JP2017068213A - 光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】優れた光走査特性を有する光スキャナーおよびその製造方法を提供すること、また、かかる光スキャナーを備える画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供すること。
【解決手段】光スキャナー1は、基部211と、基部211を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部23と、軸部23を支持する支持部22と、平面視で基部211および軸部23の少なくとも一部と重なって配置されている光反射層213と、基部211と光反射層213との間に設けられている接続層212と、を備え、基部211は、接続層212を介して、光反射層213の外周部の一部を支持している。
【選択図】図1
【解決手段】光スキャナー1は、基部211と、基部211を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部23と、軸部23を支持する支持部22と、平面視で基部211および軸部23の少なくとも一部と重なって配置されている光反射層213と、基部211と光反射層213との間に設けられている接続層212と、を備え、基部211は、接続層212を介して、光反射層213の外周部の一部を支持している。
【選択図】図1
Description
本発明は、光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。
例えば、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ等に用いられ、光を走査する光スキャナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、特許文献1に記載のプレーナ型電磁アクチュエータは、枠状の固定部にトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板を備え、可動板に設けられた駆動コイルに発生する磁界と、可動板の下方に配置された静磁界発生手段の静磁界との相互作用により電磁力(ローレンツ力)を作用させて可動板を回動させる。ここで、可動板は、駆動コイルを一体形成した柔軟なフレキシブルシートと、該フレキシブルシートを貼り付ける剛体の回動板と、該回動板に貼り付けるミラー板とで構成されている。これにより、可動板の端にトーションバーが連結する構造と比べて、トーションバーの長さを変えることなく、可動板面積を大型化することが可能であり、また、電磁アクチュエータを小型化することが可能となる。また、ミラー板がシリコン基板やガラス基板で形成されている。そして、ミラー板の中央部のみがトーションバーに対して局所的に固定されている。
特許文献1に記載のプレーナ型電磁アクチュエータでは、ミラー板がシリコン基板やガラス基板で形成されているため、ミラー板の厚さが厚くなってしまい、それに伴って、ミラー板の反射面とミラー板の揺動中心軸との間の距離が大きくなり、その結果、光走査特性が悪くなるという問題があった。仮にミラー板を薄くできたとしても、ミラー板の中央部のみがトーションバーに対して局所的に固定されているため、ミラー板が揺動に伴って撓んでしまったり、回動板を厚くしなければならず、それに伴ってミラー板の揺動中心軸がずれたりして、光走査特性を高めることができない。
本発明の目的は、優れた光走査特性を有する光スキャナーおよびその製造方法を提供すること、また、かかる光スキャナーを備える画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光スキャナーは、基部と、
前記基部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記基部の平面視で前記基部および前記軸部と重なって配置されている光反射層と、
前記基部と前記光反射層との間に設けられている接続層と、を備え、
前記光反射層の外周部の一部は、前記基部と前記接続層とで支持されていることを特徴とする。
本発明の光スキャナーは、基部と、
前記基部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記基部の平面視で前記基部および前記軸部と重なって配置されている光反射層と、
前記基部と前記光反射層との間に設けられている接続層と、を備え、
前記光反射層の外周部の一部は、前記基部と前記接続層とで支持されていることを特徴とする。
このような光スキャナーによれば、光反射層の外周部の一部が基部に接続層を介して支持されているため、光反射層および接続層を薄くしても、光反射層の撓みを低減することができる。そのため、光反射層および接続層を薄くして、光反射層の光反射面を光反射層の揺動中心軸に近づけることができる。その結果、優れた光走査特性を有する光スキャナーを実現することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記接続層は、前記平面視で前記軸部と重ならないことが好ましい。
これにより、接続層が軸部に接触する可能性を抑制しつつ、光反射層の反射面を大きくすることができる。
本発明の光スキャナーでは、前記基部および前記接続層は、前記平面視で互いに同一形状であることが好ましい。
