(57)【要約】【課題】振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることが可能な振動ミラー素子を提供する。【解決手段】この携帯型プロジェクタ１００（プロジェクタ機能を有する電子機器）は、少なくとも軸線２００回りに揺動可能なミラー１０と、ミラー１０に接続され、変形することによってミラー１０を揺動させる第１駆動ユニット２０と、第１駆動ユニット２０トに接続され、第１駆動ユニット２０を支持する第１支持部３０とを備え、ミラー１０、第１駆動ユニット２０および第１支持部３０の基材は、金属からなる共通のステンレス基材１１により構成されており、ステンレス基材１１の第１駆動ユニット２０に対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材９０が接合されておらず、ステンレス基材１１の少なくとも第１支持部３０に対応する部分にはシリコンからなる補強部材９０が接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、
前記ミラー部に接続され、変形することによって前記ミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、
前記第１駆動ユニットに接続され、前記第１駆動ユニットを支持する第１支持部とを備え、
前記ミラー部、前記第１駆動ユニットおよび前記第１支持部の基材は、金属からなる共通の金属基材により構成されており、
前記金属基材の前記第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材が接合されておらず、前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分には前記シリコンからなる補強部材が接合されている、振動ミラー素子。
【請求項２】
前記金属基材の前記ミラー部に対応する部分には、前記シリコンからなる補強部材が接合されている、請求項１に記載の振動ミラー素子。
【請求項３】
前記金属基材に接合される前記シリコンからなる補強部材は、前記金属基材の厚みよりも大きい厚みを有する、請求項１または２に記載の振動ミラー素子。
【請求項４】
前記第１駆動ユニットは、電圧が印加されることにより変形される圧電体を有しており、
前記圧電体は、電極として機能する前記金属基材上に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動ミラー素子。
【請求項５】
前記第１駆動ユニットは、前記ミラー部に一方端部側が接続され、前記ミラー部を揺動可能に連結するミラー連結部と、前記ミラー連結部の他方端部側と接続される梁部と、前記梁部の一方端部および他方端部とそれぞれ接続され、前記ミラー部を揺動させる第１駆動部とを含み、
前記金属基材の少なくとも前記第１駆動部に対応する部分には、前記シリコンからなる補強部材が接合されておらず、前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分には前記シリコンからなる補強部材が接合されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動ミラー素子。
【請求項６】
前記第１支持部を前記第１軸線に略直交する第２軸線回りに揺動させる第２駆動ユニットと、
前記第２駆動ユニットに接続され、前記第２駆動ユニットを支持する第２支持部とをさらに備え、
前記ミラー部、前記第１駆動ユニットおよび前記第１支持部の基材に加えて、前記第２駆動ユニットおよび前記第２支持部の基材も、前記共通の金属基材により構成されており、
前記金属基材の前記第２駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部には前記シリコンからなる補強部材が接合されておらず、前記金属基材の少なくとも前記第２支持部に対応する部分には前記シリコンからなる補強部材が接合されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動ミラー素子。
【請求項７】
前記第２駆動ユニットは、前記第１軸線に略平行な方向に延びるように設けられ、前記第１支持部を揺動させる複数の第２駆動部を含み、
前記第２支持部は、前記複数の第２駆動部のそれぞれを接続する複数の接続部と、前記第２駆動部を固定するための固定部とを含み、
前記金属基材の第２駆動部に対応する部分には、前記シリコンからなる補強部材が接合されておらず、前記金属基材の少なくとも前記複数の接続部および前記固定部に対応する部分には、前記シリコンからなる補強部材が接合されている、請求項６に記載の振動ミラー素子。
【請求項８】
少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、前記ミラー部に接続され、変形することによって前記ミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、前記第１駆動ユニットに接続され、前記第１駆動ユニットを支持する第１支持部との基材を構成する金属からなる共通の金属基材を形成する工程と、
前記金属基材にシリコン層を接合する工程と、
前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分の前記シリコン層を残した状態で、前記金属基材の前記第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部において前記シリコン層を除去することによって、前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分に前記シリコンからなる補強部材を設ける工程とを備える、振動ミラー素子の製造方法。
【請求項９】
前記シリコン層を接合する工程は、複数個の前記金属基材に、一体的に形成された前記シリコンウエハを接合する工程を含み、
前記シリコンからなる補強部材を設ける工程は、各々の前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する前記シリコンウエハの部分を残した状態で、前記金属基材の前記第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部に対応する前記シリコンウエハの部分をエッチングにより除去することによって、前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分に前記シリコンからなる補強部材を設ける工程を含み、
前記シリコンからなる補強部材が設けられた前記複数個の前記金属基材を個々の前記金属基材ごとに分割する工程をさらに備える、請求項８に記載の振動ミラー素子の製造方法。
【請求項１０】
レーザ光を発するレーザ光発生部と、
入力された映像を解析して、画素情報を認識する制御部と、
レーザ光を走査する振動ミラー素子とを備え、
前記振動ミラー素子は、
少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、
前記ミラー部に接続され、変形することによって前記ミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、
前記第１駆動ユニットに接続され、前記第１駆動ユニットを支持する第１支持部とを備え、
前記ミラー部、前記第１駆動ユニットおよび前記第１支持部の基材は、金属からなる共通の金属基材により構成されており、
前記金属基材の前記第１駆動ユニットに対応する部分のうち少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材が接合されておらず、前記金属基材の少なくとも前記第１支持部に対応する部分には前記シリコンからなる補強部材が接合されている、プロジェクタ機能を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動ミラー素子、振動ミラー素子の製造方法およびプロジェクタ機能を有する電子機器に関し、特に、ミラー部が揺動可能な振動ミラー素子、振動ミラー素子の製造方法およびプロジェクタ機能を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラー部が揺動可能な振動ミラー素子が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、Ｘ軸（第１軸線）回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる基板（第１駆動ユニット）とを備えた光走査装置（振動ミラー素子）が開示されている。また、ミラー部および基板は、金属からなる共通の基材により構成されており、基板は、基板とは異なる基材で構成される支持部材により支持されている。そして、支持部材は基板よりも大きい厚みを有するように形成されることにより基板を支持するのに十分な剛性を確保している。
