CN104076508A - 光扫描仪的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器 - Google Patents

光扫描仪的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器 Download PDF

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CN104076508A CN201410108250.7A CN201410108250A CN104076508A CN 104076508 A CN104076508 A CN 104076508A CN 201410108250 A CN201410108250 A CN 201410108250A CN 104076508 A CN104076508 A CN 104076508A
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沟口安志
儿嶋长子
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Abstract

光扫描仪的制造方法的特征在于，具有：将包括成为基部的基部区域、成为轴部的轴部区域、以及成为支承部的支承部区域的第1基板、和在一个面形成有框状的凹部、位于上述凹部的内侧的第1部分、以及位于上述凹部的外侧且具有降低光反射率的功能的框状的第2部分的第2基板重叠，并分别接合上述基部区域与上述第1部分、以及上述支承部区域与上述第2部分的接合工序；对上述第1基板进行图案化，形成上述基部、上述轴部以及上述支承部的图案化工序；以及从另一面侧切削上述第2基板，分离上述第1部分与上述第2部分的薄壁化工序。

Description

光扫描仪的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器
技术领域
本发明涉及光扫描仪的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器。
背景技术
例如，作为在屏幕显示图像的图像显示装置，已知具有光源、和使来自光源的光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三个激光光源、合成来自三个激光光源的激光的合成部、以及使通过合成部合成的激光扫描的光扫描仪。
另外，光扫描仪具有：基体，其具有呈框状的支承部、设置于支承部的内侧，且具有光反射部的可动板以及连接支承部和可动板的一对连接部；以及遮光部件，其以覆盖基板的方式设置。另外，在遮光部件设有用于向光反射部射入激光的射入用窗部、和用于射出在光反射部反射的激光的射出用窗部。在专利文献1中，通过设置这样的遮光部件，使光扫描仪的激光的扫描成为可能，并且减少杂散光的产生。
然而，在专利文献1所记载的光扫描仪中，以不同的部件构成基体（特别是可动板）和遮光部件，所以存在基体与遮光部件的对准偏移的问题。若对准偏移，则激光的一部分不能够通过射入用窗部或者射出用窗部、杂散光防止效果降低。
专利文献1：日本特开平2009－216938号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够以高精度形成能够减少杂散光的光扫描仪的光扫描仪的制造方法、通过该制造方法形成且能够减少杂散光的光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器。
这样的目的通过下述的应用例实现。
本发明的光扫描仪的制造方法的特征在于，具有：将包括成为基部的基部区域、成为以能够摆动的方式支承上述基部的轴部的轴部区域、以及成为经由上述轴部支承上述基部的支承部的支承部区域的第1基板、和在一个面形成有框状的凹部、位于上述凹部的内侧的第1部分、以及位于上述凹部的外侧且具有降低光反射率的功能的框状的第2部分的第2基板重叠，并分别接合上述基部区域与上述第1部分、以及上述支承部区域与上述第2部分的接合工序；
对上述第1基板进行图案化，形成上述基部、上述轴部以及上述支承部的图案化工序；以及
将上述第2基板从另一面侧切削，使上述凹部向上述另一面侧贯通，从而分离上述第1部分与上述第2部分的薄壁化工序。
由此，能够以良好精度形成能够减少杂散光的光扫描仪。
在本发明的光扫描仪的制造方法中，优选在上述薄壁化工序之后，还具有在上述第1部分的与上述第1基板相反的一侧的面形成具有反射性的光反射部的光反射部形成工序。
由此，通过光反射部，能够高效地反射接受的光。
在本发明的光扫描仪的制造方法中，优选在上述薄壁化工序之前，具有在上述第1基板与上述第2基板的间隙中填充密封材料的填充工序，
在上述薄壁化工序中，通过湿式蚀刻切削上述第2基板。
由此，能够保护第1基板免受蚀刻液的损伤。
在本发明的光扫描仪的制造方法中，优选在上述第2部分的表面设有降低光反射率的光反射降低部。
由此，能够简单地赋予第2部分光反射降低功能。
在本发明的光扫描仪的制造方法中，优选上述凹部的内面呈包括弯曲面的凹状。
由此，在分离的状态的第1部分以及第2部分不形成与主面正交的侧面，所以能够更有效地减少杂散光的产生。
在本发明的光扫描仪的制造方法中，优选上述接合工序通过阳极接合来接合上述第1基板与上述第2基板。
由此，能够比较简单并且高强度地接合第1基板与第2基板。
本发明的光扫描仪的特征在于，具有：基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承上述基部的轴部、以及经由上述轴部支承上述基部的支承部；
隔离件，其支承于上述基部；
固定部，其固定于上述支承部，以包围上述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与上述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于上述固定部的上述基板侧的面，并降低光反射率。
由此，得到能够减少杂散光的光扫描仪。
在本发明的光扫描仪中，优选在上述隔离件的与上述基板相反的面侧设有具有光反射性的光反射部。
由此，通过光反射部，能够高效地反射接受的光。
在本发明的光扫描仪中，优选上述隔离件和上述固定部的与上述基板相反的一侧的面彼此位于同一面上。
由此，能够不阻碍光反射部的光的扫描，而更有效地减少杂散光的产生。
