JPH0996868A - 投写形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答速度が速く、低価格の投写形表示装置を
提供する。 【解決手段】 所望の画像に対応する映像信号により、
赤外レーザ発生手段２０３の入力を強度変調する。赤外
レーザ発生手段２０３で発生した赤外レーザビーム２０
４は、半導体プロセスで製造された、小型で応答速度が
速く、低価格のガルバノミラー２０６により水平方向，
垂直方向に偏向され、スクリーン２０７に投写されラス
タ走査２０８する。スクリーン２０７は、黒い基体に、
感光性微小ガラス粒を配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号によって
強度（明暗またはオンオフ）変調したレーザビームを偏
向手段によって２次元方向に偏向してスクリーンに投写
する投写形表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の装置には、偏向手段として
水平偏向に多面鏡（ポリゴンミラー）を、また垂直偏向
にガルバノミラーを用いるものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例は、応答速度が遅いため文字等が読みづらく駅の
案内板等には不向きであり、また高価であるといった問
題がある。

【０００４】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、応答速度が速く、低価格の投写形表示装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では投写形表示装置を次の（１）〜（７）の
とおりに構成する。

【０００６】（１）映像信号によって強度変調したレー
ザビームを偏向手段によって２次元方向に偏向しスクリ
ーンに投写する投写形表示装置であって、前記偏向手段
は半導体製造プロセスで製造したガルバノミラーであ
り、前記スクリーンは基体に多数のガラス等のビーズを
配置したスクリーンである投写形表示装置。

【０００７】（２）レーザビームは赤外レーザビームで
あり、ビーズは感光性ビーズである前記（１）記載の投
写形表示装置。

【０００８】（３）レーザビームは可視光レーザビーム
であり、ビーズは光拡散ビーズである前記（１）記載の
投写形表示装置。

【０００９】（４）基体は黒色である前記（１）記載の
投写形表示装置。

【００１０】（５）可視光レーザビームは、カラー画像
を形成するための３色のレーザビームをハーフミラーで
統合したものである前記（３）記載の投写形表示装置。

【００１１】（６）スクリーンは反射形スクリーンであ
る前記（１）記載の投写形表示装置。

【００１２】（７）スクリーンは透過形スクリーンであ
る前記（１）記載の投写形表示装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明では、レーザビームの偏向
に、半導体製造プロセスで製造したガルバノミラーを用
いる。この種のガルバノミラーに関し、本出願人は、特
願平５−３２０５２４号，特願平６−９８２４号，特願
平６−３２７３６９号，特願平７−１３８０８１号，特
願平７−１３８０８２号，特願平７−１１７１１２号等
の提案をしている。

【００１４】各提案の内容を簡単に説明すると、前記特
願平５−３２０５２４号の内容は、半導体基板に、可動
板とこの可動板を前記半導体基板に対し揺動可能に軸支
するトーションバーとを一体に形成し、前記可動板の周
縁部に駆動コイルを設け、前記可動板にミラーを設け、
前記駆動コイルに静磁界を与える磁界発生手段を設け
て、前記駆動コイルに電流を流すことにより前記可動板
を駆動するガルバノミラーであり、この種の電磁アクチ
ュエータの基本形である。また、前記特願平６−９８２
４号の内容は、前記基本型において、駆動コイルと電磁
結合する、可動板の変位検出用の検出コイルを設けたも
のである。

【００１５】前記特願平６−３２７３６９号の内容は、
前述のガルバノミラー等の電磁アクチュエータにおい
て、トーションバー部分の配線パターンがトーションバ
ーの捩れ運動の繰り返しにより断線するのを防止するた
め、トーションバー自体を導電性として電気接続を行う
ものである。

【００１６】前記特願平７−１３８０８１号の内容は、
可動板の少くとも片面に、衝撃を受けた際の可動板の過
度の変位を阻止するストッパを設け、耐衝撃性を向上さ
せるものである。

【００１７】前記特願平７−１３８０８２号の内容は、
外側可動板を駆動するコイルと内側可動板を駆動するコ
イルを共に１ターンとし、直列接続して、構成を簡素化
するもので各可動板を共振状態に駆動するものである。

【００１８】前記特願平７−１１７１１２号は、半導体
製造プロセスにより製造した、ガルバノミラーと光検出
器を用いた表面検査装置である。

【００１９】これらの技術内容は、本発明で用いるガル
バノミラーにおいても利用可能である。特に、前記表面
検査装置における、ガルバノミラーの構成，駆動方法
は、本発明においてそのまま利用可能である。そこで、
前記特願平７−１１７１１２号の実施例を“関連技術
例”としてまず説明し、後述の本発明の実施例の説明に
おいて、この関連技術例を援用し説明することとする。

【００２０】（関連技術例１）図１は関連技術例１であ
る“表面検査装置”の概略的構成を示す図である。図１
において、１０５は表面検査装置で、検査対象１０２の
表面と平行に矢印１０６方向（Ｙ軸方向、副走査方向）
に、不図示の装置で移動される。半導体レーザ１００で
発生したレーザ光１０８は、後で詳しく説明するガルバ
ノミラー１０１で検査対象１０２方向に反射される。こ
のときガルバノミラー１０１は矢印１０７方向（Ｘ軸方
向、主走査方向）にレーザ光１０８を振り、検査対象１
０２の表面をＸ軸方向に走査する。検査対象１０２の表
面で反射したレーザ光１０８は、ガルバノミラー１０１
と同期して光軸を振る光検出器１０３で受光され、電気
信号に変換される。半導体レーザ１００の発光タイミン
グ、ガルバノミラー１０１，光検出器１０３の駆動状態
は制御装置１０４により制御される。光検出器１０３の
出力は制御装置１０４内のフレームメモリに一旦記憶さ
れる。

