JP2009003429A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータを安定して動作させる。
【解決手段】本発明のアクチュエータ１は、可動部５と、可動部５を支持する固定部１０と、可動部５を駆動する駆動電極部８および９と、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部６とを備える。斥力発生部６は、固定部１０のうちの可動部５と対向する位置に設けられている。斥力発生部６の少なくとも一部は、ヒンジ７よりも可動櫛型電極９側に位置する可動部５の端部と対向している。可動部５と斥力発生部６とに同じ駆動電圧を印加することで、斥力が発生する。斥力は、可動部５の平面方向に垂直な軸を中心とする可動部５の回転を抑制する方向に働く。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロマシニング技術を応用した微小機械構造体であるアクチュエータに関し、例えば、レーザープリンター等に用いられる光走査装置、バーコードリーダー等の読み取り装置、レーザープロジェクタなどに用いられる。

マイクロマシニング技術で形成されるアクチュエータでは、例えば、可動部はヒンジで支持されており、可動部と対向する電極と可動部との間の静電引力で、ヒンジを軸として可動部を運動させている。

マイクロマシニング技術で形成されるこのようなアクチュエータは、従来の機械構造体と比較して、構造が簡単で半導体プロセスでの一括形成が可能なため、小型化が容易で製造コストも低く抑えることができ、飛躍的な性能向上の効果が期待できる。

特許文献１には、回動時のミラー部の変形を小さくするために、ミラー部の壁部にも静電引力を発生させる１軸回動型の振動ミラー素子が開示されている。

特許文献２には、回動軸と直交する軸を基準に対称に静電引力を発生させて安定動作を図る１軸回動型のミラー素子が開示されている。
特開２００４−３４１３６４号公報 特開２００５−２０５５７７号公報

画像表示装置用の走査ミラー素子や画像取込用の走査ミラー素子といった広範囲走査を必要とする用途において、可動部を大きく変位させようとすると、次のような問題があった。

可動部を大きく変位させるためには、駆動力である静電引力を増大させるか、ヒンジのバネ定数を低下させるという方法が考えられるが、両方の方法ともに駆動安定性を低下させてしまうという問題がある。

また、静電引力を用いて安定動作を図る方法では、可動部を大きく変位させるとバランスが崩れ、駆動安定性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大きな変位量が得られるとともに駆動安定性に優れたアクチュエータを提供する。

本発明のアクチュエータは、可動部と、前記可動部を支持する固定部と、前記可動部を駆動する駆動電極部と、前記可動部と前記固定部との間に働く斥力を発生させる斥力発生部とを備えることを特徴とする。

ある実施形態によれば、前記斥力発生部は、前記固定部のうちの前記可動部と対向する位置に設けられており、前記可動部と前記斥力発生部とに同じ電圧を印加することで、前記斥力が発生する。

ある実施形態によれば、前記斥力は、前記可動部の平面方向に垂直な軸を中心とする前記可動部の回転を抑制する方向に働く。

ある実施形態によれば、前記可動部と前記固定部とを連結するヒンジをさらに備え、前記駆動電極部は、前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極とを備え、前記斥力発生部の少なくとも一部は、前記ヒンジよりも前記第１櫛型電極側に位置する前記可動部の端部と対向している。

ある実施形態によれば、前記斥力発生部の少なくとも一部は、前記可動部の中心から最も離れた前記可動部の端部と対向している。

ある実施形態によれば、前記駆動電極部は、前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極とを備え、前記可動部と前記斥力発生部との間の空隙の一部は、前記可動部の回動軸に平行な方向における前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の空隙よりも狭い。

ある実施形態によれば、前記可動部の少なくとも一部は弾性を有し、前記可動部と前記斥力発生部とが接触した場合に、前記可動部と前記斥力発生部とを離そうとする方向に弾性力が発生する。

ある実施形態によれば、前記斥力発生部は、前記可動部の回動軸を基準として対称に設けられている。

ある実施形態によれば、前記可動部と前記固定部とを連結するヒンジをさらに備え、前記駆動電極部は、前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極とを備え、前記可動部は、前記ヒンジの延びる方向と垂直な方向に沿って直進し、前記可動部と前記斥力発生部との間の空隙の一部は、前記ヒンジの延びる方向と平行な方向における前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の空隙よりも狭い。

ある実施形態によれば、前記可動部の直進方向と平行な方向において、前記可動部のうちの前記斥力発生部と対向する部分と前記斥力発生部との間の距離は、前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の距離以下である。

ある実施形態によれば、前記斥力発生部は、前記ヒンジに沿った軸を基準として対称に設けられている。

ある実施形態によれば、前記斥力発生部は、前記可動部の一部を取り囲んでいる。

ある実施形態によれば、前記固定部は、前記可動部を取り囲んでいる。

ある実施形態によれば、前記可動部の少なくとも一部は、平板状のシリコン層から形成されている。

ある実施形態によれば、前記固定部は、絶縁層を介して第１および第２シリコン層を接合したＳＯＩウエハから形成されている。

本発明の画像投射装置は、上述したアクチュエータと、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを前記アクチュエータへ導く光学系と、前記アクチュエータを駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータは可動部と固定部との間に働く斥力を発生させる斥力発生部を備える。可動部と固定部との間に働く斥力を発生させることにより、可動部を大きく変位させた場合でも不具合動作を抑制し、動作安定性の高いアクチュエータを提供することができる。ここで不具合動作とは駆動方向とは異なる方向への動作である。平板状の可動部をその平面を通る軸周りに回動駆動させる構成では、不具合動作とは例えば可動部の平面方向に垂直な軸を中心とする可動部の回転であり、斥力はそのような回転を抑制する方向に働く。また、斥力により可動部と固定部との接触を抑制することができる。

また、本発明のアクチュエータは簡素な製造プロセスで製造することができるため、大きな変位量が得られ且つ駆動安定性に優れたアクチュエータを低コストで提供することができる。

本発明のある実施形態によれば、斥力発生部は、固定部のうちの可動部と対向する位置に設けられており、可動部と斥力発生部とに同じ電圧を印加することで、上記斥力を発生させる。これにより、電磁気力による斥力を利用して可動部の不具合動作を抑制することができる。

本発明のある実施形態によれば、斥力発生部の少なくとも一部は、ヒンジよりも櫛型電極側に位置する可動部の端部と対向している。これにより、不具合動作発生時に、変位量が最も大きい可動部の箇所に対して斥力を働かせることができるので、効率よく不具合動作を抑制することができる。また、斥力発生部の少なくとも一部は、可動部の中心から最も離れた可動部の端部と対向していてもよく、このような構成によっても同様に効率よく不具合動作を抑制することができる。

