JP2000214407A - 光偏向子及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
光偏向子及びこれを用いた表示装置Info
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Abstract
に、高速で、且つ、広偏向角で振動するのに適した構成
の光偏向子を提供する。 【解決手段】 ベース2の一対の支持部3,4に、それ
ぞれ外側端部が固定され、内側端部が自由端である2本
のアーム部6a,6b,7a,7bを有する一対の振動
子6,7と、この一対の振動子6,7の各2本のアーム
部6a,6b,7a,7bの間に配置された反射ミラー
部8と、反射ミラー部8の重心を通る軸Lに対し軸Lの
近傍の一対の軸対称位置の両端と一対の振動子6,7の
各アーム部6a,6b,7a,7bの内側端部とをそれ
ぞれ連結する一対の捩じりバネ部9a,9b,10a,
10bと、一対の振動子6,7に対し別個独立に駆動力
を作用し、各アーム部6a,6b,7a,7bの内側端
部を上下方向に別個独立に移動できる駆動手段Dとを備
えた。
Description
光を反射させて光偏向を行う光偏向子及びこの光偏向子
を用いた表示装置に関する。
タ、バーコードリーダ等の光学機器の走査装置や、光デ
ィスクのトラッキング制御装置の光偏向装置や、レーザ
光をスキャニングして映像を投影する表示装置などには
光偏向子が使用されている。
しては、回転多面鏡(ポリゴンミラー)、騒動型反射鏡
(ガルバノミラー)等があるが、ガルバノミラー型のも
のはポリゴンミラー型のものに比べて機構が小型化で
き、又、最近の半導体プロセス技術ではシリコン基板を
用いたマイクロミラーの試作例なども報告されており、
さらに小型化、軽量化、低コスト化が期待できる。
従来例が図22及び図23にそれぞれ示されている。
図である。図22において、ベース50には左右一対の
支持部51,52が設けられ、この一対の支持部51,
52上には振動体53が配置されている。この振動体5
3は、外枠部54と、この外枠部54の開口部54aに
配置された反射ミラー部55と、この反射ミラー部55
の重心を通る軸上の位置で反射ミラー部55と外枠部5
4とを連結する一対の梁部56,56とから一体的に形
成されている。外枠部54の左右両端部分が一対の支持
部51,52上に固定されている。
れた左右一対の固定電極57,58を有し、この一対の
固定電極57,58は反射ミラー部55の左右両端部に
対向する位置に配置されている。この一対の固定電極5
7,58の相手側の電極として反射ミラー部55が設け
られ、該一対の固定電極57,58のいずれか一方と反
射ミラー部55との間には切替スイッチSWを介して選
択的に電圧を印加できるようになっている。尚、反射ミ
ラー部55は外枠部54と一対の梁部56,56を介し
て接続されているため、反射ミラー部55への電圧印加
は外枠部54に印加すれば良い。
反射ミラー部55との間に電圧が印加されたときには反
射ミラー部55の左側が静電力により吸引されて反射ミ
ラー部55が一対の梁部56,56を軸として反時計方
向に回転し、又、他方の固定電極58と反射ミラー部5
5との間に電圧が印加されたときには反射ミラー部55
の右側が静電力により吸引されて反射ミラー部55が一
対の梁部56,56を軸として時計方向に回転する。従
って、駆動手段Dによって一対の固定電極57,58に
交互に電圧が印加されることによって反射ミラー部55
が左右に振動するものである。この反射ミラー部55に
照射された光は、反射ミラー部55の振動によって反射
角が変更され、これによって光偏向される。
図である。図23において、この第2従来例にあって前
記第1従来例と同一構成箇所は図面に同一符号を付して
その説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。
ース50上に配置された左右一対の永久磁石60,61
と、反射ミラー部55の外周部に配置された駆動用コイ
ル62とを有し、この駆動用コイル62に正逆交互の駆
動電流を通電するように構成されている。
用コイル62に正逆交互の駆動電流が通電されると、一
対の永久磁石60,61の外部磁界と駆動用コイル62
の電流とによるローレンツ力で反射ミラー部55が一対
の梁部56,56を軸として振動するものである。
1従来例においては、反射ミラー部55の振れ角(偏向
角)を大きくするには、反射ミラー部55と固定電極5
7,58とのギャップ間隔を大きく設定する必要があ
る。静電力は、ギャップの2乗に反比例するので、必要
な駆動力を得るには非常に大きな電圧を必要とするた
め、ほとんど実用的ではない。
来例の静電駆動のように偏向角の規制がないので、大き
な偏向角を取ることができるが、反射ミラー部55の外
周部に駆動コイル62を配置するため、反射ミラー部5
5のサイズが大きくなり高速振動に適していないもので
あった。
は、反射ミラー部55に直接に駆動力が作用する構成で
あるため、駆動手段Dは反射ミラー部55の振動の障害
にならない構成とする必要があったため、駆動手段Dの
構成の自由度があまりなかった。
べくなされたものであり、駆動手段の構成に大きな自由
度があると共に、高速で、且つ、広偏向角で振動するの
に適した構成の光偏向子及びこれを用いた表示装置を提
供することを目的とする。
を置いて設けられた一対の支持部の一方に外側端部が固
定され、内側端部が自由端である2本のアーム部を有す
る一方の振動子と、前記一対の支持部の他方に外側端部
が固定され、内側端部が自由端である2本のアーム部を
有する他方の振動子と、この一対の振動子の前記各2本
のアーム部の間に配置された反射ミラー部と、この反射
ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の一方の軸