【００２１】図２は本関連技術例のブロック図である。
発振器２０の出力は、分周器２１で分周され、マイクロ
コンピュータ（以下マイコンという）２６により利得制
御される増幅器２２を介して、ガルバノミラー１０１の
反射ミラーを設けた可動板を駆動する駆動コイル２３に
供給される。可動板の変位（傾き）は検出コイル２４で
検出され、Ａ−Ｄコンバータ２５でデジタルデータとし
マイコン２６に供給され、ここで分周器２１の出力に同
期した基準値と比較し、比較出力により増幅器２２の利
得が制御されて反射ミラーの変位はフィードバック制御
される。

【００２２】分周器２１の出力はまた、マイコン２６で
利得される増幅器２７を介して、光検出器１０３の光検
出素子を設けた可動板を駆動する駆動コイル２８に供給
される。可動板の変位は検出コイル２９で検出され、Ａ
−Ｄコンバータ３０でデジタルデータとしマイコン２６
に供給され、ここで分周器２１の出力に同期した基準値
と比較され、比較出力により増幅器２７の利得が制御さ
れて光検出素子１０３の変位はフィードバック制御され
る。

【００２３】光検出器１０３の光検出素子であるフォト
ダイオード３１の出力は、マイコン２６で指示するタイ
ミングで取り込まれ、増幅器３２，Ａ−Ｄコンバータ３
３を介して画像データ出力部３４のフレームメモリに記
憶される。所定のフレーム数記憶すると、マイコン２６
の指示により外部の記憶装置３５たとえばミニディスク
に転送される。このようにして外部の記憶装置に書き込
まれた画像データは、保存されている同一場所の過去の
画像データと比較され、経時変化が抽出される。この変
化をデータベース化することにより将来の劣化判断の基
礎データとする。このような基礎データをデータベース
化することにより、画像処理によってき裂等の劣化予測
が可能となり、例えば新幹線の橋梁の構造体の安全性が
予測可能となる。

【００２４】図３，図４はガルバノミラー１０１の構成
を示す図である。このガルバノミラーは、検流計（ガル
バノメータ）と同じ原理で回動動作するものである。な
お、図３，図４で判り易くするため大きさを誇張して示
している。後述の図５，図８，図９，図１０，図１１に
ついても同様である。

【００２５】図３及び図４において、ガルバノミラー１
０１は、半導体基板であるシリコン基板２の上下面に、
それぞれ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下
側絶縁基板としての平板状の上側及び下側ガラス基板
３，４を接合した３層構造となっている。前記上側ガラ
ス基板３は、後述する可動板５上部分を開放するようシ
リコン基板２の左右端（図３における）に積層されてい
る。

【００２６】前記シリコン基板２には、平板状の可動板
５と、この可動板５の中心位置でシリコン基板２に対し
て基板上下方向に揺動可能に可動板５を軸支するトーシ
ョンバー６とが半導体製造プロセスにおける異方性エッ
チングによって一体形成されている。従って、可動板５
及びトーションバー６もシリコン基板２と同一材料から
なっている。前記可動板５の上面周縁部には、可動板５
駆動用の駆動電流と、この駆動電流に重畳する変位角検
出用の検出用電流とを流すための銅薄膜からなる平面コ
イル７が、絶縁被膜で覆われて設けられている。前記検
出用電流は、下側ガラス基板４に後述するように設けら
れる検出コイル１２Ａ，１２Ｂとの相互インダクタンス
に基づいて可動板５の変位を検出するためのものであ
る。

【００２７】ここで、コイルは抵抗分によってジュール
熱損失があり、抵抗の大きな薄膜コイルを平面コイル７
として高密度に実装すると発熱により駆動力が制限され
ることから、ここでは、公知の電解メッキによる電鋳コ
イル法によって前記平面コイル７を形成してある。電鋳
コイル法は、基板上にスパッタで薄いニッケル層を形成
し、このニッケル層の上に銅電解めっきを行って銅層を
形成し、コイルに相当する部分を除いて銅層及びニッケ
ル層を除去することで、銅層とニッケル層からなる薄膜
の平面コイルを形成するもので、薄膜コイルを低抵抗で
高密度に実装できる特徴があり、マイクロ磁気デバイス
の小型化・薄型化に有効である。

【００２８】また、可動板５の平面コイル７で囲まれた
上面中央部には、反射ミラー８が公知の手法で形成され
ている。更に、シリコン基板２のトーションバー６の側
方上面には、平面コイル７とトーションバー６の部分を
介して電気的に接続する一対の電極端子９，９が設けら
れており、この電極端子９，９は、シリコン基板２に電
鋳コイル法による平面コイル７と同時に形成される。

