JP5949345B2 - Actuator, optical scanner, image display device, and head mounted display - Google Patents
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Description
本発明は、アクチュエーター、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。 The present invention relates to an actuator, an optical scanner, an image display device, and a head mounted display.
例えば、プロジェクター等に用いられるアクチュエーター(光学デバイス)として、2次元的に光を走査する光スキャナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の光スキャナーは、一対の永久磁石が設けられた絶縁基板と、一対の永久磁石の間に位置するように絶縁基板に支持されたスキャナー本体とを有する。そして、スキャナー本体は、枠状の支持部と、支持部の内側に設けられた枠状の外側可動板と、外側可動板の内側に設けられた内側可動板(ミラー)とを有している。また、外側可動板は、X軸方向に延在する1対の第1トーションバーを介して支持部に連結されており、内側可動板は、X軸方向と直交するY軸方向に延在する1対の第2トーションバーを介して外側可動板に連結している。また、外側可動板および内側可動板には、それぞれコイルが設けられている。
このような構成の光スキャナーでは、通電により各コイルから発生する磁界と一対の永久磁石間に発生する磁界との相互作用により、外側可動板が内側可動板とともに第1トーションバーを中心軸としてX軸まわりに揺動し、内側可動板が第2トーションバーを中心軸としてY軸まわりに揺動する。
For example, an optical scanner that scans light two-dimensionally is known as an actuator (optical device) used in a projector or the like (see, for example, Patent Document 1).
The optical scanner described in
In the optical scanner having such a configuration, the outer movable plate and the inner movable plate have the first torsion bar as the central axis due to the interaction between the magnetic field generated from each coil by energization and the magnetic field generated between the pair of permanent magnets. The inner movable plate swings around the Y axis with the second torsion bar as the central axis.
しかし、特許文献1に記載の光スキャナーは、永久磁石とコイルとの間にヨークやコアが設けられていないため、永久磁石からの磁界の磁力線をコイルの内側に集中させることができない。そのため、内側可動板および外側可動板をそれぞれ所望の揺動角(振れ角)で揺動させるには、コイルへの電流を大きくする必要がある。このようなことから、従来の光スキャナーでは、消費電力の増大を招くという問題があった。
本発明の目的は、ムービングコイル方式を採用し、光スキャナーに適用した場合に2次元的に光を走査することができるアクチュエーターにおいて、省電力化を図ることができるアクチュエーター、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
However, since the optical scanner described in
An object of the present invention is an actuator that adopts a moving coil system and can scan light two-dimensionally when applied to an optical scanner, an actuator that can save power, an optical scanner, and an image display device And providing a head-mounted display.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエーターは、第1の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする。
このように構成されたアクチュエーターによれば、ムービングコイル方式を採用し、光スキャナーに適用した場合に2次元的に光を走査することができるアクチュエーターにおいて、省電力化を図ることができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The actuator of the present invention includes a movable part that can swing around a first axis,
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The first soft magnetic material is located in the first region, and the second soft magnetic material is located in the second region.
According to the actuator configured as described above, power saving can be achieved in an actuator that adopts a moving coil system and can scan light two-dimensionally when applied to an optical scanner.
本発明のアクチュエーターでは、前記第1の軟磁性体は、前記平面視にて、前記第1の軸を跨いで前記第1の領域外へ延びる部分を有するとともに、前記第2の軸に対して前記第1の領域側に設けられ、
前記第2の軟磁性体は、前記平面視にて、前記第1の軸を跨いで前記第2の領域外へ延びる部分を有するとともに、前記第2の軸に対して前記第2の領域側に設けられていることが好ましい。
これにより、コイルに作用する磁界の第1の軸に平行な方向成分を多くし、枠体部を第2の軸周りに効率的に揺動させることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, the first soft magnetic body may have a portion extending outside the first region across the first axis in the plan view, and with respect to the second axis. Provided on the first region side;
The second soft magnetic body has a portion extending out of the second region across the first axis in the plan view, and on the second region side with respect to the second axis. Is preferably provided.
As a result, the direction component parallel to the first axis of the magnetic field acting on the coil can be increased, and the frame body can be efficiently swung around the second axis.
本発明のアクチュエーターでは、前記コイルは、前記枠体部の一方の面側に設けられ、
前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体は、それぞれ、前記支持部の前記コイルと同じ面側に設けられていることが好ましい。
これにより、第1の軸および第2の軸に対して垂直な方向において第1の軟磁性体および第2の軟磁性体の中心とコイルの中心とを一致または近づけることができる。ここで、支持部のコイルと同じ面側には、通常、コイルへの通電のための配線や端子が配置されるが、第1の軟磁性体および第2の軟磁性体が支持部の一部の領域に設けられているため、支持部の第1の軟磁性体および第2の軟磁性体が設けられていない残部の領域に、かかる配線や端子を配置することができる。
In the actuator of the present invention, the coil is provided on one surface side of the frame body portion,
It is preferable that the first soft magnetic body and the second soft magnetic body are respectively provided on the same surface side as the coil of the support portion.
As a result, the centers of the first soft magnetic body and the second soft magnetic body and the center of the coil can be matched or brought closer to each other in a direction perpendicular to the first axis and the second axis. Here, wiring and terminals for energizing the coil are usually arranged on the same surface side as the coil of the support part, but the first soft magnetic body and the second soft magnetic body are part of the support part. Since the first soft magnetic body and the second soft magnetic body of the support portion are not provided, the wiring and the terminal can be arranged in the remaining region.
本発明のアクチュエーターでは、前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体は、それぞれ、前記平面視にて、前記コイル側に向けて、幅が漸次減少する形状をなすことが好ましい。
これにより、永久磁石からの磁界を効率的にコイルに集中させることができる。
本発明のアクチュエーターでは、前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体は、それぞれ、板状をなすことが好ましい。
これにより、低コスト化および小型化を図ることができる。また、可動部に光反射板を固定した場合に、光反射板の揺動のための空間を確保しつつ、第1の軟磁性体および第2の軟磁性体を設置することができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the first soft magnetic body and the second soft magnetic body has a shape in which a width gradually decreases toward the coil side in the plan view.
Thereby, the magnetic field from a permanent magnet can be efficiently concentrated on a coil.
In the actuator of the present invention, it is preferable that the first soft magnetic body and the second soft magnetic body each have a plate shape.
Thereby, cost reduction and size reduction can be achieved. In addition, when the light reflecting plate is fixed to the movable part, the first soft magnetic body and the second soft magnetic body can be installed while securing a space for swinging the light reflecting plate.
本発明のアクチュエーターでは、前記支持部は、前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体が設けられる凹部を有することが好ましい。
これにより、第1の軟磁性体および第2の軟磁性体の厚さがコイルの厚さよりも厚くても、第1の軸および第2の軸に対して垂直な方向において第1の軟磁性体および第2の軟磁性体の中心とコイルの中心とを一致または近づけることができる。また、可動部に光反射板を固定した場合に、光反射板の揺動のための空間を確保しつつ、第1の軟磁性体および第2の軟磁性体を設置することができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the support portion has a concave portion in which the first soft magnetic body and the second soft magnetic body are provided.
Thereby, even if the thickness of the first soft magnetic body and the second soft magnetic body is larger than the thickness of the coil, the first soft magnetic body is perpendicular to the first axis and the second axis. The center of the body and the second soft magnetic body and the center of the coil can be matched or brought close to each other. In addition, when the light reflecting plate is fixed to the movable part, the first soft magnetic body and the second soft magnetic body can be installed while securing a space for swinging the light reflecting plate.
本発明のアクチュエーターでは、前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体の前記支持部とは反対側の面に、光の反射率を低減する反射低減部を備えることが好ましい。
これにより、第1の軟磁性体または第2の軟磁性体に入射した不要光が迷光となるのを防止することができる。
本発明のアクチュエーターでは、前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板を有し、
前記枠体部は、前記可動部を囲んで設けられ、
前記光反射板は、前記第1軸部に対して前記光反射板の板厚方向に離間するとともに、前記板厚方向からみたときに前記第1軸部の少なくとも一部と重なって設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエーターの小型化を図ることができる。
In the actuator according to the aspect of the invention, it is preferable that the first soft magnetic body and the second soft magnetic body include a reflection reduction unit that reduces a light reflectance on a surface opposite to the support unit.
