JP2009075171A - Adjusting device, method of manufacturing and optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ビームを走査するマイクロミラーを含む走査モジュールを筐体に取り付ける際に、前記筐体に対する前記走査モジュールの取り付け位置を調整する調整装置、当該調整装置を用いた光走査装置の製造方法、及び当該マイクロミラーを含む走査モジュールを有する光走査装置に関する。 The present invention relates to an adjusting device that adjusts the mounting position of the scanning module with respect to the housing when a scanning module including a micromirror that scans a light beam is attached to the housing, and the manufacture of an optical scanning device using the adjusting device. The present invention relates to a method and an optical scanning device having a scanning module including the micromirror.
従来から、画像信号により変調されたレーザ光(光ビーム)を走査して投映像を形成するための走査モジュールが知られている(例えば特許文献1参照)。この種の走査モジュールは、例えば、画像形成の分野や画像読取りの分野において使用される。画像形成の分野においては、網膜上で光束を走査し画像を直接表示する網膜走査型ディスプレイ装置、プロジェクタ、レーザプリンタ、レーザリソグラフィ等に用いられている。一方、画像読取りの分野においては、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ 、バーコードリーダ等に用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning module for forming a projected image by scanning a laser beam (light beam) modulated by an image signal is known (see, for example, Patent Document 1). This type of scanning module is used, for example, in the field of image formation and the field of image reading. In the field of image formation, it is used in a retinal scanning display device, a projector, a laser printer, laser lithography, and the like that scan a light beam on the retina and directly display an image. On the other hand, in the field of image reading, it is used for facsimiles, copying machines, image scanners, bar code readers and the like.
特許文献1に記載の走査モジュールは、小型のミラー(マイクロミラー)と、そのマイクロミラーをねじり振動させるための振動体とを備えている。この振動体によるマイクロミラーの揺動により、マイクロミラーの反射面で反射される光は、一方向に走査されるようになる。
この種の走査モジュールでは、反射光の1次元走査が効率的に行われるために、光ビームがマイクロミラーの反射面の同じ位置に常に入射されるようにするのが望ましい。このためには、光ビームのビーム断面中心と、マイクロミラーの中心とが一致している必要がある。両中心を一致させるためには、走査モジュールが組み込まれる装置の製造工程において、その装置の筐体に走査モジュールを取り付ける際に、筐体上のマイクロミラーの位置調整を行う必要がある。 In this type of scanning module, in order to efficiently perform one-dimensional scanning of reflected light, it is desirable that the light beam is always incident on the same position on the reflecting surface of the micromirror. For this purpose, it is necessary that the center of the cross section of the light beam and the center of the micromirror coincide. In order to make the centers coincide, it is necessary to adjust the position of the micromirror on the casing when the scanning module is attached to the casing of the apparatus in the manufacturing process of the apparatus in which the scanning module is incorporated.
しかしながら、このようなマイクロミラーは非常に小さく、係る位置調整は非常に困難であり、時間を要する作業となる。また、走査モジュール内のマイクロミラーの向きには走査モジュールによってばらつきがあり、そのばらつきが、マイクロミラーの調整を困難にしている。 However, such a micromirror is very small, and the position adjustment is very difficult and time-consuming work. Further, the orientation of the micromirrors in the scanning module varies depending on the scanning module, and the variation makes it difficult to adjust the micromirrors.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ビームの断面中心とその光ビームを走査するマイクロミラーの中心とを一致させる調整を、容易に実現することが可能な調整装置、当該調整装置を用いた光走査装置の製造方法及び当該調整装置及び製造方法に好適な光走査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and an adjustment device capable of easily realizing the adjustment of matching the center of the cross section of the light beam with the center of the micromirror that scans the light beam, It is an object of the present invention to provide an optical scanning device manufacturing method using the adjusting device and an optical scanning device suitable for the adjusting device and the manufacturing method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の調整装置は、光ビームを走査するマイクロミラーを含み、前記マイクロミラーの形状が断面中心軸を対称軸として2m(mは2以上の整数)回略回転対称となるように構成されている走査モジュールを筐体に取り付ける際に、前記筐体に対する前記走査モジュールの取り付け位置を調整する調整装置であって、前記筐体を所定位置に位置決めし、かつ、その筐体上に前記走査モジュールを載置するためのステージと、ビームの実効的に定められる径が、少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径より大きい調整用光ビームを、前記筐体上に載置された前記走査モジュール内のマイクロミラーに照射する光ビーム照射部と、前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームに基づいて、前記調整用光ビームのビーム断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出する変位検出部と、前記変位検出部によって検出された変位に基づいて、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the adjustment device according to
また、請求項2に記載の調整装置は、請求項1に記載の調整装置において、前記変位検出部が、前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームを受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光電変換手段を備え、前記光電変換手段から出力される電気信号に基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the adjustment device according to the first aspect, the displacement detector receives the adjustment light beam that has passed outside the micromirror, and depends on the amount of light received. And a photoelectric conversion means for outputting an electrical signal, wherein the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam is detected based on the electrical signal output from the photoelectric conversion means. .
また、請求項3に記載の調整装置は、請求項2に記載の調整装置において、前記光電変換手段の受光面が、前記調整用光ビームの断面中心を中心として回転対称となる2n(nは2以上の整数)個の領域に分割されており、前記分割された各領域の受光量の違いに応じて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the adjusting device according to the second aspect, wherein the light receiving surface of the photoelectric conversion means is 2n (n is a rotational symmetry about the center of the cross section of the adjusting light beam). (An integer greater than or equal to 2) regions, and detecting the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam according to the difference in the amount of light received in each of the divided regions. Features.
また、請求項4に記載の調整装置は、請求項3に記載の調整装置において、前記光電変換手段の受光面が、回転対称となる4個の領域に分割されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the adjustment device according to the third aspect, the light receiving surface of the photoelectric conversion means is divided into four regions that are rotationally symmetric.
また、請求項5に記載の調整装置は、請求項2に記載の調整装置において、前記変位検出部が、互いの受光面が前記調整用光ビームの断面中心を中心として2n(nは1以上の整数)回回転対称に配置された2n個の光電変換手段を備え、前記各光電変換手段の受光量の違いに基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the adjustment device according to the second aspect, the displacement detection unit is configured such that each of the light receiving surfaces is 2n (n is 1 or more) with the cross-sectional center of the adjustment light beam as a center. 2n photoelectric conversion means arranged rotationally symmetrically, and based on the difference in the amount of light received by each photoelectric conversion means, the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam It is characterized by detecting.
また、請求項6に記載の調整装置は、請求項2に記載の調整装置において、前記光電変換手段が、前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームを受光し、その受光結果に対応する画像データ信号を出力する撮像素子であり、前記撮像素子から出力される画像データ信号に基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする。
The adjustment device according to
また、請求項7に記載の調整装置は、請求項2に記載の調整装置置において、前記光電変換手段が、フォトダイオードの表面に抵抗層が設けられた素子であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the adjustment device according to the second aspect, the photoelectric conversion means is an element in which a resistance layer is provided on the surface of the photodiode.
