(57)【要約】【課題】光偏向器をより効率的に製造可能とする。【解決手段】光偏向器を検査する光偏向器検査方法であって、光偏向器は、第１のシリコン層と、第２のシリコン層と、を有する基板と、基板上に設けられ、共振駆動を行う駆動部と、第２のシリコン層の厚さを測定するためのパターン部と、を備え、パターン部により第２のシリコン層の厚さを測定する測定工程と、測定工程で測定した厚さに基づき、共振駆動の共振周波数に異常があるか否かを判断する判断工程と、を含む。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向器を検査する光偏向器検査方法であって、
前記光偏向器は、第１のシリコン層と、第２のシリコン層と、を有する基板と、前記基板上に設けられ、共振駆動を行う駆動部と、前記第２のシリコン層の厚さを測定するためのパターン部と、を備え、
前記パターン部により前記第２のシリコン層の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した厚さに基づき、前記共振駆動の共振周波数に異常があるか否かを判断する判断工程と、
を含む光偏向器検査方法。
【請求項２】
第１のシリコン層と、第２のシリコン層と、を有する基板と、
前記基板上に設けられ、共振駆動を行う駆動部と、
前記第２のシリコン層の厚さを測定するためのパターン部と、
を備える光偏向器。
【請求項３】
前記パターン部は、側面が前記第２のシリコン層であり、底面が前記第１のシリコン層である凹部である、
請求項２に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記パターン部は、前記第２のシリコン層により支持されるカンチレバーである、
請求項２に記載の光偏向器。
【請求項５】
光反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部を支持する支持部材と、をさらに備え、
前記パターン部は、前記支持部材の近傍に形成される、
請求項２に記載の光偏向器。
【請求項６】
光反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部を支持する支持部材と、
前記第２のシリコン層の厚さに応じて調整された厚さを有する、前記支持部材上に形成された保護膜と、をさらに備える、
請求項２に記載の光偏向器。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の光偏向器と、
前記光偏向器に光を照射する光源と、
を備える画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器検査方法、光偏向器、および、画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動作周波数が高くても小さな駆動源で効率よく動作させることができる共振現象を利用したＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）スキャナが知られている。特許文献１は、可動部の共振周波数、すなわち、光偏向器の共振周波数を調整するために質量体を配設する技術を提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＭＥＭＳスキャナの共振周波数は製造工程によってばらつき易いという問題があった。デバイスチップを保護するためにデバイスチップがパッケージングされることがあるが、共振周波数を検査するのはパッケージング工程の後になる場合が多い。このため、共振周波数が規格外のデバイスチップが製造された場合、デバイスチップだけでなく、パッケージングのコストも無駄になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光偏向器をより効率的に製造可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光偏向器を検査する光偏向器検査方法であって、前記光偏向器は、第１のシリコン層と、第２のシリコン層と、を有する基板と、前記基板上に設けられ、共振駆動を行う駆動部と、前記第２のシリコン層の厚さを測定するためのパターン部と、を備え、前記パターン部により前記第２のシリコン層の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程で測定した厚さに基づき、前記共振駆動の共振周波数に異常があるか否かを判断する判断工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光偏向器をより効率的に製造可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光走査システムの一例を示す概略図である。
【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】駆動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を示す概略図である。
【図６】ヘッドアップディスプレイ装置の一例を示す概略図である。
【図７】光書込装置を搭載した画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図８】光書込装置の一例を示す概略図である。
【図９】レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例を示す概略図である。
【図１０】レーザレーダ装置の一例を示す概略図である。
【図１１】パッケージングされた光偏向器の一例を示す概略図である。
【図１２】片持ちタイプの光偏向器に段差パターンを適用した例を示す図である。
【図１３】図１２のＰ−Ｐ’断面図である。
【図１４】図１２のＱ−Ｑ’断面図である。
【図１５】段差パターンによる厚み推定の場合の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１６】片持ちタイプの光偏向器に段差パターンを適用した他の例を示す図である。
【図１７】図１６のＲ−Ｒ’断面図である。
【図１８】両持ちタイプの光偏向器に段差パターンを適用した例を示す図である。
【図１９】両持ちタイプの光偏向器に段差パターンを適用した例を示す図である。
【図２０】アドレス番号を段差パターンと兼用した例を示す図である。
【図２１】ダイシングラインに段差パターンを適用した例を示す図である。
【図２２】片持ちタイプの光偏向器にカンチレバーパターンを適用した例を示す図である。
【図２３】図２２のＱ−Ｑ’断面図である。
【図２４】厚さと一次曲げモード共振周波数との関係の例を示すグラフである。
【図２５】長さと一次曲げモード共振周波数との関係の例を示すグラフである。
【図２６】カンチレバーの１次曲げモード共振周波数の測定方法を説明するための図である。
