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JP4655977B2 - Optical scanner, optical scanning device, image display device, retinal scanning image display device, and beam forming method in optical scanner - Google Patents

Optical scanner, optical scanning device, image display device, retinal scanning image display device, and beam forming method in optical scanner Download PDF

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JP4655977B2
JP4655977B2 JP2006078242A JP2006078242A JP4655977B2 JP 4655977 B2 JP4655977 B2 JP 4655977B2 JP 2006078242 A JP2006078242 A JP 2006078242A JP 2006078242 A JP2006078242 A JP 2006078242A JP 4655977 B2 JP4655977 B2 JP 4655977B2
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Description

本発明は、光スキャナ、及び、光走査装置、及び、画像表示装置、及び、網膜走査型画像表示装置、及び、光スキャナにおける梁部の形成方法に関するものである。   The present invention relates to an optical scanner, an optical scanning device, an image display device, a retinal scanning image display device, and a beam forming method in the optical scanner.

光を走査する光スキャナとして、入射した光を反射する反射ミラーの角度、すなわち反射ミラーの反射面とその入射光の入射方向との角度を変化させることにより、その反射面からの反射光の走査を行う光スキャナが既に知られている。   As an optical scanner that scans light, the angle of the reflecting mirror that reflects the incident light, that is, the angle between the reflecting surface of the reflecting mirror and the incident direction of the incident light is changed to scan the reflected light from the reflecting surface. Optical scanners that perform this are already known.

この種の光スキャナは、例えば、画像形成の分野や画像読取りの分野において使用される。画像形成の分野においては、網膜上において光束を走査して画像を直接に表示する網膜走査型ディスプレイ装置、プロジェクタ、レーザプリンタ、レーザリソグラフィ等の用途に使用され、一方、画像読取りの分野においては、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等の用途に使用される。   This type of optical scanner is used, for example, in the field of image formation and the field of image reading. In the field of image formation, it is used for applications such as a retinal scanning display device that scans a light beam on the retina to directly display an image, a projector, a laser printer, laser lithography, and the like, while in the field of image reading, Used for applications such as facsimiles, copiers, image scanners, and barcode readers.

このような反射ミラーを用いた光スキャナとして、反射ミラーに連結された弾性を有する梁部を備え、この梁部を所定の共振周波数で揺動させることにより、反射ミラーの反射面を揺動させて光を走査するものがある（たとえば、特許文献１参照。）。   As an optical scanner using such a reflective mirror, an elastic beam connected to the reflective mirror is provided, and the reflective surface of the reflective mirror is oscillated by oscillating the beam at a predetermined resonance frequency. Scanning the light (for example, see Patent Document 1).

このように光を走査する光スキャナでは、上記梁部を揺動させるため、梁部上に、正弦波状の駆動電圧を印加することによって振動する圧電体（ピエゾ素子）を設けていた。   In such an optical scanner that scans light, in order to oscillate the beam portion, a piezoelectric body (piezo element) that vibrates by applying a sinusoidal drive voltage is provided on the beam portion.

この圧電素体は、梁部上に形成した下部電極膜と、この下部電極膜上に形成した圧電膜と、この圧電膜上に形成した上部電極膜とにより形成しており、これら上部電極膜と下部電極膜との間に正弦波状の駆動電圧を印加することにより反射ミラーの反射面を揺動させるように構成していた。
特開２００５−１８１４７７号公報 This piezoelectric element is formed by a lower electrode film formed on the beam portion, a piezoelectric film formed on the lower electrode film, and an upper electrode film formed on the piezoelectric film. The reflection surface of the reflection mirror is oscillated by applying a sinusoidal drive voltage between the electrode and the lower electrode film.
JP 2005-181477 A

ところが、上記梁部上に配置する圧電体は、圧電膜の成膜方法や分極などの問題があり、圧電体に印加する正弦波状の駆動電圧に対する反射ミラーの振れ角を示す圧電効率が低くならざるを得なかった。   However, the piezoelectric body arranged on the beam section has problems such as the method of forming the piezoelectric film and polarization, and the piezoelectric efficiency indicating the deflection angle of the reflection mirror with respect to the sinusoidal drive voltage applied to the piezoelectric body is low. I had to.

そのため、上記光スキャナの共振振動の振れ角を大きくするためには、上記圧電体に印加する駆動電圧を高く設定する必要があり、その結果消費電力が増大するおそれがあった。   For this reason, in order to increase the deflection angle of the resonance vibration of the optical scanner, it is necessary to set a high drive voltage to be applied to the piezoelectric body. As a result, power consumption may increase.

また、上記した光スキャナでは、圧電体と梁部との接合部である下部電極膜が梁部の揺動により、梁部の上面から剥がれるおそれがあった。   Further, in the above-described optical scanner, there is a possibility that the lower electrode film, which is a joint portion between the piezoelectric body and the beam portion, is peeled off from the upper surface of the beam portion due to the swinging of the beam portion.

そこで、請求項１に係る本発明では、入射した光を反射する反射ミラーと、反射ミラーに連結され、反射ミラーの反射面を揺動させる梁部とを有し、反射面の揺動により反射光を走査する光スキャナにおいて、梁部を弾性変形させる圧電体を梁部の表面と裏面とにそれぞれ形成すると共に、梁部の表面から裏面に向けて幅狭となる断面テーパー状を一部有する側壁部を形成した。   Therefore, the present invention according to claim 1 includes a reflection mirror that reflects incident light and a beam portion that is connected to the reflection mirror and that swings the reflection surface of the reflection mirror, and is reflected by the swing of the reflection surface. In an optical scanner that scans light, a piezoelectric body that elastically deforms a beam portion is formed on each of the front surface and the back surface of the beam portion, and partly has a tapered section that becomes narrower from the front surface to the back surface of the beam portion. Sidewalls were formed.

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の光スキャナにおいて、梁部の上面に形成した圧電体は、当該圧電体の最下層を構成している下部電極膜の端部が、梁部の上面端部に回り込んで側壁部の上端部分に噛み込む形で形成されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the optical scanner according to the first aspect, the piezoelectric body formed on the upper surface of the beam portion has an end portion of the lower electrode film constituting the lowermost layer of the piezoelectric body. , Characterized in that it is formed so as to go around the upper surface end of the beam portion and bite into the upper end portion of the side wall portion.

また、請求項３に係る本発明では、請求項１又は請求項２に記載の光スキャナにおいて、圧電体は、梁部の表面及び裏面の幅に応じた幅を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical scanner according to the first or second aspect, the piezoelectric body has a width corresponding to the width of the front and back surfaces of the beam portion.

また、請求項４に係る本発明では、請求項１〜３のいずれか1項に記載の光スキャナにおいて、圧電体の幅に応じた駆動電圧を圧電体にそれぞれ印加することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanner according to any one of the first to third aspects, a driving voltage corresponding to the width of the piezoelectric body is applied to the piezoelectric body.

また、請求項５に係る本発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光スキャナにおいて、梁部は、シリコンで形成されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanner according to any one of the first to fourth aspects, the beam portion is formed of silicon.

また、請求項６に係る本発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光スキャナを駆動させて、光束を走査することを特徴とする光走査装置を提供することとした。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a light beam by driving the optical scanner according to any one of the first to fifth aspects.

また、請求項７に係る本発明では、請求項６に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査することで画像を表示することを特徴とする画像表示装置を提供することとした。   According to a seventh aspect of the present invention, the optical scanning device according to the sixth aspect is provided, and the light beam modulated according to the image signal is scanned in the primary direction and / or the secondary direction by the optical scanning device. Thus, an image display device characterized by displaying an image is provided.

また、請求項８に係る本発明では、請求項６に記載の光走査装置を備え、光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査された光束を、眼の網膜上に導くことで画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置を提供することとした。   According to an eighth aspect of the present invention, the optical scanning device according to the sixth aspect is provided, and the light beam scanned in the primary direction and / or the secondary direction by the optical scanning device is guided onto the retina of the eye. The present invention provides a retinal scanning image display device characterized by projecting and displaying an image.

また、請求項９に係る本発明では、請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、基板の一部をウェットエッチングして、基板を貫通する貫通孔を形成することにより、側壁部を形成することとした。   According to a ninth aspect of the present invention, in the method for forming a beam portion in the optical scanner according to the first to sixth aspects, a part of the substrate is wet-etched to form a through hole penetrating the substrate. Thus, the side wall portion was formed.

また、請求項１０に係る本発明では、請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、基板の一部をドライエッチングにより所定の深さまでエッチングし、その後、ウェットエッチングによって基板を貫通する貫通孔を形成することにより、側壁部を形成することとした。   The present invention according to claim 10 is the method for forming a beam portion in the optical scanner according to any one of claims 1 to 6, wherein a part of the substrate is etched to a predetermined depth by dry etching, and then wet etching is performed. By forming a through hole penetrating the substrate, the side wall portion was formed.

また、請求項１１に係る本発明では、請求項９又は請求項１０に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法において、ウェットエッチングに用いるエッチング液に応じて、ドライエッチングによってエッチングする深さを設定することを特徴とする。   According to the eleventh aspect of the present invention, in the method for forming a beam portion in the optical scanner according to the ninth or tenth aspect, the depth of etching by dry etching is set according to the etching solution used for wet etching. It is characterized by doing.

本発明によれば、以下に記載するような効果を奏する。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、請求項１に係る本発明では、入射した光を反射する反射ミラーと、反射ミラーに連結され、反射ミラーの反射面を揺動させる梁部とを有し、反射面の揺動により反射光を走査する光スキャナにおいて、梁部を弾性変形させる圧電体を梁部の表面と裏面とにそれぞれ形成したため、梁部の上面に形成した圧電体と、梁部の下面に形成した圧電体とが共同して梁部を変形させることとなるので、梁部の上面にだけ圧電体を形成した光スキャナの反射ミラーを揺動させるために必要な駆動電圧よりも低い駆動電圧で、同じだけ反射ミラーを揺動させることができ、光スキャナの消費電力を低減することができる。   In other words, the present invention according to claim 1 includes a reflection mirror that reflects incident light, and a beam portion that is connected to the reflection mirror and swings the reflection surface of the reflection mirror, and is reflected by the swing of the reflection surface. In the optical scanner that scans light, since the piezoelectric body that elastically deforms the beam portion is formed on the front surface and the back surface of the beam portion, respectively, the piezoelectric body formed on the upper surface of the beam portion, the piezoelectric body formed on the lower surface of the beam portion, Jointly deforms the beam part, so that it reflects the same amount with a drive voltage lower than the drive voltage required to oscillate the reflection mirror of the optical scanner with a piezoelectric body formed only on the upper surface of the beam part. The mirror can be swung, and the power consumption of the optical scanner can be reduced.

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の光スキャナにおいて、梁部の上面に形成した圧電体は、当該圧電体の最下層を構成している下部電極膜の端部が、梁部の上面端部に回り込んで側壁部の上端部分に噛み込む形で形成されていることを特徴とするため、この噛み込んだ部分がアンカーとして機能して、圧電体が梁部上面から剥がれることを防止することができる。   According to a second aspect of the present invention, in the optical scanner according to the first aspect, the piezoelectric body formed on the upper surface of the beam portion has an end portion of the lower electrode film constituting the lowermost layer of the piezoelectric body. , Characterized in that it is formed so as to go around the upper surface end of the beam portion and bite into the upper end portion of the side wall portion, so that the biting portion functions as an anchor, and the piezoelectric body Can be prevented from peeling off.

また、請求項３に係る本発明では、請求項１又は請求項２に記載の光スキャナにおいて、圧電体は、梁部の表面及び裏面の幅に応じた幅を有することを特徴とするため、圧電体により梁部を弾性変形させる際、梁部の上面及び下面のほぼ全面が力の作用面となるので、圧電体の圧電効率を向上させることができる。   Further, in the present invention according to claim 3, in the optical scanner according to claim 1 or 2, the piezoelectric body has a width corresponding to the width of the front surface and the back surface of the beam portion. When the beam portion is elastically deformed by the piezoelectric body, almost the entire upper surface and lower surface of the beam portion serve as a force acting surface, so that the piezoelectric efficiency of the piezoelectric body can be improved.

また、請求項４に係る本発明では、請求項１〜３に記載の光スキャナにおいて、圧電体の幅に応じた駆動電圧を圧電体にそれぞれ印加することを特徴とするため、幅の異なる圧電体を同じだけ弾性変形させて反射ミラーの反射面を揺動させることができるので、光スキャナを安定して揺動させることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanner according to any one of the first to third aspects, a driving voltage corresponding to the width of the piezoelectric body is applied to each piezoelectric body. Since the body can be elastically deformed by the same amount and the reflecting surface of the reflecting mirror can be swung, the optical scanner can be swung stably.

また、請求項５に係る本発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光スキャナにおいて、梁部は、シリコンで形成されることを特徴とするため、可撓性を有し微細な構造の梁部を形成することができ、光スキャナを小型化することができる。   Moreover, in this invention which concerns on Claim 5, in the optical scanner of any one of Claims 1-4, since a beam part is formed with a silicon | silicone, it has flexibility. A beam portion having a fine structure can be formed, and the optical scanner can be miniaturized.

