(57)【要約】【課題】迷光を低減することのできる光スキャナーを精度よく形成することのできる光スキャナーの製造方法を提供すること。【解決手段】光スキャナーの製造方法は、基部４１１ａとなる基部領域４１１ａ’と、基部４１１ａを支持する支持部４１５となる支持部領域４１５’とを有する第１の基板４２と、一方の面側に、枠状の凹部３１と、凹部３１の内側に位置する第１の凸部３２と、凹部３１の外側に位置し光反射率を低減する機能を有する枠状の第２の凸部３３とが形成された第２の基板４３と、を重ね合わせて、基部領域４１１ａ’および第１の凸部３２並びに支持部領域４１５’および第２の凸部３３をそれぞれ接合する接合工程と、第１の基板４２をパターニングし、基部４１１ａおよび支持部４１５を形成するパターニング工程と、第２の基板４３を他方の面側から削り、第１の凸部３２と第２の凸部３３とを分離する薄肉化工程とを有している。【選択図】図１３
2014186236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部となる基部領域、前記基部を揺動可能に支持する軸部となる軸部領域、および前記軸部を介して前記基部を支持する支持部となる支持部領域、を含む第１の基板と、一方の面に、枠状の凹部、前記凹部の内側に位置する第１の部分、および前記凹部の外側に位置し光反射率を低減する機能を有する枠状の第２の部分、が形成された第２の基板と、を重ね合わせて、前記基部領域および前記第１の部分並びに前記支持部領域および前記第２の部分をそれぞれ接合する接合工程と、
前記第１の基板をパターニングし、前記基部、前記軸部および前記支持部を形成するパターニング工程と、
前記第２の基板を他方の面側から削り、前記凹部を前記他方の面側へ貫通させることによって、前記第１の部分と前記第２の部分とを分離する薄肉化工程と、を有することを特徴とする光スキャナーの製造方法。
【請求項２】
前記薄肉化工程の後に、さらに、前記第１の部分の前記第１の基板と反対側の面に反射性を有する光反射部を形成する光反射部形成工程を有している請求項１に記載の光スキャナーの製造方法。
【請求項３】
前記薄肉化工程に先立って、前記第１の基板と前記第２の基板の隙間に封止材を充填する充填工程を有し、
前記薄肉化工程では、ウエットエッチングによって前記第２の基板を削る請求項１または２に記載の光スキャナーの製造方法。
【請求項４】
前記第２の部分の表面には、光反射率を低減する光反射低減部が設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光スキャナーの製造方法。
【請求項５】
前記凹部の内面は、湾曲面を含む凹状をなしている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光スキャナーの製造方法。
【請求項６】
前記接合工程は、前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合によって接合する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光スキャナーの製造方法。
【請求項７】
基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持されたスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とする光スキャナー。
【請求項８】
前記スペーサーの前記基板と反対の面側には、光反射性を有する光反射部が設けられている請求項７に記載の光スキャナー。
【請求項９】
前記スペーサーと前記固定部の前記基板と反対側の面同士は、同一面上に位置している請求項７または８に記載の光スキャナー。
【請求項１０】
前記固定部は、前記基板の平面視で、前記軸部の少なくとも一部と重なっており、
前記軸部の前記固定部と重なっている領域には、前記軸部の捩じれを検出する捩じれ検出素子が設けられている請求項７ないし９のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項１１】
基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持され、光を反射する光反射部を有するスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
観察者の頭部に装着されるフレームと、
前記フレームに設けられた光スキャナーと、を備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記光スキャナーは、基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持され、光を反射する光反射部を有するスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナーの製造方法、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スクリーンに画像を表示する画像表示装置として、光源と、光源からの光を走査する光スキャナーとを有する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の画像表示装置は、３つのレーザー光源と、３つのレーザー光源からのレーザー光を合成する合成部と、合成部により合成されたレーザー光を走査する光スキャナーとを有している。
【０００３】
また、光スキャナーは、枠状をなす支持部、支持部の内側に設けられ、光反射部を有する可動板および支持部と可動板とを連結する１対の連結部を有する基体と、基板を覆うように設けられた遮光部材とを有している。また、遮光部材には、光反射部へのレーザー光の入射のための入射用窓部と、光反射部で反射したレーザー光の出射のための出射用窓部とが設けられている。特許文献１では、このような遮光部材を設けることにより、光スキャナーでのレーザー光の走査を可能としつつ、迷光の発生を低減している。
しかしながら、特許文献１に記載の光スキャナーでは、基体（特に可動板）と遮光部材とが別部材で構成されているため、基体と遮光部材とのアライメントがずれるおそれがある。アライメントがずれると、レーザー光の一部が入射用窓部または出射用窓部を通過できなかったり、迷光防止効果が低下したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００９−２１６９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、迷光を低減することのできる光スキャナーを精度よく形成することのできる光スキャナーの製造方法、この製造方法によって形成され、迷光を低減することのできる光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の適用例により達成される。
本発明の光スキャナーの製造方法は、基部となる基部領域、前記基部を揺動可能に支持する軸部となる軸部領域、および前記軸部を介して前記基部を支持する支持部となる支持部領域、を含む第１の基板と、一方の面に、枠状の凹部、前記凹部の内側に位置する第１の部分、および前記凹部の外側に位置し光反射率を低減する機能を有する枠状の第２の部分、が形成された第２の基板と、を重ね合わせて、前記基部領域および前記第１の部分並びに前記支持部領域および前記第２の部分をそれぞれ接合する接合工程と、
前記第１の基板をパターニングし、前記基部、前記軸部および前記支持部を形成するパターニング工程と、
前記第２の基板を他方の面側から削り、前記凹部を前記他方の面側へ貫通させることによって、前記第１の部分と前記第２の部分とを分離する薄肉化工程と、を有することを特徴とする。
これにより、迷光を低減することのできる光スキャナーを精度よく形成することができる。
【０００７】
本発明の光スキャナーの製造方法では、前記薄肉化工程の後に、さらに、前記第１の部分の前記第１の基板と反対側の面に反射性を有する光反射部を形成する光反射部形成工程を有していることが好ましい。
これにより、光反射部によって、受けた光を効率的に反射することができる。
本発明の光スキャナーの製造方法では、前記薄肉化工程に先立って、前記第１の基板と前記第２の基板の隙間に封止材を充填する充填工程を有し、
前記薄肉化工程では、ウエットエッチングによって前記第２の基板を削ることが好ましい。
これにより、第１の基板をエッチング液から保護することができる。
【０００８】
本発明の光スキャナーの製造方法では、前記第２の部分の表面には、光反射率を低減する光反射低減部が設けられていることが好ましい。
これにより、第２の部分に光反射低減機能を簡単に付与することができる。
本発明の光スキャナーの製造方法では、前記凹部の内面は、湾曲面を含む凹状をなしていることが好ましい。
