JP2015087444A - 光スキャナー、画像表示装置、ヘッドマウントディスプレイおよびヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
本適用例にかかる光スキャナーであって、光を反射する光反射部を備える可動板と、前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、前記変位部に設けられたコイルと、前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、を備え、前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記コイルは前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向に延在する第1導線部を有し、前記第1導線部は前記枠部と離れた場所に位置することを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記ダンパー部は前記第2ねじり棒ばね部に近い場所の厚みより離れた場所の厚みが厚いことを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記第1ねじり棒ばね部が延在する方向の前記変位部の長さは前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向の前記変位部の長さより長いことを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記光反射部は反射板と前記反射板を支持する支柱部とを備え、前記反射板は前記変位部と前記反射板の厚み方向に間隔を空けて設置され、前記反射板の厚み方向から見た平面視において前記反射板の一部は前記変位部と重なることを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記ダンパー部の前記厚みが厚い場所は前記ダンパー部に対して前記枠部が厚み方向に突出する側と反対側に突出することを特徴とする。
上記適用例にかかる光スキャナーにおいて、前記コイルは第2導線部と第3導線部とを有し、前記第3導線部は前記第2導線部より厚みが薄く前記変位部の厚み方向から見た平面視で前記第2導線部より幅が広く、前記枠部と前記ダンパー部とが接続する場所に前記第3導線部が位置することを特徴とする。
本適用例にかかる画像表示装置であって、光を射出する光源と、光スキャナーと、を備え、前記光スキャナーは、光を反射する光反射部を備える可動板と、前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、前記変位部に設けられたコイルと、前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、を備え、前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする。
本適用例にかかるヘッドマウントディスプレイは、観察者の頭部に装着されるフレームと、光を射出する光源と、前記フレームに設けられた光スキャナーとを備えたヘッドマウントディスプレイであって、前記光スキャナーは、光を反射する光反射部を備える可動板と、前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、前記変位部に設けられたコイルと、前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、を備え、前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする。
本適用例にかかるヘッドアップディスプレイは、自動車のフロントガラスに光を照射するヘッドアップディスプレイであって、光を射出する光源と、光スキャナーと、を備え、前記光スキャナーは、光を反射する光反射部を備える可動板と、前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、前記変位部に設けられたコイルと、前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、を備え、前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする。
<画像表示装置>
画像表示装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、画像表示装置の構成を示す概略斜視図である。図1に示す画像表示装置1は、スクリーンや壁面等のスクリーン2に光としての描画用レーザー光3を2次元的に走査することにより画像を表示する装置である。画像表示装置1は、描画用レーザー光3を射出する描画用光源ユニット4と、描画用レーザー光3を走査する光スキャナー5と、光スキャナー5で走査した描画用レーザー光3を反射させるミラー6と、描画用光源ユニット4及び光スキャナー5の作動を制御する制御部7とを有している。尚、ミラー6は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
(1)本実施形態によれば、変位部24は枠部24b及び薄板構造部24aを備えている。薄板構造部24aは枠部24bから第3軸部22及び第4軸部23が延在する方向と直交する向きに延在する。変位部24が第3軸部22及び第4軸部23の軸まわりに揺動するとき、薄板構造部24aは周囲に気流を発生させてダンパーとして機能する。これにより、変位部24を周波数の高い駆動に対して反応し難くすることができる。従って、反射体31が第3軸部22及び第4軸部23の軸まわりに揺動するとき周波数の高い駆動に対して反応し難くすることができる。その結果、反射体31の振動性能を向上させることができる。
次に、光スキャナーの一実施形態について図10(a)の光スキャナーの構造を示す模式平面図と図10(b)の光スキャナーの構造を示す模式側断面図を用いて説明する。図10(b)は図10(a)のD−D線に沿う断面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、図4及び図5に示した反射体31の形状が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、反射板67と変位部55とはZ方向に間隔を空けて設置されている。そして、Z方向から見た平面視において反射板67は変位部55と重なっている。この構成では反射板67と変位部55とが同一平面上に位置するときに比べて変位部55を短くすることができる。従って、光スキャナー51を小型にすることができる。
次に、光スキャナーの一実施形態について図11(a)の光スキャナーの構造を示す模式平面図と図11(b)の光スキャナーの構造を示す模式側断面図を用いて説明する。図11(b)は図11(a)のE−E線に沿う断面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、変位部24の両端に錘が設置された点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、光スキャナーの一実施形態について図12(a)の光スキャナーの構造を示す模式平面図と図12(b)の光スキャナーの構造を示す模式側断面図を用いて説明する。図12(b)は図12(a)のF−F線に沿う断面図である。本実施形態が第3の実施形態と異なるところは、錘部73が設置された変位部24の面が異なる点にある。尚、第3の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、光スキャナーの一実施形態について図13を用いて説明する。図13(a)は、変位部の構造を示す要部模式平面図である。図13(b)及び図13(c)はコイルの巻線の構造を示す要部模式側断面図である。図13(b)は図13(a)のG−G線に沿う断面図であり、図13(c)は図13(a)のH−H線に沿う断面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第2コイル32の巻線の一部が薄くなっている点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、光スキャナーを活用したヘッドアップディスプレイの一実施形態について図14を用いて説明する。本実施形態のヘッドアップディスプレイには第1の実施形態における画像表示装置1が活用されている。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、光スキャナーを活用したヘッドマウントディスプレイの一実施形態について図15を用いて説明する。本実施形態のヘッドマウントディスプレイには第1の実施形態における画像表示装置1が活用されている。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
