JP2012068451A - Optical scanner and image projection device - Google Patents

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Hitoshi Takeda
仁志 武田
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Brother Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner capable of preventing rattling of a swing shaft portion without enlargement and an image projection device using the optical scanner.SOLUTION: An optical scanner includes a swing shaft portion, a swing body that is provided to the swing shaft portion and has a reflection surface, a base table that supports the swing shaft portion, and a driving unit that swings the swing shaft portion. To the base table, a first bearing that supports one end of the swing shaft portion and a second bearing that supports the other end of the swing shaft portion are provided. The swing shaft portion has a tapered portion formed into a taper shape at one end. The first bearing is a thrust bearing that engages with the tapered portion, and the second bearing is a radial bearing that comes into contact with an outer peripheral surface of the swing shaft portion.

Description

本発明は、入射した光を所定方向に走査する光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置とに関する。   The present invention relates to an optical scanner that scans incident light in a predetermined direction, and an image projection apparatus that uses the optical scanner.

従来、小型の光スキャナとして、MEMSミラーが使用されている。例えば、特許文献1には、反射ミラー部を支持するミラー支持部と、枠体とが別体に設けられた光スキャナが提案されている。枠体には、ベアリングが設けられる。そして、ミラー支持部は、このベアリングによって軸支される。特許文献1に記載の光スキャナによれば、枠体とミラー支持部とが別体に設けられるので、反射ミラー部が揺動する際に、ミラー支持部の捩れに起因する復元力が働かない。その結果、ミラー支持部の共振周波数に基づく共振振動を十分に抑制させることができる。   Conventionally, a MEMS mirror is used as a small optical scanner. For example, Patent Document 1 proposes an optical scanner in which a mirror support portion that supports a reflection mirror portion and a frame are provided separately. A bearing is provided in the frame. The mirror support is pivotally supported by this bearing. According to the optical scanner described in Patent Document 1, since the frame body and the mirror support portion are provided separately, when the reflection mirror portion swings, the restoring force due to the twist of the mirror support portion does not work. . As a result, the resonance vibration based on the resonance frequency of the mirror support portion can be sufficiently suppressed.

特開2009−244798号公報(図2、図6など)Japanese Patent Laying-Open No. 2009-244798 (FIGS. 2, 6, etc.)

前記した特許文献1では、ミラー支持部は、ラジアル軸受によって両持ち支持される。しかし、ラジアル軸受だけによってミラー支持部が支持されると、ミラー支持部はその長手方向に微少量摺動可能となる。以降、ミラー支持部の長手方向における微少量の摺動を、「がたつき」と呼称する。ミラー支持部ががたつくと、反射ミラー部もがたつく。これにより、反射ミラー部に入射する光の位置が変化する。その結果、例えば反射ミラー部の表面形状が場所によって異なる場合、反射光の波面形状が変化するという問題が生じる。さらには、ミラー部のがたつきの大きさによっては、入射光が反射ミラー部からはみ出る可能性もある。即ち、ラジアル軸受だけによってミラー支持部が支持されると、反射光の光学特性を劣化させる可能性がある。   In Patent Document 1 described above, the mirror support portion is supported at both ends by a radial bearing. However, when the mirror support portion is supported only by the radial bearing, the mirror support portion can slide in a minute amount in the longitudinal direction. Hereinafter, a slight amount of sliding in the longitudinal direction of the mirror support portion is referred to as “rattle”. When the mirror support part rattles, the reflection mirror part also rattles. Thereby, the position of the light incident on the reflection mirror unit changes. As a result, for example, when the surface shape of the reflection mirror portion varies depending on the location, there arises a problem that the wavefront shape of the reflected light changes. Further, depending on the size of the backlash of the mirror part, the incident light may protrude from the reflection mirror part. That is, if the mirror support is supported only by the radial bearing, the optical characteristics of the reflected light may be deteriorated.

ミラー支持部のがたつきを防止するためには、ラジアル軸受と、スラスト軸受との併用が考えられる。本発明者は、この観点に基づいて、図1に示されるように、参考例としての光スキャナ100を作成した。   In order to prevent rattling of the mirror support portion, a combined use of a radial bearing and a thrust bearing is conceivable. Based on this viewpoint, the present inventor created an optical scanner 100 as a reference example, as shown in FIG.

光スキャナ100は、ミラー支持部しての揺動軸部110と、第1軸受120と、第2軸受130と、電磁駆動部140と、枠体としてのベース台150とを備える。光スキャナ100では、第1軸受120及び第2軸受130によって、揺動軸部110が台座150に対して揺動可能となる。光スキャナ100は、その揺動軸部110が電磁駆動部140によって揺動される、いわゆるムービングコイル型の電磁スキャナである。   The optical scanner 100 includes a swing shaft portion 110 as a mirror support portion, a first bearing 120, a second bearing 130, an electromagnetic drive portion 140, and a base base 150 as a frame. In the optical scanner 100, the swing shaft 110 can swing with respect to the pedestal 150 by the first bearing 120 and the second bearing 130. The optical scanner 100 is a so-called moving coil type electromagnetic scanner whose rocking shaft 110 is rocked by an electromagnetic driving unit 140.

ベース台150は、図1(B)に示されるように、X方向から見た形状がU字状の構造である。ベース台150は、アルミニウムやステンレスなどの金属によって構成されてよい。ベース台150は、X方向から見た形状がL字状の主部分151と、その主部分151のY方向負側にネジ等で固定される板状部分152とを有する。主部分151には、Y方向に沿って貫通する貫通孔153が設けられる。板状部分152には、Y方向に沿って貫通する貫通孔154が設けられる。貫通孔153及び貫通孔154は、X方向及びZ方向の位置において、同一位置に存在する。   As shown in FIG. 1B, the base 150 has a U-shaped structure when viewed from the X direction. The base 150 may be made of a metal such as aluminum or stainless steel. The base 150 has an L-shaped main portion 151 viewed from the X direction, and a plate-like portion 152 that is fixed to the Y-direction negative side of the main portion 151 with a screw or the like. The main portion 151 is provided with a through hole 153 penetrating along the Y direction. The plate-like portion 152 is provided with a through hole 154 that penetrates along the Y direction. The through hole 153 and the through hole 154 exist at the same position in the X direction and the Z direction.

第1軸受120及び第2軸受130は、同一の構造である。そのため、第1軸受120の説明を行うことで、第2軸受130の説明は省略される。第1軸受120は、Y方向に平行な貫通孔を有する。この貫通孔の内壁には、揺動軸部110の外周面に接触するラジアル接触面121が設けられる。また、第1軸受120のY方向負側の面には、後記する揺動軸部110の段差部分112に接触するスラスト接触面122が設けられる。第1軸受120及び第2軸受130は、例えば樹脂によって構成される。なお、ラジアル接触面121及びスラスト接触面122には、耐摩耗性と低摩擦性を得るために、硬質クロム/クロムモリブデンめっきやフッ素樹脂コーティングなどの処理が施されてもよい。第1軸受120は貫通孔153に、第2軸受130は貫通孔154に、それぞれ嵌挿される。   The first bearing 120 and the second bearing 130 have the same structure. Therefore, the description of the second bearing 130 is omitted by describing the first bearing 120. The first bearing 120 has a through hole parallel to the Y direction. A radial contact surface 121 that comes into contact with the outer peripheral surface of the swing shaft portion 110 is provided on the inner wall of the through hole. In addition, a thrust contact surface 122 that comes into contact with a stepped portion 112 of the swing shaft 110 described later is provided on the surface of the first bearing 120 on the Y direction negative side. The first bearing 120 and the second bearing 130 are made of, for example, resin. The radial contact surface 121 and the thrust contact surface 122 may be subjected to treatment such as hard chrome / chromium molybdenum plating or fluororesin coating in order to obtain wear resistance and low friction. The first bearing 120 is inserted into the through hole 153, and the second bearing 130 is inserted into the through hole 154.

揺動軸部110は、揺動体111と、段差部分112,113とを有する。揺動軸部110は、Y方向に平行に伸びる円柱状の部材である。揺動軸部110の中心軸は、第1揺動軸線L1に一致する。揺動軸部110は、例えばステンレスなどの金属材料によって構成される。揺動軸部110の中心部分には、Z方向正側からZ方向負側へ向かって揺動軸部110が所定量削除されることで、揺動体111が設けられる。揺動体111の表面には、鏡面研磨されることで、反射面111aが形成される。なお、第1揺動軸線L1は、反射面111a上に存在する。揺動軸部110には、第1揺動軸線L1から揺動軸部110の外周面までの距離が、Y方向において変化する段差部分112、113が設けられる。段差部分112のY方向正側の面は、第1軸受120のスラスト接触面122に接触する。段差部分113のY方向負側の面は、第2軸受130のスラスト接触面132に接触する。すなわち、第1軸受120及び第2軸受130は、揺動軸部110の両端において、ラジアル軸受とスラスト軸受との両方の機能を果たす。   The swing shaft portion 110 includes a swing body 111 and step portions 112 and 113. The swing shaft portion 110 is a columnar member that extends parallel to the Y direction. The central axis of the swing shaft portion 110 coincides with the first swing axis L1. The swing shaft 110 is made of a metal material such as stainless steel. A rocking body 111 is provided at a central portion of the rocking shaft portion 110 by removing a predetermined amount of the rocking shaft portion 110 from the Z direction positive side toward the Z direction negative side. A reflective surface 111 a is formed on the surface of the oscillating body 111 by mirror polishing. The first swing axis L1 exists on the reflecting surface 111a. The swing shaft portion 110 is provided with step portions 112 and 113 in which the distance from the first swing axis L1 to the outer peripheral surface of the swing shaft portion 110 changes in the Y direction. The surface on the Y direction positive side of the stepped portion 112 is in contact with the thrust contact surface 122 of the first bearing 120. The surface on the Y direction negative side of the step portion 113 is in contact with the thrust contact surface 132 of the second bearing 130. That is, the first bearing 120 and the second bearing 130 function as both a radial bearing and a thrust bearing at both ends of the swing shaft portion 110.