また、請求項8に記載の調整装置は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の調整装置において、前記調整部が、アクチュエータを有し、前記アクチュエータを駆動して前記筐体上の前記走査モジュールを接触押圧することにより変位を与え、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を調整することを特徴とする。
The adjusting device according to
また、請求項9に記載の調整装置は、請求項8に記載の調整装置において、前記調整部には、前記マイクロミラーを変位する向きが互いに逆向きの2つのアクチュエータが対向して設けられていることを特徴とする。
The adjustment device according to claim 9 is the adjustment device according to
また、請求項10に記載の調整装置は、請求項8又は9に記載の調整装置において、前記アクチュエータを、圧電素子とすることを特徴とする。 An adjustment device according to a tenth aspect is the adjustment device according to the eighth or ninth aspect, wherein the actuator is a piezoelectric element.
また、請求項11に記載の製造方法は、筐体と、光ビームを走査するマイクロミラーを含み、前記マイクロミラーの形状が断面中心軸を対称軸として2m(mは2以上の整数)回略回転対称となるように構成されている走査モジュールとを有する光走査装置の製造方法であって、所定位置に位置決めされた筐体上に載置された前記走査モジュール内のマイクロミラーに、ビームの実効的に定められる径が、少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径よりも大きい調整用光ビームを照射する照射工程と、前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームに基づいて、前記調整用光ビームのビーム断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出する変位検出工程と、前記変位検出工程によって検出された変位に基づいて、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を、アクチュエータを用いて調整する調整工程と、を含むことを特徴とする。 The manufacturing method according to claim 11 includes a housing and a micromirror that scans a light beam, and the shape of the micromirror is shortened by 2 m (m is an integer of 2 or more) with respect to the central axis of the cross section. A method of manufacturing an optical scanning device having a scanning module configured to be rotationally symmetric, wherein a beam is applied to a micromirror in the scanning module placed on a housing positioned at a predetermined position. An irradiation step of irradiating an adjustment light beam having an effective diameter that is at least larger than a diameter of a maximum circumscribed circle determined for the mirror shape; and the adjustment light beam that has passed outside the micromirror. Based on a displacement detection step of detecting a displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam, and a change detected by the displacement detection step. Based on the position of the scanning module on the housing, characterized in that it comprises a, an adjustment step of adjusting by using an actuator.
また、請求項12に記載の製造方法は、請求項11に記載の製造方法において、前記調整工程が行われた後、前記筐体に前記走査モジュールを固定する工程をさらに含むことを特徴とする。
The manufacturing method according to
また、請求項13に記載の光走査装置は、形状が断面中心軸を対称軸として2m(mは2以上の整数)回略回転対称となるように構成され、前記断面の反射により光ビームを走査するマイクロミラーと、ビームの実効的に定められる径が少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径より大きい調整用光ビームが、前記マイクロミラーに入射したときに、前記調整用光ビームを前記マイクロミラーの外側から通過可能に、かつ、前記マイクロミラーを揺動可能に保持するフレームと、を備えることを特徴とする。
The optical scanning device according to
また、請求項14に記載の光走査装置は、請求項13に記載の光走査装置において、 前記フレームを搭載可能で、搭載された前記フレームに保持された前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームをさらに通過させる光通過部を有する筐体をさらに備えることを特徴とする。
The optical scanning device according to
請求項1に記載の調整装置によれば、所定の位置に筐体が位置決めされ、その筐体上に走査モジュールが載置された状態で、その走査モジュールに含まれるマイクロミラーに対して、そのマイクロミラーの形状に対して定められる最大の外接円の径よりも、実行的に定められるビーム径が大きい調整用光ビームが照射される。変位検出部は、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームに基づいて、調整用光ビームのビーム断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出する。さらに、調整部が、検出された変位に基づいて筐体上の走査モジュールの位置を調整する。 According to the adjustment device of the first aspect, in a state where the housing is positioned at a predetermined position and the scanning module is placed on the housing, the micromirror included in the scanning module is The adjustment light beam having a beam diameter that is practically determined is larger than the diameter of the maximum circumscribed circle determined for the shape of the micromirror. The displacement detection unit detects the displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam based on the adjustment light beam that has passed outside the micromirror. Further, the adjustment unit adjusts the position of the scanning module on the housing based on the detected displacement.
すなわち、この調整装置では、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームに基づいて、調整用光ビームのビーム断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出するので、マイクロミラーの取り付け状態に関らず、マイクロミラーの中心の変位を精度良く検出することができる。また、検出された変位に基づいて筐体上の走査モジュールの位置を調整し、調整用光ビームの断面中心と、マイクロミラーの中心とを容易に一致させることができる。 That is, in this adjustment device, the displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam is detected based on the adjustment light beam that has passed through the outside of the micromirror. Therefore, the displacement of the center of the micromirror can be detected with high accuracy. Further, the position of the scanning module on the housing is adjusted based on the detected displacement, and the center of the cross section of the adjustment light beam and the center of the micromirror can be easily matched.
また、請求項2に記載の調整装置によれば、変位検出部は、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームを受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光電変換手段を備えているので、光電変換手段から出力される電気信号に基づいて、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the second aspect, the displacement detection unit includes a photoelectric conversion unit that receives the adjustment light beam that has passed through the outside of the micromirror and outputs an electrical signal corresponding to the received light amount. Therefore, the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam can be detected based on the electrical signal output from the photoelectric conversion means.
また、請求項3に記載の調整装置によれば、光電変換手段の受光面は、調整用光ビームの断面中心を中心として回転対称となる2n(nは2以上の整数)個の領域に分割されているので、分割された各領域の受光量の違いが、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を表すようになる。したがって、分割された各領域の受光量の違いから、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the third aspect, the light receiving surface of the photoelectric conversion means is divided into 2n (n is an integer of 2 or more) regions that are rotationally symmetric about the center of the cross section of the adjustment light beam. Therefore, the difference in the amount of light received in each divided region represents the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam. Therefore, the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam can be detected from the difference in the amount of light received in each divided region.
また、請求項4に記載の調整装置によれば、光電変換手段の受光面は、調整用光ビームの断面中心を中心として回転対称となる4個の領域に分割されているので、変位検出部は、調整用光ビームの断面中心に対する直交2軸のマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the fourth aspect, the light receiving surface of the photoelectric conversion means is divided into four regions that are rotationally symmetric about the center of the cross section of the adjustment light beam. Can detect the displacement of the center of the orthogonal biaxial micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam.