また、請求項６に係る本発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光スキャナを駆動させて、光束を走査することを特徴とする光走査装置を提供することとしたため、光スキャナの駆動電圧を低減することによって消費電力を低減させた光走査装置を提供することができる。   Further, in the present invention according to claim 6, since the optical scanner according to any one of claims 1 to 5 is driven to scan a light beam, an optical scanning device is provided, An optical scanning device with reduced power consumption by reducing the driving voltage of the optical scanner can be provided.

また、請求項７に係る本発明では、請求項６に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査することで画像を表示することを特徴とする画像表示装置を提供することとしたため、光スキャナの駆動電圧を低減することによって消費電力を低減させた画像表示装置を提供することができる。   According to a seventh aspect of the present invention, the optical scanning device according to the sixth aspect is provided, and the light beam modulated according to the image signal is scanned in the primary direction and / or the secondary direction by the optical scanning device. Thus, since an image display device characterized by displaying an image is provided, an image display device with reduced power consumption by reducing the drive voltage of the optical scanner can be provided.

また、請求項８に係る本発明では、請求項６に記載の光走査装置を備え、光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査された光束を、眼の網膜上に導くことで画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置を提供することとしたため、光スキャナの駆動電圧を低減することによって消費電力を低減した網膜走査型画像表示装置を提供することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, the optical scanning device according to the sixth aspect is provided, and the light beam scanned in the primary direction and / or the secondary direction by the optical scanning device is guided onto the retina of the eye. Therefore, it is possible to provide a retinal scanning image display device that reduces power consumption by reducing the driving voltage of the optical scanner. it can.

また、請求項９に係る本発明では、請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、基板の一部をウェットエッチングして、基板を貫通する貫通孔を形成することにより、側壁部を形成することとしたため、形成した梁部の端部にバリができることがなく、光スキャナの反射ミラーを安定して動作させることができる梁部を形成することができる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the method for forming a beam portion in the optical scanner according to the first to sixth aspects, a part of the substrate is wet-etched to form a through hole penetrating the substrate. Thus, since the side wall portion is formed, there is no burr at the end of the formed beam portion, and the beam portion that can stably operate the reflection mirror of the optical scanner can be formed.

また、請求項１０に係る本発明では、請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、基板の一部をドライエッチングにより所定の深さまでエッチングし、その後、ウェットエッチングによって基板を貫通する貫通孔を形成することにより、側壁部を形成することとしたため、梁部裏面の面積を可及的に広く形成することができ、これにより、梁部の裏面に形成する圧電体の面積を可及的に広くすることができるので、反射ミラーを駆動する際の駆動力を大きくすることができる。   The present invention according to claim 10 is the method for forming a beam portion in the optical scanner according to any one of claims 1 to 6, wherein a part of the substrate is etched to a predetermined depth by dry etching, and then wet etching is performed. By forming the through-hole penetrating the substrate by forming the side wall portion, the area of the back surface of the beam portion can be formed as wide as possible, and thereby the piezoelectric formed on the back surface of the beam portion Since the area of the body can be increased as much as possible, the driving force when driving the reflecting mirror can be increased.

また、請求項１１に係る本発明では、請求項９又は請求項１０に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法において、ウェットエッチングに用いるエッチング液に応じて、ドライエッチングによってエッチングする深さを設定することを特徴とするため、ウェットエッチングにより基板を貫通させる際に、梁部の端部にバリが形成されることを防止することができ、光スキャナにおける反射ミラーを安定して動作させることができる梁部を形成することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, in the method for forming a beam portion in the optical scanner according to the ninth or tenth aspect, the depth of etching by dry etching is set according to the etching solution used for wet etching. Therefore, when penetrating the substrate by wet etching, burrs can be prevented from being formed at the end of the beam, and the reflecting mirror in the optical scanner can be operated stably. Can be formed.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

ここでは、本発明に係る光スキャナを駆動させて、光束を走査する光走査装置を備え、この光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査された光束を網膜上に導くことで画像を投影表示する網膜走査型画像表示装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像信号に応じて変調された光束を光走査装置により網膜以外のもの（例えば、スクリーン等）に導いて画像を表示する他の画像表示装置にも適用することができるものである。   Here, the optical scanner according to the present invention is driven to scan the light beam, and the light beam scanned in the primary direction and / or the secondary direction by the optical scanning device is guided onto the retina. A retinal scanning image display device that projects and displays an image will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a light beam modulated according to an image signal is other than a retina by an optical scanning device. The present invention can also be applied to other image display devices that display images by guiding them (for example, a screen or the like).

（第1実施形態）
［1 網膜走査型画像表示装置の構成について］
まず、網膜走査型画像表示装置１全体の構成及び動作について説明する。図1に、本発明の実施形態における網膜走査型画像表示装置1の全体構成を示す。この網膜走査型画像表示装置1は、画像信号に応じて変調された光束を、その利用者である観察者の瞳孔12に入射させて網膜14上に導くことで画像を投影表示することにより、観察者の眼10の瞳孔12の前方において虚像を視認させる装置である。この装置は、網膜走査型ディスプレイともいわれる。 (First embodiment)
[1 Configuration of retinal scanning image display device]
First, the overall configuration and operation of the retinal scanning image display apparatus 1 will be described. FIG. 1 shows an overall configuration of a retinal scanning image display apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. This retinal scanning image display device 1 projects and displays an image by causing a light beam modulated according to an image signal to enter the pupil 12 of an observer who is the user and guide it onto the retina 14. This is a device for visually recognizing a virtual image in front of the pupil 12 of the eye 10 of the observer. This device is also called a retinal scanning display.

この網膜走査型画像表示装置1は、外部から供給される画像信号Sに応じて強度変調された光束を生成する光束生成部20を備え、さらに、その光束生成部20と観察者の眼10との間には、光束生成部20で生成され、光ファイバ50から出射される光束を平行光化するコリメート光学系51と、このコリメート光学系51で平行光化された光束を画像表示のために1次方向（水平方向）に走査する水平走査部60と、水平走査部60で水平方向に走査された光束を2次方向（垂直方向）に走査する垂直走査部80と、水平走査部60と垂直走査部80との間に設けられたリレー光学系62と、このように水平方向と垂直方向に走査された光束（以下、「走査光束」とする。）を瞳孔12へ出射するためのリレー光学系90とを備えている。   The retinal scanning image display device 1 includes a light beam generation unit 20 that generates a light beam whose intensity is modulated according to an image signal S supplied from the outside, and further includes the light beam generation unit 20 and the eyes 10 of the observer. In between, the collimating optical system 51 that converts the light beam generated by the light beam generation unit 20 and emitted from the optical fiber 50 into parallel light, and the light beam converted into parallel light by the collimating optical system 51 for image display A horizontal scanning unit 60 that scans in a primary direction (horizontal direction), a vertical scanning unit 80 that scans a light beam scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 60 in a secondary direction (vertical direction), and a horizontal scanning unit 60 A relay optical system 62 provided between the vertical scanning unit 80 and a relay for emitting a light beam (hereinafter referred to as “scanning light beam”) scanned in the horizontal direction and the vertical direction to the pupil 12 in this way. And an optical system 90.

図1に示すように、光束生成部20には、外部から供給される画像信号Sが入力され、それに基づいて画像を合成するための要素となる各信号等を発生する信号処理回路21が設けられ、この信号処理回路21において、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）の各画像信号が生成され、出力される。また、信号処理回路21は、水平走査部60で使用される水平同期信号と垂直走査部80で使用される垂直同期信号とをそれぞれ出力する。   As shown in FIG. 1, the light beam generation unit 20 is provided with a signal processing circuit 21 that receives an image signal S supplied from the outside and generates each signal and the like as elements for synthesizing an image based on the image signal S. In the signal processing circuit 21, blue (B), red (R), and green (G) image signals are generated and output. The signal processing circuit 21 outputs a horizontal synchronization signal used in the horizontal scanning unit 60 and a vertical synchronization signal used in the vertical scanning unit 80, respectively.

さらに、光束生成部20は、信号処理回路21から出力される3つの画像信号（Ｂ，Ｒ，Ｇ）をそれぞれ光束にする光源部30と、これらの3つの光束を1つの光束に結合して任意の光束を生成するための光合成部40を備えている。   Further, the luminous flux generation unit 20 combines the three image signals (B, R, G) output from the signal processing circuit 21 into luminous fluxes, and combines these three luminous fluxes into one luminous flux. A light combining unit 40 for generating an arbitrary light beam is provided.

光源部30は、青色の光束を発生させるBレーザ34及びBレーザ34を駆動するBレーザドライバ31と、赤色の光束を発生させるRレーザ35及びRレーザ35を駆動するRレーザドライバ32と、緑色の光束を発生させるGレーザ36及びGレーザ36を駆動するGレーザドライバ33とを備えている。なお、各レーザ34、35、36は、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。   The light source unit 30 includes a B laser 34 that generates a blue light beam and a B laser driver 31 that drives the B laser 34, an R laser 35 that generates a red light beam, an R laser driver 32 that drives the R laser 35, and a green color. And a G laser driver 33 for driving the G laser 36. Each of the lasers 34, 35, and 36 can be configured as, for example, a semiconductor laser or a solid-state laser with a harmonic generation mechanism.

光合成部40は、光源部30から入射する光束を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系41、42、43と、このコリメートされた光束を合成するためのダイクロイックミラー44、45、46と、合成された光束を光ファイバ50に導く結合光学系47とを備えている。   The light combining unit 40 is a collimating optical system 41, 42, 43 provided so as to collimate a light beam incident from the light source unit 30 into parallel light, and a dichroic mirror 44, 45, 46 for combining the collimated light beam. And a coupling optical system 47 that guides the combined light flux to the optical fiber 50.

各レーザ34、35、36から出射した光束は、コリメート光学系41、42、43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44、45、46に入射される。   The light beams emitted from the lasers 34, 35, and 36 are collimated by collimating optical systems 41, 42, and 43, respectively, and then enter the dichroic mirrors 44, 45, and 46.

その後、これらのダイクロイックミラー44、45、46により、各光束が波長に関して選択的に反射・透過される。   Thereafter, these dichroic mirrors 44, 45, 46 selectively reflect and transmit each light beam with respect to the wavelength.

具体的には、Bレーザ34から出射した青色の光束は、コリメート光学系41によって平行光化された後に、ダイクロイックミラー44に入射される。Rレーザ35から出射した赤色の光束は、コリメート光学系42を経てダイクロイックミラー45に入射される。   Specifically, the blue light beam emitted from the B laser 34 is collimated by the collimating optical system 41 and then enters the dichroic mirror 44. The red light beam emitted from the R laser 35 enters the dichroic mirror 45 via the collimating optical system 42.

また、Gレーザ36から出射した緑色の光束は、コリメート光学系43を経てダイクロイックミラー46に入射される。   Further, the green light beam emitted from the G laser 36 is incident on the dichroic mirror 46 through the collimating optical system 43.

それら３つのダイクロイックミラー44、45、46にそれぞれ入射した3原色の光束は、波長選択的に反射または透過して結合光学系47に達し、集光されて、光ファイバ50へ出力される。   The three primary color beams incident on the three dichroic mirrors 44, 45 and 46 are reflected or transmitted in a wavelength selective manner, reach the coupling optical system 47, and are collected and output to the optical fiber 50.

水平走査部60及び垂直走査部80は、光ファイバ50から出射された光束を画像として投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするものである。   The horizontal scanning unit 60 and the vertical scanning unit 80 scan in the horizontal direction and the vertical direction to form a scanning light beam so that the light beam emitted from the optical fiber 50 can be projected as an image.

この水平走査部60と水平走査するための構成部分を有する信号処理回路21とは水平光走査装置として機能し、この垂直走査部80と垂直走査するための構成部分を有する信号処理回路21とは垂直光走査装置として機能する。   The horizontal scanning unit 60 and the signal processing circuit 21 having a component for horizontal scanning function as a horizontal optical scanning device, and the vertical scanning unit 80 and the signal processing circuit 21 having a component for vertical scanning. It functions as a vertical light scanning device.

水平走査部60は、光束を水平方向に走査するための水平走査用光スキャナ61と、この水平走査用光スキャナ61を駆動させる水平走査ドライバ70aとを有しており、垂直走査部80は、光束を垂直方向に走査するための垂直走査用光スキャナ81と、この垂直走査用光スキャナ81を駆動させる垂直走査ドライバ82とを有している。なお、水平走査ドライバ70aは信号処理回路21から出力される水平同期信号に基づいて、垂直走査ドライバ82は信号処理回路21から出力される垂直同期信号に基づいて、それぞれ駆動する。   The horizontal scanning unit 60 includes a horizontal scanning optical scanner 61 for scanning a light beam in the horizontal direction, and a horizontal scanning driver 70a for driving the horizontal scanning optical scanner 61. The vertical scanning unit 80 includes: A vertical scanning optical scanner 81 for scanning the light beam in the vertical direction and a vertical scanning driver 82 for driving the vertical scanning optical scanner 81 are provided. The horizontal scanning driver 70a is driven based on the horizontal synchronizing signal output from the signal processing circuit 21, and the vertical scanning driver 82 is driven based on the vertical synchronizing signal output from the signal processing circuit 21.