電磁駆動部140は、コイル141と、永久磁石142,143とを有する。永久磁石142,143は、主部分151と板状部分152との間において、ベース台150に設けられる。永久磁石142,143は、どちらもX方向に着磁されている。永久磁石142,143は、異極が互いに対向するように、X方向に離間した状態で配置される。コイル141は、配線パターンが永久磁石142,143によって生じる磁界の向きに沿うようにして、揺動軸部110の揺動体111の反対側に取り付けられる。コイル141には、図1に非図示の配線を介して、外部から電流が供給される。コイル141を流れる電流と永久磁石142,143が発生する磁界との相互作用により、揺動体111及び揺動軸部110は、第1揺動軸線L1回りに揺動する。   The electromagnetic drive unit 140 includes a coil 141 and permanent magnets 142 and 143. The permanent magnets 142 and 143 are provided on the base table 150 between the main portion 151 and the plate-like portion 152. The permanent magnets 142 and 143 are both magnetized in the X direction. The permanent magnets 142 and 143 are arranged in a state of being separated in the X direction so that the different poles face each other. The coil 141 is attached to the opposite side of the rocking body 111 of the rocking shaft 110 so that the wiring pattern is along the direction of the magnetic field generated by the permanent magnets 142 and 143. A current is supplied to the coil 141 from the outside via a wiring not shown in FIG. Due to the interaction between the current flowing through the coil 141 and the magnetic field generated by the permanent magnets 142 and 143, the oscillating body 111 and the oscillating shaft portion 110 oscillate around the first oscillating axis L1.

図1に示される光スキャナ100では、第1軸受120及び第2軸受130が、ラジアル軸受とスラスト軸受との両方の機能を果たす。そのため、揺動軸部110の第1揺動軸線L1方向への摺動が防止される。しかし、第1軸受120及び第2軸受130のように、ラジアル軸受とスラスト軸受との両方の機能を果たす軸受は、ラジアル軸受による支持領域を大きく取る必要があるので、第1揺動軸線L1方向のサイズが大きくなるという問題がある。そのため、揺動軸部110の両端がラジアル軸受とスラスト軸受との両方で支持されるような光スキャナ100の構成では、光スキャナの大型化を招くという課題がある。   In the optical scanner 100 shown in FIG. 1, the first bearing 120 and the second bearing 130 function as both a radial bearing and a thrust bearing. Therefore, sliding of the swing shaft portion 110 in the direction of the first swing axis L1 is prevented. However, like the first bearing 120 and the second bearing 130, bearings that function as both radial bearings and thrust bearings need to have a large support area for the radial bearings. There is a problem that the size of. Therefore, in the configuration of the optical scanner 100 in which both ends of the swing shaft portion 110 are supported by both the radial bearing and the thrust bearing, there is a problem that the size of the optical scanner is increased.

本発明は、枠体とミラー支持部とが別体に設けられる光スキャナにおいて、大型化を招くことなく揺動軸部のがたつきを防止可能な光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置とを提供することを目的とする。   The present invention relates to an optical scanner in which a frame body and a mirror support portion are provided separately, and an optical scanner capable of preventing the shaking shaft portion from rattling without causing an increase in size, and an image using the optical scanner. An object is to provide a projection device.

上記課題を解決するために、本発明の一側面は、第1揺動軸線を中心として揺動し、前記第1揺動軸線に平行に延びる揺動軸部と、前記揺動軸部に設けられ、入射される光を反射する反射面を有する揺動体と、前記揺動軸部を支持するベース台と、前記ベース台に設けられ、前記揺動軸部の一端を支持する第1軸受と、前記ベース台に設けられ、前記揺動軸部の他端を支持する第2軸受と、前記揺動軸部を揺動させる駆動部とを備え、前記揺動軸部は、テーパ状に形成されたテーパ部分を、前記一端に有し、前記第1軸受は、前記テーパ部分に係合するスラスト軸受であり、前記第2軸受は、前記揺動軸部の外周面と接触するラジアル軸受である、ことを特徴とする光スキャナである。   In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention provides a swinging shaft portion that swings about a first swinging axis and that extends in parallel with the first swinging axis, and the swinging shaft portion. An oscillating body having a reflecting surface that reflects incident light, a base pedestal that supports the oscillating shaft, and a first bearing that is provided on the base pedestal and supports one end of the oscillating shaft. A second bearing provided on the base table and supporting the other end of the swing shaft portion; and a drive portion for swinging the swing shaft portion, wherein the swing shaft portion is formed in a tapered shape. The first bearing is a thrust bearing that engages with the tapered portion, and the second bearing is a radial bearing that contacts the outer peripheral surface of the swing shaft portion. This is an optical scanner characterized by that.

これによれば、テーパ部分を有する揺動軸部の一端は、スラスト軸受である第1軸受によって支持される。そして、揺動軸部の他端は、ラジアル軸受である第2軸受によって支持される。そのため、第1軸受及び第2軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受との両方の機能を有する必要がない。従って、光スキャナ全体が大型化することはない。また、第1軸受はスラスト軸受、第2軸受はラジアル軸受であるので、揺動軸部のがたつきを防止することも可能となっている。さらに、第1軸受は、揺動軸部のテーパ部分に係合するようになっているので、軸心の調整も容易になる。   According to this, one end of the oscillating shaft portion having the tapered portion is supported by the first bearing which is a thrust bearing. The other end of the swing shaft portion is supported by a second bearing that is a radial bearing. Therefore, the first bearing and the second bearing need not have the functions of both a radial bearing and a thrust bearing. Therefore, the entire optical scanner is not increased in size. Further, since the first bearing is a thrust bearing and the second bearing is a radial bearing, it is possible to prevent the rocking shaft portion from rattling. Furthermore, since the first bearing is adapted to engage with the tapered portion of the swing shaft portion, the adjustment of the shaft center is facilitated.

この光スキャナは、他の構成をさらに含むこともできる。即ち、前記揺動軸部を、前記第1軸受に対して前記第1揺動軸線に沿う方向に付勢する付勢部をさらに有してもよい。   The optical scanner can further include other configurations. That is, you may further have the urging | biasing part which urges | biases the said rocking | fluctuation shaft part in the direction in alignment with the said 1st rocking | fluctuation axis line with respect to the said 1st bearing.

これによれば、揺動軸部は、付勢部によって第1軸受に対して第1揺動軸線に沿う方向に付勢される。従って、揺動軸部のがたつきがさらに防止される。   According to this, the swing shaft portion is biased by the biasing portion in the direction along the first swing axis with respect to the first bearing. Therefore, rattling of the swing shaft portion is further prevented.

また、前記付勢部は、前記揺動軸部に設けられ、前記揺動軸部の中心軸から前記揺動軸部の外周面までの距離が、前記第1揺動軸線方向において変化する段差部分と、前記第2軸受に設けられ、前記揺動軸線に沿う方向において前記段差部分に係合する第1係合部分とを有してもよい。   The biasing portion is provided on the swing shaft portion, and a step in which a distance from a central axis of the swing shaft portion to an outer peripheral surface of the swing shaft portion changes in the first swing axis direction. And a first engagement portion that is provided on the second bearing and engages with the step portion in a direction along the swing axis.

これによれば、付勢部は、揺動軸部に設けられた段差部分と、第2軸受に設けられた係合部分とを有する。段差部分が第2軸受の係合部分に接触するため、第1揺動軸線に平行な方向における、揺動軸部の位置決めが可能となる。   According to this, the urging portion has a step portion provided in the swing shaft portion and an engaging portion provided in the second bearing. Since the step portion comes into contact with the engaging portion of the second bearing, the swing shaft portion can be positioned in a direction parallel to the first swing axis.

また、前記第2軸受は、前記ベース台とは別体に構成され、前記ベース台と係合する第2係合部分を有し、前記ベース台によって前記第2係合部分が付勢されることで、前記第1係合部分及び前記段差部分を介して、前記揺動軸部を前記第1軸受に対して前記第1揺動軸線に沿う方向に付勢してもよい。   The second bearing is configured separately from the base table, has a second engagement portion that engages with the base table, and the second engagement portion is biased by the base table. Thus, the swing shaft portion may be biased in the direction along the first swing axis with respect to the first bearing via the first engagement portion and the step portion.

これによれば、第2軸受は、ベース台とは別体に構成される。第2軸受の周囲で揺動軸部がベース台に直接接触しないので、揺動軸部が揺動する際の抵抗を軽減することができる。また、第2係合部分がベース台に係合することで、ベース台によって揺動軸部を付勢することができる。そのため、揺動軸部を付勢するための特別な構成が不要となる。   According to this, the 2nd bearing is constituted separately from a base stand. Since the rocking shaft portion does not directly contact the base table around the second bearing, it is possible to reduce resistance when the rocking shaft portion rocks. Moreover, the rocking | fluctuation shaft part can be urged | biased by a base stand because a 2nd engagement part engages with a base stand. This eliminates the need for a special configuration for urging the swing shaft portion.

また、前記駆動部は、前記ベース台に設けられた磁界発生部と、前記磁界発生部が発生する磁界の向きに沿って設けられ、前記揺動軸部に取り付けられたコイルとを有し、前記コイルを流れる電流と前記磁界発生部が発生する磁界との相互作用により、前記揺動体及び前記揺動軸部を前記第1揺動軸線回りに揺動させてもよい。   The drive unit includes a magnetic field generation unit provided on the base, and a coil provided along the direction of the magnetic field generated by the magnetic field generation unit and attached to the swing shaft unit, The oscillating body and the oscillating shaft may be oscillated around the first oscillating axis by an interaction between a current flowing through the coil and a magnetic field generated by the magnetic field generator.

これによれば、揺動軸部の捩れに起因する復元力が働かないので、共振周波数に基づく共振振動を十分に抑制させた電磁式の光スキャナが得られる。   According to this, since the restoring force due to the twist of the oscillating shaft portion does not work, an electromagnetic optical scanner in which the resonance vibration based on the resonance frequency is sufficiently suppressed can be obtained.