対称位置の両端と前記一方の振動子の前記各アーム部の
内側端部とをそれぞれ連結する一方の捩じりバネ部と、
前記反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の
他方の軸対称位置の両端と前記他方の振動子の前記各ア
ーム部の内側端部とをそれぞれ連結する他方の捩じりバ
ネ部と、前記一対の振動子の少なくとも一方に対し別個
独立に駆動力を作用し、前記各アーム部の内側端部を上
下方向に別個独立に移動できる駆動手段とを備えたこと
を特徴とする光偏向子である。
た一対の支持部の一方に外側端部が固定され、内側端部
が自由端である2本のアーム部を有する一方の振動子
と、前記一対の支持部の他方に外側端部が固定され、内
側端部が自由端である2本のアーム部を有する他方の振
動子と、この一対の振動子の前記各2本のアーム部の間
に配置された反射ミラー部と、この反射ミラー部の重心
を通る軸に対しこの軸の近傍の一方の軸対称位置の両端
と前記一方の振動子の前記各アーム部の内側端部とをそ
れぞれ連結する一方の捩じりバネ部と、前記反射ミラー
部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の他方の軸対称位
置の両端と前記他方の振動子の前記各アーム部の内側端
部とをそれぞれ連結する他方の捩じりバネ部と、前記一
対の振動子の4本のアーム部に対し別個独立に駆動力を
作用し、前記各アーム部の内側端部を上下方向に別個独
立に移動できる駆動手段とを備えたことを特徴とする光
偏向子である。
項2に記載の光偏向子において、前記駆動手段は、前記
各振動子の内側端部にそれぞれ駆動力を作用させる構成
であることを特徴とする光偏向子である。
項2に記載の光偏向子において、前記駆動手段は前記各
支持部に配置され、前記各振動子の外側端部に駆動力を
作用させる構成であることを特徴とする光偏向子であ
る。
た一対の支持部の一方に外側端部が固定され、内側端部
が自由端である2本のアーム部を有する一方の振動子
と、前記一対の支持部の他方に外側端部が固定され、内
側端部が自由端である2本のアーム部を有する他方の振
動子と、この一対の振動子の前記各2本のアーム部の間
に配置された反射ミラー部と、この反射ミラー部の重心
を通る軸に対しこの軸の近傍の一方の軸対称位置の両端
と前記一方の振動子の前記各アーム部の内側端部とをそ
れぞれ連結する一方の捩じりバネ部と、前記反射ミラー
部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の他方の軸対称位
置の両端と前記他方の振動子の前記各アーム部の内側端
部とをそれぞれ連結する他方の捩じりバネ部と、前記一
対の振動子に対し別個独立に駆動力を作用し、前記各ア
ーム部の内側端部を上下方向に別個独立に移動できる駆
動手段とを備えた光偏向子を設け、この光偏向子の前記
反射ミラー部にレーザ光を照射し、この照射されたレー
ザ光の反射光の方向を前記反射ミラー部の回転角度を前
記駆動手段にて変化させて投影画像を得ることを特徴と
する表示装置である。
表示装置において、前記反射ミラー部からの反射光は、
光アドレス型空間光変調素子に照射することによって書
き込み、この光アドレス型空間光変調素子に書き込んだ
光情報を投影したことを特徴とする表示装置である。
基づいて説明する。
し、図1(A)は光偏向子1Aの分解斜視図、図1
(B)は光偏向子1Aの側面図、図2は振動体5の平面
図、図3は光偏向子1Aの側面図である。
ス2上には一定の間隔を置いて平行に左右一対の支持部
3,4が一体的に構成されており、この一対の支持部
3,4の間の上面はその前後両端部2a,2aに対しそ
の中央部が凹部2bとして構成されている。このように
構成されたベース2上に振動体5が配置されている。
部3に固定され、内側端部が自由端である2本のアーム
部6a,6bを有する一方(左側)の振動子6と、右外
側端部が一方の支持部4に固定され、内側端部が自由端
である2本のアーム部7a,7bを有する他方(右側)
の振動子7と、左右一対の振動子6,7の各2本のアー
ム部6a,6b,7a,7bの間のスペースに配置され
た反射ミラー部8と、この反射ミラー部8と一方の振動
子6の2本のアーム部6a,6bとをそれぞれ連結する
一方(左側)の捩じりバネ部9a,9bと、反射ミラー
部8と他方の振動子7の2本のアーム部7a,7bとを
それぞれ連結する他方(右側)の捩じりバネ部10a,
10bとから構成されている。従って、振動体5は、左
側の振動子6と右側の振動子7とが互いに対向して外枠
部を形成していると共に、左右の振動子6,7は左右の
捩じりバネ部9a,9b、10a,10bを介して反射
ミラー部8と一体に接続されている。この光偏向子1A
を共振モードで動作させる時は、捩じりバネ部9a,9
b、10a,10bと反射ミラー部8で構成される振動
系の共振モードの中で軸Lを中心とした回転を生ずるモ
ード(第1次回転モード)を用いる。
には光反射膜8aが構成され、反射ミラー部8はその最
も低次な共振周波数が前記した第1次回転モードより高
くなるように設定されている。反射ミラー部8の共振周
波数は、反射ミラー部8の目的とする振動周波数にほぼ
一致するように設定するのが好ましい。
a,10bは、反射ミラー部8の重心を通る軸L線上の
前後に凹状の切り込みを入れることで梁形状に形成し、
且つ、一対の捩じりバネ部9a,9b、10a,10b
は軸Lに対し、この軸Lの近傍の一対の軸対称位置で各
アーム部6a,6b,7a,7bの自由端と連結してい
る。
ばシリコンウエハ上にパターン形成し、これをエッチン
グすることにより一体形成する。そして、反射ミラー部
8となるべき箇所の表面にAl,Au等の材料より反射