Thereby, it is possible to prevent unnecessary light incident on the first soft magnetic body or the second soft magnetic body from becoming stray light.
In the actuator of the present invention, the actuator has a light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity,
The frame body portion is provided surrounding the movable portion,
The light reflecting plate is separated from the first shaft portion in the thickness direction of the light reflecting plate, and is provided so as to overlap with at least a part of the first shaft portion when viewed from the plate thickness direction. Preferably it is.
Thereby, size reduction of an actuator can be achieved.
本発明のアクチュエーターでは、前記コイルに電圧を印加する電圧印加部を備え、
前記電圧印加部は、
第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、
前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部と、を有し、
前記可動部を、前記第1周波数で前記第1の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第2の軸周りに揺動させることが好ましい。
これにより、アクチュエーターの小型化を図ることができる。
The actuator of the present invention includes a voltage application unit that applies a voltage to the coil,
The voltage application unit includes:
A first voltage generator for generating a first voltage of a first frequency;
A second voltage generator for generating a second voltage of a second frequency different from the first frequency;
A voltage superimposing unit that superimposes the first voltage and the second voltage;
It is preferable that the movable portion is swung around the first axis at the first frequency and is swung around the second axis at the second frequency.
Thereby, size reduction of an actuator can be achieved.
本発明の光スキャナーは、第1の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする。
このように構成された光スキャナーによれば、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査する光スキャナーにおいて、省電力化を図ることができる。
An optical scanner of the present invention includes a movable part that can swing around a first axis;
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The first soft magnetic material is located in the first region, and the second soft magnetic material is located in the second region.
According to the optical scanner configured as described above, power saving can be achieved in the optical scanner that scans light two-dimensionally by the moving coil method.
本発明の画像表示装置は、第1の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする。
このように構成された画像表示装置によれば、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査する光スキャナーの省電力化を図ることができる。
An image display device of the present invention includes a movable part that can swing around a first axis,
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The first soft magnetic material is located in the first region, and the second soft magnetic material is located in the second region.
According to the image display device configured as described above, it is possible to achieve power saving of the optical scanner that scans light two-dimensionally by the moving coil method.
本発明のヘッドマウントディスプレイは、第1の軸周りに揺動可能な可動部と、
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする。
このように構成されたヘッドマウントディスプレイによれば、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査する光スキャナーの省電力化を図ることができる。
The head-mounted display of the present invention includes a movable part that can swing around a first axis;
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The first soft magnetic material is located in the first region, and the second soft magnetic material is located in the second region.
According to the head mounted display configured as described above, it is possible to achieve power saving of the optical scanner that scans light two-dimensionally by the moving coil method.
以下、本発明のアクチュエーター、光スキャナーおよび画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態では、本発明のアクチュエーターを光スキャナー(光学デバイス)に適用した場合について代表的に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明のアクチュエーター(光スキャナー)の第1実施形態を示す平面図、図2は、図1に示すアクチュエーターの断面図(X軸に沿った断面図)である。また、図3は、図1に示すアクチュエーターが備える駆動部の電圧印加部を説明するためのブロック図、図4は、図3に示す第1電圧発生部および第2電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。また、図5は、図1に示すアクチュエーターが備える第1の軟磁性体および第2の軟磁性体を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図1では説明上、可動ミラー部を透視した状態の平面図を示す。
Hereinafter, preferred embodiments of an actuator, an optical scanner, and an image display device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, a case where the actuator of the present invention is applied to an optical scanner (optical device) will be representatively described.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an actuator (optical scanner) of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view along the X axis) of the actuator shown in FIG. 3 is a block diagram for explaining a voltage application unit of the drive unit provided in the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a voltage generated by the first voltage generation unit and the second voltage generation unit shown in FIG. It is a figure which shows an example. FIG. 5 is a view for explaining the first soft magnetic body and the second soft magnetic body included in the actuator shown in FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. For the sake of explanation, FIG. 1 shows a plan view of a state where the movable mirror portion is seen through.
図1および図2に示すように、光スキャナー1は、可動ミラー部11と、1対の軸部12a、12b(第1軸部)と、枠体部13と、2対の軸部14a、14b、14c、14d(第2軸部)と、支持部15と、永久磁石21と、軟磁性体(第1の軟磁性体)22と、軟磁性体(第2の軟磁性体)23と、コイル31と、電圧印加部4(図示せず)とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bは、Y軸(第1の軸)周りに揺動(往復回動)する第1の振動系を構成する。また、可動ミラー部11、1対の軸部12a、12b、枠体部13、2対の軸部14a、14b、14c、14dおよびコイル31は、Y軸に直交(交差)するX軸(第2の軸)周りに揺動(往復回動)する第2の振動系を構成する。
また、永久磁石21、軟磁性体22、23、コイル31および電圧印加部4(図示せず)は、前述した第1の振動系および第2の振動系を駆動(すなわち、可動ミラー部11をX軸およびY軸周りに揺動)させる駆動部を構成する。
Here, the
Further, the
以下、光スキャナー1の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部11は、基部(可動部)111と、スペーサー112を介して基部111に固定された光反射板113とを有する。
光反射板113の上面(一方の面)には、光反射性を有する光反射部114が設けられている。
この光反射板113は、軸部12a、12bに対して光反射板113の板厚方向に離間するとともに、光反射板113の板厚方向(X軸およびY軸の双方に垂直な方向)からみたときに(以下、「平面視」ともいう)、軸部12a、12bと重なって設けられている。
Hereinafter, each part of the
The
A
The
そのため、軸部12aと軸部12bとの間の距離を短くしつつ、光反射板113の板面の面積を大きくすることができる。また、軸部12aと軸部12bとの間の距離を短くすることができることから、枠体部13の小型化を図ることができる。さらに、枠体部13の小型化を図ることができることから、軸部14a、14bと軸部14c、14dとの間の距離を短くすることができる。また、軸部14a、14bと軸部14c、14dとの間の距離を短くすることができることから、支持部15の小型化を図ることができる。さらに、支持部15の小型化を図ることができることから、後述する永久磁石21の1対の磁極を支持部15の外側に配置した場合において、当該1対の磁極間の距離を短くすることができる。