また、請求項5に記載の調整装置によれば、変位検出部は、互いの受光面が調整用光ビームの断面中心を中心として2n(nは1以上の整数)回回転対称に配置された2n個の光電変換手段を備えているので、各光電変換手段の受光量の違いが、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を表すようになる。各光電変換素子の受光量の違いから、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the fifth aspect, the displacement detectors are arranged such that the mutual light receiving surfaces are rotationally symmetrical by 2n (n is an integer of 1 or more) times around the center of the cross section of the adjustment light beam. Since 2n photoelectric conversion means are provided, the difference in the amount of light received by each photoelectric conversion means represents the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam. From the difference in the amount of light received by each photoelectric conversion element, the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam can be detected.
また、請求項6に記載の調整装置によれば、光電変換手段は、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームを受光し、その受光結果に対応する画像データ信号を出力する撮像素子であり、撮像素子から出力される画像データ信号に基づいて、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出する。この画像データ信号は、調整用光ビームによるマイクロミラーの像に相当する信号となっている。したがって、この画像データ信号から、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the sixth aspect, the photoelectric conversion means is an imaging element that receives the adjustment light beam that has passed through the outside of the micromirror and outputs an image data signal corresponding to the light reception result. Based on the image data signal output from the image sensor, the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam is detected. This image data signal is a signal corresponding to the image of the micromirror by the adjustment light beam. Therefore, the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam can be detected from the image data signal.
また、請求項7に記載の調整装置によれば、光電変換手段は、フォトダイオードの表面に抵抗層が設けられた素子であり、当該素子から出力される電気信号に基づいて、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出する。この電気信号は、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームの受光位置に応じた信号となっている。したがって、その電気信号から、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出することができる。 According to the adjustment device of the seventh aspect, the photoelectric conversion means is an element in which a resistance layer is provided on the surface of the photodiode, and the adjustment light beam is based on an electric signal output from the element. The displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section is detected. This electrical signal is a signal corresponding to the light receiving position of the adjustment light beam that has passed outside the micromirror. Therefore, the displacement of the center of the micromirror with respect to the cross-sectional center of the adjustment light beam can be detected from the electrical signal.
また、請求項8に記載の調整装置によれば、調整部は、アクチュエータを有し、アクチュエータを駆動して筐体上の走査モジュールを押圧することにより、筐体上の走査モジュールの位置を調整する。したがって、調整用光ビームの断面中心とマイクロミラーの中心とを一致させることができる。 According to the adjustment device of the eighth aspect, the adjustment unit has the actuator, and adjusts the position of the scanning module on the housing by driving the actuator and pressing the scanning module on the housing. To do. Therefore, it is possible to make the center of the cross section of the adjustment light beam coincide with the center of the micromirror.
また、請求項9に記載の調整装置によれば、マイクロミラーを変位する向きが互いに逆向きの2つのアクチュエータが対向して設けられているので、+側からも、−側からも、マイクロミラーの位置の調整が可能となり、より高速かつ正確な位置決めが可能となる。 According to the adjustment device of the ninth aspect, since the two actuators whose directions of displacing the micromirrors are opposite to each other are provided so as to face each other, the micromirror can be seen from the + side and the-side. This makes it possible to adjust the position of the lens, and it is possible to perform positioning at higher speed and more accurately.
また、請求項10に記載の調整装置によれば、調整部のアクチュエータを圧電素子とし、圧電素子を駆動して筐体上の走査モジュールを押圧することにより、筐体上の走査モジュールの位置を調整する。圧電素子は、制御対象の微小駆動が可能なアクチュエータであるため、マイクロミラーの位置の微調整が可能となる。 According to the adjustment device of the tenth aspect, the actuator of the adjustment unit is a piezoelectric element, and the position of the scanning module on the casing is adjusted by driving the piezoelectric element and pressing the scanning module on the casing. adjust. Since the piezoelectric element is an actuator that can be micro-driven to be controlled, the position of the micro mirror can be finely adjusted.
また、請求項11に記載の製造方法によれば、所定の位置に筐体を位置決めし、その筐体上に走査モジュールを載置する。そして、その走査モジュールに含まれるマイクロミラーに対して、そのマイクロミラーの形状に対して定められる最大の外接円の径より実効的に定められるビーム径が大きい調整用光ビームを照射する。次に、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームに基づいて、調整用光ビームのビーム断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出する。さらに、検出された変位に基づいて筐体上の走査モジュールの位置を調整する。この調整の結果、マイクロミラーの中心を、設計上の光ビームのビーム断面中心に一致させることができる。 According to the manufacturing method of the eleventh aspect, the housing is positioned at a predetermined position, and the scanning module is placed on the housing. The micromirror included in the scanning module is irradiated with an adjustment light beam having a beam diameter that is effectively determined larger than the diameter of the maximum circumscribed circle determined for the shape of the micromirror. Next, based on the adjustment light beam that has passed through the outside of the micromirror, a displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam is detected. Further, the position of the scanning module on the housing is adjusted based on the detected displacement. As a result of this adjustment, the center of the micromirror can be made coincident with the center of the cross section of the designed light beam.
また、請求項12に記載の製造方法によれば、筐体上の走査モジュールの位置が調整された後、筐体に走査モジュールを固定するので、光ビームのビーム断面中心と、マイクロミラーの中心とを一致させた状態で、筐体に走査モジュールを固定することができる。
According to the manufacturing method of
また、請求項13に記載の光走査装置によれば、マイクロミラーを保持するフレームが、ビームの実効的に定められる径が少なくともマイクロミラーの形状に対して定められる最大の外接円の径よりも大きい調整用光ビームを、マイクロミラーの外側から通過させるので、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームをそのまま受光することができる。したがって、この光走査装置は、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出するのに好適である。 According to the optical scanning device of the thirteenth aspect, the frame that holds the micromirror has an effective diameter of the beam that is at least larger than a diameter of a maximum circumscribed circle determined for the shape of the micromirror. Since the large adjustment light beam is passed from the outside of the micromirror, the adjustment light beam that has passed the outside of the micromirror can be received as it is. Therefore, this optical scanning device is suitable for detecting the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam.
また、請求項14に記載の光走査装置によれば、フレームに保持されたマイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームを筐体がさらに通過させるので、マイクロミラーの外側を通過した調整用光ビームをそのまま受光することができる。したがって、この光走査装置は、調整用光ビームの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を検出するのに好適である。 According to the optical scanning device of the fourteenth aspect, since the casing further passes the adjustment light beam that has passed through the outside of the micromirror held by the frame, the adjustment light that has passed through the outside of the micromirror. The beam can be received as it is. Therefore, this optical scanning device is suitable for detecting the displacement of the center of the micromirror with respect to the center of the cross section of the adjustment light beam.
