WO2010113602A1

WO2010113602A1 - 光スキャナ

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Publication number: WO2010113602A1
Application number: PCT/JP2010/053889
Authority: WO
Inventors: 中嶋和浩; 冨田勲
Original assignee: ブラザー工業株式会社
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2010-10-07
Also published as: JP2010237519A

Abstract

　光スキャナ１は、反射ミラー２と、可動梁３ａ、３ｂと、駆動部４ａ～４ｄと、固定部５と、延出部６ａ～６ｄとを備えている。反射ミラー２は、揺動軸線ＡＸの回りに揺動可能で、入射した光束を反射して、走査する反射面７を備える。可動梁３ａ、３ｂは、第１梁部８ａ、８ｂと、第２梁部９ａ～９ｄとから構成される。延出部６ａ～６ｄは、各々、反射面７に平行な面上で、且つ揺動軸線ＡＸに垂直な方向、即ちＸ軸方向において、第１梁部８ａ、８ｂと、第２梁部９ａ～９ｄとが連結する梁連結部分ＣＰの両側から延出する。

Description

光スキャナ

　本開示は、レーザプリンタや投影型表示装置などに用いられる光スキャナに関する。

　従来、小型の光スキャナとして、ＭＥＭＳミラーが使用されている。例えば、特許文献１には、図１２に示されるような、ＭＥＭＳミラーを用いた光スキャナが開示されている。図１２において、光スキャナ１０１は、振動体１０５とベース台１０２とで構成される。

　振動体１０５は、ミラー部１０６と、一対の支持梁１０７ａ、１０７ｂと、一対の二股梁１０８ａ、１０８ｂと、固定部１０９と、圧電体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと、を備える。ミラー部１０６は、入射した光を反射する反射面を有する。支持梁１０７ａと支持梁１０７ｂとは、ミラー部１０６を挟んで互いに対向するように、ミラー部１０６に連結される。二股梁１０８ａと二股梁１０８ｂとは、支持梁１０７ａ、１０７ｂの端部に各々連結される。二股梁１０８ａと二股梁１０８ｂとは、二股に分かれ、固定部１０９に連結される。固定部１０９は、ミラー部１０６と、一対の支持梁１０７ａ、１０７ｂと、一対の二股梁１０８ａ、１０８ｂとの周囲を囲む、枠状の構造である。圧電体１１０ａ、１１０ｂは、二股梁１０８ａと固定部１０９とに跨って備えられ、圧電体１１０ｃ、１１０ｄは二股梁１０８ｂと固定部１０９とに跨って備えられる。圧電体１１０ａ、１１０ｂと圧電体１１０ｃ、１１０ｄとは、電圧が印加されることで分極し、各々二股梁１０８ａ、１０８ｂの長手方向に伸縮する。圧電体１１０ａ、１１０ｂと圧電体１１０ｃ、１１０ｄとの伸縮によって、二股梁１０８ａ、１０８ｂは、振動体１０５の厚み方向へ撓む。二股梁１０８ａ、１０８ｂの撓みが、二股梁１０８ａ、１０８ｂ、支持梁１０７ａ、１０７ｂ、及びミラー部１０６の揺動を引き起こす。

　ベース台１０２は、一対の支持部１０３ａ、１０３ｂと、凹部１０４とを備える。支持部１０３ａと支持部１０３ｂとは、固定部１０９に接着される。凹部１０４は、支持部１０３ａと支持部１０３ｂとの間に形成される。凹部１０４は、ミラー部１０６が揺動する空間を確保するために、支持部１０３ａと支持部１０３ｂとに対して、振動体１０５から離間する方向に陥没している。

　また、特許文献２では、上記のような光スキャナにおいて、支持梁１０７ａ、１０７ｂと二股梁１０８ａ、１０８ｂとから構成される梁のうち、ミラー部１０６に近い部分を厚く、圧電体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄに近い部分を薄くする構成が開示されている。換言すれば、厚い部分と薄い部分との連結部において、ステップ状の部分、又はテーパ状の部分が形成されることになる。この構成によれば、ミラー部１０６の変形を抑え、且つ、圧電体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの動きを、二股梁１０８ａ、１０８ｂに伝えやすくなるとされている。

特開２００３－５７５８６号公報特開２００６－１３０５９８号公報

　しかしながら、梁の一部にステップ状の部分、又はテーパ状の部分を有する光スキャナは、揺動中に梁のステップ状の部分、又はテーパ状の部分に応力が集中する。そのため、ステップ状の部分、又はテーパ状の部分が破損しやすいという問題があった。

