JP2018017859A - 光スキャナパッケージおよびその製造方法および光走査装置および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な光スキャナパッケージを実現する。【解決手段】揺動可能なミラーにより光を反射させ、前記ミラーの揺動により反射光を走査する光スキャナパッケージであって、揺動可能なミラー（ＭＬ）を有するベース基板（１１）と、該ベース基板とともに前記ミラーを取り囲むカバー部材と、を有し、前記カバー部材は、筒状の枠部材（１３）と、板状の透明部材（１５）とを有し、枠部材（１３）は、一方の開口をベース基板（１１）により閉ざされ、枠部材（１３）の他方の開口は、透明部材（１５）により閉ざされ、透明部材と枠部材との位置関係を固定するための接触部（１３１）が、透明部材および枠部材の少なくとも一方に形成され、透明部材（１５）とミラー（ＭＬ）のミラー面とが非平行である。【選択図】図１

Description

この発明は、光スキャナパッケージおよびその製造方法および光走査装置および画像投射装置に関する。

揺動可能なミラーにより光を反射させ、前記ミラーの揺動により反射光を走査する光スキャナパッケージが知られている。揺動可能なミラーは、一般にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）として形成され、サイズが「数ｍｍ程度以下」という小型のものであり、圧電効果や静電効果、電磁力等により駆動されて軸の回りに揺動する。
ミラーはパッケージ内に密閉され、走査させるべき光は、パッケージに設けられたガラス板等の透明平板を介してミラーを照射する。上記光はミラーにより反射されて反射光となり、透明平板を透過してパッケージから射出する。射出した反射光は、ミラーの揺動に伴い偏向する。
このような光スキャナパッケージで、走査させるべき光が透明平板の表面および裏面で反射してノイズビームとなり、正規の反射光に対してノイズ的に影響するのを防ぐため、透明平板の入射出面をミラーのミラー面と非平行とし、正規の反射光の方向とノイズビームの方向を分離することも行われている。
光スキャナパッケージは、例えば、特許文献１、２に開示されたものが知られている。

この発明は、新規な光スキャナパッケージの実現を課題とする。

この発明の光スキャナパッケージは、揺動可能なミラーにより光を反射させ、前記ミラーの揺動により反射光を走査する光スキャナパッケージであって、前記揺動可能なミラーを有するベース基板と、該ベース基板とともに前記ミラーを取り囲むカバー部材と、を有し、前記カバー部材は、筒状の枠部材と、板状の透明部材とを有し、前記枠部材は、一方の開口を前記ベース基板により閉ざされ、前記枠部材の他方の開口は、前記透明部材により閉ざされ、前記透明部材と前記枠部材との位置関係を固定するための接触部が、前記透明部材および前記枠部材の少なくとも一方に形成され、前記透明部材と前記ミラーのミラー面とが非平行である。

この発明によれば新規な光スキャナパッケージを実現できる。

光スキャナパッケージの実施の１形態を説明するための図である。 光スキャナパッケージの実施の別形態を説明するための図である。 光スキャナパッケージの実施の他の形態を説明するための図である。 光スキャナパッケージの実施のさらに他の形態を説明するための図である。 光スキャナパッケージの製造方法を説明するための図である。 光スキャナパッケージを用いる光走査装置および画像投射装置の実施の１形態を説明するための図である。 光スキャナパッケージを用いる画像投射装置の実施の他の形態を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１は、光スキャナパッケージの実施の１形態を説明するための図である。
図１（ａ）は光スキャナパッケージの断面図的説明図、（ｂ）はカバー部材の斜視図的説明図、（ｃ）はベース基板の平面図的説明図である。
図１（ａ）において、光スキャナパッケージ１０は、ベース基板１１と、枠部材１３と、「板状の透明部材」としての平板ガラス１５とを有している。
ベース基板１１は、基板１１０とミラー部材１１３とを有する。基板１１０には、その表面側の面に、接合部１１５と窪み１１１が形成され、この窪み１１１を塞ぐようにミラー部材１１３が設けられている。
枠部材１３と平板ガラス１５とは「カバー部材」を構成し、該カバー部材は、枠部材１３の底部が、基板１１０の表面側に接合部１１５として形成された凸部に接合されてベース基板１１と一体化され、ミラー部材１１３を密閉する。
平板ガラス１５は「透明ガラスの平行平板」であり枠部材１３に一体化されている。

図１（ｂ）を参照してカバー部材を説明する。
枠部材１３は「筒状」である。説明中の例では、枠部材１３は「筒の中心軸に直交する断面が矩形形状」であり、図における上下が解放されて「矩形形状の開口」となっている。説明中の例においては、図における下方の開口は、上述の如く基板１１０の接合部１１５に接合されて固定的に一体化されている。即ち、枠部材１３の図において下方の開口は、ベース基板１１により閉ざされている。
接合部１１５に接合される開口をなす面は、枠部材の中心軸（筒の中心軸）に対して直交する。枠部材１３の、平板ガラス１５を一体化される側の開口をなす面は、前記中心部に対して傾いている。以下、平板ガラス１５を一体化される側の開口の「枠部材の厚みで形成される端面」を以下「傾斜端面」と呼ぶ。図１（ｂ）で符号１３０が傾斜端面を示している。

