ミラー構造体及びその製造方法
【課題】高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて、補強部が備えられたミラー本体部を有するミラー構造体を提供する。
【解決手段】ミラー構造体１０は、（Ａ）ミラー本体部２２、及び、該ミラー本体部２２の表面に設けられた光反射層２１を備えたミラー２０、（Ｂ）ミラー２０を支持するミラー支持部２７、並びに、（Ｃ）ミラー支持部２７を保持する保持部４０から成り、ミラー本体部２２の裏面には、貼合せ層１０４を介して補強部３０が設けられている。
【解決手段】ミラー構造体１０は、（Ａ）ミラー本体部２２、及び、該ミラー本体部２２の表面に設けられた光反射層２１を備えたミラー２０、（Ｂ）ミラー２０を支持するミラー支持部２７、並びに、（Ｃ）ミラー支持部２７を保持する保持部４０から成り、ミラー本体部２２の裏面には、貼合せ層１０４を介して補強部３０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー構造体及びその製造方法に関し、より具体的には、所謂ＭＥＭＳ技術を応用したミラー構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造技術を応用した微細加工技術であるマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）を用いたミラー構造体の開発が盛んに進められている。このようなミラー構造体は、基板上に一括して作製することができ、大きさが微小であり、低コストでの製造、高速動作が可能であり、例えば、表示装置やプロジェクターへの応用が進められている。
【０００３】
ミラー構造体は、例えば、ミラー、ミラーを支持するミラー支持部、及び、ミラー支持部を保持する保持部から構成されている。ここで、ミラーは、ミラー本体部、及び、このミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えている。ミラー支持部は、例えば、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、ミラーの両端は各梁によって支持されている。そして、ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する構造となっている。それ故、ミラーには、軽量化が求められるだけでなく、高い剛性も求められる。
【０００４】
このような要求に対処するための技術が、例えば、特開２００３−１７２８９７や特開２００７−３１０３４２に開示されている。具体的には、ミラー本体部の裏面にリブあるいは補強部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２８９７
【特許文献２】特開２００７−３１０３４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これらの特許公開公報に開示された技術にあっては、リブあるいは補強部は、ミラー本体部と一体に設けられている。そして、リブあるいは補強部が備えられたミラー本体部を有するミラー構造体を製造するためには、通常、先ず、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、シリコン基板に凹部を形成する。凹部を囲むシリコン基板の厚い領域によって保持部が構成される。次いで、凹部の底面に露出したシリコン基板の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術（例えば、深堀りＲＩＥ法）に基づき、リブあるいは補強部が備えられたミラー、及び、ミラー支持部を形成する。
【０００７】
一般に、保持部の厚さは０．４ｍｍ乃至０．６ｍｍ程度である。また、リブあるいは補強部が備えられたミラーの厚さは０．１ｍｍ程度である。従って、深さ０．３ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、リブあるいは補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行う必要がある。しかしながら、このような加工を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて行うことは非常に困難である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて、補強部が備えられたミラー本体部を有するミラー構造体を製造するためのミラー構造体の製造方法、及び、このミラー構造体の製造方法によって得られたミラー構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明のミラー構造体の製造方法は、
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成るミラー構造体の製造方法であって、
（ａ）貼合せ層、第２活性層、絶縁層及び支持基板が積層されて成る積層基材をパターニングすることで、保持部形成領域及び補強部形成領域を設け、次いで、
（ｂ）貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、
（ｃ）保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する、
各工程を少なくとも備え、以て、
第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有する保持部、
第１活性層から成るミラー本体部及びミラー支持部、並びに、
第２活性層から成り、ミラー本体部の裏面に貼合せ層を介して設けられた補強部、
を得る。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明のミラー構造体は、
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成り、
ミラー本体部の裏面には、貼合せ層を介して補強部が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のミラー構造体の製造方法にあっては、積層基材をパターニングすることで保持部形成領域及び補強部形成領域を積層基材に設け、次いで、貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する各工程を少なくとも備えている。従って、凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、リブあるいは補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行うといった工程が不要である。それ故、ミラー及びミラー支持部を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて加工することができる。しかも、本発明のミラー構造体及びその製造方法にあっては、ミラー本体部の裏面には貼合せ層を介して補強部が設けられているので、ミラーに軽量化、高剛性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、図３の矢印Ａ−Ａに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、図３の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図である。
【図３】図３は、実施例１のミラー構造体を上方から眺めた模式図である。
【図４】図４は、実施例１のミラー構造体を裏面から眺めた模式図である。
【図５】図５は、本発明のミラー構造体を適用した表示装置の概念図である。
【図６】図６は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図７】図７は、実施例３における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図８】図８は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図９】図９は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを観察者の頭部に装着した状態を上方から眺めた図（但し、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略）である。
【図１０】図１０は、実施例３における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例４における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図、及び、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、実施例５における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図１３】図１３は、実施例５における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図１４】図１４は、実施例５における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図１５】図１５は、実施例６における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図１６】図１６は、実施例６における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図１７】図１７は、実施例６における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図１８】図１８は、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図２０】図２０は、図１９に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図２１】図２１は、図２０に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明のミラー構造体及びその製造方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明のミラー構造体及びその製造方法）
３．実施例２（本発明のミラー構造体を適用した表示装置）
４．実施例３（本発明のミラー構造体を適用した頭部装着型ディスプレイ）
５．実施例４（実施例３の変形）
６．実施例５（実施例３の別の変形）
７．実施例６（実施例３の更に別の変形）、その他
【００１４】
本発明のミラー構造体あるいは本発明のミラー構造体の製造方法（以下、これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、限定するものではないが、
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する形態とすることができる。そして、この場合、補強部は、この仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する形態とすることができる。より具体的には、補強部の平面形状として、開口が、三角形を有する鱗模様形状や、正方形、長方形、平行四辺形、菱形等の矩形形状を有する井桁形状、開口が正六角形を含む六角形を有するハニカム形状を例示することができる。尚、補強部は、ミラー本体部の裏面に、均等に、即ち、一定の配列ピッチにて設けられていてもよいし、不均一に、例えば、仮想直線からの距離に依存して設けられていてもよい。
【００１５】
以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さ（ｔ1A）は、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さ（ｔ1B）よりも薄い形態とすることができる。ここで、ｔ1Aとｔ1Bの関係として、０．１≦ｔ1A／ｔ1B≦０．５、好ましくは、０．２≦ｔ1A／ｔ1B≦０．４を挙げることができる。
【００１６】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、貼合せ層はＳｉＯ2から成る形態とすることができる。
【００１７】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本発明のミラー構造体において、
保持部は、光反射層側から、第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有し、
ミラー本体部及びミラー支持部は第１活性層から成り、
補強部は第２活性層から成る形態とすることができる。
【００１８】
そして、このような本発明のミラー構造体の好ましい形態において、また、以上に説明した好ましい形態を含む本発明のミラー構造体の製造方法において、第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３、好ましくは、０．１≦ｔ2／ｔ0≦０．２を満足することが望ましい。
【００１９】
以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、例えば、第１活性層及び第２活性層をシリコン層から構成することができるし、支持基板（ハンドル層とも呼ばれる）をシリコン基板から構成することができるし、絶縁層（ボックス層とも呼ばれる）をＳｉＯ2から構成することができる。より具体的には、第２活性層、絶縁層（ボックス層）及び支持基板（ハンドル層）が積層された構造（積層基材の一部）として、所謂ＳＯＩ基板を例示することができる。尚、ＳＯＩ基板の表面を酸化することで第２活性層の表面に貼合せ層を形成することができ、積層基材を得ることができる。
【００２０】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本発明において、ミラーを変位させ、あるいは又、梁を捻り回動軸としてミラーを回動運動させるために、ミラー構造体には変位手段が設けられている。ここで、変位手段を、ミラー支持部と保持部との間に配設された、バイモルフ型、ユニモルフ型、モノモルフ型又は積層型（マルチモルフ型）の圧電アクチュエータから構成することができるが、これに限定するものではなく、その他、静電駆動アクチュエータ、熱駆動アクチュエータ、磁界を印加したときに形状が変化するジュール効果を有する磁歪材料から構成された電磁駆動アクチュエータ、磁気トルクを利用した電磁駆動アクチュエータ、あるいは、高分子ゲルから構成された電気化学駆動アクチュエータから構成することもできる。変位手段は、片持ち梁構造（板バネ構造、カンチレバー構造）を有する構成とすることができるし、あるいは又、ミアンダ構造を有する構成とすることができる。あるいは又、変位手段を、前記仮想直線と平行に延びるミラー本体部の端部、及び、これらの端部と面する保持部の部分に配設してもよい。ミラーの高速での回動を共振に基づき行い、低速での回動を非共振に基づき行う形態とすることができるが、これに限定するものではない。
【００２１】
ユニモルフ型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する１枚の圧電材料薄膜が変位手段を構成する基層（支持構造体）上に形成された構造を有する。また、バイモルフ型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する２枚の圧電材料薄膜が変位手段を構成する基層（支持構造体）を介して積層された構造を有し、一方の圧電材料薄膜が伸びたとき、他方の圧電材料薄膜が縮む。尚、２枚の圧電材料薄膜を、分極方向を対称に配置した形式（シリーズ・タイプ）と、分極方向を非対称に（同一方向に）配置した形式（パラレル・タイプ）とがある。積層型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する多数の圧電材料薄膜と基層とが積層された構造を有する。そして、これらの構造を有する変位手段にあっては、長さ方向に伸縮する圧電材料薄膜の動きによって、その一端部が駆動（上下動）され、これによって、ミラーに変位が生じ、また、梁を捻り回動軸としてミラーが回動運動する。基層（支持構造体）は、例えば、シリコン層、あるいは、酸化シリコン層、あるいは、シリコン層と酸化シリコン層との積層構造から構成することができる。圧電アクチュエータの構造に依っては、基層を第１活性層から構成することができる。
【００２２】
圧電材料薄膜を構成する材料として、ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体であるＰＺＴ［ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3］；ＰＺＴにＮｂ、Ｃｏ、Ｍｎを添加したＰＺＴ系セラミックス材料；ＰＺＴにペロブスカイトＡＢＯ3を加えた３成分系のＰＺＴ系セラミックス材料；ＰｂＴｉＯ3系セラミックス材料；ＬｉＮｂＯ3系セラミックス材料；ＢａＴｉＯ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3やＢａＴｉＯ3−Ｎｂ2Ｏ5といったＢａＴｉＯ3系セラミックス材料；マグネシウム・ニオブ酸鉛［Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3］系セラミックス材料；ＺｎＯ；ＡｌＮを例示することができる。
【００２３】
圧電材料薄膜は、例えば、
（１）ＲＦマグネトロンスパッタリング法等を含むスパッタリング法や、エキシマレーザ等を用いたレーザアブレーション法といった各種物理的気相成長法（ＰＶＤ法）
（２）原料として、例えば、Ｐｂ（Ｃ2Ｈ5）4、Ｚｒ（ＤＰＭ）4、Ｔｉ（ｉ−Ｃ3Ｈ7Ｏ）4等の有機金属化合物を用いたＭＯＣＶＤ法
（３）例えば、酢酸鉛［Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯＨ）2］、チタンイソプロポキシド［Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）4］、及び、ジルコンイソプロポキシド［Ｚｒ（ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）4］を金属原料として用い、係る原料溶液をスピンコーティング法等で成膜し、熱処理することによって緻密化、結晶化させて圧電材料薄膜を得るゾル・ゲル法
（４）ＰＺＴ系セラミックス材料粉末をスラリー化し、スピンコーティング法等に基づき圧電材料薄膜を成膜するコンポジット法を含む、スピンコーティング法
（５）スクリーン印刷法
（６）メッキ法、
（７）ジルコニウム、チタン等の水溶液を圧力容器内に入れ、加熱、加圧することで圧電材料薄膜を成膜する水熱合成法
（８）サブミクロンサイズの原料粉末を合すと混合してエアロゾルとし、吹き付けることで圧電材料薄膜を成膜するエアロゾルデポジッション法