【００２９】上側及び下側ガラス基板３，４の左右側
（図３における）には、前記トーションバー６の軸方向
と平行な可動板５の対辺の平面コイル７部分に磁界を作
用させる、互いに対をなす円形状の永久磁石１０Ａ，１
０Ｂと１１Ａ，１１Ｂが設けられている。上下の互いに
対をなす各３個づつの永久磁石１０Ａ，１０Ｂは、上下
の極性が同じとなるよう、例えば図４に示すように、下
側がＮ極、上側がＳ極となるよう設けられている。ま
た、他方の各３個づつの永久磁石１１Ａ，１１Ｂも、上
下の極性が同じとなるよう、例えば図４に示すように、
下側がＳ極、上側がＮ極となるよう設けられている。そ
して、上側ガラス基板３側の永久磁石１０Ａと１１Ａ及
び下側ガラス基板４側の永久磁石１０Ｂと１１Ｂは、図
４からも判るように、互いに上下の極性が反対となるよ
うに設けられる。

【００３０】また、前述したように、下側ガラス基板４
の下面には、平面コイル７と電磁結合可能に配置され各
端部がそれぞれ対をなす電極端子１３，１４に電気的に
接続された一対のコイル１２Ａ，１２Ｂがパターニング
されて設けられている（なお、図３では、模式的に１本
の破線で示したが実際は複数巻回してある）。検出コイ
ル１２Ａ，１２Ｂは、トーションバー６に対して対称位
置に配置されて可動板５の変位角を検出するもので、平
面コイル７に駆動電流に重畳して流す検出用電流に基づ
く平面コイル７と検出コイル１２Ａ，１２Ｂとの相互イ
ンダクタンスが、可動板５の角度変位により一方が接近
して増加し他方が離間して減少するよう変化するので、
例えば相互インダクタンスに基づいて出力される電圧信
号の変化を差動で検出することにより可動板５の変位角
をが検出できる。

【００３１】次に、動作について説明する。

【００３２】例えば、一方の電極端子９を＋極、他方の
電極端子９を一極として平面コイル７に電流を流す。可
動板５の両側では、永久磁石１０Ａと１０Ｂ、永久磁石
１１Ａと１１Ｂによって、図５の矢印Ｂで示すような可
動板５の平面に沿って平面コイル７を横切るような方向
に磁界が形成されており、この磁界中の平面コイル７に
電流が流れると、平面コイル７の電流密度と磁束密度に
応じて平面コイル７、言い換えれば可動板５の両端に、
電流・磁束密度・力のフレミングの左手の法則に従った
方向（図５の矢印Ｆで示す）に力Ｆが作用し、この力は
ローレンツ力から求められる。

【００３３】この力Ｆは、平面コイル７に流れる電流密
度をｉ、上下永久磁石による磁束密度をＢとすると、下
記の（１）の式で求められる。

【００３４】Ｆ＝ｉ×Ｂ……（１） 実際には、平面コイル７の巻数ｎと、力Ｆが働くコイル
長ｗ（図５中に示す）により異なり、下記の（２）の式
のようになる。

【００３５】Ｆ＝ｎｗ（ｉ×Ｂ）……（２） 一方、可動板５が回動することによりトーションバー６
が捩じられ、これによって発生するトーションバー６の
ばね反力Ｆ′と可動板５の変位角φの関係は、下記の
（３）式のようになる。

【００３６】 θ＝（Ｍｘ／ＧＩｐ）＝Ｆ′Ｌ／８．５×１０⁹ ｒ⁴ ）×ｌ₁ ……（３） ここで、Ｍｘは捩りモーメント、Ｇは横弾性係数、Ｉｐ
は極断面二次モーメントである。また、Ｌ、ｌ₁ 、ｒは
それぞれ、トーションバーの中心軸から力点までの距
離、トーションバーの長さ、トーションバーの半径であ
り、図５に示してある。

【００３７】そして、前記力Ｆとばね反力Ｆ′が釣り合
う位置まで可動板５が回動する。従って、（３）式の
Ｆ′に（２）式のＦを代入することにより、可動板５の
変位角φは平面コイル７に流れる電流ｉに比例すること
が判る。

【００３８】従って、平面コイル７に流す電流を制御す
ることにより、可動板５の変位角φを制御するとができ
るので、例えば、トーションバー６の軸に対して垂直な
面内において反射ミラー８の光軸方向を自由に制御で
き、連続的にその変位角を変化させれば、検査対象を１
次元に走査できる。

【００３９】この反射ミラー８の光軸の変位角φを制御
する際に、平面コイル７に、駆動電流に重畳して駆動電
流周波数に比べて少なくとも１００倍以上の周波数で変
位角検出用の検出用電流を流す。すると、この検出用電
流に基づいて、平面コイル７と下側ガラス基板５に設け
た検出コイル１２Ａ，１２Ｂとの間の相互インダクタン
スによる誘導電圧がそれぞれの検出コイル１２Ａ，１２
Ｂに発生する。検出コイル１２Ａ，１２Ｂに発生する各
誘導電圧は、可動板５、いい換えれば、反射ミラー８が
水平位置にある時には、検出コイル１２Ａ，１２Ｂと対
応する平面コイル７との距離が等しいことから等しくな
りその差は零である。可動板５が前述の駆動力でトーシ
ョンバー６を支軸として回動すると、一方の検出コイル
１２Ａ（または１２Ｂ）では接近して相互インダクタン
スの増加により誘導電圧は増大し、他方の検出コイル１
２Ｂ（又は１２Ａ）では離間して相互インダクタンスの
減少により誘導電圧は低下する。従って、検出コイル１
２Ａ，１２Ｂに発生する誘導電圧は反射ミラー８の変位
に応じて変化し、この誘導電圧を検出することで、反射
ミラー８の光軸変位角φを検出することができる。