【０００４】
また、上記特許文献２には、軸ｘ１（第１軸線）回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる第１のアクチュエータ（第１駆動ユニット）と、第１のアクチュエータに接続され、第１のアクチュエータを支持する可動枠（第１支持部）とを備えた光偏向器（振動ミラー素子）が開示されている。また、ミラー部、第１のアクチュエータおよび可動枠は、単結晶シリコン、酸化シリコンおよび単結晶シリコンを順番に貼り合わせて構成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）からなる共通のＳＯＩ基板（基材）により構成されている。また、上記特許文献２の光偏向器では、ＳＯＩ基板が部分的に異なる厚みを有するようにエッチングされることによって、変形する第１のアクチュエータに対応する部分が可動枠よりも小さい厚みを有するように形成されている。これにより、第１のアクチュエータを容易に変形させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９３１１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１６９２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の光走査装置では、ミラー部および基板と共に支持部材にも金属からなる共通の基材を用いた場合には、支持部材が基板およびミラー部と共に共振してしまう。そのため、ミラー部を揺動させるために基板を変形させる振動エネルギーが支持部材の変形にも消費されるので、その分、基板の変形量が小さくなってミラー部の振れ角が減少する。一方、基材の厚みを大きくして支持部材の剛性を高めた場合には、基板の剛性も大きくなって変形しにくくなるので、ミラー部の振れ角が減少する。したがって、上記特許文献１に記載の光走査装置では、ミラー部および基板と共に支持部材にも金属からなる共通の基材を用いた場合には、ミラー部の振れ角を大きくすることが困難であるという問題点がある。なお、金属からなる基材を用いる場合には、エッチングなどにより、部分的に異なる厚みに形成することは困難である。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の光偏向器では、ミラー部、第１のアクチュエータおよび可動枠の共通の基材としてＳｉ層を含むＳＯＩ基板が用いられているので、Ｓｉ層のエッチングにより可動枠よりも第１のアクチュエータの厚みを容易に小さくすることが可能である一方、Ｓｉが脆性材料であるため、Ｓｉを基材として用いた場合には金属材料と比べて振動に対する耐久性が劣るという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることが可能な振動ミラー素子、振動ミラー素子の製造方法およびプロジェクタ機能を有する電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の局面による振動ミラー素子は、少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、第１駆動ユニットに接続され、第１駆動ユニットを支持する第１支持部とを備え、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部の基材は、金属からなる共通の金属基材により構成されており、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材が接合されておらず、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材が接合されている。
【００１０】
この発明の第１の局面による振動ミラー素子では、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部の基材を、金属からなる共通の金属基材により構成するとともに、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材を接合しないで、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材を接合することによって、変形可能な第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部の剛性を小さくすることができるとともに、シリコンからなる補強部材により、少なくとも第１駆動ユニットを支持する第１支持部の剛性を高めることができる。これにより、ミラー部を振動させる際に、少なくとも第１駆動ユニットの一部を共振させながら、第１支持部を共振させないようにすることができるので、第１駆動ユニットを変形させるための振動エネルギーが第１支持部により消費されてしまうのを抑制することができる。その結果、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。また、ミラー部の振れ角を大きくすることができるので、ミラー部を所定の角度で揺動させる場合に、より低い消費電力でミラー部を所望の振れ角で揺動させることができる。また、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部が共に共通の金属基材により構成されるので、Ｓｉなどの脆性材料からなる基材を用いた場合とは異なり、振動に対する耐久性を高めることができる。したがって、第１の局面による振動ミラー素子では、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。
【００１１】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、金属基材のミラー部に対応する部分には、シリコンからなる補強部材が接合されている。このように構成すれば、ミラー部の剛性が高められるので、ミラー部の変形を抑制することができる。これにより、ミラー部が反射するビームが歪むのを抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、金属基材に接合されるシリコンからなる補強部材は、金属基材の厚みよりも大きい厚みを有する。このように構成すれば、補強部材が接合される第１支持部の剛性を容易に高めることができるので、容易に、第１支持部により振動エネルギーが消費されるのを抑制してミラー部の振れ角を大きくすることができる。
【００１３】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、第１駆動ユニットは、電圧が印加されることにより変形される圧電体を有しており、圧電体は、電極として機能する金属基材上に設けられている。このように構成すれば、金属基材を圧電体に電圧を印加するための電極としても流用することができるので、専用の電極部材を別途設ける必要がなく、その分、部品点数を削減することができる。
【００１４】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、第１駆動ユニットは、ミラー部に一方端部側が接続され、ミラー部を揺動可能に連結するミラー連結部と、ミラー連結部の他方端部側と接続される梁部と、梁部の一方端部および他方端部とそれぞれ接続され、ミラー部を揺動させる第１駆動部とを含み、金属基材の少なくとも第１駆動部に対応する部分には、シリコンからなる補強部材が接合されておらず、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材が接合されている。このように構成すれば、ミラー部を揺動させる第１駆動部の剛性を低くし、かつ、シリコンからなる補強部材により第１支持部の剛性を高めることができるので、ミラー部の振れ角を確実に大きくすることができる。
