CN103969827B - 光扫描仪及其制造方法、图像显示装置、头戴式显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够降低反射光的亮度来提高通过反射光的扫描而描绘的图像的对比度的光扫描仪、图像显示装置、头戴式显示器以及光扫描仪的制造方法。光扫描仪（4）具有能够绕第1轴J1摆动的可动部（41）、和将可动部（41）支承为能够绕第1轴J1摆动的第1轴部（421、422）。另外，可动部（41）具有与第1轴部（421、422）连接的基部（411）、被基部（411）支承的具有透光性的光透过部（412）、以及设置在光透过部（412）的表面并降低光反射的第1光反射降低部（413）。

Description

光扫描仪及其制造方法、图像显示装置、头戴式显示器
技术领域
本发明涉及光扫描仪及光扫描仪的制造方法、图像显示装置、头戴式显示器。
背景技术
例如，作为用于使屏幕显示图像的图像显示装置，已知有一种具有光源、和对来自光源的光进行二维扫描的光扫描仪的构成（例如，参照专利文献1）。专利文献1所记载的图像显示装置具有3个激光光源、将来自3个激光光源的激光合成的合成部、和对由合成部合成后的激光进行二维扫描的光扫描仪。此处，由于从激光光源射出的激光的强度较强，并且，激光几乎全部被光扫描仪反射，所以存在被显示于屏幕的图像变得过亮而得不到较高的对比度这一问题。其中，使激光光源的输出（激光的强度）降低存在限度，例如，即使使输出降至最低限度，也难以充分提高对比度。
专利文献1：日本特开平2011－154344号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够降低反射光的亮度来提高通过反射光的扫描描绘的图像的对比度的光扫描仪、图像显示装置、头戴式显示器以及光扫描仪的制造方法。
这样的目的通过下述的应用例来实现。
本应用例的光扫描仪的特征在于，具备：基部；轴部，其将上述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及光学部，其包括被上述基部支承并具有透光性的光透过部以及设置在上述光透过部上并降低光反射的第1光反射降低部，光入射至上述第1光反射降低部。
由此，可获得能够降低反射光的亮度来提高通过反射光的扫描而描绘的图像的对比度的光扫描仪。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光学部的光反射率小于4％。
由此，可获得能够显示更高对比度的图像的光扫描仪。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光学部的透光率为92％以上。
由此，能够在光透过光透过部时，抑制被光透过部吸收的光的量，可抑制光透过部发热（升温）。通过抑制光透过部发热，能够抑制光扫描仪的热应变，能够维持光扫描仪的光扫描特性。
在本应用例的光扫描仪中，优选在上述光透过部的与设有上述第1光反射降低部的表面相反一侧设置有使透过了上述第1光反射降低部以及上述光透过部的光的反射率降低的第2光反射降低部。
由此，能够抑制杂光。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光学部包括第3光反射降低部，该第3光反射降低部被设置在上述光透过部的与设有上述第1光反射降低部的表面相反一侧的表面，并降低光反射。
由此，能够抑制杂光。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述基部具有贯通孔，透过了上述光学部的光的至少一部分通过上述贯通孔。
由此，能够抑制由于透过了光透过部的光照射基部而引起的基部的发热。通过抑制基部的发热，能够抑制光扫描仪的热应变，可维持光扫描仪的光扫描特性。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光透过部被设置成覆盖上述贯通孔的一侧的开口。
由此，光扫描仪的构成成为简单的构成。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光透过部被设置在上述贯通孔内。
由此，能够实现光扫描仪的小型化。
在本应用例的光扫描仪中，优选在上述贯通孔的轴向的中途形成有阶梯部，
上述光透过部与上述阶梯部抵接。
由此，能够准确地控制光反射层的配置。
在本应用例的光扫描仪中，优选上述光透过部被设置成与上述轴部在上述第1光反射降低部的厚度方向分离，并且从上述厚度方向观察时与上述轴部的至少一部分重叠。
由此，即使增大光反射层的板面的面积，也能够实现光扫描仪的小型化。
本应用例的图像显示装置的特征在于，包括能够绕第1轴摆动的可动部、和将上述可动部支承为能够绕上述第1轴摆动的轴部，
上述可动部包括与上述轴部连接的基部、被上述基部支承的具有透光性的光透过部、和设于上述光透过部并降低光反射的第1光反射降低部。
由此，可获得能够显示较高对比度的图像的图像显示装置。
本应用例的头戴式显示器的特征在于，是具备佩戴于观察者的头部的框架、和设于上述框架的光扫描仪的头戴式显示器，
上述光扫描仪具备：基部；轴部，其将上述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及光学部，其包括被上述基部支承并具有透光性的光透过部以及设置在上述光透过部上并降低光反射的第1光反射降低部，光入射至上述第1光反射降低部。
由此，可获得能够显示较高对比度的图像的头戴式显示器。
本应用例的光扫描仪的制造方法的特征在于，具有：准备具有板状的基部以及向上述基部的一面侧突出的突出部的基板、和在一面侧形成有凸部的透明基板，使上述基板与上述透明基板重叠，将上述突出部与上述凸部接合的接合工序；对上述基部进行图案化，来形成支承上述突出部的基部以及与上述基部连接的轴部的图案化工序；通过留下上述凸部地对上述透明基板进行薄壁化，来形成光透过部的薄壁化工序；以及对上述光透过部形成使光反射降低的光反射降低部的光反射降低部形成工序。
由此，能够精确地制造可降低反射光的亮度来提高通过反射光的扫描而描绘的图像的对比度的光扫描仪。
在本应用例的光扫描仪的制造方法中，优选具有在上述薄壁化工序之前对上述基板与上述透明基板的缝隙填充密封材料的填充工序，