このようなことから、光反射板113の板面の面積を大きくしても、光スキャナー1の小型化を図ることができる。
Therefore, the area of the plate surface of the
For this reason, even if the area of the plate surface of the
また、永久磁石21の1対の磁極を支持部15の外側に配置した場合において、当該1対の磁極間の距離を短くすることができることから、永久磁石21の磁界を効率的にコイル31へ作用させることができる。そのため、永久磁石21の小型化を図りつつ、光反射板113の揺動角を大きくすることができる。
また、光反射板113は、平面視にて、軸部12a、12bの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部12a、12bは、それぞれ、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光(例えば、光反射部114に入射できなかった光)が軸部12a、12bで反射して迷光となるのを防止することができる。
Further, when the pair of magnetic poles of the
Further, the
また、光反射板113は、平面視にて、枠体部13の全体を覆うように形成されている。言い換えると、枠体部13は、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部13で反射して迷光となるのを防止することができる。
The
さらに、光反射板113は、平面視にて、軸部14a、14b、14c、14dの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部14a、14b、14c、14dで反射して迷光となるのを防止することができる。
Furthermore, the
本実施形態では、光反射板113は、平面視にて、円形をなしている。なお、光反射板113の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよいし、振動系全体の外形に沿った外形を有する形状であってもよい。光反射板113をX軸およびY軸に沿った方向にそれぞれ突出した形状にすることで、光反射板113の慣性モーメント増加を抑えることができる。
このような光反射板113の下面(他方の面、光反射板113の基部111側の面)には、硬質層115が設けられている。
In the present embodiment, the
A
硬質層115は、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料で構成されている。これにより、光反射板113の剛性を高めることができる。そのため、光反射板113の揺動時における撓みを防止または抑制することができる。また、光反射板113の厚さを薄くし、光反射板113のX軸およびY軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる。
The
このような硬質層115の構成材料としては、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料であれば、特に限定されず、例えば、ダイヤモンド、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、カーボンナイトライド膜などを用いることができるが、特に、ダイヤモンドを用いるのが好ましい。
硬質層115の厚さ(平均)は、特に限定されないが、1〜10μm程度であるのが好ましく、1〜5μm程度であるのがさらに好ましい。
The constituent material of such a
The thickness (average) of the
また、硬質層115は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていてもよい。また、硬質層115は、光反射板113の下面全体に設けられていてもよいし、下面の一部に設けられていてもよい。なお、硬質層115は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。
このような硬質層115の形成には、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
Moreover, the
The
また、光反射板113の下面は、スペーサー112を介して基部111に固定されている。これにより、軸部12a、12b、枠体部13および軸部14a、14b、14c、14dとの接触を防止しつつ、光反射板113をY軸周りに揺動させることができる。
また、基部111は、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。また、基部111の平面視での面積は、基部111がスペーサー112を介して光反射板113を支持することができれば、できるだけ小さいのが好ましい。これにより、光反射板113の板面の面積を大きくしつつ、軸部12aと軸部12bとの間の距離を小さくすることができる。
In addition, the lower surface of the
In addition, the
枠体部13は、枠状をなし、前述した可動ミラー部11の基部111を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部11の基部111は、枠状をなす枠体部13の内側に設けられている。
そして、枠体部13は、軸部14a、14b、14c、14dを介して支持部15に支持されている。また、可動ミラー部11の基部111は、軸部12a、12bを介して枠体部13に支持されている。
The
And the
また、枠体部13は、Y軸に沿った方向での長さがX軸に沿った方向での長さよりも長くなっている。すなわち、Y軸に沿った方向における枠体部13の長さをaとし、X軸に沿った方向における枠体部13の長さをbとしたとき、a>bなる関係を満たす。これにより、軸部12a、12bに必要な長さを確保しつつ、X軸に沿った方向における光スキャナー1の長さを抑えることができる。
Further, the
また、枠体部13は、平面視にて、可動ミラー部11の基部111および1対の軸部12a、12bからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bで構成された第1の振動系の振動、すなわち、可動ミラー部11のY軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部13の小型化を図ることができる。
なお、枠体部13の形状は、枠状であれば、図示のものに限定されない。
Moreover, the
In addition, if the shape of the
軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、弾性変形可能である。
そして、軸部12a、12bは、可動ミラー部11をY軸(第1の軸)周りに揺動(回動)可能とするように、可動ミラー部11と枠体部13を連結している。また、軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13をY軸に直交するX軸(第2の軸)周りに揺動(回動)可能とするように、枠体部13と支持部15を連結している。
The
The
軸部12a、12bは、可動ミラー部11の基部111を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部12a、12bは、それぞれ、Y軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部12a、12bは、それぞれ、一端部が基部111に接続され、他端部が枠体部13に接続されている。また、軸部12a、12bは、それぞれ、中心軸がY軸に一致するように配置されている。
The
このように基部111をY軸周りに揺動可能に支持する軸部12a、12bは、それぞれ、可動ミラー部11のY軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
軸部14a、14bおよび軸部14c、14dは、枠体部13を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、X軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、一端部が枠体部13に接続され、他端部が支持部15に接続されている。また、軸部14a、14bは、X軸を介して互いに対向するように配置され、同様に、軸部14c、14dは、X軸を介して互いに対向するように配置されている。
Thus, the
The
このように枠体部13をX軸周りに揺動可能に支持する軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13のX軸周りの揺動に伴って、軸部14a、14b全体および軸部14c、14d全体がそれぞれねじれ変形する。
このように、可動ミラー部11をY軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部13をX軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部11(光反射板113)を互いに直交するX軸およびY軸の2軸周りに揺動(回動)させることができる。
なお、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも1箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
As described above, the
As described above, the movable mirror unit 11 (light reflecting plate 113) is orthogonal to each other by making the
The shapes of the
軸部14a、14b、14c、14dを支持する支持部15は、平面視にて、枠体部13を囲むように形成された枠状をなしている。
前述したような基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15は、一体的に形成されている。
本実施形態では、基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15は、第1のSi層(デバイス層)と、SiO2層(ボックス層)と、第2のSi層(ハンドル層)とがこの順に積層したSOI基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第1の振動系および第2の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、SOI基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、SOI基板を用いて基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光スキャナー1の小型化を図ることができる。
The
The
In the present embodiment, the
そして、基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、SOI基板の第1のSi層で構成されている。これにより、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの弾性を優れたものとすることができる。また、基部111がY軸周りに回動する際に枠体部13に接触するのを防止することができる。
The
また、枠体部13および支持部15は、それぞれ、SOI基板の第1のSi層、SiO2層および第2のSi層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部13および支持部15の剛性を優れたものとすることができる。
また、平面視にて、支持部15の上面のうち、光反射板113の外側に位置する部分には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、光反射板113以外に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。なお、光反射板113を小型化した場合、平面視にて、軸部12a、12b、軸部14a、14b、14c、14dおよび枠体部13の上面のうち、光反射板113の外側に位置する部分にも、反射防止処理が施されているのが好ましい。
Further, the
Moreover, it is preferable that the antireflection process is performed to the part located in the outer side of the
かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜(誘電体多層膜)の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。
なお、前述した基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
Such an antireflection treatment is not particularly limited, and examples thereof include formation of an antireflection film (dielectric multilayer film), roughening treatment, and black treatment.