【００１５】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、第１支持部を第１軸線に略直交する第２軸線回りに揺動させる第２駆動ユニットと、第２駆動ユニットに接続され、第２駆動ユニットを支持する第２支持部とをさらに備え、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部の基材に加えて、第２駆動ユニットおよび第２支持部の基材も、共通の金属基材により構成されており、金属基材の第２駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材が接合されておらず、金属基材の少なくとも第２支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材が接合されている。このように構成すれば、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットによりミラー部を第１軸線および第２軸線回りの両方に揺動させることができる。また、第１軸線側のみならず、第２軸線側についても、第２駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部の剛性を小さくすることができるとともに、シリコンからなる補強部材により、第２駆動ユニットを支持する第２支持部の剛性を高めることができるので、第１軸線回りの振れ角に加えて、第２軸線回りの振れ角も大きくすることができる。また、第１軸線回りおよび第２軸線回りの両方にミラー部を揺動させることが可能なように構成しながら、振動に対する耐久性を確保することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、第２駆動ユニットは、第１軸線に略平行な方向に延びるように設けられ、第１支持部を揺動させる複数の第２駆動部を含み、第２支持部は、複数の第２駆動部のそれぞれを接続する複数の接続部と、第２駆動部を固定するための固定部とを含み、金属基材の第２駆動部に対応する部分には、シリコンからなる補強部材が接合されておらず、金属基材の少なくとも複数の接続部および固定部に対応する部分には、シリコンからなる補強部材が接合されている。このように構成すれば、第１軸線側と同様に、複数の第２駆動部の剛性を低くし、かつ、シリコンからなる補強部材により複数の接続部および固定部の剛性を高めることができるので、第１軸線回りの振れ角のみならず、第２軸線回りの振れ角も確実に大きくすることができる。
【００１７】
この発明の第２の局面による振動ミラー素子の製造方法は、少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、第１駆動ユニットに接続され、第１駆動ユニットを支持する第１支持部との基材を構成する金属からなる共通の金属基材を形成する工程と、金属基材にシリコン層を接合する工程と、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分のシリコン層を残した状態で、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部においてシリコン層を除去することによって、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にシリコンからなる補強部材を設ける工程とを備える。
【００１８】
この発明の第２の局面による振動ミラー素子の製造方法では、少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、第１駆動ユニットに接続され、第１駆動ユニットを支持する第１支持部との基材を構成する金属からなる共通の金属基材を形成する工程と、金属基材にシリコン層を接合する工程と、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分のシリコン層を残した状態で、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部においてシリコン層を除去することによって、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にシリコンからなる補強部材を設ける工程とを設けることによって、変形可能な第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部の剛性を小さくすることができるとともに、シリコンからなる補強部材により、少なくとも第１駆動ユニットを支持する第１支持部の剛性を高めることができる。これにより、ミラー部を振動させる際に、少なくとも第１駆動ユニットの一部を共振させながら、第１支持部を共振させないようにすることができるので、第１駆動ユニットを変形させるための振動エネルギーが第１支持部により消費されてしまうのを抑制することができる。その結果、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。また、ミラー部の振れ角を大きくすることができるので、ミラー部を所定の角度で揺動させる場合に、より低い消費電力でミラー部を所望の振れ角で揺動させることができる。また、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部が共に共通の金属基材により構成されるので、Ｓｉなどの脆性材料からなる基材を用いた場合とは異なり、振動に対する耐久性を高めることができる。したがって、第２の局面による振動ミラー素子の製造方法では、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることが可能な振動ミラー素子を得ることができる。また、金属基材に接合されたシリコン層を部分的に除去することによって、金属基材の所定の位置だけにシリコンからなる補強部材を容易に設けることができる。
【００１９】
上記第２の局面による振動ミラー素子の製造方法において、好ましくは、シリコン層を接合する工程は、複数個の金属基材に、一体的に形成されたシリコンウエハを接合する工程を含み、シリコンからなる補強部材を設ける工程は、各々の金属基材の少なくとも第１支持部に対応するシリコンウエハの部分を残した状態で、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部に対応するシリコンウエハの部分をエッチングにより除去することによって、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にシリコンからなる補強部材を設ける工程を含み、シリコンからなる補強部材が設けられた複数個の金属基材を個々の金属基材ごとに分割する工程をさらに備える。このように構成すれば、一体的に形成されたシリコンウエハを用いて複数個の金属基材にシリコンからなる補強部材を同時に設けることができるので、容易に、複数個の振動ミラー素子を生産することができる。また、複数個の金属基材のそれぞれにシリコン層を接合してシリコンからなる補強部材を設ける場合とは異なり、１枚のシリコンウエハから複数個の金属基材のそれぞれにシリコンからなる補強部材を設けることができるので、製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
この発明の第３の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器は、レーザ光を発するレーザ光発生部と、入力された映像を解析して、画素情報を認識する制御部と、レーザ光を走査する振動ミラー素子とを備え、振動ミラー素子は、少なくとも第１軸線回りに揺動可能なミラー部と、ミラー部に接続され、変形することによってミラー部を揺動させる第１駆動ユニットと、第１駆動ユニットに接続され、第１駆動ユニットを支持する第１支持部とを備え、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部の基材は、金属からなる共通の金属基材により構成されており、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうち少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材が接合されておらず、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材が接合されている。