【図２７】カンチレバーパターンによる厚み推定の場合の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２８】片持ちタイプの光偏向器にカンチレバーパターンを適用した他の例を示す図である。
【図２９】図２８のＰ−Ｐ’断面図である。
【図３０】両持ちタイプの光偏向器にカンチレバーパターンを適用した例を示す図である。
【図３１】両持ちタイプの光偏向器にカンチレバーパターンを適用した他の例を示す図である。
【図３２】保護膜による共振周波数の調整を適用した例を示す図である。
【図３３】図３２のＰ−Ｐ’断面である。
【図３４】保護膜厚と共振周波数の関係の一例を示す図である。
【図３５】周波数調整を適用した場合の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光偏向器検査方法、光偏向器、および、画像投影装置の一実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、パターン部（段差パターン）を用いてシリコン活性層の厚さが測定され、測定された厚さにより、光偏向器の特性値である共振周波数の異常の有無が判断（推定）される。この厚さは、例えばパッケージング工程より前に判断できるため、例えば不良品であるチップでパッケージングを行うなどの製造工程の無駄を未然に防止できる。すなわち、光偏向器をより効率的に製造可能となる。
【００１０】
［光走査システム］
まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る駆動装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の光走査システムの一例を示す概略図である。図１に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器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。光走査システム１０は、駆動装置１１、光源装置１２、および、反射面１４を有する光偏向器１３により構成される。
【００１２】
駆動装置１１は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ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。
【００１３】
駆動装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。
【００１４】
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。光偏向器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。
【００１５】
例えば、光走査情報の一例である画像情報（画像データ）に基づいた駆動装置１１の制御によって、光偏向器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。
【００１６】
なお、光偏向器１３の詳細および駆動装置１１による制御の詳細については後述する。
【００１７】
次に、図２を参照して、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について説明する。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、駆動装置１１、光源装置１２および光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。
【００１８】
［駆動装置］
駆動装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ２２（Read  Only  Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）２４、光源装置ドライバ２５、および、光偏向器ドライバ２６を備えている。
【００１９】
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、駆動装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。
【００２０】
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。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および光偏向器ドライバ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、並びに、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、および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）、ＬＡＮ（Local  Area  Network）、および、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２５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。光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００２４】
駆動装置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、駆動装置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、駆動装置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。
【００２５】
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。
【００２６】
本実施形態に係る駆動装置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。
【００２７】
［駆動装置の機能構成］
次に、図３を参照して、光走査システム１０の駆動装置１１の機能構成について説明する。図３は、光走査システムの駆動装置の一例の機能ブロック図である。図３に示すように、駆動装置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。
【００２８】
制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、および、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、制御手段を構成し、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。
【００２９】
