びる直線上にあると、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転するときに、可動梁５４の長さが変化しないはずである。しかしながら、可動梁５４は、連結基部５２に対して揺動自在でなく、また可動ミラー３６の第２端部４０に対しても揺動自在でない。可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８の周りに回転するときに、可動梁５４は、図２（ｃ）の断面内で波打つように撓む。可動梁５４が波打つように撓めば、可動梁の両端を結ぶ直線距離が短くなろうとする。連結基部５２と可動梁５４の連結点Ｐ５２が、支点１８を通過してＤ３−Ｄ４方向に伸びる直線上にあると、可動梁５４の両端を結ぶ直線距離は減少しようとする。しかしながら、可動梁５４の両端は、基板等によって拘束されており、短くなることができない。このことは、実質的には可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６が揺動することになる。第２実施例の場合、距離ｘが正に設定されており、可動梁５４が波打つように撓むことによって両端間距離が短くなろうとすることを加味しても、可動ミラー３６が揺動することによって可動梁５４がたるむ関係を実現している。
【００３４】
図１７の(２)式は、可動梁５４に生じる歪率を示し、（３）式は距離ｘで微分した式を示している。(３)式から明らかに、ｒ＝ｘのときに、歪率は極大値を示す。距離ｘは、距離ｒ以下の正の値に設定することが好ましい。
【００３５】
図２に示すように、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８の連結基部５６は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０よりに位置している。すなわち、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８は、第１端部３２側の支点１８の側から第２端部４０側の支点２４を越えて伸びた部分で、基板１４に固定されている。
この関係にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５６と第１端部３２の間の距離と、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心にして時計方向に回転したときの連結基部５２と第１端部３２の間の距離を比較すると、前者よりも後者は短くなる。すなわち、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心にして時計方向に回転するときに、可動梁５８が引き伸ばされることが無く、逆にたるませることになる。
【００３６】
第２実施例の場合、可動梁５８を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させるのではなく、可動梁５８をたるませながら可動ミラー３６を揺動させるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第２アクチュエータ４２に要求される力は小さくてよい。
【００３７】
（第３実施例）
図３を参照して第３実施例の光学装置６０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００３８】
第３実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁６８が、第１端部３２よりもＤ１側にはみ出ていない。このために、図３（ｃ）に示すように、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する側に揺動するときに、第１端部３２よりも可動梁６８の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第１端部３２が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁６４が、第２端部４０よりもＤ２側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近する側に揺動するときに、第２端部４０よりも可動梁６４の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第２端部４０が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
【００３９】
第３実施例の場合、第１端部３２に連結されている可動梁６８が第１端部３２よりも第２端部４０側に留まっており、第２端部４０に連結されている可動梁６４が第２端部４０よりも第１端部３２側に留まっているために、可動梁が揺動限界角を制限することがなく、大きな揺動可能角を確保することができる。
また、第３実施例の場合、１個の支持台１７によって支持部が形成されている。支持部が複数個に分割されていなくても、第１端部３２側の支点１８と、第２端部４０側の支点２４を提供することができる。
【００４０】
（第４実施例）
図４を参照して第４実施例の光学装置７０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００４１】
第４実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に２本の可動梁８２,８６が連結されている。可動梁８２は、第１端部３２のＤ３側の端部近傍に連結され、可動梁８６は、第１端部３２のＤ４側の端部近傍に連結されている。可動梁８２,８６の連結基部８０,８４は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０側にある。可動梁８２,８４は、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁８２，８６を第１端部３２に連結しておいても、可動梁８２，８６が第１端部３２の変位を妨げることが無い。
【００４２】
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に２本の可動梁７４,７８が連結されている。可動梁７８は、第２端部４０のＤ３側の端部近傍に連結され、可動梁７８は、第２端部４０のＤ４側の端部近傍に連結されている。可動梁７４,７８の連結基部７２,７６は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２側にある。可動梁７４,７８は、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁７４，７８を第２端部４０に連結しておいても、可動梁７４，７８が第２端部４０の変位を妨げることが無い。
【００４３】
第４実施例の光学装置７０では、４本の可動梁７４，７８，８２，８６によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。
【００４４】
（第５実施例）
図５を参照して第５実施例の光学装置９０を説明する。第４実施例の光学装置７０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第４実施例との相違点を中心に説明する。
【００４５】
第５実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁１０２，１０６が、第１端部３２よりもＤ１側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する側に揺動するときに、第１端部３２よりも可動梁１０２，１０６の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第１端部３２が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁９４，９８が、第２端部４０よりもＤ２側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近する側に揺動するときに、第２端部４０よりも可動梁９４，９８の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第２端部４０が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
【００４６】
第５実施例の場合、４本の可動梁９４，９８，１０２，１０６によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。また、可動ミラー３６より先に、可動梁９４，９８，１０２，１０６の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。可動ミラー３６が基板１４に当接するまで大きく揺動させることができる。
【００４７】
（第６実施例）
図６を参照して第６実施例の光学装置１１０を説明する。第４実施例の光学装置７０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第４実施例との相違点を中心に説明する。
【００４８】
第６実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に２本の可動梁１１８,１２０が連結されている。可動梁１１８は、第１端部３２のＤ４側の端部近傍に連結され、可動梁１２０は、第１端部３２のＤ３側の端部近傍に連結されている。可動梁１１８,１２２の連結基部１２２は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０側にある。可動梁１１８，１２０は、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁１１８，１２０を第１端部３２に連結しておいても、可動梁１１８，１２０が第１端部３２の変位を妨げることが無い。
【００４９】
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に２本の可動梁１１２，１１４が連結されている。可動梁１１２は、第２端部４０のＤ４側の端部近傍に連結され、可動梁１１４は、第２端部４０のＤ３側の端部近傍に連結されている。可動梁１１２，１１４の連結基部１１６は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２側にある。可動梁１１２，１１４は、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁１１２，１１４を第２端部４０に連結しておいても、可動梁１１２，１１４が第２端部４０の変位を妨げることが無い。
【００５０】
第６実施例の光学装置１１０では、４本の可動梁１１２，１１４，１１８，１２０によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。
【００５１】
（第７実施例）
図７を参照して第７実施例の光学装置１３０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００５２】
第７実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２には可動梁が連結されていない。それに対して、第２端部４０には可動梁５４が連結されている。
一本の可動梁５４しか用いなくても、その可動梁５４によって、可動ミラー３６と基板１４の平面視したときの位置関係を一定に維持し、第１アクチュエータ３０あるいは第２アクチュエータ４２に電圧を印加するのを中止すると、可動梁５４が第２端部４０を揺動前の高さに戻す力を発揮し、可動ミラー３６の裏面が支持壁２０と支持壁２２の双方に当接する姿勢に復帰させる。一本の可動梁５４によって可動ミラー３６を基板１４に連結することによって初期の作用を得ることができる。
