JP6565459B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

本発明は、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に関するものである。
特許文献１には、光を走査する光スキャナーが開示されている。特許文献１の光スキャナーは、ミラー面を有する可動部と、可動部を振動可能に支持する支持部と、を有し、可動部を振動させることで、ミラー面で反射した光を走査するようになっている。
特開２００８−１７０５６５号公報
また、特許文献１の光スキャナーでは、その表面に第１機能素子およびその配線が設けられており、裏面に第２機能素子およびその配線が設けられている。このような構成の光スキャナーにおいては、仮に、表面に別部材を加圧接合する必要が生じた場合には、加圧接合時の圧力によって第２機能素子およびその配線がダメージを受けるおそれがあり、反対に、裏面に別部材を加圧接合する必要が生じた場合には、加圧接合時の圧力によって第１機能素子およびその配線がダメージを受けるおそれがある。このように、特許文献１の光スキャナーは、別部材と加圧接合するのに不向きであるという問題がある。
本発明の目的は、加圧接合を行う際の配線へのダメージを低減することのできる光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
このような目的は、下記の発明により達成される。
本発明の光スキャナーは、可動部と、
前記可動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、
前記可動部の一方の面に接合された保持部と、
前記保持部に設けられ、光反射性を有する光反射部と、
前記支持部の前記保持部が設けられる面と反対の面側に設けられた配線と、
前記可動部の前記保持部が設けられる面と反対の面に設けられた突部と、を有し、
前記支持部と前記可動部と前記軸部とは同一基板から形成されていることを特徴とする。
このように、突部を設けることで、配線のみの突出を抑えることができ、加圧接合時の配線へのダメージを低減することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面および前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面は、同一面上に位置していることが好ましい。
これにより、加圧接合時の配線へのダメージをより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、前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面は、前記基板の断面視で、前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面と比較して前記基板から離れた位置に位置していることが好ましい。
これにより、加圧接合時の配線へのダメージをより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、前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面と前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面との前記可動部の厚さ方向での離間距離は、前記配線の厚さよりも小さいことが好ましい。
これにより、突部の過度な突出を防止することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記可動部と前記保持部は、接合部材を介して接合されていることが好ましい。
これにより、可動部と保持部を簡単かつ強固に接合することができる。
本発明の光スキャナーでは、前記突部と前記配線は、同一の成膜工程で形成されていることが好ましい。
これにより、突部の形成が容易となる。
本発明の画像表示装置は、本発明の光スキャナーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い画像表示装置が得られる。
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と、
前記光スキャナーを搭載し、観察者の頭部に装着されるフレームと、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高いヘッドマウントディスプレイが得られる。
本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成図である。 図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの平面図（上面図）である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 光スキャナーが有するセンサー部を示す平面図（下面図）である。 図４中のＢ−Ｂ線断面図である。 光スキャナーが有する突部および配線を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示すフローチャートである。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。 図２２に示す光スキャナーの平面図（下面図）である。 本発明の画像表示装置を適用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。 本発明のヘッドマウントプディスプレイを示す斜視図である。