等によって成膜することができる。
【００２４】
変位手段を構成する基層（支持構造体）と圧電材料薄膜との間に下部電極を設け、圧電材料薄膜の上に上部電極を設ける。下部電極として、Ｐｔ／Ｔｉ積層構造を挙げることができる。尚、Ｔｉ層が基層と接し、Ｔｉ層は密着層として機能する。また、上部電極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯX）、酸化イリジウム（ＩｒＯX）、又は、酸化イリジウム−ハフニウム（Ｉｒ−Ｈｆ−Ｏ系材料）、Ｒｕ、Ｒｕ2／Ｒｕの積層構造、Ｉｒ、ＩｒＯ2／Ｉｒの積層構造、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造、Ｐｔ／Ｔａの積層構造、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｔａの積層構造、Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3（ＬＳＣＯ）、Ｐｔ／ＬＳＣＯの積層構造、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7を例示することができる。電極の成膜は、スパッタリング法やパルスレーザアブレーション法にて行うことができる。電極のパターニングは、例えばイオンミーリング法やＲＩＥ法にて行うことができる。
【００２５】
変位手段を静電駆動アクチュエータから構成する場合、ミラー本体部の端部に可動電極を設け、ミラー本体部の端部と面する保持部に駆動電極を設け、可動電極と駆動電極との間に生じる静電力によって、ミラーを変位・駆動・回動させばよい。
【００２６】
変位部材を熱駆動アクチュエータから構成する場合、熱膨張係数の異なる２種類の材料層（例えば、Ｓｉ層とＡｕ層の積層構造、Ｓｉ層とＡｌ層の積層構造、熱膨張係数の異なるポリイミド層の積層構造）を積層した熱バイモルフ型とし、これらの２種類の材料層に例えば電流を流すことで温度変化を生じさせる。その結果、変位手段が撓み、これによって、ミラーを変位・駆動・回動させることができる。あるいは、厚さの異なる２本の梁を先端で結合したＵ字型とし、電流を流すと、細い梁構造の方が太い梁構造よりも抵抗値が高いので発熱量が多く、その結果、太い梁構造に向かって曲がり、ミラーを変位・駆動・回動させることができる。あるいは又、変位手段を、例えばＴｉとＮｉの合金から成る形状記憶合金から構成してもよい。
【００２７】
ミラーを構成する光反射層は、ミラー本体部の表面（おもてめん）に形成された金属膜あるいは合金膜から構成することができ、例えば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。光反射層を構成する材料として、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）を例示することができる。ミラー本体部は、具体的には、上述したとおり、シリコン層（第１活性層）から構成することができる。ミラー本体部の外形形状は、円形、楕円形、長円形（半円と２本の線分が組み合わされた形状）、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。また、光反射層の外形形状も、円形、楕円形、長円形、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。ミラー本体部と光反射層とを、同じ、あるいは、類似、あるいは、相似した外形形状としてもよいし、異なる外形形状としてもよい。更には、ミラー本体部と光反射層とを同じ大きさとしてもよいし、光反射層よりもミラー本体部を大きくしてもよい。
【実施例１】
【００２８】
実施例１は、本発明のミラー構造体（ＭＥＭＳスキャナ）及びその製造方法に関する。図３の矢印Ａ−Ａに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図を図１に示し、図３の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図を図２に示し、実施例１のミラー構造体を上方から眺めた模式図を図３に示し、実施例１のミラー構造体を裏面から眺めた模式図を図４に示す。
【００２９】
実施例１のミラー構造体１０は、
（Ａ）ミラー本体部２２、及び、このミラー本体部２２の表面に設けられた光反射層２１を備えたミラー２０、
（Ｂ）ミラー２０を支持するミラー支持部２７、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部２７を保持する保持部４０、
から成り、
ミラー本体部２２の裏面２６には、貼合せ層１０４を介して補強部３０が設けられている。
【００３０】
ここで、ミラー本体部２２は、額縁状のフレーム部（枠部）２３、フレーム部２３の内側にフレーム部２３と離間して設けられた光反射層形成部２４、及び、フレーム部２３と光反射層形成部２４とを連結する２本の連結部２５から構成されている。ミラー支持部２７は、仮想直線ＩＬ上に配置された２本の梁（トーションバー）２８Ａ，２８Ｂから成る。ミラー２０の両端は各梁２８Ａ，２８Ｂによって支持されている。そして、ミラー２０は、梁２８Ａ，２８Ｂ（仮想直線ＩＬ）を捻り回動軸として回動運動する。具体的には、フレーム部２３の両端は各梁２８Ａ，２８Ｂによって支持されている。また、連結部２５は、仮想直線ＩＬと垂直な方向に延びている。尚、図３及び図４において、梁２８Ａ，２８Ｂを明確化するために、これらに斜線を付した。同様に、後述する変位手段５０を明確化するために、これらにも斜線を付した。
【００３１】
補強部（リブあるいはリブ構造、凹凸部）３０は、仮想直線ＩＬと直交する方向に延びる部分を有する。具体的には、補強部３０の平面形状は、開口３１が正方形を有する井桁形状であり、正方形の各辺は、仮想直線ＩＬと平行な方向、及び、直交する方向に延びている。
【００３２】
実施例１にあっては、貼合せ層１０４はＳｉＯ2から成る。また、保持部４０は、光反射層２１の側から、第１活性層１０５、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２、及び、支持基板１０１が積層された構造を有する。更には、ミラー本体部２２及びミラー支持部２７は第１活性層１０５から成り、補強部３０は第２活性層１０３から成る。ここで、第１活性層１０５及び第２活性層１０３はシリコン層から構成されており、支持基板（ハンドル層）１０１はシリコン基板から構成されており、絶縁層（ボックス層）１０２はＳｉＯ2から構成されている。第２活性層１０３、絶縁層（ボックス層）１０２及び支持基板（ハンドル層）１０１が積層された構造（積層基材１００の一部）は、より具体的には、ＳＯＩ基板から構成されており、ＳＯＩ基板の表面を酸化することで第２活性層１０３の表面に貼合せ層１０４が形成されている。ミラー２０を構成する光反射層２１は、ミラー本体部２２の表面（おもてめん）に形成された金属膜、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）薄膜から成る。ミラー本体部２２の外形形状は、四隅が切り欠かれた正方形であり、光反射層２１の外形形状も、四隅が切り欠かれた正方形であり、光反射層２１よりもミラー本体部２２は大きい。
【００３３】
ミラー２０を変位させ、あるいは又、梁２８Ａ，２８Ｂを捻り回動軸としてミラー２０を回動運動させるために、ミラー構造体１０には変位手段５０が設けられている。尚、図１にあっては、変位手段５０の図示を省略している。変位手段５０は、実施例１にあっては、ミラー支持部２７と保持部４０との間に配設された、ユニモルフ型の圧電アクチュエータから構成されている。具体的には、この変位手段５０の一端は保持部４０から延び、他端はミラー支持部２７から延びている。ユニモルフ型の圧電アクチュエータは、長さ方向に伸縮する１枚の圧電材料薄膜から構成されている。そして、このような長さ方向に伸縮する圧電材料薄膜の動きによって、その他端が駆動（上下動）され、これによって、ミラー２０に変位が生じ、また、梁２８Ａ，２８Ｂを捻り回動軸としてミラー２０が回動運動する。圧電材料薄膜は、ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体であるＰＺＴ［ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3］から成る。
【００３４】
ミラー本体部２２の軽量化を図るために、補強部３０と補強部３０との間に位置するミラー本体部２２の部分は、補強部３０と貼合せ層１０４を介して接するミラー本体部２２の部分の厚さ（ｔ1B）よりも薄い。また、貼合せ層１０４の厚さｔBL、補強部３０の高さ（第２活性層１０３の厚さｔ2）、補強部３０の厚さ（仮想直線ＩＬと平行な方向及び垂直な方向に沿った長さ）ｔ、仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った補強部３０の形成ピッチＰ1、仮想直線ＩＬと垂直な方向に沿った補強部３０の形成ピッチＰ2を以下のとおりとした。更には、第２活性層１０３、絶縁層１０２及び支持基板１０１の総厚ｔ0を以下のとおりとした。また、ミラー本体部２２を構成するフレーム部２３の仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った長さＬ11、及び、垂直な方向に沿った長さＬ12、ミラー本体部２２を構成する光反射層形成部２４の仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った長さＬ21、及び、垂直な方向に沿った長さＬ12を以下のとおりとした。尚、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
０．１≦ｔ1A／ｔ1B≦０．５
を満足している。
【００３５】
［表１］
ｔ1A＝１５μｍ
ｔ1B＝４５μｍ
ｔBL＝１μｍ
ｔ2 ＝１２０μｍ
ｔ ＝１０μｍ
Ｐ1 ＝１００μｍ
Ｐ2 ＝１００μｍ
ｔ0 ＝４００μｍ
Ｌ11＝１．３ｍｍ
Ｌ12＝１．５ｍｍ
Ｌ21＝１．１ｍｍ
Ｌ22＝１．３ｍｍ
【００３６】
以下、実施例１のミラー構造体の製造方法を、図１８、図１９、図２０、図２１の支持基板等の模式的な一部断面図を参照して、説明する。
【００３７】
［工程−１００］
先ず、第２活性層１０３、絶縁層（ボックス層）１０２及び支持基板（ハンドル層）１０１が積層されたＳＯＩ基板の表面を熱酸化することで第２活性層１０３の表面に貼合せ層１０４を形成する。これによって、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２及び支持基板１０１が積層されて成る積層基材１００を得る（図１８参照）。一方、シリコン基板１１０の一部（補強部３０と補強部３０との間に位置するミラー本体部２２の部分となる部分）にＲＩＥ法に基づき凹部２２Ａを形成しておく（図１８参照）。尚、このシリコン基板１１０が、最終的に第１活性層１０５となる。
【００３８】
［工程−１１０］
次いで、深堀りＲＩＥ法に基づき、積層基材１００を貼合せ層１０４の側からエッチングすることで、積層基材１００から成る保持部形成領域１００Ａ及び補強部形成領域１００Ｂを設けることができる（図１９参照）。
【００３９】
［工程−１２０］
その後、貼合せ層１０４に第１活性層１０５を貼り合わせる。具体的には、貼合せ層１０４と、凹部２２Ａが形成されたシリコン基板１１０の面を重ね合わせ、熱圧着することで、積層基材１００とシリコン基板１１０とを積層することができる。その後、シリコン基板１１０を研磨・エッチングすることで、シリコン基板１１０を薄くし、第１活性層１０５を得る（図２０参照）。
【００４０】
［工程−１３０］
次いで、周知のエッチング技術に基づき、保持部形成領域１００Ａ以外の支持基板１０１及び絶縁層１０２を除去する（図２１参照）。支持基板１０１の除去の際には、絶縁層１０２がエッチングストップ層として機能する。
【００４１】
［工程−１４０］
その後、第１活性層１０５上に、周知のスパッタリング法に基づきアルミニウム層を形成する。次いで、周知のリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、アルミニウム層、第１活性層１０５をパターニングすることで、光反射層２１及びミラー本体部２２から構成されたミラー２０を得ることができる（図１〜図４参照）。
【００４２】
以上の工程によって、
第１活性層１０５、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２、及び、支持基板１０１が積層された構造を有する保持部４０、
第１活性層１０５から成るミラー本体部２２及びミラー支持部２７、並びに、
第２活性層１０３から成り、ミラー本体部２２の裏面２６に貼合せ層１０４を介して設けられた補強部３０、
を得ることができる。
【００４３】
［工程−１５０］
次いで、周知の方法で、第１活性層１０５の上に、Ｐｔ層／Ｔｉ層の積層構造を有する下部電極、圧電材料薄膜、白金（Ｐｔ）から成る上部電極を周知の方法で、順次、成膜し、周知のリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、上部電極、圧電材料薄膜、下部電極をパターニングすることで、変位手段５０を設けることができる。変位手段５０の一部は、一種の配線として第１活性層１０５の上を延在している。
【００４４】
尚、以上に説明したミラー構造体の製造方法の工程の順序は、適宜、変更することができる。
【００４５】
実施例１のミラー構造体の製造方法にあっては、積層基材１００をパターニングすることで、保持部形成領域１００Ａ及び補強部形成領域１００Ｂを積層基材１００に設け、次いで、貼合せ層１０４に第１活性層１０５を貼り合わせ、その後、保持部形成領域１００Ａ以外の支持基板１０１及び絶縁層１０２を除去する。従って、凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行う必要が無く、ミラー２０及びミラー支持部２７を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて加工することができる。加えて、ミラー本体部２２の裏面には貼合せ層１０４を介して補強部（リブあるいはリブ構造）３０が設けられているので、ミラー２０の軽量化、高剛性化を図ることができる。
【００４６】
実施例１のミラー構造体１０において、共振駆動時のミラー２０の振り角±８．１度、共振周波数２０．６ｋＨｚにおける仮想直線ＩＬと平行な方向における撓み量（『平行方向撓み量』と呼ぶ）、及び、仮想直線ＩＬと垂直な方向における撓み量（『垂直方向撓み量』と呼ぶ）をシミュレーションにて求めた。その結果を表２に示す。また、補強部３０が設けられていない点を除き、実施例１のミラー構造体１０と同じ構造を有するミラー構造体（比較例１のミラー構造体）、補強部３０が設けられておらず、ミラー本体部２２の厚さを４５μｍ、一定とし、しかも、フレーム部と光反射層形成部とが分離されていない点を除き、実施例１のミラー構造体１０と同じ構造を有するミラー構造体（比較例２のミラー構造体）についても、平行方向撓み量及び垂直方向撓み量をシミュレーションにて求めた。その結果を表２に示す。
【００４７】
［表２］
平行方向撓み量 垂直方向撓み量
実施例１ ０．０８μｍ ０．０４μｍ
比較例１ ０．３０μｍ ０．３０μｍ
比較例２ ０．８３μｍ ０．５７μｍ
【００４８】
表２からも明らかなとおり、実施例１のミラー構造体１０における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、比較例１、比較例２のミラー構造体における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量よりも格段に減少している。一般に、ミラー構造体における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、入射光の波長をλとしたとき、（λ／４）以下であることが望ましく、この観点からも、実施例１のミラー構造体１０における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、極めて好ましい値である。
【実施例２】
【００４９】
実施例２は、実施例１にて説明したミラー構造体を適用した表示装置、より具体的には、画像表示装置に関する。図５に実施例２の表示装置の概念図を示す。実施例２の表示装置は、例えば、半導体レーザ素子から成る光源、光源から出射された光を平行光とし、コリメートするレンズ群（図５では、１枚のレンズで示す）、レンズ群から出射された平行光が入射され、この平行光をＸ方向及びＹ方向にラスタースキャンする実施例１にて説明したミラー構造体（ＭＥＭＳスキャナ）１０Ａ，１０Ｂ、及び、ミラー構造体１０Ｂから出射された光が衝突し、最終的に画像が表示されるスクリーンから構成された画像表示装置、具体的には、画像表示用のプロジェクターである。場合によっては、ミラー構造体１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方のみを実施例１にて説明したミラー構造体から構成してもよい。
【００５０】
表示装置における画素の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。ミラー構造体の数は、例えば、１である。
【００５１】
表示装置においてカラー表示を行う場合、光源は、赤色を出射する赤色発光半導体レーザ素子、緑色を出射する緑色発光固体レーザ、青色を出射する青色発光半導体レーザ素子、これらの半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を１本のレーザ光に纏めるためのダイクロイックプリズムから構成されていてもよい。あるいは又、光源を、白色光を出射する１つの半導体レーザ素子から構成し、この半導体レーザ素子から出射された白色光を、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを、逐次、通過させ、赤色、緑色、青色の光の三原色を取り出す構成とすることもできる。あるいは又、光源を、白色光を出射する１つの半導体レーザ素子、ダイクロイックプリズム及び波長選択を行う狭帯域フィルタから構成することで、赤色、緑色、青色の光の三原色を取り出す構成とすることもできる。但し、カラー表示の方法は、以上に説明した方法に限定するものではなく、本質的に任意の方法とすることができる。また、光源として、その他、有機ＥＬ（Electro Luminescence）発光素子、無機ＥＬ発光素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることもできる。
【００５２】
ラスタースキャンを行う場合、高速でのＺ軸周りのミラーの回動を共振に基づき行い、低速でのＸ軸周りのミラーの回動を非共振に基づき行うことが好ましい。そして、この場合には、低速でのＸ軸周りのミラーの回動によって表示装置の垂直方向のスキャンが行われ、高速でのＺ軸周りのミラーの回動によって表示装置の水平方向のスキャンが行われる。尚、表示装置、それ自体の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００５３】
