JP2000275550A - Optical deflector and video display device - Google Patents

Optical deflector and video display device

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JP2000275550A
JP2000275550A JP11082520A JP8252099A JP2000275550A JP 2000275550 A JP2000275550 A JP 2000275550A JP 11082520 A JP11082520 A JP 11082520A JP 8252099 A JP8252099 A JP 8252099A JP 2000275550 A JP2000275550 A JP 2000275550A
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JP
Japan
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laser light
support beam
support
movable mirror
light emitting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11082520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Okumura
実紀雄 奥村
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the optical deflector of the video display device to obtain a large angle of deflection, deflect incident light fast, and increase in reliability. SOLUTION: Support beam parts 12a and 12b, and 13a and 13b are arranged in parallel symmetrically about a virtual line IL1 passing the center G of gravity, and laser light emitting elements X1 and X2, and X3 and X4 are provided at the positions corresponding to the beams of the support beam parts 12a and 12b, and 13a and 13b respectively and driven so as to irradiate alternate combinations of the support beam parts (12a and 13a) and support beam parts (12b and 13b) divided by the virtual line IL1 with laser light. Further, the size of a movable mirror part 14 and the position relation of the support beam parts 12a and 12b, and 13a and 13b are optimized and the elements are driven at a natural oscillation frequency to obtain a large angle of deflection and fast operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、投映型映
像表示装置などに用いて好適なトーションビームとミラ
ーを有した光偏向器に関し、また、この光偏向器を用い
た映像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector having a torsion beam and a mirror suitable for use in, for example, a projection type video display, and to an image display using the optical deflector.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光偏向器としては、シリコンウェ
ハなどに半導体製造技術やマイクロメカニクス技術を用
いてトーションビームとミラーとを微小な寸法関係で形
成したものが提案されている。例えば、電気学会199
8年第16回センサーシンポジウム/テクニカルダイジ
ェストA3−2「静電トーションミラー」には、このよ
うな光偏向器の一例が紹介されている。この光偏向器
は、光記録再生装置の光学系トラッキングサーボに応用
しようとする試みであり、レーザビーム径2mmに対応
した数mm角のミラーを静電吸引力によって数mrad〜1
度程度傾斜させるもので、その駆動速度は、ミラーの共
振周波数以下の約1kHzとされている。また、この光
偏向器におけるミラーは、6角形状とされ、この6角形
状の対向する所定の一組の頂点が直線上に配されたトー
ションビームによりそれぞれ支持されている。
2. Description of the Related Art As a conventional optical deflector, there has been proposed an optical deflector in which a torsion beam and a mirror are formed in a minute dimensional relationship on a silicon wafer or the like by using a semiconductor manufacturing technique or a micromechanics technique. For example, the Institute of Electrical Engineers of Japan 199
An example of such an optical deflector is introduced in the 16th Sensor Symposium / Technical Digest A3-2 "Electrostatic Torsion Mirror" in 1996. This optical deflector is an attempt to apply it to an optical system tracking servo of an optical recording / reproducing apparatus, and a mirror of several mm square corresponding to a laser beam diameter of 2 mm is applied for several mrad to 1 mm by electrostatic attraction.
The driving speed is about 1 kHz which is lower than the resonance frequency of the mirror. The mirror in the optical deflector has a hexagonal shape, and a predetermined set of opposing vertices of the hexagonal shape are supported by torsion beams arranged linearly.

【0003】一方、映像情報のイメージング技術として
液晶駆動の光アドレス型の空間変調素子であるILA
(Image Light Amplifier 商品名 参考文献:月刊 LCD
intelligence 1997.11 99頁「高輝度・高精細化可能な
プロジェクタ用ILAデバイス」)素子が提案されてい
る。このILA素子は、レーザ光による書き込みが必要
とされており、ILA素子の背面側から輝度変調された
レーザ光を水平及び垂直方向に光偏向器を用いて走査さ
せることで映像情報の書き込みが可能とされている。こ
の光書き込みに上述した光偏向器を用いることを想定す
る。
On the other hand, as an image information imaging technique, an ILA which is a liquid crystal driven optical address type spatial modulation element is used.
(Image Light Amplifier Product Name Reference: Monthly LCD
intelligence 1997.11 p. 99 "ILA device for projector capable of high brightness and high definition") An element has been proposed. This ILA element needs to be written with laser light, and video information can be written by scanning the laser light whose intensity has been modulated from the back side of the ILA element in the horizontal and vertical directions using an optical deflector. It has been. It is assumed that the above-described optical deflector is used for this optical writing.

【0004】例えば、コンピュータディスプレイのSX
GA(Super Extended Graphics Array)クラスの解像度
で画像投映を行う場合には、ILA素子寸法2.51イ
ンチ(対角)にSXGAの1280×1024個の画素
を形成したものが用いられる。したがって、このような
画素数のILA素子の光偏向器側の条件は、動作周波数
が最高60kHz以上となり、また、ミラーの最大傾斜
角度が±15.18度(水平偏向角度±7.6度)とな
り、また、ミラー面のサイズは、1mm角(偏向させる
レーザ光のビーム半径R=0.5mmより)となる。
For example, SX of a computer display
When an image is projected at a resolution of the GA (Super Extended Graphics Array) class, an image obtained by forming 1280 × 1024 pixels of SXGA on an ILA element size of 2.51 inches (diagonal) is used. Therefore, the conditions for the ILA element having such a number of pixels on the optical deflector side are that the operating frequency is 60 kHz or more at the maximum, and the maximum tilt angle of the mirror is ± 15.18 degrees (horizontal deflection angle ± 7.6 degrees). And the size of the mirror surface is 1 mm square (from the beam radius R of the laser beam to be deflected R = 0.5 mm).

【0005】このような光偏向器側の条件を満足するよ
うに偏向角度を大きくとり、かつ、集光ビーム径が許す
限りの小型のミラーサイズで高速駆動させようとする
と、上述した静電駆動型の光偏向器では、駆動電圧に数
kVの高電圧を用いて大きなローレンツ力を発生させる
必要が生じる。また、高電圧を用いることなく大きな偏
向角度を得ようとすると、クーロン力によってミラーを
電磁駆動させる方法が考えられる。電磁駆動型の光偏向
器としては、特開平8−32227号公報の「プレーナ
型電磁アクチュエータ」が知られている。この光偏向器
は、一対の永久磁石による静磁界と、ミラー可動部に形
成したコイルによる交流発生磁界とによって、それらの
間に発生するクーロン力でミラーを変位させる。
If the deflection angle is set to be large so as to satisfy the condition on the optical deflector side and the mirror is to be driven at high speed with a small mirror size as long as the condensed beam diameter permits, the above-mentioned electrostatic drive is required. In the type of optical deflector, it is necessary to generate a large Lorentz force by using a high voltage of several kV as a driving voltage. In order to obtain a large deflection angle without using a high voltage, a method of electromagnetically driving a mirror by Coulomb force can be considered. As an electromagnetically driven optical deflector, a "planar electromagnetic actuator" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-32227 is known. The optical deflector displaces a mirror by Coulomb force generated between the static magnetic field generated by a pair of permanent magnets and an alternating magnetic field generated by a coil formed in a mirror movable section.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大きな
偏向角度を得ようとすると、上述した従来の静電駆動型
の光偏向器では、高い電圧が必要となり、実用的でない
という問題を有する。また、電磁駆動型の光偏向器を用
いた場合は、下記(1) 〜(4) の問題が生じる。 (1) 静磁界の印加に永久磁石を用いており、磁石が大き
いため光偏向器の小型化が困難である。 (2) 一体とされたトーションビーム及びミラー部と、磁
石との組み立てが必要となり、位置合わせの人手と手間
が必要となるばかりか、ミラー部のコイル交錯する磁界
が組み立てによりバラツキ、駆動力が一定でなくなる。 (3) 可動部にコイルを配設するため、ミラー反射面とコ
イル形成面で可動面を構成しなければならず、可動部分
が大型化するとともに、大型化にともなって共振点を高
くすることが困難となる。 (4) ミラー部を支持している梁の表面にコイル配線を施
す必要があり、配線溝や導電膜パターニングなどの処理
を施すと、表面性が劣化して強度低下を招くとともに、
動作周波数のずれや疲労破壊などを起こす要因となる。
However, in order to obtain a large deflection angle, the above-mentioned conventional electrostatic drive type optical deflector requires a high voltage, which is not practical. When an electromagnetically driven optical deflector is used, the following problems (1) to (4) occur. (1) A permanent magnet is used to apply a static magnetic field, and it is difficult to reduce the size of the optical deflector because the magnet is large. (2) It is necessary to assemble the integrated torsion beam and mirror part with the magnet, which requires not only manual labor and labor for alignment, but also the magnetic field of the mirror part where the coil intersects, the dispersion and the driving force are constant. No longer. (3) In order to dispose the coil on the movable part, the movable surface must be composed of the mirror reflecting surface and the coil forming surface, and the movable part becomes larger and the resonance point becomes higher as the size becomes larger. Becomes difficult. (4) It is necessary to provide coil wiring on the surface of the beam supporting the mirror part, and if processing such as wiring groove or conductive film patterning is performed, the surface properties will deteriorate and the strength will decrease, and
It becomes a factor that causes a shift in operating frequency, fatigue failure, and the like.