膜8aを形成すれば完成する。このように作製すること
によって複数のものを同時に作製できる。
上に分割配置された左右一対の固定電極11,12を有
し、この各固定電極11,12は一対の振動子6,7の
各2本のアーム部6a,6b,7a,7bの自由端部に
対向する位置に配置されている。この各固定電極の相手
側の電極は各アーム部6a,6b,7a,7bの自由端
部にて形成され、各アーム部6a,6b,7a,7bと
各固定電極11,12との間には切換えスイッチSWに
て選択的に電圧を印加できるように構成されている。つ
まり、駆動手段Dは切換えスイッチSWの切換え位置に
よって一対の振動子6,7を別個独立に駆動できる。そ
して、駆動手段Dは、切換えスイッチSWを順次切換え
制御することによって一対の固定電極11,12に交互
に電圧を印加するように構成されている。尚、振動子
6,7の各アーム部6a,6b,7a,7bへの電圧印
加は、前述した様に振動子6,7同士が接続されている
ため、いずれか一方の振動子をコモン電極として印加す
れば良い。
に、一方(左側)の固定電極11に電圧が印加された時
には一方(左側)の振動子6のアーム部6a,6bの自
由端が静電力によって吸引されて下方に移動する。する
と、アーム部6a,6bの下方移動が一方(左側)の捩
じりバネ部9a,9bを介して反射ミラー部8に伝達さ
れ、これが回転トルクとなって反射ミラー部8が略重心
を通る軸Lを中心として反時計方向に回転する。
定電極12に電圧が印加された時には、一方(左側)の
アーム部6a,6bの吸引力が解除されて一方のアーム
部6a,6bが上方に戻ると共に、他方(右側)の振動
子7のアーム部7a,7bの自由端が静電力によって吸
引されて下方に移動する。すると、アーム部7a,7b
の下方移動が他方(右側)の捩じりバネ部10a,10
bを介して反射ミラー部8に伝達され、これが回転トル
クとなって反射ミラー部8が略重心を通る軸Lを中心と
して時計方向に回転する。
極11,12に交互に電圧が印加されると、上記反射ミ
ラー部8の回転が繰り返され、これによって反射ミラー
部8が振動するものである。
b,7a,7bからの駆動力が捩じりバネ部9a,9
b,10a,0bを介して反射ミラー部8の振動(回
転)中心の近傍に作用するため、小さな駆動ストローク
で大きな振動角が得られる。又、反射ミラー部8には駆
動手段Dの部材を何等配置する必要がないため、反射ミ
ラー部8のサイズが小さくて良く高速振動が可能であ
る。
転モードで共振振動させると、反射ミラー部8が最大変
位で振動すると共に、一対の振動子6,7の各アーム部
6a,6b,7a,7bの共振周波数が前記第1次回転
モードの周波数と異なるためアーム部6a,6b,7
a,7bの上下振幅を極めて小さくでき、低電力で大き
な回転力を得ることができる。
に対し別個独立に駆動力を作用するように構成されてい
るが、反射ミラー部8を共振振動によって振動させるの
であればいずれか一方の振動子6,7にのみ駆動力を作
用させるように構成し、この一方の振動子6,7を共振
周波数で振動させても良い。更には、一方の振動子6,
7のいずれか1本のアーム部6a,6b,7a,7bに
対し駆動力を作用させるように構成させても良い。尚、
このことは以下の各実施形態でも同様である。つまり、
反射ミラー部8を共振振動によって振動させる場合に
は、一対の振動子6,7の4本のアーム部6a,6b,
7a,7bの少なくとも1本に対し駆動力を作用させる
ように構成すれば良い。
形態を示す光偏向子1Bの側面図である。図4及び図5
において、この第2実施形態にあって前記第1実施形態
と同一構成箇所は図面に同一符号を付してその説明を省
略し、異なる構成のみを説明する。
れているが、この振動体5の上にさらに上ベース15が
配置されている。この上ベース15には一対の固定電極
16,17が固定されており、この一対の固定電極1
6,17はベース2上のものと同様な配置パターンで配
置されている。そして、一方(左側)の固定電極16
は、ベース2上の他方(右側)の固定電極12と同一タ
イミングで、他方(右側)の固定電極17は、ベース2
上の一方(左側)の固定電極11と同一タイミングで電
圧が印加されるように構成されている。
うに、一方(下の左側)の固定電極11に電圧が印加さ
れた時には他方(上の右側)の固定電極17にも電圧が
印加される。従って、一方(左側)の振動子6のアーム
部6a,6bの自由端が静電力によって吸引されて下方
に移動すると共に、他方(右側)の振動子7のアーム部
7a,7bの自由端が静電力によって吸引されて上方に
移動する。すると、アーム部6a,6bの下方移動が一
方(左側)の捩じりバネ部9a,9bを介して反射ミラ
ー部8に伝達され、且つ、アーム部7a,7bの上方移
動が他方(右側)の捩じりバネ部10a,10bを介し
て反射ミラー部8に伝達され、これらが同一方向の回転
トルクとなって反射ミラー部8が略重心を通る軸Lを中
心として反時計方向に回転する。
の固定電極12に電圧が印加された時には、一方(上の
左側)の固定電極16にも電圧が印加される。従って、
他方(右側)の振動子7のアーム部7a,7bの自由端
が静電力によって吸引されて下方に移動すると共に、一
方(左側)の振動子6のアーム部6a,6bの自由端が
静電力によって吸引されて上方に移動する。すると、ア
ーム部7a,7bの下方移動が他方(右側)の捩じりバ
ネ部10a,10bを介して反射ミラー部8に伝達さ
れ、且つ、アーム部6a,6bの上方移動が一方(左
側)の捩じりバネ部9a,9bを介して反射ミラー部8
に伝達され、これらが同一方向の回転トルクとなって反
射ミラー部8が略重心を通る軸Lを中心として時計方向
に回転する。つまり、この第2実施形態では前記第1実
施形態のものと比較して約2倍の回転トルクが作用する
ため、さらに、広偏向角で振動させるのに適している。
