特許 6236987 光走査装置及び光走査ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6236987

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】光走査装置及び光走査ユニット

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20171120BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20171120BHJP

   G02B 1/116 20150101ALI20171120BHJP

   G02B 1/14 20150101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 104Z

   G02B26/08 E

   G02B1/116

   G02B1/14

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-173553(P2013-173553)

(22)【出願日】2013年8月23日

(65)【公開番号】特開2015-41075(P2015-41075A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】丸山 佑紀

(72)【発明者】

【氏名】阿部 美里

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−００２７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８１４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０９７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１０９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５２４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４２５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０６９００９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１３１６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６７８１７３２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１２４６０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２６／００ − ２６／０８

Ｇ０２Ｂ １／１０ − １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望範囲の波長で、かつ所望範囲の入射角度で入射するレーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを上下又は左右に揺動して前記レーザ光を２軸に走査するアクチュエータと、を有する光走査装置であって、
前記ミラーは、
基板上に形成された金属膜と、前記金属膜上に積層された増反射膜と、前記増反射膜上に積層された保護膜と、を有し、
前記増反射膜は、前記金属膜上に積層された低屈折率膜と、前記低屈折率膜上に積層された高屈折率膜と、からなる積層誘電体膜であり、
前記低屈折率膜の光学膜厚は０．５１×λ／４であり、前記高屈折率膜の光学膜厚は０．８２×λ／４であり、前記保護膜の光学膜厚は０．２５×λ／４であり、
前記レーザ光の前記増反射膜に対する入射角度は、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の各場合において０＜θ＜５０°の範囲であることを特徴とする光走査装置。
但し、λは前記所望範囲の波長の中心波長、θは前記レーザ光が前記増反射膜の最表面の法線方向から入射する角度を０°とした場合の入射角度である。

【請求項2】

前記基板はシリコンにより形成されている請求項１記載の光走査装置。

【請求項3】

前記金属膜の材料は銀であることを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。

【請求項4】

前記低屈折率膜の材料はアルミナであり、前記高屈折率膜の材料は酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の光走査装置。

【請求項5】

前記保護膜の材料はアルミナであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の光走査装置。

【請求項6】

前記増反射膜は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光が入射されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の光走査装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項記載の前記光走査装置を備え、
前記ミラーの上下又は左右の揺動を制御するミラー制御部と、
前記ミラー制御部からの制御信号によってアクチュエータを駆動するドライバと、
を有する光走査ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ミラーを有する光走査装置及び光走査ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、４００〜７００ｎｍの可視光域レーザを光源とするプロジェクタ等に用いられる可動しないミラーでは、石英やガラスの基材上に金属膜を形成し、その上に低屈折率膜と高屈折率膜からなる誘電多層膜を形成し高反射率を達成している。例えば、基板上に、金属膜と、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に金属膜上に積層した誘電多層膜とから構成される９層以上の多層膜を有するミラーが例示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２２０９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような可動しないミラーでは、入射光のミラーへの入射角度が常に一定であるため、反射率の入射角度依存性を考慮した膜構成の検討はなされていない。

【0005】

一方、光走査装置に使用されるミラーは、光源との位置関係により様々な入射角度で使用され（例えば、０°〜５０°程度）、更にミラー自体が揺動するため（例えば、±１０°程度）、入射角度が変動した場合でも、所定値以上の高反射率を確保できるような膜構成とする必要がある。

【0006】

又、可動しないミラーには比較的厚い基板（数ｍｍ程度）を用いることができるため、基板上に形成する膜の総厚が厚くても基板自体が変形するおそれがない。そのため、積層する膜の数を増やして総厚が厚くなっても大きな弊害はなく、積層する膜の数を減らして総厚を薄くする検討もなされていない。

【0007】

一方、光走査装置に使用されるミラーは揺動するため、比較的薄い基板（数１０μ〜数１００μｍ程度）を用いる必要がある。比較的薄い基板を用いた場合、基板上に積層する膜の数を増やして総厚が厚くなると、基板自体が変形するおそれが生じるため、積層する膜の数を減らして総厚を薄くすることが好ましい。