在本发明的光扫描仪中，优选在俯视上述基板时，上述固定部与上述轴部的至少一部分重叠，
在上述轴部的与上述固定部重叠的区域设有检测上述轴部的扭转的扭转检测元件。
由此，能够防止或者减少向检测元件的光的射入，并进一步以良好精度进行检测元件的扭转检测。
本发明的图像显示装置的特征在于，具有：基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承上述基部的轴部、以及经由上述轴部支承上述基部的支承部；
隔离件，其支承于上述基部，且具有反射光的光反射部；
固定部，其固定于上述支承部，以包围上述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与上述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于上述固定部的上述基板侧的面，并降低光反射率。
由此，得到能够减少杂散光，并能够发挥优越的显示特性的图像显示装置。
本发明的头戴式显示器的特征在于，其为具备安装于观察者的头部的框架以及设置于上述框架的光扫描仪的头戴式显示器，
上述光扫描仪具有：基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承上述基部的轴部、以及经由上述轴部支承上述基部的支承部；
隔离件，其支承于上述基部，且具有反射光的光反射部；
固定部，其固定于上述支承部，以包围上述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与上述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于上述固定部的上述基板侧的面，并降低光反射率。
由此，得到能够减少杂散光，并能够发挥优越的显示特性的头戴式显示器。
附图说明
图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施方式的构成图。
图2是图1所示的图像显示装置具备的光扫描仪的俯视图。
图3是从图2所示的光扫描仪省略了固定部的图示的俯视图。
图4是从图3所示的光扫描仪省略了隔离件的图示的俯视图。
图5是图2中的A－A线剖视图。
图6是表示图4所示的光扫描仪具有的检测元件的俯视图。
图7是图5所示的光扫描仪具有的电压施加单元的框图。
图8是表示图7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9是本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置具备的光扫描仪的俯视图。
图10是图9中的B－B线剖视图。
图11是用于说明图2所示的光扫描仪的制造方法的图。
图12是用于说明图2所示的光扫描仪的制造方法的图。
图13是用于说明图2所示的光扫描仪的制造方法的图。
图14是用于说明图2所示的光扫描仪的制造方法的图。
图15是用于说明图2所示的光扫描仪的制造方法的图。
图16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。
图17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的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器的优选的实施方式进行说明。
1.图像显示装置
第1实施方式
首先，对本发明的图像显示装置的第1实施方式进行说明。
图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施方式的构成图。图2是图1所示的图像显示装置具备的光扫描仪的俯视图。图3是从图2所示的光扫描仪省略了固定部的图示的俯视图。图4是从图3所示的光扫描仪省略了隔离件的图示的俯视图。图5是图2中的A－A线剖视图。图6是表示图4所示的光扫描仪具有的检测元件的俯视图。图7是图5所示的光扫描仪具有的电压施加单元的框图。图8是表示图7所示的第1电压产生部以及第2电压产生部的产生电压的一个例子的图。此外，以下，为了方便说明，将图2～图4的纸面前侧以及图5中的上侧称为“上”，将图2～图4的纸面里侧以及图5中的下侧称为“下”。
图1所示的图像显示装置1是通过使描绘用激光LL在屏幕、壁面等对象物10二维地扫描来显示图像的装置。
如图1、图4以及图7所示，图像显示装置1具有描绘用光源单元2，其射出描绘用激光LL；光扫描仪4，其使描绘用激光LL扫描；反射镜11，其使光扫描仪4扫描的描绘用激光LL反射；以及控制部6，其控制描绘用光源单元2以及光扫描仪4的动作。此外，反射镜11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对应地设置的准直透镜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，例如，能够使用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，并且透过激光RR的特性。二向色镜23G具有反射激光GG，并且透过激光RR、BB的特性。通过这些二向色镜23R、23G、23B，各色的激光RR、GG、BB合成而成为描绘用激光LL。
光扫描仪
光扫描仪4具有使来自描绘用光源单元2的描绘用激光LL二维扫描的功能。如图2～图6所示，光扫描仪4具备结构体40、永磁铁46、线圈47、磁心48、以及电压施加部49。另外，结构体40具有可动部411、一对第1轴部412a、412b、框体部413、一对第2轴部414a、414b、支承部415、以及固定部416。
这些部件中，可动部411、第1轴部412a、412b构成以第1轴部412a、412b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411、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b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、磁心48以及电压施加部49构成使上述的第1振动系统以及第2振动系统驱动的驱动单元。