平板ガラス１５は、枠部材１３の傾斜端面１３０の外側の縁が形成する矩形形状より一回り小さく、開口をなす矩形より１回り大きい矩形形状であり、傾斜端面１３０に接着されて一体化される。即ち、枠部材１３の「傾斜端面１３０が形成されている側の開口」は、透明平板１５を接着されて該透明平板により閉ざされている。
傾斜端面１３０は、図１（ａ）において、右側から左側へ向かって低くなるように傾斜しており、傾斜端面１３０が最も低くなる部分に、接触部１３１が「凸部」として形成されている。接触部１３１は、図１（ｂ）に示す如く、開口をなす矩形形状の１辺に沿って壁状に形成され、平板ガラス１５は、その厚みにより形成される端面のうち、図１（ｂ）に符号１５１で示す端面が接触部１３１と接触する。この接触により、枠部材１３と平板ガラス１５の位置関係が固定されている。

図１（ｃ）は、ベース基板１１を平板ガラス１５側から見た平面図的説明図である。
基板１１０は、枠部材１３よりも一回り大きい矩形形状であり、その周辺部に、枠部材１３を接合させる接合部１１５が「枠状の凸部」として形成され、中心部には矩形形状の窪み１１１が形成されている。この窪み１１１を塞ぐようにミラー部材１１３が固定的に設けられている。
ミラー部材１１３は、外枠１１３１、内枠１１３２とミラーＭＬを有する。外枠１１３１は基板１１０に固定され、内枠１１３２は、揺動軸ＡＸ２により外枠１１３１と連結され、ミラーＭＬは揺動軸ＡＸ１により内枠１１３２に連結されている。
ミラー部材１１３はＭＥＭＳとして形成され、ミラーＭＬを駆動する駆動構造および駆動機構は図示を省略されている。
揺動軸ＡＸ１、ＡＸ２は互いに直交しており、ミラーＭＬは内枠１１３２に対して揺動軸ＡＸ１の回りに揺動可能であり、内枠１１３２は外枠１１３１に対して揺動軸ＡＸ２の回りに揺動可能である。従って、ミラーＭＬは互いに直交する２方向に揺動可能である。窪み１１１は、内枠１１３２とミラーＭＬの揺動を許容するための空間を形成している。

ミラーＭＬのミラー面は、揺動駆動されない状態では、基板１１０の「平板ガラス側の面」に平行である。従って、図１（ａ）に示す如く、平板ガラス１５とミラー面とは「非平行」である。

図１（ａ）に示すように、平板ガラス１５を介して光Ｌ０をミラー部材１１３のミラーＭＬに入射させると、光Ｌ０はミラーＭＬにより反射されて反射光Ｌ１となる。この状態で、ミラーＭＬを２方向に揺動させると、反射光Ｌ１は、揺動軸ＡＸ１の回りの揺動により、図１（ａ）で図面に直交する方向へ揺動し、揺動軸ＡＸ２の回りの揺動により、図面に平行な面内で矢印Ａ方向に揺動する。このようにして、反射光Ｌ１を２次元的に走査（偏向）することができる。
ミラーＭＬのミラー面と平板ガラス１５とが「非平行」となっているので、図１（ａ）に示すように、光Ｌ０が平板ガラス１５に入射するとき、平板ガラス１５の表面・裏面で反射されるノイズビームＬ３、Ｌ４の進行方向は、２次元的に走査される反射光Ｌ１の方向と離れており、ノイズビームＬ３、Ｌ４が、反射光Ｌ１の２次元的な走査にノイズとして作用することがない。

図２を参照して、光スキャナパッケージの実施の別形態を説明する。
繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付し、図１に関する上記説明を援用する。

図２（ａ）は、光スキャナパッケージの断面図的説明図、（ｂ）はカバー部材の斜視図的説明図、（ｃ）は「板状の透明部材」としての平板ガラスを説明するための図である。 図２（ａ）に示す如く、光スキャナパッケージ１０Ａは、ベース基板１１と、枠部材１３Ａと、平板ガラス１５Ａを有している。
ベース基板１１は、図１に即して説明したものと同一のものであり、ミラー部材１１３を有している。
図２（ｂ）に示すように、枠部材１３Ａは「筒状」で、「筒の中心軸に直交する断面が矩形形状」であり、図における上下が解放されて「矩形形状の開口」となっている。図における下方の開口は、基板１１０の接合部１１５に接合されて閉ざされている。
接合部１１５に接合される開口をなす面は、枠部材の中心軸（筒の中心軸）に対して直交し、平板ガラス１５を一体化される側の開口をなす面は、前記中心部に対して傾いており、「枠部材の厚み」で形成される傾斜端面１３０Ａは全体が同一平面である。