また、前記揺動体は、前記反射面を含み、前記第1揺動軸線の方向に直交する第2揺動軸線を中心として揺動するミラー部と、前記ミラー部の両側に連結され、前記第2揺動軸線に平行に延出する一対の捩れ梁部と、前記一対の捩れ梁部の前記ミラー部と反対側の端にその一端が連結され、前記ミラー部から離間する方向に延出する本体部と、前記本体部の他端側に接続され、前記揺動軸部に対して取り付けられる被取付部と、が金属で一体に構成された平板状の構造体と、前記本体部に設けられ、前記本体部に板波を励起することで、前記本体部及び前記一対の捩れ梁部を介して前記ミラー部を揺動させる圧電駆動部と、を有してもよい。   The oscillating body includes the reflecting surface and is coupled to a mirror unit that oscillates about a second oscillating axis that is orthogonal to the direction of the first oscillating axis, and both sides of the mirror unit, (2) A pair of torsion beam portions extending in parallel to the swing axis, and one end of the pair of torsion beam portions opposite to the mirror portion, and extending in a direction away from the mirror portion. A plate-like structure in which a main body portion and a mounted portion connected to the other end side of the main body portion and attached to the swing shaft portion are integrally formed of metal, and provided in the main body portion And a piezoelectric drive unit that swings the mirror unit via the main body unit and the pair of torsion beam units by exciting plate waves in the main body unit.

これによれば、揺動体は、構造体と圧電駆動部とを有し、第2揺動軸線を中心として揺動する、共振型の光スキャナであるといえる。即ち、揺動体によって第2揺動軸線を中心とした揺動方向に高速走査され、揺動軸部によって第1揺動軸線を中心とした揺動方向に低速走査される2次元光スキャナが得られる。   According to this, it can be said that the oscillating body is a resonance type optical scanner having a structure and a piezoelectric drive unit and oscillating around the second oscillation axis. That is, a two-dimensional optical scanner is obtained that is scanned at a high speed in the swing direction around the second swing axis by the swing body, and is scanned at a low speed in the swing direction around the first swing axis by the swing shaft portion. It is done.

また、前記被取付部は、前記ミラー部よりも前記第1軸受の近くに位置するように、前記揺動軸部に対して取り付けられてもよい。   Further, the attached portion may be attached to the swing shaft portion so as to be positioned closer to the first bearing than the mirror portion.

これによれば、被取付部がミラー部よりも第1軸受の近くに位置する状態で、揺動体は、被取付部において片持支持される。第1軸受はスラスト軸受であるので、揺動体及び揺動軸部が第1揺動軸線を中心として揺動される際に、揺動軸部の振動が第2軸受の周囲よりも小さくなる。従って、揺動体に伝わる振動が小さくなるので、第2揺動軸線を中心とした揺動方向の走査のブレが小さくなる。即ち、安定した走査が可能となる。   According to this, the swinging body is cantilevered at the mounted portion in a state where the mounted portion is positioned closer to the first bearing than the mirror portion. Since the first bearing is a thrust bearing, when the oscillating body and the oscillating shaft are oscillated around the first oscillating axis, the oscillation of the oscillating shaft is smaller than that around the second bearing. Therefore, the vibration transmitted to the rocking body is small, and the scanning blur in the rocking direction around the second rocking axis is small. That is, stable scanning is possible.

また、本発明の他の側面は、光を走査して画像を形成するための、前記した光スキャナと、前記光スキャナに光を供給するための光源と、前記光スキャナによって走査された光を被投影面に導く導光部とを備える、ことを特徴する画像投影装置である。   Another aspect of the present invention provides an optical scanner for forming an image by scanning light, a light source for supplying light to the optical scanner, and light scanned by the optical scanner. An image projection apparatus comprising: a light guide section that leads to a projection surface.

これによれば、大型化を招くことなく揺動軸部のがたつきを防止可能な光スキャナを用いた画像投影装置が提供される。そのため、画像投影装置の小型化が可能になる。   According to this, an image projection apparatus using an optical scanner capable of preventing the rocking shaft portion from rattling without causing an increase in size is provided. Therefore, the image projection apparatus can be downsized.

本発明によれば、大型化を招くことなく揺動軸部のがたつきを防止可能な光スキャナ
と、その光スキャナを利用した画像投影装置とが提供される。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical scanner which can prevent the shakiness of a rocking | fluctuation shaft part without causing enlargement, and the image projector using the optical scanner are provided.

光スキャナ100の説明図。((A):光スキャナ100の斜視からの図、(B):光スキャナ100のA−A断面の図、(C):光スキャナ100の平面の図)1 is an explanatory diagram of an optical scanner 100. FIG. ((A): a view from the perspective of the optical scanner 100, (B): a cross-sectional view taken along the line AA of the optical scanner 100, (C): a plan view of the optical scanner 100) 本発明の第1実施形態に係る、光スキャナ200の説明図。((A):光スキャナ200の斜視からの図、(B):光スキャナ200のA−A断面の図、(C):光スキャナ200の平面の図)Explanatory drawing of the optical scanner 200 based on 1st Embodiment of this invention. ((A): a view from the perspective of the optical scanner 200, (B): a cross-sectional view taken along the line AA of the optical scanner 200, (C): a plan view of the optical scanner 200) 光スキャナ200における、第2軸受230の周囲を拡大した断面の図。The figure of the cross section which expanded the circumference | surroundings of the 2nd bearing 230 in the optical scanner 200. FIG. 本発明の第1実施形態に係る、網膜走査ディスプレイ1の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the retinal scanning display 1 based on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る、光スキャナ300の説明図。((A):光スキャナ300の斜視からの図、(B):光スキャナ300のA−A断面の図、(C):光スキャナ300の平面の図)Explanatory drawing of the optical scanner 300 based on 2nd Embodiment of this invention. ((A): a view from the perspective of the optical scanner 300, (B): a view taken along the line AA of the optical scanner 300, (C): a plan view of the optical scanner 300) 本発明の第2実施形態に係る、網膜走査ディスプレイ2の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the retinal scanning display 2 based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る、レーザプロジェクタ4の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the laser projector 4 based on other embodiment of this invention.

本発明の一側面を反映した実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。本発明の一側面は以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に説明する各構成において、所定の構成を省略し、または他の構成などに置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。   Embodiments reflecting one aspect of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. One aspect of the present invention is not limited to the configuration described below, and various configurations can be employed in the same technical idea. For example, in each configuration described below, a predetermined configuration may be omitted or replaced with another configuration. Moreover, you may make it include another structure.

<第1の実施形態>
[光スキャナ200の構成]
図2に示されるように、光スキャナ200は、揺動軸部210と、第1軸受220と、第2軸受230と、電磁駆動部240と、ベース台250とを備える。光スキャナ200は、前記した光スキャナ100と同様に、ムービングコイル型の電磁スキャナである。
<First Embodiment>
[Configuration of Optical Scanner 200]
As shown in FIG. 2, the optical scanner 200 includes a swing shaft portion 210, a first bearing 220, a second bearing 230, an electromagnetic drive portion 240, and a base base 250. Similar to the optical scanner 100 described above, the optical scanner 200 is a moving coil type electromagnetic scanner.

ベース台250は、図2(B)に示されるように、X方向から見た形状がU字状の構造である。ベース台250は、前記したベース台150と同様の構成を有する。即ち、ベース台250は、主部分251と、板状部分252とを有する。主部分251にはY方向に沿って貫通する貫通孔253が設けられ、板状部分252にはY方向に沿って貫通する貫通孔254が設けられる。貫通孔253及び貫通孔254は、X方向及びZ方向の位置において、同一位置に存在する。なお、貫通孔254の内径は、揺動軸部210の外径よりも十分大きい。揺動軸部210は、第2軸受230によって支持されるため、揺動軸部210の外周面は、貫通孔254に接触しない。そのため、揺動軸部210が揺動する際に、揺動軸部210の外周面と貫通孔254の内壁とが接触することによる抵抗が生じない。   As shown in FIG. 2B, the base 250 has a U-shaped structure when viewed from the X direction. The base table 250 has the same configuration as the base table 150 described above. That is, the base 250 has a main part 251 and a plate-like part 252. The main portion 251 is provided with a through hole 253 penetrating along the Y direction, and the plate-like portion 252 is provided with a through hole 254 penetrating along the Y direction. The through hole 253 and the through hole 254 exist at the same position in the X direction and the Z direction. Note that the inner diameter of the through hole 254 is sufficiently larger than the outer diameter of the swing shaft portion 210. Since the swing shaft part 210 is supported by the second bearing 230, the outer peripheral surface of the swing shaft part 210 does not contact the through hole 254. Therefore, when the swinging shaft part 210 swings, resistance due to the contact between the outer peripheral surface of the swinging shaft part 210 and the inner wall of the through hole 254 does not occur.

前記した第1軸受120が貫通孔を有していたのに対し、第1軸受220は、そのY方向正側の表面からY方向負側に向けて掘り下げされた止まり穴を有する。この止まり穴は、第1軸受220のY方向中心辺りまでは同一径で進行し、その先がすり鉢状に窄まっている。このすり鉢状に窄まった部分の表面が、テーパ当接面221である。テーパ当接面221には、後記する揺動軸部210のテーパ部分212が当接保持される。第1軸受220は、例えば樹脂によって構成される。なお、テーパ当接面221には、硬質クロム/クロムモリブデンめっきやフッ素樹脂コーティングなどの処理が施されてもよい。   Whereas the first bearing 120 described above has a through hole, the first bearing 220 has a blind hole dug down from the surface on the Y direction positive side toward the Y direction negative side. The blind hole has the same diameter up to the center of the first bearing 220 in the Y direction, and the tip of the blind hole is constricted in a mortar shape. The surface of the portion constricted in a mortar shape is a taper contact surface 221. A tapered portion 212 of the swing shaft portion 210 to be described later is held in contact with the tapered contact surface 221. The first bearing 220 is made of, for example, resin. The taper contact surface 221 may be subjected to a treatment such as hard chrome / chromium molybdenum plating or fluorine resin coating.