　本開示は、光スキャナの梁の一部に形成されたステップ状の部分、又はテーパ状の部分にかかる応力集中を軽減することが可能な光スキャナを提供すること目的とする。

　本開示の一側面によれば、入射した光束を反射する反射面を有し、揺動軸線の回りに揺動可能なミラー部と、前記ミラー部に連結する第１梁部と、前記第１梁部に連結する第２梁部と、を有する可動梁と、前記第２梁部に対して連結される固定部と、前記第２梁部と前記固定部とに跨って設けられ、前記可動梁を振動させる駆動部とを備え、前記第２梁部は、前記第２梁部の前記反射面に直交する方向における厚さが前記第１梁部の前記前記反射面に直交する方向の厚さよりも小さくなるように形成され、前記可動梁は、前記第１梁部と前記第２梁部とが連結する梁連結部分から、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向に延出する延出部を有する光スキャナを得ることができる。

　このような光スキャナによれば、梁連結部分に応力が集中することを軽減することができる。従って、梁連結部分の破損を防ぐことができる。

　本開示の他の側面によれば、前記延出部は、前記梁連結部分の両側から、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向に延出する光スキャナを得ることができる。

　このような光スキャナによれば、第１梁部と第２梁部との梁連結部分の片側から、延出部が前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向に延出する場合と比較し、梁連結部分に応力が集中することをより軽減することができる。

　本開示のさらに他の側面によれば、前記延出部はさらに、前記第２梁部に接続され、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向の幅が前記ミラー部から離間するに従い狭くなるテーパ部分を有する光スキャナを得ることができる。

　このような光スキャナによれば、揺動軸線に垂直な方向における幅が前記ミラー部から離間するに従い狭くなるテーパ部分が設けられることによって、急激な形状変化による応力集中を抑止することができる。

　本開示のさらに他の側面によれば、前記第１梁部は、前記ミラー部に連結するミラー支持梁と、前記ミラー支持梁に連結され、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向において、前記ミラー支持梁の両側に延出する延出梁と、前記延出梁の両端の各々に連結し、前記揺動軸線に沿い且つ前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の連結梁とを有し、前記第２梁部は、前記一対の連結梁の各々に連結し、前記揺動軸線に沿い且つ前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の平行梁を有し、一対の前記可動梁が、前記ミラー部を挟んだ両側に設けられる光スキャナを得ることができる。

　このような光スキャナによれば、梁連結部分に応力が集中することをより軽減することができる。従って、この梁連結部分の破損を防ぐことができる。

　さらに、このような光スキャナにおいて、一対の連結梁を介して一対の平行梁が、延出梁に連結される。換言すれば、一対の平行梁同士が、互いに離間された状態で配置される。一対の平行梁同士が離間されることによって、換言すれば一対の平行梁の間に間隔が設けられることで、低い駆動電圧で所望の振れ角を得ることができる。駆動電圧が低くなる理由として、一対の平行梁の間に間隔が設けられることで、光スキャナの揺動時に揺動軸線を中心とする大きなトルクが一対の平行梁にかかることが考えられる。一方、一対の平行梁の間に間隔が設けられると、大きなトルクがかかる分、梁連結部分にかかる応力は増大する。しかし、このような光スキャナにおいては、延出部が設けられているので、梁連結部分に応力が集中することは防止される。

本発明の一実施形態に係る光スキャナ１の斜視図である。上記光スキャナ１の部分拡大斜視図である。上記光スキャナ１の部分拡大平面図である。上記光スキャナ１の部分拡大平面図である。図４に示した光スキャナ１のＡ－Ａ線に従う断面図である。図４に示した光スキャナ１のＢ－Ｂ線に従う断面図である。本実施形態に係る駆動部４ａ～４ｄの構成を説明するための説明図である。上記光スキャナ１の揺動を説明するための説明図である。本実施形態に係る延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅と梁連結部分ＣＰにかかる応力との関係を示すグラフである。本実施形態に係る延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅と光スキャナ１の共振周波数との関係を示すグラフである。本実施形態に係る構造体の製造工程を示す図である。上記光スキャナ１の網膜走査ディスプレイ２０１における使用例を示す図である。従来の光スキャナ１０１を示す図である。

　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

[光スキャナ外観]
図１に示すように、光スキャナ１は、反射ミラー２と、可動梁３ａ、３ｂと、駆動部４ａ～４ｄと、固定部５とを備えている。なお、反射ミラー２と、可動梁３ａ、３ｂと、駆動部４ａ～４ｄと、固定部５とは、図示しないベース台上に配置される。可動梁３ａ、３ｂと固定部５とは、ウェットエッチングにより一体成形される。

