WO2016157419A1

WO2016157419A1 - 光スキャナ

Info

Publication number: WO2016157419A1
Application number: PCT/JP2015/060161
Authority: WO
Inventors: 良輔下澤; 満小荒井
Original assignee: パイオニア株式会社; パイオニア・マイクロ・テクノロジー株式会社
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-10-06

Abstract

　本発明は、ミラーを除く領域からの走査範囲内への反射を好適に低減することが可能な光スキャナを提供することを目的とする。　本発明のＭＥＭＳミラー（１００）は、入射光を反射するミラー部（３）を揺動させることにより、ミラー部（３）により反射された光を所定の角度範囲に走査するものであって、固定枠（１）と、フレーム部（２）と、凸パターン（７）とを備える。フレーム部（２）は、ミラー部（３）に連結され、ミラー部（３）を揺動させる。固定枠（１）は、フレーム部（２）を変位可能に支持する。凸パターン（７）は、入射光が入射する側の固定枠（１）及びフレーム部（２）の表面に設けられ、入射する入射光を反射し、当該反射による１次回折光を走査角度の範囲外に生じさせる。

Description

光スキャナ

　本発明は、ミラーを駆動させる光スキャナに関する。

　従来から、半導体工程技術によって製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスが知られている。例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳの光スキャナにおいて、シリコン基板の表面上に形成されたミラーを除く領域に、ミラーに照射されるレーザ光の波長以下のピッチで微細凹凸構造を備えることにより、ミラーを除く領域でレーザ光が反射されて迷光となることを抑制する技術が開示されている。

特開２０１３－２２５０７５号公報

　特許文献１では、平滑な基板などの表面に光の波長以下のビッチの周期構造を有する微細凹凸構造を設けることにより、材料の特有値である屈折率を漸近的に変化させて小さくするのと同等の効果を発現させ、表面の光の反射率を小さくしている。このような微細凹凸構造を基板の表面に形成するために、リアクティブイオンエッチング技術を使用することが開示されていが、これは、ＭＥＭＳの光スキャナの製造工程を複雑化させることになり、コストアップを招いてしまうという問題がある。

　本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、走査範囲内への反射を好適に低減することが可能な光スキャナを提供することを主な目的とする。

　請求項に記載の発明は、入射光を反射するミラー部を揺動させることにより、前記ミラー部により反射された光を所定の角度範囲に走査する光スキャナであって、前記ミラー部に連結され、前記ミラー部を揺動させる駆動部と、前記駆動部を変位可能に支持する支持部と、前記入射光が入射する側の、前記駆動部または前記支持部の表面に形成され、前記表面に入射する前記入射光を反射し、当該反射による１次回折光を前記所定の角度範囲の外に生じさせる反射型回折格子と、を備えることを特徴とする。

ＭＥＭＳミラーの斜視図を示す。ダミーパターンを図示したＭＥＭＳミラーの上面図を示す。磁力線を図示したＭＥＭＳミラーの上面図を示す。フレーム部にレーザ光が入射する様子を示した図である。ミラー部の位置検出機能を備えたＭＥＭＳミラーの正面図を示す。フレーム部の製造工程を時系列で示した断面図である。フレーム部の製造工程を時系列で示した断面図である。走査領域の形状に応じてダミーパターンを形成した場合のＭＥＭＳミラーの斜視図を示す。変形例３に係るＭＥＭＳミラーの正面図及びセンサ部付近の拡大図を示す。

　本発明の１つの好適な実施形態では、入射光を反射するミラー部を揺動させることにより、前記ミラー部により反射された光を所定の角度範囲に走査する光スキャナであって、前記ミラー部に連結され、前記ミラー部を揺動させる駆動部と、前記駆動部を変位可能に支持する支持部と、前記入射光が入射する側の、前記駆動部または前記支持部の表面に形成され、前記表面に入射する前記入射光を反射し、当該反射による１次回折光を前記所定の角度範囲の外に生じさせる反射型回折格子と、を備える。