Note that the above-described constituent materials and forming methods of the
また、本実施形態では、スペーサー112および光反射板113も、SOI基板をエッチングすることにより形成されている。そして、スペーサー112は、SOI基板のSiO2層および第2のSi層からなる積層体で構成されている。また、光反射板113は、SOI基板の第1のSi層で構成されている。
このように、SOI基板を用いてスペーサー112および光反射板113を形成することにより、互いに接合されたスペーサー112および光反射板113を簡単かつ高精度に製造することができる。
In this embodiment, the
Thus, by forming the
このようなスペーサー112は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材(図示せず)により基部111に接合されている。
前述した軸部14a、14b、14c、14dを支持する枠体部13の上面(光反射板113側の面)には、コイル31が接合されている。
コイル31は、枠体部13の周方向に沿って形成された環状をなす。そのため、このコイル31は、電圧が印加されることにより、枠体部13の内側付近においてX軸およびY軸の双方に直交する方向の磁界を発生させる。
Such a
The
The
コイル31と枠体部13との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
なお、コイル31は、予めコイルの形態をなすものを枠体部13に接合したものであってもよいし、枠体部13に公知の成膜法を用いてコイルの形状にパターニングすることにより形成されたものであってもよい。
Although it does not specifically limit as a joining method of the
Note that the
このようなコイル31は、電圧印加部4に電気的に接続されている。なお、電圧印加部4については、後に詳述する。
また、このようなコイル31には、永久磁石21からの磁界が作用する。ここで、永久磁石21とコイル31との間には、永久磁石21とコイル31との間の磁路を形成する軟磁性体22、23が設けられている。そのため、永久磁石21からの磁界は、軟磁性体22、23を介してコイル31に作用する。また、本実施形態における永久磁石21は、第2の軟磁性体23、コイル31、および第1の軟磁性体22を順次通過する磁界を発生させるように配置されている。
Such a
Moreover, the magnetic field from the
なお、永久磁石21は、磁極21aを有する永久磁石と、磁極21bを有する永久磁石とからなる1対の永久磁石で構成されていてもよいし、磁極21a、21bを有する1つの永久磁石で構成されていてもよい。また、磁極21aは、軟磁性体22と接触していてもよく、同様に、磁極21bは、軟磁性体23と接触していてもよい。さらに、磁極21aと軟磁性体22との間、および、磁極21bと軟磁性体23との間には、それぞれ、他の軟磁性体(コア、ヨーク)が設けられていてもよい。また、図示の例では、平面視にて、永久磁石21の磁極21aと磁極21bとを結ぶ線分がX軸およびY軸に対して傾斜しているが、永久磁石21からの磁界を軟磁性体22、23に導くことによって、軟磁性体22、23間に後述するような磁界を生じさせることができれば、永久磁石21の形状、配置等は特に限定されない。例えば、第1の軟磁性体22と第2の軟磁性体23とを、それぞれ支持部15の上面および下面から挟むように設けられた2対の磁石を有していてもよい。
このような永久磁石21としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。
The
As such a
軟磁性体22、23は、支持部15の上面に設けられている。
ここで、図5に示すように、平面視にて、X軸およびY軸により分割された支持部15の4つの領域S1、S2、S3、S4のうち、1つの領域S1(第1の領域)に軟磁性体22(第1の軟磁性体)が偏在(位置)し、領域S1に対してX軸とY軸との交点Pを介して対向する(すなわち、交点Pに対して点対称の位置である)領域S2(第2の領域)に軟磁性体23(第2の軟磁性体)が偏在(位置)している。なお、図5では、説明の便宜上、軟磁性体22、23の形成領域に網掛け模様を付している。また、領域S3は、X軸を介して領域S1に対向(隣接)するとともに、Y軸を介して領域S2に対向(隣接)している。また、領域S4は、X軸を介して領域S2に対向(隣接)するとともに、Y軸を介して領域S1に対向(隣接)している。
The soft
Here, as shown in FIG. 5, one area S1 (first area) among the four areas S1, S2, S3, and S4 of the
すなわち、平面視にて、X軸に対して一方側(図5にて右側)に軟磁性体22が偏在し、X軸に対して他方側(図5にて左側)に軟磁性体23が偏在している。また、平面視にて、Y軸に対して一方側(図5にて上側)に軟磁性体22が偏在し、Y軸に対して他方側(図5にて下側)に軟磁性体23が偏在している。
なお、ここで、「平面視にて領域S1に軟磁性体22が偏在している」とは、平面視における軟磁性体22の主たる形成領域が領域S1であること、より具体的には、平面視にて軟磁性体22の領域S1に位置する面積が軟磁性体22の領域S2、S3、S4に位置する面積よりも大きいことをいう。同様に、「平面視にて領域S2に軟磁性体23が偏在している」とは、平面視における軟磁性体23の主たる形成領域が領域S2であること、より具体的には、平面視にて軟磁性体23の領域S2に位置する面積が軟磁性体23の領域S1、S3、S4に位置する面積よりも大きいことをいう。
That is, in plan view, the soft
Here, “the soft
そして、軟磁性体23は、永久磁石21の一方の磁極21bからコイル31への磁路を形成する。また、軟磁性体22は、コイル31から永久磁石21の他方の磁極21aへの磁路を形成する。すなわち、永久磁石21の一方の磁極21bから、軟磁性体23、コイル31、および軟磁性体22を順に経由して、永久磁石21の他方の磁極21aへの磁路を形成している。
The soft
このような軟磁性体22と軟磁性体23との間には、平面視にて、X軸およびY軸に対して傾斜する方向となる磁界が発生する。すなわち、永久磁石21により軟磁性体22と軟磁性体23との間に生じる磁界は、X軸に平行な方向成分と、Y軸に平行な方向成分とを有する。
したがって、かかる磁界と枠体部13に設けられたコイル31の磁界との相互作用により、枠体部13をX軸周りおよびY軸周りに揺動または振動させることができる。
A magnetic field is generated between the soft
Accordingly, the
しかも、軟磁性体22、23が永久磁石21からの磁界の磁力線をコイル31の内側に集中させることができる。そのため、光スキャナー1の省電力化を図ることができる。
また、軟磁性体22は、平面視にて、Y軸を跨いで領域S1外(すなわち領域S4内)へ延びる部分を有するとともに、X軸に対して領域S1側(すなわち領域S1内)に設けられている。同様に、軟磁性体23は、平面視にて、Y軸を跨いで領域S2外(すなわち領域S3内)へ延びる部分を有するとともに、X軸に対して領域S2側(すなわち領域S2内)に設けられている。
Moreover, the soft
The soft
このように軟磁性体22、23がそれぞれY軸を跨ぐ部分を有することにより、Y軸方向において軟磁性体22と軟磁性体23とが重なる領域を形成することができる。また、軟磁性体22、23がX軸を跨がないようにすることにより、X軸方向において軟磁性体22と軟磁性体23とが重ならないようにすることができる。このようなことから、コイル31に作用する磁界のY軸に平行な方向成分を多くし、枠体部13をX軸周りに効率的に揺動させることができる。
Thus, since the soft
本実施形態では、軟磁性体22は、X軸に沿った縁部221と、Y軸に沿った縁部222とを有し、縁部221が平面視にてX軸に一致し、縁部222がY軸に対して領域S4側に位置している。同様に、軟磁性体23は、X軸に沿った縁部231と、Y軸に沿った縁部232とを有し、縁部231が平面視にてX軸に一致し、縁部232がY軸に対して領域S3側に位置している。
In the present embodiment, the soft
縁部221、231が平面視にてX軸上に位置していると、コイル31に作用する磁界について、Y軸に平行な方向成分を減少させることなく、X軸に平行な方向成分を最も大きくすることができる。なお、縁部221、231は、縁部221、231を通り、かつ、X軸に平行な線分がコイル31の内側を通るように配置されていれば、コイル31に作用する磁界は、X軸に平行な方向成分を有する。
When the
また、平面視にて、縁部222(特に縁部222のコイル31側の端部)を通り、かつ、Y軸に平行な線分L1、および、縁部232(特に縁部232のコイル31側の端部)を通り、かつ、Y軸に平行な線分L2が、それぞれ、コイル31の内側を通る。これにより、コイル31に作用する磁界のY軸に平行な方向成分を効率的に大きくすることができる。
Further, in a plan view, the line segment L1 passes through the edge 222 (particularly the end of the
このような観点から、線分L1、L2とY軸との間の距離がX軸方向におけるコイル31の内側の最大幅の1/2に等しいとき、コイル31に作用する磁界のY軸に平行な方向成分を最も効率的に大きくすることができると言える。
このような軟磁性体22、23は、それぞれ、平面視にて、コイル31側に向けて、幅(縁部221と縁部222との間の間隔、縁部231と縁部232との間の間隔)が漸次減少する形状をなす部分を有する。これにより、永久磁石21からの磁界を効率的にコイル31に集中させることができる。
From this point of view, when the distance between the line segments L1 and L2 and the Y axis is equal to ½ of the maximum width inside the
Each of the soft
また、前述したコイル31は、枠体部13の一方の面側(上側)に設けられているが、軟磁性体22、23は、それぞれ、支持部15のコイル31と同じ面側(上側)に設けられている。
これにより、X軸およびY軸に対して垂直な方向において軟磁性体22、23の中心とコイル31の中心とを一致または近づけることができる。
The
Thereby, the centers of the soft
ここで、図示しないが、支持部15のコイル31と同じ面側には、コイル31への通電のための配線や端子が配置されている。光スキャナー1では、軟磁性体22、23が支持部15の一部の領域(主に領域S1、S2)に設けられているため、支持部15の軟磁性体22、23が設けられていない残部の領域(領域S3、S4)に、かかる配線や端子を配置することができる。また、光スキャナー1には、図示しないが、軸部12aまたは12bに可動ミラー部11の挙動(例えばY軸周りの揺動角、周波数等)を検出するためのピエゾ抵抗素子が設けられ、軸部14a、14b、14c、14dのいずれかに枠体部13の挙動(例えばX軸周りの揺動角、周波数等)を検出するためのピエゾ抵抗素子が設けられている。これらピエゾ抵抗素子の配線も、支持部15のコイル31と同じ面側に設けられている。
Here, although not shown, wiring and terminals for energizing the
すなわち、軟磁性体22、23は、コイル31やピエゾ抵抗素子の配線や端子に対して、電気的に絶縁されるように、パターニングされている。
なお、軟磁性体22、23の表面に絶縁処理を施した場合、軟磁性体22、23上に、コイル31やピエゾ抵抗素子の配線や端子を設けてもよい。
本実施形態では、軸部14b、14cの支持部15側の端部付近には、軟磁性体22、23が存在しないため、前述したような各配線を軸部14b、14cを経由して、支持部15上に設けられた端子に接続することができる。
That is, the soft
In addition, when the insulation process is performed on the surface of the soft
In this embodiment, since the soft