これにより、分離された状態の第１の部分および第２の部分に、主面に直交する側面が形成されないため、迷光の発生をより効果的に低減することができる。
本発明の光スキャナーの製造方法では、前記接合工程は、前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合によって接合することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、かつ高い強度で、第１の基板と第２の基板とを接合することができる。
【０００９】
本発明の光スキャナーは、基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持されたスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とする。
これにより、迷光を低減することのできる光スキャナーが得られる。
【００１０】
本発明の光スキャナーでは、前記スペーサーの前記基板と反対の面側には、光反射性を有する光反射部が設けられていることが好ましい。
これにより、光反射部によって、受けた光を効率的に反射することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記スペーサーと前記固定部の前記基板と反対側の面同士は、同一面上に位置していることが好ましい。
これにより、光反射部による光の走査を妨害せずに、迷光の発生をより効果的に低減することができる。
【００１１】
本発明の光スキャナーでは、前記固定部は、前記基板の平面視で、前記軸部の少なくとも一部と重なっており、
前記軸部の前記固定部と重なっている領域には、前記軸部の捩じれを検出する捩じれ検出素子が設けられていることが好ましい。
これにより、検出素子への光の入射が防止または低減され、検出素子による捩じれ検出をより精度よく行うことができる。
【００１２】
本発明の画像表示装置は、基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持され、光を反射する光反射部を有するスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とする。
これにより、迷光を低減することができ、優れた表示特性を発揮することのできる画像表示装置が得られる。
【００１３】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、観察者の頭部に装着されるフレームと、
前記フレームに設けられた光スキャナーと、を備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記光スキャナーは、基部と、前記基部を揺動可能に支持する軸部と、前記軸部を介して前記基部を支持する支持部とを有する基板と、
前記基部に支持され、光を反射する光反射部を有するスペーサーと、
前記支持部に固定され、前記スペーサーの外周の少なくとも一部を囲むように設けられ、前記スペーサーと同一材料で構成された固定部と、
前記固定部の前記基板側の面に設けられ、光反射率を低減する光反射低減部と、を有することを特徴とする。
これにより、迷光を低減することができ、優れた表示特性を発揮することのできるヘッドマウントディスプレイが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像表示装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの上面図である。
【図３】図２に示す光スキャナーから固定部の図示を省略した上面図である。
【図４】図３に示す光スキャナーからスペーサーの図示を省略した上面図である。
【図５】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４に示す光スキャナーが有する検出素子を示す平面図である。
【図７】図５に示す光スキャナーが有する電圧印加手段のブロック図である。
【図８】図７に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる画像表示装置が備える光スキャナーの上面図である。
【図１０】図９中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図２に示す光スキャナーの製造方法を説明するための図である。
【図１２】図２に示す光スキャナーの製造方法を説明するための図である。
【図１３】図２に示す光スキャナーの製造方法を説明するための図である。
【図１４】図２に示す光スキャナーの製造方法を説明するための図である。
【図１５】図２に示す光スキャナーの製造方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の画像表示装置を応用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。
【図１７】本発明のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、光スキャナーの製造方法、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
１．画像表示装置
＜第１実施形態＞
まず、本発明の画像表示装置の第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の画像表示装置の第１実施形態を示す構成図である。図２は、図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの上面図である。図３は、図２に示す光スキャナーから固定部の図示を省略した上面図である。図４は、図３に示す光スキャナーからスペーサーの図示を省略した上面図である。図５は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図６は、図４に示す光スキャナーが有する検出素子を示す平面図である。図７は、図５に示す光スキャナーが有する電圧印加手段のブロック図である。図８は、図７に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２ないし図４の紙面手前側および図５中の上側を「上」と言い、図２ないし図４の紙面奥側および図５中の下側を「下」と言う。
【００１７】
図１に示す画像表示装置１は、スクリーン、壁面などの対象物１０に描画用レーザー光ＬＬを２次元的に走査することにより画像を表示する装置である。
図１、図４および図７に示すように、画像表示装置１は、描画用レーザー光ＬＬを出射する描画用光源ユニット２と、描画用レーザー光ＬＬを走査する光スキャナー４と、光スキャナー４で走査した描画用レーザー光ＬＬを反射させるミラー１１と、描画用光源ユニット２および光スキャナー４の作動を制御する制御部６とを有している。なお、ミラー１１は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【００１８】
≪描画用光源ユニット≫
図１に示すように、描画用光源ユニット２は、赤色、緑色、青色、各色のレーザー光源（光源部）２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに対応して設けられたコリメーターレンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂおよびダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂと、を備えている。
【００１９】
レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ、図示しない光源と駆動回路とを有している。そして、レーザー光源２１Ｒは、赤色のレーザー光ＲＲを射出し、レーザー光源２１Ｇは、緑色のレーザー光ＧＧを出射し、レーザー光源２１Ｂは、青色のレーザー光ＢＢを出射する。レーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢは、それぞれ、制御部６から送信される駆動信号に対応して出射され、コリメーターレンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによって平行光または略平行光にされる。レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとしては、例えば、端面発光半導体レーザー、面発光半導体レーザーなどの半導体レーザーを用いることができる。半導体レーザーを用いることにより、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの小型化を図ることができる。
【００２０】
このようなレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの配置に倣って、ダイクロイックミラー２３Ｒ、ダイクロイックミラー２３Ｂ、ダイクロイックミラー２３Ｇが配置されている。ダイクロイックミラー２３Ｒは、レーザー光ＲＲを反射する特性を有している。ダイクロイックミラー２３Ｂは、レーザー光ＢＢを反射するとともに、レーザー光ＲＲを透過する特性を有している。ダイクロイックミラー２３Ｇは、レーザー光ＧＧを反射するとともに、レーザー光ＲＲ、ＢＢを透過する特性を有している。これらダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂによって、各色のレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢが合成されて描画用レーザー光ＬＬとなる。
【００２１】
≪光スキャナー≫
光スキャナー４は、描画用光源ユニット２から描画用レーザー光ＬＬを２次元走査する機能を有している。図２ないし図６に示すように、光スキャナー４は、構造体４０と、永久磁石４６と、コイル４７と、磁心４８と、電圧印加部４９と、を備えている。また、構造体４０は、可動部４１１と、１対の第１の軸部４１２ａ、４１２ｂと、枠体部４１３と、１対の第２の軸部４１４ａ、４１４ｂと、支持部４１５と、固定部４１６と、を有している。
【００２２】
これらのうち、可動部４１１、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂを軸として第１の軸Ｊ１周りに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動部４１１、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび永久磁石４６は、第２の軸Ｊ２周りに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。また、永久磁石４６、コイル４７、磁心４８および電圧印加部４９は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動させる駆動手段を構成する。
【００２３】
可動部４１１は、基部４１１ａと、基部４１１ａの上面に設けられたスペーサー４１１ｂと、スペーサー４１１ｂの上面のほぼ全域に設けられ、光反射性を有する光反射部４１１ｃとを有している。このような可動部４１１には、描画用レーザー光ＬＬが入射し、入射した描画用レーザー光ＬＬは、光反射部４１１ｃの表面で反射され、光反射部４１１ｃの姿勢に応じた方向へ走査される。光反射部４１１ｃは、例えば、アルミニウム等の金属材料をスペーサー４１１ｂの上面へ成膜することにより形成することができる。
【００２４】
スペーサー４１１ｂは、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂに対して板厚方向に離間するとともに、図２および図３に示すように、構造体４０の平面視にて、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂの全域と重なって設けられている。そのため、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂの間の距離を短くしつつ、スペーサー４１１ｂの上面の面積（光反射部４１１ｃの面積）を大きくすることができる。また、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂの間の距離を短くすることできることから、枠体部４１３の小型化を図ることができる。さらに、枠体部４１３の小型化を図ることができることから、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂの間の距離を短くすることできる。このようなことから、光反射部４１１ｃの板面の面積を大きくしても、光スキャナー４の小型化を図ることができる。
【００２５】
後に詳述するが、図４に示すように、第１の軸部４１２ａの基端部には第１の軸部４１２ａの捩じれ量（可動部４１１の揺動角）を検出する検出素子５１が設けられている。そのため、スペーサー４１１ｂは、検出素子５１への描画用レーザー光ＬＬの入射を光反射部４１１ｃで遮るように設けられているとも言える。後述するように、検出素子５１の出力信号は、光に影響されるため、光反射部４１１ｃによって描画用レーザー光ＬＬを遮ることで、検出素子５１から正確な出力信号を得ることができる。
【００２６】
また、図５に示すように、スペーサー４１１ｂは、略円錐台形状をなしており、その上底に当たる面が基部４１１ａに接合されている。スペーサー４１１ｂをこのような構成とすることにより、スペーサー４１１ｂの上面（光反射部４１１ｃの形成領域）を大きく確保しつつ、スペーサー４１１ｂを支持する基部４１１ａを小さくすることができる。そのため、優れた光走査特性を維持しつつ、光スキャナー４の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、図５に示すように、スペーサー４１１ｂの側面４１１ｂ’は、円錐台と比較して内側へ凹んだ湾曲凹面で構成されている。このような構成とすることによって、スペーサー４１１ｂの上面と側面のなす角θ１をより小さくすることができる。これにより、スペーサー４１１ｂの側面（上面付近）に、上方から照射される描画用レーザー光ＬＬが照射され難くなり、迷光の原因となる光の不要反射を低減することができる。θ１としては、特に限定されないが、５°以上、４０°以下程度であるのが好ましく、２０°以上、３０°以下程度であるのがより好ましい。これにより、スペーサー４１１ｂの上面縁部の強度を十分に確保しつつ、上記の効果をより効果的に発揮することができる。
【００２８】
枠体部４１３は、枠状をなしており、可動部４１１の基部４１１ａを囲んで設けられている。言い換えると、可動部４１１の基部４１１ａは、枠状をなす枠体部４１３の内側に設けられている。可動部４１１の基部４１１ａは、１対の第１の軸部４１２ａ、４１２ｂを介して枠体部４１３に支持されている。
図４に示すように、枠体部４１３は、第１の軸Ｊ１に沿った方向での長さが第２の軸Ｊ２に沿った方向での長さよりも長くなっている。すなわち、第１の軸Ｊ１に沿った方向における枠体部４１３の長さをａとし、第２の軸Ｊ２に沿った方向における枠体部４１３の長さをｂとしたとき、ａ＞ｂなる関係を満たす。これにより、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂに必要な長さを確保しつつ、第２の軸Ｊ２に沿った方向における光スキャナー４の長さを抑えることができる。
【００２９】
また、支持部４１５は、枠状をなしており、枠体部４１３を囲んで設けられている。言い換えると、枠体部４１３は、枠状をなす支持部４１５の内側に設けられている。枠体部４１３は、１対の第２の軸部４１４ａ、４１４ｂを介して支持部４１５に支持されている。
また、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂおよび第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、それぞれ、弾性変形可能に構成されている。そして、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、可動部４１１を第１の軸Ｊ１周りに揺動可能とするように、可動部４１１と枠体部４１３とを連結している。また、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、枠体部４１３を第１の軸Ｊ１に直交する第２の軸Ｊ２周りに揺動可能とするように、枠体部４１３と支持部４１５とを連結している。
【００３０】
第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、可動部４１１の基部４１１ａを介して互いに対向するように配置されている。また、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、それぞれ、第１の軸Ｊ１に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、それぞれ、一端部が基部４１１ａに接続され、他端部が枠体部４１３に接続されている。また、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、それぞれ、中心軸が第１の軸Ｊ１に一致するように配置されている。このような第１の軸部４１２ａ、４１２ｂは、それぞれ、可動部４１１の第１の軸Ｊ１周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
【００３１】