駆動信号出力部３１は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ２５、および、光偏向器ドライバ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または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１（印加手段）は、例えば、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。
【００３０】
駆動信号は、光源装置１２または光偏向器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、駆動信号は、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、光偏向器１３においては、駆動信号は、光偏向器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。なお、駆動装置１１は、光源装置１２および受光装置等の外部装置から光源の照射タイミングおよび受光タイミング等を取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。
【００３１】
［光走査処理］
次に、図４を参照して、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。
【００３２】
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。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。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および光偏向器１３に出力する。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、光偏向器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および光偏向器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。
【００３３】
なお、光走査システム１０では、１つの駆動装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置１２用の駆動装置および光偏向器１３用の駆動装置と、別体に設けてもよい。
【００３４】
また、光走査システム１０では、１つの駆動装置１１に光源装置１２および光偏向器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い。例えば制御部３０を有した駆動装置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、光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と駆動装置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。
【００３５】
［画像投影装置］
次に、図５および図６を参照して、本実施形態の駆動装置１１を適用した画像投影装置について詳細に説明する。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の一例を示す概略図である。また、図６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例を示す概略図である。
【００３６】
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５００である。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。
【００３７】
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。
【００３８】
図６に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００では、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を有する光偏向器１３にて偏向される。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器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。
【００４３】
光偏向器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。この光偏向器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。
【００４４】
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を有した光偏向器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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、および、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。
【００４７】
［光書込装置］
次に、図７および図８を参照して、本実施形態の駆動装置１１を適用した光書込装置について詳細に説明する。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、光書込装置の一例を示す概略図である。
【００４８】
図７に示すように、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。
【００４９】
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を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。
【００５０】
そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第１レンズ６０２ａと第２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。
【００５１】
また、光源装置１２、および、反射面１４を有する光偏向器１３は、駆動装置１１の制御に基づき駆動する。
【００５２】
このように光書込装置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。
【００５３】