　反射ミラー２は、入射した光束を反射する反射面７を備える。反射ミラー２が揺動軸線ＡＸの回りに揺動されることで、反射面７に入射された光束は、走査される。以後、簡略化のため、光スキャナ１の静止時の、反射面７に沿い且つ揺動軸線ＡＸに交わる方向をＸ軸とし、反射面７に沿い且つ揺動軸線ＡＸに交わる方向をＹ軸とし、反射面７に交わる方向をＺ軸として定義する。図１に示される本実施形態においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の具体的な例として、Ｘ軸は反射面７に平行且つ揺動軸線ＡＸに垂直に、Ｙ軸は反射面７に平行且つ揺動軸線ＡＸに平行に、Ｚ軸は反射面７に垂直に、それぞれ定義される。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向の定義は、他の図面においても共通する。

　可動梁３ａ、３ｂは、反射ミラー２を挟んで互いに対向するように、反射ミラー２に連結している。可動梁３ａ、３ｂは、固定部５に向けて二股に分かれる形状をしている。可動梁３ａは、第１梁部８ａと、第２梁部９ａ、９ｂと、延出部６ａ、６ｂとから構成される。可動梁３ｂは、第１梁部８ｂと、第２梁部９ｃ、９ｄと、延出部６ｃ、６ｂとから構成される。可動梁３ａと可動梁３ｂとは、反射ミラー２に対して対称な形状である。そのため、以下では可動梁３ａの説明を行い、可動梁３ｂの説明は省略される。

　第１梁部８ａは、反射ミラー２と、第２梁部９ａ、９ｂとに連結する。第２梁部９ａ、９ｂは、固定部５に連結する。第１梁部８ａ及び第２梁部９ａ、９ｂのＺ軸方向の厚さは、それぞれ９７～１０３（μｍ）及び４４～４８（μｍ）である。即ち、第２梁部９ａ、９ｂのＺ軸方向の厚さは、第１梁部８ａのＺ軸方向の厚さより小さい。第２梁部９ａ、９ｂのＺ軸方向の厚さを第１梁部８ａのＺ軸方向の厚さより小さくすることで、反射ミラー２及び第１梁部８ａにおける剛性が確保されると共に、駆動部４ａ、４ｂの動きが第２梁部９ａ～９ｄに伝わりやすくなる。後述するように、第１梁部８ａと第２梁部９ａ、９ｂとは、ウェットエッチングにより一体成形される。ウェットエッチングの際に、第２梁部９ａ、９ｂのＺ軸方向の厚さが、第１梁部８ａのＺ軸方向の厚さより小さくなるように、第１梁部８ａと第２梁部９ａ、９ｂとの間は、図１に示すようにテーパ状に形成される。

　延出部６ａ、６ｂは、Ｘ軸方向において、第１梁部８ａと、第２梁部９ａ、９ｂとが連結する梁連結部分ＣＰの両側から延出する。「梁連結部分ＣＰから延出する」とは、少なくとも梁連結部分ＣＰを含む位置から延出することを意味する。この場合、梁連結部分ＣＰを含む位置のみから延出する状態はもちろん、梁連結部分ＣＰとその周囲を含んで延出する状態も、「梁連結部分ＣＰから延出する」の範囲に含まれる。延出部６ａ、６ｂが梁連結部分ＣＰに設けられることで、梁連結部分ＣＰにかかる応力集中が軽減される。本実施形態における梁連結部分ＣＰが、本発明の梁連結部分の一例である。