また、軟磁性体22、23は、それぞれ、板状をなしている。なお、薄いシート状をなしている場合も、板状の範囲である。これにより、低コスト化および小型化を図ることができる。また、光反射板113の揺動のための空間を確保しつつ、軟磁性体22、23を設置することができる。
このような板状またはシート状をなす軟磁性体22、23は、公知の成膜法を用いて支持部15上に成膜することによって形成されたものであってもよいが、軟磁性体22、23の厚さを容易かつ安価に厚くすることができることから、板状またはシート状の軟磁性体を打ち抜き加工したものを支持部15上に接着剤等により固定したものであるのが好ましい。
The soft
The soft
また、軟磁性体22、23の厚さt2は、それぞれ、特に限定されないが、コイル31の厚さt1に対し、1倍以上4倍以下であることが好ましく、具体的には、5μm以上200μm以下であることが好ましい。
なお、図示では、軟磁性体22、23の厚さが全域において一定となっているが、厚さが異なる部分を有していてもよい。例えば、永久磁石21の磁極21a、21b側の部分を厚くすることにより、永久磁石21からの磁界をより効率的にコイル31へ導くことができる。
Further, the thickness t2 of the soft
In the drawing, the thicknesses of the soft
また、軟磁性体22、23は、それぞれ、軟磁性材料を主材料として構成されている。このような軟磁性材料としては、特に限定されず、例えば、Fe、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、アモルファス、センダスト)等が挙げられる。なお、軟磁性体22、23は、全体として軟磁性体の特性を有すれば、軟磁性材料以外の材料が含まれていてもよい。
The soft
また、軟磁性体22の支持部15とは反対側の面(上面)には、光の反射率を低減する反射低減部が設けられているのが好ましい。同様に、軟磁性体23の支持部15とは反対側の面にも、光の反射率を低減する反射低減部が設けられているのが好ましい。
これにより、軟磁性体22、23に入射した不要光が迷光となるのを防止することができる。
かかる反射低減部は、前述した支持部15の反射防止処理と同様の処理により形成することができる。
Further, it is preferable that a reflection reducing portion for reducing the reflectance of light is provided on the surface (upper surface) opposite to the
Thereby, it is possible to prevent unnecessary light incident on the soft
Such a reflection reducing portion can be formed by the same processing as the antireflection processing of the
ここで、コイル31に電気的に接続された電圧印加部4について説明する。
電圧印加部4は、図3に示すように、可動ミラー部11をY軸周りに回動させるための第1の電圧V1を発生させる第1電圧発生部41と、可動ミラー部11をX軸周りに回動させるための第2の電圧V2を発生させる第2電圧発生部42と、第1の電圧V1と第2の電圧V2とを重畳する電圧重畳部43とを備え、電圧重畳部43で重畳した電圧をコイル31に印加する。
Here, the
As shown in FIG. 3, the
第1電圧発生部41は、図4(a)に示すように、周期T1で周期的に変化する第1の電圧V1(水平走査用電圧)を発生させるものである。すなわち、第1電圧発生部41は、第1周波数(1/T1)の第1の電圧V1を発生させるものである。
第1の電圧V1は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー1は効果的に光を主走査することができる。なお、第1の電圧V1の波形は、これに限定されない。
また、第1周波数(1/T1)は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、10〜40kHzであるのが好ましい。
As shown in FIG. 4A, the
First voltages V 1 is a waveform like a sine wave. Therefore, the
The first frequency (1 / T 1 ) is not particularly limited as long as it is a frequency suitable for horizontal scanning, but is preferably 10 to 40 kHz.
本実施形態では、第1周波数は、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bで構成される第1の振動系(ねじり振動系)のねじり共振周波数(f1)と等しくなるように設定されている。つまり、第1の振動系は、そのねじり共振周波数f1が水平走査に適した周波数になるように設計(製造)されている。これにより、可動ミラー部11のY軸周りの回動角を大きくすることができる。
In the present embodiment, the first frequency is set to be equal to the torsional resonance frequency (f1) of the first vibration system (torsional vibration system) composed of the
一方、第2電圧発生部42は、図4(b)に示すように、周期T1と異なる周期T2で周期的に変化する第2の電圧V2(垂直走査用電圧)を発生させるものである。すなわち、第2電圧発生部42は、第2周波数(1/T2)の第2の電圧V2を発生させるものである。
第2の電圧V2は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー1は効果的に光を垂直走査(副走査)することができる。なお、第2の電圧V2の波形は、これに限定されない。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the
Second voltage V 2 has a waveform like a sawtooth wave. Therefore, the
第2周波数(1/T2)は、第1周波数(1/T1)と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、30〜120Hz(60Hz程度)であるのが好ましい。このように、第2の電圧V2の周波数を60Hz程度とし、前述したように第1の電圧V1の周波数を10〜40kHzとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動ミラー部11を互いに直交する2軸(X軸およびY軸)のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動ミラー部11をX軸およびY軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第1の電圧V1の周波数と第2の電圧V2の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
The second frequency (1 / T 2 ) is different from the first frequency (1 / T 1 ) and is not particularly limited as long as the frequency is suitable for vertical scanning, but is 30 to 120 Hz (about 60 Hz). Is preferred. Thus, the second frequency of the voltage V 2 is set to about 60 Hz, the frequency of the first voltage V 1 as described above by a 10 to 40 kHz, at a frequency suitable for rendering on the display, movable mirrors The
本実施形態では、第2の電圧V2の周波数は、可動ミラー部11、1対の軸部12a、12b、枠体部13、2対の軸部14a、14b、14c、14dおよびコイル31で構成された第2の振動系(ねじり振動系)のねじり共振周波数(共振周波数)と異なる周波数となるように調整されている。
このような第2の電圧V2の周波数(第2周波数)は、第1の電圧V1の周波数(第1周波数)よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期T2は、周期T1よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動ミラー部11をY軸周りに第1周波数で回動させつつ、X軸周りに第2周波数で回動させることができる。
In the present embodiment, the frequency of the second voltage V 2 is determined by the
The second voltage V 2 of the frequency (second frequency) is preferably smaller than the first voltage V 1 of the frequency (first frequency). That is, the period T 2 are, is preferably longer than the period T 1. Thereby, the
また、第1の振動系のねじり共振周波数をf1[Hz]とし、第2の振動系のねじり共振周波数をf2[Hz]としたとき、f1とf2とが、f2<f1の関係を満たすことが好ましく、f1≧10f2の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動ミラー部11を、Y軸周りに第1の電圧V1の周波数で回動させつつ、X軸周りに第2の電圧V2の周波数で回動させることができる。これに対し、f1≦f2とした場合は、第2周波数による第1の振動系の振動が起こる可能性がある。
Further, when the torsional resonance frequency of the first vibration system is f1 [Hz] and the torsional resonance frequency of the second vibration system is f2 [Hz], f1 and f2 satisfy the relationship of f2 <f1. Is preferable, and it is more preferable to satisfy the relationship of f1 ≧ 10f2. Thereby, the
このような第1電圧発生部41および第2電圧発生部42は、それぞれ、制御部7に接続され、この制御部7からの信号に基づき駆動する。このような第1電圧発生部41および第2電圧発生部42には、電圧重畳部43が接続されている。
電圧重畳部43は、コイル31に電圧を印加するための加算器43aを備えている。加算器43aは、第1電圧発生部41から第1の電圧V1を受けるとともに、第2電圧発生部42から第2の電圧V2を受け、これらの電圧を重畳しコイル31に印加するようになっている。
Each of the first
The
次に、光スキャナー1の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第1の電圧V1の周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第2の電圧V2の周波数は、第2の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第1の電圧V1の周波数よりも小さくなるように設定されている(例えば、第1の電圧V1の周波数が18kHz、第2の電圧V2の周波数が60Hzに設定されている)。
例えば、図4(a)に示すような第1の電圧V1と、図4(b)に示すような第2の電圧V2とを電圧重畳部43にて重畳し、重畳した電圧をコイル31に印加する。
Next, a method for driving the