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の一実施形態に係る調整装置により調整された光走査装置は、例えば、網膜走査型表示装置に用いられる。図1は、網膜走査型表示装置100の概略構成を示す模式図である。この網膜走査型表示装置100は、観察者の眼球Eの網膜F上に映像を直接結像する装置である。
The optical scanning device adjusted by the adjusting device according to the embodiment of the present invention is used in, for example, a retinal scanning display device. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a retinal
図1に示すように、網膜走査型表示装置100は、光源部10と、光ファイバ11と、コリメート光学系12と、走査モジュール1と、第1のリレー光学系13と、ガルバノミラー14と、第2のリレー光学系15と、水平走査駆動回路16と、フォトセンサ17と、垂直走査駆動回路18とを備えている。ここで、走査モジュール1は、光走査装置の一例であり、後述する図3の調整装置200により調整される。
As shown in FIG. 1, the retinal
図1において、光源部10は、青色のレーザ光を発光するレーザと、緑色の光を発光するレーザと、赤色に光を発光するレーザと(いずれも不図示)を備えている。光源部10は、入力する映像信号に基づいて、各レーザから出射したレーザ光を合成して、映像光を生成する。光源部10は、生成した映像光を、光ファイバ11を介して、コリメート光学系12に向けて出射する。コリメート光学系12は、光源部10から光ファイバ11を介して出射された映像光を平行光に変換する。
In FIG. 1, the
コリメート光学系12からの映像光は、走査モジュール1のマイクロミラー2に照射される。マイクロミラー2は、一定周期で揺動しており、この揺動により、映像光を反射して水平方向に走査する。
The image light from the collimating
水平走査された映像光は、第1のリレー光学系13を介してガルバノミラー14に照射される。ガルバノミラー14は、磁界による鏡面の揺動により、映像光を反射して垂直方向に走査する。垂直走査された映像光は、第2のリレー光学系15を介して眼球Eの網膜Fの上に結像される。
The horizontally scanned image light is applied to the
光源部10は、水平走査駆動回路16に水平同期信号を出力し、垂直走査駆動回路18に垂直同期信号を出力する。水平走査駆動回路16は、水平同期信号に基づいて、走査モジュール1に駆動信号を出力し、マイクロミラー2を揺動させる。この場合の揺動はマイクロミラー2の共振振動に基づく。垂直走査駆動回路18は、垂直同期信号に基づいて、ガルバノミラー14に磁界を供給し、ガルバノミラー14を揺動させる。フォトセンサ17は、水平走査駆動回路16により水平走査された光の一部を受光して電気信号に変換し、光源部10に出力する。光源部10は、フォトセンサ17から入力した電気信号を用いて水平走査のタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、映像信号の開始タイミングを決定する。
The
なお、上記網膜走査型表示装置100において、ガルバノミラー14を用いて垂直走査を行ったが、これに代えて上記走査モジュール1を用いることもできる。垂直走査の周波数は例えば60Hz程度となる。従って、ミラー部の揺動は、共振振動を利用しないで電気信号による捩れ角制御により行われる。
In the retinal
図2は、走査モジュール1の構成を示す分解斜視図である。図2に示すように、走査モジュール1は、反射面(断面)が略真円形状のマイクロミラー2を有するスキャナ9と、揺動空間を構成する台座5と、セラミック製の基板6とを備えている。スキャナ9は、揺動運動を行うマイクロミラー2、マイクロミラー2の揺動軸をなす支持部4、及び、マイククロミラー2が揺動できるように支持部4を介してマイクロミラー2を保持する枠部(フレーム)3を備えている。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the
上記走査モジュール1のスキャナ9において、マイクロミラー2と、支持部4と、枠部3とは一体的に形成されている。例えば、これらは、半導体基板をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を通して一括形成される。枠部3は、マイクロミラー2の周囲を囲むように形成して台座5の上面に固定される。なお、枠状の台座5には段差部8が形成され、この段差部8に対応する領域が梁部7となっており、マイクロミラー2は、この梁部4により支持部4を介して保持されている。
In the scanner 9 of the
枠部3における梁部7とそれ以外の箇所との間の境界(図2に示す点線を参照)には、図示しない圧電体が接着固定されており、この圧電体に交番電圧を印加して振動させることにより梁部7が振動する。この梁部7の振動が支持部4に伝達され、支持部4を揺動軸(X軸)としてマイクロミラー2の揺動運動が行われる。
A piezoelectric body (not shown) is bonded and fixed to the boundary (see the dotted line shown in FIG. 2) between the beam portion 7 and the other portions in the
基板6は、スキャナ9及び台座5を保持するためのベースであり、枠状となっている。
The
上述のように、マイクロミラー2は、略真円形状の反射面を所定角度の範囲内で揺動させて、映像光を1次元走査する。高精度な映像光の1次元走査を行うには、マイクロミラー2が揺動しても、投影光が、常に、マイクロミラー2の反射面内の同じ位置に入射するようになっていることが望ましい。そうしなければ、反射面が面形状であることから、映像光の走査方向が微妙に変化するようになるからである。投影光を、常に、マイクロミラー2の反射面内の同じ位置に入射させるためには、揺動中のマイクロミラー2の反射面に入射される映像光のビーム断面中心と、マイクロミラー2の反射面の中心とが一致している必要がある。映像光のビーム断面中心と、マイクロミラー2の反射面の中心とを一致させるためには、走査モジュール1が、網膜走査型表示装置100の筐体上に固定される前に筐体上の走査モジュール1の位置を調整する必要がある。
As described above, the
図3は、筐体に走査モジュール1を取り付ける際に、筐体上の走査モジュール1を調整するための本発明の一実施形態に係る調整装置200の構成を示す図である。図3に示すように、調整装置200は、LD制御回路21と、レーザ光照射装置22と、ステージSTと、4つのマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2と、受光装置25と、変位検出装置26と、モニタ27とを備えている。なお、受光装置25及び変位検出装置26によって、変位検出部が構成され、4つのマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2によって調整部が構成される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an
LD制御回路21は、レーザ光照射装置22の発光ダイオード23を駆動して、発光ダイオード23からレーザ光を−Z方向に出射させる。このレーザ光は、レーザ光照射装置22のコリメートレンズ24により、所定の断面形状を有する平行光に変換され、−Z方向に出射される。この平行光(以下、「調整用光ビームIL」と称する)のビーム断面は略真円形状となっており、その径は、マイクロミラー2の反射面の径よりも大きくなっている。
The
ステージSTは、枠状となっており、調整装置の機体(不図示)上に設置されている。ステージSTの枠内を、レーザ光照射装置22から出射された調整用光ビームILが通過可能となっている。また、そのステージSTの上方には、X軸方向に沿って2つのマイクロメータMMX1、MMX2、及びY軸方向に沿って2つのマイクロメータMMY1、MMY2がそれぞれ調整装置200の機体に取り付けられている。
The stage ST has a frame shape and is installed on a body (not shown) of the adjusting device. The adjustment light beam IL emitted from the laser
受光装置25の受光面は、+Z方向を向いており、ステージSTの枠内を通過した調整用光ビームILを受光可能に設けられている。受光装置25の受光面には、フォトダイオードが設けられている。レーザ光照射装置22から照射されたレーザ光は、このフォトダイオードに入射する。このフォトダイオードは、受光領域が4分割されている。4分割された受光領域は、受光面に入射された調整用光ビームILの断面中心を中心としてそれぞれ回転対称となるように配置されている。
The light receiving surface of the
受光装置25は、4つの受光領域における受光量に応じた4つの電気信号を、変位検出装置26に出力している。変位検出装置26は、各電気信号に基づいて、受光装置25の各受光領域の受光量の違いを検出し、その受光量の違いに基づいて、ステージST上に載置された対象物(本実施形態では、後述するマイクロミラー2)の変位を検出する。モニタMTは、その検出結果(マイクロミラー2のXY変位)を表示する。
The
マイクロメータMMX1は、そのヘッドが+X方向を向いている。マイクロメータMMX1をオペレータが操作すれば、そのヘッドに当接する対象物を、+X方向に押圧することができるようになっている。マイクロメータMMX2は、そのヘッドが−X方向を向いている。マイクロメータMMX2をオペレータが操作すれば、そのヘッドに当接する対象物を、−X方向に押圧することができるようになっている。マイクロメータMMY1は、そのヘッドが+Y方向を向いている。マイクロメータMMY1をオペレータが操作すれば、そのヘッドに当接する対象物を、+Y方向に押圧することができるようになっている。マイクロメータMMY2は、そのヘッドが−Y方向を向いている。マイクロメータMMY2をオペレータが操作すれば、そのヘッドに当接する対象物を、−Y方向に押圧することができるようになっている。 The micrometer MMX1 has its head facing the + X direction. When the operator operates the micrometer MMX1, the object that contacts the head can be pressed in the + X direction. The micrometer MMX2 has its head facing the -X direction. When the operator operates the micrometer MMX2, the object that contacts the head can be pressed in the -X direction. The head of the micrometer MMY1 faces the + Y direction. If the operator operates the micrometer MMY1, the object that contacts the head can be pressed in the + Y direction. The micrometer MMY2 has its head facing the -Y direction. If the operator operates the micrometer MMY2, the object that contacts the head can be pressed in the -Y direction.