【００２１】
この発明の第３の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器では、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部の基材を、金属からなる共通の金属基材により構成するとともに、金属基材の第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部にはシリコンからなる補強部材を接合しないで、金属基材の少なくとも第１支持部に対応する部分にはシリコンからなる補強部材を接合することによって、変形可能な第１駆動ユニットに対応する部分のうちの少なくとも一部の剛性を小さくするとともに、シリコンからなる補強部材により、少なくとも第１駆動ユニットを支持する第１支持部の剛性を高めることができる。これにより、ミラー部を振動させる際に、少なくとも第１駆動ユニットの一部を共振させながら、第１支持部を共振させないようにすることができるので、第１駆動ユニットを変形させるための振動エネルギーが第１支持部により消費されてしまうのを抑制することができる。その結果、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。また、ミラー部の振れ角を大きくすることができるので、ミラー部を所定の角度で揺動させる場合に、より低い消費電力でミラー部を所望の振れ角で揺動させることができる。また、ミラー部、第１駆動ユニットおよび第１支持部が共に共通の金属基材により構成されるので、Ｓｉなどの脆性材料からなる基材を用いた場合とは異なり、振動に対する耐久性を高めることができる。したがって、第３の局面によるプロジェクタ機能を有する電子機器では、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。その結果、振動ミラー素子によりレーザ光の走査範囲を大きくすることができるので、より大きい範囲に画像を投影することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上記のように、振動ミラー素子の振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー部の振れ角を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による振動ミラー素子が組み込まれた携帯型プロジェクタのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の構造を示した斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の構造を示した平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の構造を示した分解斜視図である。
【図５】図３の軸線２００に沿った断面図である。
【図６】図３の軸線３００に沿った断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の圧電体が設けられる部分を示した拡大断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の裏面の構造を示した平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による振動ミラー素子がａ１側に傾斜した状態を示した斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態による振動ミラー素子がＢ１側に傾斜した状態を示した斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態による振動ミラー素子がＢ２側に傾斜した状態を示した斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態による振動ミラー素子のステンレス基材を示した斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の圧電体をスパッタした状態を示した斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の圧電体をスパッタした状態を示した断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の上部電極をスパッタした状態を示した斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態による振動ミラー素子の上部電極をスパッタした状態を示した断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による振動ミラー素子のシリコンウエハを複数の振動ミラー素子に接合した状態を示した斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態による振動ミラー素子のシリコンウエハを接合した複数の振動ミラー素子のうちの１つの振動ミラー素子の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
まず、図１〜図１８を参照して、本発明の一実施形態による携帯型プロジェクタ１００の構成について説明する。
【００２６】
本発明の一実施形態による携帯型プロジェクタ１００は、図１に示すように、レーザ光を走査する振動ミラー素子１と、端子２を介して外部から入力された映像を解析して、画素情報を認識する制御部３と、赤色のレーザ光を発生させる赤色レーザダイオード４と、青色のレーザ光を発生させる青色レーザダイオード５と、緑色のレーザ光を発生させる緑色レーザダイオード６と、制御部３において認識された画素情報に基づいて、赤色レーザダイオード４、青色レーザダイオード５および緑色レーザダイオード６の発するレーザ光の階調を制御するレーザ制御部７とが設けられている。また、赤色レーザダイオード４、青色レーザダイオード５および緑色レーザダイオード６は、本発明の「レーザ光発生部」の一例である。なお、携帯型プロジェクタ１００は、本発明の「プロジェクタ機能を有する電子機器」の一例である。
【００２７】
ここで、本実施形態では、振動ミラー素子１は、図２および図３に示すように、光を走査するミラー１０と、ミラー１０を揺動させる第１駆動ユニット２０と、第１駆動ユニット２０を支持する第１支持部３０とを備えている。また、振動ミラー素子１は、第１支持部３０に接続される一対の第２駆動ユニット４０および５０と、第２駆動ユニット４０および５０を支持する第２支持部６０とを備えている。ミラー１０と、第１駆動ユニット２０と、第１支持部３０と、第２駆動ユニット４０および５０と、第２支持部６０とに対応する部分の基材は、ステンレスからなる共通のステンレス基材１１により一体的に形成されている。また、振動ミラー素子１は、図４に示すように、上側（Ｚ１方向側）から、上部電極８０、圧電体７０、ステンレス基材１１および補強部材９０が積層されて形成されている。また、振動ミラー素子１は、平面視で、全体として略長方形形状に形成されている。また、ステンレス基材１１は、約３０μｍ以上約４０μｍ以下の厚みｔ１（図５および図６参照）を有している。また、ステンレス基材１１は、後述する固定部６５に対応する部分おいて、図示しない端子によって外部と電気的に接続されている。なお、ミラー１０は、本発明の「ミラー部」の一例である。また、ステンレス基材１１は、本発明の「金属基材」の一例である。
【００２８】
第１駆動ユニット２０は、図２および図３に示すように、ミラー１０を揺動可能に連結するねじり変形可能なトーションバー２１ａおよび２１ｂと、トーションバー２１ａおよび２１ｂと接続される撓み変形可能なバー２２ａおよび２２ｂと、バー２２ａおよび２２ｂの端部にそれぞれ接続される第１駆動部２３ａおよび２３ｂとを備えている。なお、トーションバー２１ａおよび２１ｂは、本発明の「第１駆動ユニット」および「ミラー連結部」の一例である。また、バー２２ａおよび２２ｂは、本発明の「第１駆動ユニット」および「梁部」の一例である。また、第１駆動部２３ａおよび２３ｂは、本発明の「第１駆動ユニット」の一例である。
【００２９】
