JP4003552B2 - 光スキャナ、及びディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スキャナ、及びディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー光線を走査する光スキャナでは、レーザー光線の放射方向をサーボモータにより回転駆動されたポリゴンミラー（多角柱状の鏡）によって転向して、レーザー光線の走査を行っていた。しかし、この形態の光スキャナでは、ポリゴンミラーやサーボモータ、サーボモータの駆動回路などを具備する必要があるため、一般的に装置の構成が大掛かりになり、小型化が困難であるという問題点があった。
【０００３】
そこで、近年、例えば、特開平７−１９９０９９号公報に記載の光スキャナのように、平板状のミラーをねじりバネなどで支持してなるねじり振動系を圧電素子などによってねじり振動系のねじり方向に共振させ、ミラーをねじり方向に揺動することにより、レーザー光線を走査する共振型の光スキャナが開発されている。このような共振型の光スキャナでは、共振によってミラーに大きな傾きを与えることができるため、ポリゴンミラーやサーボモータを具備せずともレーザー光線を大きな範囲に渡って走査でき、小型化が容易であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、共振によってミラーを揺動すると、ミラーの傾きが変位する速度（角速度）は、正弦波状に変化する。即ち、揺動しているミラーの角速度は、ミラーの傾きがニュートラルな角度（つまり、傾きが０゜）からミラーの揺動方向が反転する角度に向かうに従って小さくなる一方、ミラーの傾きがミラーの揺動方向が反転する角度からニュートラルな角度に向かうに従って大きくなるのである。
【０００５】
このため、図１８に示すように、共振型の光スキャナでは、２次元走査の１つであるラスタ走査を行うと、副走査方向（図中縦方向）におけるレーザー光線の走査の軌跡が、副走査方向の両端部では間隔が狭く、密となる一方、副走査方向の中心部分では間隔が広く、疎になってしまうため、副走査方向の中心部分における分解能が低下するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、２次元走査において、共振を用いずとも、簡素な装置構成で副走査方向に大きな走査範囲を確保でき、又、良好な分解能を得ることが可能な光スキャナ、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の圧電素子とからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１の加算器が、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、圧電素子の１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方向において対向する固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
さらに、第３の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
さらに、第４の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
【０００８】
このような光スキャナによれば、てこの原理によって、支持部における駆動端の変位量が支持端にて拡大されるため、支持端に支持された放射部に大きな傾きを与えることができる。即ち、共振を用いずとも、簡素な装置構成で大きな走査範囲を確保できる。尚、「一端を該放射部を支持する支持端とする支持部」とあるが、支持部は、必ずしも支持端の先端部にて放射部を支持する必要はなく、先端部よりも駆動端寄りの部位にて放射部を支持しても良い（以下同様）。
【００１０】
さらに、このような光スキャナによれば、１対の支持部の各々における１対の板状部材が、所謂、平行リンクを構成しているため、１対の駆動部が、１対の板状部材のいずれか一方のみを変位方向に変位させたり、又、両方の板状部材を変位方向における互いに相反する向きに変位させることにより、１対の支持部を傾斜させることができる。尚、「開放端」は、「駆動端」に相当する（以下同様）。
【００１１】
さらに、このような光スキャナによれば、ねじり支持部をねじり方向に共振させて、放射部をねじり方向に揺動させることができるため、支持部の傾斜方向とねじり支持部のねじり方向とからなり２次元走査を行うことができる。
【００１２】
次に、請求項２記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁石と、該１対の磁石の各々と対向する１対のソレノイドとからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１の加算器が、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、ソレノイドの１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方向において対向する固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第３の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第４の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。但し、磁石は全て、同一の極をソレノイドに対面させて固定部材に設けられる。
次に、請求項３記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁性体と、該１対の磁性体の各々と対向する１対のソレノイドとからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１のダイオードが、第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第２のダイオードが、第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する一方で、第３のダイオードが、第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第４のダイオードが、第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する。
さらに、第１の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、ソレノイドの１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方法において対向する固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第３の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第４の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１，２記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。
次に、請求項４記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の第１の電極と、該１対の第１の電極の各々と対向する１対の第２の電極とからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１のダイオードが、第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第２のダイオードが、第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する一方で、第３のダイオードが、第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第４のダイオードが、第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する。
さらに、第１の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、第２の電極の１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方法において対向する固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
さらに、第３の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
さらに、第４の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１，２，３記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。
【００１３】
尚、請求項４記載の光スキャナでは、請求項５記載のように、第１，２の電極のうちの少なくとも一方が、互いに対面する部分に絶縁体を有すれば、第１，２電極同士が接触する程度に固定部材の接続端を変位させても、第１，２電極同士の短絡を防止できる。又、請求項６記載のように、固定部材が導体からなり、第１の電極を兼ねれば、駆動部をより簡素に構成できる。
ここで、第２の駆動信号の振幅が大きいと、１対の支持部が安定した速度で傾斜方向に傾斜するのに影響が出ることが考えられる。このため、請求項７記載のように、第２の駆動信号の振幅の最大値は、第１の駆動信号の振幅の最大値よりも小さく設定し、例えば、請求項８記載のように、第１の駆動信号の振幅の最大値の１０分の１以下とすることが望ましい。
また、光スキャナが光ビームを一定速度、且つ、周期的な走査軌跡を描くように走査するためには、第１の駆動信号は、請求項９記載のように、同一の波形を周期的に繰り返すように設定されることが望ましい。
【００１４】
ところで、放射部は、請求項１０記載のように、外部の光源から照射された光を反射するミラーからなり、該ミラーにより反射される反射光を光ビームとして用いても良い。
但し、この場合、支持部が大きく傾斜すると、ミラーが光源の光軸から外れてしまうことが考えられる。このため、ミラーの中心は、請求項１１記載のように、駆動端から支持端に向かう方向と直交し、且つ、支持部の中央を通過する軸上に位置していることが望ましい。つまり、支持部は、支持部の中央を通過する軸を支点に傾斜するため、ミラーの中心を上記のように配置すれば、支持部が大きく傾斜してもミラーの中心までもが支持部の傾斜方向にずれてしまうことがない。そして、ミラーの中心に光を照射するように光源を設定しさえすれば、支持部が大きく傾斜しても、ミラーが光源の光軸から外れてしまうことがない。
【００１５】
又、ミラーが光源の光軸から外れることがないことから、ミラーの面積を小さく設定でき、光スキャナをより小型に構成できる。
【００１７】
ところで、上記いずれの光スキャナも、請求項１２記載のように、少なくとも前記支持部と前記固定部材とは、単一の導体板から一体に形成されていることが望ましい。
このように構成された光スキャナでは、単一の導体板に屈曲加工などを施すだけで、支持部と固定部材とを構成できるため、光スキャナの製造工程を簡略化できる。尚、導体板としては、例えば、請求項１３記載のように、ベリリウム銅もしくはステンレス鋼もしくはリン青銅を用いれば良い。
【００１８】
次に、請求項１４記載のディスプレイ装置では、変調手段が、光ビームの強度を変調する。そして、制御手段が、請求項１乃至請求項１３いずれか記載の光スキャナを駆動すると共に、画像データに応じて変調手段を制御する。
このようなディスプレイ装置によれば、光ビームを走査して像を形成するため、例えば、液晶ディスプレイ装置のように、多数の表示素子を備える必要がない。即ち、簡素な構成からなり、小型化が容易なディスプレイ装置を提供できる。
【００１９】
又、従来のディスプレイ装置のように、スクリーン上に像を投影するのに焦点を合わせる必要がなく、光スキャナからスクリーンまでの距離をどのように設定しても、はっきりとした像を投影できる。
ここで、ディスプレイ装置は、請求項１５記載のように、光ビームを集光する集光手段を備えていても良い。
【００２０】
この場合、集光手段が、走査された光ビームを集光するため、集光手段によって光ビームの走査範囲を人間の瞳の範囲内に縮小させることにより、直接、網膜にて像を形成できる。このため、近視、遠視、弱視の人でも鮮明な映像を見ることができる。又、使用者が見ている景色に光ビームによる像を重ね合わせることもできる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１は、本実施形態の光スキャナ１００の全体構成を示す斜視図、図２は、その分解図である。
【００３４】
図１，２に示すように、光スキャナ１００は、光源からの光を反射する平板状のミラー１と、ミラー１を支持すると共に、ミラー１の転向を行う可動部２と、可動部２が載置されるベース７と、可動部２をベース７に固定するカバー８とから構成されている。
【００３５】
尚、ミラー１は、１辺が２ｍｍからなる正方形の平面形状を有した厚さ０．３ｍｍのガラス板からなり、その表面には、入射光を反射する反射膜がコーティングされている。
次に、ベース７は、絶縁性の樹脂もしくはセラミックからなり、扁平な四角柱に成形されている。ここで、ベース７の上面における互いに向かい合う２対の辺のうちの１対は、当該ベース７の厚み方向に隆起されている。そして、この１対の辺の各々の両端には、可動部２を載置する際の位置決めに用いる溝１１と、内壁に雌ネジを有したネジ穴１２とが、ネジ穴１２を辺の端側に位置させて互いに隣り合って形成されている。
【００３６】
又、カバー８は、ベース７と同様に絶縁性の樹脂もしくはセラミックからなり、四角形の枠状に成形されている。尚、カバー８の各辺の端部には、当該カバー８をベース７に固定するためのネジであるスクリュー９を挿通する挿通孔１３が形成されている。
