光偏向器及び光偏向器の製造方法
【課題】反射部以外での光の反射を防止できる光偏向器を提供する。
【解決手段】反射膜１１を有する可動板１０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と連結された支持部材３０を備え、弾性支持部２２の表面に光吸収膜２３が、支持部材３０の表面に光吸収膜３３が設けられている。
【解決手段】反射膜１１を有する可動板１０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と連結された支持部材３０を備え、弾性支持部２２の表面に光吸収膜２３が、支持部材３０の表面に光吸収膜３３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、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器及び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ミラーでは、レーザ光をミラー部に当てて、反射光を対象物に照射することにより画像描画を行う。ミラー部以外で光が反射されると、迷光となって画像へ影響を与えることが懸念される。このため、ミラー部以外の部分には反射防止膜を設けることにより、迷光をできるだけ防止する工夫がなされてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータが開示されている。
また、特許文献２には、光スキャナにおいて、不要光が入射するはり部や固定部が光を反射する反射能力を、反射面よりも低下させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３９１５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７０６９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、特許文献１に記載されたアクチュエータは、ミラー部が形成された可動板とトーションバーは１枚の基板を用いて一体形成されている。また、特許文献２に記載された光スキャナも同様に、反射面とはり部は一体形成されている。このため、反射部と反射部以外の部分を精度良く分離して、反射部以外の部分に反射防止膜を形成することは難しい。
【０００７】
例えば、可動板とトーションバーを形成した後に、反射膜（ミラー面）と反射防止膜を形成する場合、成膜の工程でミラー面以外に成膜されないよう、シャドーマスク等を用いてカバーする必要がある。しかし、この方法では、スパッタの広がりによって数百μｍ程度の滲みが生じ、トーションバー部分にも反射膜が形成されてしまう。また、シャドーマスクを正確に配置することも難しい。また、構造体形成後で基板に段差があるため、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行うことも難しい。
【０００８】
また、可動板とトーションバーを形成する前に反射膜と反射防止膜を形成する場合は、金属膜等が形成された状態で構造体の形成（エッチング等）を行うため、保護膜を設ける必要があり余分な工程が増える。特にウェットエッチングを行う場合には、保護膜の性能によって形成できる構造が限定されるため、設計の自由度が低くなる。さらに、金属膜を形成する工程を経た基板は、残留応力により撓むことが知られている。このように、構造体の形成に先立って成膜を行う方法も、実現が困難である。
【０００９】
このように、可動板とトーションバーが一体形成されている場合、反射膜と反射防止膜の境界を正確に設けることは困難である。そしてミラー面以外の領域に反射膜がはみ出すと、迷光の発生を防止することができない。
【００１０】
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、反射部以外での光の反射を防止できる光偏向器及び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】
【００１１】
本発明に係る光偏向器は、反射部を有する可動板と、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を備え、弾性支持部の表面に光吸収部が設けられているものである。
【００１２】
可動板と軸部材が異なる部材として形成されることにより、両構造体を形成してから、可動板には反射部を、弾性支持部には光吸収部を形成し、その後で取付部に可動板を取り付けることができる。このため、簡易かつ正確に反射部と光吸収部を分けることが可能となり、反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１３】
また、軸部材と連結された支持部材を備え、支持部材の表面に光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、より確実に反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１４】
また、取付部の表面に、光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、より確実に反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１５】
また、可動板の、反射部を有する面の裏面に光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、可動板が回動した際に可動板の裏面に光が当っても、反射を防止することができる。
【００１６】
また、可動板と取付部は、磁石を介して連結されていてもよい。
磁石は光反射率が低く、また、剛性が高いので、取付部の剛性が高められると共に磁石表面での反射も防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る光偏向器の製造方法は、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、可動板の上面に反射部を形成する工程と、弾性支持部の表面に光吸収部を形成する工程と、取付部に可動板を取付ける工程と、を備えている。
【００１８】
可動板と軸部材を異なる部材として形成してから、可動板には反射部を、弾性支持部には光吸収部を形成し、その後で取付部に可動板を取り付けることにより、簡易かつ正確に反射部と光吸収部を分けることが可能となり、反射部以外での光の反射を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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）は実施の形態２による可動板の上面図、図５（ｂ）は実施の形態２による可動板の下面図である。
【図６】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７】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】
【００２０】
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。
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。
【００２１】
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。軸部材２０の取付部２１及び弾性支持部２２の上面には、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜（光吸収部）２３が成膜されている。なお、軸部材２０の下面や側面にも光吸収膜２３を成膜してもよい。
【００２２】
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。支持部材３０の上面には、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜（光吸収部）３３が成膜されている。なお、支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜３３を成膜してもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