図2(B)及び図3に示されるように、第2軸受230は、ベース台250の板状部分252とは別体に構成される。第2軸受230は、ラジアル接触面231と、第1係合部分としてのスラスト接触面232と、第2係合部分としてのベース台係合部分233とを有する。第2軸受230は、Y方向に貫通する貫通孔を有する、円筒状の構成である。この貫通孔の内径は、揺動軸部210を支持可能なように、揺動軸部210の外径よりも大きい。そして、この貫通孔の内壁には、揺動軸部210の外周面に接触するラジアル接触面231が設けられる。第2軸受230のY方向正側の面には、後記する揺動軸部210の段差部分213に接触する、スラスト接触面232が設けられる。また、第2軸受230の外径は、板状部分252の貫通孔254の内径よりも大きい。そして、第2軸受230のY方向負側の端部には、その外径が貫通孔254の内径よりも小さいベース台係合部分233が設けられる。このベース台係合部分233が貫通孔254に係合することで、第2軸受230は、ベース台250の板状部分252と揺動軸部210の段差部分213との間に保持される。そして、板状部分252のバネ性を利用して、第2軸受230は、Y方向正側に付勢される。Y方向正側に付勢された第2軸受230は、スラスト接触面232によって、段差部分213をY方向正側に付勢する。その結果、揺動軸部210は、第1軸受220に対して第1揺動軸線L1に沿う方向に付勢される。なお、第2軸受230は、例えば樹脂によって構成される。また、ラジアル接触面231と、スラスト接触面232と、ベース台係合部分233とには、耐摩耗性と低摩擦性を得るために、硬質クロム/クロムモリブデンめっきやフッ素樹脂コーティングなどの処理が施されてもよい。   As shown in FIGS. 2B and 3, the second bearing 230 is configured separately from the plate-like portion 252 of the base table 250. The second bearing 230 has a radial contact surface 231, a thrust contact surface 232 as a first engagement portion, and a base base engagement portion 233 as a second engagement portion. The second bearing 230 has a cylindrical configuration having a through hole penetrating in the Y direction. The inner diameter of the through hole is larger than the outer diameter of the swing shaft portion 210 so that the swing shaft portion 210 can be supported. A radial contact surface 231 that contacts the outer peripheral surface of the swing shaft portion 210 is provided on the inner wall of the through hole. A thrust contact surface 232 that comes into contact with a step portion 213 of the swing shaft portion 210 to be described later is provided on the surface on the Y direction positive side of the second bearing 230. Further, the outer diameter of the second bearing 230 is larger than the inner diameter of the through hole 254 of the plate-like portion 252. The base bearing engaging portion 233 whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the through hole 254 is provided at the Y-direction negative end of the second bearing 230. The second bearing 230 is held between the plate-like portion 252 of the base base 250 and the stepped portion 213 of the swing shaft portion 210 by the base base engaging portion 233 engaging with the through hole 254. And the 2nd bearing 230 is urged | biased to the Y direction positive | positive side using the spring property of the plate-shaped part 252. FIG. The second bearing 230 biased to the Y direction positive side biases the stepped portion 213 to the Y direction positive side by the thrust contact surface 232. As a result, the swing shaft portion 210 is biased in the direction along the first swing axis L1 with respect to the first bearing 220. The second bearing 230 is made of resin, for example. Further, the radial contact surface 231, the thrust contact surface 232, and the base base engaging portion 233 are treated with hard chrome / chromium molybdenum plating or fluororesin coating in order to obtain wear resistance and low friction. May be applied.

揺動軸部210は、揺動体211と、テーパ部分212と、段差部分213とを有する。揺動軸部210は、Y方向に平行に伸びる円柱状の部材である。揺動軸部210の中心軸は、第1揺動軸線L1に一致する。揺動軸部210は、例えばステンレスなどの金属材料によって構成される。揺動軸部210の中心部分には、揺動軸部110の場合と同様に、揺動体211が設けられる。揺動体211の表面には、鏡面研磨されることで、反射面211aが形成される。なお、鏡面加工された別部材が貼り付けられることで、反射面211aが形成されてもよい。また、第1揺動軸線L1は、反射面211a上に存在する。揺動軸部のY方向負側の端部には、Y方向に沿って径が小さくなる形状の(即ち、テーパ状の)テーパ部分212が形成される。このテーパ部分212の表面は、第1軸受220のテーパ当接面221に当接保持される。揺動軸部210には、第1揺動軸線L1から揺動軸部210の外周面までの距離が、Y方向において変化する段差部分213が設けられる。段差部分213のY方向負側の面は、第2軸受230のスラスト接触面232に接触する。この接触により、揺動軸部210のY方向における位置決めがなされる。また、段差部分213は、第2軸受230を介して、板状部分252によってY方向正側に付勢される。そのため、テーパ部分212は、テーパ当接面221に対して押し付けられる。その結果、揺動軸部210のがたつきが防止されるとともに、揺動動軸部120の軸心の調整も容易となる。また、揺動軸部210にはテーパ部分212が設けられるため、揺動軸部110が利用される光スキャナ100と比較して、光スキャナ200のY方向におけるサイズを小さくすることが可能になる。   The swing shaft portion 210 has a swing body 211, a tapered portion 212, and a step portion 213. The swing shaft part 210 is a columnar member extending in parallel to the Y direction. The central axis of the swing shaft part 210 coincides with the first swing axis L1. The swing shaft part 210 is made of a metal material such as stainless steel. As in the case of the swing shaft 110, a swing body 211 is provided at the central portion of the swing shaft 210. On the surface of the oscillating body 211, a reflecting surface 211a is formed by mirror polishing. In addition, the reflective surface 211a may be formed by affixing another member by which the mirror surface process was carried out. The first swing axis L1 exists on the reflecting surface 211a. A tapered portion 212 having a diameter that decreases along the Y direction (that is, a tapered shape) is formed at the end of the swing shaft portion on the Y direction negative side. The surface of the tapered portion 212 is held in contact with the tapered contact surface 221 of the first bearing 220. The swing shaft portion 210 is provided with a step portion 213 in which the distance from the first swing axis L1 to the outer peripheral surface of the swing shaft portion 210 changes in the Y direction. The surface on the Y direction negative side of the step portion 213 is in contact with the thrust contact surface 232 of the second bearing 230. By this contact, the swing shaft portion 210 is positioned in the Y direction. Further, the step portion 213 is biased to the Y direction positive side by the plate-like portion 252 via the second bearing 230. Therefore, the tapered portion 212 is pressed against the tapered contact surface 221. As a result, rattling of the rocking shaft portion 210 is prevented and adjustment of the axis of the rocking shaft portion 120 is facilitated. Further, since the oscillating shaft portion 210 is provided with the tapered portion 212, the size of the optical scanner 200 in the Y direction can be reduced as compared with the optical scanner 100 using the oscillating shaft portion 110. .

電磁駆動部240は、コイル241と、磁界発生部としての永久磁石242とを有する。永久磁石242は、X方向に着磁された状態で、コイル241に対向するように、ベース台150に設けられる。コイル241は、配線パターンが永久磁石242によって生じる磁界の向きに沿うようにして、揺動軸部210の揺動体211の反対側に取り付けられる。コイル241は、合成樹脂等の非磁性体で構成された平板状の支持部材に対して、薄膜状の平面コイルを貼り付けることで構成される。薄膜状の平面コイルは、例えば、フィルム状の絶縁体(ベースフィルム)の上に接着層を形成し、さらにその上に渦巻き状の導電パターンを導体箔によって形成したフレキシブルプリント基板(FPC)である。なお、コイル241は、支持部材にFPCを貼り付ける構成でなく、支持部材に導電パターンが直接形成される様態であってもよい。また、コイル241は、巻き線コイル等のコイルによって構成されてもよい。なお、永久磁石242の代わりに、磁界発生部として電磁石が用いられても差し支えない。   The electromagnetic drive unit 240 includes a coil 241 and a permanent magnet 242 as a magnetic field generation unit. The permanent magnet 242 is provided on the base table 150 so as to face the coil 241 while being magnetized in the X direction. The coil 241 is attached to the opposite side of the swinging member 211 of the swinging shaft part 210 so that the wiring pattern follows the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet 242. The coil 241 is configured by attaching a thin film planar coil to a flat support member made of a nonmagnetic material such as synthetic resin. The thin planar coil is, for example, a flexible printed circuit board (FPC) in which an adhesive layer is formed on a film-like insulator (base film), and a spiral conductive pattern is further formed thereon with a conductive foil. . Note that the coil 241 may have a configuration in which a conductive pattern is directly formed on the support member instead of a configuration in which the FPC is attached to the support member. The coil 241 may be configured by a coil such as a wound coil. In place of the permanent magnet 242, an electromagnet may be used as the magnetic field generator.

[網膜走査ディスプレイ1の構成]
前記した光スキャナ200は、画像を形成するために光を走査する構成として、網膜走査ディスプレイ1に用いることが可能である。図4は、網膜走査ディスプレイ1の全体構成について説明する図である。網膜走査ディスプレイ1は、観察者の瞳孔52に入射した光束を用いて網膜54上に画像を投影することによって、観察者に虚像を視認させる装置である。
[Configuration of Retina Scanning Display 1]
The optical scanner 200 described above can be used in the retinal scanning display 1 as a configuration for scanning light to form an image. FIG. 4 is a diagram for explaining the overall configuration of the retinal scanning display 1. The retinal scanning display 1 is a device that allows an observer to visually recognize a virtual image by projecting an image on the retina 54 using a light beam incident on the pupil 52 of the observer.

網膜走査ディスプレイ1は、制御ユニット1aと、頭部表示ユニット1bとで構成される。制御ユニット1aと頭部表示ユニット1bとは、別体に構成される。制御ユニット1aは、例えば使用者の腰などに取り付けられる。頭部表示ユニット1bは、制御ユニット1aと電気的及び光学的な信号を伝達可能な信号線によって接続される。頭部表示ユニット1bは、例えば米国特許出願公開2010/0073262号公報などに開示されているように、眼鏡型の装着具などを用いて使用者の頭部に装着される。勿論、制御ユニット1aと、頭部表示ユニット1bとが一体に構成されても差し支えない。   The retinal scanning display 1 includes a control unit 1a and a head display unit 1b. The control unit 1a and the head display unit 1b are configured separately. The control unit 1a is attached to a user's waist, for example. The head display unit 1b is connected to the control unit 1a by a signal line capable of transmitting electrical and optical signals. The head display unit 1b is mounted on the user's head using, for example, a spectacle-shaped mounting tool as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2010/0073262. Of course, the control unit 1a and the head display unit 1b may be configured integrally.

制御ユニット1aは、映像信号処理回路3、光源部30及び光合波部40を備える。映像信号処理回路3は、外部から供給される映像信号に基づいて、画像を形成するためのB信号、G信号、R信号、水平同期信号及び垂直同期信号を発生する。   The control unit 1 a includes a video signal processing circuit 3, a light source unit 30, and an optical multiplexing unit 40. The video signal processing circuit 3 generates a B signal, a G signal, an R signal, a horizontal synchronization signal, and a vertical synchronization signal for forming an image based on a video signal supplied from the outside.