在上述薄壁化工序中，通过湿式蚀刻来进行上述透明基板的薄壁化。
由此，能够防止蚀刻液对基板的损伤，并且能够精确地进行透明基板的薄壁化。
本应用例的光扫描仪的特征在于，具备：基部；轴部，其将上述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及光学部，其包括被上述基部支承并具有透光性的第1光学部以及设置在上述第1光学部上并具有比上述第1光学部的透光率高的透光率的第2光学部，光入射至上述第2光学部。
由此，可获得能够将反射光的亮度来提高通过反射光的扫描而描绘的图像的对比度的光扫描仪。
附图说明
图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施方式的简要结构图。
图2是图1所示的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图。
图3是图2中的A－A线剖视图。
图4是图2所示的光扫描仪所具有的电压施加单元的框图。
图5是表示图4所示的第1电压产生部以及第2电压产生部中的产生电压的一个例子的图。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图。
图7是图6中的B－B线剖视图。
图8是本发明的第3实施方式所涉及的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图。
图9是图8中的C－C线剖视图。
图10是说明本发明的光扫描仪的制造方法的剖视图。
图11是说明本发明的光扫描仪的制造方法的剖视图。
图12是说明本发明的光扫描仪的制造方法的剖视图。
图13是说明本发明的光扫描仪的制造方法的剖视图。
图14是表示应用了本发明的图像显示装置的平视显示器（head up display）的立体图。
图15是表示本发明的头戴式显示器的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，对光扫描仪、图像显示装置、头戴式显示器以及光扫描仪的制造方法的优选实施方式进行说明。
1.图像显示装置
<第1实施方式>
图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施方式的简要结构图，图2是图1所示的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图，图3是图2中的A－A线剖视图，图4是图2所示的光扫描仪所具有的电压施加单元的框图，图5是表示图4所示的第1电压产生部以及第2电压产生部中的产生电压的一个例子的图。其中，以下为了便于说明，将图3中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。
图1所示的图像显示装置1是通过在屏幕、墙面等对象物10对描绘用激光LL进行二维扫描来显示图像的装置。
如图1以及图4所示，图像显示装置1具有射出描绘用激光LL的描绘用光源单元2、对描绘用激光LL进行扫描的光扫描仪（本发明的光扫描仪）4、使被光扫描仪4扫描的描绘用激光LL反射的反射镜11、和对描绘用光源单元2以及光扫描仪4的工作进行控制的控制部6。其中，反射镜11只要根据需要设置即可，也可以省略。
《描绘用光源单元》
如图1所示，描绘用光源单元2具备红色、绿色、蓝色各色的激光光源（光源部）21R、21G、21B、与激光光源21R、21G、21B对应设置的准直透镜22R、22G、22B以及二向色镜23R、23G、23B。
激光光源21R、21G、21B分别具有未图示的光源和驱动电路。而且，激光光源21R射出红色的激光RR，激光光源21G射出绿色的激光GG，激光光源21B射出蓝色的激光BB。激光RR、GG、BB分别与从控制部6发送的驱动信号对应地被射出，并通过准直透镜22R、22G、22B成为平行光或者大致平行光。作为激光光源21R、21G、21B，可使用例如端面发光半导体激光器、面发光半导体激光器等半导体激光器。通过使用半导体激光器，能够实现激光光源21R、21G、21B的小型化。
仿照这样的激光光源21R、21G、21B的配置，配置有二向色镜23R、二向色镜23B、二向色镜23G。二向色镜23R具有反射激光RR的特性。二向色镜23B具有反射激光BB并且使激光RR透过的特性。二向色镜23G具有反射激光GG并且使激光RR、BB透过的特性。通过这些二向色镜23R、23G、23B来合成各色的激光RR、GG、BB而成为描绘用激光LL。
《光扫描仪》
光扫描仪4具有从描绘用光源单元2对描绘用激光LL进行二维扫描的功能。如图2以及图3所示，光扫描仪4具备结构体40、永磁铁46、线圈47、磁芯48、和电压施加部49。另外，结构体40具有可动部41、一对第1轴部421、422、框体部43、一对第2轴部441、442、和支承部45。
这些中的可动部41、第1轴部421、422构成以第1轴部421、422为轴绕第1轴J1摆动（往复转动）的第1振动系统。另外，可动部41、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442以及永磁铁46构成绕第2轴J2摆动（往复转动）的第2振动系统。另外，永磁铁46、线圈47、磁芯48以及电压施加部49构成驱动前述的第1振动系统以及第2振动系统的驱动单元。
可动部41具有基部411、设于基部411的光透过部412、和设于光透过部412的第1光反射降低部413。对这样的可动部41入射描绘用激光LL，入射的描绘用激光LL的一部分被第1光反射降低部413的表面（光反射面413a）反射，其他的描绘用激光LL透过（通过）光透过部412以及基部411，或者被光透过部412吸收。
基部411呈环状，在中央部形成有贯通孔411a。基部411具有支承光透过部412的功能。贯通孔411a是透过了光透过部412的描绘用激光LL通过的孔。优选贯通孔411a在能够维持基部411的机械强度的情况下尽量大。换言之，只要能够维持基部411的机械强度即可，优选将基部411薄壁化。通过具有这样的贯通孔411a，能够抑制由于透过了光透过部412的描绘用激光LL照射到基部411而引起的基部411发热。通过抑制基部411发热，能够抑制光扫描仪4的热应变，可维持光扫描仪4的光扫描特性。