子1Cの分解斜視図である。図6において、この第3実
施形態にあって前記第1実施形態と比較して駆動手段D
の構成のみが相違し、他の構成は同一であるため、駆動
手段Dの構成のみを説明し、その他の構成は図面に同一
符号を付してその説明を省略する。
端部2a上に分割配置された左右一対の駆動コイル2
0,21と、この各駆動コイル20,21の対向位置
で、且つ、一対の振動子6,7の各2本のアーム部6
a,6b,7a,7bの自由端部に設けられた永久磁石
膜22,23とを有する。この永久磁石膜22,23は
全て厚み方向で同一方向に着磁されている。そして、一
対の駆動コイル20,21には互いに逆相の駆動電流を
周期的に通電するように構成されている。つまり、一方
の駆動コイル20の通電により発生する磁界の方向と、
他方の駆動コイル21の通電により発生する磁界の方向
とが常に逆になるように通電される。
で一方(左側)のアーム部6a,6bが電磁力で下方に
吸引されると、他方の駆動コイル21により発生する磁
界で他方(右側)のアーム部7a,7bが電磁力で上方
に反発される。又、他方の駆動コイル21により発生す
る磁界で他方(右側)のアーム部7a,7bが電磁力で
下方に吸引されると、一方の駆動コイル20により発生
する磁界で一方(左側)のアーム部6a,6bが電磁力
で上方に反発される。以上より、第2実施形態と同様な
回転トルクが反射ミラー部8に作用するため、上記通電
が交互に繰り返されることによって反射ミラー部8が振
動するものである。
子1Dの側面図である。図7において、この第4実施形
態にあって前記第1実施形態と比較して駆動手段Dの構
成のみが相違し、他の構成は同一であるため、駆動手段
Dの構成のみを説明し、その他の構成は図面に同一符号
を付してその説明を省略する。
端部2aと、一対の振動子6,7の各2本のアーム部6
a,6b,7a,7bの自由端部との間に配置されたピ
エゾ積層アクチュエータ部24,25をそれぞれ有し、
この各ピエゾ積層アクチュエータ部24,25の上下端
面はベース2と各アーム部6a,6b,7a,7bにそ
れぞれ固定されている。そして、一対のピエゾ積層アク
チュエータ部24,25には互いに逆位相の電圧を周期
的に印加するように構成されている。
印加される電圧によって積層方向に体積変動するため、
一対の捩じりバネ部9a,9b、10a,10bを介し
て第1実施形態と同様な回転トルクを反射ミラー部8に
作用させることができる。
子1Eの側面図である。図8において、この第5実施形
態にあって前記第1実施形態と比較して駆動手段Dの構
成のみが相違し、他の構成は同一であるため、駆動手段
Dの構成のみを説明し、その他の構成は図面に同一符号
を付してその説明を省略する。
7の各2本のアーム部6a,6b,7a,7bの上下面
にPZT等からなる圧電体26a,26b、27a,2
7bがそれぞれ配置されている。この上下一対の圧電体
26a,26b、27a,27bによってピエゾバイモ
ルフ26,27が構成されている。そして、一対のピエ
ゾバイモルフ26,27には互いに逆位相の電圧を周期
的に印加するように構成されている。
圧電体26a,26b、27a,27b間に電圧が印加
されると、圧電材料が分極してアーム部6a,6b,7
a,7bが撓むため、一対の捩じりバネ部9a,9b、
10a,10bを介して第1実施形態と同様な回転トル
クを反射ミラー部8に作用させることができる。
7bの上下面の少なくとも一方だけ配置してもよく、こ
の場合にはピエゾユニモルフとして作用し、ピエゾバイ
モルフの場合に比べて発生力は低下するものの、同様な
動作で行うことが可能である。
示し、図9は光偏向子1Fの分解斜視図、図10は光偏
向子1Fの側面図である。図9及び図10において、こ
の第6実施形態にあって前記第1実施形態と比較して同
一構成箇所は図面に同一符号を付してその説明を省略
し、異なる構成箇所のみを説明する。
ゾ積層アクチュエータ部24,25にて構成されてお
り、各ピエゾ積層アクチュエータ部24,25の上面に
振動体5の一対の振動子6,7の外側端部が固定されて
いる。そして、この一対のピエゾ積層アクチュエータ部
24,25には互いに逆位相の電圧を周期的に印加する
ように構成されている。つまり、一対のピエゾ積層アク
チュエータ部24,25が一対の振動子6,7の支持を
していると共に駆動手段Dの一部をも兼用している。
印加される電圧によって積層方向に体積変動するため、
図10に示すように、一方(左側)のピエゾ積層アクチ
ュエータ部24が下方に移動すると一方(左側)の振動
子6全体が下方に変位するため、一方(左側)の捩じり
コイルバネ部9a,9bを介して反射ミラー部8に反時
計方向の回転トルクが作用する。又、他方(右側)のピ
エゾ積層アクチュエータ部25が下方に移動すると他方
(右側)の振動子7全体が下方に変位するため、他方
(右側)の捩じりコイルバネ部10a,10bを介して
反射ミラー部8に時計方向の回転トルクが作用する。そ
して、駆動手段Dによって一対のピエゾ積層アクチュエ
ータ部24、25に互いに逆位相の電圧が周期的に印加
されると、上記反射ミラー部8の正逆回転が繰り返さ
れ、これによって反射ミラー部8が振動するものであ
る。
の外側端部に駆動手段Dの駆動力が作用する構成であ
り、第1〜第5実施形態では一対の振動子6,7の各ア
ーム部6a,6b,7a,7bの内側端部(自由端)に
駆動手段Dの駆動力が作用する構成である点で相違す
る。第1〜第5実施形態では、駆動手段Dの駆動力が各
一対のアーム部6a,6b、7a,7bの内側端部(自
由端)に作用するため、一対の捩じりバネ部を介して直
接反射ミラー部8に作用させることができ振動伝達の応
答性が良い。又、第6実施形態では一対のピエゾ積層ア
クチュエータ部24,25が一対の振動子6,7の支持