【００５３】
第７実施例の光学装置１３０の場合、第２端部４０側の支点２４を中心して第１端部３２を基板１４から離反させる向きに揺動させる場合、可動梁が可動ミラーの揺動を妨げることが無い。
【００５４】
（第８実施例）
図８を参照して第８実施例の光学装置１４０を説明する。第７実施例の光学装置１３０との相違点を中心に説明する。
第８実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２には可動梁が連結されていない。それに対して、第２端部４０には可動梁１４４,１４８が連結されている。
第８実施例の光学装置１４０の場合、第２端部４０側の支点２４を中心して第１端部３２を基板１４から離反させる向きに揺動させる場合、可動梁が可動ミラーの揺動を妨げることが無い。
また２本の可動梁１４４，１４８を用いるために、可動ミラー３６と基板１４を平面視したときの位置関係をより一定に維持できる。
【００５５】
(第９実施例)
図９を参照して第９実施例の光学装置１５０を説明する。第１実施例から第８実施例では、可動ミラー３６と基板１４の間にアクチュエータ３０，４２が設けられている。これに対して、以下に説明する実施例では、可動梁と基板の間にアクチュエータが設けられている。また、以下の実施例では、基板１４に対して可動ミラー３６を所定の相対運動を許容するように連結する可動梁が、基板と可動ミラーの間を伸びている。
【００５６】
第９実施例の光学装置１５０は、基板１４の層と、可動梁が伸びている中間層と、可動ミラー３６の層を備えている。図９（ａ）は可動ミラー３６の層を平面視した図を示し、図９（ｂ）は中間層を平面視した図を示している。図９(ｃ)は図９（ａ）または（ｂ）のｃ−ｃ線断面図を示している。
【００５７】
図９（ｃ）等に示されているように、基板１４の表面から、４本の支持柱１９，２１，２３，２５が伸びている。支持柱１９，２１，２３，２５は中間層を貫通して、可動ミラー３６の裏面にまで伸びている。支持柱１９,２１のＤ１側には第１基板側電極１６が固定されており、支持柱２３，２５のＤ２側には第２基板側電極２６が固定されている。
支持柱１９の中間高さから可動梁１５１，１５２，１５４が伸びている。可動梁１５１はＤ４方向に伸び、可動梁１５２はＤ２方向に伸び、可動梁１５４はＤ３方向に伸びている。可動梁１５４は、可動ミラー３６の第２端部４０のＤ２側を第２端部４０と平行に伸びている。可動梁１５４のＤ３側の端部から基部１５６が立ち上がっており、可動梁１５４のＤ４側の端部から基部１５８が立ち上がっている。支持柱１９と、可動梁１５１，１５２，１５４は導電性の多結晶シリコンで形成されており、可動梁１５４の電位を制御することができる。
【００５８】
支持柱２５の中間高さから可動梁１５９，１６０，１６２が伸びている。可動梁１５９はＤ３方向に伸び、可動梁１６０はＤ１方向に伸び、可動梁１６２はＤ４方向に伸びている。可動梁１６２は、可動ミラー３６の第１端部３２のＤ１側を第１端部３２と平行に伸びている。可動梁１６２のＤ３側の端部から基部１６６が立ち上がっており、可動梁１６２のＤ４側の端部から基部１６４が立ち上がっている。支持柱２５と、可動梁１５９，１６０，１６２は導電性の多結晶シリコンで形成されており、可動梁１６２の電位を制御することができる。
図９（ａ）に示すように、一対の基部１５６，１５８の間を可動梁１６８が伸びている。可動梁１６８の中間点からＤ１方向に可動梁１７０が伸びている。可動梁１７０の先端は、可動ミラー３６の第２端部４０の中間点に連結されている。一対の基部１６４，１６６の間を可動梁１７２が伸びている。可動梁１７２の中間点からＤ２方向に可動梁１７４が伸びている。可動梁１７４の先端は、可動ミラー３６の第１端部３２の中間点に連結されている。
【００５９】
可動梁１６２の下面に向かうあう範囲に、第１基板側電極１６が形成されている。第１基板側電極１６と可動梁１６２によって第１アクチュエータ３０が形成されている。可動梁１５４の下面に向かうあう範囲に、第２基板側電極２６が形成されている。第２基板側電極２６と可動梁１５４によって第２アクチュエータ４２が形成されている。第１アクチュエータ３０にも第２アクチュエータ４２にも駆動電圧を印加しない状態では、可動ミラー３６の裏面が４本の支持柱１９，２１，２３，２５の上面に当接して支持されている。
【００６０】
第１アチュエータ３０は、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側に位置しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８を支点にして揺動する。支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８が、第１端部３２側の支点１８を提供する。
【００６１】
第２アチュエータ４２は、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側に位置しており、第２アクチュエータ４２に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４を支点にして揺動する。支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４が、第２端部４０側の支点２４を提供する。
【００６２】
一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００６３】
一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００６４】
光学装置１５０では、可動ミラー３６の裏面に可動ミラー３６を基板１４に連結しておく可動梁が隠れており、可動ミラー３６同士を近接して配置することができる。限られた面積のなかに効率よく可動ミラー３６群を配置することができる。
光学装置１５０では、支持柱１９,２５が、連結基部を兼用しており、構造がシンプルである。
【００６５】
(第１０実施例)
図１０を参照して第１０実施例の光学装置１８０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
【００６６】
光学装置１８０では、支持柱２３と可動梁１６２の間に、可動梁１８２，１８４が付設されている。可動梁１６２に対して可動梁１５９，１６０と、可動梁１８２，１８４が連結されているために、平面視したときの可動梁１６２の位置が安定する。
同様に、光学装置１８０では、支持柱２１と可動梁１５４の間に、可動梁１８６，１８８が付設されている。可動梁１５４に対して可動梁１５１，１５２と、可動梁１８６，１８８が連結されているために、平面視したときの可動梁１５４の位置が安定する
光学装置１８０では、平面視したときの可動梁１６２，１５４の位置が安定し、平面視したときの可動ミラー３６の位置が安定する。光学装置１８０に振動が加えられても可動ミラー３６の位置がずれることがない。
【００６７】
(第１１実施例)
図１１を参照して第１１実施例の光学装置１９０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
光学装置１９０では、可動梁１６２を可動梁１９６，１９４で支持している。可動梁１９４のＤ２側の端部は、連結基部１９２で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第１端部３２を支持している可動梁１９４は、第１端部３２側から第２端部４０側の支点２４を越えてＤ２側に伸びており、第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されている。
【００６８】
第１端部３２を支える可動梁１９４が第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動すると、可動梁１９４がたるむ関係が得られる。可動梁１９４が、可動ミラー３６の第１端部３２が揺動することを妨げない。
【００６９】
光学装置１９０では、可動梁１５４を可動梁２００，２０２で支持している。可動梁２００のＤ１側の端部は、連結基部１９８で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第２端部４０を支持している可動梁２００は、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えてＤ１側に伸びており、第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されている。
【００７０】
第２端部４０を支える可動梁２００が第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動すると、可動梁２００がたるむ関係が得られる。可動梁２００が、可動ミラー３６の第２端部４０が揺動することを妨げない。
【００７１】
(第１２実施例)
図１２を参照して第１２実施例の光学装置２１０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
光学装置２１０では、可動梁１６２を可動梁２１８，２１６，２１４で支持している。可動梁２１４のＤ２側の端部は、連結基部２１２で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第１端部３２を支持している可動梁２１４は、第１端部３２側から第２端部４０側の支点２４を越えてＤ２側に伸びており、第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されている。
【００７２】
第１端部３２を支える可動梁２１４が第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動すると、可動梁２１８，２１６，２１４がたるむ関係が得られる。可動梁２１８，２１６，２１４が、可動ミラー３６の第１端部３２が揺動することを妨げない。
また、可動梁２１６はＤ３−Ｄ４方向に長く伸びており、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動するときに、しなやかに曲がり、しなやかに捩れる。可動梁２１８，２１６，２１４がしなやかに曲がって捩れるために、第２アクチュエータ４０の吸引力が小さくても可動ミラー３６が大きく揺動する。
【００７３】
光学装置１９０では、可動梁１５４を可動梁２２６，２２４，２２２で支持している。可動梁２２２のＤ１側の端部は、連結基部２２０で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第２端部４０を支持している可動梁２２２は、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えてＤ１側に伸びており、第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されている。
【００７４】
第２端部４０を支える可動梁２２２が第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動すると、可動梁２２２，２２４，２２６がたるむ関係が得られる。可動梁２２２，２２４，２２６が、可動ミラー３６の第２端部４０が揺動することを妨げない。
【００７５】
また、可動梁２２４はＤ３−Ｄ４方向に長く伸びており、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動するときに、しなやかに曲がり、しなやかに捩れる。可動梁２２２，２２４，２２６がしなやかに曲がって捩れるために、第１アクチュエータ３０の吸引力が小さくても可動ミラー３６が大きく揺動する。