【0007】したがって、本発明の目的は、大きな偏向
角度が得られるとともに、高速で入射光を偏向させるこ
とができ、しかも、信頼性の高い光偏向器及びこの光偏
向器を用いた映像表示装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable optical deflector that can deflect incident light at a high speed while obtaining a large deflection angle, and a video display device using the optical deflector. Is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに本発明では、支持梁部が重心を通過する仮想線IL1
に対して平行かつ線対称となる位置に分割配置され、こ
の支持梁部のそれぞれの梁に対応する位置にレーザ発光
素子を設け、仮想線IL1により分割される支持梁部の梁
の組み合わせ毎にレーザ光を照射するようにレーザ発光
素子を交互に発光するように構成する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a support beam is provided on a virtual line IL1 passing through the center of gravity.
The laser beam emitting element is provided at a position corresponding to each beam of the support beam portion in parallel and line symmetric with respect to each other, and for each combination of beams of the support beam portion divided by the virtual line IL1. The laser light emitting elements are configured to emit light alternately so as to emit laser light.

【0009】すなわち、本発明によれば、半導体ウェハ
により形成され、外周支持部より延設された一対の支持
梁部により一端及び他端が支持される可動ミラー部を有
し、前記可動ミラー部を変位させることにより入射光を
偏向させる光偏向器において、前記可動ミラー部を支持
するための支持梁部を可動ミラー部の重心を通過する第
1の仮想線に平行かつ線対称となるように分割配置し、
かつ、前記支持梁部に応じた位置にレーザ発光素子を設
け、前記レーザ発光素子のレーザ光を前記第1の仮想線
により分割される前記支持梁部の梁の組み合わせ毎に交
互に照射し、照射したレーザ光のエネルギーにより生じ
る熱応力による微小変化を利用して前記可動ミラー部を
傾斜駆動するように構成したことを特徴とする光偏向器
が提供される。
That is, according to the present invention, there is provided a movable mirror portion having one end and the other end supported by a pair of support beams formed from a semiconductor wafer and extending from an outer peripheral support portion. In the optical deflector which deflects the incident light by displacing the movable mirror, the supporting beam for supporting the movable mirror is parallel and line-symmetric with the first imaginary line passing through the center of gravity of the movable mirror. Split and arrange
And, a laser light emitting element is provided at a position corresponding to the support beam part, and the laser light of the laser light emitting element is alternately irradiated for each combination of the beams of the support beam part divided by the first virtual line, There is provided an optical deflector characterized in that the movable mirror section is tilted and driven by utilizing a minute change due to thermal stress generated by the energy of the irradiated laser light.

【0010】また、本発明によれば、ビデオ信号により
変調されたレーザ光を用いて画像をスクリーン上に投映
する映像表示装置において、第1の外周支持部より延設
され、可動ミラー部を支持する第1の支持梁部を可動ミ
ラー部の重心を通過する第1の仮想線に平行かつ線対称
となるように分割配置し、前記第1の支持梁部に応じた
位置に第1のレーザ発光素子を設けるとともに、前記第
1の外周支持部の外周に第2の外周支持部を設け、前記
第2の外周支持部から延設され、前記第1の外周支持部
を支持する第2の支持梁部を可動ミラー部の重心を通過
する第1の仮想線に対して直交する第2の仮想線に平行
かつ線対称となるように分割配置し、前記第2の支持梁
部に応じた位置に第2のレーザ発光素子を設けた光偏向
手段と、前記第1の仮想線により分割される前記第1の
支持梁部の梁の組み合わせ毎にレーザ光を照射するよう
に前記第1のレーザ発光素子を交互に水平走査周波数で
発光させるとともに、前記第2の仮想線により分割され
る前記第2の支持梁部の梁の組み合わせ毎にレーザ光を
照射するように前記第2のレーザ発光素子を交互に垂直
走査周波数で発光させる駆動手段とを、備えたことを特
徴とする映像表示装置が提供される。
According to the present invention, in a video display device for projecting an image on a screen by using a laser beam modulated by a video signal, the video display device extends from the first outer peripheral support portion and supports the movable mirror portion. The first supporting beam portion is divided and arranged so as to be parallel to and symmetrical with a first virtual line passing through the center of gravity of the movable mirror portion, and the first laser is positioned at a position corresponding to the first supporting beam portion. A light emitting element is provided, a second outer peripheral support is provided on the outer periphery of the first outer peripheral support, and a second outer peripheral support extending from the second outer peripheral support and supporting the first outer peripheral support is provided. The support beam portion is divided and arranged so as to be parallel to a second virtual line orthogonal to the first virtual line passing through the center of gravity of the movable mirror portion and to be line-symmetrical, and to correspond to the second support beam portion. A light deflecting unit provided with a second laser light emitting element at a position; The first laser light emitting elements are alternately caused to emit light at a horizontal scanning frequency so as to irradiate a laser beam for each combination of beams of the first support beam portion divided by a virtual line, and the second virtual line Driving means for alternately emitting the laser light at a vertical scanning frequency so as to irradiate a laser beam for each combination of beams of the second support beam portion divided by the following. Is provided.

【0011】上記構成において、可動ミラー部を支持す
る支持梁部は、可動ミラー部の重心Gを通過する仮想線
IL1に対して平行かつ線対称となる位置にそれぞれ配さ
れており、仮想線IL1に対してそれぞれの梁は、距離L
だけずれて設けられている。このような関係で直線上に
配された仮想線IL1により分割される一方の梁の組み合
わせ側にレーザ発光素子によりレーザ光を照射すると、
梁の下面にレーザ光のエネルギーにより熱的歪みΔεが
発生して梁部分の長さがわずかに伸長し、可動ミラー部
を仮想線IL1により分割される一方の梁の組み合わせ側
から持ち上げるように作用する。同様に、直線上に配さ
れた仮想線IL1により分割される他方の梁の組み合わせ
側にレーザ発光素子によりレーザ光を照射すると、梁の
下面にレーザ光のエネルギーにより熱的歪みΔεが発生
して梁部分の長さがわずかに伸長し、可動ミラー部を仮
想線IL1により分割される他方の梁の組み合わせ側から
持ち上げるように作用する。したがって、仮想線IL1に
より分割される一方及び他方の梁の組み合わせ毎に交互
にレーザ光を照射することで重心Gを通過する仮想線IL
1を中心に傾斜振動を発生させることができる。
In the above configuration, the supporting beam supporting the movable mirror is a virtual line passing through the center of gravity G of the movable mirror.
Each of the beams is disposed at a position that is parallel and line-symmetric with respect to IL1, and each beam is at a distance L with respect to the virtual line IL1.
It is provided only with a shift. When the laser light is emitted from the laser light emitting element to the combination side of one of the beams divided by the virtual line IL1 arranged on the straight line in such a relationship,
Thermal distortion Δε is generated on the lower surface of the beam by the energy of the laser beam, the length of the beam portion is slightly extended, and the movable mirror portion is lifted from the combined side of one beam divided by the virtual line IL1. I do. Similarly, when laser light is irradiated by the laser light emitting element on the combination side of the other beam divided by the virtual line IL1 arranged on the straight line, thermal distortion Δε is generated on the lower surface of the beam by the energy of the laser beam. The length of the beam portion is slightly extended, and acts to lift the movable mirror portion from the combination side of the other beam divided by the virtual line IL1. Therefore, by irradiating the laser beam alternately for each combination of one and the other beams divided by the virtual line IL1, the virtual line IL passing through the center of gravity G
A tilt vibration can be generated around 1.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1
の実施形態の外観を示す斜視図である。図1に示すよう
に本発明による光偏向器は、ミラー基板1とレーザ基板
2とにより構成されている。また、図2(A)及び図2
(B)は、本発明の第1の実施形態の構造を示す斜視図
であり、図2(A)がミラー基板1を示し、図2(B)
がレーザ基板を示す。図1、図2(A)及び図2(B)
のそれぞれ対応する箇所には、同一の参照符号を付し、
まず、この図1、図2(A)及び図2(B)を用いて第
1の実施形態の構成について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a perspective view showing appearance of an embodiment. As shown in FIG. 1, the optical deflector according to the present invention includes a mirror substrate 1 and a laser substrate 2. 2 (A) and FIG.
FIG. 2B is a perspective view showing the structure of the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the mirror substrate 1 and FIG.
Indicates a laser substrate. FIG. 1, FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B)
Are assigned the same reference numerals,
First, the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2A and 2B.