これにより、基部の全面を光反射層に対して接続層を介して接続することができる。そのため、光反射層の撓みを効果的に低減することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記基部および前記軸部の厚さが互いに等しいことが好ましい。
これにより、基板をエッチングすることにより、基部および軸部を一括して形成することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記接続層および前記光反射層のそれぞれの厚さは、前記基部および前記軸部のそれぞれの厚さよりも薄いことが好ましい。
これにより、光反射層の反射面を揺動中心軸に近づけることができる。また、基部および軸部の必要な剛性を確保することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記光反射層は、ポリシリコンで構成されていることが好ましい。
これにより、成膜により、比較的薄い光反射層を簡単かつ高精度に形成することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記基部および前記軸部は、単結晶シリコンを用いて構成されていることが好ましい。
これにより、単結晶シリコン基板をエッチングすることにより、比較的厚い基部および軸部を簡単かつ高精度に形成することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記軸部の前記光反射層とは反対側の面に配置されているピエゾ抵抗素子を備えることが好ましい。
これにより、光反射層の挙動をピエゾ抵抗素子を用いて検出することができる。また、ピエゾ抵抗素子の配置が軸部の光反射層とは反対側であるため、光反射層および接続層を成膜により形成する場合において、ピエゾ抵抗素子の形成が容易となる。
本発明の光スキャナーの製造方法は、本発明の光スキャナーを製造する方法であって、
基板上に第1膜を形成する工程と、
前記第1膜上に第2膜を形成する工程と、
前記基板をエッチングすることにより、前記基部、前記軸部および前記支持部の少なくとも一部を形成する工程と、
前記第2膜をエッチングすることにより、前記光反射層を形成する工程と、
前記第1膜をエッチングすることにより、前記接続層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
基板上に第1膜を形成する工程と、
前記第1膜上に第2膜を形成する工程と、
前記基板をエッチングすることにより、前記基部、前記軸部および前記支持部の少なくとも一部を形成する工程と、
前記第2膜をエッチングすることにより、前記光反射層を形成する工程と、
前記第1膜をエッチングすることにより、前記接続層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
このような光スキャナーの製造方法によれば、優れた光走査特性を有する光スキャナーを比較的簡単かつ高精度に形成することができる。
本発明の画像表示装置は、本発明の光スキャナーを備えることを特徴とする。
これにより、優れた表示特性を有する画像表示装置を提供することができる。
これにより、優れた表示特性を有する画像表示装置を提供することができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイは、本発明の光スキャナーを備えることを特徴とする。
これにより、優れた表示特性を有するヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
これにより、優れた表示特性を有するヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
以下、光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
1.光スキャナー
まず、光スキャナーの実施形態について説明する。
まず、光スキャナーの実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る光スキャナーを示す平面図(上面図)である。図2は、図1中のA−A´線断面図である。図3は、図1中のB−B´線断面図である。図4は、図1に示す光スキャナーが備える基体(MEMS構造体)の裏面図である。図5は、図1中のC−C´線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2、3、5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図1および図2に示す光スキャナー1は、振動系を有する基体2(MEMS構造体)と、基体2の振動系を駆動(振動)させる駆動部3と、を有する。以下、光スキャナー1の各部を順次説明する。
[基体]
基体2は、光反射部2131を有する可動部21と、可動部21を揺動可能に支持する軸部23と、軸部23とを支持する支持部22と、を有し、可動部21および軸部23が振動系を構成している。
基体2は、光反射部2131を有する可動部21と、可動部21を揺動可能に支持する軸部23と、軸部23とを支持する支持部22と、を有し、可動部21および軸部23が振動系を構成している。
可動部21は、基部211と、接続層212(スペーサー)を介して基部211に固定された光反射層213と、を有する。すなわち、基部211上に、接続層212および光反射層213がこの順で積層されている。ここで、接続層212の下面には基部211の上面が接合され、一方、接続層212の上面には光反射層213の下面が接合されている。