本発明のある実施形態によれば、可動部と斥力発生部との間の空隙の一部は、可動部の回動軸に平行な方向における可動部の櫛型電極と固定部の櫛型電極との間の空隙よりも狭い。これにより、大きな不具合動作が発生した場合でも、櫛型電極同士が接触する前に可動部と斥力発生部とが接触するので、櫛型電極同士の固着を防止することができる。可動部と斥力発生部とに同じ電圧を印加して互いに同電位とすることで、可動部と斥力発生部とは固着することは無い。

本発明のある実施形態によれば、斥力発生部は、可動部の回動軸を基準として対称に設けられている。これにより、可動部の回動軸を基準として均一な斥力を発生させることができ、可動部をより安定して動作させることができる。

本発明のある実施形態によれば、可動部と斥力発生部との間の空隙の一部は、ヒンジの延びる方向と平行な方向における可動部の櫛型電極と固定部の櫛型電極との間の空隙よりも狭い。これにより、大きな不具合動作が発生した場合でも、櫛型電極同士が接触する前に可動部と斥力発生部とが接触するので、櫛型電極同士の固着を防止することができる。

本発明のある実施形態によれば、可動部の直進方向と平行な方向において、可動部のうちの斥力発生部と対向する部分と斥力発生部との間の距離は、可動部の櫛型電極と固定部の櫛型電極との間の距離以下である。これにより、可動部を大きく直進させた場合でも、櫛型電極同士が接触する前に可動部と斥力発生部とが接触するので、櫛型電極同士の固着を防止することができる。

本発明のある実施形態によれば、斥力発生部は、ヒンジに沿った軸を基準として対称に設けられている。これにより、ヒンジに沿った軸を基準として均一な斥力を発生させることができ、可動部をより安定して動作させることができる。

本発明のある実施形態によれば、斥力発生部は、可動部の一部を取り囲んでいる。これにより、可動部に対してより大きな斥力を発生させることができる。

本発明のある実施形態によれば、固定部は、可動部を取り囲んでいる。これにより、固定部がアクチュエータの外枠も兼ねるので、構造的に強度が高いアクチュエータを提供することができる。

本発明のある実施形態によれば、可動部の少なくとも一部は、平板状のシリコン層から形成されている。これにより、シリコン層をエッチングするだけで、可動部、斥力発生部、ヒンジおよび駆動電極部を形成することができるので、製造工程をシンプルにすることができる。

本発明のある実施形態によれば、固定部は、絶縁層を介して第１および第２シリコン層を接合したＳＯＩウエハから形成されている。これにより、アクチュエータの製造工程において、間に絶縁層を配置したシリコン層構造を形成する必要がないので、製造工程をシンプルにすることができる。

また、本発明の画像投射装置は、上記アクチュエータを備える。これにより、安定して動作する信頼性の高い走査ユニットを備えた画像投射装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

（実施形態１）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態によるアクチュエータを説明する。図１は、本実施形態のアクチュエータ１を示す斜視図である。図２は、本実施形態のアクチュエータ１を示す平面図である。アクチュエータ１は、１軸回動型のアクチュエータである。

アクチュエータ１は、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層２を介して２つのシリコン層を接合したウエハ、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを加工して製造される。アクチュエータ１は、マイクロマシニング技術を応用して作製される微小機械構造体である。

２つのシリコン層のうち、平板状の第１シリコン層にはＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープして導電性を持たせ、デバイス層３と称する。第２シリコン層はウエハ本体を成す厚い部分で、ハンドル層４と称する。

アクチュエータ１は、可動部５、ヒンジ７、固定部１０を備える。可動部５は櫛型電極９を備える。固定部１０は、アンカー部６と櫛型電極８とを備える。固定部１０は、可動部５の周りを取り囲んでいる。可動部５の表面にはミラー面５ａが形成されており、入射した光を反射する。デバイス層３に対し、後述するエッチングによるパターニングを行うことによって、これらの構成要素が形成される。

アンカー部６はヒンジ７を介して可動部５を連結支持しており、可動部５はヒンジ７を軸にして回動可能である。このヒンジ７はＸ方向に延びており、これにより可動部５の回動軸７ｘはＸ方向に延びている。可動部５の外周部のうちの回動軸７ｘから遠いエッジに沿って可動櫛型電極９が形成されている。可動櫛型電極９の複数の櫛歯はＸ方向に沿って並んでおり、櫛歯の１本1本はＹ方向に延びている。固定部１０には固定櫛型電極８が形成されている。固定櫛型電極８の複数の櫛歯はＸ方向に沿って並んでおり、櫛歯の１本1本はＹ方向に延びている。可動櫛型電極９と固定櫛型電極８とは対向しており、可動櫛型電極９の櫛歯と固定櫛型電極８の櫛歯とは空隙を隔てて互いに噛み合っている。可動櫛型電極９と固定櫛型電極８とをまとめて駆動電極部と称し、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差により可動部５は駆動される。

アンカー部６は、ヒンジ７に接続された位置から可動櫛型電極９と対向する位置までＹ方向に延びている。可動櫛型電極９のアンカー部６と隣接するエッジ部分は、可動部５の中心２２から最も離れた可動部５のエッジ部分に相当する。アンカー部６のエッジ部分は、可動櫛型電極９のそのエッジ部分と隣接して平行に延びている。これら隣接するエッジ部分同士は等しい距離を隔てて延びている。可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部６ｇは、回動軸７ｘに平行な方向（Ｘ方向）における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙８ｇよりも狭い。アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。斥力を発生させる動作の詳細は後述する。

デバイス層３には分離溝１３が形成されおり、空隙および分離溝１３によりデバイス層３は電気的に２つの領域に分割されている。アンカー部６とヒンジ７と可動部５とは電気的に接続されている。アンカー部６は固定部１０の構成要素の一部であるが、分離溝１３によって固定櫛型電極８とは電気的に絶縁されている。

アンカー部６に設けられた可動電極パッド１１に駆動電圧Ｖを印加すると、その駆動電圧Ｖは、アンカー部６およびヒンジ７を介して可動部５に印加される。また、一対のアンカー部６の一方に印加された駆動電圧Ｖは、可動部５およびヒンジ７を介して他方のアンカー部６にも印加される。固定部１０に設けられたグランドパッド１２をグランドレベル（ＧＮＤ）に設定すると、その駆動電圧Ｖが可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差となる。駆動電圧Ｖを適切に制御すると、可動部５はその共振周波数で共振動作する。

図３は、アクチュエータ１の動作状態を示す斜視図である。可動部５は、固定部１０に対してヒンジ７周りに回動する。これにより、可動部５で反射した光は１次元走査される。

また、アンカー部６と可動部５とには同じ駆動電圧Ｖが印加されるので、アンカー部６と可動部５との間には斥力が働く。この斥力は、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力である。このように、アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。