これら水平走査用光スキャナ61と垂直走査用光スキャナ81とは、後述する電気機械変換素子から構成されている。   The horizontal scanning optical scanner 61 and the vertical scanning optical scanner 81 are composed of electromechanical conversion elements to be described later.

また、この網膜走査型画像表示装置1は、水平走査部60と垂直走査部80との間での光束を中継するリレー光学系62を備えており、水平走査用光スキャナ61によって水平方向に走査された光は、リレー光学系62を通って、垂直走査用光スキャナ81によって垂直方向に走査されて、走査光束として、リレー光学系90へ出射される。   The retinal scanning image display device 1 also includes a relay optical system 62 that relays a light beam between the horizontal scanning unit 60 and the vertical scanning unit 80. The horizontal scanning optical scanner 61 scans in the horizontal direction. The emitted light passes through the relay optical system 62, is scanned in the vertical direction by the vertical scanning optical scanner 81, and is emitted to the relay optical system 90 as a scanning light beam.

リレー光学系90は、レンズ系91、94を有している。垂直走査部80から出射された走査光束は、レンズ系91によって、それぞれの光束がその光束の中心線を相互に平行にされ、かつそれぞれ収束光束に変換される。そして、レンズ系94によってほぼ平行な光束となると共に、これらの光束の中心線が観察者瞳孔に収束するように変換される。なお、図1ではレンズ系91、レンズ系92をそれぞれ1つの凸レンズとして表現したが、色収差を除去するために複数のレンズ群で構成するのが一般的である。   The relay optical system 90 has lens systems 91 and 94. The scanning light beams emitted from the vertical scanning unit 80 are converted into convergent light beams by the lens system 91 so that the respective light beams have their center lines parallel to each other. Then, the lens system 94 converts the light beams into substantially parallel light beams, and the center line of these light beams is converted to converge on the observer pupil. In FIG. 1, the lens system 91 and the lens system 92 are each expressed as one convex lens, but in general, a plurality of lens groups are used to remove chromatic aberration.

［2 水平走査用光スキャナの構成について］
次に、上述のように光束を水平方向に走査するための光スキャナの構成について具体的に説明する。図2は水平走査用光スキャナ61の斜視図である。なお、垂直走査用光スキャナ81も同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。 [2 Configuration of optical scanner for horizontal scanning]
Next, the configuration of the optical scanner for scanning the light beam in the horizontal direction as described above will be specifically described. FIG. 2 is a perspective view of the optical scanner 61 for horizontal scanning. Since the vertical scanning optical scanner 81 has the same configuration, the description thereof is omitted here.

水平走査用光スキャナ61は容量性かつ機械的共振系の電気機械変換素子から構成されており、網膜14の上の光スポットを水平方向に走査するために、入射した光束を反射させ光束の出射方向を変化させる反射ミラー120を配した振動体124が水平走査ドライバ70aから印加される正弦波上の駆動電圧によって揺動する。本実施形態においては振動体124を共振させている。   The horizontal scanning optical scanner 61 is composed of a capacitive and mechanical resonance electromechanical transducer, and reflects the incident light beam to emit the light beam in order to scan the light spot on the retina 14 in the horizontal direction. The vibrating body 124 provided with the reflecting mirror 120 that changes the direction is oscillated by the driving voltage on the sine wave applied from the horizontal scanning driver 70a. In the present embodiment, the vibrating body 124 is resonated.

このように振動体124を共振させることによって反射ミラー120の反射面120aを揺動させることができる。   Thus, by resonating the vibrating body 124, the reflecting surface 120a of the reflecting mirror 120 can be swung.

また、水平走査用光スキャナ61は、貫通孔114を有し、平面視で略長方形をなしている。また、本体部110の外側には固定枠部116を備え、一方、その内側には反射ミラー120を有する振動体124を備えている。なお、この振動体124は、シリコン等、弾性を有する材料を用いて形成されており、後述の圧電体150〜157等は、薄膜形成法によって形成されている。   Further, the horizontal scanning optical scanner 61 has a through hole 114 and has a substantially rectangular shape in plan view. Further, a fixed frame portion 116 is provided on the outer side of the main body portion 110, while a vibrating body 124 having a reflection mirror 120 is provided on the inner side thereof. The vibrating body 124 is formed using an elastic material such as silicon, and piezoelectric bodies 150 to 157 described later are formed by a thin film forming method.

振動体124は、複数の構成要素が一体的に形成されており、これらの構成要素として、反射ミラー120と、その反射ミラー120の一側に連結された弾性部材からなる板状の軸部142、この軸部142と固定枠部116との間を連結する弾性部財からなる一対の第1梁部144及び第2梁部146と、同じく反射ミラー120の他側に連結された弾性部材からなる板状の軸部143、この軸部143と固定枠部116との間を連結する弾性部財からなる一対の第3梁部145及び第4梁部147とがある。   The vibrating body 124 is integrally formed with a plurality of constituent elements. As these constituent elements, a plate-shaped shaft portion 142 including a reflecting mirror 120 and an elastic member connected to one side of the reflecting mirror 120 is provided. The pair of first beam portion 144 and second beam portion 146 made of an elastic member that connects between the shaft portion 142 and the fixed frame portion 116, and an elastic member that is also connected to the other side of the reflection mirror 120. A plate-like shaft portion 143, and a pair of third beam portion 145 and fourth beam portion 147 made of an elastic member that connects between the shaft portion 143 and the fixed frame portion 116.

ここで、反射ミラー120、第1〜第4梁部144〜147を有する振動体124は、網膜走査型画像表示装置1に固定される固定枠部116に対して可動する可動部材となっている。   Here, the vibrating body 124 having the reflection mirror 120 and the first to fourth beam portions 144 to 147 is a movable member that is movable with respect to the fixed frame portion 116 that is fixed to the retinal scanning image display device 1. .

反射ミラー120は、略長方形を成しており、本体部110の略中央部に配置されている。この反射ミラー120は、図2及び図3に示す揺動軸線Lrのまわりに揺動することにより、反射ミラー120に入射した光の反射方向を変化させる。   The reflection mirror 120 has a substantially rectangular shape and is disposed at a substantially central portion of the main body 110. The reflection mirror 120 changes the reflection direction of the light incident on the reflection mirror 120 by swinging around the swing axis Lr shown in FIGS.

反射ミラー120の一側には、上述のように一対の第1梁部144及び第2梁部146が軸部142の幅より広い分岐間隔で互いに並列に分岐するように形成され、また、2本の第1梁部144と第2梁部146とは揺動軸線Lrを中心として対称に形成される。   On one side of the reflection mirror 120, as described above, the pair of the first beam portion 144 and the second beam portion 146 are formed to branch in parallel with each other at a branch interval wider than the width of the shaft portion 142, and 2 The first beam portion 144 and the second beam portion 146 of the book are formed symmetrically about the swing axis Lr.

同様にして、反射ミラー120の他側には、一対の第3梁部145及び第4梁部147が軸部143の幅より広い分岐間隔で互いに並列的に分岐するように形成され、2本の第3梁部145と第4梁部147とは揺動軸線Ｌｒを中心として対称に形成される。   Similarly, on the other side of the reflection mirror 120, a pair of third beam portion 145 and fourth beam portion 147 are formed so as to branch in parallel with each other at a branch interval wider than the width of the shaft portion 143. The third beam portion 145 and the fourth beam portion 147 are formed symmetrically about the swing axis Lr.

また、第1〜第4梁部144〜147には、そのそれぞれを所定方向に弾性変形させるための圧電体が固着されている。   Further, a piezoelectric body for elastically deforming each of the first to fourth beam portions 144 to 147 in a predetermined direction is fixed.

特に、本実施形態の水平走査用光スキャナ61では、図2に示すように、第1〜第4梁部144〜147の各表面（図2では上面）と各裏面（図2では下面）とにそれぞれ圧電体を設けるようにしている。   In particular, in the horizontal scanning optical scanner 61 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, each surface (upper surface in FIG. 2) and each rear surface (lower surface in FIG. 2) of the first to fourth beam portions 144-147, Each is provided with a piezoelectric body.

すなわち、第1梁部144の表面に第1表面側圧電体150を、裏面に第1裏面側圧電体154を設け、第2梁部146の表面に第2表面側圧電体152を、裏面に第2裏面側圧電体156を設け、第3梁部145の表面に第3表面側圧電体151を、裏面に第3裏面側圧電体155を設け、第4梁部147の表面に第4表面側圧電体153を、裏面に第4裏面側圧電体157を設けるようにしている。   That is, the first surface side piezoelectric body 150 is provided on the surface of the first beam portion 144, the first back surface side piezoelectric body 154 is provided on the back surface, the second surface side piezoelectric body 152 is provided on the back surface of the second beam portion 146, and the back surface. The second back surface side piezoelectric body 156 is provided, the third surface side piezoelectric body 151 is provided on the surface of the third beam portion 145, the third back surface side piezoelectric body 155 is provided on the back surface, and the fourth surface is provided on the surface of the fourth beam portion 147. The side piezoelectric body 153 is provided on the back side, and the fourth back side piezoelectric body 157 is provided on the back side.

[3 梁部及び圧電体の構造について]
ここで、第1梁部144の構造及び、第1梁部144の上面に設けた第1表面側圧電体150と、下面に設けた第1裏面側圧電体154の構造について図4及び図5を参照して説明する。なお、第2〜第4梁部145〜147の構造は、第1梁部144と同様であり、第2〜4表面側圧電体151〜153の構造は、第1表面側圧電体150と同様であり、第2〜4裏面側圧電体155〜157の構造は、第1裏面側圧電体154と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。 [3 Beam and piezoelectric structure]
Here, the structure of the first beam portion 144 and the structure of the first front surface side piezoelectric body 150 provided on the upper surface of the first beam portion 144 and the first back surface side piezoelectric body 154 provided on the lower surface are shown in FIGS. Will be described with reference to FIG. The structure of the second to fourth beam portions 145 to 147 is the same as that of the first beam portion 144, and the structure of the second to fourth surface side piezoelectric bodies 151 to 153 is the same as that of the first surface side piezoelectric body 150. Since the structures of the second to fourth back-side piezoelectric bodies 155 to 157 are the same as those of the first back-side piezoelectric body 154, the description thereof is omitted here.

図4は、図2におけるA−A線による第1梁部144の断面図であり、図5は、図2におけるB−B線による第1梁部144の断面図である。   4 is a cross-sectional view of the first beam portion 144 taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the first beam portion 144 taken along line BB in FIG.

図4に示すように、第1梁部144は、その固定枠部116側上面に第1表面側圧電体150を備えると共に、この第1表面側圧電体150と第1梁部144を挟んだ対向位置に第1裏面側圧電体154を備えている。   As shown in FIG. 4, the first beam portion 144 includes a first surface side piezoelectric body 150 on the upper surface of the fixed frame portion 116, and sandwiches the first surface side piezoelectric body 150 and the first beam portion 144. A first back-side piezoelectric body 154 is provided at the facing position.

第1表面側圧電体150は、第1梁部144の上面に形成した下部電極膜150cと、この下部電極膜150cの上面に形成した圧電膜150bと、この圧電膜150bの上面に形成した上部電極膜150aとを備えている。   The first surface side piezoelectric body 150 includes a lower electrode film 150c formed on the upper surface of the first beam portion 144, a piezoelectric film 150b formed on the upper surface of the lower electrode film 150c, and an upper portion formed on the upper surface of the piezoelectric film 150b. An electrode film 150a.

そして、下部電極膜150cはグランドに接続され、上部電極膜150aは水平走査ドライバ70aに接続されて、水平同期信号に同期して位相が反転する正弦波状の駆動電圧が印加される。   The lower electrode film 150c is connected to the ground, the upper electrode film 150a is connected to the horizontal scanning driver 70a, and a sinusoidal driving voltage whose phase is inverted in synchronization with the horizontal synchronizing signal is applied.

また、第1裏面側圧電体154は、第1梁部144の下面に形成した上部電極膜154aと、この上部電極膜154aの下面に形成した圧電膜154bと、この圧電膜154bの下面に形成した下部電極膜154cとを備えている。   The first back-side piezoelectric body 154 is formed on the lower surface of the first beam portion 144, the upper electrode film 154a formed on the lower surface of the upper electrode film 154a, and the lower surface of the piezoelectric film 154b. The lower electrode film 154c is provided.

そして、下部電極膜154cはグランドに接続され、上部電極膜154aは水平走査ドライバ70aに接続されて、水平同期信号に同期して位相が反転する正弦波状の駆動電圧が印加される。   The lower electrode film 154c is connected to the ground, the upper electrode film 154a is connected to the horizontal scanning driver 70a, and a sinusoidal driving voltage whose phase is inverted in synchronization with the horizontal synchronizing signal is applied.