なお、レーザ光照射装置22、ステージST、受光装置25は、マイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を保持する機体に固定されており、これらの位置関係は固定となっている。
The laser
次に、この調整装置200を用いた本発明の一実施形態に係る光走査装置の製造方法について説明する。ここで、光走査装置は、上記の走査モジュール1、後述する筐体及び固定金具を備えている。図4は、この製造方法を示すフローチャートである。
Next, a method for manufacturing an optical scanning device according to an embodiment of the present invention using the
図4に示すように、まず、ステップS1において、筐体の位置決めを行う。ここで、図5に示すように、ステージST上に網膜走査型表示装置100の筐体50が設置される。この筐体50は、一部が折れ曲がっており、ステージSTの+X側端部に、その折曲がった部分が当接するように設置される。これにより、筐体50は、所定の位置に位置決めされるようになる。この位置に筐体50が位置決めされると、筐体50と調整用光ビームILとの位置関係が定まるようになる。調整用光ビームILは、網膜走査型表示装置100組立て後の投影光の入射位置に相当する位置を通過するように設定されており、この筐体50上に走査モジュール1を取り付けるための基準となる。
As shown in FIG. 4, first, in step S1, the housing is positioned. Here, as shown in FIG. 5, the
図4に戻り、次のステップS2において、固定金具を載置する。ここで、図6に示すように、筐体50上に固定金具51を載置する。固定金具51は、枠状のフレームである。固定金具51は、そのX軸方向両端が+Z側に折り曲げられており、そのY軸方向両端が−Z側に折り曲げられている。筐体50のY軸方向の幅と、固定金具51のY軸方向の幅は同じである。固定金具51は、筐体50上に載置されると、固定金具51のY軸方向両端部51Yが凸形状をしていることから、Y軸方向両端部51Yがストッパーとなって、Y軸方向の移動が完全に制限される。これにより、固定金具51は、筐体50上をX軸方向のみに摺動可能となる。
Returning to FIG. 4, in the next step S2, the fixing bracket is placed. Here, as shown in FIG. 6, the fixing
図4に戻り、次のステップS3において、走査モジュールを載置する。ここで、図6に示すように、筐体50上に搭載された固定金具51上に、走査モジュール1を載置する。固定金具51のX軸方向の幅と、走査モジュール1のX軸方向の幅は同じである。走査モジュール1は、固定金具51上に載置されると、固定金具51のX軸方向両端部51Xが凸形状をしていることから、X軸方向両端部51Xがストッパーとなって、X軸方向の移動が完全に制限される。これにより、走査モジュール1は、固定金具51上をY軸方向のみに摺動可能となる。
Returning to FIG. 4, in the next step S3, the scanning module is mounted. Here, as shown in FIG. 6, the
図4に戻り、次のステップS4において、マイクロメータの調整を行う。ここで、図7に示すように、マイクロメータMMX1、MMX2のヘッド部分が、固定金具51のX軸方向両端部51Xに当接するようにマイクロメータMMX1、MMX2の設置位置を調整し、マイクロメータMMY1、MMY2のヘッド部分が、走査モジュール1のY軸方向両端部に当接するように、マイクロメータMMY1、MMY2の設置位置を調整する。これにより、マイクロメータMMX1を駆動すると、固定金具51及び走査用モジュール1が+X方向に押圧され移動するようになり、マイクロメータMMX2を駆動すると、固定金具51及び走査用モジュール1が−X方向に押圧され移動するようになる。一方、マイクロメータMMY1を駆動すると、走査用モジュール1が+Y方向に押圧され移動するようになり、マイクロメータMMY2を駆動すると、走査用モジュール1が+Y方向に押圧され移動するようになる。
Returning to FIG. 4, in the next step S4, the micrometer is adjusted. Here, as shown in FIG. 7, the installation positions of the micrometers MMX1 and MMX2 are adjusted so that the head portions of the micrometers MMX1 and MMX2 are in contact with both
なお、固定金具51及び走査モジュール1は、走査モジュール1内のマイクロミラー2にレーザ光照射装置22から出射されるレーザ光が当たるようにラフに位置決めされた状態で、載置されるようにする必要がある。
The fixing
図4に戻り、次のステップS5において、変位検出を行う。まず、LD制御回路21を介してレーザ光照射装置22から調整用光ビームILを照射する。調整用光ビームILは、筐体50上に載置された走査モジュール1内のマイクロミラー2に照射されるようになる。調整用光ビームILの断面の径は、マイクロミラー2の反射面の径よりも大きいため、マイクロミラー2の外周よりも外側を通る調整用光ビームILの光束はそのまま通過し、受光装置25の4分割フォトダイオードに入射するようになる。
Returning to FIG. 4, in the next step S5, displacement detection is performed. First, the adjustment light beam IL is emitted from the laser
図8(A)は、調整用光ビームILが受光装置25の4分割フォトダイオードへ入射する状態の一例を示す図である。ここで、受光装置25の4分割フォトダイオードにおいて、その4つの分割領域のうち、+X側に配置されている領域を受光領域Aとし、−X側に配置されている領域を受光領域Cとし、+Y側に配置されている領域を受光領域Bとし、−Y側に配置されている領域を受光領域Dとする。
FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a state in which the adjustment light beam IL is incident on the quadrant photodiode of the
図8(A)に示すように、調整用光ビームILの光路上にマイクロミラー2が存在しているため、4分割フォトダイオードに入射する調整用光ビームILの断面形状は、ほぼ環状となる。ここで、説明を簡単にするため、マイクロミラー2の揺動軸をなす支持部4は十分に細く、受光装置25における調整用光ビームILの受光状態に影響を与えないものとする。図8(A)では、調整用光ビームILの断面中心とマイクロミラー2の中心とが一致しており、4分割フォトダイオードに入射する断面形状が環状となっている調整用光ビームILのリングの厚みは全周でほぼ均一となり、受光領域A、Cにおける受光量は同じとなり、受光領域B、Dの受光量は同じとなる。
As shown in FIG. 8A, since the
図8(B)は、調整用光ビームILの断面中心に対して、マイクロミラー2の中心が+X方向及び+Y方向に変位している状態の一例を示す図である。図8(B)に示すように、マイクロミラー2の位置が、+X側に変位している場合には、+X側に位置する受光領域Aの受光量が小さくなり、−X側に位置する受光領域Cの受光量が大きくなる。また、マイクロミラー2の位置が、+Y側に変位している場合には、+Y側に位置する受光領域Bの受光量が小さくなり、−Y側に位置する受光領域Dの受光量が大きくなる。
FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a state in which the center of the
変位検出装置26は、各受光領域A〜Dの受光量に相当する電気信号を入力する。そして、変位検出装置26は、受光領域Aの受光量に相当する電気信号と、受光領域Cの受光量に相当する電気信号とに基づいて、それぞれの受光量の違いを求め、その違いに基づいて、マイクロミラー2のX変位、すなわち走査モジュール1のX変位を検出する。また、受光領域Bの受光量に相当する電気信号と、受光領域Dの受光量に相当する電気信号とに基づいて、それぞれの受光量の違いを求め、その違いに基づいて、マイクロミラー2のY変位、すなわち走査モジュール1のY変位を検出する。走査モジュール1のX変位及びY変位は、モニタMTに表示される。
The
なお、マイクロミラー2の製造誤差などにより、マイクロミラー2の外形基準での中心と、ビーム断面中心と一致させるべき点との間に誤差がある場合には、その誤差を考慮して、走査モジュール1のX変位及びY変位を算出するようにしてもよい。
If there is an error between the center of the
図4に戻り、次のステップS6において、走査モジュールの位置調整を行う。オペレータは、このモニタ27を見て、マイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を操作し、走査モジュールのXY位置を調整する。例えば、図8(B)に示されるように、受光領域Aの受光量が小さくなり、受光領域Cの受光量が大きくなっている場合には、+X方向の変位量が表示されている。オペレータは、マイクロメータMMX2を操作して、走査モジュール1を−X方向にずらす。また、受光領域Bの受光量が小さくなり、受光領域Dの受光量が大きくなっている場合には、+Y方向の変位量が表示されている。オペレータは、マイクロメータMMY2を操作して、走査モジュール1を−Y方向にその変位量分だけ移動させる。このようにすれば、図8(A)に示される状態となり、マイクロミラー2の中心が、調整用光ビームILの断面中心と合致するようになる。
Returning to FIG. 4, in the next step S6, the position of the scanning module is adjusted. The operator looks at the