光吸収膜２３は、例えば、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、軸部材２０の上面にクロムを付着させる。軸部材２０の下面にも光吸収膜２３を成膜する場合は、下面にもクロムを付着させる。なお、光吸収膜２３の膜厚は１５００Å程度が望ましい。クロム膜を形成することにより、可視光の反射率を１０％以下に抑えることができる。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜２３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜２３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２５】
同様に、光吸収膜３３は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、支持部材３０の上面にクロムを付着させる。支持部材３０の下面にも光吸収膜３３を成膜する場合は、下面にもクロムを付着させる。光吸収膜３３の膜厚は、光吸収膜２３と同様に、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜３３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜３３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２６】
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。
【００２７】
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。また、可動板１０の裏面には、光吸収膜（光吸収部）１４が成膜されている。光吸収膜１４は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、可動板１０の裏面にクロムを付着させる。光吸収膜１４の膜厚は、光吸収膜２３と同様に、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜１４の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜１４の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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パターニングすることにより、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。また、可動板１０の裏面には、光吸収膜１４を成膜する。光吸収膜１４は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。
このようにして、図３に示す可動板１０が形成される。
【００３９】
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の形状を形成した後、軸部材２０の上面に光吸収膜２３を成膜すると共に、支持部材３０の上面に光吸収膜３３を成膜する。さらに、軸部材２０及び支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜２３、３３を成膜してもよい。光吸収膜２３、３３は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。
このようにして、図２に示す軸部材２０及び支持部材３０が形成される。
【００４０】
次に、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に接着している面と反対側の面と、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。
【００４１】
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。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、可動板１０と軸部材２０を異なる部材として形成しているため、可動板１０には反射膜１１を、弾性支持部２２には光吸収膜２３を形成し、その後で取付部２１に可動板１０を取り付けることができる。このため、可動板１０と軸部材２０が一体形成されている場合のように、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が弾性支持部２２の一部にも成膜されてしまう心配がないので、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜２３を分けることが可能となる。これにより、反射膜１１以外での光の反射を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、支持部材３０の表面にも光吸収膜３３を形成している。支持部材３０についても軸部材２０と同様に、可動板１０とは異なる部材として形成されているので、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が支持部材３０の一部にも成膜されてしまう心配がなく、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜３３を分けることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、可動板１０の裏面にも光吸収膜１４を成膜しているので、可動板１０の回動により光が可動板１０の裏面に入射しても、反射を防止し、迷光を防ぐことができる。
【００４５】
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は光反射率が低く、また剛性が高いので、取付部２１の剛性が高められると共に磁石４０表面での反射も防ぐことができる。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。
【００４６】
実施の形態２．
図５（ａ）は、実施の形態２による可動板１０の上面図、図５（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。
【００４７】
図５（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５（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。また、可動板１０の裏面には、実施の形態１と同様に、光吸収膜１４が成膜されている。また、介在部材１３の側面にも光吸収膜１４が成膜されていることが望ましい。
【００４８】
図６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６は実施の形態１の図４と同様の断面を表している。図６に示すように、取付部２１の一方の面（図６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６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。
【００４９】
軸部材２０の上面には、実施の形態１と同様に、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜２３が成膜されている。なお、軸部材２０の下面や側面にも光吸収膜２３を成膜してもよい。また、支持部材３０の上面にも、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜３３が成膜されている。なお、支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜３３を成膜してもよい。
【００５０】
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。また、裏面には光吸収膜１４を成膜する。さらに、介在部材１３の側面にも光吸収膜１４を成膜することが望ましい。
【００５１】
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、軸部材２０の上面に光吸収膜２３を成膜すると共に、支持部材３０の上面に光吸収膜３３を成膜する。さらに、軸部材２０及び支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜２３、３３を成膜してもよい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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６に示す光偏向器１が製造される。
【００５５】