以下、本発明の光スキャナー、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。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成図である。図２は、図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの平面図（上面図）である。図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図４は、光スキャナーが有するセンサー部を示す平面図（下面図）である。図５は、図４中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、光スキャナーが有する突部および配線を示す断面図である。図７は、図２に示す光スキャナーの製造方法を示すフローチャートである。図８ないし図２０は、それぞれ、図２に示す光スキャナーの製造方法を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
図１に示す画像表示装置１は、スクリーン、壁面などの対象物１０に描画用のレーザーＬＬを二次元的に走査することで画像を表示する装置である。
このような画像表示装置１は、描画用のレーザーＬＬを出射する光源ユニット２と、光源ユニット２から出射されたレーザーＬＬを走査する２つの光スキャナー３と、を有する。また、２つの光スキャナー３は、レーザーＬＬの走査方向（後述する軸Ｊ１）が直交するように配置されている。そして、例えば、一方の光スキャナー３がレーザーＬＬを水平方向に走査し、次いで、他方の光スキャナー３がレーザーＬＬを垂直方向に走査することで、対象物１０に二次元画像を表示するようになっている。
≪光源ユニット≫
光源ユニット２は、図１に示すように、赤色、緑色、青色、各色のレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを有する光源部と、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを駆動する駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから出射されたレーザー光を平行光化するコリメータレンズ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと、光合成部２３と、集光レンズ２６と、を有する。
レーザー光源２１Ｒは、赤色光を射出し、レーザー光源２１Ｇは、緑色光を射出し、レーザー光源２１Ｂは、青色光を射出する。これら３色の光を用いることで、フルカラーの画像を表示することができる。なお、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ等を用いることができる。
駆動回路２２Ｒは、レーザー光源２１Ｒを駆動し、駆動回路２２Ｇは、レーザー光源２１Ｇを駆動し、駆動回路２２Ｂは、レーザー光源２１Ｂを駆動する。これら駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、図示しない制御部によって独立して駆動が制御される。駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂにより駆動されたレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから射出された３つのレーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂによって平行光化されて光合成部２３に入射する。
光合成部２３は、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの光を合成する。光合成部２３は、３つのダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを有する。ダイクロイックミラー２３Ｒは、赤色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー２３Ｇは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー２３Ｂは、赤色光および緑色光を透過させると共に青色光を反射する機能を有する。
このようなダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂによって、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光が合成される。この際、制御部によってレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから出射される光の強度をそれぞれ独立して変調することで、所定の色の描画用のレーザーＬＬ（光）が生成される。このようにして生成されたレーザーＬＬは、集光レンズ２６によって所望のＮＡ（開口数）に変更された後、光スキャナー３に導かれる。
以上、光源ユニット２について説明したが、この光源ユニット２の構成としては、レーザーＬＬを生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。
