(57)【要約】【課題】光偏向素子における反射面の保護と反射面の光学特性の劣化抑制の両立を可能とする。【解決手段】本光偏向素子は、反射面を備える可動部を回動させて、前記反射面へ入射する光を偏向する光偏向素子であって、前記可動部は、金属膜と、増反射層と、保護膜と、を有し、前記増反射層は、前記金属膜の上面に成膜され、前記保護膜は、前記増反射層の上面および側面と前記金属膜の側面を連続的に被覆している。【選択図】図１９
2020154053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を備える可動部を回動させて、前記反射面へ入射する光を偏向する光偏向素子であって、
前記可動部は、金属膜と、増反射層と、保護膜と、を有し、
前記増反射層は、前記金属膜の上面に成膜され、
前記保護膜は、前記増反射層の上面および側面と前記金属膜の側面を連続的に被覆している光偏向素子。
【請求項２】
前記保護膜は、前記光を透過する酸化膜又は窒化膜である請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項３】
前記保護膜の材料は、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、又はＳｉＮＸである請求項１又は２に記載の光偏向素子。
【請求項４】
前記保護膜の物理膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項１乃至３の何れか一項に記載の光偏向素子。
【請求項５】
前記金属膜の材料は、Ａｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、Ａｇ、Ａｇ合金、又はＡｕである請求項１乃至４の何れか一項に記載の光偏向素子。
【請求項６】
反射面を備える可動部を回動させて、前記反射面へ入射する光を偏向する光偏向素子の製造方法であって、
前記可動部は、金属膜と、前記金属膜を被覆する保護膜と、を有し、
前記保護膜は、前記光を透過する酸化膜又は窒化膜であり、
原子層堆積法により前記保護膜を成膜する工程を有する光偏向素子の製造方法。
【請求項７】
前記保護膜を成膜する工程では、前記保護膜の物理膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下に成膜される請求項６に記載の光偏向素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有する光偏向システム。
【請求項９】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有する光走査システム。
【請求項１０】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有する画像投影装置。
【請求項１１】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有するヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有するレーザヘッドランプ。
【請求項１３】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有するヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光偏向素子を有する物体認識装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項１２に記載のレーザヘッドランプ、及び請求項１４に記載の物体認識装置の少なくとも１つを有する移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向素子及びその製造方法、光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電膜をアクチュエータとするＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスが増えている。例えば、反射面を有する光走査を目的としたスキャナーデバイスの開発が盛んである。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスの一例としては、金属合金で形成されたトーションバーと、トーションバーに接着された揺動体と、揺動体に接着された磁石と、トーションバーと揺動体との間の接着剤による接着箇所を水分から保護する水分バリア性の部材とを備えた光偏向素子が挙げられる。この光偏向素子において、揺動体は、トーションバーの一部を挟み込む第１揺動体と第２揺動体とで構成され、水分バリア性の部材は、トーションバーと揺動体との間の接着剤による接着箇所の表面及びその周囲を被覆するように設けられている。水分バリア性の部材は、揺動体の反射面を保護するものである（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の光偏向素子では、揺動体の反射面を保護する部材の厚膜化による光学特性の劣化等の問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光偏向素子における反射面の保護と反射面の光学特性の劣化抑制の両立を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本光偏向素子は、反射面を備える可動部を回動させて、前記反射面へ入射する光を偏向する光偏向素子であって、前記可動部は、金属膜と、増反射層と、保護膜と、を有し、前記増反射層は、前記金属膜の上面に成膜され、前記保護膜は、前記増反射層の上面および側面と前記金属膜の側面を連続的に被覆している。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、光偏向素子における反射面の保護と反射面の光学特性の劣化抑制の両立を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光走査システムの一例の概略図である。
【図２】光走査システムの一例のハードウェア構成図である。
【図３】制御装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
【図５】ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図６】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。
【図７】光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。
【図８】光書込装置の一例の概略図である。
【図９】ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図１０】ライダ装置の一例の概略図である。
【図１１】レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図である。
【図１２】ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す概略斜視図である。
【図１３】ヘッドマウントディスプレイの構成の一部の一例を示す図である。
【図１４】パッケージングされた可動装置の一例を示す概略図である。
【図１５】第１実施形態に係る可動装置を例示する平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１７】図１５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１８】比較例に係るミラー部を例示する断面図である。
【図１９】第１実施形態に係るミラー部を例示する断面図である。
【図２０】保護膜の有無によるミラー部の反射率の違いを例示する図である。