部を兼用しているため、構成の簡略化になる。
光子1Gの概略斜視図である。図11において、この第
7実施形態にあって前記第1実施形態と比較して駆動手
段Dの構成のみが相違し、他の構成は同一であるため、
駆動手段Dの構成のみを説明し、その他の構成は図面に
同一符号を付してその説明を省略する。
2本のアーム部6a,6bの自由端部の表面側に設けら
れた磁歪素子28と、ベース2の前後外側位置に配置さ
れ、この磁歪素子28に磁界を発生する一対の磁界発生
コイル29,29とを有している。磁歪素子28は磁歪
定数が大きい磁性材料にて形成され、磁界発生コイル2
9に電流を通電することにより、磁歪素子28が磁化さ
れる。そして、一対の磁界発生コイル29,29には交
互に逆方向の電流を通電するように構成されている。
に通電されると、例えば磁歪素子28が正の磁歪定数を
持つ場合は、発生した磁界により伸び、これによってア
ーム部6a,6bが下方向に撓むため、一対の捩じりバ
ネ部9a,9bを介して第1実施形態と同様な回転トル
クを反射ミラー部8に作用させることができる。
えば100μm×2000μm、その厚みを2μmとす
れば、面内方向の反磁界が無視できる程度になり、磁歪
素子28の透磁率が1000であれば200e程度の磁
界で十分飽和磁化させることが可能である。又、アーム
部6a,6bの材質をポリシリコン、磁歪素子28の材
質をニッケル(Ni)とし、アーム部6a,6b及び磁
歪素子28の長さを2mm、アーム部6a,6bの厚み
を50μm、磁歪素子28の厚みを2μmとして、磁界
を印加したときのアーム部6a,6bの内側端部(自由
端)の変位量δを見積もると、およそδ=0.3μmと
なり、前記第1次回転モードの周波数でアーム部6a,
6bを駆動すれば、容易に±5度程度の偏向角を得るこ
とができる。
は、ベース2や振動体5から駆動用の引き出し線を形成
するプロセスが必要ないため、歩留まり低下、コストア
ップを招きにくいという利点がある。
a,6bではなく、他方の振動子7の2本のアーム部7
a,7bの自由端部に磁歪素子28を設けても良い。
又、前記第1実施形態でも説明したように、反射ミラー
部8を共振振動によって振動させる場合には、一対の振
動子6,7の4本のアーム部6a,6b,7a,7bの
いずれか1つに磁歪素子28を設け、1本のアーム部6
a,6b,7a,7bに対し駆動力を作用させるように
構成すれば良い。
光子1Gの概略斜視図である。図12において、この第
7実施形態の変形例にあっては、磁歪素子28が一対の
振動子6,7の全てのアーム部6a,6b,7a,7b
の表面側に設けられている。そして、一方の振動子6の
アーム部6a,6bの磁歪素子28と、他方の振動子7
のアーム部7a,7bの磁歪素子28とは、磁歪定数の
正負が逆に構成されている。但し、磁歪素子28の形成
面をアーム部6a,6bとアーム部7a,7bで表裏逆
にすれば、磁歪定数を全て同一の符号で構成できる。
に通電されると、左右の磁歪素子28が一方は伸び、他
方は縮むので、これによって左右のアーム部6a,6
b,7a,7bが互いに逆相で上下方向に撓むため、一
対の捩じりバネ部9a,9b、10a,10bを介して
第1実施形態と同様な回転トルクを反射ミラー部8に作
用させることができる。
は、磁歪素子28は、アーム部6a,6b,7a,7b
の表面側に設けたが裏面側に設けても良く、又、表面側
と裏面側の両方に設けても良い。但し、その場合には表
面側と裏面側とで磁歪定数の正負を逆に構成する。
し、光偏光子1Gを筐体Kに組み込んだ状態の概略斜視
図である。図13において、筐体Kの少なくとも反射ミ
ラー部8に対向する面K1は偏向する光ビームが透過す
る材質で形成されている。この筐体Kは反射ミラー部8
を単に保護するだけのものであっても良いが、密閉構造
として内部を真空若しくは不活性ガスの充填を行えば、
耐環境性が向上する。そして、このように構成する場合
にあって、磁界発生コイル29を筐体Kの外周に配置す
れば、光偏向子1Gからリード線を引き出す必要がない
ので、真空封止やガス充填封止の信頼性が向上する。
向子1Hの側面図である。この第8実施形態は振動体5
を加振台2Gの一対の支持部3,4に載せて振動させる
ものである。即ち、それ自体駆動系を持たない反射ミラ
ー部8を有した振動体5を加振台2Gの外部回転振動面
G上で振動させることにより、反射ミラー部8を共振さ
せて振動面より十分大きな変位を得るものであり、他の
構成は前記第1実施形態と同一であるため、同一符号を
付して詳細な説明は省略する。尚、外部回転振動面Gの
駆動手段は問わない。
を示し、図15は光偏向子1Iの分解斜視図、図16は
振動体5の平面図である。図15及び図16において、
この第9実施形態と前記第1実施形態とを比較して異な
るのは、駆動手段Dの電圧印加部分の構成のみである。
つまり、この第9実施形態では、一対の振動子6,7の
4本のアーム部6a,6b,7a,7bに対応する各電
極11a,11b,12a,12bに対して別個独立に
電圧を印加できるように4つの切替スイッチSW1〜S
W4が設けられている。そして、4本のアーム部6a,
6b,7a,7bに別個独立に駆動力を作用し、各アー
ム部6a,6b,7a,7bの内側端部を上下方向に別
個独立に移動できるように構成されている。他の構成は
同一であるため、図面に同一符号を付してその説明を省
略する。
び切替スイッチSW2を一つの組とし、切替スイッチS
W3及び切替スイッチSW4を他の一つの組とし、この
2つの組を交互にオン・オフ制御することによって前記
第1実施形態と同様の動作をさせることができる。
SW4とをオフの状態とし、切替スイッチSW2と切替
スイッチSW3とを交互にオン・オフ制御することによ
って駆動力が対角上のアーム部6bとアーム部7aにの
み与えられ、図16のL1を回転軸とした回転となる。