一方、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、枠体部４１３を介して互いに対向するように配置されている。また、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、それぞれ、第２の軸Ｊ２に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、それぞれ、一端部が枠体部４１３に接続され、他端部が支持部４１５に接続されている。また、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、それぞれ、中心軸が第２の軸Ｊ２に一致するように配置されている。このような第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、枠体部４１３の第２の軸Ｊ２周りの揺動に伴ってねじれ変形する。なお、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂおよび第２の軸部４１４ａ、４１４ｂの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。また、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂおよび第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、２本の軸部に分割されていてもよい。
【００３２】
このような構造体４０では、可動部４１１を第１の軸Ｊ１周りに揺動可能とするとともに、枠体部４１３を第２の軸Ｊ２周りに揺動可能とすることにより、可動部４１１（光反射部４１１ｃ）を互いに直交する第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２の２軸周りに揺動させることができる。
また、支持部４１５の上面には、固定部４１６が設けられている。固定部４１６は、可動部４１１のスペーサー４１１ｂと同じ高さに配置されており、平面視にて、スペーサー４１１ｂを囲んで設けられている。言い換えると、スペーサー４１１ｂは、枠状をなす固定部４１６の内側に設けられている。
【００３３】
また、固定部４１６は、下面から突出する突出部４１６ａを有しており、この突出部４１６ａにて支持部４１５と接合されている。そのため、固定部４１６は、その下面が支持部４１５や第２の軸部４１４ａ、４１４ｂと板厚方向に離間している。ここで、突出部４１６ａと支持部４１５との接合方法によっては、突出部４１６ａに後述する遮光部４１７を設けることができない場合がある。そのため、突出部４１６ａは、支持部４１５との接合強度を確保することができる限り、なるべく小さく設計するのが好ましく、また、光反射部４１１ｃからなるべく離間した位置に配置するのが好ましい。また、接合方法によっては、接合部に応力を生じることもあるため、接合面積をなるべく小さくすることが好ましい。なお、突出部４１６ａの形状、配置は、特に限定されず、例えば、固定部４１６の外周に沿った枠状をなしていてもよいし、固定部４１６の各角部に設けられていてもよい。
【００３４】
固定部４１６の表面（突出部４１６ａ以外の領域）には、遮光機能および光反射率低減機能を有する遮光部（光反射低減部）４１７が設けられている。これにより、固定部４１６は、遮光機能および光反射率低減機能を発揮することができる。そのため、描画用レーザー光ＬＬが固定部４１６を介して構造体４０内に侵入するのを抑制でき、構造体４０内での迷光の発生を効果的に低減することができる。これに加えて、固定部４１６の表面での反射により発生する迷光も低減することができる。また、例えば、スペーサー４１１ｂと固定部４１６の隙間から構造体４０内に侵入し、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３および第２の軸部４１４ａ、４１４ｂ等で反射して迷光となった光を効果的に吸収することができる。そのため、迷光の構造体４０の外への漏れを低減することができるとともに、後述する検出素子５１、５２への迷光の入射を低減することができる。
【００３５】
遮光部４１７の非透過率としては、高い程よく、具体的には、７０％以上であるのが好ましく、９０％以上であるのがより好ましい。また、遮光部４１７の反射率としては、低い程好ましく、具体的には、５％以下であるのが好ましく、２％以下であるのがより好ましい。
遮光部４１７の構成材料としては、遮光機能および光反射率低減機能を有していれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ（クロム）を用いることができる。Ｃｒを用いることによって、遮光機能および光反射率低減機能が共に優れる遮光部４１７が得られる。この場合、遮光部４１７の表面を粗面化処理してもよい。また、Ｃｒで構成された層に、さらに、反射防止膜（ＡＲコート）を積層した構成としてもよい。
【００３６】
なお、遮光部４１７は、本実施形態のように、固定部４１６のほぼ全域にわたって設けられているのが好ましいが、これに限定されない。例えば、遮光部４１７は、固定部４１６の上面のみに設けられていてもよいし、下面のみに設けられていてもよい。また、遮光部４１７は、少なくとも、光反射率低減機能を有していれば、遮光機能を有していなくてもよい。
【００３７】
固定部４１６は、構造体４０の平面視にて、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂの基端部と重なって設けられている。後に詳述するが、第２の軸部４１４ａの基端部（固定部４１６と重なる領域）には、第２の軸部４１４ａの捩じれ量（枠体部４１３の揺動角）を検出する検出素子５２が設けられている。すなわち、固定部４１６は、検出素子５２への描画用レーザー光ＬＬの入射を遮るように設けられている。後述するように、検出素子５２の出力信号は、光に影響されるため、固定部４１６によって描画用レーザー光ＬＬを遮ることで、検出素子５２から正確な出力信号を得ることができる。
【００３８】
また、図２に示すように、固定部４１６の上面の内周は、スペーサー４１１ｂの上面と同心的な円形（相似形状）をなしている。これにより、固定部４１６の内周とスペーサー４１１ｂの外周とをより近づけて配置することができるため、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの間の隙間が小さくなる。その結果、前記隙間を介して構造体４０内に侵入する描画用レーザー光ＬＬが減り、迷光の発生を低減できるとともに、迷光が構造体４０外へ漏れ難くなる。
【００３９】
また、図５に示すように、固定部４１６の内周面（内側面）４１６’は、固定部４１６とのなす角θ２が９０°未満となるように、傾斜して設けられている。これにより、可動部４１１の接触を防止しつつ、固定部４１６をスペーサー４１１ｂへより接近させて配置することができる。そのため、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの間の隙間が小さくなる。その結果、前記隙間を介して構造体４０内に侵入する描画用レーザー光ＬＬが減り、迷光の発生を低減できるとともに、迷光が構造体４０の外へ漏れ難くなる。特に、本実施形態では、固定部４１６の内周面４１６’を固定部４１６の内側に凹んだ湾曲凹面で構成しているため、θ２をより小さくすることができる。なお、θ２としては、特に限定されないが、５°以上、４０°以下程度であるのが好ましく、２０°以上、３０°以下程度であるのがより好ましい。これにより、固定部４１６の内側縁部の強度を十分に確保しつつ、上記の効果を効果的に発揮することができる。
また、固定部４１６の上面は、スペーサー４１１ｂの上面と同一平面上に位置している。これにより、光反射部４１１ｃでの描画用レーザー光ＬＬの走査を阻害せずに、迷光の発生を低減することができる。
【００４０】
具体的に説明すると、固定部４１６の上面がスペーサー４１１ｂの上面よりも上側に位置している場合は、描画用レーザー光ＬＬの光路に固定部４１６が重なり、描画用レーザー光ＬＬの走査が阻害されるおそれがある。また、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの上面同士が上下にずれる分、本実施形態と比べて、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの隙間が大きくなる。そのため、前記隙間から構造体４０内に侵入する描画用レーザー光ＬＬが増加し、迷光の発生量が増えるおそれがある。
【００４１】
反対に、固定部４１６の上面がスペーサー４１１ｂの上面よりも下側に位置している場合は、揺動時のスペーサー４１１ｂとの接触を避けるために、本実施形態と比べて、固定部４１６の内周をスペーサー４１１ｂから遠ざけて配置する必要があり、その分、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの隙間が大きくなる。また、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの上面同士が上下にずれる分、本実施形態に比べて、固定部４１６とスペーサー４１１ｂの隙間が大きくなる。そのため、前記隙間から構造体４０内に侵入する描画用レーザー光ＬＬが増加し、迷光の発生量が増えるおそれがある。