此外，作为基部411的构成，并不限定为本实施方式的构成，例如，基部411的一部分也可以缺欠。即，贯通孔411a也可以在基部411的侧面的一部分开放。由此，由于能够进一步减小基部411的上表面的面积，所以能够更有效地抑制基部411的上表面的描绘用激光LL的反射。
在这样的基部411的上表面侧（描绘用激光LL入射一侧）以覆盖贯通孔411a的上部开口的方式设有光透过部（第1光学部）412。通过使光透过部412成为这样的配置，光扫描仪4的构成成为简单的构成。光透过部412呈板状，其上表面由平坦面构成。光透过部412相对描绘用激光LL具有较高的光透过性。
另外，在光透过部412的上表面设有降低光反射的第1光反射降低部（第2光学部）413，在下表面设有降低光反射的第3光反射降低部414。由此，由于从描绘用光源单元2射出的描绘用激光LL只有一点点被光反射面413a反射，所以显示于对象物10的图像的亮度被抑制。而且，能够显示与亮度被抑制对应地提高了对比度的图像。
特别是通过设置第3光反射降低部414，能够获得更优异的图像显示特性。具体而言，由于光透过部412的下表面与光反射面413a接近且平行，所以被光透过部412的下表面反射的描绘用激光LL和被光反射面413a反射的描绘用激光LL的光轴稍微偏离且平行。因此，若描绘用激光LL被光透过部412的下表面反射，则导致由被光反射面413a反射的描绘用激光LL的描绘的本来的图像、和由被光透过部412的下表面反射的描绘用激光LL描绘的图像错移重叠而显示（产生所谓的重影），有可能引起轮廓模糊等图像质量的降低。因此，通过在光透过部412的下表面设置第3光反射降低部414来抑制重影的产生，可获得更优异的图像显示特性。
由光透过部412、第1光反射降低部413以及第3光反射降低部414构成的光学部415的透光率（描绘用激光LL的透过率）越高越优选。具体而言，优选是92％以上，更优选是99％以上。由此，能够在描绘用激光LL透过光学部415时，抑制被光学部415吸收的描绘用激光LL的量，可抑制光学部415发热（升温）。通过抑制光学部415发热，能够抑制光扫描仪4的热应变，可维持光扫描仪4的光扫描特性。另外，比光透过部412的透光率高地设定第1光反射降低部413的透光率。由此，由于从描绘用光源单元2射出的描绘用激光LL只有一点点被光反射面413a反射，所以显示于对象物10的图像的亮度被抑制。而且，能够显示与亮度被抑制对应地提高了对比度的图像。
另外，光学部415的光反射率（描绘用激光LL的反射率）只要不是0％则越低越优选。具体而言，优选小于4％，更优选小于1％。由此，由于从描绘用光源单元2射出的描绘用激光LL只有一点点被光反射面413a反射，所以显示于对象物10的图像的亮度被抑制。而且，能够显示与亮度被抑制对应地提高了对比度的图像。
此处，光学部415的透光率以及光反射率有时因光透过部412、第1、第3光反射降低部413、414的材料而具有波长依存性。该情况下，优选在激光RR、GG、BB全部的光中光反射率为92％以上，透光率小于4％，但也可以在激光RR、GG、BB的至少一个光中，光反射率为92％以上，透光率小于4％。
作为光透过部412的构成材料，只要相对描绘用激光LL具有较高的透光性即可，不特别限定，但实际上优选使用无色透明的材料。作为无色透明的材料，例如可举出石英玻璃、派热克斯（Pyrex）玻璃（“派热克斯”为注册商标）、TEMPAX玻璃等玻璃材料、或水晶等。并且，在它们中也优选使用具有与基部411的构成材料的热膨胀系数更接近的热膨胀系数的材料。
作为光透过部412的厚度，并未特别限定，但只要能够维持光透过部412所需要的机械强度，则优选尽量薄。具体而言，优选为30μm以上200μm以下左右。由此，能够在描绘用激光LL通过光透过部412时，抑制被光透过部412吸收的描绘用激光LL的量，可抑制光透过部412发热。通过抑制光透过部412发热，能够抑制光扫描仪4的热应变，可维持光扫描仪4的光扫描特性。
作为第1、第3光反射降低部413、414，只要能够降低反射即可，不特别限定，例如可使用公知的各种防反射膜（AR涂层）。即，第1光反射降低部413可由例如交替层叠多个高折射率层和低折射率层而成的电介质多层膜构成。作为构成上述高折射率层的材料，只要是能够获得第1光反射降低部413所需的光学特性的材料即可，不特别限定，可列举Ti2O、Ta2O5、氧化铌等。另一方面，作为构成低折射率层的材料，只要是能够获得第1光反射降低部413所需的光学特性的材料即可，不特别限定，可列举例如MgF2、SiO2等。
以上，对可动部41进行了说明。在本实施方式中，基部411以及光透过部412在俯视时分别呈圆形，但基部411以及光透过部412的俯视形状并不局限于此，例如也可以是椭圆形、三角形、四边形等多边形。
框体部43呈框状，被设置成包围可动部41的基部411。换言之，可动部41的基部411被设置在呈框状的框体部43的内侧。可动部41的基部411经由一对第1轴部421、422被支承在框体部43。另外，框体部43经由一对第2轴部441、442被支承在支承部45。
另外，框体部43的沿着第1轴J1的方向上的长度比沿着第2轴J2的方向上的长度长。即，在将沿着第1轴J1的方向上的框体部43的长度设为a、将沿着第2轴J2的方向上的框体部43的长度设为b时，满足a＞b的关系。由此，能够在确保第1轴部421、422所需的长度的同时抑制沿着第2轴J2的方向上的光扫描仪4的长度。
另外，框体部43在俯视时呈沿着由基部411以及一对第1轴部421、422构成的结构体的外形的形状。由此，能够允许由可动部41、一对第1轴部421、422构成的第1振动系统的振动、即可动部41绕第1轴J1的摆动，并且实现框体部43的小型化。此外，只要框体部43的形状是框状即可，并不限定为图示的形状。
第1轴部421、422以及第2轴部441、442分别能够弹性变形。而且，第1轴部421、422以能够使可动部41绕第1轴J1摆动的方式将可动部41和框体部43连结。另外，第2轴部441、442以能够使框体部43绕与第1轴J1正交的第2轴J2摆动的方式将框体部43与支承部45连结。