枠部材１３Ａとともにカバー部材をなす平板ガラス１５Ａは、傾斜端面１３０Ａの外側の縁が形成する矩形形状より一回り小さく、開口をなす矩形形状より１回り大きい矩形形状で、傾斜端面１３０Ａに接着され一体化される。
平板ガラス１５Ａの、ミラー部材１１３に対向する側の面（以下「裏面」と呼ぶ。）には、枠部材１３Ａの「傾斜端面１３０Ａの、図２（ａ）で低い側」において、枠部材１３Ａの内側面に接触する接触部１５Ａ１が凸部として形成されている。
接触部１５Ａ１は、図２（ｃ）に示すように板状で、矩形形状をなす平板ガラス１５Ａの短辺に近接して、該短辺に平行に形成され、図２（ｃ）の上図に示すように傾斜している。この傾斜は傾斜端面１３０Ａの傾き角に対応しており、図２（ａ）に示すように、平板ガラス１５Ａが傾斜端面１３０Ａ上に載置された状態において、枠部材１３Ａの内側面と密接し、枠部材１３Ａとの位置関係を固定する。図２（ｃ）の下図は平板ガラス１５Ａの裏面側を示している。
反射光Ｌ１の２次元的な走査は、図１に示す光スキャナパッケージ１０の場合と同じである。

次に、図３を参照して、実施の他の形態を説明する。繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付し、図１に関する上記説明を援用する。
図３（ａ）は、光スキャナパッケージの断面図的説明図、（ｂ）は枠部材の斜視図的説明図、（ｃ）は平面図的説明図である。
図３（ａ）に示す如く、光スキャナパッケージ１０Ｂは、ベース基板１１と、枠部材１３Ｂと、「板状の透明平板」としての平板ガラス１５Ｂを有している。
ベース基板１１は、図１に即して説明したものと同一のもので、ミラー部材１１３を有している。
図３（ｂ）に示すように、枠部材１３Ｂは「筒状」で、「筒の中心軸に直交する断面が矩形形状」であり、図における上下が解放されて「矩形形状の開口」となっている。図における下方の開口は、図３（ａ）に示すように、基板１１０の接合部１１５に接合されて閉ざされている。
接合部１１５に接合される開口をなす面は、枠部材の中心軸（筒の中心軸）に対して直交し、平板ガラス１５Ｂを一体化される側の開口をなす面は、前記中心軸に対して傾いており、「枠部材の厚み」で形成される傾斜端面１３０Ｂは、傾斜の低い側の端部に形成された接触部１３１Ｂを除く部分は同一平面である。
接触部１３１Ｂは、矩形形状をなす開口の短辺の両端部に、三角柱形状の凸部として形成され、「三角柱の斜面」は図の如く開口内部に向いている。

枠部材１３Ｂとともにカバー部材をなす平板ガラス１５Ｂは、傾斜端面１３０Ｂの外側の縁が形成する矩形形状より一回り小さく、開口をなす矩形より１回り大きい矩形形状で、傾斜端面１３０Ｂに接着されて一体化される。
図３（ｃ）に平面図的に示すように、平板ガラス１５Ｂの、接触部１３１Ｂに接触する側は、１対の接触部１３１Ｂの斜面部にぴったりと整合するように「切り欠かれ」て、接触部１５Ｂ１をなしている。接触部１５Ｂ１は、平板ガラス１５Ｂが傾斜端面１３０Ｂ上に載置された状態で接触部１３１Ｂと整合的に接触し、平板ガラス１５Ｂと枠部材１３Ｂとの位置関係を固定する。
図３に示す実施の形態では、図３（ｃ）の如く、平板ガラス１５Ｂの位置関係を枠部材１３Ｂに対して固定した状態では、この位置関係は、図の上下方向および左右方向、すなわち、互いに直交する２方向において固定される。
反射光Ｌ１の２次元的な走査は、図１に示す光スキャナパッケージ１０の場合と同じである。