【００３７】
そして、可動部２は、ミラー１と合同な平面形状を有し、片面にミラー１が接着される平板状のミラー接着部３と、ミラー接着部３をミラー接着部３の外周縁に沿って囲繞し、ベース７の厚み方向に立設された長方形の枠からなると共に、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材４により、ミラー接着部３を枠内における立設方向の両端から支持するねじり支持部５と、ねじり支持部５と同様に、ベース７の厚み方向に立設されると共に、ねじり支持部５を互いに挟むように配列され、上端にねじり支持部５が連結された１対の支持部６ａ，６ｂと、支持部６ａの下端から、支持部６ａに対して垂直な方向（ベース７の厚み方向に垂直な方向）に互いに離隔するように延設された長尺状の固定部材１０ａ，１０ｂと、支持部６ｂの下端から、支持部６ｂに対して垂直な方向に互いに離隔するように延設された長尺状の固定部材１０ｃ，１０ｄとから構成されている。
【００３８】
尚、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのうち、ねじり支持部５や１対の支持部６ａ，６ｂを挟んで一方の側には、固定部材１０ａ，１０ｃが配置され、又、他方の側には、固定部材１０ｂ，１０ｄが配置されている。
そして、ミラー１は、反射面を固定部材１０ａ，１０ｃの延設方向に向けてミラー接着部３に接着されている。
【００３９】
又、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの各々には、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと合同な平面形状を有するように成形された圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ接着剤（例えば、エポキシ系接着剤など）により接着され、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと共に、所謂、圧電ユニモルフを構成している。但し、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは全て、負極側の電極を固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに向けて接着されている。そして、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄはそれぞれ、ベース７の溝１１に載置されたのち、その上方からカバー８がベース７に固定されることにより、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと共にベース７とカバー８との間に挟持される。
【００４０】
ここで、図３は、成形前の可動部２の平面図である。
図３に示すように、可動部２は、厚さ５０μｍのベリリウム銅板から、ねじり支持部５と、ねじり支持部５の長手方向の両辺に沿った互いに平行な１対の長尺状の腕部１５，１６とが一体に打ち抜かれて形成されている。但し、腕部１５，１６は、ねじり支持部５の長手方向の４倍程度の長さを有し、ねじり支持部５が、腕部１５，１６の長手方向の中央から腕部１５，１６の長手方向の長さの１／４程度の距離だけ図中左方向にずれた位置に形成されている。又、ねじり支持部５の軸状部材４は、腕部１５，１６のそれぞれから等距離な位置に、腕部１５，１６に対して平行な向きで形成されている。更に、ミラー接着部３は、当該ミラー接着部３の中心が、軸状部材４の軸線と、ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線と直交する軸線との交点に位置するように形成されている。
【００４１】
そして、腕部１５，１６を長手方向に略４等分する図中の各線のうち（破線及び一点鎖線）の両端の一点鎖線に沿って、腕部１５，１６を図面手前側に直角に屈曲したのち、腕部１５，１６を長手方向の中央部の図中破線に沿って、図面奥側に直角に屈曲することにより、支持部６ａ，６ｂと固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとがそれぞれ形成される。尚、支持部６ａ，６ｂは、腕部１５，１６の長手方向の中央の部位がコの字状に屈曲されてなるため、腕部１５，１６の部材が互いに平行に配置され、所謂、平行リンクを形成している。
【００４２】
以下、光スキャナ１００の駆動方法と可動部２の動作について詳述する。
まず、図４を用いて、圧電素子１４ａ，１４ｂと支持部６ａとの動作を説明する。但し、図４は、可動部２の動作を説明するために必要な構成のみを抽出して示した説明図である。又、支持部６ｂも支持部６ａと同様に動作するため、ここでは説明を省略する。
【００４３】
図４に示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂに電圧を印加する電源のグランドを可動部２に接続し、圧電素子１４ａの上面の電極（以下、単に「電極」という。）に正の電圧を印加すると、圧電素子１４ａが固定部材１０ａの面に沿った方向に収縮し、固定部材１０ａの両端が図中上方に撓もうとする。ここで、固定部材１０ａの先端部は、ベース７及びカバー８に固定されているため、固定部材１０ａにおける支持部６ａとの連結端のみが図中上方に変位する。
【００４４】
又、その一方で圧電素子１４ｂの電極に負の電圧を印加すると、圧電素子１４ｂが固定部材１０ｂの面に沿った方向に伸長し、固定部材１０ｂの両端が図中下方に撓もうとする。ここで、固定部材１０ｂの先端部は、固定部材１０ａの先端部と同様、ベース７及びカバー８に固定されているため、固定部材１０ｂにおける支持部６ａとの連結端のみが図中下方へ変位する。
【００４５】
そして、固定部材１０ａ，１０ｂと支持部６ａとの各連結端が上記のように変位することによって、平行リンクを構成する支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。
又、圧電素子１４ａ，１４ｂの電極のそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加すると、支持部６ａと固定部材１０ａとの連結端が図中下方に変位し、固定部材１０ｂと支持部６ａの連結端が図中上方へ変位するため、支持部６ａの上端は、固定部材１０ａの方へ傾斜する（図示せず）。
【００４６】
以上のように圧電素子１４ａ，１４ｂと固定部材１０ａ，１０ｂとが動作することにより支持部６ａが傾斜運動する。又、圧電素子１４ａ，１４ｂに印加する電圧を変化させることで支持部６ａの傾斜量を制御できる。
次に、図５は、可動部２の傾斜運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、可動部２の固定部材１０ａ，１０ｃに設けられた圧電素子１４ａ，１４ｃの電極にそれぞれ正の電圧（ここでは＋２０Ｖ）を印加し、又、固定部材１０ｂ，１０ｄに設けられた圧電素子１４ｂ，１４ｄの電極にそれぞれ負の電圧（ここでは−２０Ｖ）を印加すると、支持部６ａ，６ｂの上端は共に、固定部材１０ｂ，１０ｄの延設方向に傾斜する。
【００４８】
このとき、ねじり支持部５は、当該ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線に直交する向きの軸ｉを軸にして、当該ねじり支持部５の上端が、固定部材１０ｂ，１０ｄの延設方向に傾斜する。
そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加することにより、支持部６ａ，６ｂの上端は共に、上記とは逆向き（固定部材１０ａ，１０ｃの延設方向）に傾斜する（図示せず）。
【００４９】
このとき、ねじり支持部５は、軸ｉを軸にして、当該ねじり支持部５の上端が、固定部材の１０ａ，１０ｃの延設方向に傾斜する。
以上のような傾斜運動をすることにより、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図５（ｂ）のように図中縦方向に走査する。
【００５０】
続いて、図６は、可動部２のねじり運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
図６（ａ）に示すように、可動部２の圧電素子１４ａ，１４ｂにそれぞれ、＋２Ｖ、−２Ｖの電圧を印加することにより、支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。一方、可動部２の圧電素子１４ｃ、１４ｄにそれぞれ、−２Ｖ、＋２Ｖの電圧を印加することにより、支持部材６ｂの上端は、固定部材１０ｃの方へ傾斜する。
【００５１】
このとき、支持部６ａ，６ｂの上端は、互いに相反する向きに傾斜するため、ねじり支持部５は、軸状部材４の軸線ｊを軸にして、図面手前方向にねじり運動する。
そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加することにより、支持部６ａ，６ｂの上端はそれぞれ、上記とは逆向きに傾斜するため、ねじり支持部５は、軸ｊを軸にして、上記とは逆方向（図面奥方向）にねじり運動する（図示せず）。
【００５２】
以上のようなねじり運動をすることにより、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図６（ｂ）のように図中横方向に走査する。
ここで、図７に、光スキャナ１００の駆動回路の構成図を示す。
図７に示すように駆動回路２０は、正弦波からなる電圧信号（以下、「正弦波信号」という。）を発生する発振器２１ａと、ノコギリ波からなる電圧信号（以下、「ノコギリ波信号」という。）を発生する発振器２１ｂと、発振器２１ａ，２１ｂの正弦波信号及びノコギリ波信号を加算し、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄへの駆動信号を生成する加算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、加算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの出力をそれぞれ増幅するアンプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとから構成されている。
【００５３】
尚、正弦波信号は、０Ｖを中心に振動し、正の方向及び負の方向における電圧のピーク値がそれぞれ２Ｖ、−２Ｖ（ピーク間電圧が４Ｖ）に設定されている。但し、正弦波信号の周波数は、ミラー接着部３に接着されたミラー１がねじり支持部５のねじり方向において共振する周波数（数十ｋＨｚ）に一致するようにされている。
【００５４】
又、ノコギリ波信号は、０Ｖを中心に振動し、正の方向及び負の方向における電圧のピーク値が２０Ｖ、−２０Ｖ（ピーク間電圧４０Ｖ）に設定されている。尚、ノコギリ波信号は、立ち下がりにおける電圧の勾配が、立ち上がりにおける電圧の勾配に比べて急にされている。又、ノコギリ波信号の周波数は、数十Ｈｚに設定されている。
【００５５】
そして、加算器２２ａは、発振器２１ａの極性を逆転した正弦波信号と発振器２１ｂのノコギリ波信号とを加算し、その加算信号（つまり、駆動信号）をアンプ２３ａを介して圧電素子１４ｃに供給するようにされている。
又、加算器２２ｂは、正弦波信号とノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｂを介して圧電素子１４ａに供給するようにされている。
【００５６】
又、加算器２２ｃは、正弦波信号と極性を逆転したノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｃを介して圧電素子１４ｄに供給するようにされている。
又、加算器２２ｄは、極性を逆転した正弦波信号と極性を逆転したノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｄを介して圧電素子１４ｂに供給するようにされている。
【００５７】
このように構成された駆動回路２０によって、ノコギリ波信号に正弦波信号が重畳された４種類の駆動信号が生成され、ねじり支持部５にノコギリ波信号に従った周期的な傾斜運動と正弦波信号に従った周期的なねじり運動とを発生させる。尚、図８（ａ）に示すように、これら４種類の駆動信号のうち、圧電素子１４ａ，１４ｃへの駆動信号と圧電素子１４ｂ，１４ｄへの駆動信号とでは、ノコギリ波信号成分の極性が互いに相反し、又、圧電素子１４ａ，１４ｄへの駆動信号と圧電素子１４ｂ，１４ｃへの駆動信号とでは、正弦波信号成分の極性が互いに相反している。
【００５８】
そして、この結果、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図８（ｂ）に示すようにラスタ走査する。
以上のように構成された本実施形態の光スキャナ１００によれば、てこの原理によって、支持部６ａ，６ｂと固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの連結端における変位量が支持部６ａ，６ｂの上端にて拡大されるため、支持部６ａ，６ｂの上端にて支持されたねじり支持部５に大きな傾きを与えることができる。即ち、共振を用いずとも、ミラー１に大きな傾きを与えることができるため、簡素な装置構成でありながらも、副走査方向に大きな走査範囲を確保できる。
【００５９】
又、ミラー接着部３の中心が、軸状部材４の軸線（つまり、軸ｊ）と、ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線と直交する軸線（つまり、軸ｉ）との交点に位置しているため、このミラー接着部３に接着されたミラー１は、ねじり支持部５が大きく傾斜しても、当該ミラー１の中心までもが傾斜方向にずれてしまうことがない。このため、ミラー１の中心に光を照射するように光源を設定しさえすれば、ねじり支持部５が大きく傾斜してもミラー１が光源の光軸から外れてしまうことがない。即ち、ミラー１の面積を小さく設定できるため、光スキャナ１００を小型に構成できる。
【００６０】