可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させることにより、可動部５を大きく変位させた場合でも不具合動作を抑制し、動作安定性の高いアクチュエータ１を実現することができる。図５を参照して、不具合動作とは、例えば、可動部５の平面方向（ＸＹ方向）に垂直な軸（Ｚ方向軸）を中心とする可動部５の回転２１であり、斥力はそのような回転２１を抑制する方向に働く。また、斥力により可動部５と固定部６との接触を抑制することができ、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との固着を抑制することができる。

また、アンカー部６の少なくとも一部は、ヒンジ７よりも可動櫛型電極９側に位置する可動部５の端部と対向している。より具体的には、アンカー部６の少なくとも一部は、可動部５の中心２２から最も離れた可動部５の端部と対向している。これにより、不具合動作発生時に、変位量が最も大きい可動部５の箇所に対して斥力を働かせることができるので、効率よく不具合動作を抑制することができる。

アンカー部６は、可動部５の回動軸７ｘ（図１）を基準として対称の形状となっている。これにより、回動軸７ｘを基準として均一な斥力を発生させることができ、可動部５をより安定して動作させることができる。

また、可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部６ｇ（図２）は、Ｘ方向における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙８ｇよりも狭い。これにより、大きな不具合動作が発生した場合でも、櫛型電極同士が接触する前に可動部５とアンカー部６とが接触するので、櫛型電極同士の接触および固着を防止することができる。可動部５とアンカー部６とに同じ駆動電圧を印加して互いに同電位とすることで、可動部５とアンカー部６とが接触した場合でも互いを引き離そうとする斥力が働くので、可動部５とアンカー部６とは固着することは無い。

次に、図４を参照して、アクチュエータ１の製造方法を説明する。図４（ａ）〜図４（ｉ）は、アクチュエータ１の製造方法を示す断面図であり、図２に示すアクチュエータ１のＡ−Ａ断面に対応している。

図４（ａ）を参照して、ＳＯＩウエハ２０を用意する。デバイス層３の厚さは可動部５の厚さとなり、可動部５の共振周波数や駆動電圧に対する振動振幅、剛性等を考慮して決定する。ここでは、デバイス層３を５０μｍ、絶縁層２を２μｍ、ハンドル層４を３００μｍとする。

まず、デバイス層３にＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープし導電性を持たせる。

次に図４（ｂ）を参照して、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、デバイス層３表面に酸化物層１４を形成し、液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、レジストパターン１５を形成する。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０やＡＺ１５００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。以降のレジストパターンについても、このようなフォトレジストの成膜およびその後の露光・現像を経て形成される。

次に図４（ｃ）を参照して、レジストパターン１５をマスクとして酸化物層１４をＢＨＦ（バッファードフッ酸）によりエッチングする。

次に図４（ｄ）を参照して、レジストパターン１５を除去し、酸化物層１４をマスクとしてデバイス層３のシリコンをＤｅｅｐ−ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、絶縁層２まで貫通エッチングする。これにより、可動部５、アンカー部６、ヒンジ７、固定櫛型電極８、可動櫛型電極９および固定部１０が形成される。

Ｄｅｅｐ−ＲＩＥでは、エッチングと側壁保護を交互に行うＢｏｓｃｈプロセスとして、ＳＦ６ガスによるエッチング、Ｃ４Ｆ８ガスによる側壁保護を行う。以降のシリコン層に対するＤｅｅｐ−ＲＩＥについても、この条件を採用することができる。

次に図４（ｅ）を参照して、液状のフォトレジストを用いてスピンコーティングにより保護層１６を形成する。ハンドル層４の表面に酸化物をＣＶＤで堆積させて酸化物層１７を形成し、液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、レジストパターン１８を形成する。

次に図４（ｆ）を参照して、レジストパターン１８をマスクとして酸化物層１７をＢＨＦによりエッチングする。

次に図４（ｇ）を参照して、レジストパターン１８を除去し、酸化物層１７をマスクとしてハンドル層４のシリコンをＤｅｅｐ−ＲＩＥにより、絶縁層２まで貫通エッチングする。これにより、ハンドル層４から固定部１０のハンドリングフレーム１９が形成される。

次に図４（ｈ）を参照して、保護層１６を除去する。また、露出した絶縁層２および酸化膜パターン１４および１７を除去して可動部５をリリースする。固定部１０の固定櫛型電極８が形成されている部分とアンカー部６との間には分離溝１３が形成されており、固定櫛型電極８とアンカー部６とは電気的に分離されている。固定部１０の固定櫛型電極８が形成されている部分とアンカー部６とは絶縁層２に固定されており固定部１０を構成している。

次に図４（ｉ）を参照して、可動部５の表面に厚さ５０ｎｍのアルミ、金または銀を真空蒸着して、光を反射するミラー面５ａを形成する。ミラー面５ａを形成する光反射膜の材料は、使用する光の波長と必要な反射率によって適切に選定する。

このように、デバイス層３を貫通エッチングして分離溝１３を形成するというシンプルな製造工程によって得られるデバイス構造で、図５に示すような不具合動作２１を抑制することができる。

次に、図６、図７および図８を参照して、可動部５およびアンカー部６の形状の別の例を説明する。図６、図７および図８は、アクチュエータ１を示す平面図である。

図６に示す例では、可動部５とアンカー部６との間の空隙が一定ではなく、不具合動作２１が発生した時に互いに接近した可動部５とアンカー部６との間の空隙が均一に狭まるように形成されている。この形状により、可動部５とアンカー部６とが接近したときに、広い範囲に渡って均一に斥力を発生させることができる。

図７に示す例では、中心２２からより離れた可動部５の一部９ａは、その周りをアンカー部６に取り囲まれている。これにより可動部５が固定櫛型電極８に静電引力で引き寄せられることを抑制することができる。仮に可動部５が固定櫛型電極８に静電引力で引き寄せられても、固定櫛型電極８より先にアンカー部６が可動部５の一部９ａと接触するので、可動部５と固定櫛型電極８との固着を防止することができる。また、可動部５の一部９ａをアンカー部６で取り囲むことにより、可動部５の回転２１に対してより敏感に斥力を作用させることができる。また、接触により変形した可動部５が元に戻ろうとする弾性力も、可動部５と固定部１０とを離そうとする斥力として作用する。例えば、可動部５の一部９ａは弾性を有し、可動部５の一部９ａとアンカー部６とが接触した場合に可動部５の一部９ａが変形し、可動部５の一部９ａとアンカー部６とを離そうとする方向に弾性力が発生する。