For example, the first voltage V 1 as shown in FIG. 4A and the second voltage V 2 as shown in FIG. 4B are superimposed by the
すると、第1の電圧V1によって、コイル31の一方の面側(上側)を永久磁石21の一方の磁極21a側(S極側)に引き付けようとするとともに、コイル31の他方の面側(下側)を永久磁石21の他方の磁極21b側(N極側)に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界A1」という)と、コイル31の一方の面側(上側)を永久磁石21の他方の磁極21b側(N極側)に引き付けようとするとともに、コイル31の他方の面側(下側)を永久磁石21の一方の磁極21a側(S極側)に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界A2」という)とが交互に切り換わる。
Then, the first voltage V 1 tries to attract one surface side (upper side) of the
ここで、上述したように、永久磁石21により軟磁性体22と軟磁性体23との間に生じる磁界は、平面視にて、X軸およびY軸に対して傾斜している。したがって、永久磁石21により軟磁性体22と軟磁性体23との間に生じる磁界は、X軸に平行な成分を有する。そのため、磁界A1と磁界A2とが交互に切り換わることで、枠体部13がY軸周りに回動する振動が励振され、その振動に伴って、軸部12a、12bを捩れ変形させつつ、可動ミラー部11が第1の電圧V1の周波数でY軸まわりに回動する。
また、第1の電圧V1の周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第1の電圧V1によって、効率的に、可動ミラー部11をY軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部13がY軸周りに回動する振動が小さくても、その振動に伴う可動ミラー部11のY軸周りの回動角を大きくすることができる。
Here, as described above, the magnetic field generated between the soft
Also, the frequency of the first voltage V 1 is equal to the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, the
一方、第2の電圧V2によって、コイル31の一方の面側(上側)を永久磁石21の一方の磁極21a側(S極側)に引き付けようとするとともに、コイル31の他方の面側(下側)を永久磁石21の他方の磁極21b側(N極側)に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界B1」という)と、コイル31の一方の面側(上側)を永久磁石21の他方の磁極21b側(N極側)に引き付けようとするとともに、コイル31の他方の面側(下側)を永久磁石21の一方の磁極21a側(S極側)に引き付けようとする磁界磁界(この磁界を「磁界B2」という)とが交互に切り換わる。
On the other hand, the second voltage V 2 tries to attract one surface side (upper side) of the
ここで、上述したように、永久磁石21により軟磁性体22と軟磁性体23との間に生じる磁界は、平面視にて、X軸およびY軸に対して傾斜している。したがって、永久磁石21により軟磁性体22と軟磁性体23との間に生じる磁界は、Y軸に平行な成分を有する。そのため、磁界B1と磁界B2とが交互に切り換わることで、軸部14a、14bおよび軸部14c、14dをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部13が可動ミラー部11とともに、第2の電圧V2の周波数でX軸周りに回動する。
また、第2の電圧V2の周波数は、第1の電圧V1の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第2の振動系のねじり共振周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動ミラー部11が第2の電圧V2の周波数でY軸周りに回動してしまうことを防止することができる。
Here, as described above, the magnetic field generated between the soft
Also, the frequency of the second voltage V 2 is set extremely low in comparison with the first frequency of the voltage V 1. The torsional resonance frequency of the second vibration system is designed to be lower than the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, it is possible to prevent the
以上説明したように、第1の電圧V1と第2の電圧V2とを重畳させた電圧をコイル31に印加することで、可動ミラー部11を、Y軸周りに第1の電圧V1の周波数で回動させつつ、X軸周りに第2の電圧のV2の周波数で回動させることができる。これにより、装置の低コスト化および小型化を図るとともに、電磁駆動方式(ムービングコイル方式)により、可動ミラー部11をX軸およびY軸のそれぞれの軸周りに回動させることができる。また、駆動源を構成する部品(永久磁石およびコイル)の数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。
以上説明したような光スキャナー1によれば、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査することができるアクチュエーターにおいて、省電力化を図ることができる。
As described above, by applying a voltage obtained by superimposing the first voltage V 1 and the second voltage V 2 to the
According to the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明のアクチュエーター(光スキャナー)の第2実施形態を示す断面図、図7は、図6に示すアクチュエーターが備える第1の軟磁性体および第2の軟磁性体を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the actuator (optical scanner) of the present invention, and FIG. 7 is for explaining the first soft magnetic body and the second soft magnetic body provided in the actuator shown in FIG. FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図6および図7において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のアクチュエーターは、コイルおよび支持部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態のアクチュエーターと同様である。
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted. 6 and 7, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
The actuator of the present embodiment is the same as the actuator of the first embodiment described above except that the configuration of the coil and the support portion is different.
図6および図7に示すように、第2実施形態の光スキャナー1Aは、第2の振動系を支持する支持部15Aと、支持部15Aに設けられた軟磁性体22A、23Aとを有する。
本実施形態の支持部15Aの上面には、凹部151が形成されている。
そして、この凹部151内に軟磁性体22Aが設置されている。これにより、軟磁性体22Aの厚さt2がコイル31の厚さt1よりも厚くても、X軸およびY軸に対して垂直な方向において軟磁性体22Aの中心とコイル31の中心とを一致または近づけることができる。また、光反射板113の揺動のための空間を確保しつつ、軟磁性体22Aを設置することができる。
また、凹部151の内周が軟磁性体22Aの外周縁に当接する形状をなすようにすることで、支持部15Aに対する軟磁性体22Aの位置決めを行うことができる。本実施形態では、平面視にて、凹部151と軟磁性体22Aとがほぼ一致した形状となっている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
A
A soft
Further, the soft
なお、図示しないが、支持部15には、凹部151と同様に、軟磁性体23Aが設置される凹部が形成されている。
また、本実施形態では、図7に示すように、軟磁性体22Aは、X軸に沿った縁部221Aと、Y軸に沿った縁部222Aと、軸部14a付近を領域S1の内側に向かって切り欠いて形成された縁部223とを有し、縁部221Aが平面視にてX軸に一致し、縁部222AがY軸に対して領域S4側に位置している。
Although not shown, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the soft
同様に、軟磁性体23Aは、X軸に沿った縁部231Aと、Y軸に沿った縁部232Aと、軸部14d付近を領域S2の内側に向かって切り欠いて形成された縁部233とを有し、縁部231Aが平面視にてX軸に一致し、縁部232AがY軸に対して領域S3側に位置している。
このような軟磁性体22A、23Aは、縁部223、233を有することにより、前述したように支持部15Aの凹部に設置されていても、かかる凹部により軸部14a、14dと支持部15Aとの接続部の機械的強度が低下するのを防止することができる。
以上説明したような第2実施形態の光スキャナー1Aによっても、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査するアクチュエーター(光スキャナー)において、省電力化を図ることができる。
Similarly, the soft
Since the soft
Also with the
以上説明したような光スキャナー1、1Aは、それぞれ、例えば、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイ(HUD)、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)のようなイメージング用ディスプレイ等の画像表示装置が備える光スキャナーに好適に適用することができる。このような画像表示装置によれば、ムービングコイル方式により2次元的に光を走査する光スキャナーの省電力化を図ることができる。
Each of the
<画像表示装置の実施形態>
図8は、本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態では、画像表示装置の一例として、光スキャナー1をイメージング用ディスプレイの光スキャナーとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンSの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、X軸がスクリーンSの横方向と平行であり、Y軸がスクリーンSの縦方向と平行である。
<Embodiment of Image Display Device>
FIG. 8 is a diagram schematically showing an embodiment of the image display device of the present invention.