【００４０】そして、例えば、図６に示すように、検出
コイル１２Ａ，１２Ｂの他に２つの抵抗を設けて構成し
たブリッジ回路に電源を接続し、検出コイル１２Ａと検
出コイル１２Ｂとの中点と２つの抵抗の中点との電圧を
入力とする差動増幅器を設けて構成した回路を用い、前
記両中点の電圧差に応じた差動増幅器の出力を、可動板
５の駆動系にフィートバックし、駆動電流を制御するこ
とにより、反射ミラー８の光軸変位角φを精度良く制御
するとができる。

【００４１】光検出器１０３にも前述のガルバノミラー
１０１と同様の構成の半導体走査素子を用いる。すなわ
ち反射ミラー８のかわりに、反射ミラー８の位置に公知
の手法でフォトダイオード３１を形成した半導体走査素
子を用いる。

【００４２】以上説明したように、本実施例では、ガル
バノミラーおよび光検出器に、ガルバノミラー形式の半
導体走査素子を用いているので、装置全体を小型，軽量
にでき、屋外で手軽に使用できる。また、表面の微細な
構造に敏感なレーザ光を用いているので、高い検出感度
で所要の画像データを得ることができる。

【００４３】（関連技術例２）図７は関連技術例２であ
る“表面検査装置”の概略的構成を示す図である。本関
連技術例では、ガルバノミラー７０１，光検出器７０３
に、Ｘ軸方向走査７０７の他にＹ軸方向走査７０６ので
きる半導体走査素子を用いる例である。

【００４４】図７に示すように、半導体レーザ１００で
発生したレーザ光７０８は、２次元に光軸方向を振るこ
とのできるガルバノミラー７０１で検査対象１０２へ反
射され、検査対象１０２の表面で反射したレーザ光は、
ガルバノミラー７０１と同期して２次元に光軸方向を振
ることのできる光検出器７０３で検出され、電気信号に
変換される。半導体レーザ１００の発光タイミング、ガ
ルバノミラー７０１，光検出器７０３の光軸方向は制御
装置７０４により制御される。光検出器７０３の出力
は、制御装置７０４内のフレームメモリに一旦記憶さ
れ、その後は関連技術例１と同様に処理される。

【００４５】図８は関連技術例２で用いるガルバノミラ
ー７０１の構成を示す図である。

【００４６】前述した関連技術例１で用いるガルバノミ
ラー１０１は、反射ミラー８の光軸方向を１次元で振る
ものであるが、このガルバノミラー７０１は、２次元で
振ることができるように、トーションバーを互いに直交
させて２つ設けたものである。なお関連技術例１と同一
の要素には同一符号を付し説明を省略する。

【００４７】図８において、本関連技術例で用いるガル
バノミラー７０１は、半導体基板であるシリコン基板２
の上下面に、それぞれホウケイ酸ガラス等からなる上側
及び下側絶縁基板としての上側及び下側ガラス基板３，
４を、矢印で示すように重ねて接合した３層構造とす
る。上側及び下側ガラス基板３，４は、図に示すよう
に、それぞれ中央部に例えば超音波加工によって形成し
た方形状の凹部３Ａ，４Ａを設けた構造であり、シリコ
ン基板２に接合する場合、上側ガラス基板３では、凹部
３Ａを下側にしてシリコン基板２側に位置するようにし
て接合し、下側ガラス基板４では、凹部４Ａを上側にし
て同じくシリコン基板２側に位置するようにして接合す
る。これにより、後述する反射ミラー８を設ける可動板
５の揺動空間を確保すると共に密閉する構成としてい
る。

【００４８】前記シリコン基板２には、枠状に形成され
た外側可動板５Ａと、この外側可動板５Ａの内側に軸支
される内側可動板５Ｂとからなる平板状の可動板５が設
けられている。前記外側可動板５Ａは、第１のトーショ
ンバー６Ａ，６Ａによってシリコン基板２に軸支され、
前記内側可動板５Ｂは、前記第１のトーションバー６
Ａ，６Ａとは軸方向が直交する第２のトーションバー６
Ｂ，６Ｂで外側可動板５Ａの内側に軸支されている。可
動板５Ａ，５Ｂと第１及び第２の各トーションバー６
Ａ，６Ｂは、シリコン基板２に異方性エッチングによる
一体形成されており、シリコン基板２と同一材料からな
っている。