　駆動部４ａは第２梁部９ａと固定部５とに跨って、駆動部４ｂは第２梁部９ｂと固定部５とに跨って、それぞれ設けられている。

[第１梁部及び第２梁部の構造]
　図２を用いて、第１梁部８ａ、８ｂと、及び第２梁部９ａ～９ｄの詳細な構造について説明する。第１梁部８ａと第１梁部８ｂとは、反射ミラー２に対して対称な形状である。そのため、以下では第１梁部８ａの説明を行い、第１梁部８ｂの説明は省略される。図２に示すように、第１梁部８ａは、支持梁１０ａと、延出梁１１ａと、一対の連結梁１２ａ、１２ｂとを備える。第２梁部９ａは平行梁１３ａを、第２梁部９ｂは平行梁１３ｂを、それぞれ備える。第１梁部８ａは、第２梁部９ａ、９ｂに連結する梁連結部分ＣＰを有する。延出梁１１ａは、支持梁１０ａに連結する。連結梁１２ａ、１２ｂは、延出梁１１ａの両端の各々に連結する。平行梁１３ａ、１３ｂは、連結梁１２ａ、１２ｂに連結する。支持梁１０ａは、Ｙ軸方向において反射ミラー２を支持する。支持梁１０ａは、反射ミラー２の揺動軸線を含むようにして、反射ミラー２を挟んで支持梁１０ｂに対向する。延出梁１１ａは、Ｘ軸方向において、延出梁１１ａと支持梁１０ａとの連結部分から両側に延出する。連結梁１２ａ、１２ｂは、Ｙ軸方向に反射ミラー２から離れる方向に、延出梁１１ａの両端から延出する。平行梁１３ａ、１３ｂは、Ｙ軸方向に反射ミラー２から離れる方向に、連結梁１２ａ、１２ｂの端からそれぞれ延出する。本実施形態における支持梁１０ａ、１０ｂが、本発明のミラー支持梁の一例である。本実施形態における延出梁１１ａ、１１ｂが、本発明の延出梁の一例である。本実施形態における連結梁１２ａ～１２ｄが、本発明の連結梁の一例である。本実施形態における平行梁１３ａ～１３ｄが、本発明の平行梁の一例である。

　図３を用いて、延出部６ａ～６ｄの詳細な構造について説明する。図３では、簡略化のため、可動梁３ａの説明のために可動梁３ａのみが示されている。しかし、可動梁３ｂも可動梁３ａと同様の構造を有する。図３に示すように、延出部６ａ、６ｂは、各々、第１延出部１４ａ、１４ｂと、第２延出部１５ａ、１５ｂとを備える。第１延出部１４ａ、１４ｂは、各々、Ｘ軸方向において、梁連結部分ＣＰ近傍における連結梁１２ａ、１２ｂの両側に延出している。第２延出部１５ａ、１５ｂは、各々、Ｘ軸方向において、梁連結部分ＣＰ近傍における平行梁１３ａ、１３ｂの両側に延出している。換言すれば、第２延出部１５ａ、１５ｂは、各々、第１延出部１４ａ、１４ｂよりも反射ミラー２から離間した位置に設けられる。第２延出部１５ａ、１５ｂは、図３に示すように、各々、反射ミラー２から離間するに従い、Ｘ軸方向において狭くなるテーパ部分としての形状を有する。第２延出部１５ａ、１５ｂの「連続的に狭くなる形状」とは、第２延出部１５ａ、１５ｂが、直角を有する形状をした部分は含まないことを意味する。これは、第２延出部１５ａ、１５ｂが、直角を有する形状をした部分を含む場合、この直角の部分に応力が集中し、光スキャナ１が破損する恐れがあるためである。本実施形態における本実施形態における第２延出部１５ａ、１５ｂが、本発明のテーパ部分の一例である。

　延出部６ａと第１梁部８ａと第２梁部９ａとは、図４、図５Ａ、及び図５Ｂに示す形状をしている。図５Ａにおいて、一例として、Ｌａ＝６５（μｍ）、Ｌｂ＝１００（μｍ）である。Ｌｔは、図５Ａに示すように第１梁部８ａのテーパ状の部分のＸ軸方向の幅である。Ｌｔは、後述のウェットエッチングが施される時間によりバラツキがあり、一例として、Ｌｔ＝２９～３５（μｍ）である。延出部６ｂ～６ｄと第１梁部８ｂ～８ｄと第２梁部９ｂ～９ｄも図５Ａ及び図５Ｂに示した寸法と同一の寸法を有する。図５Ｂにおいて、一例として、Ｈ１＝９７～１０３（μｍ）であり、Ｈ２＝４４～４８（μｍ）である。

[駆動部の構造]
　図６を用いて、駆動部４ａ～４ｄの構造について詳細に説明する。図６では代表して、駆動部４ａのみが示されているが、駆動部４ｂ～４ｄも駆動部４ａと同一の構成を有する。駆動部４ａは、図６に示すように、薄板状の圧電体１９ａが、上部電極２０ａと下部電極２１ａとに挟まれた積層体である。圧電体１９ａは、一例として、電圧印加により変形するチタン酸ジルコン酸鉛（以後、「ＰＺＴ」と記す。）により構成される。駆動部４ａは、図６に示すように、固定部５の凹部５ａと第２梁部９ａの平行梁１３ａとに跨って、凹部５ａと平行梁１３ａとの上に設けられている。下部電極２１ａは、凹部５ａと平行梁１３ａとに接着固定されている。駆動部４ｂ～４ｄも、駆動部４ａと同様に、各々、圧電体１９ｂ～１９ｄと、上部電極２０ｂ～２０ｄと下部電極２１ｂ～２１ｄとを備える。