光源部30は、Bレーザドライバ31、Gレーザドライバ32、Rレーザドライバ33、Bレーザ34、Gレーザ35及びRレーザ36を備える。Bレーザドライバ31は、映像信号処理回路3からのB信号に応じた強度の青色の光束を発生させるように、Bレーザ34を駆動する。Gレーザドライバ32は、映像信号処理回路3からのG信号に応じた強度の緑色の光束を発生させるように、Gレーザ35を駆動する。Rレーザドライバ33は、映像信号処理回路3からのR信号に応じた強度の赤色の光束を発生させるように、Rレーザ36を駆動する。Bレーザ34,Gレーザ35及びRレーザ36は、例えば半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザを用いて構成できる。   The light source unit 30 includes a B laser driver 31, a G laser driver 32, an R laser driver 33, a B laser 34, a G laser 35, and an R laser 36. The B laser driver 31 drives the B laser 34 so as to generate a blue light beam having an intensity corresponding to the B signal from the video signal processing circuit 3. The G laser driver 32 drives the G laser 35 so as to generate a green light beam having an intensity corresponding to the G signal from the video signal processing circuit 3. The R laser driver 33 drives the R laser 36 so as to generate a red light beam having an intensity corresponding to the R signal from the video signal processing circuit 3. The B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36 can be configured using, for example, a semiconductor laser or a solid-state laser with a harmonic generation mechanism.

光合波部40は、コリメート光学系41,42,43と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー44,45,46と、合波されたレーザ光を集光する集光光学系47とを備える。Bレーザ34から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系41によって平行光化される。平行光化された青色レーザ光は、ダイクロイックミラー44に入射する。Gレーザ35から出射した緑色レーザ光は、コリメート光学系42によって平行光化される。平行光化された緑色レーザ光は、ダイクロイックミラー45に入射する。Rレーザ36から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系43によって平行光化される。平行光化された赤色レーザ光は、ダイクロイックミラー46に入射する。ダイクロイックミラー44,45,46にそれぞれ入射した青色、緑色及び赤色レーザ光は、波長選択的に反射または透過されて1本の光束として合波され、集光光学系47に達する。合波されたレーザ光は、集光光学系47によって集光され、光ファイバ等を介して頭部表示ユニット1bに導かれる。   The optical combining unit 40 includes collimating optical systems 41, 42, and 43, dichroic mirrors 44, 45, and 46 for combining the collimated laser light, and condensing optics for condensing the combined laser light. A system 47. The blue laser light emitted from the B laser 34 is collimated by the collimating optical system 41. The collimated blue laser light is incident on the dichroic mirror 44. The green laser light emitted from the G laser 35 is collimated by the collimating optical system 42. The collimated green laser light is incident on the dichroic mirror 45. The red laser light emitted from the R laser 36 is collimated by the collimating optical system 43. The collimated red laser light is incident on the dichroic mirror 46. The blue, green, and red laser beams respectively incident on the dichroic mirrors 44, 45, and 46 are reflected or transmitted in a wavelength selective manner and are combined as one light beam, and reach the condensing optical system 47. The combined laser light is condensed by the condensing optical system 47 and guided to the head display unit 1b via an optical fiber or the like.

頭部表示ユニット1bは、コリメート光学系20、水平走査ドライバ23、水平走査スキャナ10、リレー光学系24、垂直走査ドライバ26、光スキャナ200及び接眼光学系27を備える。   The head display unit 1b includes a collimating optical system 20, a horizontal scanning driver 23, a horizontal scanning scanner 10, a relay optical system 24, a vertical scanning driver 26, an optical scanner 200, and an eyepiece optical system 27.

コリメート光学系20は、光ファイバ等を介して制御ユニット1aから導かれたレーザ光を平行光に変換する。平行光に変換されたレーザ光は、水平走査スキャナ10に入射する。   The collimating optical system 20 converts the laser light guided from the control unit 1a through an optical fiber or the like into parallel light. The laser light converted into parallel light enters the horizontal scanning scanner 10.

水平走査スキャナ10は、コリメート光学系20からのレーザ光を水平方向(例えば、観察者の眼に対して左右方向)に走査する。具体的には、水平走査ドライバ23は、映像信号処理回路3からの水平同期信号に従って、水平走査スキャナ10の揺動状態を制御する。水平走査されたレーザ光は、リレー光学系24に入射する。水平走査スキャナ10としては、例えば、圧電素子によって駆動される光スキャナであって、光スキャナの外形を構成する構造体の共振現象を利用した共振型の光スキャナが利用可能である(例えば、特開2006−293116号公報を参照)。   The horizontal scanning scanner 10 scans the laser light from the collimating optical system 20 in the horizontal direction (for example, the left-right direction with respect to the eyes of the observer). Specifically, the horizontal scanning driver 23 controls the swinging state of the horizontal scanning scanner 10 according to the horizontal synchronization signal from the video signal processing circuit 3. The horizontally scanned laser light enters the relay optical system 24. As the horizontal scanning scanner 10, for example, an optical scanner driven by a piezoelectric element, and a resonance type optical scanner using a resonance phenomenon of a structure constituting the outer shape of the optical scanner can be used. (See Kaikai 2006-293116).

リレー光学系24は、正の屈折力を持つレンズ系24a、24bを有する。レンズ系24aは、水平走査スキャナ10からレンズ系24aの焦点距離を離れた位置に配置される。従って、水平走査されたレーザ光は、レンズ系24aによって互いの光軸が平行になるように屈折される。また、水平走査されたレーザ光は、コリメート光学系20によって平行光化されているので、集束光として変換される。図4では、レーザ光の光軸が点線で示され、リレー光学系24及び接眼光学系27の中心(=光軸)を通過するレーザ光の光線が実線で示される。レンズ系24bは、レンズ系24aから、レンズ系24aの焦点距離とレンズ系24bの焦点距離との合計の距離を離れた位置に配置される。従って、レンズ系24aを通過したレーザ光は、レンズ系24bによって互いの光軸が光スキャナ200の反射面211aに集束するように屈折される。また、レンズ系24aを通過した際に集束光として変換されたレーザ光は、レンズ系24bによって再度平行光化される。即ち、リレー光学系24は、水平走査スキャナ10において形成された光学瞳(=レーザ光の入射点)を、光スキャナ200の反射面211a上に転送する機能を果たす。   The relay optical system 24 includes lens systems 24a and 24b having a positive refractive power. The lens system 24 a is arranged at a position away from the focal length of the lens system 24 a from the horizontal scanning scanner 10. Accordingly, the horizontally scanned laser light is refracted by the lens system 24a so that the optical axes thereof are parallel to each other. Further, the horizontally scanned laser light is converted into parallel light by the collimating optical system 20 and is therefore converted as focused light. In FIG. 4, the optical axis of the laser light is indicated by a dotted line, and the light beam of the laser light passing through the centers (= optical axes) of the relay optical system 24 and the eyepiece optical system 27 is indicated by a solid line. The lens system 24b is arranged at a position away from the lens system 24a by the total distance of the focal length of the lens system 24a and the focal length of the lens system 24b. Accordingly, the laser light that has passed through the lens system 24 a is refracted by the lens system 24 b so that the optical axes of the laser light are focused on the reflecting surface 211 a of the optical scanner 200. The laser light converted as the focused light when passing through the lens system 24a is converted into parallel light again by the lens system 24b. In other words, the relay optical system 24 functions to transfer the optical pupil (= laser light incident point) formed in the horizontal scanning scanner 10 onto the reflection surface 211 a of the optical scanner 200.

光スキャナ200は、リレー光学系24からのレーザ光を垂直方向(例えば、観察者の眼に対して上下方向)に走査する。垂直走査ドライバ26は、映像信号処理回路3からの垂直同期信号に従って、光スキャナ200の揺動状態を制御する。ここで、レーザ光は、水平走査スキャナ10によって水平方向に走査されているので、光スキャナ200によって二次元的に走査された画像光となる。二次元走査された画像光は、接眼光学系27に入射する。   The optical scanner 200 scans the laser beam from the relay optical system 24 in the vertical direction (for example, the vertical direction with respect to the observer's eyes). The vertical scanning driver 26 controls the swing state of the optical scanner 200 according to the vertical synchronization signal from the video signal processing circuit 3. Here, since the laser beam is scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning scanner 10, it becomes image light scanned two-dimensionally by the optical scanner 200. The two-dimensionally scanned image light enters the eyepiece optical system 27.

接眼光学系27は、正の屈折力を持つレンズ系27a、27bを有する。接眼光学系27は、リレー光学系24と同様に、光スキャナ200において形成された光学瞳を、観察者の眼の瞳孔52に転送する機能を果たす。接眼光学系27を出射した画像光は、観察者の眼の瞳孔52を通過し、網膜54に結像する。従って、観察者は、画像を視認する。   The eyepiece optical system 27 includes lens systems 27a and 27b having a positive refractive power. The eyepiece optical system 27 functions to transfer the optical pupil formed in the optical scanner 200 to the pupil 52 of the observer's eye, like the relay optical system 24. The image light emitted from the eyepiece optical system 27 passes through the pupil 52 of the observer's eye and forms an image on the retina 54. Therefore, the observer visually recognizes the image.

<第2の実施形態>
第1の実施形態における光スキャナ200では、揺動体211は揺動軸部210の一部分であった。そして、揺動体211の表面には、反射面211aが設けられた。即ち、光スキャナ200は、揺動軸線L1を中心として揺動軸部210が回転することで、入射した光をX方向に走査する1次元光スキャナである。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明は、揺動体を別の構成とすることで、2次元光スキャナとしての側面を有することも可能である。以下、図5を用いて、2次元光スキャナである光スキャナ300の説明を行う。なお、光スキャナ300において、前記した光スキャナ200と同一の構成に関しては、同一の図番を採用することで説明が省略される。
<Second Embodiment>
In the optical scanner 200 according to the first embodiment, the oscillating body 211 is a part of the oscillating shaft portion 210. A reflection surface 211 a is provided on the surface of the oscillator 211. In other words, the optical scanner 200 is a one-dimensional optical scanner that scans incident light in the X direction by rotating the rocking shaft portion 210 around the rocking axis L1. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also have a side surface as a two-dimensional optical scanner by making the oscillator a different configuration. Hereinafter, the optical scanner 300 which is a two-dimensional optical scanner will be described with reference to FIG. In addition, in the optical scanner 300, about the same structure as the above-mentioned optical scanner 200, description is abbreviate | omitted by employ | adopting the same figure number.