なお、光吸収膜１４、２３、３３は、実施の形態１と同様に、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。光吸収膜１４、２３、３３の膜厚は、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜１４、２３、３３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜１４、２３、３３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に可動板１０と軸部材２０を異なる部材として形成しているため、可動板１０には反射膜１１を、弾性支持部２２には光吸収膜２３を形成し、その後で取付部２１に可動板１０を取り付けることができる。このため、可動板１０と軸部材２０が一体形成されている場合のように、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が弾性支持部２２の一部にも成膜されてしまう心配がないので、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜２３を分けることが可能となる。これにより、反射膜１１以外での光の反射を防止することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、支持部材３０の表面にも光吸収膜３３を形成している。支持部材３０についても軸部材２０と同様に、可動板１０とは異なる部材として形成されているので、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が支持部材３０の一部にも成膜されてしまう心配がなく、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜３３を分けることが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態では、可動板１０の裏面にも光吸収膜１４を成膜しているので、可動板１０の回動により光が可動板１０の裏面に入射しても、反射を防止し、迷光を防ぐことができる。
【００５９】
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の側面に光吸収膜１４を設けることにより、介在部材１３の表面での反射も防ぐことができる。また、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。
【００６０】
（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７は、投射型の表示装置の概略構成を示す図である。図７に示す光走査装置は、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。
【００６１】
図７に示す光走査装置は、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
本実施形態に係る光走査装置は、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
１ 光偏向器、１０ 可動板、１１ 反射膜、１２ 凹部、１３ 介在部材、１４ 光吸収膜、２０ 軸部材、２１ 取付部、２２ 弾性支持部、２３光吸収膜、３０ 支持部材、３１ 固定部、３２ 枠部、３３光吸収膜、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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器及び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ミラーでは、レーザ光をミラー部に当てて、反射光を対象物に照射することにより画像描画を行う。ミラー部以外で光が反射されると、迷光となって画像へ影響を与えることが懸念される。このため、ミラー部以外の部分には反射防止膜を設けることにより、迷光をできるだけ防止する工夫がなされてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータが開示されている。
また、特許文献２には、光スキャナにおいて、不要光が入射するはり部や固定部が光を反射する反射能力を、反射面よりも低下させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３９１５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７０６９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、特許文献１に記載されたアクチュエータは、ミラー部が形成された可動板とトーションバーは１枚の基板を用いて一体形成されている。また、特許文献２に記載された光スキャナも同様に、反射面とはり部は一体形成されている。このため、反射部と反射部以外の部分を精度良く分離して、反射部以外の部分に反射防止膜を形成することは難しい。
【０００７】
例えば、可動板とトーションバーを形成した後に、反射膜（ミラー面）と反射防止膜を形成する場合、成膜の工程でミラー面以外に成膜されないよう、シャドーマスク等を用いてカバーする必要がある。しかし、この方法では、スパッタの広がりによって数百μｍ程度の滲みが生じ、トーションバー部分にも反射膜が形成されてしまう。また、シャドーマスクを正確に配置することも難しい。また、構造体形成後で基板に段差があるため、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行うことも難しい。
【０００８】
また、可動板とトーションバーを形成する前に反射膜と反射防止膜を形成する場合は、金属膜等が形成された状態で構造体の形成（エッチング等）を行うため、保護膜を設ける必要があり余分な工程が増える。特にウェットエッチングを行う場合には、保護膜の性能によって形成できる構造が限定されるため、設計の自由度が低くなる。さらに、金属膜を形成する工程を経た基板は、残留応力により撓むことが知られている。このように、構造体の形成に先立って成膜を行う方法も、実現が困難である。
【０００９】
このように、可動板とトーションバーが一体形成されている場合、反射膜と反射防止膜の境界を正確に設けることは困難である。そしてミラー面以外の領域に反射膜がはみ出すと、迷光の発生を防止することができない。
【００１０】
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、反射部以外での光の反射を防止できる光偏向器及び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】
【００１１】
本発明に係る光偏向器は、反射部を有する可動板と、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を備え、弾性支持部の表面に光吸収部が設けられているものである。
【００１２】
可動板と軸部材が異なる部材として形成されることにより、両構造体を形成してから、可動板には反射部を、弾性支持部には光吸収部を形成し、その後で取付部に可動板を取り付けることができる。このため、簡易かつ正確に反射部と光吸収部を分けることが可能となり、反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１３】
また、軸部材と連結された支持部材を備え、支持部材の表面に光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、より確実に反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１４】
また、取付部の表面に、光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、より確実に反射部以外での光の反射を防止することができる。
【００１５】
また、可動板の、反射部を有する面の裏面に光吸収部が設けられていることが望ましい。
これにより、可動板が回動した際に可動板の裏面に光が当っても、反射を防止することができる。
【００１６】
また、可動板と取付部は、磁石を介して連結されていてもよい。
磁石は光反射率が低く、また、剛性が高いので、取付部の剛性が高められると共に磁石表面での反射も防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る光偏向器の製造方法は、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、可動板の上面に反射部を形成する工程と、弾性支持部の表面に光吸収部を形成する工程と、取付部に可動板を取付ける工程と、を備えている。
【００１８】