【００４２】
このように、本実施形態のように、固定部４１６の上面をスペーサー４１１ｂの上面と同一平面上に配置することによって、それ以外の場合と比較して、光反射部４１１ｃでの描画用レーザー光ＬＬの走査を阻害せずに、迷光の発生を低減することができる。
以上のような構造体４０は、第１の基板４２と、第２の基板４３とを積層した積層体として構成されている。
【００４３】
第１の基板４２は、基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５を備え、これらを一体的に形成している。本実施形態では、第１の基板４２は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ２層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板であり、当該基板をエッチングすることで、基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５が形成されている。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、ＳＯＩ基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ＳＯＩ基板を用いて基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光スキャナー４の小型化を図ることができる。
【００４４】
基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ａおよび第２の軸部４１４ａ、４１４ｂは、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。これにより、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂおよび第２の軸部４１４ａ、４１４ｂの弾性を優れたものとすることができる。また、基部４１１ａが第１の軸Ｊ１周りに回動する際に枠体部４１３に接触するのを防止することができる。また、枠体部４１３および支持部４１５は、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層、ＳｉＯ２層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部４１３および支持部４１５の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部４１３のＳｉＯ２層および第２のＳｉ層は、枠体部４１３の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、基部４１１ａが永久磁石４６に接触するのを防止する機能も有する。
【００４５】
一方、第２の基板４３は、スペーサー４１１ｂおよび固定部４１６を備えている。本実施形態では、第２の基板４３は、石英ガラス、テンパックスガラス、パイレックスガラス（「パイレックス」は登録商標）等のガラス材料で構成されたガラス基板で構成され、当該ガラス基板をエッチングすることで、スペーサー４１１ｂおよび固定部４１６が形成されている。ガラス基板は、エッチングにより微細な加工（特に、曲面加工）が可能であるため、ガラス基板を用いてスペーサー４１１ｂおよび固定部４１６を形成することにより、本実施形態のような湾曲凹面で構成された側面を有するスペーサー４１１ｂおよび固定部４１６を簡単に形成することができる。
【００４６】
第１の基板４２と第２の基板４３の接合方法、すなわち、基部４１１ａとスペーサー４１１ｂおよび支持部４１５と固定部４１６の接合方法としては、特に限定されないが、陽極接合を用いるのが好ましい。これにより、第１、第２の基板４２、４３を簡単かつ高強度に接合することができる。この点からも、前述したように、第１の基板４２をＳＯＩ基板とし、第２の基板４３をガラス基板とすることが好ましい。
【００４７】
前述したように、第１の軸部４１２ａの基端部に、第１の軸部４１２ａの捩じれを検出する検出素子５１が設けられており、第２の軸部４１４ａの基端部に、第２の軸部４１４ａの捩じれ量を検出する検出素子５２が設けられている。以下では、これら検出素子５１、５２について説明する。なお、検出素子５１、５２の構成は、同様であるため、以下では、検出素子５１の構成について代表して説明し、検出素子５２の構成については、その説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、検出素子５１は、Ｓｉ基板表面に形成したピエゾ抵抗素子で、第１の軸部４１２ａの幅方向に対向して設けられた１対の入力端子５１１、５１２と、第１の軸部４１２ａの長手方向に対向して設けられた１対の出力端子５１３、５１４と、を有している。図示しないが、これら端子５１１〜５１４は、それぞれ、配線によって枠体部４１３および第２の軸部４１４ｂを介して支持部４１５まで引き出されている。
【００４９】
１対の入力端子５１１、５１２に電圧を印加した状態で、第１の軸部４１２ａが捩じれ変形すると、１対の出力端子５１３、５１４から、前記捩じれの方向と大きさに基づいた電圧が出力される。そのため、出力された電圧に基づけば、第１の軸部４１２ａの捩じれの状態から可動部４１１の第１の軸Ｊ１まわりの搖動角を検出することができる。検出素子５２も、同様にして、第２の軸部４１４ａの捩じれの状態から可動部４１１の第２の軸Ｊ２まわりの搖動角を検出することができる。
【００５０】
なお、検出素子５１の構成は、本実施形態に限定されず、例えば、入力端子５１１、５１２の位置と、出力端子５１３、５１４の位置を反対にしてもよい。すなわち、入力端子５１１、５１２を第１の軸部４１２ａの長手方向に離間して設け、出力端子５１３、５１４を第１の軸部４１２ａの幅方向に離間して設けてもよい。また、検出素子５１の配置位置は、第１の軸部４１２ａの基端部付近であればよく、第１の軸部４１２ａ上でも、支持部４１３上でも、両者の境界上であってもよい。
【００５１】
前述したように、このような検出素子５１、５２は、光を受けると出力信号にノイズ（不要信号）が乗ってしまい、第１、第２の軸部４１２ａ、４１４ａの捩じれの状態を精度よく検出することができなくなるという問題を有している。そのため、本実施形態では、検出素子５１の上方に光反射部４１１ｃを配置し、検出素子５２の上方に固定部４１６を配置することによって、検出素子５１、５２への描画用レーザー光ＬＬの入射を低減し、検出素子５１、５２からの出力信号をより正確なものとしている。その結果、可動部４１１の姿勢をより正確に検出することができる。
【００５２】
図５に示すように、枠体部４１３の下面には、永久磁石４６が接合されている。永久磁石４６と枠体部４１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。永久磁石４６は、平面視にて、第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２に対して傾斜する方向に磁化されている。
本実施形態では、永久磁石４６は、第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２の両軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石４６は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石４６は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。また、永久磁石４６は、平面視にて、第１の軸Ｊ１と第２の軸Ｊ２との交点を中心として対称となるように設けられている。
【００５３】
第２の軸Ｊ２に対する永久磁石４６の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、４５°以上６０°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石４６を設けることにより、円滑かつ確実に、可動部４１１（光反射部４１１ｃ）を第２の軸Ｊ２周りに揺動させることができる。
【００５４】