又、電圧の大きさが時間に対して一定の割合で変化するノコギリ波信号を圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに供給しているため、時間に対するねじり支持部５の傾斜量の変化の割合を略一定にすることができる。即ち、ミラー１の傾斜量も時間に対して一定の割合で変化させることができるため、ミラー１に反射された反射光を一定速度で走査することができる。従って、ラスタ走査を行っても、走査の軌跡の副走査方向の間隔を均一にできるため、従来装置のように、副走査方向の中心部分における分解能の低下を招くことを防止できる。
【００６１】
更に、ねじり支持部５によって、ミラー１をねじり支持部５のねじり方向に揺動可能に支持すると共に、ねじり支持部５を、ミラー接着部３に接着されたミラー１がねじり支持部５のねじり方向において共振する周波数を有した正弦波信号によりねじり方向にねじるため、共振によってミラー１を大きく揺動させることができる。尚、正弦波信号の振幅の最大値は、ノコギリ波信号の振幅の最大値の１０分の１に設定されているため、ねじり支持部５が安定した速度で傾斜するのに影響が出ることを防止できる。
【００６２】
そして、ノコギリ波信号及び正弦波信号は、同一の波形を周期的に繰り返すように設定されているため、光スキャナ１００は、周期的な走査軌跡を描くことができる。
又、可動部２は、全ての構成要素が、同一のベリリウム銅板を屈曲加工などを施すだけで一体に形成されているため、手間を掛けずに製造できる。
【００６３】
尚、本実施形態の光スキャナ１００では、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに代えて、図１２に示す電磁アクチュエータ４０を用いて、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。但し、ここでは、支持部６ａと電磁アクチュエータ４０との動作についてのみ説明するが、支持部６ｂも同様に動作する（以下、同様）。
【００６４】
図１２に示すように、電磁アクチュエータ４０は、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端近傍の底面に接着された磁石４１ａ，４１ｂと、磁石４１ａ，４１ｂと対向するように固定部材１０ａ，１０ｂの底面の下方に配置されたソレノイド４２ａ，４２ｂとから構成されている。尚、磁石４１ａ，４１ｂはＮ極側を固定部材１０ａ，１０ｂの底面に接着され、Ｓ極側をソレノイド４２ａ，４２ｂに対面させている。
【００６５】
このように構成された電磁アクチュエータ４０では、例えば、ソレノイド４２ａにおける磁石４１ａと対面している側をＳ極、ソレノイド４２ｂにおける磁石４１ｂと対面している側をＮ極に設定すると、磁石４１ａが反発すると共に、磁石４１ｂが吸引され、固定部材１０ａの連結端が図中上方に、又、固定部材１０ｂの連結端が図中下方に変位するため、支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。
【００６６】
又、上記とは逆の極性を有するようにソレノイド４２ａ，４２ｂを設定すると、支持部６ａの上端は、固定部材１０ａの方へ傾斜する（図示せず）。
このような電磁アクチュエータ４０を用いても、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
又、光スキャナ１００では、図１３に示す電磁アクチュエータ５０を用いてねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。
尚、電磁アクチュエータ５０は、上記電磁アクチュエータ４０の磁石４１ａ，４１ｂを鉄やニッケルなどの磁性体５１ａ，５１ｂに代えただけで、他の構成は電磁アクチュエータ４０と全く同様である。
【００６８】
図１３に示すように、この電磁アクチュエータ５０では、ソレノイド４２ａ，４２ｂの電磁力は吸引力として磁性体５１ａ，５１ｂに作用するため、ソレノイド４２ａ，４２ｂを交互にＯＮして、磁性体５１ａ，５１ｂを交互に吸引することにより、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端を交互に下方向に変位させ、支持部６ａを固定部材１０ａや固定部材１０ｂの方へ傾斜運動させる。
【００６９】
尚、この電磁アクチュエータ５０を用いた場合、吸引力のみによって支持部６ａ，６ｂを傾斜させるため、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動と周期的なねじり運動を発生させるには、上述の駆動回路２０に代えて、図１１に示す駆動回路３０を用いる。
【００７０】
この駆動回路３０は、駆動回路２０で用いた発振器２１ａ，２１ｂと、発振器２１ａ，２１ｂからの正弦波信号及びノコギリ波信号を半波整流するダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにより半波整流された正弦波信号及びノコギリ波信号を加算して、駆動信号を生成する加算器３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとから構成されている。
【００７１】
尚、ダイオード３２ａ，３２ｄはそれぞれ、アノード側を発振器２１ａ，２１ｂに接続され、正弦波信号及びノコギリ波信号を正のサイクルのみに半波整流するようにされている。又、ダイオード３２ｂ，３２ｃはそれぞれ、カソード側を発振器２１ａ，２１ｂに接続され、正弦波信号及びノコギリ波信号を負のサイクルのみに半波整流するようにされている。
【００７２】
そして、加算器３３ａは、ダイオード３２ａによって正のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｃによって負のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｃの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｃに供給するようにされている。
【００７３】
又、加算器３３ｂは、ダイオード３２ｂによって負のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｃによって負のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ａの底面の下方に設置されたソレノイド４２ａに供給するようにされている。
【００７４】
又、加算器３３ｃは、ダイオード３２ａによって正のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｄによって正のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｂの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｂに供給するようにされている。
【００７５】
又、加算器３３ｄは、ダイオード３２ｂによって負のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｄによって正のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｄの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｄに供給するようにされている。
【００７６】
このような駆動回路３０では、ソレノイド４２ａ，４２ｃとソレノイド４２ｂ、４２ｄとに交互にノコギリ波信号を与えると共に、ソレノイド４２ａ，４２ｄとソレノイド４２ｂ，４２ｃとに交互に正弦波信号を与えるため、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動と周期的なねじり運動とを発生させることができる。そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄや電磁アクチュエータ４０を駆動回路２０で駆動した場合と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
又、本実施形態の光スキャナ１００では、図１４に示す静電アクチュエータ６０を用いて、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。
この静電アクチュエータ６０は、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端近傍の底面と対向するように配置された電極６１ａ，６１ｂから構成されている。但し、固定部材１０ａ，１０ｂは、電極６１ａ，６１ｂに電圧を印加する電源のグランドに接続されている。又、固定部材１０ａ，１０ｂの底面と対面する電極６１ａ，６１ｂの面にはそれぞれ、絶縁体からなる絶縁膜６２ａ，６２ｂが設けられている。
【００７８】
このように構成された静電アクチュエータ６０では、電極６１ａ，６１ｂに正又は負の電圧を交互に印加することにより発生する静電気力によって固定部材１０ａ，１０ｂを吸引する。
尚、電極６１ａ，６１ｂには、絶縁膜６２ａ，６２ｂが設けられているため、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端の変位量が過大になり、固定部材１０ａ，１０ｂの底面が電極６１ａ，６１ｂに接触しても、固定部材１０ａ，１０ｂと電極６１ａ，６１ｂとが短絡することを防止できる。
【００７９】
尚、この静電アクチュエータ６０によって、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動やねじり運動を発生させるには、上述の駆動回路３０を用いる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
【００８０】
本実施形態は、第１実施形態の光スキャナ１００をディスプレイ装置に適用したものである。
ここで、図９は、本実施形態のディスプレイ装置２００の構成を示す説明図である。
【００８１】
図９に示すように、ディスプレイ装置２００は、第１実施形態の光スキャナ１００と、レーザー素子を備え、レーザー光線を光スキャナ１００のミラー１に放射する光源１０１と、ＡＯＭ（Acoust Optic Modulator）やＥＯＭ（Electro-Optic effect Modulator）などの光変調素子を備え、光源１０１から放射されたレーザー光線の強度を変調する光変調装置１０２と、駆動回路２０を有して光スキャナ１００を駆動すると共に、画像データに基づいて、光変調装置１０２の変調処理を制御する制御装置１０３と、光スキャナ１００によって走査されたレーザー光線を投影する平板状のスクリーン１０４とから構成されている。
【００８２】
このように構成されたディスプレイ装置２００では、制御装置１０３が、光変調装置１０２を制御して、スクリーン１０４上に投影する画像データに基づいた強度のレーザー光線を変調させると共に、光スキャナ１００を駆動して、変調されたレーザー光線をスクリーン１０４上にラスタ走査させる。
【００８３】
以上のように、本実施形態のディスプレイ装置２００は、レーザー光線を走査してスクリーン１０４上に像を形成するため、例えば、液晶ディスプレイ装置のように、多数の表示素子を備える必要がない。即ち、簡素な構成からなり、小型化が容易なディスプレイ装置を提供できる。
【００８４】
又、従来のディスプレイ装置のように、スクリーン１０４上に像を投影するのに焦点を合わせる必要がないので、光スキャナ１００からスクリーン１０４までの距離をどのように設定しても、はっきりとした像を投影できる。
又、スクリーンの投影面が曲面からなっていても、像を形成できる。
［第３実施形態］
続いて、第３実施形態について説明する。
【００８５】
本実施形態は、第１実施形態の光スキャナ１００を第２実施形態とは異なるディスプレイ装置に適用したものである。尚、本実施形態のディスプレイ装置は、第２実施形態のディスプレイ装置２００とは構成が一部異なるだけである。従って、ディスプレイ装置２００と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる構成要素についてのみ詳述する。
【００８６】
ここで、図１０は、本実施形態のディスプレイ装置の構成を示す説明図である。
図１０に示すように、ディスプレイ装置３００は、第２実施形態のディスプレイ装置２００のスクリーン１０４に代えて、レーザー光線を集光する集光レンズ１０５を備えている。
【００８７】
このように構成されたディスプレイ装置３００では、集光レンズ１０５上に形成された像は、集光レンズ１０５によって反転され、焦点にて１点に集光されたのち発散する。
このため、集光レンズ１０５の焦点に肉眼の瞳を配置すれば、像は、網膜に投影される。
【００８８】
従って、本実施形態のディスプレイ装置３００によれば、レーザー光線の走査範囲を人間の瞳の範囲内に縮小して、直接、網膜に像を形成できるため、近視、遠視、弱視の人でも鮮明な映像を見ることができる。
又、使用者が見ている景色にレーザー光線による像を重ね合わせることもできる。
【００８９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、光スキャナ１００の可動部２は、ミラー１を軸状部材４によってねじり方向に揺動可能に支持していたが、１次元走査のみを行う光スキャナの場合には、図１５に示す光スキャナ４００の可動部７０のように、１対の支持部７１ａ，７１ｂ間に平板状のミラー接着部７２が１対の支持部７１ａ，７１ｂと一体に形成され、このミラー接着部７２にミラー７３が接着されていても良い。
【００９０】
このような光スキャナ４００では、ミラー７３がねじり方向に揺動しないため、ミラー７３に反射された反射光をミラー接着部７３の傾斜方向のみに一次元走査させることができる。
又、上記実施形態では、可動部２を製造する際、図１６，１７に示すように、腕部１５，１６における屈曲加工を施す部位（以下、「屈曲部位」という。）にポリイミドヒンジ８１や打ち抜き孔８２を形成すると良い。
【００９１】
このような加工を腕部１５，１６に施せば、腕部１５，１６における屈曲部位の剛性を小さくできるため、容易に屈曲加工ができる上、支持部６ａ，６ｂやねじり支持部５の傾斜量を大きくできる。