最後に、ステップS7において、走査モジュールを固定する。ここで、走査モジュール1と固定金具51との間や、固定金具51と筐体50との間に、接着剤、例えばUV硬化剤などが注入され、紫外線が照射されるなどして走査モジュール1が筐体50上に固定される。これにより、最終的に網膜走査型表示装置100の組立てが完成した後、投影光のビーム断面中心は、走査モジュール1内のマイクロミラーの中心と一致するようになるので、マイクロミラー2が振動しても投影光がその反射面上の同じ位置に入射するようになり、反射光の1次元走査が、マイクロミラー2の面形状の影響を受けないようになり、高精度な投影光の走査が実現される。
Finally, in step S7, the scanning module is fixed. Here, an adhesive such as a UV curing agent is injected between the
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、ステージST上の所定の位置に筐体50が位置決めされ、その筐体50上に走査モジュール1が載置された状態で、その走査モジュール1に含まれるマイクロミラー2に対して、ビーム径がそのマイクロミラー2の略真円形状の反射面の径より大きい、略真円形状の断面を有する調整用光ビームILが照射される。変位検出装置26は、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILの受光量に基づいて、調整用光ビームILのビーム断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出する。さらに、検出されたXY変位に基づいて、マイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を用いて、筐体50に対する走査モジュールの位置が調整される。この結果、マイクロミラー2の中心を、投影光のビーム断面中心に一致させることができるようになる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
マイクロミラー2はX軸を基軸にした回りに揺動するため、マイクロミラー2の反射面がXY面に平行でない状態となっている可能性がある。本実施形態によれば、マイクロミラー2の反射面が多少傾斜していたとしても、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILに基づいて、調整用光ビームILのビーム断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を精度良く検出することができる。
Since the
なお、マイクロミラー2の反射面の形状は、略真円形状でなくてもよく、その反射面の中心軸を対称軸として、2m(mは2以上の整数)回略回転対称であればよい。例えば、正方形、正六角形または正八角形であってもよい。
Note that the shape of the reflection surface of the
また、調整用光ビームILの実効的に定められる径は、マイクロミラー2の反射面の形状に対して定められる最大の外接円の径よりも大きくなっていればよい。例えば、マイクロミラー2の反射面の形状が4回略回転対称の場合(m=2、マイクロミラー2の反射面の形状が正方形の場合)、調整用光ビームILの実効的に定められる径は、正方形のマイクロミラー2における4つの頂点を円周上に含む外接円を形成したときに、その外接円の径よりも大きくなっていればよい。
The effective diameter of the adjustment light beam IL only needs to be larger than the diameter of the maximum circumscribed circle determined for the shape of the reflecting surface of the
また、調整用光ビームILの断面形状は、略真円形状でなくてもよく、2p(pは1以上の整数)回回転対称であればよい。例えば、調整用光ビームILの断面形状が、2回回転対称であっても、X軸方向かY軸方向かいずれか一方向の調整が可能となる。一方向の調整であっても、その調整により、投影光のビーム断面中心を、走査モジュール1内のマイクロミラー2の揺動軸上に入射させるようにすれば、投影光がマイクロミラー2の反射面上の同じ位置に常に入射するようになり、反射光の1次元走査がマイクロミラー2の面形状の影響を受けなくて済むようになる。
Further, the cross-sectional shape of the adjustment light beam IL may not be a substantially perfect circle shape, and may be 2p (p is an integer of 1 or more) times rotational symmetry. For example, even if the cross-sectional shape of the adjustment light beam IL is rotationally symmetric twice, adjustment in either the X-axis direction or the Y-axis direction is possible. Even if the adjustment is made in one direction, if the center of the beam cross section of the projection light is made incident on the oscillation axis of the
また、本実施形態によれば、受光装置25は、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILを受光し、その受光量に応じた電気信号を出力し、変位検出装置26において、その電気信号に基づいて、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出する。
Further, according to the present embodiment, the
受光装置25の受光面は、調整用光ビームILの断面中心を中心としてそれぞれ回転対称となる4個の領域に分割されている。分割された各領域の受光量の違いは、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を表すようになる。したがって、分割された各領域の受光量の違いから、調整用光ビームILの断面中心に対する少なくとも一方向のマイクロミラー2の中心の変位を検出することができるようになる。変位検出装置26は、分割された各領域の受光量の違いに応じて、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出する。このようにすれば、調整用光ビームILの断面中心に対するXY直交2軸のマイクロミラー2の中心の変位を検出することができるようになる。
The light receiving surface of the
なお、受光装置25の受光面のフォトダイオードの分割数は4個に限定されず、調整用光ビームILの断面中心を中心として回転対称となる2n(nは2以上の整数)個の領域に分割されていればよい。
The number of divisions of the photodiodes on the light receiving surface of the
なお、受光装置25の代わりに、互いの受光面が、調整用光ビームILの断面中心を中心として2n(nは1以上の整数)回回転対称に配置された2n個のフォトダイオード等の光電変換手段を用いるようにしてもよい。各光電変換手段の受光量の違いは、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラーの中心の変位を表すようになる。この場合、変位検出装置26には、各光電変換手段の受光量に相当する電気信号が入力される。変位検出装置26は、各光電変換手段の受光量の違いに基づいて、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出する。このようにしても、調整用光ビームILの断面中心に対する少なくとも一方向のマイクロミラー2の中心を一致させることができるようになる。
Instead of the
なお、受光装置25の受光面には、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILを受光し、その受光結果に対応する画像データ信号を出力するCCD(電荷結合素子)などの撮像素子が設けられていてもよい。この画像データ信号は、調整用光ビームILによるマイクロミラーの像に相当する信号となっている。この場合、変位検出装置26には、この撮像素子から出力される画像データ信号が送られる。変位検出装置26は、この画像データ信号に対し、画像処理を行って、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラーの中心のXY変位を検出する。このようにしても、調整用光ビームILの断面中心に対する少なくとも一方向のマイクロミラー2の中心を一致させることができるようになる。また、受光装置25の受光面には、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILを受光し、その受光結果に対応する電気信号を出力する2次元PSD(Position Sensitive Detector)素子が設けられていてもよい。このPSD素子は、例えば、フォトダイオードの表面に抵抗層が設けられた素子である。
The light receiving surface of the