【0008】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、反射率の入射角度依存性を考慮した膜構成の多層膜が形成されたミラーを有する光走査装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本光走査装置（２００）は、所望範囲の波長で、かつ所望範囲の入射角度で入射するレーザ光を反射するミラー（１１０）と、前記ミラー（１１０）を上下又は左右に揺動して前記レーザ光を２軸に走査するアクチュエータ（１５０Ａ、１５０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ）と、を有する光走査装置（２００）であって、前記ミラー（１１０）は、基板（１１１）上に形成された金属膜（１１２）と、前記金属膜（１１２）上に積層された増反射膜と、前記増反射膜上に積層された保護膜（１１５）と、を有し、前記増反射膜は、前記金属膜（１１２）上に積層された低屈折率膜（１１３）と、前記低屈折率膜（１１３）上に積層された高屈折率膜（１１４）と、からなる積層誘電体膜であり、前記低屈折率膜（１１３）の光学膜厚は０．５１×λ／４であり、前記高屈折率膜（１１４）の光学膜厚は０．８２×λ／４であり、前記保護膜（１１５）の光学膜厚は０．２５×λ／４であり、前記レーザ光の前記増反射膜に対する入射角度は、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の各場合において０＜θ＜５０°の範囲であることを要件とする。但し、λは前記所望範囲の波長の中心波長、θは前記レーザ光が前記増反射膜の最表面の法線方向から入射する角度を０°とした場合の入射角度である。

【0010】

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0011】

開示の技術によれば、反射率の入射角度依存性を考慮した膜構成の多層膜が形成されたミラーを有する光走査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。

【図2】本実施の形態に係る光走査ユニットを例示する図である。

【図3】ミラーの層構成を例示する断面図である。

【図4】実施例１に係る多層膜の反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。

【図5】比較例に係る金属膜の反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。

【図6】実施例１に係る多層膜の反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。

【図7】比較例に係る金属膜の反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。

【図8】実施例１及び比較例の平均反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を比較する図である。

【図9】実施例１及び比較例の平均反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を比較する図である。

【図10】入射角度が５°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。

【図11】入射角度が５０°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。

【図12】図１０から所定の波長のデータを抜き出してプロットした図である。

【図13】図１１から所定の波長のデータを抜き出してプロットした図である。

【図14】入射角度が５°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。

【図15】入射角度が５０°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。

【図16】図１４から所定の波長のデータを抜き出してプロットした図である。

【図17】図１５から所定の波長のデータを抜き出してプロットした図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0014】

図１は、本実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。本実施の形態に係る光走査装置２００は、レーザ等の光源から照射される光を走査させる光走査装置であり、例えば圧電素子によりミラーを駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー等である。

【0015】

具体的には、光走査装置２００は、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと、第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂと、可動枠１６０と、第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定枠１８０とを有する。又、第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、それぞれ駆動源１５１Ａ、１５１Ｂを有する。第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ駆動源１７１Ａ、１７１Ｂを有する。第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、ミラー１１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。

【0016】

ミラー支持部１２０には、ミラー１１０の円周に沿うようにスリット１２２が形成されている。スリット１２２により、ミラー支持部１２０を軽量化しつつ捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂによる捻れをミラー１１０へ伝達することができる。

【0017】

光走査装置２００において、ミラー支持部１２０の表面にミラー１１０が支持され、ミラー支持部１２０は、両側にある捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの端部に連結されている。捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂは、揺動軸を構成し、軸方向に延在してミラー支持部１２０を軸方向両側から支持している。捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂが捻れることにより、ミラー支持部１２０に支持されたミラー１１０が揺動し、ミラー１１０に照射された光の反射光を走査させる動作を行う。捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれが連結梁１４０Ａ、１４０Ｂに連結支持され、第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂに連結されている。

【0018】

第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂ、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂ、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０に取り囲まれている。第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、可動枠１６０にそれぞれの一方の側が支持されている。第１の駆動梁１５０Ａの他方の側は内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。第１の駆動梁１５０Ｂの他方の側も同様に、内周側に延びて連結梁１４０Ａ、１４０Ｂと連結している。