【図２１】保護膜の断面を模式的に示した図である。
【図２２】第２実施形態に係るミラー部を例示する断面図である。
【図２３】保護膜の層数によるミラー部の反射率の違いを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
［光走査システム］
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を可動装置１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。
【００１２】
光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２、反射面１４を有する可動装置１３により構成される。
【００１３】
制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。可動装置１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。
【００１４】
制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および可動装置１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および可動装置１３に駆動信号を出力する。
【００１５】
光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに可動させる。
【００１６】
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、可動装置１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光をある１軸周りに偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。なお、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。
【００１７】
次に、光走査システム１０一例のハードウェア構成について図２を用いて説明する。図２は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。図２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２および可動装置１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６を備えている。
【００１８】
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。
【００１９】
ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
【００２０】
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。
【００２１】
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および可動装置ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。
【００２２】
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。
【００２３】
光源装置ドライバは、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００２４】
可動装置ドライバ２６は、入力された制御信号に従って可動装置１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００２５】
制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
【００２６】
ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
【００２７】
制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。
【００２８】
次に、光走査システム１０の制御装置１１の機能構成について図３を用いて説明する。図３は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。
【００２９】
図３に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。
【００３０】
制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。
【００３１】
駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、可動装置ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または可動装置１３に駆動信号を出力する。駆動信号は、光源装置１２または可動装置１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置１３においては、可動装置１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。
【００３２】
次に、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について図４を用いて説明する。図４は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
【００３３】
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。
【００３４】
ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。
【００３５】
ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および可動装置１３に出力する。
【００３６】
ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および可動装置１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
【００３７】
なお、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および可動装置１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。
【００３８】
また、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１に光源装置１２および可動装置１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した可動装置１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。
【００３９】
［画像投影装置］
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図５および図６を用いて詳細に説明する。
【００４０】
図５は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。
【００４１】
画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。
【００４２】
図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。
【００４３】
図６に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する可動装置１３にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。