実施例３も、実施例１にて説明したミラー構造体を適用した表示装置であるが、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）に関する。
【００５４】
実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図６に示し、頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図７に示す。また、頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図８に示し、頭部装着型ディスプレイを観察者２４０の頭部に装着した状態を上方から眺めた図を図９に示す。更には、実施例３における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図を図１０に示す。尚、図９においては、便宜上、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略している。
【００５５】
頭部装着型ディスプレイにおける画素の数は、頭部装着型ディスプレイに要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。ミラー構造体の数は、例えば、１である。
【００５６】
実施例３における頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）観察者２４０の頭部に装着される眼鏡型のフレーム２１０、及び、
（Ｂ）２つの画像表示装置３００、
を備えている。
【００５７】
ここで、各画像表示装置３００は、
（イ）光源３５１、
（ロ）光源３５１から出射された光を平行光とするコリメート光学系３５２、
（ハ）コリメート光学系３５２から出射された平行光を走査する走査手段３５３、及び、
（ニ）走査手段３５３によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系３５４、
から構成されている。尚、画像生成装置３１０全体が筐体３１３（図１０では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体３１３には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介してリレー光学系３５４から光が出射される。そして、各筐体３１３が、結合部材２２０の端部分に、ビスあるいは接着剤（図示せず）を用いて取り付けられている。また、筐体３１３に、導光手段３２０が取り付けられている。
【００５８】
光源３５１は、赤色を発光する赤色発光素子３５１Ｒ、緑色を発光する緑色発光素子３５１Ｇ、青色を発光する青色発光素子３５１Ｂから構成されており、各発光素子は半導体レーザ素子から成る。光源３５１から出射された３原色の光は、クロスプリズム３５５を通過することで色合成が行われ、光路が一本化され、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系３５２に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー３５６で反射され、入射した平行光を２次元的に走査する実施例１のミラー構造体１０Ａ，１０Ｂ（実施例２も参照）から成る走査手段３５３（１つのミラー構造体のみを図示した）によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系３５４を通過し、平行光とされた光束が導光手段３２０に入射する。
【００５９】
画像生成装置において、コリメート光学系３５２にて複数の平行光とされた光を導光板に入射させるが、このような、平行光であることの要請は、これらの光が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１偏向手段と第２偏向手段を介して導光板から出射された後も保存される必要があることに基づく。尚、複数の平行光を生成させるためには、具体的には、コリメート光学系３５２における焦点距離の所（位置）に、例えば、クロスプリズム３５５における光射出部を位置させればよい。コリメート光学系３５２は、画素の位置情報を導光手段の光学系における角度情報に変換する機能を有する。コリメート光学系３５２として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。
【００６０】
頭部装着型ディスプレイは、上述したとおり、２つの画像表示装置３００を結合する結合部材２２０を有している。結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃの観察者に面する側に（即ち、観察者２４０とフレーム２１０との間に）、例えば、ビス（図示せず）を用いて取り付けられている。更には、結合部材２２０の射影像は、フレーム２１０の射影像内に含まれる。即ち、観察者２４０の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２２０はフレーム２１０によって隠されており、結合部材２２０は視認されない。
【００６１】
具体的には、一方の画像生成装置３１０Ａの取付部中心３１０ＡCとフレーム２１０の一端部（一方の智）２１０Ａとの間の距離をα、結合部材２２０の中心２２０Cからフレームの一端部（一方の智）２１０Ａまでの距離をβ、他方の画像生成装置３１０Ｂの取付部中心３１０ＢCとフレームの一端部（一方の智）２１０Ａとの間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、
α＝０．１×Ｌ
β＝０．５×Ｌ
γ＝０．９×Ｌ
である。尚、０．０１×Ｌ≦α≦０．３０×Ｌ、好ましくは、０．０５×Ｌ≦α≦０．２５×Ｌ、０．３５×Ｌ≦β≦０．６５×Ｌ、好ましくは、０．４５×Ｌ≦β≦０．５５×Ｌ、０．７０×Ｌ≦γ≦０．９９×Ｌ、好ましくは、０．７５×Ｌ≦γ≦０．９５×Ｌを満足することが望ましい。
【００６２】
そして、結合部材２２０によって２つの画像表示装置３００が結合されているが、具体的には、結合部材２２０の各端部に、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂが、取付け状態調整可能に取り付けられている。各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂは、観察者２４０の瞳２４１よりも外側に位置している。
【００６３】
結合部材２２０の各端部への画像生成装置（具体的には、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂ）の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔（図示せず）を設け、貫通孔に対応したタップ付きの孔部（螺合部。図示せず）を画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに設け、各貫通孔にビス（図示せず）を通し、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに設けられた孔部に螺合させる。ビスと孔部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。取付け後、蓋（図示せず）によってビスを隠す。尚、図７、図１３、図１６において、結合部材２２０，２３０を明示するために、結合部材２２０，２３０に斜線を付した。
【００６４】
フレーム２１０は、観察者２４０の正面に配置されるフロント部２１０Ｂと、フロント部２１０Ｂの両端に蝶番２１１を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部２１２と、各テンプル部２１２の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）２１３から成り、結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフロント部２１０Ｂの中央部分２１０Ｃ（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）に取り付けられている。そして、結合部材２２０の観察者２４０に面する側にノーズパッド２１４が取り付けられている。尚、図８、図１４あるいは図１７においては、ノーズパッド２１４の図示を省略している。フレーム２１０及び結合部材２２０は金属や合金、プラスチック、あるいは、これらの組合せから作製されており、結合部材２２０の形状は湾曲した棒状である。尚、結合部材２２０の形状は、結合部材２２０の射影像がフレーム２１０の射影像内に含まれる限りにおいて、本質的に任意であり、例えば、棒状の他、細長い板状を例示することができる。
【００６５】
更には、一方の画像生成装置３１０Ａから延びる配線（信号線や電源線等）２１５が、テンプル部２１２、及び、モダン部２１３の内部を介して、モダン部２１３の先端部から外部に延びており、図示しない外部回路（制御回路）に接続されている。更には、各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂはヘッドホン部２１６を備えており、各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから延びるヘッドホン部用配線２１７が、テンプル部２１２、及び、モダン部２１３の内部を介して、モダン部２１３の先端部からヘッドホン部２１６へと延びている。ヘッドホン部用配線２１７は、より具体的には、モダン部２１３の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部２１６へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部２１６やヘッドホン部用配線２１７が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした頭部装着型ディスプレイとすることができる。
【００６６】
また、フロント部２１０Ｂの中央部分２１０Ｃには、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズ（これらは図示せず）とから構成された撮像装置２１８が取り付けられている。具体的には、中央部分２１０Ｃには貫通孔が設けられており、中央部分２１０Ｃに設けられた貫通孔と対向する結合部材２２０の部分には凹部が設けられており、この凹部内に撮像装置２１８が配置されている。中央部分２１０Ｃに設けられた貫通孔から入射した光が、レンズによって固体撮像素子に集光される。固体撮像素子からの信号は、撮像装置２１８から延びる配線（図示せず）を介して、画像生成装置３１０Ａに送出される。尚、配線は、結合部材２２０とフロント部２１０Ｂとの間を通り、一方の画像生成装置３１０Ａに接続されている。このような構成にすることで、撮像装置が頭部装着型ディスプレイに組み込まれていることを、視認させ難くすることができる。
【００６７】
実施例３にあっては、図１０に示すように、リレー光学系３５４にて平行光とされた光束が入射され、導光され、出射される導光手段３２０は、
（ａ）全体として画像生成装置３１０よりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０から出射された光が入射され、導光され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される導光板３２１、
（ｂ）導光板３２１に入射された光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段３３０、及び、
（ｃ）導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を導光板３２１から出射させるために、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段３４０、
から構成されている。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。
【００６８】
第１偏向手段３３０及び第２偏向手段３４０は導光板３２１の内部に配設されている。そして、第１偏向手段３３０は、導光板３２１に入射された光を反射し、第２偏向手段３４０は、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する。即ち、第１偏向手段３３０は反射鏡として機能し、第２偏向手段３４０は半透過鏡として機能する。より具体的には、導光板３２１の内部に設けられた第１偏向手段３３０は、アルミニウムから成り、導光板３２１に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）から構成されている。一方、導光板３２１の内部に設けられた第２偏向手段３４０は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体から構成されている。誘電体積層膜は、例えば、高誘電率材料としてのＴｉＯ2膜、及び、低誘電率材料としてのＳｉＯ2膜から構成されている。誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体に関しては、特表２００５−５２１０９９に開示されている。図面においては６層の誘電体積層膜を図示しているが、これに限定するものではない。誘電体積層膜と誘電体積層膜との間には、導光板３２１を構成する材料と同じ材料から成る薄片が挟まれている。尚、第１偏向手段３３０においては、導光板３２１に入射された平行光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射された平行光が反射（又は回折）される。一方、第２偏向手段３４０においては、導光板３２１の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射（又は回折）され、導光板３２１から平行光の状態で出射される。
【００６９】
第１偏向手段３３０は、導光板３２１の第１偏向手段３３０を設ける部分３２４を切り出すことで、導光板３２１に第１偏向手段３３０を形成すべき斜面を設け、係る斜面に光反射膜を真空蒸着した後、導光板３２１の切り出した部分３２４を第１偏向手段３３０に接着すればよい。また、第２偏向手段３４０は、導光板３２１を構成する材料と同じ材料（例えば、ガラス）と誘電体積層膜（例えば、真空蒸着法にて成膜することができる）とが多数積層された多層積層構造体を作製し、導光板３２１の第２偏向手段３４０を設ける部分３２５を切り出して斜面を形成し、係る斜面に多層積層構造体を接着し、研磨等を行って、外形を整えればよい。こうして、導光板３２１の内部に第１偏向手段３３０及び第２偏向手段３４０が設けられた導光手段３２０を得ることができる。
【００７０】
尚、第１偏向手段３３０は、例えば、上述したとおり、合金を含む金属から構成され、導光板に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）や、導光板に入射された光を回折させる回折格子（例えば、ホログラム回折格子膜）から構成することができる。また、第２偏向手段３４０は、上述したとおり、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体や、ハーフミラー、偏光ビームスプリッター、ホログラム回折格子膜から構成することができる。
【００７１】
導光板３２１は、導光板３２１の軸線と平行に延びる２つの平行面（第１面３２２及び第２面３２３）を有している。第１面３２２と第２面３２３とは対向している。そして、光入射面に相当する第１面３２２から平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、光出射面に相当する第１面３２２から出射される。尚、導光板３２１は導光板の軸線（ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有しているが、光が入射する導光板３２１の面を導光板入射面、光が出射する導光板３２１の面を導光板出射面としたとき、第１面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって導光板入射面が構成され、第２面によって導光板出射面が構成されていてもよい。導光板３２１を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。
【００７２】
このように、実施例３における頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）にあっては、結合部材２２０が２つの画像表示装置３００を結合しており、この結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃに取り付けられている。即ち、各画像表示装置３００は、フレーム２１０に、直接、取り付けられた構造とはなっていない。従って、観察者２４０がフレーム２１０を頭部に装着したとき、テンプル部２１２が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレーム２１０が変形したとしても、このようなフレーム２１０の変形によって、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂの変位（位置変化）が生じないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレーム２１０のフロント部２１０Ｂの剛性を高める必要がないので、フレーム２１０の重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置３００は、眼鏡型のフレーム２１０に、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレーム２１０のデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレーム２１０のデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２２０はフレーム２１０に隠れている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。
【実施例４】
【００７３】
実施例４は実施例３の変形である。実施例４における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置４００の概念図を図１１の（Ａ）に示す。また、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図を図１１の（Ｂ）に示す。実施例４にあっては、画像生成装置３１０は、実施例３と同様の構成、構造を有する。また、導光手段４２０は、第１偏向手段及び第２偏向手段の構成、構造が異なる点を除き、基本的な構成、構造、即ち、