第1轴部421、422被配置成隔着可动部41的基部411相互对置。另外，第1轴部421、422分别呈现向沿着第1轴J1的方向延伸的长条形状。而且，第1轴部421、422分别一端部与基部411连接，另一端部与框体部43连接。另外，第1轴部421、422分别被配置成中心轴与第1轴J1一致。这样的第1轴部421、422分别伴随着可动部41绕第1轴J1的摆动而扭转变形。
第2轴部441、442被配置成隔着框体部43相互对置。另外，第2轴部441、442分别呈现向沿着第2轴J2的方向延伸的长条形状。而且，第2轴部441、442分别一端部与框体部43连接，另一端部与支承部45连接。另外，第2轴部441、442分别被配置成中心轴与第2轴J2一致。这样的第2轴部441、442伴随着框体部43绕第2轴J2的摆动而扭转变形。
这样，通过使可动部41能够绕第1轴J1摆动，并且使框体部43能够绕第2轴J2摆动，由此可使可动部41（光反射面413a）绕相互正交的第1、第2轴J1、J2这两个轴摆动。
此外，第1轴部421、422以及第2轴部441、442的形状分别并不限定于前述的形状，例如也可以在中途至少1处具有屈曲或者弯曲的部分、分支的部分。另外，也可以将各轴部421、422、441、442分割为2根轴部。
以上，对结构体40进行了说明。在本实施方式中，俯视时在结构体40的位于光反射面413a的下侧以及外侧的区域，换言之，在透过第1光反射降低部413、光透过部412并通过了贯通孔411a的描绘用激光LL以及照射到光反射面413a的周围的描绘用激光LL可照射的区域设有防反射膜（反射降低部）5。具体而言，在基部411、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442、支承部45的各上表面，并且在光透过部412的下表面设有防反射膜5。防反射膜5具有使入射至结构体40的位于光反射面413a的下侧以及外侧的区域的描绘用激光LL的反射率降低（优选为零）的功能。由此，由于能够防止不要的描绘用激光LL成为杂光，所以可获得优异的光扫描特性。此外，防反射膜5还可以设置于基部411的内外周面、框体部43的内外周面以及支承部45的内周面，该情况下会进一步提高上述效果。
此外，也可以代替防反射膜5而进行粗面化处理、黑色处理等。据此，也能够获得与防反射膜5相同的效果。
另外，在结构体40与线圈47之间（光透过部412的与设有第1光反射降低部413的表面相反侧）设有被支承在基座71的第2光反射降低部7。第2光反射降低部7具有使透过了光学部415的描绘用激光LL的反射率降低（优选为零）的功能。由于第2光反射降低部7被配置成与可动部41（光透过部412）、基部411和框体部43的缝隙以及框体部43和支承部45的缝隙分别对置，所以能够防止透过了光学部415的不要的描绘用激光LL、通过了上述缝隙的不要的描绘用激光LL成为杂光，可获得优异的光扫描特性。第2光反射降低部7可成为与前述的第1光反射降低部413相同的构成（防反射膜）。此外，只要第2光反射降低部7能够降低反射率即可，也可以是对基座71的表面进行了粗面化处理、黑色处理等的构成。
基部411、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442以及支承部45一体形成。在本实施方式中，基部411、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442以及支承部45通过对以第一Si层（器件层）、SiO2层（衬垫层（box layer））、第二Si层（处理层（handle layer））的顺序层叠而成的SOI基板进行蚀刻而形成。由此，能够使第1振动系统以及第2振动系统的振动特性优异。另外，由于SOI基板可通过蚀刻进行微细的加工，所以通过使用SOI基板来形成基部411、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442以及支承部45，能够使它们的尺寸精度优异，另外，能够实现光扫描仪4的小型化。
基部411、第1轴部421、422以及第2轴部441、442分别由SOI基板的第一Si层构成。由此，能够使第1轴部421、422以及第2轴部441、442的弹性优异。另外，能够在基部411绕第1轴J1转动时防止与框体部43接触。另外，框体部43以及支承部45分别由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的第一Si层、SiO2层以及第二Si层构成。由此，能够使框体部43以及支承部45的刚性优异。另外，框体部43的SiO2层以及第二Si层除了作为提高框体部43的刚性的加强筋的功能，还具有防止可动部41与永磁铁46接触的功能。
永磁铁46与前述的框体部43的下表面接合。作为永磁铁46与框体部43的接合方法并未特别限定，可采用例如使用了粘合剂的接合方法。永磁铁46俯视下在相对于第1、第2轴J1、J2倾斜的方向被磁化。
在本实施方式中，永磁铁46呈现沿相对于第1、第2轴J1、J2两个轴倾斜的方向延伸的长条形状（棒状）。而且，永磁铁46在该长边方向被磁化。即，永磁铁46以将一端部作为S极、将另一端部作为N极的方式被磁化。另外，永磁铁46被设置成俯视时以第1轴J1与第2轴J2的交点为中心对称。
永磁铁46的磁化的方向（延伸方向）相对于第2轴J2的倾斜角θ并未特别限定，但优选是30°以上60°以下，更优选是45°以上60°以下，进而优选是45°。通过这样设置永磁铁46，能够顺畅且可靠地使可动部41（光反射面413a）绕第2轴J2摆动。
作为这样的永磁铁46，能够适当地使用例如钕磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、粘结磁铁等。这样的永磁铁46是对硬磁性体进行了磁化的永磁铁，例如通过将磁化前的硬磁性体设置在框体部43之后再进行磁化而形成。这是因为若将已经进行了磁化的永磁铁46设置于框体部43，则存在因外部或其它部件的磁场的影响而不能将永磁铁46设置在所希望的位置的情况。