このように構成した第1表面側圧電体150及び第1裏面側圧電体154において、各上部電極膜150a、154aに正の駆動電圧が印加されると、圧電膜150b、154bが変形して下側に屈曲し第1梁部144を下側に屈曲させる。   In the first front surface side piezoelectric body 150 and the first back surface side piezoelectric body 154 configured as described above, when a positive drive voltage is applied to the upper electrode films 150a and 154a, the piezoelectric films 150b and 154b are deformed and lowered. The first beam portion 144 is bent downward.

また、各上部電極膜150a、154aに負の駆動電圧が印加されると、圧電膜150b、154bが変形して上側に屈曲し第1梁部144を上側に屈曲させる。   When a negative drive voltage is applied to the upper electrode films 150a and 154a, the piezoelectric films 150b and 154b are deformed and bent upward, and the first beam portion 144 is bent upward.

このように、各上部電極膜150a、154aに同相の駆動電圧を印加することにより、第1表面側圧電体150と第1裏面側圧電体154とが共同して第1梁部144を固定枠部116の面に対して上下に屈曲させるため、第1梁部144を屈曲させるために1つの圧電体が担う変形力を低減することができ、これにより、各上部電極膜150a、154aに印加する駆動電圧を低減しても、梁部の上面にのみ圧電体を設けていた従来の光スキャナと同様の振れ角で反射ミラー120を揺動させることができ、光スキャナの消費電力を好適に低減することができる。   Thus, by applying a driving voltage having the same phase to the upper electrode films 150a and 154a, the first front surface side piezoelectric body 150 and the first back surface side piezoelectric body 154 cooperate to fix the first beam portion 144 to the fixed frame. Since the first beam 144 is bent up and down with respect to the surface of the portion 116, the deformation force exerted by one piezoelectric body for bending the first beam portion 144 can be reduced, thereby applying to the upper electrode films 150a and 154a. Even if the driving voltage is reduced, the reflection mirror 120 can be swung at the same swing angle as that of the conventional optical scanner in which the piezoelectric body is provided only on the upper surface of the beam portion. Can be reduced.

さらに、この第1梁部144は、図5に示すように、その表面から裏面に向けて幅狭となる断面テーパー状の側壁部170、170を備えている。   Further, as shown in FIG. 5, the first beam portion 144 includes side wall portions 170 and 170 having a tapered cross section that become narrower from the front surface to the back surface.

すなわち、この第1梁部144は、その長手方向と直交する方向における断面視において、幅が表面側から裏面側に向かうにつれて徐々に狭くなっており、その側壁部170、170が表面側から裏面側へ向かうにつれて第1梁部144の内方側へ傾斜した形状となっている。   That is, the first beam portion 144 has a width that gradually decreases from the front surface side to the back surface side in a cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the side wall portions 170, 170 are formed from the front surface side to the back surface. The shape is inclined toward the inward side of the first beam portion 144 as it goes to the side.

そして、このような形状に形成した第1梁部144の上面に、その幅に応じた幅、すなわち、第1梁部144の上面の幅と略同一幅の第1表面側圧電体150を設けると共に、第1梁部144の下面に、その幅に応じた幅、すなわち、第1梁部144の下面の幅と略同一幅の第1裏面側圧電体154を設けるようにしている。   Then, on the upper surface of the first beam portion 144 formed in such a shape, a first surface-side piezoelectric body 150 having a width corresponding to the width, that is, substantially the same width as the width of the upper surface of the first beam portion 144 is provided. At the same time, the first back surface side piezoelectric body 154 having a width corresponding to the width of the first beam portion 144, that is, approximately the same width as the width of the lower surface of the first beam portion 144 is provided on the lower surface of the first beam portion 144.

これにより、第1表面側圧電体150と第1裏面側圧電体154とにより第1梁部144を変形させる際、第1梁部144の上面及び下面のほぼ全面を変形力の作用面とすることができるので、第1表面側圧電体150と第1裏面側圧電体154とに印加する駆動電圧に対する反射ミラー120の振れ角を示す圧電効率をさらに向上させることができる。   Thus, when the first beam portion 144 is deformed by the first front surface side piezoelectric body 150 and the first back surface side piezoelectric body 154, almost the entire upper surface and lower surface of the first beam portion 144 are used as the acting surfaces of the deformation force. Therefore, the piezoelectric efficiency indicating the deflection angle of the reflecting mirror 120 with respect to the drive voltage applied to the first front surface side piezoelectric body 150 and the first back surface side piezoelectric body 154 can be further improved.

しかも、上記のように第1梁部144の側壁部170を表面側から裏面側に向けて断面視テーパー状に形成したことによって、第1梁部144の上面に第1表面側圧電体150の下部電極膜150cを形成した際、図5に示すように、下部電極膜154cの幅方向の両端が、断面視鋭角に形成された第1梁部144の上側角部に周り込んで側壁部170の上端近傍に噛み込んだ状態となる噛み込み部171、171が形成される。   In addition, as described above, the side wall portion 170 of the first beam portion 144 is formed in a tapered shape in cross section from the front surface side to the back surface side, so that the first surface side piezoelectric body 150 is formed on the upper surface of the first beam portion 144. When the lower electrode film 150c is formed, as shown in FIG. 5, both ends in the width direction of the lower electrode film 154c wrap around the upper corner portion of the first beam portion 144 formed at an acute angle in cross section, and the sidewall portion 170 Biting portions 171 and 171 are formed in a state of being bitten near the upper end.

このように下部電極膜154cの幅方向の両端に噛み込み部171、171が形成されることによって、テーパー形状の側壁部170を備えていない梁部と比べて、第1表面側圧電体150が第1梁部144の上面から剥離しにくくなり、耐久性に優れた光スキャナとすることができる。   By forming the biting portions 171 and 171 at both ends in the width direction of the lower electrode film 154c in this way, the first surface side piezoelectric body 150 is compared with the beam portion that does not include the tapered side wall portion 170. It becomes difficult to peel off from the upper surface of the first beam portion 144, and an optical scanner having excellent durability can be obtained.

また、本実施形態では、上記のように第1表面側圧電体150の幅と、第1裏面側圧電体154の幅とを異なるように形成しているため、第1表面側圧電体150の上部電極膜150aと、第1裏面側圧電体154の上部電極膜154aとには、各圧電体の幅に応じた駆動電圧を印加するようにしている。   In the present embodiment, since the width of the first front surface side piezoelectric body 150 and the width of the first back surface side piezoelectric body 154 are different from each other as described above, A driving voltage corresponding to the width of each piezoelectric body is applied to the upper electrode film 150a and the upper electrode film 154a of the first back surface side piezoelectric body 154.

これにより、幅の異なる第1表面側圧電体150と第1裏面側圧電体154とを同じだけ屈曲させて反射ミラーの反射面を揺動させることができるので、光スキャナを安定して共振振動させることができる。   As a result, the first surface-side piezoelectric body 150 and the first back-side piezoelectric body 154 having different widths can be bent by the same amount and the reflecting surface of the reflecting mirror can be swung, so that the optical scanner can stably resonate and vibrate. Can be made.

なお、本実施形態では、電気機械変換部を圧電体として説明したが、容量性の電気機械変換可能なものであればよく、これに限られるものではない。
[4 水平走査用光スキャナの動作]
上記のように構成した水平走査用光スキャナ61は、水平走査ドライバ70aから所定の駆動電圧が印加されることにより動作する。なお、ここでは、反射ミラー120の両端に連結している第1梁部144、第2梁部146、第3梁部145、第4梁部147のそれぞれに設けた圧電体（150〜157）の全てに駆動電圧を印加する場合を例に挙げて説明するが、これは単なる一例であり、当然ながら、反射ミラー120の一端側と固定枠部116とを連結している第1梁部144及び第2梁部146に設けた圧電体（150、154、152、156）にだけ駆動電圧を印加することによっても、水平走査用光スキャナ61を動作させることもできる。 In the present embodiment, the electromechanical conversion unit has been described as a piezoelectric body. However, the electromechanical conversion unit is not limited to this as long as it is capable of capacitive electromechanical conversion.
[4 Operation of optical scanner for horizontal scanning]
The optical scanner 61 for horizontal scanning configured as described above operates when a predetermined driving voltage is applied from the horizontal scanning driver 70a. Here, the piezoelectric bodies (150 to 157) provided on each of the first beam portion 144, the second beam portion 146, the third beam portion 145, and the fourth beam portion 147 connected to both ends of the reflection mirror 120. However, this is merely an example, and of course, the first beam portion 144 connecting the one end side of the reflecting mirror 120 and the fixed frame portion 116 will be described. The horizontal scanning optical scanner 61 can also be operated by applying a driving voltage only to the piezoelectric bodies (150, 154, 152, 156) provided on the second beam portion 146.

この駆動電圧を生成する70aは、図6に示すように、発振器180と、位相反転回路181と、第1位相シフタ182と、第2位相シフタ183と、第1〜第4アンプ184、185、186、187とを備えている。   As shown in FIG. 6, the driving voltage 70a is generated by an oscillator 180, a phase inversion circuit 181, a first phase shifter 182, a second phase shifter 183, first to fourth amplifiers 184, 185, 186, 187.

発振器180は、信号処理回路21から入力される水平同期信号に基づいて、正弦波状の電圧信号を発生させて第1位相シフタ182と位相反転回路181とに出力する。   The oscillator 180 generates a sinusoidal voltage signal based on the horizontal synchronization signal input from the signal processing circuit 21, and outputs the voltage signal to the first phase shifter 182 and the phase inversion circuit 181.

第1位相シフタ182は、発振器180から入力される電圧信号の位相を所定量シフトさせて第1アンプ184と、第2アンプ185とへ出力する。   The first phase shifter 182 shifts the phase of the voltage signal input from the oscillator 180 by a predetermined amount and outputs the result to the first amplifier 184 and the second amplifier 185.

第1アンプ184は、第1位相シフタ182から入力される電圧信号の電圧を所定量増幅して駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を第1表面側圧電体150の上部電極膜150aと、第4表面側圧電体153の上部電極膜とに印加する。   The first amplifier 184 amplifies the voltage of the voltage signal input from the first phase shifter 182 by a predetermined amount to generate a driving voltage, and the generated driving voltage is an upper electrode film 150a of the first surface side piezoelectric body 150, Applied to the upper electrode film of the fourth surface side piezoelectric body 153.

第2アンプ185は、第1位相シフタ182から入力される電圧信号を、第1アンプ184よりも低い所定の増幅率で増幅して駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を第1裏面側圧電体154の上部電極膜154aと、第4裏面側圧電体157の上部電極膜とに印加する。   The second amplifier 185 amplifies the voltage signal input from the first phase shifter 182 with a predetermined amplification factor lower than that of the first amplifier 184 to generate a driving voltage, and the generated driving voltage is piezoelectric on the first back surface side. The voltage is applied to the upper electrode film 154a of the body 154 and the upper electrode film of the fourth back side piezoelectric body 157.

また、位相反転回路181は、発振器180から入力される電圧信号の位相を反転させた反転電圧信号を生成し、生成した反転電圧信号を第2位相シフタ183に出力する。   The phase inversion circuit 181 generates an inverted voltage signal obtained by inverting the phase of the voltage signal input from the oscillator 180, and outputs the generated inverted voltage signal to the second phase shifter 183.

第2位相シフタ183は、位相反転回路181から入力される反転電圧信号の位相を所定量シフトさせて第3アンプ186と第4アンプ187とへ出力する。   The second phase shifter 183 shifts the phase of the inverted voltage signal input from the phase inverter circuit 181 by a predetermined amount and outputs the shifted signal to the third amplifier 186 and the fourth amplifier 187.

第3アンプ186は、第2位相シフタ183から入力される反転電圧信号を、第1アンプ184と同様の増幅率で増幅して駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を第2表面側圧電体152の上部電極膜と第3表面側圧電体151の上部電極膜とに印加する。   The third amplifier 186 amplifies the inverted voltage signal input from the second phase shifter 183 with the same amplification factor as the first amplifier 184 to generate a drive voltage, and the generated drive voltage is the second surface side piezoelectric body. The voltage is applied to the upper electrode film 152 and the upper electrode film of the third surface side piezoelectric body 151.

第4アンプ187は、第2位相シフタ183から入力される反転電圧信号を、第2アンプ185と同様の増幅率で増幅して駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を第2裏面側圧電体156の上部電極膜と第3裏面側圧電体155の上部電極膜とに印加する。   The fourth amplifier 187 amplifies the inverted voltage signal input from the second phase shifter 183 with the same amplification factor as the second amplifier 185 to generate a drive voltage, and the generated drive voltage is the second back side piezoelectric body Application is made to the upper electrode film 156 and the upper electrode film of the third back-side piezoelectric body 155.

このように水平走査ドライバ70aは、第1表面側圧電体150と第4表面側圧電体153とに、その幅に応じた同相同一で正弦波状の駆動電圧を印加すると共に、第1裏面側圧電体154と第4裏面側圧電体157とに、その幅に応じた同相同一で正弦波状の駆動電圧を印加する。   In this way, the horizontal scanning driver 70a applies the same phase and same sinusoidal driving voltage to the first surface side piezoelectric body 150 and the fourth surface side piezoelectric body 153 according to the width thereof, and the first back surface side An in-phase and sinusoidal drive voltage corresponding to the width is applied to the piezoelectric body 154 and the fourth back side piezoelectric body 157.