【００４９】また、外側可動板５Ａの上面には、シリコ
ン基板２上面に形成した一対の外側電極端子９Ａ，９Ａ
に一方の第１のトーションバー６Ａの部分を介して両端
がそれぞれ電気的に接続する平面コイル７Ａ（図では模
式的に１本線で示すが可動板５Ａ上では複数の巻数とな
っている）が絶縁層で被覆されて設けられている。ま
た、内側可動板５Ｂの上面には、シリコン基板２に形成
された一対の内側電極端子９Ｂ，９Ｂに、一方の第２の
トーションバー６Ｂから外側可動板５Ａ部分を通り、第
１のトーションバー６Ａの他方側を介してそれぞれ電気
的に接続する平面コイル７Ｂ（図では模式的に１本線で
示すが外側可動板５Ａと同様に内側可動板５Ｂ上では複
数の巻数となっている）が絶縁層で被覆されて設けられ
ている。これら平面コイル７Ａ，７Ｂは関連技術例１に
おけるガルバノミラーと同様に、前述した公知の電解め
っきによる電鋳コイル法によって形成してある。なお、
前記外側及び内側電極端子９Ａ，９Ｂは、シリコン基板
２上に電鋳コイル法により平面コイル７Ａ，７Ｂと同時
に形成される。平面コイル７Ｂで囲まれた内側可動板５
Ｂの中央部には、公知の手法で反射ミラー８が形成され
ている。

【００５０】上側及び下側ガラス基板３，４には、２個
づつ対となったそれぞれ８個づつの円板状の永久磁石１
０Ａ〜１３Ａ，１０Ｂ〜１３Ｂが、図示のように配置さ
れている。上側ガラス基板３の互いに向かい合う永久磁
石１０Ａ，１１Ａは、下側ガラス基板４の永久磁石１０
Ｂ，１１Ｂとで外側可動板５Ａの平面コイル７Ａに磁界
を作用して平面コイル７Ａに流す駆動電流との相互作用
によって外側可動板５Ａを回動駆動させるためのもので
あり、また、上側ガラス基板３の互いに向かい合う永久
磁石１２Ａと１３Ａは、下側ガラス基板４の永久磁石１
２Ｂ，１３Ｂとで内側可動板５Ｂの平面コイル７Ｂに磁
界を作用させて平面コイル７Ｂに流す駆動電流との相互
作用によって内側可動板５Ｂを回動駆動させるためのも
のである。そして、互いに向き合った永久磁石１０Ａと
１１Ａは上下の極性が互いに反対、例えば永久磁石１０
Ａの上面がＳ極の時は永久磁石１１Ａの上面はＮ極とな
るように設けられ、しかも、その磁束が可動板５の平面
コイル部分に対して平行に横切るよう配置されている。
その他の互いに向き合っている永久磁石１２Ａと１３
Ａ、永久磁石１０Ｂと１１Ｂ及び永久磁石１２Ｂと１３
Ｂも同様である。更に、上下方向で対応する永久磁石１
０Ａと１０Ｂとの間の関係は、上下の極性は同じ、例え
ば永久磁石１０Ａの上面がＳ極の時は永久磁石１０Ｂの
上面もＳ極となるように設ける。その他の上下で対応し
ている永久磁石１１Ａと１１Ｂ、永久磁石１２Ａと１２
Ｂ及び永久磁石１３Ａと１３Ｂも同様であり、これによ
り、可動体５の両端部で互いに相反する方向に力が作用
するようになる。

【００５１】そして、下側ガラス基板４の下面には、前
述した平面コイル７Ａ，７Ｂとそれぞれ電磁結合可能に
配置された検出コイル１５Ａ，１５Ｂと１６Ａ，１６Ｂ
がパターニングされて設けられている。検出コイル１５
Ａ，１５Ｂは、第１のトーションバー６Ａに対して対称
位置に設けられ、検出コイル１６Ａ，１６Ｂは第２のト
ーションバー６Ｂに対して対称位置に設けられそれぞれ
対をなしている。そして、一対の検出コイル１５Ａ，１
５Ｂは、外側可動板５Ａの変位角を検出するもので、平
面コイル７Ａに駆動電流に重畳して流す検出用電流に基
づく平面コイル７Ａと検出コイル１５Ａ，１５Ｂとの相
互インダクタンスが、外側可動板５Ａの角度変位により
変化し、この変化に応じた電気信号を出力する。この電
気信号によって外側可動板５Ａの変位角が検出できる。
一対の検出コイル１６Ａ，１６Ｂは同様にして内側可動
板５Ｂの変位角を検出するものである。

【００５２】次に動作を説明する。

【００５３】外側可動板５Ａの平面コイル７Ａに駆動電
流を流せば、第１のトーションバー６Ａ，６Ａを支点と
して外側可動板５Ａが電流方向に応じて回動し、この際
に内側可動板５Ｂも外側可動板５Ａと一体に回動する。
この場合、反射ミラー８は、関連技術例１で用いるガル
バノミラーと同様の動きとなる。一方、内側可動板５Ｂ
の平面コイル７Ｂに駆動電流を流せば、外側可動板５Ａ
の回動方向と直角方向に、外側可動板５Ａに対して内側
可動板５Ｂが第２のトーションバー６Ｂ，６Ｂを支点と
して回動する。

【００５４】従って、平面コイル７Ａの駆動電流を制御
して、外側可動板５Ａを１周期回動操作した後、平面コ
イル７Ｂの駆動電流を制御し内側可動板５Ｂを一定角度
変位させるようにし、この操作を周期的に繰り返せば反
射ミラー８の光軸を２次元に振ることができ、検査対象
１０２を２次元に走査できる。