【0019】

第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂは、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂと直交する方向に、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を挟むように、対をなして設けられている。第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの表面には、駆動源１５１Ａ、１５１Ｂがそれぞれ形成されている。駆動源１５１Ａ、１５１Ｂは、第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂの表面上の圧電素子の薄膜の上面に形成された上部電極と、圧電素子の下面に形成された下部電極とにより構成される。駆動源１５１Ａ、１５１Ｂでは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて伸長したり縮小したりする。

【0020】

このため、第１の駆動梁１５０Ａと第１の駆動梁１５０Ｂとで異なる位相の駆動電圧を交互に印加すれば、ミラー１１０の左側と右側で第１の駆動梁１５０Ａと第１の駆動梁１５０Ｂとが上下反対側に交互に振動し、捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂを揺動軸又は回転軸として、ミラー１１０を軸周りに揺動させることができる。ミラー１１０が捻れ梁１３０Ａ、１３０Ｂの軸周りに揺動する方向を、以後、水平方向と呼ぶ。例えば第１の駆動梁１５０Ａ、１５０Ｂによる水平駆動には、共振振動が用いられ、高速にミラー１１０を揺動駆動することができる。

【0021】

又、可動枠１６０の外部には、第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの一端が連結されている。第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、可動枠１６０を左右両側から挟むように、対をなして設けられている。第２の駆動梁１７０Ａは、第１の駆動梁１５０Ａと平行に延在する梁が、隣接する梁と端部で連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。そして、第２の駆動梁１７０Ａの他端は、固定枠１８０の内側に連結されている。第２の駆動梁１７０Ｂも同様に、第１の駆動梁１５０Ｂと平行に延在する梁が、隣接する梁と端部で連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。そして第２の駆動梁１７０Ｂの他端は、固定枠１８０の内側に連結されている。

【0022】

第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの表面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位毎に駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。駆動源１７１Ａは、第２の駆動梁１７０Ａの表面上の圧電素子の薄膜の上面に形成された上部電極と、圧電素子の下面に形成された下部電極とにより構成される。駆動源１７１Ｂは、第２の駆動梁１７０Ｂの表面上の圧電素子の薄膜の上面に形成された上部電極と、圧電素子の下面に形成された下部電極とにより構成される。

【0023】

第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂでは、矩形単位毎に隣接している駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、異なる極性の駆動電圧を印加することにより、隣接する矩形梁を上下反対方向に反らせ、各矩形梁の上下動の蓄積を可動枠１６０に伝達する。第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、この動作により、平行方向と直交する方向である垂直方向にミラー１１０を揺動させる。例えば第２の駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

【0024】

例えば、駆動源１７１Ｂを左側から可動枠１６０に向かって並ぶ駆動源を駆動源１７１ＤＬ、１７１ＣＬ、１７１ＢＬ、１７１ＡＬを含むものとし、右側の駆動源１７１Ａを可動枠１６０から右側に向かって並ぶ駆動源１７１ＡＲ、１７１ＢＲ、１７１ＣＲ、１７１ＤＲを含むものとした場合、駆動源１７１Ａｘと駆動源１７１Ｃｘ（４本）を同波形、駆動源１７１Ｂｘ、駆動源１７１Ｄｘ（４本）を前者と位相の異なる同波形で駆動することで垂直方向へ遥動することができる。

【0025】

駆動源１５１Ａの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又、駆動源１５１Ｂの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又駆動源１７１Ａの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又、駆動源１７１Ｂの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＢに含まれる所定の端子と接続されている。

【0026】

又、光走査装置２００は、駆動源１５１Ａ、１５１Ｂに駆動電圧が印加されてミラーが水平方向に遥動している状態におけるミラー１１０の水平方向の傾き具合を検出する圧電センサ１９１、１９２を有する。圧電センサ１９１、１９２は、連結梁１４０Ｂに設けられている。なお、本実施の形態では、圧電センサ１９２は、連結梁１４０Ａ、１４０Ｂの重量のバランスをとるためのダミーセンサである。