光反射層213は、軸部23に対して光反射層213の厚さ方向(基部211と接続層212と光反射層213との積層方向)に離間するとともに、板厚方向から見た平面視(以下、「平面視」ともいう)で基部211および軸部23の少なくとも一部と重なって配置されている。これにより、軸部23を構成する1対の軸部23a、23b間の距離を短くしつつ、光反射層213の面積を大きくすることができる。また、1対の軸部23a、23b間の距離を短くすることによって、支持部22の小型化を図り、ひいては、光スキャナー1の小型化を図ることができる。
光反射層213の上面(一方の面)には、光反射性を有する光反射部2131が設けられている。この光反射部2131は、例えば、アルミニウム等の金属膜で構成されている。なお、光反射層213の上面自体が光反射性を有する場合、光反射部2131を金属膜等で構成しなくてもよく、この場合、光反射層213の上面を光反射部とすればよい。
また、本実施形態では、光反射層213は、平面視にて、円形をなしている。なお、光反射層213の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
このような光反射層213の下面(他方の面)は、接続層212を介して基部211に固定されている。ここで、接続層212は、光反射層213を軸部23に対して光反射層213の厚さ方向に離間させて、光反射層213が軸部23に接触する可能性を抑制する機能を有する。これにより、軸部23の捩り変形が光反射層213との接触により妨げられずに、光反射層213の円滑な揺動が可能となる。
接続層212は、基部211と光反射層213との間に設けられている。本実施形態では、接続層212は、平面視で、軸部23と重なる領域およびその近傍領域を除いて、光反射層213と一致する形状をなしている。
基部211は、接続層212を介して光反射層213を支持する機能を有する。特に、基部211は、平面視で、光反射層213の外周部(縁)に重なる部分を有し、当該部分においても、接続層212を介して光反射層213を支持している。なお、光反射層213の外周部に重なるとは、実質的に重なっている状態を指し、製造誤差等により正確に重ならない状態も含んでいる。本実施形態では、基部211は、平面視で、接続層212と重なっていて、接続層212と同一形状をなしている。すなわち、基部211は、平面視で、軸部23と重なる領域およびその近傍領域を除いて、光反射層213と一致する形状をなしている。ここで、基部211および接続層212からなる積層体は、平面視で、軸部23と重なる領域およびその近傍領域を除くように欠損して形成された欠損部214(214a、214b)を有する。
支持部22は、平面視で、枠状をなし、前述した可動部21を囲んで配置されている。
この支持部22は、軸部23を介して可動部21を支持する。また、支持部22は、図示しない基台上に設置される。なお、支持部22の形状としては、軸部23を介して可動部21を支持することができれば、図示の形状に限定されず、例えば、軸部23a、23bに対応して分割された形状をなしていてもよい。
この支持部22は、軸部23を介して可動部21を支持する。また、支持部22は、図示しない基台上に設置される。なお、支持部22の形状としては、軸部23を介して可動部21を支持することができれば、図示の形状に限定されず、例えば、軸部23a、23bに対応して分割された形状をなしていてもよい。
軸部23は、長手形状をなす1対の軸部23a、23bで構成されている。そして、軸部23aおよび軸部23bは、互いに同一線上に沿って可動部21を介して対向するように並んで配置されている。これにより、1対の軸部23a、23bは、可動部21を支持部22に対して回動可能とするように、可動部21と支持部22とを連結している。
なお、軸部23a、23bの形状は、それぞれ、基部211を支持部22に対して揺動可能に支持するものであれば、前述したものに限定されず、例えば、複数の梁で構成されていてもよいし、また、途中の少なくとも1箇所に、屈曲または湾曲した部分、分岐した部分、幅の異なる部分を有していてもよい。
また、図2および図4に示すように、軸部23aと支持部22との境界部付近には、ピエゾ抵抗素子41が設けられている。このピエゾ抵抗素子41には、複数の配線42が接続されている。ここで、ピエゾ抵抗素子41は、後述する基層24に設けられている。また、各配線42は、後述する絶縁層27の基層24とは反対側の面上に設けられ、絶縁層27に形成されたスルーホール(図示せず)を介してピエゾ抵抗素子41に電気的に接続されている。
以上説明したような可動部21、軸部23および支持部22を有する基体2は、絶縁層27、基層24、第1層25および第2層26がこの順で積層された積層構造を有する。そして、基層24および絶縁層27は、基部211と、軸部23と、支持部22の一部と、を含んでいる。第1層25は、接続層212と、支持部22の一部と、を含んでいる。第2層26は、光反射層213と、支持部22の一部と、を含んでいる。このような積層構造を有する基体2は、後述するように、公知のエッチング技術および成膜技術を用いて簡単かつ高精度に形成することができる。ここで、光反射層213および接続層212を成膜により形成することにより、これらの層の厚さ(以下、「厚さ」とは積層方向における厚さ(長さ)を指す)を薄くし、その結果、光反射部2131と揺動中心軸aとの間の距離を短くすることができる。