可动部411具有基部411a、设于基部411a的上表面的隔离件411b、以及设在隔离件411b的上表面的几乎整个区域，且具有光反射性的光反射部411c。在这样的可动部411射入描绘用激光LL，且射入的描绘用激光LL在光反射部411c的表面反射，而向与光反射部411c的姿势对应的方向扫描。光反射部411c例如能够通过使铝等金属材料在隔离件411b的上表面成膜来形成。
隔离件411b设置为相对于第1轴部412a、412b在板厚方向分离，并且如图2以及图3所示，俯视结构体40时，与第1轴部412a、412b的整个区域重叠。因此，能够缩短第1轴部412a、412b间的距离，并且增大隔离件411b的上表面的面积（光反射部411c的面积）。另外，由于能够缩短第1轴部412a、412b间的距离，所以能够实现框体部413的小型化。并且，由于能够实现框体部413的小型化，所以能够缩短第2轴部414a、414b间的距离。因此，即使增大光反射部411c的板面的面积，也能够实现光扫描仪4的小型化。
如图4所示，在第1轴部412a的基端部设有检测第1轴部412a的扭转量（可动部411的摆动角）的检测元件51，后面详述。因此，隔离件411b也可以说以利用光反射部411c遮断向检测元件51的描绘用激光LL的射入的方式设置。如后述，检测元件51的输出信号受光影响，所以通过光反射部411c遮断描绘用激光LL，从而能够从检测元件51获得准确的输出信号。
另外，如图5所示，隔离件411b大致呈圆锥台形状，相当于其上底的面与基部411a接合。通过使隔离件411b成为这样的构成，能够较大地确保隔离件411b的上表面（光反射部411c的形成区域），并减小支承隔离件411b的基部411a。因此，能够维持优越的光扫描特性，并实现光扫描仪4的小型化。
另外，如图5所示，隔离件411b的侧面411b’由与圆锥台相比较向内侧凹陷的弯曲凹面构成。通过成为这样的构成，能够进一步减小隔离件411b的上表面与侧面所成的角θ1。由此，从上方照射的描绘用激光LL难以照射隔离件411b的侧面（上表面附近），能够减少成为杂散光的原因的光的不需要的反射。作为θ1，并不特别限定，但优选为5°以上，40°以下左右，更优选为20°以上，30°以下左右。由此，能够充分确保隔离件411b的上表面边缘部的强度，并更有效地发挥上述的效果。
框体部413呈框状，设置为包围可动部411的基部411a。换句话说，可动部411的基部411a设于呈框状的框体部413的内侧。可动部411的基部411a经由一对第1轴部412a、412b被框体部413支承。
如图4所示，框体部413沿第1轴J1的方向的长度比沿第2轴J2的方向的长度长。即，在将沿第1轴J1的方向上的框体部413的长度设为a，将沿第2轴J2的方向上的框体部413的长度设为b时，满足a＞b的关系。由此，能够确保第1轴部412a、412b所需要的长度，并抑制沿第2轴J2的方向上的光扫描仪4的长度。
另外，支承部415呈框状，设置为包围框体部413。换句话说，框体部413设于呈框状的支承部415的内侧。框体部413经由一对第2轴部414a、414b被支承部415支承。
另外，第1轴部412a、412b以及第2轴部414a、414b分别构成为能够弹性变形。而且，第1轴部412a、412b以能够使可动部411绕第1轴J1摆动的方式连接可动部411和框体部413。另外，第2轴部414a、414b以能够使框体部413绕与第1轴J1正交的第2轴J2摆动的方式连接框体部413和支承部415。
第1轴部412a、412b以经由可动部411的基部411a相互对置的方式配置。另外，第1轴部412a、412b分别呈向沿第1轴J1的方向延伸的长条形状。而且，各第1轴部412a、412b的一端部与基部411a连接，另一端部与框体部413连接。另外，第1轴部412a、412b分别以中心轴与第1轴J1一致的方式配置。这样的第1轴部412a、412b分别随着可动部411的绕第1轴J1的摆动而扭转变形。
另一方面，第2轴部414a、414b以经由框体部413相互对置的方式配置。另外，第2轴部414a、414b分别呈向沿第2轴J2的方向延伸的长条形状。而且，各第2轴部414a、414b的一端部与框体部413连接，另一端部与支承部415连接。另外，第2轴部414a、414b分别以中心轴与第2轴J2一致的方式配置。这样的第2轴部414a、414b随着框体部413的绕第2轴J2的摆动而扭转变形。此外，各第1轴部412a、412b以及第2轴部414a、414b的形状并不限定于上述的形状，例如，也可以在途中的至少一个位置具有屈曲或者弯曲的部分、或者分支部分。另外，第1轴部412a、412b以及第2轴部414a、414b也可以分割为两条轴部。
在这样的结构体40中，使可动部411能够绕第1轴J1摆动，并且使框体部413能够绕第2轴J2摆动，从而能够使可动部411（光反射部411c）绕相互正交的第1、第2轴J1、J2两轴摆动。
另外，在支承部415的上表面设有固定部416。固定部416配置在与可动部411的隔离件411b相同的高度，且设置为俯视时，包围隔离件411b。换句话说，隔离件411b设于呈框状的固定部416的内侧。
另外，固定部416具有从下表面突出的突出部416a，利用该突出部416a与支承部415接合。因此，固定部416的下表面与支承部415、第2轴部414a、414b在板厚方向分离。这里，根据突出部416a与支承部415的接合方法，存在不能够在突出部416a设置后述的遮光部417的情况。因此，优选突出部416a只要能够确保与支承部415的接合强度，就尽量较小地设计，另外，优选配置于尽量远离光反射部411c的位置。另外，根据接合方法，也存在接合部上产生应力的情况，所以优选使接合面积尽量小。此外，突出部416a的形状、配置并不特别限定，例如，也可以呈沿固定部416的外周的框状，也可以设于固定部416的各角部。
在固定部416的表面（突出部416a以外的区域）设有具有遮光功能以及光反射率降低功能的遮光部（光反射降低部）417。由此，固定部416能够发挥遮光功能以及光反射率降低功能。因此，能够抑制描绘用激光LL经由固定部416侵入结构体40内，能够有效地减少结构体40内的杂散光的产生。除此之外，还能够减少因固定部416的表面上的反射而产生的杂散光。另外，例如，能够有效地吸收从隔离件411b与固定部416的间隙侵入结构体40内，并在第1轴部412a、412b、框体部413以及第2轴部414a、414b等反射而成为杂散光的光。因此，能够减少杂散光向结构体40的外部的泄漏，并且能够减少向后述的检测元件51、52的杂散光的射入。