　上記光スキャナは、入射光を反射するミラー部を揺動させることにより、ミラー部により反射された光を所定の角度範囲に走査するものであって、駆動部と、支持部と、反射型回折格子とを備える。駆動部は、ミラー部に連結され、ミラー部を揺動させる。支持部は、駆動部を変位可能に支持する。反射型回折格子は、入射光が入射する側の、駆動部または支持部に入射する入射光を反射し、当該反射による１次回折光を走査角度の範囲外に生じさせる。この態様により、光スキャナは、駆動部や支持部に光が照射される場合であっても、駆動部や支持部からの反射光の一部を好適に走査角度の範囲外に生じさせることができる。よって、駆動部や支持部からの反射光に起因した影響を好適に低減することができる。

　上記光スキャナの一態様では、前記駆動部に前記ミラー部を揺動させる為の電気エネルギーを供給する配線パターンを備え、前記反射型回折格子は、前記配線パターン、または、前記配線パターンの製造プロセスにおいて前記配線パターンと同時に形成され、前記電気エネルギーを供給する機能を有しないダミーパターンにより構成される。この態様では、光スキャナの製造工程を複雑化させることなく安価に反射型回折格子を好適に形成し、走査範囲内への駆動部や支持部からの反射光を低減させることができる。

　上記光スキャナの他の一態様では、前記反射型回折格子の少なくとも一部は、前記駆動部の表面上にコイルを形成している配線パターンにより構成される。このように、光スキャナは、電磁駆動型の場合に、反射型回折格子を配線パターンにより好適に形成し、走査範囲内への駆動部や支持部からの反射光を低減させることができる。

　上記光スキャナの他の一態様では、前記光スキャナは、２次元の投射面に前記ミラー部により反射された光を走査し、前記反射型回折格子は、前記投射面における走査範囲の長手方向に対応する第１方向に延びる前記ダミーパターンが、前記第１方向と垂直な第２方向に複数並んで配置されることにより構成される。この態様により、反射型回折格子が１次回折光を走査角度の範囲外に生じさせるための凹凸のピッチに関する条件を好適に緩和することができ、幅広く半導体製造のプロセスルールに対応させることができる。

　上記光スキャナの他の一態様では、前記駆動部は、前記ミラー部の揺動を検出するセンサ部を含み、前記反射型回折格子は、前記センサ部の表面に形成される。この態様により、センサ部に光が照射される場合であっても、センサ部からの反射光の一部を好適に走査角度の範囲外に生じさせることができる。

　上記光スキャナの他の一態様では、光スキャナは、前記反射型回折格子の表面に、前記入射光を遮光する金属薄膜を備える。この態様により、センサ部が照射されることに起因してセンサ部の検出値に影響が生じるのを好適に抑制することができる。

　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

　［ＭＥＭＳミラーの構成］
　図１は、本発明の「光スキャナ」の一態様であるＭＥＭＳミラー１００の斜視図を示す。ＭＥＭＳミラー１００は、電磁形ＭＥＭＳミラーであって、シリコン基板上に、半導体集積回路作製技術により主要部分が作製される。ＭＥＭＳミラー１００は、主に、固定枠１と、フレーム部２と、ミラー部３と、磁石４Ａ～４Ｄと、Ｘ軸トーションバー５Ａ、５Ｂと、Ｙ軸トーションバー６Ａ、６Ｂと、を有する。以後では、Ｘ軸トーションバー５Ａ、５Ｂが延在する方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸トーションバー６Ａ、６Ｂが延在するＸ軸と垂直な方向を「Ｙ軸方向」、Ｘ、Ｙ軸に垂直な方向を「Ｚ軸方向」とし、各正方向を図示のように定める。