≪光スキャナー≫
光スキャナー３は、図１に示すように、軸Ｊ１まわりに揺動可能な光反射面３５１を有し、この光反射面３５１でレーザーＬＬを反射することで、レーザーＬＬを一次元走査する。以下、光スキャナー３について詳細に説明する。なお、以下では、静止状態の光反射面３５１の法線方向から見た平面視を単に「平面視」とも言う。
光スキャナー３は、図２および図３に示すように、可動部３１と、可動部３１を軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する弾性変形可能な軸部３２１、３２２と、軸部３２１、３２２を支持する支持部３３と、可動部３１の上面に固定された保持部３４と、を有する構造体３０と、保持部３４に保持された光反射部３５と、可動部３１の揺動角度（傾き）を検知するセンサー部３７と、可動部３１に設けられた突部３８と、可動部３１を軸Ｊ１まわりに揺動させる駆動部３９と、を有する。
可動部３１は、板状をなしている。このような可動部３１の平面視での形状は、特に限定されないが、本実施形態では円形となっている。
軸部３２１、３２２は、可動部３１の平面視で、可動部３１に対して互いに反対側に配置されている。また、軸部３２１、３２２は、それぞれ、軸Ｊ１に沿って延在し、その一端部が可動部３１に接続され、他端部が支持部３３に接続されている。これら軸部３２１、３２２は、可動部３１を軸Ｊ１まわりに揺動可能に支持し、可動部３１の軸Ｊ１まわりの揺動に伴って捩れ変形する。なお、軸部３２１、３２２の形状は、可動部３１を軸Ｊ１まわりに揺動可能に支持することができれば、本実施形態の形状に限定されない。
支持部３３は、枠状をなし、平面視で、可動部３１および軸部３２１、３２２を囲むように配置されている。言い換えると、支持部３３の内側に、可動部３１および軸部３２１、３２２が配置されている。そして、支持部３３は、軸部３２１、３２２と接続され、軸部３２１、３２２を支持している。なお、支持部３３の形状は、特に限定されず、例えば、軸部３２１を支持する部分と、軸部３２２を支持する部分とが分離していてもよい。また、支持部３３は、可動部３１および軸部３２１、３２２よりも厚く形成されていてもよい。
保持部３４は、図３に示すように、可動部３１の上面に接合されている。また、保持部３４は、基部３４１と、基部３４１と可動部３１との間に位置し、基部３４１と可動部３１とを連結する連結部３４２と、を有する。このような保持部３４は、金属膜で構成された接合部材４４を介した加圧接合によって可動部３１と接合されている。このように接合部材４４を介して保持部３４と可動部３１とを加圧接合することで、これらをより強固に接合することができる。なお、保持部３４と接合部材４４との間または可動部３１と接合部材４４との間にＴｉ等で構成される密着層を設けることでより強固に保持部３４と接合部材４４とを接合することもできる。
また、基部３４１は、可動部３１および軸部３２１、３２２に対して板厚方向に離間すると共に、基部３４１の平面視で、軸部３２１、３２２と重なって設けられている。言い換えると、基部３４１と可動部３１との間に連結部３４２が設けられ、基部３４１の平面視で、連結部３４２および軸部３２１、３２２の少なくとも一部は基部３４１に覆われている。このような基部３４１の上面には光反射部３５が保持されている。光反射部３５は、光反射性を有し、その表面がレーザーＬＬを反射する光反射面３５１となっている。そのため、光反射面３５１に入射したレーザーＬＬは、光反射面３５１で反射され、光反射面３５１の姿勢に応じた方向へ走査される。このような光反射部３５は、例えば、アルミニウム等の金属膜によって構成することができる。
このように、保持部３４を設けて、保持部３４に光反射部３５を配置することで、次のような効果を発揮することができる。すなわち、このような構成にすれば、可動部３１に光反射部３５を設ける必要がなくなるため、可動部３１を小さくでき、その分、軸部３２１、３２２の間の距離を短くすることができる。そのため、光スキャナー３を小型化することができる。また、基部３４１が軸部３２１、３２２に対して板厚方向にずれている（板厚方向に離間して設けられている）ため、軸部３２１、３２２の捩じれ変形を阻害することなく、基部３４１を大きくすることができ、その分、光反射面３５１を大きくすることができる。このように、保持部３４を設けることで、光反射面３５１を大きくしつつ、光スキャナー３の小型化を図ることができる。
以上、構造体３０について説明した。ここで、構造体３０のうち、可動部３１、軸部３２１、３２２および支持部３３は、例えば、Ｓｉ基板４１をエッチングすることで一体的に形成することができる。なお、本実施形態では、Ｓｉ基板４１の下面に絶縁層４２が設けられている。この絶縁層４２は、主に、後述するセンサー部３７の配線３７５や端子３７６の絶縁性を確保するために設けられる。なお、絶縁層４２を含めてＳｉ基板４１としてもよい。
また、構造体３０のうち、保持部３４は、例えば、ＳＯＩ基板４３［第１のＳｉ層（デバイス層）４３１と、ＳｉＯ２層（ボックス層）４３２と、第２のＳｉ層（ハンドル層）４３３とがこの順に積層した基板］をエッチングすることで形成することができる。具体的には、保持部３４の基部３４１を第１のＳｉ層４３１から形成し、連結部３４２をＳｉＯ２層４３２および第２のＳｉ層４３３から形成することで形成することができる。そして、連結部３４２と可動部３１とを接合部材４４を介して接合することで構造体３０が得られる。ただし、構造体３０の各部の構成材料や形成方法は、これに限定されない。
