(57)【要約】【課題】弾性支持部の破断を防止することができる光偏向器の製造方法を提供する。【解決手段】反射膜１１を有する可動板１０を形成する工程と、可動板１０とは異なる部材で、可動板１０を取り付けるための取付部２１と、取付部２１に取り付けられた可動板１０を所定の軸の周りに回動可能に支持する弾性支持部２２とを有する軸部材２０と、軸部材２０と連結する支持部材３０とを一体で形成する工程と、軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施す工程と、取付部２１に可動板１０を取り付ける工程とを備える。【選択図】図４
2011048074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部を有する可動板を形成する工程と、
前記可動板とは異なる部材で、前記可動板を取り付けるための取付部と、前記取付部に取り付けられた前記可動板を所定の軸の周りに回動可能に支持する弾性支持部と、を有する軸部材と、前記軸部材と連結する支持部材とを一体で形成する工程と、
前記軸部材と前記支持部材に丸め処理を施す工程と、
前記取付部に前記可動板を取り付ける工程と、を備えた光偏向器の製造方法。
【請求項２】
反射部を有する可動板を形成する工程と、
前記可動板とは異なる部材で、前記可動板を取り付けるための取付部と、前記取付部に取り付けられた前記可動板を所定の軸の周りに回動可能に支持する弾性支持部と、を有する軸部材を形成する工程と、
前記軸部材に丸め処理を施す工程と、
前記取付部に前記可動板を取り付ける工程と、を備えた光偏向器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光偏向器の製造方法であって、
前記丸め処理を施す工程では、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを行うことを特徴とする、光偏向器の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光偏向器の製造方法であって、
前記丸め処理を施す工程では、水素アニール処理を行うことを特徴とする、光偏向器の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光偏向器の製造方法であって、
前記丸め処理を施す工程では、等方性ドライエッチングを行うことを特徴とする、光偏向器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いて画像描画を行うディスプレイ、プリンタ等に応用することを目的とした光偏向器においては、画像の解像度を上げるため、光走査の更なる高速化が要求されている。しかし、現状で用いられているポリゴンミラーやガルバノミラーの性能向上には限界があり、これらに置き換わる光偏向器としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）によってシリコン基板を加工して製作したミラーデバイスが期待されている。このようなＭＥＭＳミラーは、ポリゴンミラーやガルバノミラーよりも高い共振周波数で駆動させることができるため、より解像度の高い画像形成が可能となる。
【０００３】
ＭＥＭＳミラーは、入射光を反射するミラーと、ミラーを回動可能に支持するばね（弾性支持部）を有する。このミラーとばねを別個の構造体として形成し、後から両者を接着等の方法により一体化することによりミラーデバイスを形成する方法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、形状記憶合金ワイヤに揺動可能に支持された磁石付ミラーを備えた光走査装置において、磁石付ミラーを、予め別々に作成されたミラーと磁石とによって、形状記憶合金ワイヤを挟持しつつ接合固定して構成したものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ミラーデバイスを駆動することにより、弾性支持部にはせん断応力が生じ、弾性支持部の破断や破損が起こる恐れがある。特に、特許文献１に記載された光走査装置のようにワイヤ（弾性支持部に相当）が固定部（ハウジング）とも別体で構成されていると、破断や破損の可能性が高くなる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、弾性支持部の破断を防止することができる光偏向器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光偏向器の製造方法は、反射部を有する可動板を形成する工程と、可動板とは異なる部材で、可動板を取り付けるための取付部と、取付部に取り付けられた可動板を所定の軸の周りに回動可能に支持する弾性支持部と、を有する軸部材と、軸部材と連結する支持部材とを一体で形成する工程と、軸部材と支持部材に丸め処理を施す工程と、取付部に可動板を取り付ける工程と、を備えたものである。
【０００９】