一方、第2表面側圧電体152と第3表面側圧電体151とには、上記した第1表面側圧電体150と第4表面側圧電体153とに印加した駆動電圧とは逆相の駆動電圧を印加すると共に、第2裏面側圧電体156と第3裏面側圧電体155とには、上記した第1裏面側圧電体154と第4裏面側圧電体157とに印加した駆動電圧とは逆相の駆動電圧を印加するようにしている。   On the other hand, the second surface side piezoelectric body 152 and the third surface side piezoelectric body 151 are driven in phases opposite to the drive voltages applied to the first surface side piezoelectric body 150 and the fourth surface side piezoelectric body 153. The voltage applied to the second back side piezoelectric body 156 and the third back side piezoelectric body 155 is the drive voltage applied to the first back side piezoelectric body 154 and the fourth back side piezoelectric body 157 described above. A reverse phase drive voltage is applied.

これにより、図3に示すように、第1表面側圧電体150と第1裏面側圧電体154とが第1梁部144を屈曲させるときに、同時に、第2表面側圧電体152と第2裏面側圧電体156とが第2梁部146を第1梁部144の屈曲方向とは逆に屈曲させ、第4表面側圧電体153と第4裏面側圧電体157とが第4梁部147を第1梁部144と同じ方向に同じ変位量だけ屈曲させ、同時に、第3表面側圧電体151と第3裏面側圧電体155とが第3梁部145を第4梁部147とは逆の方向に同じ変位量だけ変位させる。   Thus, as shown in FIG. 3, when the first surface side piezoelectric body 150 and the first back surface side piezoelectric body 154 bend the first beam portion 144, the second surface side piezoelectric body 152 and the second surface side piezoelectric body 152 are simultaneously The back surface side piezoelectric body 156 bends the second beam portion 146 in the direction opposite to the bending direction of the first beam portion 144, and the 4th front surface side piezoelectric body 153 and the 4th back surface side piezoelectric body 157 are the 4th beam portion 147. Are bent in the same direction as the first beam portion 144 by the same displacement amount, and at the same time, the third surface side piezoelectric body 151 and the third back surface side piezoelectric body 155 are connected to the third beam portion 145 opposite to the fourth beam portion 147. The same displacement amount is displaced in the direction of.

このように水平走査ドライバ70aは、各圧電体150〜157のそれぞれに所定の駆動電圧を印加することにより、第1梁部144と第2梁部146とを交互に上下に揺動させると共に、第4梁部147と第3梁部145とを交互に上下に揺動させ、図3に示すように、揺動軸線Ｌｒのまわりに反射ミラー120を回動させて水平走査用光スキャナ61を動作させるようにしている。   As described above, the horizontal scanning driver 70a alternately swings the first beam portion 144 and the second beam portion 146 up and down by applying a predetermined drive voltage to each of the piezoelectric bodies 150 to 157, and The fourth beam portion 147 and the third beam portion 145 are alternately swung up and down, and as shown in FIG. 3, the reflection mirror 120 is rotated around the rocking axis Lr so that the horizontal scanning optical scanner 61 is moved. I try to make it work.

[5 光スキャナにおける梁部の形成方法について]
以下、本実施形態における第1梁部144及び第2梁部146の形成方法について説明する。 [5 Beam forming method for optical scanner]
Hereinafter, a method of forming the first beam portion 144 and the second beam portion 146 in the present embodiment will be described.

ここで、上記した水平走査用光スキャナ61における第1梁部144及び第2梁部146は、図７に示す工程図に従って形成することができる。なお、第3梁部145及び第4梁部147は、第1梁部144及び第2梁部146と同様の形成工程により同時に形成されるため、ここではその説明は省略する。   Here, the first beam portion 144 and the second beam portion 146 in the above-described horizontal scanning optical scanner 61 can be formed according to the process diagram shown in FIG. Note that the third beam portion 145 and the fourth beam portion 147 are formed at the same time by the same formation process as the first beam portion 144 and the second beam portion 146, and thus the description thereof is omitted here.

まず、図7(a)に示すように、弾性を有するシリコン基板190を用意し、このシリコン基板190の上面全体にフォトレジストを塗布することにより、シリコン基板190の表面に表面側レジスト膜191を形成すると共に、シリコン基板190の下面全体にフォトレジストを塗布することにより、シリコン基板190の裏面に裏面側レジスト膜192を形成する。なお、図７(a)〜(f)に示す符号Ｌは、シリコン基板190の厚さにおける中心を示す中心線である。   First, as shown in FIG. 7 (a), a silicon substrate 190 having elasticity is prepared, and a photoresist is applied to the entire upper surface of the silicon substrate 190, whereby a surface-side resist film 191 is formed on the surface of the silicon substrate 190. At the same time, a photoresist is applied to the entire bottom surface of the silicon substrate 190 to form a back side resist film 192 on the back surface of the silicon substrate 190. 7A to 7F is a center line indicating the center of the thickness of the silicon substrate 190.

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板190の下面側から裏面側レジスト膜192へ、所定のパターン光を露光することにより、裏面側レジスト膜192に所定のパターニングを施して不要な部分の裏面側レジスト膜192を除去する。   Next, by using a photolithography technique, a predetermined pattern light is exposed from the lower surface side of the silicon substrate 190 to the back surface side resist film 192, so that the back surface side resist film 192 is subjected to predetermined patterning to remove unnecessary portions. The back side resist film 192 is removed.

次に、図7(b)に示すように、裏面側レジスト膜192をレジストマスクとしてウェットエッチングを行うことにより、裏面側レジスト膜192から露出している部分のシリコン基板190に下面側から上面側へ向けて梁部形成用孔193、193、193を掘設する。   Next, as shown in FIG. 7 (b), wet etching is performed using the back-side resist film 192 as a resist mask, so that the silicon substrate 190 exposed from the back-side resist film 192 is exposed from the lower surface side to the upper surface side. Drill the beam forming holes 193, 193, 193 toward

ここで行うウェットエッチングでは、エッチング溶液として5〜50％のＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液、若しくは、2〜30％のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用い、20〜100℃の条件下でエッチングを行う。   In the wet etching performed here, 5 to 50% KOH (potassium hydroxide) solution or 2 to 30% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) solution is used as an etching solution under the conditions of 20 to 100 ° C. Etching is performed.

このように、本実施形態では、ウェットエッチングによる等方性エッチングによって梁部形成用孔193、193、193を形成するため、各梁部形成用孔193、193、193は、シリコン基板190の下面から上面に向かうにつれて先細となるように形成される。   Thus, in this embodiment, since the beam portion forming holes 193, 193, 193 are formed by isotropic etching by wet etching, each of the beam portion forming holes 193, 193, 193 is formed on the lower surface of the silicon substrate 190. It is formed so as to taper as it goes from the top to the top.

また、このような各梁部形成用孔193、193、193を形成することにより、後に形成する第1及び第2梁部144、146の側壁部170、170を、第1及び第2梁部144、146の表面から裏面に向けて幅狭となる断面テーパー状となるように形成することができる。   Further, by forming each of these beam portion forming holes 193, 193, 193, the side wall portions 170, 170 of the first and second beam portions 144, 146 to be formed later are replaced with the first and second beam portions. 144 and 146 can be formed to have a cross-sectional taper shape that becomes narrower from the front surface to the back surface.

また、このときウェットエッチングは、各梁部形成用孔193、193、193の先端が中心線Ｌに達する前に停止するようにしている。   At this time, the wet etching is stopped before the tips of the beam forming holes 193, 193, 193 reach the center line L.

次に、図7(c)に示すように、梁部形成用孔193、193、193を含むシリコン基板190の下面全体を被覆するように再度裏面側レジスト膜192を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、表面側レジスト膜191に所定のパターン光を露光することにより、表面側レジスト膜191に所定のパターニングを施して不要な部分の表面側レジスト膜191を除去する。   Next, as shown in FIG. 7 (c), after forming the back side resist film 192 again so as to cover the entire lower surface of the silicon substrate 190 including the beam portion forming holes 193, 193, 193, photolithography technology Is used to expose the surface-side resist film 191 with a predetermined pattern light, whereby the surface-side resist film 191 is subjected to predetermined patterning to remove unnecessary portions of the surface-side resist film 191.

次に、図7(d)に示すように、表面側レジスト膜191をレジストマスクとしてウェットエッチングを行うことにより、表面側レジスト膜191から露出している部分のシリコン基板190に上面側から下面側へ向けて凹部194を掘設する。   Next, as shown in FIG. 7 (d), wet etching is performed using the surface-side resist film 191 as a resist mask, so that the silicon substrate 190 exposed from the surface-side resist film 191 is exposed from the upper surface side to the lower surface side A recess 194 is dug toward the front.

このウェットエッチングにおいても、上記したエッチング液と同様のエッチング液を用い、同様の温度条件の下でエッチングを行う。   Also in this wet etching, an etching solution similar to the above-described etching solution is used, and etching is performed under the same temperature condition.

また、このときウェットエッチングは、凹部194最下面が中心線Ｌに達する前に停止するようにしている。   At this time, the wet etching is stopped before the lowermost surface of the recess 194 reaches the center line L.

次に、図7(e)に示すように、梁部形成用孔193、193、193を被覆している部分の裏面側レジスト膜192だけを除去し、ここで残している表面側レジスト膜191と裏面側レジスト膜192とをレジストマスクとして用いたウェットエッチングを行う。   Next, as shown in FIG. 7 (e), only the back-side resist film 192 in the portion covering the beam portion forming holes 193, 193, 193 is removed, and the remaining front-side resist film 191 is left here. And wet etching using the backside resist film 192 as a resist mask.

このウェットエッチングにより、凹部194と梁部形成用孔193、193、193とが中心線Ｌ近傍で連通して、図7(f)に示すような貫通孔114、114、114が形成される。   By this wet etching, the concave portion 194 and the beam portion forming holes 193, 193, 193 communicate with each other in the vicinity of the center line L to form through holes 114, 114, 114 as shown in FIG.

その結果、図2及び図5に示したような梁部の表面から裏面に向けて徐々に幅狭となる断面テーパー状の側壁部170、170を有する第1梁部144及び第2梁部146が形成される。   As a result, the first beam portion 144 and the second beam portion 146 having side wall portions 170 and 170 having tapered sections that gradually become narrower from the front surface to the back surface of the beam portion as shown in FIGS. Is formed.

このように、本実施形態では、シリコン基板190の上面側と下面側との両側からウェットエッチングを行うことにより貫通孔114、114、114を形成して第1梁部144及び第2梁部146の端部（側壁部170）を形成しているため、第1梁部144及び第2梁部146の各端部にバリが発生することがなく、安定した動作が可能な梁部を形成することができる。   Thus, in the present embodiment, the first beam portion 144 and the second beam portion 146 are formed by forming the through holes 114, 114, 114 by performing wet etching from both the upper surface side and the lower surface side of the silicon substrate 190. Since the end portions (side wall portions 170) of the first beam portion 144 and the second beam portion 146 are formed, burrs are not generated at the end portions of the first beam portion 144 and the second beam portion 146, and a beam portion capable of stable operation is formed. be able to.

そして、こうして形成した第1梁部144及び第2梁部146の上面と下面とに、図7(g)に示すような第1表面側圧電体150、第1裏面側圧電体154、第2表面側圧電体152、第2裏面側圧電体156をそれぞれ形成する。   Then, on the upper surface and the lower surface of the first beam portion 144 and the second beam portion 146 formed in this way, a first surface side piezoelectric body 150, a first back surface side piezoelectric body 154, a second surface as shown in FIG. A front surface side piezoelectric body 152 and a second back surface side piezoelectric body 156 are formed.

ここでは、まず、第1梁部144及び第2梁部146の上面に下部電極膜150c、152cを形成すると共に、第1梁部144及び第2梁部146の下面に上部電極膜154a、156aを形成する。   Here, first, the lower electrode films 150c and 152c are formed on the upper surfaces of the first beam portion 144 and the second beam portion 146, and the upper electrode films 154a and 156a are formed on the lower surfaces of the first beam portion 144 and the second beam portion 146. Form.

このとき、図7(f)に示したように、第1梁部144及び第2梁部146を、その表面から裏面に向けて断面テーパー状に形成したことによって、下部電極膜150c、152cが、第1梁部144及び第2梁部146の各上面と各側壁部170、170とが交差する角部において回り込む形で形成されるので、下部電極膜150c、152cが第1梁部144及び第2梁部146の上面から剥がれ難い構造となる。   At this time, as shown in FIG. 7 (f), the first beam portion 144 and the second beam portion 146 are formed in a tapered shape from the front surface to the back surface, so that the lower electrode films 150c and 152c are formed. Since the upper surfaces of the first beam portion 144 and the second beam portion 146 and the side wall portions 170, 170 are formed to wrap around at the corners, the lower electrode films 150c, 152c are formed in the first beam portion 144, The structure is difficult to peel off from the upper surface of the second beam portion 146.