　固定枠１は、フレーム部２を支持するための構造体であり、金属材料またはシリコンなどの半導体材料によって形成される。固定枠１は、内部に空隙を備える枠形状を有している。固定枠１の表面には、凸形状の凸パターン７が形成されている。凸パターン７は、後述するように、図示しない外部の電流源から供給される電流をフレーム部２に供給する為の配線パターン７Ａと、電流を流さないダミーパターン７Ｂとから形成される。ダミーパターン７Ｂは、少なくとも一端がいずれの電極にも接続されていない。固定枠１は、本発明における「支持部」の一例であり、凸パターン７により形成される凹凸領域は、本発明における「反射型回折格子」の一例である。

　フレーム部２は、内部に空隙を備える枠形状を有している。フレーム部２は、Ｘ軸方向に延びる２本のＸ軸トーションバー５Ａ、５Ｂを介し固定枠１に接続されている。そして、フレーム部２は、固定枠１に対してＸ軸を回転軸として揺動（回転）自在となっている。また、フレーム部２の表面には、凸パターン７が形成されている。固定枠１からＸ軸トーションバー５Ａ、５Ｂを経由して延びる配線パターン７Ａは、フレーム部２の枠形状に沿って、フレーム部２の表面上にコイルを形成する。フレーム部２は、本発明における「駆動部」の一例である。

　ミラー部３は、入射してくる光を反射する反射膜が表面に形成された円盤形状の部材であり、Ｙ軸方向に延びる２本のＹ軸トーションバー６Ａ、６Ｂを介してフレーム部２に接続されている。そして、ミラー部３は、フレーム部２に対してＹ軸を回転軸として揺動自在となっている。

　Ｘ軸トーションバー５Ａ、５Ｂ及びＹ軸トーションバー６Ａ、６Ｂは、例えばシリコン、金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。磁石４Ａ～４Ｄは、フレーム部２の周辺に配置され、フレーム部２に形成されるコイルが存在する領域に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の磁界を発生させる。図１では、固定枠１をＹ軸方向で挟む位置に、磁石４Ａ及び磁石４Ｃが配置され、固定枠１をＸ軸方向で挟む位置に、磁石４Ｂ及び磁石４Ｄが配置されている。

　図２及び図３は、ＭＥＭＳミラー１００の上面図を示す。図２は、配線パターン７Ａを実線により表示し、ダミーパターン７Ｂを破線により表示している。また、図３は、ダミーパターン７Ｂを図示せずに配線パターン７Ａのみを表示し、配線パターン７Ａにより生じる磁力線Ａｘ、Ａｙを図示している。

　図２及び図３に示すように、固定枠１からＸ軸トーションバー５Ａ、５Ｂを経由して延びる配線パターン７Ａは、フレーム部２の外縁で周回するように形成されており、フレーム部２の表面上にコイルを形成する。これにより、配線パターン７Ａは、磁力線Ａｘにより示されるＸ軸方向の磁界と、磁力線Ａｙにより示されるＹ軸方向の磁界とをそれぞれ発生させる。

　また、ダミーパターン７Ｂは、図２に示すように、固定枠１及びフレーム部２の表面上で、凸パターン７（即ち配線パターン７Ａ及びダミーパターン７Ｂ）により形成される凹凸が所定の周期で平行に並ぶように形成されている。これにより、凸パターン７は、固定枠１及びフレーム部２の表面上で、反射型の回折格子を形成する。この回折格子の機能については、［反射低減処理］のセクションで詳しく説明する。

　［ＭＥＭＳミラーの動作］
　次に、本実施例のＭＥＭＳミラー１００の動作態様について説明する。

　ＭＥＭＳミラー１００の動作時には、フレーム部２に形成されたコイルには、外部の電流源から、配線パターン７Ａを介して、所望のタイミングで所望の駆動用電流が供給される。駆動用電流は、Ｘ軸を回転軸としてフレーム部２を回転させるための電流成分（「Ｘ軸駆動用電流成分」とも呼ぶ。）と、Ｙ軸を回転軸としてミラー部３を回転させるための電流成分（「Ｙ軸駆動用電流成分」とも呼ぶ。）を含む。本実施例では、フレーム部２は、任意の周波数（例えば、６０Ｈｚ）で、Ｘ軸を回転軸として回転する。この場合、Ｘ軸駆動用電流成分は、Ｘ軸を回転軸とする回転の周波数と同一の周波数を含む交流電流を含むことが好ましい。