【0027】

又、光走査装置２００は、駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに駆動電圧が印加されてミラーが垂直方向に遥動している状態におけるミラー１１０の垂直方向の傾き具合を検出する圧電センサ１９５、１９６を有する。圧電センサ１９５は第２の駆動梁１７０Ａの有する矩形梁の一つに設けられており、圧電センサ１９６は第２の駆動梁１７０Ｂの有する矩形梁の一つに設けられている。

【0028】

圧電センサ１９１は、ミラー１１０の水平方向の傾き具合に伴い、捻れ梁１３０Ｂから伝達される連結梁１４０Ｂの変位に対応する電流値を出力する。圧電センサ１９５は、ミラー１１０の垂直方向の傾き具合に伴い、第２の駆動梁１７０Ａのうち圧電センサ１９５が設けられた矩形梁の変位に対応する電流値を出力する。圧電センサ１９６は、ミラー１１０の垂直方向の傾き具合に伴い、第２の駆動梁１７０Ｂのうち圧電センサ１９６が設けられた矩形梁の変位に対応する電流値を出力する。

【0029】

本実施の形態では、圧電センサ１９１の出力を用いてミラー１１０の水平方向の傾き具合を検出する。又、本実施の形態では、圧電センサ１９５、１９６を用いてミラー１１０の垂直方向の傾き具合を検出する。なお、本実施の形態では、各圧電センサから出力される電流値からミラー１１０の傾き具合の検出を行う傾き検出部が光走査装置２００の外部に設けられていても良い。又、本実施の形態では、傾き検出部の検出結果に基づき駆動源１５１Ａ、１５１Ｂ、駆動源１７１Ａ、１７１Ｂに供給する駆動電圧を制御する駆動制御部が光走査装置２００の外部に設けられていても良い。

【0030】

圧電センサ１９１、１９５、及び１９６は、圧電素子の薄膜の上面に形成された上部電極と、圧電素子の下面に形成された下部電極とにより構成される。本実施の形態では、各圧電センサの出力は、上部電極と下部電極とに接続されたセンサ配線の電流値となる。

【0031】

圧電センサ１９１の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＢに含まれる所定の端子と接続されている。又、圧電センサ１９５の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又、圧電センサ１９６の上部電極及び下部電極から引き出されたセンサ配線は、固定枠１８０に設けられた端子群ＴＢに含まれる所定の端子と接続されている。

【0032】

図２は、本実施の形態に係る光走査ユニットを例示する図である。図２を参照するに、本実施の形態に係る光走査ユニット１００は、光走査装置２００と、電圧生成回路３００と、フロントエンドＩＣ（Integrated Circuit）４００と、ＬＤ（Laser Diode）４４０と、ミラードライバＩＣ５００とを有する。電圧生成回路３００、フロントエンドＩＣ４００、ＬＤ４４０、及びミラードライバＩＣ５００は、光走査装置２００を制御する光走査制御装置である。

【0033】

電圧生成回路３００は、光走査ユニット１００の各部へ電源を供給する。フロントエンドＩＣ４００は、入力されたビデオ信号に所定の信号処理を施し、ＬＤ４４０へ供給する。フロントエンドＩＣ４００は、ミラー１１０の揺動を制御する制御信号を、ミラードライバＩＣ５００を介して、光走査装置２００へ供給する。フロントエンドＩＣ４００は、ビデオ信号処理部４１０と、ＬＤドライバ４２０と、ミラー制御部４３０とを有する。

【0034】

ビデオ信号処理部４１０は、入力されたビデオ信号に含まれる同期信号と、輝度信号及び色度信号とを分離する処理を行う。ビデオ信号処理部４１０は、輝度信号及び色度信号をＬＤドライバ４２０へ供給し、同期信号をミラー制御部４３０へ供給する。ＬＤドライバ４２０は、ビデオ信号処理部４１０から出力された信号に基づき、ＬＤ４４０を制御する。

【0035】

ミラー制御部４３０には、光走査装置２００の圧電センサ１９１の出力Ｓ１と、圧電センサ１９５及び１９６のそれぞれの出力Ｓ２が、ミラードライバＩＣ５００を経由して入力される。ミラー制御部４３０は、ミラードライバＩＣ５００から入力される出力Ｓ１及びＳ２と、同期信号とに基づきミラー１１０の揺動を制御する。より具体的にはミラー制御部４３０は、ミラードライバＩＣ５００を介して、光走査装置２００の駆動源１５１Ａ，Ｂ、１７１Ａ，Ｂの駆動電圧（以下、駆動信号）を出力する。