【0013】ミラー基板1は、単結晶シリコンウェハに
対して半導体製造技術、例えばリソグラフィ工程とエッ
チング工程とによる微細加工を施すことで形成されてい
る。図1及び図2(A)に示すようにミラー基板1に
は、可動ミラー部14と、4本の梁からなる支持梁部1
2a,12b,13a,13bと、外周支持部11とが
一体に同一平面上に設けられている。可動ミラー部14
は、外周支持部11より延設された支持梁部12a,1
2b,13a,13bにより支持され、可動ミラー部1
4の表面には、偏向するレーザ光を反射する薄膜15が
鏡面状態で形成されている。
The mirror substrate 1 is formed by subjecting a single crystal silicon wafer to fine processing by a semiconductor manufacturing technique, for example, a lithography step and an etching step. As shown in FIGS. 1 and 2A, the mirror substrate 1 has a movable mirror portion 14 and a support beam portion 1 composed of four beams.
2a, 12b, 13a, 13b and the outer peripheral support 11 are integrally provided on the same plane. Movable mirror unit 14
Are support beam portions 12a, 1 extending from the outer peripheral support portion 11.
2b, 13a, 13b, and the movable mirror unit 1
On the surface of 4, a thin film 15 for reflecting a laser beam to be deflected is formed in a mirror state.

【0014】可動ミラー部14を支持する支持梁部12
a,12b,13a,13bは、可動ミラー部14の重
心Gを通過する仮想線IL1に対して平行かつ線対称とな
る位置にそれぞれ配されている。つまり、仮想線IL1を
中心に支持梁部12aに対して支持梁部12bが配設さ
れるとともに、支持梁部13aに対して支持梁部13b
が配設され、しかも、仮想線IL1までの距離が全て等し
くなるようになされている。
[0014] A support beam portion 12 for supporting the movable mirror portion 14
a, 12b, 13a, and 13b are respectively disposed at positions that are parallel and line-symmetric with respect to the virtual line IL1 that passes through the center of gravity G of the movable mirror unit 14. That is, the support beam portion 12b is disposed around the imaginary line IL1 with respect to the support beam portion 12a, and the support beam portion 13b is provided with respect to the support beam portion 13a.
Are arranged, and the distances to the virtual line IL1 are all equal.

【0015】レーザ基板2には、凹部21が形成されて
おり、この凹部21に4個の、例えば面発光型のレーザ
発光素子X1,X2,X3,X4が形成されている。4
個のレーザ発光素子X1,X2,X3,X4の形成位置
は、上述したミラー基板1の支持梁部12a,12b,
13a,13bに対応した位置とされている。具体的に
は、支持梁部12aの直下には、レーザ発光素子X1が
形成されるとともに、支持梁部13aの直下には、レー
ザ発光素子X2が形成されている。また、同様に支持梁
部12bの直下には、レーザ発光素子X3が形成される
とともに、支持梁部13bの直下には、レーザ発光素子
X4が形成されている。したがって、半導体レーザ発光
素子X1,X2,X3,X4のそれぞれからレーザ光が
照射された場合には、図2(A)及び図2(B)中破線
矢印で示すように支持梁部12a,12b,13a,1
3bのそれぞれの下面側にレーザ光が到達する。このよ
うに構成されるレーザ基板2と、上述したミラー基板1
とが、例えば接着剤などで貼り合わせられて図1に示す
ように一体とされる。このとき、レーザ基板2の凹部2
1により可動ミラー部14の下面側には、可動ミラー部
14が重心Gを通過する仮想線IL1を中心に傾斜変位し
た場合においても支障がないスペースが確保されてい
る。
A concave portion 21 is formed in the laser substrate 2, and four laser light emitting elements X 1, X 2, X 3 and X 4, for example, of a surface emitting type are formed in the concave portion 21. 4
The formation positions of the laser light emitting elements X1, X2, X3, and X4 are determined by the support beam portions 12a, 12b,
13a and 13b. Specifically, the laser light emitting element X1 is formed directly below the support beam 12a, and the laser light emitting element X2 is formed directly below the support beam 13a. Similarly, a laser light emitting element X3 is formed directly below the support beam 12b, and a laser light emitting element X4 is formed directly below the support beam 13b. Therefore, when the semiconductor laser light emitting elements X1, X2, X3, and X4 are irradiated with laser light, as shown by broken arrows in FIGS. , 13a, 1
The laser beam reaches each lower surface side of 3b. The laser substrate 2 thus configured and the mirror substrate 1 described above
Are bonded together, for example, with an adhesive or the like, and integrated as shown in FIG. At this time, the concave portion 2 of the laser substrate 2
1 secures a space on the lower surface side of the movable mirror section 14 that does not hinder the movable mirror section 14 even when the movable mirror section 14 is tilted and displaced about a virtual line IL1 passing through the center of gravity G.

【0016】次に、本発明の第1の実施形態の動作につ
いて説明する。図3(A)は、第1の実施形態における
ミラー基板1の正面図である。また、図3(B)は、第
1の実施形態の動作状態を示す一部拡大図であり、図3
(C)及び図3(D)は、第1の実施形態の動作状態を
示すミラー基板の側面図である。なお、上述した図1、
図2(A)及び図2(B)のそれぞれと対応する箇所に
は、同一の参照符号が付されている。上述したように可
動ミラー部14を支持する支持梁部12a,12b,1
3a,13bは、可動ミラー部14の重心Gを通過する
仮想線IL1に対して平行かつ線対称となる位置にそれぞ
れ配されており、図3(A)に示すように仮想線IL1に
対してそれぞれの梁は、距離Lだけずれて設けられてい
る。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A is a front view of the mirror substrate 1 according to the first embodiment. FIG. 3B is a partially enlarged view showing an operation state of the first embodiment.
(C) and FIG. 3 (D) are side views of the mirror substrate showing an operation state of the first embodiment. In addition, FIG.
2A and 2B are denoted by the same reference numerals. As described above, the support beams 12a, 12b, 1 for supporting the movable mirror 14 are provided.
3a and 13b are arranged at positions that are parallel and symmetric with respect to the virtual line IL1 passing through the center of gravity G of the movable mirror section 14, and as shown in FIG. Each beam is provided shifted by a distance L.

【0017】このような関係で直線上に配された支持梁
部12b及び支持梁部13b側にレーザ発光素子(X
3,X4)によりレーザ光を照射すると、支持梁部12
b及び支持梁部13bの下面にレーザ光のエネルギーに
より図3(B)に示すように熱的歪みΔεが発生して梁
部分の長さがわずかに伸長し、可動ミラー部14を支持
梁部12b及び支持梁部13b側から持ち上げるように
作用する。この後、レーザ発光素子(X3,X4)から
のレーザ光をオフにすると熱的歪みΔεがゼロとなるの
で、可動ミラー部14は直ちに元の状態に戻る。次に、
上記と同様に、直線上に配された支持梁部12a及び支
持梁部13a側にレーザ発光素子(X1,X2)により
レーザ光を照射すると、支持梁部12a及び支持梁部1
3aの下面にレーザ光のエネルギーにより熱的歪みが発
生して梁部分の長さがわずかに伸長し、可動ミラー部1
4を支持梁部12a及び支持梁部13a側から持ち上げ
るように作用する。また、上記と同様にレーザ発光素子
(X1,X2)からのレーザ光をオフにすると可動ミラ
ー部14は直ちに元の状態に戻る。
In such a relationship, the laser beam emitting device (X) is provided on the side of the support beam portion 12b and the support beam portion 13b which are linearly arranged.
(3, X4), when the laser beam is irradiated,
As shown in FIG. 3B, thermal distortion Δε is generated by the energy of the laser beam on the lower surface of the support beam portion 13b and the support beam portion 13b, and the length of the beam portion is slightly extended. It acts so as to lift from the side of 12b and the support beam 13b. Thereafter, when the laser light from the laser light emitting elements (X3, X4) is turned off, the thermal distortion Δε becomes zero, and the movable mirror section 14 immediately returns to the original state. next,
Similarly to the above, when the laser beam is emitted from the laser light emitting element (X1, X2) to the support beam portion 12a and the support beam portion 13a arranged on a straight line, the support beam portion 12a and the support beam portion 1 are irradiated.
Thermal distortion occurs on the lower surface of 3a due to the energy of the laser beam, so that the length of the beam portion slightly extends, and the movable mirror portion 1
4 is lifted from the support beam portions 12a and the support beam portions 13a. When the laser light from the laser light emitting elements (X1, X2) is turned off in the same manner as described above, the movable mirror section 14 immediately returns to the original state.