又、切替スイッチSW2と切替スイッチSW3とをオフ
の状態とし、切替スイッチSW1と切替スイッチSW4
とて交互にオン・オフ制御することによって駆動力が対
角上のアーム部6aとアーム部7bにのみ与えられ、図
16のL2を回転軸とした回転となる。つまり、光偏向
軸の角度が可変されるので、光偏向の方向を可変でき
る。
によって、次のような利点がある。例えば、光偏向子を
バーコードリーダに用いる場合、1次元的なスキャンを
行うことで情報の読取りができるが、バーコードとスキ
ャナの角度がある一定範囲内にないと読取りエラーにな
る。しかし、上記した光偏向の方向を可変できる光偏向
子を用いれば、このような読取りエラーに対処できる。
又、近年バーコードの情報量を増大させるために2次元
バーコードの利用が増加しており、この読取りには一般
的にCCD素子を用いているが、上記した光偏向の方向
を可変できる光偏向子を用いれば、2次元バーコードの
読取りが可能になりスキャナの低コスト化になる。
4を同時にオン状態とすることによって反射ミラー部8
が平行に下方に移動し、その移動量は電圧レベルによっ
て可変できる。つまり、このように反射ミラー部8の位
置を可変することによって光学系の焦点調整等を行うこ
とができる。又、このように全ての切替スイッチSW1
〜SW4を同時にオン状態とした上で、反射ミラー部8
を振動させるための電圧を重畳して印加すればその位置
で反射ミラー部8を振動させることができる。更に、重
畳する電極を対角上の電極11a及び電極12b、又
は、電極11b及び電極12aとして重畳電圧を印加す
れば光偏向軸の角度が可変された状態で、反射ミラー部
8を振動させることができる。更に、各電極に印加でき
る電圧レベルを可変可能に構成し、全ての切替スイッチ
SW1〜SW4を同時にオン状態とすると共に、切替ス
イッチSW1,SW3と切替スイッチSW2,SW4と
の電圧レベル(ゼロを含む)を可変することによって反
射ミラー部8が傾斜し、この状態で反射ミラー部8を振
動させるような電圧を重畳して印加すれば2次元走査が
可能である。
偏向子1Jの分解斜視図である。図17において、この
第10実施形態と前記第3実施形態とを比較して異なる
のは、駆動手段Dの電流通電部分の構成のみである。つ
まり、この第10実施形態では、一対の振動子6,7の
4本のアーム部6a,6b,7a,7bの永久磁石膜2
2,23に対応する各駆動コイル20a,20b,21
a,21bに対して別個独立に電流を通電できるように
4つの切替スイッチSW1〜SW4が設けられている。
そして、4本のアーム部6a,6b,7a,7bに別個
独立に駆動力を作用し、各アーム部6a,6b,7a,
7bの内側端部を上下方向に別個独立に移動できるよう
に構成されている。他の構成は同一であるため、図面に
同一符号を付してその説明を省略する。
実施形態と同様に光偏向軸の角度可変による光偏向方向
の可変、及び、反射ミラー部8の平行移動による光学系
の焦点調整等を行うことができる。
態を示し、図18は光偏向子1Kの一方側の側面図、図
19は光偏向子1Kの他方側の側面図である。図18及
び図19において、この第11実施形態と前記第3実施
形態とを比較して異なるのは、駆動手段Dの電圧印加部
分の構成のみである。つまり、この第11実施形態で
は、一対の振動子6,7の4本のアーム部6a,6b,
7a,7bに対応する各電極11a,11b,12a,
12b,16a,16b,17a,17bに対して別個
独立に電圧を印加できるように8つの切替スイッチSW
1〜SW8が設けられている。そして、4本のアーム部
6a,6b,7a,7bに別個独立に駆動力を作用し、
各アーム部6a,6b,7a,7bの内側端部を上下方
向に別個独立に移動できるように構成されている。他の
構成は同一であるため、図面に同一符号を付してその説
明を省略する。
施形態と同様に光偏向軸の角度可変による光偏向方向の
可変、及び、反射ミラー部8の平行移動による光学系の
焦点調整等を行うことができる。又、切替スイッチSW
5〜SW8を同時にオン状態とすることによって反射ミ
ラー部8が平行に上方にも移動できるため、光学系の焦
点調整等の範囲を広く取ることができる。更に、同様の
理由により光偏向軸の角度を大きく可変できるため、2
次元的に光偏向の方向を大きく可変できる。
た表示装置の概略構成図である。図20において、レー
ザ光源30より発射されたレーザ光は、水平走査用光偏
向子31に照射される。水平走査用光偏向子31は水平
周波数に同期して反射ミラー部が駆動手段にて振動さ
れ、この振動によって反射光が水平方向に走査される。
ここで反射されたレーザ光は垂直走査用光偏向子32に
照射される。この垂直走査用光偏向子32は垂直周波数
に同期して反射ミラー部が駆動手段にて振動され、この
振動によって反射光が垂直方向に走査される。ここで反
射されたレーザ光がスクリーン33に照射される。
向子1A〜1Kが用いられており、上記したように高速
で、且つ、広偏向角で振動できるため、数十kHzの走
査周波数に同期させて振動させることができる。もちろ
ん、垂直走査用光偏向子32にも上記各光偏向子1A〜
1Kを用いても良い。
いた他の表示装置の概略構成図である。図21におい
て、レーザ光源30より発射されたレーザ光は、水平走
査用光偏向子31に照射される。水平走査用光偏向子3
1は水平周波数に同期して反射ミラー部が駆動手段にて
振動され、この振動によって反射光が水平方向に走査さ
れる。ここで反射されたレーザ光は垂直走査用光偏向子
32に照射される。この垂直走査用光偏向子32は垂直
周波数に同期して反射ミラー部が駆動手段にて振動さ
れ、この振動によって反射光が垂直方向に走査される。
ここで反射されたレーザ光が集束レンズ34を通って光
アドレス型空間変調素子35に照射されて、光情報が書