作为遮光部417的非透过率越高越好，具体而言，优选为70％以上，更优选为90％以上。另外，作为遮光部417的反射率，越低越好，具体而言，优选为5％以下，更优选为2％以下。
作为遮光部417的构成材料，只要具有遮光功能以及光反射率降低功能，则并不特别限定，例如，能够使用Cr（铬）。通过使用Cr，能够获得遮光功能以及光反射率降低功能均优越的遮光部417。该情况下，也可以对遮光部417的表面进行粗面化处理。另外，也可以构成为在由Cr构成的层进一步层叠防反射膜（AR涂层）。
此外，如本实施方式，优选遮光部417遍及固定部416的几乎整个区域设置，但并不限定于此。例如，遮光部417也可以仅设在固定部416的上表面，也可以仅设在下表面。另外，如果遮光部417至少具有光反射率降低功能，则也可以不具有遮光功能。
固定部416设置为俯视结构体40时，与第2轴部414a、414b的基端部重叠。在第2轴部414a的基端部（与固定部416重叠的区域）设有检测第2轴部414a的扭转量（框体部413的摆动角）的检测元件52后面详述。即，固定部416以遮断向检测元件52的描绘用激光LL的射入的方式设置。如后述，检测元件52的输出信号受光影响，所以通过固定部416遮断描绘用激光LL，从而能够从检测元件52获得准确的输出信号。
另外，如图2所示，固定部416的上表面的内周呈与隔离件411b的上表面同心的圆形（相似形状）。由此，能够更近地配置固定部416的内周与隔离件411b的外周，所以固定部416与隔离件411b之间的间隙变小。其结果，经由上述间隙侵入结构体40内的描绘用激光LL减少，能够减少杂散光的产生，并且杂散光较难向结构体40外部泄漏。
另外，如图5所示，固定部416的内周面（内侧面）416’以与固定部416所成的角θ2小于90°的方式倾斜地设置。由此，能够防止可动部411的接触，并且能够使固定部416更接近隔离件411b地配置。因此，固定部416与隔离件411b之间的间隙变小。其结果，经由上述间隙侵入结构体40内的描绘用激光LL减少，能够减少杂散光的产生，并且杂散光较难向结构体40的外部泄漏。特别是，在本实施方式中，由向固定部416的内侧凹陷的弯曲凹面构成固定部416的内周面416’，所以能够进一步减小θ2。此外，作为θ2，并不特别限定，但优选为5°以上，40°以下左右，更优选为20°以上，30°以下左右。由此，能够充分确保固定部416的内侧边缘部的强度，并有效地发挥上述的效果。
另外，固定部416的上表面位于与隔离件411b的上表面相同的平面上。由此，能够不阻碍在光反射部411c的描绘用激光LL的扫描，而减少杂散光的产生。
若进行具体的说明，则固定部416的上表面与隔离件411b的上表面相比位于上侧的情况下，存在固定部416与描绘用激光LL的光路重叠，而阻碍描绘用激光LL的扫描的问题。另外，固定部416与隔离件411b的上表面彼此在上下偏移，相应地与本实施方式相比，固定部416与隔离件411b的间隙增大。因此，存在从上述间隙侵入结构体40内的描绘用激光LL增加，杂散光的产生量增加的问题。
相反地，固定部416的上表面与隔离件411b的上表面相比位于下侧的情况下，为了避开摆动时的与隔离件411b的接触，与本实施方式相比，需要远离隔离件411b配置固定部416的内周，相应地，固定部416与隔离件411b的间隙增大。另外，固定部416与隔离件411b的上表面彼此在上下偏移，相应地与本实施方式相比，固定部416与隔离件411b的间隙增大。因此，存在从上述间隙侵入结构体40内的描绘用激光LL增加，杂散光的产生量增加的问题。
这样，如本实施方式，通过将固定部416的上表面配置于与隔离件411b的上表面相同的平面上，与其以外的情况相比较，能够不阻碍在光反射部411c的描绘用激光LL的扫描，而减少杂散光的产生。
以上那样的结构体40作为层叠了第1基板42、和第2基板43的层叠体构成。
第1基板42具备基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b以及支承部415，一体地形成这些部件。在本实施方式中，第1基板42是依次层叠了第1Si层（设备层）、SiO2层（埋氧层）、第2Si层（处理层）的SOI基板，通过对该基板进行蚀刻，来形成基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b以及支承部415。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越。另外，SOI基板能够通过蚀刻进行微细加工，所以通过使用SOI基板形成基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b以及支承部415，能够使这些部件的尺寸精度优越，另外，能够实现光扫描仪4的小型化。
基部411a、第1轴部412a、412b以及第2轴部414a、414b分别由SOI基板的第1Si层构成。由此，能够使第1轴部412a、412b以及第2轴部414a、414b的弹性优越。另外，能够防止基部411a绕第1轴J1转动时与框体部413接触。另外，框体部413以及支承部415分别利用由SOI基板的第1Si层、SiO2层以及第2Si层构成的层叠体构成。由此，能够使框体部413以及支承部415的刚性优越。另外，框体部413的SiO2层以及第2Si层不仅具有作为提高框体部413的刚性的加强筋的功能，还具有防止基部411a与永磁铁46接触的功能。
另一方面，第2基板43具备隔离件411b以及固定部416。在本实施方式中，第2基板43利用由石英玻璃、钢化玻璃、派热克斯玻璃（“派热克斯”是注册商标）等玻璃材料构成的玻璃基板构成，通过对该玻璃基板进行蚀刻，形成隔离件411b以及固定部416。玻璃基板能够通过蚀刻进行微细加工（特别是曲面加工），所以通过使用玻璃基板形成隔离件411b以及固定部416，能够简单地形成具有由本实施方式那样的弯曲凹面构成的侧面的隔离件411b以及固定部416。
作为第1基板42与第2基板43的接合方法，即、基部411a与隔离件411b以及支承部415与固定部416的接合方法并不特别限定，但优选使用阳极接合。由此，能够简单并且高强度地接合第1、第2基板42、43。从该点来看，也如上述那样，优选使第1基板42为SOI基板，使第2基板43为玻璃基板。