　上部電極２０ａ～２０ｄと下部電極２１ａ～２１ｄとは、各々図示しないリード線により、固定部５に設けられた一対の入力端子に接続されている。そして、入力端子を介して、電圧が駆動部４ａ、４ｃまたは駆動部４ｂ、４ｄに印加され、圧電体１９ａ、１９ｃまたは圧電体１９ｂ、１９ｄが伸縮変形する。圧電体１９ａ～１９ｄが伸縮変形することにより、平行梁１３ａ～１３ｄがＺ軸方向の上側、または下側に屈曲する。平行梁１３ａ～１３ｄが上側に屈曲するか、下側に屈曲するかは、上部電極２０ａ～２０ｄと下部電極２１ａ～２１ｄとの間の電圧の大小によって制御される。なお、Ｚ軸方向の上側、下側とは、各々、Ｚ軸の正の領域側、負の領域側であり、厳密にＺ軸方向に平行な方向を指してはいない。

[動作説明]
　図７を用いて、光スキャナ１の揺動について説明する。図７は、簡略化のため、反射ミラー２と可動梁３ａ、３ｂのみを示している。図７において、実線により示した光スキャナ１は静止時の光スキャナ１を示す。また、一点鎖線により示した光スキャナ１は揺動時のある揺動角度における光スキャナ１を示す。平行梁１３ａ及び１３ｃがＺ軸方向の上側に、平行梁１３ｂ及び１３ｄがＺ軸方向の下側に屈曲するよう電圧を印加し、次に、平行梁１３ａ及び１３ｃがＺ軸方向の下側に、平行梁１３ｂ及び１３ｄがＺ軸方向の上側に屈曲するよう電圧を印加する。このように駆動部４ａ、４ｃまたは駆動部４ｂ、４ｄに印加される電圧の大小を周期的に変化させることで、光スキャナ１は、揺動軸線ＡＸを中心に揺動する。反射面７は、揺動軸線ＡＸを中心に揺動しながら、入射した光束を反射する。このように光束が反射面７により反射されることで、光束が走査される。

　以上のように、光スキャナ１の揺動は、駆動部４ａ～４ｄに対する周期的な電圧印加により引き起こされる平行梁１３ａ～１３ｄの屈曲に起因するものである。第１梁部８ａ、８ｂと、第２梁部９ａ～９ｄとが連結する梁連結部分ＣＰは、可動梁３ａ、３ｂのうち、第１梁部８ａ、８ｂと、第２梁部９ａ～９ｄとの境目に位置し、形状が急激に変化する部分であるため、平行梁１３ａ～１３ｄが屈曲し、光スキャナ１が揺動することで、第１梁部８ａ、８ｂと、第２梁部９ａ～９ｄとが連結する梁連結部分ＣＰに応力が集中する。

　可動梁３ａにおいて、揺動軸線ＡＸを挟んで対向する一対の平行梁１３ａ、１３ｂは、互いに離間された状態で配置される。一対の平行梁１３ａ、１３ｂの間に間隔を設けることで、低い駆動電圧でも所望の振れ角を得ることができる。駆動電圧が低くなる理由として、平行梁１３ａと、平行梁１３ｂとの間の間隔が広くなることで、反射面７の揺動時に揺動軸線ＡＸを中心とする大きなトルクが平行梁１３ａ、１３ｂにかかることが考えられる。一方、平行梁１３ａと、平行梁１３ｂとの間の間隔を広くすると、大きなトルクがかかる分、第１梁部８ａと、第２梁部９ａ、９ｂとが連結する梁連結部分ＣＰにかかる応力は増大する。本実施形態における延出部６ａ、６ｂは、上述のような梁連結部分ＣＰにかかる応力集中を軽減するためのものである。なお、一対の平行梁１３ｃ、１３ｄを有する可動梁３ｂに関しても同様である。

[解析結果]
　図８、及び図９を用いて、梁連結部分ＣＰにかかる応力に対するシミュレーションによる解析結果を説明する。以後、延出部６ａ～６ｄの「内側」、「外側」、「両側」と表記した場合、各々、Ｘ軸方向において「揺動軸線ＡＸに向かう側」、「揺動軸線ＡＸから離れる側」、「揺動軸線ＡＸに向かう側と揺動軸線ＡＸから離れる側との両側」を示すものとする。ここで、延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅とは、延出部６ａ～６ｄが両側に延出している場合は、図５Ａに示したＬｂに対応する。ただし、延出部６ａ～６ｄが図５Ａに示したように両側に延出している場合、例えば、図８、及び図９において、幅が１００（μｍ）であることは、Ｌｂ＝５０（μｍ）であることを意味する。また、延出部が６ａ～６ｄが内側、または外側、即ち片側に延出している場合は、図１～図７には示されていないが、例えば、図８、及び図９において、幅が１００（μｍ）であることは、図５Ａに示した一対のＬｂのうち、片側がＬｂ＝１００（μｍ）であり、もう一方の側がＬｂ＝０（μｍ）であることを意味する。