In the present embodiment, a case where the
画像表示装置(プロジェクター)9は、レーザーなどの光を照出する光源装置(光源)91と、複数のダイクロイックミラー92A、92B、92Cと、光スキャナー1とを有している。
光源装置91は、赤色光を照出する赤色光源装置911と、青色光を照出する青色光源装置912と、緑色光を照出する緑色光源装置913とを備えている。
The image display device (projector) 9 includes a light source device (light source) 91 that emits light such as a laser, a plurality of
The light source device 91 includes a red
各ダイクロイックミラー92A、92B、92Cは、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
このような画像表示装置9は、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて、光源装置91(赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913)から照出された光をダイクロイックミラー92A、92B、92Cでそれぞれ合成し、この合成された光が光スキャナー1によって2次元走査され、スクリーンS上でカラー画像を形成するように構成されている。
The dichroic mirrors 92A, 92B, and 92C are optical elements that synthesize light emitted from the red
Such an
2次元走査の際、光スキャナー1の可動ミラー部11のY軸周りの回動により光反射部114で反射した光がスクリーンSの横方向に走査(主走査)される。一方、光スキャナー1の可動ミラー部11のX軸周りの回動により光反射部114で反射した光がスクリーンSの縦方向に走査(副走査)される。
なお、図8中では、ダイクロイックミラー92A、92B、92Cで合成された光を光スキャナー1によって2次元的に走査した後、その光を固定ミラー93で反射させてからスクリーンSに画像を形成するように構成されているが、固定ミラー93を省略し、光スキャナー1によって2次元的に走査された光を直接スクリーンSに照射してもよい。
During the two-dimensional scanning, the light reflected by the
In FIG. 8, the light synthesized by the
以下に、画像表示装置の応用例について説明する。
<画像表示装置の応用例1>
図9は、本発明の画像表示装置の応用例1を示す斜視図である。
図9に示すように、画像表示装置9は、携帯用画像表示装置100に適用することができる。
この携帯用画像表示装置100は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング110と、ケーシング110内に内蔵された画像表示装置9とを有している。この携帯用画像表示装置100により、例えば、スクリーンや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。
Hereinafter, application examples of the image display apparatus will be described.
<Application Example 1 of Image Display Device>
FIG. 9 is a perspective view showing an application example 1 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 9, the
The portable
また、携帯用画像表示装置100は、所定の情報を表示するディスプレイ120と、キーパット130と、オーディオポート140と、コントロールボタン150と、カードスロット160と、AVポート170とを有している。
なお、携帯用画像表示装置100は、通話機能、GSP受信機能等の他の機能を備えていてもよい。
In addition, the portable
Note that the portable
<画像表示装置の応用例2>
図10は、本発明の画像表示装置の応用例2を示す斜視図である。
図10に示すように、画像表示装置9は、ヘッドアップディスプレイシステム200に適用することができる。
このヘッドアップディスプレイシステム200では、画像表示装置9は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ210を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ210により、フロントガラス220に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。
なお、ヘッドアップディスプレイシステム200は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。
<Application Example 2 of Image Display Device>
FIG. 10 is a perspective view showing an application example 2 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 10, the
In the head-up
Note that the head-up
<画像表示装置の応用例3>
図11は、本発明の画像表示装置の応用例3を示す斜視図である。
図11に示すように、画像表示装置9は、ヘッドマウントディスプレイ300に適用することができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ300は、眼鏡310と、眼鏡310に搭載された画像表示装置9とを有している。そして、画像表示装置9により、眼鏡310の本来レンズである部位に設けられた表示部320に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
<Application Example 3 of Image Display Device>
FIG. 11 is a perspective view showing an application example 3 of the image display device of the present invention.
As shown in FIG. 11, the
That is, the head mounted
表示部320は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部320が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置9からの情報を重ねて使用することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ300に、2つ画像表示装置9を設け、両方の目で視認される画像を、2つの表示部に表示するようにしてもよい。
The
Note that the head-mounted
以上、本発明のアクチュエーター、光スキャナーおよび画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光スキャナーおよび画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。 The actuator, optical scanner, and image display device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the optical scanner and the image display apparatus of the present invention, the configuration of each unit can be replaced with an arbitrary configuration having the same function, and other arbitrary configurations can be added.
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、第1軸部が2つ(1対)設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第1軸部が4つ(2対)以上設けられていてもよい。
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
In the above-described embodiment, the case where two first shaft portions (one pair) are provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, four first shaft portions (two pairs) are provided. It may be provided above.
また、前述した実施形態では、第1軸部が第1の軸に平行な方向に延在している場合を例に説明したが、これに限定されず、第1軸部が第1の軸に対して傾斜した方向に延在していてもよい。
また、前述した実施形態では、第2軸部が4つ(2対)設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第2軸部が2つ(1対)または6つ(3対)以上であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the first shaft portion extends in the direction parallel to the first axis has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the first shaft portion is the first shaft. It may extend in a direction inclined with respect to.
In the above-described embodiment, the case where four second shaft portions (two pairs) are provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, two second shaft portions (one pair) are provided. Or six (3 pairs) or more may be sufficient.
また、前述した実施形態では、第2軸部が第2の軸に平行な方向に延在している場合を例に説明したが、これに限定されず、第2軸部が第2の軸に対して傾斜した方向に延在していてもよい。
また、前述した実施形態では、第1軸部および第2軸部の幅がそれぞれ長手方向での全域で一定となっている場合を例に説明したが、これに限定されず、第1軸部および第2軸部は、幅が異なる部分を有していてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the second shaft portion extends in the direction parallel to the second axis has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the second shaft portion is the second shaft. It may extend in a direction inclined with respect to.
In the above-described embodiment, the case where the widths of the first shaft portion and the second shaft portion are constant in the entire region in the longitudinal direction has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the first shaft portion And the 2nd axial part may have a part from which width differs.
また、前述した実施形態では、平面視にて光反射板が第1軸部全体、枠体部全体および第2軸部全体を覆う場合を例に説明したが、平面視にて光反射板が第1軸部の少なくとも一部(可動ミラー部の基部側の端部)が覆われていれば、前述したような光学デバイスの小型化、光反射板の大面積化、光反射板の動撓みの防止、第1軸部の基部側の端部による迷光の防止等の効果を奏することができる。 Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated as an example the case where a light reflecting plate covered the whole 1st axial part, the whole frame part, and the whole 2nd axial part by planar view, a light reflecting plate is planar view. If at least a part of the first shaft part (the end part on the base part side of the movable mirror part) is covered, the optical device as described above can be downsized, the area of the light reflecting plate can be increased, and the light reflecting plate can be flexibly deformed. It is possible to achieve effects such as prevention of stray light by the end of the first shaft portion on the base side.
また、前述した実施形態では、SOI基板を加工することにより光反射板およびスペーサーを形成した場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、光反射板およびスペーサーを別々の基板から形成してもよい。
また、光反射板と基部との間のスペーサーは、ハンダボールであってもよい。この場合、例えば、光反射板および基部のスペーサー側の面にそれぞれ金属膜を形成しておき、これらの金属膜同士をハンダボールを介して接合すればよい。
In the above-described embodiment, the case where the light reflecting plate and the spacer are formed by processing the SOI substrate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the light reflecting plate and the spacer are formed from different substrates. May be.
The spacer between the light reflecting plate and the base may be a solder ball. In this case, for example, metal films may be formed on the light reflecting plate and the spacer side surfaces of the base, and these metal films may be bonded to each other via solder balls.