【００５５】なお、本関連技術例のように、反射ミラー
８の上方にガラスが存在する場合にはこのガラス面に反
射防止膜等を被覆しておくと良い。

【００５６】一方、平面コイル７Ａ及び平面コイル７Ｂ
に流す各駆動電流に重畳させて、検出用電流を流せば、
検出コイル１５Ａ，１５Ｂと平面コイル７Ａ間及び検出
コイル１６Ａ，１６Ｂと平面コイル７Ｂの相互インダク
タンスにより関連技術例１で用いるガルバノミラーと同
様の原理で、外側可動板５Ａの変位は例えば図６と同様
の回路を介して検出コイル１５Ａ，１５Ｂの差動出力に
よって検出することができ、内側可動板５Ｂの変位検出
コイル１６Ａ，１６Ｂの差動出力によって検出すること
ができ、この差動出力を外側可動板５Ａ及び内側可動板
５Ｂの各駆動系にフィードバックさせて、外側可動板５
Ａ及び内側可動板５Ｂの変位を精度よく制御することが
できる。なお、言うまでもないが、本関連技術例の２軸
の走査素子７０１，７０３の場合は、図６と同様の回路
を、外側可動板変位検出用と内側可動板変位検出用とし
て２つ設けるものである。

【００５７】かかるガルバノミラー７０１の構成によれ
ば、検査対象の走査が２次元的に行え、走査領域を１次
元の場合に比べて増大させることができる。また、可動
板５の揺動空間を、上下のガラス基板３，４と周囲のシ
リコン基板２とによって密閉するので、この密閉空間を
真空状態とすることにより、可動板５の回動動作に対す
る空気抵抗がなくなり、可動板５Ａ，５Ｂの応答性が向
上するという効果を有する。

【００５８】更に、平面コイル７Ａ，７Ｂに流す駆動電
流を大きくして可動板５Ａ，５Ｂの変位量を大きく設定
する場合には、密閉した可動板揺動空間内を真空とせ
ず、ヘリウム，アルゴン等の不活性ガスを封入するのが
望ましく、特に熱伝導性の良いヘリウムが好ましい。こ
れは、平面コイル７に流す電流量を大きくすると平面コ
イル７からの発熱量が多くなり、可動板５Ａ，５Ｂ周囲
が真空状態では可動板からの放熱が悪くなるので、不活
性ガスを封入することによって可動板５Ａ，５Ｂからの
放熱性を真空状態に比べて高め熱影響を低減させること
ができる。なお、不活性ガスを封入することで、可動板
５Ａ，５Ｂの応答性に関しては、真空状態に比べて多少
低下することになる。

【００５９】なお、前述の関連技術例１で用いるガルバ
ノミラーの上下のガラス基板を、関連技術例２で用いる
ガルバノミラー７０１と同様の凹部を設ける構造として
可動板部分を密閉構造としてもよいことは言うまでもな
い。

【００６０】光検出器７０３にも前述のガルバノミラー
７０１と同様の構成の半導体走査素子を用いる。すなわ
ち反射ミラー８のかわりに、反射ミラー８の位置に公知
の手法でフォトダイオードを形成した半導体走査素子を
用いる。

【００６１】以上の説明から明らかなように、本関連技
術例においても関連技術例１と同様の効果が得られ、更
に２次元に走査できるので、走査領域を増大でき、場合
によっては、表面検査装置７０５の移動手段を省略でき
る。

【００６２】（関連技術例３）図９，図１０，図１１
は、関連技術例３で用いるガルバノミラーの構成を示す
図である。

【００６３】本関連技術例で用いるガルバノミラーは、
関連技術例２で用いるガルバノミラーと同様の２軸であ
る。なお、関連技術例２のガルバノミラーと同一要素に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００６４】本関連技術例で用いる２軸のガルバノミラ
ー３１は、前述した関連技術例２のガルバノミラーと略
同様の構成であるが、本関連技術例のガルバノミラー３
１では、図９〜図１１に示すように、上下のガラス基板
３，４が、関連技術例２のガルバノミラーのものとは異
なり、凹部３Ａ，４Ａのない平板状なっている。そし
て、上側ガラス基板３には、可動板５上方部分に可動板
５の形状に応じて角状の開口部３ａを設け、反射ミラー
８上方の部分を開放状態として検出光が直接反射ミラー
８に入射できるようにしてある。そして、上下のガラス
基板３，４が平板状としてあるため、中間のシリコン基
板２を上下に別のシリコン基板を積層して３層構造と
し、その中間層に可動板５を形成することで可動板５の
回動スペースを確保するようにしてある。

【００６５】また、図９に破線で示すように、下側ガラ
ス基板４の下面に、外側可動板５Ａの変位検出用の検出
コイル１５Ａ，１５Ｂ及び内側可動板５Ｂの変位検出用
の検出コイル１６Ａ，１６Ｂが、対応する平面コイル７
Ａ，７Ｂと電磁結合可能な位置にパターニングされて設
けられている。

【００６６】かかる構成の本関連技術例のガルバノミラ
ー動作は、関連技術例２のガルバノミラーと同様であ
り、説明を省略する。

【００６７】本関連技術例で用いる光検出器にも前述の
ガルバノミラーと同様の構成の半導体走査素子を用い
る。すなわち反射ミラー８のかわりに、反射ミラー８の
位置に公知の手法でフォトダイオードを形成した半導体
走査素子を用いる。