在永磁铁46的正下面设有线圈47。由此，能够使从线圈47产生的磁场高效地作用于永磁铁46。由此，能够实现光扫描仪4的节约电力化以及小型化。线圈47被设置成卷绕于磁芯48。由此，能够使由线圈47产生的磁场高效地作用于永磁铁46。此外，磁芯48也可以省略。
这样的线圈47与电压施加部49电连接。而且，通过由电压施加部49对线圈47施加电压，从线圈47产生具有与第1、第2轴J1、J2正交的磁通的磁场。
电压施加部49如图4所示，具备产生用于使可动部41绕第1轴J1转动的第1电压V1的第1电压产生部491、产生用于使可动部41绕第2轴J2转动的第2电压V2的第2电压产生部492、以及使第1电压V1与第2电压V2叠加的电压叠加部493，将通过电压叠加部493叠加后的电压施加给线圈47。
第1电压产生部491如图5（a）所示，产生以周期T1周期性变化的第1电压V1（主扫描用电压）。第1电压V1呈现如正弦波那样的波形。优选第1电压V1的频率（1／T1）例如是10～40kHz。在本实施方式中，第1电压V1的频率被设定成与由可动部41、一对轴部421、422构成的第1振动系统的扭转共振频率（f1）相等。由此，能够增大可动部41绕第1轴J1的转动角。
另一方面，第2电压产生部492如图5（b）所示，产生以与周期T1不同的周期T2周期性变化的第2电压V2（副扫描用电压）。第2电压V2呈现如锯齿波那样的波形。第2电压V2的频率（1／T2）只要与第1电压V1的频率（1／T1）不同即可，优选例如是30～120Hz（60Hz左右）。在本实施方式中，第2电压V2的频率被调整为成为与由可动部41、一对第1轴部421、422、框体部43、一对第2轴部441、442以及永磁铁46构成的第2振动系统的扭转共振频率（共振频率）不同的频率。
优选这样的第2电压V2的频率小于第1电压V1的频率。由此，能够更可靠地且更顺畅地使可动部41以第1电压V1的频率绕第1轴J1摆动，并且以第2电压V2的频率绕第2轴J2摆动。
另外，在将第1振动系统的扭转共振频率设为f1［Hz］、将第2振动系统的扭转共振频率设为f2［Hz］时，优选f1与f2满足f2＜f1的关系，更优选满足10f2≤f1的关系。由此，能够更顺畅地使可动部41以第1电压V1的频率绕第1轴J1转动，并且以第2电压V2的频率绕第2轴J2转动。与此相对，在f1≤f2的情况下，有可能发生因第2电压V2的频率引起的第1振动系统的振动。
这样的第1电压产生部491以及第2电压产生部492分别与控制部6连接，基于来自该控制部6的信号进行驱动。电压叠加部493与这样的第1电压产生部491以及第2电压产生部492连接。
电压叠加部493具备用于对线圈47施加电压的加法器493a。加法器493a从第1电压产生部491接受第1电压V1，并且从第2电压产生部492接受第2电压V2，将这些电压叠加而施加给线圈47。
接下来，对光扫描仪4的驱动方法进行说明。其中，第1电压V1的频率被设定为与第1振动系统的扭转共振频率相等，第2电压V2的频率被设定为与第2振动系统的扭转共振频率不同的值且比第1电压V1的频率小（例如，第1电压V1的频率被设定成18kHz，第2电压V2的频率被设定成60Hz）。
例如，利用电压叠加部493将图5（a）所示的第1电压V1和图5（b）所示的第2电压V2叠加，并将叠加后的电压施加给线圈47。于是，通过第1电压V1，交替地切换将永磁铁46的一端部（N极）吸引至线圈47并且使永磁铁46的另一端部（S极）与线圈47分离的磁场（将该磁场称为“磁场A1”）、和使永磁铁46的一端部（N极）与线圈47分离并且将永磁铁46的另一端部（S极）吸引至线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场A2”）。
通过这样交替地切换磁场A1和磁场A2，在框体部43中激发具有绕第1轴J1的扭转振动成分的振动，伴随着该振动，使第1轴部421、422扭转变形，并且可动部41以第1电压V1的频率绕第1轴J1摆动。其中，由于第1电压V1的频率与第1振动系统的扭转共振频率相等，所以通过共振振动，能够使可动部41大幅摆动。
另一方面，通过第2电压V2，交替地切换将永磁铁46的一端部（N极）吸引至线圈47并且使永磁铁46的另一端部（S极）与线圈47分离的磁场（将该磁场称为“磁场B1”）、和使永磁铁46的一端部（N极）与线圈47分离并且将永磁铁46的另一端部（S极）吸引至线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场B2”）。
通过这样交替地切换磁场B1和磁场B2，使第2轴部441、442扭转变形，并且框体部43与可动部41一起以第2电压V2的频率绕第2轴J2摆动。其中，由于如前所述，与第1电压V1的频率相比极低地设定第2电压V2的频率，比第1振动系统的扭转共振频率低地设计第2振动系统的扭转共振频率，所以能够防止可动部41以第2电压V2的频率绕第1轴J1转动。
这样，在光扫描仪4中，通过将第1电压V1与第2电压V2叠加后的电压施加给线圈47，能够使可动部41以第1电压V1的频率绕第1轴J1转动，并且以第2电压的V2的频率绕第2轴J2转动。由此，能够实现装置的低成本化以及小型化。另外，通过采用电磁驱动方式（动磁铁方式），能够可靠地使可动部41绕第1、第2轴J1、J2各自的轴摆动，对被第1光反射降低部413反射的描绘用激光LL进行二维扫描。另外，由于能够减少构成驱动源的部件（永磁铁以及线圈）的数量，所以能够成为简单且小型的构成。另外，由于线圈47与光扫描仪4的振动系统分离，所以能够防止线圈47发热对该振动系统带来的负面影响。
以上，详细地对光扫描仪4进行了说明。根据如本实施方式这样的呈平衡架（gimbal）型的二维扫描式的光扫描仪4，由于能够利用一个装置对描绘用激光LL进行二维扫描，所以例如与组合两个一维扫描式的光扫描仪来对描绘用激光LL进行二维扫描的构成相比较，能够实现装置的小型化，并且，对准的调整也变得容易。
《控制部》
控制部6具有对描绘用光源单元2以及光扫描仪4的工作进行控制的功能。具体而言，控制部6驱动光扫描仪4来使可动部41绕第1、第2轴J1、J2摆动，并且与可动部41的摆动同步地从描绘用光源单元2射出描绘用激光LL。控制部6基于例如从外部计算机发送来的图像数据，从各激光光源21R、21G、21B以规定定时射出规定强度的激光RR、GG、BB，以规定定时射出规定颜色以及强度（亮度）的描绘用激光LL。由此，在对象物10上显示与图像数据对应的图像。