[駆動部]
駆動部3は、磁石31およびコイル32を有し、前述した基体2の可動部21を電磁駆動方式(より具体的にはムービングマグネット型の電磁駆動方式)により回動駆動させる。電磁駆動方式は、大きな駆動力を発生させることができる。そのため、電磁駆動方式を採用する駆動部3によれば、低駆動電圧化を図りつつ、可動部21の振れ角を大きくすることができる。
駆動部3は、磁石31およびコイル32を有し、前述した基体2の可動部21を電磁駆動方式(より具体的にはムービングマグネット型の電磁駆動方式)により回動駆動させる。電磁駆動方式は、大きな駆動力を発生させることができる。そのため、電磁駆動方式を採用する駆動部3によれば、低駆動電圧化を図りつつ、可動部21の振れ角を大きくすることができる。
磁石31は、可動部21の下面(より具体的には基部211の下面)に例えば接着剤を介して固定されている。また、磁石31は、長手形状をなしており、平面視にて可動部21の揺動中心軸aに対して直交する方向に延在するように設けられている。また、磁石31は、長手方向に磁化しており、長手方向の一方側がS極、他方側がN極となっている。
このような磁石31としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの、硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。
コイル32は、図示しない基台に設置され、可動部21と対向するように設けられている。これにより、コイル32が発生する磁界を磁石31に効果的に作用させることができる。このコイル32は、図示しない電源に電気的に接続されており、電源から周期的に変化する電圧(交番電圧、間欠的な直流等)が印加されるようになっている。このような電圧をコイル32に供給することで、コイル32からの磁界と、磁石31からの磁界との相互作用により、図3中の実線矢印で示す方向に傾く状態と破線矢印で示す方向に傾く状態とを交互に繰り返すように、可動部21を揺動中心軸aまわりに揺動(回動)させることができる。
以上、光スキャナー1の構成を簡単に説明した。
以上、光スキャナー1の構成を簡単に説明した。
以上説明したような光スキャナー1では、光反射層213の外周部の一部が基部211に接続層212を介して支持されているため、光反射層213および接続層212を薄くしても、光反射層213の撓みを低減することができる。そのため、光反射層213および接続層212を薄くして、光反射層213の光反射面(光反射部2131)を光反射層213の揺動中心軸aに近づけることができる。その結果、優れた光走査特性を有する光スキャナー1を実現することができる。
また、接続層212が平面視で軸部23と重ならない。これにより、接続層212が軸部23に接触する可能性を抑制しつつ、光反射層213の反射面を大きくすることができる。
さらに、基部211および接続層212が平面視で互いに同一形状である。これにより、基部211の全面を光反射層213に対して接続層212を介して接続することができる。そのため、光反射層213の撓みを効果的に低減することができる。
また、基部211および軸部23の厚さが互いに等しい。これにより、後述するように基板をエッチングすることにより、基部211および軸部23を一括して形成することができる。
また、図5に示すように、接続層212および光反射層213のそれぞれの厚さt2、t3は、基部211および軸部23のそれぞれの厚さt1よりも薄い。これにより、光反射層213の反射面を揺動中心軸aに近づけることができる。また、基部211および軸部23の必要な剛性を確保することができる。
また、光反射層213は、ポリシリコンで構成されていることが好ましい。これにより、成膜により、比較的薄い光反射層213を簡単かつ高精度に形成することができる。
また、基部211および軸部23は、単結晶シリコンを用いて構成されていることが好ましい。これにより、単結晶シリコン基板をエッチングすることにより、比較的厚い基部211および軸部23を簡単かつ高精度に形成することができる。
また、ピエゾ抵抗素子41が軸部23の光反射層213とは反対側に配置されている(図2参照)。れにより、光反射層213の挙動をピエゾ抵抗素子41を用いて検出することができる。また、ピエゾ抵抗素子41の配置が軸部23の光反射層213とは反対側であるため、光反射層213および接続層212を成膜により形成する場合において、ピエゾ抵抗素子41の形成が容易となる。
2.光スキャナーの製造方法
以下、光スキャナーの製造方法について、前述した光スキャナー1を製造する場合を例に説明する。
以下、光スキャナーの製造方法について、前述した光スキャナー1を製造する場合を例に説明する。
図6は、図1に示す光スキャナーの製造方法の基板準備工程を説明する断面図である。図7は、図1に示す光スキャナーの製造方法の第1膜形成工程および第2膜形成工程を説明する断面図である。図8は、図1に示す光スキャナーの製造方法のピエゾ抵抗素子形成工程を説明する断面図である。図9は、図1に示す光スキャナーの製造方法の基板エッチング工程を説明する断面図である。図10は、図1に示す光スキャナーの製造方法の光反射層形成工程を説明する断面図である。図11は、図1に示す光スキャナーの製造方法の接続層形成工程を説明する断面図である。図12は、図1に示す光スキャナーの製造方法の光反射部形成工程を説明する断面図である。なお、図6〜図12は、それぞれ、図4中D−D´線断面に対応した断面を示している。