このような永久磁石４６としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石４６は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部４１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石４６を枠体部４１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石４６を所望の位置に設置できない場合があるからである。
【００５５】
永久磁石４６の直下には、コイル４７が設けられている。これにより、コイル４７から発生する磁界を効率的に永久磁石４６に作用させることができる。これにより、光スキャナー４の省電力化および小型化を図ることができる。コイル４７は、磁心４８に巻回されて設けられている。これにより、コイル４７で発生した磁界を効率的に永久磁石４６に作用させることができる。なお、磁心４８は、省略してもよい。
このようなコイル４７は、電圧印加部４９に電気的に接続されている。そして、電圧印加部４９によりコイル４７に電圧が印加されることで、コイル４７から第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２に直交する磁束を有する磁界が発生する。
【００５６】
電圧印加部４９は、図７に示すように、可動部４１１を第１の軸Ｊ１周りに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部４９１と、可動部４１１を第２の軸Ｊ２周りに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部４９２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳する電圧重畳部４９３とを備え、電圧重畳部４９３で重畳した電圧をコイル４７に印加する。
【００５７】
第１の電圧発生部４９１は、図８（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（主走査用電圧）を発生させるものである。第１の電圧Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、例えば、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。本実施形態では、第１の電圧Ｖ１の周波数は、可動部４１１、１対の第１の軸部４１２ａ、４１２ｂで構成される第１の振動系のねじり共振周波数と等しくなるように設定されている。これにより、可動部４１１の第１の軸Ｊ１周りの回動角を大きくすることができる。
【００５８】
一方、第２の電圧発生部４９２は、図８（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（副走査用電圧）を発生させるものである。第２の電圧Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。第２の電圧Ｖ２の周波数（１／Ｔ２）は、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）と異なっていればよく、例えば、３０〜１２０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動部４１１、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび永久磁石４６で構成された第２の振動系のねじり共振周波数と異なる周波数となるように調整されている。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも小さいことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動部４１１を第１の軸Ｊ１周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で揺動させつつ、第２の軸Ｊ２周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で揺動させることができる。
【００５９】
また、第１の振動系のねじり共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系のねじり共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、１０ｆ２≦ｆ１の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動部４１１を、第１の軸Ｊ１周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、第２の軸Ｊ２周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２の電圧Ｖ２の周波数による第１の振動系の振動が発生する可能性がある。
【００６０】
このような第１の電圧発生部４９１および第２の電圧発生部４９２は、それぞれ、制御部６に接続され、この制御部６からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部４９１および第２の電圧発生部４９２には、電圧重畳部４９３が接続されている。
電圧重畳部４９３は、コイル４７に電圧を印加するための加算器４９３ａを備えている。加算器４９３ａは、第１の電圧発生部４９１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部４９２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル４７に印加するようになっている。
【００６１】
次に、光スキャナー４の駆動方法について説明する。なお、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が１８ｋＨｚ、第２の電圧Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）ものとする。
【００６２】
例えば、図８（ａ）に示す第１の電圧Ｖ１と、図８（ｂ）に示す第２の電圧Ｖ２とを電圧重畳部４９３にて重畳し、重畳した電圧をコイル４７に印加する。すると、第１の電圧Ｖ１によって、永久磁石４６の一端部（Ｎ極）をコイル４７に引き付けようとするとともに、永久磁石４６の他端部（Ｓ極）をコイル４７から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石４６の一端部（Ｎ極）をコイル４７から離間させようとするとともに、永久磁石４６の他端部（Ｓ極）をコイル４７に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
【００６３】
磁界Ａ１、Ａ２が交互に切り換わることで、枠体部４１３に第１の軸Ｊ１周りのねじり振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂを捩れ変形させつつ、可動部４１１が第１の電圧Ｖ１の周波数で第１の軸Ｊ１周りに揺動する。なお、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しいため、共振振動によって、可動部４１１を大きく揺動させることができる。
【００６４】
一方、第２の電圧Ｖ２によって、永久磁石４６の一端部（Ｎ極）をコイル４７に引き付けようとするとともに、永久磁石４６の他端部（Ｓ極）をコイル４７から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、永久磁石４６の一端部（Ｎ極）をコイル４７から離間させようとするとともに、永久磁石４６の他端部（Ｓ極）をコイル４７に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
【００６５】
磁界Ｂ１、Ｂ２が交互に切り換わることで、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂを捩れ変形させつつ、枠体部４１３が可動部４１１とともに、第２の電圧Ｖ２の周波数で第２の軸Ｊ２周りに揺動する。なお、前述のように、第２の電圧Ｖ２の周波数が第１の電圧Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定され、第２の振動系のねじり共振周波数が第１の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されているため、可動部４１１が第２の電圧Ｖ２の周波数で第１の軸Ｊ１周りに回動してしまうことを防止することができる。
【００６６】