　フレーム部２に形成されたコイルには、固定枠１を挟んでＹ軸方向に並べられた２つの磁石４Ａ、４Ｃから、Ｙ軸方向の磁界が印加されている。従って、駆動用電流が供給された状態では、コイルには、Ｘ軸駆動用電流成分とＹ軸方向の磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生する。これにより、フレーム部２は、Ｘ軸を回転軸として回転する。ここで、Ｘ軸駆動用電流成分は交流であるから、所定周期ごとに回転方向が反転し、フレーム部２は揺動することになる。

　また、本実施例では、ミラー部３は、ミラー部３と２つのＹ軸トーションバー６Ａ、６Ｂによって定まる共振周波数により、Ｙ軸を回転軸として回転する。具体的には、ミラー部３のＹ軸周りの慣性モーメントと、Ｙ軸トーションバー６Ａ、６Ｂのねじりバネ定数とによって定まる共振周波数（例えば、１５ｋＨｚ）により、Ｙ軸を回転軸として回転する。この場合、Ｙ軸駆動用電流成分は、Ｙ軸を回転軸とする回転周波数の１／Ｎ倍（「Ｎ」は整数）の周波数の信号成分を含む交流電流と同一周波数となる交流電流を含むことが好ましい。

　一方、フレーム部２に形成されたコイルには、固定枠１を挟んでＸ軸方向に並べて配置された２つの磁石４Ｂ、４Ｄから、Ｘ軸方向の磁界が印加されている。従って、駆動用電流が供給された状態では、コイルには、Ｙ軸駆動用電流成分とＸ軸方向の磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生する。これにより、フレーム部２のＹ軸方向に延びる一辺は固定枠１に対してＺ軸正方向に移動し、それに対向する一辺はＺ軸負方向に移動する。このとき、Ｘ軸トーションバー５Ａ、５Ｂは弾性体である為、フレーム部２のＹ軸方向に延びる辺のＺ軸方向への移動を完全には規制しない。つまり、この場合、Ｘ軸トーションバー５Ａ、５Ｂが変形することにより、フレーム部２は固定枠１に対して傾く。ここで、Ｘ軸駆動用電流成分は交流であるから、所定周期ごとに固定枠１に対するフレーム部２の傾き方向が反転する。このように、フレーム部２が周期的に反転しながら傾くことで、ミラー部３は、フレーム部２に対して前述の共振周波数でＹ軸を回転軸として揺動することになる。

　このように、フレーム部２に形成されたコイルにＸ軸駆動用電流成分およびＹ軸駆動用電流成分を重畳して流すことにより、ミラー部３は、Ｘ軸およびＹ軸を回転軸として揺動する。これにより、ミラー部３は、入射した光を２次元空間である被投射面上で走査することができる。

　［反射低減処理］
　本実施例では、固定枠１及びフレーム部２の表面上に形成された凸パターン７が反射型の回折格子として機能する。これにより、固定枠１及びフレーム部２からの反射光がミラー部３の走査領域に入射することに起因した描画画像の画質劣化等を好適に低減する。

　ＭＥＭＳミラー１００は、集光されたレーザ光をミラー部３で反射し、スクリーンなどの被投射面上の所定範囲を走査領域として走査する。しかし、レーザ光の集光には理論的な限界があるため、ミラー部３が小型の場合は、ミラー部３以外の固定枠１及びフレーム部２にもレーザ光が照射されてしまう場合がある。そして、固定枠１又は／及びフレーム部２からの高い強度の反射光がＭＥＭＳミラー１００の走査領域に入射すると、走査領域に描画される画像の画質を劣化させるなどの問題が生じる。