【００６８】なお関連技術例２ではＸ軸，Ｙ軸方向に直
線的に走査しているが、対象によっては同心円状，らせ
ん状，あるいはリサージュ波形状に走査することができ
る。

【００６９】また、各関連技術例では、可動板の中央部
をトーションバーで軸支しているが、これに限らず、可
動板の端部たとえば図３における可動板５の右辺部を軸
支する形とすることができ、この場合、左辺側に１個の
検出コイルを設けて変位角を検出することになる。

【００７０】また各関連技術例では、可動板に設けた平
面コイルに駆動電流と検出用電流を流しているが、駆動
電流の周波数が数キロヘルツと高いときは駆動用電流を
検出用電流に兼用し、検出用電流を重畳しない形とする
ことができる。

【００７１】また各関連技術例では、２個の検出コイル
の出力の差により変位角を検出しているが、１個の検出
コイルを設けその出力により変位角を検出する形とする
ことができる。

【００７２】

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。

【００７３】（実施例１）図１２は実施例１である“投
写形表示装置”の概略的構成を示す図である。

【００７４】図１２において、２０６は、半導体製造プ
ロセスで製造した２次元偏向可能のガルバノミラーで、
前述の関連技術例２，関連技術例３におけるガルバノミ
ラーと同一構成のもの（図８〜図１１およびその説明参
照）を用いることができる。

【００７５】２０７は、図１４（ａ）に模式的に示すよ
うに、黒色の基体４０２に感光性微細ガラス粒（ビーズ
に相当）４０１を多数配置した構成のものである。この
感光性微細ガラス粒４０１は、ある波長（現実には近赤
外線）の光の入射によって、入射した波長の２倍の波長
の光を発光するガラス材料からなるものである。この材
料はＳＨＧと呼ばれ非常に高価な材料であり、したがっ
て特殊用途にしか使用されなかった。しかし、最近、こ
のＳＨＧの廉価版ともいうべき感光性ガラスがガラスメ
ーカによって開発されており、本実施例はこの感光性ガ
ラスを微細粒化したものを前述のようにスクリーンに用
いる。この感光性ガラスは、株式会社住田光学ガラスか
ら、“Photo Turkey-1”，“YAG Turkey”の商品名で販
売されている赤外線検知カードに用いられており、同社
から入手可能である。

【００７６】２０１は、変調手段２０２，ガルバノミラ
ー駆動回路２０５等を制御する制御回路である。２０２
は、所望の画像に対応する映像信号により赤外レーザ発
生手段の入力を強度（明暗またはオンオフ）変調する変
調手段であり、２０３は前記入力に応じた強度の赤外レ
ーザビームを発生する赤外レーザ発生手段である。２０
５は、ガルバノミラー２０６のミラーを、水平方向，垂
直方向に偏向できるように駆動するガルバノミラー駆動
回路である。

【００７７】前述の構成により、映像信号で強度変調し
た赤外レーザビーム２０４をガルバノミラー２０６によ
り水平方向，垂直方向に偏向し、スクリーン２０７に投
射しラスタ走査２８する。すると、図１４（ａ）に示す
ように、赤外レーザビーム４０３が感光性微細ガラス粒
４０１に入射し、可視光線に変換され、図１３のスクリ
ーン拡大図に模式的に示すように、感光性微細ガラス粒
４０１の発光により所望の表示３０１が行われる。なお
図１３では黒丸が感光性微細ガラス粒４０１の発光状態
を、また白丸が感光性微細ガラス粒４０１の非発光状態
を示している。従来のスクリーンでは、図１４（ｂ）に
示すように、各蛍光体４０５の発光が基体内を拡散する
ためコントラストが低下したが、本実施例では、図１４
（ａ）に示すように、黒色の基体４０２を用いているた
め、各感光微細ガラス粒４０１の発光が基体４０２内を
拡散することがなく、コントラストが向上する。

【００７８】以上説明したように、本実施例によれば、
半導体製造プロセスにより製造した、小型で応答速度が
速く廉価なガルバノミラーを使用しているので、応答速
度が速く、低価格の、モノクロの投写形表示装置が得ら
れる。

【００７９】（実施例２）本実施例は可視光のレーザビ
ームを用いる、モノクロの投写形表示装置の例である。
図１５はこの投写形表示装置の概略的構成を示す図であ
る。図１５において、５０３が、可視光のレーザビーム
を発生する可視光レーザ発生手段であり、５０７が、光
拡散微細ガラス粒を基体に配置したスクリーンである。
他の構成は実施例１と同様であり、説明は省略する。光
拡散微細ガラス粒としては、ガラス粒の表面に光を拡散
する材料をコーティングしたものを用いる。

【００８０】以上の構成により、実施例１と同様の効果
が得られる。

【００８１】（実施例３）本実施例は、赤色，緑色，青
色のレーザビームを用いたカラーの投写形表示装置の例
である。図１６はこの投写形表示装置の概略的構成を示
す図である。

【００８２】図１６に示すように、ガルバノミラー６０
６により偏向される可視光のレーザビーム６０４は、赤
色レーザ発生手段６０３Ｒで発生した赤色レーザビーム
６０４Ｒと、緑色レーザ発生手段６０３Ｇで発生した緑
色レーザビーム６０４Ｇと、青色レーザ発生手段６０３
Ｂで発生した青色レーザビーム６０４Ｂとを、ハーフミ
ラー６０９，６１０で統合したビームである。各色のレ
ーザ発生手段は、所望の画像に対応する各色の映像信号
で強度変調された信号により付勢される。光源には、た
とえば赤色にＫｒイオンレーザを、緑色，青色にＡｒイ
オンレーザを用いることができる。