如上述，在第1轴部412a的基端部设有检测第1轴部412a的扭转的检测元件51，在第2轴部414a的基端部设有检测第2轴部414a的扭转量的检测元件52。以下，对这些检测元件51、52进行说明。此外，检测元件51、52的构成相同，所以以下，以检测元件51的构成为代表进行说明，对检测元件52的构成省略其说明。
如图6所示，检测元件51是形成在Si基板表面的压电电阻元件，具有在第1轴部412a的宽度方向对置地设置的一对输入端子511、512、和在第1轴部412a的长边方向对置地设置的一对输出端子513、514。虽然未图示，但这些端子511～514分别通过布线经由框体部413以及第2轴部414b引出至支承部415。
在对一对输入端子511、512施加了电压的状态下，若第1轴部412a扭转变形，则从一对输出端子513、514输出基于上述扭转的方向和大小的电压。因此，如果基于输出的电压，则能够根据第1轴部412a的扭转的状态检测出可动部411的绕第1轴J1的摆动角。检测元件52也一样，能够根据第2轴部414a的扭转的状态检测出可动部411的绕第2轴J2的摆动角。
此外，检测元件51的构成并不限定于本实施方式，例如，也可以使输入端子511、512的位置与输出端子513、514的位置相反。即，也可以在第1轴部412a的长边方向分离地设置输入端子511、512，在第1轴部412a的宽度方向分离地设置输出端子513、514。另外，检测元件51的配置位置只要在第1轴部412a的基端部附近即可，可以在第1轴部412a上，可以在框体部413上，也可以在两者的边界上。
如上述，这样的检测元件51、52若接受光则输出信号受到干扰（不需要的信号），具有不能够以良好精度检测出第1、第2轴部412a、414a的扭转的状态这样的问题。因此，在本实施方式中，通过在检测元件51的上方配置光反射部411c，并在检测元件52的上方配置固定部416，减少向检测元件51、52的描绘用激光LL的射入，使来自检测元件51、52的输出信号成为更准确的输出信号。其结果，能够更准确地检测可动部411的姿势。
如图5所示，在框体部413的下表面接合有永磁铁46。作为永磁铁46与框体部413的接合方法，并不特别限定，但例如，能够使用使用了粘合剂的接合方法。永磁铁46俯视时，向相对于第1、第2轴J1、J2倾斜的方向磁化。
在本实施方式中，永磁铁46呈向相对于第1、第2轴J1、J2两轴倾斜的方向延伸的长条形状（棒状）。而且，永磁铁46向其长边方向磁化。即，永磁铁46以使一端部为S极，使另一端部为N极的方式被磁化。另外，永磁铁46以俯视时，以第1轴J1与第2轴J2的交点为中心对称的方式设置。
相对于第2轴J2的永磁铁46的磁化的方向（延伸方向）的倾斜角θ并不特别限定，但优选为30°以上60°以下，更优选为45°以上60°以下，进一步优选为45°。通过像这样设置永磁铁46，能够顺利并且可靠地使可动部411（光反射部411c）绕第2轴J2摆动。
作为这样的永磁铁46，例如，能够适合使用钕磁铁、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是磁化了硬磁性体的磁铁，例如，通过将磁化前的硬磁性体设置于框体部413之后进行磁化来形成。这是因为若欲将已经完成磁化的永磁铁46设置于框体部413，则存在因外部、其他的部件的磁场的影响，而不能够将永磁铁46设置于所希望的位置的情况。
在永磁铁46的正下方设有线圈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的省电力化以及小型化。线圈47设置为缠绕于磁心48。由此，能够使线圈47产生的磁场高效地作用于永磁铁46。此外，磁心48也可以省略。
这样的线圈47与电压施加部49电连接。而且，通过电压施加部49向线圈47施加电压，从而从线圈47产生具有与第1、第2轴J1、J2正交的磁通的磁场。
如图7所示，电压施加部49具备：第1电压产生部491，其产生用于使可动部411绕第1轴J1转动的第1电压V1；第2电压产生部492，其产生用于使可动部411绕第2轴J2转动的第2电压V2；以及电压重叠部493，其重叠第1电压V1和第2电压V2，其中，将在电压重叠部493重叠的电压施加给线圈47。
如图8（a）所示，第1电压产生部491产生以周期T1周期性地变化的第1电压V1（主扫描用电压）。第1电压V1呈正弦波那样的波形。第1电压V1的频率（1／T1）例如优选为10～40kHz。在本实施方式中，第1电压V1的频率设定为与由可动部411、一对第1轴部412a、412b构成的第1振动系统的扭转共振频率相等。由此，能够增大可动部411的绕第1轴J1的转动角。
另一方面，如图8（b）所示，第2电压产生部492产生以与周期T1不同的周期T2周期性地变化的第2电压V2（副扫描用电压）。第2电压V2呈锯齿波那样的波形。第2电压V2的频率（1／T2）与第1电压V1的频率（1／T1）不同即可，例如，优选为30～120Hz（60Hz左右）。在本实施方式中，第2电压V2的频率调整为与由可动部411、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b以及永磁铁46构成的第2振动系统的扭转共振频率不同的频率。
优选这样的第2电压V2的频率比第1电压V1的频率小。由此，能够更可靠并且更顺利地使可动部411以第1电压V1的频率绕第1轴J1摆动，并使其以第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］，并将第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，能够更顺利地使可动部411以第1电压V1的频率绕第1轴J1转动，并使其以第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，存在因第2电压V2的频率而产生第1振动系统的振动的可能性。
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，并基于来自该控制部6的信号驱动。在这样的第1电压产生部491以及第2电压产生部492连接有电压重叠部493。
电压重叠部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，并重叠这些电压施加给线圈47。