このように、光スキャナー４では、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル４７に印加することで、可動部４１１を、第１の軸Ｊ１周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、第２の軸Ｊ２周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これにより、装置の低コスト化および小型化を図ることができる。また、電磁駆動方式（ムービングマグネット方式）を採用することによって、確実に、可動部４１１を第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２のそれぞれの軸周りに揺動させ、光反射部４１１ｃで反射した描画用レーザー光ＬＬを２次元走査することができる。また、駆動源を構成する部品（永久磁石およびコイル）の数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。また、コイル４７が光スキャナー４の振動系と離間しているので、かかる振動系に対するコイル４７の発熱による悪影響を防止することができる。
【００６７】
以上、光スキャナー４について詳細に説明した。本実施形態のようなジンバル型をなす２次元走査型の光スキャナー４によれば、１つの装置で描画用レーザー光ＬＬを２次元走査することができるため、例えば、１次元走査型の光スキャナーを２つ組み合わせて描画用レーザー光ＬＬを２次元走査させる構成と比較して、装置の小型化を図ることができるとともに、アライメントの調整も容易となる。
【００６８】
≪制御部≫
制御部６は、描画用光源ユニット２および光スキャナー４の作動を制御する機能を有している。具体的には、制御部６は、光スキャナー４を駆動して可動部４１１を第１、第２の軸Ｊ１、Ｊ２周りに揺動させるとともに、検出素子５１、５２から検出される可動部４１１の揺動に同期させて、描画用光源ユニット２から描画用レーザー光ＬＬを出射させる。制御部６は、例えば外部コンピューターから送信された画像データに基づいて、各レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから所定強度のレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢを所定のタイミングで出射させ、所定色および強度の描画用レーザー光ＬＬを所定タイミングで出射させる。これにより、対象物１０に画像データに応じた画像が表示される。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像表示装置の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態にかかる画像表示装置が備える光スキャナーの上面図、図１０は、図９中のＢ−Ｂ線断面図である。
以下、第２実施形態の画像表示装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる画像表示装置は、光スキャナーの固定部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７０】
≪光スキャナー≫
図９および図１０に示すように、本実施形態の光スキャナー４Ａの固定部４１６は、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂの基端部と重なるように設けられている。固定部４１６の下面には、遮光部４１７が設けられており、これにより、検出素子５２への描画用レーザー光ＬＬの入射を低減している。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
２．光スキャナーの製造方法
次に、図１１ないし図１５に基づいて、前述した光スキャナー４の製造方法について説明する。なお、図１１ないし図１５は、それぞれ、図５に示す断面に相当する断面図である。また、図１１ないし図１５では、断面の関係上、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂおよび第１の軸部領域４１２ａ’、４１２ｂ’の図示を省略している。
光スキャナー４の製造方法は、第１の基板４２と第２の基板４３を用意し、これらを接合する接合工程と、第１の基板４２をパターニングするパターニング工程と、第２の基板４３を削って薄肉化する薄肉化工程と、光反射部４１１ｃを形成する光反射部形成工程とを有している。以下、この製造方法について詳細に説明する。
【００７２】
［１］接合工程
［１−１］第１の基板用意工程
まず、図１１（ａ）に示すように、上側から第１のＳｉＯ２層８１、第１のＳｉ層８２、第２のＳｉＯ２層８３、第２のＳｉ層８４および第３のＳｉＯ２層８５が積層してなる積層基板８を用意する。各層の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、第１のＳｉＯ２層８１：０．５μｍ程度、第１のＳｉ層８２：４０μｍ程度、第２のＳｉＯ２層８３：０．５μｍ程度、第２のＳｉ層８４：２５０μｍ程度、第３のＳｉＯ２層８５：１．６μｍ程度とすることができる。
【００７３】
このような積層基板８は、後のパターニング工程にて、基部４１１ａとなる基部領域４１１ａ’、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂとなる第１の軸部領域４１２ａ’、４１２ｂ’、枠体部４１３となる枠体部領域４１３’、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂとなる第２の軸部領域４１４ａ’、４１４ｂ’および支持部４１５となる支持部領域４１５’を有している。
【００７４】
次に、第１のＳｉ層８２を各種エッチング（ドライエッチングまたはウエットエッチング）によってパターニングし、第１のＳｉ層８２に、基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３の一部、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５の一部を一体形成する。
具体的には、まず、図１１（ｂ）に示すように、第１、第３のＳｉＯ２層８１、８５をパターニングし、基部領域４１１ａ’、第１の軸部領域４１２ａ’、４１２ｂ’、枠体部領域４１３’、第２の軸部領域４１４ａ’、４１４ｂ’および支持部領域４１５’に対応するＳｉＯ２マスクＭ１、Ｍ２を形成する。この時、基部４１１ａのスペーサー４１１ｂと接合する領域と、支持部４１５の固定部４１６と接合する領域についてはＳｉＯ２マスクＭ１を形成せず、その替りに、レジストマスクＭ３を形成し、第１のＳｉ層８２の露出を防ぐ。次に、ＳｉＯ２マスクＭ１を介して第１のＳｉ層８２をエッチングすることで、第１のＳｉ層８２に、基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３の一部、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５の一部を一体形成する。次に、ＳｉＯ２マスクＭ１および第１のＳｉ層８２から露出した第２のＳｉＯ２層８３を除去する。そして、最後に、レジストマスクＭ３を除去し、検出素子５１、５２（図示せず）を形成することで、図１１（ｃ）に示すように、第１の基板４２が得られる。なお、検出素子５１、５２の形成工程は、図１１（ａ）の段階で先に形成しておいてもよい。
【００７５】
［１−２］第２の基板用意工程
まず、図１２（ａ）に示すように、実質的に無色透明なガラス基板（例えば、テンパックスガラス基板）３を準備する。ガラス基板３の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、４００μｍ程度とすることができる。次に、図１２（ｂ）に示すように、例えばウエットエッチングによって、ガラス基板３の下面をパターニングすることにより、円環状の凹部３１と、凹部３１の内側に設けられ、スペーサー４１１ｂを構成する第１の凸部（第１の部分）３２と、凹部３１の外側に設けられ、固定部４１６を構成する第２の凸部（第２の部分）３３とを形成する。この際、凹部３１の内面は、湾曲面を含む凹面とされる。ガラス基板３は、凹部３１の内面を湾曲面を含む凹面とする加工を容易に行うことができる点でも好ましい。
次に、例えば、蒸着、スパッタリング等によって、ガラス基板３の下面（突出部４１６ａは除く）および凹部３１の内面の外周側の領域にＣｒを成膜し、遮光部４１７の一部を形成する。これにより、遮光機能および光反射率低減機能を備えた第２の凸部３３が得られる。以上により、第２の基板４３が得られる。
【００７６】
［１−３］接合工程
まず、図１３（ａ）に示すように、前記工程［１−１］で得られた第１の基板４２と、前記工程［１−２］で得られた第２の基板４３とを、重ね合わせ、基部４１１ａと第１の凸部３２、支持部４１５と第２の凸部３３をそれぞれ接合する。接合方法としては、特に限定されないが、陽極接合を用いるのが好ましい。これにより、第１、第２の基板４２、４３をより強固に接合することができる。前述したように、基部４１１ａと第１の凸部３２と接合される領域、支持部４１５の第２の凸部３３と接合される領域は、第１のＳｉＯ２層８１が形成されておらず、第１のＳｉ層８２が露出しているため、前記陽極接合を確実に行うことができる。