尚、ポリイミドヒンジ８１を形成するには、半導体製造に利用されている工程を適用すれば良い。即ち、まず、シリコンやガラスなどからなる基板にフォトレジストをスピンコートしたのち、このフォトレジストによって、屈曲加工前の可動部２を基板に貼り付ける。次いで、可動部２の屈曲部位にエッチング処理を施して、可動部２を屈曲部位にて分離すると共に、可動部２の全面にポリイミドを塗布して熱硬化させる。続いて、可動部２の全面にフォトレジストを塗布して熱硬化させたのち、屈曲部位のみをマスクしてフォトレジスタを露光し、屈曲部位のみにフォトレジスタを残す。そして、エッチング加工によって、可動部２の屈曲部位以外に塗布されたポリイミドを除去したのち、有機溶剤などによって、屈曲部位に残されたフォトレジスタを除去すると共に、基板に塗布されたフォトレジストも除去して可動部２を基板から分離し、ポリイミドヒンジ８１が形成された可動部２を完成する。
【００９２】
又、上記実施形態では、ねじり支持部５を傾斜運動させるのにノコギリ波信号を用いたが、三角波からなる電圧信号を用いても良い。
又、上記実施形態では、ねじり支持部５をねじり運動させるのに正弦波信号を用いたが、共振周波数を有する矩形波からなる電圧信号を用いても良い。
【００９３】
又、上記実施形態では、光スキャナ１００は、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの全てに圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが接着され、全ての固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの連結端を変位させてねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させていたが、固定部材１０ａ，１０ｃもしくは固定部材１０ｂ、１０ｄにのみ圧電素子を設け、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。但し、この場合、支持部６ａ，６ｂを傾斜させる力が減少するため、圧電素子に印加する電圧の振幅を大きく設定することが望ましい。
【００９４】
又、上記実施形態では、可動部２は、ベリリウム銅からなっていたが、例えば、ステンレス鋼やリン青銅などの弾性を有した導体板からなっていても良い。
又、上記実施形態では、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに接着して圧電ユニモルフを構成しているが、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにゾルゲル法やスパッタ法などの加工を施して圧電ユニモルフを構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光スキャナ１００の全体構成を示す斜視図である。
【図２】光スキャナ１００の分解図である。
【図３】成形前の可動部２の平面図である。
【図４】圧電素子１４ａ，１４ｂと支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図５】可動部２の傾斜運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【図６】可動部２のねじり運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【図７】光スキャナ１００の駆動回路２０の構成図である。
【図８】駆動回路２０の駆動信号の波形と、光スキャナ１００の走査軌跡とを示す説明図である。
【図９】第２実施形態におけるディスプレイ装置２００の構成図である。
【図１０】第３実施形態におけるディスプレイ装置３００の構成図である。
【図１１】駆動回路３０の構成図である。
【図１２】電磁アクチュエータ４０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１３】電磁アクチュエータ５０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１４】静電アクチュエータ６０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１５】光スキャナ４００の全体構成を示す斜視図である。
【図１６】腕部１５，１６にポリイミドヒンジ８１を形成された成形前の可動部２の平面図である。
【図１７】腕部１５，１６に打ち抜き孔８２が形成された成形前の可動部２の平面図である。
【図１８】従来の光スキャナによるラスタ走査の軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
１，７３…ミラー、 ２，７０…可動部、 ３，７２…ミラー接着部、 ４…軸状部材、 ５…ねじり支持部、 ６ａ，６ｂ，７１ａ，７１ｂ…支持部、 ７…ベース、 ８…カバー、 ９…スクリュー、 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…固定部材、 １３…挿通孔、 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…圧電素子、 １５，１６…腕部、 ２０，３０…駆動回路、 ２１ａ，２１ｂ…発振器、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…加算器、 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…アンプ、 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…ダイオード、 ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…加算器、 ４０，５０…電磁アクチュエータ、 ４１ａ，４１ｂ…磁石、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…ソレノイド、 ５１ａ，５１ｂ…磁性体、 ６０…静電アクチュエータ、 ６１ａ，６１ｂ…電極、 ６２ａ，６２ｂ…絶縁膜、 ８１…ポリイミドヒンジ、 ８２…打ち抜き孔、 １００，４００…光スキャナ、 １０１…光源、 １０２…光変調装置、 １０３…制御装置、 １０４…スクリーン、 １０５…集光レンズ、 ２００，３００…ディスプレイ装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スキャナ、及びディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー光線を走査する光スキャナでは、レーザー光線の放射方向をサーボモータにより回転駆動されたポリゴンミラー（多角柱状の鏡）によって転向して、レーザー光線の走査を行っていた。しかし、この形態の光スキャナでは、ポリゴンミラーやサーボモータ、サーボモータの駆動回路などを具備する必要があるため、一般的に装置の構成が大掛かりになり、小型化が困難であるという問題点があった。
【０００３】
そこで、近年、例えば、特開平７−１９９０９９号公報に記載の光スキャナのように、平板状のミラーをねじりバネなどで支持してなるねじり振動系を圧電素子などによってねじり振動系のねじり方向に共振させ、ミラーをねじり方向に揺動することにより、レーザー光線を走査する共振型の光スキャナが開発されている。このような共振型の光スキャナでは、共振によってミラーに大きな傾きを与えることができるため、ポリゴンミラーやサーボモータを具備せずともレーザー光線を大きな範囲に渡って走査でき、小型化が容易であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、共振によってミラーを揺動すると、ミラーの傾きが変位する速度（角速度）は、正弦波状に変化する。即ち、揺動しているミラーの角速度は、ミラーの傾きがニュートラルな角度（つまり、傾きが０゜）からミラーの揺動方向が反転する角度に向かうに従って小さくなる一方、ミラーの傾きがミラーの揺動方向が反転する角度からニュートラルな角度に向かうに従って大きくなるのである。
【０００５】
このため、図１８に示すように、共振型の光スキャナでは、２次元走査の１つであるラスタ走査を行うと、副走査方向（図中縦方向）におけるレーザー光線の走査の軌跡が、副走査方向の両端部では間隔が狭く、密となる一方、副走査方向の中心部分では間隔が広く、疎になってしまうため、副走査方向の中心部分における分解能が低下するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、２次元走査において、共振を用いずとも、簡素な装置構成で副走査方向に大きな走査範囲を確保でき、又、良好な分解能を得ることが可能な光スキャナ、ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の圧電素子とからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１の加算器が、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、圧電素子の１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方向において対向する固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
さらに、第３の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
さらに、第４の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する圧電素子が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた圧電素子に供給する。
【０００８】
このような光スキャナによれば、てこの原理によって、支持部における駆動端の変位量が支持端にて拡大されるため、支持端に支持された放射部に大きな傾きを与えることができる。即ち、共振を用いずとも、簡素な装置構成で大きな走査範囲を確保できる。尚、「一端を該放射部を支持する支持端とする支持部」とあるが、支持部は、必ずしも支持端の先端部にて放射部を支持する必要はなく、先端部よりも駆動端寄りの部位にて放射部を支持しても良い（以下同様）。
【００１０】
さらに、このような光スキャナによれば、１対の支持部の各々における１対の板状部材が、所謂、平行リンクを構成しているため、１対の駆動部が、１対の板状部材のいずれか一方のみを変位方向に変位させたり、又、両方の板状部材を変位方向における互いに相反する向きに変位させることにより、１対の支持部を傾斜させることができる。尚、「開放端」は、「駆動端」に相当する（以下同様）。
【００１１】
さらに、このような光スキャナによれば、ねじり支持部をねじり方向に共振させて、放射部をねじり方向に揺動させることができるため、支持部の傾斜方向とねじり支持部のねじり方向とからなり２次元走査を行うことができる。
【００１２】
次に、請求項２記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁石と、該１対の磁石の各々と対向する１対のソレノイドとからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１の加算器が、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、ソレノイドの１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方向において対向する固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第３の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第４の加算器が、極性を逆転した第１の駆動信号と、極性を逆転した第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁石が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁石と対向するソレノイドに供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。但し、磁石は全て、同一の極をソレノイドに対面させて固定部材に設けられる。
次に、請求項３記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁性体と、該１対の磁性体の各々と対向する１対のソレノイドとからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１のダイオードが、第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第２のダイオードが、第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する一方で、第３のダイオードが、第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第４のダイオードが、第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する。
さらに、第１の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、ソレノイドの１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方法において対向する固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第３の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