図４に、別の実施の形態を示す。図４に示す実施の形態は、図３に示す実施の形態の変形例であり、混同の恐れがないと思われるものについては、図３におけると同一の符号を付している。
図４に示すのは、特徴部分であり、図３の実施の形態例と異なる点は、以下の２点である。差異の第１点は、枠部材にあるが、混同の恐れはないと思われるので、図３におけると同じく枠部材１３Ｂとする。
図４の実施の形態では、枠部材１３における三角柱状の接触部１３１Ｂの開口側が、袋状に繰り抜かれて袋部１３２として形成されていることである。
差異の第２点は、「板状の透明部材」として、図１に示した実施の形態におけると同じ平板ガラス１５が用いられている点である。
袋部１３２は、傾斜端面１３０Ｂに載置された平板ガラス１５の図で下方の２つの隅部（コーナー部とも言う。）を挿入されて、平板ガラス１５と枠部材１３Ｂとの位置関係を固定する。この位置関係は、図４の上下方向および左右方向、すなわち、互いに直交する２方向において固定される。
図１ないし図４を参照して上に説明した実施の各形態において、ベース基板１１は、窪み１１１が形成された基板１１０の窪み１１１を塞ぐようにミラー部材１１３が設けられている。
基板１１０の材質としては、金属やセラミックス等が好適であるが、これに限定されるものではない。セラミックスで形成する場合であれば、接合部１１５と窪み１１１との形状を形成したセラミックス材料を焼結させて形成することができる。ミラー部材１１３は従来から知られた半導体プロセスによりＭＥＭＳとして形成すればよく、このように形成されたミラー部材１１３を、基板１１０に接着等の方法で固定すればよい。

以下、光スキャナパッケージの製造方法を説明する。
図５に示すように、光スキャナパッケージの製造方法は、スタート４−０とエンド４−５との間に４工程を有する。
すなわち、ベース基板用意工程４−１、枠部材作製工程４−２、固定工程４−３、囲繞工程４−４の４工程である。
ベース基板用意工程４−１は、揺動可能なミラーを予め装備されたベース基板を用意する工程であり、例えば、上述の如くセラミックス等の基板１１０にミラー部材１１３を固定することにより作製されたベース基板１１を用意する工程である。
枠部材作製工程４−２は、上に説明した枠部材１３や１３Ａ、１３Ｂを作製する工程である。枠部材１３、１３Ａ、１３Ｂは、例えば、金属やセラミックスを用い、これらを加工することにより作製することができる。
固定工程４−３は、枠部材作製工程４−２で作製された枠部材１３や１３Ａ、１３Ｂに、板状の透明部材としての平板ガラス１５、１５Ａ、１５Ｂを固定する工程である。平板ガラス１５Ａは、枠部材１３Ａの接触部位の形態に応じて接触部１５Ａ１を形成され、平板ガラス１５Ｂは、枠部材１３Ｂの接触部位の形態に応じて接触部１３１Ｂに接触する部分を切り欠かれて接触部１５Ｂ１を形成されている。
また、図４に示す枠部材１３Ｂでは、三角柱状の接触部１３１Ｂの枠部材開口側が、袋状に繰り抜かれて袋部１３２として形成され、平板ガラス１５は、そのコーナー部が袋部１３２に嵌まり込んで、枠部材１３に対する位置関係を固定される。

固定工程における固定の実例として、上には接着を説明した。接着は適宜の接着方式が可能であるが、透明部材が平板ガラスである場合、ガラスフリット（粉末状のガラス）、はんだ、ロウ材等を用いる接着で行うことができる。
この場合、接着の際に「加熱」が行われるので、枠部材には「耐熱性」が要求されるが上述の如く、枠部材を「耐熱性を有する金属やセラミックス」で形成しておけばよい。
例えば、図１に示した例において、枠部材１３に平板ガラス１５を、ガラスフリットを用いて接着する場合であれば、枠部材１３を適当な治具により保持し、傾斜端面１３０にガラスフリットを乗せ、その上に平板ガラス１５を載置する。この状態で加熱を行ってガラスフリットを溶融させ、その後、自然冷却してガラスフリットを固化させると、固化したガラスフリットにより、枠部材１３の傾斜端面１３０と平板ガラス１５が互いに一体化される。
上記加熱によりガラスフリットが溶融すると、ガラスフリットは「流動性」を獲得し、この状態では、傾斜端面１３０と平板ガラス１５との間は互いに滑り易い状態となる。
従って、この状態で平板ガラス１５の表面方向に僅かな力が作用しても、平板ガラス１５は傾斜端面１３０に対して滑り、変位することが考えられる。

しかし、図１（ａ）に示した状態のように、平板ガラス１５と枠部材１３の接触部１３１とを接触させることにより、平板ガラス１５と枠部材１３の位置関係を固定した状態で接着を行えば、枠部材１３に対する平板ガラス１５の「滑りによる変位」を生じることなく、平板ガラス１５を適正な位置関係で枠部材１３に接着一体化することができる。