光書込装置６００に適用される反射面１４を有した光偏向器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６００の省電力化に有利である。また、光偏向器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６００の静粛性の改善に有利である。光書込装置６００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、また光偏向器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。
【００５４】
［物体認識装置］
次に、図９および図１０を参照して、本実施形態の駆動装置１１を適用した物体認識装置について詳細に説明する。図９は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。また、図１０はレーザレーダ装置の一例を示す概略図である。物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。
【００５５】
図９に示すように、レーザレーダ装置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。
【００５６】
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トレンズ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を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。
【００５７】
そしてレーザ光は、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および光偏向器１３は、駆動装置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。
【００５８】
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。
【００５９】
反射面１４を有する光偏向器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。
【００６０】
このようなレーザレーダ装置７００は、例えば車両、航空機、船舶、および、ロボット等に取り付けられ、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。
【００６１】
物体認識装置の一例としてレーザレーダ装置７００を説明したが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を駆動装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器７０９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、上述した例に限定されるものではない。
【００６２】
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装置、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、および、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。
【００６３】
［パッケージング］
次に、図１１を参照して、本実施形態の駆動装置１１により制御される光偏向器１３のパッケージングについて説明する。図１１は、パッケージングされた光偏向器の一例を示す概略図である。
【００６４】
図１１に示すように、光偏向器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、光偏向器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。
【００６５】
次に、以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投射装置、光書込装置、および、物体認識装置に使用される光偏向器１３の詳細および本実施形態の駆動装置１１による制御の詳細について説明する。なお図１〜図１１の構成は、後述する第２〜第３の実施形態の光偏向器にも適用できる。
【００６６】
［光偏向器の詳細］
まず、図１２、図１３、図１４を参照して、光偏向器１３について詳細に説明する。図１２は、２軸方向に光偏向可能な片持ちタイプの光偏向器１３の平面図である。図１３は、図１２のＰ−Ｐ’断面図である。図１４は図１２のＱ−Ｑ’断面図である。
【００６７】
図１２に示すように、光偏向器１３は、ミラー部１０１と、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、支持部材としての可動枠１２０と、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、支持部材としての固定枠１４０と、電極接続部１５０と、を有する。ミラー部１０１は、入射した光を反射する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、ミラー部１０１に接続され、ミラー部１０１をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動（共振駆動）する。可動枠１２０は、ミラー部１０１および第１駆動部１１０ａ、１１０ｂを支持する。第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、可動枠１２０に接続され、ミラー部１０１および可動枠１２０をＸ軸に平行な第２軸周りに駆動（共振［ノコギリ波］駆動）する。固定枠１４０は、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを支持する。電極接続部１５０は、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび駆動装置１１に電気的に接続される。
【００６８】
光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板に対するエッチング処理等により成形される。成形された基板上に反射面１４、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、および、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、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。
【００６９】
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、その酸化シリコン層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。
【００７０】