【００７６】
(第１３実施例)
図１３を参照して第１３実施例の光学装置２３０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
連結基部２４４から可動梁２４６，２４８，２５０，２５２が伸びている。可動梁２４６はＤ４方向に伸び、可動梁２４８は４５度方向に伸び、可動梁２５０はＤ２方向に伸び、可動梁２５２はＤ３方向に伸びている。可動梁２５２は、可動ミラー３６の第２端部４０のＤ２側を第２端部４０と平行に伸びている。可動梁２５２のＤ３側の端部から基部２３２が立ち上がっており、可動梁２５２のＤ４側の端部から基部２３６が立ち上がっている。
【００７７】
連結基部２５４から可動梁２５６，２５８，２６０，２６２が伸びている。可動梁２５０はＤ３方向に伸び、可動梁２５８は４５度方向に伸び、可動梁２６０はＤ１方向に伸び、可動梁２６２はＤ４方向に伸びている。可動梁２６２は、可動ミラー３６の第１端部３２のＤ１側を第１端部３２と平行に伸びている。可動梁２６２のＤ３側の端部から基部２３８が立ち上がっており、可動梁２６２のＤ４側の端部から基部２４２が立ち上がっている。
【００７８】
第１アチュエータ３０は、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側に位置しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８を支点にして揺動する。支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８が、第１端部３２側の支点１８を提供する。
【００７９】
第２アチュエータ４２は、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側に位置しており、第２アクチュエータ４２に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４を支点にして揺動する。支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４が、第２端部４０側の支点２４を提供する。
【００８０】
一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００８１】
図１４の（ａ）は、第２アクチュエータ４２に吸引力を加えて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４から離反させたときの可動梁２５６，２６０の姿勢を示している。可動梁２５６が捩じられながら上方に持ち上げられる。可動梁２５６がしなやかに変形するので、可動ミラー３６は大きく揺動することができる。
【００８２】
一連の可動梁、２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００８３】
図１４の（ｂ）は、第１アクチュエータ３０に吸引力を加えて可動ミラー３６の第２端部４０を基板１４から離反させたときの可動梁２４６，２５０の姿勢を示している。可動梁２４６が捩じられながら上方に持ち上げられる。可動梁２４６がしなやかに変形するので、可動ミラー３６は大きく揺動することができる。
図１５に示すように、支持柱２１,２３は省略することができる。２本の支持柱１９，２５で、可動ミラー３６の支持部を構成してもよい。
【００８４】
(第１４実施例)
図１６を参照して第１４実施例の光学装置２７０を説明する。以下では、第９実施例と第１３実施例との相違点のみを説明する。
光学装置２７０では、可動梁２７６が第１３実施例の可動梁２４６よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸び、可動梁１５４が第１３実施例の可動梁２５２よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸びている。同様に、可動梁２８６が第１３実施例の可動梁２５６よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸び、可動梁１６２が第１３実施例の可動梁２６２よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸びている。可動梁１５４，１６２よりも上部の構造は、第９実施例と同様であり、重複説明を省略する。
【００８５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】（ａ）は、第１実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図２】（ａ）は、第２実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図３】（ａ）は、第３実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図４】第４実施例の光学装置の平面図を示す。
【図５】第５実施例の光学装置の平面図を示す。
【図６】第６実施例の光学装置の平面図を示す。
【図７】第７実施例の光学装置の平面図を示す。
【図８】第８実施例の光学装置の平面図を示す。
【図９】（ａ）は、第９実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１０】（ａ）は、第１０実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１１】（ａ）は、第１１実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１２】（ａ）は、第１２実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１３】（ａ）は、第１３実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、第１３実施例の光学装置の動作を示す。
【図１５】第１３実施例の変形例の平面図を示す。
【図１６】（ａ）は、第１４実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１７】可動ミラーの揺動時に生じる可動梁の長さの変化を示す。
【符号の説明】
【００８７】
１０：光学装置
１２；連結基部
１４：基板
１６：第１基板側電極
１８：第１端部側の支点
２０：支持壁
２２：支持壁
２４：第２端部側の支点
２６：第２基板側電極
２８：連結基部
３０：第１アクチュエータ
３２：第１端部
３６：可動ミラー
４０：第２端部
４２：第２アクチュエータ
４４：第１可動梁
４６：第２可動梁
θ：揺動角度
１７：支持台
１９，２１，２３，２５：支持柱
５２，５６,６２，６６,７２，７６、８０，８４，９２，９６，１００，１０４，１１６，１２２，１４２，１４６：連結基部
５４，５８,６４，６８，７４,７８,８２,８６，１１２，１１４，１１８，１２０，１４４，１４８：可動梁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの反射方向を切換える光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法が発達している。また、光ビームの反射方向を切換える光学装置が必要とされている。そこで、ＭＥＭＳで光ビームの反射方向を切換える光学装置を実現する技術が開発されている。
光ビームの反射方向を切換える光学装置の場合、光ビームを反射するミラーを揺動させる必要があり、対向する部材間に吸引力を発生し、その吸引力によって対向する部材間の間隔を狭める方式のアクチュエータを利用する。このとき、アクチュエータに用意しておく間隔が狭いほど大きな吸引力が得られるのに対し、間隔を狭くすると、可動ミラーの揺動可能角度が狭くなるという問題に遭遇する。
【０００３】
特許文献１の光学装置が提案されている。特許文献１の光学装置は、基板と可動梁と可動層と可動ミラーと支柱を備えている。可動層は、可動梁を介して基板に連なっており、基板から間隔を隔てた高さを伸びている。可動ミラーの端部は可動層の端部に連結されている。支柱は、基板の表面から可動層を貫通して可動ミラーの下面に向けて伸びている。
可動層と基板の間に静電引力が発生していない状態では、可動ミラーが可動層に重なっている。可動ミラーと可動層の両方が支柱で支えられ、可動ミラーは基板に平行となっている。可動層と基板の間に静電引力を発生させると、可動層が基板に近づく方向に平行移動する。この結果、可動層に固定されている側の可動ミラーの端部は基板に近づくが、支柱に当接する部分では可動ミラーがそれ以上には基板に接近できないことから、可動ミラーが傾斜する。可動ミラーを傾斜させることによって、光ビームの反射方向を切換えることができる。
特許文献１の技術では、支柱を支点とするてこの原理を利用するので、可動層の移動距離が小さくても、可動ミラーを大きく傾斜させることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-７００９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、大きな吸引力を発生させることと可動ミラーを大きく揺動させることの双方に成功した優れた技術である。しかしながら、可動ミラーをさらに大きく揺動させたいとする要求がある。可動ミラーをさらに大きく揺動させるためには、可動ミラーを両方向に揺動させるのが有利である。しかしながら、特許文献１の技術では可動ミラーを一方方向にしか揺動させることができない。
【０００６】
特許文献１の光学装置を平面視すると、可動ミラーは矩形である。可動層に連結されている側の可動ミラーの端縁を第１端部とし、それと反対側の端縁を第２端部とする。
特許文献１の技術では、通常時には可動ミラーと基板が平行である。アチュエータを作動させると、可動ミラーは、第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する。逆の方向、すなわち、第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きには揺動することができない。
【０００７】
本発明は、特許文献１の技術を改良し、可動ミラーが両方向に揺動する光学装置を提供することを目的とする。すなわち、可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動することもできれば、第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きにも揺動することもできる光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示されている技術は、光ビームの反射方向を切換える光学装置に関する。この光学装置は、基板と可動ミラーと支持部とアクチュエータと連結部を備えている。
可動ミラーは、光学装置を平面視したときに、第１端部から第２端部まで伸びている。
支持部は、可動ミラーの基板側の面に当接し、可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する際の支点を提供する第１端部側支点と、可動ミラーの第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きに揺動する際の支点を提供する第２端部側支点を備えている。アクチュエータは、可動ミラーの第1端部と第２端部のうちの任意の一方を選択し、選択した側の可動ミラーの端部を基板側に近づける。前記連結部は、可動ミラーを基板に連結しているが、下記の相対運動：すなわち、