２つのトーションバー２１ａおよび２１ｂは、図２および図３に示すように、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、トーションバー２１ａおよび２１ｂのＹ方向の内側の端部は、それぞれ、ミラー１０に接続されている。また、図９に示すように、トーションバー２１ａおよび２１ｂは、ねじり変形することによりミラー１０を第１支持部３０に対して相対的に軸線２００（図２参照）回りに揺動可能に連結している。なお、軸線２００は、本発明の「第１軸線」の一例である。
【００３０】
２つのバー２２ａおよび２２ｂは、図２および図３に示すように、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、バー２２ａおよび２２ｂは、それぞれ、トーションバー２１ａおよび２１ｂのＹ方向の外側の端部と接続されている。
【００３１】
第１駆動部２３ａおよび２３ｂは、それぞれ、図２、図３、図１０および図１１に示すように、バー２２ａおよび２２ｂの両端部に接続されている。第１駆動部２３ａおよび２３ｂは、圧電体７０（図５〜図７参照）に電圧が印加されることによって撓み変形するように構成されている。第１駆動部２３ａおよび２３ｂの撓み変形によって、図２に示すように、ミラー１０が軸線２００回りにａ１方向およびａ２方向に揺動されるように構成されている。また、ミラー１０は、共振によってバー２２ａおよび２２ｂの傾斜以上に傾斜されるように構成されている。
【００３２】
第１支持部３０は、図２、図３、図１０および図１１に示すように、第１駆動部２３ａに接続される軸部３１ａと、第１駆動部２３ｂに接続される軸部３１ｂと、軸部３１ａおよび軸部３１ｂに接続される枠体３２とを備えている。軸部３１ａおよび３１ｂは、軸線３００（図３参照）の方向（Ｘ方向）に延びるように形成されている。軸部３１ａおよび３１ｂは、それぞれ、第１駆動部２３ａおよび２３ｂを支持するように接続されている。枠体３２は、第１駆動部２３ａおよび２３ｂを囲むように略矩形形状に形成されている。なお、図２に示すように、軸線２００と軸線３００とは、平面視で、共にミラー１０の中心Ｒを通るとともに、互いに直交する。なお、軸線３００は、本発明の「第２軸部」の一例である。
【００３３】
第２駆動ユニット４０は、図２、図３、図１０および図１１に示すように、第１駆動ユニット２０の軸部３１ａに接続される第２駆動部４１、４２、４３、４４および４５を備えている。また、第２駆動ユニット５０は、第１駆動ユニット２０の軸部３１ｂに接続される第２駆動部５１、５２、５３、５４および５５を備えている。また、第２駆動ユニット４０および５０は、第２支持部６０により支持されている。
【００３４】
ここで、図３に示すように、第１駆動ユニット２０のＸ１側に形成された第２駆動ユニット４０と第１駆動ユニット２０のＸ２側に形成された第２駆動ユニット５０とは、互いに、ミラー１０の中心Ｒを中心として、略点対称の形状を有するように構成されている。すなわち、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４１〜４５は、ミラー１０の中心Ｒを中心として１８０度回転されることによって、それぞれ、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５１〜５５と略重なる位置に配置されている。また、第２駆動ユニット４０の接続部６１〜６４は、ミラー１０の中心Ｒを中心として１８０度回転されることによって、それぞれ、第２駆動ユニット５０の接続部６６〜６９と略重なるような位置関係に配置されている。このため、これ以降は、第２駆動ユニット４０の構成について説明し、第２駆動ユニット５０についてはその説明を省略する。
【００３５】
第２駆動ユニット４０の第２駆動部４１〜４５は、図２、図３および図８に示すように、軸線２００（図３参照）に略平行な方向（Ｙ方向）に延びるように構成されている。また、第２駆動部４１〜４５は、Ｘ方向に互いに所定の間隔を隔てて設けられている。第２駆動部４１〜４５は、電圧が印加されることによって変形するように構成されている。また、第２駆動部４１〜４５は、変形することにより第１支持部３０を軸線２００（図３参照）に略直交する軸線３００回りにＢ１方向およびＢ２方向に揺動させるように構成されている。また、第１駆動ユニット２０は、約３０ｋＨｚの周波数で駆動され、ミラー１０とトーションバー２１ａおよび２１ｂとを共振させるように構成されている。一方、第２駆動ユニット４０および５０は、約６０Ｈｚの周波数で駆動され、ミラー１０とトーションバー２１ａおよび２１ｂとを共振させないように構成されている。なお、第２駆動部４１〜４５は、本発明の「第２駆動ユニット」の一例である。また、軸線３００は、本発明の「第２軸線」の一例である。
【００３６】
第２駆動ユニット４０に接続され、第２駆動ユニット４０を支持する第２支持部６０は、図２、図３、図１０および図１１に示すように、４つの接続部６１〜６４と、枠形状を有する固定部６５とを含んでいる。枠形状の固定部６５の内側には、ミラー１０と第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット４０とが収められるように構成されている。また、固定部６５は、第２駆動部４５に接続されている。４つの接続部６１〜６４と、固定部６５とは、５つの第２駆動部４１〜４４および４５に電圧が印加された場合でも、ほぼ変形しないように構成されている。接続部６１は、第２駆動部４１および４２を接続するように構成されている。また、接続部６２は、第２駆動部４２および４３を接続するように構成されている。また、接続部６３は、第２駆動部４３および４４を接続するように構成されている。また、接続部６４は、第２駆動部４４および４５を接続するように構成されている。なお、接続部６１〜６４は、本発明の「第２支持部」の一例である。なお、固定部６５は、本発明の「第２支持部」の一例である。
【００３７】
また、図５、図６および図１３に示すように、電極としての機能を果たすステンレス基材１１の第１駆動部２３ａおよび２３ｂと、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５の一部に対応する部分との上面（Ｚ１方向）側には、それぞれ、圧電体７０が形成されている。圧電体７０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から構成されている。また、圧電体７０は、図５および図６に示すように、Ｚ方向に約３μｍの厚みｔ２を有している。
【００３８】
圧電体７０は、膜厚方向（Ｚ方向）に分極されることによって、電圧を印加されるとＹ方向に伸縮変形するように構成されている。具体的には、圧電体７０は、印加される電圧の位相に応じて圧電体７０の下面側（Ｚ２側）が上面側（Ｚ１側）よりも収縮または圧電体７０の上面側（Ｚ１側）が下面側（Ｚ２側）よりも収縮して変形するように構成されている。また、第２駆動部４１、４３および４５と、第２駆動部４２および４４とは、逆位相の電圧が印加されるように構成されている。また、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４１、４３および４５と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５２および５４とは、同じ位相の電圧が印加されるように構成されている。また、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４２および４４と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５１、５３および５５とは、同じ位相の電圧が印加されるように構成されている。この結果、第２駆動ユニット４０および５０は、互いに逆の駆動を行うように構成されている。
【００３９】
また、圧電体７０の上面上には、図５〜図７および図１５に示すように、それぞれ、上部電極８０が形成されている。上部電極８０は、ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、ａｕまたはＰｔなどの導電性のある金属材料からなる。また、上部電極８０は、それぞれ、図示しない端子によって外部と電気的に接続されている。また、上部電極８０は、Ｚ方向に約１００ｎｍの厚みｔ３（図５参照）を有している。
【００４０】