　図８に示すように、延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅が広くなればなるほど、梁連結部分ＣＰにかかる応力集中が軽減されている。また、延出部６ａ～６ｄが両側に延出している場合、梁連結部分ＣＰにかかる応力集中が最も軽減されている。また、図９に示すように延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅が０～３００（μｍ）の範囲である場合、光スキャナ１の共振周波数は、おおよそ３０ｋＨｚ以上であることがわかる。後述する網膜走査ディスプレイのような画像表示装置に光スキャナ１を適用する場合、光スキャナ１の共振周波数が下がるほど、それだけ１秒あたりの走査線数が減少するため、表示する画像の解像度が低くなる。網膜走査ディスプレイにおいては、光スキャナ１の３０ｋＨｚ以上の共振周波数が必要である。本実施形態に係る光スキャナ１は、図９に示すように、延出部６ａ～６ｄのＸ軸方向に対する幅が０～３００（μｍ）の範囲である場合、光スキャナ１の共振周波数は、３０ｋＨｚ以上である。従って、光スキャナ１を網膜走査ディスプレイに適用した場合、表示する画像の解像度の低下を招くことなく、梁連結部分ＣＰにかかる応力集中を軽減することができる。

[構造体の製造方法]
　図１０を用いて、本実施形態における可動梁３ａ、３ｂ、固定部５、及び延出部６ａ～６ｄの製造方法について説明する。なお、可動梁３ａ、３ｂと固定部５と延出部６ａ～６ｄとは同一のシリコン基板から製造されるため、以後、可動梁３ａ、３ｂと固定部５と延出部６ａ～６ｄとをまとめて、「構造体」と記す。

　まず、図１０に示すように、弾性を有する板状のシリコン基板が被エッチング材として準備される（ステップＳ１、以下Ｓ１と記す）。次に、シリコン基板の両面にフォトレジストが塗布され、シリコン基板の両面にレジスト膜が形成される（Ｓ２）。レジスト膜が形成されると、フォトリソグラフィ技術が用いられ、レジスト膜に対して、所定のパターン光が露光される。所定のパターン光が露光されることにより、レジスト膜のうち不要な部分が除去される。これにより、シリコン基板の両面上に、各々、マスクパターンが形成される（Ｓ３）。マスクパターンが形成されると、シリコン基板とマスクパターンとの積層体が、エッチング溶液を収容しているエッチング槽に浸漬され、ウェットエッチングが施される（Ｓ４）。ウェットエッチングが施されると、シリコン基板とマスクパターンとの積層体が、エッチング槽から取り出され（Ｓ５）、続いて、マスクパターンがシリコン基板の両面から剥離される（Ｓ６）。以上の製造方法により、所定の形状をした構造体が製造される。

　本実施形態に係る光スキャナ１の可動梁３ａ、３ｂには、前述の通り、Ｚ軸方向の厚さが小さい部分と、大きい部分が存在する。具体的には、図５Ｂにおいて一例として示したように、第１梁部８ａの厚さはＨ１＝９７～１０３（μｍ）であり、第２梁部９ａの厚さはＨ２＝４４～４８（μｍ）である。従って、第１梁部８ａの厚さＨ１は、第２梁部９ａの厚さＨ２よりも大きい。この厚さの違いを図１０に示した製造工程により形成するには、Ｓ２、及びＳ３において、第１梁部８ａを形成する部分に対しては、シリコン基板の両面に、レジスト膜を残し、第２梁部９ａを形成する部分に対しては、シリコン基板の片面にだけ、レジスト膜を残せばよい。このように、レジスト膜が形成されることにより、第１梁部８ａを厚く、第２梁部９ａを薄く、形成することが可能となる。第１梁部８ｂ～８ｄ、及び第２梁部９ｂ～９ｄについても、各々、第１梁部８ａ、及び第２梁部９ａと同様の製造工程にて形成される。

　[光スキャナ使用例]
　本実施形態に係る光スキャナ１の網膜走査ディスプレイ２０１における使用例について、図１１を用いて説明する。網膜走査ディスプレイ２０１とは、ヘッドマウントディスプレイ装置（以後、「ＨＭＤ」と記す。）の一形態であり、装着者の頭部およびその近辺に装着され、画像光を装着者の眼に導き、装着者の網膜上で２次元方向に走査することにより、画像データに対応する画像が装着者により視認されるように構成されたものである。