次に、下部電極膜150c、152cの上面に、この下部電極膜150c、152cと略同一面積の圧電膜150b、152bを形成すると共に、上部電極膜154a、156aの下面に圧電膜154b、156bを形成する。   Next, the piezoelectric films 150b and 152b having substantially the same area as the lower electrode films 150c and 152c are formed on the upper surfaces of the lower electrode films 150c and 152c, and the piezoelectric films 154b and 156b are formed on the lower surfaces of the upper electrode films 154a and 156a. Form.

そして、最後に、圧電膜150b、152bの上面に上部電極膜150a、152aを形成すると共に、圧電膜154b、156bの下面に下部電極膜154c、156cを形成することにより、図7(g)に示すような、第1表面側圧電体150、第1裏面側圧電体154、第2表面側圧電体152、第2裏面側圧電体156を形成する。

上記した第1実施形態における梁部の形成方法では、まず、シリコン基板190の表面側から所定の深さまでウェットエッチングを行った後、シリコン基板190の裏面側から所定の深さまでウェットエッチングを行い、最後に、シリコン基板190を貫通させるためのウェットエッチングを行うようにしているが、本発明は、これに限定されるものではなく、たとえば、シリコン基板190の表面側と裏面側とに、それぞれ所望の形状にパターニングしたレジストマスクを形成し、シリコン基板190の表面側と裏面側との両側から同時にウェットエッチングを行うことにより、貫通孔114、114、114を形成することもできる。

こうすることにより、梁部を形成する際のウェットエッチングの回数、及び、レジストマスクの形成工程数を減少することができるので、光スキャナの製造時間を短縮できるだけでなく、製造コストを低減することができる。 Finally, upper electrode films 150a and 152a are formed on the upper surfaces of the piezoelectric films 150b and 152b, and lower electrode films 154c and 156c are formed on the lower surfaces of the piezoelectric films 154b and 156b. As shown, a first front surface side piezoelectric body 150, a first back surface side piezoelectric body 154, a second front surface side piezoelectric body 152, and a second back surface side piezoelectric body 156 are formed.

In the method of forming the beam portion in the first embodiment described above, first, after performing wet etching from the front surface side of the silicon substrate 190 to a predetermined depth, performing wet etching from the back surface side of the silicon substrate 190 to a predetermined depth, Finally, wet etching for penetrating the silicon substrate 190 is performed. However, the present invention is not limited to this, and, for example, desired on the front side and the back side of the silicon substrate 190, respectively. Through holes 114, 114, 114 can be formed by forming a resist mask patterned in this shape and performing wet etching simultaneously from both the front and back sides of silicon substrate 190.

By doing so, the number of wet etching times and the number of resist mask forming steps when forming the beam portion can be reduced, so that not only the manufacturing time of the optical scanner can be shortened but also the manufacturing cost can be reduced. Can do.

（第２実施形態）
第2実施形態に係る網膜走査型画像表示装置は、その全体の構成及び動作に関しては、第1実施形態の網膜走査型画像表示装置1と同様であり、水平走査用光スキャナ及び垂直走査用光スキャナが備える各梁部の形状のみが異なる。 (Second Embodiment)
The overall configuration and operation of the retinal scanning image display apparatus according to the second embodiment is the same as that of the retinal scanning image display apparatus 1 of the first embodiment, and a horizontal scanning optical scanner and vertical scanning light. Only the shape of each beam provided in the scanner is different.

そのため、ここでは、第2実施形態の網膜走査型画像表示装置の水平走査用スキャナが備える梁部と、その形成方法について説明することとし、網膜走査型画像表示装置の全体の構成及びその動作については、その説明を省略する。なお、以下の説明において、図1〜図6に示す第1実施形態の網膜走査型画像表示装置1が備える各構成要素と同様の機能を果たす構成要素については、同一の名称を用いて説明することとする。   Therefore, here, the beam part provided in the horizontal scanning scanner of the retinal scanning image display apparatus according to the second embodiment and the forming method thereof will be described, and the overall configuration and operation of the retinal scanning image display apparatus will be described. The description is omitted. In the following description, components that perform the same functions as the components included in the retinal scanning image display device 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 will be described using the same names. I will do it.

[1 梁部及び圧電体の構造について]
図8は、第2実施形態における第1梁部200をその長手方向に対して垂直な方向に切断した切断面を示す断面図である。 [1 Structure of beam and piezoelectric body]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cut surface obtained by cutting the first beam portion 200 in the second embodiment in a direction perpendicular to the longitudinal direction thereof.

図8に示すように、第1梁部200は、図5に示す第1梁部144と同様にその裏面（図8では下面）の幅を、その表面（図8では上面）の幅よりも狭く形成しており、第1梁部200の上面には、第1梁部200表面の幅に応じた、すなわち、第1梁部200上面の幅と略同一幅の第1表面側圧電体201を備え、第1梁部200下面には、第1梁部200裏面の幅に応じた、すなわち、第1梁部200下面の幅と略同一幅の第1裏面側圧電体202を備えている。   As shown in FIG. 8, the first beam portion 200 has a width of the back surface (lower surface in FIG. 8) larger than the width of the front surface (upper surface in FIG. 8), similarly to the first beam portion 144 shown in FIG. The first surface side piezoelectric body 201 is formed narrowly on the upper surface of the first beam portion 200 according to the width of the surface of the first beam portion 200, that is, approximately the same width as the width of the upper surface of the first beam portion 200. The lower surface of the first beam unit 200 includes a first back surface side piezoelectric body 202 corresponding to the width of the lower surface of the first beam unit 200, that is, substantially the same width as the lower surface of the first beam unit 200. .

第1表面側圧電体201は、第1梁部200の上面に形成した下部電極膜201cと、この下部電極膜201cの上面に形成した圧電膜201bと、この圧電膜201bの上面に形成した上部電極膜201aとを備えている。   The first surface-side piezoelectric body 201 includes a lower electrode film 201c formed on the upper surface of the first beam portion 200, a piezoelectric film 201b formed on the upper surface of the lower electrode film 201c, and an upper portion formed on the upper surface of the piezoelectric film 201b. And an electrode film 201a.

また、第1裏面側圧電体202は、第1梁部200の下面に形成した上部電極膜202aと、この上部電極膜202aの下面に形成した圧電膜202bと、この圧電膜202bの下面に形成した下部電極膜202cとを備えている。   The first back surface side piezoelectric body 202 is formed on the lower surface of the first beam portion 200, the upper electrode film 202a formed on the lower surface of the upper electrode film 202a, and the lower surface of the piezoelectric film 202b. The lower electrode film 202c is provided.

このように第1梁部200の表面及び裏面の幅に応じた第1表面側圧電体201及び第1裏面側圧電体202を設けたことにより、第1表面側圧電体201及び第1裏面側圧電体202によって第1梁部200を揺動させる際に、第1梁部200の上面及び下面のほぼ全体を変形力の作用面として機能させることができるので、第1表面側圧電体201及び第1裏面側圧電体202の圧電効率を向上させることができる。   Thus, by providing the first front surface side piezoelectric body 201 and the first back surface side piezoelectric body 202 according to the width of the front surface and the back surface of the first beam part 200, the first front surface side piezoelectric body 201 and the first back surface side When the first beam portion 200 is swung by the piezoelectric body 202, almost the entire upper surface and lower surface of the first beam portion 200 can function as the acting surface of the deformation force, so the first surface side piezoelectric body 201 and The piezoelectric efficiency of the first back-side piezoelectric body 202 can be improved.

また、この第1梁部200は、その側壁部220の形状が、図5に示す第1梁部144の側壁部170の形状と異なる。   Further, the shape of the side wall portion 220 of the first beam portion 200 is different from the shape of the side wall portion 170 of the first beam portion 144 shown in FIG.

すなわち、この第1梁部200の側壁部220、220は、第1梁部200の表面から裏面側に向けて断面テーパー状に形成したテーパー部221、221と、第1梁部200の裏面から表面側に向けて略垂直に形成した垂直部222、222とから構成している。   That is, the side wall portions 220 and 220 of the first beam portion 200 are tapered portions 221 and 221 formed in a tapered shape from the front surface to the back surface side of the first beam portion 200, and the back surface of the first beam portion 200. It is composed of vertical portions 222 and 222 formed substantially vertically toward the surface side.

このように、第1梁部200の上面近傍における側壁部220、220にテーパー部221、221を設けたことにより、第1梁部200の上面に下部電極膜201cを形成した際、第1梁部200の上面の端部と、テーパー部221、221の上側端部とが接合する角部に、下部電極膜201cが回り込む形で噛み込み部223、223が形成される。   Thus, when the lower electrode film 201c is formed on the upper surface of the first beam portion 200 by providing the tapered portions 221 and 221 on the side wall portions 220 and 220 in the vicinity of the upper surface of the first beam portion 200, the first beam Biting portions 223 and 223 are formed in such a manner that the lower electrode film 201c wraps around a corner portion where the upper end portion of the portion 200 and the upper end portion of the tapered portions 221 and 221 are joined.

そのため、この梁部を備えた光スキャナは、側壁部220、220にテーパー部221、221を形成していない梁部を備えた光スキャナと比べて、第1表面側圧電体201が第1梁部200の上面から剥離しにくくなり、耐久性に優れた光スキャナとなる。   Therefore, in the optical scanner provided with the beam portion, the first surface-side piezoelectric body 201 is provided with the first beam compared to the optical scanner provided with the beam portion in which the side wall portions 220 and 220 are not formed with the tapered portions 221 and 221. It becomes difficult to peel off from the upper surface of the portion 200, and the optical scanner has excellent durability.

また、第1梁部200の下面近傍における側壁部220、220に垂直部222、222を設けたことにより、第1梁部200の下面の幅を可及的に広く形成することができ、これにより、第1裏面側圧電体202の幅を第1表面側圧電体201の幅と可及的に近く且つ広く形成することができる。   Further, by providing the vertical portions 222, 222 on the side wall portions 220, 220 in the vicinity of the lower surface of the first beam portion 200, the width of the lower surface of the first beam portion 200 can be formed as wide as possible. Accordingly, the width of the first back surface side piezoelectric body 202 can be formed as close as possible to the width of the first front surface side piezoelectric body 201 and as wide as possible.

このように、第1裏面側圧電体202の幅と第1表面側圧電体201の幅とを可及的に近く形成することによって、第1裏面側圧電体202と第1表面側圧電体201とによる圧電効率を一層向上させることができる。   Thus, by forming the width of the first back surface side piezoelectric body 202 and the width of the first surface side piezoelectric body 201 as close as possible, the first back surface side piezoelectric body 202 and the first surface side piezoelectric body 201 Can further improve the piezoelectric efficiency.

ここで、図9は、表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比毎の駆動電圧と反射ミラーの振れ角との関係を示すグラフである。   Here, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the drive voltage and the deflection angle of the reflecting mirror for each area ratio of the back-side piezoelectric body to the area of the front-side piezoelectric body.

この図9からも分かるように、表側圧電体と裏側圧電体とに同じ駆動電圧を印加した場合に、表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比が大きい場合の方が、表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比が小さい場合よりも、反射ミラーの振れ角が大きく、圧電効率が高い。   As can be seen from FIG. 9, when the same drive voltage is applied to the front side piezoelectric body and the back side piezoelectric body, when the area ratio of the back side piezoelectric body to the area of the front side piezoelectric body is larger, The deflection angle of the reflecting mirror is larger and the piezoelectric efficiency is higher than when the area ratio of the back side piezoelectric body to the area is small.

また、この図9から、表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比が大きい場合の方が、表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比が小さい場合よりも、低い駆動電圧により反射ミラーを同じ振れ角で揺動させることができることがわかる。   Further, from FIG. 9, it is found that the reflection mirror with the lower driving voltage is larger when the area ratio of the back piezoelectric body to the area of the front piezoelectric body is larger than when the area ratio of the back piezoelectric body to the area of the front piezoelectric body is small. It can be seen that can be swung at the same swing angle.

[2 光スキャナにおける梁部の形成方法について]
以下、第2実施形態における第1梁部200及び第2梁部210の形成方法について説明する。 [2 Beam Forming Method for Optical Scanner]
Hereinafter, a method of forming the first beam portion 200 and the second beam portion 210 in the second embodiment will be described.

第1実施形態に記載した第1梁部144及び第2梁部146の形成方法では、シリコン基板190をエッチングする工程においてウェットエッチングだけを用いていたのに対して、第2実施形態における第1梁部200及び第2梁部210の形成方法では、ウェットエッチングとドライエッチングとを用いるようにしている。   In the method of forming the first beam portion 144 and the second beam portion 146 described in the first embodiment, only wet etching is used in the step of etching the silicon substrate 190, whereas the first beam in the second embodiment is used. In the method of forming the beam part 200 and the second beam part 210, wet etching and dry etching are used.