また、図５、図６および図８に示すように、シリコンからなる補強部材９０は、ミラー１０と、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５とに対応する部分のステンレス基材１１の裏側（Ｚ２方向側）に接合されている。すなわち、変形可能に構成されているトーションバー２１ａおよび２１ｂと、バー２２ａおよび２２ｂと、第１駆動部２３ａおよび２３ｂと、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５とに対応する部分のステンレス基材１１の裏側（Ｚ２方向側）には、シリコンからなる補強部材９０が接合されていない。また、シリコンからなる補強部材９０は、たとえばＣｙｃｌｏｔｅｎｅ(登録商標)からなる接着剤によりステンレス基材１１に接合されている。また、図５および図６に示すように、補強部材９０は、約２００μｍ以上約３００μｍ以下の厚みｔ４を有している。シリコンからなる補強部材９０は、ステンレス基材１１の厚みｔ１よりも大きい厚みｔ４を有するように構成されている。
【００４１】
次に、図２、図９〜図１１を参照して、本発明の一実施形態による振動ミラー素子１の駆動動作を説明する。
【００４２】
まず、軸線２００回りの駆動について説明する。図９に示すように、第１駆動部２３ａが伸長するような電圧を第１駆動部２３ａに印加するとともに、第１駆動部２３ｂが収縮するような電圧を第１駆動部２３ｂに印加すると、第１駆動部２３ａは、中央部が端部よりも上方に位置する（上方に突出する）ように凸形状に変形されるとともに、第１駆動部２３ｂは、中央部が端部よりも下方に位置する（下方に突出する）ように凹形状に変形される。
【００４３】
これにより、図９に示すように、バー２２ａおよび２２ｂは、それぞれ、上面がＸ１方向に向くように傾斜する。バー２２ａおよび２２ｂの傾斜に伴って、トーションバー２１ａおよび２１ｂは、Ｘ１方向に向かって傾斜するような状態になる。さらに、ミラー１０とトーションバー２１ａおよび２１ｂとの共振周波数と、第１駆動部２３ａおよび２３ｂに印加する電圧の周波数とを略一致させていることにより、ミラー１０とトーションバー２１ａおよび２１ｂとは共振する。これにより、トーションバー２１ａおよび２１ｂにはａ１方向にねじられる力が加えられ、ミラー１０は、バー２２ａおよび２２ｂの傾斜角度よりも大きい角度でａ１方向に揺動される。
【００４４】
一方、第１駆動部２３ａが収縮するような電圧を第１駆動部２３ａに印加するとともに、第１駆動部２３ｂが伸長するような電圧を第１駆動部２３ｂに印加した場合には、第１駆動部２３ａは、中央部が端部よりも下方に位置するように凹形状に変形されるとともに、第１駆動部２３ｂは、中央部が端部よりも上方に位置するように凸形状に変形される。これにより、上記ａ１方向の振れとは反対方向の動作によって、バー２２ａおよび２２ｂは、それぞれ、上面がＸ２方向に向くように傾斜する。この場合、トーションバー２１ａおよび２１ｂには共振によりａ２方向にねじられる力が加えられ、ミラー１０は、バー２２ａおよび２２ｂの傾斜角度よりも大きい角度でａ２方向に揺動される。
【００４５】
次に、軸線３００回りの駆動について説明する。図２に示すような第２駆動ユニット４０および５０が非駆動状態であることにより水平に保たれている状態から、図１０に示すように、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４１、４３および４５と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５２および５４とに、圧電体７０の上面側（Ｚ１側）が下面側（Ｚ２側）よりも収縮されるような電圧を印加する。一方、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４２および４４と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５１、５３および５５とに、第２駆動部４１、４３、４５、５２および５４に印加された電圧とは逆の位相である圧電体７０の下面側（Ｚ２側）が上面側（Ｚ１側）よりも収縮されるような電圧を印加する。
【００４６】
これにより、図１０に示すように、第２駆動ユニット４０において、第２駆動部４１、４３および４５は、それぞれ、端部Ｓ１、端部Ｓ６および端部Ｓ１０が、端部Ｓ３、端部Ｓ７および端部Ｓ２に対して上方（Ｚ１側）に傾斜するように変形される。一方、第２駆動部４２および４４は、それぞれ、端部Ｓ４および端部Ｓ８が、端部Ｓ５および端部Ｓ９に対して下方（Ｚ２側）に傾斜される。この結果、端部Ｓ１に接続された軸部３１ａは、第２駆動部４１〜４５の傾斜が累積された状態で、第１駆動ユニット２０をＹ１側がＹ２側よりも上方（Ｚ１側）に位置するように傾斜させる。また、第２駆動ユニット５０は、第２駆動ユニット４０と逆の駆動をすることによって、軸部３１ｂは、第２駆動部５１〜５５の傾斜が累積された状態で、第１駆動ユニット２０をＹ１側がＹ２側よりも上方（Ｚ１側）に位置するように傾斜させる。これらにより、第１駆動ユニット２０は、軸線３００（図２参照）回りにＢ１方向に回動される。
【００４７】
また、図２に示すような第２駆動ユニット４０および５０が非駆動状態であることにより水平に保たれている状態から、図１１に示すように、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４１、４３および４５と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５２および５４とに、圧電体７０の下面側（Ｚ２側）が上面側（Ｚ１側）よりも収縮されるような電圧を印加する。一方、第２駆動ユニット４０の第２駆動部４２および４４と、第２駆動ユニット５０の第２駆動部５１、５３および５５とに、第２駆動部４１、４３、４５、５２および５４に印加された電圧とは逆の位相である圧電体７０の上面側（Ｚ１側）が下面側（Ｚ２側）よりも収縮されるような電圧を印加する。
【００４８】
これにより、第２駆動ユニット４０が、図１０の状態とは逆になるように駆動されることによって、軸部３１ａは、第２駆動部４１〜４５の傾斜が累積された状態で、第１駆動ユニット２０をＹ１側がＹ２側よりも下方（Ｚ２側）に位置するように傾斜させる。また、第２駆動ユニット５０は、第２駆動ユニット４０と逆の駆動をすることによって、軸部３１ｂは、第２駆動部５１〜５５の傾斜が累積された状態で、第１駆動ユニット２０をＹ１側がＹ２側よりも下方（Ｚ２側）に位置するように傾斜させる。これらにより、第１駆動ユニット２０は、軸線３００（図２参照）回りにＢ２方向に回動される。これら一連の駆動が繰り返されることによって、第１駆動ユニット２０は、第２駆動ユニット４０および５０により軸線３００回りに揺動される。
【００４９】
次に、図２、図６および図１２〜図１８を参照して、本発明の一実施形態による振動ミラー素子１の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、図１２に示すように、ステンレス基材１１を振動ミラー素子１に対応する形状に形成する。次に、フォトリソグラフィによりステンレス基材１１の上側（Ｚ１方向側）にレジストパターン（図示せず）を形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、図１３および図１４に示すように、ステンレス基材１１の第１駆動部２３ａおよび２３ｂと、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５の一部とに対応する部分の上面上（Ｚ１側）に、スパッタなどにより圧電体７０を形成する。その後、レジストパターンを除去する。
【００５１】
そして、フォトリソグラフィによりステンレス基材１１および圧電体７０の上側（Ｚ１方向側）にレジストパターン（図示せず）を形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、図１５および図１６に示すように、第１駆動部２３ａおよび２３ｂと、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５とに対応する位置の圧電体７０の上面上に、スパッタなどにより上部電極８０を形成する。すなわち、圧電体７０が設けられた部分のうち、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５の一部には、上部電極８０を設けない。その後、レジストパターンを除去する。
【００５２】