[光スキャナ300の構成]
光スキャナ300は、揺動軸部310の構成において、前記した光スキャナ200と相違する。揺動軸部310は、揺動軸部210と同様に、Y方向に平行に伸びる円柱状の部材である。揺動軸部310は、揺動体311と、テーパ部分312と、段差部分313とを有する。テーパ部分312及び段差部分313は、光スキャナ200におけるテーパ部分212及び段差部分213と同様の構成である。一方、光スキャナ200の揺動体211とは異なり、光スキャナ300の揺動体311は、揺動軸部310とは別体に構成された、平板状の金属部材である。揺動体311には、後記する圧電駆動部311dが設けられる。この圧電駆動部311dが構造体311の共振周波数にて周期的に伸縮することで、構造体311に板波振動が励起される。この板波振動が構造体311を伝達することで、構造体311に含まれる反射面311aは、第2揺動軸線L2を中心として揺動する。
[Configuration of Optical Scanner 300]
The optical scanner 300 is different from the optical scanner 200 described above in the configuration of the swing shaft portion 310. Like the swinging shaft part 210, the swinging shaft part 310 is a columnar member that extends parallel to the Y direction. The swing shaft portion 310 includes a swing body 311, a tapered portion 312, and a step portion 313. The tapered portion 312 and the step portion 313 have the same configuration as the tapered portion 212 and the step portion 213 in the optical scanner 200. On the other hand, unlike the oscillating body 211 of the optical scanner 200, the oscillating body 311 of the optical scanner 300 is a flat metal member that is configured separately from the oscillating shaft portion 310. The oscillating body 311 is provided with a piezoelectric drive unit 311d described later. The piezoelectric driving unit 311 d periodically expands and contracts at the resonance frequency of the structure 311, thereby exciting plate wave vibration in the structure 311. By transmitting the plate wave vibration to the structure 311, the reflecting surface 311 a included in the structure 311 swings about the second swing axis L 2.

揺動体311は、ミラー部311aと、捩れ梁部311b1,311b2と、本体部311cと、圧電駆動部311dとを有する。揺動体311は、第1揺動軸線L1に対して、線対称に形成される。揺動体311は、エッチング加工やプレス加工等の除去加工を用いて、厚さ数十から数百μmのステンレスやチタンなどの金属板に対して、上記の各構成を形成することで製造される。但し、揺動体311は、シリコンウエハなどの非金属材料によって形成されても差し支えない。この場合、非金属材料の表面には金属薄膜などの導電層が設けられるとよい。   The oscillating body 311 includes a mirror portion 311a, torsion beam portions 311b1 and 311b2, a main body portion 311c, and a piezoelectric drive portion 311d. The rocking body 311 is formed symmetrically with respect to the first rocking axis L1. The oscillating body 311 is manufactured by forming each of the above-described structures on a metal plate such as stainless steel or titanium having a thickness of several tens to several hundreds of μm using a removal process such as an etching process or a press process. . However, the oscillator 311 may be formed of a non-metallic material such as a silicon wafer. In this case, a conductive layer such as a metal thin film is preferably provided on the surface of the nonmetallic material.

ミラー部311aは、X方向に平行な第2揺動軸線L2を中心として、所定の共振周波数で揺動する。ミラー部311aは、Z方向から見て略円形に構成される。但し、ミラー部311aは、四角形や多角形など、他の形状であっても差し支えない。ミラー部311aのZ方向正側の面には、入射した光を反射するように、反射面311a1が設けられる。反射面311a1は、ミラー部311aのZ方向正側の面を鏡面研磨することで形成される。但し、鏡面研磨に変えて、アルミニウムや銀などの可視光に対して高い反射率を有する金属薄膜が、蒸着やスパッタリング等によって、反射面311aのZ方向正側の面に設けられることで、反射面311a1が形成されてもよい。   The mirror portion 311a swings at a predetermined resonance frequency around the second swing axis L2 parallel to the X direction. The mirror part 311a is formed in a substantially circular shape when viewed from the Z direction. However, the mirror part 311a may have another shape such as a quadrangle or a polygon. A reflective surface 311a1 is provided on the surface on the positive side in the Z direction of the mirror portion 311a so as to reflect incident light. The reflective surface 311a1 is formed by mirror polishing the surface on the positive side in the Z direction of the mirror portion 311a. However, instead of mirror polishing, a metal thin film having a high reflectance with respect to visible light such as aluminum or silver is provided on the surface on the positive side in the Z direction of the reflective surface 311a by vapor deposition, sputtering, etc. A surface 311a1 may be formed.

捩れ梁部311b1,311b2は、ミラー部311aの両側に連結され、第2揺動軸線L2に平行に延出する。具体的には、捩れ梁部311b1は、ミラー部311aから第2揺動軸線L2に平行にX方向正側に延出し、捩れ梁部311b2は、ミラー部311aから第2揺動軸線L2に平行にX方向負側に延出する。   The torsion beam portions 311b1 and 311b2 are connected to both sides of the mirror portion 311a and extend parallel to the second swing axis L2. Specifically, the torsion beam portion 311b1 extends from the mirror portion 311a to the X direction positive side parallel to the second swing axis L2, and the torsion beam portion 311b2 is parallel to the second swing axis L2 from the mirror portion 311a. To the X direction negative side.

本体部311cは、耳部分311c1,311c2と、被取付部311c3とを有する。耳部分311c1には、捩れ梁部311b1のX方向正側の端部が接続される。耳部分311c2には、捩れ梁部311b2のX方向負側の端部が接続される。耳部分311c1は、本体部311cのY方向負側の辺において、本体部311cのX方向正側の端部に連結される。耳部分311c2は、本体部311cのY方向負側の辺において、本体部311cのX方向負側の端部に連結される。本体部311cは、耳部分311c1,311c2と捩れ梁部311b1,311b2bとの接続位置から、ミラー部311aから離間する方向、即ちY方向正側に延出する。本体部311cのY方向正側の端部には、被取付部311c3が設けられる。   The main body 311c includes ear portions 311c1 and 311c2 and a mounted portion 311c3. The end portion on the X direction positive side of the torsion beam portion 311b1 is connected to the ear portion 311c1. The end portion on the X direction negative side of the torsion beam portion 311b2 is connected to the ear portion 311c2. The ear portion 311c1 is connected to the end portion on the positive side in the X direction of the main body portion 311c on the Y direction negative side side of the main body portion 311c. The ear portion 311c2 is connected to the end portion on the negative side in the X direction of the main body portion 311c on the side on the negative side in the Y direction of the main body portion 311c. The main body portion 311c extends from the connection position between the ear portions 311c1 and 311c2 and the torsion beam portions 311b1 and 311b2b in a direction away from the mirror portion 311a, that is, the Y direction positive side. A mounted portion 311c3 is provided at the end of the main body portion 311c on the Y direction positive side.

被取付部311c3は、本体部311cに圧電駆動部311dが設けられた状態で、揺動軸部310に対して固定される。この固定では、第2揺動軸線L2が第1揺動軸線L1に対して直交するように、換言すれば、第2揺動軸線L2がX方向に平行になるようにして、被取付部311c3と揺動軸部310とが固定される。また、被取付部311c3と揺動軸部310との固定位置は、第1軸受220に隣接する。揺動軸部310のテーパ部分312がテーパ当接面221に対して押しつけられるので、第1軸受220の周囲における揺動軸部310の振動は、第2軸受230の周囲における揺動軸部310の振動よりも小さい。そのため、被取付部311c3がミラー部311aよりも第1軸受220の近くに位置することで、揺動軸部310から揺動体311に対して伝わる振動の量を小さくできる。その結果、第2揺動軸線L2を中心とした揺動が安定する。ここで、本体部311cが揺動軸部310に対して固定された状態で、第1揺動軸線L1は、反射面311a上に存在する。そのため、揺動体311のZ方向負側に位置する揺動軸部310の部分は、揺動体311が振動できる空間を確保するために、第1揺動軸線L1よりもZ方向負側に向かって所定量削除される。   The attached portion 311c3 is fixed to the swinging shaft portion 310 in a state where the piezoelectric drive portion 311d is provided on the main body portion 311c. In this fixing, the mounted portion 311c3 is set so that the second swing axis L2 is orthogonal to the first swing axis L1, in other words, the second swing axis L2 is parallel to the X direction. And the rocking shaft portion 310 are fixed. Further, the fixed position between the attached portion 311 c 3 and the swing shaft portion 310 is adjacent to the first bearing 220. Since the tapered portion 312 of the swing shaft portion 310 is pressed against the taper contact surface 221, the vibration of the swing shaft portion 310 around the first bearing 220 is caused by the swing shaft portion 310 around the second bearing 230. Is less than the vibration. Therefore, the attached portion 311c3 is positioned closer to the first bearing 220 than the mirror portion 311a, so that the amount of vibration transmitted from the swing shaft portion 310 to the swing body 311 can be reduced. As a result, the swing about the second swing axis L2 is stabilized. Here, the first swing axis L1 exists on the reflection surface 311a in a state where the main body 311c is fixed to the swing shaft 310. Therefore, the portion of the rocking shaft portion 310 located on the Z direction negative side of the rocking body 311 is closer to the Z direction negative side than the first rocking axis L1 in order to secure a space in which the rocking body 311 can vibrate. A predetermined amount is deleted.