　以上を勘案し、本実施例では、レーザ光が照射され得る固定枠１及びフレーム部２の表面には、配線パターン７Ａ及びダミーパターン７Ｂによる反射型の回折格子が形成されている。この回折格子は、配線パターン７Ａ及びダミーパターン７Ｂの凹凸が所定の周期で平行に並ぶことにより構成される。ここで、コイルを構成する配線パターン７Ａは、フレーム部２の表面上を周回するように配置されているため、回折格子を構成するのに好適である。また、コイルを構成する配線パターン７Ａが存在しない領域には、少なくとも一端がいずれの電極にも接続されず、電流を流さないダミーパターン７Ｂが配置される。

　この場合、回折格子の隣り合う凸部により反射された光は、光の干渉により、所定角度の範囲では強度を強め合い、別の所定角度の範囲では強度を弱め合うことになる。即ち、回折格子により反射された反射光は、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光といった各次数に対応した回折光となる。

　本実施例では、０次を除く±１次以降の各次数の回折光が、ミラー部３と走査角度の範囲（即ちミラー部３と走査領域の外縁とを結ぶ領域により特定される空間）外に生じるように、照射されるレーザ光の波長に応じて、凸パターン７を適切なピッチにより配置する。これについて図４を参照して説明する。

　図４は、フレーム部２に形成された凸パターン７にレーザ光が入射する様子を示した図である。図４の例では、凸パターン７に入射するレーザ光を示す実線の光線Ｌａ～Ｌｃに対して、それぞれ、－１次回折光を示す一点鎖線の光線Ｌａａ、Ｌｂａ、Ｌｃａと、１次光を示す二点鎖線の光線Ｌａｂ、Ｌｂｂ、Ｌｃｂとが示されている。また、領域７０は、ミラー部３の走査角度の範囲を示す。

　ここで、図４に示すように、入射光の入射角度を「φ」、凸パターン７のピッチ（格子定数）を「ｄ」、回折格子の法線に対する１次回折光の進行角度を「θ１」、上述の法線に対する－１次回折光の進行角度を「θ２」、入射光の波長を「λ」とすると、グレーティング方程式により、以下の式（１）、（２）が成立する。
　　　　　　　ｄ×（ｓｉｎθ１－ｓｉｎφ）＝λ　　式（１）
　　　　　　　ｄ×（ｓｉｎθ２－ｓｉｎφ）＝－λ　式（２）
　ここで、図４に示すように、ミラー部３による走査角（全角）を「α」とすると、走査範囲内に１次回折光が発生しないためには、図４に基づき、以下の式（３）及び式（４）を満たすことが条件となる。
　　　　　　　θ１＞φ＋α／２　　　式（３）
　　　　　　　θ２＜φ－α／２　　　式（４）
　よって、例えば、「λ＝４５０ｎｍ」、「α＝５０°」、「φ＝１０°」とした場合、式（３）に基づき「θ１＞３５°」となり、この関係を式（１）に適用すると、「ｄ＜１．１３ｕｍ」が得られる。また、式（４）に基づき「θ２＜－１５°」となることから、この関係を式（２）に適用すると、「ｄ＜１．０７ｕｍ」となる。よって、この場合、「ｄ＜１．０７ｎｍ」となるように、凸パターン７を配置すればよい。

　このように、本実施例では、式（１）～（４）に基づきピッチｄを適切に定め、凸パターン７により構成される回折格子をミラー部３以外のレーザ光が照射されてしまう部材（本実施例では固定枠１及びフレーム部２）上に配置する。これにより、走査範囲内への±１次光以降の回折光が走査角度範囲内へ入射するのを防ぎ、走査角度範囲内への不要な反射光の光量を好適に低減することができる。

　また、［製造工程］のセクションで後述するように、ダミーパターン７Ｂは、ＭＥＭＳミラー１００を製造する過程において必要となるミラー部３を駆動するための電流を供給する配線パターン７Ａを形成する工程において、配線パターン７Ａと同時に形成することが可能である。このため、従来のＭＥＭＳミラー１００の製造工程を複雑化させることなく、走査領域内への不要な反射を低減させる回折格子を追加することができる。