【0018】したがって、支持梁部12b及び支持梁部
13b側と、支持梁部12a及び支持梁部13a側とに
交互にレーザ光を照射することで重心Gを通過する仮想
線IL1を中心に傾斜振動を発生させることができる。具
体的には、可動ミラー部14は、レーザ発光素子(X
3,X4)によりレーザ光を照射したときに図3(C)
に示すように支持梁部12b及び支持梁部13b側が持
ち上がり、レーザ発光素子(X1,X2)によりレーザ
光を照射したときに図3(D)に示すように支持梁部1
2a及び支持梁部13a側が持ち上がるように振動す
る。
Therefore, by irradiating the supporting beam portions 12b and 13b side and the supporting beam portions 12a and 13a side alternately with a laser beam, an inclination is made about the imaginary line IL1 passing through the center of gravity G. Vibration can be generated. Specifically, the movable mirror section 14 is provided with a laser light emitting element (X
(C) when the laser beam is irradiated by (3, X4).
As shown in FIG. 3 (D), when the support beam 12b and the support beam 13b are lifted up and irradiated with laser light by the laser light emitting elements (X1, X2), as shown in FIG.
It vibrates so that 2a and the support beam part 13a side may lift.

【0019】なお、レーザ光により熱励起される梁部分
は、微小寸法なので表面積に対して熱容量がかなり小さ
い。このため、支持梁部12b及び支持梁部13b側
と、支持梁部12a及び支持梁部13a側とを交互に照
射するレーザ発光素子の駆動パルスの周期が数10kH
zと比較的高速な周期であっても十分に応答する。ま
た、梁部分の寸法変化が微小であっても、可動ミラー部
14の重心Gを通過する仮想線IL1からの各梁までの距
離Lを限りなく小さくしてゆけば、支点と作用点の関係
からミラー傾斜角度θ(図3(C)及び図3(D)参
照)は大きくすることが可能である。さらに、支持梁部
12b及び支持梁部13b側と、支持梁部12a及び支
持梁部13a側とを交互に照射するレーザ発光素子の駆
動パルスの周期を可動ミラー部14の固有振動数と一致
させることにより、より効果的に振動させることが可能
である。このため、実際の設計においては、光偏向器と
して必要とされる駆動周期に応じて可動ミラー部14の
サイズ及び固有振動数と、梁の位置を規定する距離Lの
最適化が図られる。
The beam portion thermally excited by the laser beam has a very small heat capacity with respect to the surface area since it has a very small size. For this reason, the cycle of the drive pulse of the laser light emitting element that irradiates the support beam portion 12b and the support beam portion 13b side and the support beam portion 12a and the support beam portion 13a side alternately is several tens of kHz.
It responds satisfactorily even at a relatively high cycle of z. Even if the dimensional change of the beam portion is minute, if the distance L from the imaginary line IL1 passing through the center of gravity G of the movable mirror portion 14 to each beam is reduced as much as possible, the relationship between the fulcrum and the working point can be obtained. Therefore, the mirror inclination angle θ (see FIGS. 3C and 3D) can be increased. Further, the cycle of the driving pulse of the laser light emitting element that irradiates the support beam portions 12b and 13b side and the support beam portion 12a and support beam portion 13a side alternately is made to coincide with the natural frequency of the movable mirror portion 14. Thereby, it is possible to more effectively vibrate. For this reason, in the actual design, the size and the natural frequency of the movable mirror section 14 and the distance L for defining the position of the beam are optimized in accordance with the driving cycle required as the optical deflector.

【0020】上述した第1の実施形態においては、レー
ザ光を反射する薄膜15を可動ミラー部14に形成する
場合について説明したが、この反射する薄膜15を形成
しないで、単結晶シリコンウェハの表面で直接反射する
ようにしてもよい。また、上述した第1の実施形態にお
いては、4個のレーザ発光素子X1,X2,X3,X4
を支持梁部12a,12b,13a,13bの直下に配
置する場合について説明したが、レーザ基板2側に可動
ミラー部14のサイズに応じた開口を設け、各梁に対し
て直上からレーザ光を照射するようにレーザ発光素子を
配置するようにしてもよく、また、各梁の側方からレー
ザ光を照射するようにレーザ発光素子を配置してもよ
い。
In the above-described first embodiment, the case where the thin film 15 for reflecting the laser light is formed on the movable mirror portion 14 has been described. May be reflected directly. In the first embodiment described above, the four laser light emitting elements X1, X2, X3, X4
Has been described just below the support beams 12a, 12b, 13a, 13b. However, an opening corresponding to the size of the movable mirror 14 is provided on the laser substrate 2 side, and the laser beam is applied to each beam from directly above. A laser light emitting element may be arranged so as to irradiate, or a laser light emitting element may be arranged so as to irradiate laser light from the side of each beam.

【0021】図4(A)及び図4(B)は、本発明の第
2の実施形態の構造を示す斜視図であり、図4(A)が
ミラー基板3を示し、図4(B)がレーザ基板4を示
す。なお、この第2の実施形態は、前述した第1の実施
形態に対してさらに4本の梁からなる第2の支持梁部3
2a,32b,33a,33bと、第2の外周支持部3
1と、それに応じたレーザ発光素子Y1,Y2,Y3,
Y4とを設け、XY方向の二軸偏向を可能とするもので
あり、前述した第1の実施形態と対応する箇所には、同
一の参照符号を付し、共通の部分に関しては、説明を簡
単とするため省略する。
FIGS. 4A and 4B are perspective views showing the structure of the second embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the mirror substrate 3, and FIG. Indicates the laser substrate 4. Note that the second embodiment is different from the first embodiment in that the second support beam portion 3 including four beams is further provided.
2a, 32b, 33a, 33b and the second outer peripheral support 3
1 and the corresponding laser light emitting elements Y1, Y2, Y3
Y4 is provided to enable biaxial deflection in the X and Y directions. Parts corresponding to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description of common parts is simplified. Omitted.

【0022】ミラー基板3は、第1の実施形態と同様に
単結晶シリコンウェハに対して半導体製造技術、例えば
リソグラフィ工程とエッチング工程とによる微細加工を
施すことで形成されている。図4(A)に示すようにミ
ラー基板3には、可動ミラー部14と、4本の梁からな
る第1の支持梁部12a,12b,13a,13bと、
第1の外周支持部11と、4本の梁からなる第2の支持
梁部32a,32b,33a,33bと、第2の外周支
持部31とが一体に同一平面上に設けられている。第1
の外周支持部11は、第2の外周支持部31より延設さ
れた第2の支持梁部32a,32b,33a,33bに
より支持されている。
As in the first embodiment, the mirror substrate 3 is formed by subjecting a single crystal silicon wafer to a semiconductor manufacturing technique, for example, a fine processing by a lithography step and an etching step. As shown in FIG. 4A, the mirror substrate 3 includes a movable mirror portion 14, first support beam portions 12a, 12b, 13a, and 13b formed of four beams.
The first outer peripheral support portion 11, the second support beam portions 32a, 32b, 33a, 33b composed of four beams, and the second outer peripheral support portion 31 are integrally provided on the same plane. First
Is supported by second support beams 32a, 32b, 33a, 33b extending from the second outer support 31.