図８に示す例では、図７に示す例と比較して、アンカー部６に取り囲まれている可動部の部分９ａが大きく、これにより、可動部５の不具合動作２１に対してさらに敏感にかつより大きく斥力を作用させることができる。

このように、アンカー部６と可動部５とに同じ駆動電圧を印加して得られる斥力により、可動部５を安定して動作させることができる。

次に、図９および図１０を参照して、斥力発生部を備える２軸回動型のアクチュエータを説明する。図９は、２軸回動型のアクチュエータ３４を示す斜視図である。図１０は、２軸回動型のアクチュエータ３４を示す平面図である。デバイス層３に対し前述したエッチングによるパターニング工程によって可動部５と中間フレーム部２５とが形成される。

中間フレーム部２５はＸ軸アンカー部２３を備え、Ｘ軸アンカー部２３はＸ軸ヒンジ２８を介して可動部５を連結支持している。可動部５の外周および中間フレーム部２５の内周には、Ｘ軸櫛型電極２６が形成されている。可動部５のＸ軸櫛型電極２６と中間フレーム部２５のＸ軸櫛型電極２６とは空隙を隔てて互いに噛み合っている。

固定部１０はＹ軸アンカー部２４を備え、Ｙ軸アンカー部２４はＹ軸ヒンジ２９を介して中間フレーム部２５を連結支持している。中間フレーム部２５の外周および固定部１０の内周にはＹ軸櫛型電極部２７が形成されている。中間フレーム部２５のＹ軸櫛型電極部２７と固定部１０のＹ軸櫛型電極部２７とは空隙を隔てて互いに噛み合っている。

図１０の右側のＹ軸アンカー部２４には、Ｘ軸可動電極パッド３１が設けられており、Ｘ軸アンカー部２３および可動部５と電気的に接続されている。図１０の左側のＹ軸アンカー部２４にはＹ軸可動電極パッド３２が設けられており、中間フレーム部２５のＸ軸櫛型電極２６と電気的に接続されている。固定部１０にはグランドパッド３３が設けられている。

固定部１０と中間フレーム部２５との間、および中間フレーム部２５と可動部５との間に分離溝１３が形成されており、デバイス層３は電気的に３つの領域に分割されている。グランドパッド３３をグランドレベル（ＧＮＤ）に設定し、Ｘ軸可動電極パッド３１とＹ軸可動電極パッド３２とに別々の駆動電圧を独立に印加することにより、可動部５および中間フレーム部２５は回動する。なお、可動部５を第１可動部、中間フレーム部２５を第２可動部と称することもある。

図１１は、２軸回動型のアクチュエータ３４の裏打ち部を示す平面図である。アクチュエータ３４の製造時には、中間フレーム部２５下部の斜線部分の絶縁層２をエッチングせずに残す。この斜線部分の絶縁層２が裏打ち部である。中間フレーム部２５内の分離溝１３はこの裏打ち部の存在する領域内に設けられている。中間フレーム部２５の構成要素同士は必要に応じて分離溝１３によって電気的に分離されているが、各構成要素は裏打ち部に固定されているので、各構成要素は中間フレーム部２５として一体となって回動する。

図１２は、アクチュエータ３４の動作状態を示す斜視図である。可動部５は、Ｘ軸可動電極パッド３１に印加される駆動電圧に応じて、中間フレーム部２５に対してＸ軸ヒンジ２８周りに回動する。中間フレーム部２５は、Ｙ軸可動電極パッド３２に印加される駆動電圧に応じて、固定部１０に対してＹ軸ヒンジ２９周りに回動する。可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とが直交関係にあることで、２軸回動型のアクチュエータが実現される。

可動部５とＸ軸アンカー部２３とには同じ駆動電圧が印加されるので、可動部５とＸ軸アンカー部２３との間には斥力が働く。Ｘ軸アンカー部２３は、可動部５と中間フレーム部２５との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能し、可動部５の不具合動作を抑制する。

中間フレーム部２５のうちのＹ軸アンカー部２４と対向する部分と、Ｙ軸アンカー部２４とには同じ駆動電圧が印加されるので、中間フレーム部２５とＹ軸アンカー部２４との間には斥力が働く。Ｙ軸アンカー部２４は、中間フレーム部２５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能し、中間フレーム部２５の不具合動作を抑制する。

なお、図９に示した２軸回動型のアクチュエータ３４の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを平行にすることで、１方向により大きく回動させることができる。可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを同軸にし、１方向に同時に回動させることで、アクチュエータ３４の駆動電圧を抑えた低電圧駆動が可能となる。

上述のアクチュエータ１および３４は、例えば、光走査型の画像投射装置、レーザープリンター、スキャナー、バーコードリーダー、光走査型のセンサーシステム等の光走査部として用いることができる。

また、上述のアクチュエータ１および３４では、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力を利用したが、対向する構成要素同士を同じ磁極にすることによって生じる磁気的な斥力を利用してもよい。

（実施形態２）
図１３は、本発明の第２の実施形態による１軸回動型のアクチュエータ３８を示す図である。図１３の左側はアクチュエータ３８の平面図を示しており、右側は平面図のＢ−Ｂ断面に対応した断面図を示している。

図１３を参照して、アクチュエータ３８は二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層２を介して２つのシリコン層を接合したウエハ、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを加工して製造される。

２つのシリコン層のうち、第１シリコン層にはＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープし導電性を持たせ、デバイス層３と称する。第２シリコン層はウエハ本体を成す厚い部分で、ハンドル層４と称する。デバイス層３に対しエッチングによるパターニングを行うことによって、可動部５、ヒンジ７、固定部１０が形成される。

アンカー部６はヒンジ７を介して可動部５を連結支持しており、可動部５は、ヒンジ７を軸に回動可能である。可動部５の外周部のうちの回動軸から遠いエッジに沿って可動櫛型電極９が形成されている。固定部１０は、可動櫛型電極９と空隙を隔てて噛み合う固定櫛型電極８を備える。可動櫛型電極９と固定櫛型電極８とには独立して駆動電圧が印加される。

アクチュエータ３８では、デバイス層３の厚さ方向において、固定櫛型電極８が可動櫛型電極９より低くなっている。このような構造はＤｅｅｐ−ＲＩＥによるエッチング工程において、２段階にエッチングを行うことで形成できる。

固定櫛型電極８には固定電極パッド３５が設けられており、アンカー部６には可動電極パッド３６が設けられている。固定部１０のうちのアンカー部６および固定櫛型電極８以外の部分（外枠部）にはグランドパッド３７が設けられている。可動電極パッド３６には駆動電圧Ｖ１が印加される。２つの固定電極パッド３５のうちの一方には駆動電圧Ｖ２が印加され、他方には駆動電圧Ｖ３が印加される。グランドパッド３７はグランドレベル（ＧＮＤ）に設定される。駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ２との間の電位差、または駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ３との間の電位差が、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差となる。