駆動部３９は、図３に示すように、可動部３１の下面（正確には突部３８の下面）に設けられた永久磁石３９１と、永久磁石３９１に対向配置され、永久磁石３９１に作用する磁界を発生させるコイル３９２と、を有する。また、永久磁石３９１は、平面視にて、軸Ｊ１の一方側にＳ極が位置し、他方側にＮ極が位置するように配置されている。このような永久磁石３９１としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような駆動部３９では、コイル３９２に交番電圧を印加することで、可動部３１を軸Ｊ１まわりに揺動させることができる。
ここで、２つの光スキャナー３のうちの水平走査用光スキャナー３’については、可動部３１を共振駆動で揺動させることが好ましい。これにより、可動部３１の軸Ｊ１まわりの揺動角を大きくすることができる。なお、共振駆動の周波数としては、特に限定されないが、例えば、１０〜４０ｋＨｚ程度であるのが好ましい。一方、垂直走査用光スキャナー３”については、可動部３１を非共振駆動させることが好ましい。非共振駆動の周波数としては、特に限定されないが、例えば、３０〜１２０Ｈｚ程度（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。
可動部３１の揺動角度を検知するセンサー部３７は、図４および図５に示すように、軸部３２１の下面（保持部３４と反対側の面）であって、支持部３３との接続部に設けられている。センサー部３７を軸部３２１の下面に設けることで、センサー部３７の形成が容易となる。
また、センサー部３７は、ピエゾ抵抗部３７１と、ピエゾ抵抗部３７１に接続された配線３７５と、各配線３７５に接続された端子３７６と、を有している。ピエゾ抵抗部３７１は、軸部３２１の捩じれ変形に伴って抵抗値が変化するため、ピエゾ抵抗部３７１の抵抗値変化から軸部３２１の捩じれ量を検知することができ、さらに、軸部３２１の捩じれ量から可動部３１の軸Ｊ１まわりの揺動角度を検知することができる。
ピエゾ抵抗部３７１は、前述したＳｉ基板４１の下面にリン、ボロン等のＳｉに対する不純物をドープ（拡散または注入）することで形成することができる。また、配線３７５および端子３７６は、絶縁層４２上に配置された金属膜をパターニングすることで形成することができる。
なお、センサー部３７の構成は、可動部３１の揺動角度を検知することができれば、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗部３７１を４つ配置し、これらでブリッジ回路（ホイートストーンブリッジ回路）を形成した構成であってもよい。
突部３８は、図３および図６に示すように、可動部３１の下面（保持部３４と反対側の面）に設けられている。この突部３８は、センサー部３７が有する配線３７５や端子３７６を製造時に加わる圧力から保護する機能を有する。なお、このような突部３８の機能については、後述する光スキャナー３の製造方法において詳細に説明する。
図６に示すように、突部３８の下面（突部３８の構造体３０と接する面と反対側の面。言い換えると、Ｓｉ基板４１に設けられた絶縁層４２と接する面と反対側の面）３８１は、配線３７５や端子３７６の上面（構造体３０と接する側の面。言い換えると、Ｓｉ基板４１に設けられた絶縁層４２と接する面）３７５１、３７６１よりも下側（構造体３０と接する面と反対側。言い換えると、Ｓｉ基板４１に設けられた絶縁層４２と接する面と反対側の面）に位置している。さらに、突部３８の下面３８１は、配線３７５や端子３７６の下面（構造体３０と接する面と反対側の面。言い換えると、Ｓｉ基板４１に設けられた絶縁層４２と接する面と反対側の面）３７５２、３７６２とほぼ同一面上に位置している。
このような突部３８は、絶縁層４２上に配置された金属膜をパターニングすることで、配線３７５や端子３７６と一括して形成される。このように、配線３７５および端子３７６と同じ金属膜から突部３８を形成することで、突部３８の形成が容易となる。
ただし、突部３８の構成としては、特に限定されず、例えば、配線３７５や端子３７６と一括して形成されておらず、また、配線３７５や端子３７６と構成材料が異なっていてもよい。ただし、突部３８の構成材料としては、特に限定されないが、配線３７５や端子３７６と同等またはそれ以上のヤング率を有する材料であることが好ましい。これにより、突部３８を十分に硬くすることができる。
以上、光スキャナー３の構造について説明した。
次に、光スキャナー３の製造方法について図７ないし図２０に基づいて説明する。光スキャナー３の製造方法は、図７に示すように、第１の形成工程と、第２の形成工程と、接合工程と、を有する。
≪第１の形成工程≫
まず、図８に示すように、第１のＳｉ層４３１、ＳｉＯ２層４３２および第２のＳｉ層４３３がこの順に積層されたＳＯＩ基板４３を用意する（工程１）。次に、図９に示すように、第１のＳｉ層４３１をエッチング（ウェットエッチング、ドライエッチング等）によりパターニングすることで基部３４１を形成し、第２のＳｉ層４３３およびＳｉＯ２層４３２をエッチングによりパターニングすることで連結部３４２を形成する（工程２）。これにより、保持部３４が得られる。次に、図１０に示すように、基部３４１上にＡｌ膜を成膜することで光反射部３５を形成する（工程３）。
なお、工程３の順番は特に限定されず、工程２に先立って行ってもよいし、これよりも後（例えば、接合工程よりも後）に行ってもよい。