【００４４】
上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。
【００４５】
レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する可動装置１３によって二次元走査される。可動装置１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。
【００４６】
可動装置１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。
【００４７】
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した可動装置１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。
【００４８】
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【００４９】
尚、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。また自動車４００は、特許請求の範囲に記載の「車両」の一例である。
【００５０】
［光書込装置］
次に、本実施形態の可動装置１３を適用した光書込装置について図７および図８を用いて詳細に説明する。
【００５１】
図７は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図８は、光書込装置の一例の概略図である。
【００５２】
図７に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。
【００５３】
図８に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する可動装置１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。そして、可動装置１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置１２および反射面１４を有する可動装置１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。
【００５４】
このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【００５５】
上記光書込装置に適用される反射面１４を有した可動装置１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。
【００５６】
［物体認識装置］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した物体認識装置について、図９および図１０を用いて詳細に説明する。
【００５７】
図９は、物体認識装置の一例であるライダ（ＬｉＤＡＲ；Laser  Imaging  Detection  and  Ranging）装置を搭載した自動車の概略図である。また、図１０はライダ装置の一例の概略図である。
【００５８】
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばライダ装置である。
【００５９】
図９に示すように、ライダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。
【００６０】
図１０に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメータレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する可動装置１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および可動装置１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。
【００６１】
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。
【００６２】
反射面１４を有する可動装置１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなライダ装置は、例えば車両に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
【００６３】
ライダ装置は、車両だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【００６４】
上記物体認識装置では、一例としてのライダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した可動装置１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６５】
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。
【００６６】
［レーザヘッドランプ］
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ５０について、図１１ を用いて説明する。図１１は、レーザヘッドランプ５０の構成の一例を説明する概略図である。
【００６７】
レーザヘッドランプ５０は、制御装置１１と、光源装置１２ｂと、反射面１４を有する可動装置１３と、ミラー５１と、透明板５２とを有する。
【００６８】
光源装置１２ｂは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置１２ｂから発せられた光は、可動装置１３に入射し、反射面１４にて反射される。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面をＸＹ方向に可動し、光源装置１２ｂからの青色のレーザ光をＸＹ方向に二次元走査する。
【００６９】
可動装置１３による走査光は、ミラー５１で反射され、透明板５２に入射する。透明板５２は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー５１からの青色のレーザ光は、透明板５２における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板５２からの白色光で照明される。
【００７０】
可動装置１３による走査光は、透明板５２の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。
【００７１】
可動装置１３を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置１２ｂ及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置１２ｂを近紫外線とし、透明板５２を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板５２を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。
【００７２】
なお、レーザヘッドランプ５０は、車両だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【００７３】
［ヘッドマウントディスプレイ］
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ６０について、図１２〜１３を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ６０は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではＨＭＤと省略して示す。
