JP2007271787A - 振動素子、振動素子の製造方法、光走査装置、画像形成装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト上昇を招くことなく機械的な剛性を確保しつつ振動体としての必要条件を満たすことが可能な構成を備えた振動素子、この振動素子を備えた光走査装置、この光走査装置を備えた画像表示装置の提供。
【解決手段】反射面１９ｂを備えた振動部１９ａと、振動部１９ａに設けられ振動部１９ａを振動させるためのコイル１０２とを有し、振動部１９ａは、反射面１９ｂの反対側で反射面１９ｂに交わる方向に設けられた斜面１９ｆを有し、コイル１０２の少なくとも一部を、斜面１９ｆに設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばレーザ光の走査等に用いる振動素子、特にコイルを備え電磁力を用いて振動する振動素子、この振動素子の製造方法、かかる振動素子を備えた光走査装置、かかる光走査装置を備えた画像形成装置、かかる光走査装置やかかる画像形成装置を備えた画像表示装置に関する。

従来、マイクロマシニング技術を応用した電磁アクチュエータの一つに、光走査装置に用いられるガルバノミラーがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示されているガルバノミラーは、図８（Ａ）に示すように、トーションバーＡ１により捩り回転が可能なシリコン基板表面Ａの一方の面（同図において裏側）にミラー面Ａ２を設けるとともに、他方の面（同図において表側）に成膜処理された電磁コイルＢ部を設け、電磁コイルＢ近傍にはトーションバーＡ１の軸方向と直角な方向の位置あるいは両側近傍に永久磁石（図示されず）を設けた構成を備えている。

この構成においては、電磁コイルＢへの通電方向を切り換えることにより電磁コイルＢに誘起される電磁力が永久磁石との間で吸引および反撥する方向に切り換えられてトーションバーＡ１を中心とした回転振動が得られる振動素子を構成するようになっている。

電磁コイルＢは、平坦面であるシリコン基板の表面にパターン印刷されるが、この構成を用いた場合には、図８（Ｂ）中、符号ＳＰで示す正常な状態に対して符号ＳＰ１で示すように、基板に反りが発生し、ミラー面の向きが所定の向きに維持できなくなるという問題があることが知られている（特許文献２）。

つまり、特許文献２に開示されているように、シリコン基板表面に成膜される酸化膜は、圧縮応力を持つ反面、コイルは引張応力が強いことが知られており、結果的に基板に反りが生じてミラー面が傾くことになる。
特開平７−２１８８５７号公報 特開２００４−２６４６０３号公報

特許文献２においては、振動素子に用いられる基板およびミラー面の反りを解消するための方法として、基板に成膜される各印刷パターンの発生応力を相互に打ち消す関係とするために成膜の厚さを調整する方法が提案されている。

しかし、成膜の厚さ調整においては、工程自体の管理が難しいばかりでなく工程に要する時間も異なることから、成膜に要するコスト上昇を招く虞がある。

一方、電磁力はガルバノミラーの振れ角の大きさに関係し、電磁力が強い方が振れ角が大きくなり、大きな走査角を得るには有効である。このため、コイルの巻き数を多くしたりコイルの太さを太くすることが考えられるが、基板の表面においてミラー面と共存させるには限られた面積内では困難であり、さらには、巻き数の増加や太さの増大化によりガルバノミラーとしての質量変化も大きくなることが原因して共振周波数にも影響し、ガルバノミラーとしての走査振動数を最適化することができなくなる虞もある。