図6〜図12に示す光スキャナー1の製造方法は、[A]基板24Aを準備する基板準備工程と、[B]第1膜25Aおよび第2膜26Aを形成する膜形成工程(第1膜形成工程および第2膜形成工程)と、[C]ピエゾ抵抗素子41を形成するピエゾ抵抗素子形成工程と、[D]基層24を形成する基板エッチング工程と、[E]光反射層213を形成する光反射層形成工程と、[F]接続層212を形成する接続層形成工程と、[G]光反射部2131を形成する光反射部形成工程と、を有する。
以下、各工程を順次説明する。
[A]基板準備工程
まず、基層24を形成するための基板24Aを準備する。この基板24Aは、例えば、シリコン基板である。また、基板24Aの厚さは、特に限定されないが、例えば、100μm以上200μm以下である。
[A]基板準備工程
まず、基層24を形成するための基板24Aを準備する。この基板24Aは、例えば、シリコン基板である。また、基板24Aの厚さは、特に限定されないが、例えば、100μm以上200μm以下である。
そして、図6に示すように、基板24Aの一方の面上に、犠牲層51を形成する。この犠牲層51は、第1層25を反転したパターンでパターニングされている(すなわち、第1層25を形成しない領域に形成されている)。この犠牲層51は、例えば、シリコン酸化膜である。この犠牲層51の形成方法としては、特に限定されず、例えば、熱酸化法(LOCOS法、STI法を含む)、スパッタリング法、CVD法等を用いることができる。また、犠牲層51を形成するに際しては、例えば、基板24Aの両面のそれぞれにシリコン酸化膜を形成し、エッチングにより、一方のシリコン酸化膜をパターニングするとともに、他方のシリコン酸化膜を除去する。
また、犠牲層51の厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm以上40μm以下である。
[B]膜形成工程(第1膜形成工程・第2膜形成工程)
次に、図7に示すように、基板24Aの犠牲層51側の面上に第1層25を形成して、犠牲層51および第1層25からなる第1膜25Aを形成した後に、この第1膜25A上に、第2膜26Aを形成する。
次に、図7に示すように、基板24Aの犠牲層51側の面上に第1層25を形成して、犠牲層51および第1層25からなる第1膜25Aを形成した後に、この第1膜25A上に、第2膜26Aを形成する。
第1層25は、例えば、ポリシリコン、単結晶シリコン等のシリコンで構成されている。このような第1層25の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、基板24Aの犠牲層51側の面上に、CVD法を用いてポリシリコン膜を形成する方法、エピタキシャル成長法を用いて単結晶シリコン膜を形成する方法等が挙げられる。また、犠牲層51の形成に際しては、ポリシリコン膜や単結晶シリコン膜の形成後に、必要に応じて、エッチバックまたはCMP(chemical mechanical polishing)等による平坦化を行う。また、第1層25の厚さ(第1膜25Aの厚さ)は、特に限定されないが、例えば、5μm以上40μm以下である。
第2膜26Aは、例えば、ポリシリコン、単結晶シリコン等のシリコンで構成されている。このような第2膜26Aの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、第1膜25A上に、CVD法を用いてポリシリコン膜を形成する方法、エピタキシャル成長法を用いて単結晶シリコン膜を形成する方法等が挙げられる。また、第2膜26Aの形成に際しては、ポリシリコン膜や単結晶シリコン膜の形成後に、必要に応じて、エッチバックまたはCMP(chemical mechanical polishing)等による平坦化を行う。また、第2膜26Aの形成は、前述した第1層25の形成と連続的に行ってもよい。この場合、光反射層213を接続層212と一体で形成することができる。また、第2膜26Aの厚さは、特に限定されないが、例えば、20μm以上60μm以下である。
[C]ピエゾ抵抗素子形成工程
次に、図8に示すように、基板24Aの第1膜25Aおよび第2膜26Aとは反対の面側に、ピエゾ抵抗素子41および配線42を形成する。また、ピエゾ抵抗素子41の形成の前または後に、第2膜26A上に、マスク52を形成する。また、ピエゾ抵抗素子41の形成後に絶縁層27を形成し、さらに、絶縁層27上に、配線42を形成した後に、マスク53を形成する。
次に、図8に示すように、基板24Aの第1膜25Aおよび第2膜26Aとは反対の面側に、ピエゾ抵抗素子41および配線42を形成する。また、ピエゾ抵抗素子41の形成の前または後に、第2膜26A上に、マスク52を形成する。また、ピエゾ抵抗素子41の形成後に絶縁層27を形成し、さらに、絶縁層27上に、配線42を形成した後に、マスク53を形成する。
ピエゾ抵抗素子41の形成(ピエゾ抵抗領域の形成)は、例えば、基板24Aがシリコン基板である場合、基板24A上に、リン、ボロン等の不純物をイオン注入することにより行うことができる。
マスク52は、第2層26に対応した平面視形状をなしている。また、マスク52および絶縁層27は、それぞれ、例えば、シリコン酸化膜である。マスク52および絶縁層27の形成方法としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、熱酸化法(LOCOS法、STI法を含む)、スパッタリング法、CVD法等を用いることができる。