圧電駆動部311dは、本体部311cの中心位置において、本体部311cのZ方向正側の面に設けられる。圧電駆動部311dは、例えば、厚さ30μm〜100μmの平板状に成形されたチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電材料の両面に対して、電極層として金や白金等を0.2μm〜0.6μm積層することで形成される。圧電駆動部311dと本体部311cとは、導電性接着剤で接着される。この導電性接着剤は、例えば、熱硬化性を有するエポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂製の基剤内に、銀、金、銅等で構成された金属フィラーを分散させたものである。先ず、本体部311cに塗布された導電性接着剤の上に、圧電駆動部311dが載置される。その状態で、導電性接着剤が熱硬化されることにより、圧電駆動部311dと本体部311cとが接着される。揺動体311は金属板で形成されるので、揺動体311と圧電駆動部311dのZ方向正側の電極層との間に揺動体311の共振周波数に相当する交流電圧が印加されることで、本体部311cに板波が励起される。この板波が、本体部311c及び捩れ梁部311b1,311b2を介してミラー部311aに伝達されることで、ミラー部311aは、所定の共振周波数において揺動する。   The piezoelectric drive unit 311d is provided on the surface on the positive side in the Z direction of the main body 311c at the center position of the main body 311c. For example, the piezoelectric drive unit 311d is made of 0.2 μm to 0.6 μm of gold, platinum, or the like as an electrode layer on both sides of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate formed into a flat plate having a thickness of 30 μm to 100 μm. It is formed by stacking. The piezoelectric drive unit 311d and the main body unit 311c are bonded with a conductive adhesive. This conductive adhesive is, for example, one in which a metal filler composed of silver, gold, copper, etc. is dispersed in a base made of a thermosetting epoxy resin, acrylic resin, silicon resin or the like. It is. First, the piezoelectric drive unit 311d is placed on the conductive adhesive applied to the main body 311c. In this state, the conductive adhesive is thermally cured, so that the piezoelectric drive unit 311d and the main body 311c are bonded. Since the oscillating body 311 is formed of a metal plate, an AC voltage corresponding to the resonance frequency of the oscillating body 311 is applied between the oscillating body 311 and the Z-direction positive electrode layer of the piezoelectric drive unit 311d. A plate wave is excited in the main body 311c. The plate wave is transmitted to the mirror part 311a through the main body part 311c and the torsion beam parts 311b1 and 311b2, so that the mirror part 311a swings at a predetermined resonance frequency.

[網膜走査ディスプレイ2の構成]
前記した光スキャナ300は、画像を形成するために光を走査する構成として、網膜走査ディスプレイ2に用いることが可能である。第1の実施形態における網膜走査ディスプレイ1では、光を水平方向に走査する水平走査スキャナ10と、光を垂直方向に走査する光スキャナ200とは、別体の構成である。しかし、光スキャナ300は2次元走査が可能であるため、網膜走査ディスプレイ2では、光スキャナ300のみによって、水平方向の走査と垂直方向の走査とが達成される。以下、図6を用いて、網膜走査ディスプレイ2の構成を説明する。
[Configuration of Retina Scanning Display 2]
The optical scanner 300 described above can be used in the retinal scanning display 2 as a configuration for scanning light to form an image. In the retinal scanning display 1 according to the first embodiment, the horizontal scanning scanner 10 that scans light in the horizontal direction and the optical scanner 200 that scans light in the vertical direction are separate structures. However, since the optical scanner 300 can perform two-dimensional scanning, the retinal scanning display 2 can achieve horizontal scanning and vertical scanning only by the optical scanner 300. Hereinafter, the configuration of the retinal scanning display 2 will be described with reference to FIG.

網膜走査ディスプレイ2は、制御ユニット2aと、頭部表示ユニット2bとで構成される。制御ユニット2aの構成は、網膜走査ディスプレイ2における制御ユニット1aのものと同一である。そのため、頭部表示ユニット2bに対する説明のみを行う。頭部表示ユニット2bも、頭部表示ユニット1bと同様に、眼鏡型の装着具などを用いて使用者の頭部に装着される。   The retinal scanning display 2 includes a control unit 2a and a head display unit 2b. The configuration of the control unit 2a is the same as that of the control unit 1a in the retinal scanning display 2. For this reason, only the head display unit 2b will be described. Similarly to the head display unit 1b, the head display unit 2b is also mounted on the user's head using a spectacle-shaped mounting tool or the like.

頭部表示ユニット2bは、コリメート光学系20、水平走査ドライバ23、垂直走査ドライバ26、光スキャナ300及び接眼光学系27を備える。なお、第1の実施形態における頭部表示ユニット1bに含まれる構成と同様の構成に関しては、同一の図番が付与される。コリメート光学系20は、制御ユニット2aから導かれたレーザ光を平行光化し、光スキャナ300の反射面311a1に入射する。光スキャナ300は、水平走査ドライバ23及び垂直走査ドライバ26によってその揺動状態を制御され、入射したレーザ光を二次元走査された画像光に変換する。具体的には、水平走査ドライバ23は、揺動体311の本体部311cと圧電駆動部311dとに電気的に接続される。水平走査ドライバ23は、映像信号処理回路3からの水平同期信号に基づいて生成された駆動電流を圧電駆動部311dに対して供給することで、ミラー部311aを水平方向に揺動させる。垂直走査ドライバ26は、コイル241に電気的に接続される。垂直走査ドライバ26は、映像信号処理回路3からの垂直同期信号に基づいて生成された駆動電流をコイル241に供給することで、揺動軸部310の垂直方向に揺動させる。二次元走査された画像光は、接眼光学系27によって、観察者の眼の瞳孔52を通過し、網膜54に結像する。   The head display unit 2 b includes a collimating optical system 20, a horizontal scanning driver 23, a vertical scanning driver 26, an optical scanner 300, and an eyepiece optical system 27. In addition, the same drawing number is provided about the structure similar to the structure contained in the head display unit 1b in 1st Embodiment. The collimating optical system 20 collimates the laser light guided from the control unit 2a and enters the reflecting surface 311a1 of the optical scanner 300. The optical scanner 300 is controlled in its oscillation state by the horizontal scanning driver 23 and the vertical scanning driver 26, and converts the incident laser light into image light that has been two-dimensionally scanned. Specifically, the horizontal scanning driver 23 is electrically connected to the main body 311c and the piezoelectric driving unit 311d of the oscillator 311. The horizontal scanning driver 23 swings the mirror unit 311a in the horizontal direction by supplying a driving current generated based on the horizontal synchronizing signal from the video signal processing circuit 3 to the piezoelectric driving unit 311d. The vertical scanning driver 26 is electrically connected to the coil 241. The vertical scanning driver 26 swings the swinging shaft portion 310 in the vertical direction by supplying a drive current generated based on the vertical synchronization signal from the video signal processing circuit 3 to the coil 241. The two-dimensionally scanned image light passes through the pupil 52 of the observer's eye by the eyepiece optical system 27 and forms an image on the retina 54.

<変形例>
本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその一例を述べる。
<Modification>
The present invention is not limited to the embodiments described so far, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. An example is described below.

前記した実施形態において、段差部分213は、第2軸受230を介して、板状部分252によってY方向正側に付勢される。しかし、テーパ部分212をテーパ当接面221に対して押し付けるための構成は、他の手段によって達成されても良い。例えば、ベース台250において、板状部分252のY方向負側の面に板ばねが設けられる。そして、この板ばねが、第2軸受230に接触することで、揺動軸部210に対してY方向正側に付勢力を及ぼしてもよい。   In the above-described embodiment, the stepped portion 213 is biased to the Y direction positive side by the plate-like portion 252 via the second bearing 230. However, the configuration for pressing the tapered portion 212 against the tapered contact surface 221 may be achieved by other means. For example, in the base stand 250, a leaf spring is provided on the negative surface of the plate-like portion 252 in the Y direction. The leaf spring may contact the second bearing 230 to exert a biasing force on the positive side in the Y direction with respect to the swing shaft portion 210.

前記した実施形態において、光スキャナ200は、コイル241が揺動軸部210に設けられ、永久磁石242がベース台250に設けられる、所謂ムービングコイル型の光スキャナである。しかし、永久磁石242が揺動軸部210に設けられ、コイル241がベース台250に設けられる、所謂ムービングマグネット型の光スキャナとして、光スキャナ200が構成されてもよい。勿論、光スキャナ300に関しても同様である。   In the above-described embodiment, the optical scanner 200 is a so-called moving coil type optical scanner in which the coil 241 is provided on the swing shaft portion 210 and the permanent magnet 242 is provided on the base base 250. However, the optical scanner 200 may be configured as a so-called moving magnet type optical scanner in which the permanent magnet 242 is provided in the swing shaft portion 210 and the coil 241 is provided in the base table 250. Of course, the same applies to the optical scanner 300.

前記した実施形態において、網膜走査ディスプレイ2では、レーザ光は水平方向に走査された後に、垂直方向に走査される。しかし、例えば水平スキャナ10と光スキャナ200とを入れ替えることによって、レーザ光が垂直方向に走査された後に、水平方向に走査されてもよい。あるいは、水平方向が観察者の眼に対して上下方向に定義され、垂直方向が観察者の眼に対して左右方向に定義されても良い。   In the above-described embodiment, in the retinal scanning display 2, the laser beam is scanned in the vertical direction after being scanned in the horizontal direction. However, for example, by replacing the horizontal scanner 10 and the optical scanner 200, the laser beam may be scanned in the horizontal direction after being scanned in the vertical direction. Alternatively, the horizontal direction may be defined in the up-down direction with respect to the observer's eye, and the vertical direction may be defined in the left-right direction with respect to the observer's eye.