本発明は、上記したような問題に鑑み、コスト上昇を招くことなく機械的な剛性を確保しつつ振動体としての必要条件を満たすことが可能な構成を備えた振動素子およびこれを用いる光走査装置、画像形成装置並びに画像表示装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、反射面を備えた振動部と、前記振動部に設けられ前記振動部を振動させるためのコイルとを有し、前記振動部は、前記反射面の反対側に位置し前記反射面に交わる斜面を有し、前記コイルの少なくとも一部を、前記斜面に設けたことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、前記コイルが導電体薄膜であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、前記導電体薄膜がエッチングにより形成されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、前記斜面が、前記振動部の振動中心軸方向において前記振動部の一端側から他端側に向けて傾斜する１つの面で形成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、前記斜面が、前記振動部の振動中心軸方向において前記振動部の中途に頂部を有する山形状をなす凸部の斜面によって形成されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、前記凸部は截頭形状であることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、前記凸部の、前記コイルの非形成部に、前記凸部の肉厚を薄くする薄肉部が形成されていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、反射面を備えた振動部と、前記振動部に設けられ前記振動部を振動させるためのコイルとを有し、前記振動部は、前記反射面に交わる斜面を有し、前記コイルの少なくとも一部を、前記斜面に設けた振動素子の製造方法であって、前記斜面を、ウェットエッチングにより形成することを特徴としている。

請求項９記載の発明は、前記コイルが導電体薄膜であり、前記導電体薄膜をエッチングにより形成することを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動素子を有し、前記振動部が前記反射面を搖動させることで光束を反射させて走査を行う光走査装置であることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光走査装置を備え、前記光走査装置により、画像信号に応じた光束を走査することで画像を形成する画像形成装置であることを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の光走査装置、又は、請求項１１記載の画像形成装置を備え、前記光走査装置により、画像信号に応じた光束を走査することで画像を形成し、前記画像を投影表示する光走査型画像表示装置であることを特徴としている。

請求項１３記載の発明は、前記画像を眼の網膜上に投影表示する網膜走査型画像表示装置であることを特徴としている。

請求項１４記載の発明は、観察者の頭部に搭載する頭部搭載型画像表示装置であることを特徴としている。

本発明によれば、反射面の反対側に位置し反射面に交わる方向に設けられた斜面においてコイルの少なくとも一部が設けられているので、反射面における縦弾性係数を高めることも相俟って反射面以外の部分にコイルの設置部を設定することにより反りに対する機械的剛性を強めることができる。

しかも、コイルが反射面を設ける基板の平面部に形成される場合と違って設置面積を拡大できることにより巻き数や太さを所望する条件に適合させて振れ角の増大化や歪みの低減による光学特性の向上を得ることが可能となる。

請求項２、３および９記載の発明においては、斜面およびコイルを形成する際の手法として特別な工法ではなく既存の半導体形成プロセスを用いることができるので、加工コストの上昇を抑えることが可能となる。

請求項４記載の発明においては、斜面が振動中心軸方向において振動部の一端部から他端部に向けて傾斜する１つの面で構成され、請求項５記載の発明においてはその斜面が中途に頂部を有する山形状とされているので、半導体形成プロセスにおける一工程である露光・現像工程をそのまま用いて特別な形状およびこの形状を対称としたコイルの成膜が可能となる。

特に請求項６記載の発明においては、凸部の頂部が尖っていないことにより体積を小さくして共振周波数の変化を抑制することが可能となる。

請求項７記載の発明においては、凸部におけるコイルの非形成部の肉厚が薄くされているので、凸部の存在による質量の増加を抑えて振動周波数への影響低減さらには使用材料の低減が可能となる。

請求項８記載の発明においては、既存工法の一つであるウェットエッチングにより斜面を形成することにより斜面の平滑度をコイルの成膜に悪影響を及ぼすようなことがない状態に維持することができ、コイルの成膜精度を高めることが可能となる。

請求項１０記載の発明においては、反射面を有する基板の反りを防止することにより振れ角の増大化、既存工法による製造が可能な振動素子を用い、光走査精度が向上した光走査装置を得ることが可能となる。

請求項１１記載の発明においては、上述の効果を奏する、光走査精度が向上した光走査装置を備え、画像形成精度が向上した画像形成装置を得ることが可能となる。

請求項１２乃至１４記載の発明においては、上述の効果を奏する、光走査装置や画像形成装置を備え、画像表示精度が向上した画像表示装置を得ることが可能となる。

以下に、本発明に好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［画像表示装置の構成］
以下、本発明に係る画像表示装置の一実施の形態について図面を用いて説明する。まず、本発明に係る画像表示装置の一例である網膜走査型画像表示装置としての網膜走査型ディスプレイ１の構成について図１を用いて説明する。