【0036】

ここで、光走査装置２００を構成するミラー１１０の層構成について説明する。図３は、ミラーの層構成を例示する断面図である。図３を参照するに、ミラー１１０は、基板１１１と、多層膜１１９とを有する。多層膜１１９は、金属膜１１２と、低屈折率膜１１３と、高屈折率膜１１４と、保護膜１１５とを有する。但し、保護膜１１５は、必ずしも設けなくてもよい。

【0037】

基板１１１は、金属膜１１２等を形成するための基体となる部分であり、例えば、シリコン（Ｓｉ）により形成されている。基板１１１の厚さは、例えば、数１０〜数１００μｍ程度とすることができる。

【0038】

金属膜１１２は、例えば、スパッタ法等により、基板１１１の上面に形成されている。金属膜１１２としては、ミラー１１０が反射する可視光域（波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域、以降同様）における反射率が高い金属を選択することが好ましい。金属膜１１２の材料としては、例えば、純銀（Ａｇ）や銀合金等を用いることができる。金属膜１１２の厚みは、例えば、２００ｎｍ程度とすることができる。

【0039】

低屈折率膜１１３は、例えば、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等により、金属膜１１２の上面に積層されている。低屈折率膜１１３は、高屈折率膜１１４との対により積層誘電体膜を構成し、この積層誘電体膜は可視光域中の低波長域（波長５５０ｎｍよりも低波長側の領域、以降同様）の反射率を上げる増反射膜として機能する。そのため、低屈折率膜１１３としては、高屈折率膜１１４との屈折率差が大きい材料を選択することが好ましい。

【0040】

低屈折率膜１１３の材料としては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）等を用いることができる。なお、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の屈折率は１．７程度、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の屈折率は１．４程度、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）の屈折率は１．４程度である。低屈折率膜１１３の厚さは、光学膜厚で、例えば、０．５１×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）程度とすることができる。

【0041】

高屈折率膜１１４は、例えば、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等により、低屈折率膜１１３の上面に積層されている。高屈折率膜１１４は、低屈折率膜１１３との対により積層誘電体膜を構成し、この積層誘電体膜は可視光域中の低波長域の反射率を上げる増反射膜として機能する。そのため、高屈折率膜１１４としては、低屈折率膜１１３との屈折率差が大きい材料を選択することが好ましい。

【0042】

高屈折率膜１１４の材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等を用いることができる。なお、これらの屈折率は、何れも２．０〜２．４程度である。高屈折率膜１１４の厚さは、光学膜厚で、例えば、０．８２×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）程度とすることができる。

【0043】

保護膜１１５は、例えば、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等により、高屈折率膜１１４の上面に積層されている。保護膜１１５は、高屈折率膜１１４の屈折率が温湿度変化等により変動することを防止する機能を有する。従って、このような問題が懸念されない場合は、設けなくても構わない。

【0044】

保護膜１１５の材料としては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）等を用いることができる。保護膜１１５の厚さは、光学膜厚で、例えば、０．２５×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）程度とすることができる。

【0045】

このように、基板１１１上に、可視光域における反射率が高い金属膜１１２を形成し、更に、増反射膜として機能する低屈折率膜１１３及び高屈折率膜１１４を積層することにより、可視光域中の低波長域の反射率を上げることができると共に、可視光域の反射率の入射角度依存性を低減することができる。

【0046】

但し、入射光はＰ偏光である場合とＳ偏光である場合とがあるため、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の各場合において、可視光域中の低波長域の反射率を上げることができると共に、可視光域の反射率の入射角度依存性を低減することが好ましい。