以上，详细地对图像显示装置1的构成进行了说明。根据这样的图像显示装置1，由于通过光扫描仪4将描绘用激光LL的一部分扫描到对象物10，所以能够抑制描绘用激光LL的亮度（强度）。因此，能够提高显示于对象物10的图像的对比度。这样，在图像显示装置1中，由于不需要为了抑制扫描至对象物10的描绘用激光LL的亮度（强度）而抑制各激光光源21R、21G、21B的输出，所以能够从各激光光源21R、21G、21B稳定地射出激光RR、GG、BB，可发挥优异的图像显示特性。
另外，未被光扫描仪4的光反射面413a反射的描绘用激光LL通过光透过部412，但由于光透过部412具有较高的透光性，所以可抑制（防止）光透过部412中的描绘用激光LL的吸收。因此，能够抑制可动部41发热，可有效地抑制因热应力引起的光扫描仪4的振动特性降低（变化）。另外，由于对光扫描仪4设有防反射膜5以及第2光反射降低部7，所以能够防止未被光扫描仪4的光反射面413a反射的描绘用激光LL成为杂光。
此外，即使如以往那样想要通过抑制各激光光源21R、21G、21B的输出来抑制描绘用激光LL的亮度，也不能充分降低描绘用激光LL的亮度，且各激光光源21R、21G、21B的驱动变得不稳定，存在不能够进行稳定的激光RR，GG，BB的射出这样的问题。
<第2实施方式>
接下来，对本发明的图像显示装置的第2实施方式进行说明。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图，图7是图6中的B－B线剖视图。
以下，关于第2实施方式的图像显示装置，以与前述的实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。
本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置除了光扫描仪的可动部的构成不同以外，与前述的第1实施方式相同。其中，对与前述的第1实施方式相同的构成标注同一符号。
《光扫描仪》
如图6以及图7所示，本实施方式的光扫描仪4A的可动部41A具有基部411A、嵌入到基部411A的光透过部412、以及设于光透过部412的第1、第3光反射降低部413、414。
基部411A呈环状，在其中央部具有贯通孔411a。在贯通孔411a的轴向的中途形成有阶梯。具体而言，贯通孔411a具有第1贯通孔411a’、和与第1贯通孔411a’的下侧连结的第2贯通孔411a”，第2贯通孔411a”与第1贯通孔411a’同轴设置且直径比第1贯通孔411a’小。而且，在第1贯通孔411a’与第2贯通孔411a”的连接部形成有上述阶梯。
对这样的基部411A的第1贯通孔411a’嵌入光透过部412，光透过部412的下表面与上述阶梯部抵接。这样，通过在贯通孔411a内设置光透过部412，例如与第1实施方式的光扫描仪4相比较，能够抑制高度，可实现光扫描仪4A的小型化（低背化）。另外，由于上述阶梯作为将光透过部412嵌入第1贯通孔411a’时的限位器（定位单元）发挥作用，所以能够准确地控制光透过部412的配置。
另外，基部411A与框体部43、支承部45相同地由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的第一Si层、SiO2层以及第二Si层构成。由此，能够使基部411A的刚性优异。另外，例如通过在第一Si层形成第1贯通孔411a’，在SiO2层以及第二Si层形成第2贯通孔411a”，能够简单地形成具有阶梯的贯通孔411a。
根据这样的第2实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式相同的效果。
<第3实施方式>
接下来，对本发明的图像显示装置的第3实施方式进行说明。
图8是本发明的第3实施方式所涉及的图像显示装置所具备的光扫描仪的俯视图，图9是图8中的C－C线剖视图。
以下，关于第3实施方式的图像显示装置，以与前述的实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。
本发明的第3实施方式所涉及的图像显示装置除了光扫描仪的可动部的构成不同以外，与前述的第1实施方式相同。其中，对与前述的第1实施方式相同的构成标注同一符号。
《光扫描仪》
如图8以及图9所示，本实施方式的光扫描仪4B的可动部41B具有基部411B、经由垫片416B固定在基部411B的板状的光透过部412B、形成在光透过部412B的上表面的第1光反射降低部413、和形成在光透过部412B的下表面的第3光反射降低部414。
第1光反射降低部413被设置成与第1轴部421、422在光透过部412B的板厚方向分离，并且俯视时与第1轴部421、422重叠。因此，能够缩短第1轴部421、422之间的距离，并增大光透过部412B的板面的面积（第1光反射降低部413的面积）。另外，由于能够缩短第1轴部421、422之间的距离，所以能够实现框体部43的小型化。并且，由于能够实现框体部43的小型化，所以能够缩短第2轴部441、442之间的距离。据此，即使增大光透过部412B的板面的面积（第1光反射降低部413的面积），也能够实现光扫描仪4B的小型化。
在这样的光扫描仪4B中，俯视时在位于光反射面413a的下侧以及外侧的区域，具体在基部411B、第1轴部421、422、框体部43、第2轴部441、442、支承部45的上表面设有防反射膜5。由此，能够防止照射到第1光反射降低部413以外的描绘用激光LL成为杂光。其中，防反射膜5也可以设在例如垫片414B、基部411B、框体部43以及支承部45的侧面。由此，上述效果进一步提高。
根据这样的第3实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式相同的效果。
2.光扫描仪的制造方法
接下来，基于图10～图13，对光扫描仪的制造方法进行说明。其中，在以下记载的光扫描仪的制造方法中，可获得与前述的第3实施方式相似的构成的光扫描仪。