【００８３】これ以外の構成は実施例２と同様である。
以上の構成により、スクリーン５０７にカラーの画像を
表示することができる。

【００８４】従来のスクリーンでは、図１７（ｂ）に示
すように、各色の蛍光体の発光が基体内を拡散するた
め、色のにじみが生じたり、コントラストが低下したり
したが、本実施例では、黒色の基体６２２を用いている
ため、各光拡散微細ガラス粒６２１の発光が基体６２２
内に拡散することがなく、色のにじみが生じず、コント
ラストが向上する。

【００８５】以上の構成により、応答速度が速く、低価
格のカラーの投写形表示装置が得られる。

【００８６】（変形）以上の各実施例では、ガルバノミ
ラーに、関連技術例２，関連技術例３に示す２次元偏向
のガルバノミラーと同構成のものを用いているが、本発
明はこれに限らず、関連技術例１に示す１次元偏向のガ
ルバノミラー（図３〜図６およびその説明参照）を水平
方向偏向と垂直方向偏向の夫々に用いる形で実施するこ
とができる。またこの際共振状態に駆動するガルバノミ
ラーを用いる形で実施することもできる。

【００８７】また、各実施例では、スクリーンを水平方
向および垂直方向に走査しているが、本発明はこれに限
らず、用途に応じて、同心円状，らせん状あるいはリサ
ージュ波形状に走査する形で実施することができる。

【００８８】また各実施例では、レーザ発生手段の入力
を映像信号で強度変調しているが、本発明はこれに限ら
ず、一定出力のレーザ発生手段で発生したレーザビーム
を、映像信号に応じて動作する光変調器により強度（明
暗またはオンオフ）変調する形で実施することができ
る。

【００８９】また各実施例は、見る人の側から投写する
“フロントプロジェクション”（反射形）であるが、本
発明はこれに限らず反対側から投写する“リアプロジェ
クション”（透過形）の形で実施することができる。

【００９０】また、各実施例では、スクリーンとして多
数の微小ガラス粒を基体にランダムに配置するものを想
定しているが、本発明はこれに限らず、比較的サイズの
大きいガラス粒を、基体にマトリックス状に配置する形
で実施することができる。またガラス粒に限らずプラス
チック粒を用いる形で実施することができる。光拡散粒
としては、表面に拡散材料をコーティングするものの
他、粒自体に拡散材料を分散させたもの、粒内に空気泡
を分散させたもの等を用いることができる。

【００９１】なお、本発明は、スクリーンを用いるもの
であるが、駅の案内板のような大型の表示装置に限ら
ず、券売機，精算機等に設けられている小型の表示装置
に適用することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
応答速度が速く、低価格の投写形表示装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 関連技術例１の概略的構成を示す図

【図２】 関連技術例１のブロック図

【図３】 関連技術例１で用いるガルバノミラーの構成
を示す図

【図４】 図３のＡ−Ａ断面図

【図５】 関連技術例１で用いるガルバノミラーの動作
説明図

【図６】 関連技術例１で用いるガルバノミラーにおけ
る可動板の変位角検出の説明図

【図７】 関連技術例２の概略的構成を示す図

【図８】 関連技術例２で用いるガルバノミラーの構成
を示す図

【図９】 関連技術例３で用いるガルバノミラーの構成
を示す図

【図１０】 図９のＢ−Ｂ断面図

【図１１】 図９のＣ−Ｃ断面図

【図１２】 実施例１の概略的構成を示す図

【図１３】 実施例１で用いるスクリーンの説明図

【図１４】 実施例１で用いるスクリーンの作用説明図

【図１５】 実施例２の概略的構成を示す図

【図１６】 実施例３の概略的構成を示す図

【図１７】 実施例３で用いるスクリーンの作用説明図

【符号の説明】

２０３ 赤外レーザ発生手段 ２０６ 半導体製造プロセスで製造したガルバノミラー ２０７ スクリーン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号によって強度変調したレーザビ
   ームを偏向手段によって２次元方向に偏向しスクリーン
   に投写する投写形表示装置であって、前記偏向手段は半
   導体製造プロセスで製造したガルバノミラーであり、前
   記スクリーンは基体に多数のガラス等のビーズを配置し
   たスクリーンであることを特徴とする投写形表示装置。
2. 【請求項２】 レーザビームは赤外レーザビームであ
   り、ビーズは感光性ビーズであることを特徴とする請求
   項１記載の投写形表示装置。
3. 【請求項３】 レーザビームは可視光レーザビームであ
   り、ビーズは光拡散ビーズであることを特徴とする請求
   項１記載の投写形表示装置。
4. 【請求項４】 基体は黒色であることを特徴とする請求
   項１記載の投写形表示装置。
5. 【請求項５】 可視光レーザビームは、カラー画像を形
   成するための３色のレーザビームをハーフミラーで統合
   したものであることを特徴とする請求項３記載の投写形
   表示装置。
6. 【請求項６】 スクリーンは反射形スクリーンであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の投写形表示装置。
7. 【請求項７】 スクリーンは透過形スクリーンであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の投写形表示装置。