上記接着工程を行うとき、枠部材１３を治具により保持するのに「ベース基板１１に接合される側の開口側が水平状態となる」ように保持態位を定めると、傾斜端面１３０は水平方向に対して傾くことになり、ガラスフリットが溶融状態になると、傾斜端面１３０に置かれた平板ガラス１５に作用する重力が、傾斜端面１３０に沿って平板ガラスを「滑らせようとする力」として作用するが、平板ガラス１５と枠部材１３の位置関係が接触部１３１により固定されているので、滑りを防止して適正な接着を行うことができる。
枠部材１３Ａと平板ガラス１５Ａの接着（図２）や、枠部材１３Ｂと平板ガラス１５Ｂの接着（図３）、枠部材１３Ｂと平板ガラス１５の接着（図４）の場合も同様である。即ち、これらの接着の場合でも「接触部により枠部材と平板ガラスを適正な位置関係に固定した状態」で固定工程を行うことができる。
板状の透明部材と枠部材との固定は、接着に限らず、適宜の固定具を用いる固定方法で行うことができることは言うまでもない。

図４における「枠部材作製工程４−２と固定工程４−３」は「カバー部材作製工程」を構成する。

囲繞工程４−４は、上記の如く作製されたカバー部材１０、１０Ａ、１０Ｂを、「揺動可能なミラーＭＬを有するベース基板１１」に接合する工程である。
この接合は、枠部材の「平板ガラスを固定されていない側の開口部」を、基板１１０の接合部１１５に接合する工程であり、接合は、適宜の接着剤を用いる方法や、上述したガラスフリットや「はんだ」、ロウ材等を用いる公知の接合方法や、適宜の固定具を用いる接合方法で行うことができることができる。
囲繞工程４−４により、カバー部材１０、１０Ａ、１０Ｂが「揺動可能なミラーＭＬを有するベース基板１１」に接合されると、ミラーＭＬが、ベース基板１１とカバー部材１０、１０Ａ、１０Ｂとにより取り囲まれた状態となる。

このように、この発明の光スキャナパッケージは、透明部材（上の例で平板ガラス）と枠部材を正確な位置関係で相互に一体化できるので、容易かつ歩留まりよく製造できる。

上に説明した実施の各形態では、カバー部材とベース基板とにより、ミラーが「密閉」されているが、カバー部材とベース基板とによりミラーが取り囲まれればよく、カバー部材とベース基板とにより形成される空間は密閉空間でなく、通気口等により外部に対して通じていてもよい。

次に、図６を参照して、光走査装置およびこれを用いる画像投射装置の実施の１形態を説明する。
図６は、光スキャナパッケージとして、図１に即して説明した光スキャナパッケージ１０を用いて、光走査と画像投射を行う光走査装置・画像投射装置の実施の１形態を示すものである。

図６において、光源装置１００からはカラー画像表示用の光Ｌ０が放射される。光Ｌ０は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の光束を１本に合成した「平行光束状の光」であり、光束径は、例えば０．１ｍｍである。
光Ｌ０を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色のレーザ光束は、投射するべき「２次元のカラー画像」の画像信号により強度変調（信号化）されている。
マイクロコンピュータやＣＰＵとして構成された制御手段２００は、光源装置１００とともに、揺動可能なミラーを駆動して揺動させる揺動機構３００を制御する。
揺動機構３００は従来から知られた「図示を省略された駆動構造を、圧電効果を利用して駆動する機構」である。

「投射するべき画像」は、制御手段２００内に予め記憶され、あるいは外部から制御手段２００に与えられ、制御手段２００は、この画像に応じて上記の如く光Ｌ０を信号化して光源装置１００を制御する。
信号化されて光源装置１００から射出した光Ｌ０は、光スキャナパッケージ１０の揺動可能なミラーに入射して反射光Ｌ１となる。制御手段２００は、光スキャナパッケージ１０の揺動可能なミラーを揺動させる揺動機構３００を制御して、ミラーを２次元的に揺動させる。ミラーの２次元的な揺動に伴って、反射光Ｌ１は２次元的に偏向し、被走査面であるスクリーンＳＣを２次元的に走査する。図６における符号Ｘは、反射光Ｌ１による図の上下方向における走査範囲を示している。
光Ｌ０は、投射すべき画像により信号化されているので、スクリーンＳＣには２次元のカラー画像が投射画像として表示される。

次に、図７を参照して、光走査装置を用いる画像投射装置の実施の別形態を説明する。図７に実施の形態を示す画像投射装置は、所謂ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として実施されるものである。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図６におけると同一の符号を用いる。

光源装置１００から、カラー画像表示用の光Ｌ０が放射される。光Ｌ０は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の光束を１本に合成した「平行光束状の光」であり、光束径は、例えば０．１ｍｍである。
光Ｌ０を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色のレーザ光束は、投射するべき「２次元のカラー画像」の画像信号により強度変調（信号化）されている。
光スキャナパッケージ１０の揺動可能なミラーを駆動して揺動させる揺動機構３００は光源装置１００とともに、制御手段２００により制御される。