【００７４】
図１２は、ＨＭＤ６０の外観を例示する斜視図である。図１２において、ＨＭＤ６０は、左右に１組ずつ略対称に設けられたフロント６０ａ、及びテンプル６０ｂにより構成されている。フロント６０ａは、例えば、導光板６１により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル６０ｂに内蔵することができる。
【００７５】
図１３は、ＨＭＤ６０の構成を部分的に例示する図である。なお、図１３では、左眼用の構成を例示しているが、ＨＭＤ６０は右眼用としても同様の構成を有している。
【００７６】
ＨＭＤ６０は、制御装置１１と、光源ユニット５３０と、光量調整部５０７と、反射面１４を有する可動装置１３と、導光板６１と、ハーフミラー６２とを有している。
【００７７】
光源ユニット５３０は、上述したように、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂと、コリメータレンズ５０２、５０３、及び５０４と、ダイクロイックミラー５０５、及び５０６とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット５３０において、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、及び５０１Ｂからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー５０５及び５０６で合成される。光源ユニット５３０からは、合成された平行光が発せられる。
【００７８】
光源ユニット５３０からの光は、光量調整部５０７により光量調整された後、可動装置１３に入射する。可動装置１３は、制御装置１１からの信号に基づき、反射面１４をＸＹ方向に可動し、光源ユニット５３０からの光を二次元走査する。この可動装置１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。
【００７９】
可動装置１３による走査光は、導光板６１に入射する。導光板６１は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー６２に導光する。導光板６１は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。
【００８０】
ハーフミラー６２は、導光板６１からの光をＨＭＤ６０の背面側に反射し、ＨＭＤ６０の装着者６３の眼の方向に出射する。ハーフミラー６２は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー６２での反射により、装着者６３の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー６２での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者６３の網膜に結像する。またハーフミラー６２での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者６３は、ＸＹ方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。
【００８１】
６２はハーフミラーであるため、装着者６３には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー６２に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。
【００８２】
［パッケージング］
次に、本実施形態の可動装置のパッケージングについて図１４を用いて説明する。
【００８３】
図１４は、パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。
【００８４】
図１４に示すように、可動装置１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材８０１の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、可動装置１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。
【００８５】
以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置、レーザヘッドランプ、及びヘッドマウントディスプレイに使用される本実施形態の可動装置の詳細について、以下で図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００８６】
実施形態の説明では、第１軸を回動の中心とした光走査を副走査とし、第２軸を回動の中心とした光走査を主走査とする。また実施形態の用語における回動、揺動、可動は同義であるとする。さらに、矢印により示した方向のうち、Ｘ方向は第１軸と平行な方向、Ｙ方向は第２軸と平行な方向、Ｚ方向はＸＹ平面と直交する方向とする。なお、Ｚ方向は「積層方向」の一例である。
【００８７】
［第１実施形態］
〈可動装置の構造〉
図１５は、第１実施形態に係る可動装置を例示する平面図である。図１６は、図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１７は、図１５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００８８】
図１５に示す可動装置１３は、反射面を備える可動部を共振振動により回動させて、反射面へ入射する光を２軸方向（第１軸及び第２軸の周り）に偏向する片持ちタイプの光偏向素子である。
【００８９】
可動装置１３は、主走査方向に相当する第１軸の周りのミラー部１０１の回動と、副走査方向に相当する第２軸の周りのミラー部１０１の回動とを可能にする構造を備えている。すなわち、可動装置１３は、ミラー部１０１が２軸方向に回転することにより、入射する光を２軸方向に走査しながら偏向可能である。以下、可動装置１３の構造について詳説する。
【００９０】
可動装置１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、可動部であるミラー部１０１に接続されミラー部１０１をＹ軸に平行な第１軸の周りに駆動する第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂと、ミラー部１０１並びに第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂを支持する第１支持部１２０と、第１支持部１２０に接続されミラー部１０１及び第１支持部１２０をＸ軸に平行な（第１軸と垂直方向の）第２軸の周りに駆動する第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂと、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂを支持する第２支持部１４０と、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ並びに第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂと電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。
【００９１】
可動装置１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ及び１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
【００９２】
ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、酸化シリコン層１６２の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層１６１、第２のシリコン層をシリコン活性層１６３とする。