接下来，对光扫描仪4的驱动方法进行说明。此外，第1电压V1的频率设定为与第1振动系统的扭转共振频率相等，第2电压V2的频率设定为与第2振动系统的扭转共振频率不同的值，并且，比第1电压V1的频率小（例如，第1电压V1的频率设定为18kHz，第2电压V2的频率设定为60Hz）。
例如，利用电压重叠部493重叠图8（a）所示的第1电压V1、和图8（b）所示的第2电压V2，并将重叠的电压施加给线圈47。这样一来，通过第1电压V1，交替切换使永磁铁46的一端部（N极）靠近线圈47，并且使永磁铁46的另一端部（S极）远离线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场A1”）、和使永磁铁46的一端部（N极）远离线圈47，并且使永磁铁46的另一端部（S极）靠近线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场A2”）。
通过交替切换磁场A1、A2，在框体部413激励具有绕第1轴J1的扭转振动成分的振动，随着该振动，使第1轴部412a、412b扭转变形，并且可动部411以第1电压V1的频率绕第1轴J1摆动。此外，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411较大地摆动。
另一方面，通过第2电压V2，交替切换使永磁铁46的一端部（N极）靠近线圈47，并且使永磁铁46的另一端部（S极）远离线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场B1”）、和使永磁铁46的一端部（N极）远离线圈47，并且使永磁铁46的另一端部（S极）靠近线圈47的磁场（将该磁场称为“磁场B2”）。
通过交替切换磁场B1、B2，使第2轴部414a、414b扭转变形，并且框体部413与可动部411一起以第2电压V2的频率绕第2轴J2摆动。此外，如上述，第2电压V2的频率与第1电压V1的频率相比极低地设定，第2振动系统的扭转共振频率设计为比第1振动系统的扭转共振频率低，所以能够防止可动部411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，通过将使第1电压V1和第2电压V2重叠而成的电压施加给线圈47，能够使可动部411以第1电压V1的频率绕第1轴J1转动，并使其以第2电压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（动磁方式），能够可靠地使可动部411绕第1、第2轴J1、J2的各个轴摆动，使在光反射部411c反射的描绘用激光LL二维扫描。另外，能够减少构成驱动源的部件（永磁铁以及线圈）的数目，所以能够成为简单并且小型的构成。另外，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的发热对这样的振动系统带来的负面影响。
以上，对光扫描仪4详细地进行了说明。根据本实施方式这样的呈万向接头型的二维扫描型光扫描仪4，能够利用一个装置使描绘用激光LL二维扫描，所以例如，与组合两个一维扫描型光扫描仪来使描绘用激光LL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具有控制描绘用光源单元2以及光扫描仪4的动作的功能。具体而言，控制部6驱动光扫描仪4使可动部411绕第1、第2轴J1、J2摆动，并且与从检测元件51、52检测出的可动部411的摆动同步地使描绘用激光LL从描绘用光源单元2射出。控制部6例如基于从外部计算机发送的图像数据，使规定强度的激光RR、GG、BB在规定的时刻从各激光光源21R、21G、21B射出，使规定颜色以及强度的描绘用激光LL在规定时刻射出。由此，在对象物10显示与图像数据对应的图像。
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9是本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置具备的光扫描仪的俯视图，图10是图9中的B－B线剖视图。
以下，以与上述的实施方式的不同点为中心对第2实施方式的图像显示装置进行说明，对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固定部的构成不同以外，与上述的第1实施方式相同。此外，对与上述的第1实施方式相同的构成附加相同的符号。
光扫描仪
如图9以及图10所示，本实施方式的光扫描仪4A的固定部416设置为与第2轴部414a、414b的基端部重叠。在固定部416的下表面设有遮光部417，由此，减少向检测元件52射入描绘用激光LL。
根据这样的第2实施方式，也能够起到与上述的第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11～图15，对上述的光扫描仪4的制造方法进行说明。此外，图11～图15分别是相当于图5所示的剖面的剖视图。另外，在图11～图15中，由于剖面的关系，省略第1轴部412a、412b以及第1轴部区域412a’、412b’的图示。
光扫描仪4的制造方法具有：准备第1基板42和第2基板43，并接合这些基板的接合工序；对第1基板42进行图案化的图案化工序；切削第2基板43使其薄壁化的薄壁化工序；以及形成光反射部411c的光反射部形成工序。以下，对该制造方法进行详细的说明。
［1］接合工序
［1－1］第1基板准备工序
首先，如图11（a）所示，准备从上侧层叠第1SiO2层81、第1Si层82、第2SiO2层83、第2Si层84以及第3SiO2层85而成的层叠基板8。作为各层的厚度并不特别限定，但例如，能够为第1SiO2层81：0.5μm左右，第1Si层82：40μm左右，第2SiO2层83：0.5μm左右，第2Si层84：250μm左右，第3SiO2层85：1.6μm左右。
这样的层叠基板8具有在后面的图案化工序，成为基部411a的基部区域411a’、成为第1轴部412a、412b的第1轴部区域412a’、412b’、成为框体部413的框体部区域413’、成为第2轴部414a、414b的第2轴部区域414a’、414b’以及成为支承部415的支承部区域415’。
接下来，通过各种蚀刻（干式蚀刻或者湿式蚀刻）对第1Si层82进行图案化，在第1Si层82上一体形成基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413的一部分、第2轴部414a、414b以及支承部415的一部分。