投射するべき画像は、制御手段２００内に予め記憶され、あるいは外部から制御手段２００に与えられ、制御手段２００は、この画像に応じて上記の如く光Ｌ０を信号化する。 信号化された光Ｌ０は、光スキャナパッケージ１０の揺動可能なミラーに入射して反射光Ｌ１となる。制御手段２００は、光スキャナパッケージ１０の揺動可能なミラーを揺動させる揺動機構３００を制御して、ミラーを２次元的に揺動させる。ミラーの揺動に伴い、反射光Ｌ１は、２次元的に偏向しつつ走査ミラー７０に入射し、マイクロレンズアレイ８０に向けて反射される。
走査ミラー７０の光学作用は、２次元的に偏向されて入射する反射光Ｌ１の光路をマイクロレンズアレイ８０に向けて屈曲させるものであり、この走査ミラー７０を省略して、光スキャナパッケージ１０により２次元的に偏向された反射光Ｌ１が、直接的にマイクロレンズアレイ８０に入射するようにしてもよい。

走査ミラー７０により反射された反射光Ｌ１は、２次元的に偏向しつつマイクロレンズアレイ８０に入射し、マイクロレンズアレイ８０を２次元的に走査する。

この２次元的な走査により、マイクロレンズアレイ８０に「カラーの２次元画像」が「原像」として形成される。勿論、各瞬間に表示されるのは「反射光Ｌ１が、その瞬間に照射している画素のみ」である。
「原像」としてのカラーの２次元画像は、反射光Ｌ１による２次元的な走査により「各瞬間に表示される画素の集合」としてマイクロレンズアレイ８０に形成される。

凹面鏡９０は、マイクロレンズアレイ８０に形成された原像を「物体」として、その虚像１２０を結像する。即ち、上記原像を形成されたマイクロレンズアレイ８０からの光は、凹面鏡９０に入射し、原像（２次元のカラー画像）の虚像１２０を結像する。
即ち、凹面鏡９０は「表示すべき画像の虚像を結像させる結像光学系」である。
凹面鏡９０により虚像１２０を結像する結像光束は、反射体１０００によって観察者ＥＹ（図には「観察者の目」を示す。）の側へ反射される。
反射体１０００による反射光により、観察者ＥＹは「カラーの２次元画像」の虚像１２０を視認できる。

図６、図７に示した画像投射装置においては光スキャナパッケージとして、図１に即して説明した光スキャナパッケージ１０を例示したが、これに限らず、図２に即して説明した光スキャナパッケージ１０Ａや、図３、図４に即して説明した光スキャナパッケージ１０Ｂを用いてもよいことは言うまでもない。

以上に説明したように、この発明によれば、以下のごとき光スキャナパッケージ、光スキャナパッケージの製造方法、光走査装置および画像投射装置を実現できる。

［１］
揺動可能なミラーにより光を反射させ、前記ミラーの揺動により反射光を走査する光スキャナパッケージ（１０、１０Ａ、１０Ｂ）であって、前記揺動可能なミラー（ＭＬ）を有するベース基板（１１）と、該ベース基板とともに前記ミラーを取り囲むカバー部材と、を有し、前記カバー部材は、筒状の枠部材（１３、１３Ａ、１３Ｂ）と、板状の透明部材（１５、１５Ａ、１５Ｂ）とを有し、前記枠部材は、一方の開口を前記ベース基板により閉ざされ、前記枠部材の他方の開口は、前記透明部材により閉ざされ、前記透明部材と前記枠部材との位置関係を固定するための接触部（１３１、１５Ａ１、１３１Ｂ）が、前記透明部材および前記枠部材の少なくとも一方に形成され、前記透明部材と前記ミラー（ＭＬ）のミラー面とが非平行である光スキャナパッケージ（図１、図２、図３、図４）。

［２］
［１］記載の光スキャナパッケージであって、前記筒状の枠部材（１３、１３Ａ、１３Ｂ）の中心軸に対し、前記ベース基板（１１）は直交し、前記透明部材は斜めに傾くことにより、前記透明部材と前記ミラー（ＭＬ）のミラー面とが非平行となっている光スキャナパッケージ（図１、図２、図３、図４）。

［３］
［１］または［２］記載の光スキャナパッケージであって、前記接触部が、前記枠部材および前記透明部材の少なくとも一方に形成された凸部（１３１、１５Ａ１、１３１Ｂ）である光スキャナパッケージ（図１、図２、図３）。

［４］
［１］または［２］記載の光スキャナパッケージであって、前記接触部が、前記枠部材（１３Ｂ）に形成され、前記透明部材の板面に平行な独立した２方向において他方の変位を制限する袋部（１３２）を有する凸部で構成される光スキャナパッケージ（図４）。

［５］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の光スキャナパッケージであって、前記接触部が、前記枠部材（１３Ｂ）に形成され、前記透明部材（１５Ｂ）の板面に平行な独立した２方向において他方の変位を制限する凸部（１３１Ｂ）と、前記透明部材に形成され、前記凸部と接触しあう接触面形状（１５Ｂ１）とで構成される光スキャナパッケージ（図３）。