軸部材と支持部材に丸め処理を施すことにより、弾性支持部の表面を平滑化し、角部の丸めを行うことができる。また、弾性支持部と取付部との連結部、及び軸部材と支持部材との連結部の丸めを行うことができる。表面を平滑化することにより、加工時に表面に生じた亀裂を無くすことができる。また、連結部の丸めを行うことにより応力集中を抑制することができる。これにより、亀裂部分や連結部などの応力集中部からの破断、破損を防止することができる。また、角部を丸めることにより、弾性支持部の回転軸に垂直な断面が曲面になる。弾性支持部の断面が曲面になることで、角部を有する場合に比べて、同じトルクで捩じったときに弾性支持部に生じるせん断応力が低減し、捩じりに対する強度が向上する。このため、大きな走査角に耐えられるようになる。また、可動板は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、丸め処理によって可動板の表面が粗くなって反射率が低下したり、可動板が変形して光走査の精度が低下したりすることを防止できる。
【００１０】
本発明に係る光偏向器の製造方法は、反射部を有する可動板を形成する工程と、可動板とは異なる部材で、可動板を取り付けるための取付部と、取付部に取り付けられた可動板を所定の軸の周りに回動可能に支持する弾性支持部と、を有する軸部材を形成する工程と、軸部材に丸め処理を施す工程と、取付部に前記可動板を取り付ける工程と、を備えたものである。
【００１１】
軸部材に丸め処理を施すことにより、弾性支持部の表面を平滑化し、角部の丸めを行うことができる。また、弾性支持部と取付部との連結部の丸めを行うことができる。表面を平滑化することにより、加工時に表面に生じた亀裂を無くすことができる。また、連結部の丸めを行うことにより応力集中を抑制することができる。これにより、亀裂部分や連結部などの応力集中部からの破断、破損を防止することができる。また、角部を丸めることにより、弾性支持部の回転軸に垂直な断面が曲面になる。弾性支持部の断面が曲面になることで、角部を有する場合に比べて、同じトルクで捩じったときに弾性支持部に生じるせん断応力が低減し、捩じりに対する強度が向上する。このため、大きな走査角に耐えられるようになる。また、可動板は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、丸め処理によって可動板の表面が粗くなって反射率が低下したり、可動板が変形して光走査の精度が低下したりすることを防止できる。
【００１２】
また、丸め処理を施す工程では、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを行うようにしても良い。
これにより、簡易に短時間で丸め処理を行うことができる。なお、可動板にフッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを施すと、可動板の表面が粗くなって反射率が低下する場合があるが、可動板は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、このような問題は生じない。
【００１３】
また、丸め処理を施す工程では、水素アニール処理を行うようにしても良い。
これにより、丸め処理を効率良く行うことができる。なお、可動板に水素アニール処理を施すと、可動板が熱により変形して光走査の精度が低下する場合があるが、可動板は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、このような問題は生じない。
【００１４】
また、丸め処理を施す工程では、等方性ドライエッチングを行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１による光偏向器の概略構成を示す上面図である。
【図２】実施の形態１による軸部材及び支持部材を示す上面図である。
【図３】図３（ａ）は実施の形態１による可動板の上面図、図３（ｂ）は実施の形態１による可動板の下面図である。
【図４】図１のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸のエッチング液の混合比と、エッチングの仕上がりの関係を説明する図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１による光偏向器の製造方法を説明する断面図である。
【図７】丸め処理を行った場合と行わなかった場合の、弾性支持部に破断が生じる偏向角を示したグラフである。
【図８】図８（ａ）は実施の形態２による可動板の上面図、図８（ｂ）は実施の形態２による可動板の下面図である。
【図９】実施の形態２による光偏向器の概略構成を示す側方断面図である。
【図１０】本発明に係る光偏向器を用いた表示装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による、光偏向器１の概略構成を示す上面図である。
【００１７】
図１に示すように、光偏向器１は、可動板１０、軸部材２０、支持部材３０を備えている。可動板１０と軸部材２０は異なる部材として形成されており、可動板１０は軸部材２０上に取り付けられている。なお、軸部材２０と支持部材３０とは、略同一平面となるように一体形成されるのが好ましい。