可動板と軸部材を異なる部材として形成してから、可動板には反射部を、弾性支持部には光吸収部を形成し、その後で取付部に可動板を取り付けることにより、簡易かつ正確に反射部と光吸収部を分けることが可能となり、反射部以外での光の反射を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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）は実施の形態２による可動板の上面図、図５（ｂ）は実施の形態２による可動板の下面図である。
【図６】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７】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】
【００２０】
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。
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。
【００２１】
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。軸部材２０の取付部２１及び弾性支持部２２の上面には、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜（光吸収部）２３が成膜されている。なお、軸部材２０の下面や側面にも光吸収膜２３を成膜してもよい。
【００２２】
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。支持部材３０の上面には、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜（光吸収部）３３が成膜されている。なお、支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜３３を成膜してもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
光吸収膜２３は、例えば、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、軸部材２０の上面にクロムを付着させる。軸部材２０の下面にも光吸収膜２３を成膜する場合は、下面にもクロムを付着させる。なお、光吸収膜２３の膜厚は１５００Å程度が望ましい。クロム膜を形成することにより、可視光の反射率を１０％以下に抑えることができる。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜２３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜２３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２５】
同様に、光吸収膜３３は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、支持部材３０の上面にクロムを付着させる。支持部材３０の下面にも光吸収膜３３を成膜する場合は、下面にもクロムを付着させる。光吸収膜３３の膜厚は、光吸収膜２３と同様に、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜３３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜３３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２６】
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。
【００２７】
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。また、可動板１０の裏面には、光吸収膜（光吸収部）１４が成膜されている。光吸収膜１４は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。成膜する際には、可動板１０の裏面にクロムを付着させる。光吸収膜１４の膜厚は、光吸収膜２３と同様に、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜１４の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜１４の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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パターニングすることにより、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。また、可動板１０の裏面には、光吸収膜１４を成膜する。光吸収膜１４は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。
このようにして、図３に示す可動板１０が形成される。
【００３９】
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の形状を形成した後、軸部材２０の上面に光吸収膜２３を成膜すると共に、支持部材３０の上面に光吸収膜３３を成膜する。さらに、軸部材２０及び支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜２３、３３を成膜してもよい。光吸収膜２３、３３は、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。
このようにして、図２に示す軸部材２０及び支持部材３０が形成される。
【００４０】
次に、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に接着している面と反対側の面と、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。
【００４１】
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。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、可動板１０と軸部材２０を異なる部材として形成しているため、可動板１０には反射膜１１を、弾性支持部２２には光吸収膜２３を形成し、その後で取付部２１に可動板１０を取り付けることができる。このため、可動板１０と軸部材２０が一体形成されている場合のように、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が弾性支持部２２の一部にも成膜されてしまう心配がないので、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜２３を分けることが可能となる。これにより、反射膜１１以外での光の反射を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、支持部材３０の表面にも光吸収膜３３を形成している。支持部材３０についても軸部材２０と同様に、可動板１０とは異なる部材として形成されているので、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が支持部材３０の一部にも成膜されてしまう心配がなく、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜３３を分けることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、可動板１０の裏面にも光吸収膜１４を成膜しているので、可動板１０の回動により光が可動板１０の裏面に入射しても、反射を防止し、迷光を防ぐことができる。
【００４５】
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は光反射率が低く、また剛性が高いので、取付部２１の剛性が高められると共に磁石４０表面での反射も防ぐことができる。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。
【００４６】
実施の形態２．
図５（ａ）は、実施の形態２による可動板１０の上面図、図５（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。
【００４７】
図５（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５（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。また、可動板１０の裏面には、実施の形態１と同様に、光吸収膜１４が成膜されている。また、介在部材１３の側面にも光吸収膜１４が成膜されていることが望ましい。