【００９３】
シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば可動装置１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。
【００９４】
ミラー部１０１は、可動部であり、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体１０２の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３から構成される。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。
【００９５】
また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層１６１及び酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制できる。
【００９６】
第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第１軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ及び１１１ｂと、一端がトーションバー１１１ａ及び１１１ｂに接続され、他端が第１支持部１２０の内周部に接続される第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂを含む。
【００９７】
図１６に示すように、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂはシリコン活性層１６３から構成される。また、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されている。上部電極２０３及び下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。
【００９８】
図１５に戻り、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。
【００９９】
第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ及び１３２ａ〜１３２ｆから構成されている。第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。
【０１００】
このとき、第２駆動部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所及び第２駆動部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、更に第２駆動部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所、及び第２駆動部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。
【０１０１】
ここで、第２圧電駆動部１３１ｂ、１３１ｄ、及び１３１ｆ、並びに１３２ａ、１３２ｃ、及び１３２ｅは圧電駆動部群１７０Ａを構成する。圧電駆動部群１７０Ａは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、ミラー部１０１が第１軸の周りに回動する。
【０１０２】
また、第２圧電駆動部１３１ａ、１３１ｃ、及び１３１ｅ、並びに１３２ｂ、１３２ｄ、及び１３２ｆは圧電駆動部群１７０Ｂを構成する。圧電駆動部群１７０Ｂは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部１１０が、圧電駆動部群１７０Ａによる回動とは逆方向に第１軸の周りに回動する。
【０１０３】
図１７に示すように、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されている。上部電極２０３及び下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。
【０１０４】
図１２に戻り、第２支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３から構成され、ミラー部１０１、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、第１支持部１２０、並びに第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。
【０１０５】
電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３及び各下部電極２０１を、アルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して、制御装置１１と電気的に接続するための部分である。なお、上部電極２０３または下部電極２０１は、それぞれが電極接続部１５０と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。
【０１０６】
なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明した。しかし、圧電部２０２を弾性部の他面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、圧電部２０２を弾性部の一面及び他面の双方に設けても良い。
【０１０７】
また、ミラー部１０１を第１軸の周りまたは第２軸の周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂや第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【０１０８】
更に、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部１２０の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上の少なくとも何れかに酸化シリコン層からなる絶縁層が形成されていてもよい。
【０１０９】
このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂ、並びに電極配線の設計自由度をあげ、更に電極同士の接触による短絡を抑制できる。また、酸化シリコン層は、反射防止材としていの機能も備える。
【０１１０】
次に、可動装置の第１駆動部及び第２駆動部を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
【０１１１】
第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ及び１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。
【０１１２】
このとき、ミラー部１０１の反射面１４がＸＹ平面に対して＋Ｚ方向または−Ｚ方向へ傾いたときのＸＹ平面と反射面１４により成す角度を、振れ角とよぶ。このとき、＋Ｚ方向を正の振れ角、−Ｚ方向を負の振れ角とする。
【０１１３】
第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３及び下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂが屈曲変形する。その結果、２つのトーションバー１１１ａ及び１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに可動する。第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。