次に、図１７および図１８に示すように、複数個の振動ミラー素子１を形成する複数個のステンレス基材１１の下側（Ｚ２方向側）に一体的に形成されたシリコンウエハ９１を接合する。なお、シリコンウエハ９１は、本発明の「シリコン層」の一例である。
【００５３】
そして、フォトリソグラフィによりシリコンウエハ９１の下側（Ｚ２方向側）にレジストパターン（図示せず）を形成した後、そのレジストパターンをマスクとして、図２、図５および図６に示すように、ミラー１０、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５とに対応するステンレス基材１１の部分に補強部材９０（シリコンウエハ９１）を残した状態で、ステンレス基材１１の第１駆動部２３ａおよび２３ｂと、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５とに対応する部分のステンレス基材１１の部分に接合されているシリコンウエハ９１をエッチングにより除去する。これにより、ミラー１０、軸部３１ａおよび３１ｂと、枠体３２と、接続部６１〜６４および６６〜６９と、固定部６５とに対応するステンレス基材１１の部分にシリコンからなる補強部材９０が設けられる。その後、レジストパターンを除去する。
【００５４】
そして、図１７に示す切断線でシリコンウエハ９１を切断して、補強部材９０が設けられた複数個のステンレス基材１１を個々のステンレス基材１１ごとに分割する。このようにして、図２に示す振動ミラー素子１が形成される。
【００５５】
本実施形態では、上記のように、ミラー１０、第１駆動ユニット２０および第１支持部３０の基材を、共通のステンレス基材１１により構成するとともに、ステンレス基材１１の第１駆動ユニット２０に対応する部分には補強部材９０を接合しないで、ステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分には補強部材９０を接合することによって、変形可能な第１駆動ユニット２０に対応する部分の剛性を小さくするとともに、補強部材９０により、第１駆動ユニット２０を支持する第１支持部３０の剛性を高めることができる。これにより、ミラー１０を振動させる際に、第１駆動ユニット２０の一部を共振させながら、第１支持部３０を共振させないようにすることができるので、第１駆動ユニット２０を変形させるための振動エネルギーが第１支持部３０により消費されてしまうのを抑制することができる。その結果、ミラー１０の振れ角を大きくすることができる。また、ミラー１０の振れ角を大きくすることができるので、ミラー１０を所定の角度で揺動させる場合に、より低い消費電力でミラー１０を所望の振れ角で揺動させることができる。また、ミラー１０、第１駆動ユニット２０および第１支持部３０が共に共通のステンレス基材１１により構成されるので、Ｓｉなどの脆性材料からなる基材を用いた場合とは異なり、振動に対する耐久性を高めることができる。したがって、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー１０の振れ角を大きくすることができる。
【００５６】
本実施形態では、上記のように、補強部材９０をステンレス基材１１のミラー１０に対応する部分に接合することによって、ミラー１０の剛性が高められるので、ミラー１０の変形を抑制することができる。これにより、ミラー１０が反射するビームが歪むのを抑制することができる。
【００５７】
本実施形態では、上記のように、ステンレス基材１１に接合される補強部材９０を、ステンレス基材１１の厚みｔ１よりも大きい厚みｔ４を有するように形成することによって、補強部材９０を接合する第１支持部３０の剛性を容易に高めることができるので、容易に、第１支持部３０により振動エネルギーが消費されるのを抑制してミラー１０の振れ角を大きくすることができる。
【００５８】
本実施形態では、上記のように、第１駆動ユニット２０に電圧が印加されることにより変形される圧電体７０を、電極として機能するステンレス基材１１上に設けることによって、ステンレス基材１１を圧電体７０に電圧を印加するための電極としても流用することができるので、専用の電極部材を別途設ける必要がなく、その分、部品点数を削減することができる。
【００５９】
本実施形態では、上記のように、ミラー１０に一方端部側が接続され、ミラー１０を揺動可能に連結するトーションバー２１ａおよび２１ｂと、トーションバー２１ａおよび２１ｂの他方端部側と接続されるバー２２ａおよび２２ｂと、バー２２ａおよび２２ｂの一方端部および他方端部とそれぞれ接続され、ミラー１０を揺動させる第１駆動部２３ａおよび２３ｂとを第１駆動ユニット２０に設け、ステンレス基材１１の第１駆動部２３ａおよび２３ｂに対応する部分には、補強部材９０を接合しておらず、ステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分には補強部材９０を接合することによって、ミラー１０を揺動させる第１駆動部２３ａおよび２３ｂの剛性を低くし、かつ、補強部材９０により第１支持部３０の剛性を高めることができるので、ミラー１０の振れ角を確実に大きくすることができる。
【００６０】
本実施形態では、上記のように、第１支持部３０を軸線２００に略直交する軸線３００回りに揺動する第２駆動ユニット４０および５０と、第２駆動ユニット４０および５０に接続し、第２駆動ユニット４０および５０を支持する第２支持部６０とをさらに設け、ミラー１０、第１駆動ユニット２０および第１支持部３０の基材に加えて、第２駆動ユニット４０および５０と第２支持部６０との基材も、共通のステンレス基材１１により構成するとともに、ステンレス基材１１の第２駆動ユニット４０および５０に対応する部分には補強部材９０を接合しておらず、ステンレス基材１１の第２支持部６０に対応する部分には補強部材９０を接合することによって、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット４０および５０によりミラー１０を軸線２００および軸線３００回りの両方に揺動させることができる。また、軸線２００側のみならず、軸線３００側についても、第２駆動ユニット４０および５０に対応する部分の剛性を小さくすることができるとともに、補強部材９０により、第２駆動ユニット４０および５０を支持する第２支持部６０の剛性を高めることができるので、軸線２００回りの振れ角に加えて、軸線３００回りの振れ角も大きくすることができる。また、軸線２００回りおよび軸線３００回りの両方にミラー１０を揺動させることが可能なように構成しながら、振動に対する耐久性を確保することができる。
【００６１】
本実施形態では、上記のように、第２駆動ユニット４０および５０を軸線２００に略平行な方向に延びるように設け、第１支持部３０を揺動させる複数の第２駆動部４１〜４５および５１〜５５を第２駆動ユニット４０および５０に設け、第２支持部６０には、複数の第２駆動部４１〜４５および５１〜５５のそれぞれを接続する複数の接続部６１〜６４および６６〜６９と、第２駆動部４１〜４５および５１〜５５を固定するための固定部６５とを設けるとともに、ステンレス基材１１の第２駆動部４１〜４５および５１〜５５に対応する部分には、補強部材９０を接合しておらず、ステンレス基材１１の複数の接続部６１〜６４および６６〜６９と固定部６５とに対応する部分には、補強部材９０を接合することによって、軸線２００側と同様に、複数の第２駆動部４１〜４５および５１〜５５の剛性を低くし、かつ、補強部材９０により複数の接続部６１〜６４および６５〜６９と固定部６５の剛性を高めることができるので、軸線２００回りの振れ角のみならず、軸線３００回りのミラー１０の振れ角も確実に大きくすることができる。
【００６２】