　網膜走査ディスプレイ２０１は、光束生成部２２０と、水平走査部２６０と、垂直走査部２８０とを備えている。

　光束生成部２２０は、外部から供給される画像データＳに基づいて画像光を生成し、水平走査部２６０に供給する。水平走査部２６０は、光束生成部２０により生成された画像光を水平方向に走査し、水平方向に走査された画像光をリレー光学系２６２を介して、垂直走査部２８０に供給する。垂直走査部２８０は、リレー光学系２６２を介して、水平走査部２６０から供給された画像光を垂直方向に走査し、垂直方向に走査された画像光をリレー光学系２９０を介して、装着者の瞳孔Ｅａに供給する。

　光束生成部２２０は、信号処理回路２２１と、光源部２３０と、光合成部２４０と、を備えている。

　画像データＳが、外部から信号処理回路２２１に供給される。信号処理回路２２１は、供給された画像データＳに基づいて、画像を合成するための要素となる青、赤、緑の各画像信号、Ｂ映像信号、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号を生成し、光源部２３０に供給する。信号処理回路２２１は、水平走査部２６０を駆動するための水平同期信号を水平走査部２６０に供給し、垂直走査部２８０を駆動するための垂直同期信号を垂直走査部２８０に供給する。

　光源部２３０は、信号処理回路２２１から供給されるＢ映像信号、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号をそれぞれ画像光にする画像光出力部として機能する。光源部２３０は、青色の画像光を発生するＢレーザ２３４及びＢレーザ２３４を駆動するＢレーザドライバ２３１と、赤色の画像光を発生するＲレーザ２３５及びＲレーザ２３５を駆動するＲレーザドライバ２３２と、緑色の画像光を発生するＧレーザ２３６及びＧレーザ２３６を駆動するＧレーザドライバ２３３と、を備えている。

　光合成部２４０は、光源部２３０から出力された３つの画像光を供給され、３つの画像光を１つの画像光に合成して任意の画像光を生成する。光合成部２４０は、光源部２３０から入射する画像光を平行光にコリメートするコリメート光学系２４１、２４２、２４３と、このコリメートされた画像光を合成するためのダイクロイックミラー２４４、２４５、２４６と、合成された画像光を伝送ケーブル２５０に導く結合光学系２４７とを備えている。各レーザ２３４、２３５、２３６から出射したレーザ光は、コリメート光学系２４１、２４２、２４３によってそれぞれ平行光化された後に、ダイクロイックミラー２４４、２４５、２４６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー２４４、２４５、２４６により、各画像光が波長に関して選択的に反射または透過される。

　コリメート光学系２５１は、伝送ケーブル２５０を介して出射される画像光を平行光化し、水平走査部２６０に導く。

　水平走査部２６０は、コリメート光学系２５１で平行光化された画像光を水平方向に往復走査する。垂直走査部２８０は、水平走査された画像光を垂直方向に走査する。リレー光学系２７０は、水平走査部２６０と垂直走査部２８０との間に設けられ、水平走査部２６０により走査された画像光を、垂直走査部２８０に導く。リレー光学系２９０は、水平方向と垂直方向とに走査（２次元的に走査）された画像光を瞳孔Ｅａへ出射する。

　水平走査部２６０は、共振型偏向素子２６１と、水平走査制御回路２６２と、を備えている。

　本実施形態に係る光スキャナ１は、共振型偏向素子２６１に用いられる。共振型偏向素子２６１は、画像光を水平方向に走査するための反射面を有する。水平走査制御回路２６２は、信号処理回路２２１から供給される水平同期信号に基づいて、共振型偏向素子２６１を共振させる。

　リレー光学系２７０は、水平走査部２６０と垂直走査部２８０との間で画像光を中継する。共振型偏向素子２６１によって水平方向に走査された光は、リレー光学系２７０によって垂直走査部２８０内の偏向素子２８１の反射面に導かれる。

　垂直走査部２８０は、偏向素子２８１と、垂直走査制御回路２８２と、を備えている。

　本実施形態に係る光スキャナ１は、偏向素子２８１に用いられる。偏向素子２８１は、リレー光学系２７０により導かれた画像光を垂直方向に走査する。垂直走査制御回路２８２は、信号処理回路２２１から供給される垂直同期信号に基づいて、偏向素子２８１を揺動させる。

　共振型偏向素子２６１により水平方向に走査され、偏向素子２８１によって垂直方向に走査された画像光は、２次元的に走査された走査画像光としてリレー光学系２９０へ出射される。