［６］
［５］記載の光スキャナパッケージであって、前記筒状の枠部材（１３Ｂ）の中心軸に対し、前記ベース基板（１１）は直交し、前記透明部材（１５Ｂ）は斜めに傾き、前記接触部は、前記枠部材の前記透明部材を固定される開口部（１３０Ｂ）の、前記中心軸を鉛直方向とするときに下方となる部分において形成された凸部（１３１Ｂ）と、前記透明平板（１５Ｂ）の前記凸部に接触する端面形状（１５Ｂ１）とにより構成される光スキャナパッケージ（図３）。

［７］
［１］ないし［５］の何れか１に記載の光スキャナパッケージの製造方法であって、前記揺動ミラーを予め装備されたベース基板を用意するベース基板用意工程（４−１）と、前記カバー部材を作製するカバー部材作製工程と、該カバー部材作製工程で作製された前記カバー部材を、前記ベース基板に固定して、該ベース基板と前記カバー部材とにより前記揺動ミラーを取り囲む囲繞工程（４−４）と、を有し、前記カバー部材作製工程は、前記枠部材を作製する枠部材作製工程（４−２）と、該枠部材作製工程で作製された前記枠部材と前記板状の透明部材とを、前記接触部により相互の位置関係を固定した状態で、相互に固定する固定工程（４−３）と、を有する光スキャナパッケージの製造方法（図５）。

［８］
光により被走査面を走査する光走査装置であって、走査用の光を放射する光源装置（１００）と、揺動可能なミラーを有し、前記光源装置から放射される前記走査用の光（Ｌ０）を前記ミラーにより反射させる光スキャナパッケージ（１０）と、該光スキャナパッケージの前記ミラーを揺動させる揺動機構（３００）と、該揺動機構および前記光源装置を制御する制御手段（２００）と、を有し、前記光スキャナパッケージは、請求項１ないし６の何れか１項に記載のものであり、前記光源装置からの前記光（Ｌ０）を、前記光スキャナパッケージの前記透明部材を介して前記ミラーに照射し、前記ミラーによる反射光（Ｌ１）を、前記ミラーの揺動により走査する光走査装置（図６、図７）。

［９］
［８］記載の光走査装置を用い、反射光（Ｌ１）により被走査面（ＳＣ）を２次元的に走査して画像投射を行う画像投射装置であって、前記制御手段（２００）が、投射すべき画像に応じて光源装置（１００）を制御する画像投射装置（図６）。

［１０］
［９］記載の画像投射装置であって、前記光スキャナパッケージにより２次元的に走査される反射光（Ｌ１）で、マイクロレンズアレイ（８０）を前記被走査面として走査して画像投射を行い、該画像投射により形成される２次元画像の虚像（１２０）を形成する虚像結像光学系（９０）を有する画像投射装置。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上に説明した実施の各形態では、板状の透明部材を「平板ガラス」として説明したが、透明部材は、これに限らない。例えば「透明樹脂による透明部材」であることもできる。
上に説明した実施の各形態では、透明部材である平板ガラスがミラーを有するベース基板と非平行になっている。これは、上に説明したように、ミラーに入射する光が、透明平板の表裏面で反射されてノイズビームとなって、走査用の反射光にノイズとして作用するのを防止するためである。この目的のためには、ミラー面と透明平板とが非平行になっておればよく、例えば、ミラー部材のミラー面がベース基板に対して傾くように、ミラー部材を形成することによって、ミラー面が透明平板と非平行になるようにすることもできる。その場合にはベース基板と透明部材とが平行であってもよい。

また、透明部材は平板ガラスの如く平行平板状である必要はなく、上記の如く、ノイズビームの影響を防ぐことができ、偏向される光による走査が可能であれば、湾曲した板状であってもよく、光の出入する部分以外の形状は適宜である。

また、接触部も、上に挙げた例に限られるものではない。例えば、接触部１３１も１５Ａ１も「細長い形状」を有しているが、短い形状でもよいし、円形や多角形の形状でも「透明平板と枠部材の位置関係を固定できる」ものであれば自由に設定できる。

図３に示した接触部１３１Ｂは、枠部材１３Ｂの傾斜端面１３０Ｂの低い側の２隅に設けられているが、これを４隅に形成してもよいし、３つの隅部に形成してもよい。また、三角柱形状に限らず「鉤の手」状の形状でもよい。
図１および図２に示す実施の形態では、接触部は枠部材と透明平板の一方に凸部として形成されているが、接触部を枠部材と透明平板の双方に凸部として形成してもよく、あるいは、一方を凸部、他方を凹部として形成し、これら凸部と凹部とが係り合って、透明平板と枠部材の位置関係を固定するようにしてもよい。