【００７７】
［２］パターニング工程
次に、例えばドライエッチングによって、ＳｉＯ２マスクＭ２を介して第２のＳｉ層８４をパターニングして、枠体部４１３の一部（リブ部）と、支持部４１５の一部を形成する。次に、ＳｉＯ２マスクＭ２および第２のＳｉ層８４から露出した第２のＳｉＯ２層８３を除去する。これにより、図１３（ｂ）に示すように、第１の基板４２から、基部４１１ａ、第１の軸部４１２ａ、４１２ｂ、枠体部４１３、第２の軸部４１４ａ、４１４ｂおよび支持部４１５が一体的に形成される。
【００７８】
［３］充填工程
次に、図１４（ａ）に示すように、第１の基板４２に形成された隙間から、ワックス等の封止材１００を供給し、第１、第２の基板４２、４３の間の隙間（空間）を封止材１００で埋める。封止材１００は、第１、第２の基板４２、４３の強度を高める機能と、後述する薄肉化工程にて第１の基板４２がエッチングダメージを受けるのを防止する機能とを有している。
【００７９】
［４］薄肉化工程
次に、図１４（ｂ）に示すように、第１の基板４２を下側にして、第１、第２の基板４２、４３の積層体を支持基板１１０に固定する。この固定には、封止材１００が用いられる。次に、図１５（ａ）に示すように、例えばウエットエッチングによって第２の基板４３を上面側から削って薄肉化する。これにより、第１、第２の凸部３２、３３以外の部分が除去されるとともに、凹部３１が上面に貫通し、第１の凸部３２と第２の凸部３３とが分離する。よって、スペーサー４１１ｂと固定部４１６とが得られる。ここで、第１の基板４２が封止材１００で保護されているため、本工程にて、エッチング液が第１の基板４２に接触することがなく、第１の基板４２のダメージを防止することができる。なお、第２の基板４３の薄肉化方法としてはウエットエッチングに限定されず、例えば、研磨加工であってもよい。研磨加工の場合も封止材１００で保護することで研磨時の構造体の破損を解消できる。
【００８０】
［５］光反射層形成工程
次に、アセトンなどの溶剤を用いて封止材１００を除去し、その後、スペーサー４１１ｂの上面に、例えば蒸着、スパッタリング等によって、アルミニウムを成膜することによって、光反射部４１１ｃを形成する。また、蒸着、スパッタリング等によって、固定部４１６の上面にＣｒを成膜し、遮光部４１７を形成する。これにより、図１５（ｂ）に示すように、光スキャナー４が得られる。
このような光スキャナーの製造方法によれば、固定部４１６とスペーサー４１１ｂとを共に第２の基板４３から形成するため、製造中の固定部４１６とスペーサー４１１ｂとの位置ずれが起こり得ず、よって、固定部４１６とスペーサー４１１ｂとのアライメントを高精度に制御することができる。
【００８１】
３．ヘッドアップディスプレイ
次に、本発明の画像表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイについて説明する。
図１６は、本発明の画像表示装置を応用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。
【００８２】
図１６に示すように、ヘッドアップディスプレイシステム２００では、画像表示装置１は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ２１０を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ２１０により、フロントガラス２２０に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。なお、ヘッドアップディスプレイシステム２００は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。
【００８３】
４．ヘッドマウントディスプレイ
次に、本発明のヘッドマウントディスプレイについて説明する。
図１７は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
図１７に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３００は、観察者の頭部に装着されるフレーム３１０と、フレーム３１０に搭載された画像表示装置１とを有している。そして、画像表示装置１により、フレーム３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部（光反射層材）３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
【００８４】
表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置１からの情報を重ねて使用することができる。また、表示部３２０は、入射した光の少なくとも一部を反射すればよく、例えば、ハーフミラーなどを用いることができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つ画像表示装置１を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。
【００８５】
以上、本発明の光スキャナーの製造方法、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、光スキャナーとして描画用レーザー光を２次元走査することのできるものを１つ用いているが、１次元走査することのできる光スキャナー（本発明の光スキャナー）を２つ用意し、これらを揺動軸が直交するように配置してもよい。このような構成によっても描画用レーザー光を２次元走査することができる。
【００８６】
また、前述した実施形態では、光スキャナーの駆動方式がコイルと永久磁石を用いる電磁駆動方式であったが、駆動方式は、これに限定されず、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）を各第１、第２の軸部に設け、圧電素子の圧縮、伸長を利用することにより光スキャナーを駆動する圧電駆動方式であってもよく、また、静電力を利用する静電駆動方式であってもよい。また、電磁駆動方式を用いる場合であっても、コイルと永久磁石の配置は、逆であってもよい。すなわち、コイルを枠体部に設け、コイルに対向させて永久磁石を配置してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…画像表示装置  １０…対象物  １１…ミラー  ２…描画用光源ユニット  ２１Ｂ…レーザー光源  ２１Ｇ…レーザー光源  ２１Ｒ…レーザー光源  ２２Ｂ…コリメーターレンズ  ２２Ｇ…コリメーターレンズ  ２２Ｒ…コリメーターレンズ  ２３Ｂ…ダイクロイックミラー  ２３Ｇ…ダイクロイックミラー  ２３Ｒ…ダイクロイックミラー  ３…ガラス基板  ３１…凹部  ３２…第１の凸部  ３３…第２の凸部  ４、４Ａ…光スキャナー  ４０…構造体  ４１１…可動部  ４１１ａ…基部  ４１１ａ’…基部領域  ４１１ｂ…スペーサー  ４１１ｂ’…側面  ４１１ｃ…光反射部  ４１２ａ、４１２ｂ…第１の軸部  ４１２ａ’、４１２ｂ’…第１の軸部領域  ４１３…枠体部  ４１３’…枠体部領域  ４１４ａ、４１４ｂ…第２の軸部  ４１４ａ’、４１４ｂ’…第２の軸部領域  ４１５…支持部  ４１５’…支持部領域  ４１６…固定部  ４１６’…内周面  ４１６ａ…突出部  ４１７…遮光部  ４２…第１の基板  ４３…第２の基板  ４６…永久磁石  ４７…コイル  ４８…磁心  ４９…電圧印加部  ４９１…第１の電圧発生部  ４９２…第２の電圧発生部  ４９３…電圧重畳部  ４９３ａ…加算器  ５１、５２…検出素子  ５１１、５１２…入力端子  ５１３、５１４…出力端子  ６…制御部  ８…積層基板  ８１…第１のＳｉＯ２層  ８２…第１のＳｉ層  ８３…第２のＳｉＯ２層  ８４…第２のＳｉ層  ８５…第３のＳｉＯ２層  １００…封止材  １１０…支持基板  ２００…ヘッドアップディスプレイシステム  ２１０…ヘッドアップディスプレイ  ２２０…フロントガラス  ３００…ヘッドマウントディスプレイ  ３１０…フレーム  ３２０…表示部  Ｍ１、Ｍ２…ＳｉＯ２マスク  Ｍ３…レジストマスク  Ｊ１…第１の軸  Ｊ２…第２の軸  ＬＬ…描画用レーザー光  ＲＲ、ＧＧ、ＢＢ…レーザー光  Ｔ１、Ｔ２…周期  Ｖ１…第１の電圧  Ｖ２…第２の電圧  θ、θ１、θ２…角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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