具体而言，首先，如图11（b）所示，对第1、第3SiO2层81、85进行图案化，形成与基部区域411a’、第1轴部区域412a’、412b’、框体部区域413’、第2轴部区域414a’、414b’以及支承部区域415’对应的SiO2掩模M1、M2。此时，基部411a的与隔离件411b接合的区域、和支承部415的与固定部416接合的区域不形成SiO2掩模M1，而代替此形成抗蚀剂掩模M3，防止第1Si层82的露出。接下来，通过经由SiO2掩模M1对第1Si层82进行蚀刻，在第1Si层82上一体形成基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413的一部分、第2轴部414a、414b以及支承部415的一部分。接下来，除去SiO2掩模M1以及从第1Si层82露出的第2SiO2层83。而且，最后，除去抗蚀剂掩模M3，并形成检测元件51、52（未图示），从而如图11（c）所示，得到第1基板42。此外，检测元件51、52的形成工序也可以先在图11（a）的阶段形成。
［1－2］第2基板准备工序
首先，如图12（a）所示，准备实际上无色透明的玻璃基板（例如，钢化玻璃基板）3。作为玻璃基板3的厚度并不特别限定，但例如，能够为400μm左右。接下来，如图12（b）所示，例如通过湿式蚀刻，对玻璃基板3的下表面进行图案化，从而形成圆环状的凹部31、设于凹部31的内侧，且构成隔离件411b的第1凸部（第1部分）32、以及设于凹部31的外侧，且构成固定部416的第2凸部（第2部分）33。此时，凹部31的内面成为包括弯曲面的凹面。玻璃基板3在能够容易地进行使凹部31的内面成为包括弯曲面的凹面的加工的点也优选。
接下来，例如，通过蒸镀、溅射等，使Cr在玻璃基板3的下表面（除去突出部416a）以及凹部31的内面的外周侧的区域成膜，形成遮光部417的一部分。由此，得到具备遮光功能以及光反射率降低功能的第2凸部33。根据以上，得到第2基板43。
［1－3］接合工序
首先，如图13（a）所示，重叠在上述工序［1－1］获得的第1基板42、和在上述工序［1－2］获得的第2基板43，分别接合基部411a与第1凸部32、支承部415与第2凸部33。作为接合方法，并不特别限定，但优选使用阳极接合。由此，能够更稳固地接合第1、第2基板42、43。如上述，基部411a与第1凸部32接合的区域、支承部415的与第2凸部33接合的区域未形成第1SiO2层81，露出第1Si层82，所以能够可靠地进行上述阳极接合。
［2］图案化工序
接下来，例如通过干式蚀刻，经由SiO2掩模M2对第2Si层84进行图案化，形成框体部413的一部分（加强筋部）、和支承部415的一部分。接下来，除去从SiO2掩模M2以及第2Si层84露出的第2SiO2层83。由此，如图13（b）所示，从第1基板42一体地形成基部411a、第1轴部412a、412b、框体部413、第2轴部414a、414b以及支承部415。
［3］填充工序
接下来，如图14（a）所示，从形成于第1基板42的间隙供给蜡等密封材料100，利用密封材料100填满第1、第2基板42、43间的间隙（空间）。密封材料100具有提高第1、第2基板42、43的强度的功能、和防止在后述的薄壁化工序第1基板42受到蚀刻损伤的功能。
［4］薄壁化工序
接下来，如图14（b）所示，以使第1基板42在下侧的方式将第1、第2基板42、43的层叠体固定于支承基板110。该固定使用密封材料100。接下来，如图15（a）所示，例如通过湿式蚀刻从上面侧切削第2基板43使其薄壁化。由此，除去第1、第2凸部32、33以外的部分，并且凹部31在上面贯通，第1凸部32与第2凸部33分离。因此，得到隔离件411b和固定部416。这里，由密封材料100保护第1基板42，所以在本工序中，蚀刻液不与第1基板42接触，能够防止第1基板42的损伤。此外，作为第2基板43的薄壁化方法并不限定于湿式蚀刻，例如，也可以是研磨加工。研磨加工的情况下也能够通过利用密封材料100保护来消除研磨时的结构体的损伤。
［5］光反射层形成工序
接下来，使用丙酮等溶剂除去密封材料100，其后，在隔离件411b的上表面，例如通过蒸镀、溅射等使铝成膜，从而形成光反射部411c。另外，通过蒸镀、溅射等，使Cr在固定部416的上表面成膜，形成遮光部417。由此，如图15（b）所示，得到光扫描仪4。
根据这样的光扫描仪的制造方法，同时从第2基板43形成固定部416与隔离件411b，所以不会发生制造中的固定部416与隔离件411b的位置偏移，因此，能够高精度地控制固定部416与隔离件411b的对准。
3.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16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16所示，在平视显示器系统200中，图像显示装置1以在汽车的仪表板构成平视显示器210的方式安装。通过该平视显示器210，能够在挡风玻璃220例如显示到目的地的引导显示等规定的图像。此外，平视显示器系统200并不限定于汽车，例如，也能够应用于飞机、船舶等。
4.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17是表示本发明的头戴式显示器的立体图。
如图17所示，头戴式显示器300具有安装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的本来为镜片的部位的显示部（光反射层材料）320显示用一只眼睛视觉确认的规定的图像。
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，能够将来自图像显示装置1的信息重叠于来自现实世界的信息来使用。另外，显示部320反射射入的光的至少一部分即可，例如，能够使用半透半反镜等。
此外，也可以在头戴式显示器300设置两个图像显示装置1，并将利用两只眼睛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的制造方法、光扫描仪、图像显示装置以及头戴式显示器进行了说明，但本发明并不限定于此，各部的构成能够置换为具有相同的功能的任意的构成。另外，本发明也可以附加其他的任意的构成物。