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。
【００７１】
ミラー部１０１は、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。
【００７２】
また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面に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および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。
【００７３】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂとを有する。トーションバー１１１ａ、１１１ｂ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。第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂは、一端がトーションバー１１１ａ、１１１ｂに接続され、他端が可動枠１２０の内周部に接続される。
【００７４】
図１３（Ｐ−Ｐ’断面図）に示すように、トーションバー１１１ａ、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、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の順に形成されて構成される。
【００７５】
上部電極２０３および下部電極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。
【００７６】
図１２に戻り、可動枠１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、および、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。
【００７７】
第２駆動部１３０ａ、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、１３２ａ〜１３２ｆから構成されている。第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの一端は可動枠１２０の外周部に接続され、他端は固定枠１４０の内周部に接続されている。
【００７８】
このとき、第２駆動部１３０ａと可動枠１２０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと可動枠１２０の接続箇所、さらに第２駆動部１３０ａと固定枠１４０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと固定枠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。
【００７９】
図１４（Ｑ−Ｑ’断面図）に示すように、第２駆動部１３０ａ、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の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極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からなる。
【００８０】
図１２に戻り、固定枠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、１１０ｂ、可動枠１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。
【００８１】
図１２、および、図１２のＱ−Ｑ’断面図（図１４）に示すように、固定枠１４０ではシリコン活性層１６３に穴が形成されており、酸化シリコン層１６２、および、シリコン支持層１６１に対して段差パターン１２０１が形成されている。これによってシリコン活性層１６３の厚さを正確に測定することが可能である。図１２に示す段差パターン１２０１は一例でありこれに限られるものではない。例えば、側面が第２のシリコン層であり、底面が第１のシリコン層である凹部となるような段差パターンを用いてもよい。
【００８２】
電極接続部１５０は、例えば、固定枠１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１、並びに、駆動装置１１に、アルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。
【００８３】
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。
【００８４】
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。圧電部２０２は、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。
【００８５】
また、ミラー部１０１を第１軸周りまたは第２軸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、１１１ｂおよび第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【００８６】
さらに、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、可動枠１２０の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、および、固定枠１４０の＋Ｚ側の面上、の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。
【００８７】
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に、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、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、反射防止材としての機能を備えさせてもよい。
【００８８】
［駆動装置の制御の詳細］
次に、光偏向器１３の第１駆動部１１０ａ、１１０ｂおよび第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを駆動させる駆動装置１１の制御の詳細について説明する。