図１に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、光源ユニット部２が設けられている。光源ユニット部２には、外部からの映像信号が入力されると、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する映像信号供給回路３が設けられ、この映像信号供給回路３から映像信号４、水平同期信号５、及び、垂直同期信号６が出力される。

光源ユニット部２には、映像信号供給回路３から映像信号４として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各映像信号をもとにそれぞれ強度変調されたレーザ光を出射するように、光源としてのＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８が設けられている。

また、光源ユニット部２には、各レーザより出射されたレーザ光をコリメートするように設けられたコリメート光学系１４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー１５と、合波されたレーザ光を光ファイバ１７に導くファイバ結合光学系１６とが設けられている。ここで、各光源に半導体レーザを使用した場合は直接強度変調する構成であり、固体レーザを使用する場合は音響光学効果を利用した強度変調器を含んだ構成となる。

なお、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。また、本実施形態における光源ユニット部２は、光源としてのＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射される光束を画像信号に応じて強度変調する変調手段の一例に相当する。

また、網膜走査型ディスプレイ１は、光源ユニット部２から伝搬され、出射されたレーザ光を受ける光学系１８と、光学系１８によって導かれたレーザ光を、ガルバノミラー１９ａを利用して水平方向に走査する第１の走査系としての水平走査系１９と、水平走査系１９によって走査されたレーザ光を第２の走査系としての垂直走査系２１に導く第１リレー光学系２０と、水平走査系１９に走査され、第１リレー光学系２０を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー２１ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系２１と、垂直走査系２１に走査されたレーザ光を観察者の瞳孔２４に導く第２リレー光学系２２とを有している。

第１リレー光学系２０は、凸レンズ４１、４２を有しており、第２リレー光学系２２は、凸レンズ５１、５２を有している。凸レンズ４１と凸レンズ４２とは互いに同じ光学的パワーを備えている。凸レンズ５１と凸レンズ５２とは互いに同じ光学的パワーを備えている。

第１リレー光学系２０は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとが共役となるように、また、第２リレー光学系２２は、ガルバノミラー２１ａと、観察者の瞳孔２４とが共役となるように、各々設けられている。

水平走査系１９は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを水平方向に走査する水平走査（１次走査の一例）を行う光学系である。また、水平走査系１９は、水平走査するガルバノミラー１９ａと、そのガルバノミラー１９ａの駆動制御を行う水平走査制御回路１９ｃとを備えている。

これに対し、垂直走査系２１は、水平走査系１９にて水平走査されたレーザビームを垂直方向に垂直走査する垂直走査（２次走査の一例）を行う光学系である。また、垂直走査系２１は、レーザビームを垂直方向に走査するガルバノミラー２１ａと、そのガルバノミラー２１ａの駆動制御を行う垂直走査制御回路２１ｃとを備えている。

よって、水平走査系１９と垂直走査系２１とは互いに交差する方向に走査を行うようになっている。

また、水平走査系１９，垂直走査系２１は、各々映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される水平同期信号５，垂直同期信号６にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。

本実施形態における水平走査系１９及び垂直走査系２１などは、入射した光束を、１次方向及びその１次方向に略垂直な２次方向に走査させる光走査装置の一例である。

次に、本発明の一実施形態の網膜走査型ディスプレイ１が、外部からの映像信号を受けてから、観察者の網膜上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部２に設けられた映像信号供給回路３が外部からの映像信号の供給を受けると、映像信号供給回路３は、赤，緑，青の各色のレーザ光出力を制御するためのＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号からなる映像信号４と、水平同期信号５と、垂直同期信号６とを出力する。Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８は各々入力されたＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号に基づいてＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１はそれぞれ強度変調されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力する。また、映像信号供給回路３は、後述するガルバノミラー１９ａの駆動状態を示すＢＤ信号（図示せず）に応じて、レーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力するタイミングを制御する。つまり、このような網膜走査型ディスプレイ１（映像信号供給回路３）は、ガルバノミラー１９ａなどに光束を出射させるタイミングを制御することとなる。発生されるレーザ光は、このコリメート光学系１４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー１５に入射して１つの光束となるよう合波された後、ファイバ結合光学系１６によって光ファイバ１７に入射されるよう導かれる。