可動櫛型電極９のアンカー部６と隣接するエッジ部分は、可動部５の中心２２から最も離れた可動部５のエッジ部分に相当する。アンカー部６のエッジ部分は、可動櫛型電極９のそのエッジ部分と隣接して平行に延びている。これら隣接するエッジ部分同士は等しい距離を隔てて延びている。可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部は、可動部５の回動軸に平行な方向における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙よりも狭い。アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。

デバイス層３には分離溝１３が形成されており、分離溝１３により構成要素同士が必要に応じて電気的に分離されている。固定櫛型電極８と固定部１０の外枠部とは電気的に分離されている。２つの固定櫛型電極８同士も電気的に分離されている。アンカー部６とヒンジ７と可動部５とは電気的に接続されている。

可動部５とアンカー部６に同じ駆動電圧Ｖ１を印加することによって生じる斥力で、可
動部５を安定して動作させることができる。可動部５は、固定部１０に対してヒンジ７周りに回動し、これにより、可動部５で反射した光は１次元走査される。固定櫛型電極８と可動櫛型電極９との間の電位差を任意に設定することで、可動部５を任意の位置に回動させることができる。

また、図１３に示した可動部５およびアンカー部６の形状は一例であって、これに限定されない。例えば、図６に示したように、可動部５とアンカー部６との間の空隙が一定ではなく、回転２１が発生した時に互いに接近した可動部５とアンカー部６との間の空隙が均一に狭まるように形成されていてもよい。この形状により、可動部５とアンカー部６とが接近したときに、広い範囲に渡って均一に斥力を発生させることができる。

また、例えば、図７および図８に示したように、可動部５の一部がアンカー部６内に入り込んでいるような形状でもよく、このような形状により可動部５の回転２１に対してより敏感に斥力を作用させることができる。

次に、アクチュエータ３８を備えた光ファイバ型４チャンネル光スイッチを説明する。図１４は、光ファイバ型４チャンネル光スイッチ１１０を示す平面図である。光スイッチ１１０は、アクチュエータ３８と、コリメートレンズ４０と、５本の光ファイバ３９をアレイ状に固定した光ファイバアレイ４１とを備え、入力１系統、出力４系統の光スイッチの構成となっている。

入力に対応した光ファイバ３９に入射した光は、コリメートレンズ４０で略平行光束となってアクチュエータ３８に入射する。アクチュエータ３８で反射された光が、出力１１１、１１２、１１３および１１４のうちのいずれかに対応した光ファイバ３９に入射されるように、アクチュエータ３８の可動部５の回動位置を調整することで、４チャンネル光スイッチの動作が実現される。

なお、図１４に示した光ファイバ型４チャンネル光スイッチの構成は一例であって、これに限定されない。例えば、光スイッチ１１０は、図９に示したような２軸回動型のアクチュエータ３４を備えてもよく、この場合は、光ファイバ３９を２次元アレイ状に配置することで、より多チャンネルの光スイッチが実現される。

また、例えば、アクチュエータ３４の可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを同軸にすることで、可動部５を１方向により大きく回動させてもよく、この場合は、配列する光ファイバ３９の数をより増やすことができる。

また、アクチュエータ３４の可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを同軸にすることで、アクチュエータ３４の駆動電圧を抑えた低電圧駆動が可能となる。

また、アクチュエータ３８は、例えば、光走査型の画像投射装置、レーザープリンター、スキャナー、バーコードリーダー、光走査型のセンサーシステム等の光走査部として用いることができる。

また、アクチュエータ３８では、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力を利用したが、対向する構成要素同士を同じ磁極にすることによって生じる磁気的な斥力を利用してもよい。

（実施形態３）
図１５は、本発明の第３の実施形態による１軸回動型のアクチュエータ４４を示す図である。図１５の左側はアクチュエータ４４の平面図を示しており、右側は平面図のＣ−Ｃ断面に対応した断面図を示している。

図１５を参照して、アクチュエータ４４は二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から成る絶縁層２を介して２つのシリコン層を接合したウエハ、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを加工して製造される。

２つのシリコン層のうち、第１シリコン層にはＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープし導電性を持たせ、デバイス層３と称する。第２シリコン層はウエハ本体を成す厚い部分で、ハンドル層４と称する。デバイス層３に対しエッチングによるパターニング工程を行うによって、可動部５、ヒンジ７、固定部１０が形成される。アクチュエータ４４の可動部５は、光学フィルタ部３０を備える。

アンカー部６はヒンジ７を介して可動部５を連結支持しており、可動部５はヒンジ７を軸に回動可能である。可動部５の外周部のうちの回動軸から遠いエッジに沿って可動櫛型電極９が形成されている。固定部１０は、可動櫛型電極９と空隙を隔てて噛み合う固定櫛型電極８を備える。

アクチュエータ４４では、デバイス層３の厚さ方向において、固定櫛型電極８の一方が可動櫛型電極９より低くなっている。回動軸を基準として反対側に位置する他方の固定櫛型電極８は、デバイス層３の厚さ方向において、可動櫛型電極９より高くなっている。このような構造はＤｅｅｐ−ＲＩＥによるエッチング工程において、２段階にエッチングを行うことで形成できる。

アンカー部６には可動電極パッド４２が設けられており、固定部１０にはグランドパッド４３が設けられている。グランドパッド４３をグランドレベル（ＧＮＤ）に設定し、可動電極パッド４２に駆動電圧Ｖを印加すると、可動電極パッド４２に印加された電圧Ｖが可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差となる。

可動櫛型電極９のアンカー部６と隣接するエッジ部分は、可動部５の中心から最も離れた可動部５のエッジ部分に相当する。アンカー部６のエッジ部分は、可動櫛型電極９のそのエッジ部分と隣接して平行に延びている。これら隣接するエッジ部分同士は等しい距離を隔てて延びている。可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部は、可動部５の回動軸に平行な方向における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙よりも狭い。アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。

デバイス層３には分離溝１３が形成されており、分離溝１３により構成要素同士が必要に応じて電気的に分離されている。アンカー部６と固定櫛型電極８とは電気的に分離されている。アンカー部６とヒンジ７と可動部５とは電気的に接続されている。

可動部５とアンカー部６に同じ駆動電圧Ｖを印加することによって生じる斥力で、可動部５を安定して動作させることができる。可動部５は、固定部１０に対してヒンジ７周りに回動し、これにより、可動部５の光学フィルタ部３０で反射した光は１次元走査される。固定櫛型電極８と可動櫛型電極９との間の電位差を任意に設定することで、可動部５を任意の位置に回動させることができる。