(1) 可動ミラーが第１端部側支点を中心にして第２端部側支点から離反する向きに揺動し
(2) 可動ミラーが第２端部側支点を中心にして第１端部側支点から離反する向きに揺動する相対運動を許容する。
【０００９】
上記における支点は、点に限られず、直線に沿って伸びていてもよい。支持部は、第１端部側支点と第２端部側支点を提供するものであればよく、単一部材であってもよいし、複数の部材で構成されていてもよい。典型的なアクチュエータは、間隔を隔てて対向している電極対によって構成されるが、それには限られない。コイル等を利用して吸引力を発生させるのものであってもよい。
相対的運動を許容する態様で可動ミラーを基板に連結する機構は特に限定されない。しなやかに曲げられる梁やしなやかに捩れる梁等を利用して、相対的運動を許容する態様で可動ミラーを基板に連結することができる。
【００１０】
可動ミラーを基板に連結する連結部が、相対運動を許容する可動梁を備えている場合、その可動梁が、基板と可動ミラーの間を伸びている形態を採用することもできる。
基板と可動ミラーの間に配置する可動ミラーは、基板に平行に伸びている可動梁であってもよいし、基板の直交方向に伸びている可動梁であってもよいし、両者を組合わせた梁であってもよい。
この場合、可動ミラーを平面視した状態において、可動ミラーの外側に連結部を配置する必要がなく、少なくとも可動梁の大部分を可動ミラーの裏面に収容することができる。可動ミラーの外側に連結部が存在しないので、可動ミラーと可動ミラーを隣接して配置することができ、可動ミラーと可動ミラー間の隙間を小さくすることができる。光学装置を高密度に集積ないし配置するのに有利である。
【００１１】
可動梁が基板と可動ミラーの間を伸びている場合、可動梁と基板の間にアクチュエータを設けることができる。
吸引力を発生する間隔を狭めて大きな吸引力を得ることができる。
【００１２】
可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていることが好ましい。同様に、可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁は、第２端部側支点の側から第１端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていることが好ましい。
【００１３】
可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、可動ミラーの第１端部が変位するのについて変形する。特に、第２端部側支点を中心に揺動する際に、可動ミラーの第１端部が大きく変位し、第１端部に連結されている可動梁が大きく変形する。
この際、第１端部に連結されている可動梁が、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、可動ミラーが第２端部側支点を中心に揺動する際に、第１端部に連結されている可動梁の両端間距離が減じる関係が得られる。それに対して、第２端部側支点よりも第１端部側支点側の位置で可動梁が基板に固定されていると、可動ミラーが第２端部側支点を中心に揺動する際に、第１端部に連結されている可動梁の両端間距離が増加する関係が得られる。一般的に、ＭＥＭＳに用いられる材料は、引っ張り強度が高く、可動梁を引き伸ばす動きが必要とされると、それに要する力は大きい。それに対して、可動梁の両端間距離を減じる場合には、可動梁がたるめばよく、小さな力で足りる。可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁が、第１端部側支点の側から第２端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、小さな力で可動ミラーを第２端部側支点のまわりに揺動させることができる。
同様に、可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁が、第２端部側支点の側から第１端部側支点を越えて伸びた部分で基板に固定されていると、小さな力で可動ミラーを第１端部側支点のまわりに揺動させることができる。
【００１４】
相対運動可能に可動ミラーを基板に連結している連結部は、曲げ梁、捩れ梁、あるいは曲げと捩れの複合梁のいずれか、またはこれらを組み合わせて形成されていることが好ましい。
可動梁を用いることで、必要な相対運動に対する抵抗力が小さく、しかもそれ以外の相対変位に対しては抵抗力が大きい連結構造を実現することができる。
【００１５】
前記したように、可動梁と基板の間にアクチュエータを設けてもよいが、可動ミラーと基板の間にアクチュエータを設けてもよい。後者の構造によると、光学装置の構造が単純化される。
この場合は、可動梁と可動ミラーを同一平面に配置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学装置によると可動ミラーが両方向に揺動するために大きな揺動角度を得ることができる。光ビームの反射方向を大きく変化させることができる。
また、可動ミラーの裏面を支点で支えておいて揺動させる方式であることから、すなわち、てこの原理を利用することから、アクチュエータでの変位量が小さくても可動ミラーの揺動角度を大きくすることができる。
両者をともに得られることから、非常に大きな可動ミラーの揺動可能角度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ＭＥＭＳの材料に、シリコン系材料を用いることが好ましい。半導体装置の製造のために開発された各種の微細加工技術を流用することができる。特に、不純物を含む多結晶シリコンを用いることが好ましい。低抵抗な多結晶シリコンで可動ミラーあるいは可動梁を形成すると、多結晶シリコンによって可動側の電極を提供することができる。可動ミラーや可動梁に、可動側の電極を形成する必要をなくすことができる。
可動ミラーの反射面の形成方法については特に限定されない。反射面は、例えばシリコン層の上面に金属膜を形成したものであってもよい。あるいは、シリコン製の可動ミラー自体の上面を反射面としてもよい。
【００１８】
アクチュエータの構成については特に限定されない。例えば間隔を隔てて向かい合う電極対の間に電圧差を印加することによって、静電引力を作用させてもよい。また、コイルに電流を流すことによって生じるローレンツ力を利用するものであってもよい。
本明細書で提供する光学装置を１つの光学素子とし、複数の光学素子を１次元又は２次元に配列してもよい。
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。
（特徴１）基板と可動ミラーと支持部と連結部は、シリコン系材料で形成されている。
（特徴２）可動ミラーと連結部は、多結晶シリコンで形成されている。
（特徴３）支持部は、基板の表面から伸びている支持柱で構成されている。
（特徴４）連結部は、可動梁で形成されている。
（特徴５）連結部を構成する梁は、可動ミラーと基板の間に形成されている。
（特徴６）連結部を構成する梁は、可動ミラーと同一平面に形成されている。
（特徴７）連結部を構成する梁は、アクチュエータに駆動力を加えて可動ミラーを揺動させると、梁の両端間距離が減少し、梁がたるむ関係を満たしている。
【実施例】
【００２０】
（第１実施例）
図１（ａ）は、第１実施例の光学装置１０の平面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線概略縦断面図を示す。図１（ｃ）も、図１（ａ）のｂ−ｂ線概略縦断面図を示しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発生させて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４に近づけた状態を示している。基板１４は広く広がっており、図１（ａ）では図示していない。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、基板１４には、第１支持壁２０と第２支持壁２２が形成されている。支持壁２０，２２の各々は、Ｄ３−Ｄ４方向に伸びている。第１支持壁２０は、第２支持壁２２のＤ１側に配置されている。また、基板１４には、第１連結基部１２と第２連結基部２８が形成されている。第１連結基部１２は、第１支持壁２０よりもＤ１側に配置されており、第２連結基部２８は、第２支持壁２２よりもＤ２側に配置されている。
可動ミラー３６は、平面視すると矩形状であり、第１支持壁２０と第２支持壁２２の間に跨っており、第１支持壁２０よりＤ１側にも伸び、第２支持壁２２よりＤ２側にも伸びている。可動ミラー３６のＤ１側の端部を第１端部３２といい、可動ミラー３６のＤ２側の端部を第２端部４０という。可動ミラー３６は、第１端部３２から第２端部４０まで伸びている。可動ミラー３６を平面視したときの形状は、円形、六角形等の多角形であってもよく、矩形に限られない。
【００２２】
可動ミラー３６の第１端部３２と第１連結基部１２の間に、第１可動梁４４が差し渡されている。可動ミラー３６の第２端部４０と第２連結基部２８の間に、第２可動梁４６が差し渡されている。可動梁４４，４６は、いずれも幅が狭く形成されており、屈曲可能な柔軟性を備えている。可動梁４４,４６は、引っ張りばねとして機能する。可動梁４４，４６がばねとして働く結果、後記するアクチュエータによって可動ミラー３６に外力が加えられない限り、可動ミラー３６は、基板１４と平行に位置する。すなわち、一対の支持壁２０，２２の頂面によって可動ミラー３６の裏面が支えられる姿勢で安定する。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、第１支持壁２０よりもＤ１側であり、第１端部３２よりもＤ２側である範囲の基板１４の上面に、第１基板側電極１６が形成されている。可動ミラー３６自体は、不純物が添加されている多結晶シリコンで形成されており、低抵抗である。可動ミラー３６の電位は、制御可能である。そのために、第１基板側電極１６と可動ミラー３６の間に電位差を加えることができる。第１基板側電極１６と可動ミラー３６の間に電位差を加えると、第１基板側電極１６に向かいあう範囲の可動ミラー３６を第１基板側電極１６に向けてひきつけることができる。第１基板側電極１６とそれに向かい合う範囲の可動ミラー３６によって第１アクチュエータ３０が形成されている。
図１（ｃ）は、第１アクチュエータ３０を作動させることによって、第１アクチュエータ３０が形成されている位置における可動ミラー３６と基板１４間の間隙を狭めた様子を示している。第１アクチュエータ３０は、第１支持壁２０のＤ１側に位置している。第１アクチュエータ３０を作動させると、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に向けて接近する。その際に、第１支持壁２０の頂面によって支えられている部分の可動ミラー３６はそれ以上には基板１４にむけて接近できないことから、第１支持壁２０を支点にして揺動する。正確には、第１支持壁２０の頂面のＤ１側の縁１８を支点として揺動する。この結果、可動ミラー３６の第２端部４０は、基板１４から離反する。また、可動ミラー３６は、第２支持壁２２の頂面からも離反する。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、第２支持壁２２よりもＤ２側であり、第２端部４０よりもＤ１側である範囲の基板１４の上面に、第２基板側電極２６が形成されている。前記したように、可動ミラー３６自体は不純物が添加されている多結晶シリコンで形成されており、低抵抗である。可動ミラー３６の電位は、制御可能である。そのために、第２基板側電極２６と可動ミラー３６の間に電位差を加えることができる。第２基板側電極２６と可動ミラー３６の間に電位差を加えると、第２基板側電極２６に向かいあう範囲の可動ミラー３６を第２基板側電極２６に向けてひきつけることができる。第２基板側電極２６とそれに向かい合う範囲の可動ミラー３６によって第２アクチュエータ４２が形成されている。