光ファイバ１７によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ１７から光学系１８によって導かれて水平走査系１９に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射される。ガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射したレーザ光は水平同期信号５に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系２０を介し、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂに入射する。第１リレー光学系２０ではガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂとガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂとが共役の関係となるように調整されている。ガルバノミラー２１ａは、ガルバノミラー１９ａが水平同期信号５に同期すると同様に垂直同期信号６に同期して、その偏向面２１ｂが入射光を水平方向出射角が変化するように往復振動をしており、このガルバノミラー２１ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。水平走査系１９及び垂直走査系２１によって水平方向及び垂直方向に、すなわち２次元に走査されたレーザ光は、ガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂと、観察者の瞳孔２４とが共役の関係となるように設けられた第２リレー光学系２２により観察者の瞳孔２４へ入射され、網膜上に投影される。観察者はこのように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。尚、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとは、名称を同じように説明したが、光を走査するようにその反射面が角度変化（搖動、回動など）させられるものであればよく、本実施形態では、電磁駆動方式が用いられてガルバノミラー１９ａ，２１ａの振れ角を規定する構成が用いられている。しかし、ガルバノミラー１９ａ、２１ａによる走査のための揺動（回転）を誘起する駆動方式としては、これに限らず、共振タイプ、非共振タイプ等、圧電駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。

網膜走査型ディスプレイ１は、観察者の頭部に搭載する、ヘッドマウントディスプレイとも言われる頭部搭載型画像表示装置であって、例えば、めがね形状、ゴーグル形状、ヘルメット形状等の図示しない筐体に搭載され、観察者の頭部に装着されるようになっている。
［各種の光学系の構成］
上述したように、光ファイバ１７から出射されたビームを、２次元に走査しながら観察者の瞳孔２４へ導く各種の光学系の構成について説明する。

ガルバノミラー１９ａは、垂直方向に延びる軸を中心に回動駆動することによって、光学系１８から入射したビーム光を、偏向面１９ｂで反射させることによって、水平方向に走査して出射し、第１リレー光学系２０に導くこととなる。

ガルバノミラー２１ａは、水平方向に延びる軸を中心に回動駆動することによって、第１リレー光学系から入射したビーム光を、偏向面２１ｂで反射させることによって、垂直方向に走査して出射し、第２リレー光学系２２に導くこととなる。

次に本実施形態に用いられる、振動部としてのガルバノミラー１９ａ、２１ａの駆動構造について説明する。本実施形態では、水平走査系１９、垂直走査系２１をそれぞれガルバノミラー１９ａ、２１ａを備えた光走査装置とする。なお、網膜走査型ディスプレイ１は、この光走査装置により、画像信号に応じたビームを２次元方向に走査することで画像を形成する画像形成装置を備えており、前記画像を眼の網膜上に投影し、画像を表示するものである。

本実施形態に用いられるガルバノミラー１９ａ，２１ａは、マイクロマシニング技術を応用した振動素子と一体化されて用いられる。

図２は、図１に示したガルバノミラー１９ａ，２１ａを備えた振動素子１０５の構成を示す図である。図２は、振動素子１０５を、ミラー面１９ｂ側から見た外観図である。なお、以下の説明においては、便宜上、図１において符号１９ａで示したガルバノミラーを対象として説明するが、符号２１ａで示したガルバノミラーも同様な構成であることを前置きしておく。

振動素子１０５は、反射面としてのミラー面１９ｂを備えた振動部としてのガルバノミラー１９ａと、ガルバノミラー１９ａを振動自在に支持するねじり梁１９ｄと、ねじり梁１９ｄを介してガルバノミラー１９ａを振動自在に支持した枠体１９ｅとを有している。

図３（Ａ）は、ガルバノミラー１９ａをミラー面１９ｂと反対側から見た外観図であり、図３（Ｂ）は、ガルバノミラー１９ａの断面図である。

ガルバノミラー１９ａは、シリコン基板１００の一方の面にミラー面１９ｂが形成され、そのミラー面１９ｂはガルバノミラー１９ａの両側に一体化されているねじり梁１９ｄにより揺動（回転）可能に支持されている。