また、図１５に示した可動部５およびアンカー部６の形状は一例であって、これに限定されない。例えば、図６に示したように、可動部５とアンカー部６との間の空隙が一定ではなく、回転２１が発生した時に互いに接近した可動部５とアンカー部６との間の空隙が均一に狭まるように形成されていてもよい。この形状により、可動部５とアンカー部６とが接近したときに、広い範囲に渡って均一に斥力を発生させることができる。

また、例えば、図７および図８に示したように、可動部５の一部がアンカー部６内に入り込んでいるような形状でもよく、このような形状により可動部５の回転２１に対してより敏感に斥力を作用させることができる。

次に、アクチュエータ４４を備えた光分波器を説明する。図１６は、光分波器１２０を示す平面図である。光分波器１２０は、光ファイバ３９と、アクチュエータ４４と、レンズ４５と、光ファイバのコリメータ４６とを備える。アクチュエータ４４の光学フィルタ部３０に入射する光の角度に応じて、光学フィルタ部３０で反射および透過する光の特性が変化する。

入射側のコリメータ４６からアクチュエータ４４の光学フィルタ部３０に斜めに入射した光の反射光は、レンズ４５により光路調整がされ、コリメータ４６に集光されて出力１２１が得られる。アクチュエータ４４の光学フィルタ部３０に斜めに入射した光の透過光は、コリメータ４６に集光され出力１２２が得られる光分波器となる。

なお、可動部５の回動方向を１方向に制限してもよく、この場合は、発生する駆動力を全て同一の回動方向に利用できるので、２方向に回動させる方式より低電圧で駆動することができる。

なお、図１６に示した光分波器１２０の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、光分波器１２０は、図９に示したような２軸回動型のアクチュエータ３４を備えてもよく、この場合は、コリメータ４６を２次元アレイ状に配置することで、より多チャンネルの光スイッチが実現される。光分波器１２０がアクチュエータ３４を備える場合、アクチュエータ３４の可動部５は光学フィルタ部３０を備える。

また、例えば、アクチュエータ３４の可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを同軸にすることで、可動部５の光学フィルタ部３０を１方向により大きく回動させてもよく、この場合は、より広帯域の光分波器が得られる。

また、アクチュエータ３４の可動部５の回動軸と中間フレーム部２５の回動軸とを同軸にすることで、アクチュエータ３４の駆動電圧を抑えた低電圧駆動が可能となる。

また、入力に対して、可動部５の光学フィルタ部３０で反射した光もしくは透過した光のいずれか１つが出力として得られる構成にしてもよい。

また、アクチュエータ４４では、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力を利用したが、対向する構成要素同士を同じ磁極にすることによって生じる磁気的な斥力を利用してもよい。

（実施形態４）
図１７は、本発明の第４の実施形態による１軸直進型のアクチュエータ５０を示す斜視図である。図１８は、アクチュエータ５０を示す平面図である。

アクチュエータ５０は、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層２を介して２つのシリコン層を接合したウエハ、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを加工して製造される。

２つのシリコン層のうち、第１シリコン層はＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープし導電性を持たせ、デバイス層３と称する。第２シリコン層はウエハ本体を成す厚い部分で、ハンドル層４と称する。デバイス層３に対しエッチングによるパターニングを行うことによって、可動部５と、ヒンジ７と、固定部１０が形成される。アクチュエータ５０の可動部５は、ヒンジ７が延びる方向（Ｘ方向）とは垂直な方向（Ｙ方向）に沿って往復直線運動をする。

アンカー部６はヒンジ７を介して可動部５を連結支持しており、可動部５はヒンジ７を軸にして直進可能である。可動部５の外周部のうちのヒンジ７から遠いエッジに沿って可動櫛型電極９が形成されている。固定部１０は、可動櫛型電極９と空隙を隔てて噛み合うように形成された固定櫛型電極８を備える。２つの固定櫛型電極８同士は電気的に分離されており、互いに別々の電圧を独立して印加することができる。

デバイス層３には分離溝１３が形成されており、分離溝１３により構成要素同士が必要に応じて電気的に分離されている。固定櫛型電極８と固定部１０の外枠部とは電気的に分離されている。２つの固定櫛型電極８同士も電気的に分離されている。アンカー部６とヒンジ７と可動部５とは電気的に接続されている。

可動櫛型電極９のアンカー部６と隣接するエッジ部分は、可動部５の中心から最も離れた可動部５のエッジ部分に相当する。アンカー部６のエッジ部分は、可動櫛型電極９のそのエッジ部分と隣接して平行に延びている。これら隣接するエッジ部分同士は等しい距離を隔てて延びている。可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部は、ヒンジ７の延びる方向に平行な方向における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙よりも狭い。アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。

固定櫛型電極８には固定電極パッド５３が設けられており、アンカー部６には可動電極パッド５２が設けられている。固定部１０のうちのアンカー部６および固定櫛型電極８以外の部分（外枠部）にはグランドパッド５４が設けられている。可動電極パッド５２には駆動電圧Ｖ１が印加される。２つの固定電極パッド５３のうちの一方には駆動電圧Ｖ２が印加され、他方には駆動電圧Ｖ３が印加される。グランドパッド５４はグランドレベル（ＧＮＤ）に設定される。駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ２との間の電位差、または駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ３との間の電位差が、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差となる。

固定櫛型電極８と可動櫛型電極９との間の電位差を任意に設定することで、可動部５はＹ方向に沿った２方向（前後）に直進する。可動部５を図１９に示すような任意の位置に移動が可能となる。図１９は、アクチュエータ５０の動作状態を示す斜視図である。図１９に示す例では、可動部５がＹ方向に沿って直進している。

可動部５とアンカー部６に同じ駆動電圧Ｖ１を印加することによって生じる斥力で、可
動部５を安定して動作させることができる。このように、デバイス層３を貫通エッチングして分離溝１３を形成するというシンプルな製造工程によって得られるデバイス構造で、可動部５の不具合動作を抑制することができる。

また、アンカー部６の形状を、ヒンジ７に沿った軸を基準として対称の形状とすることで、その軸を基準として均一な斥力を発生させることができ、可動部５をより安定して動作させることができる。

また、可動部５の直進方向と平行な方向（Ｙ方向）において、可動部５のうちのアンカー部６と対向する部分とアンカー部６との間の距離は、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の距離以下である。これにより、可動部５を大きく直進させた場合でも、櫛型電極同士が接触する前に可動部５とアンカー部６とが接触するので、櫛型電極同士の固着を防止することができる。