【００１８】
図２は、図１に示した軸部材２０及び支持部材３０を示す上面図である。図２に示すように、軸部材２０は、略中央に配置される板状の取付部２１と、支持部材３０に対して取付部２１を軸部材２０の中心軸である軸Ａ周りに回動可能に支持する一対の弾性支持部２２とを有する。
【００１９】
支持部材３０は、軸部材２０を支持し、一対の弾性支持部２２にそれぞれ接続され、軸部材２０の両端を固定する固定部３１と、固定部３１同士を連結する枠部（フレーム）３２とを有する。本実施形態では、支持部材３０は固定部３１と枠部３２とを有するように構成したが、これに限定されず、固定部３１のみを有し、枠部３２はない構成であってもよい。
【００２０】
軸部材２０における取付部２１及び弾性支持部２２は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成することができる。また、軸部材２０と支持部材３０とを一体形成する場合も、同様にシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成することができる。
【００２１】
軸部材２０及び支持部材３０は、丸め処理を施すことにより、表面が平滑化されている。また、取付部２１と弾性支持部２２の連結部、及び軸部材２０と支持部材３０の連結部や角部が丸められ曲率を有する形状になっている。
【００２２】
図３（ａ）は、図１に示した可動板１０の上面図、図３（ｂ）は可動板１０の下面図である。図３（ａ）に示すように、可動板１０の上面には、入射した光を反射する反射膜（反射部）１１が成膜されている。可動板１０は、例えばシリコン基板をエッチング加工して所定の形状に成形することにより形成する。反射膜１１は、可動板１０の上面に、真空蒸着、スパッタリング、金属箔の接合などの成膜方法を施すことにより、成膜することができる。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、可動板１０の下面の略中心部に凹部１２が形成されている。凹部１２は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成される。
【００２４】
なお、本実施形態では、可動板１０の平面形状として円形のものを示したが、これに限定されず、光偏向器１の可動板１０として求められる役割を果たす限り、楕円形、矩形、多角形などの他の形状であってもよい。
【００２５】
図４は、図１に示したＩ−Ｉ線における断面図である。なお、図１に示したＩ−Ｉ線は軸Ａから所定距離ずらして配置している。図４に示すように、取付部２１の一方の面（図４において上側の面）には、図示しない接着剤を介して磁石４０が接合されている。このように、剛性の高い磁石４０が取付部２１に設けられるので、取付部２１の剛性が高められる。なお、磁石４０として永久磁石を用いるのが好ましい。
【００２６】
磁石４０の上部は、可動板１０の凹部１２に嵌合されており、図示しない接着剤を介して可動板１０が接合されている。このようにして、可動板１０が磁石４０を介して取付部２１に設けられる。ここで、取付部２１と可動板１０との間に磁石４０の厚さ分だけ空間（スペース）が形成される。よって、磁石４０の厚さを適切な値に設定することにより、光偏向器１は、取付部２１とともに可動板１０が軸Ａ周りに揺動するときに、可動板１０と枠部（フレーム）３２とが接触しない構造にすることが可能となる。例えば、可動板１０の直径が２ｍｍ、厚さが２００μｍ、支持部材３０の厚さが２００μｍの場合に、磁石４０の厚さを４００μｍに設定すると、可動板１０が軸Ａ周りに揺動するときの振れ角を４０度にしても、可動板１０は枠部（フレーム）３２に接触しない。なお、ここで厚さとは、図１のＺ軸方向の長さを表している。
【００２７】
なお、凹部１２の形状は、平面視したときに磁石４０と略同一の形状に成形されるのが好ましい。また、取付部２１の形状も、平面視したときに磁石４０と略同一の形状に成形されるのが好ましい。
【００２８】
図１に示したように光偏向器１を平面視したときに、可動板１０は、取付部２１と取付部２１の上面に設けられる磁石４０とを覆い隠すように、取付部２１及び磁石４０より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部２２は取付部２１に接続され、取付部２１は可動板１０より面積が小さいので、図４に示すように、光偏向器１は、弾性支持部２２が可動板１０の端部より部分Ｂだけ内側に入り込む構造になる。
【００２９】
また、光偏向器１を平面視したときに、磁石４０は、軸Ａに直交する方向（図１におけるＹ軸方向）に磁化されている。すなわち、磁石４０は、軸Ａを介して対向する互いに極性の異なる一対の磁極を有している。本実施形態では、磁石４０を、可動板１０及び軸部材２０と異なる部材として説明したが、これに限定されず、可動板１０又は軸部材２０と一体形成してもよい。この場合、磁石４０は、可動板１０又は取付部２１の面にスパッタリングなどの成膜方法を施すことにより形成される。