【0023】第1の外周支持部11を支持する第2の支
持梁部32a,32b,33a,33bは、可動ミラー
部14の重心Gを通過する仮想線IL1に対して直交する
仮想線IL2に平行かつ線対称となる位置にそれぞれ配さ
れている。つまり、仮想線IL2を中心に支持梁部32a
に対して支持梁部32bが配設されるとともに、支持梁
部33aに対して支持梁部33bが配設され、しかも、
仮想線IL2までの距離が全て等しくなるようになされて
いる。
The second support beams 32a, 32b, 33a, 33b supporting the first outer peripheral support 11 are connected to a virtual line IL2 orthogonal to a virtual line IL1 passing through the center of gravity G of the movable mirror section 14. They are arranged at positions that are parallel and line-symmetric. That is, the support beam 32a is centered on the virtual line IL2.
The support beam portion 32b is provided for the support beam portion 33a, and the support beam portion 33b is provided for the support beam portion 33a.
The distances to the virtual line IL2 are all equal.

【0024】レーザ基板4には、凹部41が形成されて
おり、この凹部41に8個の、例えば面発光型のレーザ
発光素子X1,X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,
Y4が形成されている。レーザ発光素子X1,X2,X
3,X4の形成位置は、ミラー基板3の第1の支持梁部
12a,12b,13a,13bに対応した位置とされ
ている。また、レーザ発光素子Y1,Y2,Y3,Y4
の形成位置は、第2の支持梁部32a,32b,33
a,33bに対応した位置とされている。具体的には、
支持梁部32aの直下には、レーザ発光素子Y1が形成
されるとともに、支持梁部33aの直下には、レーザ発
光素子Y2が形成されている。また、同様に支持梁部3
2bの直下には、レーザ発光素子Y3が形成されるとと
もに、支持梁部33bの直下には、レーザ発光素子Y4
が形成されている。したがって、レーザ発光素子X1,
X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4のそれぞれ
からレーザ光が照射された場合には、図4(A)及び図
4(B)中破線矢印で示すように第1の支持梁部12
a,12b,13a,13b及び第2の支持梁部32
a,32b,33a,33bのそれぞれの下面側にレー
ザ光が到達する。このように構成されるレーザ基板4
と、上述したミラー基板3とが、例えば接着剤などで貼
り合わせられて一体とされ、光偏向器(3,4)とな
る。このとき、レーザ基板4の凹部41により可動ミラ
ー部14及び第1の外周支持部11の下面側には、可動
ミラー部14が重心Gを通過する仮想線IL1を中心に傾
斜変位した場合においても、また、第1の外周支持部1
1が重心Gを通過する仮想線IL2を中心に傾斜変位した
場合においても、支障がないスペースが確保されてい
る。
A concave portion 41 is formed in the laser substrate 4, and eight concave portions 41, for example, surface-emitting type laser light emitting elements X1, X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, are formed in the concave portion 41.
Y4 is formed. Laser light emitting elements X1, X2, X
The positions where 3 and X4 are formed are positions corresponding to the first support beams 12a, 12b, 13a and 13b of the mirror substrate 3. Further, the laser light emitting elements Y1, Y2, Y3, Y4
Are formed at the second support beam portions 32a, 32b, 33
a, 33b. In particular,
A laser light emitting element Y1 is formed directly below the support beam 32a, and a laser light emitting element Y2 is formed directly below the support beam 33a. Similarly, the support beam 3
A laser light emitting element Y3 is formed immediately below 2b, and a laser light emitting element Y4 is formed immediately below the support beam 33b.
Are formed. Therefore, the laser light emitting elements X1,
When a laser beam is emitted from each of X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, and Y4, the first support beam portion is indicated by a broken arrow in FIGS. 4A and 4B. 12
a, 12b, 13a, 13b and second support beam 32
The laser beam reaches the lower surface of each of a, 32b, 33a, and 33b. Laser substrate 4 configured as above
And the above-mentioned mirror substrate 3 are bonded together with, for example, an adhesive or the like to be integrated to form the optical deflectors (3, 4). At this time, even when the movable mirror portion 14 is inclined and displaced around the imaginary line IL1 passing through the center of gravity G on the lower surface side of the movable mirror portion 14 and the first outer peripheral support portion 11 due to the concave portion 41 of the laser substrate 4. And the first outer peripheral support 1
Even if 1 is tilted and displaced about the imaginary line IL2 passing through the center of gravity G, a space free from any trouble is secured.

【0025】上述したように直線上に配された支持梁部
12b及び支持梁部13b側にレーザ発光素子(X3,
X4)によりレーザ光を照射すると、梁部分の長さがわ
ずかに伸長し、可動ミラー部14を支持梁部12b及び
支持梁部13b側から持ち上げるように作用するととも
に、直線上に配された支持梁部12a及び支持梁部13
a側にレーザ発光素子(X1,X2)によりレーザ光を
照射すると、梁部分の長さがわずかに伸長し、可動ミラ
ー部14を支持梁部12a及び支持梁部13a側から持
ち上げるように作用する。また、同様に直線上に配され
た支持梁部32b及び支持梁部33b側にレーザ発光素
子(Y3,Y4)によりレーザ光を照射すると、梁部分
の長さがわずかに伸長し、第1の外周支持部11を支持
梁部32b及び支持梁部33b側から持ち上げるように
作用するとともに、直線上に配された支持梁部32a及
び支持梁部33a側にレーザ発光素子(Y1,Y2)に
よりレーザ光を照射すると、梁部分の長さがわずかに伸
長し、第1の外周支持部11を支持梁部32a及び支持
梁部33a側から持ち上げるように作用する。
As described above, the laser beam emitting element (X3,
When the laser beam is radiated by X4), the length of the beam portion is slightly extended, and acts to lift the movable mirror portion 14 from the support beam portion 12b and the support beam portion 13b side, and the linearly arranged support is provided. Beam 12a and support beam 13
When the laser light is irradiated on the a side by the laser light emitting elements (X1, X2), the length of the beam portion is slightly elongated, and acts to lift the movable mirror portion 14 from the support beam portion 12a and the support beam portion 13a side. . Similarly, when the laser beam is emitted from the laser light emitting elements (Y3, Y4) to the support beam 32b and the support beam 33b, which are similarly arranged on a straight line, the length of the beam slightly increases, and the first beam is extended. The outer peripheral support portion 11 acts to lift the support beam portion 32b and the support beam portion 33b from the side, and the laser light emitting elements (Y1, Y2) are provided on the support beam portion 32a and the support beam portion 33a arranged linearly. When light is irradiated, the length of the beam portion is slightly elongated, and acts to lift the first outer peripheral support portion 11 from the support beam portion 32a and the support beam portion 33a.

【0026】したがって、支持梁部12b及び支持梁部
13b側と、支持梁部12a及び支持梁部13a側とに
交互にレーザ光を照射することで重心Gを通過する仮想
線IL1を中心に振動(図4(A)中の矢印参照)を発生
させることができるとともに、支持梁部32b及び支持
梁部33b側と、支持梁部32a及び支持梁部33a側
とに交互にレーザ光を照射することで重心Gを通過する
仮想線IL2を中心に振動(図4(A)中の矢印参照)を
発生させることができる。
Therefore, by irradiating the support beam portions 12b and 13b side and the support beam portion 12a and support beam portion 13a side by side with laser light alternately, vibration is caused around the virtual line IL1 passing through the center of gravity G. (See the arrow in FIG. 4A), and the laser beams are alternately applied to the support beam portions 32b and 33b side and the support beam portions 32a and 33a side. Thus, vibration (see the arrow in FIG. 4A) can be generated around the virtual line IL2 passing through the center of gravity G.

【0027】図5は、本発明を映像表示装置に適用した
第1の応用例を示す概略図である。図5に示すように第
1の応用例としての映像表示装置は、ビデオ信号処理回
路51と、投映用のレーザ光源52と、第2の実施形態
において説明した光偏向器(3,4)と、スクリーン5
3と、駆動パルス発生回路54とにより構成されてい
る。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a first application example in which the present invention is applied to a video display device. As shown in FIG. 5, a video display device as a first application example includes a video signal processing circuit 51, a laser light source 52 for projection, and the optical deflectors (3, 4) described in the second embodiment. , Screen 5
3 and a drive pulse generation circuit 54.