また、光スキャナパッケージとして、上にはミラーによる反射光を２次元的に偏向させる場合を説明したが、これに限らず、反射光を１次元的に偏向走査させるものであってもよい。このような光スキャナパッケージは、例えば「バーコードリーダ」用の光スキャナとして用いることができる。

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 光スキャナパッケージ
１１ ベース基板
１１３ ミラー部材
ＭＬ ミラー
１３、１３Ａ、１３Ｂ 枠部材
１５、１５Ａ、１５Ｂ 透明平板（平板ガラス）
１３１、１５Ａ１、１３１Ｂ、１５Ｂ１ 接触部

特開２００６−２２１１７１号公報 特開２０１５− ４１０３９号公報

Claims (10)

1. 揺動可能なミラーにより光を反射させ、前記ミラーの揺動により反射光を走査する光スキャナパッケージであって、
   前記揺動可能なミラーを有するベース基板と、該ベース基板とともに前記ミラーを取り囲むカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材は、筒状の枠部材と、板状の透明部材とを有し、前記枠部材は、一方の開口を前記ベース基板により閉ざされ、前記枠部材の他方の開口は、前記透明部材により閉ざされ、前記透明部材と前記枠部材との位置関係を固定するための接触部が、前記透明部材および前記枠部材の少なくとも一方に形成され、前記透明部材と前記ミラーのミラー面とが非平行である光スキャナパッケージ。
2. 請求項１記載の光スキャナパッケージであって、
   前記筒状の枠部材の中心軸に対し、前記ベース基板は直交し、前記透明部材は斜めに傾くことにより、前記透明部材と前記ミラーのミラー面とが非平行となっている光スキャナパッケージ。
3. 請求項１または２記載の光スキャナパッケージであって、
   前記接触部が、前記枠部材および前記透明部材の少なくとも一方に形成された凸部である光スキャナパッケージ。
4. 請求項１または２記載の光スキャナパッケージであって、
   前記接触部が、前記枠部材に形成され、前記透明部材の板面に平行な独立した２方向において他方の変位を制限する袋部を有する凸部で構成される光スキャナパッケージ。
5. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の光スキャナパッケージであって、
   前記接触部が、前記枠部材に形成され、前記透明部材の板面に平行な独立した２方向において他方の変位を制限する凸部と、前記透明部材に形成され、前記凸部と接触しあう接触面形状とで構成される光スキャナパッケージ。
6. 請求項５記載の光スキャナパッケージであって、
   前記筒状の枠部材の中心軸に対し、前記ベース基板は直交し、前記透明部材は斜めに傾き、
   前記接触部は、前記枠部材の前記透明部材を固定される開口部の、前記中心軸を鉛直方向とするときに下方となる部分において形成された凸部と、前記透明平板の前記凸部に接触する端面形状とにより構成される光スキャナパッケージ。
7. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の光スキャナパッケージの製造方法であって、
   前記揺動ミラーを予め装備されたベース基板を用意するベース基板用意工程と、
   前記カバー部材を作製するカバー部材作製工程と、
   該カバー部材作製工程で作製された前記カバー部材を、前記ベース基板に固定して、該ベース基板と前記カバー部材とにより前記揺動ミラーを取り囲む囲繞工程と、を有し、
   前記カバー部材作製工程は、
   前記枠部材を作製する枠部材作製工程と、
   該枠部材作製工程で作製された前記枠部材と前記板状の透明部材とを、前記接触部により相互の位置関係を固定した状態で、相互に固定する固定工程と、を有する光スキャナパッケージの製造方法。
8. 光により被走査面を走査する光走査装置であって、
   走査用の光を放射する光源装置と、
   揺動可能なミラーを有し、前記光源装置から放射される前記走査用の光を前記ミラーにより反射させる光スキャナパッケージと、
   該光スキャナパッケージの前記ミラーを揺動させる揺動機構と、
   該揺動機構および前記光源装置を制御する制御手段と、を有し、
   前記光スキャナパッケージは、請求項１ないし６の何れか１項に記載のものであり、前記光源装置からの前記光を、前記光スキャナパッケージの前記透明部材を介して前記ミラーに照射し、前記ミラーによる反射光を、前記ミラーの揺動により走査する光走査装置。
9. 請求項８記載の光走査装置を用い、反射光により被走査面を２次元的に走査して画像投射を行う画像投射装置であって、
   前記制御手段が、投射すべき画像に応じて光源装置を制御する画像投射装置。
10. 請求項９記載の画像投射装置であって、
    前記光スキャナパッケージにより２次元的に走査される反射光で、マイクロレンズアレイを前記被走査面として走査して画像投射を行い、
    該画像投射により形成される２次元画像の虚像を形成する虚像結像光学系を有する画像投射装置。

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