シリコン基板１００におけるミラー面１９ｂと反対側の面には、平面視形状が矩形状で横断面形状が截頭形状の凸部で構成された駆動部１０１が設けられている。

駆動部１０１は、振動素子の揺動（回転）を行わせる駆動方式の一つである電磁駆動方式に用いられるコイル１０２の設置部として設けられており、外周壁はシリコン基板１００の端部から凸部をなす駆動部１０１の頂上に至るまでの範囲の外寸が徐々に小さくなる傾斜面１９ｆとされ、内周壁は、シリコン基板１００側の中心部から凸部をなす駆動部１０１の頂上に至るまでの範囲の内寸が徐々に大きくなる傾斜面１９ｇとされている。内周壁は、駆動部１０１の肉厚を薄くする薄肉部１０６を形成している。

外周壁を構成する傾斜面１９ｆは、ミラー面１９ｂの表面に対して交わる方向に傾斜しているが、その傾斜角度（θ）は、これを形成する工法であるウェットエッチングに起因する５４．８°に設定されている。なお、傾斜面１９ｆは、ウェットエッチングにより成形される際に多少の表面粗さを持つ場合もあるが、本実施形態では、ミラー面１９ｂと違って後述するコイル１０２のパターン部を構成するだけであるので、多少の粗さを持つことは許容される。

傾斜面１９ｆは、例えば、シリコン基板におけるミラー面と反対側の面で直立する壁部を設けた場合と違ってコイル１０２の設置面積が大きく採れることになる。これにより、コイル１０２の巻き数も直立壁の場合よりも多くすることができる。しかも、シリコン基板１００における縦弾性係数を高める部分として用いることができるので、シリコン基板１００の曲げ剛性を高めて反りを抑制することができる。

傾斜面１９ｆには、電磁駆動方式に用いられるコイル１０２がパターン形成されるようになっており、その形成工程は図４および図５に示されている。

傾斜面１９ｆに設けられるコイル１０２は、図２において二点鎖線で示すように、駆動部１０１における傾斜面１９ｆの全周壁に連続して螺旋状に形成されるようになっている。

図４において、ウェットエッチングにより形成された傾斜面１９ｆ（図４（Ａ））には、コイル１０２を構成する導電性成膜材料としてアルミニウムがスパッタリングにより成膜され（図４（Ｂ））、その後レジストが塗布され（図４（Ｃ））、コイルパターンに応じたマスクＭを用いて露光（図４（Ｄ））および現像（図４（Ｅ））が行われ、コイルパターン以外の部分がエッチングにより除去され（図４（Ｆ））、レジスト除去によってコイルパターンが形成される（図４（Ｇ））。

一方、コイルの各端部は給電端子に接続される電路が必要となる。このため、図４（Ｇ）で示すコイルパターンが形成されると、これらコイルパターンの上層に位置する関係となる給電路パターンが図５に示す工程により形成される。

傾斜面１９ｆの表面に形成されるコイルパターンは、図３（Ａ）において符号１０２で示す部分に相当しており、このコイルパターンの上層に位置する電路は、図３（Ｂ）において符号１０２ａで示す部分に相当している。コイルパターンにおける他方の電路は、傾斜面１９ｆの表面に形成されるのと同時に形成されたパターンが用いられる。

図５において、レジスト除去により傾斜面１９ｆの表面にコイルパターンが形成されると（図５（Ｇ））、その上層に絶縁層としてのポリイミド層が設けられ（図５（Ｈ））、ポリイミド層上面にレジストが塗布され（図５（Ｉ））る。続いて、形成すべき電路に応じたマスクＭを用いて露光が行なわれ（図５（Ｊ））、現像処理によりレジストが除去され（図５（Ｋ））、エッチングにより給電路に相当する電路がコイルパターンの端部位置に形成され（図５（Ｌ））る。レジスト除去（図５（Ｍ））の後に、導電性材料であるアルミニウムがスパッタリングされて、コイルパターンの端部との間に電路が接続される（図５（Ｎ））。