【００８９】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、および、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。圧電部２０２はシリコン活性層１６３の片側にのみ固着されたユニモルフ構造になっている。圧電部２０２が伸縮するのに対し、シリコン活性層１６３は変形しないため、電圧印加によって第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、および、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂに反り変形が生じる。このように逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。
【００９０】
このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。圧電部２０２に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。
【００９１】
まず、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂを駆動させる駆動装置１１の制御について説明する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極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、１１２ｂが屈曲変形する。
【００９２】
その結果、２つのトーションバー１１１ａ、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、１１０ｂに印加される駆動電圧は、駆動装置１１によって制御される。
【００９３】
そこで、駆動装置１１によって、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ、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。
【００９４】
特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ、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、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。
【００９５】
ここで、シリコン材料を用いてトーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれの機械的共振を利用する場合、共振峰が急峻であるため、小さな電圧で非常に大きな振幅を得ることが可能である。特に高速かつ大振幅でミラーを振動させるためには共振動作が不可欠となっている。しかし、一方で、シリコン構造における機械的共振は、製造ばらつきが大きいことが大きな課題となっている。
【００９６】
また、図１１に示すようなパッケージングされたＭＥＭＳである光偏向器１３においてはミラーの共振周波数を検査するのは、取り扱いや配線の理由からパッケージング工程の後となることが多く、共振周波数が規格外であることが判明するのはパッケージング後である場合が生じる。この場合、光偏向器１３だけでなくパッケージのコストが無駄になる。
【００９７】
本実施形態は、トーションねじりによる共振周波数のばらつきの要因を考え、シリコン活性層１６３の厚さの寄与率が非常に大きいこと（設計パラメータや工程能力にもよるがある条件では６０％以上）からシリコン活性層１６３の厚さを管理することで、量産時の共振周波数を効率よく管理できることに着眼したものである。
【００９８】
ここで、光偏向器１３の製造工程の例について説明する。図１５は、光偏向器１３の製造工程の例を示すフローチャートである。製造工程には、製造された光偏向器１３を検査する工程（光偏向器検査方法）が含まれる。
【００９９】
まず、ＳＯＩ基板が納入される（ステップＳ１０１）。ＳＯＩ基板に対して、下部電極２０１、圧電部２０２（ＰＺＴ）、および、上部電極２０３など膜が形成される（ステップＳ１０２）。次に、圧電部２０２（ＰＺＴ）および電極のパタニングが実行される（ステップＳ１０３）。例えば、必要な部分の電極、圧電部２０２（ＰＺＴ）、および、配線のパターンを残してエッチングが行われる。
【０１００】
次に、シリコン活性層１６３の形状を残してエッチングが行われる（ステップＳ１０４）。この工程で段差パターン１２０１が形成される。次に、電気特性が検査される（ステップＳ１０５）。例えば、導通チェック、および、圧電部２０２（ＰＺＴ）の電気的特性の検査が行われる。またシリコン活性層１６３の厚さなど重要な寸法値の検査（測定）が行われる（ステップＳ１０６）。
【０１０１】
次に、ＳＯＩ基板が反転される（ステップＳ１０７）。そしてシリコン支持層１６１、および、酸化シリコン層１６２がエッチングされる（ステップＳ１０８）。次に、ダイシング（チップ化）が行われ、個々のデバイスチップに小片化される（ステップＳ１０９）。
【０１０２】
次に、異常があるか否かによりチップの選別が行われる（ステップＳ１１０）。例えば、電気特性、および、シリコン活性層１６３の厚さを含む各種寸法が検査される。例えばシリコン活性層１６３の厚さが予め定められた範囲内の値であるか否かにより、異常があるか否かが判断される。この工程は、パッケージング工程の前に、シリコン活性層１６３の厚さに基づき、共振周波数に異常があるか否かを判断（推定）することに相当する。例えばシリコン活性層１６３の厚さが範囲内でない場合に、共振周波数に異常があると判断（推定）される。
【０１０３】
電気特性および寸法検査で異常値となった場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、異常値となったチップが除外される（ステップＳ１１１）。異常がない場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、パッケージングが行われる（ステップＳ１１２）。
【０１０４】
次に、デバイス特性（共振周波数、振幅など）に異常があるかが検査される（ステップＳ１１３）。異常がある場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、異常があるチップが除外される（ステップＳ１１４）。異常がない場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、該当チップが出荷される（ステップＳ１１５）。
【０１０５】
このように、本実施形態によれば、シリコン活性層１６３の厚さをエッチング工程後に検査することが可能となる。これにより、パッケージング工程の前に共振周波数が異常となる可能性が高いチップを除外することができ、無駄なパッケージングコストを防ぐことができる。
【０１０６】
（変形例１）
さらに高い効果が得られるように、段差パターン１２０１をトーションバー１１１ａ、１１１ｂの近傍（例えばトーションバー１１１ａ、１１１ｂからの距離が予め定められた値以下となる位置）に配置した変形例を図１６および図１７に示す。図１６に示すように、本変形例では、シリコン活性層１６３による段差パターン１２０１が、一対のトーションバー１１１ａ、１１１ｂを挟んだ両側に配置されている。これにより、ミラーの共振周波数に寄与するトーションバー１１１ａ、１１１ｂの近傍の厚さが測定できるため、より精度の高い判別を行うことができる。