すなわち、第2実施形態では、第1梁部200及び第2梁部210を形成する際に、まずシリコン基板の一部を裏面側からドライエッチングにより所定の深さまでエッチングし、その後、シリコン基板の表面側と裏面側との両側からウェットエッチングを行ってシリコン基板を貫通する貫通孔を形成して、図8に示すような側壁部220、220を形成するようにしている。   That is, in the second embodiment, when forming the first beam portion 200 and the second beam portion 210, first, a part of the silicon substrate is first etched from the back side to a predetermined depth by dry etching, and then the silicon substrate Side walls 220 and 220 as shown in FIG. 8 are formed by performing wet etching from both sides of the front surface side and the back surface side to form through holes penetrating the silicon substrate.

具体的には、図10に示す工程図に従って第2実施形態の第1梁部200と第2梁部210とを形成するようにしている。なお、本実施形態においても、第3梁部及び第4梁部は、第1梁部200及び第2梁部210と同様の形成工程により同時に形成されるため、その説明は省略する。   Specifically, the first beam portion 200 and the second beam portion 210 of the second embodiment are formed according to the process chart shown in FIG. In the present embodiment, the third beam portion and the fourth beam portion are simultaneously formed by the same formation process as that of the first beam portion 200 and the second beam portion 210, and thus description thereof is omitted.

第1梁部200及び第2梁部210を形成する際には、まず、図10(a)に示すように、弾性を有するシリコン基板300を用意し、このシリコン基板300の上面全体にフォトレジストを塗布することにより、シリコン基板300の表面に表面側レジスト膜301を形成すると共に、シリコン基板300の下面全体にフォトレジストを塗布することにより、シリコン基板300の裏面に裏面側レジスト膜302を形成する。なお、図10(a)〜(f)に示す符号Ｌは、シリコン基板300の厚さにおける中心を示す中心線である。   When forming the first beam portion 200 and the second beam portion 210, first, as shown in FIG. 10A, an elastic silicon substrate 300 is prepared, and a photoresist is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 300. Is applied to form a front side resist film 301 on the surface of the silicon substrate 300, and a back side resist film 302 is formed on the back side of the silicon substrate 300 by applying a photoresist to the entire lower surface of the silicon substrate 300. To do. Note that the symbol L shown in FIGS. 10A to 10F is a center line indicating the center of the thickness of the silicon substrate 300.

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板300の下面側から裏面側レジスト膜302へ、所定のパターン光を露光することにより、裏面側レジスト膜302に所定のパターニングを施して不要な部分の裏面側レジスト膜302を除去する。   Next, by using a photolithography technique, a predetermined pattern light is exposed from the lower surface side of the silicon substrate 300 to the back surface side resist film 302, so that the back surface side resist film 302 is subjected to a predetermined patterning to remove unnecessary portions. The back side resist film 302 is removed.

次に、図10(b)に示すように、裏面側レジスト膜302をレジストマスクとしてドライエッチングを行うことにより、裏面側レジスト膜302から露出している部分のシリコン基板300に下面側から上面側へ向けて梁部形成用孔303、303、303を掘設する。   Next, as shown in FIG. 10 (b), by performing dry etching using the back side resist film 302 as a resist mask, the silicon substrate 300 in the portion exposed from the back side resist film 302 is changed from the lower side to the upper side. The beam forming holes 303, 303, 303 are dug toward the front.

このように、本実施形態では、ドライエッチングによる異方性エッチングによって梁部形成用孔303、303、303を形成するため、各梁部形成用孔303、303、303の側壁は、シリコン基板300の下面から上面側に向かって略垂直に形成される。   Thus, in the present embodiment, the beam portion forming holes 303, 303, 303 are formed by anisotropic etching by dry etching, and therefore the side walls of the beam portion forming holes 303, 303, 303 are formed on the silicon substrate 300. It is formed substantially perpendicularly from the lower surface to the upper surface side.

また、このような各梁部形成用孔303、303、303を形成することにより、後に形成する梁部の側壁部220、220に、図8に示したような垂直部222、222を形成することができる。   Further, by forming such beam forming holes 303, 303, 303, the vertical portions 222, 222 as shown in FIG. 8 are formed in the side wall portions 220, 220 of the beam portions to be formed later. be able to.

しかも、このときのドライエッチングは、各梁部形成用孔303、303、303の先端が中心線Ｌに達する前に停止するようにしており、特に、このドライエッチングにより形成する梁部形成用孔303、303、303の深さは、後に行うウェットエッチングで用いるエッチング液の種類と、エッチング液の濃度に応じて設定するようにしている。   Moreover, the dry etching at this time is stopped before the end of each beam portion forming hole 303, 303, 303 reaches the center line L, and in particular, the beam portion forming hole formed by this dry etching. The depths of 303, 303, and 303 are set in accordance with the type of etchant used in wet etching performed later and the concentration of the etchant.

これにより、後に行うウェットエッチングによりシリコン基板300を貫通させる際に、第1及び第2梁部200、210の端部にバリが形成されることを防止して、光スキャナにおける反射ミラーの動作を安定化させるようにしている。   This prevents the formation of burrs at the ends of the first and second beam portions 200 and 210 when penetrating the silicon substrate 300 by wet etching performed later, and allows the operation of the reflection mirror in the optical scanner. Stabilize.

次に、図10(c)に示すように、梁部形成用孔303、303、303を含むシリコン基板300の下面全体を被覆するように再度裏面側レジスト膜302を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、表面側レジスト膜301に所定のパターン光を露光することにより、表面側レジスト膜301に所定のパターニングを施して不要な部分の表面側レジスト膜301を除去する。   Next, as shown in FIG. 10 (c), after forming the back side resist film 302 again so as to cover the entire lower surface of the silicon substrate 300 including the beam portion forming holes 303, 303, 303, photolithography technology Then, the surface-side resist film 301 is exposed to a predetermined pattern light, whereby the surface-side resist film 301 is subjected to predetermined patterning to remove unnecessary portions of the surface-side resist film 301.

次に、図10(d)に示すように、表面側レジスト膜301をレジストマスクとしてウェットエッチングを行うことにより、表面側レジスト膜301から露出している部分のシリコン基板300に上面側から下面側へ向けて凹部304を掘設する。   Next, as shown in FIG. 10 (d), by performing wet etching using the surface-side resist film 301 as a resist mask, the silicon substrate 300 exposed from the surface-side resist film 301 is changed from the upper surface side to the lower surface side. A recess 304 is dug toward the front.

このウェットエッチングでは、エッチング溶液として5〜50％のＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液、若しくは、2〜30％のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用い、20〜100℃の条件下でエッチングを行う。   In this wet etching, 5-50% KOH (potassium hydroxide) solution or 2-30% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) solution is used as an etching solution, and etching is performed under conditions of 20-100 ° C. Do.

また、このときウェットエッチングは、凹部304最下面が中心線Ｌに達する前に停止するようにしている。   At this time, the wet etching is stopped before the lowermost surface of the recess 304 reaches the center line L.

次に、図10(e)に示すように、梁部形成用孔303、303、303を被覆している部分の裏面側レジスト膜302だけを除去し、ここで残している表面側レジスト膜301と裏面側レジスト膜302とをレジストマスクとして用いたウェットエッチングを行う。   Next, as shown in FIG. 10 (e), only the back-side resist film 302 that covers the beam-forming holes 303, 303, 303 is removed, and the remaining front-side resist film 301 is left here. And wet etching using the back side resist film 302 as a resist mask.

このウェットエッチングにより、凹部304と、梁部形成用孔303、303、303とが中心線Ｌ近傍で連通して、図10(f)に示すような貫通孔114、114、114が形成される。   By this wet etching, the concave portion 304 and the beam portion forming holes 303, 303, 303 are communicated with each other in the vicinity of the center line L to form through holes 114, 114, 114 as shown in FIG. .

その結果、第1梁部200の側壁部220、220に、図8に示したような梁部の表面から裏面に向けて徐々に幅狭となるテーパー部221、221が形成される。   As a result, tapered portions 221 and 221 that gradually narrow from the front surface to the back surface of the beam portion as shown in FIG. 8 are formed on the side wall portions 220 and 220 of the first beam portion 200.

このように、本実施形態では、まずシリコン基板300の下面側からドライエッチングして梁部形成用孔303、303、303を形成した後、シリコン基板300の上面側からウェットエッチングして凹部304を形成し、その後、シリコン基板300の上面側と下面側との両側からウェットエッチングすることにより貫通孔114、114、114を形成して、第1梁部200及び第2梁部210の端部（側壁部220）を形成している。   As described above, in this embodiment, the beam forming holes 303, 303, 303 are first formed by dry etching from the lower surface side of the silicon substrate 300, and then the recess 304 is formed by wet etching from the upper surface side of the silicon substrate 300. After that, by performing wet etching from both the upper surface side and the lower surface side of the silicon substrate 300 to form the through holes 114, 114, 114, the end portions of the first beam portion 200 and the second beam portion 210 ( Side wall 220) is formed.

これにより、各側壁部220、220にテーパー部221、221と垂直部222、222とを形成することができ、第1梁部200及び第2梁部210の上面の幅と下面の幅とが可及的に等しくなるように形成することができる。   Thus, the tapered portions 221 and 221 and the vertical portions 222 and 222 can be formed on the side wall portions 220 and 220, and the widths of the upper surface and the lower surface of the first beam portion 200 and the second beam portion 210 are reduced. It can be formed to be as equal as possible.

しかも、この形成方法によれば、第1梁部200及び第2梁部210の各端部にバリが発生することがなく、光スキャナを安定して動作させることができる梁部を形成することができる。   Moreover, according to this forming method, it is possible to form a beam portion that can stably operate the optical scanner without causing burrs at each end of the first beam portion 200 and the second beam portion 210. Can do.

そして、こうして形成した第1梁部200及び第2梁部210の上面と下面とに、図10(g)に示すような第1表面側圧電体201、第1裏面側圧電体202、第2表面側圧電体211、第2裏面側圧電体212をそれぞれ形成する。   Then, on the upper surface and the lower surface of the first beam portion 200 and the second beam portion 210 formed in this way, a first front surface side piezoelectric body 201, a first back surface side piezoelectric body 202, a second surface as shown in FIG. A front surface side piezoelectric body 211 and a second back surface side piezoelectric body 212 are formed.

ここでは、まず、第1梁部200及び第2梁部210の上面に下部電極膜201c、211cを形成すると共に、第1梁部200及び第2梁部210の下面に上部電極膜202a、212aを形成する。   Here, first, lower electrode films 201c and 211c are formed on the upper surfaces of the first beam portion 200 and the second beam portion 210, and upper electrode films 202a and 212a are formed on the lower surfaces of the first beam portion 200 and the second beam portion 210. Form.

このとき、10(f)に示したように、第1梁部200及び第2梁部210の側壁部220、220に、テーパー部221、221を形成したことによって、下部電極膜201c、211cが第1梁部200及び第2梁部210の各上面と各側壁部220、220とが接合する角部において回り込む形で形成されるので、下部電極膜201c、211cが第1梁部200及び第2梁部210の上面から剥がれ難い構造となる。   At this time, as shown in FIG. 10 (f), by forming the tapered portions 221 and 221 on the side wall portions 220 and 220 of the first beam portion 200 and the second beam portion 210, the lower electrode films 201c and 211c are formed. Since the upper surfaces of the first beam portion 200 and the second beam portion 210 and the side wall portions 220 and 220 are formed so as to wrap around at the corner portions, the lower electrode films 201c and 211c are formed in the first beam portion 200 and the second beam portion 210. 2 The structure is difficult to peel off from the upper surface of the beam portion 210.

次に、下部電極膜201c、211cの上面に、この下部電極膜201c、211cと略同一幅の圧電膜201b、211bを形成すると共に、上部電極膜202a、212aの下面に圧電膜202b、212bを形成する。   Next, piezoelectric films 201b and 211b having substantially the same width as the lower electrode films 201c and 211c are formed on the upper surfaces of the lower electrode films 201c and 211c, and the piezoelectric films 202b and 212b are formed on the lower surfaces of the upper electrode films 202a and 212a. Form.

そして、最後に、圧電膜201b、211bの上面に上部電極膜201a、211aを形成すると共に、圧電膜202b、212bの下面に下部電極膜202c、212cを形成することにより、図7(g)に示すような、第1表面側圧電体201、第1裏面側圧電体202、第2表面側圧電体211、第2裏面側圧電体212を形成する。   Finally, upper electrode films 201a and 211a are formed on the upper surfaces of the piezoelectric films 201b and 211b, and lower electrode films 202c and 212c are formed on the lower surfaces of the piezoelectric films 202b and 212b. As shown, a first front surface side piezoelectric body 201, a first back surface side piezoelectric body 202, a second front surface side piezoelectric body 211, and a second back surface side piezoelectric body 212 are formed.