前記第1の実施形態では、可動板29はZ方向からみた平面視にて四角形をなしているが、可動板29の平面視形状は、これに限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形であってもよい。製造し易い形状にしても良い。
前記第1の実施形態では、第1軸部27及び第2軸部28が延在する方向と第3軸部22及び第4軸部23が延在する方向とは直交していた。第1軸部27及び第2軸部28が延在する方向と第3軸部22及び第4軸部23が延在する方向とは斜めに交差しても良い。このときにも、反射面5aを揺動して描画用レーザー光3を用いて2次元の画像を描画することができる。
前記第3の実施形態では、変位部24の+Z方向側に錘部73が設置された。前記第4の実施形態では、変位部24の−Z方向側に錘部78が設置された。変位部24の+Z方向側と−Z方向側の両方に錘部を設置しても良い。変位部24の動作に合わせて調整しても良い。
前記第5の実施形態では、板状部材25上に第2導線部84a及び第3導線部84bからなる第2コイル84が設置された。第2コイル84は光スキャナー81以外にも光スキャナー51、光スキャナー71、光スキャナー76に用いることができる。このときにも、第2コイル84の疲労破壊を抑制することができる。
前記第6の実施形態及び前記第7の実施形態では、画像表示装置1に光スキャナー5が用いられた。光スキャナー5の代わりに、光スキャナー51、光スキャナー71、光スキャナー76または光スキャナー81を用いてもよい。さらに、上記の変形例における光スキャナーを画像表示装置1に適用しても良い。このときにも品質の良い画像を描画することができる。
前記第2の実施形態に設置された光反射部65は第3の実施形態の光スキャナー71、第4の実施形態の光スキャナー76、第5の実施形態の光スキャナー81に適用してもよい。第3の実施形態の錘部73は第4の実施形態の光スキャナー76、第5の実施形態の光スキャナー81に適用してもよい。第4の実施形態の錘部78は第5の実施形態の光スキャナー81に適用してもよい。上記の実施形態の特徴を組み合わせた構造にしても良い。
Claims (10)
- 光を反射する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、
前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、
前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、
前記変位部に設けられたコイルと、
前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、
を備え、
前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする光スキャナー。 - 請求項1に記載の光スキャナーであって、
前記コイルは前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向に延在する第1導線部を有し、前記第1導線部は前記枠部と離れた場所に位置することを特徴とする光スキャナー。 - 請求項1または2に記載の光スキャナーであって、
前記ダンパー部は前記第2ねじり棒ばね部に近い場所の厚みより離れた場所の厚みが厚いことを特徴とする光スキャナー。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光スキャナーであって、
前記第1ねじり棒ばね部が延在する方向の前記変位部の長さは前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向の前記変位部の長さより長いことを特徴とする光スキャナー。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光スキャナーであって、
前記光反射部は反射板と前記反射板を支持する支柱部とを備え、
前記反射板は前記変位部と前記反射板の厚み方向に間隔を空けて設置され、前記反射板の厚み方向から見た平面視において前記反射板の一部は前記変位部と重なることを特徴とする光スキャナー。 - 請求項3〜5のいずれか一項に記載の光スキャナーであって、
前記ダンパー部の前記厚みが厚い場所は前記ダンパー部に対して前記枠部が厚み方向に突出する側と反対側に突出することを特徴とする光スキャナー。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光スキャナーであって、
前記コイルは第2導線部と第3導線部とを有し、前記第3導線部は前記第2導線部より厚みが薄く前記変位部の厚み方向から見た平面視で前記第2導線部より幅が広く、
前記枠部と前記ダンパー部とが接続する場所に前記第3導線部が位置することを特徴とする光スキャナー。 - 光を射出する光源と、光スキャナーと、を備え、
前記光スキャナーは、
光を反射する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、
前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、
前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、
前記変位部に設けられたコイルと、
前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、
を備え、
前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 観察者の頭部に装着されるフレームと、
光を射出する光源と、
前記フレームに設けられた光スキャナーとを備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記光スキャナーは、
光を反射する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、
前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、
前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、
前記変位部に設けられたコイルと、
前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、
を備え、
前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 自動車のフロントガラスに光を照射するヘッドアップディスプレイであって、
光を射出する光源と、光スキャナーと、を備え、
前記光スキャナーは、
光を反射する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を第1の軸まわりに揺動可能に支持する第1ねじり棒ばね部と、
前記第1ねじり棒ばね部に接続された変位部と、
前記変位部を前記第1の軸と交差する第2の軸まわりに揺動可能に支持する第2ねじり棒ばね部と、
前記変位部に設けられたコイルと、
前記変位部と隔てて設けられ、前記コイルに作用する前記第1の軸および前記第2の軸に対して傾斜する磁界を発生する磁石と、
を備え、
前記変位部は、前記可動板を囲む枠部、前記枠部より厚みが薄く前記枠部から前記第2ねじり棒ばね部が延在する方向と交差する向きに延在するダンパー部、を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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