【0047】

なお、多層膜１１９を、金属膜１１２、高屈折率膜１１４、低屈折率膜１１３、保護膜１１５が順次積層された構成としても同様の効果を奏する。つまり、低屈折率膜１１３と高屈折率膜１１４の積層される順番を反対にしてもよい。但し、高屈折率膜１１４の材料である酸化チタン（ＴｉＯ_２）等は、金属膜１１２との密着性があまりよくない。一方、低屈折率膜１１３であるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等は、金属膜１１２との密着性が良好である。従って、金属膜１１２との密着性の観点からすれば、金属膜１１２、低屈折率膜１１３、高屈折率膜１１４、保護膜１１５が順次積層された構成とする方が好ましい。

【0048】

［実施例１］
図３に示す多層膜１１９を作製し、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の各場合において、反射率及び反射率の入射角度依存性を評価した。入射角度は、５°、３０°、５０°の３種類とした。

【0049】

ここで、入射角度とは、ミラー１１０が初期状態（揺動されていない状態）にあるときの、多層膜１１９の最表面の法線方向に対してレーザ光が入射する角度である。つまり、レーザ光が多層膜１１９の最表面の法線方向から入射する場合は、入射角度＝０°である。なお、ミラー１１０が揺動（例えば、±１０°程度）することで、入射角度は変動する。

【0050】

実施例１で作製した多層膜１１９の層構成は以下の通りである。基板１１１の材料としてはシリコン（Ｓｉ）を用いた。金属膜１１２としては、スパッタ法により、厚み約２００ｎｍの純銀（Ａｇ）の膜を形成した。低屈折率膜１１３としては、ＡＬＤ法（原子層堆積法）により、光学膜厚約０．５１×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）＝約４０ｎｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の膜を形成した。高屈折率膜１１４としては、ＡＬＤ法（原子層堆積法）により、光学膜厚約０．８２×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）＝約４７ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ_２）の膜を形成した。保護膜１１５としては、ＡＬＤ法（原子層堆積法）により、光学膜厚約０．２５×λ／４（λ＝５５０ｎｍ）＝約２０ｎｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の膜を形成した。

【0051】

又、比較例として、シリコン基板上に金属膜のみを形成したサンプルを作製し、同様の評価を行った。金属膜としては、スパッタ法により、厚み約２００ｎｍの純銀（Ａｇ）の膜を形成した。比較例に係る金属膜（純銀膜）は、シリコン基板上に形成された単一の層であり、その上には何も形成されていない。

【0052】

以下、図４〜図９を参照しながら、評価結果について説明する。図４は、実施例１に係る多層膜の反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。図５は、比較例に係る金属膜の反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。図４及び図５を参照すると、何れの入射角度についても、実施例１に係る多層膜１１９は比較例に係る金属膜に比べて、Ｐ偏光入射における可視光域中の低波長域の反射率が向上していることがわかる。又、特に可視光域中の低波長域において、Ｐ偏光入射における入射角度依存性が改善していることがわかる。

【0053】

図６は、実施例１に係る多層膜の反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。図７は、比較例に係る金属膜の反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。図６及び図７を参照すると、何れの入射角度についても、実施例１に係る多層膜１１９は比較例に係る金属膜に比べて、Ｓ偏光入射における可視光域中の低波長域の反射率が向上していることがわかる。又、特に可視光域中の高波長域（波長５５０ｎｍよりも高波長側の領域、以降同様）において、Ｓ偏光入射における入射角度依存性が改善していることがわかる。

【0054】

図８は、実施例１及び比較例の平均反射率の入射角度依存性（Ｐ偏光入射）を比較する図である。図９は、実施例１及び比較例の平均反射率の入射角度依存性（Ｓ偏光入射）を比較する図である。なお、平均反射率とは、可視光域全体において各波長での反射率を平均したものである。図８より、何れの入射角度についても、実施例１に係る多層膜１１９は比較例に係る金属膜に比べて、Ｐ偏光入射における可視光域の平均反射率が向上していることがわかる。又、図９より、何れの入射角度についても、実施例１に係る多層膜１１９は比較例に係る金属膜に比べて、Ｓ偏光入射における可視光域の平均反射率が向上していることがわかる。

【0055】

このように、実施例１に係る多層膜１１９は比較例に係る金属膜に比べて、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射において、何れの入射角度についても、可視光域の平均反射率が向上するが、特に、可視光域中の低波長域の反射率が向上する。又、特に可視光域中の低波長域においてＰ偏光入射における入射角度依存性が改善し、可視光域中の高波長域においてＳ偏光入射における入射角度依存性が改善する。