【０１１４】
そこで、制御装置１１によって、第１駆動部１１０ａ及び１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ及び１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。
【０１１５】
特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ及び１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ及び１１１ｂのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。
【０１１６】
図１８は、比較例に係るミラー部を例示する断面図である。図１８に示すミラー部１０１Ｘは、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、層間膜２４０、金属膜２５０、及び増反射層２６０を有している。層間膜２４０の材料は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮＸ、Ａｌ２Ｏ３等である。金属膜２５０の材料は、例えば、Ａｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ等である。金属膜２５０の上面は、光を反射する反射面である。
【０１１７】
増反射層２６０は、金属膜の反射率を低下させないために設けられる。光が保護膜を透過して入射する金属膜において、増反射層が設けられた本発明は、増反射層が設けられていない場合に比べ、光の反射率を高めることができる。これにより、光の利用効率を上げることができる。
【０１１８】
増反射層２６０は、誘電体多層膜からなる層であり、低屈折率材料層と高屈折率材料層とが交互に積層されたものである。低屈折率材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が挙げられる。高屈折率材料としては、例えば、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等が挙げられる。但し、増反射層２６０は、Ａｌ２Ｏ３等の中間屈折率材料からなる層を含んでもよい。増反射層２６０は、例えば、蒸着法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、スパッタ法などにより成膜することができる。
【０１１９】
図１９は、第１実施形態に係るミラー部を例示する断面図である。図１９に示すミラー部１０１において、２７０は金属膜２５０と増反射層２６０の保護膜である。本実施形態に係るミラー部１０１は、金属膜２５０と、金属膜２５０の上面に積層された増反射層２６０と、金属膜２５０及び増反射層２６０を被覆する保護膜２７０とを有する。
【０１２０】
保護膜２７０は、増反射層２６０の上面および側面と金属膜２５０の側面を連続的に被覆している。金属膜２５０の上面は増反射層２６０により成膜されているため、保護膜２７０は金属膜２５０の上面に直接成膜されることはない。
【０１２１】
すなわち、ミラー部１０１は、保護膜２７０を有する点が、比較例に係るミラー部１０１Ｘと相違する。保護膜２７０は、増反射層２６０の上面、増反射層２６０の側面、及び金属膜２５０の側面を連続的に被覆し、保護膜２７０の下面が層間膜２４０の上面に接していることが好ましい。金属膜２５０及び増反射層２６０を確実に保護するためである。
【０１２２】
保護膜２７０の材料としては、ミラー部１０１の反射面に入射する光を透過する膜であって、ＡＬＤ法での成膜に好適な膜であることが好ましい。このような膜としては、例えば、無機膜である酸化膜又は窒化膜が挙げられる。具体的には、保護膜２７０の材料として、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｉＮＸ等が挙げられる。但し、保護膜２７０の材料として、金属膜や有機膜を用いてもよい。なお、保護膜２７０の材料として、酸化膜又は窒化膜を選択することで、光学特性の劣化を抑制できる効果がある。特に金属膜や有機膜に比べて有利である。
【０１２３】
図２０は、保護膜の有無によるミラー部の反射率の違いを例示する図であり、Ｙ軸が反射率、Ｘ軸がミラー部に垂直に入射する光線を０度とした場合の光線の入射角を表している。図２０は、具体的には、入射光の波長λが９０５ｎｍで屈折率ｎが１．７６の保護膜２７０を物理膜厚ｄの単層で成膜した際のミラー部の反射率と、保護膜２７０を成膜していないミラー部（比較例）の反射率を示している。なお、物理膜厚ｄは、５、１０、３０、５０、１００ｎｍの５種類について検討した。
【０１２４】
図２０より、保護膜２７０の物理膜厚ｄが５０ｎｍを超えると入射角が０度から３０度の領域で反射率が９９%以下となる。従って、保護膜２７０の物理膜厚ｄは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２５】
入射角が小さい領域で反射率が低下することは、可動部を持つミラー特有の課題である。入射角が大きくなるにつれて保護膜２７０を通過する光路長が長くなるため、見かけ上の膜厚が変化し、反射率の入射角への依存性が大きくなる。
【０１２６】
【表１】
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表１は、図２０の条件における保護膜２７０の物理膜厚ｄ、光学膜厚ｎｄ、及びＱＷＯＴ（光学膜厚換算で１／４波長分の膜厚）の値を示している。表１に示す光学膜厚ｎｄ＝ｎ（屈折率）×ｄ（物理膜厚）であり、ＱＷＯＴはｎｄ＝ｋ×λ／４におけるｋの値である。
【０１２７】
保護膜２７０の物理膜厚ｄが厚くなると、光学膜厚ｎｄも屈折率を乗じた分だけ厚くなる。増反射層２６０を形成する際は、ＱＷＯＴの膜厚の低屈折率層と高屈折率層とを交互に堆積すると、入射光を最も効率よく反射する。保護膜２７０のＱＷＯＴの値が増反射層２６０のＱＷＯＴに近づくにつれて、反射率への影響が大きくなる。
【０１２８】
よって、図２０に示すように、物理膜厚が厚くなるにつれて、入射角が０〜３０度の領域の反射率が低下している。本設計の場合、参照波長が５５０ｎｍの場合はＱＷＯＴ＝０．５８９１以下、９０５ｎｍの場合はＱＷＯＴ＝０．３８９４以下となるとき、入射角が０〜４０度の時に反射率が９９％を満たす。本明細書では、入射角が０〜４０度の時に反射率が９９％を満たす場合に、保護膜２７０の光学特性の劣化抑制ができているとする。
【０１２９】
すなわち、参照波長が５５０ｎｍの場合はＱＷＯＴ＝０．５８９１以下、９０５ｎｍの場合はＱＷＯＴ＝０．３８９４以下のときに、保護膜２７０の光学特性の劣化抑制が可能である。
【０１３０】
光偏向素子である可動装置１３の製造方法は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）により保護膜２７０を成膜する工程を有することが好ましい。言い換えれば、保護膜２７０は、原子層堆積法により形成することが好ましい。原子層堆積法は、真空成膜技術の１つであり、原子の自己制御性を利用して堆積対象表面に１原子層ごとに薄膜を製膜する手法である。
【０１３１】
ＡＬＤはＣＶＤ（プラズマによるアシストを用いた化学反応による気相成長法）と比べ、薄膜の成膜が可能、膜欠陥の少ない成膜が可能、カバレッジ性が良好等の特長を有している。図２１を参照しながら、保護膜２７０の成膜について、ＡＬＤがＣＶＤに対して優れていることを説明する。
【０１３２】
図２１は、保護膜の断面を模式的に示した図である。図２１において、３１０はクラック、３２０は粒界、３３０はパーティクルであり、何れも膜欠陥である。一般的に、ＣＶＤによる成膜では、図２１（ａ）に示すように膜欠陥が多い。また、ＣＶＤは成膜速度が速いため（１０〜１５ｎｍ／ｓ程度）、増反射層の光学特性に影響を与える膜厚まで層が厚くなってしまい、数１０ｎｍの膜厚の成膜は困難である。