第２アクチュエータ４２は、第２支持壁２２のＤ２側に位置している。第２アクチュエータ４２を作動させると、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に向けて接近する。その際に、第２支持壁２２の頂面によって支えられている部分の可動ミラー３６はそれ以上には基板１４にむけて接近できないことから、可動ミラー３６は第２支持壁２２を支点にして揺動する。正確には、第２支持壁２２の頂面のＤ２側の縁２４を支点として揺動する。この結果、可動ミラー３６の第１端部３２は、基板１４から離反する。また、可動ミラー３６は、第１支持壁２０の頂面からも離反する。その様子は図１（ｃ）の左右を反転させたものであり、図示を省略する。
【００２５】
第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を反時計方向に回転させると、可動梁４４,４６の双方が引き伸ばされる。本実施例の場合、可動梁４４，４６のばね係数が、第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を揺動するのを妨げない範囲に調整されている。第１アクチュエータ３０によって可動ミラー３６を反時計方向に回転させていた状態で第１アクチュエータ３０に電圧を加えるのを中止すると、引き伸ばされていた可動梁４４,４６が自然形状に復帰する。この結果、可動ミラー３６は、図１（ｃ）の姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰する。また、可動ミラー３６に作用する重力も、可動ミラー３６が図１（ｃ）の姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰するのを助ける。
【００２６】
第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を時計方向に回転させると、可動梁４４,４６の双方が引き伸ばされる。本実施例の場合、可動梁４４，４６のばね係数が、第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を揺動するのを妨げない範囲に調整されている。第２アクチュエータ４２によって可動ミラー３６を時計方向に回転させていた状態で第２アクチュエータ４２に電圧を加えるのを中止すると、引き伸ばされていた可動梁４４,４６が自然形状に復帰する。この結果、可動ミラー３６は、揺動していた姿勢から図１（ｂ）の姿勢に復帰する。また、可動ミラー３６に作用する重力も、可動ミラー３６が図１（ｂ）の姿勢に復帰するのを助ける。
第１実施例の光学装置１０は、可動ミラー３６が２×θだけ揺動する。光ビームの反射方向を大きく変化させることができる。
【００２７】
（第２実施例）
図２を参照して第２実施例の光学装置５０を説明する。第１実施例の光学装置１０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第１実施例との相違点を中心に説明する。
【００２８】
第１実施例では、第１支持壁２０と第２支持壁２２によって支持部を構成していたが、第２実施例では、４本の支持柱１９，２１，２３，２５によって支持部を構成する。支持柱１９，２１の頂面の左端縁によって第１端部３２側の支点１８が確保され、支持柱２３，２５の頂面の右端縁によって第２端部４０側の支点２４が確保される。
支持柱の本数は４本に限定されない。支持柱１９，２１の間に一本の支持柱のみを配置し、支持柱２３，２５の間に一本の支持柱のみを配置してもよい。
第２実施例の連結部は、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８と、可動梁５８の他端を基板１４に固定する第１連結基部５６と、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁５４と、可動梁５４の他端を基板１４に固定する第２連結基部５２で構成されている。
第１アクチュエータ３０を作動させて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４に接近させると、可動ミラー３６は第１端部３２側の支点１８のまわりに揺動し、第２端部４０が基板１４から大きく離反する。この結果、第２端部４０に連結されている可動梁５４が大きく変形する。
【００２９】
図１７は、可動ミラー３６が支点１８を中心に基板１４に対して揺動する際の、可動梁５４の動きを模式的に示している。添え字ａは、可動ミラー３６が基板１４に平行な状態を示している。添え字ｂは、可動ミラー３６が反時計方向にθだけ回転した状態を示している。支点１８から可動ミラー３６の第２端部４０までの距離がｒであり、支点１８から可動梁５４の連結基部５２までの距離をｘとしている。距離ｘは、連結基部５２が支点１８よりもＤ１側にあるときに正とする。すなわち、可動梁５４が、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で、連結基部５２を介して基板１４に固定されている場合に、距離ｘが正であるとする。Ｐ５２は可動梁５４と連結基部５２の連結点の位置を示す。Ｐ４０は可動梁５４と可動ミラー３６の第２端部４０との連結点の位置を示す。Ｐ４０ａは、揺動前の位置を示し、Ｐ４０ｂは、可動ミラー３６が支点１８の周りに反時計方向にθだけ回転した後の位置を示す。
【００３０】
Ｐ５２からＰ４０ａまでの距離の自乗と、Ｐ５２からＰ４０ｂまでの距離の自乗の差をとると、式（１）に示す値となる。距離ｘが正である場合、右辺の値は正となる。可動梁５４が、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で連結基部５２を介して基板１４に固定されている場合、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転することによって可動梁５４の両端間距離は短くなる。距離ｘがゼロであれば、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転しても可動梁５４の両端間距離は変わらない。距離ｘが負であれば、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転することによって可動梁５４の両端間距離は長くなる。
【００３１】
第２実施例の場合、図２に示すように、可動梁５４の連結基部５２は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２よりに位置している。すなわち、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁５４は、第２端部４０側の支点２４の側から第１端部３２側の支点１８を越えて伸びた部分で、基板１４に固定されている。
この関係にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離と、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転したときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離を比較すると、式（１）に示したように、前者よりも後者は短くなる。すなわち、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転するときに、可動梁５４が引き伸ばされることが無く、逆にたるむことになる。
【００３２】
可動梁５４を引き伸ばすのに要する力は比較的に大きいのに対し、可動梁５４をたるませるのには力が要らない。第２実施例の場合、可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させるのではく、可動梁５４をたるませながら可動ミラー３６を揺動させるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第１アクチュエータ３０に要求される力は小さくてよい。
仮に連結基部５２が第１端部３２側の支点１８よりも第２端部４０側にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離と、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転したときの連結基部５２と第２端部４０の間の距離を比較すると、前者よりも後者が長くなる。すなわち、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心にして反時計方向に回転するときに、可動梁５４が引き伸ばされることなる。この場合は、可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させる必要があるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第１アクチュエータ３０に要求される力が大きくなってしまう。
【００３３】
図１７に示した距離ｘがゼロの場合、すなわち、連結基部５２と可動梁５４の連結点Ｐ５２が、第１端部３２側の支点１８を通過してＤ３−Ｄ４方向に伸びる直線上にあると、可動ミラー３６が支点１８の周りに回転するときに、可動梁５４の長さが変化しないはずである。しかしながら、可動梁５４は、連結基部５２に対して揺動自在でなく、また可動ミラー３６の第２端部４０に対しても揺動自在でない。可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８の周りに回転するときに、可動梁５４は、図２（ｃ）の断面内で波打つように撓む。可動梁５４が波打つように撓めば、可動梁の両端を結ぶ直線距離が短くなろうとする。連結基部５２と可動梁５４の連結点Ｐ５２が、支点１８を通過してＤ３−Ｄ４方向に伸びる直線上にあると、可動梁５４の両端を結ぶ直線距離は減少しようとする。しかしながら、可動梁５４の両端は、基板等によって拘束されており、短くなることができない。このことは、実質的には可動梁５４を引き伸ばしながら可動ミラー３６が揺動することになる。第２実施例の場合、距離ｘが正に設定されており、可動梁５４が波打つように撓むことによって両端間距離が短くなろうとすることを加味しても、可動ミラー３６が揺動することによって可動梁５４がたるむ関係を実現している。
【００３４】
図１７の(２)式は、可動梁５４に生じる歪率を示し、（３）式は距離ｘで微分した式を示している。(３)式から明らかに、ｒ＝ｘのときに、歪率は極大値を示す。距離ｘは、距離ｒ以下の正の値に設定することが好ましい。
【００３５】
図２に示すように、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８の連結基部５６は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０よりに位置している。すなわち、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁５８は、第１端部３２側の支点１８の側から第２端部４０側の支点２４を越えて伸びた部分で、基板１４に固定されている。