【００３０】
図４に示すように、支持部材３０は、図示しない接着剤を介してホルダ５０に接合されており、ホルダ５０の底部５１上には、取付部２１を揺動させるためのコイル４１が配置されている。コイル４１は本発明の駆動手段に相当する。コイル４１には、図示しない電源から所定周波数の交流電流が供給される。これにより、コイル４１は上方（可動板１１側）に向く磁界と、下方に向く磁界とを交互に発生させる。これにより、コイル４１に対して磁石４０の一対の磁極のうち一方の磁極が接近し他方の磁極が離間するようにして、弾性支持部２２をねじれ変形させながら、取付部２１と取付部２１に設けられた可動板１０及び磁石４０が、軸Ａ回りに揺動させられる。
【００３１】
コイル４１に供給される交流電流の所定周波数は、可動板１０、軸部材２０、及び磁石４０から構成される振動系の振動数（ねじり共振周波数）とほぼ一致するように設定するのが好ましい。このように共振を利用することで、取付部２１を軸Ａ周りに揺動させるときに、少ない消費電力で振れ角を大きくすることができる。
【００３２】
本実施形態では、磁石４０とコイル４１との間の電磁力を利用した駆動方式を示したが、これに限定されず、強磁性体に相当する磁石４０と、磁界発生手段に相当するコイル４１及び電源との間に駆動力を発生させるように構成されていればよい。また、光偏向器１は、取付部２１に磁石４０に代わる剛性部材が設けられていれば、静電引力を利用した方式や、圧電素子を駆動手段として利用した駆動方式を採用してもよい。例えば、静電引力を利用した方式の場合には、磁石４０は不要であり、コイル４１の代わりに、ホルダ５０の底部５１における取付部２１に対向する位置に、１つ又は複数の電極が設置される。そして、取付部２１と当該電極との間に所定周波数の交流電圧を印加することにより、取付部２１と電極との間に静電引力を発生させ、弾性支持部２２をねじれ変形させながら、取付部２１と取付部２１に設けられた可動板１０及び磁石４０とが、軸Ａ周りに揺動させられる。
【００３３】
次に、本実施形態による光偏向器１の製造方法について説明する。
上述のように、本実施形態では、可動板１０と軸部材２０は異なる部材として形成されており、可動板１０は軸部材２０上に取り付けられている。また、軸部材２０と支持部材３０は一体形成されている。
【００３４】
可動板１０は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成される。シリコン基板のエッチングには、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれも適用可能である。エッチングにより、可動板１０の形状を形成した後、可動板１０の表面に金属膜を成膜し、反射膜１１を形成する。金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング、電気メッキ、無電解メッキ、金属箔の接合等が挙げられる。また、エッチングにより可動板１０を形成する際、同時に、可動板１０の下面の略中心部に凹部１２を形成することができる。このようにして、図３に示す可動板１０が形成される。
【００３５】
軸部材２０及び支持部材３０は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成される。シリコン基板のエッチングには、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれも適用可能である。エッチングにより、軸部材２０及び支持部材３０の形状を形成したら、形成した構造体に丸め処理を施す。丸め処理は、例えば、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを施すことにより行う。フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングの条件は、例えば、エッチング液の混合比を、ＨＦ（４９％）：ＨＮＯ3（６９．５％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１：２：１とし、エッチングを行う時間は１５から６０秒とするのが望ましい。これにより、取付部２１と弾性支持部２２の連結部、及び軸部材２０と支持部材３０の連結部や角部を丸めると共に、表面を平滑化することができる。
【００３６】