また、図１７に示した可動部５およびアンカー部６の形状は一例であって、これに限定されない。図２０を参照して、可動部５およびアンカー部６の形状の別の例を説明する。図２０は、アクチュエータ５０を示す平面図である。図２０に示す例では、可動部５の中心からより離れた可動部５の一部９ａは、その周りをアンカー部６に取り囲まれている。これにより、可動部５の不具合動作に対してより敏感に斥力を作用させることができる。

また、図１７に示した構成は一例であって、これに限定されない。例えば、アクチュエータ５０が、図９に示したような中間フレーム部２５を備えていてもよい。この場合は、例えば、可動部５をＸ方向に沿って直進させ、中間フレーム部２５をＹ方向に沿って直進させることで、光を２次元に走査させることができる。また、可動部５を支持するヒンジと中間フレーム部２５を支持するヒンジとを同じ方向に沿うように延ばしてもよい。このような構成において、可動部５と中間フレーム部２５とを同じ方向に同時に移動させることで、固定部１０に対する可動部５の移動可能距離をより長くすることができる。

また、アクチュエータ５０に印加する駆動電圧を適切に制御することで、可動部５を回動させてもよい。

また、アクチュエータ５０では、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力を利用したが、対向する構成要素同士を同じ磁極にすることによって生じる磁気的な斥力を利用してもよい。

（実施形態５）
図２１は、本発明の第５の実施形態による１軸直進型のアクチュエータ５５を示す図である。図２１の左側はアクチュエータ５５の平面図を示しており、右側は平面図のＤ−Ｄ断面に対応した断面図を示している。

アクチュエータ５５は、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層２を介して２つのシリコン層を接合したウエハ、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを加工して製造される。

２つのシリコン層のうち、第１シリコン層はＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープし導電性を持たせ、デバイス層３と称する。第２シリコン層はウエハ本体を成す厚い部分で、ハンドル層４と称する。デバイス層３に対しエッチングによるパターニングを行うことによって、可動部５、ヒンジ７、固定部１０が形成される。アクチュエータ５５の可動部５は、レンズ部５６を備える。

アンカー部６はヒンジ７を介して可動部５を連結支持しており、可動部５はヒンジ７を軸にして直進可能である。可動部５の外周部のうちのヒンジ７から遠いエッジに沿って可動櫛型電極９が形成されている。固定部１０は、可動櫛型電極９と空隙を隔てて噛み合うように形成された固定櫛型電極８を備える。２つの固定櫛型電極８同士は電気的に分離されており、互いに別々の電圧を独立に印加することができる。

デバイス層３には分離溝１３が形成されており、分離溝１３により構成要素同士が必要に応じて電気的に分離されている。固定櫛型電極８と固定部１０の外枠部とは電気的に分離されている。２つの固定櫛型電極８同士も電気的に分離されている。アンカー部６とヒンジ７と可動部５とは電気的に接続されている。

可動櫛型電極９のアンカー部６と隣接するエッジ部分は、可動部５の中心から最も離れた可動部５のエッジ部分に相当する。アンカー部６のエッジ部分は、可動櫛型電極９のそのエッジ部分と隣接して平行に延びている。これら隣接するエッジ部分同士は等しい距離を隔てて延びている。可動部５とアンカー部６との間の空隙の一部は、ヒンジ７の延びる方向に平行な方向における可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の空隙よりも狭い。アンカー部６は、可動部５と固定部１０との間に働く斥力を発生させる斥力発生部として機能する。

固定櫛型電極８には固定電極パッド５３が設けられており、アンカー部６には可動電極パッド５２が設けられている。固定部１０のうちのアンカー部６および固定櫛型電極８以外の部分（外枠部）にはグランドパッド５４が設けられている。可動電極パッド５２には駆動電圧Ｖ１が印加される。２つの固定電極パッド５３のうちの一方には駆動電圧Ｖ２が印加され、他方には駆動電圧Ｖ３が印加される。グランドパッド５４はグランドレベル（ＧＮＤ）に設定される。駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ２との間の電位差、または駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ３との間の電位差が、可動櫛型電極９と固定櫛型電極８との間の電位差となる。

固定櫛型電極８と可動櫛型電極９との間の電位差を任意に設定することで、可動部５は２方向（前後）に直進し、レンズ部５６を通過した光は１次元に走査される。

可動部５とアンカー部６に同じ駆動電圧Ｖ１を印加することによって生じる斥力で、可
動部５を安定して動作させることができる。このように、デバイス層３を貫通エッチングして分離溝１３を形成するというシンプルな製造工程によって得られるデバイス構造で、可動部５の不具合動作を抑制することができる。

また、図２１に示した構成は一例であって、これに限定されない。例えば、図２０に示したように、可動部５の一部がアンカー部６内に入り込んでいるような形状でもよく、このような形状により可動部５の不具合動作に対してより敏感に斥力を作用させることができる。

また、例えば、アクチュエータ５５が、図９に示したような中間フレーム部２５を備えていてもよい。この場合は、例えば、可動部５を所定の方向に沿って直進させ、その所定の方向と垂直な方向に沿って中間フレーム部２５を直進させることで、レンズ部５６を通過した光を２次元に走査させることができる。

また、可動部５を支持するヒンジと中間フレーム部２５を支持するヒンジとを同じ方向に沿うように延ばしてもよい。このような構成において、可動部５と中間フレーム部２５とを同じ方向に同時に移動させることで、固定部１０に対する可動部５の移動可能距離をより長くすることができる。これにより、レンズ部５６を通過した光を広範囲に走査することが可能となる。

また、可動部５を支持するヒンジと中間フレーム部２５を支持するヒンジとを同じ方向に沿うように延ばし、可動部５と中間フレーム部２５とを同じ方向に同時に移動させることで、アクチュエータ５５の駆動電圧を抑えた低電圧駆動が可能となる。

また、アクチュエータ５５に印加する駆動電圧を適切に制御することで、可動部５を回動させてもよい。

また、アクチュエータ５５では、同じ極性の電荷同士の間に働く斥力を利用したが、対向する構成要素同士を同じ磁極にすることによって生じる磁気的な斥力を利用してもよい。

（実施形態６）
図２２は、本発明の第６の実施形態による画像投射装置１００を示す図である。

画像投射装置１００は、アクチュエータ３４と、光源５７と、コリメートレンズ５８と、ダイクロイックプリズム５９と、制御部６２と、光源変調回路６３と、駆動部６４とを備える。アクチュエータ３４の可動部５はミラー面を備え、光を走査する光走査部として機能する。コリメートレンズ５８およびダイクロイックプリズム５９は、光源５７が出射した光ビームをアクチュエータ３４に導く光学系である。