この関係にあると、可動ミラー３６が基板１４に平行であるときの連結基部５６と第１端部３２の間の距離と、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心にして時計方向に回転したときの連結基部５２と第１端部３２の間の距離を比較すると、前者よりも後者は短くなる。すなわち、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心にして時計方向に回転するときに、可動梁５８が引き伸ばされることが無く、逆にたるませることになる。
【００３６】
第２実施例の場合、可動梁５８を引き伸ばしながら可動ミラー３６を揺動させるのではなく、可動梁５８をたるませながら可動ミラー３６を揺動させるので、可動ミラー３６を揺動させるのに要する第２アクチュエータ４２に要求される力は小さくてよい。
【００３７】
（第３実施例）
図３を参照して第３実施例の光学装置６０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００３８】
第３実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁６８が、第１端部３２よりもＤ１側にはみ出ていない。このために、図３（ｃ）に示すように、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する側に揺動するときに、第１端部３２よりも可動梁６８の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第１端部３２が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁６４が、第２端部４０よりもＤ２側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近する側に揺動するときに、第２端部４０よりも可動梁６４の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第２端部４０が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
【００３９】
第３実施例の場合、第１端部３２に連結されている可動梁６８が第１端部３２よりも第２端部４０側に留まっており、第２端部４０に連結されている可動梁６４が第２端部４０よりも第１端部３２側に留まっているために、可動梁が揺動限界角を制限することがなく、大きな揺動可能角を確保することができる。
また、第３実施例の場合、１個の支持台１７によって支持部が形成されている。支持部が複数個に分割されていなくても、第１端部３２側の支点１８と、第２端部４０側の支点２４を提供することができる。
【００４０】
（第４実施例）
図４を参照して第４実施例の光学装置７０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００４１】
第４実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に２本の可動梁８２,８６が連結されている。可動梁８２は、第１端部３２のＤ３側の端部近傍に連結され、可動梁８６は、第１端部３２のＤ４側の端部近傍に連結されている。可動梁８２,８６の連結基部８０,８４は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０側にある。可動梁８２,８４は、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁８２，８６を第１端部３２に連結しておいても、可動梁８２，８６が第１端部３２の変位を妨げることが無い。
【００４２】
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に２本の可動梁７４,７８が連結されている。可動梁７８は、第２端部４０のＤ３側の端部近傍に連結され、可動梁７８は、第２端部４０のＤ４側の端部近傍に連結されている。可動梁７４,７８の連結基部７２,７６は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２側にある。可動梁７４,７８は、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁７４，７８を第２端部４０に連結しておいても、可動梁７４，７８が第２端部４０の変位を妨げることが無い。
【００４３】
第４実施例の光学装置７０では、４本の可動梁７４，７８，８２，８６によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。
【００４４】
（第５実施例）
図５を参照して第５実施例の光学装置９０を説明する。第４実施例の光学装置７０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第４実施例との相違点を中心に説明する。
【００４５】
第５実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に連結されている可動梁１０２，１０６が、第１端部３２よりもＤ１側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近する側に揺動するときに、第１端部３２よりも可動梁１０２，１０６の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第１端部３２が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に連結されている可動梁９４，９８が、第２端部４０よりもＤ２側にはみ出ていない。このために、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近する側に揺動するときに、第２端部４０よりも可動梁９４，９８の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。第２端部４０が基板１４に当接するまで揺動させることができる。
【００４６】
第５実施例の場合、４本の可動梁９４，９８，１０２，１０６によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。また、可動ミラー３６より先に、可動梁９４，９８，１０２，１０６の方が先に基板１４に当接してそれが揺動限界角を決めることが無い。可動ミラー３６が基板１４に当接するまで大きく揺動させることができる。
【００４７】
（第６実施例）
図６を参照して第６実施例の光学装置１１０を説明する。第４実施例の光学装置７０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第４実施例との相違点を中心に説明する。
【００４８】
第６実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２に２本の可動梁１１８,１２０が連結されている。可動梁１１８は、第１端部３２のＤ４側の端部近傍に連結され、可動梁１２０は、第１端部３２のＤ３側の端部近傍に連結されている。可動梁１１８,１２２の連結基部１２２は、第２端部４０側の支点２４よりも第２端部４０側にある。可動梁１１８，１２０は、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁１１８，１２０を第１端部３２に連結しておいても、可動梁１１８，１２０が第１端部３２の変位を妨げることが無い。
【００４９】
同様に、可動ミラー３６の第２端部４０に２本の可動梁１１２，１１４が連結されている。可動梁１１２は、第２端部４０のＤ４側の端部近傍に連結され、可動梁１１４は、第２端部４０のＤ３側の端部近傍に連結されている。可動梁１１２，１１４の連結基部１１６は、第１端部３２側の支点１８よりも第１端部３２側にある。可動梁１１２，１１４は、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心として揺動する際にたるむ関係にある。２本の可動梁１１２，１１４を第２端部４０に連結しておいても、可動梁１１２，１１４が第２端部４０の変位を妨げることが無い。
【００５０】
第６実施例の光学装置１１０では、４本の可動梁１１２，１１４，１１８，１２０によって可動ミラー３６を基板１４に連結しているために、平面視したときに可動ミラー３６と基板１４の位置関係が安定する。振動等に対して耐性が高い光学装置を実現することができる。
【００５１】
（第７実施例）
図７を参照して第７実施例の光学装置１３０を説明する。第２実施例の光学装置５０と同じ部材には、同じ参照番号を付し、重複説明を省略する。以下では第２実施例との相違点を中心に説明する。
【００５２】
第７実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２には可動梁が連結されていない。それに対して、第２端部４０には可動梁５４が連結されている。
一本の可動梁５４しか用いなくても、その可動梁５４によって、可動ミラー３６と基板１４の平面視したときの位置関係を一定に維持し、第１アクチュエータ３０あるいは第２アクチュエータ４２に電圧を印加するのを中止すると、可動梁５４が第２端部４０を揺動前の高さに戻す力を発揮し、可動ミラー３６の裏面が支持壁２０と支持壁２２の双方に当接する姿勢に復帰させる。一本の可動梁５４によって可動ミラー３６を基板１４に連結することによって初期の作用を得ることができる。
【００５３】
第７実施例の光学装置１３０の場合、第２端部４０側の支点２４を中心して第１端部３２を基板１４から離反させる向きに揺動させる場合、可動梁が可動ミラーの揺動を妨げることが無い。
【００５４】
（第８実施例）
図８を参照して第８実施例の光学装置１４０を説明する。第７実施例の光学装置１３０との相違点を中心に説明する。
第８実施例の場合、可動ミラー３６の第１端部３２には可動梁が連結されていない。それに対して、第２端部４０には可動梁１４４,１４８が連結されている。
第８実施例の光学装置１４０の場合、第２端部４０側の支点２４を中心して第１端部３２を基板１４から離反させる向きに揺動させる場合、可動梁が可動ミラーの揺動を妨げることが無い。
また２本の可動梁１４４，１４８を用いるために、可動ミラー３６と基板１４を平面視したときの位置関係をより一定に維持できる。
【００５５】
(第９実施例)
図９を参照して第９実施例の光学装置１５０を説明する。第１実施例から第８実施例では、可動ミラー３６と基板１４の間にアクチュエータ３０，４２が設けられている。これに対して、以下に説明する実施例では、可動梁と基板の間にアクチュエータが設けられている。また、以下の実施例では、基板１４に対して可動ミラー３６を所定の相対運動を許容するように連結する可動梁が、基板と可動ミラーの間を伸びている。
【００５６】
第９実施例の光学装置１５０は、基板１４の層と、可動梁が伸びている中間層と、可動ミラー３６の層を備えている。図９（ａ）は可動ミラー３６の層を平面視した図を示し、図９（ｂ）は中間層を平面視した図を示している。図９(ｃ)は図９（ａ）または（ｂ）のｃ−ｃ線断面図を示している。
【００５７】
図９（ｃ）等に示されているように、基板１４の表面から、４本の支持柱１９，２１，２３，２５が伸びている。支持柱１９，２１，２３，２５は中間層を貫通して、可動ミラー３６の裏面にまで伸びている。支持柱１９,２１のＤ１側には第１基板側電極１６が固定されており、支持柱２３，２５のＤ２側には第２基板側電極２６が固定されている。
支持柱１９の中間高さから可動梁１５１，１５２，１５４が伸びている。可動梁１５１はＤ４方向に伸び、可動梁１５２はＤ２方向に伸び、可動梁１５４はＤ３方向に伸びている。可動梁１５４は、可動ミラー３６の第２端部４０のＤ２側を第２端部４０と平行に伸びている。可動梁１５４のＤ３側の端部から基部１５６が立ち上がっており、可動梁１５４のＤ４側の端部から基部１５８が立ち上がっている。支持柱１９と、可動梁１５１，１５２，１５４は導電性の多結晶シリコンで形成されており、可動梁１５４の電位を制御することができる。