（ａ）全体として画像生成装置３１０よりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０から出射された光が入射され、導光され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される導光板４２１、
（ｂ）導光板４２１に入射された光が導光板４２１の内部で全反射されるように、導光板４２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（ｃ）導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を導光板４２１から出射させるために、導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
から構成されている点は、実施例３の導光手段３２０と同じである。
【００７４】
実施例４にあっては、第１偏向手段及び第２偏向手段は導光板４２１の表面（具体的には、導光板４２１の第２面４２３）に配設されている。そして、第１偏向手段は、導光板４２１に入射された光を回折し、第２偏向手段は、導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する。ここで、第１偏向手段及び第２偏向手段は、回折格子素子、具体的には反射型回折格子素子、より具体的には反射型体積ホログラム回折格子から成る。以下の説明において、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材４３０』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材４４０』と呼ぶ。
【００７５】
そして、実施例４にあっては、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を、異なるＰ種類（具体的には、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成としている。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。より具体的には、赤色の光を回折反射する回折格子層と、緑色の光を回折反射する回折格子層と、青色の光を回折反射する回折格子層とが積層された構造を、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０は有する。回折格子層（回折光学素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、ｚ軸方向に平行である。尚、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０の軸線方向をｙ軸方向、法線方向をｘ軸方向とする。ここで、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０のｙ軸方向はミラーのＸ軸の方向に相当し、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０のｚ軸方向はミラーのＹ軸の方向に相当する。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）においては、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を１層で示した。このような構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。
【００７６】
第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を構成する材料として、上述したとおり、フォトポリマー材料を挙げることができる。反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞それ自体の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を回折格子部材を構成する部材の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、回折格子部材の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角（スラント角）を得ることができる。干渉縞の傾斜角とは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。
【００７７】
図１１の（Ｂ）に反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式（Ａ）を満足する条件を指す。式（Ａ）中、ｍは正の整数、λは波長、ｄは格子面のピッチ（干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔）、Θは干渉縞へ入射する角度の余角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψの関係は、式（Ｂ）のとおりである。
【００７８】
ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ） （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψ） （Ｂ）
【００７９】
第１回折格子部材４３０は、上述したとおり、導光板４２１の第２面４２３に配設（接着）されており、第１面４２２から導光板４２１に入射されたこの平行光が導光板４２１の内部で全反射されるように、導光板４２１に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第２回折格子部材４４０は、導光板４２１の第２面４２３に配設（接着）されており、導光板４２１の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、導光板４２１から平行光のまま第１面４２２から出射する。
【００８０】
そして、導光板４２１にあっても、赤色、緑色及び青色の３色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。このとき、導光板４２１が薄く導光板４２１の内部を進行する光路が長いため、各画角によって第２回折格子部材４４０に至るまでの全反射回数は異なっている。より詳細に述べれば、導光板４２１に入射する平行光のうち、第２回折格子部材４４０に近づく方向の角度をもって入射する平行光の反射回数は、第２回折格子部材４４０から離れる方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光の反射回数よりも少ない。これは、第１回折格子部材４３０において回折反射される平行光であって、第２回折格子部材４４０に近づく方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光の方が、これと逆方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光よりも、導光板４２１の内部を伝播していく光が導光板４２１の内面と衝突するときの導光板４２１の法線と成す角度が小さくなるからである。また、第２回折格子部材４４０の内部に形成された干渉縞の形状と、第１回折格子部材４３０の内部に形成された干渉縞の形状とは、導光板４２１の軸線に垂直な仮想面に対して対称な関係にある。
【００８１】
実施例４における頭部装着型ディスプレイは、上述したとおり、導光手段４２０が異なる点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００８２】
実施例５も、実施例３の変形である。実施例５における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１２に示し、実施例５における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１３に示す。また、実施例５における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１４に示す。
【００８３】
実施例５にあっては、導光手段は、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂよりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから出射された光が入射され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される半透過ミラー５２０から構成されている。尚、実施例５にあっては、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから出射された光は、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材５２１の内部を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としているが、空気中を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としてもよい。
【００８４】
各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂは、結合部材２２０の両端部分に、例えば、ビスを用いて取り付けられている。また、部材５２１が各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに取り付けられ、半透過ミラー５２０が部材５２１に取り付けられている。実施例５における頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００８５】
実施例６も、実施例３の変形である。実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１５に示し、実施例６における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１６に示す。また、実施例６における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１７に示す。
【００８６】
実施例６における頭部装着型ディスプレイにあっては、棒状の結合部材２３０が、実施例３と異なり、２つの画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂを結合する代わりに、２つの導光手段３２０を結合している。尚、２つの導光手段３２０を一体的に作製し、係る一体的に作製された導光手段３２０に結合部材２３０が取り付けられている形態とすることもできる。
【００８７】
ここで、実施例６における頭部装着型ディスプレイにあっても、結合部材２３０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃに、例えば、ビスを用いて取り付けられており、各画像生成装置３１０は、観察者２４０の瞳２４１よりも外側に位置している。尚、各画像生成装置３１０は、導光手段３２０の端部に取り付けられている。結合部材２３０の中心２３０Cからフレーム２１０の一端部までの距離をβ、フレーム２１０の長さをＬとしたとき、β＝０．５×Ｌを満足している。尚、実施例６においても、α’の値、γ’の値は、実施例３のαの値、γの値と同じ値である。
【００８８】
実施例６にあっては、フレーム２１０、各画像表示装置３００、画像生成装置３１０、導光手段３２０は、実施例３において説明したフレーム２１０、画像表示装置３００、画像生成装置３１０、導光手段３２０と同じ構成、構造を有する。それ故、これらの詳細な説明は省略する。また、実施例６における頭部装着型ディスプレイも、以上の相違点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【００８９】
また、実施例６における棒状の結合部材２３０が２つの導光手段３２０を結合している構成、構造を、実施例４〜実施例５において説明した頭部装着型ディスプレイに適用することができる。
【００９０】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明したミラー構造体、表示装置の構成、構造、各部の形状、使用した材料、製造方法は例示であり、適宜変更することができる。実施例３〜実施例７に説明した頭部装着型ディスプレイにおいて、場合によっては、テンプル部等のフレームに筐体を直接取り付けてもよい。本発明のミラー構造体は、上述した頭部装着型ディスプレイの他、プロジェクターやレーダ、内視鏡、レーザプリンター、バーコードリーダ等に組み込み、あるいは又、適用することができる。
【００９１】
実施例３〜実施例６に説明した頭部装着型ディスプレイにおいて、例えば、導光板に表面レリーフ型ホログラム（米国特許第２００４００６２５０５Ａ１参照）を配置してもよい。実施例６の導光手段３２０にあっては、回折格子素子を透過型回折格子素子から構成することもできるし、あるいは又、第１偏向手段及び第２偏向手段の内のいずれか一方を反射型回折格子素子から構成し、他方を透過型回折格子素子から構成する形態とすることもできる。あるいは又、回折格子素子を、反射型ブレーズド回折格子素子とすることもできる。また、実施例にあっては、専ら、画像表示装置を２つ備えた両眼型としたが、画像表示装置を１つ備えた片眼型としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０・・・ミラー構造体、２０・・・ミラー、２１・・・光反射層、２２・・・ミラー本体部、２２Ａ・・・凹部、２３・・・フレーム部、２４・・・光反射層形成部、２５・・・連結部、２６・・・ミラー本体部の裏面、２７・・・ミラー支持部、２８Ａ，２８Ｂ・・・梁（トーションバー）、３０・・・補強部、３１・・・開口、４０・・・保持部、５０・・・変位手段、１００・・・積層基材、１００Ａ・・・保持部形成領域、１００Ｂ・・・補強部形成領域、１０１・・・支持基板（ハンドル層）、１０２・・・絶縁層（ボックス層）、１０３・・・第２活性層、１０４・・・貼合せ層、１０５・・・第１活性層、１１０・・・シリコン基板、２１０・・・フレーム、２１０Ａ・・・フレームの一端部、２１０Ｂ・・・フロント部、２１０Ｃ・・・フレームの中央部分、２１１・・・蝶番、２１２・・・テンプル部、３１３・・・モダン部、２１４・・・ノーズパッド、２１５・・・配線（信号線や電源線等）、２１６・・・ヘッドホン部、２１７・・・ヘッドホン部用配線、２１８・・・撮像装置、２２０，２３０・・・結合部材、２４０・・・観察者、２４１・・・瞳、３００，４００・・・画像表示装置、３１０・・・画像生成装置、３１３・・・筐体、３２０，４２０・・・導光手段、３２１，４２１・・・導光板、３２２，４２２・・・導光板の第１面、３２３，４２３・・・導光板の第２面、３２４，３２５・・・導光板の一部分、３３０・・・第１偏向手段、３４０・・・第２偏向手段、４３０・・・第１偏向手段（第１回折格子部材）、４４０・・・第２偏向手段（第２回折格子部材）、３５２・・・コリメート光学系、３５３・・・走査手段、３５４・・・リレー光学系、３５５・・・クロスプリズム、３５６・・・全反射ミラー、５２０・・・半透過ミラー、５２１・・・部材、ＩＬ・・・仮想直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー構造体及びその製造方法に関し、より具体的には、所謂ＭＥＭＳ技術を応用したミラー構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造技術を応用した微細加工技術であるマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（Micro Electro Mechanical System，ＭＥＭＳ）を用いたミラー構造体の開発が盛んに進められている。このようなミラー構造体は、基板上に一括して作製することができ、大きさが微小であり、低コストでの製造、高速動作が可能であり、例えば、表示装置やプロジェクターへの応用が進められている。
【０００３】
ミラー構造体は、例えば、ミラー、ミラーを支持するミラー支持部、及び、ミラー支持部を保持する保持部から構成されている。ここで、ミラーは、ミラー本体部、及び、このミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えている。ミラー支持部は、例えば、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、ミラーの両端は各梁によって支持されている。そして、ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する構造となっている。それ故、ミラーには、軽量化が求められるだけでなく、高い剛性も求められる。
【０００４】
このような要求に対処するための技術が、例えば、特開２００３−１７２８９７や特開２００７−３１０３４２に開示されている。具体的には、ミラー本体部の裏面にリブあるいは補強部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２８９７
【特許文献２】特開２００７−３１０３４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これらの特許公開公報に開示された技術にあっては、リブあるいは補強部は、ミラー本体部と一体に設けられている。そして、リブあるいは補強部が備えられたミラー本体部を有するミラー構造体を製造するためには、通常、先ず、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、シリコン基板に凹部を形成する。凹部を囲むシリコン基板の厚い領域によって保持部が構成される。次いで、凹部の底面に露出したシリコン基板の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術（例えば、深堀りＲＩＥ法）に基づき、リブあるいは補強部が備えられたミラー、及び、ミラー支持部を形成する。
【０００７】
一般に、保持部の厚さは０．４ｍｍ乃至０．６ｍｍ程度である。また、リブあるいは補強部が備えられたミラーの厚さは０．１ｍｍ程度である。従って、深さ０．３ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、リブあるいは補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行う必要がある。しかしながら、このような加工を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて行うことは非常に困難である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて、補強部が備えられたミラー本体部を有するミラー構造体を製造するためのミラー構造体の製造方法、及び、このミラー構造体の製造方法によって得られたミラー構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明のミラー構造体の製造方法は、