　［ミラー部の位置検出構造］
　ＭＥＭＳミラー１００は、好適には、ミラー部３を支持するＹ軸トーションバー６Ａ、６Ｂの近傍にピエゾ抵抗素子などが配置され、Ｙ軸トーションバー６Ａ、６Ｂのねじれに応じて生じるミラー部３の変位量に基づく回転位置を検出可能に構成される。

　図５は、ミラー部３の位置検出機能を備えたＭＥＭＳミラー１００の正面図及びＹ軸トーションバー６Ｂの近傍の拡大図を示す。図５に示すＭＥＭＳミラー１００のフレーム部２のＹ軸トーションバー６Ｂの近傍部分には、ミラー部３の回転位置を検出するためのピエゾ抵抗素子を含むセンサ部２０が設けられている。センサ部２０では、ピエゾ抵抗素子に光が照射された際の光電効果による影響を抑制するため、ピエゾ抵抗素子の表面に遮光用の金属薄膜の一例であるアルミ層２５が形成されている。ここで、金属薄膜であるアルミ層２５は光の反射率が高いため、アルミ層２５へ照射されたレーザ光の反射光がＭＥＭＳミラー１００の走査領域に反射される可能性がある。よって、図５に示すセンサ部２０では、アルミ層２５が回折格子を構成するように、所定のピッチの凹凸が形成されている。ここで、アルミ層２５のピッチは、凸パターン７のピッチと同様に、±１次光以降の回折光が走査領域に入射しないように、式（１）～（４）を満たすような幅に設定される。

　このように、アルミ層２５は、ピエゾ抵抗素子への遮光機能を有すると共に、回折格子として機能する。これにより、センサ部２０での反射光がＭＥＭＳミラー１００の走査領域に入射するのを抑制することができる。なお、センサ部２０の具体的構成については、以下の［製造工程］のセクションで詳しく説明する。

　［製造工程］
　次に、図５で説明したセンサ部２０を含むフレーム部２の製造工程について、図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、フレーム部２の各製造工程（第１～第７工程）における状態を時系列により表した図である。ここで、図６は、図５の二点鎖線Ａに沿ったフレーム部２の断面図を示し、図７は、一点鎖線Ｂに沿ったフレーム部２の断面図を示す。

　まず、第１工程では、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、フレーム部２の基板となる成形されたシリコン基板２１が載置される。さらに、センサ部２０を形成する領域では、図６（Ａ）に示すように、ピエゾ抵抗素子２２がシリコン基板２１上に拡散法やイオン注入等により形成される。

　次に、第２工程では、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２３をシリコン基板２１の全面に化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成する。

　そして、第３工程では、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示すように、シリコン酸化膜２３をフォトレジストでマスクし、ドライエッチング等を施すことで、ピエゾ抵抗素子２２上にコンタクトホール３０を開口する。この場合、コンタクトホール３０の開口と同時に、ピエゾ抵抗素子２２上に回折格子を構成する所定ピッチの凹部３１を開口する。これにより、工程を追加することなく、センサ部２０上に回折格子を構成するための凹凸構造を形成することができる。

　次に、第４工程では、図６（Ｄ）及び図７（Ｄ）に示すように、スパッタリング等によりアルミ層２４を全面に形成する。そして、第５工程では、図６（Ｅ）及び図７（Ｅ）に示すように、アルミ層２４をフォトレジストでマスクし、ドライエッチング等を施すことで、凸パターン７を形成する。この場合、配線パターン７Ａと同時に回折格子を構成するダミーパターン７Ｂを形成することにより、工程を追加することなく、回折格子を構成できる。