き込まれる。これを表面側に明度、輝度などを増幅して
液晶で表示する。
フィルタ37、レンズ38、波長フィルタ39を通って
ポラリゼーション・ビームスプリッタ40に入射され、
この反射光が光アドレス型空間変調素子35に照射され
る。この光アドレス型空間変調素子35を反射した光は
再びポラリゼーション・ビームスプリッタ40に入射さ
れ、ここを透過した光がレンズ41を介してスクリーン
33に照射される。
向子1A〜1Kが用いられており、上記したように高速
で、且つ、広偏向角で振動できるため、数十kHzの走
査周波数に同期させて振動させることができる。もちろ
ん、垂直走査用光偏向子32にも上記各光偏向子1A〜
1Kを用いても良い。
A〜1Gによれば、駆動手段Dは一対の振動子6,7に
別個独立に駆動力を作用させる構成とすれば良いため、
駆動手段Dの構成として種々のものが適用でき自由度が
高い。また、駆動手段Dは一対の振動子6,7に別個独
立に駆動力を作用させることができれば良いので、第1
〜第7実施形態以外の構成でも良い。
〜1Kによれば、駆動手段Dは一対の振動子6,7の4
本のアーム部6a,6b,7a,7bに別個独立に駆動
力を作用させる構成とすれば良いため、駆動手段Dの構
成として種々のものが適用でき自由度が高い。尚、駆動
手段Dは一対の振動子6,7の4本のアーム部6a,6
b,7a,7bに別個独立に駆動力を作用させることが
できれば良いので、第9〜第11実施形態以外の構成で
も良い。
態において、図13に示す第7実施形態の応用例のよう
に、反射ミラー部8を図示しないカバー等で覆って真空
状態に封止すれば、空気抵抗が減るので、反射ミラー部
8の振動をより高速に行うことができる。
子1A〜1Kの適用例として表示装置を示したが、電子
写真式複写機、レーザビームプリンタ、バーコードリー
ダ等の光学機器の走査装置や、光ディスクのトラッキン
グ制御装置の光偏向装置等にも適用できることはもちろ
んである。
よれば、間隔を置いて設けられた一対の支持部に、それ
ぞれ外側端部が固定され、内側端部が自由端である2本
のアーム部を有する一対の振動子と、この一対の振動子
の前記各2本のアーム部の間に配置された反射ミラー部
と、この反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近
傍の一対の軸対称位置の両端と前記一対の振動子の前記
各アーム部の内側端部とをそれぞれ連結する一対の捩じ
りバネ部と、前記一対の振動子の少なくとも一方に対し
別個独立に駆動力を作用し、前記各アーム部の内側端部
を上下方向に別個独立に移動できる駆動手段とを備えた
ので、一対の振動子の各アーム部からの駆動力が捩じり
バネ部を介して反射ミラー部の振動(回転)中心の近傍
に作用するため、小さな駆動ストロークで大きな振動角
が得られ、反射ミラー部には駆動手段の部材を何等配置
する必要がないため、反射ミラー部のサイズが小さくて
良く、以上より高速で、且つ、広偏向角の振動が可能で
ある。又、駆動手段が一対の振動子に別個独立に作用す
るよう構成するため、反射ミラー部を直接駆動する場合
のように反射ミラー部の振動を考慮する必要がなく駆動
手段の構成の自由度が高い。
けられた一対の支持部に、それぞれ外側端部が固定さ
れ、内側端部が自由端である2本のアーム部を有する一
対の振動子と、この一対の振動子の前記各2本のアーム
部の間に配置された反射ミラー部と、この反射ミラー部
の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の一対の軸対称位置
の両端と前記一対の振動子の前記各アーム部の内側端部
とをそれぞれ連結する一対の捩じりバネ部と、前記一対
の振動子の4本のアーム部に対し別個独立に駆動力を作
用し、前記各アーム部の内側端部を上下方向に別個独立
に移動できる駆動手段とを備えたので、一対の振動子の
各アーム部からの駆動力が捩じりバネ部を介して反射ミ
ラー部の振動(回転)中心の近傍に作用するため、小さ
な駆動ストロークで大きな振動角が得られ、反射ミラー
部には駆動手段の部材を何等配置する必要がないため、
反射ミラー部のサイズが小さくて良く、より高速で、且
つ、広偏向角の振動が可能である。又、駆動手段が一対
の振動子に別個独立に作用するように構成するため、反
射ミラー部を直接駆動する場合のように反射ミラー部の
振動を考慮する必要がなく駆動手段の構成の自由度が高
い。更に、光偏向軸の角度可変による光偏向方向の可
変、及び、反射ミラー部の平行移動による光学系の焦点
調整等を行うことができる。
は請求項2に記載の光偏向子において、前記駆動手段
は、前記各振動子の内側端部にそれぞれ駆動力を作用さ
せる構成であるので、請求項1の発明の効果に加え、駆
動手段の駆動力が一対の捩じりバネ部を介して直接反射
ミラー部に作用させることができるため、振動伝達の応
答性が良い。
は請求項2に記載の光偏向子において、前記駆動手段は
前記各支持部に配置され、前記各振動子の外側端部に駆
動力を作用させる構成であるので、請求項1の発明の効
果に加え、駆動手段が一対の振動子の支持部を兼用して
いるため、構成の簡略化になる。
けられた一対の支持部の一方に外側端部が固定され、内
側端部が自由端である2本のアーム部を有する一対の振
動子と、この一対の振動子の前記各2本のアーム部の間
に配置された反射ミラー部と、この反射ミラー部の重心
を通る軸に対しこの軸の近傍の一対の軸対称位置の両端
と前記一対の振動子の前記各アーム部の内側端部とをそ
れぞれ連結する一対の捩じりバネ部と、前記一対の振動
子に対し別個独立に駆動力を作用し、前記各アーム部の
内側端部を上下方向に別個独立に移動できる駆動手段と
を備えた光偏向子を設け、この光偏向子の前記反射ミラ
ー部にレーザ光を照射し、この照射されたレーザ光の反