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成るミラー構造体の製造方法であって、
（ａ）貼合せ層、第２活性層、絶縁層及び支持基板が積層されて成る積層基材をパターニングすることで、保持部形成領域及び補強部形成領域を設け、次いで、
（ｂ）貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、
（ｃ）保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する、
各工程を少なくとも備え、以て、
第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有する保持部、
第１活性層から成るミラー本体部及びミラー支持部、並びに、
第２活性層から成り、ミラー本体部の裏面に貼合せ層を介して設けられた補強部、
を得る。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明のミラー構造体は、
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成り、
ミラー本体部の裏面には、貼合せ層を介して補強部が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のミラー構造体の製造方法にあっては、積層基材をパターニングすることで保持部形成領域及び補強部形成領域を積層基材に設け、次いで、貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する各工程を少なくとも備えている。従って、凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、リブあるいは補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行うといった工程が不要である。それ故、ミラー及びミラー支持部を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて加工することができる。しかも、本発明のミラー構造体及びその製造方法にあっては、ミラー本体部の裏面には貼合せ層を介して補強部が設けられているので、ミラーに軽量化、高剛性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、図３の矢印Ａ−Ａに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、図３の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図である。
【図３】図３は、実施例１のミラー構造体を上方から眺めた模式図である。
【図４】図４は、実施例１のミラー構造体を裏面から眺めた模式図である。
【図５】図５は、本発明のミラー構造体を適用した表示装置の概念図である。
【図６】図６は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図７】図７は、実施例３における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図８】図８は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図９】図９は、実施例３における頭部装着型ディスプレイを観察者の頭部に装着した状態を上方から眺めた図（但し、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略）である。
【図１０】図１０は、実施例３における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例４における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図、及び、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、実施例５における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図１３】図１３は、実施例５における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図１４】図１４は、実施例５における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図１５】図１５は、実施例６における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図１６】図１６は、実施例６における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図１７】図１７は、実施例６における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図１８】図１８は、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図２０】図２０は、図１９に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【図２１】図２１は、図２０に引き続き、実施例１のミラー構造体の製造方法を説明するための支持基板等の模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明のミラー構造体及びその製造方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明のミラー構造体及びその製造方法）
３．実施例２（本発明のミラー構造体を適用した表示装置）
４．実施例３（本発明のミラー構造体を適用した頭部装着型ディスプレイ）
５．実施例４（実施例３の変形）
６．実施例５（実施例３の別の変形）
７．実施例６（実施例３の更に別の変形）、その他
【００１４】
本発明のミラー構造体あるいは本発明のミラー構造体の製造方法（以下、これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、限定するものではないが、
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する形態とすることができる。そして、この場合、補強部は、この仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する形態とすることができる。より具体的には、補強部の平面形状として、開口が、三角形を有する鱗模様形状や、正方形、長方形、平行四辺形、菱形等の矩形形状を有する井桁形状、開口が正六角形を含む六角形を有するハニカム形状を例示することができる。尚、補強部は、ミラー本体部の裏面に、均等に、即ち、一定の配列ピッチにて設けられていてもよいし、不均一に、例えば、仮想直線からの距離に依存して設けられていてもよい。
【００１５】
以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さ（ｔ1A）は、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さ（ｔ1B）よりも薄い形態とすることができる。ここで、ｔ1Aとｔ1Bの関係として、０．１≦ｔ1A／ｔ1B≦０．５、好ましくは、０．２≦ｔ1A／ｔ1B≦０．４を挙げることができる。
【００１６】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、貼合せ層はＳｉＯ2から成る形態とすることができる。
【００１７】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本発明のミラー構造体において、
保持部は、光反射層側から、第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有し、
ミラー本体部及びミラー支持部は第１活性層から成り、
補強部は第２活性層から成る形態とすることができる。
【００１８】
そして、このような本発明のミラー構造体の好ましい形態において、また、以上に説明した好ましい形態を含む本発明のミラー構造体の製造方法において、第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３、好ましくは、０．１≦ｔ2／ｔ0≦０．２を満足することが望ましい。
【００１９】
以上に説明した好ましい形態を含む本発明において、例えば、第１活性層及び第２活性層をシリコン層から構成することができるし、支持基板（ハンドル層とも呼ばれる）をシリコン基板から構成することができるし、絶縁層（ボックス層とも呼ばれる）をＳｉＯ2から構成することができる。より具体的には、第２活性層、絶縁層（ボックス層）及び支持基板（ハンドル層）が積層された構造（積層基材の一部）として、所謂ＳＯＩ基板を例示することができる。尚、ＳＯＩ基板の表面を酸化することで第２活性層の表面に貼合せ層を形成することができ、積層基材を得ることができる。
【００２０】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本発明において、ミラーを変位させ、あるいは又、梁を捻り回動軸としてミラーを回動運動させるために、ミラー構造体には変位手段が設けられている。ここで、変位手段を、ミラー支持部と保持部との間に配設された、バイモルフ型、ユニモルフ型、モノモルフ型又は積層型（マルチモルフ型）の圧電アクチュエータから構成することができるが、これに限定するものではなく、その他、静電駆動アクチュエータ、熱駆動アクチュエータ、磁界を印加したときに形状が変化するジュール効果を有する磁歪材料から構成された電磁駆動アクチュエータ、磁気トルクを利用した電磁駆動アクチュエータ、あるいは、高分子ゲルから構成された電気化学駆動アクチュエータから構成することもできる。変位手段は、片持ち梁構造（板バネ構造、カンチレバー構造）を有する構成とすることができるし、あるいは又、ミアンダ構造を有する構成とすることができる。あるいは又、変位手段を、前記仮想直線と平行に延びるミラー本体部の端部、及び、これらの端部と面する保持部の部分に配設してもよい。ミラーの高速での回動を共振に基づき行い、低速での回動を非共振に基づき行う形態とすることができるが、これに限定するものではない。
【００２１】
ユニモルフ型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する１枚の圧電材料薄膜が変位手段を構成する基層（支持構造体）上に形成された構造を有する。また、バイモルフ型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する２枚の圧電材料薄膜が変位手段を構成する基層（支持構造体）を介して積層された構造を有し、一方の圧電材料薄膜が伸びたとき、他方の圧電材料薄膜が縮む。尚、２枚の圧電材料薄膜を、分極方向を対称に配置した形式（シリーズ・タイプ）と、分極方向を非対称に（同一方向に）配置した形式（パラレル・タイプ）とがある。積層型の圧電アクチュエータは、例えば、長さ方向に伸縮する多数の圧電材料薄膜と基層とが積層された構造を有する。そして、これらの構造を有する変位手段にあっては、長さ方向に伸縮する圧電材料薄膜の動きによって、その一端部が駆動（上下動）され、これによって、ミラーに変位が生じ、また、梁を捻り回動軸としてミラーが回動運動する。基層（支持構造体）は、例えば、シリコン層、あるいは、酸化シリコン層、あるいは、シリコン層と酸化シリコン層との積層構造から構成することができる。圧電アクチュエータの構造に依っては、基層を第１活性層から構成することができる。
【００２２】
圧電材料薄膜を構成する材料として、ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体であるＰＺＴ［ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3］；ＰＺＴにＮｂ、Ｃｏ、Ｍｎを添加したＰＺＴ系セラミックス材料；ＰＺＴにペロブスカイトＡＢＯ3を加えた３成分系のＰＺＴ系セラミックス材料；ＰｂＴｉＯ3系セラミックス材料；ＬｉＮｂＯ3系セラミックス材料；ＢａＴｉＯ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3やＢａＴｉＯ3−Ｎｂ2Ｏ5といったＢａＴｉＯ3系セラミックス材料；マグネシウム・ニオブ酸鉛［Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3］系セラミックス材料；ＺｎＯ；ＡｌＮを例示することができる。
【００２３】
圧電材料薄膜は、例えば、
（１）ＲＦマグネトロンスパッタリング法等を含むスパッタリング法や、エキシマレーザ等を用いたレーザアブレーション法といった各種物理的気相成長法（ＰＶＤ法）
（２）原料として、例えば、Ｐｂ（Ｃ2Ｈ5）4、Ｚｒ（ＤＰＭ）4、Ｔｉ（ｉ−Ｃ3Ｈ7Ｏ）4等の有機金属化合物を用いたＭＯＣＶＤ法
（３）例えば、酢酸鉛［Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯＨ）2］、チタンイソプロポキシド［Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）4］、及び、ジルコンイソプロポキシド［Ｚｒ（ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）4］を金属原料として用い、係る原料溶液をスピンコーティング法等で成膜し、熱処理することによって緻密化、結晶化させて圧電材料薄膜を得るゾル・ゲル法
（４）ＰＺＴ系セラミックス材料粉末をスラリー化し、スピンコーティング法等に基づき圧電材料薄膜を成膜するコンポジット法を含む、スピンコーティング法
（５）スクリーン印刷法
（６）メッキ法、
（７）ジルコニウム、チタン等の水溶液を圧力容器内に入れ、加熱、加圧することで圧電材料薄膜を成膜する水熱合成法
（８）サブミクロンサイズの原料粉末を合すと混合してエアロゾルとし、吹き付けることで圧電材料薄膜を成膜するエアロゾルデポジッション法
等によって成膜することができる。
【００２４】
変位手段を構成する基層（支持構造体）と圧電材料薄膜との間に下部電極を設け、圧電材料薄膜の上に上部電極を設ける。下部電極として、Ｐｔ／Ｔｉ積層構造を挙げることができる。尚、Ｔｉ層が基層と接し、Ｔｉ層は密着層として機能する。また、上部電極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯX）、酸化イリジウム（ＩｒＯX）、又は、酸化イリジウム−ハフニウム（Ｉｒ−Ｈｆ−Ｏ系材料）、Ｒｕ、Ｒｕ2／Ｒｕの積層構造、Ｉｒ、ＩｒＯ2／Ｉｒの積層構造、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｔ／Ｔｉの積層構造、Ｐｔ／Ｔａの積層構造、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｔａの積層構造、Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3（ＬＳＣＯ）、Ｐｔ／ＬＳＣＯの積層構造、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7を例示することができる。電極の成膜は、スパッタリング法やパルスレーザアブレーション法にて行うことができる。電極のパターニングは、例えばイオンミーリング法やＲＩＥ法にて行うことができる。
【００２５】
変位手段を静電駆動アクチュエータから構成する場合、ミラー本体部の端部に可動電極を設け、ミラー本体部の端部と面する保持部に駆動電極を設け、可動電極と駆動電極との間に生じる静電力によって、ミラーを変位・駆動・回動させばよい。
【００２６】
変位部材を熱駆動アクチュエータから構成する場合、熱膨張係数の異なる２種類の材料層（例えば、Ｓｉ層とＡｕ層の積層構造、Ｓｉ層とＡｌ層の積層構造、熱膨張係数の異なるポリイミド層の積層構造）を積層した熱バイモルフ型とし、これらの２種類の材料層に例えば電流を流すことで温度変化を生じさせる。その結果、変位手段が撓み、これによって、ミラーを変位・駆動・回動させることができる。あるいは、厚さの異なる２本の梁を先端で結合したＵ字型とし、電流を流すと、細い梁構造の方が太い梁構造よりも抵抗値が高いので発熱量が多く、その結果、太い梁構造に向かって曲がり、ミラーを変位・駆動・回動させることができる。あるいは又、変位手段を、例えばＴｉとＮｉの合金から成る形状記憶合金から構成してもよい。
【００２７】
ミラーを構成する光反射層は、ミラー本体部の表面（おもてめん）に形成された金属膜あるいは合金膜から構成することができ、例えば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。光反射層を構成する材料として、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）を例示することができる。ミラー本体部は、具体的には、上述したとおり、シリコン層（第１活性層）から構成することができる。ミラー本体部の外形形状は、円形、楕円形、長円形（半円と２本の線分が組み合わされた形状）、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。また、光反射層の外形形状も、円形、楕円形、長円形、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。ミラー本体部と光反射層とを、同じ、あるいは、類似、あるいは、相似した外形形状としてもよいし、異なる外形形状としてもよい。更には、ミラー本体部と光反射層とを同じ大きさとしてもよいし、光反射層よりもミラー本体部を大きくしてもよい。
【実施例１】
【００２８】
実施例１は、本発明のミラー構造体（ＭＥＭＳスキャナ）及びその製造方法に関する。図３の矢印Ａ−Ａに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図を図１に示し、図３の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１のミラー構造体の模式的な一部断面図を図２に示し、実施例１のミラー構造体を上方から眺めた模式図を図３に示し、実施例１のミラー構造体を裏面から眺めた模式図を図４に示す。
【００２９】
実施例１のミラー構造体１０は、
（Ａ）ミラー本体部２２、及び、このミラー本体部２２の表面に設けられた光反射層２１を備えたミラー２０、
（Ｂ）ミラー２０を支持するミラー支持部２７、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部２７を保持する保持部４０、