【００５８】
支持柱２５の中間高さから可動梁１５９，１６０，１６２が伸びている。可動梁１５９はＤ３方向に伸び、可動梁１６０はＤ１方向に伸び、可動梁１６２はＤ４方向に伸びている。可動梁１６２は、可動ミラー３６の第１端部３２のＤ１側を第１端部３２と平行に伸びている。可動梁１６２のＤ３側の端部から基部１６６が立ち上がっており、可動梁１６２のＤ４側の端部から基部１６４が立ち上がっている。支持柱２５と、可動梁１５９，１６０，１６２は導電性の多結晶シリコンで形成されており、可動梁１６２の電位を制御することができる。
図９（ａ）に示すように、一対の基部１５６，１５８の間を可動梁１６８が伸びている。可動梁１６８の中間点からＤ１方向に可動梁１７０が伸びている。可動梁１７０の先端は、可動ミラー３６の第２端部４０の中間点に連結されている。一対の基部１６４，１６６の間を可動梁１７２が伸びている。可動梁１７２の中間点からＤ２方向に可動梁１７４が伸びている。可動梁１７４の先端は、可動ミラー３６の第１端部３２の中間点に連結されている。
【００５９】
可動梁１６２の下面に向かうあう範囲に、第１基板側電極１６が形成されている。第１基板側電極１６と可動梁１６２によって第１アクチュエータ３０が形成されている。可動梁１５４の下面に向かうあう範囲に、第２基板側電極２６が形成されている。第２基板側電極２６と可動梁１５４によって第２アクチュエータ４２が形成されている。第１アクチュエータ３０にも第２アクチュエータ４２にも駆動電圧を印加しない状態では、可動ミラー３６の裏面が４本の支持柱１９，２１，２３，２５の上面に当接して支持されている。
【００６０】
第１アチュエータ３０は、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側に位置しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８を支点にして揺動する。支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８が、第１端部３２側の支点１８を提供する。
【００６１】
第２アチュエータ４２は、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側に位置しており、第２アクチュエータ４２に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４を支点にして揺動する。支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４が、第２端部４０側の支点２４を提供する。
【００６２】
一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁１５９，１６０，１６２，１７２，１７４は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００６３】
一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁１５１，１５２，１５４，１６８，１７０は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００６４】
光学装置１５０では、可動ミラー３６の裏面に可動ミラー３６を基板１４に連結しておく可動梁が隠れており、可動ミラー３６同士を近接して配置することができる。限られた面積のなかに効率よく可動ミラー３６群を配置することができる。
光学装置１５０では、支持柱１９,２５が、連結基部を兼用しており、構造がシンプルである。
【００６５】
(第１０実施例)
図１０を参照して第１０実施例の光学装置１８０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
【００６６】
光学装置１８０では、支持柱２３と可動梁１６２の間に、可動梁１８２，１８４が付設されている。可動梁１６２に対して可動梁１５９，１６０と、可動梁１８２，１８４が連結されているために、平面視したときの可動梁１６２の位置が安定する。
同様に、光学装置１８０では、支持柱２１と可動梁１５４の間に、可動梁１８６，１８８が付設されている。可動梁１５４に対して可動梁１５１，１５２と、可動梁１８６，１８８が連結されているために、平面視したときの可動梁１５４の位置が安定する
光学装置１８０では、平面視したときの可動梁１６２，１５４の位置が安定し、平面視したときの可動ミラー３６の位置が安定する。光学装置１８０に振動が加えられても可動ミラー３６の位置がずれることがない。
【００６７】
(第１１実施例)
図１１を参照して第１１実施例の光学装置１９０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
光学装置１９０では、可動梁１６２を可動梁１９６，１９４で支持している。可動梁１９４のＤ２側の端部は、連結基部１９２で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第１端部３２を支持している可動梁１９４は、第１端部３２側から第２端部４０側の支点２４を越えてＤ２側に伸びており、第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されている。
【００６８】
第１端部３２を支える可動梁１９４が第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動すると、可動梁１９４がたるむ関係が得られる。可動梁１９４が、可動ミラー３６の第１端部３２が揺動することを妨げない。
【００６９】
光学装置１９０では、可動梁１５４を可動梁２００，２０２で支持している。可動梁２００のＤ１側の端部は、連結基部１９８で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第２端部４０を支持している可動梁２００は、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えてＤ１側に伸びており、第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されている。
【００７０】
第２端部４０を支える可動梁２００が第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動すると、可動梁２００がたるむ関係が得られる。可動梁２００が、可動ミラー３６の第２端部４０が揺動することを妨げない。
【００７１】
(第１２実施例)
図１２を参照して第１２実施例の光学装置２１０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
光学装置２１０では、可動梁１６２を可動梁２１８，２１６，２１４で支持している。可動梁２１４のＤ２側の端部は、連結基部２１２で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第１端部３２を支持している可動梁２１４は、第１端部３２側から第２端部４０側の支点２４を越えてＤ２側に伸びており、第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されている。
【００７２】
第１端部３２を支える可動梁２１４が第２端部４０側の支点２４よりもＤ２側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動すると、可動梁２１８，２１６，２１４がたるむ関係が得られる。可動梁２１８，２１６，２１４が、可動ミラー３６の第１端部３２が揺動することを妨げない。
また、可動梁２１６はＤ３−Ｄ４方向に長く伸びており、可動ミラー３６が第２端部４０側の支点２４を中心に揺動するときに、しなやかに曲がり、しなやかに捩れる。可動梁２１８，２１６，２１４がしなやかに曲がって捩れるために、第２アクチュエータ４０の吸引力が小さくても可動ミラー３６が大きく揺動する。
【００７３】
光学装置１９０では、可動梁１５４を可動梁２２６，２２４，２２２で支持している。可動梁２２２のＤ１側の端部は、連結基部２２０で基板１４に固定されている。可動ミラー３６の第２端部４０を支持している可動梁２２２は、第２端部４０側から第１端部３２側の支点１８を越えてＤ１側に伸びており、第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されている。
【００７４】
第２端部４０を支える可動梁２２２が第１端部３２側の支点１８よりもＤ１側で基板１４に連結されていると、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動すると、可動梁２２２，２２４，２２６がたるむ関係が得られる。可動梁２２２，２２４，２２６が、可動ミラー３６の第２端部４０が揺動することを妨げない。
【００７５】
また、可動梁２２４はＤ３−Ｄ４方向に長く伸びており、可動ミラー３６が第１端部３２側の支点１８を中心に揺動するときに、しなやかに曲がり、しなやかに捩れる。可動梁２２２，２２４，２２６がしなやかに曲がって捩れるために、第１アクチュエータ３０の吸引力が小さくても可動ミラー３６が大きく揺動する。
【００７６】
(第１３実施例)
図１３を参照して第１３実施例の光学装置２３０を説明する。以下では、第９実施例との相違点のみを説明する。
連結基部２４４から可動梁２４６，２４８，２５０，２５２が伸びている。可動梁２４６はＤ４方向に伸び、可動梁２４８は４５度方向に伸び、可動梁２５０はＤ２方向に伸び、可動梁２５２はＤ３方向に伸びている。可動梁２５２は、可動ミラー３６の第２端部４０のＤ２側を第２端部４０と平行に伸びている。可動梁２５２のＤ３側の端部から基部２３２が立ち上がっており、可動梁２５２のＤ４側の端部から基部２３６が立ち上がっている。
【００７７】
連結基部２５４から可動梁２５６，２５８，２６０，２６２が伸びている。可動梁２５０はＤ３方向に伸び、可動梁２５８は４５度方向に伸び、可動梁２６０はＤ１方向に伸び、可動梁２６２はＤ４方向に伸びている。可動梁２６２は、可動ミラー３６の第１端部３２のＤ１側を第１端部３２と平行に伸びている。可動梁２６２のＤ３側の端部から基部２３８が立ち上がっており、可動梁２６２のＤ４側の端部から基部２４２が立ち上がっている。
【００７８】
第１アチュエータ３０は、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側に位置しており、第１アクチュエータ３０に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱１９，２１よりも第１端部３２側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８を支点にして揺動する。支持柱１９，２１の頂面の第１端部３２側の縁１８が、第１端部３２側の支点１８を提供する。
【００７９】
第２アチュエータ４２は、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側に位置しており、第２アクチュエータ４２に吸引力を発揮させると、可動ミラー３６のうち、支持柱２３，２５よりも第２端部４０側の部分が基板１４に向けて接近する。可動ミラー３６は、支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４を支点にして揺動する。支持柱２３，２５の頂面の第２端部４０側の縁２４が、第２端部４０側の支点２４を提供する。
【００８０】