【００４８】
図６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６は実施の形態１の図４と同様の断面を表している。図６に示すように、取付部２１の一方の面（図６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６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。
【００４９】
軸部材２０の上面には、実施の形態１と同様に、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜２３が成膜されている。なお、軸部材２０の下面や側面にも光吸収膜２３を成膜してもよい。また、支持部材３０の上面にも、入射した光を吸収する（反射しない）光吸収膜３３が成膜されている。なお、支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜３３を成膜してもよい。
【００５０】
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。また、裏面には光吸収膜１４を成膜する。さらに、介在部材１３の側面にも光吸収膜１４を成膜することが望ましい。
【００５１】
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、軸部材２０の上面に光吸収膜２３を成膜すると共に、支持部材３０の上面に光吸収膜３３を成膜する。さらに、軸部材２０及び支持部材３０の下面や側面にも光吸収膜２３、３３を成膜してもよい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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６に示す光偏向器１が製造される。
【００５５】
なお、光吸収膜１４、２３、３３は、実施の形態１と同様に、スパッタやメッキ等の方法によりクロム膜を成膜することにより行う。光吸収膜１４、２３、３３の膜厚は、１５００Å程度が望ましい。また、クロムと酸化クロムとの積層膜を成膜することにより、光吸収膜１４、２３、３３の密着性、安定性を向上させることができる。なお、光吸収膜１４、２３、３３の材料としては、クロムの他に、ニッケルやレジストを用いても良い。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に可動板１０と軸部材２０を異なる部材として形成しているため、可動板１０には反射膜１１を、弾性支持部２２には光吸収膜２３を形成し、その後で取付部２１に可動板１０を取り付けることができる。このため、可動板１０と軸部材２０が一体形成されている場合のように、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が弾性支持部２２の一部にも成膜されてしまう心配がないので、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜２３を分けることが可能となる。これにより、反射膜１１以外での光の反射を防止することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、支持部材３０の表面にも光吸収膜３３を形成している。支持部材３０についても軸部材２０と同様に、可動板１０とは異なる部材として形成されているので、反射膜１１の成膜時に反射膜１１が支持部材３０の一部にも成膜されてしまう心配がなく、簡易かつ正確に反射膜１１と光吸収膜３３を分けることが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態では、可動板１０の裏面にも光吸収膜１４を成膜しているので、可動板１０の回動により光が可動板１０の裏面に入射しても、反射を防止し、迷光を防ぐことができる。
【００５９】
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の側面に光吸収膜１４を設けることにより、介在部材１３の表面での反射も防ぐことができる。また、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。
【００６０】
（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７は、投射型の表示装置の概略構成を示す図である。図７に示す光走査装置は、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。
【００６１】
図７に示す光走査装置は、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
本実施形態に係る光走査装置は、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
１ 光偏向器、１０ 可動板、１１ 反射膜、１２ 凹部、１３ 介在部材、１４ 光吸収膜、２０ 軸部材、２１ 取付部、２２ 弾性支持部、２３光吸収膜、３０ 支持部材、３１ 固定部、３２ 枠部、３３光吸収膜、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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部を有する可動板と、
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、を備え
前記弾性支持部の表面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項２】
請求項１に記載の光偏向器であって、
前記軸部材と連結された支持部材を備え、
前記支持部材の表面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光偏向器であって、
前記取付部の表面に、光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光偏向器であって、
前記可動板の、前記反射部を有する面の裏面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光偏向器であって、
前記可動板と前記取付部は、磁石を介して連結されている、光偏向器。
【請求項６】
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、
前記可動板の上面に反射部を形成する工程と、
前記弾性支持部の表面に光吸収部を形成する工程と、
前記取付部に前記可動板を取付ける工程と、を備えた光偏向器の製造方法。
【請求項１】
反射部を有する可動板と、
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、を備え
前記弾性支持部の表面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項２】
請求項１に記載の光偏向器であって、
前記軸部材と連結された支持部材を備え、
前記支持部材の表面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光偏向器であって、
前記取付部の表面に、光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光偏向器であって、
前記可動板の、前記反射部を有する面の裏面に光吸収部が設けられている、光偏向器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光偏向器であって、
前記可動板と前記取付部は、磁石を介して連結されている、光偏向器。
【請求項６】
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、
前記可動板の上面に反射部を形成する工程と、
前記弾性支持部の表面に光吸収部を形成する工程と、
前記取付部に前記可動板を取付ける工程と、を備えた光偏向器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−３９３１３（Ｐ２０１１−３９３１３Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７０７５（Ｐ２００９−１８７０７５）
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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