【０１０７】
（変形例２）
上記実施形態および変形例では、光偏向器１３は図１２に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器１３を用いている。電圧印加された圧電部２０２により反射面１４を可動させる構成であれば、これに限られない。
【０１０８】
例えば、図１８および図１９に示すように、トーションバー２１１ａ、２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ａ、２１２ｂおよび−Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｃ、２１２ｄを有する両持ちタイプの光偏向器１３を用いてもよい。
【０１０９】
（変形例３）
また、シリコン活性層１６３の厚さを測定する段差パターンを特別に設ける必要はなく、図２０のようにウエハ内の位置を示すアドレス番号（ウエハアドレス番号）などを、シリコン活性層１６３のエッチングパターンとして設けておくことで、この部分の深さを厚さとして測定してもよい。図２０では両持ちタイプの光偏向器１３の例を示しているが、片持ちタイプの光偏向器１３に対しても同様に適用できる。
【０１１０】
（変形例４）
また、最終製品で機能的に不要な形状を残したくない場合、図２１のようにチップを小片化するダイシングライン部分に段差パターンを設けておくことでダイシング後には段差パターンをなくすることも可能である。図２１では両持ちタイプの光偏向器１３の例を示しているが、片持ちタイプの光偏向器１３に対しても同様に適用できる。
【０１１１】
以上のように、第１の実施形態では、シリコン活性層（第２のシリコン層）の厚さを測定するためのパターン部（段差パターン）が設けられ、このパターン部によりシリコン活性層の厚さを測定する。シリコン活性層の厚さは、共振周波数のばらつきに対する寄与が大きいため、厚さが異常であるか判断することにより、共振周波数に異常があるか否かを、例えばパッケージング工程より前に判断（推定）できる。これにより例えば不良品であるチップでパッケージングを行うなどの製造工程の無駄を未然に防ぎ、不要なコストの発生を抑制できる。
【０１１２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、基板反転後、シリコン支持層１６１をエッチングし、酸化シリコン層１６２のエッチングをすることで、ＳＯＩ基板全体が完全に抜けたパターンが形成される。ウエハ面内で酸化シリコン層１６２のエッチングの速度が分布を持つため、面内すべてのエッチングが完了するまでに、先に酸化シリコン層１６２がなくなった部分はシリコン活性層１６３の裏面からダメージを受け、厚さが薄くなっていく場合がある。このため、シリコン活性層１６３の厚さは、図１５の工程フローにおける酸化シリコン層１６２のエッチングの際にも変動する。従って、段差パターンを用いた厚さの測定では、裏面のオーバーエッチングによる厚さ変動が反映されず、その分共振周波数のばらつきに影響する場合がある。
【０１１３】
第２の実施形態では、工程中の厚さ変動を含めたばらつきに対応可能な例を説明する。第２の実施形態では、シリコン活性層の厚さを測定するためのパターン部として、シリコン活性層により支持されるカンチレバーパターンが形成される。またカンチレバーパターンの共振周波数が測定され、この共振周波数からシリコン活性層の厚さが算出される。そして算出されたシリコン活性層の厚さにより、デバイスチップの特性を検査する前に、光偏向器の特性値である共振周波数の異常の有無が判断（推定）される。
【０１１４】
図２２は、片持ちタイプの光偏向器１３−２の平面図である。図２３は、図２２のＱ−Ｑ’断面図である。
【０１１５】
図２２に示すように、固定枠１４０の一部に、シリコン活性層１６３のみで形成されたカンチレバー（片持ち梁）パターン２２０１が形成される。このカンチレバーパターン２２０１における１次の曲げモードの共振周波数ｆは以下の（１）式および（２）式のような理論式で得られる。ｔは厚さ、Ｌは長さ、ｗは幅、Ｅはヤング率、ρは密度、Ａは断面積（＝ｗ・ｔ）、Ｉは断面２次モーメント（＝ｗ／ｔ３）を表す。
ｆ＝（１．８７５／Ｌ）２／２π√（ＥＩ／ρＡ）  ・・・（１）
ｔ＝（Ｌ／１．８７５）２／（２πｆ）・√（１２ρ／Ｅ）  ・・・（２）
【０１１６】
図２４は、厚さと一次曲げモード共振周波数との関係の例を示すグラフである。図２５は、長さと一次曲げモード共振周波数との関係の例を示すグラフである。グラフ中の数値は、一次曲げモード共振周波数（Ｈｚ）を厚さ（μｍ）で除算した値を表す。
【０１１７】
寸法値にもよるが、光偏向器１３−２の共振周波数は、シリコン活性層１６３の厚さと長さに依存し、特に厚さによる影響が非常に大きい。（１）式および（２）式により、カンチレバーの１次曲げモード共振周波数から逆算して、シリコン活性層１６３の厚さを求めることが可能である。
【０１１８】
長さの影響は軽微ではあるが、ウエハ状態での寸法測定を行って式を補正してもよい。カンチレバーの１次曲げモード共振周波数は、ダイシングする前のウエハ状態のままで測定することが可能であり、パッケージング前に不具合チップを除外することができる。
【０１１９】
図２６は、カンチレバーの１次曲げモード共振周波数の測定方法を説明するための図である。カンチレバーパターン２２０１が形成されたチップを含むウエハ全体が加振テーブル２９０２に固定され、外部加振により振動が与えられる。周波数スウィープにより、Ｚ方向（矢印２９１１）の振動が調整される。センサ２９０１は、１次曲げモード共振周波数に合致した時にカンチレバーの振幅が急増することを検知する。センサ２９０１は、スキャニングドップラー振動計などを用いるとウエハ面内を一括で測定できる。
【０１２０】
次に光偏向器１３−２の製造工程の例について説明する。図２７は、光偏向器１３−２の製造工程の例を示すフローチャートである。
【０１２１】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５、および、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０８は、第１の実施形態の光偏向器１３の製造工程を示す図１５のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５、および、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０８と同様であるため説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態の寸法検査では、トーションバー１１１ａ、１１１ｂの幅およびカンチレバーの長さなど寸法値が検査される（ステップＳ２０６）。また本実施形態では、図２６に示した方法などにより、カンチレバーの一次曲げモード共振周波数が測定され、（１）式および（２）式などにより、一次曲げモード共振周波数からシリコン活性層１６３の厚さが算出される（ステップＳ２０９）。