≪第２の形成工程≫
まず、図１１に示すように、Ｓｉ基板４１を用意する（工程４）。次に、図１２に示すように、Ｓｉ基板４１をエッチングによりパターニングすることで、可動部３１、軸部３２１、３２２および支持部３３を形成する（工程５）。次に、図１３に示すように、Ｓｉ基板４１の下面であって、軸部３２１の支持部３３との接続部にリン、ボロン等をドープしてピエゾ抵抗部３７１を形成する（工程６）。
次に、図１４に示すように、Ｓｉ基板４１の下面に絶縁層４２を成膜する（工程７）。この絶縁層４２としては、特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ２層とＳｉＮ層の積層体で構成することができる。なお、この絶縁層４２は、ピエゾ抵抗部３７１と重なる位置に貫通孔（ビアホール）を有している。
次に、図１５に示すように、絶縁層４２上に金属膜６を成膜する（工程８）。この金属膜６としては、特に限定されず、例えば、Ｃｒ層からなる下地層にＡｕ層を積層した積層体とすることができる。次に、金属膜６をエッチングによりパターニングすることで、図１６に示すように、突部３８、配線３７５および端子３７６を形成する（工程９）。このように、金属膜６から突部３８、配線３７５および端子３７６を一括で形成することで、容易に、これらの下面をほぼ同一面に位置させることができる。
なお、工程５は、工程９の後に行ってもよい。すなわち、センサー部３７を形成した後に、可動部３１、軸部３２１、３２２および支持部３３を形成してもよい。また、工程５は、次の接合工程の後に行ってもよい。すなわち、Ｓｉ基板４１とＳＯＩ基板４３を接合した後に、可動部３１、軸部３２１、３２２および支持部３３を形成してもよい。
≪接合工程≫
まず、図１７に示すように、可動部３１の上面（突部３８と反対側の面）に接合部材としての金属膜４４１を成膜し、連結部３４２の下面（基部３４１と反対側の面）にも接合部材としての金属膜４４２を成膜する。なお、これら金属膜４４１、４４２としては、可動部３１と連結部３４２とを接合することができれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ層からなる下地層にＡｕ層を積層した積層体とすることができる。また、単層のＡｌ層としてもよい。
次に、図１８に示すように、下部ステージ７１にＳｉ基板４１を載置し、上部ステージ７２にＳＯＩ基板４３（保持部３４）を載置する。そして、図１９に示すように、加熱しながら下部ステージ７１および上部ステージ７２でＳｉ基板４１およびＳＯＩ基板４３を押圧することで、可動部３１と連結部３４２とを金属膜４４１、４４２を介して加圧接合する。これにより、構造体３０が得られる。そして、さらに、図２０に示すように、可動部３１の下面に永久磁石３９１を設け、永久磁石３９１と対向するようにコイル３９２を配置することで、光スキャナー３が得られる。
本発明では、可動部３１の下面に突部３８が設けられているため、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際に受ける圧力の少なくとも一部を突部３８で受け止めることができ、配線３７５や端子３７６が受ける圧力を小さくすることができる。そのため、配線３７５や端子３７６の潰れを抑制することができる。これにより、潰れることによる配線３７５の抵抗値上昇や破損（断線）、潰れて拡がることによる隣り合う配線３７５同士の接触（短絡）等を抑制することができ、センサー部３７の故障を抑制することができる。
また、突部３８を設けることで、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際に、可動部３１を下側から支えることができ、可動部３１と連結部３４２に十分に圧力を加えることができるため、これらをより確実にかつ強固に接合することができる。そのため、機械的強度に優れた光スキャナー３を製造することができる。
なお、本実施形態では、突部３８の下面３８１は、配線３７５および端子３７６の下面３７５２、３７６２と同一面上に位置しているが、突部３８の下面３８１は、配線３７５および端子３７６の下面３７５２、３７６２よりも上方（構造体３０側）に位置していてもよい。このような構成によっても、突部３８がない場合と比較すれば、十分に上記の効果を発揮することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置について説明する。
図２１は、本発明の第２実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。
以下、第２実施形態の画像表示装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態の画像表示装置は、光スキャナーの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図２１に示す光スキャナー３では、突部３８は、配線３７５や端子３７６よりも厚く形成されている。そのため、突部３８の下面３８１は、配線３７５や端子３７６の下面３７５２、３７６２よりも下側（下面３７５２、３７６２よりも構造体３０から離れた位置）に位置している。