なお、本実施形態では、走査モジュール1のXY位置を調整するものとして、4つのマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を採用したが、これらの代わりに、圧電素子を採用するようにしてもよい。すなわち、圧電素子をマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2の代わりに設置し、それらを電圧駆動して筐体50上の走査モジュール1を押圧することにより、筐体50上の走査モジュール1の位置を調整するようにしてもよい。このようにしても、マイクロミラー2の位置の微調整が可能となる。また、マイクロミラー2を押下する向きが逆向きの2つの圧電素子が対向して設けるようにすれば、本実施形態と同様に、+側からも、−側からも、マイクロミラー2の位置の調整が可能となる。
In the present embodiment, four micrometers MMX1, MMX2, MMY1, and MMY2 are used as the XY position of the
なお、本実施形態では、オペレータの操作によりマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を駆動して、走査モジュール1の位置を調整したが、変位検出装置26によって検出された走査モジュール1のXY変位に基づいてマイクロメータMMX1、MMX2、MMY1、MMY2を駆動し、走査モジュール1のXY位置を自動的に調整するようにしてもよい。
In this embodiment, the micrometers MMX1, MMX2, MMY1, and MMY2 are driven by the operator's operation to adjust the position of the
また、本実施形態では、各軸の変位調整用の一対のアクチュエータを一列に並べるようにしたが、X軸方向又はY軸方向では、アクチュエータを2列並べるようにしてもよい。このようにすれば、走査モジュール1のZ軸回りの回転ずれも調整することが可能となる。
In the present embodiment, the pair of actuators for adjusting the displacement of each axis is arranged in a line, but the actuators may be arranged in two lines in the X-axis direction or the Y-axis direction. In this way, it is possible to adjust the rotational deviation around the Z axis of the
また、本実施形態に係る光走査装置の製造方法によれば、所定の位置に筐体50を位置決めし、その筐体50上に走査モジュール1を載置する。そして、その走査モジュール1に含まれるマイクロミラー2に対して、ビーム径がそのマイクロミラー2の反射面の径より大きい、略真円状の断面形状を有する調整用光ビームILを照射する。次に、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILに基づいて、調整用光ビームILのビーム断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出する。さらに、検出された変位に基づいて筐体50上の走査モジュール1の位置を調整する。この調整の結果、マイクロミラー2の中心を、設計上の光ビームのビーム断面中心に一致させることが容易となる。
Further, according to the method of manufacturing the optical scanning device according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係る製造方法によれば、筐体50上の走査モジュール1の位置が調整された後、筐体50に走査モジュール1を固定するので、投影光のビーム断面中心と、マイクロミラー2の中心とを一致させた状態で、筐体50に走査モジュール1を固定することができるようになる。
In addition, according to the manufacturing method according to the present embodiment, after the position of the
また、本実施形態に係る走査モジュール1によれば、マイクロミラー2を含むスキャナ9、台座5及び基板6が、調整用光ビームILをマイクロミラー2の外側から通過させる構造となっているので、マイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILを調整装置200の受光装置25でそのまま受光することができるようになる。したがって、この走査モジュール1は、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出するのに好適である。
Further, according to the
また、本実施形態に係る光走査装置によれば、支持部4を介して枠部3に保持されたマイクロミラー2の外側を通過した調整用光ビームILを、固定金具51、筐体50及びステージSTがさらに通過させるので、調整用光ビームILを調整装置200の受光装置25でそのまま受光することができるようになる。したがって、この網膜走査型表示装置100は、調整用光ビームILの断面中心に対するマイクロミラー2の中心の変位を検出するのに好適である。
Further, according to the optical scanning device according to the present embodiment, the adjustment light beam IL that has passed through the outside of the
なお、本発明に係る走査モジュール1は、網膜走査型表示装置100だけでなく、投影スクリーンあるいは建物の壁などに走査光を投射する投射型の光走査型表示装置、プロジェクタ、レーザプリンタ、レーザリソグラフィ装置、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ 、バーコードリーダなど他の装置に適用することが可能なのは勿論である。
The
1 走査モジュール
2 マイクロミラー
3 枠部
4 支持部
5 台座
6 基板
7 梁部
8 段差部
9 スキャナ
10 光源部
11 光ファイバ
12 コリメート光学系
13 第1のリレー光学系
14 ガルバノミラー
15 第2のリレー光学系
16 水平走査同期回路
17 フォトセンサ
18 垂直走査同期回路
21 LD制御回路
22 レーザ光照射装置
23 発光ダイオード
24 コリメートレンズ
25 受光装置
26 変位検出装置
27 モニタ
50 筐体
51 固定金具
100 網膜走査型表示装置
200 調整装置
E 眼球
F 網膜
IL 調整用光ビーム
MMX1、MMX2、MMY2、MMY3 マイクロメータ
ST ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記筐体を所定位置に位置決めし、かつ、その筐体上に前記走査モジュールを載置するためのステージと、
ビームの実効的に定められる径が、少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径より大きい調整用光ビームを、前記筐体上に載置された前記走査モジュール内のマイクロミラーに照射する光ビーム照射部と、
前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームに基づいて、前記調整用光ビームのビーム断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出する変位検出部と、
前記変位検出部によって検出された変位に基づいて、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を調整する調整部と、を備える調整装置。 A scanning module including a micromirror that scans a light beam and configured so that the shape of the micromirror is approximately rotationally symmetric about 2 m (m is an integer of 2 or more) with respect to the central axis of the cross section. An adjusting device that adjusts an attachment position of the scanning module with respect to the housing when attaching,
A stage for positioning the casing at a predetermined position and mounting the scanning module on the casing;
An adjustment light beam whose effective diameter is determined to be at least larger than the diameter of the maximum circumscribed circle determined for the mirror shape is irradiated to the micromirror in the scanning module mounted on the housing. A light beam irradiation unit to
A displacement detection unit that detects a displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam based on the adjustment light beam that has passed outside the micromirror;
An adjustment device comprising: an adjustment unit that adjusts the position of the scanning module on the housing based on the displacement detected by the displacement detection unit.