図４（Ｄ）、図５（Ｊ）に示したようにマスクＭを用いて傾斜面１９ｆ上の露光を行なう場合は、図６に示すように、まず、フォトレジスト膜を形成してからマスクＭを位置決めし、露光される。この場合、１回の露光作業で露光可能な条件は、露光に用いられる投影レンズの焦点深度と、傾斜角度（θ）とに応じて決定される。

まず、１回の露光作業で露光可能な傾斜面１９ｆの高さは、用いる投影レンズの焦点深度によって決まる。たとえば、焦点深度を１００μｍとすると、傾斜面１９ｆの高さが１０μｍ以下のときに、１回の露光で露光作業が終了することとなる。また、１回の露光作業で露光可能な露光領域の長さ（Ｌ）は、焦点深度を１００μｍとすると、１００ｃｏｓθμｍとなる。

１回の露光作業で露光可能な領域は、合焦位置を中心として、対称となる。すなわち、高さに関しては、焦点深度を１００μｍとすると、合焦位置を中心として上下それぞれ５０μｍの範囲が露光可能な領域となり、長さに関しては、合焦位置を中心として左右それぞれＬ／２の範囲が露光可能な領域となる。そして、かかる条件を満たすとき、マスクパターンが露光領域である傾斜面１９ｆの全域に亘ってぼけなどを生じることなく正確に転写される。

以上のような工法により、コイルパターンの形成は、既存の半導体形成プロセスに用いられる工法を流用することができるので、特別な工法を用いることなく傾斜面１９ｆを対象とした電磁コイルの形成が可能となる。

このような工法により電磁コイルを形成された振動素子は、傾斜面１９ｆに位置する電磁コイルに隣接して配置された永久磁石（図示されず）に対する通電方向切換により、永久磁石との間で誘起される吸引力および反発力によって図６に示すように、ミラー面１９ｂが往復揺動（往復回転）することにより光源からの光を所定の方向に走査させることができる。

なお、傾斜面１９ｆは、図２に示したように、截頭形状の凸部を有する形態とすることに限らず、例えば、図７（Ａ）に示すように、ガルバノミラー１９ａの振動中心軸方向すなわちねじり梁１９ｄの軸方向においてガルバノミラー１９ａの一端側から他端側に向けて傾斜する１つの面でミラー面を形成するくさび形状であったり、図７（Ｂ）に示すように上述の形態において薄肉部を有していない台形形状、あるいは、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、図７（Ｂ）に示した形状を対象として頂部において平面を有しないようにその内部をえぐり取った薄肉の形状とすることも可能である。

なお、図７（Ａ）に示す形態の場合には、揺動（回転）中心軸に対して傾斜面１９ｆの中央部が一致する構成とすることで揺動（回転）時でのバランスを採るようにし、また、（Ｃ），（Ｄ）に示す構成の場合には、（Ｄ）に示す形状のように凹部を丸孔とすることで角部がない状態とすると角部での応力集中などによる断裂を防止して強度面で優れた結果が得られる。

いずれの場合においても、共振周波数に影響する質量を参考にしてその形態が設定される。また、内部に凹部を有する形態の場合には、コイルを外周壁ではなく内周壁に設けること、あるいは外周壁と内周壁とにそれぞれ設けることも可能である。このような構成とした場合には、図８に示した従来の構成と違って、ミラー面１９ｂの裏面という限られたスペースよりも大きいスペースに電磁コイルを設けることができるので、コイルの巻き数を適宜増加させたり太さを太くすることに制約を受けにくくすることができる。これにより、電磁誘導作用を増加させて振れ角を大きくすることにより走査範囲の増大化や高速走査が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上述した実施形態においては、ビームを先に水平走査系１９によって水平方向に走査し、その後に、垂直走査系２１によって垂直方向に走査する構成であったが、これに限らず、ビームを先に垂直走査系によって垂直方向に走査し、その後に、水平走査系によって水平方向に走査する構成であってもよい。