本実施形態では、上記のように、軸線２００回りに揺動可能なミラー１０と、ミラー１０に接続され、変形することによってミラー１０を揺動させる第１駆動ユニット２０と、第１駆動ユニット２０に接続され、第１駆動ユニット２０を支持する第１支持部３０との基材を構成する共通のステンレス基材１１を形成する工程と、ステンレス基材１１にシリコンウエハ９１を接合する工程と、ステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分のシリコンウエハ９１を残した状態で、ステンレス基材１１の第１駆動ユニット２０に対応する部分のシリコンウエハ９１を除去することによって、ステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分に補強部材９０を設ける工程とを設けることによって、変形可能な第１駆動ユニット２０に対応する部分の剛性を小さくすることができるとともに、補強部材９０により、第１駆動ユニット２０を支持する第１支持部３０の剛性を高めるように製造することができる。これにより、ミラー１０を振動させる際に、少なくとも第１駆動ユニット２０を共振させながら、第１支持部３０を共振させないようにすることができるので、第１駆動ユニット２０を変形させるための振動エネルギーが第１支持部３０により消費されてしまうのを抑制することができる。その結果、ミラー１０の振れ角を大きくすることができる。また、ミラー１０の振れ角を大きくすることができるので、ミラー１０を所定の角度で揺動させる場合に、より低い消費電力でミラー１０を所望の振れ角で揺動させることができる。また、ミラー１０、第１駆動ユニット２０および第１支持部３０が共に共通のステンレス基材により構成されるので、Ｓｉなどの脆性材料からなる基材を用いた場合とは異なり、振動に対する耐久性を高めることができる。したがって、振動に対する耐久性を確保しながら、ミラー１０の振れ角を大きくすることが可能な振動ミラー素子１を得ることができる。また、ステンレス基材１１に接合されたシリコンウエハ９１を部分的に除去することによって、ステンレス基材１１の所定の位置だけに補強部材９０を容易に設けることができる。また、ステンレス基材１１に接合されたシリコンウエハ９１を、補強部材９０が設けられるステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分に残すように除去することができるので、補強部材９０をステンレス基材１１の複数箇所に設けて製造する場合には、部品点数を削減することができる。
【００６３】
本実施形態では、上記のように、複数個のステンレス基材１１に、一体的に形成されたシリコンウエハ９１を接合する工程を含み、補強部材９０を設ける工程は、各々のステンレス基材１１の第１支持部３０に対応するシリコンウエハ９１の部分を残した状態で、ステンレス基材１１の第１駆動ユニット２０に対応する部分に対応するシリコンウエハ９１の部分をエッチングにより除去することによって、ステンレス基材１１の第１支持部３０に対応する部分に補強部材９０を設ける工程を含み、補強部材９０が設けられた複数個のステンレス基材１１を個々のステンレス基材１１ごとに分割する工程をさらに備えることによって、一体的に形成されたシリコンウエハ９１を用いて複数個のステンレス基材１１に補強部材９０を同時に設けることができるので、容易に、複数個の振動ミラー素子１を生産することができる。また、複数個のステンレス基材１１のそれぞれにシリコン層を接合して補強部材９０を設ける場合とは異なり、１枚のシリコンウエハ９１から複数個のステンレス基材１１のそれぞれに補強部材９０を一括して設けることができるので、製造工程を簡略化することができる。
【００６４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６５】
上記実施形態では、ミラー（ミラー部）、トーションバー（ミラー連結部）、バー（梁部）、軸部（第１支持部）、枠体（第１支持部）、接続部（第２支持部）および固定部（第２支持部）の全てに対応する部分のステンレス基材に補強部材を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ミラー、トーションバー、バー、軸部、枠体、接続部および固定部に対応する部分のうちの一部の部分にだけ補強部材を設けてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、第１駆動ユニットの全てに対応する部分のステンレス基材に補強部材を設けない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１駆動ユニットに対応する部分の一部にだけ補強部材が設けられていなくてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、互いに同様の構成を有する一対の第２駆動ユニット４０と第２駆動ユニット５０とが、ミラーの中心Ｒを中心として、略点対称の関係を有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、一対の第２駆動ユニットを、非対称形状に構成してもよい。
【００６８】
上記実施形態では、圧電体がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、圧電体は、ＰＺＴ以外の鉛、チタンおよびジルコニウムを主成分とした酸化物からなる圧電材料や、他の圧電材料により形成されていてもよい。具体的には、圧電体は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）などの圧電材料により形成されていてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、圧電体により第１駆動ユニットを変形させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧電体以外の材料により第１駆動ユニットを変形させてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、Ｃｙｃｌｏｔｅｎｅ(登録商標)からなる接着剤により、ステンレス基材に補強部材を接合する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、パラキシリレン系樹脂またはポリイミド系樹脂を主成分とする接着剤を用いてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、金属基材がステンレスからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、金属基材は、ステンレス以外のチタンや、アルミニウムなどの金属により構成されていてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、振動ミラー素子が、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットを含むことによって、２次元に光を走査するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１駆動ユニットのみからなり、第２駆動ユニットを有さない構成にすることによって、振動ミラー素子を１次元にのみ光を走査するように構成してもよい。
【００７３】
上記実施形態では、本発明を携帯型プロジェクタに適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、携帯型プロジェクタ以外の電子機器、たとえば、携帯電話等に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  振動ミラー素子
３  制御部
４  赤色レーザダイオード（レーザ光発生部）
５  青色レーザダイオード（レーザ光発生部）
６  緑色レーザダイオード（レーザ光発生部）
１０  ミラー（ミラー部）
１１  ステンレス基材（金属基材）
２０  第１駆動ユニット
２１ａ、２１ｂ  トーションバー（ミラー連結部、第１駆動ユニット）
２２ａ、２２ｂ  バー（梁部、第１駆動ユニット）
２３ａ、２３ｂ  第１駆動部（第１駆動ユニット）
３０  第１支持部
４０、５０  第２駆動ユニット
４１、４２、４３、４４、４５  第２駆動部（第２駆動ユニット）
５１、５２、５３、５４、５５  第２駆動部（第２駆動ユニット）
６０  第２支持部（第２駆動ユニット）
６１、６２、６３、６４  接続部（第２支持部）
６５  固定部（第２支持部）
６６、６７、６８、６９  接続部（第２支持部）
７０  圧電体
９０  補強部材（シリコンからなる補強部材）
９１  シリコンウエハ（シリコン層）
１００  携帯型プロジェクタ（プロジェクタ機能を有する電子機器）
２００  軸線（第１軸線）
３００  軸線（第２軸線）
【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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【図１８】
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