【０１３３】
これに対して、ＡＬＤは１原子層ごとに成膜を行うため、成膜速度はＣＶＤより遅く、クラックやパーティクルの発生が確率的に起こりにくく、図２１（ｂ）に示すようにＣＶＤに比べて膜欠陥が少ない。また、ＡＬＤは高温化での成膜が必須であるため、膜の緻密さもＣＶＤに比べて良好である。
【０１３４】
カバレッジ性もＡＬＤによる成膜の方がＣＶＤよりも良く、本件のような異種材料を複数層含む場合（金属膜２５０及び増反射層２６０を被覆する場合）、側壁面のシームが発生しやすいため、ＣＶＤでは数１０ｎｍの膜厚の成膜は困難である。ＡＬＤは表面反応を用いた成膜であるため、理論上１ｎｍの成膜であっても、きれいにカバレッジが可能である。これらの特性を生かすことで、信頼性の見地と光学特性の見地から、反射面の保護と光学特性の両立が可能である。
【０１３５】
このように、ＡＬＤを用いることで、反射面の耐環境性能（例えば、防湿性能）を高める保護膜２７０を、光学特性に影響を及ぼさない緻密性の高い極薄膜（数１０ｎｍの膜厚）として成膜できる。その結果、反射面の保護と反射面の光学特性の劣化抑制の両立が可能となる。
【０１３６】
また、光学特性の劣化抑制のために、増反射層上面（以下、上面）と増反射層および金属膜側面（以下、側面）の保護膜の膜厚関係の差は少ない方がよく、均一であることが望ましい。蒸着方式やスパッタ方式はＡＬＤに比べ、粒子の回り込み性能が悪い。蒸着方式やスパッタ方式では、前述した保護膜２７０の物理膜厚ｄを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下にて成膜するにあたり、上面の保護膜の膜厚が目的膜厚に達したとき、側面が十分に被覆されていない可能性がある。また、側面を十分に被覆させようとすると上面の膜厚が目的膜厚よりも厚くなり、光学特性を損失させるという弊害が発生する。
【０１３７】
例えばＣＶＤでは上面に成膜された保護膜の膜厚を１００としたとき、側面は５０〜６０％程度しか成膜できない。これに対し、ＡＬＤでは上面に成膜された保護膜の膜厚を１００としたとき、側面は７０〜１００％程度の成膜が可能となる。これらの問題を解消するためにも、ＡＬＤは有効であるといえる。
【０１３８】
［第２実施形態］
第２実施形態では、保護膜を２層構成にする例を示す。なお、第２実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１３９】
図２２は、第２実施形態に係るミラー部を例示する断面図である。図２２に示すミラー部１０１Ａは、保護膜２７０が保護膜２７０Ａに置換された点がミラー部１０１（図１９参照）と相違する。保護膜２７０Ａは、第１保護膜２７１および第２保護膜２７２の２層構成である。
【０１４０】
第１実施形態と同様に、層間膜２４０の上面に金属膜２５０が成膜され、金属膜２５０の上面に増反射層２６０が成膜されている。そして、第１実施形態とは異なり、増反射層２６０の上面および側面と金属膜２５０の側面を連続的に被覆する第１保護膜２７１が成膜され、更に第１保護膜２７１の上面および側面を被覆する第２保護膜２７２が成膜されている。
【０１４１】
第１保護膜２７１と第２保護膜２７２とは、異種材料を用いて成膜する。例えば、第１保護膜２７１として低屈折率材料を用い、第２保護膜２７２として高屈折率材料を用いることができる。或いは、第１保護膜２７１として高屈折率材料を用い、第２保護膜２７２として低屈折率材料を用いてもよい。ここで、低屈折率材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が挙げられる。高屈折率材料としては、例えば、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等が挙げられる。
【０１４２】
又、第１保護膜２７１または第２保護膜２７２として、Ａｌ２Ｏ３等の中間屈折率材料を用いてもよい。但し、上記は一例であって、第１保護膜２７１と第２保護膜２７２の材料は、異種材料であればよく、屈折率の大小関係は問わない。
【０１４３】
図２３は、保護膜の層数によるミラー部の反射率の違いを例示する図である。図２３では、保護膜が２層である場合（第１保護膜２７１が膜厚２５ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜、第２保護膜２７２が膜厚２５ｎｍのＳｉＯ２膜）と、保護膜が１層である場合（膜厚５０ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜）の反射率の違いを示している。図２３に示すように、異種材料を適宜組み合わせて保護膜を２層にすることで、保護膜が１層の場合よりも入射角が小さい領域（例えば、入射角が０〜３０度の領域）における反射率を高めることができる。
【０１４４】
このように、保護膜を２層に分けて成膜することで、前述のパーティクルなど膜の欠陥を分散させつつ、図２３の反射率の傾向からもわかるように、保護膜による光学損失を減らすことができる。
【０１４５】
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１０  光走査システム
１１  制御装置
１２、１２ｂ  光源装置
１３  可動装置
１４  反射面
１５  被走査面
２５  光源装置ドライバ
２６  可動装置ドライバ
３０  制御部
３１  駆動信号出力部
５０  レーザヘッドランプ
５１  ミラー
５２  透明板
６０  ヘッドマウントディスプレイ
６０ａ  フロント
６０ｂ  テンプル
６１  導光板
６２  ハーフミラー
６３  装着者
１０１  ミラー部
１０２  ミラー部基体
１１０ａ、１１０ｂ  第１駆動部
１１１ａ、１１１ｂ  トーションバー
１１２ａ、１１２ｂ  第１圧電駆動部
１２０  第１支持部
１３０ａ、１３０ｂ  第２駆動部
１３１ａ〜１３１ｆ及び１３２ａ〜１３２ｆ  第２圧電駆動部
１４０  第２支持部
１５０  電極接続部
１６１  シリコン支持層
１６２  酸化シリコン層
１６３  シリコン活性層
１７０Ａ、１７０Ｂ  圧電駆動部群
２０１  下部電極
２０２  圧電部
２０３  上部電極
２４０  層間膜
２５０  金属膜
２６０  増反射層
２７０、２７０Ａ  保護膜
２７１  第１保護膜
２７２  第２保護膜
４００  自動車
５００  ヘッドアップディスプレイ装置
６５０  レーザプリンタ
７００  ライダ装置
７０２  被対象物
８０１  パッケージ部材
８０２  取付部材
８０３  透過部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特許第６０６６６０４号
【図１】
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【図２】
2020154053.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020154053.tif 000008
【図６】
2020154053.tif 000009
【図７】
2020154053.tif 000010
【図８】
2020154053.tif 000011
【図９】
2020154053.tif 000012
【図１０】
2020154053.tif 000013
【図１１】
2020154053.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020154053.tif 000018
【図１６】
2020154053.tif 000019
【図１７】
2020154053.tif 000020
【図１８】
2020154053.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020154053.tif 000025
【図２３】
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