　次に、第６工程では、図６（Ｆ）及び図７（Ｆ）に示すように、スパッタリング等により、絶縁層として機能するシリコン酸化膜２３を、ＣＶＤ法などにより全面に形成する。最後の第７工程では、図６（Ｇ）及び図７（Ｇ）に示すように、アルミ層２５を全面に形成した後に、フォトレジストでマスクし、ドライエッチング等を施すことで、ピエゾ抵抗素子の表面に、遮光層として機能するアルミ層２５を形成する。また、アルミ層２５は、所定ピッチの凹凸を備える回折格子として機能し、±１次以降の次数の回折光を走査角度範囲内に生じさせない。

　なお、図６及び図７に示した製造工程は一例であって、本発明に係るＭＥＭＳミラー１００を製造する工程は、これに限定されない。他のプロセスを利用してＭＥＭＳミラー１００を製造する場合であっても、コンタクトホール３０や配線パターン７Ａを形成するのに必要なプロセスにおいて、回折格子を構成するための凹凸構造（即ちダミーパターン７Ｂや凹部３１）を形成する。これにより、従来のＭＥＭＳミラー１００の製造工程を複雑化させることなく、走査範囲内への不要な反射を低減させる回折格子を追加することができる。

　以上説明したように、本実施例に係るＭＥＭＳミラー１００は、入射光を反射するミラー部３を揺動させることにより、ミラー部３により反射された光を所定の角度範囲に走査するものであって、固定枠１と、フレーム部２と、凸パターン７とを備える。フレーム部２は、ミラー部３に連結され、ミラー部３を揺動させる。固定枠１は、フレーム部２を変位可能に支持する。凸パターン７は、入射光が入射する側の固定枠１及びフレーム部２の表面に設けられ、入射する入射光を反射し、当該反射による１次回折光を走査角度の範囲外に生じさせる。これにより、ＭＥＭＳミラー１００は、固定枠１及びフレーム部２の反射光が走査領域に入射することに起因した画質の劣化等を好適に抑制することができる。

　そして、上述した本実施例のＭＥＭＳミラー１００は、例えば、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、レーザスキャナ、及びレーザプリンタ等を含む各種の電子機器に対して適用することができる。

　［変形例］
　次に、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下に示す変形例は、組み合わせて上述の実施例に適用されてもよい。

　（変形例１）
　［反射低減処理］のセクションで説明した式（１）～（４）の関係によれば、角度αが小さいほど、回折格子のピッチｄを大きい値に設定することが可能である。このため、走査領域が長方形となる場合は、回折格子の方向（即ち凸部が延びる方向）を走査領域の長手方向に合わせるように、ダミーパターン７Ｂを形成するとよい。

　図８は、走査領域の形状に応じてダミーパターン７Ｂを形成した場合のＭＥＭＳミラー１００Ａの斜視図を示す。図８の例では、ＭＥＭＳミラー１００Ａは、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形の走査領域７１を有する。この場合、固定枠１及びフレーム部２の表面には、走査領域７１の長手方向であるＸ軸方向に延びるようにダミーパターン７Ｂが形成されている。即ち、ダミーパターン７Ｂは、Ｙ軸方向に並んで配置されている。

　図８の例によれば、走査領域７１の短手方向を基準とした角度αに基づき、ピッチｄを式（１）～（４）に基づき設計すればよいため、凸パターン７のピッチｄを大きく設計することが可能となる。よって、この例によれば、ピッチｄに関する制限を緩やかにし、半導体製造のプロセスルールに幅広く対応することができる。なお、図８の例では、Ｘ軸方向は本発明における「第１方向」の一例であり、Ｙ軸方向は本発明における「第２方向」の一例である。

　同様に、走査領域が長方形の場合、好適には、図５等に示す回折格子を形成するセンサ部２０のアルミ層２５の凹凸パターンの方向を、走査範囲の長手方向に合わせるとよい。これにより、センサ部２０での凹凸パターンのピッチを大きく設計することが可能となり、幅広く半導体製造のプロセスルールに対応することができる。