【０１２３】
ステップＳ２１０〜ステップＳ２１６は、第１の実施形態の光偏向器１３の製造工程を示す図１５のステップＳ１０９〜ステップＳ１１５と同様であるため説明を省略する。
【０１２４】
（変形例５）
さらに高い効果が得られるように、カンチレバーパターン２２０１をトーションバー１１１ａ、１１１ｂの近傍に配置した変形例を図２８および図２９示す。図２８に示すように、本変形例では、シリコン活性層１６３によるカンチレバーパターン２２０１が、一対のトーションバー１１１ａ、１１１ｂに隣接して配置されている。これによってミラー共振周波数に寄与するトーションバー１１１ａ、１１１ｂの近傍の厚さが求められるため、より精度の高い判別を行うことができる。
【０１２５】
（変形例６）
上記実施形態および変形例では、光偏向器１３−２は図２２および図２８に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いている。電圧印加された圧電部２０２により反射面１４を可動させる構成であれば、これに限られない。
【０１２６】
例えば、図３０および図３１に示すように、トーションバー２１１ａ、２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ａ、２１２ｂおよび−Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｃ、２１２ｄを有する両持ちタイプの光偏向器１３−２を用いてもよい。
【０１２７】
以上のように、第２の実施形態では、カンチレバーの１次曲げモード共振周波数を測定し、この１次曲げモード共振周波数からシリコン活性層１６３の厚さを算出する。シリコン活性層１６３の厚さは、酸化シリコン層１６２のエッチング工程後にその加工誤差も含めて算出することが可能である。また、パッケージング工程の前に共振周波数が異常なチップを除外することができ、無駄なパッケージングコストの発生を防ぐことができる。
【０１２８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態および第２の実施形態で把握した光偏向器の特性値である共振周波数が仕様範囲外であった場合、トーションバー上の保護膜をエッチングすることで共振周波数を調整可能とする。すなわち本実施形態では、共振周波数特性のばらつきの主要因を製造過程で測定（検査）して、共振周波数を事前に把握し、パッケージングの前に共振周波数を調整することで、損失を回避する。
【０１２９】
以下では、第２の実施形態の変形例５（図２８、図２９）を元に本実施形態の手法を適用した例を説明する。他の形態（第１の実施形態、第１の実施形態の変形例、第２の実施形態、および、第２の実施形態の他の変形例）に対しても同様の手法を適用できる。
【０１３０】
図３２は、保護膜による共振周波数の調整を適用した光偏向器１３−３の平面図である。図３３は、図３２のＰ−Ｐ’断面図である。図３３に示すように、デバイスの最上面には酸化シリコン層である保護膜３３０１が形成されている。保護膜３３０１は、トーションバー１１１ａ、１１１ｂ上にも積層されており、シリコン活性層１６３ほどではないが共振周波数に影響を及ぼす。
【０１３１】
図３４は、保護膜３３０１の材料をＳｉＯ２（silicon  dioxide）とした場合の保護膜３３０１の厚さと、光偏向器１３−３の共振周波数（トーションねじり共振）との関係を示す図である。図３４に示すように保護膜の厚さが共振周波数に与える影響度は小さいものの、単位膜厚（ｎｍ）あたり０．３６Ｈｚの変化が見込まれる。このことを利用して、予め厚めに保護膜３３０１を形成しておき、共振周波数を推定したあと、トーションバー１１１ａ、１１１ｂ上の保護膜３３０１を追加でエッチングする。保護膜３３０１は、例えばシリコン活性層１６３の厚さに応じて調整された厚さを有するようにエッチングされる。エッチングする量は、例えば図３４の関係などを元に決定すればよい。これにより、共振周波数を適正な値に補正することが可能となる。
【０１３２】
次に光偏向器１３−３の製造工程の例について説明する。図３５は、光偏向器１３−３の製造工程の例を示すフローチャートである。
【０１３３】
ステップＳ３０１、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０９は、第２の実施形態の光偏向器１３−２の製造工程を示す図２７のステップＳ２０１、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０９と同様であるため説明を省略する。
【０１３４】
本実施形態では、ＳＯＩ基板に対して、下部電極２０１、圧電部２０２（ＰＺＴ）、および、上部電極２０３などに加え、保護膜３３０１が形成される（ステップＳ３０２）。また本実施形態では、保護膜３３０１に対するエッチング処理が追加される（ステップＳ３１０）。
【０１３５】
ステップＳ３１１は、第２の実施形態のステップＳ２１０と同様であるため説明を省略する。
【０１３６】
本実施形態では、カンチレバー検査の後に保護膜３３０１の追加エッチングを行って共振周波数を調整するため、チップの選別を行う必要がなくなる。すなわち、例えば第２の実施形態のステップＳ２１１およびステップＳ２１２の処理が不要となる。
【０１３７】
この後のステップＳ３１２〜ステップＳ３１５は、第２の実施形態の光偏向器１３−２の製造工程を示す図２７のステップＳ２１３〜ステップＳ２１６と同様であるため説明を省略する。
【０１３８】
このように、本実施形態では、共振周波数を正常な特性に調整することにより不良品の発生を回避し、製造工程における損失を防ぐことが可能となる。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  光走査システム
１１  駆動装置
１２  光源装置
１３、１３−２、１３−３  光偏向器
１４  反射面
２０  ＣＰＵ
２１  ＲＡＭ
２２  ＲＯＭ
２３  ＦＰＧＡ
２４  外部Ｉ／Ｆ
２５  光源装置ドライバ
２６  光偏向器ドライバ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４０】
【特許文献１】特開２０１４−２３５２４４号公報
【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】
2018155798.tif 000012
【図１１】
2018155798.tif 000013
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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