【0028】ビデオ信号処理回路51は、例えば、輝度
信号によりレーザ光源を駆動するための駆動出力を生成
する。この駆動出力がレーザ光源52に供給される。レ
ーザ光源52は、ビデオ信号処理回路51からの駆動出
力に応じたレーザ出力を発生する。したがって、レーザ
光源からは、輝度変調されたレーザ光が出力され、この
レーザ光が光偏向器(3,4)に入射される。
The video signal processing circuit 51 generates, for example, a drive output for driving a laser light source based on a luminance signal. This drive output is supplied to the laser light source 52. The laser light source 52 generates a laser output according to the drive output from the video signal processing circuit 51. Therefore, a laser light whose luminance has been modulated is output from the laser light source, and this laser light is incident on the optical deflectors (3, 4).

【0029】一方、駆動パルス発生回路54は、水平走
査周波数で発振する駆動パルスHを生成するとともに、
駆動パルスHに対して180度位相のずれた逆相の駆動
パルス/H(「/」はHの反転を示す)を生成する。ま
た、駆動パルス発生回路54は、垂直走査周波数で発振
する駆動パルスVを生成するとともに、駆動パルスVに
対して180度位相のずれた逆相の駆動パルス/V
(「/」はVの反転を示す)を生成する。駆動パルス発
生回路54において生成された4種類の駆動パルス
(H,/H,V,/V)が光偏向器(3,4)に供給さ
れる。
On the other hand, the drive pulse generation circuit 54 generates a drive pulse H oscillating at the horizontal scanning frequency,
A drive pulse / H (“/” indicates inversion of H) having a phase difference of 180 degrees with respect to the drive pulse H is generated. The drive pulse generation circuit 54 generates a drive pulse V oscillating at the vertical scanning frequency, and also outputs a drive pulse / V having a phase shifted by 180 degrees with respect to the drive pulse V.
("/" Indicates the inversion of V). The four types of driving pulses (H, / H, V, / V) generated in the driving pulse generating circuit 54 are supplied to the optical deflectors (3, 4).

【0030】光偏向器(3,4)は、前述したように8
個のレーザ発光素子X1,X2,X3,X4,Y1,Y
2,Y3,Y4を有しており、レーザ発光素子(X1,
X2)のそれぞれに駆動パルスHが供給されるととも
に、レーザ発光素子(X3,X4)に駆動パルス/Hが
供給される。また、レーザ発光素子(Y1,Y2)のそ
れぞれに駆動パルスVが供給されるとともに、レーザ発
光素子(Y3,Y4)に駆動パルス/Vが供給される。
このことにより可動ミラー部14が水平走査周波数で傾
斜振動するとともに、第1の外周支持部11が垂直走査
周波数で傾斜振動する。したがって、光偏向器(3,
4)に入射されたレーザ光は、所定の水平走査周波数及
び垂直走査周波数で偏向され、スクリーン53に投映さ
れる。
The light deflectors (3, 4) are connected to the 8
Laser light emitting elements X1, X2, X3, X4, Y1, Y
2, Y3, Y4, and a laser light emitting element (X1,
X2) is supplied with the driving pulse H, and the laser light emitting elements (X3, X4) are supplied with the driving pulse / H. Further, the driving pulse V is supplied to each of the laser light emitting elements (Y1, Y2), and the driving pulse / V is supplied to the laser light emitting elements (Y3, Y4).
As a result, the movable mirror section 14 oscillates at the horizontal scanning frequency and the first outer peripheral support section 11 oscillates at the vertical scanning frequency. Therefore, the optical deflector (3,
The laser light incident on 4) is deflected at a predetermined horizontal scanning frequency and vertical scanning frequency, and is projected on a screen 53.

【0031】なお、上述した第1の応用例においては、
単色にて投映映像を形成する場合について説明したが、
ビデオ信号処理回路51と、投映用のレーザ光源52
と、光偏向器(3,4)とを3系統設けて、RGB各色
に対応して信号処理するとともに、RGB各色のレーザ
光源のレーザ光を所定の水平走査周波数及び垂直走査周
波数で偏向して投映するようにしてもよい。
In the first application example described above,
Although the case where the projected image is formed in a single color has been described,
Video signal processing circuit 51 and laser light source 52 for projection
And three optical deflectors (3, 4) for signal processing corresponding to each of the RGB colors, and for deflecting the laser light of the laser light source for each of the RGB colors at a predetermined horizontal scanning frequency and vertical scanning frequency. You may make it project.

【0032】図6は、本発明を映像表示装置に適用した
第2の応用例を示す概略図である。なお、上述した図5
に示す第1の応用例と対応する箇所には、同一の参照符
号を付し、共通の部分に関しては、説明を簡単とするた
め省略する。図6に示すように第2の応用例としての映
像表示装置は、上述した第1の応用例の光偏向器(3,
4)とスクリーン53との間に結像レンズ61と、IL
A素子62と、ビームスプリッタ63と、投映レンズ6
4と、投映光用のランプ65などが配されている。な
お、前述した第1の応用例と対応するビデオ信号処理回
路51と、レーザ光源52と、光偏向器(3,4)と、
駆動パルス発生回路54とによりILA素子62に対す
る書き込み光源部が構成されている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a second application example in which the present invention is applied to a video display device. Note that FIG.
The same reference numerals are given to portions corresponding to the first application example shown in FIG. 1, and common portions are omitted for simplification of description. As shown in FIG. 6, the image display device as the second applied example is the optical deflector (3, 3) of the first applied example described above.
4) and the screen 53, the imaging lens 61 and the IL
A element 62, beam splitter 63, projection lens 6
4, a projection light lamp 65 and the like. Note that the video signal processing circuit 51, the laser light source 52, the optical deflectors (3, 4) corresponding to the first application example described above,
A drive light source unit for the ILA element 62 is constituted by the drive pulse generation circuit 54.

【0033】まず、ILA素子62への光書き込み条件
について説明する。例えば、ILA素子62は、コンピ
ュータディスプレイのSXGA(Super Extended Graph
icsArray)クラスの解像度で画像投映を行え、このIL
A素子62に対して光偏向器(3,4)も用いて書き込
みを行うものとする。SXGAの解像度は、1280×
1024本であり、輝度変調されたレーザ光を水平方向
で60kHzとし、垂直方向で60Hzの周波数で走査
する必要がある。
First, conditions for writing light to the ILA element 62 will be described. For example, the ILA element 62 is a SXGA (Super Extended Graph) of a computer display.
icsArray) class image can be projected.
It is assumed that writing is performed on the A element 62 using the optical deflectors (3, 4). SXGA resolution is 1280x
There are 1024 lines, and it is necessary to scan the luminance-modulated laser light at a frequency of 60 kHz in the horizontal direction and 60 Hz in the vertical direction.

【0034】一方、書き込み光の水平偏向角は、下記
(1) 式により得ることができる。 φ=N×λ/{π(D/2)} ・・・(1) ただし、φ:水平偏向角、λ:レーザの波長、N:水平
解像度、D:レーザビーム径とする。ここで、ほぼ平行
光とされたレーザ光の波長を650nmとし、レーザビ
ーム径を1mmとして、(λ=650nm),(N=1
280),(D/2=0.5mm)を上記(1) に代入す
ると、(φ=0.53rad=30.35deg )が算出さ
れる。したがって、ミラーの偏向角度θは、15.18
deg (±7.6°)となる。
On the other hand, the horizontal deflection angle of the writing light is as follows.
It can be obtained by equation (1). φ = N × λ / {π (D / 2)} (1) where φ: horizontal deflection angle, λ: laser wavelength, N: horizontal resolution, and D: laser beam diameter. Here, the wavelength of the substantially parallel laser light is 650 nm, the laser beam diameter is 1 mm, and (λ = 650 nm), (N = 1
(280) and (D / 2 = 0.5 mm) are substituted into the above (1), (φ = 0.53 rad = 30.35 deg) is calculated. Therefore, the deflection angle θ of the mirror is 15.18.
deg (± 7.6 °).

【0035】また、結像レンズ61と素子結像面との距
離dは、下記(2) 式により得ることができる。 D0=(4/π)×(d×λ/D) ・・・(2) ただし、D0:結像ビーム径とする。ILA素子寸法
2.51インチ(対角)には、40μm径で結像させる
必要があるため、(D0=40μm),(λ=650n
m),(D=1mm)を上記(2) に代入してdで解く
と、(d=48.33mm)が算出される。
The distance d between the imaging lens 61 and the element imaging surface can be obtained by the following equation (2). D0 = (4 / π) × (d × λ / D) (2) where D0 is an imaging beam diameter. For an ILA element size of 2.51 inches (diagonal), it is necessary to form an image with a diameter of 40 μm, so that (D0 = 40 μm), (λ = 650 n)
By substituting m) and (D = 1 mm) into the above (2) and solving with d, (d = 48.33 mm) is calculated.