から成り、
ミラー本体部２２の裏面２６には、貼合せ層１０４を介して補強部３０が設けられている。
【００３０】
ここで、ミラー本体部２２は、額縁状のフレーム部（枠部）２３、フレーム部２３の内側にフレーム部２３と離間して設けられた光反射層形成部２４、及び、フレーム部２３と光反射層形成部２４とを連結する２本の連結部２５から構成されている。ミラー支持部２７は、仮想直線ＩＬ上に配置された２本の梁（トーションバー）２８Ａ，２８Ｂから成る。ミラー２０の両端は各梁２８Ａ，２８Ｂによって支持されている。そして、ミラー２０は、梁２８Ａ，２８Ｂ（仮想直線ＩＬ）を捻り回動軸として回動運動する。具体的には、フレーム部２３の両端は各梁２８Ａ，２８Ｂによって支持されている。また、連結部２５は、仮想直線ＩＬと垂直な方向に延びている。尚、図３及び図４において、梁２８Ａ，２８Ｂを明確化するために、これらに斜線を付した。同様に、後述する変位手段５０を明確化するために、これらにも斜線を付した。
【００３１】
補強部（リブあるいはリブ構造、凹凸部）３０は、仮想直線ＩＬと直交する方向に延びる部分を有する。具体的には、補強部３０の平面形状は、開口３１が正方形を有する井桁形状であり、正方形の各辺は、仮想直線ＩＬと平行な方向、及び、直交する方向に延びている。
【００３２】
実施例１にあっては、貼合せ層１０４はＳｉＯ2から成る。また、保持部４０は、光反射層２１の側から、第１活性層１０５、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２、及び、支持基板１０１が積層された構造を有する。更には、ミラー本体部２２及びミラー支持部２７は第１活性層１０５から成り、補強部３０は第２活性層１０３から成る。ここで、第１活性層１０５及び第２活性層１０３はシリコン層から構成されており、支持基板（ハンドル層）１０１はシリコン基板から構成されており、絶縁層（ボックス層）１０２はＳｉＯ2から構成されている。第２活性層１０３、絶縁層（ボックス層）１０２及び支持基板（ハンドル層）１０１が積層された構造（積層基材１００の一部）は、より具体的には、ＳＯＩ基板から構成されており、ＳＯＩ基板の表面を酸化することで第２活性層１０３の表面に貼合せ層１０４が形成されている。ミラー２０を構成する光反射層２１は、ミラー本体部２２の表面（おもてめん）に形成された金属膜、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）薄膜から成る。ミラー本体部２２の外形形状は、四隅が切り欠かれた正方形であり、光反射層２１の外形形状も、四隅が切り欠かれた正方形であり、光反射層２１よりもミラー本体部２２は大きい。
【００３３】
ミラー２０を変位させ、あるいは又、梁２８Ａ，２８Ｂを捻り回動軸としてミラー２０を回動運動させるために、ミラー構造体１０には変位手段５０が設けられている。尚、図１にあっては、変位手段５０の図示を省略している。変位手段５０は、実施例１にあっては、ミラー支持部２７と保持部４０との間に配設された、ユニモルフ型の圧電アクチュエータから構成されている。具体的には、この変位手段５０の一端は保持部４０から延び、他端はミラー支持部２７から延びている。ユニモルフ型の圧電アクチュエータは、長さ方向に伸縮する１枚の圧電材料薄膜から構成されている。そして、このような長さ方向に伸縮する圧電材料薄膜の動きによって、その他端が駆動（上下動）され、これによって、ミラー２０に変位が生じ、また、梁２８Ａ，２８Ｂを捻り回動軸としてミラー２０が回動運動する。圧電材料薄膜は、ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体であるＰＺＴ［ジルコン酸チタン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3］から成る。
【００３４】
ミラー本体部２２の軽量化を図るために、補強部３０と補強部３０との間に位置するミラー本体部２２の部分は、補強部３０と貼合せ層１０４を介して接するミラー本体部２２の部分の厚さ（ｔ1B）よりも薄い。また、貼合せ層１０４の厚さｔBL、補強部３０の高さ（第２活性層１０３の厚さｔ2）、補強部３０の厚さ（仮想直線ＩＬと平行な方向及び垂直な方向に沿った長さ）ｔ、仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った補強部３０の形成ピッチＰ1、仮想直線ＩＬと垂直な方向に沿った補強部３０の形成ピッチＰ2を以下のとおりとした。更には、第２活性層１０３、絶縁層１０２及び支持基板１０１の総厚ｔ0を以下のとおりとした。また、ミラー本体部２２を構成するフレーム部２３の仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った長さＬ11、及び、垂直な方向に沿った長さＬ12、ミラー本体部２２を構成する光反射層形成部２４の仮想直線ＩＬと平行な方向に沿った長さＬ21、及び、垂直な方向に沿った長さＬ12を以下のとおりとした。尚、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
０．１≦ｔ1A／ｔ1B≦０．５
を満足している。
【００３５】
［表１］
ｔ1A＝１５μｍ
ｔ1B＝４５μｍ
ｔBL＝１μｍ
ｔ2 ＝１２０μｍ
ｔ ＝１０μｍ
Ｐ1 ＝１００μｍ
Ｐ2 ＝１００μｍ
ｔ0 ＝４００μｍ
Ｌ11＝１．３ｍｍ
Ｌ12＝１．５ｍｍ
Ｌ21＝１．１ｍｍ
Ｌ22＝１．３ｍｍ
【００３６】
以下、実施例１のミラー構造体の製造方法を、図１８、図１９、図２０、図２１の支持基板等の模式的な一部断面図を参照して、説明する。
【００３７】
［工程−１００］
先ず、第２活性層１０３、絶縁層（ボックス層）１０２及び支持基板（ハンドル層）１０１が積層されたＳＯＩ基板の表面を熱酸化することで第２活性層１０３の表面に貼合せ層１０４を形成する。これによって、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２及び支持基板１０１が積層されて成る積層基材１００を得る（図１８参照）。一方、シリコン基板１１０の一部（補強部３０と補強部３０との間に位置するミラー本体部２２の部分となる部分）にＲＩＥ法に基づき凹部２２Ａを形成しておく（図１８参照）。尚、このシリコン基板１１０が、最終的に第１活性層１０５となる。
【００３８】
［工程−１１０］
次いで、深堀りＲＩＥ法に基づき、積層基材１００を貼合せ層１０４の側からエッチングすることで、積層基材１００から成る保持部形成領域１００Ａ及び補強部形成領域１００Ｂを設けることができる（図１９参照）。
【００３９】
［工程−１２０］
その後、貼合せ層１０４に第１活性層１０５を貼り合わせる。具体的には、貼合せ層１０４と、凹部２２Ａが形成されたシリコン基板１１０の面を重ね合わせ、熱圧着することで、積層基材１００とシリコン基板１１０とを積層することができる。その後、シリコン基板１１０を研磨・エッチングすることで、シリコン基板１１０を薄くし、第１活性層１０５を得る（図２０参照）。
【００４０】
［工程−１３０］
次いで、周知のエッチング技術に基づき、保持部形成領域１００Ａ以外の支持基板１０１及び絶縁層１０２を除去する（図２１参照）。支持基板１０１の除去の際には、絶縁層１０２がエッチングストップ層として機能する。
【００４１】
［工程−１４０］
その後、第１活性層１０５上に、周知のスパッタリング法に基づきアルミニウム層を形成する。次いで、周知のリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、アルミニウム層、第１活性層１０５をパターニングすることで、光反射層２１及びミラー本体部２２から構成されたミラー２０を得ることができる（図１〜図４参照）。
【００４２】
以上の工程によって、
第１活性層１０５、貼合せ層１０４、第２活性層１０３、絶縁層１０２、及び、支持基板１０１が積層された構造を有する保持部４０、
第１活性層１０５から成るミラー本体部２２及びミラー支持部２７、並びに、
第２活性層１０３から成り、ミラー本体部２２の裏面２６に貼合せ層１０４を介して設けられた補強部３０、
を得ることができる。
【００４３】
［工程−１５０］
次いで、周知の方法で、第１活性層１０５の上に、Ｐｔ層／Ｔｉ層の積層構造を有する下部電極、圧電材料薄膜、白金（Ｐｔ）から成る上部電極を周知の方法で、順次、成膜し、周知のリソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、上部電極、圧電材料薄膜、下部電極をパターニングすることで、変位手段５０を設けることができる。変位手段５０の一部は、一種の配線として第１活性層１０５の上を延在している。
【００４４】
尚、以上に説明したミラー構造体の製造方法の工程の順序は、適宜、変更することができる。
【００４５】
実施例１のミラー構造体の製造方法にあっては、積層基材１００をパターニングすることで、保持部形成領域１００Ａ及び補強部形成領域１００Ｂを積層基材１００に設け、次いで、貼合せ層１０４に第１活性層１０５を貼り合わせ、その後、保持部形成領域１００Ａ以外の支持基板１０１及び絶縁層１０２を除去する。従って、凹部をシリコン基板に形成した後、凹部の底面において、補強部が備えられたミラー及びミラー支持部を形成するためのシリコン基板の加工を行う必要が無く、ミラー２０及びミラー支持部２７を、高精度で、しかも、高い量産性、高い歩留りにて加工することができる。加えて、ミラー本体部２２の裏面には貼合せ層１０４を介して補強部（リブあるいはリブ構造）３０が設けられているので、ミラー２０の軽量化、高剛性化を図ることができる。
【００４６】
実施例１のミラー構造体１０において、共振駆動時のミラー２０の振り角±８．１度、共振周波数２０．６ｋＨｚにおける仮想直線ＩＬと平行な方向における撓み量（『平行方向撓み量』と呼ぶ）、及び、仮想直線ＩＬと垂直な方向における撓み量（『垂直方向撓み量』と呼ぶ）をシミュレーションにて求めた。その結果を表２に示す。また、補強部３０が設けられていない点を除き、実施例１のミラー構造体１０と同じ構造を有するミラー構造体（比較例１のミラー構造体）、補強部３０が設けられておらず、ミラー本体部２２の厚さを４５μｍ、一定とし、しかも、フレーム部と光反射層形成部とが分離されていない点を除き、実施例１のミラー構造体１０と同じ構造を有するミラー構造体（比較例２のミラー構造体）についても、平行方向撓み量及び垂直方向撓み量をシミュレーションにて求めた。その結果を表２に示す。
【００４７】
［表２］
平行方向撓み量 垂直方向撓み量
実施例１ ０．０８μｍ ０．０４μｍ
比較例１ ０．３０μｍ ０．３０μｍ
比較例２ ０．８３μｍ ０．５７μｍ
【００４８】
表２からも明らかなとおり、実施例１のミラー構造体１０における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、比較例１、比較例２のミラー構造体における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量よりも格段に減少している。一般に、ミラー構造体における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、入射光の波長をλとしたとき、（λ／４）以下であることが望ましく、この観点からも、実施例１のミラー構造体１０における平行方向撓み量及び垂直方向撓み量は、極めて好ましい値である。
【実施例２】
【００４９】
実施例２は、実施例１にて説明したミラー構造体を適用した表示装置、より具体的には、画像表示装置に関する。図５に実施例２の表示装置の概念図を示す。実施例２の表示装置は、例えば、半導体レーザ素子から成る光源、光源から出射された光を平行光とし、コリメートするレンズ群（図５では、１枚のレンズで示す）、レンズ群から出射された平行光が入射され、この平行光をＸ方向及びＹ方向にラスタースキャンする実施例１にて説明したミラー構造体（ＭＥＭＳスキャナ）１０Ａ，１０Ｂ、及び、ミラー構造体１０Ｂから出射された光が衝突し、最終的に画像が表示されるスクリーンから構成された画像表示装置、具体的には、画像表示用のプロジェクターである。場合によっては、ミラー構造体１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方のみを実施例１にて説明したミラー構造体から構成してもよい。
【００５０】
表示装置における画素の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。ミラー構造体の数は、例えば、１である。
【００５１】
表示装置においてカラー表示を行う場合、光源は、赤色を出射する赤色発光半導体レーザ素子、緑色を出射する緑色発光固体レーザ、青色を出射する青色発光半導体レーザ素子、これらの半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を１本のレーザ光に纏めるためのダイクロイックプリズムから構成されていてもよい。あるいは又、光源を、白色光を出射する１つの半導体レーザ素子から構成し、この半導体レーザ素子から出射された白色光を、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを、逐次、通過させ、赤色、緑色、青色の光の三原色を取り出す構成とすることもできる。あるいは又、光源を、白色光を出射する１つの半導体レーザ素子、ダイクロイックプリズム及び波長選択を行う狭帯域フィルタから構成することで、赤色、緑色、青色の光の三原色を取り出す構成とすることもできる。但し、カラー表示の方法は、以上に説明した方法に限定するものではなく、本質的に任意の方法とすることができる。また、光源として、その他、有機ＥＬ（Electro Luminescence）発光素子、無機ＥＬ発光素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることもできる。
【００５２】
ラスタースキャンを行う場合、高速でのＺ軸周りのミラーの回動を共振に基づき行い、低速でのＸ軸周りのミラーの回動を非共振に基づき行うことが好ましい。そして、この場合には、低速でのＸ軸周りのミラーの回動によって表示装置の垂直方向のスキャンが行われ、高速でのＺ軸周りのミラーの回動によって表示装置の水平方向のスキャンが行われる。尚、表示装置、それ自体の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００５３】
実施例３も、実施例１にて説明したミラー構造体を適用した表示装置であるが、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）に関する。
【００５４】
実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図６に示し、頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図７に示す。また、頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図８に示し、頭部装着型ディスプレイを観察者２４０の頭部に装着した状態を上方から眺めた図を図９に示す。更には、実施例３における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置の概念図を図１０に示す。尚、図９においては、便宜上、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略している。
【００５５】
頭部装着型ディスプレイにおける画素の数は、頭部装着型ディスプレイに要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。ミラー構造体の数は、例えば、１である。
【００５６】
実施例３における頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）観察者２４０の頭部に装着される眼鏡型のフレーム２１０、及び、
（Ｂ）２つの画像表示装置３００、
を備えている。
【００５７】
ここで、各画像表示装置３００は、
（イ）光源３５１、
（ロ）光源３５１から出射された光を平行光とするコリメート光学系３５２、
（ハ）コリメート光学系３５２から出射された平行光を走査する走査手段３５３、及び、
（ニ）走査手段３５３によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系３５４、
から構成されている。尚、画像生成装置３１０全体が筐体３１３（図１０では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体３１３には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介してリレー光学系３５４から光が出射される。そして、各筐体３１３が、結合部材２２０の端部分に、ビスあるいは接着剤（図示せず）を用いて取り付けられている。また、筐体３１３に、導光手段３２０が取り付けられている。
【００５８】
光源３５１は、赤色を発光する赤色発光素子３５１Ｒ、緑色を発光する緑色発光素子３５１Ｇ、青色を発光する青色発光素子３５１Ｂから構成されており、各発光素子は半導体レーザ素子から成る。光源３５１から出射された３原色の光は、クロスプリズム３５５を通過することで色合成が行われ、光路が一本化され、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系３５２に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー３５６で反射され、入射した平行光を２次元的に走査する実施例１のミラー構造体１０Ａ，１０Ｂ（実施例２も参照）から成る走査手段３５３（１つのミラー構造体のみを図示した）によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系３５４を通過し、平行光とされた光束が導光手段３２０に入射する。
【００５９】
画像生成装置において、コリメート光学系３５２にて複数の平行光とされた光を導光板に入射させるが、このような、平行光であることの要請は、これらの光が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１偏向手段と第２偏向手段を介して導光板から出射された後も保存される必要があることに基づく。尚、複数の平行光を生成させるためには、具体的には、コリメート光学系３５２における焦点距離の所（位置）に、例えば、クロスプリズム３５５における光射出部を位置させればよい。コリメート光学系３５２は、画素の位置情報を導光手段の光学系における角度情報に変換する機能を有する。コリメート光学系３５２として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。
【００６０】