さらに、第４の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給するソレノイドと対向する磁性体が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた磁性体と対向するソレノイドに供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１，２記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。
次に、請求項４記載の光スキャナでは、１対の駆動部が、１対の支持部における支持端とは反対側の駆動端をそれぞれ変位させることにより、支持端にて支持された放射部の光ビームの放射方向を変位させる。
ここで、１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなっている。
又、１対の駆動部はそれぞれ、１対の板状部材における開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の第１の電極と、該１対の第１の電極の各々と対向する１対の第２の電極とからなっている。
又、放射部は、１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持されている。
又、ねじり支持部は、１対の支持部の各々に連結端側で支持されている。
そして、第１のダイオードが、第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第２のダイオードが、第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する一方で、第３のダイオードが、第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流し、第４のダイオードが、第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する。
さらに、第１の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、第２の電極の１つに供給する。
さらに、第２の加算器が、第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と１対の支持部の配列方法において対向する固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
さらに、第３の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、第２の加算器が第２の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
さらに、第４の加算器が、第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第１の駆動信号と、第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、第１の加算器が第１の加算信号を供給する第２の電極と対向する第１の電極が設けられた固定部材と対になっている固定部材に設けられた第１の電極と対向する第２の電極に供給する。
このような光スキャナによれば、請求項１，２，３記載の光スキャナと同様の効果を得ることができる。
【００１３】
尚、請求項４記載の光スキャナでは、請求項５記載のように、第１，２の電極のうちの少なくとも一方が、互いに対面する部分に絶縁体を有すれば、第１，２電極同士が接触する程度に固定部材の接続端を変位させても、第１，２電極同士の短絡を防止できる。又、請求項６記載のように、固定部材が導体からなり、第１の電極を兼ねれば、駆動部をより簡素に構成できる。
ここで、第２の駆動信号の振幅が大きいと、１対の支持部が安定した速度で傾斜方向に傾斜するのに影響が出ることが考えられる。このため、請求項７記載のように、第２の駆動信号の振幅の最大値は、第１の駆動信号の振幅の最大値よりも小さく設定し、例えば、請求項８記載のように、第１の駆動信号の振幅の最大値の１０分の１以下とすることが望ましい。
また、光スキャナが光ビームを一定速度、且つ、周期的な走査軌跡を描くように走査するためには、第１の駆動信号は、請求項９記載のように、同一の波形を周期的に繰り返すように設定されることが望ましい。
【００１４】
ところで、放射部は、請求項１０記載のように、外部の光源から照射された光を反射するミラーからなり、該ミラーにより反射される反射光を光ビームとして用いても良い。
但し、この場合、支持部が大きく傾斜すると、ミラーが光源の光軸から外れてしまうことが考えられる。このため、ミラーの中心は、請求項１１記載のように、駆動端から支持端に向かう方向と直交し、且つ、支持部の中央を通過する軸上に位置していることが望ましい。つまり、支持部は、支持部の中央を通過する軸を支点に傾斜するため、ミラーの中心を上記のように配置すれば、支持部が大きく傾斜してもミラーの中心までもが支持部の傾斜方向にずれてしまうことがない。そして、ミラーの中心に光を照射するように光源を設定しさえすれば、支持部が大きく傾斜しても、ミラーが光源の光軸から外れてしまうことがない。
【００１５】
又、ミラーが光源の光軸から外れることがないことから、ミラーの面積を小さく設定でき、光スキャナをより小型に構成できる。
【００１７】
ところで、上記いずれの光スキャナも、請求項１２記載のように、少なくとも前記支持部と前記固定部材とは、単一の導体板から一体に形成されていることが望ましい。
このように構成された光スキャナでは、単一の導体板に屈曲加工などを施すだけで、支持部と固定部材とを構成できるため、光スキャナの製造工程を簡略化できる。尚、導体板としては、例えば、請求項１３記載のように、ベリリウム銅もしくはステンレス鋼もしくはリン青銅を用いれば良い。
【００１８】
次に、請求項１４記載のディスプレイ装置では、変調手段が、光ビームの強度を変調する。そして、制御手段が、請求項１乃至請求項１３いずれか記載の光スキャナを駆動すると共に、画像データに応じて変調手段を制御する。
このようなディスプレイ装置によれば、光ビームを走査して像を形成するため、例えば、液晶ディスプレイ装置のように、多数の表示素子を備える必要がない。即ち、簡素な構成からなり、小型化が容易なディスプレイ装置を提供できる。
【００１９】
又、従来のディスプレイ装置のように、スクリーン上に像を投影するのに焦点を合わせる必要がなく、光スキャナからスクリーンまでの距離をどのように設定しても、はっきりとした像を投影できる。
ここで、ディスプレイ装置は、請求項１５記載のように、光ビームを集光する集光手段を備えていても良い。
【００２０】
この場合、集光手段が、走査された光ビームを集光するため、集光手段によって光ビームの走査範囲を人間の瞳の範囲内に縮小させることにより、直接、網膜にて像を形成できる。このため、近視、遠視、弱視の人でも鮮明な映像を見ることができる。又、使用者が見ている景色に光ビームによる像を重ね合わせることもできる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１は、本実施形態の光スキャナ１００の全体構成を示す斜視図、図２は、その分解図である。
【００３４】
図１，２に示すように、光スキャナ１００は、光源からの光を反射する平板状のミラー１と、ミラー１を支持すると共に、ミラー１の転向を行う可動部２と、可動部２が載置されるベース７と、可動部２をベース７に固定するカバー８とから構成されている。
【００３５】
尚、ミラー１は、１辺が２ｍｍからなる正方形の平面形状を有した厚さ０．３ｍｍのガラス板からなり、その表面には、入射光を反射する反射膜がコーティングされている。
次に、ベース７は、絶縁性の樹脂もしくはセラミックからなり、扁平な四角柱に成形されている。ここで、ベース７の上面における互いに向かい合う２対の辺のうちの１対は、当該ベース７の厚み方向に隆起されている。そして、この１対の辺の各々の両端には、可動部２を載置する際の位置決めに用いる溝１１と、内壁に雌ネジを有したネジ穴１２とが、ネジ穴１２を辺の端側に位置させて互いに隣り合って形成されている。
【００３６】
又、カバー８は、ベース７と同様に絶縁性の樹脂もしくはセラミックからなり、四角形の枠状に成形されている。尚、カバー８の各辺の端部には、当該カバー８をベース７に固定するためのネジであるスクリュー９を挿通する挿通孔１３が形成されている。
【００３７】
そして、可動部２は、ミラー１と合同な平面形状を有し、片面にミラー１が接着される平板状のミラー接着部３と、ミラー接着部３をミラー接着部３の外周縁に沿って囲繞し、ベース７の厚み方向に立設された長方形の枠からなると共に、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材４により、ミラー接着部３を枠内における立設方向の両端から支持するねじり支持部５と、ねじり支持部５と同様に、ベース７の厚み方向に立設されると共に、ねじり支持部５を互いに挟むように配列され、上端にねじり支持部５が連結された１対の支持部６ａ，６ｂと、支持部６ａの下端から、支持部６ａに対して垂直な方向（ベース７の厚み方向に垂直な方向）に互いに離隔するように延設された長尺状の固定部材１０ａ，１０ｂと、支持部６ｂの下端から、支持部６ｂに対して垂直な方向に互いに離隔するように延設された長尺状の固定部材１０ｃ，１０ｄとから構成されている。
【００３８】
尚、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのうち、ねじり支持部５や１対の支持部６ａ，６ｂを挟んで一方の側には、固定部材１０ａ，１０ｃが配置され、又、他方の側には、固定部材１０ｂ，１０ｄが配置されている。
そして、ミラー１は、反射面を固定部材１０ａ，１０ｃの延設方向に向けてミラー接着部３に接着されている。
【００３９】
又、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの各々には、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと合同な平面形状を有するように成形された圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ接着剤（例えば、エポキシ系接着剤など）により接着され、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと共に、所謂、圧電ユニモルフを構成している。但し、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは全て、負極側の電極を固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに向けて接着されている。そして、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄはそれぞれ、ベース７の溝１１に載置されたのち、その上方からカバー８がベース７に固定されることにより、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと共にベース７とカバー８との間に挟持される。
【００４０】
ここで、図３は、成形前の可動部２の平面図である。
図３に示すように、可動部２は、厚さ５０μｍのベリリウム銅板から、ねじり支持部５と、ねじり支持部５の長手方向の両辺に沿った互いに平行な１対の長尺状の腕部１５，１６とが一体に打ち抜かれて形成されている。但し、腕部１５，１６は、ねじり支持部５の長手方向の４倍程度の長さを有し、ねじり支持部５が、腕部１５，１６の長手方向の中央から腕部１５，１６の長手方向の長さの１／４程度の距離だけ図中左方向にずれた位置に形成されている。又、ねじり支持部５の軸状部材４は、腕部１５，１６のそれぞれから等距離な位置に、腕部１５，１６に対して平行な向きで形成されている。更に、ミラー接着部３は、当該ミラー接着部３の中心が、軸状部材４の軸線と、ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線と直交する軸線との交点に位置するように形成されている。
【００４１】
そして、腕部１５，１６を長手方向に略４等分する図中の各線のうち（破線及び一点鎖線）の両端の一点鎖線に沿って、腕部１５，１６を図面手前側に直角に屈曲したのち、腕部１５，１６を長手方向の中央部の図中破線に沿って、図面奥側に直角に屈曲することにより、支持部６ａ，６ｂと固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとがそれぞれ形成される。尚、支持部６ａ，６ｂは、腕部１５，１６の長手方向の中央の部位がコの字状に屈曲されてなるため、腕部１５，１６の部材が互いに平行に配置され、所謂、平行リンクを形成している。
【００４２】
以下、光スキャナ１００の駆動方法と可動部２の動作について詳述する。
まず、図４を用いて、圧電素子１４ａ，１４ｂと支持部６ａとの動作を説明する。但し、図４は、可動部２の動作を説明するために必要な構成のみを抽出して示した説明図である。又、支持部６ｂも支持部６ａと同様に動作するため、ここでは説明を省略する。
【００４３】
図４に示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂに電圧を印加する電源のグランドを可動部２に接続し、圧電素子１４ａの上面の電極（以下、単に「電極」という。）に正の電圧を印加すると、圧電素子１４ａが固定部材１０ａの面に沿った方向に収縮し、固定部材１０ａの両端が図中上方に撓もうとする。ここで、固定部材１０ａの先端部は、ベース７及びカバー８に固定されているため、固定部材１０ａにおける支持部６ａとの連結端のみが図中上方に変位する。
【００４４】
又、その一方で圧電素子１４ｂの電極に負の電圧を印加すると、圧電素子１４ｂが固定部材１０ｂの面に沿った方向に伸長し、固定部材１０ｂの両端が図中下方に撓もうとする。ここで、固定部材１０ｂの先端部は、固定部材１０ａの先端部と同様、ベース７及びカバー８に固定されているため、固定部材１０ｂにおける支持部６ａとの連結端のみが図中下方へ変位する。
【００４５】
そして、固定部材１０ａ，１０ｂと支持部６ａとの各連結端が上記のように変位することによって、平行リンクを構成する支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。