さらに上述した実施形態においては、上述したような振動素子、光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、振動素子、光走査装置によって１次方向及び２次方向に走査することで、画像を形成する画像形成装置を備え、前記画像を眼の網膜上に投影し、画像を表示する網膜走査型ディスプレイ（網膜走査型の画像表示装置の一例）について説明したが、これに限らず、例えば、眼の網膜に画像を直接的に投影しなくても、上述したような振動素子、光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、その振動素子、光走査装置によって１次方向及び２次方向に走査することで画像を形成する画像形成装置を備え、かかる画像をスクリーン上などに投影表示する光走査型の画像表示装置、ディスプレイ等（画像表示装置の一例）に本発明を採用してもよい。

また本発明を適用した振動素子、光走査装置は、レーザプリンタ等の画像形成装置内でレーザビームを走査する振動素子、光走査装置にも応用できる。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

本実施形態における画像表示装置としての網膜走査型の画像表示装置を示す概略構成図である。 本実施形態に用いられる振動素子の構成及びその作用を説明するための図である。 本実施形態に用いられる振動素子の構成を示す図であり、（Ａ）はミラー面と反対側から見た外観図、（Ｂ）は横断面図である。 本実施形態に用いられる振動素子における傾斜面へのコイル形成工程の手順を説明するための模式図である。 図４に示した工程により形成されたコイルを対象としてその上層に導電部を形成する工程の手順を説明するための模式図である。 本実施形態に用いられる振動素子の傾斜面を作成する際の、露光の焦点深度及び露光の有効範囲を説明するための模式図である。 本実施例に用いられる振動素子の斜面に関する別の例をそれぞれ示す図である。 振動素子の従来構成を説明するための図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は横断面図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
１９、２１ 光走査装置
１９ａ，２１ａ 振動部、ガルバノミラー
１９ｂ 斜面
１９ｄ ねじり梁
１９ｆ 斜面
２４ 瞳孔
１００ シリコン基板
１０１ 駆動部
１０２ コイル
１０５ 振動素子

Claims (14)

1. 反射面を備えた振動部と、
   前記振動部に設けられ前記振動部を振動させるためのコイルとを有し、
   前記振動部は、前記反射面の反対側に位置し前記反射面に交わる斜面を有し、
   前記コイルの少なくとも一部を、前記斜面に設けた振動素子。
2. 前記コイルが導電体薄膜であることを特徴とする請求項１記載の振動素子。
3. 前記導電体薄膜がエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項２記載の振動素子。
4. 前記斜面が、前記振動部の振動中心軸方向において前記振動部の一端側から他端側に向けて傾斜する１つの面で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動素子。
5. 前記斜面が、前記振動部の振動中心軸方向において前記振動部の中途に頂部を有する山形状をなす凸部の斜面によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動素子。
6. 前記凸部は截頭形状であることを特徴とする請求項５記載の振動素子。
7. 前記凸部の、前記コイルの非形成部に、前記凸部の肉厚を薄くする薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動素子。
8. 反射面を備えた振動部と、
   前記振動部に設けられ前記振動部を振動させるためのコイルとを有し、
   前記振動部は、前記反射面に交わる斜面を有し、
   前記コイルの少なくとも一部を、前記斜面に設けた振動素子の製造方法であって、
   前記斜面を、ウェットエッチングにより形成する振動素子の製造方法。
9. 前記コイルが導電体薄膜であり、前記導電体薄膜をエッチングにより形成することを特徴とする請求項８記載の振動素子の製造方法。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動素子を有し、前記振動部が前記反射面を搖動させることで光束を反射させて走査を行う光走査装置。
11. 請求項１０記載の光走査装置を備え、前記光走査装置により、画像信号に応じた光束を走査することで画像を形成する画像形成装置。
12. 請求項１０記載の光走査装置、又は、請求項１１記載の画像形成装置を備え、前記光走査装置により、画像信号に応じた光束を走査することで画像を形成し、前記画像を投影表示する光走査型画像表示装置である画像表示装置。
13. 前記画像を眼の網膜上に投影表示する網膜走査型画像表示装置であることを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
14. 観察者の頭部に搭載する頭部搭載型画像表示装置であることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の画像表示装置。

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