図５は、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸のエッチング液の混合比と、エッチングの仕上がりの関係を説明する図である。図５（ａ）は、混合比と仕上がりの関係を示す図、図５（ｂ）は、ＨＦ（４９％）：ＨＮＯ3（６９．５％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１２：１：２の時（Ａ）のエッチングの仕上がりを説明する図、図５（ｃ）は、ＨＦ（４９％）：ＨＮＯ3（６９．５％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１：２：１の時（Ｂ）のエッチングの仕上がりを説明する図である。図５（ｂ）、（ｃ）では、実線がエッチング前の構造体の形状を表し、破線がエッチング後の構造体の形状を表している。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、ＨＦ（４９％）：ＨＮＯ3（６９．５％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１２：１：２の混合比のエッチング液では、エッチング対象の構造体の形状どおりにエッチングが進行する。このため、角部は角部として残る。一方、図５（ｃ）に示すように、ＨＦ（４９％）：ＨＮＯ3（６９．５％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝１：２：１の混合比のエッチング液では、エッチング後の構造体の形状は角部が無くなり丸められる。このように、所定の条件でフッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを行うことにより、軸部材２０及び支持部材３０の表面は平滑化され、角部が丸められる。以上のようにして、図２に示す軸部材２０及び支持部材３０が形成される。
【００３８】
図６（ａ）は、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチング処理前の弾性支持部２２の断面を模式的示す図、図６（ｂ）は、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチング処理後の弾性支持部２２の断面を模式的に示す図である。図６（ａ）、（ｂ）に示す断面は、回転軸Ａに垂直な断面である。エッチングによる丸め処理を行うことにより、処理前には図６（ａ）に示すように角部を有していた断面形状が、処理後には図６（ｂ）に示すように角部がとれた形状になる。
【００３９】
なお、丸め処理は、軸部材２０と支持部材３０の全体に施しても良い。弾性支持部２２に丸め処理を施すことにより、弾性支持部２２の表面が平滑化され、弾性支持部２２の構造の作製時に表面に生じた亀裂を無くすことができる。また、弾性支持部２２と取付部２１の連結部、軸部材２０と支持部材３０との連結部の丸めも同時に行われ応力集中を緩和することができる。これにより、亀裂部分および連結部の応力集中部からの破断、破損を防止することができる。
【００４０】
また、回転軸Ａに垂直な断面の角部が取れて曲面になることにより、角部を有する場合に比べて、同じトルクで捩じったときに弾性支持部２２に生じるせん断応力が低減し、捩じりに対する強度が向上する。このため、大きな走査角に耐えられるようになる。
【００４１】
ここで、直径ａの円形断面を有する弾性支持部２２をトルクτで捩じる時に生じる、単位長さ当りのねじれ角ω、最大せん断応力τ0は、下記の式（１）、（２）で表される。
【００４２】
【数１】
2011048074.tif 000003
（１）
【数２】
2011048074.tif 000004
（２）
ここで、Ｇは横弾性係数、Ｉpは円形の断面二次極モーメントである。
【００４３】
また、長辺の長さがａ、短辺の長さがｂの長方形断面を有する弾性支持部２２をトルクτで捩じる時に生じる、単位長さ当りのねじれ角ω、長辺上のせん断応力τA、短辺上のせん断応力τBは、下記の式（３）、（４）、（５）で表される。
【数３】
2011048074.tif 000005
（３）
【数４】
2011048074.tif 000006
（４）
【数５】
2011048074.tif 000007
（５）
ただし、
【数６】
2011048074.tif 000008
（６）
ａ＞ｂならば、τA＞τBが成り立つので、最大せん断応力は、周辺上、中心に最も近い点で最大になる。
【００４４】
ａ＝ｂならば、
【数７】
2011048074.tif 000009
（７）
【数８】
2011048074.tif 000010
（８）
である。
【００４５】
ここで、一辺の長さがａの正方形断面を有する弾性支持部２２の断面形状を、断面積を保ったまま円形に変形させた場合を考える。この場合、円の直径は１．１３ａとなる。
この時、弾性支持部２２をトルクτでねじる時に生じる、単位長さ当りのねじれ角ω1、最大せん断応力τmaxは、下記の式（９）、（１０）で表される。
【数９】
2011048074.tif 000011
（９）
【数１０】
2011048074.tif 000012
（１０）
【００４６】
式（８）と式（１０）を比べれば分かるように、断面積を保ったまま断面形状を正方形から円形にすると、最大せん断応力は約２７％低下する。
このように、弾性支持部２２に丸め処理を施すことにより、同じ大きさのトルクで捩じった場合に生じる最大せん断応力を低減させることができる。このため、丸め処理を施した弾性支持部２２は、より大きなトルクによる捩じり、すなわちより大きなねじれ角に耐えられる。
【００４７】
また、円形断面の弾性支持部２２のばね定数をＫ1、回転軸Ａに沿う方向の長さをＬ1とし、正方形断面の弾性支持部２２のばね定数をＫ2、回転軸Ａに沿う方向の長さをＬ2とすると、