另外，在上述的实施方式中，作为光扫描仪使用了一个能够使描绘用激光二维扫描的光扫描仪，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些光扫描仪。通过这样的构成也能够使描绘用激光二维扫描。
另外，在上述的实施方式中，光扫描仪的驱动方式为使用线圈和永磁铁的电磁驱动方式，但驱动方式并不限定于此，例如，也可以是将压电元件（压电元件）设于各第1、第2轴部，并通过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，也可以是利用静电力的静电驱动方式。另外，使用电磁驱动方式的情况下，线圈与永磁铁的配置也可以相反。即，也可以将线圈设于框体部，并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…凹部，32…第1凸部，33…第2凸部，4、4A…光扫描仪，40…结构体，411…可动部，411a…基部，411a’…基部区域，411b…隔离件，411b’…侧面，411c…光反射部，412a、412b…第1轴部，412a’、412b’…第1轴部区域，413…框体部，413’…框体部区域，414a、414b…第2轴部，414a’、414b’…第2轴部区域，415…支承部，415’…支承部区域，416…固定部，416’…内周面，416a…突出部，417…遮光部，42…第1基板，43…第2基板，46…永磁铁，47…线圈，48…磁心，49…电压施加部，491…第1电压产生部，492…第2电压产生部，493…电压重叠部，493a…加法器，51、52…检测元件，511、512…输入端子，513、514…输出端子，6…控制部，8…层叠基板，81…第1SiO2层，82…第1Si层，83…第2SiO2层，84…第2Si层，85…第3SiO2层，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，M1、M2…SiO2掩模，M3…抗蚀剂掩模，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，θ、θ1、θ2…角度

Claims (12)

1.一种光扫描仪的制造方法，其特征在于，具有：
将包括成为基部的基部区域、成为以能够摆动的方式支承所述基部的轴部的轴部区域、以及成为经由所述轴部支承所述基部的支承部的支承部区域的第1基板、和在一个面形成有框状的凹部、位于所述凹部的内侧的第1部分、以及位于所述凹部的外侧且具有降低光反射率的功能的框状的第2部分的第2基板重叠，并分别接合所述基部区域与所述第1部分、以及所述支承部区域与所述第2部分的接合工序；
对所述第1基板进行图案化，形成所述基部、所述轴部以及所述支承部的图案化工序；以及
从另一面侧对所述第2基板进行切削，使所述凹部向所述另一面侧贯通，从而分离所述第1部分与所述第2部分的薄壁化工序。
2.根据权利要求1所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
在所述薄壁化工序之后，还具有在所述第1部分的与所述第1基板相反的一侧的面形成具有反射性的光反射部的光反射部形成工序。
3.根据权利要求1或者2所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
在所述薄壁化工序之前，具有在所述第1基板与所述第2基板的间隙中填充密封材料的填充工序，
在所述薄壁化工序中，通过湿式蚀刻切削所述第2基板。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
在所述第2部分的表面设置有降低光反射率的光反射降低部。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
所述凹部的内面呈包含弯曲面的凹状。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的光扫描仪的制造方法，其特征在于，
所述接合工序通过阳极接合来接合所述第1基板与所述第2基板。
7.一种光扫描仪，其特征在于，具有：
基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承所述基部的轴部、以及经由所述轴部支承所述基部的支承部；
隔离件，其支承于所述基部；
固定部，其固定于所述支承部，以包围所述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与所述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于所述固定部的所述基板侧的面，并降低光反射率。
8.根据权利要求7所述的光扫描仪，其特征在于，
在所述隔离件的与所述基板相反的一面侧设有具有光反射性的光反射部。
9.根据权利要求7或者8所述的光扫描仪，其特征在于，
所述隔离件和所述固定部的与所述基板相反的一侧的面彼此位于同一面上。
10.根据权利要求7～9中的任意一项所述的光扫描仪，其特征在于，
在俯视所述基板时，所述固定部与所述轴部的至少一部分重叠，
在所述轴部的与所述固定部重叠的区域设有检测所述轴部的扭转的扭转检测元件。
11.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承所述基部的轴部、以及经由所述轴部支承所述基部的支承部；
隔离件，其支承于所述基部，且具有反射光的光反射部；
固定部，其固定于所述支承部，以包围所述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与所述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于所述固定部的所述基板侧的面，并降低光反射率。
12.一种头戴式显示器，其特征在于，其为具备安装于观察者的头部的框架以及设置于所述框架的光扫描仪的头戴式显示器，
所述光扫描仪具有：
基板，其具有基部、以能够摆动的方式支承所述基部的轴部、以及经由所述轴部支承所述基部的支承部；
隔离件，其支承于所述基部，且具有反射光的光反射部；
固定部，其固定于所述支承部，以包围所述隔离件的外周的至少一部分的方式设置，且由与所述隔离件相同的材料构成；以及
光反射降低部，其设置于所述固定部的所述基板侧的面，并降低光反射率。
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