【0036】このように光偏向器(3,4)による書き
込み条件として結像レンズ61とILA素子62との距
離dは、48.33mmであり、動作周波数は、最高6
0kHz以上であり、最大ミラー傾斜角度は、15.1
8deg (±7.6°)であり、ミラー面のサイズ1mm
角(ビーム半径 D/2=0.5mmより)である。以
上の機械的特性を満足する寸法関係で光偏向器(3,
4)の可動ミラー部14及び第1の支持梁部12a,1
2b,13a,13bを最適化し、駆動周波数である6
0kHzと同一の固有振動数を持たせれば、少ない電力
で光偏向器(3,4)の8個のレーザ発光素子(X1,
X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4)を駆動し
ても大きな偏向角を得ることが可能となる。なお、上述
した説明においては、高速駆動が必要とされる水平走査
方向に関して説明したが、垂直走査方向に関しても、同
様に最適化がなされる。
As described above, as the writing conditions by the optical deflectors (3, 4), the distance d between the imaging lens 61 and the ILA element 62 is 48.33 mm, and the operating frequency is 6 at the maximum.
0 kHz or more, and the maximum mirror tilt angle is 15.1
8deg (± 7.6 °), mirror surface size 1mm
Angle (from beam radius D / 2 = 0.5 mm). The optical deflectors (3,
4) The movable mirror section 14 and the first support beam sections 12a, 1
2b, 13a and 13b are optimized and the driving frequency 6
With the same natural frequency as 0 kHz, the eight laser light emitting elements (X1,
(X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, Y4), a large deflection angle can be obtained. In the above description, the horizontal scanning direction that requires high-speed driving has been described. However, optimization is similarly performed in the vertical scanning direction.

【0037】なお、駆動パルス発生回路54は、60k
Hzの水平走査周波数で発振する駆動パルスHを生成す
るとともに、駆動パルスHに対して180度位相のずれ
た逆相の駆動パルス/Hを生成する。また、駆動パルス
発生回路54は、60Hzの垂直走査周波数で発振する
駆動パルスVを生成するとともに、駆動パルスVに対し
て180度位相のずれた逆相の駆動パルス/Vを生成す
る。駆動パルス発生回路54において生成された4種類
の駆動パルス(H,/H,V,/V)が光偏向器(3,
4)に供給される。
It should be noted that the driving pulse generation circuit 54
A driving pulse H oscillating at a horizontal scanning frequency of Hz is generated, and a driving pulse / H having a phase shifted by 180 degrees from the driving pulse H is generated. Further, the drive pulse generation circuit 54 generates a drive pulse V oscillating at a vertical scanning frequency of 60 Hz and generates a drive pulse / V having a phase shifted by 180 degrees with respect to the drive pulse V. The four types of driving pulses (H, / H, V, / V) generated in the driving pulse generating circuit 54 are used for the optical deflectors (3, 3).
4).

【0038】上述したように最適化がなされた光偏向器
(3,4)は、前述したように8個のレーザ発光素子X
1,X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4を有し
ており、レーザ発光素子(X1,X2)のそれぞれに駆
動パルスHが供給されるとともに、レーザ発光素子(X
3,X4)に駆動パルス/Hが供給される。また、レー
ザ発光素子(Y1,Y2)のそれぞれに駆動パルスVが
供給されるとともに、レーザ発光素子(Y3,Y4)に
駆動パルス/Vが供給される。このことにより可動ミラ
ー部14が60kHzの水平走査周波数で傾斜振動する
とともに、第1の外周支持部11が60Hzの垂直走査
周波数で傾斜振動する。したがって、輝度変調されたレ
ーザ光源52からのレーザ光は、光偏向器(3,4)に
入射され、60kHzの水平走査周波数及び60Hzの
垂直走査周波数で偏向されることによりラスタ走査さ
れ、結像レンズ61を介してILA素子62の背面側か
ら入射される。ILA素子62には、駆動電圧源67が
接続されており、ILA素子62の光導伝層にレーザ光
が所定のビーム径で結像されることにより、映像情報の
書き込みがなされる。
The optical deflectors (3, 4) optimized as described above are provided with eight laser light emitting elements X as described above.
1, X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, and Y4. A driving pulse H is supplied to each of the laser light emitting elements (X1, X2), and the laser light emitting elements (X
3, X4) is supplied with the drive pulse / H. Further, the driving pulse V is supplied to each of the laser light emitting elements (Y1, Y2), and the driving pulse / V is supplied to the laser light emitting elements (Y3, Y4). As a result, the movable mirror section 14 tilts and vibrates at a horizontal scanning frequency of 60 kHz, and the first outer peripheral support section 11 tilts and vibrates at a vertical scanning frequency of 60 Hz. Therefore, the laser light from the laser light source 52 whose luminance has been modulated is incident on the optical deflectors (3, 4) and is raster-scanned by being deflected at a horizontal scanning frequency of 60 kHz and a vertical scanning frequency of 60 Hz to form an image. Light is incident from the back side of the ILA element 62 via the lens 61. A drive voltage source 67 is connected to the ILA element 62, and video information is written by forming an image of a laser beam with a predetermined beam diameter on the photoconductive layer of the ILA element 62.

【0039】一方、ランプ65からの投映光がコリメー
トレンズ及びフィルタなどからなる光学系66及びビー
ムスプリッタ63を介してILA素子62の前面側から
入射され、その反射光が再びビームスプリッタ63及び
投映レンズ64を介してスクリーン53上へ投映され
る。
On the other hand, the projection light from the lamp 65 is incident from the front side of the ILA element 62 via the optical system 66 including a collimator lens and a filter and the beam splitter 63, and the reflected light is again reflected on the beam splitter 63 and the projection lens. The image is projected onto the screen 53 via the screen 64.

【0040】なお、上述した第2の応用例においては、
単色にて光書き込みを行う場合について説明したが、ビ
デオ信号処理回路51と、投映用のレーザ光源52と、
光偏向器(3,4)とを3系統設けて、RGB各色に対
応して信号処理するとともに、RGB各色のレーザ光源
のレーザ光を所定の水平走査周波数及び垂直走査周波数
で偏向してILA素子62に入射するようにしてもよ
く、また、全て3系統設けてRGB各色毎に処理するよ
うにし、スクリーン53上でRGB各色を合成するよう
にしてもよい。
In the second application example described above,
Although the case of performing optical writing with a single color has been described, a video signal processing circuit 51, a laser light source 52 for projection,
The optical deflectors (3, 4) are provided in three systems to process signals corresponding to each of the RGB colors, and to deflect the laser light of the laser light source of each of the RGB colors at a predetermined horizontal scanning frequency and a vertical scanning frequency to produce an ILA element. The light may be incident on the screen 62, or all three systems may be provided to process each of the RGB colors, and the RGB colors may be combined on the screen 53.

【0041】また、上述した第1の応用例及び第2の応
用例においては第2の実施形態において説明したXY方
向の二軸偏向が可能な光偏向器(3,4)を用いる場合
について説明したが、別体に設けた二つの光偏向器を用
いてX方向及びY方向をそれぞれに偏向するように構成
してもよい。
In the first and second applied examples described above, the case where the optical deflectors (3, 4) capable of biaxial deflection in the XY directions described in the second embodiment are used. However, the configuration may be such that the X direction and the Y direction are respectively deflected by using two optical deflectors provided separately.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明では、支持梁部が重心を通過する
仮想線IL1に対して平行かつ線対称となる位置に分割配
置され、この支持梁部のそれぞれの梁に対応する位置に
レーザ発光素子が設けられる。仮想線IL1により分割さ
れる支持梁部の梁の組み合わせ毎にレーザ光を照射する
ようにレーザ発光素子を交互に発光させるため、大きな
偏向角度が得られるとともに、高速で入射光を偏向させ
ることができ、しかも、信頼性の向上を図ることが可能
となる。また、本発明では、コイルを設けることなく半
導体製造技術により形成されるミラー基板とレーザ基板
とにより構成されているため、飛躍的に小型軽量化を図
ることができ、寸法及び位置精度に優れ、しかも、安価
な光偏向器を提供することが可能となる。さらに、本発
明では、可動ミラー部及び支持梁部が最適化されるとと
もに、固有振動数で駆動されるため、さらに、少ない電
力で大きな偏向角を得ることが可能となり、省電力化を
図ることが可能となる。
According to the present invention, the support beam is divided and arranged at a position which is parallel and symmetric with respect to the virtual line IL1 passing through the center of gravity, and the laser beam is emitted at a position corresponding to each beam of the support beam. An element is provided. Since the laser light emitting elements emit light alternately so as to irradiate laser light for each combination of beams of the support beam section divided by the virtual line IL1, a large deflection angle can be obtained and incident light can be rapidly deflected. And reliability can be improved. Further, according to the present invention, since a mirror substrate and a laser substrate formed by a semiconductor manufacturing technique without a coil are provided, the size and weight can be dramatically reduced, and the dimensions and positional accuracy are excellent. In addition, an inexpensive optical deflector can be provided. Furthermore, in the present invention, the movable mirror portion and the support beam portion are optimized and driven at the natural frequency, so that a large deflection angle can be obtained with less power, and power saving is achieved. Becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の外観を示す斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態の構造を示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態の動作説明に用いる説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram used to explain the operation of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態の構造を示す斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の応用例を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a first application example of the present invention.