このような構成とすることで、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際（可動部３１と連結部３４２とを加圧接合する際）に配線３７５や端子３７６が受ける圧力をより小さくすることができる。そのため、配線３７５や端子３７６の潰れを抑制することができる。また、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際に、突部３８によって可動部３１を下側からより効果的に支えることができ、可動部３１と連結部３４２に十分に圧力を加えることができるため、これらをより確実にかつ強固に接合することができる。
なお、突部３８の下面３８１と配線３７５および端子３７６の下面３７５２、３７６２との可動部３１の厚さ方向での離間距離Ｄとしては、特に限定されないが、配線３７５や端子３７６の厚さｔよりも小さいことが好ましい。すなわち、Ｄ＞ｔの関係を満足することが好ましい。このような関係を満足することで、突部３８の下方への過度な突出を防止することができ、例えば、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際（可動部３１と連結部３４２とを加圧接合する際）のＳｉ基板４１の撓みや反りを抑制することができる。そのため、Ｓｉ基板４１の変形や破損を効果的に抑制することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置について説明する。
図２２は、本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。図２３は、図２２に示す光スキャナーの平面図（下面図）である。なお、説明の便宜上、図２２および図２３ではセンサー部３７の図示を省略している。
以下、第３実施形態の画像表示装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態の画像表示装置は、光スキャナーの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図２２および図２３に示す光スキャナー３では、駆動部３９が有する永久磁石３９１とコイル３９２の配置が前述した第１実施形態と逆になっている。すなわち、可動部３１の下面にコイル３９２が配置され、このコイル３９２と対向して永久磁石３９１が配置されている。コイル３９２は、可動部３１の外周に沿って配置されており、このコイル３９２の内側に突部３８が設けられている。また、コイル３９２は、軸部３２１、３２２および支持部３３の下面に配置された配線３９３を介して支持部３３の下面に配置された端子３９４に接続されている。
このような構成とすることで、下部ステージ７１および上部ステージ７２で押圧される際（可動部３１と連結部３４２とを加圧接合する際）にコイル３９２、配線３９３および端子３９４が受ける圧力をより小さくすることができる。そのため、コイル３９２、配線３９３および端子３９４の潰れを抑制することができ、駆動部３９の故障を抑制することができる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るヘッドアップディスプレイについて説明する。
図２４は、本発明の画像表示装置を適用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。
図２４に示すように、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１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、時刻、方位、速度、外気温、天候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。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイについて説明する。
図２５は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
図２５に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３００は、観察者の頭部に装着されるフレーム３１０と、フレーム３１０に搭載された画像表示装置１とを有している。そして、画像表示装置１により、フレーム３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部（光反射層）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（景色）に画像表示装置１からの情報を重ねて使用することができる。また、表示部３２０は、入射した光の少なくとも一部を反射すればよく、例えば、ホログラム素子、ハーフミラーなどを用いることができる。
以上、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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る。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、光スキャナーとしてレーザーを１次元（軸Ｊ１まわり）に走査可能な構成について説明したが、光スキャナーの構成としては、これに限定されない。例えば、光スキャナーは、所謂「ジンバル型」をなし、第１の軸と第１の軸に直交する第２の軸の両軸まわりに揺動可能であり、光を二次元的に走査可能な構成となっていてもよい。