また、前述した実施形態では、本発明のアクチュエーターを光スキャナーに適用した場合を例に説明したが、これに限定されず、本発明のアクチュエーターは、例えば、光スイッチ、光アッテネータ等の他の光学デバイスにも適用可能である。
また、前述した実施形態では、枠体部にのみコイルを設け、周波数の異なる2つの電圧を重畳した電圧をコイルに印加することにより、可動部を第1の軸周りおよび第2の軸周りにそれぞれ揺動させる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、可動部にもコイルを設け、可動部のコイルに第1周波数の電圧を印加し、枠体部のコイルに第1周波数と異なる第2周波数の電圧を印加することによっても、可動部を第1の軸周りおよび第2の軸周りにそれぞれ揺動させることができる。
In the above-described embodiments, the case where the actuator of the present invention is applied to an optical scanner has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the actuator of the present invention may be, for example, an optical switch, an optical attenuator or the like. It can also be applied to devices.
Further, in the above-described embodiment, the movable portion is arranged around the first axis and the second axis by providing a coil only in the frame body and applying a voltage obtained by superimposing two voltages having different frequencies to the coil. Although the case where each was swung was explained as an example, it is not limited to this. For example, the movable part is also provided with a coil, the voltage of the first frequency is applied to the coil of the movable part, and the voltage of the second frequency different from the first frequency is applied to the coil of the frame part. It can be swung around the first axis and around the second axis.
1‥‥光スキャナー 1A‥‥光スキャナー 4‥‥電圧印加部 7‥‥制御部 9‥‥画像表示装置 11‥‥可動ミラー部 12a‥‥軸部 12b‥‥軸部 13‥‥枠体部 14a‥‥軸部 14b‥‥軸部 14c‥‥軸部 14d‥‥軸部 15‥‥支持部 15A‥‥支持部 21‥‥永久磁石 21a‥‥磁極 21b‥‥磁極 22‥‥軟磁性体 22A‥‥軟磁性体 23‥‥軟磁性体 23A‥‥軟磁性体 31‥‥コイル 41‥‥第1電圧発生部 42‥‥第2電圧発生部 43‥‥電圧重畳部 43a‥‥加算器 91‥‥光源装置 92A‥‥ダイクロイックミラー 92B‥‥ダイクロイックミラー 92C‥‥ダイクロイックミラー 93‥‥固定ミラー 100‥‥携帯用画像表示装置 110‥‥ケーシング 111‥‥基部(可動部) 112‥‥スペーサー 113‥‥光反射板 114‥‥光反射部 115‥‥硬質層 120‥‥ディスプレイ 130‥‥キーパット 140‥‥オーディオポート 150‥‥コントロールボタン 151‥‥凹部 160‥‥カードスロット 170‥‥ポート 200‥‥ヘッドアップディスプレイシステム 210‥‥ヘッドアップディスプレイ 220‥‥フロントガラス 221‥‥縁部 221A‥‥縁部 222‥‥縁部 222A‥‥縁部 223‥‥縁部 231‥‥縁部 231A‥‥縁部 232‥‥縁部 232A‥‥縁部 233‥‥縁部 300‥‥ヘッドマウントディスプレイ 310‥‥眼鏡 320‥‥表示部 911‥‥赤色光源装置 912‥‥青色光源装置 913‥‥緑色光源装置 L1‥‥線分 L2‥‥線分 P‥‥交点 S‥‥スクリーン S1‥‥領域(第1の領域) S2‥‥領域(第2の領域) S3‥‥領域 S4‥‥領域 T1‥‥周期 T2‥‥周期 t1‥‥厚さ t2‥‥厚さ V1‥‥第1の電圧 V2‥‥第2の電圧
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とするアクチュエーター。 A movable part swingable around a first axis;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The actuator characterized in that the first soft magnetic body is located in the first region and the second soft magnetic body is located in the second region.
前記第2の軟磁性体は、前記平面視にて、前記第1の軸を跨いで前記第2の領域外へ延びる部分を有するとともに、前記第2の軸に対して前記第2の領域側に設けられている請求項1に記載のアクチュエーター。 The first soft magnetic body has a portion extending outside the first region across the first axis in the plan view, and on the first region side with respect to the second axis. Provided in
The second soft magnetic body has a portion extending out of the second region across the first axis in the plan view, and on the second region side with respect to the second axis. The actuator according to claim 1, which is provided on the actuator.
前記第1の軟磁性体および前記第2の軟磁性体は、それぞれ、前記支持部の前記コイルと同じ面側に設けられている請求項1または2に記載のアクチュエーター。 The coil is provided on one surface side of the frame body portion,
The actuator according to claim 1 or 2, wherein each of the first soft magnetic body and the second soft magnetic body is provided on the same surface side as the coil of the support portion.
前記枠体部は、前記可動部を囲んで設けられ、
前記光反射板は、前記第1軸部に対して前記光反射板の板厚方向に離間するとともに、前記板厚方向からみたときに前記第1軸部の少なくとも一部と重なって設けられている請求項1ないし7のいずれか一項に記載のアクチュエーター。 A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
The frame body portion is provided surrounding the movable portion,
The light reflecting plate is separated from the first shaft portion in the thickness direction of the light reflecting plate, and is provided so as to overlap with at least a part of the first shaft portion when viewed from the plate thickness direction. The actuator according to any one of claims 1 to 7.
前記電圧印加部は、
第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、
前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部と、を有し、
前記可動部を、前記第1周波数で前記第1の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第2の軸周りに揺動させる請求項1ないし8のいずれか一項に記載のアクチュエーター。 A voltage application unit for applying a voltage to the coil;
The voltage application unit includes:
A first voltage generator for generating a first voltage of a first frequency;
A second voltage generator for generating a second voltage of a second frequency different from the first frequency;
A voltage superimposing unit that superimposes the first voltage and the second voltage;
9. The movable portion is swung around the first axis at the first frequency and swung around the second axis at the second frequency. 9. Actuator.
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする光スキャナー。 A movable part swingable around a first axis;
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The optical scanner, wherein the first soft magnetic body is located in the first region, and the second soft magnetic body is located in the second region.
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とする画像表示装置。 A movable part swingable around a first axis;
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
Of the four regions of the support section divided by the first axis and the second axis in a plan view as viewed from a direction perpendicular to the first axis and the second axis, 1 When one region is a first region, and a region that is point-symmetric with respect to the intersection of the first axis and the second axis with respect to the first region is a second region, The image display device, wherein the first soft magnetic body is located in the first region, and the second soft magnetic body is located in the second region.
前記可動部に固定され、かつ光反射性を有する光反射部が設けられた光反射板と、
前記可動部を前記第1の軸周りに揺動可能に支持する第1軸部と、
前記第1軸部を支持するとともに、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠体部と、
前記枠体部を前記第2の軸周りに揺動可能に支持する第2軸部と、
前記第2軸部を支持する支持部と、
前記枠体部に設けられたコイルと、
前記コイルに作用する磁界を発生させる永久磁石と、
前記支持部に設けられ、前記永久磁石と前記コイルとの間の磁路を形成する第1の軟磁性体および第2の軟磁性体と、を備え、
前記第1の軸および前記第2の軸に対して垂直な方向からみた平面視にて、前記第1の軸および前記第2の軸により分割された前記支持部の4つの領域のうち、1つの領域を第1の領域とし、前記第1の領域に対して前記第1の軸と前記第2の軸との交点に対して点対称の位置となる領域を第2の領域としたとき、前記第1の軟磁性体が前記第1の領域に位置し、前記第2の軟磁性体が前記第2の領域に位置していることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 A movable part swingable around a first axis;
A light reflecting plate fixed to the movable part and provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A first shaft portion that supports the movable portion in a swingable manner around the first axis;
A frame body part that supports the first shaft part and is swingable around a second axis that intersects the first axis;
A second shaft portion supporting the frame body portion so as to be swingable around the second axis;
A support portion for supporting the second shaft portion;
A coil provided in the frame part;
A permanent magnet for generating a magnetic field acting on the coil;
A first soft magnetic body and a second soft magnetic body provided in the support portion and forming a magnetic path between the permanent magnet and the coil;
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