【数１１】
2011048074.tif 000013
（１１）
【数１２】
2011048074.tif 000014
（１２）
である。
【００４８】
ここで、Ｋ1＝Ｋ2とすると、Ｌ1＝１．１３Ｌ2となる。すなわち、Ｋ1＝Ｋ2となるように、Ｌ1、Ｌ2を選び、断面積一定のもとで断面形状を正方形から円形にすると、円形断面の弾性支持部２２のねじれ角θ1、正方形断面の弾性支持部２２のねじれ角θ2は、式（１３）、（１４）で表される。
【数１３】
2011048074.tif 000015
（１３）
【数１４】
2011048074.tif 000016
（１４）
式（１３）と式（１４）を比較すれば分かるように、θ1とθ2はほとんど変わらない。
以上のことから、円形断面の弾性支持部２２は方形断面の弾性支持部２２に比べて、短い長さで同じ角変位を実現できることが分かる。すなわち、光偏向器１全体の回転軸Ａに沿う方向の幅を短くすることができる。
【００４９】
図７は、軸部材２０と支持部材３０に対して丸め処理を行った場合と行わなかった場合の、弾性支持部２２に破断が生じる偏向角を示したグラフである。駆動電流を上げていくに従って、偏角θoptが大きくなり、グラフの線が途切れたところの偏角θoptで、破断が生じたことを示している。グラフに示すように、丸め処理を行った場合（◆）は、θopt＝９０°程度まで持ちこたえたが、丸め処理を行わなかった場合（●）は、θopt＝５０°程度で破断してしまった。このように、丸め処理を行うことで、大きな走査角に耐えられる弾性支持部２２を得ることができる。
【００５０】
軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施した後、取付部２１に磁石４０と可動板１０を接合する。まず、磁石４０を取付部２１に接着剤を介して接合する。この時、磁石４０の貼り合わせ面の形状と取付部２１の貼り合わせ面の形状を同一にしておけば、位置あわせが容易になる。続いて、磁石４０の取付部２１に接着している面の反対側の面と、可動板１０の裏面とを接着剤を介して貼り合わせる。この時、磁石４０を可動板１０の裏面の凹部１２に嵌合するようにして接合させるため、容易に位置あわせを行うことができる。なお、可動板１０と磁石４０を接合してから、可動板１０と磁石４０からなる構造体を取付部２１に取付けてもよい。
【００５１】
さらに、可動板１０、軸部材２０、支持部材３０、及び磁石４０を含む構造体をホルダ５０に取り付けることにより、図４に示す光偏向器１が製造される。
【００５２】
なお、丸め処理には、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチング以外に、例えば水素アニール処理を用いても良い。水素アニールの場合は、例えば、１１００℃、５０Ｔｏｒｒ、毎分１リットルの水素雰囲気下で、キャリアガスとしてのアルゴンガスを毎分１リットル供給し、処理時間を５分とする。また、等方性ドライエッチングによって丸め処理を行うこともできる。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施すことにより、弾性支持部２２の表面を平滑化し、角部の丸めを行うことができる。また、弾性支持部２２と取付部２１の連結部、軸部材２０と支持部材３０との連結部の丸めも同時に行われ応力集中を緩和することができる。表面を平滑化することにより、加工時に表面に生じた亀裂を無くすことができる。これにより、亀裂部分からの破断、破損を防止することができる。また、角部および連結部を丸めることにより、弾性支持部２２の回転軸Ａに垂直な断面が曲面になる。弾性支持部２２の断面が曲面になることで、角部を有する場合に比べて、同じトルクで捩じったときに弾性支持部２２に生じるせん断応力が低減し、捩じりに対する強度が向上する。このため、大きな走査角に耐えられるようになる。
【００５４】
また、可動板１０は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、丸め処理によって可動板１０の表面が粗くなって反射率が低下したり、可動板１０が変形して光走査の精度が低下したりすることを防止できる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、可動板１０と取付部２１が磁石４０を介して連結される。磁石４０は剛性が高いので、取付部２１の剛性が高められる。また、連結の際、可動板１０の凹部１２に磁石４０が嵌合されるので、可動板１０と磁石４０とのアライメントが容易である。
【００５６】
なお、本実施形態では、軸部材２０と支持部材３０を一体形成し、軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施すようにしたが、軸部材２０と支持部材３０を異なる部材で別体で形成してもよい。この場合、軸部材２０に丸め処理を施した後で、別部材で形成した支持部材３０と接合するようにしてもよい。
【００５７】
実施の形態２．