又、圧電素子１４ａ，１４ｂの電極のそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加すると、支持部６ａと固定部材１０ａとの連結端が図中下方に変位し、固定部材１０ｂと支持部６ａの連結端が図中上方へ変位するため、支持部６ａの上端は、固定部材１０ａの方へ傾斜する（図示せず）。
【００４６】
以上のように圧電素子１４ａ，１４ｂと固定部材１０ａ，１０ｂとが動作することにより支持部６ａが傾斜運動する。又、圧電素子１４ａ，１４ｂに印加する電圧を変化させることで支持部６ａの傾斜量を制御できる。
次に、図５は、可動部２の傾斜運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、可動部２の固定部材１０ａ，１０ｃに設けられた圧電素子１４ａ，１４ｃの電極にそれぞれ正の電圧（ここでは＋２０Ｖ）を印加し、又、固定部材１０ｂ，１０ｄに設けられた圧電素子１４ｂ，１４ｄの電極にそれぞれ負の電圧（ここでは−２０Ｖ）を印加すると、支持部６ａ，６ｂの上端は共に、固定部材１０ｂ，１０ｄの延設方向に傾斜する。
【００４８】
このとき、ねじり支持部５は、当該ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線に直交する向きの軸ｉを軸にして、当該ねじり支持部５の上端が、固定部材１０ｂ，１０ｄの延設方向に傾斜する。
そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加することにより、支持部６ａ，６ｂの上端は共に、上記とは逆向き（固定部材１０ａ，１０ｃの延設方向）に傾斜する（図示せず）。
【００４９】
このとき、ねじり支持部５は、軸ｉを軸にして、当該ねじり支持部５の上端が、固定部材の１０ａ，１０ｃの延設方向に傾斜する。
以上のような傾斜運動をすることにより、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図５（ｂ）のように図中縦方向に走査する。
【００５０】
続いて、図６は、可動部２のねじり運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
図６（ａ）に示すように、可動部２の圧電素子１４ａ，１４ｂにそれぞれ、＋２Ｖ、−２Ｖの電圧を印加することにより、支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。一方、可動部２の圧電素子１４ｃ、１４ｄにそれぞれ、−２Ｖ、＋２Ｖの電圧を印加することにより、支持部材６ｂの上端は、固定部材１０ｃの方へ傾斜する。
【００５１】
このとき、支持部６ａ，６ｂの上端は、互いに相反する向きに傾斜するため、ねじり支持部５は、軸状部材４の軸線ｊを軸にして、図面手前方向にねじり運動する。
そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれに、上記とは逆の極性の電圧を印加することにより、支持部６ａ，６ｂの上端はそれぞれ、上記とは逆向きに傾斜するため、ねじり支持部５は、軸ｊを軸にして、上記とは逆方向（図面奥方向）にねじり運動する（図示せず）。
【００５２】
以上のようなねじり運動をすることにより、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図６（ｂ）のように図中横方向に走査する。
ここで、図７に、光スキャナ１００の駆動回路の構成図を示す。
図７に示すように駆動回路２０は、正弦波からなる電圧信号（以下、「正弦波信号」という。）を発生する発振器２１ａと、ノコギリ波からなる電圧信号（以下、「ノコギリ波信号」という。）を発生する発振器２１ｂと、発振器２１ａ，２１ｂの正弦波信号及びノコギリ波信号を加算し、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄへの駆動信号を生成する加算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、加算器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの出力をそれぞれ増幅するアンプ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとから構成されている。
【００５３】
尚、正弦波信号は、０Ｖを中心に振動し、正の方向及び負の方向における電圧のピーク値がそれぞれ２Ｖ、−２Ｖ（ピーク間電圧が４Ｖ）に設定されている。但し、正弦波信号の周波数は、ミラー接着部３に接着されたミラー１がねじり支持部５のねじり方向において共振する周波数（数十ｋＨｚ）に一致するようにされている。
【００５４】
又、ノコギリ波信号は、０Ｖを中心に振動し、正の方向及び負の方向における電圧のピーク値が２０Ｖ、−２０Ｖ（ピーク間電圧４０Ｖ）に設定されている。尚、ノコギリ波信号は、立ち下がりにおける電圧の勾配が、立ち上がりにおける電圧の勾配に比べて急にされている。又、ノコギリ波信号の周波数は、数十Ｈｚに設定されている。
【００５５】
そして、加算器２２ａは、発振器２１ａの極性を逆転した正弦波信号と発振器２１ｂのノコギリ波信号とを加算し、その加算信号（つまり、駆動信号）をアンプ２３ａを介して圧電素子１４ｃに供給するようにされている。
又、加算器２２ｂは、正弦波信号とノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｂを介して圧電素子１４ａに供給するようにされている。
【００５６】
又、加算器２２ｃは、正弦波信号と極性を逆転したノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｃを介して圧電素子１４ｄに供給するようにされている。
又、加算器２２ｄは、極性を逆転した正弦波信号と極性を逆転したノコギリ波信号とを加算し、その加算信号をアンプ２３ｄを介して圧電素子１４ｂに供給するようにされている。
【００５７】
このように構成された駆動回路２０によって、ノコギリ波信号に正弦波信号が重畳された４種類の駆動信号が生成され、ねじり支持部５にノコギリ波信号に従った周期的な傾斜運動と正弦波信号に従った周期的なねじり運動とを発生させる。尚、図８（ａ）に示すように、これら４種類の駆動信号のうち、圧電素子１４ａ，１４ｃへの駆動信号と圧電素子１４ｂ，１４ｄへの駆動信号とでは、ノコギリ波信号成分の極性が互いに相反し、又、圧電素子１４ａ，１４ｄへの駆動信号と圧電素子１４ｂ，１４ｃへの駆動信号とでは、正弦波信号成分の極性が互いに相反している。
【００５８】
そして、この結果、ねじり支持部５は、ミラー１に反射される反射光を図８（ｂ）に示すようにラスタ走査する。
以上のように構成された本実施形態の光スキャナ１００によれば、てこの原理によって、支持部６ａ，６ｂと固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの連結端における変位量が支持部６ａ，６ｂの上端にて拡大されるため、支持部６ａ，６ｂの上端にて支持されたねじり支持部５に大きな傾きを与えることができる。即ち、共振を用いずとも、ミラー１に大きな傾きを与えることができるため、簡素な装置構成でありながらも、副走査方向に大きな走査範囲を確保できる。
【００５９】
又、ミラー接着部３の中心が、軸状部材４の軸線（つまり、軸ｊ）と、ねじり支持部５の長手方向の中央を通り、軸状部材４の軸線と直交する軸線（つまり、軸ｉ）との交点に位置しているため、このミラー接着部３に接着されたミラー１は、ねじり支持部５が大きく傾斜しても、当該ミラー１の中心までもが傾斜方向にずれてしまうことがない。このため、ミラー１の中心に光を照射するように光源を設定しさえすれば、ねじり支持部５が大きく傾斜してもミラー１が光源の光軸から外れてしまうことがない。即ち、ミラー１の面積を小さく設定できるため、光スキャナ１００を小型に構成できる。
【００６０】
又、電圧の大きさが時間に対して一定の割合で変化するノコギリ波信号を圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに供給しているため、時間に対するねじり支持部５の傾斜量の変化の割合を略一定にすることができる。即ち、ミラー１の傾斜量も時間に対して一定の割合で変化させることができるため、ミラー１に反射された反射光を一定速度で走査することができる。従って、ラスタ走査を行っても、走査の軌跡の副走査方向の間隔を均一にできるため、従来装置のように、副走査方向の中心部分における分解能の低下を招くことを防止できる。
【００６１】
更に、ねじり支持部５によって、ミラー１をねじり支持部５のねじり方向に揺動可能に支持すると共に、ねじり支持部５を、ミラー接着部３に接着されたミラー１がねじり支持部５のねじり方向において共振する周波数を有した正弦波信号によりねじり方向にねじるため、共振によってミラー１を大きく揺動させることができる。尚、正弦波信号の振幅の最大値は、ノコギリ波信号の振幅の最大値の１０分の１に設定されているため、ねじり支持部５が安定した速度で傾斜するのに影響が出ることを防止できる。
【００６２】
そして、ノコギリ波信号及び正弦波信号は、同一の波形を周期的に繰り返すように設定されているため、光スキャナ１００は、周期的な走査軌跡を描くことができる。
又、可動部２は、全ての構成要素が、同一のベリリウム銅板を屈曲加工などを施すだけで一体に形成されているため、手間を掛けずに製造できる。
【００６３】
尚、本実施形態の光スキャナ１００では、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに代えて、図１２に示す電磁アクチュエータ４０を用いて、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。但し、ここでは、支持部６ａと電磁アクチュエータ４０との動作についてのみ説明するが、支持部６ｂも同様に動作する（以下、同様）。
【００６４】
図１２に示すように、電磁アクチュエータ４０は、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端近傍の底面に接着された磁石４１ａ，４１ｂと、磁石４１ａ，４１ｂと対向するように固定部材１０ａ，１０ｂの底面の下方に配置されたソレノイド４２ａ，４２ｂとから構成されている。尚、磁石４１ａ，４１ｂはＮ極側を固定部材１０ａ，１０ｂの底面に接着され、Ｓ極側をソレノイド４２ａ，４２ｂに対面させている。
【００６５】
このように構成された電磁アクチュエータ４０では、例えば、ソレノイド４２ａにおける磁石４１ａと対面している側をＳ極、ソレノイド４２ｂにおける磁石４１ｂと対面している側をＮ極に設定すると、磁石４１ａが反発すると共に、磁石４１ｂが吸引され、固定部材１０ａの連結端が図中上方に、又、固定部材１０ｂの連結端が図中下方に変位するため、支持部６ａの上端は、固定部材１０ｂの方へ傾斜する。
【００６６】
又、上記とは逆の極性を有するようにソレノイド４２ａ，４２ｂを設定すると、支持部６ａの上端は、固定部材１０ａの方へ傾斜する（図示せず）。
このような電磁アクチュエータ４０を用いても、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
又、光スキャナ１００では、図１３に示す電磁アクチュエータ５０を用いてねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。
尚、電磁アクチュエータ５０は、上記電磁アクチュエータ４０の磁石４１ａ，４１ｂを鉄やニッケルなどの磁性体５１ａ，５１ｂに代えただけで、他の構成は電磁アクチュエータ４０と全く同様である。
【００６８】
図１３に示すように、この電磁アクチュエータ５０では、ソレノイド４２ａ，４２ｂの電磁力は吸引力として磁性体５１ａ，５１ｂに作用するため、ソレノイド４２ａ，４２ｂを交互にＯＮして、磁性体５１ａ，５１ｂを交互に吸引することにより、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端を交互に下方向に変位させ、支持部６ａを固定部材１０ａや固定部材１０ｂの方へ傾斜運動させる。
【００６９】
尚、この電磁アクチュエータ５０を用いた場合、吸引力のみによって支持部６ａ，６ｂを傾斜させるため、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動と周期的なねじり運動を発生させるには、上述の駆動回路２０に代えて、図１１に示す駆動回路３０を用いる。
【００７０】
この駆動回路３０は、駆動回路２０で用いた発振器２１ａ，２１ｂと、発振器２１ａ，２１ｂからの正弦波信号及びノコギリ波信号を半波整流するダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにより半波整流された正弦波信号及びノコギリ波信号を加算して、駆動信号を生成する加算器３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとから構成されている。
【００７１】
尚、ダイオード３２ａ，３２ｄはそれぞれ、アノード側を発振器２１ａ，２１ｂに接続され、正弦波信号及びノコギリ波信号を正のサイクルのみに半波整流するようにされている。又、ダイオード３２ｂ，３２ｃはそれぞれ、カソード側を発振器２１ａ，２１ｂに接続され、正弦波信号及びノコギリ波信号を負のサイクルのみに半波整流するようにされている。
【００７２】
そして、加算器３３ａは、ダイオード３２ａによって正のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｃによって負のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｃの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｃに供給するようにされている。
【００７３】
又、加算器３３ｂは、ダイオード３２ｂによって負のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｃによって負のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ａの底面の下方に設置されたソレノイド４２ａに供給するようにされている。