配線42は、例えば、アルミニウム等の金属で構成されている。配線42の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、CVD法等を用いることができる。
マスク53は、基層24に対応した平面視形状をなしている。また、マスク53は、例えば、レジスト材料で構成されており、フォトリソグラフィ法を用いて形成される。
[D]基板形成工程
次に、絶縁層27およびマスク53をマスクとして用いて、基板24Aをエッチングすることにより、図9に示すように、基層24を形成する。これにより、基部211、軸部23および支持部22の少なくとも一部が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、ドライエッチングを用いることが好ましい。
次に、絶縁層27およびマスク53をマスクとして用いて、基板24Aをエッチングすることにより、図9に示すように、基層24を形成する。これにより、基部211、軸部23および支持部22の少なくとも一部が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、ドライエッチングを用いることが好ましい。
[E]光反射層形成工程
次に、マスク52をマスクとして用いて、第2膜26Aをエッチングすることにより、図10に示すように、第2層26を形成する。これにより、光反射層213が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、ドライエッチングを用いることが好ましい。
次に、マスク52をマスクとして用いて、第2膜26Aをエッチングすることにより、図10に示すように、第2層26を形成する。これにより、光反射層213が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、ドライエッチングを用いることが好ましい。
[F]接続層形成工程
次に、第1膜25Aをエッチングすることにより、犠牲層51を除去して、図11に示すように、第1層25を形成する。これにより、接続層212が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、エッチング液としてのフッ酸、緩衝フッ酸等を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
また、第1膜25Aのエッチングの前または後に、マスク52、53を除去する。
次に、第1膜25Aをエッチングすることにより、犠牲層51を除去して、図11に示すように、第1層25を形成する。これにより、接続層212が形成される。かかるエッチングは、特に限定されないが、エッチング液としてのフッ酸、緩衝フッ酸等を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
また、第1膜25Aのエッチングの前または後に、マスク52、53を除去する。
[G]光反射部形成工程
次に、図12に示すように、光反射部2131を形成する。光反射部2131の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、CVD法等を用いることができる。
次に、図12に示すように、光反射部2131を形成する。光反射部2131の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、CVD法等を用いることができる。
以上のようにして基体2を形成することができる。このような基体2の形成後、基部211に磁石31を接着剤により張り付けた後、基体2および磁石31からなる構造体とコイル32とを、図示しない基台に取り付けて、光スキャナー1を得る。
以上説明したような光スキャナー1の製造方法によれば、前述したような優れた光走査特性を有する光スキャナー1を比較的簡単かつ高精度に形成することができる。
3.画像表示装置
図13は、画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、スクリーンSCの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。
図13は、画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、スクリーンSCの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。
画像表示装置9は、レーザーなどの光を照出する光源装置91と、クロスダイクロイックプリズム92と、1対の光スキャナー93、94(例えば、光スキャナー1と同様の構成の光スキャナー)と、固定ミラー95とを有している。
光源装置91は、赤色光を照出する赤色光源装置911と、青色光を照出する青色光源装置912と、緑色光を照出する緑色光源装置913とを備えている。
クロスダイクロイックプリズム92は、4つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
このような画像表示装置9は、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて照出された光をクロスダイクロイックプリズム92で合成し、この合成された光が、光スキャナー93、94によって走査され、さらに固定ミラー95によって反射され、スクリーンSC上でカラー画像を形成するように構成されている。