図８（ａ）は、実施の形態２による可動板１０の上面図、図８（ｂ）は可動板１０の下面図である。なお、実施の形態１による光偏向器１と同一または対応する構成は同一の符号をもって表し、その説明を省略する。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、可動板１０の表面には、実施の形態１と同様に、入射した光を反射する反射膜１１が成膜されている。また、図８（ｂ）に示すように、可動板１０の裏面には、略中心部に介在部材１３が設けられている。介在部材１３は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより、可動板１０と一体形成されてもよいし、可動板１０とは異なる部材として形成し、接着剤などで可動板１０の裏面に接合されてもよい。なお、介在部材１３の形状は、平面視したときに取付部２１と略同一の形状に成形されるのが好ましい。
【００５９】
図９は、実施の形態２による光偏向器１の概略構成を示す側方断面図である。図９は実施の形態１の図４と同様の断面を表している。図９に示すように、取付部２１の一方の面（図９において下側の面）には、図示しない接着剤を介して磁石４０が接合されている。また、取付部２１の他方の面（図９において上側の面）には、図示しない接着剤を介して介在部材１３が接合されている。これにより、可動板１０が介在部材１３を介して取付部２１に連結される。ここで、取付部２１と可動板１０との間に介在部材１３の厚さ分だけ空間（スペース）が形成される。よって、介在部材１３の厚さを適切な値に設定することにより、光偏向器１は、取付部２１とともに可動板１０が軸Ａ周りに揺動するときに、可動板１０と枠部（フレーム）３２とが接触しない構造にすることが可能となる。なお、本実施形態では、可動板１０が介在部材１３を介して取付部２１に設けられるようにしたが、これに限定されず、可動板１０を取付部２１の他方の面に直接設けるようにしてもよい。
【００６０】
実施の形態２による光偏向器１の製造方法は、実施の形態１と基本的に同様である。可動板１０は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成し、表面に反射膜１１を形成する。
【００６１】
軸部材２０及び支持部材３０は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成される。エッチングにより軸部材２０及び支持部材３０の形状を形成した後、形成した構造体に丸め処理を施す。丸め処理は、実施の形態１と同様に、例えば、フッ酸、硝酸、及び酢酸を含む混酸によるエッチングを施すことにより行う。
【００６２】
次に、取付部２１に可動板１０を接合する。取付部２１に接着剤を介して介在部材１３接合する。この時、介在部材１３の形状を、平面視したときに取付部２１と略同一の形状に成形しておくことにより、容易に位置あわせを行うことができる。
【００６３】
また、取付部２１の介在部材１３を接合した面とは反対側の面に、接着剤を介して磁石４０を接合する。
【００６４】
さらに、可動板１０、軸部材２０、支持部材３０、及び磁石４０を含む構造体をホルダ５０に取り付けることにより、図９に示す光偏向器１が製造される。
【００６５】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施すことにより、弾性支持部２２の表面を平滑化し、角部の丸めを行うことができる。表面を平滑化することにより、加工時に表面に生じた亀裂を無くすことができる。また、弾性支持部２２と取付部２１の連結部、軸部材２０と支持部材３０との連結部の丸めも同時に行われ応力集中を緩和することができる。これにより、亀裂部分からの破断、破損を防止することができる。また、角部および連結部を丸めることにより、弾性支持部２２の回転軸Ａに垂直な断面が曲面になる。弾性支持部２２の断面が曲面になることで、角部を有する場合に比べて、同じトルクで捩じったときに弾性支持部２２に生じるせん断応力が低減し、捩じりに対する強度が向上する。このため、大きな走査角に耐えられるようになる。
【００６６】
また、可動板１０は異なる部材で形成されており、丸め処理は施さないので、丸め処理によって可動板１０の表面が粗くなって反射率が低下したり、可動板１０が変形して光走査の精度が低下したりすることを防止できる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、可動板１０と取付部２１が介在部材１３を介して連結される。介在部材１３の形状は、平面視したときに取付部２１と略同一の形状に成形されているので、可動板１０と取付部２１とのアライメントが容易である。
【００６８】
なお、本実施形態では、軸部材２０と支持部材３０を一体形成し、軸部材２０と支持部材３０に丸め処理を施すようにしたが、軸部材２０と支持部材３０を異なる部材で別体で形成してもよい。この場合、軸部材２０に丸め処理を施した後で、別部材で形成した支持部材３０と接合するようにしてもよい。
【００６９】
（表示装置）
本発明に係る光偏向器１の応用例として、投射型の表示装置を説明する。図１０は、投射型の表示装置の概略構成を示す図である。図１０に示す表示装置は、水平走査ミラーとして本発明に係る光偏向器１を用いている。