光扫描仪的制造方法具有以下工序：准备具有第二Si层84（基部）以及垫片914（突出部）的层叠基板（基板）8、和在一面侧形成有凸部31的玻璃基板（透明基板）3，使层叠基板8与玻璃基板3重叠，并将垫片914与凸部31接合的接合工序；对第二Si层84进行图案化，形成支承垫片914的基部911、第1轴部921、922、框体部93、第2轴部941、942和支承部95的图案化工序；向层叠基板8与玻璃基板3的缝隙填充密封材料100的填充工序；通过留下凸部31地对玻璃基板3进行薄壁化，来形成光透过部912的薄壁化工序；以及在光透过部912的表面形成降低光反射的第1光反射降低部413的光反射降低部形成工序。以下，详细地对该制造方法进行说明。
［1］接合工序
［1－1］层叠基板加工工序
首先，如图10（a）所示，准备从上侧开始层叠第一SiO2层81、第一Si层82、第二SiO2层83、第二Si层84以及第三SiO2层85而成的层叠基板8。作为各层的厚度，并未特别限定，但例如可使第一SiO2层81：1.6μm左右、第一Si层82：250μm左右、第二SiO2层83：0.5μm左右、第二Si层84：40μm左右、第三SiO2层85：0.5μm左右。
接下来，如图10（b）所示，例如通过干式蚀刻（两个阶段的干式蚀刻）来形成垫片（支柱）914、框体部93的加强筋部931、支承部95的加强筋部951以及包围支承部95的外周的框部96的一部分。具体而言，首先在与垫片（支柱）914、支承部95的加强筋部951以及框部96对应的位置设置对第一SiO2层81进行图案化而形成的SiO2掩模，在与框体部93的加强筋部931对应的位置设置抗蚀剂掩模。接下来，进行第1阶段的干式蚀刻，在除去抗蚀剂掩模后进行第2阶段的干式蚀刻。接下来，如图10（c）所示，例如通过湿式蚀刻，除去从第一SiO2层81和第一Si层82露出的第二SiO2层83。
接下来，如图10（d）所示，例如通过干式蚀刻对第三SiO2层85进行图案化，来获得与基部911、第1轴部921、922、框体部93、第2轴部941、942、支承部95的俯视形状对应的形状的第三SiO2层85。
［1－2］玻璃基板加工工序
首先，如图11（a）所示，准备实际上为无色透明的玻璃基板（例如，TEMPAX玻璃基板）3。作为玻璃基板3的厚度，并未特别限定，但例如可为400μm左右。接下来，如图11（b）所示，例如通过湿式蚀刻，对玻璃基板3的上表面进行图案化，从而形成与光透过部912的俯视形状对应的凸部31、与支承部95的俯视形状对应的凸部32、和用于与框部96接合的凸部33。作为凸部31～33的高度，并未特别限定，但例如可分别为80μm左右。
此外，之后也可以根据需要在凸部31的上表面形成防反射膜。通过形成防反射膜，可获得在光透过部912的下表面形成防反射膜的光扫描仪。
［1－3］接合工序
首先，如图12（a）所示，将在上述工序［1－1］中得到的层叠基板8与在上述工序［1－2］中得到的玻璃基板3通过使凸部31与垫片914、凸部32与加强筋部951、凸部33与框部96对置而接合。其中，作为接合方法，并未特别限定，但优选使用阳极接合。由此，能够可靠且稳固地接合层叠基板8与玻璃基板3。
［2］图案化工序（硅蚀刻工序）
接下来，如图12（b）所示，例如通过干式蚀刻对第二Si层84进行蚀刻，来获得基部911、第1轴部921、922、框体部93、第2轴部941、942、以及支承部95。
［3］填充工序
接下来，如图12（c）所示，从形成于第二Si层84的缝隙供给蜡等密封材料100，利用密封材料100填埋玻璃基板3与层叠基板8之间的缝隙。
［4］薄壁化工序
接下来，如图13（a）所示，以层叠基板8为下侧地将玻璃基板3和层叠基板8的层叠体固定于支承基板110。该固定可使用密封材料100。接下来，如图13（b）所示，例如通过湿式蚀刻对玻璃基板3进行蚀刻来进行薄壁化。由此，凸部31～33以外的部分被除去，凸部31～33分别独立，可获得光透过部912、框体部93、支承部95。另外，凸部31～33的高度被调节。此处，由于利用密封材料100来保护层叠基板8，所以在本工序中，蚀刻液不与层叠基板8接触，能够防止层叠基板8损伤。
此外，作为玻璃基板3的加工方法，并不限定为湿式蚀刻，例如也可以是研磨加工。在研磨加工的情况下也利用密封材料100保护，由此能够消除研磨时结构体的破损。
［5］光反射层形成工序
接下来，使用丙酮等溶剂来除去密封材料100，之后通过切割等从框部96切去其内侧的部分。然后，在光透过部912的上表面例如通过形成防反射膜而形成光反射层913。通过以上步骤，如图13（c）所示，获得光扫描仪9（结构体90）。
根据这样的光扫描仪的制造方法，能够简单且高精度地制造具有光透过部的光扫描仪。
[平视显示器]
接下来，对作为本发明的图像显示装置的一个例子的平视显示器进行说明。
图14是表示应用了本发明的图像显示装置的平视显示器的立体图。
如图14所示，在平视显示器系统200中，图像显示装置1以构成平视显示器210的方式被搭载于汽车的仪表板。通过该平视显示器210，能够在挡风玻璃220上显示例如到目的地为止的引导显示等规定的图像。其中，平视显示器系统200并不局限于汽车，也能够应用于例如飞机、船舶等。
[头戴式显示器]
接下来，对本发明的头戴式显示器进行说明。
图15是表示本发明的头戴式显示器的立体图。
如图15所示，头戴式显示器300具有佩戴于观察者的头部的框架310、和搭载于框架310的图像显示装置1。而且，通过图像显示装置1，在设于框架310的本来晶片的部位的显示部（光反射层材料）320显示由一只眼睛视觉确认的规定图像。
显示部320可以透明，另外，也可以不透明。在显示部320透明的情况下，能够对来自现实世界的信息重叠来自图像显示装置1的信息来使用。另外，显示部320只要反射入射的光的至少一部分即可，例如能够使用半透半反镜等。
此外，也可以对头戴式显示器300设置两个图像显示装置1，将双眼视觉确认的图像显示于两个显示部。
以上，基于图示的实施方式对本发明的光扫描仪、图像显示装置、头戴式显示器以及光扫描仪的制造方法进行了说明，但本发明并不限定于此，各部的构成能够置换为具有相同功能的任意构成。另外，也可以对本发明附加其它任意的构成物。