なお、本実施形態では、反射ミラー120の両端に連結している第1梁部144、第2梁部146、第3梁部145、第4梁部147のそれぞれに設けた圧電体（150〜157）の全てに駆動電圧を印加するようにしているが、これは単なる一例であり、当然ながら、反射ミラー120の一端側と固定枠部116とを連結している第1梁部144及び第2梁部146に設けた圧電体（150、154、152、156）にだけ駆動電圧を印加することによっても、水平走査用光スキャナ61を動作させることができる。   In the present embodiment, the piezoelectric body (150 to 150) provided in each of the first beam portion 144, the second beam portion 146, the third beam portion 145, and the fourth beam portion 147 connected to both ends of the reflection mirror 120. 157) is applied to all of them, but this is merely an example, and of course, the first beam portion 144 and the first beam portion 144 connecting the one end side of the reflecting mirror 120 and the fixed frame portion 116 and the first frame portion 157). The horizontal scanning optical scanner 61 can also be operated by applying a driving voltage only to the piezoelectric bodies (150, 154, 152, 156) provided on the two beam portions 146.

また、上記した実施形態では、反射ミラー120の両端に連結している各軸部143、142と固定枠部116とを、それぞれ一対の梁部（第1梁部144と第2梁部146）、（第3梁部145と第4梁部147）により連結しているが、これに限るものではなく、光スキャナの変形例を示す図11に示すように、反射ミラー120の両端に連結している各軸部143、142を二股に分岐させることなく伸延させて固定枠部116と連結するように構成することもできる。   In the above-described embodiment, the shaft portions 143 and 142 and the fixed frame portion 116 connected to both ends of the reflection mirror 120 are respectively connected to a pair of beam portions (first beam portion 144 and second beam portion 146). , (The third beam portion 145 and the fourth beam portion 147), but is not limited to this, as shown in FIG. 11 showing a modification of the optical scanner, it is connected to both ends of the reflection mirror 120. The shaft portions 143 and 142 may be extended without being bifurcated and connected to the fixed frame portion 116.

このように軸部143、142により反射ミラー120と固定枠部116とを連結する場合、軸部143、142を梁部として機能させるため、軸部143、142を、その長手方向に対して垂直な方向に切断した切断面が図5又は図8に示すような形状に形成すると共に、軸部143、142の固定枠部116側における各上面に表面側圧電体400、401を設け、これら表面側圧電体400、401と軸部143、142を挟んだ対向位置に裏面側圧電体402、403を設ける。   When the reflecting mirror 120 and the fixed frame portion 116 are connected by the shaft portions 143 and 142 in this way, the shaft portions 143 and 142 are perpendicular to the longitudinal direction in order to function the shaft portions 143 and 142 as beam portions. 5 or 8 is formed into a shape as shown in FIG. 5 or FIG. 8, and surface side piezoelectric bodies 400 and 401 are provided on the upper surfaces of the shaft portions 143 and 142 on the fixed frame portion 116 side. Back-side piezoelectric bodies 402 and 403 are provided at positions facing the side piezoelectric bodies 400 and 401 and the shaft portions 143 and 142, respectively.

このように構成した光スキャナを動作させる場合には、軸部142に設けた圧電体（表面側圧電体400と裏面側圧電体402）と、軸部143に設けた圧電体（表面側圧電体401と裏面側圧電体403）とにそれぞれ逆相で正弦波上の駆動電圧を印加して、軸部142と軸部143とをそれぞれ交互に上下に屈曲させることにより反射ミラー120を揺動させる。   When the optical scanner configured as described above is operated, the piezoelectric body (front surface side piezoelectric body 400 and the back surface side piezoelectric body 402) provided on the shaft portion 142 and the piezoelectric body provided on the shaft portion 143 (front surface side piezoelectric body). 401 and the back-side piezoelectric body 403) are applied with sinusoidal driving voltages in opposite phases, and the reflecting mirror 120 is swung by bending the shaft 142 and shaft 143 alternately up and down. .

この場合、反射ミラー120は、固定枠部116の面を基準として、反射ミラー120の中心から軸部143、142の長手方向と直交する揺動軸線Ｌrを回動軸として揺動する。   In this case, the reflection mirror 120 swings from the center of the reflection mirror 120 with the swing axis Lr orthogonal to the longitudinal direction of the shaft portions 143 and 142 as a rotation axis with the surface of the fixed frame 116 as a reference.

第1実施形態に係る網膜走査型画像表示装置を示す説明図である。1 is an explanatory view showing a retinal scanning image display apparatus according to a first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る光スキャナを示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an optical scanner according to a first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る反射ミラーの揺動を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing the swinging of the reflecting mirror according to the first embodiment. 第1実施形態に係る梁部の断面を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section of a beam portion according to the first embodiment. 第1実施形態に係る梁部の断面を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section of a beam portion according to the first embodiment. 第1実施形態に係る水平走査ドライバを示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing a horizontal scanning driver according to the first embodiment. 第1実施形態に係る光スキャナにおける梁部の形成方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process diagram showing a method for forming a beam portion in the optical scanner according to the first embodiment. 第2実施形態に係る梁部の断面を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a cross section of a beam portion according to a second embodiment. 表側圧電体の面積に対する裏側圧電体の面積比毎の駆動電圧と反射ミラーの振れ角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive voltage for every area ratio of the back side piezoelectric material with respect to the area of a front side piezoelectric material, and the deflection angle of a reflective mirror. 第2実施形態に係る光スキャナにおける梁部の形成方法を示す工程図である。FIG. 10 is a process diagram showing a method for forming a beam portion in an optical scanner according to a second embodiment. 光スキャナの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of an optical scanner.

符号の説明Explanation of symbols

１ 網膜走査型画像表示装置
１４ 網膜
２０ 光束生成部
２１ 信号処理回路
３０ 光源部
３４ Bレーザ
３５ Rレーザ
３６ Gレーザ
４０ 光合成部
４７ 結合光学系
５０ 光ファイバ
６０ 水平走査部
６１ 水平走査用光スキャナ
６２ リレー光学系
７０a 水平走査ドライバ
８０ 垂直走査部
８１ 垂直走査用光スキャナ
８２ 垂直走査ドライバ
１１４ 貫通孔
１１６ 固定枠部
１２０ 反射ミラー
１２０a 反射面
１２４ 振動体
１４４〜１４７ 第1〜第4梁部
１５０〜１５３ 第1〜第4表面側圧電体
１５４〜１５７ 第1〜第4裏面側圧電体
１５０a、１５２a、１５４a、１５６a 上部電極膜
１５０b、１５２b、１５４b、１５６b 圧電膜
１５０c、１５２c、１５４c、１５６c下部電極膜
１７０、２２０ 側壁部
１７１、２２３ 噛み込み部
１８０ 発振器
１８１ 位相反転回路
１８２〜１８３ 第1〜第2位相シフタ
１８４〜１８７ 第1〜第4アンプ
１９０、３００ シリコン基板
１９１、３０１ 表面側レジスト膜
１９２、３０２ 裏面側レジスト膜
１９３、３０３ 梁部形成用孔
１９４、３０４ 凹部
２００ 第1梁部
２１０ 第2梁部
２０１ 第1表面側圧電体
２０２ 第1裏面側圧電体
２０１a、２０２a、２１１a、２１２a 上部電極膜
２０１b、２０２b、２１１b、２１２b 圧電膜
２０１c、２０２c、２１１c、２１２c 下部電極膜
２１１ 第2表面側圧電体
２１２ 第2裏面側圧電体
２２１ テーパー部
２２２ 垂直部
４００、４０１ 表面側圧電体
４０２、４０３ 裏面側圧電体
S 画像信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Retina scanning image display apparatus 14 Retina 20 Light beam generation part 21 Signal processing circuit 30 Light source part 34 B laser 35 R laser 36 G laser 40 Photosynthesis part 47 Coupling optical system 50 Optical fiber 60 Horizontal scanning part 61 Horizontal scanning optical scanner 62 Relay optical system 70a Horizontal scanning driver 80 Vertical scanning portion 81 Vertical scanning optical scanner 82 Vertical scanning driver 114 Through hole 116 Fixed frame portion 120 Reflecting mirror 120a Reflecting surface 124 Vibrating bodies 144 to 147 First to fourth beam portions 150 to 153 1st-4th surface side piezoelectric material 154-157 1st-4th back surface side piezoelectric material 150a, 152a, 154a, 156a Upper electrode film 150b, 152b, 154b, 156b Piezoelectric film 150c, 152c, 154c, 156c Lower electrode film 170, 220 Side wall parts 171 and 223 Biting part 180 Oscillator 181 Phase inversion circuits 182 to 18 3 First to second phase shifters 184 to 187 First to fourth amplifiers 190 and 300 Silicon substrates 191 and 301 Front side resist films 192 and 302 Back side resist films 193 and 303 Beam portion forming holes 194 and 304 Recesses 200 1 beam portion 210 2nd beam portion 201 first surface side piezoelectric body 202 first back surface side piezoelectric body 201a, 202a, 211a, 212a upper electrode film 201b, 202b, 211b, 212b piezoelectric film 201c, 202c, 211c, 212c lower electrode Film 211 Second surface side piezoelectric body 212 Second back surface side piezoelectric body 221 Tapered portion 222 Vertical portion 400, 401 Front surface side piezoelectric body 402, 403 Back surface side piezoelectric body
S Image signal

Claims (11)

入射した光を反射する反射ミラーと、
前記反射ミラーに連結され、前記反射ミラーの反射面を揺動させる梁部とを有し、
前記反射面の揺動により反射光を走査する光スキャナにおいて、
前記梁部を弾性変形させる圧電体を前記梁部の表面と裏面とにそれぞれ形成すると共に、前記梁部の表面から裏面に向けて幅狭となる断面テーパー状を一部有する側壁部を形成したことを特徴とする光スキャナ。 A reflection mirror that reflects incident light;
A beam portion connected to the reflection mirror and swinging a reflection surface of the reflection mirror;
In an optical scanner that scans reflected light by swinging the reflecting surface,
A piezoelectric body that elastically deforms the beam portion is formed on each of the front surface and the back surface of the beam portion, and a side wall portion having a part of a tapered section that becomes narrower from the front surface to the back surface of the beam portion. An optical scanner characterized by that. 前記梁部の上面に形成した前記圧電体は、当該圧電体の最下層を構成している下部電極膜の端部が、前記梁部の上面端部に回り込んで前記側壁部の上端部分に噛み込む形で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。   In the piezoelectric body formed on the upper surface of the beam portion, the end portion of the lower electrode film constituting the lowermost layer of the piezoelectric body wraps around the upper surface end portion of the beam portion and reaches the upper end portion of the side wall portion. The optical scanner according to claim 1, wherein the optical scanner is formed so as to be bitten. 前記圧電体は、前記梁部の表面及び裏面の幅に応じた幅を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光スキャナ。   The optical scanner according to claim 1, wherein the piezoelectric body has a width corresponding to a width of a front surface and a back surface of the beam portion. 前記圧電体の幅に応じた駆動電圧を前記圧電体にそれぞれ印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の光スキャナ。   The optical scanner according to claim 1, wherein a driving voltage corresponding to a width of the piezoelectric body is applied to the piezoelectric body. 前記梁部は、シリコンで形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光スキャナ。   The optical scanner according to claim 1, wherein the beam portion is made of silicon. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光スキャナを駆動させて、光束を走査することを特徴とする光走査装置。   An optical scanning apparatus that drives the optical scanner according to claim 1 to scan a light beam. 請求項６に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査することで画像を表示することを特徴とする画像表示装置。   An optical scanning device according to claim 6 is provided, and an image is displayed by scanning a light beam modulated in accordance with an image signal in a primary direction and / or a secondary direction by the optical scanning device. An image display device. 請求項６に記載の光走査装置を備え、前記光走査装置によって１次方向及び／又は２次方向に走査された光束を、眼の網膜上に導くことで画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。   An optical scanning device according to claim 6 is provided, and an image is projected and displayed by guiding a light beam scanned by the optical scanning device in a primary direction and / or a secondary direction onto a retina of an eye. Retina scanning image display device. 請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、
基板の一部をウェットエッチングして、基板を貫通する貫通孔を形成することにより、前記側壁部を形成することを特徴とする光スキャナにおける梁部の形成方法。 A method for forming a beam portion in the optical scanner according to claim 1,
A method of forming a beam portion in an optical scanner, wherein the side wall portion is formed by wet etching a part of a substrate to form a through hole penetrating the substrate. 請求項１〜６に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法であって、
基板の一部をドライエッチングにより所定の深さまでエッチングし、その後、ウェットエッチングによって基板を貫通する貫通孔を形成することにより、前記側壁部を形成することを特徴とする光スキャナにおける梁部の形成方法。 A method for forming a beam portion in the optical scanner according to claim 1,
Forming the beam portion in the optical scanner, wherein the side wall portion is formed by etching a part of the substrate to a predetermined depth by dry etching and then forming a through hole penetrating the substrate by wet etching Method. 前記ウェットエッチングに用いるエッチング液に応じて、前記ドライエッチングによってエッチングする深さを設定することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光スキャナにおける梁部の形成方法。   The method for forming a beam portion in an optical scanner according to claim 9 or 10, wherein a depth to be etched by the dry etching is set according to an etching solution used for the wet etching.
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