　リレー光学系２９０は、垂直走査部２８０と装着者の瞳孔Ｅａの間で画像光を中継する。２次元的に走査された走査画像光は、リレー光学系２９０によって装着者の瞳孔Ｅａに導かれる。このようにして、装着者は画像情報に対応する画像を視認することができる。

　（変形例）
　本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその一例を述べる。

　本実施形態において、構造体は、ウェットエッチングを用いた手法により形成されていた。しかし、構造体はウェットエッチング以外の手法、例えば、ドライエッチングにより形成されてもよい。

　本実施形態において、構造体は、図１０に示したように一度のマスクパターン形成と、一度のウェットエッチングにより製造されていた。しかし、これらの製造工程は複数回行われてもよい。

　本実施形態において、構造体を製造する際のマスクパターンは、シリコン基板に直接フォトレジストを塗布し、その後所定のパターン光を露光することで形成されていた。しかし、マスクパターンの形成方法は他の方法であっても良い。例えば、シリコン熱酸化膜の上にレジストが塗布されても良い。具体的には、熱せられたシリコン基板の両面にシリコン熱酸化膜が形成された後で、シリコン熱酸化膜上にレジストが塗布される。その後、塗布されたレジストに対して所定のパターン光を露光することで所定の形状をしたレジスト膜が形成される。その後、フッ酸等を用いてシリコン熱酸化膜のうちの余分な部分を除去することで、マスクパターンが形成される。

　本実施形態において、延出部６ａ～６ｄは、図１、図２、図３などに示したような形状をしていた。しかし、延出部は、応力集中を軽減できるような形状であれば、いかなる形状であってもよい。即ち、例えば、図３に示したように、第１領域１７ａは、直角を有する形状の部分を含んでいるが、これに限らず、この部分が面取りされた形状であってもよい。

　本実施形態において、光スキャナ１の使用例として、網膜走査ディスプレイ２０１を示したが、これに限らず、電子写真式複合機や、レーザプリンタ、バーコードリーダ等に用いられてもよい。

　本実施形態において、駆動部４ａ～４ｄに、ＰＺＴを用いた技術が適用されていた。しかし、駆動部は他の構成であっても良い。例えば、周知のコイルと磁石とを用いた駆動方式等が駆動部として適用されてもよい。

　１　光スキャナ
　２　反射ミラー
　３ａ、３ｂ　可動梁
　４ａ～４ｄ　駆動部
　５　固定部
　５ａ　凹部
　６ａ～６ｄ　延出部
　７　反射面
　８ａ、８ｂ　第１梁部
　９ａ～９ｄ　第２梁部
　１０ａ、１０ｂ　支持梁
　１１ａ、１１ｂ　延出梁
　１２ａ～１２ｄ　連結梁
　１３ａ～１３ｄ　平行梁
　１４ａ、１４ｂ　第１延出部
　１５ａ、１５ｂ　第２延出部
　１９ａ　圧電体
　２０ａ　上部電極
　２１ａ　下部電極

Claims

　入射した光束を反射する反射面を有し、揺動軸線の回りに揺動可能なミラー部と、前記ミラー部に連結する第１梁部と、前記第１梁部に連結する第２梁部と、を有する可動梁と、
　前記第２梁部に対して連結される固定部と、
　前記第２梁部と前記固定部とに跨って設けられ、前記可動梁を振動させる駆動部とを備え、
　前記第２梁部は、前記第２梁部の前記反射面に直交する方向における厚さが前記第１梁部の前記前記反射面に直交する方向の厚さよりも小さくなるように形成され、
　前記可動梁は、前記第１梁部と前記第２梁部とが連結する梁連結部分から、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向に延出する延出部を有する、
ることを特徴とする光スキャナ。
　前記延出部は、前記梁連結部分の両側から、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向に延出する請求項１に記載の光スキャナ。
　前記延出部はさらに、
　前記第２梁部に接続され、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向の幅が前記ミラー部から離間するに従い狭くなるテーパ部分を有する、請求項１又は２に記載の光スキャナ。
　前記第１梁部は、
　前記ミラー部に連結するミラー支持梁と、
　前記ミラー支持梁に連結され、前記反射面に沿い且つ前記揺動軸線に交わる方向において、前記ミラー支持梁の両側に延出する延出梁と、
　前記延出梁の両端の各々に連結し、前記揺動軸線に沿い且つ前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の連結梁とを有し、
　前記第２梁部は、前記一対の連結梁の各々に連結し、前記揺動軸線に沿い且つ前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の平行梁を有し、
　一対の前記可動梁が、前記ミラー部を挟んだ両側に設けられる請求項１又は２に記載の光スキャナ。