ここで、光スキャナー93、94の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム92で合成された光は、光スキャナー93によって横方向に走査される(主走査)。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナー94によってさらに縦方向に走査される(副走査)。これにより、2次元カラー画像をスクリーンSC上に形成することができる。このような光スキャナー93、94を用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
まず、クロスダイクロイックプリズム92で合成された光は、光スキャナー93によって横方向に走査される(主走査)。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナー94によってさらに縦方向に走査される(副走査)。これにより、2次元カラー画像をスクリーンSC上に形成することができる。このような光スキャナー93、94を用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
ただし、画像表示装置9としては、光スキャナーにより光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー95を省略してもよい。
以下に、画像表示装置の応用例について説明する。
<画像表示装置の応用例1>
図14は、画像表示装置の応用例1を示す斜視図である。
図14に示すように、画像表示装置9は、携帯用画像表示装置100に適用することができる。
<画像表示装置の応用例1>
図14は、画像表示装置の応用例1を示す斜視図である。
図14に示すように、画像表示装置9は、携帯用画像表示装置100に適用することができる。
この携帯用画像表示装置100は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング110と、ケーシング110内に内蔵された画像表示装置9とを有している。この携帯用画像表示装置100により、例えば、スクリーンや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。
また、携帯用画像表示装置100は、所定の情報を表示するディスプレイ120と、キーパット130と、オーディオポート140と、コントロールボタン150と、カードスロット160と、AVポート170とを有している。
なお、携帯用画像表示装置100は、通話機能、GPS受信機能等の他の機能を備えていてもよい。
<画像表示装置の応用例2>
図15は、画像表示装置の応用例2を示す斜視図である。
図15に示すように、画像表示装置9は、ヘッドアップディスプレイシステム200に適用することができる。
図15は、画像表示装置の応用例2を示す斜視図である。
図15に示すように、画像表示装置9は、ヘッドアップディスプレイシステム200に適用することができる。
このヘッドアップディスプレイシステム200では、画像表示装置9は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ210を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ210により、フロントガラス220に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。
なお、ヘッドアップディスプレイシステム200は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。
<画像表示装置の応用例3>
図16は、画像表示装置の応用例3を示す斜視図である。
図16に示すように、画像表示装置9は、ヘッドマウントディスプレイ300に適用することができる。
図16は、画像表示装置の応用例3を示す斜視図である。
図16に示すように、画像表示装置9は、ヘッドマウントディスプレイ300に適用することができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ300は、眼鏡310と、眼鏡310に搭載された画像表示装置9とを有している。そして、画像表示装置9により、眼鏡310の本来レンズである部位に設けられた表示部320に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
表示部320は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部320が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置9からの情報を上乗せして使用することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ300に、2つ画像表示装置9を設け、両方の目で視認される画像を、2つの表示部に表示するようにしてもよい。
以上、光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイはこれに限定されるものではない。例えば、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイでは、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、光スキャナーの駆動方式としてムービングマグネット方式を採用した場合を例に説明したが、これに限定されず、ムービングコイル方式を採用した光スキャナーにも適用できる。また、ムービングマグネット方式やムービングコイル方式のような電磁駆動方式に限定されず、例えば、圧電駆動方式、静電駆動方式等の他の駆動方式にも適用可能である。