　（変形例２）
　図１に示すＭＥＭＳミラー１００は、磁石４Ａ～４Ｄを有する電磁駆動方式のＭＥＭＳミラーであったが、本発明に適用可能なＭＥＭＳミラーの駆動方式は、これに限定されない。これに代えて、極板間に働く静電気力による静電駆動方式、圧電材料の変形力による圧電駆動方式など、他の駆動方式を採用したＭＥＭＳミラーであっても、実施例と同様に本発明を好適に適用することが可能である。

　この場合であっても、極板や圧電材料などに電圧を印加するための配線パターンを形成する際に、回折格子を構成するように配線パターンやダミーパターンを同時に形成する。これにより、ＭＥＭＳミラーの製造プロセスに新たなプロセスを追加することなく、ミラー部以外の部分からの走査領域内への反射光を低減する処理を安価に行うことができる。同様に、静電駆動方式、圧電材料の変形力による圧電駆動方式など、他の駆動方式を採用し、ミラー部の変位を検出するためのセンサ部を備えるＭＥＭＳミラーにおいて、センサ部の表面に回折格子を構成するようにしてもよい。
（変形例３）
　図８の例では、ＭＥＭＳミラー１００Ａは、長方形の走査領域７１の長手方向に延びるようにダミーパターン７Ｂが形成されていたが、これに代えて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に等間隔に配置されたことにより回折格子を構成する凹凸ドットをダミーパターンにより形成してもよい。さらに、図５で説明したセンサ部２０上のアルミ層２５が回折格子を構成する凹凸ドットを形成するようにしてもよい。図９は、変形例３に係るＭＥＭＳミラー１００Ａａの正面図及びセンサ部２０付近の拡大図を示す。図９の固定枠１及びフレーム部２の表面には、配線パターン７Ａが形成される領域以外の領域に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に等間隔に形成された凹状又は凸状のドットであるダミーパターン７Ｂａが形成されている。また、センサ部２０上のアルミ層２５にも同様に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に等間隔に、凹凸を形成するためのドットが形成されている。このような構成にすることにより、走査領域７１の形状に関わらず、走査範囲内への反射を好適に低減することができる。

　１　固定枠
　２　フレーム部
　３　ミラー部
　４Ａ～４Ｄ　磁石
　５Ａ、５Ｂ　Ｘ軸トーションバー
　６Ａ、６Ｂ　Ｙ軸トーションバー
　７　凸パターン
　１００　ＭＥＭＳミラー

Claims

　入射光を反射するミラー部を揺動させることにより、前記ミラー部により反射された光を所定の角度範囲に走査する光スキャナであって、
　前記ミラー部に連結され、前記ミラー部を揺動させる駆動部と、
　前記駆動部を変位可能に支持する支持部と、
　前記入射光が入射する側の、前記駆動部または前記支持部の表面に形成され、前記表面に入射する前記入射光を反射し、当該反射による１次回折光を前記所定の角度範囲の外に生じさせる反射型回折格子と、
を備えることを特徴とする光スキャナ。
　前記駆動部に前記ミラー部を揺動させる為の電気エネルギーを供給する配線パターンを備え、
　前記反射型回折格子は、前記配線パターン、または、前記配線パターンの製造プロセスにおいて前記配線パターンと同時に形成され、前記電気エネルギーを供給する機能を有しないダミーパターンにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。
　前記反射型回折格子の少なくとも一部は、前記駆動部の表面上にコイルを形成している配線パターンにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光スキャナ。
　前記光スキャナは、２次元の投射面に前記ミラー部により反射された光を走査し、
　前記反射型回折格子は、前記投射面における走査範囲の長手方向に対応する第１方向に延びる前記ダミーパターンが、前記第１方向と垂直な第２方向に複数並んで配置されることにより構成されることを特徴とする請求項２に記載の光スキャナ。
　前記駆動部は、前記ミラー部の揺動を検出するセンサ部を含み、
　前記反射型回折格子は、前記センサ部の表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。
　前記反射型回折格子の表面に、前記入射光を遮光する金属薄膜を備えることを特徴とする請求項５に記載の光スキャナ。