射光の方向を前記反射ミラー部の回転角度を前記駆動手
段にて変化させて投影画像を得るように構成したので、
走査周波数の高い表示が可能である。
記載の表示装置において、前記反射ミラー部からの反射
光は、光アドレス型空間光変調素子に照射することによ
って書き込み、この光アドレス型空間光変調素子に書き
込んだ光情報を投影するように構成したので、光アドレ
ス型空間変調素子を用いた表示装置にあって、高解像度
の表示が可能である。
の分解斜視図、(B)は本発明の第1実施形態に係る光
偏向子の側面図である。
ある。
である。
である。
である。
視図である。
である。
である。
視図である。
図である。
図である。
子の斜視図である。
向子を筐体に組み込んだ状態の斜視図である。
図である。
斜視図である。
である。
解斜視図である。
方側の側面図である。
方側の側面図である。
る。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 間隔を置いて設けられた一対の支持部の
一方に外側端部が固定され、内側端部が自由端である2
本のアーム部を有する一方の振動子と、 前記一対の支持部の他方に外側端部が固定され、内側端
部が自由端である2本のアーム部を有する他方の振動子
と、 この一対の振動子の前記各2本のアーム部の間に配置さ
れた反射ミラー部と、 この反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の
一方の軸対称位置の両端と前記一方の振動子の前記各ア
ーム部の内側端部とをそれぞれ連結する一方の捩じりバ
ネ部と、 前記反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の
他方の軸対称位置の両端と前記他方の振動子の前記各ア
ーム部の内側端部とをそれぞれ連結する他方の捩じりバ
ネ部と、 前記一対の振動子の少なくとも一方に対し別個独立に駆
動力を作用し、前記各アーム部の内側端部を上下方向に
別個独立に移動できる駆動手段とを備えたことを特徴と
する光偏向子。 - 【請求項2】 間隔を置いて設けられた一対の支持部の
一方に外側端部が固定され、内側端部が自由端である2
本のアーム部を有する一方の振動子と、 前記一対の支持部の他方に外側端部が固定され、内側端
部が自由端である2本のアーム部を有する他方の振動子
と、 この一対の振動子の前記各2本のアーム部の間に配置さ
れた反射ミラー部と、 この反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の
一方の軸対称位置の両端と前記一方の振動子の前記各ア
ーム部の内側端部とをそれぞれ連結する一方の捩じりバ
ネ部と、 前記反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの軸の近傍の
他方の軸対称位置の両端と前記他方の振動子の前記各ア
ーム部の内側端部とをそれぞれ連結する他方の捩じりバ
ネ部と、 前記一対の振動子の4本のアーム部に対し別個独立に駆
動力を作用し、前記各アーム部の内側端部を上下方向に
別個独立に移動できる駆動手段とを備えたことを特徴と
する光偏向子。 - 【請求項3】 前記請求項1又は請求項2に記載の光偏
向子において、 前記駆動手段は、前記各振動子の内側端部にそれぞれ駆
動力を作用させる構成であることを特徴とする光偏向
子。 - 【請求項4】 前記請求項1又は請求項2に記載の光偏
向子において、 前記駆動手段は前記各支持部に配置され、前記各振動子
の外側端部に駆動力を作用させる構成であることを特徴
とする光偏向子。 - 【請求項5】 間隔を置いて設けられた一対の支持部の
一方に外側端部が固定され、内側端部が自由端である2
本のアーム部を有する一方の振動子と、前記一対の支持
部の他方に外側端部が固定され、内側端部が自由端であ
る2本のアーム部を有する他方の振動子と、この一対の
振動子の前記各2本のアーム部の間に配置された反射ミ
ラー部と、この反射ミラー部の重心を通る軸に対しこの
軸の近傍の一方の軸対称位置の両端と前記一方の振動子
の前記各アーム部の内側端部とをそれぞれ連結する一方
の捩じりバネ部と、前記反射ミラー部の重心を通る軸に
対しこの軸の近傍の他方の軸対称位置の両端と前記他方
の振動子の前記各アーム部の内側端部とをそれぞれ連結
する他方の捩じりバネ部と、前記一対の振動子に対し別
個独立に駆動力を作用し、前記各アーム部の内側端部を
上下方向に別個独立に移動できる駆動手段とを備えた光
偏向子を設け、 この光偏向子の前記反射ミラー部にレーザ光を照射し、
この照射されたレーザ光の反射光の方向を前記反射ミラ
ー部の回転角度を前記駆動手段にて変化させて投影画像
を得ることを特徴とする表示装置。 - 【請求項6】 前記請求項5に記載の表示装置におい
て、 前記反射ミラー部からの反射光は、光アドレス型空間光
変調素子に照射することによって書き込み、この光アド
レス型空間光変調素子に書き込んだ光情報を投影したこ
とを特徴とする表示装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20816399A JP3552601B2 (ja) | 1998-11-16 | 1999-07-22 | 光偏向子及びこれを用いた表示装置 |
US09/437,566 US6198565B1 (en) | 1998-11-16 | 1999-11-10 | Light deflection element and display apparatus using same |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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