前記した実施形態において、光スキャナ300は、網膜走査ディスプレイ2に用いられる。しかし、光スキャナ300は、他のいかなる用途に用いられても良い。一例として、光スキャナ300が、図7に示されるように、走査されたレーザ光を被投影面上に結像するレーザプロジェクタ4に用いられても良い。レーザプロジェクタ4は、光スキャナ300よりも後段の光学系において、網膜走査ディスプレイ2と相違する。そのため、レーザプロジェクタ4における網膜走査ディスプレイ2と共通する構成に関する説明は、同一の図番を採用することによって省略される。結像光学系28は、正の屈折力を持つレンズ系である。結像光学系28は、光スキャナ300からの平行光化されたレーザ光を集束することで、スクリーンなどの被投影面上に結像する。なお、任意の距離にある被投影面に対して結像を行うために、結像光学系28は、所定のフォーカス調整機能を備えるのが望ましい。あるいは、レーザ光のビーム径が十分に小さければ、結像光学系28は無くても構わない、その場合、光スキャナ300からの平行光化されたレーザ光が、被投影面上に直接画像を描くこととなる。この場合、導光部はレーザ光に対して光学的作用を及ぼさない。勿論、網膜走査ディスプレイ1の構成が、レーザプロジェクタとして利用されてもよい。   In the above-described embodiment, the optical scanner 300 is used for the retinal scanning display 2. However, the optical scanner 300 may be used for any other purpose. As an example, as shown in FIG. 7, the optical scanner 300 may be used in a laser projector 4 that forms an image of scanned laser light on a projection surface. The laser projector 4 is different from the retinal scanning display 2 in an optical system subsequent to the optical scanner 300. Therefore, the description regarding the configuration common to the retinal scanning display 2 in the laser projector 4 is omitted by adopting the same figure number. The imaging optical system 28 is a lens system having a positive refractive power. The imaging optical system 28 focuses the collimated laser beam from the optical scanner 300 to form an image on a projection surface such as a screen. It is desirable that the imaging optical system 28 has a predetermined focus adjustment function in order to form an image on a projection surface at an arbitrary distance. Alternatively, if the beam diameter of the laser beam is sufficiently small, the imaging optical system 28 may be omitted. In this case, the parallel laser beam from the optical scanner 300 directly images the projection surface. Will be drawn. In this case, the light guide does not exert an optical action on the laser light. Of course, the configuration of the retinal scanning display 1 may be used as a laser projector.

1,2 網膜走査ディスプレイ
1a 制御ユニット
1b 頭部表示ユニット
3 映像信号処理回路
4 レーザプロジェクタ
100,200,300 光スキャナ
20,41,42,43 コリメート光学系
23 水平走査ドライバ
24 リレー光学系
24a,24b,27a,27b レンズ系
25 垂直走査スキャナ
26 垂直走査ドライバ
27 接眼光学系
28 結像光学系
30 光源部
31 Bレーザドライバ
32 Gレーザドライバ
33 Bレーザドライバ
34 Bレーザ
35 Gレーザ
36 Rレーザ
40 光合波部
44,45,46 ダイクロイックミラー
47 集光光学系
52 観察者の瞳孔
54 観察者の網膜
110,210,310 揺動軸部
111,211,311 揺動体
111a,211a,311a1 反射面
112,113,213,313 段差部分
120,220 第1軸受
121,131,231 ラジアル接触面
122,132,232 スラスト接触面
233 ベース台係合部分
130,230 第2軸受
140 電磁駆動部
141,241 コイル
142,143,242 永久磁石
150,250 ベース台
151,251 主部分
152,252 板状部分
153,154,253,254 貫通孔
212,312 テーパ部分
221 テーパ当接面
311a ミラー部
311b1,311b2 捩れ梁部
311c 本体部
311c1,311c2 耳部分
311c3 被取付部
311d 圧電駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Retina scanning display 1a Control unit 1b Head display unit 3 Video signal processing circuit 4 Laser projector 100,200,300 Optical scanner 20,41,42,43 Collimating optical system 23 Horizontal scanning driver 24 Relay optical system 24a, 24b 27a, 27b Lens system 25 Vertical scanning scanner 26 Vertical scanning driver 27 Eyepiece optical system 28 Imaging optical system 30 Light source 31 B laser driver 32 G laser driver 33 B laser driver 34 B laser 35 G laser 36 R laser 40 Optical multiplexing Units 44, 45, 46 Dichroic mirror 47 Condensing optical system 52 Observer pupil 54 Retina 110, 210, 310 of observer Oscillating shafts 111, 211, 311 Oscillators 111a, 211a, 311a1 Reflecting surfaces 112, 113, 213,313 Step part 1 0, 220 First bearing 121, 131, 231 Radial contact surface 122, 132, 232 Thrust contact surface 233 Base base engaging portion 130, 230 Second bearing 140 Electromagnetic drive unit 141, 241 Coil 142, 143, 242 Permanent magnet 150 , 250 Base bases 151, 251 Main parts 152, 252 Plate-like parts 153, 154, 253, 254 Through holes 212, 312 Tapered part 221 Tapered contact surface 311a Mirror part 311b1, 311b2 Twisted beam part 311c Body part 311c1, 311c2 Ear Part 311c3 Mounted part 311d Piezoelectric drive part

Claims (8)

第1揺動軸線を中心として揺動し、前記第1揺動軸線に平行に延びる揺動軸部と、
前記揺動軸部に設けられ、入射される光を反射する反射面を有する揺動体と、
前記揺動軸部を支持するベース台と、
前記ベース台に設けられ、前記揺動軸部の一端を支持する第1軸受と、
前記ベース台に設けられ、前記揺動軸部の他端を支持する第2軸受と、
前記揺動軸部を揺動させる駆動部とを備え、
前記揺動軸部は、テーパ状に形成されたテーパ部分を、前記一端に有し、
前記第1軸受は、前記テーパ部分に係合するスラスト軸受であり、
前記第2軸受は、前記揺動軸部の外周面と接触するラジアル軸受である、
ことを特徴とする光スキャナ。
A swing shaft that swings about the first swing axis and extends parallel to the first swing axis;
An oscillating body provided on the oscillating shaft and having a reflecting surface for reflecting incident light;
A base stand for supporting the swing shaft portion;
A first bearing provided on the base table and supporting one end of the pivot shaft;
A second bearing provided on the base table and supporting the other end of the swing shaft;
A drive unit that rocks the rocking shaft,
The swing shaft portion has a tapered portion formed in a tapered shape at the one end,
The first bearing is a thrust bearing that engages with the tapered portion;
The second bearing is a radial bearing that comes into contact with an outer peripheral surface of the swing shaft portion.
An optical scanner characterized by that.
前記揺動軸部を、前記第1軸受に対して前記第1揺動軸線に沿う方向に付勢する付勢部をさらに有する、
請求項1に記載の光スキャナ。
An urging portion for urging the oscillating shaft portion with respect to the first bearing in a direction along the first oscillating axis;
The optical scanner according to claim 1.
前記付勢部は、
前記揺動軸部に設けられ、前記揺動軸部の中心軸から前記揺動軸部の外周面までの距離が、前記第1揺動軸線方向において変化する段差部分と、
前記第2軸受に設けられ、前記揺動軸線に沿う方向において前記段差部分に係合する第1係合部分とを有する、
請求項2に記載の光スキャナ。
The biasing part is
A step portion provided in the swing shaft portion, wherein a distance from a central axis of the swing shaft portion to an outer peripheral surface of the swing shaft portion changes in the first swing axis direction;
A first engagement portion provided on the second bearing and engaged with the step portion in a direction along the swing axis;
The optical scanner according to claim 2.
前記第2軸受は、
前記ベース台とは別体に構成され、
前記ベース台と係合する第2係合部分を有し、
前記ベース台によって前記第2係合部分が付勢されることで、前記第1係合部分及び前記段差部分を介して、前記揺動軸部を前記第1軸受に対して前記第1揺動軸線に沿う方向に付勢する、
請求項3に記載の光スキャナ。
The second bearing is
It is configured separately from the base table,
A second engaging portion that engages with the base base;
When the second engagement portion is urged by the base, the first swing portion is moved with respect to the first bearing via the first engagement portion and the step portion. Urging in the direction along the axis,
The optical scanner according to claim 3.
前記駆動部は、
前記ベース台に設けられた磁界発生部と、
前記磁界発生部が発生する磁界の向きに沿って設けられ、前記揺動軸部に取り付けられたコイルとを有し、
前記コイルを流れる電流と前記磁界発生部が発生する磁界との相互作用により、前記揺動体及び前記揺動軸部を前記第1揺動軸線回りに揺動させる、
請求項1〜4の何れか1項に記載の光スキャナ。
The drive unit is
A magnetic field generator provided on the base table;
A coil provided along the direction of the magnetic field generated by the magnetic field generator, and attached to the swing shaft;
Oscillating the oscillating body and the oscillating shaft portion around the first oscillating axis by the interaction between the current flowing through the coil and the magnetic field generated by the magnetic field generating portion;
The optical scanner according to claim 1.
前記揺動体は、
前記反射面を含み、前記第1揺動軸線の方向に直交する第2揺動軸線を中心として揺動するミラー部と、
前記ミラー部の両側に連結され、前記第2揺動軸線に平行に延出する一対の捩れ梁部と、
前記一対の捩れ梁部の前記ミラー部と反対側の端にその一端が連結され、前記ミラー部から離間する方向に延出する本体部と、
前記本体部の他端側に接続され、前記揺動軸部に対して取り付けられる被取付部と、
が金属で一体に構成された平板状の構造体と、
前記本体部に設けられ、前記本体部に板波を励起することで、前記本体部及び前記一対の捩れ梁部を介して前記ミラー部を揺動させる圧電駆動部と、
を有する請求項1〜5の何れか1項に記載の光スキャナ。
The oscillator is
A mirror portion including the reflecting surface and swinging about a second swing axis perpendicular to the direction of the first swing axis;
A pair of torsion beam portions connected to both sides of the mirror portion and extending parallel to the second swing axis;
One end of the pair of torsion beam portions is connected to the opposite end of the mirror portion, and a main body portion extending in a direction away from the mirror portion,
An attached portion connected to the other end side of the main body portion and attached to the swing shaft portion;
A plate-shaped structure integrally formed of metal,
A piezoelectric drive unit that is provided in the main body unit and excites a plate wave in the main body unit to swing the mirror unit via the main body unit and the pair of torsion beam units;
An optical scanner according to any one of claims 1 to 5.
前記被取付部は、前記ミラー部よりも前記第1軸受の近くに位置するように、前記揺動軸部に対して取り付けられる、
請求項6に記載の光スキャナ。
The attached portion is attached to the swing shaft portion so as to be positioned closer to the first bearing than the mirror portion.
The optical scanner according to claim 6.
光を走査して画像を形成するための、請求項1〜7の何れか1項に記載の光スキャナと、
前記光スキャナに光を供給するための光源と、
前記光スキャナによって走査された光を被投影面に導く導光部とを備える、ことを特徴する画像投影装置。
An optical scanner according to any one of claims 1 to 7, for forming an image by scanning light;
A light source for supplying light to the optical scanner;
An image projection apparatus comprising: a light guide unit that guides light scanned by the optical scanner to a projection surface.
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