頭部装着型ディスプレイは、上述したとおり、２つの画像表示装置３００を結合する結合部材２２０を有している。結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃの観察者に面する側に（即ち、観察者２４０とフレーム２１０との間に）、例えば、ビス（図示せず）を用いて取り付けられている。更には、結合部材２２０の射影像は、フレーム２１０の射影像内に含まれる。即ち、観察者２４０の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２２０はフレーム２１０によって隠されており、結合部材２２０は視認されない。
【００６１】
具体的には、一方の画像生成装置３１０Ａの取付部中心３１０ＡCとフレーム２１０の一端部（一方の智）２１０Ａとの間の距離をα、結合部材２２０の中心２２０Cからフレームの一端部（一方の智）２１０Ａまでの距離をβ、他方の画像生成装置３１０Ｂの取付部中心３１０ＢCとフレームの一端部（一方の智）２１０Ａとの間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、
α＝０．１×Ｌ
β＝０．５×Ｌ
γ＝０．９×Ｌ
である。尚、０．０１×Ｌ≦α≦０．３０×Ｌ、好ましくは、０．０５×Ｌ≦α≦０．２５×Ｌ、０．３５×Ｌ≦β≦０．６５×Ｌ、好ましくは、０．４５×Ｌ≦β≦０．５５×Ｌ、０．７０×Ｌ≦γ≦０．９９×Ｌ、好ましくは、０．７５×Ｌ≦γ≦０．９５×Ｌを満足することが望ましい。
【００６２】
そして、結合部材２２０によって２つの画像表示装置３００が結合されているが、具体的には、結合部材２２０の各端部に、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂが、取付け状態調整可能に取り付けられている。各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂは、観察者２４０の瞳２４１よりも外側に位置している。
【００６３】
結合部材２２０の各端部への画像生成装置（具体的には、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂ）の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔（図示せず）を設け、貫通孔に対応したタップ付きの孔部（螺合部。図示せず）を画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに設け、各貫通孔にビス（図示せず）を通し、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに設けられた孔部に螺合させる。ビスと孔部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。取付け後、蓋（図示せず）によってビスを隠す。尚、図７、図１３、図１６において、結合部材２２０，２３０を明示するために、結合部材２２０，２３０に斜線を付した。
【００６４】
フレーム２１０は、観察者２４０の正面に配置されるフロント部２１０Ｂと、フロント部２１０Ｂの両端に蝶番２１１を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部２１２と、各テンプル部２１２の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）２１３から成り、結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフロント部２１０Ｂの中央部分２１０Ｃ（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）に取り付けられている。そして、結合部材２２０の観察者２４０に面する側にノーズパッド２１４が取り付けられている。尚、図８、図１４あるいは図１７においては、ノーズパッド２１４の図示を省略している。フレーム２１０及び結合部材２２０は金属や合金、プラスチック、あるいは、これらの組合せから作製されており、結合部材２２０の形状は湾曲した棒状である。尚、結合部材２２０の形状は、結合部材２２０の射影像がフレーム２１０の射影像内に含まれる限りにおいて、本質的に任意であり、例えば、棒状の他、細長い板状を例示することができる。
【００６５】
更には、一方の画像生成装置３１０Ａから延びる配線（信号線や電源線等）２１５が、テンプル部２１２、及び、モダン部２１３の内部を介して、モダン部２１３の先端部から外部に延びており、図示しない外部回路（制御回路）に接続されている。更には、各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂはヘッドホン部２１６を備えており、各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから延びるヘッドホン部用配線２１７が、テンプル部２１２、及び、モダン部２１３の内部を介して、モダン部２１３の先端部からヘッドホン部２１６へと延びている。ヘッドホン部用配線２１７は、より具体的には、モダン部２１３の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部２１６へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部２１６やヘッドホン部用配線２１７が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした頭部装着型ディスプレイとすることができる。
【００６６】
また、フロント部２１０Ｂの中央部分２１０Ｃには、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズ（これらは図示せず）とから構成された撮像装置２１８が取り付けられている。具体的には、中央部分２１０Ｃには貫通孔が設けられており、中央部分２１０Ｃに設けられた貫通孔と対向する結合部材２２０の部分には凹部が設けられており、この凹部内に撮像装置２１８が配置されている。中央部分２１０Ｃに設けられた貫通孔から入射した光が、レンズによって固体撮像素子に集光される。固体撮像素子からの信号は、撮像装置２１８から延びる配線（図示せず）を介して、画像生成装置３１０Ａに送出される。尚、配線は、結合部材２２０とフロント部２１０Ｂとの間を通り、一方の画像生成装置３１０Ａに接続されている。このような構成にすることで、撮像装置が頭部装着型ディスプレイに組み込まれていることを、視認させ難くすることができる。
【００６７】
実施例３にあっては、図１０に示すように、リレー光学系３５４にて平行光とされた光束が入射され、導光され、出射される導光手段３２０は、
（ａ）全体として画像生成装置３１０よりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０から出射された光が入射され、導光され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される導光板３２１、
（ｂ）導光板３２１に入射された光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段３３０、及び、
（ｃ）導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を導光板３２１から出射させるために、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段３４０、
から構成されている。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。
【００６８】
第１偏向手段３３０及び第２偏向手段３４０は導光板３２１の内部に配設されている。そして、第１偏向手段３３０は、導光板３２１に入射された光を反射し、第２偏向手段３４０は、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する。即ち、第１偏向手段３３０は反射鏡として機能し、第２偏向手段３４０は半透過鏡として機能する。より具体的には、導光板３２１の内部に設けられた第１偏向手段３３０は、アルミニウムから成り、導光板３２１に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）から構成されている。一方、導光板３２１の内部に設けられた第２偏向手段３４０は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体から構成されている。誘電体積層膜は、例えば、高誘電率材料としてのＴｉＯ2膜、及び、低誘電率材料としてのＳｉＯ2膜から構成されている。誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体に関しては、特表２００５−５２１０９９に開示されている。図面においては６層の誘電体積層膜を図示しているが、これに限定するものではない。誘電体積層膜と誘電体積層膜との間には、導光板３２１を構成する材料と同じ材料から成る薄片が挟まれている。尚、第１偏向手段３３０においては、導光板３２１に入射された平行光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射された平行光が反射（又は回折）される。一方、第２偏向手段３４０においては、導光板３２１の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射（又は回折）され、導光板３２１から平行光の状態で出射される。
【００６９】
第１偏向手段３３０は、導光板３２１の第１偏向手段３３０を設ける部分３２４を切り出すことで、導光板３２１に第１偏向手段３３０を形成すべき斜面を設け、係る斜面に光反射膜を真空蒸着した後、導光板３２１の切り出した部分３２４を第１偏向手段３３０に接着すればよい。また、第２偏向手段３４０は、導光板３２１を構成する材料と同じ材料（例えば、ガラス）と誘電体積層膜（例えば、真空蒸着法にて成膜することができる）とが多数積層された多層積層構造体を作製し、導光板３２１の第２偏向手段３４０を設ける部分３２５を切り出して斜面を形成し、係る斜面に多層積層構造体を接着し、研磨等を行って、外形を整えればよい。こうして、導光板３２１の内部に第１偏向手段３３０及び第２偏向手段３４０が設けられた導光手段３２０を得ることができる。
【００７０】
尚、第１偏向手段３３０は、例えば、上述したとおり、合金を含む金属から構成され、導光板に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）や、導光板に入射された光を回折させる回折格子（例えば、ホログラム回折格子膜）から構成することができる。また、第２偏向手段３４０は、上述したとおり、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体や、ハーフミラー、偏光ビームスプリッター、ホログラム回折格子膜から構成することができる。
【００７１】
導光板３２１は、導光板３２１の軸線と平行に延びる２つの平行面（第１面３２２及び第２面３２３）を有している。第１面３２２と第２面３２３とは対向している。そして、光入射面に相当する第１面３２２から平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、光出射面に相当する第１面３２２から出射される。尚、導光板３２１は導光板の軸線（ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有しているが、光が入射する導光板３２１の面を導光板入射面、光が出射する導光板３２１の面を導光板出射面としたとき、第１面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって導光板入射面が構成され、第２面によって導光板出射面が構成されていてもよい。導光板３２１を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。
【００７２】
このように、実施例３における頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）にあっては、結合部材２２０が２つの画像表示装置３００を結合しており、この結合部材２２０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃに取り付けられている。即ち、各画像表示装置３００は、フレーム２１０に、直接、取り付けられた構造とはなっていない。従って、観察者２４０がフレーム２１０を頭部に装着したとき、テンプル部２１２が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレーム２１０が変形したとしても、このようなフレーム２１０の変形によって、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂの変位（位置変化）が生じないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレーム２１０のフロント部２１０Ｂの剛性を高める必要がないので、フレーム２１０の重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置３００は、眼鏡型のフレーム２１０に、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレーム２１０のデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレーム２１０のデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２２０はフレーム２１０に隠れている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。
【実施例４】
【００７３】
実施例４は実施例３の変形である。実施例４における頭部装着型ディスプレイに組み込まれた画像表示装置４００の概念図を図１１の（Ａ）に示す。また、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図を図１１の（Ｂ）に示す。実施例４にあっては、画像生成装置３１０は、実施例３と同様の構成、構造を有する。また、導光手段４２０は、第１偏向手段及び第２偏向手段の構成、構造が異なる点を除き、基本的な構成、構造、即ち、
（ａ）全体として画像生成装置３１０よりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０から出射された光が入射され、導光され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される導光板４２１、
（ｂ）導光板４２１に入射された光が導光板４２１の内部で全反射されるように、導光板４２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（ｃ）導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を導光板４２１から出射させるために、導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
から構成されている点は、実施例３の導光手段３２０と同じである。
【００７４】
実施例４にあっては、第１偏向手段及び第２偏向手段は導光板４２１の表面（具体的には、導光板４２１の第２面４２３）に配設されている。そして、第１偏向手段は、導光板４２１に入射された光を回折し、第２偏向手段は、導光板４２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する。ここで、第１偏向手段及び第２偏向手段は、回折格子素子、具体的には反射型回折格子素子、より具体的には反射型体積ホログラム回折格子から成る。以下の説明において、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材４３０』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材４４０』と呼ぶ。
【００７５】
そして、実施例４にあっては、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を、異なるＰ種類（具体的には、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成としている。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。より具体的には、赤色の光を回折反射する回折格子層と、緑色の光を回折反射する回折格子層と、青色の光を回折反射する回折格子層とが積層された構造を、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０は有する。回折格子層（回折光学素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、ｚ軸方向に平行である。尚、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０の軸線方向をｙ軸方向、法線方向をｘ軸方向とする。ここで、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０のｙ軸方向はミラーのＸ軸の方向に相当し、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０のｚ軸方向はミラーのＹ軸の方向に相当する。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）においては、第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を１層で示した。このような構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。
【００７６】
第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を構成する材料として、上述したとおり、フォトポリマー材料を挙げることができる。反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞それ自体の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を回折格子部材を構成する部材の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、回折格子部材の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角（スラント角）を得ることができる。干渉縞の傾斜角とは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。第１回折格子部材４３０及び第２回折格子部材４４０を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。
【００７７】