制御部６２は、画像投射装置１００に入力される画像信号６１に応じて、光源変調回路６３および駆動部６４の動作を制御する。駆動部６４はアクチュエータ３４に駆動電圧を印加してアクチュエータ３４を駆動する。光源変調回路６３は画像信号６１に応じた変調信号を生成し、３つの光源５７は、変調信号に応じて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光ビーム６５を出射する。

光ビーム６５は、コリメートレンズ５８で略平行光束となり、ダイクロイックプリズム５９によって合波され、アクチュエータ３４に入射される。アクチュエータ３４に入射して反射する光ビーム６５は、アクチュエータ３４によって２次元に走査され、開口部６０から出射され投射領域６６に画像を表示する。

このように光走査型の画像投射装置１００の光走査部として、駆動安定性に優れたアクチュエータ３４を用いることで、小型で安価で且つ動作安定性の高い光走査型の画像投射装置を得ることができる。

また、画像投射装置１００の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、光走査部の２軸の回動のうちの１軸の回動はアクチュエータ１で実現し、もう１軸の回動はポリゴンミラーで実現してもよい。また、アクチュエータ１を２つ用いて２軸の回動を実現してもよい。また、光走査部内に、光を合分波する光学素子や投射レンズ等がさらに組み込まれていてもよい。

本発明は、光の進行方向を変更する技術分野で特に有用である。例えば、レーザープリンター等に用いられる光走査装置、バーコードリーダー等の読み取り装置、レーザープロジェクタなどに有用である。

本発明の実施形態によるアクチュエータを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータの動作状態を示す斜視図である。 （ａ）から（ｉ）は、本発明の実施形態によるアクチュエータの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータの不具合動作を示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態による２軸回動型のアクチュエータを示す斜視図である。 本発明の実施形態による２軸回動型のアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態による２軸回動型のアクチュエータの裏打ち部を示す平面図である。 本発明の実施形態による２軸回動型のアクチュエータの動作状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図および断面図である。 本発明の実施形態による光ファイバ型４チャンネル光スイッチを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図および断面図である。 本発明の実施形態による光分波器を示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータの動作状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図である。 本発明の実施形態によるアクチュエータを示す平面図および断面図である。 本発明の実施形態による画像投射装置を示す図である。

符号の説明

１、３４、３８、４４、５０、５５ アクチュエータ
２ 絶縁層
３ デバイス層
４ ハンドル層
５ 可動部
６ アンカー部
７ ヒンジ
８ 固定櫛型電極部
９ 可動櫛型電極部
１０ 固定部
１１、３６、４２、５２ 可動電極パッド
１２、３３、３７、４３、５４ グランドパッド
１３ 分離溝
１４、１７ 酸化物層
１５、１８ レジストパターン
１６ 保護層
１９ ハンドリングフレーム
２０ ＳＯＩウエハ
２１ 不具合動作
２２ 可動部中心
２３ Ｘ軸アンカー部
２４ Ｙ軸アンカー部
２５ 中間フレーム部
２６ Ｘ軸櫛型電極部
２７ Ｙ軸櫛型電極部
２８ Ｘ軸ヒンジ
２９ Ｙ軸ヒンジ
３０ 光学フィルタ部
３１ Ｘ軸可動電極パッド
３２ Ｙ軸可動電極パッド
３５、５３ 固定電極パッド
３９ 光ファイバ
４０ コリメートレンズ
４１ 光ファイバアレイ
４５ レンズ
４６ コリメータ
５６ レンズ部
１００ 画像投射装置
１１０ 光ファイバ型４チャンネル光スイッチ
１２０ 光分波器

Claims (16)

1. 可動部と、
   前記可動部を支持する固定部と、
   前記可動部を駆動する駆動電極部と、
   前記可動部と前記固定部との間に働く斥力を発生させる斥力発生部と
   を備えた、アクチュエータ。
2. 前記斥力発生部は、前記固定部のうちの前記可動部と対向する位置に設けられており、
   前記可動部と前記斥力発生部とに同じ電圧を印加することで、前記斥力が発生する、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記斥力は、前記可動部の平面方向に垂直な軸を中心とする前記可動部の回転を抑制する方向に働く、請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記可動部と前記固定部とを連結するヒンジをさらに備え、
   前記駆動電極部は、
   前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、
   前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極と
   を備え、
   前記斥力発生部の少なくとも一部は、前記ヒンジよりも前記第１櫛型電極側に位置する前記可動部の端部と対向している、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。
5. 前記斥力発生部の少なくとも一部は、前記可動部の中心から最も離れた前記可動部の端部と対向している、請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータ。
6. 前記駆動電極部は、
   前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、
   前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極と
   を備え、
   前記可動部と前記斥力発生部との間の空隙の一部は、前記可動部の回動軸に平行な方向における前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の空隙よりも狭い、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。
7. 前記可動部の少なくとも一部は弾性を有し、前記可動部と前記斥力発生部とが接触した場合に、前記可動部と前記斥力発生部とを離そうとする方向に弾性力が発生する、請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータ。
8. 前記斥力発生部は、前記可動部の回動軸を基準として対称に設けられている、請求項１から７のいずれかに記載のアクチュエータ。
9. 前記可動部と前記固定部とを連結するヒンジをさらに備え、
   前記駆動電極部は、
   前記可動部に設けられた第１櫛型電極と、
   前記固定部に設けられ、前記第１櫛型電極と対向する第２櫛型電極と
   を備え、
   前記可動部は、前記ヒンジの延びる方向と垂直な方向に沿って直進し、
   前記可動部と前記斥力発生部との間の空隙の一部は、前記ヒンジの延びる方向と平行な方向における前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の空隙よりも狭い、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。
10. 前記可動部の直進方向と平行な方向において、前記可動部のうちの前記斥力発生部と対向する部分と前記斥力発生部との間の距離は、前記第１櫛型電極と前記第２櫛型電極との間の距離以下である、請求項９に記載のアクチュエータ。
11. 前記斥力発生部は、前記ヒンジに沿った軸を基準として対称に設けられている、請求項９または１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記斥力発生部は、前記可動部の一部を取り囲んでいる、請求項１から１１のいずれかに記載のアクチュエータ。
13. 前記固定部は、前記可動部を取り囲んでいる、請求項１から１２のいずれかに記載のアクチュエータ。
14. 前記可動部の少なくとも一部は、平板状のシリコン層から形成されている、請求項１から１３のいずれかに記載のアクチュエータ。
15. 前記固定部は、絶縁層を介して第１および第２シリコン層を接合したＳＯＩウエハから形成されている、請求項１から１４のいずれかに記載のアクチュエータ。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載のアクチュエータと、
    光ビームを出射する光源と、
    前記光ビームを前記アクチュエータへ導く光学系と、
    前記アクチュエータを駆動する駆動部と
    を備えた、画像投射装置。

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