【００７０】
図７に示す表示装置は、光偏向器１の他に、レーザ光源１０１と、ダイクロイックミラー１０２と、フォトダイオード１０３と、垂直ミラー１０４とを備える。
【００７１】
レーザ光源１０１は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源１０１Ｒと、青色レーザ光を出射する青色レーザ光源１０１Ｂと、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源１０１Ｇとを有する。ただし、２色以下又は４色以上のレーザ光源を用いてもよい。
【００７２】
ダイクロイックミラー１０２は、赤色レーザ光源１０１Ｒからの赤色レーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２Ｒと、青色レーザ光を反射し赤色レーザ光を透過させるダイクロイックミラー１０２Ｂと、緑色レーザ光を反射し青色レーザ光及び赤色レーザ光を透過させるダイクロイックミラー１０２Ｇとを有する。この３種のダイクロイックミラー１０２により、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の合成光が振動ミラー１に入射する。
【００７３】
フォトダイオード１０３は、各ダイクロイックミラー１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂに反射されずに透過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の光量を検出する。
【００７４】
光偏向器１は、ダイクロイックミラー１０２から送られたレーザ光を水平方向（軸線Ｘの垂直方向）に走査する。光偏向器１は、上述したように、ＭＥＭＳにより形成された、共振型ミラーである。
【００７５】
垂直ミラー１０４は、光偏向器１により反射されたレーザ光を垂直方向に走査する。垂直ミラー１０４は、例えば、ガルバノミラーにより構成される。ガルバノミラーとはミラーに軸を付け、電気振動に応じてミラーの回動角を変えられるようにした偏向器である。光偏向器１によるレーザ光の水平走査、及び垂直ミラー１０４によるレーザ光の垂直走査により画像が表示される。
【００７６】
本実施形態に係る表示装置は、上記のレーザ光源１０１、光偏向器１、垂直ミラー１０４の駆動制御系として、さらに、レーザ光源１０１を駆動するレーザ駆動手段１１０と、光偏向器１を駆動する水平ミラー駆動手段１１１と、垂直ミラー１０４を駆動する垂直ミラー駆動手段１１２と、全体の動作の制御を担う制御手段１１３と、記憶手段１１４とを有する。
【００７７】
制御手段１１３は、パーソナルコンピュータや携帯電話等の各種の映像ソース１１５から送られた画像情報に基づいて、これらの画像を表示すべく、レーザ駆動手段１１０、水平ミラー駆動手段１１１、垂直ミラー駆動手段１１２の動作を制御する。
【００７８】
記憶手段１１４は、例えば、各種のプログラムを収納するＲＯＭと、変数等を収納するＲＡＭと、不揮発性メモリとにより構成される。
【００７９】
本実施形態に係る光偏向器１を表示装置に適用することにより、表示性能の良好な表示装置を実現できる。
【００８０】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、可動板は円形以外の多角形でもよい。また、実施の形態１，２では、１次元１自由度で駆動するタイプの可動板を例示したが、２次元に駆動するタイプの可動板であってもよく、また、１次元２自由度で駆動するタイプの可動板であってもよい。２次元に駆動するタイプの振動ミラーを用いた場合には、垂直ミラー１０４は不要である。
また、光偏向器１は、表示装置以外にもレーザプリンタ等に適用可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光偏向器、１０ 可動板、１１ 反射膜、１２ 凹部、１３ 介在部材、２０  軸部材、２１ 取付部、２２ 弾性支持部、３０ 支持部材、３１ 固定部、３２ 枠部、４０ 磁石、４１ コイル、５０ ホルダ、５１ 底部、１０１  レーザ光源、１０１Ｒ  赤色レーザ光源、１０１Ｂ  青色レーザ光源、１０１Ｇ  緑色レーザ光源、１０２  ダイクロイックミラー、１０２Ｒ  ダイクロイックミラー、１０２Ｂ  ダイクロイックミラー、１０２Ｇ  ダイクロイックミラー、１０３  フォトダイオード、１０３Ｒ  フォトダイオード、１０３Ｂ  フォトダイオード、１０３Ｇ  フォトダイオード、１０４  垂直ミラー、１１０  レーザ駆動手段、１１１  水平ミラー駆動手段、１１２  垂直ミラー駆動手段、１１３  制御手段、１１４  記憶手段、１１５  映像ソース、Ａ  軸
【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】
2011048074.tif 000025
【図１０】
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