また、前述した実施形態では、光反射層を1つの軸まわりに揺動させる構成の光スキャナーを適用した場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、光反射層を互いに交差(直交)する2つの軸まわりに揺動させる構成の光スキャナーにも適用することができる。
1…光スキャナー、2…基体、3…駆動部、9…画像表示装置、21…可動部、22…支持部、23…軸部、23a…軸部、23b…軸部、24…基層、24A…基板、25…第1層、25A…第1膜、26…第2層、26A…第2膜、27…絶縁層、31…磁石、32…コイル、41…ピエゾ抵抗素子、42…配線、51…犠牲層、52…マスク、53…マスク、91…光源装置、92…クロスダイクロイックプリズム、93…光スキャナー、94…光スキャナー、95…固定ミラー、100…携帯用画像表示装置、110…ケーシング、120…ディスプレイ、130…キーパット、140…オーディオポート、150…コントロールボタン、160…カードスロット、170…ポート、200…ヘッドアップディスプレイシステム、210…ヘッドアップディスプレイ、211…基部、212…接続層、213…光反射層、214(214a、214b)…欠損部、220…フロントガラス、300…ヘッドマウントディスプレイ、310…眼鏡、320…表示部、911…赤色光源装置、912…青色光源装置、913…緑色光源装置、2131…光反射部、a…揺動中心軸、SC…スクリーン、t1…厚さ、t2…厚さ
Claims (11)
- 基部と、
前記基部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記基部の平面視で前記基部および前記軸部と重なって配置されている光反射層と、
前記基部と前記光反射層との間に設けられている接続層と、を備え、
前記光反射層の外周部の一部は、前記基部と前記接続層とで支持されていることを特徴とする光スキャナー。 - 前記接続層は、前記平面視で前記軸部と重ならない請求項1に記載の光スキャナー。
- 前記基部および前記接続層は、前記平面視で互いに同一形状である請求項1または2に記載の光スキャナー。
- 前記基部および前記軸部の厚さが互いに等しい請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光スキャナー。
- 前記接続層および前記光反射層のそれぞれの厚さは、前記基部および前記軸部のそれぞれの厚さよりも薄い請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光スキャナー。
- 前記光反射層は、ポリシリコンで構成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光スキャナー。
- 前記基部および前記軸部は、単結晶シリコンを用いて構成されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光スキャナー。
- 前記軸部の前記光反射層とは反対側の面に配置されているピエゾ抵抗素子を備える請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光スキャナー。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光スキャナーを製造する方法であって、
基板上に第1膜を形成する工程と、
前記第1膜上に第2膜を形成する工程と、
前記基板をエッチングすることにより、前記基部、前記軸部および前記支持部の少なくとも一部を形成する工程と、
前記第2膜をエッチングすることにより、前記光反射層を形成する工程と、
前記第1膜をエッチングすることにより、前記接続層を形成する工程と、を有することを特徴とする光スキャナーの製造方法。 - 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光スキャナーを備えることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光スキャナーを備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2015197056A JP2017068213A (ja) | 2015-10-02 | 2015-10-02 | 光スキャナー、光スキャナーの製造方法、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020129708A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光反射素子及び空間光変調器 |
WO2020144991A1 (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光反射素子及び空間光変調器 |
-
2015
- 2015-10-02 JP JP2015197056A patent/JP2017068213A/ja active Pending
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