【００７４】
又、加算器３３ｃは、ダイオード３２ａによって正のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｄによって正のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｂの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｂに供給するようにされている。
【００７５】
又、加算器３３ｄは、ダイオード３２ｂによって負のサイクルのみに半波整流された正弦波信号と、ダイオード３２ｄによって正のサイクルのみに半波整流されたノコギリ波信号とを加算し、その加算信号を固定部材１０ｄの底面の下方に設置されたソレノイド４２ｄに供給するようにされている。
【００７６】
このような駆動回路３０では、ソレノイド４２ａ，４２ｃとソレノイド４２ｂ、４２ｄとに交互にノコギリ波信号を与えると共に、ソレノイド４２ａ，４２ｄとソレノイド４２ｂ，４２ｃとに交互に正弦波信号を与えるため、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動と周期的なねじり運動とを発生させることができる。そして、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄや電磁アクチュエータ４０を駆動回路２０で駆動した場合と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
又、本実施形態の光スキャナ１００では、図１４に示す静電アクチュエータ６０を用いて、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。
この静電アクチュエータ６０は、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端近傍の底面と対向するように配置された電極６１ａ，６１ｂから構成されている。但し、固定部材１０ａ，１０ｂは、電極６１ａ，６１ｂに電圧を印加する電源のグランドに接続されている。又、固定部材１０ａ，１０ｂの底面と対面する電極６１ａ，６１ｂの面にはそれぞれ、絶縁体からなる絶縁膜６２ａ，６２ｂが設けられている。
【００７８】
このように構成された静電アクチュエータ６０では、電極６１ａ，６１ｂに正又は負の電圧を交互に印加することにより発生する静電気力によって固定部材１０ａ，１０ｂを吸引する。
尚、電極６１ａ，６１ｂには、絶縁膜６２ａ，６２ｂが設けられているため、固定部材１０ａ，１０ｂの連結端の変位量が過大になり、固定部材１０ａ，１０ｂの底面が電極６１ａ，６１ｂに接触しても、固定部材１０ａ，１０ｂと電極６１ａ，６１ｂとが短絡することを防止できる。
【００７９】
尚、この静電アクチュエータ６０によって、ねじり支持部５に周期的な傾斜運動やねじり運動を発生させるには、上述の駆動回路３０を用いる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
【００８０】
本実施形態は、第１実施形態の光スキャナ１００をディスプレイ装置に適用したものである。
ここで、図９は、本実施形態のディスプレイ装置２００の構成を示す説明図である。
【００８１】
図９に示すように、ディスプレイ装置２００は、第１実施形態の光スキャナ１００と、レーザー素子を備え、レーザー光線を光スキャナ１００のミラー１に放射する光源１０１と、ＡＯＭ（Acoust Optic Modulator）やＥＯＭ（Electro-Optic effect Modulator）などの光変調素子を備え、光源１０１から放射されたレーザー光線の強度を変調する光変調装置１０２と、駆動回路２０を有して光スキャナ１００を駆動すると共に、画像データに基づいて、光変調装置１０２の変調処理を制御する制御装置１０３と、光スキャナ１００によって走査されたレーザー光線を投影する平板状のスクリーン１０４とから構成されている。
【００８２】
このように構成されたディスプレイ装置２００では、制御装置１０３が、光変調装置１０２を制御して、スクリーン１０４上に投影する画像データに基づいた強度のレーザー光線を変調させると共に、光スキャナ１００を駆動して、変調されたレーザー光線をスクリーン１０４上にラスタ走査させる。
【００８３】
以上のように、本実施形態のディスプレイ装置２００は、レーザー光線を走査してスクリーン１０４上に像を形成するため、例えば、液晶ディスプレイ装置のように、多数の表示素子を備える必要がない。即ち、簡素な構成からなり、小型化が容易なディスプレイ装置を提供できる。
【００８４】
又、従来のディスプレイ装置のように、スクリーン１０４上に像を投影するのに焦点を合わせる必要がないので、光スキャナ１００からスクリーン１０４までの距離をどのように設定しても、はっきりとした像を投影できる。
又、スクリーンの投影面が曲面からなっていても、像を形成できる。
［第３実施形態］
続いて、第３実施形態について説明する。
【００８５】
本実施形態は、第１実施形態の光スキャナ１００を第２実施形態とは異なるディスプレイ装置に適用したものである。尚、本実施形態のディスプレイ装置は、第２実施形態のディスプレイ装置２００とは構成が一部異なるだけである。従って、ディスプレイ装置２００と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる構成要素についてのみ詳述する。
【００８６】
ここで、図１０は、本実施形態のディスプレイ装置の構成を示す説明図である。
図１０に示すように、ディスプレイ装置３００は、第２実施形態のディスプレイ装置２００のスクリーン１０４に代えて、レーザー光線を集光する集光レンズ１０５を備えている。
【００８７】
このように構成されたディスプレイ装置３００では、集光レンズ１０５上に形成された像は、集光レンズ１０５によって反転され、焦点にて１点に集光されたのち発散する。
このため、集光レンズ１０５の焦点に肉眼の瞳を配置すれば、像は、網膜に投影される。
【００８８】
従って、本実施形態のディスプレイ装置３００によれば、レーザー光線の走査範囲を人間の瞳の範囲内に縮小して、直接、網膜に像を形成できるため、近視、遠視、弱視の人でも鮮明な映像を見ることができる。
又、使用者が見ている景色にレーザー光線による像を重ね合わせることもできる。
【００８９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、光スキャナ１００の可動部２は、ミラー１を軸状部材４によってねじり方向に揺動可能に支持していたが、１次元走査のみを行う光スキャナの場合には、図１５に示す光スキャナ４００の可動部７０のように、１対の支持部７１ａ，７１ｂ間に平板状のミラー接着部７２が１対の支持部７１ａ，７１ｂと一体に形成され、このミラー接着部７２にミラー７３が接着されていても良い。
【００９０】
このような光スキャナ４００では、ミラー７３がねじり方向に揺動しないため、ミラー７３に反射された反射光をミラー接着部７３の傾斜方向のみに一次元走査させることができる。
又、上記実施形態では、可動部２を製造する際、図１６，１７に示すように、腕部１５，１６における屈曲加工を施す部位（以下、「屈曲部位」という。）にポリイミドヒンジ８１や打ち抜き孔８２を形成すると良い。
【００９１】
このような加工を腕部１５，１６に施せば、腕部１５，１６における屈曲部位の剛性を小さくできるため、容易に屈曲加工ができる上、支持部６ａ，６ｂやねじり支持部５の傾斜量を大きくできる。
尚、ポリイミドヒンジ８１を形成するには、半導体製造に利用されている工程を適用すれば良い。即ち、まず、シリコンやガラスなどからなる基板にフォトレジストをスピンコートしたのち、このフォトレジストによって、屈曲加工前の可動部２を基板に貼り付ける。次いで、可動部２の屈曲部位にエッチング処理を施して、可動部２を屈曲部位にて分離すると共に、可動部２の全面にポリイミドを塗布して熱硬化させる。続いて、可動部２の全面にフォトレジストを塗布して熱硬化させたのち、屈曲部位のみをマスクしてフォトレジスタを露光し、屈曲部位のみにフォトレジスタを残す。そして、エッチング加工によって、可動部２の屈曲部位以外に塗布されたポリイミドを除去したのち、有機溶剤などによって、屈曲部位に残されたフォトレジスタを除去すると共に、基板に塗布されたフォトレジストも除去して可動部２を基板から分離し、ポリイミドヒンジ８１が形成された可動部２を完成する。
【００９２】
又、上記実施形態では、ねじり支持部５を傾斜運動させるのにノコギリ波信号を用いたが、三角波からなる電圧信号を用いても良い。
又、上記実施形態では、ねじり支持部５をねじり運動させるのに正弦波信号を用いたが、共振周波数を有する矩形波からなる電圧信号を用いても良い。
【００９３】
又、上記実施形態では、光スキャナ１００は、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの全てに圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが接着され、全ての固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの連結端を変位させてねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させていたが、固定部材１０ａ，１０ｃもしくは固定部材１０ｂ、１０ｄにのみ圧電素子を設け、ねじり支持部５を傾斜運動やねじり運動させても良い。但し、この場合、支持部６ａ，６ｂを傾斜させる力が減少するため、圧電素子に印加する電圧の振幅を大きく設定することが望ましい。
【００９４】
又、上記実施形態では、可動部２は、ベリリウム銅からなっていたが、例えば、ステンレス鋼やリン青銅などの弾性を有した導体板からなっていても良い。
又、上記実施形態では、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに接着して圧電ユニモルフを構成しているが、固定部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにゾルゲル法やスパッタ法などの加工を施して圧電ユニモルフを構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光スキャナ１００の全体構成を示す斜視図である。
【図２】光スキャナ１００の分解図である。
【図３】成形前の可動部２の平面図である。
【図４】圧電素子１４ａ，１４ｂと支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図５】可動部２の傾斜運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【図６】可動部２のねじり運動と、それに伴うミラー１の反射光の走査軌跡とを示す説明図である。
【図７】光スキャナ１００の駆動回路２０の構成図である。
【図８】駆動回路２０の駆動信号の波形と、光スキャナ１００の走査軌跡とを示す説明図である。
【図９】第２実施形態におけるディスプレイ装置２００の構成図である。
【図１０】第３実施形態におけるディスプレイ装置３００の構成図である。
【図１１】駆動回路３０の構成図である。
【図１２】電磁アクチュエータ４０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１３】電磁アクチュエータ５０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１４】静電アクチュエータ６０と支持部６ａとの動作を示す説明図である。
【図１５】光スキャナ４００の全体構成を示す斜視図である。
【図１６】腕部１５，１６にポリイミドヒンジ８１を形成された成形前の可動部２の平面図である。
【図１７】腕部１５，１６に打ち抜き孔８２が形成された成形前の可動部２の平面図である。
【図１８】従来の光スキャナによるラスタ走査の軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
１，７３…ミラー、 ２，７０…可動部、 ３，７２…ミラー接着部、 ４…軸状部材、 ５…ねじり支持部、 ６ａ，６ｂ，７１ａ，７１ｂ…支持部、 ７…ベース、 ８…カバー、 ９…スクリュー、 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…固定部材、 １３…挿通孔、 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…圧電素子、 １５，１６…腕部、 ２０，３０…駆動回路、 ２１ａ，２１ｂ…発振器、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…加算器、 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…アンプ、 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…ダイオード、 ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…加算器、 ４０，５０…電磁アクチュエータ、 ４１ａ，４１ｂ…磁石、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…ソレノイド、 ５１ａ，５１ｂ…磁性体、 ６０…静電アクチュエータ、 ６１ａ，６１ｂ…電極、 ６２ａ，６２ｂ…絶縁膜、 ８１…ポリイミドヒンジ、 ８２…打ち抜き孔、 １００，４００…光スキャナ、 １０１…光源、 １０２…光変調装置、 １０３…制御装置、 １０４…スクリーン、 １０５…集光レンズ、 ２００，３００…ディスプレイ装置。
Claims (15)
- 光ビームを放射する放射部と、
該放射部を挟んで設けられ、一端を該放射部を支持する支持端とする１対の支持部と、
該１対の支持部の前記支持端とは反対側の駆動端にそれぞれ設けられ、該駆動端を変位させることにより前記支持端に支持された前記放射部の前記光ビームの放射方向を変位させる１対の駆動部と、