図１１の（Ｂ）に反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式（Ａ）を満足する条件を指す。式（Ａ）中、ｍは正の整数、λは波長、ｄは格子面のピッチ（干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔）、Θは干渉縞へ入射する角度の余角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψの関係は、式（Ｂ）のとおりである。
【００７８】
ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ） （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψ） （Ｂ）
【００７９】
第１回折格子部材４３０は、上述したとおり、導光板４２１の第２面４２３に配設（接着）されており、第１面４２２から導光板４２１に入射されたこの平行光が導光板４２１の内部で全反射されるように、導光板４２１に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第２回折格子部材４４０は、導光板４２１の第２面４２３に配設（接着）されており、導光板４２１の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、導光板４２１から平行光のまま第１面４２２から出射する。
【００８０】
そして、導光板４２１にあっても、赤色、緑色及び青色の３色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。このとき、導光板４２１が薄く導光板４２１の内部を進行する光路が長いため、各画角によって第２回折格子部材４４０に至るまでの全反射回数は異なっている。より詳細に述べれば、導光板４２１に入射する平行光のうち、第２回折格子部材４４０に近づく方向の角度をもって入射する平行光の反射回数は、第２回折格子部材４４０から離れる方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光の反射回数よりも少ない。これは、第１回折格子部材４３０において回折反射される平行光であって、第２回折格子部材４４０に近づく方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光の方が、これと逆方向の角度をもって導光板４２１に入射する平行光よりも、導光板４２１の内部を伝播していく光が導光板４２１の内面と衝突するときの導光板４２１の法線と成す角度が小さくなるからである。また、第２回折格子部材４４０の内部に形成された干渉縞の形状と、第１回折格子部材４３０の内部に形成された干渉縞の形状とは、導光板４２１の軸線に垂直な仮想面に対して対称な関係にある。
【００８１】
実施例４における頭部装着型ディスプレイは、上述したとおり、導光手段４２０が異なる点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００８２】
実施例５も、実施例３の変形である。実施例５における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１２に示し、実施例５における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１３に示す。また、実施例５における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１４に示す。
【００８３】
実施例５にあっては、導光手段は、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂよりも観察者２４０の顔の中心側に配置され、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから出射された光が入射され、観察者２４０の瞳２４１に向かって出射される半透過ミラー５２０から構成されている。尚、実施例５にあっては、画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂから出射された光は、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材５２１の内部を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としているが、空気中を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としてもよい。
【００８４】
各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂは、結合部材２２０の両端部分に、例えば、ビスを用いて取り付けられている。また、部材５２１が各画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂに取り付けられ、半透過ミラー５２０が部材５２１に取り付けられている。実施例５における頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００８５】
実施例６も、実施例３の変形である。実施例３における頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１５に示し、実施例６における頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１６に示す。また、実施例６における頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１７に示す。
【００８６】
実施例６における頭部装着型ディスプレイにあっては、棒状の結合部材２３０が、実施例３と異なり、２つの画像生成装置３１０Ａ，３１０Ｂを結合する代わりに、２つの導光手段３２０を結合している。尚、２つの導光手段３２０を一体的に作製し、係る一体的に作製された導光手段３２０に結合部材２３０が取り付けられている形態とすることもできる。
【００８７】
ここで、実施例６における頭部装着型ディスプレイにあっても、結合部材２３０は、観察者２４０の２つの瞳２４１の間に位置するフレーム２１０の中央部分２１０Ｃに、例えば、ビスを用いて取り付けられており、各画像生成装置３１０は、観察者２４０の瞳２４１よりも外側に位置している。尚、各画像生成装置３１０は、導光手段３２０の端部に取り付けられている。結合部材２３０の中心２３０Cからフレーム２１０の一端部までの距離をβ、フレーム２１０の長さをＬとしたとき、β＝０．５×Ｌを満足している。尚、実施例６においても、α’の値、γ’の値は、実施例３のαの値、γの値と同じ値である。
【００８８】
実施例６にあっては、フレーム２１０、各画像表示装置３００、画像生成装置３１０、導光手段３２０は、実施例３において説明したフレーム２１０、画像表示装置３００、画像生成装置３１０、導光手段３２０と同じ構成、構造を有する。それ故、これらの詳細な説明は省略する。また、実施例６における頭部装着型ディスプレイも、以上の相違点を除き、実質的に、実施例３における頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【００８９】
また、実施例６における棒状の結合部材２３０が２つの導光手段３２０を結合している構成、構造を、実施例４〜実施例５において説明した頭部装着型ディスプレイに適用することができる。
【００９０】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明したミラー構造体、表示装置の構成、構造、各部の形状、使用した材料、製造方法は例示であり、適宜変更することができる。実施例３〜実施例７に説明した頭部装着型ディスプレイにおいて、場合によっては、テンプル部等のフレームに筐体を直接取り付けてもよい。本発明のミラー構造体は、上述した頭部装着型ディスプレイの他、プロジェクターやレーダ、内視鏡、レーザプリンター、バーコードリーダ等に組み込み、あるいは又、適用することができる。
【００９１】
実施例３〜実施例６に説明した頭部装着型ディスプレイにおいて、例えば、導光板に表面レリーフ型ホログラム（米国特許第２００４００６２５０５Ａ１参照）を配置してもよい。実施例６の導光手段３２０にあっては、回折格子素子を透過型回折格子素子から構成することもできるし、あるいは又、第１偏向手段及び第２偏向手段の内のいずれか一方を反射型回折格子素子から構成し、他方を透過型回折格子素子から構成する形態とすることもできる。あるいは又、回折格子素子を、反射型ブレーズド回折格子素子とすることもできる。また、実施例にあっては、専ら、画像表示装置を２つ備えた両眼型としたが、画像表示装置を１つ備えた片眼型としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０・・・ミラー構造体、２０・・・ミラー、２１・・・光反射層、２２・・・ミラー本体部、２２Ａ・・・凹部、２３・・・フレーム部、２４・・・光反射層形成部、２５・・・連結部、２６・・・ミラー本体部の裏面、２７・・・ミラー支持部、２８Ａ，２８Ｂ・・・梁（トーションバー）、３０・・・補強部、３１・・・開口、４０・・・保持部、５０・・・変位手段、１００・・・積層基材、１００Ａ・・・保持部形成領域、１００Ｂ・・・補強部形成領域、１０１・・・支持基板（ハンドル層）、１０２・・・絶縁層（ボックス層）、１０３・・・第２活性層、１０４・・・貼合せ層、１０５・・・第１活性層、１１０・・・シリコン基板、２１０・・・フレーム、２１０Ａ・・・フレームの一端部、２１０Ｂ・・・フロント部、２１０Ｃ・・・フレームの中央部分、２１１・・・蝶番、２１２・・・テンプル部、３１３・・・モダン部、２１４・・・ノーズパッド、２１５・・・配線（信号線や電源線等）、２１６・・・ヘッドホン部、２１７・・・ヘッドホン部用配線、２１８・・・撮像装置、２２０，２３０・・・結合部材、２４０・・・観察者、２４１・・・瞳、３００，４００・・・画像表示装置、３１０・・・画像生成装置、３１３・・・筐体、３２０，４２０・・・導光手段、３２１，４２１・・・導光板、３２２，４２２・・・導光板の第１面、３２３，４２３・・・導光板の第２面、３２４，３２５・・・導光板の一部分、３３０・・・第１偏向手段、３４０・・・第２偏向手段、４３０・・・第１偏向手段（第１回折格子部材）、４４０・・・第２偏向手段（第２回折格子部材）、３５２・・・コリメート光学系、３５３・・・走査手段、３５４・・・リレー光学系、３５５・・・クロスプリズム、３５６・・・全反射ミラー、５２０・・・半透過ミラー、５２１・・・部材、ＩＬ・・・仮想直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成るミラー構造体の製造方法であって、
（ａ）貼合せ層、第２活性層、絶縁層及び支持基板が積層されて成る積層基材をパターニングすることで、保持部形成領域及び補強部形成領域を設け、次いで、
（ｂ）貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、
（ｃ）保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する、
各工程を少なくとも備え、以て、
第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有する保持部、
第１活性層から成るミラー本体部及びミラー支持部、並びに、
第２活性層から成り、ミラー本体部の裏面に貼合せ層を介して設けられた補強部、
を得るミラー構造体の製造方法。
【請求項２】
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する請求項１に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項３】
補強部は、前記仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する請求項２に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項４】
補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さは、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さよりも薄い請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項５】
貼合せ層はＳｉＯ2から成る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項６】
第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
を満足する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項７】
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成り、
ミラー本体部の裏面には、貼合せ層を介して補強部が設けられているミラー構造体。
【請求項８】
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する請求項７に記載のミラー構造体。
【請求項９】
補強部は、前記仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する請求項８に記載のミラー構造体。
【請求項１０】
補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さは、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さよりも薄い請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１１】
貼合せ層はＳｉＯ2から成る請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１２】
保持部は、光反射層側から、第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有し、
ミラー本体部及びミラー支持部は第１活性層から成り、
補強部は第２活性層から成る請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１３】
第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
を満足する請求項１２に記載のミラー構造体。
【請求項１】
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成るミラー構造体の製造方法であって、
（ａ）貼合せ層、第２活性層、絶縁層及び支持基板が積層されて成る積層基材をパターニングすることで、保持部形成領域及び補強部形成領域を設け、次いで、
（ｂ）貼合せ層に第１活性層を貼り合わせ、その後、
（ｃ）保持部形成領域以外の支持基板及び絶縁層を除去する、
各工程を少なくとも備え、以て、
第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有する保持部、
第１活性層から成るミラー本体部及びミラー支持部、並びに、
第２活性層から成り、ミラー本体部の裏面に貼合せ層を介して設けられた補強部、
を得るミラー構造体の製造方法。
【請求項２】
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する請求項１に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項３】
補強部は、前記仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する請求項２に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項４】
補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さは、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さよりも薄い請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項５】
貼合せ層はＳｉＯ2から成る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項６】
第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
を満足する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のミラー構造体の製造方法。
【請求項７】
（Ａ）ミラー本体部、及び、該ミラー本体部の表面に設けられた光反射層を備えたミラー、
（Ｂ）ミラーを支持するミラー支持部、並びに、
（Ｃ）ミラー支持部を保持する保持部、
から成り、
ミラー本体部の裏面には、貼合せ層を介して補強部が設けられているミラー構造体。
【請求項８】
ミラー支持部は、仮想直線上に配置された２本の梁から成り、
ミラーの両端は各梁によって支持されており、
ミラーは、梁を捻り回動軸として回動運動する請求項７に記載のミラー構造体。
【請求項９】
補強部は、前記仮想直線と直交する方向に延びる部分を有する請求項８に記載のミラー構造体。
【請求項１０】
補強部と補強部との間に位置するミラー本体部の部分の厚さは、補強部と貼合せ層を介して接するミラー本体部の部分の厚さよりも薄い請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１１】
貼合せ層はＳｉＯ2から成る請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１２】
保持部は、光反射層側から、第１活性層、貼合せ層、第２活性層、絶縁層、及び、支持基板が積層された構造を有し、
ミラー本体部及びミラー支持部は第１活性層から成り、
補強部は第２活性層から成る請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載のミラー構造体。
【請求項１３】
第２活性層の厚さをｔ2、第２活性層、絶縁層及び支持基板の総厚をｔ0としたとき、
０．０５≦ｔ2／ｔ0≦０．３
を満足する請求項１２に記載のミラー構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−８３５７（Ｐ２０１２−８３５７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４４５４（Ｐ２０１０−１４４４５４）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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