【0056】

［実施例２］
実施例２では、高屈折率膜１１４の材料として酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いる場合において、酸化チタン（ＴｉＯ_２）の好適な膜厚について検討した。実施例２では、実施例１と同様にして多層膜１１９を作製した。但し、酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなる高屈折率膜１１４の光学膜厚を、それぞれ約１７ｎｍ、約２７ｎｍ、約３７ｎｍ、約４７ｎｍ、約５７ｎｍとした５種類のサンプルを作製した。そして、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の各場合において、反射率の高屈折率膜の膜厚依存性を評価した。入射角度は、５°、５０°の２種類とした。

【0057】

以下、図１０〜図１７を参照しながら、評価結果について説明する。図１０は、入射角度が５°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。図１１は、入射角度が５０°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｐ偏光入射）を例示する図である。図１２及び図１３は、図１０及び図１１から所定の波長のデータを抜き出してプロットした図である。なお、所定の波長は、レーザプロジェクションにおいて通常用いられる４５０ｎｍ（Ｂ）、５２０ｎｍ（Ｇ）、６３８ｎｍ（Ｒ）の３波長とした。

【0058】

図１０〜図１３より、何れの入射角度についても、高屈折率膜１１４の膜厚が薄くなるとＰ偏光入射における特定の波長域の反射率が低下する傾向となり、高屈折率膜１１４の膜厚が厚くなるとＰ偏光入射における高反射領域（例えば、反射率が９０％以上の領域）が長波長側にシフトする傾向となることがわかった。

【0059】

図１４は、入射角度が５°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。図１５は、入射角度が５０°の場合における、実施例２に係る多層膜の反射率の高屈折率膜の膜厚依存性（Ｓ偏光入射）を例示する図である。図１６及び図１７は、図１４及び図１５から図１２及び図１３と同様の波長のデータを抜き出してプロットした図である。

【0060】

図１４〜図１７より、何れの入射角度についても、高屈折率膜１１４の膜厚が薄くなるとＳ偏光入射における特定の波長域の反射率が低下する傾向となり、高屈折率膜１１４の膜厚が厚くなるとＳ偏光入射における高反射領域（例えば、反射率が９０％以上の領域）が長波長側にシフトする傾向となることがわかった。

【0061】

特に４５０ｎｍ（Ｂ）、５２０ｎｍ（Ｇ）、６３８ｎｍ（Ｒ）の３波長に注目して図１０〜図１７のデータを総合的に判断すると、高屈折率膜１１４の膜厚が４７ｎｍ以上５７ｎｍ以下の範囲であれば、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の何れの場合においても、所定の入射角度範囲で高反射率を確保でき好適である。

【0062】

このように、基板１１１上に、可視光域における反射率が高い金属膜１１２を形成し、更に、増反射膜として機能する低屈折率膜１１３及び高屈折率膜１１４を積層することにより、Ｐ偏光入射及びＳ偏光入射の何れの場合においても、可視光域中の低波長域の反射率を上げることができると共に、可視光域の反射率の入射角度依存性を低減することができる。又、反射率が向上した結果、入射するレーザ光の光量を下げることが可能となり、ＬＤドライバ等で消費される電力を低減できる。

【0063】

又、多層膜１１９は少ない膜構成で高反射率を実現できるため、多層膜１１９の総厚を従来よりも薄くできる。これにより、基板１１１自体が変形するおそれを低減できる。但し、基板１１１自体が変形しない範囲において、低屈折率膜１１３及び高屈折率膜１１４の組を複数組積層してもよい。

【0064】

以上、本発明の好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0065】

１００ 光走査ユニット
１１０ ミラー
１１１ 基板
１１２ 金属膜
１１３ 低屈折率膜
１１４ 高屈折率膜
１１５ 保護膜
１１９ 多層膜
２００ 光走査装置
３００ 電圧生成回路
４００ フロントエンドＩＣ
４４０ ＬＤ
５００ ミラードライバＩＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】