前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームを受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光電変換手段を備え、
前記光電変換手段から出力される電気信号に基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする請求項1に記載の調整装置。 The displacement detector is
Photoelectric conversion means for receiving the adjustment light beam that has passed outside the micromirror and outputting an electrical signal corresponding to the amount of light received,
2. The adjustment device according to claim 1, wherein a displacement of a center of the micromirror with respect to a cross-sectional center of the adjustment light beam is detected based on an electric signal output from the photoelectric conversion means.
前記分割された各領域の受光量の違いに応じて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする請求項2に記載の調整装置。 The light receiving surface of the photoelectric conversion means is divided into 2n (n is an integer of 2 or more) regions that are rotationally symmetric about the center of the cross section of the adjustment light beam,
The adjustment device according to claim 2, wherein a displacement of a center of the micromirror with respect to a cross-sectional center of the adjustment light beam is detected according to a difference in received light amount of each of the divided areas.
互いの受光面が前記調整用光ビームの断面中心を中心として2n(nは1以上の整数)回回転対称に配置された2n個の光電変換手段を備え、
前記各光電変換手段の受光量の違いに基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする請求項2に記載の調整装置。 The displacement detector is
2n photoelectric conversion means arranged such that the mutual light receiving surfaces are rotationally symmetrical 2n (n is an integer of 1 or more) around the center of the cross section of the adjustment light beam,
3. The adjustment device according to claim 2, wherein a displacement of the center of the micromirror with respect to a center of a cross section of the adjustment light beam is detected based on a difference in received light amount of each photoelectric conversion means.
前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームを受光し、その受光結果に対応する画像データ信号を出力する撮像素子であり、
前記撮像素子から出力される画像データ信号に基づいて、前記調整用光ビームの断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出することを特徴とする請求項2に記載の調整装置。 The photoelectric conversion means includes
An image sensor that receives the adjustment light beam that has passed outside the micromirror and outputs an image data signal corresponding to the light reception result;
The adjustment device according to claim 2, wherein a displacement of a center of the micromirror with respect to a cross-sectional center of the adjustment light beam is detected based on an image data signal output from the imaging element.
前記アクチュエータを駆動して前記筐体上の前記走査モジュールを接触押圧することにより変位を与え、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を調整することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の調整装置。 The adjustment unit has an actuator,
The displacement is given by driving the actuator to contact and press the scanning module on the casing, and the position of the scanning module on the casing is adjusted. The adjusting device according to one item.
前記マイクロミラーを変位する向きが互いに逆向きの2つのアクチュエータが対向して設けられていることを特徴とする請求項8に記載の調整装置。 The adjustment unit is
The adjusting device according to claim 8, wherein two actuators whose directions of displacing the micromirrors are opposite to each other are provided to face each other.
所定位置に位置決めされた筐体上に載置された前記走査モジュール内のマイクロミラーに、ビームの実効的に定められる径が、少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径よりも大きい調整用光ビームを照射する照射工程と、
前記マイクロミラーの外側を通過した前記調整用光ビームに基づいて、前記調整用光ビームのビーム断面中心に対する前記マイクロミラーの中心の変位を検出する変位検出工程と、
前記変位検出工程によって検出された変位に基づいて、前記筐体上の前記走査モジュールの位置を、アクチュエータを用いて調整する調整工程と、を含む製造方法。 A scanning module including a housing and a micromirror that scans a light beam, and the shape of the micromirror is approximately rotationally symmetric about 2m (m is an integer of 2 or more) with the central axis of the cross-section as a symmetry axis A method of manufacturing an optical scanning device comprising:
The micro-mirror in the scanning module placed on the housing positioned at a predetermined position has an effective beam diameter that is at least larger than the maximum circumscribed circle diameter determined for the mirror shape. An irradiation step of irradiating the adjustment light beam;
A displacement detection step of detecting a displacement of the center of the micromirror with respect to the beam cross-sectional center of the adjustment light beam based on the adjustment light beam that has passed outside the micromirror;
An adjustment step of adjusting the position of the scanning module on the housing using an actuator based on the displacement detected by the displacement detection step.
前記筐体に前記走査モジュールを固定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の製造方法。 After the adjustment process is performed,
The manufacturing method according to claim 11, further comprising a step of fixing the scanning module to the housing.
ビームの実効的に定められる径が少なくとも前記ミラー形状に対し定められる最大の外接円の径より大きい調整用光ビームが、前記マイクロミラーに入射したときに、前記調整用光ビームを前記マイクロミラーの外側から通過可能に、かつ、前記マイクロミラーを揺動可能に保持するフレームと、を備える光走査装置。 A micromirror that is configured to be rotationally symmetric about 2 m (m is an integer of 2 or more) with respect to the central axis of the cross section, and whose shape scans the light beam by reflection of the cross section;
When an adjustment light beam having an effective beam diameter larger than at least the diameter of the maximum circumscribed circle defined for the mirror shape is incident on the micromirror, the adjustment light beam is passed through the micromirror. An optical scanning device comprising: a frame that can pass from the outside and that holds the micromirror in a swingable manner.
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