一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁２５６，２５８，２６０，２６２，２４０，２４１は、可動ミラー３６の第１端部３２が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第１端部３２が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００８１】
図１４の（ａ）は、第２アクチュエータ４２に吸引力を加えて可動ミラー３６の第１端部３２を基板１４から離反させたときの可動梁２５６，２６０の姿勢を示している。可動梁２５６が捩じられながら上方に持ち上げられる。可動梁２５６がしなやかに変形するので、可動ミラー３６は大きく揺動することができる。
【００８２】
一連の可動梁、２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容しつつ、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することを禁止する。一連の可動梁２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、捩れと曲げを複合した動き方をすることによって、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動を許容する。一連の可動梁２４６，２４８，２５０，２５２，２３４，２３５は、可動ミラー３６の第２端部４０が基板１４に平行な面内で移動することに対しては強い抵抗力を与え、第２端部４０が基板１４に接近または離反する相対運動にはほとんど抵抗力を与えない。
【００８３】
図１４の（ｂ）は、第１アクチュエータ３０に吸引力を加えて可動ミラー３６の第２端部４０を基板１４から離反させたときの可動梁２４６，２５０の姿勢を示している。可動梁２４６が捩じられながら上方に持ち上げられる。可動梁２４６がしなやかに変形するので、可動ミラー３６は大きく揺動することができる。
図１５に示すように、支持柱２１,２３は省略することができる。２本の支持柱１９，２５で、可動ミラー３６の支持部を構成してもよい。
【００８４】
(第１４実施例)
図１６を参照して第１４実施例の光学装置２７０を説明する。以下では、第９実施例と第１３実施例との相違点のみを説明する。
光学装置２７０では、可動梁２７６が第１３実施例の可動梁２４６よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸び、可動梁１５４が第１３実施例の可動梁２５２よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸びている。同様に、可動梁２８６が第１３実施例の可動梁２５６よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸び、可動梁１６２が第１３実施例の可動梁２６２よりもＤ３−Ｄ４方向に長く伸びている。可動梁１５４，１６２よりも上部の構造は、第９実施例と同様であり、重複説明を省略する。
【００８５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】（ａ）は、第１実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図２】（ａ）は、第２実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図３】（ａ）は、第３実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図を示す。（ｃ）は、第１アクチュエータが吸引力を発生したときの縦断面図を示す。
【図４】第４実施例の光学装置の平面図を示す。
【図５】第５実施例の光学装置の平面図を示す。
【図６】第６実施例の光学装置の平面図を示す。
【図７】第７実施例の光学装置の平面図を示す。
【図８】第８実施例の光学装置の平面図を示す。
【図９】（ａ）は、第９実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１０】（ａ）は、第１０実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１１】（ａ）は、第１１実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１２】（ａ）は、第１２実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１３】（ａ）は、第１３実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、第１３実施例の光学装置の動作を示す。
【図１５】第１３実施例の変形例の平面図を示す。
【図１６】（ａ）は、第１４実施例の光学装置の平面図を示す。（ｂ）は、可動梁層の平面図を示す。（ｃ）は、（ａ）（ｂ）のｃ-ｃ線縦断面図を示す。
【図１７】可動ミラーの揺動時に生じる可動梁の長さの変化を示す。
【符号の説明】
【００８７】
１０：光学装置
１２；連結基部
１４：基板
１６：第１基板側電極
１８：第１端部側の支点
２０：支持壁
２２：支持壁
２４：第２端部側の支点
２６：第２基板側電極
２８：連結基部
３０：第１アクチュエータ
３２：第１端部
３６：可動ミラー
４０：第２端部
４２：第２アクチュエータ
４４：第１可動梁
４６：第２可動梁
θ：揺動角度
１７：支持台
１９，２１，２３，２５：支持柱
５２，５６,６２，６６,７２，７６、８０，８４，９２，９６，１００，１０４，１１６，１２２，１４２，１４６：連結基部
５４，５８,６４，６８，７４,７８,８２,８６，１１２，１１４，１１８，１２０，１４４，１４８：可動梁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの反射方向を切換える光学装置であり、
基板と可動ミラーと支持部とアクチュエータと連結部を備えており、
前記可動ミラーは、前記光学装置を平面視したときに、第１端部から第２端部にまで伸びており、
前記支持部は、前記可動ミラーの前記基板側の面に当接し、前記可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する際の支点を提供する第１端部側支点と、前記可動ミラーの第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きに揺動する際の支点を提供する第２端部側支点を備えており、
前記アクチュエータは、前記可動ミラーの前記第1端部と前記第２端部のうちの任意の一方を選択し、選択した側の前記可動ミラーの端部を基板側に近づけ、
前記連結部は、下記の相対運動：すなわち
(1) 可動ミラーが第１端部側支点を中心にして第２端部側支点から離反する向きに揺動し
(2) 可動ミラーが第２端部側支点を中心にして第１端部側支点から離反する向きに揺動する相対運動を許容する態様で前記可動ミラーを前記基板に連結していることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記連結部は、前記相対運動を許容する可動梁を備えていることを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項３】
前記可動梁が、前記基板と前記可動ミラーの間を伸びていることを特徴とする請求項２の光学装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、前記可動梁と前記基板の間に設けられていることを特徴とする請求項３の光学装置。
【請求項５】
前記可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、前記第１端部側支点の側から前記第２端部側支点を越えて伸びた部分で前記基板に固定されており、
前記可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁は、前記第２端部側支点の側から前記第１端部側支点を越えて伸びた部分で前記基板に固定されていることを特徴とする請求項2から４のいずれかの1項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記可動梁が、曲げ梁、捩れ梁、曲げと捩れの複合梁のいずれかであることを特徴とする請求項２から５のいずれかの1項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記アクチュエータが、前記可動ミラーと前記基板の間に設けられていることを特徴とする請求項１または２の光学装置。
【請求項１】
光ビームの反射方向を切換える光学装置であり、
基板と可動ミラーと支持部とアクチュエータと連結部を備えており、
前記可動ミラーは、前記光学装置を平面視したときに、第１端部から第２端部にまで伸びており、
前記支持部は、前記可動ミラーの前記基板側の面に当接し、前記可動ミラーの第１端部が基板に接近して第２端部が基板から離反する向きに揺動する際の支点を提供する第１端部側支点と、前記可動ミラーの第１端部が基板から離反して第２端部が基板に接近する向きに揺動する際の支点を提供する第２端部側支点を備えており、
前記アクチュエータは、前記可動ミラーの前記第1端部と前記第２端部のうちの任意の一方を選択し、選択した側の前記可動ミラーの端部を基板側に近づけ、
前記連結部は、下記の相対運動：すなわち
(1) 可動ミラーが第１端部側支点を中心にして第２端部側支点から離反する向きに揺動し
(2) 可動ミラーが第２端部側支点を中心にして第１端部側支点から離反する向きに揺動する相対運動を許容する態様で前記可動ミラーを前記基板に連結していることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記連結部は、前記相対運動を許容する可動梁を備えていることを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項３】
前記可動梁が、前記基板と前記可動ミラーの間を伸びていることを特徴とする請求項２の光学装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、前記可動梁と前記基板の間に設けられていることを特徴とする請求項３の光学装置。
【請求項５】
前記可動ミラーの第１端部に連結されている可動梁は、前記第１端部側支点の側から前記第２端部側支点を越えて伸びた部分で前記基板に固定されており、
前記可動ミラーの第２端部に連結されている可動梁は、前記第２端部側支点の側から前記第１端部側支点を越えて伸びた部分で前記基板に固定されていることを特徴とする請求項2から４のいずれかの1項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記可動梁が、曲げ梁、捩れ梁、曲げと捩れの複合梁のいずれかであることを特徴とする請求項２から５のいずれかの1項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記アクチュエータが、前記可動ミラーと前記基板の間に設けられていることを特徴とする請求項１または２の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−４９１９１（Ｐ２０１０−４９１９１Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１５６４２（Ｐ２００８−２１５６４２）
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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