１…画像表示装置、１０…対象物、２…光源ユニット、２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ…レーザー光源、２２Ｂ、２２Ｇ、２２Ｒ…駆動回路、２３…光合成部、２３Ｂ、２３Ｇ、２３Ｒ…ダイクロイックミラー、２４Ｂ、２４Ｇ、２４Ｒ…コリメータレンズ、２６…集光レンズ、３…光スキャナー、３’…水平走査用光スキャナー、３”…垂直走査用光スキャナー、３０…構造体、３１…可動部、３２１、３２２…軸部、３３…支持部、３４…保持部、３４１…基部、３４２…連結部、３５…光反射部、３５１…光反射面、３７…センサー部、３７１…ピエゾ抵抗部、３７５…配線、３７５１…上面、３７５２…下面、３７６…端子、３７６１…上面、３７６２…下面、３８…突部、３８１…下面、３９…駆動部、３９１…永久磁石、３９２…コイル、３９３…配線、３９４…端子、４１…Ｓｉ基板、４２…絶縁層、４３…ＳＯＩ基板、４３１…第１のＳｉ層、４３２…ＳｉＯ２層、４３３…第２のＳｉ層、４４…接合部材、４４１…金属膜、４４２…金属膜、６…金属膜、７１…下部ステージ、７２…上部ステージ、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、２２０…フロントガラス、３００…ヘッドマウントディスプレイ、３１０…フレーム、３２０…表示部、Ｄ…離間距離、Ｊ１…軸、ＬＬ…レーザー

Claims (8)

  1. 可動部と、
    前記可動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、
    前記可動部の一方の面に接合された保持部と、
    前記保持部に設けられ、光反射性を有する光反射部と、
    前記支持部の前記保持部が設けられる面と反対の面側に設けられた配線と、
    前記可動部の前記保持部が設けられる面と反対の面に設けられた突部と、を有し、
    前記支持部と前記可動部と前記軸部とは同一基板から形成され、
    前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面および前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面は、同一面上に位置していることを特徴とする光スキャナー。
  2. 前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面は、前記基板の断面視で、前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面と比較して前記基板から離れた位置に位置している請求項１に記載の光スキャナー。
  3. 可動部と、
    前記可動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、
    前記可動部の一方の面に接合された保持部と、
    前記保持部に設けられ、光反射性を有する光反射部と、
    前記支持部の前記保持部が設けられる面と反対の面側に設けられた配線と、
    前記可動部の前記保持部が設けられる面と反対の面に設けられた突部と、を有し、
    前記支持部と前記可動部と前記軸部とは同一基板から形成され、
    前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面は、前記基板の断面視で、前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面と比較して前記基板から離れた位置に位置し、
    前記突部の前記基板と接合する面と反対側の面と前記配線の前記基板と接合する面と反対側の面との前記可動部の厚さ方向での離間距離は、前記配線の厚さよりも小さいことを特徴とする光スキャナー。
  4. 前記可動部と前記保持部は、接合部材を介して接合されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光スキャナー。
  5. 前記突部と前記配線は、同一の成膜工程で形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光スキャナー。
  6. 可動部と、
    前記可動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、
    前記可動部の一方の面に接合された保持部と、
    前記保持部に設けられ、光反射性を有する光反射部と、
    前記支持部の前記保持部が設けられる面と反対の面側に設けられた配線と、
    前記可動部の前記保持部が設けられる面と反対の面に設けられた突部と、を有し、
    前記支持部と前記可動部と前記軸部とは同一基板から形成され、
    前記突部と前記配線は、同一の成膜工程で形成されていることを特徴とする光スキャナー。
  7. 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を有することを特徴とする画像表示装置。
  8. 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と、
    前記光スキャナーを搭載し、観察者の頭部に装着されるフレームと、を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
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