另外，在前述的实施方式中，使用一个能够对描绘用激光进行二维扫描的光扫描仪作为光扫描仪，但也可以准备两个能够进行一维扫描的光扫描仪（本发明的光扫描仪），并以摆动轴正交的方式配置这两个光扫描仪。通过这样的构成也能够对描绘用激光进行二维扫描。
另外，在前述的实施方式中，光扫描仪的驱动方式是使用了线圈和永磁铁的电磁驱动方式，但驱动方式并不局限于此，例如也可以是在各第1、第2轴部设置压电元件（piezo元件），利用压电元件的压缩、伸长来驱动光扫描仪的压电驱动方式，另外，还可以是利用静电力的静电驱动方式。另外，即使在使用电磁驱动方式的情况下，线圈和永磁铁的配置也可以相反。即，也可以在框体部设置线圈，与线圈对置地配置永磁铁。
符号说明：1…图像显示装置；10…对象物；11…反射镜；2…描绘用光源单元；21B…激光光源；21G…激光光源；21R…激光光源；22B…准直透镜；22G…准直透镜；22R…准直透镜；23B…二向色镜；23G…二向色镜；23R…二向色镜；3…玻璃基板；31…凸部；32…凸部；33…凸部；4…光扫描仪；4A、4B…光扫描仪；40…结构体；41、41A、41B…可动部；411、411A、411B…基部；411a…贯通孔；411a’…第1贯通孔；411a”…第2贯通孔；412、412B…光透过部；413…第1光反射降低部；413a…光反射面；414…第3光反射降低部；414B…垫片；415…光学部；416B…垫片；421、422…第1轴部；43…框体部；441、442…第2轴部；45…支承部；46…永磁铁；47…线圈；48…磁芯；49…电压施加部；491…第1电压产生部；492…第2电压产生部；493…电压叠加部；493a…加法器；5…防反射膜；6…控制部；7…第2光反射减少层；71…基座；8…层叠基板；81…第一SiO2层；82…第一Si层；83…第二SiO2层；84…第二Si层；85…第三SiO2层；9…光扫描仪；90…结构体；911…基部；912…光透过部；913…光反射层；914…垫片；921、922…第1轴部；93…框体部；931…加强筋部；941、942…第2轴部；95…支承部；951…加强筋部；96…框部；100…密封材料；110…支承基板；200…平视显示器系统；210…平视显示器；220…挡风玻璃；300…头戴式显示器；310…框架；320…显示部；A1、A2、B1、B2…磁场；J1…第1轴；J2…第2轴；LL…描绘用激光；RR、GG、BB…激光；T1、T2…周期；V1…第1电压；V2…第2电压。

Claims (14)

1.一种光扫描仪，其特征在于，具备：
基部；
轴部，其将所述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及
光学部，其包括被所述基部支承并具有透光性的光透过部以及设置在所述光透过部上并降低光反射的第1光反射降低部，
光入射至所述第1光反射降低部,
所述光学部的光反射率小于4％。
2.根据权利要求1所述的光扫描仪，其特征在于，
所述光学部的透光率为92％以上。
3.根据权利要求1所述的光扫描仪，其特征在于，
在所述光透过部的与设有所述第1光反射降低部的表面相反侧设置有使透过了所述第1光反射降低部以及所述光透过部的光的反射率降低的第2光反射降低部。
4.根据权利要求1所述的光扫描仪，其特征在于，
所述光学部包括降低光反射的第3光反射降低部，该第3光反射降低部被设置在所述光透过部的与设有所述第1光反射降低部的表面相反侧的表面。
5.根据权利要求1所述的光扫描仪，其特征在于，
所述基部具有贯通孔，透过了所述光学部的光的至少一部分通过所述贯通孔。
6.根据权利要求5所述的光扫描仪，其特征在于，
所述光透过部被设置成覆盖所述贯通孔的一侧的开口。
7.根据权利要求5所述的光扫描仪，其特征在于，
所述光透过部被设置在所述贯通孔内。
8.根据权利要求7所述的光扫描仪，其特征在于，
在所述贯通孔的轴向的中途形成有阶梯部，
所述光透过部与所述阶梯部抵接。
9.根据权利要求1所述的光扫描仪，其特征在于，
所述光透过部被设置成与所述轴部在所述第1光反射降低部的厚度方向分离，并且从所述厚度方向观察时与所述轴部的至少一部分重叠。
10.一种图像显示装置，其特征在于，
包括能够绕第1轴摆动的可动部、和将所述可动部支承为能够绕所述第1轴摆动的轴部，
所述可动部包括：
基部，其与所述轴部连接；
光透过部，其被所述基部支承且具有透光性；以及
第1光反射降低部，其被设置于所述光透过部并降低光反射，
所述第1光反射降低部的光反射率小于4％。
11.一种头戴式显示器，其特征在于，是具备佩戴于观察者的头部的框架、和设于所述框架的光扫描仪的头戴式显示器，
所述光扫描仪具备：
基部；
轴部，其将所述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及
光学部，其包括被所述基部支承并具有透光性的光透过部以及设置在所述光透过部上并降低光反射的第1光反射降低部，
光入射至所述第1光反射降低部，
所述光学部的光反射率小于4％。
12.一种光扫描仪的制造方法，其特征在于，具有：
准备具有板状的基部以及向所述基部的一面侧突出的突出部的基板、和在一面侧形成有凸部的透明基板，使所述基板与所述透明基板重叠，将所述突出部与所述凸部接合的接合工序；
对所述基部进行图案化，来形成支承所述突出部的基部以及与所述基部连接的轴部的图案化工序；
通过留下所述凸部地对所述透明基板进行薄壁化，来形成光透过部的薄壁化工序；以及
对所述光透过部形成使光反射降低的光反射降低部的光反射降低部形成工序。
13.根据权利要求12所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
具有在所述薄壁化工序之前对所述基板与所述透明基板的缝隙填充密封材料的填充工序，
在所述薄壁化工序中，通过湿式蚀刻进行所述透明基板的薄壁化。
14.一种光扫描仪，其特征在于，具备：
基部；
轴部，其将所述基部支承为能够绕第1轴摆动；以及
光学部，其包括被所述基部支承并具有透光性的第1光学部以及设置在所述第1光学部上并具有比所述第1光学部的透光率高的透光率的第2光学部，
光入射至所述第2光学部，
所述光学部的光反射率小于4％。
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