を備え、
前記１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなり、
前記１対の駆動部はそれぞれ、
前記１対の板状部材における連結端とは反対側の開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、
該１対の固定部材の各々と一体に設けられ、該１対の固定部材の各々の延設方向に沿って伸縮する１対の圧電素子と、からなり、
前記放射部は、前記１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持され、
該ねじり支持部は、前記１対の支持部の各々に前記連結端側で支持され、
さらに、
三角波もしくはノコギリ波からなる第１の駆動信号と、正弦波もしくは矩形波からなり、前記ねじり支持部のねじり方向における前記放射部の共振周波数に等しい周波数を有する第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、前記圧電素子の１つに供給する第１の加算器と、
前記第１の駆動信号と、極性を逆転した前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第２
の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記圧電素子が設けられた前記固定部材と前記１対の支持部の配列方向において対向する前記固定部材に設けられた前記圧電素子に供給する第２の加算器と、
極性を逆転した前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、前記第２の加算器が前記第２の加算信号を供給する前記圧電素子が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記圧電素子に供給する第３の加算器と、
極性を逆転した前記第１の駆動信号と、極性を逆転した前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記圧電素子が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記圧電素子に供給する第４の加算器とを備える
ことを特徴とする光スキャナ。 - 光ビームを放射する放射部と、
該放射部を挟んで設けられ、一端を該放射部を支持する支持端とする１対の支持部と、
該１対の支持部の前記支持端とは反対側の駆動端にそれぞれ設けられ、該駆動端を変位させることにより前記支持端に支持された前記放射部の前記光ビームの放射方向を変位させる１対の駆動部と、
を備え、
前記１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなり、
前記１対の駆動部はそれぞれ、
前記１対の板状部材における連結端とは反対側の開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、
該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁石と、
該１対の磁石の各々と対向する１対のソレノイドと、からなり、
前記放射部は、前記１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持され、
該ねじり支持部は、前記１対の支持部の各々に前記連結端側で支持され、
さらに、
三角波もしくはノコギリ波からなる第１の駆動信号と、正弦波もしくは矩形波からなり、前記ねじり支持部のねじり方向における前記放射部の共振周波数に等しい周波数を有する第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、前記ソレノイドの１つに供給する第１の加算器と、
前記第１の駆動信号と、極性を逆転した前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁石が設けられた前記固定部材と前記１対の支持部の配列方向において対向する前記固定部材に設けられた前記磁石と対向する前記ソレノイドに供給する第２の加算器と、
極性を逆転した前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、前記第２の加算器が前記第２の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁石が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記磁石と対向する前記ソレノイドに供給する第３の加算器と、
極性を逆転した前記第１の駆動信号と、極性を逆転した前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁石が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記磁石と対向する前記ソレノイドに供給する第４の加算器とを備える
ことを特徴とする光スキャナ。 - 光ビームを放射する放射部と、
該放射部を挟んで設けられ、一端を該放射部を支持する支持端とする１対の支持部と、
該１対の支持部の前記支持端とは反対側の駆動端にそれぞれ設けられ、該駆動端を変位させることにより前記支持端に支持された前記放射部の前記光ビームの放射方向を変位させる１対の駆動部と、
を備え、
前記１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなり、
前記１対の駆動部はそれぞれ、
前記１対の板状部材における連結端とは反対側の開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、
該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の磁性体と、
該１対の磁性体の各々と対向する１対のソレノイドと、からなり、
前記放射部は、前記１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持され、
該ねじり支持部は、前記１対の支持部の各々に前記連結端側で支持され、
さらに、
三角波もしくはノコギリ波からなる第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流する第１のダイオードと、
前記第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する第２のダイオードと、
正弦波もしくは矩形波からなり、前記ねじり支持部のねじり方向における前記放射部の共振周波数に等しい周波数を有する第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流する第３のダイオードと、
前記第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する第４のダイオードと、
前記第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、前記ソレノイドの１つに供給する第１の加算器と、
前記第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁性体が設けられた前記固定部材と前記１対の支持部の配列方法において対向する前記固定部材に設けられた前記磁性体と対向する前記ソレノイドに供給する第２の加算器と、
前記第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、前記第２の加算器が前記第２の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁性体が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記磁性体と対向する前記ソレノイドに供給する第３の加算器と、
前記第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記ソレノイドと対向する前記磁性体が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記磁性体と対向する前記ソレノイドに供給する第４の加算器とを備える
ことを特徴とする光スキャナ。 - 光ビームを放射する放射部と、
該放射部を挟んで設けられ、一端を該放射部を支持する支持端とする１対の支持部と、
該１対の支持部の前記支持端とは反対側の駆動端にそれぞれ設けられ、該駆動端を変位させることにより前記支持端に支持された前記放射部の前記光ビームの放射方向を変位させる１対の駆動部と、
を備え、
前記１対の支持部はそれぞれ、平行に配置され、一端が互いに連結された１対の板状部材からなり、
前記１対の駆動部はそれぞれ、
前記１対の板状部材における連結端とは反対側の開放端のそれぞれから互いに離隔する方向に延設され、その端部が固定された１対の固定部材と、
該１対の固定部材の各々と一体に設けられた１対の第１の電極と、
該１対の第１の電極の各々と対向する１対の第２の電極と、からなり、
前記放射部は、前記１対の支持部から等距離に位置し、ねじりに対して弾性力を生じる１対の軸状部材によって、両支持部に沿った方向の両端からねじり支持部に支持され、
該ねじり支持部は、前記１対の支持部の各々に前記連結端側で支持され、
さらに、
三角波もしくはノコギリ波からなる第１の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流する第１のダイオードと、
前記第１の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する第２のダイオードと、
正弦波もしくは矩形波からなり、前記ねじり支持部のねじり方向における前記放射部の共振周波数に等しい周波数を有する第２の駆動信号を正のサイクルのみに半波整流する第３のダイオードと、
前記第２の駆動信号を負のサイクルのみに半波整流する第４のダイオードと、
前記第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第１の加算信号を、前記第２の電極の１つに供給する第１の加算器と、
前記第１のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第２の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記第２の電極と対向する前記第１の電極が設けられた前記固定部材と前記１対の支持部の配列方法において対向する前記固定部材に設けられた前記第１の電極と対向する前記第２の電極に供給する第２の加算器と、
前記第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第３のダイオードによって正のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第３の加算信号を、前記第２の加算器が前記第２の加算信号を供給する前記第２の電極と対向する前記第１の電極が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記第１の電極と対向する前記第２の電極に供給する第３の加算器と、
前記第２のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第１の駆動信号と、前記第４のダイオードによって負のサイクルのみに半波整流された前記第２の駆動信号とを加算し、加算した第４の加算信号を、前記第１の加算器が前記第１の加算信号を供給する前記第２の電極と対向する前記第１の電極が設けられた前記固定部材と対になっている前記固定部材に設けられた前記第１の電極と対向する前記第２の電極に供給する第４の加算器とを備える
ことを特徴とする光スキャナ。 - 前記第１，２の電極のうちの少なくとも一方は、互いに対面する部分に絶縁体を有することを特徴とする請求項４記載の光スキャナ。
- 前記固定部材は導体からなり、前記第１の電極を兼ねることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の光スキャナ。
- 前記第２の駆動信号の振幅の最大値を前記第１の駆動信号の振幅の最大値よりも小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか記載の光スキャナ。
- 前記第２の駆動信号の振幅の最大値は、前記第１の駆動信号の振幅の最大値の１０分の１以下であることを特徴とする請求項７記載の光スキャナ。
- 前記第１の駆動信号は、同一の波形を周期的に繰り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか記載の光スキャナ。
- 前記放射部は、外部の光源から照射された光を反射するミラーからなり、該ミラーにより反射される反射光を前記光ビームとして用いることを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれか記載の光スキャナ。
- 前記ミラーの中心は、前記駆動端から前記支持端に向かう方向と直交し、且つ、前記支持部の中央を通過する軸上に位置していることを特徴とする請求項１０記載の光スキャナ。
- 少なくとも前記支持部と前記固定部材とが、単一の導体板から一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１いずれか記載の光スキャナ。
- 前記導体板は、ベリリウム銅もしくはステンレス鋼もしくはリン青銅からなっていることを特徴とする請求項１２記載の光スキャナ。
- 請求項１乃至請求項１３いずれか記載の光スキャナと、
前記光ビームの強度を変調する変調手段と、
前記光スキャナを駆動すると共に、画像データに応じて前記変調手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。 - 前記光ビームを集光する集光手段を備えることを特徴とする請求項１４記載のディスプレイ装置。
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