【図6】本発明の第2の応用例を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a second application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ミラー基板 2 レーザ基板 3 ミラー基板 4 レーザ基板(ミラー基板と共に光偏向器を構成す
る) 11、31 外周支持部 12a、12b、13a、13b、32a、32b、3
3a、33b 支持梁部 14 可動ミラー部 21、41 凹部 X1、X2、X3、X4、Y1、Y2、Y3、Y4 レ
ーザ発光素子 51 ビデオ信号処理回路 52 レーザ光源 53 スクリーン 54 駆動パルス発生回路 61 結像レンズ 62 ILA素子 63 ビームスプリッタ 64 投映レンズ 65 ランプ
REFERENCE SIGNS LIST 1 mirror substrate 2 laser substrate 3 mirror substrate 4 laser substrate (constituting an optical deflector together with mirror substrate) 11, 31 outer peripheral support portions 12a, 12b, 13a, 13b, 32a, 32b, 32b
3a, 33b Support beam part 14 Movable mirror part 21, 41 Concave part X1, X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, Y4 Laser light emitting element 51 Video signal processing circuit 52 Laser light source 53 Screen 54 Drive pulse generation circuit 61 Imaging Lens 62 ILA element 63 Beam splitter 64 Projection lens 65 Lamp

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ウェハにより形成され、外周支持
部より延設された一対の支持梁部により一端及び他端が
支持される可動ミラー部を有し、前記可動ミラー部を変
位させることにより入射光を偏向させる光偏向器におい
て、 前記可動ミラー部を支持するための支持梁部を可動ミラ
ー部の重心を通過する第1の仮想線に平行かつ線対称と
なるように分割配置し、 かつ、前記支持梁部に応じた位置にレーザ発光素子を設
け、前記レーザ発光素子のレーザ光を前記第1の仮想線
により分割される前記支持梁部の梁の組み合わせ毎に交
互に照射し、照射したレーザ光のエネルギーにより生じ
る熱応力による微小変化を利用して前記可動ミラー部を
傾斜駆動するように構成したことを特徴とする光偏向
器。
A movable mirror portion formed of a semiconductor wafer and having one end and the other end supported by a pair of support beams extending from an outer peripheral support portion, and receiving the light by displacing the movable mirror portion. In an optical deflector for deflecting light, a support beam portion for supporting the movable mirror portion is divided and arranged so as to be parallel and line-symmetric with a first virtual line passing through the center of gravity of the movable mirror portion, and A laser light-emitting element is provided at a position corresponding to the support beam, and the laser beam of the laser light-emitting element is alternately irradiated for each combination of the beams of the support beam divided by the first imaginary line. An optical deflector characterized in that the movable mirror section is tilt-driven by utilizing a minute change due to thermal stress generated by energy of laser light.
【請求項2】 請求項1において、 さらに、前記外周支持部の外周に第2の外周支持部を設
け、前記第2の外周支持部から延設され、前記外周支持
部を支持する第2の支持梁部を可動ミラー部の重心を通
過する第1の仮想線に対して直交する第2の仮想線に平
行かつ線対称となるように分割配置し、前記第2の支持
梁部に応じた位置に第2のレーザ発光素子を設け、前記
第2のレーザ発光素子のレーザ光を前記第2の仮想線に
より分割される前記第2の支持梁部の梁の組み合わせ毎
に交互に照射し、照射したレーザ光のエネルギーにより
生じる熱応力による微小変化を利用して前記外周支持部
を傾斜駆動するように構成したことを特徴とする光偏向
器。
2. The method according to claim 1, further comprising: providing a second outer peripheral support on the outer periphery of the outer peripheral support, and extending from the second outer peripheral support to support the outer peripheral support. The support beam portion is divided and arranged so as to be parallel to a second virtual line orthogonal to the first virtual line passing through the center of gravity of the movable mirror portion and to be line-symmetrical, and to correspond to the second support beam portion. Providing a second laser light emitting element at a position, and irradiating the laser light of the second laser light emitting element alternately for each combination of beams of the second support beam portion divided by the second virtual line, An optical deflector configured to tilt-drive the outer peripheral supporting portion using a minute change due to thermal stress generated by the energy of irradiated laser light.
【請求項3】 ビデオ信号により変調されたレーザ光を
用いて画像をスクリーン上に投映する映像表示装置にお
いて、 第1の外周支持部より延設され、可動ミラー部を支持す
る第1の支持梁部を可動ミラー部の重心を通過する第1
の仮想線に平行かつ線対称となるように分割配置し、前
記第1の支持梁部に応じた位置に第1のレーザ発光素子
を設けるとともに、前記第1の外周支持部の外周に第2
の外周支持部を設け、前記第2の外周支持部から延設さ
れ、前記第1の外周支持部を支持する第2の支持梁部を
可動ミラー部の重心を通過する第1の仮想線に対して直
交する第2の仮想線に平行かつ線対称となるように分割
配置し、前記第2の支持梁部に応じた位置に第2のレー
ザ発光素子を設けた光偏向手段と、 前記第1の仮想線により分割される前記第1の支持梁部
の梁の組み合わせ毎にレーザ光を照射するように前記第
1のレーザ発光素子を交互に水平走査周波数で発光させ
るとともに、前記第2の仮想線により分割される前記第
2の支持梁部の梁の組み合わせ毎にレーザ光を照射する
ように前記第2のレーザ発光素子を交互に垂直走査周波
数で発光させる駆動手段とを、 備えたことを特徴とする映像表示装置。
3. A video display device for projecting an image on a screen using a laser beam modulated by a video signal, wherein the first support beam extends from the first outer peripheral support portion and supports the movable mirror portion. First passing through the center of gravity of the movable mirror part
The first laser light emitting element is provided at a position corresponding to the first support beam portion, and the second laser light emitting element is provided on the outer periphery of the first outer peripheral support portion.
And a second support beam portion extending from the second outer peripheral support portion and supporting the first outer peripheral support portion is connected to a first virtual line passing through the center of gravity of the movable mirror portion. A light deflecting unit that is divided and arranged so as to be parallel to and symmetrical with a second virtual line orthogonal to the second virtual beam, and that a second laser light emitting element is provided at a position corresponding to the second support beam; The first laser light emitting elements are alternately caused to emit light at a horizontal scanning frequency so as to irradiate a laser beam for each combination of the beams of the first support beam portion divided by one virtual line; Driving means for alternately emitting the second laser light emitting element at a vertical scanning frequency so as to irradiate a laser beam for each combination of the beams of the second support beam portion divided by a virtual line. An image display device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項3において、 さらに、光アドレス型空間変調素子を備え、 ビデオ信号で変調されたレーザ光を前記光偏向手段によ
り偏向して前記光アドレス型空間変調素子の一方側から
結像させることで映像情報を書き込み、前記アドレス型
空間変調素子の他方側から投映光を照射してその反射光
から投映画像を得るようにしたことを特徴とする映像表
示装置。
4. The optical addressing spatial modulation element according to claim 3, further comprising an optical addressing spatial modulation element, wherein the laser beam modulated by the video signal is deflected by the optical deflecting means and connected from one side of the optical addressing spatial modulation element. An image display device, wherein image information is written by image formation, and projection light is emitted from the other side of the address type spatial modulation element to obtain a projection image from the reflected light.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004053850A (en) * 2002-07-18 2004-02-19 Fujitsu Ltd Method for manufacturing device chip
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